Espumas de célula cerrada incluyendo elastómeros de uretano.

Proceso para preparar una espuma de célula cerrada de elastómero de uretano,

incluyendo:

a) mezcla de un diisocianato o un poliisocianato, un poliol de poliéster y/o de poliéter, un catalizador de amina y unagente de soplado químico,

b) polimerización de los componentes para formar un polímero,

c) calentamiento del polímero a una temperatura superior a la temperatura de reblandecimiento del polímero einferior a la temperatura activante del agente de soplado químico para ablandar el polímero, y

d) calentamiento del polímero ablandado a una temperatura suficiente para activar el agente de soplado, para formaruna espuma polimérica.

Espumas de célula cerrada incluyendo elastómeros de uretano Campo de la invención [0001] La invención está generalmente en el ámbito de las espumas de células cerradas, y, más particularmente, en el ámbito de las espumas de células cerradas hechas de elastómeros de uretano.

Antecedentes de la invención [0002] Esta espuma de célula cerrada es un tipo de espuma que tiene células que no están interconectadas. La espuma de célula cerrada se usa comúnmente como una espuma de amortiguación de vibración, absorción de impacto, aislamiento de relleno, flotante y es típicamente una espuma estanca. Las espumas de neopreno son un ejemplo de una espuma de célula cerrada y son unas de las pocas espumas de células elastoméricas cerradas. Las espumas de neopreno se usan típicamente en trajes de buceo, juntas de estanqueidad de goma y lavadoras, tuberías, guantes, cinturones, troquelados, extrusiones, hojas y cojinetes, dónde las propiedades elastoméricas son importantes.

Las espumas de neopreno incluyen neopreno, clorina, plastificantes, azufre y/o peróxidos, ya que estas sustancias se usan comúnmente en la composición y fabricación del neopreno. Aunque hay desventajas en el uso de espumas de neopreno, debido a la presencia de uno o más de sus componentes, ha sido difícil proporcionar sustitutos para estas espumas.

La CA 2036125 Al divulga un proceso para la producción de molduras de poliuretano de célula tipo hoja, con un espesor de 25 mm que pueden tener, en uno o varios lados, una superficie homogénea, esencialmente compacta.

La US 5252617 A divulga preparaciones de polvo de poliuretano expansibles que contienen agentes de soplado y su uso en la producción de molduras de poliuretano expandido.

Las espumas de poliuretano puede hacerse como espumas de células cerradas, pero tienden a no ser elastoméricas. Sería ventajoso producir espumas de células cerradas de uretano elastoméricas que no se obtengan a partir de las sustancias nocivas usadas para preparar las espumas de neopreno. La presente invención proporciona tal espuma, al igual que métodos para producir la espuma y artículos de producción incluyendo la espuma.

Resumen de la invención [0007] La presente invención se refiere a un proceso para preparar unos elastómeros de poliuretano químicamente soplados dando como resultado espumas de células cerradas altamente flexibles. Las espumas de poliuretano de células cerradas se pueden formular para mostrar características físicas similares a las de las espumas de neopreno. No obstante, éstas están idealmente libres o sustancialmente libres (es decir, menos de aproximadamente 0, 5% en peso de la composición) de neopreno, clorina, plastificantes, azufre y peróxido, típicamente usados en la composición y fabricación del neopreno. Además, el proceso de fabricación no requiere el uso de los costosos (y peligrosos) Banbur y s y los extrusores y molinos de rodillo.

Las espumas se preparan mezclando un diisocianato o prepolímero de poliisocianato, un poliol, tal como un poliol de poliéter o poliol de poliéster, un catalizador de amina, un agente esponjante químico y opcionalmente un diol C2-10, y permitiendo que los compuestos polimericen para formar un material polimérico.

El material se calienta, por ejemplo introduciendo el material a través de un horno de calor sobre una banda de movimiento. El material se calienta inicialmente a una temperatura de o por encima de la temperatura de reblandecimiento (o temperatura de transición vítrea) del polímero, pero por debajo de la temperatura en la que el agente de soplado se activa. Este paso ablanda el polímero. Luego, cuando el polímero se ha ablandado, la temperatura se eleva (por ejemplo, pasando el polímero ablandado por un horno de temperatura más alta) a una temperatura en la que el agente de soplado se activa. Así, el agente de soplado se activa mientras el polímero está en un estado ablandado. Como resultado, la espuma de polímero soplada incluye células cerradas, pero tiene menos rigidez que las espumas de poliuretano de célula convencional cerrada.

La espuma se puede usar en varias aplicaciones, por ejemplo, en trajes de buceo, materiales ortopédicos de sujeción, materiales de eyección de molde, juntas (incluyendo aquellas para aplicaciones refrigeradoras) , y como una base amortiguadora para reflectores de carretera. La espuma de poliuretano de célula cerrada se puede biselar en rollos finos (típicamente 2-3mm grueso) y laminar para tejidos (lycra, spandex, náilones y poliésteres de poco peso y similares) . El laminado resultante se puede cortar, coser y terminar después en una forma final. La elección de reactivos y/o condiciones de reacción puede fácilmente modificarse para generar espumas de células cerradas adecuadas para una variedad de diferentes aplicaciones e industrias, incluyendo automoción, calzado, impresión, medicina, ropa y otras aplicaciones.

La espuma se puede obtener a partir de una variedad de materiales adecuados, incluyendo varios polioles de poliéter y poliéster, copolímeros y resinas, MDI en bruto y MDI en forma de un prepolímero y elastómeros a base de TDI. Una variedad de agentes de soplado se puede usar, incluyendo azodicarbonamida y microesferas expansibles.

Además de los constituyentes polimerizables, varios catalizadores, activadores, dispersantes, tintes, pigmentos, retardadores de fuego, antimicrobiales, estabilizadores de UV y de desvanecimiento de gas, aditivos antiestáticos, extensores de cadena, reticuladores y similares se pueden adicionar.

Descripción detallada [0013] La presente invención será mejor entendida con referencia a la siguiente descripción detallada. Los distintos componentes usados para producir la espuma, los pasos que implica la producción de la espuma, las propiedades de la espuma resultante y los artículos de producción que incluye la espuma, se describen en detalle a continuación.

I. Componentes de uretano A. Composición de poliuretano [0014] Tal y como se menciona, las espumas descritas aquí son a base de poliuretano. Los poliuretanos son el producto de reacción de al menos un prepolímero de poliuretano y un agente de polimerización, del cual el prepolímero de poliuretano es un producto formado por una reacción entre al menos un poliol y al menos un diisocianato o poliisocianato.

Como se utiliza en este caso, un poliol es una sustancia que contiene al menos dos grupos de hidróxilo (-OH) fijados a una única molécula, y un poliisocianato es una sustancia con dos o más radicales o grupos reactivos (-NCO) fijados a la molécula principal.

Las composiciones a base de poliuretano descritas aquí son preferiblemente poliuretanos saturados alifáticos o aromáticos, y, así, en una forma de realización, la composición es el producto de una reacción entre al menos un prepolímero de poliuretano saturado, formado por al menos un diisocianato saturado y al menos un poliol saturado y al menos un agente de polimerización saturada.

Típicamente, un poliol de poliéster y/o poliéter está presente en una concentración de 100 phr, y un agente de soplado está presente en una concentración de entre aproximadamente 1 y aproximadamente 20 phr, más típicamente entre aproximadamente 6 y aproximadamente 9 phr. Un activador está típicamente presente en una concentración de entre aproximadamente 0, 3 y aproximadamente 0, 45 phr. Un prepolímero de MDI o TDI está típicamente presente en una concentración de entre aproximadamente 40 y aproximadamente 60 phr. Un suplemento de cadena, tal como un diol o triol C2-10, está típicamente presente en una concentración de entre aproximadamente 5 y aproximadamente 7, 5 phr. Un catalizador, tal como un catalizador de amina, hidróxilo o tiol, está típicamente presente en una concentración de entre aproximadamente 0, 05 y aproximadamente 0, 20 phr, más típicamente entre aproximadamente 0, 8 y aproximadamente 0, 12 phr. Un tinte está opcionalmente presente en una concentración de entre aproximadamente 0, 8 y 1, 2 phr, aunque las cantidades pueden variar dependiendo del color deseado.

Componente de isocianato [0018] Ejemplos de diisocianatos que se pueden usar con la presente invención incluyen, pero de forma no limitativa, mezclas isoméricas y sustituidas incluyendo diisocianato de 2, 2'-, 2, 4'-, y 4, 4'-difenilmetano (MDI) y diisocianato de tolueno (TDI) .

Los isocianatos saturados para su uso con el prepolímero de poliuretano incluyen, alifáticos, cicloalifáticos, aralifáticos y derivados de los mismos, y combinaciones de estos compuestos con dos o más grupos de isocianato (NCO) por molécula. Los isocianatos pueden ser orgánicos, orgánicos modificados y prepolímeros terminados en poliisocianato orgánicos... [Seguir leyendo]

1. Proceso para preparar una espuma de célula cerrada de elastómero de uretano, incluyendo:

a) mezcla de un diisocianato o un poliisocianato, un poliol de poliéster y/o de poliéter, un catalizador de amina y un agente de soplado químico, b) polimerización de los componentes para formar un polímero, c) calentamiento del polímero a una temperatura superior a la temperatura de reblandecimiento del polímero e

inferior a la temperatura activante del agente de soplado químico para ablandar el polímero, y d) calentamiento del polímero ablandado a una temperatura suficiente para activar el agente de soplado, para formar una espuma polimérica.

2. Proceso según la reivindicación 1, donde los componentes además comprenden un diol C2-10.

3. Proceso según la reivindicación 2, donde el diol C2-10 es butanodiol.

4. Proceso según la reivindicación 1, donde el poliisocianato se selecciona de los prepolímeros de diisocianato de difenilmetano (MDI) y/o diisocianato de tolueno (TDI) .

5. Proceso según la reivindicación 1, donde el agente de soplado es azodicarbonamida.

6. Proceso según la reivindicación 1, donde la densidad de la espuma está entre aproximadamente 0, 048 g/cm3 (3 LB/ft3) y aproximadamente 0, 48 g/cm3 (30 LB/ft3) o entre aproximadamente 0, 096 g/cm3 (6 LB/ft3) y aproximadamente 0, 192 g/cm3 (12 LB/ft3) o entre aproximadamente 0, 128 g/cm3 (8 LB/ft3) y aproximadamente 0, 16 g/cm3 (10 LB/ft3) .

7. Proceso según la reivindicación 1, donde la espuma tiene más de 10 poros por 2, 54 cm (10 ppp / poros por pulgada) o más de 50 poros por 2, 54 cm (50 ppp / poros por pulgada) o más de 70 poros por 2, 54 cm (70 ppp / poros por pulgada) .

8. Artículo de producción que comprende la espuma de célula cerrada de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Artículo de producción de la reivindicación 8, donde el artículo de producción se selecciona del grupo que consiste en trajes de buceo, materiales ortopédicos de sujeción, tejidos laminados con capas finas de la espuma, juntas de estanqueidad, juntas, tubos, guantes, correas, troquelados, extrusiones, hojas, cojinetes, materiales de eyección de molde y bases de espuma para reflectores de carretera.