ESPUMAS BASADAS EN ISOCIANATO AISLANTES TÉRMICAMENTE.

Esta invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de espumas rígidas basadas en isocianatos y a espumas rígidas hechas en concordancia con dicho procedimiento. Las espumas rígidas basadas en isocianatos se han utilizado ampliamente durante varias décadas como espuma de aislamiento para electrodomésticos y otras aplicaciones, así como una variedad de otros usos. Estas espumas se preparan por reacción de un poliisocianato y uno o más compuestos de polioles, poliaminas o aminoalcoholes. Los compuestos de polioles, poliaminas o aminoalcoholes se pueden caracterizar como que tienen pesos equivalentes por grupo reactivo de isocianato en el intervalo de hasta unos 300 y un promedio de más de tres grupos hidroxilos y/o grupos amino por molécula. La reacción se lleva a cabo en presencia de un agente espumante que genera un gas como producto de la reacción. El gas expande la mezcla de reacción e imparte una estructura celular. Originalmente, el agente espumante de elección fue un clorofluorocarburo (CFC) "duro", tal como triclorofluorometano o diclorodifluorometano. Estos CFCs eran fáciles de procesar y producían espuma con muy buenas propiedades de aislamiento térmico. Sin embargo, los agentes espumantes de CFCs han sido gradualmente eliminados debido a preocupaciones ambientales. Los CFCs han sido reemplazados por otros agentes espumantes como hidrofluorocarburos, hidrocarburos, de bajo punto de ebullición, hidroclorofluorocarburos, compuestos de éter y agua (que reacciona con los isocianatos para generar dióxido de carbono). En su mayor parte, estos agentes espumantes alternativos son aislantes térmicos menos eficaces que sus predecesores de CFC. La capacidad de una espuma para proporcionar aislamiento térmico se expresa a menudo en términos del "factor k", que es una medida de la cantidad de calor que se transfiere a través de la espuma por unidad de superficie por unidad de tiempo, teniendo en cuenta el grosor de la espuma y la diferencia de temperatura aplicada en todo el espesor de la espuma. Espumas producidas usando agentes espumantes alternativos tienden a tener un factor k mayor que los producidos utilizando agentes espumantes de CFC "duro". Esto ha obligado a los productores de espuma rígida a modificar sus formulaciones de espuma en otras formas para compensar por la pérdida de los valores de aislamiento térmico que se derivan de los cambios de agente espumante. Muchas de estas modificaciones se centran en reducir el tamaño de la celda en la espuma. Células de menor tamaño tienden a proporcionar mejores propiedades de aislamiento térmico. Se ha encontrado que modificaciones a una formulación de espuma rígida que mejoren el factor k a menudo tienden a afectar a las características de procesamiento de la formulación de una forma indeseada. Las características de procesamiento de la formulación son importantes, especialmente en aplicaciones in situ tales como espuma para electrodomésticos. Por ejemplo, las cámaras del frigorífico y congelador, generalmente están aisladas mediante el ensamblaje parcial de una cubierta exterior y un revestimiento interior, y manteniendo a éstos en una posición tal que se forma una cavidad entre ellos. A menudo esto se hace mediante una plantilla o cualquier otro aparato. La formulación de espuma se introduce en la cavidad, donde se expande para llenar la cavidad. La espuma proporciona aislamiento térmico e imparte resistencia estructural al ensamblaje. La manera en que la formulación de espuma cura es importante en al menos dos aspectos. En primer lugar, la formulación de espuma debe curar rápidamente para formar una espuma dimensionalmente estable, de manera que la cámara terminada pueda separarse de la plantilla. Esta característica se conoce generalmente como tiempo de "desmolde" y afecta directamente a la velocidad a la que se pueden producir las cámaras. Además, las características de curación del sistema afectan a una propiedad conocida como "índice de flujo" o simplemente "flujo". Una formulación de espuma se expandirá a una cierta densidad (conocida como la "densidad de ascenso libre') si se permite que se expanda con restricciones mínimas. Cuando la formulación debe llenar una cámara de una nevera o congelador, su expansión está algo limitada en varias maneras. La espuma debe expandirse principalmente en dirección vertical (en lugar de horizontal) dentro de una cavidad estrecha. Como resultado, la formulación debe expandirse contra una cantidad significativa de su propio peso. La formulación de espuma también debe fluir alrededor de las esquinas y en todas las partes de las cavidades de la pared. Además, la cavidad a menudo tiene ventilación limitada o no tiene ventilación, por lo que la atmósfera en la cavidad puede ejercer una presión adicional sobre la expansión de la espuma. Debido a estas limitaciones, se necesita una mayor cantidad de la formulación de espuma para rellenar la cavidad que la que sería predicha por la densidad de ascenso libre solo. La cantidad de formulación de espuma necesaria para llenar mínimamente la cavidad puede ser expresada como una densidad mínima de relleno (el peso de la formulación dividido por el volumen de la cavidad). La relación entre la densidad mínima de relleno a la densidad de ascenso libre es el índice de flujo. El índice de flujo es idealmente 1,0, pero es del orden de 1,2 a 1,8 en formulaciones comercialmente prácticas. Un índice de flujo más bajo es preferido, manteniendo todas las otras cosas iguales, porque los costos de la materia prima son menores cuando se necesita un menor peso de espuma. Las modificaciones para las formulaciones de espuma que favorecen el factor k bajo tienden a tener un efecto adverso en el tiempo de desmolde, índice de flujo o ambos. Por lo tanto, aunque se han desarrollado formulaciones 2   que se aproximen a las formulaciones convencionales basadas en CFC en el factor k, el costo total del uso de estas formulaciones es a menudo mayor debido a la menor productividad (debido al mayor tiempo de desmolde), mayores costos de materias primas (a causa del mayor índice de flujo) o a ambos. Lo que se desea es una formulación de espuma rígida que proporcione una espuma de factor k bajo con un índice de flujo bajo y un tiempo de desmolde corto. Para muchas aplicaciones, también es deseable que el poliol tenga una viscosidad razonablemente baja. Los polioles iniciado por aminas para aplicaciones de espuma rígida a menudo tienen viscosidades muy altas, lo que los hace difíciles de manejar y procesar. Esta invención envuelve un aducto de 1,2-fenilendiamina y óxido de propileno, óxido de etileno o una mezcla de óxido de propileno y óxido de etileno, el aducto tiene un promedio de desde 2,8 a 4,0 grupos hidroxilo por molécula, de 0,0 a 1,0 grupos de amina secundaria por molécula, de 0 a 0,2 grupos de amina primaria por molécula y un peso equivalente por átomo de hidrógeno activo de unos 60 a 250. La invención es un procedimiento para preparar una espuma rígida basada en isocianato, que comprende a) formar una mezcla reactiva que contenga como mínimo 1) el aducto de 1,2-fenilendiamina de la invención, o su mezcla con al menos un otro poliol, siempre que dicha mezcla de poliol contenga al menos un 5% en peso del aducto de 1,2-fenilendiamina; 2) Un agente espumante físico de al menos uno de hidrocarburo, hidrofluorocarburo, hidroclorofluorocarburo, fluorocarburo, dialquiléter o dialquiléter sustituido por flúor ; y 3) al menos un poliisocianato; y b) someter la mezcla reactiva a condiciones tales que la mezcla reactiva se expanda y cure para formar una espuma rígida. En otro aspecto, la invención es una espuma rígida hecha con arreglo al procedimiento anterior. Se ha encontrado que las formulaciones de espuma rígida que incluyen el aducto de 1,2-fenilendiamina de la invención a menudo muestran características deseables de curación (como se indica por un índice de flujo por debajo de 1,8) y tiempos de desmolde cortos, y que cura para formar una espuma de propiedades de aislamiento térmico excelentes (es decir, bajo factor k). Estas ventajas son vistas especialmente cuando el aducto de 1,2fenilendiamina de la invención se utiliza en mezcla con uno o varios otros polioles. Además, el aducto de 1,2fenilendiamina de la invención tiene una viscosidad sorprendentemente baja, en comparación con muchos otros polioles iniciados por amina de similar peso molecular. La baja viscosidad simplifica enormemente el manejo y procesamiento del aducto y formulaciones que contengan el aducto. El poliol usado en la invención proporciona un factor k más bajo, tiempo más corto de desmolde, y viscosidad más baja del poliol, incluso en comparación con polioles iniciados por amina estrechamente relacionados, tales como 1, 3-fenilendiamina. El aducto de1,2-fenilendiamina es un poliéter que se prepara por la reacción... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para preparar una espuma rígida basada en isocianato, que comprende: a) formar una mezcla reactiva que contenga como mínimo 1) un aducto de 1,2-fenilendiamina y óxido de propileno, óxido de etileno o una mezcla de óxido de propileno y óxido de etileno, el aducto tiene una media de 2,8 a 4,0 grupos hidroxilo por molécula, desde 0 hasta 1,0 grupos de amina secundaria por molécula y de 0 a 0,2 grupos de amina primaria por molécula y un peso equivalente por átomo de hidrógeno activo de aproximadamente 60 a 250, o una mezcla del aducto de 1,2-fenilendiamina con al menos otro poliol, siempre que dicha mezcla contenga al menos un 5% en peso del aducto de 1,2-fenilendiamina; 2) al menos un agente espumante; 3) al menos un poliisocianato; y b) someter la mezcla reactiva a condiciones tales que la mezcla reactiva se expanda y cure para formar una espuma rígida. 2. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde el agente espumante incluye agua. 3. El procedimiento de la reivindicación 1 o 2, en donde el agente espumante incluye un agente espumante físico. 4. El procedimiento de la reivindicación 3, en donde el agente espumante físico incluye al menos un hidrocarburo, hidrofluorocarburo, hidroclorofluorocarburo, fluorocarburo, éter dialquílico o éter dialquílico sustituido con flúor. 5. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde la mezcla de reacción contiene una mezcla de un aducto de 1,2-fenilendiamina y al menos otro poliéter poliol que tiene una funcionalidad de hidroxilo de 4,5 a 7 y un peso de hidroxilo equivalente de 100 a 175. 6. El procedimiento de la reivindicación 5, en donde la mezcla de reacción contiene además al menos un poliol adicional iniciado por amina que tiene un promedio de funcionalidad de hidroxilo de 2,0 a 4,0 y un peso de hidroxilo equivalente de 100 a 225. 7. El procedimiento de la reivindicación 6, en donde la mezcla de reacción contiene además un poliol no iniciado por amina que tiene una funcionalidad de hidroxilo de 2,0 a 3,0 y un peso de hidroxilo equivalente de 90 a 500. 8. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde la mezcla de reacción contiene una mezcla del aducto de 1,2-fenilendiamina y al menos un poliol de poliéster. 9. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde el índice de isocianato es de 90 a 400. 10. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde la mezcla de reacción se dispensa dentro de una cavidad y forma una espuma dentro de la cavidad para llenar la cavidad y proporcionar atributos estructurales o de aislamiento térmico a un ensamblaje. 11. El procedimiento de la reivindicación 10, en donde el ensamblaje es un electrodoméstico y la espuma rígida es una espuma de aislamiento térmico. 12. El procedimiento de la reivindicación 10 o 11, en donde la mezcla de reacción se dispensa dentro de una cavidad que está a presión reducida. 13. Una espuma rígida basada en isocianato preparada según cualquiera de las reivindicaciones 1-12. 14. La espuma de la reivindicación 13, que se forma para uso como una espuma de aislamiento de un electrodoméstico, una capa de un tablero laminado, aislamiento de tuberías o un miembro amortiguador de un vehículo. 14