COMPOSICIONES DE ESPUMA RÍGIDA Y MÉTODOS QUE EMPLEAN ALCANOATOS DE ALQUILO COMO UN AGENTE DE SOPLADO.

Un método para producir una espuma rígida de poliuretano de celda cerrada que tiene una densidad de incremento libre de 20,

824 kg/m 3 (1,3 lbs/ft 3 ) a 64,0739 kg/m 3 (4 lbs/ft 3 ) y muestra una contracción de menos que 10%, que comprende la etapa de mezclar: (a) un isocianato, (b) al menos un poliol que tiene un número de hidroxilos de 150 a 800 y que se selecciona del grupo que consiste en aminas polialcoxiladas, éteres polialcoxilados y polioles de poliéster, y en donde todos los polioles en la mezcla de reacción que tienen un número de hidroxilos de 150 a 800 y que se seleccionan del grupo que consiste en aminas polialcoxiladas, éteres polialcoxilados, y polioles de poliéster, constituyen juntos del 50% en peso al 100% en peso de todos los polioles en la mezcla de reacción, y (c) formiato de metilo como agente de soplado, y agua como un segundo agente de soplado, en donde el formiato de metilo y el agua son los únicos agentes de soplado en la mezcla de reacción, en donde un componente A se mezcla con un componente B, comprendiendo dicho componente A dicho isocianato, opcionalmente de 2 a 10% en peso de formiato de metilo, y opcionalmente constituyen menos que el 2% en peso de tensioactivo, y comprendiendo dicho componente B el total de todos los polioles que constituyen del 65% al 92% en peso, en donde al menos uno de los polioles tiene un número de hidroxilos de 150 a 800 y se selecciona del grupo que consiste en aminas polialcoxiladas, éteres polialcoxilados y polioles de poliéster, 0,5 a 4% en peso de agua y 2 a 15% en peso de formiato de metilo, para formar una mezcla de reacción curable para producir la espuma, y la etapa de hacer reaccionar el isocianato y el al menos un poliol en la mezcla de reacción para producir la espuma

La presente invención se refiere a espumas rígidas de poliuretano, y más particularmente a la preparación de dichas espumas con formiato de metilo como el agente de soplado principal.

Descripción de la Técnica Anterior

Las espumas rígidas de poliuretano son útiles en un amplio intervalo de aplicaciones, incluyendo aplicaciones para el aislamiento en sistemas de refrigeración, aplicaciones estructurales y aplicaciones de flotación, como en botes, boyas, muelles y otros dispositivos de flotación. En dichas aplicaciones, no solo la densidad y contenido de celdas cerradas de la espuma, sino también la capacidad de la espuma para retener su estabilidad dimensional en condiciones adversas, son críticas. De hecho, en aplicaciones de flotación, el gobierno de los Estados Unidos ha especificado rigurosos métodos y patrones de ensayo para dichas características de las espumas en aplicaciones relevantes asociadas con los Guardacostas de los Estados Unidos. Véase, por ejemplo, 33 CFR § 183.114 y los métodos de ensayo expuestos en la norma ASTM D2126.

De manera convencional, los procedimientos que emplean dos componentes o tres componentes se han usado para preparar espumas rígidas. Un componente, generalmente denominado como componente A (o lado A), comprende isocianato. Frecuentemente, el componente A comprende además un tensioactivo y un agente de soplado. El segundo componente, conocido generalmente como componente B (o lado B), comprende cualquiera de diversos polioles, particularmente polioles de poliéter y/o poliéster. El componente B puede comprender además un tensioactivo, un paquete catalizador y un agente de soplado, cualquiera de ellos o todos pudiendo estar solos en el componente B. De forma alternativa, cualquiera o todos de dichos ingredientes, pueden introducirse a la mezcla de reacción en una tercera corriente o tanto en el componente B como en la tercera corriente. Si se emplea un exceso de isocianato, pueden formarse espumas modificadas de poli-isocianurato. Las espumas producidas por estos métodos estándar tienen comúnmente una densidad en el intervalo de 16,018 kg/m3 (1 lb/ft3) a 64,0739 kg/m3 (4 lb/ft3), tienen un contenido de celdas cerradas del orden de 85% y tienen bajas características de friabilidad.

Normalmente, los polioles son poli-funcionales; eso es, la molécula de poliol tiene dos o más ramificaciones, que proporcionan sitios de unión para la polimerización reticulada. Históricamente, el agente de soplado es o al menos incluye uno o más clorofluorocarbonos (CFC), a menudo en combinación con agua. Sin embargo, los CFCs han sido el sujeto de asuntos medioambientales en vista de los efectos dañinos que se han presentado que tienen en la capa de ozono de la tierra. Por lo tanto, es deseable evitar el uso de CFCs y la industria ha estado buscando durante muchos años agentes de soplado alternativos viables adecuados para la preparación de espuma rígida de poliuretano.

Se han presentado ciertos procedimientos que emplean HCFCs en lugar de CFCs. Por ejemplo, las patentes de EE.UU. 5.032.623, 5.194.175 y 5.274.007, describen un procedimiento por el cual un HCFC, el monoclorodifluorometano (CHClF2), puede reemplazar a los CFCs tradicionales en la preparación de espumas rígidas. Sin embargo, incluso los HCFCs, aunque marcadamente mejores que los CFCs en términos de efectos nocivos medioambientales, aún se asocian con riesgos medioambientales y por eso es óptimo si incluso su uso se evita.

Se han presentado intentos en el uso de alcanoatos de alquilo, que incluyen formiato de metilo, como un agente de soplado alternativo, aunque esos intentos no han tenido éxito ya que las espumas que se han producido con formiato de metilo como el agente de soplado principal o único (distinto que, quizás, agua) son insatisfactorios. En particular, se ha encontrado que dichas espumas tienen una contracción de la espuma de más que el 10% y demuestran así una pobre estabilidad dimensional. Véase, por ejemplo, la patente de EE.UU. 5.283.003 de Chen. Así, se ha presentado el uso de formiato de metilo como un agente de soplado para producir una espuma dimensionalmente estable solo cuando se usa en combinación con una cantidad sustancial de uno o más agentes de soplado adicional tal como tipos de agentes de soplado orgánicos o incluso hidrocarbonados o CFC o HFC tradicionales. Según la patente de EE.UU. 5.283.003 de Chen, los agentes de soplado de cloruro de metileno y/o hidrocarburos de cinco carbonos (por ejemplo, n-pentano, isopentano, y/o ciclopentano) deben constituir al menos aproximadamente el 20% en peso de la combinación total de agente de soplado. La patente de EE.UU. 5.883.146 de Tucker describe el uso de ácido fórmico (o una sal del mismo) como un agente de soplado, aunque solo en combinación con un hidrofluorocarbono C1 a C4. Aunque la patente de Tucker no define las proporciones relativas necesarias del ácido fórmico (o sal del mismo) y el hidrofluorocarbono, la ejemplificación muestra que el hidrofluorocarbono debe constituir al menos aproximadamente la mitad de la combinación del agente de soplado en peso.

Por consiguiente, la industria de la espuma rígida aún está buscando métodos y composiciones que permitan al formiato de metilo o un compuesto relacionado usarse como un agente de soplado que pueda producir una espuma rígida que cumpla los estándares para dichas espumas, aunque sin la necesidad de otros agentes de soplado orgánicos. Dichos estándares incluyen no solo aquellos relacionados con la densidad y el contenido de celdas cerradas, sino también aquellos relacionados con la estabilidad dimensional (resistencia a la contracción) además.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Brevemente, por lo tanto, la presente invención está dirigida a un nuevo método para producir una espuma rígida de poliuretano de celdas cerradas que tiene una densidad de incremento libre de 20,824 kg/m3 (1,3 lbs/ft3) a 64,0739 kg/m3 (4 lbs/ft3) y que muestra una contracción de menos que el 10%, que comprende la etapa de mezclar juntos:

(a) un isocianato,

(b) al menos un poliol que tiene un número de hidroxilos de 150 a 800 y que se selecciona del grupo que consiste en aminas polialcoxiladas, éteres polialcoxilados y polioles de poliéster, y en donde todos los polioles en la mezcla de reacción que tienen un número de hidroxilos de 150 a 800 y que se seleccionan del grupo que consiste en aminas polialcoxiladas, éteres polialcoxilados y polioles de poliéster, juntos constituyen del 50% en peso al 100% en peso de todos los polioles en la mezcla de reacción, y

(c) formiato de metilo como agente de soplado,

y agua como un segundo agente de soplado, en donde el formiato de metilo y el agua son los únicos agentes de soplado en la mezcla de reacción,

en donde un componente A se mezcla con un componente B,

comprendiendo dicho componente A dicho isocianato, opcionalmente de 2 a 10% en peso de formiato de metilo, y opcionalmente constituyendo menos del 2% en peso de tensioactivo, y

comprendiendo dicho componente B el total de todos los polioles que constituyen del 65 al 92% en peso, en donde al menos uno de los polioles tiene un número de hidroxilos de 150 a 800 y se selecciona del grupo que consiste en aminas polialcoxiladas, éteres polialcoxilados y polioles de poliésteres, de 0,5 a 4% en peso de agua y de 2 a 15% en peso de formiato de metilo,

para formar una mezcla de reacción curable para producir la espuma, y la etapa de reacción del isocianato y el al menos un poliol en la mezcla de reacción para producir la espuma.

La presente invención se dirige además a una nueva mezcla de reacción como se define en la reivindicación 3, que puede reaccionar para formar una espuma rígida de poliuretano de celda cerrada que tiene una densidad de incremento libre de aproximadamente 1,3 lbs/ft3 a aproximadamente 4 lbs/ft3, y que muestra una contracción de menos que 10%.

La presente invención proporciona una espuma rígida de poliuretano de celda cerrada, que tiene una densidad de incremento libre de aproximadamente 1,3 lbs/ft3 a aproximadamente 4 lbs/ft3 y que muestra una contracción de menos que 10%, comprendiendo celdas que contienen gas, siendo al menos el 90% en peso del gas una combinación de formiato de metilo y dióxido de carbono.

Entre las diversas ventajas encontradas para alcanzarse por la presente invención, por lo tanto, puede anotarse la provisión de un método para la preparación de espuma rígida de alta estabilidad dimensional en que los agentes de soplado de CFC, HCFC, HFC estándar y de hidrocarburo no... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir una espuma rígida de poliuretano de celda cerrada que tiene una densidad de incremento libre de 20,824 kg/m3 (1,3 lbs/ft3) a 64,0739 kg/m3 (4 lbs/ft3) y muestra una contracción de menos que 10%, que comprende la etapa de mezclar:

(a) un isocianato,

(b) al menos un poliol que tiene un número de hidroxilos de 150 a 800 y que se selecciona del grupo que consiste en aminas polialcoxiladas, éteres polialcoxilados y polioles de poliéster, y en donde todos los polioles en la mezcla de reacción que tienen un número de hidroxilos de 150 a 800 y que se seleccionan del grupo que consiste en aminas polialcoxiladas, éteres polialcoxilados, y polioles de poliéster, constituyen juntos del 50% en peso al 100% en peso de todos los polioles en la mezcla de reacción, y

(c) formiato de metilo como agente de soplado,

y agua como un segundo agente de soplado, en donde el formiato de metilo y el agua son los únicos agentes de soplado en la mezcla de reacción,

en donde un componente A se mezcla con un componente B,

comprendiendo dicho componente A dicho isocianato, opcionalmente de 2 a 10% en peso de formiato de metilo, y opcionalmente constituyen menos que el 2% en peso de tensioactivo, y

comprendiendo dicho componente B el total de todos los polioles que constituyen del 65% al 92% en peso, en donde al menos uno de los polioles tiene un número de hidroxilos de 150 a 800 y se selecciona del grupo que consiste en aminas polialcoxiladas, éteres polialcoxilados y polioles de poliéster, 0,5 a 4% en peso de agua y 2 a 15% en peso de formiato de metilo,

para formar una mezcla de reacción curable para producir la espuma, y la etapa de hacer reaccionar el isocianato y el al menos un poliol en la mezcla de reacción para producir la espuma.

2. El método como se expone en la reivindicación 1, en donde la espuma producida comprende celdas que contienen gas, siendo al menos el 90% en peso del gas formiato de metilo y dióxido de carbono.

3. Una mezcla de reacción curable para formar una espuma rígida de poliuretano de celda cerrada que tiene una densidad de incremento libre de 20,824 kg/m3 (1,3 lbs/ft3) a 64,0739 kg/m3 (4 lbs/ft3) y que muestra una contracción de menos que 10%, que comprende:

(a) un isocianato,

(b) al menos un poliol que tiene un número de hidroxilos de 150 a 800 y que se selecciona del grupo que consiste en aminas polialcoxiladas, éteres polialcoxilados y polioles de poliéster, constituyendo el al menos un poliol del 50% en peso al 100% en peso de todos los polioles en la mezcla de reacción, y en donde todos los polioles en la mezcla de reacción que tienen un número de hidroxilos de 150 a 800 y están seleccionados del grupo que consiste en aminas polialcoxiladas, éteres polialcoxilados y polioles de poliéster, juntos constituyen del 50% en peso al 100% en peso de todos los polioles en la mezcla de reacción, y

(c) formiato de metilo como agente de soplado, y agua como un segundo agente de soplado, en donde el formiato de metilo y el agua son los únicos agentes de soplado en la mezcla de reacción,

estando dicha mezcla comprendida por un lado A y un lado B,

comprendiendo dicho componente A un isocianato, opcionalmente de 2 a 10% en peso de formiato de metilo, y opcionalmente constituyen menos que 2% en peso del tensioactivo, y

comprendiendo dicho componente B el total de todos los polioles que constituyen del 65 al 92% en peso, en donde al menos uno de los polioles tiene un número de hidroxilos de 150 a 800 y se selecciona del grupo que consiste en aminas polialcoxiladas, éteres polialcoxilados y polioles de poliéster, 0,5 a 4% en peso de agua y de 2 a 15% en peso de formiato de metilo.

4. La mezcla de reacción según la reivindicación 3, en donde dicha mezcla comprende un lado A y un lado B que tiene esencialmente la siguiente formulación general en porcentajes aproximados en peso: