DISPERSIONES ACUOSAS DE POLIU RETANO HIDROFILICO NO IONICO. Y PROCESO CONTINUO PARA PREPARARLAS
Campo de la Invención La presente invención se refiere a una dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico, y a un proceso continuo para prepararla . Antecedentes de la Invención Las dispersiones acuosas de poliu retano generalmente son conocidas y se utilizan en la producción de productos de poliuretano útiles. Se han empleado diferentes técnicas para facilitar la producción de dispersiones acuosas de poliuretano. La Patente Norteamericana US 6,897,281 describe un poliuretano respirable que tiene u n índice de transmisión de vapor húmedo superior mayor de aproximadamente 500 g/m2/24 h. El poliu retano respirable incluye: (a) unidades de cadena lateral de poli(óxido de alquileno) , en una cantidad que comprende de 1 2 a 80 por ciento en peso del poliuretano, en donde (i) los grupos óxido de alquileno de las unidades de cadena lateral de poli(óxido de alquileno) tienen de 2 a 1 0 átomos de carbono y están sustituidas o no sustituidas, o están sustituidas y no sustituidas, (ii) cuando menos aproximadamente 50 por ciento en peso de los grupos óxidos de alquileno son óxido de etileno y (iii) la cantidad de unidades de cadena lateral es de cuando menos aproximadamente 30 por ciento en peso, cuando el peso molecular de las unidades de cadena lateral es menor que aproximadamente 600 g/mol , cuando menos aproximadamente 1 5 por ciento en peso cuando el peso molecular de las unidades de cadena lateral es de 600 a 1 ,000 g/mol, y de cuando menos aproximadamente 12 por ciento en peso cuando el peso molecular de las unidades de cadena lateral es mayor que aproximadamente 1 ,000 g/mol , y (b) u nidades de cadena principal de poli(óxido de etileno) , en una cantidad q ue incluye menos de aproximadamente 25 por ciento en peso del poliuretano. La Patente Norteamericana US 5,700,867, describe una dispersión acuosa de un poliuretano acuoso que tiene un grupo funcional iónico, unidades de polioxietileno, y grupos funcionales hidrazina terminales. El contenido de grupos fu ncionales iónicos es de 5 a 1 80 milieq uivalentes por 1 00 g de poliu retano acuoso , y el contenido de unidades polioxietileno es de aproximadamente 20 por ciento en peso o menos, de un peso del poliuretano acuoso. La Patente Norteamericana US 5,043,381 , describe una dispersión acuosa de un poliuretano dispersable en agua no iónico que tiene cadenas de polioxietileno pendientes, y un enlace cruzado por cada 3,000 a 1 00,000 unidades de peso atómico. La Patente Norteamericana US 4,092 ,286 describe elastómeros de poliuretano dispersables en ag ua , que tienen una estructura molecular sustancialmente lineal, caracterizada por (a) cadenas de óxido de polialquileno poliéter que tienen u n contenido de unidades óxido de etileno de aproximadamente 0.5 a 10 por ciento en peso, basándose en el poliu retano como un todo, y (b) un contenido de grupos iónicos de aproximadamente 0.1 a 1 5 milieq uivalentes por 1 00 g. La Patente Norteamericana US 3,920,598 describe un poliu retano , el cual está adaptado para ser dispersado en agua sin emulsificantes. El poliuretano adaptado para ser dispersado en ag ua sin emulsificante, se prepara haciendo reaccionar un compuesto orgánico que tiene átomos de hidrógeno reactivos, determinados por el método de Zerewitinoff, con un diisocianato orgánico q ue tiene una cadena lateral que contiene grupos (-0-C H2-CH2) repetidos. La Patente Japonesa No . 57-3921 2 , describe un método para moldear poliuretanos en el cual una emulsión acuosa de poliuretano con una estructura específica, se solidifica mediante un tratamiento térmico. La emulsión acuosa de poliu retano es el producto de un prepolímero obtenido haciendo reaccionar (a) poliisocianato; (b) compuestos de polioxietilenglicol con pesos moleculares de 800 a 1 ,500, a 6-30 por ciento en peso; y (c) compuestos de polihidroxilo diferentes del (ii). A pesar de los esfuerzos de investigación para desarrollar y mejorar las dispersiones acuosas de poliuretano, todavía existe la necesidad de dispersiones acuosas de poliuretano mejoradas, y un método para prepararlas. Breve Descripción de la Invención La presente invención es una dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico, y un proceso continuo para prepararla . La dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónica de conformidad con la invención, incluye el prod ucto de la reacción de un prepolímero hidrofílico no iónico, agua, opcionalmente un tensoactivo externo, y opcionalmente un reactivo extensor de cadena. El prepolímero hidrofílico no iónico incluye el producto de la reacción de un primer componente y un segundo componente. El primer componente se selecciona del grupo que consiste de un poliisocianato aromático, un poliisocianato alifático, y combinaciones de los mismos. El segundo componente es un óxido de alquileno poliol hidrofílico, un óxido de alquileno monool hidrofílico no iónico, o combinaciones de los mismos. El proceso continuo para producir la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico, incluye los siguientes pasos: (1 ) proporcionar una corriente líq uida en fase dispersa que tenga una velocidad de flujo R2, en donde la corriente líquida de fase dispersa contiene un prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico, que comprende el producto de la reacción de (a) un primer componente, en donde el primer componente es u n poliisocianato aromático, un poliisocianato alifático, o combinaciones de los mismos; y (b) un segundo componente, en donde el segundo componente es un óxido de alquileno poliol hidrofílico no iónico, un óxido de alquileno monool hidrofílico no iónico, o combinaciones de los mismos; (2) proporcionar una corriente líquida en fase continua que tenga una velocidad de flujo Ri , en donde la corriente líquida en fase continua comprende agua y opcionalmente un agente tensoactivo; (3) mezclar de manera continua la corriente l íquida en fase dispersa y la corriente líquida en fase contin ua, en una mezcladora de alto corte, en donde la relación R2: i está en el rango de 1 0:90 a 30: 70; (4) emulsificar el prepoiímero de poliu retano hidrofílico no iónico en agua, mediante una mezcladora de alto corte; y (5) producir de esta manera la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico. Descripción Detallada de la Invención La dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico de conformidad con la presente invención , incluye el producto de la reacción de un prepoi ímero hidrofílico no iónico, agua, opcionalmente un agente tensoactivo externo, y opcionalmente un reactivo extensor de cadena . El prepoiímero hidrofílico no iónico incluye el producto de la reacción de un primero componente y un segundo componente. El primer componente se selecciona del grupo que consiste de un poliisocianato aromático, un poliisocianato alifático, y mezclas de los mismos. El segundo componente es un óxido de alq u ileno poliol hidrofílico, un óxido de alquileno monool hidrofílico no iónico, o combinaciones de los mismos. El primer componente puede ser cualquier poliisocianato aromático conocido, poliisocianato alifático, o combinaciones de los mismos; estos poliisocianatos incluyen aquellos que contienen cuando menos aproximadamente dos g rupos isocianato por molécula , de preferencia aq uellos q ue contienen un promedio de 2.0 a 3.0 grupos isocianato por molécula. Los poliisocianatos de preferencia pueden ser poliisociantos aromáticos, poliisocianatos alifáticos, o combinaciones de los mismos. Algunos poliisocianatos de ejemplo incluyen , pero no se limitan a diisocianatos de tolueno (TDI) , 4,4'-diisocianato de difenilmetano (M DI) , diisocianato de xilileno, 1 , 5-diisocianato de naftaleno, diisocianato de p-fenileno, diisocianato de dibencilo, diisocianato de difeniléter, diisocianato de m- o p-tetrametilxilileno, triisocianato de trifenilmetano. Además, los diisocianatos alifáticos (que además comprenden diisocianatos alicíclicos), incluyen aquellos descritos en la Patente Norteamericana US 5,494,960, tales como diisocianato de tolileno hidrogenado, 4,4'-diisocianato de difenilmetano hidrogenado (H 12M DI) , diisocianato de 1 ,4-tetametileno, diisocianato de hexametileno (HDI) , diisocianato de xilileno hidrogenado, 1 ,4-diisocianato de diclohexilo, y diisocianato de isoforono (I PDI) , así como 1 ,3- y 1 ,4-bis-(isocianato de metilciclohexano) y mezclas de los mismos. Además, el poliisocianato puede incluir uno o más tipos de cualquiera de las unidades monoméricas de isocianato referidas. El primer componente de preferencia se puede seleccionar del grupo que consiste de M DI , TDI , HDI , y 1 ,3- y 1 ,4-bis-(isocianatometil)-ciclohexano. El segundo componente puede ser cualquier óxido de alquilo poliol, óxido de alquileno monool , o combinaciones de los mismos; por ejemplo, el segu ndo componente de preferencia puede ser un óxido de alquileno poliol hidrofílico no iónico, un óxido de alquileno monool hidrofílico no iónico, y combinaciones de los mismos. El óxido de alquileno del óxido de alquileno poliol o del óxido de alquileno monool, típicamente puede ser etileno, o propileno. El óxido de alquileno del óxido de alquileno poliol o del óxido de alquileno monool, de preferencia puede ser etileno. El óxido de alquileno poliol o el óxido de alquileno monool , puede ser un homopolímero o un copolímero. El óxido de alq uileno poliol o el óxido alquileno monool, además puede ser un pol ímero de cadena lineal, o un polímero de cadena ramificada. Las porciones óxido de alquileno del óxido de alq uileno poliol hidrofílico no iónico o del óxido de alquileno monool hidrofílico no iónico, pueden estar distribuidas aleatoriamente o d istribuidas en bloques. Tales óxido de alquileno polioles hidrofílicos no iónicos, pueden ser, pero no se limitan a óxido de polietileno, óxido de polipropileno, óxido de polibutileno, óxido politetrametileno, mezclas de los mismos, y combinaciones de los mismos. El segu ndo componente de preferencia puede ser un óxido de polietileno hidrofílico no iónico. El segundo componente además puede incluir polioles hidrofóbicos no iónicos, incluyendo pero no limitándose a óxido de polietileno, óxido de polipropileno, óxido de polibutileno, óxido de politetrametileno, poliéster polioles aromáticos o alifáticos, policaprolactona polioles, polioles acrílicos, mezclas de los mismos y combinaciones de los mismos. El segundo componente puede comprender hasta 90 por ciento en peso del óxido de alquileno poliol hidrofílico no iónico o del óxido de alq uileno monool hidrofílico no iónico, basándose en el peso del segundo componente. Todos los valores individuales y subrangos de 0 a 90 por ciento en peso, están incluidos y se describen en la presente; por ejemplo, el segundo componente puede comprender de aproximadamente 1 0 a 90 por ciento en peso del óxido de alquileno poliol hid rofílico no iónico o del óxido de alq uileno monool hidrofílico no iónico, basándose en el peso del seg undo componente; o alternativamente, el segundo componente puede comprender cuando menos 80 por ciento en peso del óxido de alquileno poliol hidrofóbico no iónico o del óxido de alq uileno monool hidrofóbico no iónico, basándose en el peso del segundo componente. El prepolímero de poliu retano hidrofílico no iónico puede comprender cualquier cantidad del primer componente o del segundo componente. El prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico puede comprender hasta aproximadamente 90 por ciento en peso del primer componente, basándose en el peso del prepolímero de poliuretano hidrofóbico no iónico. Todos los valores individuales y subrangos de 0 a 90 por ciento en peso, están incluidos y se describen en la presente; por ejemplo, el prepol ímero de poliuretano hidrofílico no iónico puede comprender hasta aproximadamente 50 por ciento en peso del primer componente, basándose en el peso del prepol ímero de poliuretano hid rofílico no iónico; o alternativamente, el prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico puede comprender hasta aproximadamente 20 por ciento en peso del primer componente, basándose en el peso del prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico. Además, el prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico puede comprender hasta aproximadamente 90 por ciento en peso del segundo componente, basándose en el peso del prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico. Todos los valores individuales y subrangos de 0 a 90 por ciento en peso, están incluidos y se describen en la presente; por ejemplo, el seg undo componente puede comprender de aproximadamente 1 0 a 90 por ciento en peso del óxido de alquileno poliol hidrofílico no iónico o del óxido de alquileno monool hidrofílico no iónico, basándose en el peso del segundo componente, o alternativamente, el segundo componente puede comprender cuando menos 80 por ciento en peso del óxido de alquileno poliol hidrofóbico no iónico o del óxido de alquileno monool hidrofóbico no iónico, basándose en el peso del segu ndo componente. El prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico puede comprender hasta aproximadamente 10 por ciento del peso combinado de los componentes adicionales, basándose en el peso del prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico. Todos los valores y subrangos individuales de 0 a 1 0 por ciento en peso, están incluidos y se describen en la presente; por ejemplo, el prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico puede comprender hasta aproximadamente 5 por ciento del peso combinado de los componentes adicionales, basándose en el peso del prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico. La dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico, puede comprender cualquier cantidad de prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico; por ejemplo, la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico puede comprender hasta aproximadamente 70 por ciento en peso del prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico, basándose en el peso de la dispersión acuosa de poliu retano hidrofílico no iónico. Todos los valores individuales y subrangos de 0 a 70 por ciento en peso, están incluidos y se describen en la presente, por ejemplo, la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico , puede comprender hasta aproximadamente 30 por ciento en peso del prepolímero de poliuretano hid rofílico no iónico, basándose en el peso de la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico; o alternativamente, la dispersión acuosa de poliuretano hid rofílico no iónico puede comprender hasta aproximadamente 20 por ciento en peso del prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico, basándose en el peso de la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico. Por ejemplo, la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico puede comprender hasta aproximadamente 1 0 por ciento en peso del prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico, basándose en el peso de la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico. Además, la dispersión de poliuretano hidrofílico no iónico puede comprender cualq uier cantidad de agua; por ejemplo, la dispersión de poliuretano hidrofílico no iónico puede comprender de 30 a 90 por ciento en peso de agua , basándose en el peso de la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico. Todos los valores y subrangos individuales de 30 a 90 por ciento en peso, están incluidos y se describen en la presente, por ejemplo, la dispersión de poliuretano hidrofílico no iónico puede comprender de 70 a 90 por ciento en peso de agua , basándose en el peso de la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico; o alternativamente, la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico puede comprender de 80 a 90 por ciento en peso de agua, basándose en el peso de la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico. La dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico, opcionalmente, puede incluir u no o más agentes tensoactivos. Tales agentes tensoactivos típicamente están incluidos en la fase acuosa . El tensoactivo, por ejemplo, puede ser aniónico, no iónico, catiónico, zwiteriónico, o una mezcla de no iónico con catiónico, aniónico o zwiteriónico. Los agentes tensoactivos preferidos son agentes tensoactivos no iónicos y aniónicos. El agente tensoactivo, el cual no se incorpora en el marco estructu ral del polímero, se selecciona del grupo que consiste de sales metálicas o de amonio de sulfonatos, fosfatos y carboxilatos. Los agentes tensoactivos adecuados incluyen sales de metales alcalinos de ácidos g rasos, tales como estearato de sodio, palmitato de sodio, oleato de potasio, sales de metales alcalinos de sulfatos de ácido graso, tales como laurilsulfato de sodio, sales de metales alcalinos de alquilbencensulfato y alquilbencensulfonato, y alquilnaftalensulfato y alquilnaftalensulfonato, tales como dodecilbencensulfonato de sodio, alquilnaftalensulfonato de sodio; sales de metales alcalinos de dialquiisulfosuccinatos; las sales de metales alcalinos de etoxilatos de alquilfenolsulfatados, tales como octilfenoxipolietoxietilsulfato de sodio; sales de metales alcalinos de sulfatos de polietoxialcohol y sales de metales alcalinos de sulfatos de polietoxialqu ilfenol. Más preferiblemente, el agente tensoactivo aniónico puede ser dodecilbencensulfonato de sodio, dodecilsulfonato de sodio, dodecildifenilóxido disulfonato de sodio, n-dodecildifenilóxido disulfonato de sodio, dodecilbencensulfonato de isopropilamina , o hexildifenilóxido disulfonato de sodio, y más preferiblemente, el agente tensoactivo aniónico puede ser dodecilbencensulfonato de sodio. Los agentes tensoactivos no iónicos, por ejemplo, pueden ser aducios de óxido de etileno de fenoles, tales como nonilfenol , y ácidos grasos etoxilados, esteres de ácidos grasos etoxilados, ésteres de glicol , y combinaciones de los mismos. La dispersión acuosa de poliu retano hidrof ílico no iónico, opcionalmente puede comprender de 0 a aproximadamente 6 por ciento en peso de un agente tensoactivo, basándose en el peso total de la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico. Todos los valores individuales y subrangos de 0 a 6 por ciento en peso, están incluidos y se describen en la presente; por ejemplo, la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico, opcionalmente puede comprender de 0.05 a aproximadamente 5 por ciento en peso de un agente tensoactivo, basándose en el peso total de la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico. En general, se desea agregar una cantidad suficiente del agente tensoactivo para facilitar la producción de una dispersión acuosa hidrofílica no iónica que tenga un tamaño de partícula promedio dentro del rango de 20 a 1 ,000 nm, de preferencia de 40 a 1 50 nm, y una polidispersidad dentro del rango de 1 .0 a 5.0, y de preferencia de 1 .0 a 2.0. Los agentes tensoactivos , de preferencia agregados externamente, desempeñan una función importante en la formación y estabilización de emulsiones y dispersiones . En general , concentraciones altas del agente tensoactivo dan como resultado partículas de diámetro menor, pero concentraciones del agente tensoactivo que son demasiado altas, tienden a deteriorar las propiedades de los productos. U n técnicos en la materia podrá determinar con facilidad el tipo y concentración de agente tensoactivo apropiados para el proceso y uso final particulares. Aunque se puede utilizar agua como agente extensor de cadena, la dispersión de poliuretano de la presente invención además puede incluir otros agentes extensores de cadena sin incorporar ningu na propiedad iónica a las partículas de poliuretano, tales como poliaminas alifáticas, cicloalifáticas, aromáticas, y alcoholaminas, para completar el peso molecular. Por lo tanto, el prepolímero de preferencia se puede poner en contacto con un agente extensor de cadena antes de que se lleve a cabo una reacción sustancial entre el agua y el prepolímero. Los agentes extensores de cadena incluyen , pero no se limitan a hidrazina, etilendiamina, hexametilendiamina, polioxialquilendiol aminado, 1 ,3-1 ,4-bis-(aminometil)-ciclohexano, e isoforonodiamina . La dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico de conformidad con la presente invención , además puede incluir otros aditivos opcionales, tales como modificadores de fase. Los modificadores de fase se pueden incluir en el agua du rante la preparación de la dispersión de poliuretano hidrofílico no iónico. La estabilidad coloidal de la dispersión de poliuretano hidrofílico no iónico, se puede mejorar al incluir con el agua una cantidad de 0.5 a 8 por ciento en peso de un coloide protector, tal como poli(vinil alcohol) o un agente tensoactivo aniónico. Tales modificadores de fase típicamente están presentes en una cantidad de 0.1 a 5 por ciento en peso de la dispersión de poliuretano hidrofílico no iónico. La dispersión de poliuretano hidrofílico no iónico de conformidad con la presente invención, además puede incluir modificadores reológicos, tales como alginato de amonio y metilcelulosa , los cuales le proporcionan características de flujo deseables; agentes de relleno tales como arcillas, negro de carbón y sílice coloidal, y talco, para modificar las propiedades de tracción , abrasión y desgarre; colorantes y pigmentos; agentes antidegradantes; y agentes suavizantes, tales como aceite mineral , para controlar el módulo. Adicionalmente, la dispersión de poliuretano hidrofílico no iónico, se puede mezclar con otras emulsiones y dispersiones, incluyendo, pero no limitándose a dispersiones de poliolefina, dispersiones epóxicas, dispersiones acrílicas, dispersiones de estireno/butadieno, y combinaciones de las mismas. La dispersión de poliuretano hid rofílico no iónico de conformidad con la presente invención , además puede incluir cualquier otro aditivo que sea conocido para los técnicos en la materia , para el uso final que van a tener las dispersiones de poliuretano de la dispersión , siempre y cuando su presencia no deg rade las propiedades deseadas del producto final. Tales aditivos se pueden incorporar en las dispersiones, de cualquier manera conocida que sea útil, incluyendo pero no limitándose a su inclusión en la formulación del prepolímero y su inclusión en el agua utilizada para prepara la dispersión . Otros aditivos adecuados incluyen el dióxido de titanio, carbonato de calcio, óxido de silicio, agentes antiespumantes, biocidas, partículas de carbón . En la producción , la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico de la presente invención , se prepara mezclando el prepolímero con agua, opcionalmente en presencia de un agente tensoactivo, opcionalmente otros aditivos y/o modificadores de fase, y/u opcionalmente un agente extensor de cadena, a una temperatura de 1 0 a 90°C, para obtener la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico deseada. Se puede emplear un exceso de agua para controlar el contenido de sólidos. El prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico acuoso, se puede preparar por lotes o por un proceso continuo. Por ejemplo, en un proceso continuo, se puede introducir un exceso estequiométrico de un poliisocianato aromático o alifático, y un óxido de etileno polio) o monool , hid rofílico no iónico, en corrientes por separado, a una mezcladora estática o activa, de preferencia en ausencia de un catalizador, y a una temperatura adecuada para controlar la reacción de los reactivos, típicamente de 40 a 1 00°C, a presión atmosférica . La reacción se puede llevar a cabo hasta su sustancial conclusión , en un reactor de flujo tapado, para formar el prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico. Alternativamente, por ejemplo, en un proceso por lotes, se puede introducir el óxido de etileno poliol o monool hidrofílico no iónico, en un reactor. La temperatura del reactor se eleva, por ejemplo a 70°C, mientras se agita el óxido de etileno poliol o monool hidrofílico no iónico. Se añaden poliisocianatos aromáticos o alifáticos al reactor, en ausencia de cualquier catalizador, y la temperatura del reactor se empieza a elevar, por ejemplo hasta 80°C, mientras el proceso de agitación continúa por cierto periodo, por ejemplo, 4 horas. En el caso de que haya presente un catalizador, las condiciones de reacción tales como la temperatura o el tiempo requeridos para la reacción, podrían disminuir. Las dispersiones acuosas de poliuretano hidrofílico no iónico de la presente invención, de preferencia preparadas en forma de una emulsión de alta relación de fase interna (ARFI), contienen el producto de la reacción del prepolímero de poliuretano hidrofílico no iónico (como la fase dispersa) y agua (como la fase continua). Cuando está presente, el agente extensor de cadena y/o el agente tensoactivo, aparecen en la fase continua. El uso del proceso ARFI le proporciona ciertas ventajas a las dispersiones de poliuretano hidrofílico no iónico (DPUs), más particularmente, la capacidad de producir dispersiones de poliuretano hidrofílico no iónico libres de disolvente, a partir de altamente reactivos (por ejemplo, isocianatos aromáticos) en ausencia de cualquier disolvente. Además, el proceso ARFI no requiere el uso de especies iónicas para impartir dispersabilidad. Adicionalmente, el proceso ARFI permite la preparación de dispersiones altamente estabilizadas, a altas cargas de formulación de prepolímero que son relativamente hid rofóbicas y no iónicas, y son difíciles de dispersar en los procesos por lotes convencionales. Los métodos para preparar emulsiones ARF I son conocidos en la técnica . Véase por ejemplo, la Patente Norteamericana US 6,087,440 , así como la Patente Norteamericana US 5,539,021 . La fase dispersa de tales emulsiones exhibe un arreglo compacto de esferas con un radio generalmente igual , y se caracteriza por una fracción de volumen tan alta como 0.99. La emulsión ARFI , se puede estabilizar mediante la adsorción del agente tensoactivo de la fase contin ua, sobre la superficie de las partículas dispersas. Para los propósitos de la presente invención , el término "corriente l íquida de fase continua" se emplea para denotar un líquido que fluye, en el cual están dispersas las partículas de polímero coloidal. De manera similar, el término "corriente líquida de fase dispersa" se utiliza para denotar un líquido que fluye que se vuelve la fase dispersa. Adicionalmente, el término "corriente líquida de fase de dilución" se utiliza para denotar un líquido que fluye en el cual las partículas de polímero coloidal están dispersas. Para los propósitos de la presente descripción , el término "l íquido" se utiliza para referirse a una solución homogénea que puede ser bombeada a través de un conducto. El líquido puede ser limpio (es decir, líquido a temperatura ambiente), así como fundido (es decir, un líquido a una temperatu ra mayor que la temperatu ra ambiente). Las dispersiones acuosas de poliuretano hid rofílico no iónico de la presente invención, se preparan mediante la mezcla continua de una corriente líquida de fase continua que tiene una velocidad de flujo R y una corriente líquida de fase dispersa que tiene una velocidad de flujo R2; y mezclando las corrientes a una velocidad suficiente para formar la emulsión ARFI. Las corrientes líquidas de fase continua y de fase dispersa son suficientemente inmiscibles como para poder ser emulsificables. El índice de polidispersidad ("PDI", por sus siglas en inglés) de las emulsiones, define el número de especies por unidad de la mezcla. Este proceso continuo facilita el control del PDI de las dispersiones. Ésta es una herramienta importante para controlar el contenido de sólidos de las dispersiones. Para los propósitos de la presente invención, el término "polidispersidad" es la relación del volumen y el número promedio, y se define como:
en donde distribución de tamaño de partícula promedio en número
distribución de tamaño de partícula promedio en volumen
distribución del tamaño de partícula promedio en peso
?nsd d^. ?n¡d¡
distribución del tamaño de partícula promedio en superficie
4 - ÍHÍÍL
en donde dn es el tamaño de partícula promedio en número, n¡ es el número de partículas de diámetro d¡. Una PDI baja es una indicación de una distribución de tamaño de partícula estrecha, y la capacidad de controlar la formación de partículas en una dispersión por un proceso de polimerización . Además es una función del tamaño de partícula del prepol ímero de poliuretano disperso en la fase acuosa. Así pues, el contenido de sólidos totales de las dispersiones de poliuretano de la invención , se puede controlar mediante el tamaño de partícula y el índice de polidispersidad (PDI) de las partículas de poliuretano. Un PDI de 1.0 es una indicación de partículas poliméricas monodispersas. La polidispersidad de las partículas de poliuretano en la invención, típicamente varía dentro del rango de 1.1 a 10.0, de preferencia de 1.5 a 6, y más preferiblemente de 1.1 a 2.0. Las dispersiones acuosas de poliuretano hidrofílico no iónico de la presente invención, se forman mediante una mezcla continua, opcionalmente en presencia de un agente emulsificante y una cantidad efectiva para la estabilización de un agente tensoactivo y/o agentes extensores de cadena, una corriente líquida de fase continua que contiene agua fluyendo a una velocidad R,, junto con una corriente líquida de fase dispersa que contiene el prepolímero de poliuretano, que fluye a una velocidad R2, bajo condiciones de reacción suficientes para formar una dispersión de poliuretano en donde la relación de R2/Ri puede estar dentro del rango de 10:90 a 30:70. Todos los valores individuales y subrangos de 10:90 a 30:70 están incluidos y se describen en la presente. Por ejemplo, 20:80. Las dispersiones acuosas de poliuretano hidrofílico no iónico, además se pueden diluir. Por ejemplo, las dispersiones acuosas de poliuretano hidrofílico no iónico se pueden combinar y mezclar con una corriente líquida de fase de dilución, que contiene agua y opcionalmente agentes extensores de cadena. Aunque es posible disolver primero el prepolímero en un disolvente, antes de formar la emulsión de alta relación de fase interna (ARFI), se prefiere preparar la dispersión acuosa de poliuretano hidrofílico no iónico de la presente invención, en la sustancial ausencia de un disolvente, más preferiblemente, en ausencia de un disolvente. La inclusión de un disolvente a menudo agrega u n costo innecesario a la man ufactura del producto final, así como agrega problemas referentes a la salud y ambientales. En particular, la remoción del disolvente, cuando sea necesario obtener propiedades físicas aceptables del producto, también es una etapa costosa y que consume tiempo. Las dispersiones acuosas de poliuretano hidrofílico no iónico resultantes, tienen un tamaño de partícula suficiente para hacerlas estables. Las dispersiones acuosas de poliuretano hidrofílico no iónico de la presente invención , tendrán un tamaño de partícula de 20 a 1 ,000 nm. Todos los valores individuales y subrangos de 20 a 1 ,000 nm , están incluidos y se describen en la presente; por ejemplo, de 40 a 1 ,000 nm; o alternativamente, 40 a 200 nm . Una vez que las dispersiones acuosas de poliuretano hidrofílico no iónico alcanzan su destino para uso final, se podrían diluir adicionalmente con cantidades suficientes de ag ua para facilitar el control del contenido final de sólidos de la dispersión . Las dispersiones acuosas de poliu retano hid rofílico no iónico de la presente invención , exhiben una estabilidad al alto corte suficiente para ser bombeadas por tuberías en las instalaciones de producción y en los campos de aplicación, para ser embarcadas por largas distancias a varias temperaturas y humedades, y para ser formuladas con otros aditivos. Las dispersiones incluso con un alto contenido de sólidos y alta viscosidad, permanecen estables y se pueden diluir para disminuir el contenido de sólidos y la viscosidad . Las dispersiones acuosas de poliu retano hidrofílico no iónico de la presente invención , se pueden utilizar en numerosas aplicaciones diferentes. Por ejemplo, las dispersiones acuosas de poliuretano hid rofílico no iónico de la presente invención, se pueden incorporar en materiales no tejidos, textiles tejidos, telas metálicas, papel , películas, espumas, o sus precursores, a través de revestimientos, aspersión , moldeado, extrusión , saturación , frotado, o técnicas similares, para regular la transmisión de humedad y vapor, mejorar la capacidad de absorción y retención de fluidos, para funcionar como barrera a gases y fluidos, o para eliminar humedad de la superficie de contacto de materiales compuestos. La dispersión también puede funcionar para incorporar, encapsular, unir y/o separar varias sustancias y compuestos qu ímicos utilizados para mejorar las propiedades de materiales compuestos que se usan para limpieza doméstica e industrial, ropa, cuidado personal, cuidado de la salud , cuidado dental, lavandería , filtración , distribución de fragancias, calzado, y aplicaciones agrícolas. Las dispersiones acuosas de poliuretano hidrofílico no iónico de la presente invención , también se pueden utilizar para producir una película libre a través de recubrimiento, aspersión , moldeado, inyección, frotado o técnicas similares, con o sin una variedad de sustancias o compuestos qu ímicos activos que se puedan utilizar en estas mismas aplicaciones. Además, estas dispersiones se pueden mezclar con otros látex y polímeros.
Ejemplos adicionales de aplicaciones de uso final de las dispersiones acuosas de poliuretano hidrofíiico no iónico de la presente invención , incluyen pero no se limitan a las siguientes: 1 ) Vendajes para heridas y de primeros auxilios con mayor absorbencia y/o incorporando varios agentes antisépticos, antimicrobianos, antivirales o antimicóticos, o como adhesivo para adherir el ventaje a la piel; 2) Toallas h úmedas desechables o reutilizables que contienen jabones, tensoactivos, agentes antimicrobianos, antivirales, u otros compuestos antisépticos utilizados para limpiar y/o sanear la piel humana o de un animal ; 3) Paños, toallas o espumas desechables o reutilizables que contienen compuestos activos utilizados en aplicaciones del cuidado personal , para limpiar, rehidratar o humectar la piel , reducir las arrugas de la piel, tratar el acné, eccema, erupciones, picaduras o mordeduras de insectos, u otros trastornos de la piel; 4) Paños, toallas o espumas desechables o reutilizables, que contienen compuestos activos utilizados para la aplicación de pantallas solares, bloqueadores solares, fragancias o sustancias y compuestos químicos repelentes de insectos. 5) Paños, toallas, espumas o esponjas que contienen sustancias o compuestos qu ímicos utilizados para la limpieza y saneamiento doméstico o institucional de superficies du ras, tales como mostradores, lavabos, aparatos, superficies para cortar, utensilios, trastes, trastes de vidrio, superficies de baños, muebles o ventanas; 6) Hojas desechables o reutilizables que contienen sustancias o compuestos químicos utilizados como suavizantes y agentes para reducir la estática en ropa, o utilizados para lavar ropa; 7) Materiales de toallas desechables o reutilizables para aplicación doméstica, comercial o institucional , para controlar derrames y absorber fluidos; 8) Pañales para bebés, pañales de entrenamiento o pañales para adultos, para optimizar la absorción de fluidos, la retención de fluidos o el manejo de la humedad y/o para aplicar sustancias o compuestos químicos para reducir el ardor, irritación de la piel , riesgos de infecciones o para reducir o enmascarar el mal olor; 9) Material para toallas desechables o reutilizables que contienen sustancias y compuestos qu ímicos que disipan la estática, para la limpieza de equipo electrónico, pantallas y teclados de computadoras, o para limpiar áreas de superficie de salas de trabajo y laboratorios; 10) Forros y cubiertas para camas y colchones utilizados en aplicaciones institucionales, comerciales o domésticas; 1 1 ) Aplicadores cosméticos desechables o reutilizables, o almohadillas y dispositivos para remover cosméticos; 12) Tejidos para limpiar lentes desechables o reutilizables, para anteojos;
) Ropa desechable o reutilizable para personal del cuidado de la salud , del cuidado dental, de emergencia, manejo o abatimiento de materiales peligrosos; ) Paños y paquetes para el cuidado de la salud desechables o reutilizables; ) Campos estériles q uirúrgicos desechables; ) Suelas internas o medias para calzado desechables o reutilizables, o productos accesorios diseñados para ser insertados en el calzado, para optimizar la comodidad , el control de la transpiración y/o minimizar el mal olor. ) Medios desechables o reutilizables para filtrar aire o fluidos. ) Películas rociadas tópicamente utilizadas en aplicaciones agrícolas, par funcionar como barrera para la germinación o crecimiento de hierba; controlar la erosión ; suministrar nutrientes agrícolas, pesticidas, herbicidas, estimulantes de crecimiento o sustancias químicas inhibidoras de moho; distribuir y atrapar semillas, y/o para absorber y retener agua para mejorar el desarrollo y crecimiento de las ra íces de plantas; ) Materiales inyectados en raíces de árboles y plantas en el subsuelo, para mejorar la retención de agua, para actuar como barrera térmica y/o para distribuir sustancias y compuestos químicos necesarios para restablecer la salud de la planta, y/o mejorar el vigor de la misma ; ) Material para inyectar en el suelo bajo la superficie, para mejorar la absorción y retención de agua, y/o para distribuir sustancias y compuestos q u ímicos necesarios para rejuvenecer el suelo u optimizar la salud y reproducción de gusanos del suelo; y 21 ) Adhesivo para sustratos laminados o de contacto con la piel, o componente adhesivo, utilizado en aplicaciones médicas, para ropa, textiles, industriales, construcción , domésticas y del cuidado personal . A partir de lo anterior, se observará que es posible efectuar numerosas variaciones y modificaciones, sin apartarse del espíritu y los alcances de los conceptos novedosos de la presente invención . Los siguientes ejemplos no limitantes y demostraciones comparativas, resaltarán otras características de la presente invención . Métodos de Prueba Los métodos de prueba incluyen los siguientes: La distribución de partículas y del tamaño de partícula se midió por dispersión de luz dinámica (Coulter LS 230) . La viscosidad de los prepolímeros se midió utilizando un reómetro AR 2000 (TA I nstrument). El contenido de isocianato (Por ciento de NCO) se determinó con un aparato Toledo DL 58. Ejemplos Los siguientes Ejemplos ilustran la presente invención , pero no pretender limitar los alcances de la misma . Las dispersiones acuosas de poliu retano hidrofílico no iónico, tal como se muestran en los Ejemplos 1 -3 de la Tabla I , se prepararon de conformidad con la presente invención . Sustratos no tejidos impregnados con las dispersiones acuosas de poliuretano hid rofílico no iónico, segú n se muestra en los Ejemplos A-D de la Tabla I I , se prepararon de conformidad con la presente invención . Además, también se preparó un sustrato no tejido impregnado con una dispersión de poliuretano de control, tal como se muestra en el Ejemplo Comparativo E, bajo las mismas condiciones que los Ejemplos A-D. Los Ejemplos A-D y el Ejemplo Comparativo E se probaron con respecto a su capacidad de absorción de agua, bajo las mismas condiciones, y los resultados se muestran en la Tabla I I I . Las muestras impregnadas secas se pesaron y después se sumergieron en ag ua destilada a 25°C durante 30 segundos. Una vez removidos del agua , se removió el exceso de ésta de la superficie, a mano, y las muestras se volvieron a pesar, y los resultados se muestran en la Tabla I I I .
Tabla I
Tabla II
Ejemplo No. Dispersión de Poliuretano Peso Inicial del Peso Final del Polímero No. (Tabla I) Sustrato (g) Sustrato (g) Captado (g/m2)
A 3 1.55 2.56 18.8 B 3 1.66 2.09 7.5 C 2 1.51 2.3 15.1 D 2 1.48 1.84 7.0 E Control — — 0 Tabla III
Ejemplo Peso Seco Peso Húmedo Área de Absorción de Agua Absorción de No. (g) (9) Muestra (m2) (por ciento en peso) Agua (g/m2)
A 0.867 2.613 0.018 201 96
B 0.729 1.595 0.020 119 43
C 0.766 2.301 0.017 200 88
D 0.583 1.43 0.016 145 52
E 0.501 0.66 0.017 32 9