Respaldos de alfombras de poliuretano realizados con polioles de poliéster hidroximetilados.

Una alfombra que comprende (I) un respaldo primario, (II) un hilo empenachado o tejido a través del respaldoprimario creando de ese modo un manojo de hilos en la parte posterior de la alfombra resultante,

y (III) unpoliuretano aplicado en la parte posterior de la alfombra, por lo que se adhiere el manojo de hilos al respaldoprimario, en donde el poliuretano es el producto de la reacción de un componente de poliisocianato y un componentede poliol, que contiene una mezcla de materiales reactivos con isocianato, de los cuales uno o más polioles depoliéster que contienen hidroximetilo opcionalmente alcoxilados constituyen del 25% al 90% en peso, y en dondeantes de la alquilación, el o los polioles de poliéster que contienen hidroximetilo tienen la siguiente estructura media: **Fórmula**

en donde R es el residuo de un compuesto iniciador que tiene z grupos hidroxilo y/o amino primario o secundario, endonde z es al menos dos; cada X es independientemente -O-, -NH- ó -NR'- en donde R' es un grupo alquilo, arilo,cicloalquilo, o aralquilo sustituido inertemente, p es un número de 1 a z que representa el número medio de grupos[X-Z] por molécula de poliol de poliéster que contiene hidroximetilo, Z es una cadena lineal o ramificada, quecontiene uno o más grupos A, siempre que el número medio de grupos A por molécula sea ≥ 1,3 veces z, y cadagrupo A se seleccione independientemente del grupo que consiste en A1, A2, A3, A4 y A5, siempre que al menosalgunos grupos A sean A1, A2 ó A3, en donde A1 es:**Fórmula**

Respaldos de alfombras de poliuretano realizados con polioles de poliéster hidroximetilados.

Esta invención se refiere a alfombras empenachadas o tejidas que tienen un respaldo de poliuretano, y a métodos para realizar dichas alfombras.

Las alfombras empenachadas se fabrican insertando manojos de fibras a través de un respaldo primario y asegurándolos al respaldo primario con un pre-revestimiento. Las alfombras empenachadas también pueden tener capas adicionales, tales como una capa de laminación, una capa de respaldo secundario y una capa de espuma. Las alfombras tejidas se fabrican frecuentemente de manera similar, excepto que los manojos de fibras se tejen a través del respaldo primario.

El pre-revestimiento ancla los manojos de fibras al respaldo primario, proporcionado propiedades de anclaje de fibras, tales como buena resistencia a la formación de bolitas o pelusas, buena unión de mechones y buen rematado de los bordes. Además, se espera usualmente que el pre-revestimiento contribuya a otros atributos deseables de la alfombra, tales como estabilidad dimensional, retardo de llamas, actividad antimicrobiana/fungicida y funcionalidad de barrera frente a líquidos.

Las alfombras empenachadas o tejidas, se adhieren frecuentemente a un denominado “respaldo secundario”, que proporciona características, tales como estabilidad dimensional mejorada y/o actúa como un respaldo antiadherente que permite retirar fácilmente la alfombra cuando ha sido encolada. Se usa comúnmente una capa de laminación para adherir este respaldo secundario a la alfombra.

Loa poliuretanos se pueden usar como el pre-revestimiento y/o la capa de laminación. Los sistemas de prerevestimiento de poliuretano se describen, por ejemplo, en la patente de EE.UU. nº 4.296.159 de Jenkines et al., y en la patente de EE.UU. nº 4.696.849, de Mobley et al. Los sistemas de pre-revestimiento de poliuretano de este tipo, también son útiles como capa de laminación. Los poliuretanos descritos en estas patentes se forman a partir de un compuesto de poliol y de un compuesto de poliisocianato. Los compuestos de poliol más ampliamente usados en aplicaciones de poliuretano, que incluyen pre-revestimientos de alfombras, son polioles de poliéter o de poliéster que se derivan principalmente de materias primas basadas en petróleo. Es deseable reemplazar todo o parte de los polioles convencionales basados en petróleo, por un poliol alternativo que se basa en una materia prima renovable. El precio de los polioles convencionales tiende a fluctuar con el precio del crudo, haciéndose cada vez más volátil debido a las escasas reservas reales, el aumento de la demanda global y el clima geopolítico incierto. Además, muchos países no tienen reservas internas de crudo, pero tienen grandes industrias agrícolas que podrían producir materia prima a partir de aceites vegetales para preparar polioles alternativos, si esos polioles rinden bien, tanto desde el punto de vista tecnológico como económico.

La mayoría de los aceites vegetales son mezclas de triglicéridos de ácidos grasos que no tienen funcionalidad reactiva con isocianato. Es por tanto necesario, modificar los triglicéridos para introducir los grupos funcionales necesarios. Esto se logra comúnmente, realizando una reacción de transesterificación entre un compuesto de poliol y el propio triglicérido, o bien un ácido graso o éster de ácido graso obtenido a partir del triglicérido. Esta reacción crea compuestos que tienen uno o dos grupos éster de ácidos grasos y uno o más grupos hidroxilo libres. Con el fin de aumentar la funcionalidad hidroxilo, los triglicéridos o correspondientes ácidos grasos se pueden “soplar” o hacer reaccionar con aire húmedo para combinarlos.

Estos polioles basados en aceite vegetal, rara vez representan un sustituto listo para los productos basados en petróleo convencionales en la mayoría de aplicaciones de poliuretano. Hay un número de razones para esto. Un problema es que ha sido difícil regular la funcionalidad (número de grupos hidroxilo/molécula) en estos polioles basados en aceite. Muchos polioles basados en aceite vegetal contienen una significativa fracción de moléculas que no tiene, o tiene un grupo reactivo con isocianato. Estas moléculas no reaccionan absolutamente con el poliisocianato, o bien actúan como terminadores de cadena que reducen el peso molecular del polímero y la densidad de reticulación. Otro problema es que los grupos hidroxilo de polioles basados en aceite vegetal, tienden a tener una disposición diferente a la de polioles de poliéter y poliéster convencionales. Los polioles convencionales tienen mayormente sus grupos hidroxilo situados en los extremos de la cadena. Los polioles basados en aceite vegetal descritos antes, tienen usualmente los grupos hidroxilos poco espaciados y una cola de hidrocarburo libre no reactiva con isocianato en un extremo. Esto produce profundas diferencias en la estructura de cadena del poliuretano.

Aún otro problema es que los polioles basados en aceite vegetal son mezclas de moléculas que tienen significativas variaciones en su estructura. Esto produce aún más diferencias en la estructura del consiguiente poliuretano, si se compara con poliuretanos realizados usando polioles convencionales. Las variaciones pueden acarrear incapacidad para predecir las propiedades del poliuretano. Además, los ácidos grasos presentes en los aceites vegetales varían en términos de longitud de cadena, número y posición de sitios insaturados y/o grupos funcionales (tales como, grupos hidroxilo) , entre los diferentes tipos de aceites vegetales e incluso dentro de lotes de un sólo tipo de aceite. Esta variabilidad introduce todavía más incapacidad para predecir en el rendimiento de estos polioles.

Se ha sugerido usar ciertos polioles basados en aceite vegetal para preparar pre-revestimientos de alfombras. Por ejemplo, la solicitudes de patente de EE.UU. publicadas nº 2002/0121328, 2002/0119321 y 2002/0090488 sugieren que se usen ciertos aceites vegetales transesterificados “por soplado” como el componente poliol de un sistema de pre-revestimiento de alfombras empenachadas. Sin embargo, no se ha establecido la idoneidad de estos polioles para producir alfombras comercialmente aceptables, salvo cuando se usan en cantidades relativamente pequeñas. Las exigencias en los pre-revestimientos de alfombra son particularmente altas, si se compara con muchos otros tipos de sistemas de poliuretano, puesto que la formulación de pre-revestimiento debe curarse rápidamente (con el fin de obtener una velocidad de producción comercialmente viable) , tener una viscosidad trabajable, proporcionar buena resistencia de la unión de penachos y producir un producto de alfombra dimensionalmente estable, siendo a la vez lo más económico posible.

Por consiguiente, es deseable producir un pre-revestimiento de poliuretano y/o formulación de laminación para alfombras empenachadas o tejidas, que proporcione una serie aceptable de propiedades de rendimiento, mientras se reemplaza al menos algunos de los materiales de polioles convencionales por un poliol basado en aceite vegetal

o grasa animal.

En un aspecto, esta invención se refiere a una alfombra que comprende (I) un respaldo primario, (II) un hilo empenachado o tejido a través del respaldo primario creando de ese modo un manojo de hilos en la parte posterior de la alfombra resultante, y (III) un poliuretano aplicado en la parte posterior de la alfombra, por lo que se adhiere el manojo de hilos al respaldo primario, en donde el poliuretano es el producto de la reacción de un componente de poliisocianato y un componente de poliol, que contiene una mezcla de materiales reactivos con isocianato, de los cuales uno o más polioles de poliéster que contienen hidroximetilo opcionalmente alcoxilados constituyen del 25% al 90% en peso.

Esta invención se refiere a un método que comprende (I) aplicar una composición formadora de poliuretano a la parte posterior de la alfombra que tiene un respaldo primario y un hilo empenachado o tejido a través del respaldo primario para formar un manojo de hilos en la parte posterior de la alfombra y (II) curar la composición formadora de poliuretano para formar un revestimiento de poliuretano que adhiere el manojo de hilos al respaldo primario, en donde la composición formadora de poliuretano incluye un componente de poliisocianato y un componente de poliol que contiene una mezcla de materiales reactivos con isocianato, de los cuales uno o más polioles de amidas de ácidos grasos que contienen hidroximetilo opcionalmente alcoxilados constituyen del 25% al 90% en peso.

Esta invención también se refiere a una alfombra que comprende un respaldo primario y un respaldo secundario... [Seguir leyendo]

1. Una alfombra que comprende (I) un respaldo primario, (II) un hilo empenachado o tejido a través del respaldo primario creando de ese modo un manojo de hilos en la parte posterior de la alfombra resultante, y (III) un poliuretano aplicado en la parte posterior de la alfombra, por lo que se adhiere el manojo de hilos al respaldo primario, en donde el poliuretano es el producto de la reacción de un componente de poliisocianato y un componente de poliol, que contiene una mezcla de materiales reactivos con isocianato, de los cuales uno o más polioles de poliéster que contienen hidroximetilo opcionalmente alcoxilados constituyen del 25% al 90% en peso, y en donde antes de la alquilación, el o los polioles de poliéster que contienen hidroximetilo tienen la siguiente estructura media:

en donde R es el residuo de un compuesto iniciador que tiene z grupos hidroxilo y/o amino primario o secundario, en donde z es al menos dos; cada X es independientemente –O–, –NH– ó –NR’– en donde R’ es un grupo alquilo, arilo, cicloalquilo, o aralquilo sustituido inertemente, p es un número de 1 a z que representa el número medio de grupos [X–Z] por molécula de poliol de poliéster que contiene hidroximetilo, Z es una cadena lineal o ramificada, que contiene uno o más grupos A, siempre que el número medio de grupos A por molécula sea a 1, 3 veces z, y cada grupo A se seleccione independientemente del grupo que consiste en A1, A2, A3, A4 y A5, siempre que al menos algunos grupos A sean A1, A2 ó A3, en donde A1 es:

en donde B es H o un enlace covalente a un átomo de carbono carbonilo de otro grupo A; m es un número mayor 20 que 3, n es mayor que o igual a cero y m + n es de 8 a 22, A2 es:

en donde B es como antes, v es un número mayor que 3, r y s, son cada uno, números mayores que o iguales a cero, siendo v + r + s de 6 a 20, A3 es:

en donde B, v, cada r y s son como se definió previamente, t es un número mayor que o igual a cero, y la suma de v, r, s y t es de 5 a 18, A4 es:

en donde w es de 10 a 24, y A5 es:

en donde R’ es un grupo alquilo lineal o ramificado, que se sustituye por al menos un grupo éter cíclico y opcionalmente, uno o más grupos hidroxilo u otros grupos éter.

2. La alfombra según la reivindicación 1, en donde el poliol de poliéster que contiene hidroximetilo no es alcoxilado.

3. La alfombra según la reivindicación 2, en donde R es un grupo poliéter.

4. La alfombra según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el poliol de poliéster que contiene hidroximetilo tiene un promedio de 2, 0 a 2, 5 grupos hidroxilo/molécula.

5. La alfombra según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el poliol de poliéster que contiene hidroximetilo opcionalmente alcoxilado tiene un peso medio equivalente de 400 a 1.300.

6. La alfombra según la reivindicación 1, en donde el o los polioles de poliéster que contienen hidroximetilo opcionalmente alcoxilados constituye.

2. 60% en peso de materiales reactivos con isocianato.

7. La alfombra según la reivindicación 6, en donde el o los polioles de poliéster que contienen hidroximetilo opcionalmente alcoxilados constituye.

3. 55% en peso de materiales reactivos con isocianato.

8. La alfombra según la reivindicación 1, en donde los materiales reactivos con isocianato incluyen un poliol de alto peso equivalente adicional.

9. La alfombra según la reivindicación 8, en donde el poliol de alto peso equivalente es un poliol de poliéter.

10. La alfombra según la reivindicación 1, en donde los materiales reactivos con isocianato incluyen un extensor de cadena.

11. La alfombra según la reivindicación 1, en donde el componente de poliisocianato y el componente reactivo con isocianato están ambos desprovistos de un tensioactivo o estabilizante de espuma.

12. La alfombra según la reivindicación 1, que comprende además un respaldo secundario.

13. La alfombra según la reivindicación 12, en donde el respaldo secundario se adhiere a la alfombra con un poliuretano.

14. La alfombra según la reivindicación 13, en donde el poliuretano que adhiere el respaldo secundario a la alfombra es el producto de la reacción de un componente de poliisocianato y un componente de poliol, que contiene una mezcla de materiales reactivos con isocianato, de los cuales uno o más polioles de poliéster que contienen hidroximetilo opcionalmente alcoxilados constituyen 5-70% en peso.

15. Un método que comprende (I) aplicar una composición formadora de poliuretano a la parte posterior de una alfombra que tiene un respaldo primario y un hilo empenachado o tejido a través del respaldo primario para formar un manojo de hilos en la parte posterior de la alfombra y (II) curar la composición formadora de poliuretano para formar un revestimiento de poliuretano que adhiere el manojo de hilos al respaldo primario, en donde la composición formadora de poliuretano incluye un componente de poliisocianato y un componente de poliol que contiene una mezcla de materiales reactivos con isocianato, de los cuales uno o más polioles de poliéster que contienen hidroximetilo opcionalmente alcoxilados constituyen del 25% al 90% en peso, y en donde antes de la alquilación, el o los polioles de poliéster que contienen hidroximetilo tienen la siguiente estructura media:

en donde R es el residuo de un compuesto iniciador que tiene z grupos hidroxilo y/o amino primario o secundario, en donde z es al menos dos; cada X es independientemente –O–, –NH– ó –NR’– en donde R’ es un grupo alquilo, arilo, cicloalquilo, o aralquilo sustituido inertemente, p es un número de 1 a z que representa el número medio de grupos [X–Z] por molécula de poliol de poliéster que contiene grupo hidroximetilo, Z es una cadena lineal o ramificada, que contiene uno o más grupos A, siempre que el número medio de grupos A por molécula sea a 1, 3 veces z, y cada grupo A se seleccione independientemente del grupo que consiste en A1, A2, A3, A4 y A5, siempre que al menos algunos grupos A sean A1, A2 ó A3, en donde A1 es:

en donde B es H o un enlace covalente a un átomo de carbono carbonilo de otro grupo A; m es un número mayor que 3, n es mayor que o igual a cero y m + n es de 8 a 22, A2 es:

en donde B es como antes, v es un número mayor que 3, r y s, son cada uno, números mayores que o iguales a cero, siendo v + r + s de 6 a 20, A3 es:

en donde B, v, cada r y s son como se definió previamente, t es un número mayor que o igual a cero, y la suma de v, r, s y t es de 5 a 18, A4 es:

en donde wes de 10 a 24, y A5 es:

en donde R’ es un grupo alquilo lineal o ramificado, que se sustituye por al menos un grupo éter cíclico y opcionalmente, uno o más grupos hidroxilo u otros grupos éter.

16. El método según la reivindicación 15, en donde el poliol de poliéster que contiene hidroximetilo no es alcoxilado.

17. El método según la reivindicación 16, en donde R es un grupo poliéter.

18. El método según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, en donde el poliol de poliéster que contiene hidroximetilo opcionalmente alcoxilado tiene un promedio de 2, 0 a 2, 5 grupos hidroxilo/molécula.

19. El método según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, en donde el poliol de poliéster que contiene hidroximetilo opcionalmente alcoxilado tiene un peso medio equivalente de 400 a 1.300.

20. El método según la reivindicación 15, en donde los materiales reactivos con isocianato incluyen un poliol de alto peso equivalente adicional.

21. El método según la reivindicación 20, en donde el poliol de alto peso equivalente es un poliol de poliéter.

22. El método según la reivindicación 15, en donde el componente de poliisocianato y el componente reactivo con isocianato están ambos desprovistos de un tensioactivo o estabilizante de espuma.

23. El método según la reivindicación 15, que comprende además la etapa de adherir un respaldo secundario a la alfombra.

24. El método según la reivindicación 23, en donde el respaldo secundario se adhiere a la alfombra al aplicar una capa de composición formadora de poliuretano entre la alfombra y el respaldo secundario, y curar el poliuretano.

25. El método según la reivindicación 24, en donde la composición de poliuretano aplicada entre la alfombra y el respaldo secundario incluye un componente de poliisocianato y un componente de poliol, que contiene una mezcla de materiales reactivos con isocianato, de los cuales uno o más polioles de poliéster que contienen hidroximetilo opcionalmente alcoxilados constituyen del 5-70% en peso.

26. Una alfombra que comprende un respaldo primario y un respaldo secundario, adherido directa o indirectamente al respaldo primario con una capa de laminación de poliuretano, en donde la capa de laminación de poliuretano es el producto de la reacción de un componente de poliisocianato y un componente de poliol que contiene una mezcla de materiales reactivos con isocianato, de los cuales uno o más polioles de poliéster que contienen hidroximetilo opcionalmente alcoxilados constituyen del 25% al 90% en peso, y en donde antes de la alquilación, el o los polioles de poliéster que contienen hidroximetilo tienen la siguiente estructura media:

en donde R es el residuo de un compuesto iniciador que tiene z grupos hidroxilo y/o amino primario o secundario, en donde z es al menos dos; cada X es independientemente –O–, –NH– ó –NR’– en donde R’ es un grupo alquilo, arilo, cicloalquilo, o aralquilo sustituido inertemente, p es un número de 1 a z que representa el número medio de grupos [X–Z] por molécula de poliol de poliéster que contiene hidroximetilo, Z es una cadena lineal o ramificada, que contiene uno o más grupos A, siempre que el número medio de grupos A por molécula sea a 1, 3 veces z, y cada grupo A se seleccione independientemente del grupo que consiste en A1, A2, A3, A4 y A5, siempre que al menos algunos grupos A sean A1, A2 ó A3, en donde A1 es:

en donde B es H o un enlace covalente a un átomo de carbono carbonilo de otro grupo A; m es un número mayor que 3, n es mayor que o igual a cero y m + n es de 8 a 22, A2 es:

en donde B es como antes, v es un número mayor que 3, r y s, son cada uno, números mayores que o iguales a cero, siendo v + r + s de 6 a 20, A3 es:

en donde B, v, cada r y s son como se definió previamente, t es un número mayor que o igual a cero, y la suma de v, r, s y t es de 5 a 18, A4 es:

en donde w es de 10 a 24, y A5 es:

en donde R’ es un grupo alquilo lineal o ramificado, que se sustituye por al menos un grupo éter cíclico y 15 opcionalmente, uno o más grupos hidroxilo u otros grupos éter

27. La alfombra según la reivindicación 26, en donde el poliol de poliéster que contiene hidroximetilo no es alcoxilado.

28. La alfombra según la reivindicación 27, en donde R es un grupo poliéter.

29. La alfombra según cualquiera de las reivindicaciones 26 a 28, en donde el poliol de poliéster que contiene 20 hidroximetilo opcionalmente alcoxilado tiene un promedio de 2, 0 a 2, 5 grupos hidroxilo/molécula.

30. La alfombra según cualquiera de las reivindicaciones 26 a 28, en donde el poliol de poliéster que contiene hidroximetilo opcionalmente alcoxilado tiene un peso medio equivalente de 400 a 1.300.

31. La alfombra según la reivindicación 26, en donde el o los polioles de poliéster que contienen hidroximetilo opcionalmente alcoxilados constituye.

2. 60% en peso de materiales reactivos con isocianato.

32. La alfombra según la reivindicación 31, en donde el o los polioles de poliéster que contienen hidroximetilo opcionalmente alcoxilados constituye.

3. 55% en peso de materiales reactivos con isocianato.

33. La alfombra según la reivindicación 26, en donde los materiales reactivos con isocianato incluyen un poliol de alto peso equivalente adicional.

34. La alfombra según la reivindicación 33, en donde el poliol de alto peso equivalente es un poliol de poliéter.

35. La alfombra según la reivindicación 26, en donde los materiales reactivos con isocianato incluyen un extensor de cadena.

36. La alfombra según la reivindicación 26, en donde el componente de poliisocianato y el componente reactivo con isocianato están ambos desprovistos de un tensioactivo o estabilizante de espuma.

37. Un método para adherir un respaldo secundario a una alfombra, que comprende aplicar una composición formadora de poliuretano al respaldo secundario o a la alfombra, uniendo la alfombra al respaldo secundario de manera que la composición formadora de poliuretano esté en el medio entre el respaldo secundario y la alfombra, y

curar la composición formadora de poliuretano, en donde la composición formadora de poliuretano incluye un componente de poliisocianato y un componente de poliol que contiene una mezcla de materiales reactivos con isocianato, de los cuales uno o más polioles de amida de ácido graso opcionalmente alcoxilados constituyen del 25% al 90% en peso, y en donde antes de la alquilación, el o los polioles de poliéster que contienen hidroximetilo tienen la siguiente estructura media:

en donde R es el residuo de un compuesto iniciador que tiene z grupos hidroxilo y/o amino primario o secundario, en donde z es al menos dos; cada X es independientemente –O–, –NH– ó –NR’– en donde R’ es un grupo alquilo, arilo, cicloalquilo, o aralquilo sustituido inertemente, p es un número de 1 a z que representa el número medio de grupos [X–Z] por molécula de poliol de poliéster que contiene grupo hidroximetilo, Z es una cadena lineal o ramificada, que contiene uno o más grupos A, siempre que el número medio de grupos A por molécula sea a 1, 3 veces z, y cada grupo A se seleccione independientemente del grupo que consiste en A1, A2, A3, A4 y A5, siempre que al menos algunos grupos A sean A1, A2 ó A3, A1 es:

en donde B es H o un enlace covalente a un átomo de carbono carbonilo de otro grupo A; m es un número mayor 30 que 3, n es mayor que o igual a cero y m + n es de 8 a 22, A2 es:

en donde B es como antes, v es un número mayor que 3, r y s, son cada uno, números mayores que o iguales a cero, siendo v + r + s de 6 a 20, A3 es:

en donde B, v, cada r y s son como se definió previamente, t es un número mayor que o igual a cero, y la suma de v, r, s y t es de 5 a 18, especialmente de 10 a 18, A4 es:

en donde w es de 10 a 24, y A5 es:

en donde R’ es un grupo alquilo lineal o ramificado, que se sustituye por al menos un grupo éter cíclico y 10 opcionalmente, uno o más grupos hidroxilo u otros grupos éter.