Procedimiento para preparar espumas de celdas abiertas fabricadas con polioles basados en aceite natural y en poli(oxipropilen) polioles.

Un método para formar una espuma de poliuretano, comprendiendo dicho método poner en contacto unpoliisocianato con una composición de poliol,

que comprende al menos un poliol basado en aceite natural y al menosun poli(oxipropilen) poliol, en presencia de un catalizador basado en estaño, un agente de soplado y un tensioactivo,en condiciones en las que se forma una espuma de poliuretano, en donde la composición de poliol está libre depolioles basados en aceites no-naturales, formados a partir de óxidos de alquileno que no sean óxido de propileno yel poliol basado en aceite natural comprende no más de 10 por ciento en peso de la composición de poliol, demanera que la ventana de procesamiento del estaño para la espuma, es más amplia y se extiende hasta lasconcentraciones de catalizador de estaño inferiores, con respecto a una correspondiente espuma libre de poliolbasado en aceite natural.

Procedimiento para preparar espumas de celdas abiertas fabricadas con polioles basados en aceite natural y en poli (oxipropilen) polioles Antecedentes de la invención Las espumas de poliuretano fabricadas con polioles que consisten enteramente en unidades de poli (óxido de propileno) , pueden tener un rendimiento superior con respecto a algunas propiedades físicas, tales como retardo de llamas. Sin embargo, estas espumas son inherentemente más difíciles de procesar, puesto que tienen ventanas de procesamiento estrechas que dan como resultado espumas con una estructura celular más cerrada de lo deseado.

Se ha intentado fabricar polioles a partir de materias primas vegetales o renovables, tales como los descritos por Peerman et al. en la patente de EE.UU. n.º 4.423.162. Peerman et al. describen cómo hidroformilar y reducir ésteres de ácidos grasos obtenidos a partir de aceites vegetales, y formar ésteres de los materiales hidroxilados resultantes con un poliol o una poliamina. La formación de espumas de poliuretano a partir de polioles basados en aceite natural, se describe en la solicitud patente de EE.UU. publicada n.º 2006/0293400 y en la solicitud de patente internacional PCT n.º WO 2008/144224. Sin embargo, ninguna de estas referencias describe una espuma de poliuretano formada a partir de polioles que consista enteramente en unidades de poli (óxido de propileno) y que tenga una estructura de celda altamente abierta, como se midió por los caudales de aire a través de la espuma. En cambio, los ejemplos en estas referencias describen espumas fabricadas a partir de polioles que contienen unidades de óxido de etileno, que no están afectadas por ventanas de procesamiento estrechas de igual modo que los polioles que consisten enteramente en unidades de poli (óxido de propileno) .

Breve resumen de la invención Un aspecto de la invención proporciona un método para formar una espuma de poliuretano, comprendiendo dicho método poner en contacto un poliisocianato con una composición de poliol que comprende al menos un poliol basado en aceite natural (NOBP, del inglés natural oil based polyol) y al menos un poli (oxipropilen) poliol, en presencia de un catalizador basado en estaño, un agente de soplado y un tensioactivo, en condiciones en las que se forma una espuma de poliuretano. La composición de poliol usada en los métodos, está libre de polioles basados en aceite no-natural formados a partir de óxidos de alquileno que no sea óxido de propileno y el poliol basado en aceite natural comprende no más de 10 por ciento en peso de la composición de poliol, de manera que la ventana de procesamiento del estaño para la espuma se extienda hasta las concentraciones de catalizadores de estaño inferiores, con respecto a una correspondiente espuma libre de poliol basado en aceite natural. En algunas realizaciones, la ventana de procesamiento del estaño es también más amplia que la ventana de procesamiento del estaño para una correspondiente espuma libre de poliol basado en aceite natural.

Algunas realizaciones de los métodos proporcionan espumas de poliuretano que tienen un caudal de aire de al menos 4 cfm, como se midió por ASTM D 3574 ensayo G. Esto incluye realizaciones en las que las espumas tienen un caudal de aire de al menos 4, 5 cfm, como se midió por ASTM D 3574 ensayo G, y además incluye realizaciones en las que las espumas tienen un caudal de aire de al menos 5 cfm, como se midió por ASTM D 3574 ensayo G.

En algunas realizaciones, el poli (oxipropilen) poliol usado en los métodos tiene un peso equivalente no mayor que aproximadamente 1.200 Da. Esto incluye realizaciones en las que el poli (oxipropilen) poliol tiene un peso equivalente no mayor que aproximadamente 1.000 Da.

También, se proporcionan espumas de poliuretano fabricadas según los métodos.

Breve descripción de los dibujos La Fig. 1 muestra caudales de aire para las espumas de poliuretano, como se describe en el ejemplo.

Descripción detallada de la realización preferida Se proporcionan métodos para fabricar espumas de poliuretano, que son el producto de la reacción de al menos un poliisocianato y una composición de poliol. La composición de poliol incluye al menos un poliol basado en aceite natural y al menos un poli (oxipropilen) poliol y está deseablemente libre de polioles basados en aceite no-natural fabricados a partir de unidades de óxido de alquileno, que no sean unidades de óxido de propileno. El poliol basado en aceite natural está presente en una cantidad suficiente, para mejorar la ventana de procesamiento de la espuma con respecto a la espuma fabricada usando el mismo procedimiento y los mismos componentes, sin el poliol basado en aceite natural. Para los fines de esta invención, la espuma fabricada usando el mismo procedimiento y los mismos componentes sin el poliol basado en aceite natural, se citará como una "correspondiente espuma libre de NOBP". Como resultado, los métodos de la presente invención proporcionan espumas con estructuras celulares muy abiertas y propiedades de rendimiento superiores de una espuma basada en poli (oxipropilen) poliol.

Los métodos comprenden poner en contacto un poliisocianato con una composición de poliol, que comprende al menos un poliol basado en aceite natural y al menos un poli (oxipropilen) poliol, en donde la composición de poliol

está libre de polioles basados en aceite no-natural fabricados a partir de unidades de óxido de etileno, en presencia de un catalizador basado en estaño, un agente de soplado y un tensioactivo, en condiciones en las que se forma una espuma de poliuretano. Por ejemplo, las espumas de poliuretano se pueden preparar mezclando el poliisocianato y la composición de poliol, en presencia de un agente de soplado, tensioactivo, catalizador (es) , y otros agentes opcionales como se desee, en condiciones de manera que el poliisocianato y los polioles reaccionen para formar un polímero de poliuretano y/o poliurea, al tiempo que el agente de soplado genera un gas que expande la mezcla de reacción. La espuma se puede formar mediante el denominado método del prepolímero (como se describe, por ejemplo, en la patente de EE.UU. n.º 4.390.645) , en donde primero se hace reaccionar un exceso estequiométrico del poliisocianato con los polioles para formar un prepolímero, que se hace reaccionar posteriormente con un extensor de cadena y/o agua para formar la espuma deseada. También son adecuados métodos de formación de espuma (descritos, por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos números 3.755.212,

3.849.156 y 3.821.130) . También se pueden usar los denominados métodos de una sola inyección (tales como los descritos en la patente de Estados Unidos n.º 2.866.744) . En uno de estos métodos de una sola inyección, se mezclan el poliisocianato y todos los componentes reactivos con el poliisocianato y se deja que reaccionen.

Las espumas de bloques se pueden preparar mezclando los ingredientes de la espuma y se vierten en una cubeta u otra zona en donde la mezcla de reacción reacciona, sube libremente en la atmósfera (algunas veces bajo una película u otra cubierta flexible) y se cura. En la producción de espuma en bloques a escala comercial común, los ingredientes de la espuma (o diversas mezclas de estos) se bombean independientemente a una cabeza de mezclado donde se mezclan y se dispensan a un transportador recubierto con papel o plástico. En el transportador la espuma se forma y se cura formando una masa de espuma.

La ventana de procesamiento mejorada (latitud de procesamiento) de las espumas, se demuestra por la capacidad de preparar una espuma sin separaciones u otros defectos de estabilidad, al tiempo que se logra una alta porosidad de la espuma en un amplio intervalo de concentraciones de catalizador de estaño. Generalmente, las espumas son altamente propensas a dividirse cuando el calor generado de las reacciones del isocianato, no produce un exotermo lo suficientemente alto para fomentar las reacciones de curado de la espuma. Como resultado, hay una insuficiente gelificación para equilibrar el soplado o la reacción de evolución del gas. Eventualmente, la fuerza motriz de las burbujas de gas en expansión excede la resistencia a la tracción de la matriz del polímero y se produce una separación física (una división) . Para evitar la división, es una práctica común aumentar los niveles de catalizadores, especialmente del catalizador basado en estaño. Sin embargo, al aumentar demasiado el contenido de catalizador se fomenta la reacción de gelificación, aumenta la resistencia de las membranas de las celdas, por lo que se inhibe la apertura de celdas. Esto da como resultado una espuma de celda más cerrada, indicada por el flujo reducido de aire, lo que puede conllevar una contracción de la espuma. Así,... [Seguir leyendo]

1. Un método para formar una espuma de poliuretano, comprendiendo dicho método poner en contacto un poliisocianato con una composición de poliol, que comprende al menos un poliol basado en aceite natural y al menos un poli (oxipropilen) poliol, en presencia de un catalizador basado en estaño, un agente de soplado y un tensioactivo, 5 en condiciones en las que se forma una espuma de poliuretano, en donde la composición de poliol está libre de polioles basados en aceites no-naturales, formados a partir de óxidos de alquileno que no sean óxido de propileno y el poliol basado en aceite natural comprende no más de 10 por ciento en peso de la composición de poliol, de manera que la ventana de procesamiento del estaño para la espuma, es más amplia y se extiende hasta las concentraciones de catalizador de estaño inferiores, con respecto a una correspondiente espuma libre de poliol

basado en aceite natural.

2. El método según la reivindicación 1, en el que la espuma de poliuretano tiene un caudal de aire de al menos 1, 8 l/s (4 cfm) , como se midió por ASTM D 3574 Ensayo G.

3. El método según la reivindicación 1, en el que la espuma de poliuretano tiene un caudal de aire de al menos 2, 12 l/s (4, 5 cfm) , como se midió por ASTM D 3574 Ensayo G.

4. El método según la reivindicación 1, en el que la espuma de poliuretano tiene un caudal de aire de al menos 2, 36 l/s (5 cfm) , como se midió por ASTM D 3574 Ensayo G.

5. El método según la reivindicación 1, en el que el poli (oxipropilen) poliol tiene un peso equivalente no mayor que aproximadamente 1.200 Da.

6. El método según la reivindicación 1, en el que el poli (oxipropilen) poliol tiene un peso equivalente no mayor que 20 aproximadamente 1.000 Da.

7. Una espuma de poliuretano rígida fabricada según el método de la reivindicación 1.