COMPOSICION DE ESPUMA DE POLIURETANO.

Una composición formadora de espuma de un solo componente, que comprende una mezcla de

(a) un prepolímero que contiene grupos isocianato libres en el intervalo de 12 a 17 por ciento en peso,

en base al prepolímero, que se produce haciendo reaccionar un poliisocianato con una mezcla de polioles que comprende un primer poliol de poliéter que es un triol que tiene un peso molecular de 500 a 3000 y un segundo poliol de poliéter que es un diol, triol o una mezcla de los mismos que tiene un peso molecular de 5.000 a 12.000, en donde el primer a segundo poliol están presentes en una relación de partes en peso de 1:6 a 1:2 y en donde cuando el segundo poliol es un triol, tiene una funcionalidad hidroxi secundaria de al menos 50 por ciento;

(b) un tensioactivo;

(c) un catalizador; y

(d) un agente de soplado

Composición de espuma de poliuretano.

La presente invención se refiere, de manera general, al campo de los poliuretanos espumables. Más específicamente, la invención se refiere a una composición de un solo componente para producir una espuma de poliuretano curada por la humedad, donde la espuma tiene un contenido de celdas abiertas de 60 por ciento a 95 por ciento.

Las espumas de poliuretano se conocen desde hace muchos años. Estas espumas son útiles y han encontrado aplicación en muchas industrias. La mayoría de las espumas de poliuretano son inherentemente hidrófobas, y por lo tanto son útiles como aislamiento en entornos húmedos o mojados. Además, se sabe que las espumas de poliuretano proporcionan excelentes barreras contra el aire, y se usan a menudo tanto como sellantes como adhesivos.

Una aplicación particularmente útil de las espumas de poliuretano es en la industria de la instalación de puertas y ventanas. La instalación inapropiada de ventanajes (por ejemplo, ventanas, puertas, claraboyas, etc.) en hogares y edificios de oficinas puede dar como resultado pérdidas de energía extremas y cuantificables. Se descubrió que los sistemas de poliuretano espumable, particularmente sistemas de un solo componente, podían ser dirigidos fácilmente hacia el hueco del vano sin terminación (espacio vacío entre la pared y el ventanaje insertado) para aislar y crear sellos herméticos. De manera general, tales sistemas de un solo componente son mezclas espumables estables en el almacenamiento, bajo presión, de un prepolímero de poliuretano, agentes de soplado y componentes auxiliares para producir una espuma de poliuretano.

Según es dispensada la composición de poliuretano desde el recipiente, se expande inmediatamente para llenar las cavidades, tales como el hueco formado entre la ventana y el vano sin terminación. La expansión de la composición ejerce una fuerza contra los materiales de construcción adyacentes según se expande adicionalmente y se cura. Siempre y cuando los materiales de construcción sean lo suficientemente fuertes, las presiones de la espumación no tienen virtualmente un efecto perceptible. Sin embargo, se ha informado sobre la existencia de problemas cuando se han usado espumas de poliuretano expansibles para instalar ventanajes, particularmente montajes de ventanas hechos de componentes de aluminio y vinilo. En estas construcciones de ventanajes, se ha sabido que las espumas ejercen la suficiente presión de espumación (fuerza hacia fuera) para causar una extensa distorsión de, por ejemplo, los marcos de la ventana a lo largo de sus perímetros. Tal distorsión también se puede llamar deflexión. Cuanto mayor sea la presión de espumación, mayor será la deflexión que se producirá a lo largo de la longitud del marco de la ventana. Muchos fabricantes de ventanas recomiendan que 1,59 mm (1/16'' ó 0,0625 pulgadas) sea la deflexión máxima permisible por lado para los materiales de los marcos de las ventanas. Cualquier deflexión mayor impactará en el rendimiento de la ventana en términos de facilidad de apertura. Una deflexión superior a este valor hará la apertura difícil, y en casos severos impedirá que la ventana se abra, y puede afectar de manera adversa al sellado contra el aire y la eficacia energética de la ventana.

Se ha demostrado que las espumas de la técnica anterior tienen presiones de espumación en el intervalo de 11 a 23 kPa (1,6 a 3,4 psi) cuando se miden en una cavidad que simula un vano sin terminación, las cuales pueden dar como resultado la deflexión de una ventana de vinilo típica más allá de las recomendaciones del fabricante.

En menos de una hora o así de dispensar la espuma, la espuma se expandirá una cantidad adicional. Se ha creído comúnmente que esta "expansión post-dispensación" es un tipo de expansión de la espuma que produce una fuerza suficiente para causar la deflexión del marco del ventanaje. Así, los fabricantes de ventanajes han tendido a preferir, y en algunos casos especificar, que sólo se deben usar sellantes de espuma "mínimamente expansibles" para instalar ventanas y puertas.

En muchos casos, la deflexión del marco es debida a un error humano, ya que se aplica demasiada espuma al espacio de la cavidad entre la pared y el interior del marco. Apropiadamente aplicadas, las espumas no deberían causar una deflexión excesiva. Sin embargo, hay una tendencia a sobrellenar o llenar completamente las cavidades, lo que da como resultado la deflexión de los marcos de los ventanajes.

La patente de EE.UU. 4.258.140 describe un procedimiento para la fabricación de espumas de poliuretano a partir de un prepolímero que contiene grupos isocianato formados a partir de la reacción de poliisocianatos y polioles. La patente europea EP 0850964 describe un prepolímero terminado en isocianato, que contiene un agente de soplado, presurizado, que contiene grupos oxazolidona y uretano.

Los sellantes de espuma de poliuretano de un solo componente ofrecen todavía la mejor opción en términos de un material de aislamiento rentable, fácilmente aplicable, que es resistente a la humedad y proporciona una excelente barrera frente al aire. Por tanto, un sellante de espuma de poliuretano, dispensable, que pueda ejercer una fuerza predecible y relativamente baja sobre las superficies adyacentes sin importar cómo se aplique, y que además no deforme los marcos de las ventanas, es sumamente deseable.

La invención es el uso de una composición de espuma de un solo componente para producir una espuma de poliuretano de celdas abiertas en la que la presión de espumación es menor que 11 kPa (1,6 psi) cuando se mide en una cavidad que simula un vano sin terminación. En otro aspecto, la invención está dirigida a una espuma de poliuretano producida a partir de tal composición, en donde la espuma tiene un contenido de celdas abiertas de 60 a 90 por ciento.

La presente invención es una composición formadora de una espuma de un solo componente, que comprende una mezcla de

(a) un prepolímero que contiene grupos isocianato libres en el intervalo de 12 a 17 por ciento en peso, en base al prepolímero, que se produce haciendo reaccionar un poliisocianato con una mezcla de polioles que comprende un primer poliol que es un triol que tiene un peso molecular de 500 a 3000 y un segundo poliol que es un diol, triol o una mezcla de los mismos que tiene un peso molecular de 5000 a 12.000, en donde el primer a segundo poliol están presentes en una relación de partes en peso de 1:6 a 1:2;

(b) un tensioactivo;

(c) un catalizador; y

(d) un agente de soplado.

Una realización adicional de la presente invención es la composición anterior, en donde la composición contiene además de 0,5 a 4 por ciento en peso de un tensioactivo de polisiloxano-polioxialquileno.

El primer y segundo poliol (trioles y/o dioles) se proporcionan en una relación de, preferiblemente, 1:5 a 1:2, y más preferiblemente de 1:4 a 1:2. Se hace reaccionar un exceso de isocianato con la mezcla de polioles (que también contiene componentes adicionales, tales como catalizadores, tensioactivos y retardantes de fuego) en presencia de un agente de soplado para formar un prepolímero de poliuretano. Cuando es dispensado desde el recipiente, el prepolímero espumado reacciona con la humedad atmosférica para formar una espuma de celdas abiertas que tiene 60 por ciento a 95 por ciento de celdas abiertas.

De acuerdo con una realización adicional, la presente invención se refiere a una composición de espuma de poliuretano de un solo componente que comprende un poliisocianato aromático, preferiblemente basado en diisocianato de difenilmetano (MDI) y lo más preferiblemente en un polimetilen-polifenil-isocianato (PMDI), y un primer y un segundo poliol provistos en una relación de 1:6 a 1:2. El primer poliol tiene un intervalo de pesos moleculares de 500 a 3000. El segundo poliol tiene un intervalo de pesos moleculares (PM) de 5.000 a 12.000. La composición forma una espuma de celdas abiertas que tiene de 60 por ciento a 95 por ciento de celdas abiertas.

En una realización, el primer poliol es un triol y el segundo poliol es un diol. En otra realización, el primer y segundo polioles son trioles. En aún otra realización, el primer poliol es un triol y el segundo poliol es una mezcla de diol y triol.

En aún una realización adicional, la presente invención se refiere a un sistema y dispositivo para dispensar una composición para una espuma de poliuretano de un solo componente curada por la humedad, que comprende un recipiente que contiene una...

1. Una composición formadora de espuma de un solo componente, que comprende una mezcla de

2. La composición de la reivindicación 1, que comprende además de 0,5 a 4 por ciento en peso, en base al peso total de la composición, de un tensioactivo copolimérico de polidimetilsiloxano-polioxialquileno.

3. La composición de la reivindicación 2, en la que el tensioactivo comprende 1 a 3 por ciento en peso de la composición.

4. La composición de la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en la que el tensioactivo tiene un peso molecular menor que 30.000.

5. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el poliisocianato se selecciona del grupo que consiste en poliisocianatos alifáticos, cicloalifáticos, arilifáticos y aromáticos.

6. La composición según la reivindicación 5, en la que el poliisocianato es un poliisocianato aromático seleccionado entre un diisocianato de difenilmetano, un polifenil-polimetilen-isocianato o una combinación de los mismos.

7. La composición según la reivindicación 1, en la que el agente de soplado es un hidrocarburo, un fluorocarbono, un clorocarbono, un clorofluorocarbono o una mezcla de los mismos.

8. La composición de la reivindicación 7, en la que el agente de soplado es un hidrocarburo seleccionado entre isobutano, propano, éter dimetílico o una mezcla de los mismos.

9. La composición según la reivindicación 1, en donde la composición contiene agentes auxiliares adicionales seleccionados entre catalizadores de amina, catalizadores de estaño o retardantes de llama.

10. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el triol y dioles comprenden juntos una funcionalidad hidroxilo secundaria de al menos aproximadamente 50 por ciento.

11. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el segundo poliol es un diol.

12. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que el segundo poliol es un triol.

13. Una espuma de poliuretano curada por la humedad, preparada a partir de una composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.

14. Una espuma de la reivindicación 13, en donde la espuma tiene una estructura de celdas abiertas de 60 a 95 por ciento de celdas abiertas.

15. Un método para la producción de una espuma de poliuretano, que comprende suministrar a un recipiente dotado de una válvula una mezcla que comprende un prepolímero terminado en isocianato que contiene grupos isocianato libres en el intervalo de 12 a 17 por ciento en peso y un agente de soplado, en donde el prepolímero se obtiene haciendo reaccionar un poliisocianato con una mezcla de polioles que comprende un primer poliol de poliéter que es un triol que tiene un peso molecular de 500 a 3000, y un segundo poliol de poliéter que es un diol, triol o mezcla de los mismos que tiene un peso molecular de 5000 a 12.000, en donde el primer y segundo polioles están presentes en una relación de partes en peso de 1:6 a 1:2, y en donde cuando el segundo poliol es un triol, tiene una funcionalidad hidroxi secundaria de al menos 50 por ciento, dejar que la mezcla alcance el equilibrio, añadir presión si se necesita, mantener la presión durante el almacenamiento y liberar la mezcla fuera del recipiente para producir una espuma que tiene una estructura de celdas de 60 a 95 por ciento de celdas abiertas.

16. El método de la reivindicación 15, en el que la mezcla es dispensada desde el recipiente usando un dispensador de tipo pistola con o sin un extensor de cánula en la punta o con un dispensador de gatillo-cánula.

17. Un montaje de ventanaje, que comprende la espuma de poliuretano de la reivindicación 13 o la reivindicación 14 aplicada y curada alrededor del perímetro de un producto de ventanaje instalado.

18. Materiales de construcción que comprenden la espuma de poliuretano de la reivindicación 13 o la reivindicación 14.

19. Un vehículo de transporte que comprende la espuma de la reivindicación 13 o la reivindicación 14.

20. Un recipiente dotado de una válvula, que contiene una mezcla para producir una espuma que tiene una estructura de celdas de 60 a 95 por ciento de celdas abiertas, comprendiendo la mezcla un prepolímero con de 12 a 17 por ciento en peso de grupos isocianato libres y un agente de soplado, en donde el prepolímero se obtiene haciendo reaccionar un poliisocianato con una mezcla de polioles que comprende un primer poliol que es un triol que tiene un peso molecular de 500 a 3000, y un segundo poliol que es un diol o triol que tiene un peso molecular de 5000 a 12.000, en donde el primer y segundo polioles están presentes en una relación de partes en peso de 1:6 a 1:2, y en donde cuando el segundo poliol es un triol, tiene una funcionalidad hidroxi secundaria de al menos 50 por ciento, y en donde la relación de isocianato a poliol es de 1; 1,2 a 1:0,8 partes en peso en base a los componentes reactivos en la mezcla espumable, y teniendo el recipiente medios para dispensar la mezcla.

21. El recipiente de la reivindicación 20, en el que el medio de dispensación es un dispensador de tipo pistola con o sin un extensor de cánula en la punta o un dispensador de gatillo-cánula.