ES2206628T3 - Procedimiento para la fabricacion de espumas elasticas en bloque de poliuretano. - Google Patents
Procedimiento para la fabricacion de espumas elasticas en bloque de poliuretano.Info
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Abstract
SE DESCRIBE UN PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACION DE MATERIALES ESPUSMOSOS ELASTICOS BLANDOS EN BLOQUE HACIENDO REACCIONAR: A) POLIISOCIANATOS CON B) AL MENOS DOS COMPUESTOS QUE MUESTRAN UNOS ATOMOS DE HIDROGENO REACTIVOS FRENTE A LOS ISOCIANATOS Y QUE TIENEN UN PESO MOLECULAR DE ENTRE 400 Y 10000, C) AGUA Y, OPCIONALMENTE, AGENTES DE PROPULSION ORGANICOS, D) ESTABILIZADORES DE TIPO CONOCIDO, E) ACTIVADORES DE TIPO CONOCIDO, F) OTROS PRODUCTOS AUXILIARES Y ADICIONALES YA CONOCIDOS DE POR SI. LA INVENCION SE CARACTERIZA PORQUE LOS COMPONENTES POLIOL B) ESTAN COMPUESTOS POR: B1) AL MENOS DOS COMPUESTOS DE PESO MOLECULAR ENTRE 2000 Y 10000 Y UNA FUNCIONALIDAD DE ENTRE 2 Y 4, QUE MUESTRAN UNOS ATOMOS DE HIDROGENO REACTIVOS FRENTE A LOS ISOCIANATOS, B2) AL MENOS CUATRO COMPUESTOS DE PESO MOLECULAR ENTRE 400 Y 4000, PREFERENTEMENTE ENTRE 500 Y 3000, Y UNA FUNCIONALIDAD DE ENTRE 2 Y 8, PREFERENTEMENTE ENTRE 4 Y 6, QUE MUESTRAN UNOS ATOMOS DE HIDROGENO REACTIVOS FRENTE A LOS ISOCIANATOS, B3) OPCIONALMENTE, UNOS AGENTES RETICULANTES DE BAJO PESO MOLECULAR DE ENTRE 32 Y 399 DE PESO MOLECULAR, Y G) DIOXIDO DE CARBONO LIQUIDO QUE ES EXPANDIDO PREVIAMENTE A SU DESCARGA EN UNA CAMARA DE EXPANSION QUE CONTIENE UNAS REDES DE MALLA FINA.
Description
Procedimiento para la fabricación de espumas
elásticas en bloque de poliuretano.
La fabricación de espumas elásticas en bloque
para los usos más diversos se realizó en el campo de las densidades
aparentes abajo mencionadas con agentes de expansión orgánicos,
totalmente halogenados como monofluorotriclorometano, que por
razones ecológicas ya no se usa. En el marco de este cambio se usa
ahora frecuentemente diclorometano (DCM). Este agente de expansión
también produce en la técnica de espumación dos efectos; por un lado
la disminución de la densidad aparente como efecto propio de
expansión y por otro la retirada de energía del sistema de reacción
por el paso al estado gaseoso. Así, con el uso de mayores
cantidades de agua y por consiguiente también de isocianatos se
pueden ajustar en diversos marcos variaciones de la dureza en el
intervalo de densidades aparentes abajo mencionado. Estos tipos no
se pueden fabricar sólo en la base de agua, ya que la exotermia en
temperaturas internas da como resultado que se produzcan por lo
menos alteraciones del color del núcleo. Un paso más en dirección a
un proceso de fabricación ecológico aún más desarrollado es el uso
de dióxido de carbono líquido como agente de expansión, como se
describe por ejemplo en el documento DE 4 422 568. Para el uso de
este procedimiento es decisiva la capacidad de funcionamiento de la
cámara de expansión con piezas de tamizado antes de la descarga de
los materiales de partida.
A causa de las distintas energías de evaporación
de los agentes de expansión CO_{2} y DCM no es posible fabricar
tipos de espumas iguales en un proceso de producción seguro ya que
la temperatura interior del bloque es distinta a densidades
aparentes comparables.
El documento US-A 5.120 770 da a
conocer el uso de CO_{2} líquido dado el caso en combinación con
agua como agente de expansión para la fabricación de espumas de
poliuretano. Como compuestos reactivos con isocianatos se describen
poliolpoliéteres y poliolpoliésteres de una funcionalidad OH de 2
hasta 4 que se usan aislados o en mezclas dado el caso bajo adición
de más alcoholes tri o tetrahidroxílicos de bajo peso molecular.
El objetivo de la presente invención era, por
tanto, poner a disposición espumas de poliuretano elásticas con uso
de dióxido de carbono como agente de expansión, que presenten igual
o mejor calificación respecto a la densidad aparente, la dureza y
la elasticidad que las espumas fabricadas con los agentes de
expansión físicos tradicionales.
Se ha encontrado ahora que a través de polioles
especiales y CO_{2} líquido como agentes de expansión adicionales
se pueden fabricar calidades de espumas inmejorables en la técnica
de producción y respecto a las características mecánicas, que se
distinguen por mayores durezas de recalcado con mejor
elasticidad.
El objeto de la invención es un procedimiento
para la fabricación de espumas elásticas en bloque a través de la
reacción de
A) poliisocianatos,
B) compuestos de peso molecular 400 hasta 10.000
que presentan al menos dos átomos de hidrógeno capaces de reaccionar
frente a isocianatos
C) agua y dado el caso agentes de expansión
orgánicos
D) estabilizadores de tipo conocido,
E) activadores de tipo conocido
F) otros coadyuvantes y aditivos conocidos de
por sí
caracterizado porque el componente poliol B) está
compuesto por
B1) compuestos de peso molecular 2.000 hasta
10.000 y una funcionalidad de 2 hasta 4 que presentan al menos dos
átomos de hidrógeno capaces de reaccionar frente a isocianatos,
B2) compuestos de peso molecular 400 hasta 4.000,
preferiblemente 400 hasta 3.000 y una funcionalidad de 4 hasta 8,
preferiblemente 4 hasta 6 que presentan al menos cuatro átomos de
hidrógeno capaces de reaccionar frente a isocianatos,
B3) dado el caso reticulantes de bajo peso
molecular de masa molar 32 hasta 399 y porque como agente de
expansión adicional,
G) se usa CO_{2} líquido, que se expande antes
de la retirada sobre la cinta transportadora en una cámara de
expansión que contiene una red de malla fina.
La combinación de los polioles B1) y B2) así como
de CO_{2} líquido conduce a espumas con tiempos de recorrido sin
problemas para longitudes de bloque de 300 - 700 m, sin que se
llegue a problemas de rendimiento en la zona sensible de la cámara
de expansión, en la que se obtienen durezas que a la misma cantidad
de isocianato están por encima de las de las espumas habituales
sobre una base convencional de poliol. El componente poliol B2) se
usa en cantidades de 2,5 - 30, preferiblemente 2,5 - 20 partes,
referido a 100 partes de B1) y B2). Como iniciadores para el
componente poliol B2) se usan manitol, sorbitol, lactosa o
sacarosa. Estos se convierten mediante adición de oxiranos en los
polioles B2) del citado intervalo de masa molar principalmente con
grupos terminales OH primarios.
Iniciadores de los polioles B1) son aquellos de
funcionalidad 2 – 4 como glicerina, trimetilolpropano y
pentaeritrita; estos se convierten mediante adición de oxiranos en
los polioles B1) con los citados intervalos de masa molar.
El poliol B1) tiene una funcionalidad de 2,0
hasta 4,0, preferiblemente 2,5 hasta 4,0, una masa molar de 400
hasta 5.000 y principalmente grupos OH secundarios.
El poliol B2) tiene una funcionalidad de 4 hasta
8, preferiblemente 4 hasta 6, una masa molar de 400 hasta 4.000,
preferiblemente 400 hasta 3.000 y principalmente grupos OH
primarios.
Los polioles B2) contienen 10 hasta 30 partes en
peso, preferiblemente 15 hasta 25 partes en peso de óxido de etileno
constante hasta el final.
Los polioles B1) se usan en cantidades de 97,5
hasta 70 partes en peso, preferiblemente 97,5 hasta 80 partes en
peso y los polioles B2) se usan en cantidades de 2,5 hasta 30 partes
en peso, preferiblemente 2,5 hasta 20 partes en peso referidas a 100
partes en peso de B1) y B2).
En el procedimiento de acuerdo con la invención
se expande dióxido de carbono líquido en una cámara de expansión que
contiene un tamiz en corriente de los componentes A hasta G.
La cámara de expansión para la reducción de la
presión en la corriente de los componentes A a G consta de al menos
una bandeja de tamizado con anchos de malla de 0,025 - 0,3 mm,
preferiblemente 0,05 - 0,2 mm, con especial preferencia 0,05 - 0,15
mm, en la que la suma de las secciones transversales de las
perforaciones constituye el 10 - 40%, preferiblemente el 20 - 30% de
la bandeja de tamizado.
Poliolpoliéter de índice de OH 45 con
principalmente grupos OH secundarios a través de adición de óxido
de propileno al 85% en peso y óxido de etileno al 15% en peso a
trimetilolpropano como iniciador.
Poliolpoliéter 2 de índice de OH 180 con
principalmente grupos terminales OH primarios a través de adición
de óxido de propileno al 80% en peso y óxido de etileno estable
hasta el final al 20% en peso a sorbitol como iniciador.
Toluilen-diisocianato con
isómeros 2, 4- al 80% en peso e isómeros 2, 6- al 20% en peso.
Toluilen-diisocianato con
isómeros 2, 4- al 65% en peso e isómeros 2, 6- al 35% en peso.
En una planta de espumación UBT de la empresa
Hennecke, D 53754 Birlinghoven, equipada con una cámara de expansión
con tamiz descrita en el documento Le A 30 508 se hacen
reaccionar:
Primer
ejemplo
| Poliol 1 (B1) | 85 partes en peso |
| Poliol 2 (B2) | 15 partes en peso |
| Activador A1 (Air Products) | 0,1 partes en peso |
| Estabilizador OS 22 (Bayer AG) | 1,3 partes en peso |
| Dietilhexoato de estaño | 0,1 partes en peso |
| Agua | 4,2 partes en peso |
| CO_{2} líquido | 4,0 partes en peso |
| Isocianato 1 | 34,0 partes en peso |
| Isocianato 2 | 22,7 partes en peso |
| TDI total | 56,7 partes en peso |
Se puede fabricar espuma en bloque que se puede
transportar sin problemas respecto a longitud de recorrido,
ausencia de estrías, zona del suelo y estructura celular.
| Densidad aparente | 16,8 kg/m^{3} |
| Resistencia a la tracción | 92 kPa |
| Alargamiento de rotura | 120% |
| Dureza de recalcado | 2,9 kPa |
| Elasticidad de rebote | 46% |
Los tamices de reducción de presión de la cámara
de expansión están sin recubrimiento después de un largo recorrido,
aunque se procesó un poliolactivo.
Segundo
ejemplo
| Poliol 1 (B1) | 90 partes en peso |
| Poliol 2 (B2) | 10 partes en peso |
| Activador A1 (Air Products) | 0,1 partes en peso |
| Estabilizador OS 22 (Bayer AG) | 1,3 partes en peso |
| Dietilhexoato de estaño | 0,13 partes en peso |
| Agua | 4,2 partes en peso |
| CO_{2} líquido | 3,0 partes en peso |
| Isocianato 1 | 47,8 partes en peso |
| Isocianato 2 | 8,9 partes en peso |
| TDI total | 56,7 partes en peso |
El bloque se puede fabricar en un proceso de
producción seguro durante un largo espacio de tiempo.
| Densidad aparente | 18,3 kg/m^{3} |
| Resistencia a la tracción | 100 kPa |
| Alargamiento de rotura | 100% |
| Dureza de recalcado | 3,3 kPa |
| Elasticidad de rebote | 47% |
Tercer
ejemplo
| Poliol 1 | 85 partes en peso |
| Poliol 2 | 15 partes en peso |
| Activador A1 (Air Products) | 0,1 partes en peso |
| Estabilizador OS 22 (Bayer AG) | 1,3 partes en peso |
| Dietilhexoato de estaño | 0,13 partes en peso |
| Agua | 4,2 partes en peso |
| CO_{2} líquido | 3,0 partes en peso |
| Isocianato 1 | 48,2 partes en peso |
| Isocianato 2 | 8,5 partes en peso |
| TDI total | 56,7 partes en peso |
La espuma se puede fabricar en un proceso de
producción seguro durante un largo espacio de tiempo.
| Densidad aparente | 18,4 kg/m^{3} |
| Resistencia a la tracción | 99 kPa |
| Alargamiento de rotura | 120% |
| Dureza de recalcado | 3,5 kPa |
| Elasticidad de rebote | 47% |
Cuarto ejemplo
(comparación)
| Poliol 1 | 100 partes en peso |
| Poliol 2 | - |
| Activador A1 (Air Products) | 0,1 partes en peso |
| Estabilizador OS 22 | 1,3 partes en peso |
| Dietilhexoato de estaño | 0,1 partes en peso |
| Agua | 5,0 partes en peso |
| Cloruro de metileno | 6,0 partes en peso |
| Isocianato 1 | 60,5 partes en peso |
| Densidad aparente | 17,0 kg/m^{3} |
| Resistencia a la tracción | 90 kPa |
| Alargamiento de rotura | 95% |
| Dureza de recalcado | 2,4 kPa |
| Elasticidad de rebote | 40% |
En el ejemplo 4 se alcanza una dureza claramente
menor que en el ejemplo 1 de acuerdo con la invención, aunque la
cantidad de isocianato es aquí esencialmente mayor; la densidad
aparente comparable aquí está sin embargo relacionada con el uso de
cloruro de metileno. El uso de una combinación de isocianatos como
en 1 conduce a inestabilidades en el bloque.
Quinto ejemplo
(comparación)
| Poliol 1 | 100 partes en peso |
| Poliol 2 | - |
| Activador A1 | 0,1 partes en peso |
| Estabilizador OS 22 | 1,3 partes en peso |
| Dietilhexoato de estaño | 0,13 partes en peso |
| Agua | 4,7 partes en peso |
| CO_{2} líquido | 3,0 partes en peso |
| Isocianato 1 | 56,7 partes en peso |
| Densidad aparente | 17,0 kg/m^{3} |
| Resistencia a la tracción | 110 kPa |
| Alargamiento de rotura | 95% |
| Dureza de recalcado | 1,9 kPa |
| Elasticidad de rebote | 42% |
La cantidad máxima de isocianato usable, es
decir, sin daños de alteración de color en el núcleo, sin cloruro
de metileno en el ejemplo 5 da como resultado en el ejemplo 1 de
acuerdo con la invención espumas con dureza de recalcado
esencialmente mayor y mejor elasticidad. Con el uso de una
combinación de isocianatos como en el ejemplo 1 resulta una
inestabilidad de la espuma.
Claims (5)
1. Procedimiento para la fabricación de espumas
elásticas en bloque a través de la reacción de
A) poliisocianatos con,
B) compuestos de peso molecular 400 hasta 10.000
que presentan al menos dos átomos de hidrógeno capaces de
reaccionar frente a isocianatos
C) agua y dado el caso agentes de expansión
orgánicos
D) estabilizadores de tipo conocido,
E) activadores de tipo conocido
F) otros coadyuvantes y aditivos conocidos de
por sí
caracterizado porque el componente poliol
B) está compuesto por
B1) compuestos de peso molecular 2.000 hasta
10.000 y una funcionalidad de 2 hasta 4 que presentan al menos dos
átomos de hidrógeno capaces de reaccionar frente a isocianatos,
B2) compuestos de peso molecular 400 hasta 4.000,
preferiblemente 500 hasta 3.000 y una funcionalidad de 4 hasta 8,
que presentan al menos cuatro átomos de hidrógeno capaces de
reaccionar frente a isocianatos, iniciados con manitol, sorbitol,
sacarosa o lactosa,
B3) dado el caso reticulantes de bajo peso
molecular de peso molecular 32 hasta 399 y porque
G) se usa dióxido de carbono líquido, que se
expande antes de la descarga de producto en una cámara de expansión
que contiene un tamiz.
2. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque los polioles B2) contienen 10 - 30,
preferiblemente 15 - 25% en peso de óxido de etileno terminal.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2
caracterizado porque los polioles B1) se usan en cantidades
de 97,5 hasta 70, preferiblemente 97,5 hasta 80 y los polioles B2)
de 2,5 hasta 30, preferiblemente 2,5 hasta 20 partes en peso,
referido a 100 partes de componentes polioles B1) y 2).
4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3
caracterizado porque el dióxido de carbono líquido se
expande en una cámara de expansión que contiene un tamiz en la
corriente de los componentes A hasta G.
5. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 4
caracterizado porque la cámara de expansión para la
reducción de la presión en la corriente de los componentes A hasta
G consta de al menos una bandeja de tamizado con anchos de malla de
0,025 - 0,3, preferiblemente 0,05 - 0,2, con especial preferencia
0,05 - 0,15 mm de ancho de malla, en la que la suma de las secciones
transversales de las perforaciones constituye el 10 - 40,
preferiblemente el 20 - 30% de la bandeja de tamizado.
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