CZ2004449A3

CZ2004449A3 - Název neuveden

Info

Publication number: CZ2004449A3
Application number: CZ2004449A
Authority: CZ
Inventors: Mary C. Bogdan; Leslie Bement; David J. Williams
Original assignee: Honeywell International Inc.
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-07-14
Also published as: US20040204512A1; AU2002327808B2; MXPA04003063A; KR20040041654A; EP1432756A1; CN1596280A; PL373797A1; TR200400652T1; CA2462458A1; RU2004113418A; WO2003029334A1; JP2005504858A; HUP0700158A2

Description

Způsob výroby pěnové hmoty

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká způsobů výroby pěnových hmot, včetně polyuretanových a/nebo polyisokyanurátových pěnových hmot s uzavřenými komůrkami. Konkrétněji se předkládaný vynález týká způsobu výroby pěnových hmot za použití nadouvadla, obsahujícího sloučeninu s poměrně vysokou teplotou varu, jako 1,1,1,3,3-pentafluorbutan (HFC-365mfc).·

Dosavadní stav techniky ' Neohebné, tuhé pěnové hmoty, jako polyuretanové a polyisokyanurátové pěnové hmoty, jsou používány ve velkém množství různých aplikací včetně izolací střešních systémů, stavebních panelů, chladniček a mrazniček. K tomu, aby se umělá hmota hodila pro taková použití, musí kromě jiných vlastností vykazovat poměrně vysokou tepelnou izolaci. Jedním z měřítek tepelně izolačních vlastností pěnové hmoty je k-faktor. Výraz k-faktor obecně označuje rychlost přenosu tepelné energie prostřednictvím vodivosti na čtvereční stopu homogenního materiálu o. tloušťce 1 palce během 1 hodiny, přičemž se kolmo napříč dvěma povrchy materiálu uplatňuje rozdíl jednoho stupně Fahrenheita. Vzhledem k tomu, že využitelnost, užitečnost pěnových hmot tvořených uzavřenými komůrkami se zakládá, přinejmenším částečně, na jejich tepelně izolačních vlastnostech, je výhodné a žádoucí vyrábět neohebné, tuhé pěnové hmoty, mající nízké k-faktory.

Známé způsoby výroby neohebných, tuhých pěnových hmot obecně zahrnují reakci organického polyisokyanurátu a polyolu v přítomnosti nadouvadla pro vytvoření neohebné pěnové hmoty. Viz například publikaci Polyurethanes Chemistry and Technology (1962),

- 2 díly I a II, autorů Saunderse a Frische, která je zde začleněna jako odkaz. Zatímco tepelné vlastnosti pěnových hmot, vyráběných těmito běžnými způsoby, mohou být pro vybraná použití odpovídající, existuje v tomto oboru stálá potřeba nalezení nových způsobů výroby pěnových hmot, které by měly k-faktory alespoň tak nízké, jako jsou k-faktory u hmot vyráběných běžnými způsoby, nebo nižší.

Podstata vynálezu

Jeden aspekt předkládaného vynálezu vychází vstříc výše zmíněné potřebě a dalším potřebám tím, že poskytuje způsob výroby pěnových hmot, majících nízké k-faktory, Předkladatelé tohoto vynálezu .zjistili, že způsoby výroby pěnových hmot s výhodou zahrnují zajištění, poskytnutí nadouvadla pěnitelné reakční směsi, přičemž toto nadouvadlo obsahuje fluorovanou uhlovodíkovou sloučeninu s poměrně vysokou teplotou varu, jako HFC-365, při poměrně nízké teplotě, a u určitých provedení při teplotě nižší, než je počáteční reakční teplota reakční směsi. Takové způsoby výroby, v upřednostňovaných provedeních, vytvářejí tuhé, neohebné pěnové hmoty, mající požadovaně nízké k-faktory. V upřednostňovaných provedeních je fluorovanou uhlovodíkovou sloučeninou o poměrně vysoké teplotě varu fluorovaná uhlovodíková sloučenina, mající přibližně 4 až 6 uhlíkových atomů.

Tak, jak je zde používán, se výraz počáteční reakční teplota obecně týká průměrné teploty reakční směsi během iniciace (zahájení) reakce. Například pokud jsou dvě reakční složky A a B, každá při teplotě 70 °F (21,09 °C), spojeny k vytvoření reakční směsi a zahájení reakce, bude počáteční reakční teplota pro tuto směs přibližně 70 °F (21 °C), dokonce i když teplota reakce po počátečním spojení složek rychle a/nebo zásadně, radikálně vzroste či poklesne.

- 3 Tak jak je zde používán, označuje výraz pěnitelná reakční směs jednu nebo více ze sloučenin, které jsou v přítomnosti nadouvadla schopné reagovat k vytvoření neohebné, tuhé pěnové hmoty.

Tak jak je zde používán, výraz vysokovroucí označuje sloučeniny, které mají teplotu varu, převyšující přibližně 25 °C (77 °F). V upřednostňovaných provedeních má vysokovroucí sloučenina podle předkládaného vynálezu teplotu varu, převyšující přibližně 29,4 °C (85 °F), ještě lépe přibližně 35 °C (95 °F) a ještě výhodněji přibližně 37,7 °C (100 °F).

Jedním aspektem předkládaného vynálezu je způsob výroby pěnových hmot s uzavřenými komůrkami tak, že se pěnitelná reakční směs doplní nadouvadlem při teplotě nižší, než je počáteční reakční teplota reakční směsi. V určitých upřednostňovaných provedeních tento způsob zahrnuje:

(a) poskytnutí pěnitelné reakční směsi, a (b) přidání do reakční směsi, nebo k jedné či více ze složek reakční směsi, nadouvadla při teplotě, která je nižší než počáteční reakční teplota reakční směsi.

Jiným aspektem předkládaného vynálezu je pěnová hmota s uzavřenými komůrkami, vyráběná způsoby podle předkládaného vynálezu. Dalším aspektem tohoto vynálezu je objev, že nadouvadla obsahující HFC-365 se zvláště hodí k výrobě pěnových hmot s nízkým k-faktorem podle zde předkládaného yvnálezu.

Předkladatelé tohoto vynálezu zjistili, že výsledkem přidání poměrně vysokovroucích nadouvadel na bázi fluorovaných uhlovodíků, jako jsou ty, obsahující HFC-365 a zvláště pak HFC-365mfc, k reakční směsi, přičemž teplota přidávaného nadouvadla je nižší a s výhodou

- 4 podstatně nižší než počáteční reakční teplota reakční směsi, může být vytváření pěnových hmot, majících k-faktory alespoň tak malé, jako pěnové hmoty, vyráběné běžnými způsoby výroby, a často i menší.

V dalších ztělesněních předkládaného vynálezu mohou být pěnové hmoty s malými k-faktory vyráběny způsoby, které zahrnují doplnění reakční směsi nadouvadlem při teplotě, která je nižší než 24,4 °C (76 °F), lépe nižší než 21 °C (70 °F) a ještě výhodněji nižší než 15,5 °C (60 °F), bez ohledu na počáteční reakční teplotu reakční směsi.

Běžné způsoby výroby pěnových hmot za použití nadouvadel o vysoké teplotě varu zahrnují udržení nadouvadla na teplotě počáteční reakce nebo vyšší a obecně na teplotě místnosti nebo vyšší, jak před, tak i v průběhu reakce, vytvářející pěnovou hmotu. Vzhledem k tomu, že HFC-365mfc má poměrně vysokou teplotu varu (40 °C, tj. 104 °F), je při poměrně vysokých teplotách stálý a lze s ním tedy snadno manipulovat a uchovávat ho při teplotách, které se normálně používají pro nadouvadla o vysokém bodu varu.

Běžné způsoby výroby byly při takto vysokých teplotách až do teď používány z několika důvodů. Jedním důvodem je ťo, že s chlazením takových nadouvadel jsou spojeny zvýšené výdaje a až dosud si odborníci v oboru neuvědomovali nebo nepředpokládali, že vynaložením takových zvýšených výdajů je možné dosáhnout přínosu. Nadto ochlazení nadouvadel na teplotu nižší než je počáteční reakční teplota k vytvoření tuhé, neohebné pěnové hmoty obecně vyžaduje přídavek dalšího katalyzátoru a tepelné energie do reakční směsi, což dále zvyšuje náklady spojené s výrobou této hmoty. Proto v dosavadním stavu techniky neexistuje žádná motivace k doplnění reakčních směsí takovými nadouvadly o teplotách buď nižších než je teplota místnosti (přibližně 22,2 °C, tj. 72 °F), a/nebo nedosahujících počáteční reakční teploty.

- 5 • «

Původci tohoto vynálezu překvapivě zjistili, že doplněním vysokovroucích nadouvadel a zvláště a s výhodou těch, která obsahují HFC-365, do pěnitelných reakčních směsí o teplotách buď nižších než je teplota místnosti a/nebo nedosahujících počáteční reakční teploty, mohou být vyrobeny pěnové hmoty, mající ve srovnání s pěnovými hmotami, vyráběnými běžnými mechanismy, poměrně nízké k-faktory. Například doplněním nadouvadla, obsahujícího HFC-365mfc, při teplotě přibližně 10 °C (50 °F) nebo nižší do reakční směsi, mající počáteční reakční teplotu přibližně mezi 12,7 a 21,1 °C (55 a 70 °F), původci tohoto vynálezu vyrobili pěnovou hmotu s významně nižším k-faktorem, než jaký je dosažen při doplnění stejného nadouvadla při teplotě přibližně 21,1 °C (70 °F) do reakční směsi, mající počáteční reakční teplotu přibližně 21,1 °C (70 °F). Takové výsledky jsou vysoce žádoucí, stejně jako nečekané.

V určitých provedeních se předkládaný vynález týká způsobu výroby pěnové hmoty, zahrnující kroky poskytnutí reakční směsi schopné vytvářet pěnovou hmotu, s výhodou pak tuhou pěnovou hmotu, a doplnění této reakční směsi nadouvadlem při teplotě nižší, než je počáteční reakční teplota reakční směsi.

Pro použití podle předkládaného vynálezu je možné upravit kteroukoliv ze široké škály reakčních směsí, schopných vytvářet pěnovou hmotu a kterýkoliv ze známých způsobů výroby takových reakčních směsí, včetně těch, které byly popsány například Saundersem a Frischem v publikaci Polyurethanes, Chemistry and Technology (1962), dílech I a II, která je zde začleněna jako odkaz. Obecně takové způsoby výroby zahrnují spojení isokyanátu, polyolu nebo směsi polyolú, nadouvadla (včetně směsí nebo směsic sloučenin, které dohromady působí jako nadouvadlo) a dalších materiálů, jako jsou katalyzátory, povrchově aktivní činidla a volitelně samozhášecí přísady, barviva či jiné přídavné látky, ať jednotlivě nebo ve směsích dvou či více ··

- 6 • · · · · • · · · · · · • ···· · · ···· • · · · » ·· * ·· · takových přísad (tj. jako předem smísené pěnové prostředky) k vytvoření reakční směsi, schopné poskytnout pěnovou hmotu a s výhodou tuhou, neohebnou pěnovou hmotu.

V rozsahu předkládaného vynálezu je možné k doplnění reakční směsi nadouvadlem o teplotách nižších než je teplota místnosti, a/nebo o teplotách nedosahujících počáteční reakční teploty, použít mnohé z konkrétních postupů. Nadouvadlo může být například skladováno při teplotě rovnající se počáteční reakční teplotě nebo ji převyšující a lze ho ochladit těsně před přidáním nadouvadla do reakční směsi či do jedné nebo více ze složek, které budou spojeny s dalšími složkami k vytvoření reakční směsi. Alternativně může být nadouvadlo skladováno při teplotě nižší než je počáteční reakční teplota reakční směsi a následně být přidáno do reakční směsi či do jedné nebo více ze složek, které budou spojeny s dalšími složkami k vytvoření reakční směsi.

Nadto, jak bylo uvedeno výše, může být nadouvadlo ještě před svým zavedením do reakční směsi spojeno s dalšími složkami reakční směsi k vytvoření předsměsi. Podle těchto provedení může být nadouvadlo ochlazeno na teplotu nižší než je počáteční reakční teplota buď před nebo po svém spojení, smísení s dalšími složkami předsměsi. Nadouvadlo může být například skladováno při teplotě nižší než je počáteční reakční teplota a přidáno do předsměsi před doplněním nadouvadla do reakční směsi. U takových způsobů, při nichž se nadouvadlo přidá do jedné či více ze složek, které budou následně spojeny, smíseny s dalšími přísadami k vytvoření reakční směsi, bude obecně vyžadováno, aby předsměs, obsahující nadouvadlo, byla zpracovávána za podmínek účinně zajišťujících, že teplota nadouvadla bude taková, jak je zde uvedeno, v okamžiku jeho zavedení nebo jiného doplnění do úplné reakční směsi. Například při některých provedeních může být vyžadováno další ochlazení předsměsi, obsahující nadouvadlo, před smísením se zbývajícími složkami reakční směsi.

·· ·· ·· · • · · · · ·

Alternativně může být nadouvadlo při teplotě, rovnající se počáteční reakční teplotě nebo ji převyšující, přidáno do předsměsi a poté ochlazeno na teplotu nižší než je počáteční reakční teplota ještě před tím, než je ochlazená předsměs, obsahující nadouvadlo, doplněna do reakční směsi.

Nadouvadla a předsměsové přípravky obsahující nadouvadla podle předkládaného vynálezu mohou být ochlazeny na požadovanou teplotu nebo při ní být uchovávány, a to včetně teplot nižších než je teplota místnosti, za použití široké škály známých teplotních výměnníků i nebo chladicího zařízení.

Podle některých upřednostňovaných provedení se nadouvadlo doplňuje při teplotě přibližně alespoň o 1,66 °C (3 °F) nižší než je počáteční reakční teplota. S výhodou pak vysokovroucí nadouvadlo vykazuje teplotu přibližně alespoň o 2,77 °C (5 °F) nižší než je počáteční reakční teplota, lépe přibližně alespoň o 5,55 °C (10 °F) nižší a dokonce ještě lépe přibližně alespoň o 7,22 °C (13°F) nižší než je počáteční reakční teplota.

Podle některých provedení se nadouvadlo podle předkládaného vynálezu doplňuje do reakční směsi při teplotě nižší než přibližně 18,3 °C (65 °F). V určitých upřednostňovaných provedeních se nadouvadlo podle předkládaného vynálezu doplňuje do reakční směsi při teplotě nižší než přibližně 18,3 °C (60 °F). V určitých upřednostňovaných provedeních se nadouvadlo podle předkládaného vynálezu doplňuje do reakční směsi při teplotě nižší než přibližně 12,7 °C (55 °F) a v jiných upřednostňovaných provedeních při teplotě nižší než přibližně 10 °C (50 °F).

Při mnoha použitích je příhodné dodávat složky polyuretanových nebo polyisokyanurátových pěnových hmot ve formě předsměsových

• · ·

- 8 pěnových přípravků. Nejtypičtěji se pěnový přípravek předem smísí k vytvoření dvou složek. Isokyanátový nebo polyisokyanátový prostředek představuje první složku, obecně nazývanou jako složka A. Polyol nebo směs polyolů, povrchově aktivní látka, katalyzátory, nadouvadla, samozhášecí přísada a další isokyanátové reaktivní sloučeniny představují druhou složku, obecně označovanou jako složka B. Vzhledem k tomu, že povrchově aktivní látka, katalyzátor či katalyzátory a nadouvadlo jsou obvykle obsaženy v polyolové složce, mohou být obsaženy ve složce A, nebo mohou být částečně obsaženy ve složce A a částečně také ve složce B.

Polyurethanové nebo polyisokyanurátové pěnové hmoty jsou tedy sn.adno připravitelné spojením složek A a B buď ručním smícháním u malých příprav, nebo strojovým smícháním k vytvoření bloků, desek, vrstvených desek (laminátů), místně odlévaných panelů a dalších prvků, rozprašováním nanášených pěnových hmot, pěn a podobně. Volitelně mohou být další přísady, jako samozhášecí činidla, barviva, přídavná nadouvadla, voda a dokonce i další polyoly, přidávány do mísící hlavy nebo do místa reakce jako třetí proud. Nejvýhodněji jsou ovšem všechny tyto sloučeniny začleněny do složky B.

Při syntéze polyuretanové nebo polyisokyanurátové pěnové hmoty může být použit jakýkoliv organický polyisokyanát, což zahrnuje alifatické a aromatické polyisokyanáty. Upřednostňovanými polyisokyanáty pro syntézu tuhých, neohebných pěnových hmot jsou polymethylenové polyfenylisokyanáty, zvláště pak směsi, obsahující přibližně od 30 do 85 % hmotnostních methylenbis(fenylisokyanátu), přičemž zbytek směsi obsahuje polymethylenové polyfenylpolyisokyanáty o funkčnosti vyšší než 2. Upřednostňovanými polyisokyanáty pro syntézu ohebných, pružných polyurethanových pěnových hmot jsou toluendiisokyanáty, zahrnující, ne však výlučně, ··

2,4-toluendiisokyanát, 2,6-toluendiisokyanát a směsi dvou nebo více takových sloučenin.

Typické polyoly, používané při výrobě tuhých, neohebných polyuretanových pěnových hmot zahrnují, ne však výlučně, aromatické poíyetherové polyoly na aminové bázi, jako jsou ty na bázi směsí 2,4- a 2,6-toluendiaminu, kondenzovaných s ethylenoxidem a/nebo propylenoxidem. Tyto polyoly nacházejí využití v místně odlévaných pěnových hmotách.

Jiným příkladem jsou aromatické poíyetherové polyoly na bázi aikylaminů, jako jsou ty na bázi ethoxylovaných a/nebo propoxylovaných aminoethylovaných nonylfenolových derivátů. Tyto polyoly obecně nacházejí uplatnění v rozprašováním nanášených polyuretanových pěnových hmotách. Jiným příkladem jsou polyoly na bázi sacharózy, jako jsou ty na bázi sacharózových derivátů a/nebo směsí sacharózových a glycerinových derivátů, kondenzovaných s ethylenoxidem a/nebo propylenoxidem. Tyto polyoly obecně nacházejí využití v místně odlévaných pěnových hmotách.

Typické polyoly, používané při výrobě ohebných, pružných polyurethanových pěnových hmot zahrnují, nikoliv však výlučně, ty, které jsou na bázi glycerolu, ethylenglykolu, trimethylolpropanu, ethylendiaminu, pentaerythritolu a podobně, kondenzované s ethylenoxidem, propylenoxidem, butylenoxidem a podobně. Obecně jsou takové látky nazývány poíyetherové polyoly. Jiným příkladem je roubový kopolymer polyolů, který obsahuje, ne však výlučně, běžné poíyetherové polyoly s vinylovým polymerem, roubovaným na polyetherový polyolový řetězec. Ještě jiným příkladem jsou polymočovinou modifikované polyoly, které sestávají z běžných polyetherových polyolů s částicemi polymočoviny, rozptýlenými v polyolu.

• · • * • ···

- 10 Příklady polyolů, používaných v polyurethanem modifikovaných polyisokyanurátových pěnových hmotách zahrnují, nikoliv však výlučně, aromatické polyesterové polyoly jako jsou ty na bázi komplexních směsí esterů ftalátového nebo tereftalátového typu, vytvořené z polyolů jako je ethylenglykol, diethylenglykol nebo propyienglykol. Tyto polyoly jsou používány v tuhých, neohebných, vrstvených základových deskách a mohou být smíšeny s dalšími typy polyolů, jako jsou polyoly na bázi sacharózy, a použity v aplikacích polyuretanových pěnových hmot.

Katalyzátory, používanými při výrobě polyuretanových pěnových hmot, jsou typicky terciární aminy, včetně, ne však výlučně, N-alkylmorfolinů, N-alkylalkanolaminů, Ν,Ν-dialkylcyklohexylaminů a alkylaminů, u nichž jsou alkylovými skupinami methyl, ethyl, propyl, butyl a podobně, a jejich isomerické formy, stejně jako heterocyklické aminy. Typickými, nikoliv však výlučnými příklady jsou triethylendiamin, tetramethylethylendiamin, bis(2-dimethylaminoethyl)ether, triethylamin, tripropylamin, tributylamin, triamylamin, pyridin, chinolin, dimethylpiperazin, piperazin, N.N-dimethylcyklohexylamin,

N-ethylmorfolin, 2-methylpiperazin, N.N-dimethylcyklohexylamin, N-ethylmorfolin, 2-methylpiperazin, N,N-dimethylethanolamin, tetramethylpropandiamin, methyltriethylendiamin, a jejich směsi.

Volitelně jsou použity jiné než aminové polyuretanové katalyzátory. Z těchto katylyzátorů jsou typické organokovové sloučeniny olova, cínu, titanu, antimonu, kobaltu, hliníku, rtuti, zinku, niklu, mědi, manganu, zirkonu a jejich směsi. Příklady katalyzátorů zahrnují, ne však výlučně, 2-ethyloxoát olova, benzoát olova, chlorid železitý, chlorid antimonitý a glykolát antimonu. Upřednostňovaná organocínová třída zahrnuje cínaté sole karboxylových kyselin, jako oktoát cínatý, 2-ethylhexoát cínatý, laurát cínatý a podobně, stejně jako dialkylcínové sole karboxylových kyselin jako diacetát dibutylcínu, dilaurát dibutylcínu, diacetát díoktylcínu a podobně.

• ·

Při přípravě polyisokyanurátových pěnových hmot se ve spojení s přebytkem složky A používají ke konverzi, přeměně směsí na polyisokyanurátovo-polyurethanové pěnové hmoty trimerizační katalyzátory. Použitým trimerizačním katalyzátorem může být jakýkoliv katalyzátor známý odborníkovi v oboru, včetně, ne však výlučně, glycinových solí a trimerizačních katalyzátorů na bázi terciárních aminů, solí alkalických kovů odvozených od karboxylových kyselin a směsí takových látek. Upřednostňovanými druhy, spadající do této třídy, jsou acetát draselný, oktoát draselný a N-(2-hydroxy-5-nonylfenol)methyI-N-methylglycinát.

V souhlasu s obecnými poznatky, uvedenými v tomto vynálezu, může být použito kteréhokoliv ze široké škály nadouvadel. Nadouvadlo může například sestávat v podstatě z HFC-365mfc, nebo může obsahovat neazeotropní směsi, azeotropní směsi a/nebo azeotropním směsím podobné směsi HFC-365 s další sloučeninou nadouvadla. Příklady vhodných dalších sloučenin nadouvadel zahrnují: fluorované uhlovodíky, jako například trichlorfluormethan, dichlordifluormethan, chlortrifluormethan, tetrafluormethan, dichlorfluormethan, chlordifluormethan, trifluormethan, dichlormethan, chlorfluormethan, difluormethan, chlormethan, fluormethan,

1,1,2-trichlor-1,2,2-trifluormethan, 1,2-dichlor-1,1,2,2-tetrafluormethan, chlorpentafluorethan, hexafluorethan, 2,2-dichlor-1,1,1 ,-trifluorethan, 1 -chlor-1,1,1,2-tetrafluorethan, pentafluorethan, 1,1,1,2-tetrafluorethan, 1,1-dichlor-1-fluorethan, 1 -chlor-1,1 -difluorethan, 1,1,1-trifluorethan, oktafluorpropan, 1,1,1,2,3,3,3-heptafluorpropan, 1,1,1,3,3,3-hexafluorpropan, 1,1,1,3,3-pentafluorpropan, 1,1,1,3,3-pentafluorbutan a oktafluorcyklobutan; uhlovodíky, jako například methan, ethan, propan, isopropan, n-butan, isobutan, tert-butan, n-pentan, isopentan, cyklopentan, n-hexan, isohexan; stejně jako kombinace dvou nebo více z kterýchkoliv výše uvedených nadouvadel. Nadouvadlo pro použití v předkládaných způsobech výroby s výhodou zahrnuje vysokovroucí

- 12 • ·^!

směs. Tak, jak je zde použit, výraz vysokovroucí obecně označuje jakékoliv nadouvadlo, mající teplotu varu vyšší než přibližně 25 °C.

V širokém rozsahu předkládaného vynálezu se předpokládá, že nadouvadlo může obsahovat širokou škálu poměrných koncentrací vysokovroucího nadouvadla. Předpokládá se například, že v určitých provedeních bude nadouvadlo představovat přibližně alespoň 50 % hmotnostních a přibližně až do 100 % hmotnostních vysokovroucích složek, přičemž tyto vysokovroucí složky s výhodou zahrnují HFC-365mfc a ještě lépe v podstatě sestávají z HFC-365mfc. V takových provedeních může zůstatek nadouvadla představovat nízkovroucí nadouvadla, stejně jako jedno či více z kterýchkoliv dobře známých přídavných látek pro nadouvadla, včetně těch, které jsou uvedeny níže.

V určitých upřednostňovaných provedeních nadouvadlo podle předkládaného vynálezu obsahuje kombinaci pentafluorpropanu, s výhodou 1,1,1,3,3-pentafluorpropanu (HFC-245fa), a pentafluorbutanu, s výhodou 1,1,1,3,3-pentafluorbutanu (HFC-365mfc)', a ještě lépe z ní v podstatě sestává. Ačkoliv se předpokládá, že tyto sloučeniny mohou být kombinovány v široké škále různých poměrných hmotnostních podílů, následující tabulka udává několik upřednostňovaných kombinací hmotnostních poměrů, přičemž se předpokládá, že procentní údaje jsou chápány tak, jako by jim předcházel údaj přibližně.

rozmezí hmotnostních % pentafluorpropanu	rozmezí hmotnostních % pentafluorbutanu
51 - 99	1 - 49
60 - 99	1 - 40
70-99	1 - 30
80 - 99	1 - 20
90 - 99	1 - 10

• 4

- 13 • 4 4 · · · • 4 ·· 4 4 4 ·

4 '4 4 4 4 4 ··*

4 '♦ * 4 4 4

44 ·· ·

4' *

4 4 4

4 4···

4 4

Do směsi nadouvadla mohou být začleněna dispergující činidla, stabilizátory buněk, komůrek pěnové hmoty a povrchově aktivní látky. Povrchově aktivní látky, lépe známé jako silikonové oleje, mohou být přidávány ktomu, aby sloužily jako stabilizátory komůrek (stabilizátory buněk). Některé materiály, které lze uvést jako příklad, se prodávají pod názvy DC-193, B-8404 a L-5340 a obecně jsou to polysiloxanové-polyoxyalkylenové blokové kopolymery jako jsou ty, uvedené v patentech US o číslech 2 834 748, 2 917 480 a 2 846 458, které jsou všechny zahrnuty do zde uvedeného vynálezu jako odkaz.

Další volitelné přídavné látky pro směs nadouvadla mohou zahrnovat samozhášecí přísady, jako tris(2-chlorethyl)fosfát, ₈tris(2-chlorpropyl)fosfát, tris(2,3-dibrompropyl)fosfát, tris(1,3-dichlorpropyl)fosfát, diammoniumfosfát, různé halogenované aromatické sloučeniny, antimonový oxid, práškový gel hydroxidu hlinitého, polyvinylchlorid a podobně. Další volitelné přísady mohou zahrnovat od 0 do přibližně 3 procent vody, která chemicky reaguje s isokyanátem za vzniku oxidu uhličitého. Tento oxid uhličitý pak působí jako přídavné nadouvadlo.

Obecně je množství nadouvadla, přítomné v míchané směsi, určeno požadovanými hustotami pěny konečných výrobků z polyuretanových nebo polyisokyanurátových pěnových hmot. Vyrobené polyuretanové pěnové hmoty se mohou v hustotě lišit přibližně od 8 kg/m³ (0,5 libry na krychl. stopu) do přibližně 642,8 kg/m³ (40 liber na krychl. stopu), lépe přibližně od 16 kg/m³ (1,0 libry na krychlovou stopu) do 321 kg/m³ (20 liber na krychl. stopu) a nejlépe přibližně od 24,4 kg/m³ (1,5 libry na krychl. stopu) do 96,4 kg/m³ (6,0 libry na krychl. stopu) pro tuhé, neohebné polyuretanové pěnové hmoty a přibližně od 16 kg/m³ do 64,2 kg/m³ (1,0 do 4,0 libry na krychlovou stopu) u ohebných pěnových hmot. Získané hustoty jsou funkcí množství nadouvadla nebo směsi nadouvadel přítomného (přítomné) ve složkách ·«

- 14 A a/nebo B, přičemž toto nadouvadlo je přidáno (tato směs je přidána) v okamžiku přípravy pěnové hmoty.

Původci tohoto vynálezu dále zjistili, že podle některých provedení způsoby výroby, zahrnujících přidání vysokovroucího nadouvadla o teplotě přibližně 24,4 °C (76 °F) či nižší, do napěnitelné reakční směsi při jakékoliv teplotě, přičemž reakční teplota teplota může být vyšší nebo nižší než je teplota nadouvadla, poskytuje pěnové hmoty, mající lepší, nízké k-faktory. V takových provedeních může být počáteční reakční teplota v rozmezí přibližně od hodnoty nižší než 2,22 °C (36 °F) až do hodnoty vyšší než přibližně 32,2 °C (90 °F), jak je znázorněno například na Obr. 1.

Podle některých provedení se upřednostňuje, aby nadouvadlo bylo přidáno do reakční směsi při teplotě nižší než přibližně 18,3 °C (65-°F), lépe při teplotě nižší než 15,5 °C (60 °F), ještě lépe při teplotě nižší než 12,7 °C (55 °F) a nejlépe při teplotě nižší než 10 °C (50 °F).

V předkládaných provedeních je možné použít kterýkoliv z dříve zmíněných způsobů skladování, ochlazování nadouvadel a doplnění nadouvadel do reakční směsi.

'Podle některých upřednostňovaných provedení vykazují pěnové hmoty, vyrobené podle zde předkládaného yvnálezu, k-faktor menší než přibližně 0,160 a ještě lépe, menší než přibližně 0,155, nejlépe pak menší než přibližně 0,153.

Příklady provedení vynálezu

Předkládaný vynález je dále dokreslen následujícími příklady, v nichž jsou, pokud není uvedeno jinak, uvedenými díly nebo procentními údaji díly a procenta hmotnostní.

- 15 ·· ♦ · ·'· • 99 · · • é · · · • * • · 9 • ····

Polyol: Polyesterový polyol s počtem 240 skupin OH, obsahující kompatibilizační činidlo k usnadnění mísitelnosti. Je obchodně dostupný od firmy Stepán.

HFC-365mfc: 1,1,1,3,3-pentafluorbutan, obchodně dostupný od firmy Solvay.

Povrchově aktivní látka A: polysiloxan-polyetherový kopolymer, který je obchodně dostupný od firmy Goldschmidt.

Katalyzátor A: anorganický draselný amin, který je obchodně dostupný od firmy Air Products.

¹ Katalyzátor B: trimerizační katalyzátor, který je obchodně dostupný od firmy Air Products.

Obecným způsobem výroby, běžně označovaným jako ruční míchání, byly připraveny dvě pěnové hmoty (označené jako Srovnávací 'příklad a Příklad 1). Pro každé nadouvadlo byla připravena předsměs stejného polyolu, povrchově aktivní látky a katalyzátorů, a to ve stejných hmotnostních poměrech, uvedených v Tabulce 1. Smícháno bylo přibližně 100 g každého prostředku. Předsměs byla míšena v nádobě o objemu přibližně 0,95 I (32 lék. uncí) a míchána přibližně při 1500 otáčkách za minutu (rpm) ITC mixerem Conn o průměru 5 cm (Conn 2 palce) až do získání stejnorodé směsi.

Srovnávací příklad

Po skončení míchání byla nádoba, obsahující směs, uzavřena a vložena do chladničky nastavené na teplotu 21,1 °C (70 °F).

Vysokovroucí nadouvadlo bylo skladováno v tlakových lahvích rovněž

- 16 44 44 ·· ·

4 4 4 4 4 4 ₉ « 44 · · · · • 4 '4 4 4 4 4 4 4 4 « 4 4 * 4 4 4 *4 ·· při teplotě 21,1 °C (70 °F). Složka A byla uchovávána v utěsněných zásobnících při téže teplotě.

Nadouvadlo bylo v požadovaném množství přidáno k předsměsi. Oba objemy byly míchány 2 minuty za použití ITC míchacího listu Conn o průměru 5 cm, otáčejícího se rychlostí 1000 otáček za minutu. Poté byly míchací nádoba i obsahy opět převáženy. Pokud došlo k hmotnostnímu úbytku, bylo do roztoku přidáno nadouvadlo k nahrazení jakékoliv hmotnostní ztráty. Nádoba pak byla uzavřena a umístěna do chladničky.

Poté, co byly obsahy opět ochlazeny na 21,1 °C (70 °F), přibližně po 10 minutách, byla nádoba z chladničky vyjmuta a vložena.na míchací stánoviště. Předem odvážený díl složky A, isokyanurátu, byl rychle přidán do složky B, přísady byly míchány 10 sekund za použití ITC míchacího listu Conn o průměru 5 cm, rychlostí 3 000 otáček za minutu, vlity do lepenkové krabice na dort o rozměrech 20,3 x 20,3 x 10,1 cm (8 x 8 x 4 palce) a ponechány vzejít. Zaznamenány byly časové údaje, týkající se krému, iniciace, gelu a nelepivosti pro jednotlivé vzorky polyuretanové pěnové hmoty.

Takto vytvořené pěnové hmoty byly v týchž krabicích ponechány vytvrdit při teplotě místnosti po dobu alespoň 24 hodin. Po vytvrzení byly vzniklé bloky přiříznuty na jednotnou velikost a byly stanoveny jejich hustoty. Kterékoliv pěnové hmoty, nedosahující hustoty 27,3 ± 1,6 kg/m³ (1,7±0,1 libry/krychlovou stopu) byly odstraněny a vyrobeny byly nové pěnové hmoty.

Po ověření toho, že všechny pěnové hmoty splňují hustotní požadavky, byly pěnové hmoty testovány podle ASTM C518 ke stanovení k-faktoru. Výsledky týkající sé k-faktorů jsou uvedeny v prvním sloupci Tabulky 1 a graficky jsou znázorněny na Obr. 1.

·· ·

Příklad 1

Po skončení míšení byla nádoba, obsahující směs, uzavřena a vložena do chladničky nastavené na teplotu 10 °C (50 °F). Stejné nadouvadlo, jaké bylo použito ve Srovnávacím příkladu, bylo skladováno v tlakových lahvích při teplotě 10 °C (50 °F). Stejná složka A, jaká byla použita ve Srovnávacím příkladu, byla uchovávána v utěsněných zásobnících při teplotě 21,1 °C (70 °F).

Předem ochlazené nadouvadlo bylo v požadovaném množství přidáno k předsměsi. Oba objemy byly míchány 2 minuty za použití ITC míchacího listu Conn o průměru 5 cm, otáčejícího se rychlostí 1000 otáček za minutu. Poté byly míchací nádoba i obsahy opět převáženy. Pokud došlo ke hmotnostnímu úbytku, bylo do roztoku přidáno nadouvadlo k nahrazení jakékoliv hmotnostní ztráty. Nádoba pak byla uzavřena a umístěna do chladničky.

Poté, co byly obsahy opět ochlazeny na 10 °C (50 °F), přibližně po 10 minutách, byla nádoba z chladničky vyjmuta a vložena na míchací stanoviště. Předem odvážený díl složky A, isokyanurátu, byl rychle přidán do složky B, přísady byly míchány 10 sekund za použití ITC míchacího listu Conn o průměru 5 cm rychlostí 3 000 otáček za minutu, vlity do lepenkové krabice na dort o rozměrech 20,3 x 20,3 x 10,1 cm (8 x 8 x 4 palce) a ponechány vzejít. Zaznamenány byly časové údaje, týkající se krému, iniciace, gelu a nelepivosti pro jednotlivé vzorky polyuretanové pěnové hmoty.

Takto vytvořené pěnové hmoty byly v týchž krabicích ponechány vytvrdit při teplotě místnosti po dobu alespoň 24 hodin. Po vytvrzení byly vzniklé bloky přiříznuty na jednotnou velikost a byly stanoveny jejich hustoty. Kterékoliv pěnové hmoty, nedosahující hustoty 27,3 ± 1,6

- 18 Φ φφφφ φ φ φ · φφφ φ φφφφ kg/m³ (1,7±0,1 libry/krychlovou stopu) byly odstraněny a vyrobeny byly nové pěnové hmoty.

Po ověření toho, že všechny pěnové hmoty splňují hustotní požadavky, byly pěnové hmoty testovány podle ASTM C518 ke stanovení k-faktoru. Výsledky týkající se k-faktorů jsou uvedeny ve druhém sloupci Tabulky 1 a graficky jsou znázorněny na Obr. 1.

Tabulka 1

strana B (% hmotn.)	Srovnávací příklad	Příklad 1
polyol	66,05	66,36
katalyzátor A	0,2	0,2
katalyzátor B	2,38	2,39
voda	0,33	0,33
povrchově aktivní látka A	1,32	1,33
samozhášecí přísada	3,30	3,31
HFC-365mfc	26,42	19,91

index	250	250
hustota	1,7	1,7

počáteční k-faktor
@ 2,5 °C (36,5 °F)	0,1522	0,1578
@ 24 °C (75,2 °F)	0,1522	0,1543
@ 32,5 °C (90,53 °F)	0,1581	0,1591

Jak je z Tabulky 1 a z Obr. 1 zřejmé, způsob výroby podle předkládaného vynálezu poskytuje dramatické, obchodně významné a ·· tut neočekávané snížení hodnoty k-faktoru pěnové hmoty oproti pěnové hmotě vytvořené běžným postupem.

Zastupuje:

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

Ί. Způsob výroby pěnové hmoty, vyznačující se t í m, že zahrnuje kroky, v nichž:

(a) se poskytne pěnitelná reakční směs, mající počáteční reakční teplotu;

(b) se poskytne nadouvadlo, obsahující alespoň jednu vysokovroucí fluorovanou uhlovodíkovou sloučeninu, při teplotě, která je nižší než uvedená počáteční reakční teplota;

(c) se nadouvadlo o uvedené snížené teplotě přidá k reakční směsi; a (d) z uvedené reakční směsi, obsahující zmíněné nadouvadlo, se vytvoří pěnová hmota.
2. Způsob výroby pěnové hmoty podle nároku 1,vyznačující se t í m, že zmíněná vysokovroucí sloučenina má teplotu varu přibližně alespoň 37,7 °C.
3. Způsob výroby pěnové hmoty podle nároku 1,vyznačující se t í m, že se poskytne zmíněné nadouvadlo při teplotě přibližně alespoň o 1,66 °C nižší, než uvedená počáteční reakční teplota.
4. Způsob výroby pěnové hmoty podle nároku 1,vyznačující se t í m, že se poskytne zmíněné nadouvadlo při teplotě alespoň přibližně o 5,55 °C nižší než uvedená počáteční reakční teplota.
5. Způsob výroby pěnové hmoty podle nároku 4, vyznačující se t í m, že zmíněná počáteční reakční teplota sepohybuje v rozmezí přibližně od 12,7 do 21 °C.

- 21
6. Způsob výroby pěnové hmoty podle nároku 1,vyznačující s e t í m, že zmíněná počáteční reakční teplota se pohybuje v rozmezí přibližně od 12,7 do 21 °C.
7. Způsob výroby pěnové hmoty podle nároku 6, vyznačující s e t í m, že se poskytne zmíněné nadouvadlo při teplotě nižší než přibližně 18,3 °C.
8. Způsob výroby pěnové hmoty podle nároku 1,vyznačující se t í m, že zmíněná alespoň jedna vysokovroucí fluorovaná uhlovodíková sloučenina obsahuje alespoň jednu fluorovanou uhlovodíkovou sloučeninu, mající přibližně od 2 do 5 uhlíkových atomů.
9. Způsob výroby pěnové hmoty podle nároku 1, vyznačující se t í m, že zmíněná alespoň jedna vysokovroucí fluorovaná uhlovodíková sloučenina obsahuje 1,1,1,3,3-pentafluorbutan, tedy HFC-365mfc.
10. Způsob výroby pěnové hmoty podle nároku 9, vyznačujíc í se t í m, že zmíněná alespoň jedna vysokovroucí fluorovaná uhlovodíková sloučenina sestává v podstatě z 1,1,1,3,3-pentafluorbutanu, tedy HFC-365mfc.
11. Způsob výroby pěnové hmoty podle nároku 1, v y z n a č u j í c í s e t í m, že zmíněné nadouvadlo obsahuje 1,1,1,3,3-pentafluorbutan a 1,1,1,3,3-pentafluorpropan, tedy HFC-365mfc a HFC-245fa.
12. Způsob výroby pěnové hmoty podle nároku 1,vyznačující s e t í m, že zmíněné nadouvadlo sestává v podstatě z 1,1,1,3,3-pentafluorbutanu a 1,1,1,3,3-pentafluorpropanu, tedy z HFC-365mfc a HFC-245fa.

···· ⁴13. Způsob výroby pěnové hmoty podle nároku 1,vyznačující se t í m, že zmíněné nadouvadlo obsahuje 1,1,1,3,3-pentafluorbutan a pentafluorpropan.
14. Způsob výroby pěnové hmoty podle nároku 1,vyznačující se t í m, že uvedená alespoň jedna vysokovroucí fluorovaná uhlovodíková sloučenina obsahuje alespoň jednu fluorovanou uhlovodíkovou sloučeninu, mající přibližně od 2 do 5 uhlíkových atomů.
15. Pěnová hmota s uzavřenými komůrkami, vyznačující se t í m, že je vyrobena způsobem podle nároku 1.
16. Pěnová hmota s uzavřenými komůrkami podle nároku 15, vyznačující se tím, že má k-faktor menší než přibližně 0,1.60.
17. Pěnová hmota s uzavřenými komůrkami podle nároku 15, vyznačující se tím, že má k-faktor menší než přibližně 0,153.
18. Pěnová hmota s uzavřenými komůrkami podle nároku 15, vyznačující se tím, že zahrnuje tuhou, neohebnou formu.
19. Způsob výroby pěnové hmoty, vyznačující se tím, že zahrnuje kroky, v nichž:

(a) se poskytne pěnitelná reakční směs obsahující polyisokyanát, (

polyol a katalyzátor, přičemž uvedená směs má počáteční reakční teplotu neklesající přibližně pod 21 °C;

(b) se do reakční směsi zavede 1,1,1,3,3-pentafluorpropan při teplotě nepřevyšující přibližně 18,3 °C; a • 99

9 ··*·

9 9

- 23 9» ··

9 9 · ·

9 9©·

9 9 9 · · • · · ·

99 ··

99 ·

99 9 • 9 *

9 9 9 9 • 99999

9 9 9

99 9 (c) se z uvedené reakční směsi po zmíněném kroku zavedení (b) vytvoří tuhá, neohebná pěnová hmota, mající k-faktor menší než přibližně 0,160.
20. Způsob výroby pěnové hmoty podle nároku 19, vyznačují c í se t í m, že uvedený krok zavedení (b) zahrnuje zavedení nadouvadla, obsahujícího 1,1,1,3,3-pentafluorpropan, do reakční směsi.
21. Způsob výroby pěnové hmoty podle nároku 20, vyznačující se t í m, že uvedené nadouvadlo dále obsahuje pentafluorpropan.
22. Způsob výroby pěnové hmoty, vyznačující se tím, že zahrnuje kroky, v nichž:

(a) se poskytne pěnitelná reakční směs;

(b) se do reakční směsi zavede nadouvadlo při teplotě, nepřevyšující přibližně 24,4 °C; a (c) z uvedené reakční směsi se po zmíněném kroku zavedení (b) vytvoří tuhá, neohebná pěnová hmota, mající k-faktor menší než přibližně 0,160.