ES2315363T3 - Procedimiento para fabricar espuma viscoelastica. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para preparar una espuma viscoelástica de poliuretano a un índice de NCO de 70-120 haciendo reaccionar: a) una composición de poliisocianato; b1) un polioxietilen-polioxipropilen-poliol, que tiene una funcionalidad de hidroxilo nominal promedio de 2-6, en el que el EO está presente como EO al azar y/o EO de extremo, siendo el contenido en EO total superior al 50% en peso; b2) un polioxietilen-polioxipropilen-poliol, que tiene una funcionalidad de hidroxilo nominal promedio de 2-6, en el que el EO está presente como EO de extremo y/o EO al azar, siendo el contenido en EO total de desde el 21 hasta el 45% en peso, que tiene un contenido en hidroxilo primario de al menos el 50% calculado con respecto a la cantidad de grupos hidroxilo primarios y secundarios; b3) un polioxietilen-polioxipropilen-poliol, que tiene una funcionalidad de hidroxilo nominal promedio de 2-6, que tiene un contenido en hidroxilo primario de al menos el 50% calculado con respecto a la cantidad de grupos hidroxilo primarios y secundarios, y que tiene un contenido en EO de desde el 10 hasta el 20% en peso; b4) un polioxialquilenglicol que tiene un peso molecular promedio de desde 100 hasta 1200; b5) un polioxialquilen-monool que tiene un peso molecular de al menos 120; haciéndose reaccionar estos compuestos b1, b2, b3, b4 y b5 según las siguientes proporciones, basándose en los pesos combinados de b1, b2, b3, b4 y b5, b1: 30-85% en peso, b2: 5-50% en peso, b3: 2-30% en peso, b4: 0-50% en peso, b5: 1-20% en peso; c) agua; y opcionalmente d) aditivos y agentes auxiliares conocidos per se.
Description
Procedimiento para fabricar espuma
viscoelástica.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para fabricar espumas viscoelásticas. También se
refiere a sistemas de reacción que son útiles en dicho
procedimiento, así como a combinaciones de polioles específicas.
Las espumas viscoelásticas se producen
normalmente a partir de una combinación de poliol que comprende un
poliol rígido que tiene un índice de OH de 180-400.
Esto proporciona inconvenientes. El principal problema es que este
poliol rígido es normalmente todo PO, por tanto, sólo con grupos
hidroxilo secundarios, por tanto, menos reactivo. El segundo
inconveniente es que este poliol rígido conduce a espumas altamente
reticuladas, por tanto, con propiedades mecánicas inferiores (la
resistencia al desgarro y el alargamiento son bastante bajos). El
tercer inconveniente es que la calidad de flujo es escasa (debido a
una formación de red prematura).
El documento
US-P-4839397 da a conocer una espuma
con propiedades de aislamiento obtenida a un índice inferior a 80,
que es adhesiva, tiene una alta densidad y un factor de pérdida de
al menos 0,4. Las espumas adhesivas viscoelásticas se producen en
particular a partir de una combinación de poliol tal como 48 partes
de PO/EO-poliol, índice de OH 42, peso molecular
4000, 26 partes de PPG, índice de OH 250, peso molecular 450 y 6
partes de PO/EO-poliol, índice de OH 28, como
regulador celular.
El documento
US-P-5847014 da a conocer un
procedimiento para fabricar una espuma a partir de una combinación
de poliol que comprende en particular un poliol convencional, un
poliol de amina no terciaria y amina/alcohol.
El documento
WO-A-9816567 da a conocer una espuma
obtenida a partir de una mezcla de poliol que comprende el
30-70% de un poliol que tiene un alto contenido en
hidroxilo primario y el 70-30% de un poliol rígido
que tiene un peso molecular en el intervalo de 300 a 1000.
El documento US 4950694 da a conocer un
procedimiento para preparar una espuma de poliuretano viscoelástica,
flexible que tiene una estructura de células sustancialmente
abiertas haciendo reaccionar un poliéter poliol que contiene
hidroxilo convencional con un poliisocianato a un índice de
60-95.
La solicitud PCT/EP00/09732 en tramitación junto
con la presente tiene como objetivo solucionar estos problemas y
proporcionar espumas viscoelásticas fácilmente procesables sin
recurrir a un poliol duro usando los polioles b1, b2, b3 y b4
descritos a continuación. Las espumas viscoelásticas obtenidas de
esta manera muestran un factor de relajación relativamente bajo.
Sorprendentemente, se ha descubierto que el factor de relajación
puede mejorarse usando un monool en tal procedimiento.
La presente invención también tiene como
objetivo proporcionar una espuma de poliuretano flexible que
presenta una baja deformación permanente por compresión, una
resiliencia muy baja (buen amortiguamiento), una buena resistencia
al desgarro, un alargamiento muy alto, un alto factor de pérdida y
un tacto suave.
La presente invención también tiene como
objetivo proporcionar un sistema de amplio intervalo de
procesabilidad (intervalo amplio de razón 2,4'/4,4' para MDI), de
baja viscosidad para las corrientes de componentes (lo que sería
especialmente útil para fabricar piezas moldeadas para el
aislamiento acústico, y que podrían usarse en la maquinaria para el
poliuretano del estado de la técnica).
Por tanto, la invención proporciona un
procedimiento para preparar una espuma viscoelástica de poliuretano
a un índice de NCO de 70-120 haciendo
reaccionar:
- a)
- una composición de poliisocianato;
- b1)
- un polioxietilen-polioxipropilen-poliol, que tiene una funcionalidad de hidroxilo nominal promedio de 2-6, en el que el EO está presente como EO de extremo y/o EO al azar, siendo el contenido en EO total superior al 50% en peso;
- b2)
- un polioxietilen-polioxipropilen-poliol, que tiene una funcionalidad de hidroxilo nominal promedio de 2-6, en el que el EO está presente como EO al azar y/o EO de extremo, siendo el contenido en EO total de desde el 21 hasta el 45% en peso, que tiene un contenido en hidroxilo primario de al menos el 50% calculado con respecto a la cantidad de grupos hidroxilo primarios y secundarios;
- b3)
- un polioxietilen-polioxipropilen-poliol, que tiene una funcionalidad de hidroxilo nominal promedio de 2-6, que tiene un contenido en hidroxilo primario de al menos el 50% calculado con respecto a la cantidad de grupos hidroxilo primarios y secundarios, y que tiene un contenido en EO de desde el 10 hasta el 20% en peso;
- b4)
- un polioxialquilenglicol que tiene un peso molecular promedio de desde 100 hasta 1200;
- b5)
- un polioxialquilen-monool que tiene un peso molecular de al menos 120;
haciéndose reaccionar estos
compuestos b1, b2, b3, b4 y b5 según las siguientes proporciones,
basándose en los pesos combinados de b1, b2, b3, b4 y b5, b1:
30-85% en peso, b2: 5-50% en peso,
b3: 2-30% en peso, b4: 0-50% en
peso, b5: 1-20% en
peso;
- c)
- agua; y opcionalmente
- d)
- aditivos y agentes auxiliares conocidos per se.
Se conoce el uso de monooles. En el documento EP
913414, se usa un monool que tiene un bajo peso molecular y que es
aromático. El uso de monooles de peso molecular superior permite
trabajar a un índice superior, lo que proporciona ventajas de
procesamiento. Se prefiere el uso de monooles alifáticos con
respecto a los aromáticos por motivos medioambientales.
El documento W096/06874 da a conocer el uso de
monooles que tienen un peso molecular relativamente alto con el fin
de preparar espumas de poliuretano flexibles que muestran una
resiliencia relativamente alta. El documento WO01/57104 da a
conocer el uso de una cantidad relativamente grande de un monool que
tiene un peso molecular relativamente alto en la fabricación de
espumas viscoelásticas. Las espumas tienen un tacto mejorado y
niveles reducidos de toluendiaminas residuales.
El documento EP386974 da a conocer el uso de
monooles en la preparación de espumas suaves.
Ninguna de estas citas da a conocer ni sugiere
cómo aumentar el factor de relajación de las espumas
viscoelásticas.
La invención también se refiere a una
composición específica de poliol que comprende los cuatro o cinco
compuestos anteriores según las razones especificadas.
En el contexto de la presente invención las
siguientes expresiones, siempre que se usen, tienen el siguiente
significado:
1) índice de isocianato o índice de NCO:
la razón de grupos NCO con respecto a átomos de
hidrógeno reactivos con isocianato presentes en una formulación,
dada como un porcentaje:
\frac{[NCO]}{[hidrógeno\
activo]} x 100
(%)
En otras palabras, el índice de NCO expresa el
porcentaje de isocianato usado realmente en una formulación con
respecto a la cantidad de isocianato que se requiere teóricamente
para reaccionar con la cantidad de hidrógeno reactivo con
isocianato usado en una formulación.
Debe observarse que el índice de isocianato tal
como se utiliza en el presente documento se considera desde el
punto de vista del procedimiento de formación de espuma real que
implica el componente de isocianato y los componentes reactivos con
isocianato. Cualquier grupo isocianato consumido en una etapa
preliminar para producir poliisocianatos modificados (incluyendo
tales derivados de isocianato denominados en la técnica como cuasi
o semiprepolímeros y prepolímeros) o cualquier hidrógeno activo que
reacciona con isocianato para producir poliaminas o polioles
modificados, no se tienen en cuenta en el cálculo del índice de
isocianato. Sólo se tienen en cuenta los grupos isocianato libres y
los hidrógenos libres reactivos con isocianato (incluyendo los del
agua) presentes en la etapa de formación de espuma real.
2) La expresión "átomos de hidrógeno reactivos
con isocianato" tal como se utiliza en el presente documento con
el fin de calcular el índice de isocianato se refiere al total de
átomos de hidrógeno de hidroxilo y amina presentes en las
composiciones reactivas en la forma de polioles, poliaminas,
monooles y/o agua; esto significa que con el fin de calcular el
índice de isocianato en el procedimiento de formación de espuma real
se considera que un grupo hidroxilo comprende un hidrógeno
reactivo, se considera que un grupo de amina primaria o secundaria
comprende un hidrógeno reactivo y se considera que una molécula de
agua comprende dos hidrógenos activos.
3) Sistema de reacción: una combinación de
componentes en la que el componente de poliisocianato se mantiene
en un recipiente separado de los componentes reactivos con
isocianato.
4) La expresión "espuma de poliuretano" tal
como se utiliza en el presente documento se refiere generalmente a
productos celulares tal como se obtienen haciendo reaccionar
poliisocianatos con compuestos que contienen hidrógeno reactivo con
isocianato, usando agentes de formación de espuma, y en particular
incluye productos celulares obtenidos con agua como agente de
formación de espuma reactivo (que implica una reacción de agua con
grupos isocianato que da lugar a enlaces urea y dióxido de carbono y
que produce espumas de poliurea-uretano).
5) La expresión "funcionalidad de hidroxilo
nominal promedio" se usa en el presente documento para indicar
la funcionalidad promedio (número de grupos hidroxilo por molécula)
de un monool o poliol con la suposición de que ésta es la
funcionalidad promedio (número de átomos de hidrógeno activos por
molécula) del/de los iniciador(es) usado(s) en su
preparación aunque en la práctica será a menudo algo menos debido a
cierta insaturación terminal. El peso equivalente promedio de un
poliol es el peso molecular promedio dividido entre esta
funcionalidad de hidroxilo nominal promedio.
6) El término "promedio" se usa para
indicar un promedio en número.
7) La expresión "espumas viscoelásticas"
pretende designar aquellas espumas que tienen una resiliencia de
cómo mucho el 40%, tal como se mide según la norma ISO 8307.
Se usa la siguiente manera de describir los
polioles en la presente solicitud: un
PO-EO-poliol es un poliol que tiene
en primer lugar un bloque de PO unido al iniciador seguido por un
bloque de EO. Un PO-PO/EO-poliol es
un poliol que tiene en primer lugar un bloque de PO y luego un
bloque de PO y EO distribuido al azar. Un
PO-PO/EO-EO-poliol
es un poliol que tiene en primer lugar un bloque de PO, luego un
bloque de PO y EO distribuido al azar y luego un bloque de EO. Un
PO-EO-poliol es un poliol que tiene
en primer lugar un bloque de PO y luego un bloque de EO. En las
descripciones anteriores, sólo se describe una cola de un poliol
(observado desde el iniciador); la funcionalidad de hidroxilo
nominal determinará cuántas de tales colas estarán presentes.
Los poliisocianatos usados en el prepolímero
pueden seleccionarse de poliisocianatos alifáticos, cicloalifáticos
y aralifáticos, especialmente diisocianatos, como diisocianato de
hexametileno, diisocianato de isoforona,
1,4-diisocianato de ciclohexano,
4,4'-diisocianato de diciclohexilmetano y
diisocianato de m- y p-tetrametilxilileno, y en
particular poliisocianatos aromáticos como diisocianatos de tolileno
(TDI), diisocianatos de fenileno y lo más preferiblemente
isocianatos de difenilmetileno que tienen una funcionalidad de
isocianato de al menos dos. Se prefieren los isocianatos de
difenilmetileno (MDI).
Los isocianatos de difenilmetileno (MDI) pueden
seleccionarse de 4,4'-MDI puro, mezclas isoméricas
de 4,4'-MDI y 2,4'-MDI y menos del
10% en peso de 2,2'-MDI, MDI crudo y polimérico que
tiene funcionalidades de isocianato superiores a 2, y variantes
modificadas de los mismos que contienen grupos carbodiimida,
uretonimina, isocianurato, uretano, alofanato, urea o biuret. Los
isocianatos de difenilmetileno más preferidos son
4,4'-MDI puro y mezclas isoméricas de
4,4'-MDI con 2,4'-MDI, opcionalmente
que contienen hasta el 50% en peso de MDI crudo o polimérico y/o
MDI modificado con uretonimina y/o carbodiimida y/o uretano. Pueden
usarse, si se desea, mezclas de estos isocianatos de
difenilmetileno preferidos con, en particular, hasta el 25% en peso
de otros poliisocianatos mencionados anteriormente, especialmente
TDI.
El poliisocianato puede contener partículas de
urea y/o partículas de uretano dispersas preparadas de manera
convencional, por ejemplo añadiendo una cantidad minoritaria de una
isoforona-diamina al poliisocianato.
El prepolímero se obtiene mediante métodos
convencionales conocidos por el experto. El índice de NCO es del
5-30% en peso.
Poliisocianatos preferidos usados en el
procedimiento comprenden al menos el 80% en peso de
4,4'-MDI (isocianato de difenilmetileno). La parte
restante puede comprender isómeros del mismo, oligómeros con
funcionalidades superiores del mismo, variantes del mismo o
cualquier otro isocianato (tal como TDI), tal como se describió
anteriormente.
El poliol b1 es un poliol rico en EO. Puede
prepararse mediante métodos conocidos. Comprende PO y EO, en el que
el EO puede ser al azar, de extremo o ambos. Preferiblemente el EO
es al azar en su mayoría. El contenido en EO es superior al 50% en
peso (con respecto a las unidades de oxialquileno totales
presentes).
El poliol b2 puede tener una estructura del tipo
PO-PO/EO-EO o del tipo
PO/EO-EO o del tipo PO-EO. El
contenido en EO total es de desde el 21 hasta el 45% en peso (con
respecto a las unidades de oxialquileno totales presentes). El
poliol b2 tiene un contenido en OH primario de al menos el 50%,
preferiblemente al menos el 70%. En el poliol de tipo
PO-PO/EO-EO, el primer bloque de PO
comprende preferiblemente desde el 20 hasta el 75% en peso de
unidades de PO. En esos polioles b2) que comprenden tanto EO de
extremo como al azar, la razón en peso de EO de extremo/EO al azar
es preferiblemente desde 1:3 hasta 3:1. El poliol que tiene una
estructura del tipo PO-PO/EO-EO
puede producirse, en particular, según las enseñanzas de Chaffanjon
et al. documento
US-A-5594097. El poliol que tiene
una estructura del tipo PO/EO-EO puede producirse,
en particular, según las enseñanzas del documento
US-A-4559366 de Hostettler. Un
ejemplo de un poliol b2) es uno en el que el contenido en EO de
extremo es de desde el 10-20% en peso.
El poliol b3 puede prepararse mediante métodos
conocidos. Tiene un contenido en hidroxilo primario de al menos el
50%, preferiblemente de al menos el 70%. Puede tener diversas
estructuras (PO-EO, PO/EO, etc.), en las que el EO
puede ser al azar, de extremo o ambos. El contenido en EO es de
desde el 10 hasta el 20% en peso (con respecto a las unidades de
oxialquileno totales presentes). Un poliol preferido es uno en el
que EO está presente como EO de extremo.
El poliol b4 es opcional y es un
polioxialquilenglicol tal como polioxietilenglicol (PEG) o
polioxipropilenglicol (PPG). Un poliol preferido es un diol
PEG.
La funcionalidad nominal promedio de los
polioles b1, b2 y b3 está comprendida entre 2 y 6, preferiblemente
entre 2 y 4; el peso equivalente promedio está comprendido
generalmente entre 800 y 4000, preferiblemente entre 1000 y
3500.
El polioxialquilen-monool tiene
preferiblemente un peso molecular de 200-5000, más
preferiblemente de 200-1000 y lo más
preferiblemente de 200-900. Además, el
polioxialquilen-monool es preferiblemente un
polioxietilen-polioxipropilen-monool
que comprende al menos el 20% y preferiblemente al menos el 50% en
peso, basándose en el peso del monool, de grupos oxietileno o un
polioxietilen-monool o mezclas de los mismos. Los
monooles más preferidos son polioxietilen-monooles
que tienen un peso molecular de 200-900.
Se hace que reaccionen los polioles en el
procedimiento según las siguientes proporciones, expresadas
basándose en los pesos combinados de los polioles y el monool:
- b1:
- 30-85%, preferiblemente el 40-80% en peso
- b2:
- 5-50%, preferiblemente el 5-30% en peso
- b3:
- 2-30%, preferiblemente el 2-20% en peso
- b4:
- 0-50%, preferiblemente el 10-40% en peso.
Cada componente b1, b2, b3 y b4 puede componerse
de mezclas. Además, el monool b5 se usa de la manera más preferible
en una cantidad del 1-15% en peso.
También puede estar presente material disperso.
Esto se conoce como poliol modificado con polímero, y comprende por
ejemplo, SAN o PIPA (poliadición de poliisocianato), o PHP
(dispersión de poliurea).
Los polioles modificados con polímero que son
particularmente interesantes según la invención son productos
obtenidos mediante polimerización in situ de estireno y/o
acrilonitrilo en
poli(oxietilen/oxipropilen)-polioles y los
productos obtenidos mediante reacción in situ entre un
poliisocianato y un compuesto amino o
hidroxi-funcional (tal como trietanolamina) en un
poli(oxietilen/oxipropilen)-poliol. El
contenido en sólidos (basándose en el peso de poliol total
b1+b2+b3+b4) puede variar dentro de amplios límites, por ejemplo
desde el 5 hasta el 50%. Se prefieren tamaños de partícula del
polímero disperso inferiores a 50 micras. También pueden usarse
mezclas.
La invención también se refiere a una mezcla de
polioles específica, que comprende los tres o cuatro polioles junto
con el monool según se definieron anteriormente, según las
siguientes proporciones, expresadas basándose en los pesos
combinados de los polioles:
- b1:
- 30-85%, preferiblemente el 40-80% en peso
- b2:
- 5-50%, preferiblemente el 5-30% en peso
- b3:
- 2-30%, preferiblemente el 2-20% en peso
- b4:
- 0-50%, preferiblemente el 10-40% en peso
- b5:
- 1-20%, preferiblemente el 1-15% en peso.
Se usa agua como en agente de expansión. Puede
añadirse dióxido de carbono si es necesario. Es apropiado usar
desde el 1,0 hasta el 10%, preferiblemente desde el 1,0 hasta el 5%
en peso de agua basándose en el peso del componente de monool +
poliol total (que se ha hecho reaccionar previamente y que no se ha
hecho reaccionar previamente, es decir el poliol de partida total o
los compuestos reactivos con isocianato de partida totales), en el
que el agua puede usarse opcionalmente junto con dióxido de
carbono.
Pueden usarse otros componentes convencionales
(aditivos y/o agentes auxiliares) en la fabricación de los
poliuretanos. Éstos incluyen catalizadores, por ejemplo, aminas
terciarias y compuestos orgánicos de estaño, tensioactivos, agentes
de reticulación o de extensión de cadena, por ejemplo, compuestos de
bajo peso molecular tales como otros dioles, trioles (que tienen un
peso molecular inferior a los especificados para
b1-b3) y diaminas, agentes ignífugos, por ejemplo,
fosfatos de alquilo halogenados, cargas y pigmentos. Pueden
utilizarse estabilizadores de la espuma, por ejemplo copolímeros de
bloque de polisiloxano-poli(óxido de alquileno),
para estabilizar o regular las células de la espuma.
La cantidad de estos componentes minoritarios
usados dependerá de la naturaleza del producto requerido y puede
variarse dentro de límites bien conocidos para un técnico de espumas
de poliuretano.
Estos componentes, en particular los polioles
b1, b2, b3 y b4 y el monool b5 pueden añadirse en cualquier
orden.
Los polioles pueden añadirse uno tras otro, o en
partes, en cualquier orden (por ejemplo, parte de b1, luego el
resto de b1 junto con la totalidad de b2+b3+b4+b5 o la totalidad de
b2, luego la totalidad de b1, luego la totalidad de b3, luego la
totalidad de b4, luego la totalidad de b5).
Los componentes de la mezcla de reacción que
forma el poliuretano pueden mezclarse juntos de cualquier manera
conveniente, por ejemplo usando cualquiera de los equipos de
mezclado descritos en los componentes individuales pueden
combinarse previamente de modo que se reduzca el número de
corrientes de componentes que se requiere que se junten en la etapa
de mezclado final. A menudo es conveniente tener un sistema de dos
corrientes, mediante el cual una corriente comprende el
poliisocianato o prepolímero de poliisocianato y la segunda
corriente comprende todos los demás componentes de la mezcla de
reacción.
Alternativamente, las espumas se fabrican según
el denominado procedimiento de semi o cuasiprepolímero o el
procedimiento de prepolímero en el que parte o la totalidad de los
compuestos b1-b5 se hacen reaccionar previamente
con el poliisocianato y en el que el semi o cuasiprepolímero o el
prepolímero se hace reaccionar posteriormente con agua y la parte
restante de los compuestos b1-b5, si la hubiera.
Preferiblemente, el índice de NCO de estos polímeros es del
5-30% en peso.
Las espumas viscoelásticas pueden fabricarse
según la técnica de moldeo o, preferiblemente, la de formación de
espuma en bloques. Las espumas pueden prepararse mediante
procedimientos de moldeo de curado en caliente o en frío. Las
espumas pueden usarse en las industrias del mobiliario y el
automóvil en asientos, cojines y colchones, y para aislamiento
acústico e insonorización.
Las espumas viscoelásticas así obtenidas tienen
una densidad de espumación libre comprendida entre, por ejemplo, 25
y 100 kg/m^{3}. Estas espumas muestran una resiliencia cómo mucho
del 35%, preferiblemente como mucho del 25%, más ventajosamente
como mucho del 10%.
La invención proporciona un sistema de reacción
que permitirá que el productor de espumas fabrique la espuma
deseada haciendo reaccionar las composiciones de poliol y
poliisocianato. Este enfoque proporciona una manera relativamente
sencilla al cliente para fabricar un producto a menudo a partir de
una variedad de productos químicos combinando dos composiciones en
condiciones apropiadas. El componente de poliisocianato o bien está
separado o bien es el prepolímero (si lo hay), mientras que el
componente reactivo con isocianato comprende el resto del poliol.
En la realización del prepolímero, se prevé cualquier combinación.
En particular, cubre las siguientes posibilidades: parte de
b1+b2+b3+b4+b5 en el prepolímero, luego el resto de b1+b2+b3+b4+b5
en la composición reactiva con isocianato; parte de b1+b2 pero no
b3/b4/b5, luego el resto de b1+b2 y la totalidad de b3/b4/b5; parte
de b1+b3+b4 pero no b2+b5, luego el resto de b1+b3+b4 y la totalidad
de b2+b5; la totalidad de b1, luego la totalidad de b2+b3+b4+b5; la
totalidad de b2, luego la totalidad de b1+b3+b4+b5; parte de b1,
luego el resto de b1 junto con la totalidad de b2+b3+b4+b5; parte de
b2, luego el resto de b2 junto con la totalidad de b1+b3+b4+b5. En
una realización, el sistema de reacción comprende A) un prepolímero
obtenido con la totalidad de b1 y B) el resto del poliol y el
monool y los otros reactivos, aditivos y/o agentes auxiliares.
El procedimiento es especialmente útil cuando el
contenido en EO, basándose en la totalidad del poliol y monool (que
se han hecho reaccionar previamente o no), es de al menos el 40%,
preferiblemente superior al 50% en peso.
Los siguientes ejemplos ilustran la invención
sin limitar la misma.
A menos que se indique lo contrario, todas las
partes se dan en peso.
\vskip1.000000\baselineskip
(Todas las funcionalidades son
funcionalidades
nominales)
- Poliol A
- PO/EO, con EO al azar. El contenido en EO es del 75% en peso. El peso equivalente promedio es de aproximadamente 1333. La funcionalidad es de 3, el índice de OH es de 42 mg de KOH/g.
- Poliol B
- PO/EO-EO, el contenido en EO total es del 28% en peso. El contenido en EO de extremo es del 15% en peso. El peso equivalente promedio es de aproximadamente 2000. La funcionalidad es de 3, el índice de OH es de 28 mg de KOH/g. El contenido en OH primario es del 85%.
- Poliol C
- PO-EO, con EO como de extremo. El contenido en EO es del 15% en peso. El peso equivalente promedio es de 2000. La funcionalidad es de 3, el índice de OH es de 28 mg de KOH/g. El contenido en OH primario es del 81%
- Poliol D
- PEG 200.
- Isocianato
- Una mezcla que tiene un índice de NCO del 29,8% en peso de
- 1)
- 25 partes de en peso de un MDI polimérico que tiene un índice de NCO del 30,7% en peso que comprende aproximadamente el 38% en peso de diisocianato del que aproximadamente el 95% en peso es 4,4'-MDI;
- 2)
- 60 partes en peso de MDI que comprende el 70% en peso de 4,4'-MDI y el 30% en peso de 2,2' y 2,4'-MDI; y
- 3)
- 15 partes en peso (pbw, parts by weight) de un prepolímero que tiene un índice de NCO del 12,9% en peso fabricado haciendo reaccionar aproximadamente 27 pbw de MDI (2,2' y 2,4'-MDI = 15% en peso), aproximadamente 16,5 pbw del MDI polimérico anterior y aproximadamente 56,5 pbw de poliol C.
- D33LV
- Catalizador de Air Products
- Monool A:
- CH3-(O-CH2-CH2)_{n}-OH, en el que n es tal que el peso molecular es de aproximadamente 350.
- Monool B:
- Un monometil éter de un polioxietilen-polioxipropilen-diol al azar que tiene un peso molecular de aproximadamente 600 y siendo la cantidad de grupos oxietileno de aproximadamente el 70% en peso.
Se producen espumas según el siguiente esquema.
Se mezclan los polioles, catalizador, monool y agua antes de la
adición de los isocianatos. Se mezclan combinaciones de polioles e
isocianatos a 20ºC durante 8 segundos antes de la formación de la
espuma. Se fabrican espumas de espumación libre en cubos de plástico
de 2,5 l. Las cantidades son en partes en peso. Las propiedades de
la espuma se determinan según los siguientes métodos y
normas:
normas:
\vskip1.000000\baselineskip
| FRD (densidad de espumación libre), kg/m^{3} | ISO 845 |
| Dureza de compresión, CLD al 40% (kPa) | ISO 3386-1 |
| Pérdida por histéresis (%), (HL) | ISO 3386-1 |
| Deformación permanente por compresión (espesor), (CS) | ISO 1856 |
| (en seco al 75% (%) y en húmedo al 75% (%)) | |
| Resiliencia (%) | ISO 8307 |
| Resistencia al desgarro (N/m) (Max) | ISO 8067 |
| Resistencia a la tracción (kPa) | ISO 1798 |
| Alargamiento (%) | ISO 1798 |
\vskip1.000000\baselineskip
El factor de relajación se determina tal como
sigue:
Medición de CLD de partida y CLD en relajación:
basándose en la norma ISO 3386-1 con un
procedimiento modificado:
1) La placa Instron desciende a 50 mm/min hasta
una fuerza de 2 N (es decir, hasta que la placa Instron toca la
espuma).
2) Entonces la placa Instron comprime la espuma
a una velocidad de 500 mm/min hasta una compresión del 40%, se
anota inmediatamente el valor de esfuerzo de compresión y se toma
como la CLD de partida.
3) La espuma permanece comprimida a la misma
compresión (40%) durante más de 3 minutos, luego se anota el valor
de esfuerzo de compresión como CLD relajada.
\text{El
factor de relajación,}\ % = 100\ x\ ((CLD\ de\ partida) - (CLD\
relajada))/CLD\ de\
partida.
\newpage
Las espumas obtenidas eran espumas
viscoelásticas que tenían una resiliencia inferior al 10%.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Los ejemplos muestran que usando el monool, se
obtiene un factor de relajación superior a una densidad/dureza
similar; se fabrican espumas a un índice superior que reduce el
riesgo de formación de subproductos.
\newpage
Además, la deformación permanente por compresión
no se ve afectada significativamente por el uso del monool aunque
J. H. Arceneaux et al, J. Elastomers and Plastics, vol. 14,
pág. 63, 1982 afirman que la adición de pequeñas cantidades de
monool aumenta la deformación permanente por compresión
significativamente en sistemas convencionales.
Además, mejoran la resistencia al desgarro y el
alargamiento mediante el uso del monool; las espumas son más suaves
y tienen un mejor tacto.
Claims (10)
1. Procedimiento para preparar una espuma
viscoelástica de poliuretano a un índice de NCO de
70-120 haciendo reaccionar:
- a)
- una composición de poliisocianato;
- b1)
- un polioxietilen-polioxipropilen-poliol, que tiene una funcionalidad de hidroxilo nominal promedio de 2-6, en el que el EO está presente como EO al azar y/o EO de extremo, siendo el contenido en EO total superior al 50% en peso;
- b2)
- un polioxietilen-polioxipropilen-poliol, que tiene una funcionalidad de hidroxilo nominal promedio de 2-6, en el que el EO está presente como EO de extremo y/o EO al azar, siendo el contenido en EO total de desde el 21 hasta el 45% en peso, que tiene un contenido en hidroxilo primario de al menos el 50% calculado con respecto a la cantidad de grupos hidroxilo primarios y secundarios;
- b3)
- un polioxietilen-polioxipropilen-poliol, que tiene una funcionalidad de hidroxilo nominal promedio de 2-6, que tiene un contenido en hidroxilo primario de al menos el 50% calculado con respecto a la cantidad de grupos hidroxilo primarios y secundarios, y que tiene un contenido en EO de desde el 10 hasta el 20% en peso;
- b4)
- un polioxialquilenglicol que tiene un peso molecular promedio de desde 100 hasta 1200;
- b5)
- un polioxialquilen-monool que tiene un peso molecular de al menos 120;
haciéndose reaccionar estos
compuestos b1, b2, b3, b4 y b5 según las siguientes proporciones,
basándose en los pesos combinados de b1, b2, b3, b4 y b5, b1:
30-85% en peso, b2: 5-50% en peso,
b3: 2-30% en peso, b4: 0-50% en
peso, b5: 1-20% en
peso;
- c)
- agua; y opcionalmente
- d)
- aditivos y agentes auxiliares conocidos per se.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que estos compuestos b1, b2, b3, b4 y b5 se hacen reaccionar
según las siguientes proporciones, basándose en los pesos combinados
de b1, b2, b3, b4 y b5: b1: 40-80% en peso, b2:
5-30% en peso, b3: 2-20% en peso,
b4: 10-40% en peso y b5: 1-15% en
peso.
3. Procedimiento según las reivindicaciones
1-2, en el que la funcionalidad de los polioles b1,
b2 y b3 es de 2-4 y el contenido en EO del poliol y
el monool basándose en los pesos combinados de b1, b2, b3, b4 y b5
es de al menos del 40% en peso.
4. Procedimiento según las reivindicaciones
1-3, en el que el monool b5 es un
polioxietilen-polioxipropilen- o un
polioxietilen-monool que tiene un peso molecular de
200-900.
5. Procedimiento según las reivindicaciones
1-4, en el que el monool b5 es un
polioxietilen-polioxipropilen-monool
que comprende al menos el 50% en peso, basándose en el peso del
monool, de grupos oxietileno o un
polioxietilen-monool o mezclas de los mismos.
6. Composición de poliol que comprende:
- b1)
- un polioxietilen-polioxipropilen-poliol, que tiene una funcionalidad de hidroxilo nominal promedio de 2-6, en el que el EO está presente como EO al azar y/o EO de extremo, siendo el contenido en EO total superior al 50% en peso;
- b2)
- un polioxietilen-polioxipropilen-poliol, que tiene una funcionalidad de hidroxilo nominal promedio de 2-6, en el que el EO está presente como EO de extremo y/o EO al azar, siendo el contenido en EO total de desde el 21 hasta el 45% en peso, que tiene un contenido en hidroxilo primario de al menos el 50% calculado con respecto a la cantidad de grupos hidroxilo primarios y secundarios;
- b3)
- un polioxietilen-polioxipropilen-poliol, que tiene una funcionalidad de hidroxilo nominal promedio de 2-6, que tiene un contenido en hidroxilo primario de al menos el 50% calculado con respecto a la cantidad de grupos hidroxilo primarios y secundarios y que tiene un contenido en EO de desde el 10 hasta el 20% en peso;
- b4)
- un polioxialquilenglicol que tiene un peso molecular promedio de desde 100 hasta 1200;
- b5)
- un polioxialquilen-monool que tiene un peso molecular de al menos 120;
estando presentes estos compuestos
b1, b2, b3, b4 y b5 según las siguientes proporciones, basándose en
los pesos combinados de b1, b2, b3, b4 y b5, b1:
30-85% en peso, b2: 5-50% en peso,
b3: 2-30% en peso, b4: 0-50% en
peso, b5: 1-20% en
peso;
7. Composición de poliol según la reivindicación
6, en la que estos polioles b1, b2, b3, b4 y b5 están presentes
según las siguientes proporciones, basándose en los pesos combinados
de b1, b2, b3, b4 y b5: b1: 40-80% en peso, b2:
5-30% en peso, b3: 2-20% en peso,
b4: 10-40% en peso, b5: 1-15% en
peso.
8. Composición de poliol según las
reivindicaciones 6-7, en la que el contenido en EO
basándose en los pesos combinados de b1, b2, b3, b4 y b5 es de al
menos el 40% en peso.
9. Composición de poliol según las
reivindicaciones 6-8, en la que el monool b5 es un
polioxietilen-polioxipropilen- o un
polioxietilen-monool que tiene un peso molecular de
200-900.
10. Composición de poliol según las
reivindicaciones 6-9, en la que el monool b5 es un
polioxietilen-polioxipropilen-monool
que comprende al menos el 50% en peso, basándose en el peso del
monool, de grupos oxietileno o un
polioxietilen-monool o mezclas de los mismos.
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