Un procedimiento para la preparación de una espuma de poliuretano flexible que tiene una densidad de menos 128 kg/m3 (8 pcf),

que comprende:

(I) hacer reaccionar:

(1) un componente de poliisocianato aromático que tiene una funcionalidad de al menos 2,0;

(2) de 90 a 99,8 partes, basado en 100 partes en peso de (2) y (3), de un componente reactivo con isocianato que comprende uno o más polioles de poliéter de polioxialquileno que tienen de 2 a 8 grupos hidroxilo, un número de OH de 11 a 280 y que contienen menos del 30% en peso de oxietileno copolimerizado, basado en el 100% en peso de oxialquileno;

(3) de 0,2 a 10 partes, basado en 100 partes en peso de (2) y (3), de un modificador de espuma que comprende

(a) del 35 al 80% en peso, basado en el peso total del componente (3), de al menos un componente de bajo peso molecular seleccionado entre el grupo constituido por 1,3-propanodiol, 1,3-butanodiol y 1,4-butanodiol, y

(b) del 20 al 65% en peso, basado en el peso total del componente (3), de uno o más polioles de poliéter que tienen de 2 a 8 grupos hidroxilo, un número de OH de 11 a 280 y que tienen más del 50% en peso, basado en el 100% en peso de oxialquileno, de oxietileno copolimerizado;

en presencia de:

(4) uno o más agentes de soplado;

(5) uno o más catalizadores; y

(6) uno o más tensioactivos;

en el que el Índice de Isocianato es al menos 98

Nuevo modificador de espuma, espumas preparadas de dicho nuevo modificador de espuma y procedimiento de preparación de dichas espumas.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a nuevos modificadores de espuma que pueden usarse para preparar espumas flexibles. Estos nuevos modificadores de espuma proporcionan una procesabilidad mejorada y propiedades mejoradas de las espumas flexibles resultantes. La presente invención se refiere también al procedimiento para preparar estas espumas flexibles y a las espumas resultantes.

Las instalaciones de fabricación de planchas de espuma necesitan hoy en día producir eficazmente espumas de buena calidad de tipos, categorías y características de rendimiento ampliamente variables. Para que una sola instalación tenga esta diversidad de producción, típicamente es necesario usar varios polioles, tensioactivos, catalizadores, adyuvantes de procesado, aditivos especiales y poliisocianatos diferentes. Obviamente, cada componente diferente requiere un almacenamiento y un sistema de suministro diferente, que da como resultado un aumento del coste y de la complejidad del equipo. Aumenta también la posibilidad de contaminación cruzada entre los componentes y de los errores de formulación.

La preparación de diversos tipos y calidades de espumas de poliuretano flexibles a menudo mejora o se hace más fácil cuando la mezcla reactiva con isocianato comprende niveles minoritarios de uno o más prolongadores de peso molecular bajo, reticulantes o compatibilizantes, y niveles minoritarios de uno o más polioles de alto peso molecular. Estos constituyentes pueden tener un efecto favorable sobre el procesado de la espuma, aunque a menudo tienen un efecto perjudicial sobre ciertas propiedades de la espuma tales como reducción de la porosidad y aumento de la compresión remanente. La reducción en la porosidad de la espuma resulta particularmente desventajosa para planchas de espuma flexibles hechas a índices de isocianato cerca de 100 y mayores. Una sola mezcla de modificador que ofrece mejoras en la producción y en las propiedades de diversos tipos y calidades de planchas de espuma sería un valor añadido para la industria.

Las composiciones que contienen polioles de alto y bajo PM que son resistentes a la separación de fases se conocen y describen en la Patente de Estados Unidos Nº 3.993.576. Estas composiciones comprenden (A) una mezcla insoluble que es susceptible a la separación de fases que comprende (1) de aproximadamente el 50 a aproximadamente el 95% en peso de un poliol de alto peso molecular, y (2) de aproximadamente el 5 a aproximadamente el 50% en peso de un poliol de bajo peso molecular; y (B) un solubilizador para (A) que corresponde a una de las dos fórmulas, que está presente en una cantidad pequeña pero eficaz de manera que toda la composición es estable respecto a las fases. Los polioles de alto peso molecular adecuados son aquellos en los que una mayor parte de los grupos oxialquileno no son grupos oxietileno. El solubilizador comprende derivados del propilenglicol y/o derivados de butilenglicol.

La Patente de Estados Unidos Nº 4.385.133 describe una combinación específica de polioles y un prolongador que da como resultado una mezcla monofásica, homogénea, de los polioles y el prolongador. En particular, el componente poliol es una mezcla que comprende (a) un poliol de polioxipropileno y polioxetileno que tiene una funcionalidad media de 2 a 4, un peso molecular de aproximadamente 3.000 a aproximadamente 10.000 y que contiene al menos un 23% en peso de restos óxido de etileno y (b) un poliol de polioxipropileno y polioxetileno que tiene una funcionalidad media de 2 a 4, un peso molecular de aproximadamente 750 a aproximadamente 2.000 y que contiene al menos un 45% de óxido de etileno. Las proporciones en peso de (a) y (b) se ajustan de manera que el prolongador de glicol alifático sea completamente miscible. Esta combinación se desvela como útil para la preparación de poliuretanos, particularmente cuando se usa un procedimiento RIM (moldeo por inyección con reacción).

Los adyuvantes de procesado de espuma para la producción de planchas de espuma de poliuretano convencionales a bajos índices de isocianato usando procedimientos sin elevación se describen en el documento U.S. 4.950.694. Los adyuvantes de procesado de espuma ayudan a evitar/prevenir que la espuma se fraccione sin destruir la estructura de celda abierta y la alta porosidad característica de la espuma de poliuretano flexible convencional y, particularmente, la espuma de baja densidad blanda. Estos adyuvantes de procesado de espuma comprenden al menos un agente reticulante/prolongador y, posiblemente, un agente de abertura de celda que es preferentemente un monool y/o poliol de óxido de polietileno. Los agentes reticulantes/prolongadores adecuados tienen pesos equivalentes de menos de aproximadamente 200, y los monooles y polioles adecuados para el adyuvante de procesado tienen contenidos de óxido de etileno mayores del 50% en peso.

Las Patentes de Estados Unidos Nº 4.863.976 y 4.929.646 desvelan espumas de poliuretano flexibles, un procedimiento para preparar estas espumas de poliuretano flexibles y composiciones que contienen hidrógeno activo adecuadas. Estas espumas flexibles comprenden (a) al menos un poliol de poliéster de PM relativamente alto o un poliol de poliéter que contiene al menos un 50% en peso de unidades oxipropileno, un derivado terminado en amina de dicho poliol de poliéster o de poliéter o una mezcla de los mismos, (b) una cantidad eficaz de un agente de soplado, (c) un poliol de poliéter de alta funcionalidad basado en un iniciador o una mezcla de iniciadores que tiene al menos aproximadamente 4,0 hidrógenos activos por molécula y un peso molecular de al menos aproximadamente 5.000 y que contiene al menos aproximadamente un 50% en peso de unidades oxietileno y suficientes unidades oxipropileno para hacerlo compatible con el componente (a) a las proporciones relativas de los mismos presentes en la mezcla de reacción, en una cantidad suficiente para proporcionar un aumento medible en la proporción de células abiertas en la espuma comparado con una espuma similar preparada en ausencia de poliol de poliéter de alta funcionalidad y (d) al menos un poliisocianato.

Hay necesidad de un solo poliol aditivo que sea capaz de mejorar el procesado y la tolerancia de calidad de diversos tipos de planchas de espuma flexibles y que evitaría pérdidas en las propiedades de la espuma, tal como reducción de porosidad reducida y aumento de la compresión remanente. Un solo poliol aditivo podría mejorar la eficacia de producción evitando la necesidad de almacenar y suministrar múltiples componentes durante el procedimiento de la plancha de espuma. La presente invención proporciona un modificador de espuma para la producción eficaz de planchas de espuma flexibles.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a un nuevo modificador de espuma, a un procedimiento para la producción de espumas de poliuretano flexibles usando este modificador de espuma y a las espumas de poliuretano flexibles resultantes.

En el procedimiento para la preparación de una espuma de poliuretano flexible que tiene una densidad de menos de o igual a 128 kg/m³ (8 pcf) el procedimiento comprende (I) hacer reaccionar

(1) un componente de poliisocianato aromático que tiene una funcionalidad de al menos 2,0;

(2) de 90 a 99,8 partes, preferentemente de 95 a 99,7 partes en peso, basado en 100 partes en peso de (2) y (3) de un componente reactivo con isocianato que comprende uno o más polioles de poliéter de polioxialquileno que tienen de 2 a 8 grupos hidroxilo, un número de OH de 11 a 280 y que contienen menos del 30% en peso de oxietileno copolimerizado (basado en el 100% en peso de oxialquileno); y

(3) de 0,2 a 10 partes, preferentemente de 0,3 a 5 partes en peso, basado en 100 partes en peso de los componentes (2) y (3), de un modificador de espuma que comprende

1. Un procedimiento para la preparación de una espuma de poliuretano flexible que tiene una densidad de menos 128 kg/m³ (8 pcf), que comprende:

(I) hacer reaccionar:

(1) un componente de poliisocianato aromático que tiene una funcionalidad de al menos 2,0;

(2) de 90 a 99,8 partes, basado en 100 partes en peso de (2) y (3), de un componente reactivo con isocianato que comprende uno o más polioles de poliéter de polioxialquileno que tienen de 2 a 8 grupos hidroxilo, un número de OH de 11 a 280 y que contienen menos del 30% en peso de oxietileno copolimerizado, basado en el 100% en peso de oxialquileno;

(3) de 0,2 a 10 partes, basado en 100 partes en peso de (2) y (3), de un modificador de espuma que comprende

en presencia de:

(4) uno o más agentes de soplado;

(5) uno o más catalizadores; y

(6) uno o más tensioactivos;

en el que el Índice de Isocianato es al menos 98.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el componente (3)(b) tiene una funcionalidad de menos de 3,8.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el componente (3)(b) tiene una funcionalidad de menos de 3,8 y un peso molecular menor de 5000.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que hay presente del 95% al 99,7% en peso del componente (2) y hay presente del 0,3 al 5% en peso del componente (3).

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que índice de isocianato varía de 100 a 120.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que (1) dicho poliisocianato aromático se selecciona entre el grupo constituido por diisocianato de 2,4-tolueno, diisocianato de 2,6-tolueno, diisocianato de 2,2'-difenilmetano, diisocianato de 2,4'-difenilmetano, diisocianato de 4,4'-difenilmetano, poliisocianatos de polifenilmetileno y mezclas de los mismos.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el componente (3), dicho modificador de espuma, comprende (a) del 40 al 65% en peso de dicho componente de bajo peso molecular, y (b) del 35 al 60% en peso de dicho componente de poliol de poliéter.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el componente (3), dicho modificador de espuma, comprende adicionalmente (c) dipropilenglicol.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que (3) dicho modificador de espuma comprende:

(a) del 35 al 75% en peso, basado en el peso total del componente (3), de al menos un compuesto de bajo peso molecular seleccionado entre el grupo constituido por 1,3-propanodiol, 1,3-butanodiol y 1,4-butanodiol;

(b) del 20 al 60% en peso, basado en el peso total del componente (3), de uno o más polioles de poliéter que contienen de 2 a 8 grupos hidroxilo por molécula, que tienen un número de OH de 11 a 280 y que contienen más del 50% en peso, basado en el 100% en peso de oxialquileno, de oxietileno copolimerizado; y

(c) del 5% al 25%, basado en el peso total del componente (3), de dipropilenglicol.

10. Una espuma de poliuretano flexible que tiene una densidad de menos de 128 kg/cm³ (8 pcf), que comprende el producto de reacción de

(1) un componente de poliisocianato aromático que tiene una funcionalidad de al menos 2,0;

(2) de 90 a aproximadamente 99,8 partes, basado en 100 partes en peso de (2) y (3), de un componente reactivo con isocianato que comprende uno o más polioles de poliéter de polioxialquileno que tienen de 2 a 8 grupos hidroxilo, un número de OH de 11 a 280 y que contienen menos del 30% en peso de oxietileno copolimerizado, basado en el 100% en peso de oxialquileno;

(3) de 0,2 a 10 partes, basado en 100 partes en peso de (2) y (3), de un modificador de espuma que comprende

(a) del 35 al 80% en peso, basado en el peso total del componente (3), de al menos un componente de bajo peso molecular seleccionado entre el grupo constituido por 1,3-propanodiol, 1,3-butanodiol y 1,4-butanodiol, y

(b) del 20 al 65% en peso, basado en peso total del componente (3), de uno o más polioles de poliéter que tienen de 2 a 8 grupos hidroxilo, un peso equivalente de 200 a 5.000 y que tienen más del 50% en peso de oxietileno copolimerizado, basado en el 100% en peso de oxialquileno;

en presencia de

(4) uno o más agentes de soplado;

(5) uno o más catalizadores; y

(6) uno o más tensioactivos;

en el que el Índice de Isocianato es al menos 98.

11. La espuma de la reivindicación 10, en la que el componente (3)(b) tiene una funcionalidad de menos de 3,8.

12. La espuma de la reivindicación 10, en la que el componente (3)(b) tiene una funcionalidad de menos de 3,8 y un peso molecular menor de 5000.

13. La espuma de la reivindicación 10, en la que hay presente del 95% al 99,7% en peso del componente (2) y hay presente del 0,3 al 5% en peso del componente (3).

14. La espuma de la reivindicación 10, en la que índice de Isocianato varía de 100 a 120.

15. La espuma de la reivindicación 10, en la que (1) dicho poliisocianato aromático se selecciona entre el grupo constituido por diisocianato de 2,4-tolueno, diisocianato de 2,6-tolueno, diisocianato de 2,2'-difenilmetano, diisocianato de 2,4'-difenilmetano, diisocianato de 4,4'-difenilmetano, poliisocianatos de polifenilmetileno y mezclas de los mismos.

16. La espuma de la reivindicación 10, en la que el componente (3), dicho modificador de espuma, comprende (a) del 40 al 65% en peso de dicho componente de bajo peso molecular, y (b) del 35 al 60% en peso de dicho componente de poliol de poliéter.

17. La espuma de la reivindicación 10, en la que el componente (3), dicho modificador de espuma, comprende adicionalmente (c) dipropilenglicol.

18. La espuma de la reivindicación 17, en la que (3) dicho modificador de espuma comprende:

(a) del 35 al 75% en peso, basado en el peso total del componente (3), de al menos un compuesto de bajo peso molecular seleccionado entre el grupo constituido por 1,3-propanodiol, 1,3-butanodiol y 1,4-butanodiol;

(b) del 20 al 60% en peso, basado en el peso total del componente (3), de uno o más polioles de poliéter que contienen de 2 a 8 grupos hidroxilo por molécula, que tienen un número de OH de 11 a 280 y que contienen más del 50% en peso, basado en el 100% en peso de oxialquileno, de oxietileno copolimerizado; y

(c) del 5% al 25% en peso, basado en el peso total del componente (3), de dipropilenglicol.

19. Un modificador de espuma que comprende:

(a) del 35 al 75% en peso, basado en el peso total de la composición, de uno o más compuestos seleccionados entre el grupo constituido por 1,3-propanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol y mezclas de los mismos;

(b) del 20 al 60% en peso, basado en el peso total de la composición, de uno o más polioles de poliéter que contienen de 2 a 8 grupos hidroxilo por molécula, que tienen un número de OH de 11 a 280 y que contienen más del 50% en peso, basado en el 100% en peso de oxialquileno, de oxietileno copolimerizado; y

(c) del 5% al 25% en peso, basado en el peso total de la composición, de dipropilenglicol.

20. El modificador de espuma de la reivindicación 19, que comprende:

(a) del 40 al 60% en peso, basado en el peso total de la composición, de un compuesto seleccionado entre el grupo constituido por 1,3-propanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol y mezclas de los mismos;

(b) del 35 al 60% en peso, basado en el peso total de la composición, de dicho poliol de poliéter; y

(c) del 10% al 20% en peso, basado en el peso total de la composición, de dipropilenglicol.

21. El modificador de espuma de la reivindicación 19, en el que (b), dicho poliol de poliéter, contiene de 2 a 6 grupos hidroxilo por molécula y tiene un número de OH de 20 a 200.

22. El modificador de espuma de la reivindicación 19, en el que (b) dicho poliol de poliéter contiene de 2 a menos de 4 grupos hidroxilo por molécula, tiene un número de OH de 25 a 60 y contiene al menos el 60% en peso de oxietileno copolimerizado.

23. El modificador de espuma de la reivindicación 19, en el que el componente (a) comprende 1-4-butanodiol, y el componente (b) comprende un poliol de poliéter que contiene de 2 a menos de 4 grupos hidroxilo por molécula, que tiene un número de OH de 25 a 60 y que contiene al menos el 60% en peso de oxietileno copolimerizado.

24. El modificador de espuma de la reivindicación 19, en el que el componente (b) tiene un peso molecular menor de 5000.

25. El modificador de espuma de la reivindicación 19, que es un líquido blanco, transparente, que tiene un punto de congelación de menos de 20ºC, una viscosidad de menos de 1200 mm²/s (1.200 cSt) a 25ºC y una densidad relativa de menos de 1,09 a 25ºC.