PROCEDIMIENTO PARA FABRICAR ESPUMAS DE POLIURETANO FLEXIBLES.

Un procedimiento para producir una espuma de poliuretano flexible usando un poliol autocatalítico en una mezcla de reacción de (a) al menos un poliisocianato orgánico con (b) una composición de poliol que comprende (b1) de 95 por ciento y hasta 99 por ciento en peso de un compuesto de poliol que tiene una funcionalidad de 2 a 8 y un número de hidroxilo de desde 20 hasta 800 y (b2) de 5 por ciento hasta 1 por ciento en peso de al menos un compuesto de poliol autocatalítico que tiene una funcionalidad de 1 a 8 y un número de hidroxilo de desde 15 hasta 200,

en donde la reactividad de la mezcla se ajusta variando la proporción de (b1) a (b2); el porcentaje en peso está basado en la cantidad total de componente poliol (b), y (b2) es un poliol que contiene al menos un grupo amina terciaria, siendo el poliol (b2) un poliol iniciado por amina obtenido bien por alcoxilación de al menos una molécula iniciadora que es 3,3'-diamino-N-metildipropilamina, 2,2'-diamino-N metildietilamina, 2,3-diamino-N-metil-etil-propilamina, o una mezcla de las mismas (c) en presencia de un agente de expansión; y (d) opcionalmente aditivos o agentes auxiliares conocidos per se para la producción de espumas de poliuretano flexibles

La presente invención se refiere a un procedimiento para ajustar la reactividad de un sistema cuando se fabrica una espuma flexible con un nivel reducido o con ausencia de catalizador de amina.

La espuma flexible se basa en la polimerización de poliéter y/o poliéster-polioles con isocianatos en presencia de agua que actúa como agente de expansión. Estos sistemas contienen generalmente componentes 5 adicionales tales como agentes de reticulación, extendedores de la cadena, tensioactivos, reguladores de celda, estabilizadores, antioxidantes, aditivos retardadores de la llama, cargas y típicamente catalizadores tales como aminas terciarias y sales organometálicas. Los niveles de los catalizadores en la formulación de poliuretano se ajustan durante el proceso de fabricación de la espuma para producir la forma apropiada en bloque en el caso de producción de bloques cuadrados con equipos Maxfoam o Hennecke-Planibloc (véase Polyurethane Handbook de 10 G. Oertel, Hanser editores, 1993, páginas 182, 183, 195 y 196) y para optimizar las propiedades finales de la espuma tales como estructura de celda, densidad, dureza, resiliencia, flujo de aire, alargamiento, resistencia al desgarro y características de envejecimiento.

Los catalizadores de amina terciaria utilizados corrientemente dan lugar a diversos problemas, en particular en aplicaciones de espumas flexibles, semirrígidas y rígidas. Las espumas recién preparadas que usan estos 15 catalizadores tienen con frecuencia el olor típico de las aminas y dan lugar a un mayor desprendimiento de vapores tal como la emisión de productos volátiles.

La presencia, o formación, de vapores de catalizadores de amina terciaria en productos de poliuretano es perjudicial para películas de vinilo o láminas de policarbonato expuestas a los mismos. De forma específica, los catalizadores de amina terciaria presentes en espumas de poliuretano se han relacionado con el manchado de la 20 película de vinilo y la degradación de láminas de policarbonato. Estos problemas de manchado del PVC y descomposición de policarbonato son especialmente predominantes en entornos en los que existen temperaturas elevadas durante períodos prolongados de tiempo, tal como en el interior de automóviles.

Se han propuesto diversas soluciones a este problema. Por ejemplo, la patente de Estados Unidos 4.517.313 divulga el uso del producto de reacción de dimetilaminopropilamina y ácido carbónico como catalizador 25 para uso en la fabricación de poliuretano. El uso de este catalizador se ha establecido para reducir el olor y el manchado de vinilo relacionados con el uso de catalizadores de trietilendiamina convencionales. Sin embargo, este catalizador de amina, que es un catalizador mucho más débil, no puede igualar el rendimiento de un catalizador convencional tal como trietilendiamina en el curado de poliuretano. El documento EP 176.013 divulga el uso de catalizadores de aminoalquilurea específicos en la fabricación de poliuretanos. Se divulga el uso de estos 30 catalizadores de alto peso molecular como reductor del olor y de manchado del vinilo. Debido a su alto peso molecular, estos catalizadores de amina no son capaces para migrar fácilmente a través de una espuma de poliuretano y, por ello, su propensión a producir olor y a manchar las películas de vinilo es reducida. Sin embargo, cuando se someten a temperaturas elevadas como las encontradas normalmente en interiores de automóviles, estos compuestos pueden migrar dentro de una espuma. 35

El uso de catalizadores de amina que contienen un grupo hidrógeno reactivo con isocianato, tal como un hidroxilo o una amina primaria y/o secundaria, se propone por los suministradores de catalizadores. Dichos compuestos se divulgan en el documento EP 747.407 y en la patente de Estados Unidos 4.122.038. Una ventaja descrita de la composición de catalizador es que ésta se incorpora en el poliuretano producto. Sin embargo, para conseguir condiciones de procesado aceptables, los catalizadores normalmente necesitan usarse a altos niveles en 40 la formulación de poliuretano para compensar su falta de movilidad durante las reacciones. Además, estos catalizadores pierden actividad una vez que han reaccionado con isocianatos.

En el documento PCT WO 94/02525 se divulga la polimerización previa de catalizadores de amina reactivos con un poliisocianato y un poliol. Estas aminas modificadas con isocianato muestran una actividad catalítica comparable o mejorada al compararlas con los catalizadores de amina no modificados. No obstante, el 45 procedimiento general presenta dificultades en la manipulación tal como la formación de gel y la baja estabilidad durante el almacenamiento.

Agentes de reticulación específicos se proponen en la patente de Estados Unidos 4.963.399 para producir espumas de poliuretano que presentan una reducida tendencia a manchar las películas de vinilo. Estos agentes de reticulación no se pueden usar a niveles suficientes para conseguir la actividad catalítica deseada para la 50 espumación. Debido a la rápida gelificación, estos catalizadores afectan de forma negativa al procesado de la espuma y propiedades de la espuma, tales como la resistencia al desgarro y el alargamiento en la rotura, se ven afectadas de forma perjudicial debido a un alto nivel de reticulación. Dichas desventajas también están presentes para agentes de reticulación de aminoalcohol terciario de cadena larga como se divulga en el documento EP 488.219. 55

La modificación de polioles por aminación parcial se divulga en la patente de Estados Unidos 3.838.076. Aunque esta modificación aporta una reactividad adicional al poliol, esta modificación no permite ajustar las condiciones de procesado puesto que las funciones aminadas son rápidamente inmovilizadas en el polímero por la reacción con el isocianato. Por ello, estos polioles aminados aportan un rápido inicio en la reacción de espumación pero posteriormente pierden la mayor parte de su actividad catalítica y no proporcionan un curado final apropiado. 60

El uso de polioles iniciados por amina específicos cuando la amina terciaria está espacialmente separada de los hidrógenos reactivos se divulga en la patente de Estados Unidos 5.476.969. En la patente de Estados Unidos 5.672.636 se divulgan polioles producidos a partir de iniciadores N,N'-bis(3-aminopropil)etilendiamina, tripropilentetramina y tetrapropilenpentamina. La aplicación en ambos documentos estaba dirigida fundamentalmente a la producción de espumas de poliuretano 5 semirrígidas y rígidas. Ningún documento divulga ajustar la reactividad de la espuma para cumplir las condiciones de procesado, tal como un proceso en bloques cuadrados continuos u optimizar las propiedades físicas de la espuma.

Por tanto, continúa existiendo una necesidad de reducir o eliminar catalizadores de amina en la producción de espumas flexibles de poliuretano al mismo tiempo que se mantiene un control ajustable sobre la reacción catalizada. 10

Un objeto de la presente invención es producir espuma de poliuretano flexible con una reducción o eliminación de catalizador convencional y/o de amina reactiva terciaria. Con una reducción o eliminación de catalizadores de amina, las desventajas asociadas con tales productos que se ha expuesto antes se pueden reducir.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento para fabricar espuma flexible con bajos niveles de poliol(es) autocatalítico(s), es decir, polioles que tienen actividad catalítica capaz de reemplazar a 15 catalizadores de amina, por lo cual, el procedimiento de fabricación no se ve adversamente afectado y puede incluso mejorar por la reducción o eliminación de los catalizadores de amina.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento para ajustar la reactividad de un sistema de espuma flexible sin que esté basado en un catalizador de amina.

En otro aspecto, el procedimiento de la presente invención que usa el poliol autocatalítico reduce el nivel de 20 catalizadores de amina al que los operarios pueden estar expuestos en una planta de fabricación de espuma flexible.

La presente invención proporciona un procedimiento para producir una espuma de poliuretano flexible usando un poliol autocatalítico en una mezcla de reacción de (a) al menos un poliisocianato orgánico con (b) una composición de poliol que comprende (b1) más de 95 por ciento y hasta 99 por ciento en peso de un compuesto de 25 poliol que tiene una funcionalidad de 2 a 8 y un número de hidroxilo de desde 20 hasta 800 y (b2) de menos del 5 por ciento hasta 1 por ciento... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para producir una espuma de poliuretano flexible usando un poliol autocatalítico en una mezcla de reacción de (a) al menos un poliisocianato orgánico con (b) una composición de poliol que comprende (b1) de 95 por ciento y hasta 99 por ciento en peso de un compuesto de poliol que tiene una funcionalidad de 2 a 8 y un número de hidroxilo de desde 20 hasta 800 y (b2) de 5 por ciento hasta 1 por ciento en peso de al menos un compuesto de poliol autocatalítico que tiene una funcionalidad de 1 a 8 y un número de 5 hidroxilo de desde 15 hasta 200, en donde la reactividad de la mezcla se ajusta variando la proporción de (b1) a (b2); el porcentaje en peso está basado en la cantidad total de componente poliol (b), y (b2) es un poliol que contiene al menos un grupo amina terciaria, siendo el poliol (b2) un poliol iniciado por amina obtenido bien por alcoxilación de al menos una molécula iniciadora que es 3,3'-diamino-N-metildipropilamina, 2,2'-diamino-N metildietilamina, 2,3-diamino-N-metil-etil-propilamina, o una mezcla de las mismas (c) en presencia de un agente de 10 expansión; y (d) opcionalmente aditivos o agentes auxiliares conocidos per se para la producción de espumas de poliuretano flexibles.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el procedimiento es un procedimiento continuo para la producción de espuma en bloques.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el iniciador para el poliol (b1) se selecciona 15 de ácidos dicarboxílicos orgánicos, alcoholes dihidroxilados a octahidroxilados y dialquilenglicoles.

4. Un procedimiento según la reivindicación 3, en el que el iniciador para el poliol (b1) se selecciona de ácido succínico, ácido adípico, ácido ftálico, ácido tereftálico, etanodiol, 1,2-propanodiol, 1,3-propanodiol, dietilenglicol, dipropilenglicol, 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, glicerol, trimetilolpropano, pentaeritritol, sorbitol, sacarosa y sus mezclas. 20

5. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el iniciador para el poliol b2 es 3,3'-diamino-N-metildipropilamina.