PROCEDIMIENTO PARA LA PRODUCCION DE ESPUMAS FRIAS DE POLIURETANO.

Procedimiento para la producción de espumas frías de poliuretanos mediante reacción de una mezcla de polioles altamente reactivos,

que eventualmente contienen materiales de relleno, con isocianatos polifuncionales, aminas, agentes reticulantes, catalizadores, agentes de expansión y agentes estabilizadores, el cual está caracterizado porque como agentes estabilizadores se utilizan unos compuestos de la fórmula general (1)

Procedimiento para la producción de espumas frías de poliuretano.

El presente invento se refiere a un procedimiento para la producción de espumas frías de poliuretanos, en el que como agentes estabilizadores se utilizan unos poli(dimetil-siloxanos).

La producción a gran escala técnica de espumas blandas de poliuretano mediando utilización de isocianatos, de poliéter-polioles, eventualmente de agentes reticulantes así como de otros aditivos apropiados, es conocida desde hace mucho tiempo y se describe p. ej. en la obra de Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch [manual de los materiales sintéticos], tomo 7, poliuretanos, editorial Carl Hanser, Munich, Viena, 2ª edición de 1983.

Según sea la reactividad de los materiales en bruto, se establece diferencia en este caso entre espumas blandas calientes (en lo sucesivo denominadas espumas calientes) y espumas blandas frías (en lo sucesivo denominadas espumas frías), estando los conceptos derivados de la espumación en moldes. Así, en el caso de la producción de espumas calientes de acuerdo con el procedimiento de conformación en molde, a causa de la pequeña reactividad de los materiales en bruto, es necesario calentar la espuma dentro del molde a una temperatura elevada hasta conseguir la reticulación total; estas espumas se designan por consiguiente como espumas calientes.

El desarrollo de poliéter-polioles altamente reactivos, y eventualmente la utilización adicional de agentes reticulantes, hacen posible, por el contrario, llevar a cabo la producción de la espuma dentro del molde a causa del rápido endurecimiento con menor aportación de calor. Tales espumas se denominan por lo tanto espumas frías.

Junto a la espumación en moldes es posible en este caso llevar a cabo también la espumación de acuerdo con el procedimiento de bloque, para lo cual se han naturalizado asimismo los conceptos de espumas frías y respectivamente calientes.

A causa de los diferentes bases de materiales en bruto, las espumas frías tienen unas propiedades físicas muy típicas, que las diferencian de las espumas calientes.

Las espumas frías poseen:

En detalle, para la producción de una espuma blanda de PU (poliuretano), se hace reaccionar una mezcla a base de un poliol, de un isocianato polifuncional, de un agente activador amínico, de un catalizador de estaño o zinc, de un agente estabilizador, de un agente de expansión (o bien agua para la formación de CO₂ y, caso de que sea necesaria, una adición de agentes físicos de expansión), eventualmente mediando adición de agentes ignifugantes, pastas coloreadas, materiales de relleno, agentes reticulantes u otros usuales agentes auxiliares de la elaboración.

La diferencia decisiva con respecto a una espuma caliente consiste, en el caso de la producción de una espuma fría, en el hecho de que, por una parte, se emplean unos polioles altamente reactivos y opcionalmente además unos agentes reticulantes de bajo peso molecular, pudiendo ser adoptada la función del agente reticulante también por isocianatos con mayor funcionalidad. Por consiguiente, ya en la fase de expansión (formación de CO₂ a partir de -NCO y H₂O) de la espuma se llega a la reacción de los grupos isocianatos con los grupos hidroxilo. Esta rápida reacción para formar poliuretanos conduce, a través del aumento de la viscosidad, a una estabilidad inherente relativamente alta de la espuma durante el proceso de expansión.

Para la espuma fría se necesitan, como consecuencia de ello, unos agentes estabilizadores que contribuyan al control del tamaño de las celdillas y de la distribución de los tamaños de las celdillas, así como a la estabilización de las zonas de los bordes, pero no tienen ninguna propiedad estabilizadora o solamente tienen propiedades débilmente estabilizadoras.

Fundamentalmente, en el caso de los típicos agentes estabilizadores de espumas frías se trata de unos polímeros constituidos sobre la base de unos polisiloxanos, que están modificados más o menos intensamente mediante apropiados grupos orgánicos. En sistemas con estabilidad propia se utilizan en particular unos siloxanos sin modificar, los poli(dimetil-siloxanos), de la fórmula (1)

siendo N = n + 2 el número total de los átomos de Si.

Como polioles se emplean unos polioles altamente reactivos. En este contexto se trata, por una parte, de unos polioles trifuncionales, los cuales, junto a un alto peso molecular, usualmente situado entre aproximadamente 4.800 y 6.500 g/mol, tienen por lo menos un 70% (hasta un 95%) de grupos hidroxilo primarios, de manera tal que su índice de OH está situado entre 36 y 26 mg de KOH/g. Estos polioles están constituidos hasta en un 90% a base de óxido de propileno, pero contienen casi exclusivamente grupos extremos OH primarios que resultan de la reacción por adición de óxido de etileno. Los grupos OH primarios son muchísimo más reactivos frente a los grupos de isocianatos que los grupos OH secundarios de los polioles que se emplean para la espuma blanda caliente. Sus índices de OH están situados (en el caso de unos pesos moleculares comprendidos entre 3.000 y 4.500 g/mol) usualmente entre 56 y 42 mg de KOH/g.

Los polioles altamente reactivos se obtienen mediante una reacción de poliadición de óxido de propileno o respectivamente de óxido de etileno con compuestos que tienen una mayor funcionalidad, tales como glicerol, pentaeritritol o trimetilolpropano.

Una clase adicional de polioles altamente reactivos la constituyen los denominados polioles con cuerpos de relleno (polioles polímeros). Junto a los datos característicos arriba expuestos, ellos se caracterizan por el hecho de que contienen materiales de relleno orgánicos sólidos hasta llegar a un contenido de materiales sólidos de 40% o más en una distribución dispersa. Se utilizan, entre otros:

La proporción de materiales sólidos, que, según sea la utilización, está situada de manera preferente entre 5 y 40%, es responsable de una mejorada apertura de las celdillas, de manera tal que el poliol es espumable de una manera controlada en particular con el TDI, y no aparece ninguna contracción de las espumas. El cuerpo sólido actúa por consiguiente como esencial medio auxiliar del proceso. Una función adicional consiste en controlar la dureza a través de la proporción de materiales sólidos, puesto que unas mayores proporciones de cuerpos sólidos producen una dureza más alta de la espuma.

Las formulaciones con unos polioles que contienen materiales sólidos son manifiestamente menos estables inherentemente y necesitan, por lo tanto, junto a la estabilización...

1. Procedimiento para la producción de espumas frías de poliuretanos mediante reacción de una mezcla de polioles altamente reactivos, que eventualmente contienen materiales de relleno, con isocianatos polifuncionales, aminas, agentes reticulantes, catalizadores, agentes de expansión y agentes estabilizadores, el cual está caracterizado porque como agentes estabilizadores se utilizan unos compuestos de la fórmula general (1)

siendo la proporción de los siloxanos con N = (n + 2) > 9 más alta que 10% en peso y la proporción con N > 12 igual o más alta que 5% en peso, estando contenidas también unas porciones de siloxanos con N > 22 cuya proporción es hasta de 5% en peso y pudiéndose emplear como polioles altamente reactivos unos polioles polímeros a solas o en mezclas con polioles no rellenos, conteniendo los polioles polímeros unos materiales de relleno orgánicos sólidos en una distribución dispersa, y teniendo los polioles un contenido de grupos hidroxilo primarios de por lo menos 70%.

2. Procedimiento para la producción de espumas frías de poliuretanos de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las proporciones de siloxanos lineales con N < 5 y de siloxanos cíclicos D3 hasta D8 son menores que 5% en peso.

3. Procedimiento para la producción de espumas frías de poliuretanos de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque los polioles tienen un peso molecular medio comprendido entre 4.800 y 6.500 g/mol.

4. Procedimiento para la producción de espumas frías de poliuretanos de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como isocianatos polifuncionales se utilizan toluilen-diisocianato, difenilmetano-diisocianato o sus mezclas.