Espumas rígidas de poliuretano con alta reactividad, para unión.

Un método para formar un espuma rígida de poliuretano unida a una parte de un automóvil que presenta una cavidad abierta,

que comprende mezclar un componente de poliisocianato con un componente de poliol en presencia de al menos un catalizador para la reacción de un poliol con un poliisocianato y un agente de soplado, suministrando la mezcla resultante sobre la parte del automóvil y sometiendo la mezcla a condiciones suficientes para provocar el curado de la misma dando lugar a la formación de una espuma que presenta una densidad aparente de 3 a 40 libras por pie cúbico (48-640 kg/m 3 ) que se adhiere al substrato, y montar la parte del automóvil en un vehículo o en una configuración de vehículo cuando se aplica la formulación y se produce la formación de espuma; en el que (a) el componente de poliisocianato contiene al menos un compuesto que presenta una pluralidad de grupos isocianato libres, (b) el componente de poliol contiene materiales reactivos de isocianato que presentan una funcionalidad media de al menos 2,3 e incluye al menos un poliol y, (c) la relación en volumen del componente de poliisocianato con respecto a componente de poliol no es mayor que 5:1 y no es menor que 1:5, (d) la relación de grupos isocianato en el componente de poliisocianato con respecto al número de grupos reactivos de isocianato en el componente de poliol es de 0,7:1 a 1,5:1; (e) el agente de soplado es un carbamato de una alcanolamina; y (f) el tiempo de formación de crema de la mezcla es menor que 2 segundos.

Espumas rígidas de poliuretano con alta reactividad, para unión El presente invento se refiere a espumas rígidas de poliuretano, útiles como materiales de refuerzo en la industria del automóvil.

Las espumas de poliuretano han sido empleadas en la industria del automóvil y en otras industrias con varios fines. Por ejemplo, se han empleado espumas rígidas como refuerzo estructural, para evitar la corrosión y para amortiguar el sonido y las vibraciones. Típicamente, estas espumas se forman aplicando una formulación de espuma reactiva a una parte y permitiendo que la formulación experimente la formación de espuma en el sitio. Cuando se aplica la espuma, normalmente, la parte ya se encuentra montada sobre el vehículo. Esto significa que la formulación de espuma debe ser fácil de mezclar y suministrar, debe experimentar curado rápidamente antes de que se desprenda de la parte, y preferiblemente debe iniciar el curado a temperaturas moderadas. Con el fin de minimizar la exposición química a la que se ve sometido el operario, preferiblemente la formulación presenta un bajo contenido en compuestos orgánicos volátiles, especialmente isocianatos volátiles y aminas. Preferiblemente, los componentes individuales son estables en condiciones de almacenamiento a temperatura ambiente durante un largo período de tiempo.

La patente de EE.UU. Nº. 5.817.860, de Rizk y col, describe un pre-polímero en el que está basado un sistema espumante para estas aplicaciones. El pre-polímero descrito en esa patente se prepara haciendo reaccionar un isocianato con un alcohol mono-funcional y un poliol. Las espumas se preparan a partir de este pre-polímero, haciéndolo reaccionar con agua. A pesar de que, mediante este enfoque, es posible preparar una espuma rígida de buena calidad, existen varios inconvenientes. En primer lugar, dado que el pre-polímero se somete a curado con una corriente de agua, normalmente la relación en volumen de los reactantes (pre-polímero y agua) es bastante elevada, tal como 15:1 o más. Gran parte de los equipamientos suministradores disponibles a nivel comercial no pueden manejar dichas relaciones elevadas de componentes. En segundo lugar, con el fin de obtener una reacción suficientemente rápida con este sistema, normalmente resulta necesario precalentar los componentes a temperaturas de 80ºC o más. Esto aumenta los costes energéticos, expone a los operarios a reactantes a temperatura elevada y reduce la viscosidad del sistema, lo que facilita el desprendimiento.

Los documentos WO 02/079340A1, WO 03/037948A1 y las patentes de EE.UU. Nos 8.641.634 y 6.423.766 describen enfoques para mejorar o modificar el sistema de la patente de EE.UU. Nº 5.817.880. Estos enfoques incluyen la utilización de materiales funcionales de metacrilato o de acrilato especial con el fin de permitir temperaturas de curado mucho más bajas, y la utilización de micro-esferas huecas para compensar la densidad y la resistencia a la compresión.

Un deseo continuo es aumentar más la velocidad a la que tiene lugar el curado del sistema de poliuretano. El curado rápido permite emplear componentes de viscosidad más baja, ya que el curado rápido provoca que, cuando se aplica sobre un substrato, la formulación de espuma se deposite antes de que transcurra el tiempo necesario para el desprendimiento. El hecho de obtener un curado más rápido no debe hacerse a costa de densidad de la espuma o de propiedades físicas necesarias. Además, de manera deseable, las relaciones de componentes están dentro del intervalo de 1:5 a 6:1, con objeto de simplificar la mezcla y el suministro.

Es posible obtener curados muy rápidos aumentando las cantidades de catalizador y/o empleando componentes altamente reactivos. El problema de estos enfoques es que provocan el desorden en la secuenciación de las reacciones de soplado y de formación de gel. Esto hace que la espuma presente un densidad mayor que la esperada, propiedades físicas pobres y, en ocasiones, un curado incompleto.

Por tanto, resultaría deseable proporcionar un sistema rígido de poliuretano que experimente curado muy rápidamente hasta obtener una espuma rígida de buena calidad, particularmente una que pueda aplicarse a bajas relaciones de volumen y que pueda aplicarse a temperaturas de operación moderadas.

En un aspecto, este invento es un método para formar una espuma rígida de poliuretano unida a una parte de un automóvil que presenta una cavidad abierta, que comprende mezclar un componente de poliisocianato con un componente de poliol, en presencia de un agente de soplado y de al menos un catalizador para la reacción de un poliol con un poliisocianato, suministrando la mezcla resultante sobre la parte de un automóvil y sometiendo la mezcla a condiciones suficientes para provocar el curado de la misma, con objeto de formar una espuma que presenta una densidad aparente de 3 a 40 libras por pie cúbico (48-640 Kg/m3) , que resulta adherente para el substrato, y montar la parte del automóvil sobre un vehículo o configuración de vehículo cuando se aplica la formulación de espuma y se produce la formación de espuma.

en el que a) el componente de poliisocianato contiene al menos un compuesto que presenta una pluralidad de grupos isocianato libres,

b) el componente de poliol contiene materiales reactivos de isocianato que presentan una funcionalidad media de al menos alrededor de 2, 0 e incluye al menos un poliol y,

c) la relación en volumen de componente de poliisocianato con respecto a componente de poliol no es mayor que 5:1 y no es menor que 1:5,

d) la relación de grupos isocianato en el componente de poliisocianato con respecto al número de grupos reactivos de isocianato en el componente de poliol es de 0, 7:1 a alrededor de 1, 5:1;

e) el agente de soplado es un carbamato de una alcanolamina; y

f) el tiempo de formación de espuma de la mezcla es inferior a 2 segundos.

donde el carbamato es el único agente de soplado.

El proceso de este invento proporciona un método por el cual es posible preparar una espuma rígida de poliuretano, con las relaciones de mezcla apropiadas y a temperaturas de operación moderadas, al tiempo que se permite que la formulación se transforme muy rápidamente en una espuma de buena calidad. El método y la espuma resultante son especialmente apropiados para preparar refuerzos de espuma in situ, o espuma que amortigua el sonido o la vibración, especialmente para aplicaciones de automóviles, ya que da lugar a la formación de espuma en el punto en el que se necesita el refuerzo.

En este invento, se suministra una formulación de espuma de poliuretano sobre un substrato que presenta una cavidad abierta. Por "cavidad abierta" se entiende que la parte del substrato en la que se suministra la formulación de espuma de poliuretano está abierta a la atmósfera a medida que la espuma reacciona, se expande y experimenta curado. No se pretende que el término "cavidad" implique ninguna configuración o forma en particular, más allá de estar abierta a la atmósfera. La "cavidad" puede ser una zona planar considerable, una zona curva, un espacio hueco en el interior de una parte, u otra forma apropiada. La cavidad puede ser una que sea incapaz de retener un fluido debido a su forma u orientación.

Los substratos de interés son automóviles en los que resulta deseable el refuerzo estructural, el amortiguamiento de la vibración o del sonido. Ejemplos de tales partes de vehículos incluyen soportes, segmentos oscilantes, cabezales, toberas, capotas, impelentes, juntas, raíles de marcos de ventana, sub ensamblajes del vehículo, partes hidroconformadas, viguetas transversales y bastidores del motor. Estos se montan en un vehículo o configuración de vehículo cuando se aplica la formulación de espuma y tiene lugar la formación de espuma.

La formulación de espuma incluye un componente de poliisocianato, un componente reactivo de isocianato, un catalizador y un agente de soplado de carbamato como se ha descrito anteriormente.

El componente de poliisocianato incluye al menos un compuesto de poliisocianato orgánico. Compuestos de poliisocianato apropiados incluyen poliisocianatos aromáticos, alifáticos y cicloalifáticos. Generalmente, se prefieren poliisocianatos aromáticos en base a su coste, disponibilidad y propiedades, aunque en los casos en los que la estabilidad a la luz es importante se prefieren los poliisocianatos alifáticos. Compuestos de poliisocianato ejemplares incluyen, por ejemplo, diisocianato de m-fenileno, diisocianato de 2, 4-y/o 2, 6-tolueno (TDI) , varios isómeros de diisocianato de difenilmetano (MDI) , los denominados productos MDI poliméricos (que son una mezcla de isocianatos de polimetileno y polifenileno en MDI monomérico) , 1,... [Seguir leyendo]

1. Un método para formar un espuma rígida de poliuretano unida a una parte de un automóvil que presenta una cavidad abierta, que comprende mezclar un componente de poliisocianato con un componente de poliol en presencia de al menos un catalizador para la reacción de un poliol con un poliisocianato y un agente de soplado, suministrando la mezcla resultante sobre la parte del automóvil y sometiendo la mezcla a condiciones suficientes para provocar el curado de la misma dando lugar a la formación de una espuma que presenta una densidad aparente de 3 a 40 libras por pie cúbico (48-640 kg/m3) que se adhiere al substrato, y montar la parte del automóvil en un vehículo o en una configuración de vehículo cuando se aplica la formulación y se produce la formación de espuma;

en el que

(a) el componente de poliisocianato contiene al menos un compuesto que presenta una pluralidad de grupos isocianato libres,

(b) el componente de poliol contiene materiales reactivos de isocianato que presentan una funcionalidad media de al menos 2, 3 e incluye al menos un poliol y,

(c) la relación en volumen del componente de poliisocianato con respecto a componente de poliol no es mayor que 5:1 y no es menor que 1:5,

(d) la relación de grupos isocianato en el componente de poliisocianato con respecto al número de grupos reactivos de isocianato en el componente de poliol es de 0, 7:1 a 1, 5:1;

(e) el agente de soplado es un carbamato de una alcanolamina; y

(f) el tiempo de formación de crema de la mezcla es menor que 2 segundos,

en el que el carbamato de alcanolamina es el único agente de soplado empleado.

2. El método de la reivindicación 1 en el que el carbamato se encuentra en un medio no acuoso.

3. El método de la reivindicación 2, en el que el carbamato es un producto de reacción de dióxido de carbono y N-metil-2-aminoetanol, N-etil-2-aminoetanol, 2- (2-N-metil-aminoetil) -1, 2-etanodiol, N, N´-bis- ( -hidroxietil) etilendiamina. N, N´-bis- ( -hidroxipropil) etilendiamina, N, N´-bis- ( -hidroxietil) -1, 2, -propilendiamina, N, N´-bis- ( hidroxipropil) -1, 3-propanodiamina, N, N´-bis- ( -hidroxietil) -1-metil-2, 4-diaminociclohexano, N, N´-bis- ( -hidroxietil) -1metil-2, 6-diaminociclohexano, N, N´-bis- ( -hidroxipropil-p-xililendiamina, N- ( -hidroxietil-N- ( hidroxipropil) etilendiamina ó tris- ( -hidroxietil) -1, 6, 11 triaminoundecano.

4. El método de la reivindicación 2 en el que el carbamato es el producto de reacción de dióxido de carbono y una alcanolamina que presenta la estructura

HzN-