SOLUCIONES DE POLIURETANOUREAS.

Soluciones de poliuretanoureas en disolventes que contienen ?-butirolactona,

caracterizadas porque contienen de 20 a 40% en peso de poliuretanourea disuelta así como de 15 a 50% en peso de ?-butirolactona en mezcla con alcoholes, dado el caso con uso de ésteres y cetonas

Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W06001187EP.

Solicitante: BAYER MATERIALSCIENCE AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: BAYER MATERIALSCIENCE AG04653970BMS051008PCT-EP,51368 LEVERKUSEN.

Inventor/es: KUREK, GERALD, DR., CASSELMANN, HOLGER, DR., URBAN, JURGEN, KOCHER, JURGEN, DR., FELLER,THOMAS.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 25 de Noviembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C08G18/10 QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08G COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES DISTINTAS A AQUELLAS EN LAS QUE INTERVIENEN SOLAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para sintetizar un compuesto dado o una composición dada o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P). › C08G 18/00 Productos poliméricos de isocianatos o isotiocianatos. › Procesos de prepolimerización que incluyen reacción de isocianatos o isotiocianatos con compuestos que tienen hidrógeno activo en un primer paso de reacción.
  • C08G18/44 C08G 18/00 […] › Policarbonatos.
  • C08J3/09B3
  • C09D175/12 C […] › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09D COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS, BARNICES, LACAS; EMPLASTES; PRODUCTOS QUIMICOS PARA LEVANTAR LA PINTURA O LA TINTA; TINTAS; CORRECTORES LIQUIDOS; COLORANTES PARA MADERA; PRODUCTOS SOLIDOS O PASTOSOS PARA ILUMINACION O IMPRESION; EMPLEO DE MATERIALES PARA ESTE EFECTO (cosméticos A61K; procedimientos para aplicar líquidos u otros materiales fluidos a las superficies, en general B05D; coloración de madera B27K 5/02; vidriados o esmaltes vitreos C03C; resinas naturales, pulimento francés, aceites secantes, secantes, trementina, per se , C09F; composiciones de productos para pulir distintos del pulimento francés, cera para esquíes C09G; adhesivos o empleo de materiales como adhesivos C09J; materiales para sellar o guarnecer juntas o cubiertas C09K 3/10; materiales para detener las fugas C09K 3/12; procedimientos para la preparación electrolítica o electroforética de revestimientos C25D). › C09D 175/00 Composiciones de revestimiento a base de poliureas o poliuretanos; Composiciones de revestimiento a base de tales polímeros. › a partir de compuestos que tienen nitrógeno y un hidrógeno activo, no formando parte el átomo de nitrógeno de un grupo isocianato.
  • D06M13/352 TEXTILES; PAPEL.D06 TRATAMIENTO DE TEXTILES O SIMILARES; LAVANDERIA; MATERIALES FLEXIBLES NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR.D06M TRATAMIENTO, NO PREVISTO EN OTRO LUGAR EN LA CLASE D06, DE FIBRAS, HILOS, HILADOS, TEJIDOS, PLUMAS O ARTICULOS FIBROSOS HECHOS DE ESTAS MATERIAS.D06M 13/00 Tratamiento de fibras, hilos, hilados, tejidos o artículos fibrosos hechos de estas materias, con compuestos orgánicos no macromoleculares (D06M 10/00, D06M 14/00 tienen prioridad; tratamiento con complejos de aminas orgánicas con sustancias inorgánicas D06M 11/59 ); Este tratamiento combinado con un tratamiento mecánico. › que tienen heterociclos de cinco miembros.
  • D06M15/564 D06M […] › D06M 15/00 Tratamiento de fibras, hilos, hilados, tejidos o artículos fibrosos hechos de estas materias, con compuestos macromoleculares; Este tratamiento combinado con un tratamiento mecánico (D06M 10/00, D06M 14/00 tienen prioridad). › Poliureas, poliuretanos u otros polímeros con uniones ureido o uretano; Sus precursores precondensados.

Clasificación PCT:

  • C08G18/10 C08G 18/00 […] › Procesos de prepolimerización que incluyen reacción de isocianatos o isotiocianatos con compuestos que tienen hidrógeno activo en un primer paso de reacción.
  • C08G18/44 C08G 18/00 […] › Policarbonatos.
  • C08J3/09 C08 […] › C08J PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS; TRATAMIENTO POSTERIOR NO CUBIERTO POR LAS SUBCLASES C08B, C08C, C08F, C08G o C08H (trabajo, p. ej. conformado, de plásticos B29). › C08J 3/00 Procesos para el tratamiento de sustancias macromoleculares o la formación de mezclas. › en líquidos orgánicos.
  • C08K5/1535 C08 […] › C08K UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS NO MACROMOLECULARES COMO INGREDIENTES DE LA COMPOSICION (colorantes, pinturas, pulimentos, resinas naturales, adhesivos C09). › C08K 5/00 Utilización de ingredientes orgánicos. › Ciclos de cinco eslabones.
  • C09D175/12 C09D 175/00 […] › a partir de compuestos que tienen nitrógeno y un hidrógeno activo, no formando parte el átomo de nitrógeno de un grupo isocianato.
  • C14C11/00 C […] › C14 PIELES; PIELES SIN CURTIR; CUEROS.C14C TRATAMIENTO DE LAS PIELES O LOS CUEROS CON PRODUCTOS QUÍMICOS, ENCIMAS O MICROORGANISMOS, p. ej. CURTIDO, IMPREGNACION O TERMINACION; SUS APARATOS; COMPUESTOS PARA EL CURTIDO (blanqueo del cuero o de las pieles D06L; teñido de cuero o de las pieles D06P). › Terminado de la superficie del cuero.
  • D06M15/564 D06M 15/00 […] › Poliureas, poliuretanos u otros polímeros con uniones ureido o uretano; Sus precursores precondensados.

Fragmento de la descripción:

Soluciones de poliuretanoureas.

La invención se refiere a soluciones de poliuretanoureas en ?-butirolactona en mezcla con alcoholes, dado el caso con uso de ésteres y cetonas así como al uso de estas soluciones de poliuretanoureas para el recubrimiento de sustratos. En cuanto a los sustratos recubiertos se trata preferiblemente de productos textiles o cuero, pero también se pueden recubrir materiales como madera u hormigón.

El recubrimiento de sustratos, por ejemplo, productos planos textiles, con sistemas de poliuretano se encuentra en el estado de la técnica. A este respecto se diferencia dispersiones de poliuretano acuosas y sistemas que contienen disolvente.

Los sistemas de poliuretano acuosos cubren un gran campo de uso y tienen la ventaja de poder prescindir esencialmente de sustancias orgánicas volátiles. Sin embargo, en base a su carácter necesariamente hidrófilo los correspondientes recubrimientos poseen una resistencia al agua inferior a los recubrimientos de poliuretano correspondientes, prepa- rados a partir de soluciones orgánicas, ya que los grupos hidrofilizantes permanecen en la película de recubrimiento.

Si se quieren producir recubrimientos con buena resistencia al agua, los sistemas de poliuretano a partir de disolventes orgánicos son preferibles a los sistemas acuosos. En un poliuretano de un componente el procedimiento de formación de película es un fenómeno físico, que al contrario que los poliuretanos de dos componentes no va acompañado de reacción química alguna.

Los recubrimientos de poliuretanoureas de un componente basados en disolvente orgánico son muy apreciados por los usuarios por su dureza, elasticidad y resistencia y se usan, por ejemplo, para la preparación de tiras de bandas de cubrimiento sobre textiles. Se preparan tales sistemas haciendo reaccionar un diisocianato alifático o aromático con un macrodiol lineal (poliéter-, poliéster- o policarbonatodiol) para dar un prepolímero y después se ajusta mediante reacción con una diamina alifática como alargador de cadena hasta el peso molecular requerido. Tales soluciones de poliuretanourea lineal, que dan lugar a recubrimientos especialmente estables, son proclives debido su estructura, compuesta por el segmento duro de urea y el segmento blando del macrodiol, a asociaciones y cristalizaciones en la solución orgánica. Por tanto ya no están aseguradas una buena procesabilidad y buenas propiedades del recubrimiento de poliuretano.

Para el impedimento de esta cristalización se recomiendan en el estado de la técnica mezclas de disolventes, que entre tanto, debido al conocimiento toxicológico creciente, se consideran entre los disolventes tóxicos. Para poliuretanoureas alifáticas los documentos DE-A 3134112 y DE-A 2457387 recomiendan mezclas de disolventes de hidrocarburos aromáticos y alcoholes, por ejemplo, mezclas de tolueno e isopropanol.

El tolueno es en base a nuevos conocimientos toxicológicos una sustancia peligrosa, que ya no se debería usar más en las mezclas de disolventes para poliuretanoureas para el recubrimiento textil. Los disolventes que contienen amida y urea habituales igualmente en el recubrimiento textil hasta ahora como dimetilformamida, dimetilacetamida, N-metilpirrolidona o tetrametilurea son disolventes igualmente peligrosos para la salud e igualmente no se pueden usar por estos motivos a pesar de su conocido buen poder disolvente.

El uso de aditivos que alteran la cristalización, por ejemplo, mezclas de distintas aminas para el alargamiento de cadenas, tampoco tiene el efecto deseado. Además mediante esta falta de uniformidad incorporada pretendidamente se altera tanto el polímero en su composición que se pierden las propiedades deseadas del producto, del recubrimiento. El uso de un sistema disolvente adecuado se ha de preferir a esta formulación de disolvente.

Por tanto, para poder usar adicionalmente soluciones de poliuretanourea de un componente con el buen nivel de propiedades conocido, se requieren sistemas de disolventes nuevos, toxicológicamente inocuos. Sin embargo, muchas mezclas de disolventes toxicológicamente inocuas, como se indica en los ejemplos comparativos, no se pueden usar para el fin de preparar soluciones de poliuretanourea estables a la cristalización.

Por tanto, la presente invención se basa en el objetivo de encontrar nuevas soluciones de recubrimiento para el recubrimiento de sustratos, con las cuales sea posible generar recubrimientos basados en poliuretanoureas que sean en este campo al menos iguales en sus propiedades a los del estado de la técnica, en cuya preparación y uso se prescinda sin embargo de disolventes toxicológicamente peligrosos. Estas formulaciones o soluciones deben ser estables, lo que significa especialmente que los polímeros disueltos no puedan precipitar o recristalizar, por tanto las soluciones presentan una elevada estabilidad al almacenamiento.

Este objetivo se consiguió con ayuda de soluciones de poliuretanoureas lineales o poco ramificadas. El disolvente de acuerdo con la invención adecuado es ?-butirolactona, preferiblemente en mezcla con los disolventes toxicológicamente inocuos antes mencionados.

Una solución de acuerdo con la invención de poliuretanourea en la mezcla de disolvente orgánico contiene de 20 a 40% en peso de sólido, y estas soluciones contienen una proporción de ?-butirolactona de 15 a 50% en peso, referido a la solución total, junto con alcoholes y dado el caso ésteres y cetonas.

Como poliuretanourea se pueden usar todas las poliuretanoureas que sean adecuadas de forma conocida para el recubrimiento, especialmente aquellas cuya aplicabilidad para la carga de textiles es conocida por el especialista en la técnica o se muestre prima facie adecuada.

Se usan preferiblemente poliuretanoureas de acuerdo con la invención, que están constituidas por

    a) un macrodiol (poliéter-, poliéster- o policarbonatodiol) con un peso molecular entre 600 y 4000, con especial preferencia entre 1000 y 3000 o por mezclas de los componentes macrodiol mencionados o por mezclas de uno de los macrodioles mencionados con un diol alifático de cadena corta con un peso molecular entre 50 y 500, en donde se añade por mol de macrodiol de 0,2 a 0,5 moles del diol alifático de cadena corta,
    b) por mol de macrodiol de 0,5 a 2,0 moles de una diamina o hidrazina alifática o cicloalifática como las denominadas alargadoras de cadena, y
    c) por mol de macrodiol de 1,5 a 3,0 moles de un diisocianato alifático, cicloalifático o aromático, preferiblemente de un diisocianato alifático o cicloalifático.

Las poliuretanoureas contenidas en el agente de recubrimiento de acuerdo con la invención para tejidos textiles son poliuretanoureas de alto peso molecular, pero prácticamente no reticuladas, termoplásticas, que se preparan en solución o estado fundido. Estas se caracterizan, entre otras cosas, porque se pueden preparar y usar sin uso conjunto de dimetilformamida, dimetilacetamida, N-metilpirrolidona, tetrametilurea, tolueno u otros disolventes tóxicos de alta polaridad. Estas poliuretanoureas de acuerdo con la invención se pueden preparar, disolver y usar en las mezclas de disolventes usadas de acuerdo con la invención basadas en ?-butirolactona y alcoholes y dado el caso ésteres y cetonas.

Es también sorprendente que los agentes de recubrimiento de acuerdo con la invención se caractericen a pesar del disolvente de punto de ebullición relativamente alto ?-butirolactona por propiedades importantes como adherencia y dureza de la película seca.

Como componentes constitutivos de los poliuretanos en los que se basan los agentes de recubrimiento de acuerdo con la invención, son adecuados un gran número de poliuretanoureas principalmente conocidas.

Fundamentalmente son adecuados macrodioles (a), es decir, compuestos polihidroxílicos con una funcionalidad hidroxilo media de aproximadamente 1,8 a 2,2, preferiblemente de 1,95 a 2,05. Se ha de evitar un grado de ramificación superior de los macrodioles ya que las soluciones de poliuretano generadas adquieren mediante la elevada reticulación una viscosidad muy elevada, que es desventajoso para el procesamiento como solución de recubrimiento. La elevada reticulación impide además que las soluciones de poliuretano generadas sean estables durante varios meses, como requiere el mercado. Se toman en consideración especialmente poliéteres, poliésteres y policarbonatos, preferiblemente poliésteres y policarbonatos.

Los poliéteres...

 


Reivindicaciones:

1. Soluciones de poliuretanoureas en disolventes que contienen ?-butirolactona, caracterizadas porque contienen de 20 a 40% en peso de poliuretanourea disuelta así como de 15 a 50% en peso de ?-butirolactona en mezcla con alcoholes, dado el caso con uso de ésteres y cetonas.

2. Soluciones según la reivindicación 1, caracterizadas porque contienen de 20 a 40% en peso de poliuretanourea disuelta así como de 15 a 50% en peso de ?-butirolactona en mezcla con alcoholes de bajo peso molecular, seleccionados del grupo constituido por etanol, n-propanol, iso-propanol y 1-metoxipropanol, dado el caso, con uso de ésteres y cetonas seleccionadas del grupo constituido por acetato de butilo, acetona, metiletilcetona y metilisobutilcetona.

3. Soluciones según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizadas porque la poliuretanourea contenida esta compuesta por:

    a) macrodioles lineales seleccionados del grupo constituido por poliéter-, poliéster- o policarbonatodiol con un peso molecular entre 600 y 4000, en donde el diol posee una funcionalidad media de 1,8 a 2,2, o por mezclas de los componentes de macrodiol mencionados o por mezclas de uno de los macrodioles mencionados con un diol alifático de bajo peso molecular con una masa molar de 50 a 500,
    b) por mol de diol de 0,5 a 2,0 moles de una diamina o hidrazina alifática o cicloalifática como alargadores de cadena, y
    c) por mol de macrodiol de 1,5 a 3,0 moles de un diisocianato alifático, cicloalifático o aromático.

4. Uso de las soluciones según las reivindicaciones 1 a 3 para el recubrimiento de sustratos.

5. Uso según la reivindicación 4, caracterizado porque las soluciones se aplican sobre los sustratos mediante impresión, pulverización, rasquetado o mediante recubrimiento por transferencia.

6. Uso según las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado porque en cuanto a los sustratos se trata de textiles.

7. Uso según las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado porque en cuanto a los sustratos se trata de cuero.


 

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