Espumas semirrígidas basadas en poliuretano, su uso y su aplicación.

Espumas de poliuretano semirrígidas con una densidad de 90 a 180 kg/m3 (medida según la norma DIN 53420) y una dureza de aplastamiento de 20 a 95 kPa (medida según la norma ISO 3386-1-98 al 40 % de compresión) obtenidas a partir de

a) poliisocianatos orgánicos y/o poliisocianatos orgánicos modificados basados en difenilmetanodiisocianato y/o polifenilpolimetilenpoliisocianato y

b) componentes que contienen grupos reactivos frente a isocianato en presencia de

c) catalizadores

d) del 1 al 5 % en peso,

referido a la suma de los componentes b) a e), agua y

e) dado el caso coadyuvantes y/o aditivos,

caracterizadas porque los componentes b) contienen

b1) del 84 al 99,5 % en peso, referido al componente b), de al menos un polieterpoliol basado en óxido de etileno y/o óxido de propileno con un peso equivalente ponderado al peso de ≥ 1000 a 3000 g/mol y una funcionalidad media de 2 a 8,

b2) del 0,5 al 6 % en peso, referido al componente b), de al menos un polieterpoliol basado en óxido de etileno y/o óxido de propileno con diaminotolueno como iniciador con un peso equivalente ponderado al peso de 90-190 g/mol y

b3) del 0 al 10 % en peso, referido al componente b), de agente de alargamiento de cadena y/o reticulante, en donde la relación de grupos NCO a los grupos reactivos frente a isocianato es de 0,9:1 a 1:0,9 y la relación del número de grupos urea que se generan al número de grupos uretano que se generan es de 1:1 a 2,5:1 y la toluilendiamina es 2,3-diaminotolueno y/o 3,4-diaminotolueno, que contiene dado el caso hasta el 20 % en peso de 2,4- y/o 2,6- diaminotolueno.

Espumas semirrígidas basadas en poliuretano, su uso y su aplicación

La invención se refiere a espumas de poliuretano semirrígidas con una densidad de 90 a 180 kg/m3 y una dureza de aplastamiento de 20 a 95 kPa, a un procedimiento para su producción y a su uso.

Se conocen espumas semirrígidas de poliuretano y se describen con frecuencia (Kunststoffhandbuch, tomo 7, "Polyurethane", editorial Cari Hanser Munich, Viena, 3a edición, 1993, Capítulo 5.4. y DE-A 10 2005 011 572). Su producción se realiza mediante reacción de poliisocianatos con compuestos con al menos dos átomos de hidrógeno reactivos con grupos isocianato. El uso de estas espumas tiene lugar de forma particular en el espacio interior de vehículos, por ejemplo, para la fabricación de paneles de instrumentos, partes laterales de puertas, consolas intermedias, apoyabrazos y parapetos de puertas. Frecuentemente el uso de estas espumas tiene lugar en forma de los denominados elementos compuestos. A este respecto se espuman láminas, en la mayor parte de los casos de poliuretano o de PVC y soportes, en la mayor parte de los casos de policarbonato/ABS o polipropileno reforzado con fibras de vidrio con espumas semirrígidas de poliuretano.

Mediante elección adecuada de los componentes de la estructura y su relación de cantidades se pueden producir espumas de poliuretano con muy buenas propiedades mecánicas. Por motivos ecológicos se evita en la medida de lo posible agentes expansivos que contengan (H)FCKW, usándose como alternativas frecuentemente agua como agente expansivo. Esto tiene en particular ventajas pero también diversas desventajas. De este modo espumas expandidas con agua presentan en su mayor parte propiedades mecánicas peores. Para la eliminación de estas deficiencias y para la consecución de las mismas o mejores propiedades mecánicas se optimizó los denominados componentes poliol de las espumas.

El uso de polijóxidos de alquileno) basados en o-TDA en espumas rígidas de poliuretano es bien conocido y se encuentra descrito. En tales espumas rígidas se unen los monómeros de forma típica sobre todo mediante grupos uretano, sobre todo con funciones hidroxilo secundarias, y se reticulan mediante la funcionalidad de polieterpolioles y poliisocianatos.

La producción de espumas de poliuretano semirrígidas se lleva a cabo por contra, como se conoce en general, mediante reacción preferiblemente de poliesterpolioles y/o polieterpolioles de alto peso molecular y dado el caso alargadores de cadena -y/o agentes reticulantes con poliisocianatos orgánicos y/o orgánicos modificados. En tales espumas semirrígidas se unen los monómeros de forma típica sobre todo mediante grupos urea y en menor extensión mediante grupos uretano y sobre todo con funciones hidroxilo primarias. El grado de reticulación es bajo, y la funcionalidad media de componentes reactivos frente a isocianato se encuentra normalmente por debajo de tres, mientras que para las espumas rígidas se usan isocianatos con funcionalidades medias >2,8.

Se comercializan polijóxidos de alquileno) del 22-27 % en peso de diaminotolueno y del 73-78 % en peso de óxidos de alquileno como componentes en espumas rígidas de poliuretano (documento US-A 5547998 ), piezas de moldeo de SRIM flexibles (documentos GB-A 2308373 y CA 2157829) y elastómeros para pulverización. Espumas rígidas típicas presentan un contenido de 2-3 kg/m3 de diaminotolueno incluido. Son más raros polioles con proporciones menores de diaminotolueno en la molécula. El documento EP-A 1138709 describe polioles con el 5-14 % en peso de diaminotolueno en la molécula de poli(óxido de alquileno). El documento WO 2006/037540 describe espumas rígidas basadas en mezclas de polioles basados en diaminotolueno con distintos alargadores de cadena.

El documento EP-A 671425 describe la producción de espumas blandas que contienen agentes ignífugos de alta elasticidad (dureza de aplastamiento < 9 kPa al 40 % de compresión) con densidades aparentes de 30- 60 kg/m3 A este respecto se usan polieterpolioles basados en solo el 2-3 % en peso al 12 % en peso de diaminotolueno y el 97- 98 % en peso al 88 % en peso de óxido de etileno y/o óxido de propileno. Las espumas blandas descritas presentan contenidos de solo 33 g de diaminotolueno incluido fijado químicamente por metro cúbico de espuma. En el documento GB-A 1398185 se reivindican polioles con el 1-4 % en peso de diaminotolueno y el 96-99 % en peso de óxidos de alquileno. Los pesos equivalentes indicados de 750-3500 g/mol corresponden por cálculo a un intervalo de índice de OH de 16-75 mg de KOH/g. También se usan estos para la producción de espumas blandas con densidades de < 30 kg/m3 y dureza de aplastamiento de 3,1-10,4 kg/m2

El documento US-A 4569952 describe el uso de poliéteres basados en diaminoetolueno para la preparación de espumas blandas muy ligeras con una densidad de 35-60 kg/m3 (2,14-3,79 lb/ft3) - sin embargo solo en cantidades de uso del 8-25 % en peso.

El objetivo de la invención fue preparar espumas de poliuretano semirrígidas con propiedades mejoradas, de forma particular mejor elasticidad de rebote y menor dureza de aplastamiento así como menor densidad, que comprendan las propiedades ventajosas también con el uso de agua como agente expansivo.

Este objetivo se pudo conseguir de forma sorprendente con las espumas de poliuretano semirrígidas de acuerdo con la invención, usando componentes poliol especiales basados en 2,3- y 3,4-diaminotolueno, que se producen como subproductos en la preparación de toluilendiisocianato. Se consigue de este modo poliuretanos con altas densidades y altos contenidos en diaminotolueno. Se pudieron usar sin pérdida de las buenas propiedades mecánicas óxidos de

alquileno sencillos como óxido de etileno u óxido de propileno. A este respecto se constató de forma sorprendente que no es necesaria una reacción completa de todos los grupos NH del diaminotolueno con los óxidos de alquileno, de modo que se pueden usar polioles que presentan tanto grupos terminales OH como también grupo terminales NH. No se constataron pérdidas en las propiedades típicas de aplicación.

Son objeto de la invención espumas de poliuretano semirrígidas con una densidad de 90 a 180 kg/m3 (norma DIN 53420), preferiblemente de 120 a 160 kg/m3 (norma DIN 53420), y una dureza de aplastamiento de 20 a 95 kPa (norma ISO 3386-1-98 al 40 % de compresión), preferiblemente de 3 a 85 kPa (norma ISO 3386-1-98 al 40 % de compresión), obtenidas a partir de

a) poliisocianatos orgánicos y/o poliisocianatos orgánicos modificados basados en difenilmetanodiisocianato y/o polifenilpolimetilenpoliisocianato y

b) componentes que contienen grupos reactivos frente a isocianato en presencia de

c) catalizadores

d) del 1 al 5 % en peso, preferiblemente del 1,5 al 3,5 % en peso, con especial preferencia del 2 al 3 % en peso, referido a la suma de componentes b) a e), agua y

e) dado el caso coadyuvantes y/o aditivos, caracterizadas porque los componentes b) contienen

b1) del 84 al 99,5 % en peso, preferiblemente del 90 al 98 % en peso, referido al componente b), de al menos un polieterpoliol basado en óxido de etileno y/o óxido de propileno con un peso equivalente ponderado al peso de £ 1000 a 3000 g/mol, preferiblemente de > 1200 a 2000 g/mol y una funcionalidad media de 2 a 8,

b2) del 0,5 al 6 % en peso, preferiblemente del 1 al 5 % en peso, referido al componente b), de al menos un polieterpoliol basado en óxido de etileno y/o óxido de propileno con diaminotolueno como iniciador con un peso equivalente ponderado al peso de 90-190 g/mol, preferiblemente de 100 a 160 g/mol, con especial preferencia de 110 a 150 g/mol y

b3) del 0 al 10 % en peso, referido al componente b), de agente de alargamiento de cadena y/o reticulante,

en donde la relación de grupos NCO a los grupos reactivos frente a isocianato es de 0,9:1 a 1:0,9 y la relación del número de grupos urea que se generan al número de grupos uretano que se generan es de 1:1 a 2,5:1, preferiblemente de 1,3:1 a 2,2:1 y la toluilendiamina usada es 2,3-diaminotolueno y/o 3,4-diaminotolueno (la denominada orto-TDA"), que contiene dado el caso hasta el 20 % en peso, de forma particular hasta el 10 % en peso de 2,4- y/o 2,6-diaminotolueno.

Un objetivo adicional de la invención es un procedimiento para la preparación de espumas de poliuretano semirrígidas de acuerdo con la invención mediante reacción de

a) poliisocianatos orgánicos y/o poliisocianatos orgánicos modificados basados en difenilmetanodiisocianato y/o polifenilpolimetilenpoliisocianato y

b) componentes que contienen grupos reactivos frente a isocianato en presencia de

c) catalizadores

d) del 1 al 5 % en peso, preferiblemente... [Seguir leyendo]

1. Espumas de poliuretano semirrígidas con una densidad de 90 a 180 kg/m3 (medida según la norma DIN 53420) y una dureza de aplastamiento de 20 a 95 kPa (medida según la norma ISO 3386-1-98 al 40 % de compresión) obtenidas a partir de

a) polllsoclanatos orgánicos y/o polüsocianatos orgánicos modificados basados en dlfenllmetanodiisoclanato y/o pollfenllpollmetllenpoliisocianato y

b) componentes que contienen grupos reactivos frente a isocianato en presencia de

c) catalizadores

d) del 1 al 5 % en peso, referido a la suma de los componentes b) a e), agua y

e) dado el caso coadyuvantes y/o aditivos, caracterizadas porque los componentes b) contienen

b1) del 84 al 99,5 % en peso, referido al componente b), de al menos un polieterpoliol basado en óxido de etileno y/o óxido de proplleno con un peso equivalente ponderado al peso de >1000 a 3000 g/mol y una funcionalidad media de 2 a 8,

b2) del 0,5 al 6 % en peso, referido al componente b), de al menos un polieterpoliol basado en óxido de etileno y/o óxido de proplleno con diamlnotolueno como iniciador con un peso equivalente ponderado al peso de 90-190 g/mol

y

b3) del 0 al 10 % en peso, referido al componente b), de agente de alargamiento de cadena y/o reticulante, en donde la relación de grupos NCO a los grupos reactivos frente a isocianato es de 0,9:1 a 1:0,9 y la relación del número de grupos urea que se generan al número de grupos uretano que se generan es de 1:1 a 2,5:1 y la toluilendiamina es

2.3- diaminotolueno y/o 3,4-dlaminotolueno, que contiene dado el caso hasta el 20 % en peso de 2,4- y/o 2,6- dlamlnotolueno.

2. Procedimiento para la preparación de espumas de poliuretano semirrígidas según la reivindicación 1 mediante reacción de

a) polüsocianatos orgánicos y/o polüsocianatos orgánicos modificados basados en difenilmetanodllsoclanato y/o polifenilpolimetilenpolMSOcianato con

b) componentes que contienen grupos reactivos frente a isocianato en presencia de

c) catalizadores,

d) del 1 al 5 % en peso, referido a la suma de los componentes b) a e), agua y

e) dado el caso coadyuvantes y/o aditivos, caracterizado porque los componentes b) contienen

b1) del 84 al 99,5 % en peso, referido al componente b), de al menos un polieterpoliol basado en óxido de etileno y/o óxido de propileno con un peso equivalente ponderado al peso de >1000 a 3000 g/mol y una funcionalidad media de 2 a 8,

b2) del 0,5 al 6 % en peso, referido al componente b), de al menos un polieterpoliol basado en óxido de etileno y/o óxido de propileno con toluilendiamina como iniciador con un peso equivalente ponderado al peso de 90-190 g/mol y

b3) del 0 al 10 % en peso, referido al componente b), de agente de alargamiento de cadena y/o reticulante, en donde la relación de grupos NCO a los grupos reactivos frente a isocianato es de 0,9:1 a 1:0,9 y la relación del número de grupos urea que se generan al número de grupos uretano que se generan es de 1:1 a 2,5:1 y la toluilendiamina es

2.3- diaminotolueno y/o 3,4-diaminotolueno, que contiene dado el caso hasta el 20 % en peso de 2,4- y/o 2,6- diaminotolueno.

3. Uso de espumas de poliuretano semirrígidas según la reivindicación 1 para la producción de elementos compuestos preferiblemente a partir de un soporte y una piel de cubierta, que comprende termoplásticos dado el caso post-reticulados y/o reforzados con fibra, elastómeros, durómeros, madera, cuero o metal.

4. Uso de los elementos compuestos citados según la reivindicación 3 en la fabricación de vehículos de forma particular en el revestimiento del espacio interior de vehículos.