Область изобретения
Настоящее изобретение относится к области продуктов, известных как продукты с твердой поверхностью. В частности, данное изобретение относится к жидкой композиции, являющейся прекурсором термоотверждаемого жесткого материала с твердой поверхностью, твердой композиции, получаемой из упомянутой жидкой композиции, и способам их получения.
Уровень техники
Материалами с твердой поверхностью называются материалы, образованные из полимерной матрицы, пигментов и наполнителей, которые могут быть обработаны путем формовки листов или отливки формовых изделий. Они также соответствуют определениям стандарта ISO 19712-1 UNE.EN: 2013 (см. определения в пункте 3.1).
Главными характеристиками указанных соединений являются следующие:
- Материал имеет одинаковый состав по всей толщине листа или формового изделия; он является гомогенным продуктом.
- Листы и продукты с твердой поверхностью пригодны к ремонту с помощью простой шлифовки, что возвращает их к сходному состоянию.
- Продукты с твердой поверхностью можно последовательно соединять друг с другом с помощью незаметных соединений.
Добиться проникновения на рынок продуктов с твердой поверхностью позволила низкая стоимость их производства и легкость обработки (резки, полировки, затупления краев, и др.). Улучшение состава и производственного процесса позволяет получать продукты разнообразных текстур, цветов и эффектов минерала, позволяя им соревноваться с такими более традиционными продуктами, как натуральный камень и керамика.
Среди наиболее широко распространенных областей их применения можно упомянуть товары для кухни, ванной и туалета, столешницы кухонных столов, и др. Тем не менее, в последнее время новые области применения включают дизайнерскую мебель для внутренних помещений, окна магазинов и офисов, а также и другое применение, как например панели и объекты дизайна.
В настоящее время продукты с твердой поверхностью состоят из смол двух основных типов:
- Акриловые смолы: с химической точки зрения смола является термопластическим материалом, который окончательно отверждается активатором. Ее нагревают до температуры 60°С или более. Отвердевший материал затем нарезают в листы или иные формы и полируют с одной или обеих сторон, в зависимости от вида изделия. Иногда материал нагревают до 160°С и затем охлаждают, для улучшения термостойкости.
- Изофталевые смолы из ненасыщенных полиэфиров, содержащие в своем составе метилметакрилат. Акрил-модифицированный полиэфирный материал с твердой поверхностью можно поместить в формы для получения различных твердых декоративных фигур.
Главным компонентом таких продуктов являются введенные наполнители, главным образом тригидрат алюминия, но существуют также продукты с твердой поверхностью с разным процентным содержанием мраморной крошки (измельченного мрамора) и кварца. Другие наполнители, которые используют в меньшем относительном количестве при производстве продуктов с твердой поверхностью, включают диоксид титана, оникс, карбонат кальция и диоксид титана. Кроме того, к смеси добавляют различное количество увлажняющих добавок и добавок, способствующих высвобождению воздуха.
Обычно продукт с твердой поверхностью должен сам по себе обладать очень высокой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению (УФ), потому что если придания такой устойчивости планируется достичь нанесением покрытия (другого слоя другого продукта), такого как краска, лак, металл и др., то материал по определению перестанет быть материалом с твердой поверхностью.
Однако, существуют продукты с твердой поверхностью, обладающие низкой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, в дополнение к другим важным недостаткам, таким как низкая химическая устойчивость, низкая ударная прочность и высокая относительная плотность (например, материалы с твердой поверхность типа кориана имею плотность 1750 кг/м3).
Настоящее изобретение имеет направлено на производство продуктов с твердой поверхностью, имеющих преимущество над существующими продуктами из химически различных смол. В частности, были разработаны составы на основе полиуретана. Полиуретановые смолы обладают важным преимуществом с точки зрения производственного процесса (пониженная продолжительность цикла) и конечного продукта (пониженный вес, улучшенная ударная прочность и возможность более разнообразного дизайна). Кроме того, полиуретановые смолы по настоящему изобретению могут частично происходить из биологического источника, что является важным преимуществом с экологической точки зрения. Продукты по настоящему изобретению являются полиуретанами, которые являются термоотверждаемыми, жесткими, непрозрачными или полупрозрачными, плотными или частично расширенным, сохраняя при этом твердые участки. Следовательно, такие полимеры, которые являются термопластичными, эластомерными, с эластичными свойствами и оптически прозрачные.
Полиуретановые смолы не применяются в настоящее время при производстве продуктов с твердой поверхностью, но эти смолы обладают важными преимуществами с точки зрения процесса получения и конечного продукта. Однако, применение полиуретановых составов имеет существенный недостаток, а именно необходимость использования покрытия (наружного смоляного или закрепляющего слоя) для предотвращения так называемого "пожелтения" поверхности изделия. В полиуретановых составах для получения продуктов с твердой поверхностью применяют ароматические изоцианаты, подверженные побочным реакциям с образованием ароматических аминов. Ультрафиолетовое излучение вызывает окисление этих ароматических аминов с образованием хинонов. Хиноны обладают желтым цветом и, как часть полимерной цепи, передают этот цвет полиуретану. Со временем окислительный процесс ускоряется, вызывая так называемое «пожелтение» полиуретана. Вследствие этого, изделия содержащие ароматические изоцианаты, нуждаются в нанесении непрозрачного покрытия, служащего им защитным слоем от воздействия ультрафиолетового излучения, предотвращающим окисление ароматических аминов и, следовательно, «пожелтение» изделия. Хиноны образуются при применении в составе ароматических изоцианатов.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что алифатические изоцианаты, которые в настоящее время используют только в составах для покрытия, адгезивных к прозрачным изделиям, позволяют получать не тускнеющие полиуретаны, и с помощью подходящего процесса также продукты с твердой поверхностью, не нуждающиеся в защитном слое от ультрафиолетового излучения.
Кроме того, для достижения удовлетворительного производственного выхода изделий на основе полиуретана, реакцию компонентов проводят как можно быстрее. В физическом аспекте эта реакция является переходом из жидкого в твердое состояние. То есть, имеет место изменение плотности. Быстрое изменение этого параметра вызывает эффект сжатия, или уменьшения в объеме, который тем значительнее, чем больше объем изделия, и который неизбежно приводит к образованию таких визуальных дефектов, как разветвленные утяжины (дефекты в виде полостей) на поверхности полиуретановых изделий, которые могут являться недопустимыми в изделии, произведенном в соответствии со стандартами UNE.EN ISO 19712-1: 2013 для материалов с твердой поверхностью.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что добавление расширяемых полимерных микросфер помогает противостоять упомянутому изменению в плотности и тем самым избегать появления на изделиях из материалов с твердой поверхностью поверхностных дефектов, сохраняя при этом неизменную скорость реакции.
Более того, было показано, что при добавлении большего количества микросфер, структура уже сшитого твердого полиуретана может характеризоваться двумя существенно различными плотностями: высокой плотностью более 1100 г/см3, типичной для "продуктов с твердой поверхностью" с толщиной листов от 2 до 5 мм во внешней части, и низкой или средней плотностью от 200 до 800 г/см3 во внутренней части или в ядре. Это свойство придает изделию многослойную структуру, обладающую такими очень важными физическими свойствами, как например хорошая устойчивость к разлому и удару, с одновременным меньшим весом конечного изделия.
Краткое описание изобретения
В первом аспекте, настоящее изобретение относится к жидкой композиции, являющейся прекурсором термоотверждаемого жесткого материала с твердой поверхностью, содержащей изоцианат алифатического или циклоалифатического типа, полиол, который может происходить из возобновляемого или биологического источника, и расширяемые полимерные микросферы.
Во втором аспекте, настоящее изобретение относится к твердой композиции, получаемой из жидкой композиции в соответствии с первым аспектом.
В третьем аспекте, настоящее изобретение относится к способу получения жидкой композиции в соответствии с первым аспектом.
В четвертом аспекте, настоящее изобретение относится к способу получения твердой композиции в соответствии со вторым аспектом.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1(1А и 1В) изображены многослойные структуры в соответствии с описанием по настоящему изобретению, с высокой плотностью более 1100 г/см3, типичной для "продуктов с твердой поверхностью" с толщиной листов от 2 до 5 мм во внешней части, и низкой или средней плотностью от 200 до 800 г/см3 во внутренней части или в ядре.
На Фиг. 2(А) изображено изделие с единой плотностью более 1200 г/см3, с типичными разветвленными утяжинами, и (В) другое изображение изделия такого же типа, но лишенное утяжин в результате введенных в процессе получения расширяемых полимерных микросфер с углеводородом.
Описание изобретения
В первом аспекте, настоящее изобретение относится к жидкой композиции, являющейся прекурсором термоотверждаемого, жесткого материала с твердой поверхностью, содержащей по меньшей мере один полиол, возможно из возобновляемого источника или биологического источника, по меньшей мере один металлосодержащий катализатор, по меньшей мере один изоцианат циклоалифатического или алифатического типа и расширяемые полимерные микросферы, предпочтительным образом наполненные углеводородным газом.
В конкретном варианте реализации настоящего изобретения, жидкая композиция, являющейся прекурсором жесткого материала с твердой поверхностью, описанного выше, характеризуется тем, что в дополнение к упомянутому по меньшей мере одному полиолу, упомянутому по меньшей мере одному катализатору, и упомянутым полимерным микросферам, содержит только один изоцианат алифатического или циклоалифатического типа.
Термоотверждаемые полиуретаны - это такие, которые подвержены необратимому переходу под воздействием тепла, света, фотохимических агентов и химических агентов из плавкого и растворимого материала в неплавкий и нерастворимый материал, посредством формирования трехмерной ковалентной решетки, при этом термопластичные полиуретаны представляют собой линейные эластомерные полимеры, цепи которых растягиваются под воздействием тепла, что сопровождается их переходом в жидкую фазу более высокой или более низкой вязкости, что является обратимым при понижении температуры.
Полиуретановые смолы в целом представляют собой группу полиолов различных типов (на базе простого полиэфира, сложного полиэфира, поликарбоната и т.д.) с соответствующими активаторами, которые обычно являются активаторами аминного типа, и другими добавками, в зависимости от области применения конечного продукта. Возможно добавление добавок почти любого типа. Их обычно собирают в один компонент, в целом называемый Компонент А. Реакция этого компонента А с компонентом В (содержащим изоцианаты) приводит к образованию полимера, называемого полиуретаном.
Полиуретаны полимеризуются путем реакции полиприсоединения. Общим структурным элементом всех таких полимеров является уретановая группа (-NH-CO-О). Свойства полиуретанов можно контролировать путем надлежащего подбора молекулярной структуры и состава их компонентов.
В зависимости от свойств конечного продукта, полиуретановые составы включают различные типы полиолов, обычно простые полиэфиры и сложные полиэфиры, изоцианаты различных типов и различные добавки.
Изоцианатный компонент
Для образования полиуретанов необходимы изоцианаты, содержащие две или более NCO группы. Для реакций образования полиуретанов подходят ароматические, алифатические и циклоалифатические ди- и полиизоцианаты. Чаще всего используют ароматические полиуретаны, так как их уретановые группы более реакционноспособны, чем у алифатических, и они намного более дешевы.
Настоящее изобретение относится только к алифатическим или циклоалифатическим изоцианатам. В частности, такими циклоалифатическими или алифатическими изоцианатами являются 1,6-гексан диизоцианат (ГДИ), дициклогексилметан-4,4'-диизоцианат (Г12МДИ), изофорон диизоцианат (ИФДИ), 2,2,4-триметил-гексаметилен диизоцианат (ТМДИ), пентаметилен диизоцианат (ПДИ) или их комбинация.
Полиоловый компонент
Соединения с несколькими гидроксильными функциональными группами в молекуле вместе с изоцианатами являются главными компонентами полиуретановых составов. Низкомолекулярные соединения, такие как этиленгликоль, глицерол, бутандиол, триметилолпропал и др. действуют как сшивающие агенты или удлинители цепи. Высокомолекулярные полиолы (со средней молекулярной массой до 8000) являются основой для образования полиуретана. Эти высокомолекулярные полиолы в основном состоят из двух видов продуктов: простых и сложных полиэфиров. Кроме того, в последнее время упоминались полиолы на основе поликарбонатов. Последние обеспечивают повышенную долговечность конечному продукту благодаря присутствию карбонатной группы, и повышенную химическую и термическую стабильность, а также устойчивость к воздействию ультрафиолетового излучения. Другие типы полиуретанов можно получить с применением других макрогликолей, таких как полиолефиновый гликоль, полиэфирамидный гликоль, поликапролактоновый гликоль, макрогликоль с аминными концевыми группами, или полиакрилатный гликоль. Подобным образом можно использовать полиолы с количеством функциональных групп больше 2.
В настоящем изобретении в качестве полиола предпочтительным образом используют полиолы на основе простого полиэфира, сложного полиэфира, поликарбоната или макрогликоля, или их комбинации, более предпочтительным образом макродиол на основе трехфункционального простого полиэфира с количеством ОН групп от 300 до 950, или полиол на основе поликарбоната с количеством ОН групп от 120 до 260.
Кроме того, можно использовать полиол из возобновляемого или биологического источника, такой как происходящий из касторового масла, рапсового масла, соевого масла или подсолнечного масла. Такие полиолы обычно являются дорогостоящими и часто связаны с другими полиолами, обычно происходящими из углеводородов (ископаемого происхождения), таким образом, строго говоря, являясь полиолами, частично происходящими из возобновляемых источников или биомассы.
Существуют также полиолы, происходящие из возобновляемых источников, которые, будучи синтезированными в результате химического процесса, не теряют своего свойства происхождения из биологического источника, такие как бутандиол и пропандиол, оба происходящие из сахарного тростника. Подобным образом, глицерин, 1,2,3-пропантриол, также может считаться подходящим полиолом для получения полиуретана, так как он является спиртом, имеющим три ОН группы, реагирующие в присутствии изоцианатов. В настоящее время глицерин получают из различных источников, таких как жирные и природные масла, а также в качестве побочного продукта при производстве биодизеля.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что применение таких полиолов, происходящих из возобновляемых или биологических источников, помимо того, что является экологически преимущественным, также повышает физический выход конечных продуктов с твердой поверхностью.
Каталитический компонент: Каталитическими компонентами, необходимыми для реакции, обычно являются соли металлов, такие как например дилаурат дибутилолова (ДЛБО), неодеканоат цинка, карбоксилат висмута, или их комбинация. Эти катализаторы можно комбинировать с катализаторами на основе аминов.
Добавочные компоненты
При производстве полиуретановых составов можно использовать множество различных добавок. Применение таких добавок в некоторых случаях является желательным, а в некоторых случаях обязательным для проведения реакции полимеризации или для получения конечного продукта со специфическими свойствами.
Добавки, применяемые в полиуретановых составах, зависят от процесса трансформации и типа полиуретана. Среди добавок, которые можно применять в рамках настоящего изобретения, можно упомянуть, например, стабилизаторы, пенообразующие агенты, огнеупорные агенты и соединения, защищающие полиуретан от гидролитической деградации, окисления или ультрафиолетового излучения, наполнители (растительного и/или минерального происхождения, и возможно также мелкодисперсные) или пигменты. В дополнение к вышеупомянутым добавкам, в наши дни также применяются и рассматриваются в настоящем изобретении различные типы наночастиц, внедряемые в полимерную матрицу и служащие для придания специфических свойств. Наночастицами являются частицы в интервале размеров от 1 до 100 нм.
В полиуретановых составах по настоящему изобретению необходимо добавление расширяемых полимерных микросфер, пустых или наполненных, предпочтительным образом наполненных углеводородным газом, которые создают расширение для получения твердого вещества, соответствующего определению материала с твердой поверхностью, согласно стандарту, описанному выше. Предпочтительным образом, такие микросферы применяются в относительном количестве по меньшей мере 0,1% (по массе) относительно конечной композиции, и не более 18% (по массе) относительно конечной композиции.
Термопластическая оболочка расширяемых полимерных микросфер может состоять из, например, полимеров или сополимеров, полимеризованных из таких мономеров, как винилхлорид, винилиденхлорид, акрилонитрил, метилметакрилат или стирол, или их смесей. Размер частиц нерасширенных сфер, и также расширенных сфер, может изменяться в широком интервале и выбирается в зависимости от желаемых свойств конечного продукта. В качестве примера размера частиц нерасширенных микросфер можно привести размер от 1 микрона до 1 мм, предпочтительным образом от 2 мкм до 0,5 мм, и в особенности от 5 мкм до 50 мкм. После расширения диаметр микросфер увеличивается в 2-5 раз. Нерасширенные микросферы могут быть пустыми или могут содержать расширяющие агенты, являющиеся летучими жидкостями, расширяемыми при нагревании. При нагревании, полимерная оболочка размягчается и микросферы расширяются при расширении расширяющего агента. Расширяющие агенты могут состоять из фреонов, таких как трихлорфторметан, углеводородов, таких как н-пентан, изопентан, неопентан, бутан, изобутан или других расширяющих агентов, обычно используемых в микросферах применяемого здесь типа. Расширяющий агент предпочтительным образом составляет 5-30% (по массе) от веса микросферы. Примером подходящего предпочтительного и коммерчески доступного микросферного продукта является Expancel (товарный знак), обладающий термопластической оболочкой из винилиденхлорид сополимера / акрилонитрила и содержащий изобутан в качестве расширяющего агента.
В частности, было показано, что при добавлении большего количества термопластичных расширяемых микросфер, по меньшей мере 3% (по массе) от общего количества конечной композиции, структура сшитого твердого полиуретана может характеризоваться двумя значительно различными плотностями: высокой плотностью более 1100 г/см3, типичной для "продуктов с твердой поверхностью" с толщиной листа от 2 до 5 мм во внешней части, и низкой или средней плотностью от 200 до 800 г/см3 во внутренней части или в ядре. Это свойство придает изделию многослойную структуру, обладающую такими очень важными физическими качествами, как например хорошая устойчивость к разлому и удару, с одновременным меньшим весом конечного изделия.
В другом варианте реализации настоящего изобретения, уже полученный полиуретан может использоваться как добавка, будучи измельченным и добавленным в полиуретановый состав по настоящему изобретению. Так, полиуретан, полученный согласно настоящему изобретению, и не использованный из-за его определенных характеристик, можно измельчить и добавить к другому полиуретановому составу по настоящему изобретению. Соответственно, полиуретан, полученный согласно настоящему изобретению, всегда может быть использован повторно, то есть является пригодным для вторичной переработки.
Жидкая композиция по настоящему изобретению предпочтительным образом содержит полиол, соответствующий вышеприведенному описанию, в количестве от 4% до 20% (по массе) относительно конечной композиции.
Жидкая композиция по настоящему изобретению предпочтительным образом содержит алифатический или циклоалифатический изоцианат, соответствующий вышеприведенному описанию, в количестве от 7% до 75% (по массе) относительно конечной композиции.
Жидкая композиция по настоящему изобретению предпочтительным образом содержит катализатор, соответствующий вышеприведенному описанию, в количестве от 0,1% до 2% (по массе) относительно конечной композиции.
Как было указано выше, жидкая композиция по настоящему изобретению может содержать добавки, не являющиеся расширяемыми полимерными микросферами, в количестве от 2% до 85% (по массе) в расчете на конечную общую композицию, до тех пор, пока не превышен предел в 100%, т.е. если добавки содержатся в количестве 85%, количество других компонентов не может превышать 15%.
В другом аспекте, настоящее изобретение относится к твердой композиции (продукту с твердой поверхностью), который является термоотверждаемым, и образуется из жидкой композиции, в соответствии с описанием различных вариантов реализации настоящего изобретения.
В третьем аспекте, настоящее изобретение относится к способу получения жидкой композиции, в соответствии с описанием различных вариантов реализации настоящего изобретения, включающему следующие стадии:
(а) смешивание упомянутого по меньшей мере одного полиола с упомянутым по меньшей мере одним катализатором и расширяемыми полимерными микросферами, возможно с упомянутой по меньшей мере одной добавкой;
(б) смешивание продукта стадии (а) с упомянутым по меньшей мере одним изоцианатом алифатического или циклоалифатического типа.
Предпочтительным образом, смешивания из стадий (а) и (б) проводят при температуре от 25 до 50°С.
В четвертом аспекте, настоящее изобретение относится к способу получения твердой композиции (продукта с твердой поверхностью), в соответствии с описанием различных вариантов реализации настоящего изобретения, включающему следующие стадии:
(а) получение жидкой композиции в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения;
(б) введение упомянутой жидкой композиции в форму;
(в) отверждение продукта в форме;
(г) извлечение продукта из формы после его отверждения.
Предпочтительным образом, форма имеет температуру от 25 до 80°С.
Настоящее изобретение проиллюстрировано следующими не ограничивающими его примерами.
Примеры
Общий пример
1. Применяемые продукты
Полиолы:
Использовали трифункциональные простые полиэфирные макродиолы с количеством ОН групп от 300 до 950 и поликарбонатные полиолы с количеством ОН групп от 120 до 260. Также использовали полиолы, происходящие из возобновляемых источников, такие как 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол, 1,2,3-пропантриол и 1,5-пентандиол.
Изоцианаты:
Использовали алифатические диизоцианаты 1,6-гексан диизоцианат, дициклогексилматан-4,4'-диизоцианат, изофорон диизоцианат, 2,2,4-триметил-гексаметилен диизоцианат и пентаметилен диизоцианат.
Катализатор: дилаурат дибутилолова и карбоксилат висмута.
Добавки:
Агенты, удаляющие пузырьки (противовспенивающие агенты). Агенты, высвобождающие воздух.
Увлажняющие и дисперсионные агенты, например растворы алкиламмониевой соли, имеющей гидроксильные группы кислотного сополимера.
Агенты-ингибиторы влажности, например цеолиты.
Огнеупорные агенты, например трифосфат аммония и триэтилфосфат.
Пигментирующие агенты, например диоксид титана (TiO2) и концентраты неорганических красителей, смешанные с полиолами.
Неорганические наполнители, такие как глинозем (тригидрат окиси алюминия), барит, кварц, стеклянные микросферы.
Полимерные наполнители, например измельченные и микродисперсные полиуретаны, полистиролы, полиэтилены и пустые и/или наполненные углеводородом полимерные микросферы.
Органические наполнители, например растительные волокна, измельченные или микродисперсные сельскохозяйственные и лесохозяйственные побочные продукты.
Различные компоненты были выбраны по следующим критериям:
- Технологичность материала: вязкость
- Механические свойства: ударная и термическая стойкость
- Внешний вид: цвет, однородность поверхности
- Неизменность цвета внутри и вне помещений. Устойчивость к воздействию ультрафиолетового излучения.
Состав продукта основан на стехиометрическом соотношении полиоловой смеси с соответствующими добавками и алифатических или циклоалифатических изоцианатов.
Соотношение компонентов было следующим, учитывая что сумма должна составлять 100%:
Полиолы (простой полиэфирный полиол/поликарбонатный полиол/удлинитель цепи) от 4% до 20% (по массе).
Катализаторы реакции: от 0,1% до 2% (по массе).
Добавки: от 2% до 85% (по массе).
Расширяемые полимерные микросферы: от 0,1% (по массе).
Алифатические или циклоалифатические изоцианаты: от 7% до 75% (по массе).
2. Помещение смеси в форму:
После подготовки состава, компонент А (полиолы + катализатор, микросферы, добавки) смешивают с компонентом В (алифатический циклоалифатический изоцианат) и помещают в форму. Форму необходимо подогреть до температуры от 25°С до 80°С, и предпочтительным образом предварительно запечатать в вакууме.
3. Отверждение продукта в форме при нагревании
Материал вступает в реакцию в предварительно подогретой форме, переходя из жидкой формы в твердую. Продолжительность реакции может быть от 5 до 60 минут до отверждения.
4. Извлечение отвердевшего материала из формы:
Отвердевшее изделие извлекают из формы. Изделие, полученное в результате описанного способа, извлекают из формы, получая конечное изделие.
Пример 1:
Смешивание Компонента А и Компонента В проводят следующим образом:
Вначале получают компонент А (полиол, добавки, микросферы и катализаторы). После получения компонента А, его смешивают при перемешивании в течение 20 с с компонентом В (только изоцианаты) при температуре 35°С.
Материалы, указанные ниже для компонента А, смешивали при перемешивании в течение 20 минут при температуре от 25 до 30°С:
Смесь выливают или вводят (компонент А + компонент В) в форму, предварительно нагретую до 45°С. До помещения смеси на форму наносят специальное средство для облегчения извлечения готового изделия.
После того как материал помещен в форму и отвердел в течение 30 минут, форму открывают и извлекают конечное изделие. При необходимости производят очистку изделия для удаления излишков материала и для удаления возможных отметин путем полировки. В результате получают изделие, имеющее форму использованной формы, твердое, прочное, непрозрачное, обладающее характеристиками изделия из материала с твердой поверхностью, с плотностью приблизительно 1,3 кг/м3 и обладающее устойчивостью к воздействию ультрафиолетового излучения.
Пример 2:
Смешивание Компонента А и компонента В производят следующим образом (при этом А и В описаны в примере 1):
Вначале получают компонент А. После получения компонента А, его смешивают при перемешивании в течение 30 с с компонентом В при температуре 40°С.
Материалы, указанные ниже для компонента А, смешивали при перемешивании в течение 20 минут при температуре 25°С:
Смесь выливают или вводят (компонент А + компонент В) в форму, предварительно нагретую до 45°С. До помещения смеси на форму наносят специальное средство для облегчения извлечения готового изделия.
После того как материал помещен в форму и отвердел в течение 35 минут, форму открывают и извлекают конечное изделие. При необходимости производят очистку изделия для удаления излишков материала и для удаления возможных отметин путем полировки. В результате получают изделие, имеющее форму использованной формы, твердое, прочное, полупрозрачное, обладающее характеристиками изделия из материала с твердой поверхностью, с плотностью приблизительно 1,1 кг/м3 и обладающее устойчивостью к воздействию ультрафиолетового излучения.
Пример 3:
Смешивание Компонента А и компонента В производят следующим образом (при этом А и В описаны в примере 1):
Вначале получают компонент А. После получения компонента А, его смешивают при перемешивании в течение 20 с компонентом В при температуре 35°С.
Материалы, указанные ниже для компонента А, смешивали при перемешивании в течение 20 минут при температуре 25°С:
Смесь выливают или вводят (компонент А + компонент В) в форму, предварительно нагретую до 45°С. До помещения смеси на форму наносят специальное средство для облегчения извлечения готового изделия.
После того как материал помещен в форму и отвердел в течение 30 минут, форму открывают и извлекают конечное изделие. При необходимости производят очистку изделия для удаления излишков материала и для удаления возможных отметин путем полировки. В результате получают изделие, имеющее форму использованной формы, твердое, прочное, непрозрачное, обладающее характеристиками изделия из материала с твердой поверхностью, с плотностью приблизительно 1,3 кг/м3 и обладающее устойчивостью к воздействию ультрафиолетового излучения, без поверхностных дефектов, и в котором использованные материалы, происходящие из возобновляемых или биологических источников, составляют более 50% относительно всей композиции.
Пример 4:
Смешивание Компонента А и компонента В производят следующим образом (при этом А и В описаны в примере 1):
Вначале получают компонент А. Затем получают компонент В.
После того как получены отдельные компоненты А и В, их смешивают при перемешивании в течение 20 с при температуре 35°С.
Материалы, указанные ниже для компонента А, смешивали при перемешивании в течение 20 минут при температуре 25°С:
Смесь выливают или вводят (компонент А + компонент В) в форму, предварительно нагретую до 45°С. До помещения смеси на форму наносят специальное средство для облегчения извлечения готового изделия.
После того как материал помещен в форму и отвердел в течение 30 минут, форму открывают и извлекают конечное изделие. При необходимости производят очистку изделия для удаления излишков материала и для удаления возможных отметин путем полировки. В результате получают изделие, имеющее форму использованной формы, твердое, прочное, непрозрачное, обладающее характеристиками изделия из материала с твердой поверхностью, обладающее устойчивостью к воздействию ультрафиолетового излучения, с плотностью приблизительно 1,3 кг/м3 во внешней части и толщиной приблизительно 2 мм, и с другой плотностью во внутренней части или в ядре приблизительно 0,500 кг/м3.
Пример 5: Тест на ударную прочность и деформационный тест с нагреванием под нагрузкой
Тест на ударную прочность в соответствии с тестом Шарли и деформационный тест с нагреванием под нагрузкой проводили на двух твердых образцах одинакового химического состава, полученных одинаковым образом, с единственной разницей в наличии полимерных микросфер, и существенно более высокие значения были получены для образцов с расширенной структурой с двумя плотностями (многослойных), в сравнении с образцами с расширенной структурой, но единой плотностью (стандарт):
(1) Чем выше значение, тем выше ударная прочность
(2) Чем ниже значение, тем выше устойчивость к деформации при нагревании
Образцы с двумя плотностями имеют внешнюю плотность 1000 г/см3 со средней толщиной 2,5 мм и внутреннюю плотность 412 г/см3 с толщиной 5,2 мм.
Для образцов с двумя плотностями в качестве расширяющего агента использовали комбинацию полимерных микросфер, наполненных углеводородным газом, и дополнительный расширяемый газ.
Для стандартного образца в качестве расширяемого агента использовали воду.
Настоящее изобретение относится к термоотверждаемому материалу с твердой поверхностью, а также к способу его получения. Указанный термоотверждаемый материал получен из жидкой композиции, содержащей по меньшей мере один полиол, по меньшей мере один металлосодержащий катализатор, по меньшей мере один изоцианат и расширяемые полимерные микросферы. Диаметр полимерных микросфер увеличивается в 2-5 раз по отношению к нерасширенному состоянию. Полиол представляет собой простой полиэфир, сложный полиэфир, полиол на основе поликарбоната или полиол на основе макрогликоля. Количество полиола составляет от 4 до 20% по массе относительно композиции. Термоотверждаемый материал с твердой поверхностью является жестким, непрозрачным или полупрозрачным и частично расширенным, сохраняя при этом твердые участки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил., 5 табл., 5 пр.
1. Термоотверждаемый материал с твердой поверхностью, как определено стандартом ISO 19712-1 UNE.EN: 2013, полученный из жидкой композиции, содержащей по меньшей мере один полиол, по меньшей мере один металлосодержащий катализатор, по меньшей мере один изоцианат алифатического или циклоалифатического типа и расширяемые полимерные микросферы, чей диаметр увеличивается в 2-5 раз по отношению к нерасширенному состоянию,
где указанный полиол в жидкой композиции представляет собой простой полиэфир, сложный полиэфир, полиол на основе поликарбоната или полиол на основе макрогликоля, или их комбинацию, и указанный полиол присутствует в количестве от 4 до 20% по массе относительно композиции, и где указанный термоотверждаемый материал с твердой поверхностью является жестким, непрозрачным или полупрозрачным и частично расширенным, сохраняя при этом твердые участки.
2. Термоотверждаемый материал с твердой поверхностью по п. 1, отличающийся тем, что указанная жидкая композиция дополнительно содержит по меньшей мере одну добавку, выбранную из группы, состоящей из: стабилизаторов, пенообразующих агентов, огнеупорных агентов, агентов, защищающих от гидролитической деградации, агентов, защищающих от окисления, агентов, защищающих от ультрафиолетового излучения, наполнителей, пигментов и наночастиц.
3. Термоотверждаемый материал с твердой поверхностью по п. 1 или 2, отличающийся тем, что изоцианат алифатического типа в жидкой композиции представляет собой 1,6-гексан диизоцианат (ГДИ), дициклогексилметан-4,4'-диизоцианат (Г12МДИ), изофорон диизоцианат (ИФДИ), 2,2,4-триметил-гексаметилен диизоцианат (ТМДИ), пентаметилен диизоцианат (ПДИ) или их комбинацию.
4. Термоотверждаемый материал с твердой поверхностью по п. 1, отличающийся тем, что полиол происходит из возобновляемого источника или биомассы.
5. Термоотверждаемый материал с твердой поверхностью по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что катализатор в жидкой композиции представляет собой дилаурат дибутилолова (ДЛБО), неодеканоат цинка, карбоксилат висмута или их комбинацию.
6. Термоотверждаемый материал с твердой поверхностью по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что жидкая композиция дополнительно содержит микронизированный полиуретан.
7. Термоотверждаемый материал с твердой поверхностью по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что изоцианат алифатического типа в жидкой композиции присутствует в количестве от 7 до 75% по массе относительно композиции.
8. Термоотверждаемый материал с твердой поверхностью по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что катализатор в жидкой композиции присутствует в количестве от 0,1 до 2% по массе относительно композиции.
9. Термоотверждаемый материал с твердой поверхностью по любому из пп. 2-8, отличающийся тем, что указанная по меньшей мере одна добавка в жидкой композиции присутствует в количестве от 2 до 85% по массе относительно композиции до тех пор, пока не превышен предел в 100% для всех компонентов.
10. Термоотверждаемый материал с твердой поверхностью по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанные расширяемые полимерные микросферы в жидкой композиции присутствуют в количестве по меньшей мере 0,1% по массе относительно композиции.
11. Термоотверждаемый материал с твердой поверхностью по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что расширяемые полимерные микросферы в жидкой композиции наполнены углеводородным газом.
12. Термоотверждаемый материал с твердой поверхностью по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что расширяемые полимерные микросферы в жидкой композиции присутствуют в количестве более 3% по массе относительно композиции.
13. Термоотверждаемый материал с твердой поверхностью по п. 12, которая обладает многослойной структурой с толщиной листа от 2 до 5 мм во внешней части и плотностью 1000 г/см3 или более, и внутренней частью с плотностью от 200 до 800 г/см3.
14. Способ получения термоотверждаемого материала с твердой поверхностью по любому из пп. 1-13, включающий следующие стадии:
(а) получение жидкой композиции, включающее стадии:
(а1) смешивания по меньшей мере одного полиола с по меньшей мере одним катализатором и расширяемыми полимерными микросферами, возможно с по меньшей мере одной добавкой;
(а2) смешивания продукта стадии (а1) с по меньшей мере одним изоцианатом алифатического или циклоалифатического типа;
(б) введение указанной жидкой композиции в форму;
(в) отверждение продукта в форме;
(г) извлечение продукта из формы после его отверждения.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что смеси на стадиях (а1) и (а2) получают при температуре от 25 до 50°С.
16. Способ по п. 14, отличающийся тем, что форма имеет температуру от 25 до 80°С.
| US 5114982 A, 19.05.1992 | |||
| US 5244613 A, 14.09.1993 | |||
| WO 2012072687 A1, 07.06.2012 | |||
| Прибор для буссольной съемки | 1924 |
|
SU2722A1 |
| 0 |
|
SU353430A1 | |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИИЗОЦИАНУРАТНОГО ПОЛИУРЕТАНОВОГО МАТЕРИАЛА | 2006 |
|
RU2428436C2 |
| ПАНЕЛИ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСНЫХ ВОЛОКОН С ИЗНОСОСТОЙКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ | 2008 |
|
RU2483867C2 |
