ES2340022T3 - Composicion de espuma de poliuretano. - Google Patents

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Abstract

Una composición formadora de espuma de un solo componente, que comprende una mezcla de (a) un prepolímero que contiene grupos isocianato libres en el intervalo de 12 a 17 por ciento en peso, en base al prepolímero, que se produce haciendo reaccionar un poliisocianato con una mezcla de polioles que comprende un primer poliol de poliéter que es un triol que tiene un peso molecular de 500 a 3000 y un segundo poliol de poliéter que es un diol, triol o una mezcla de los mismos que tiene un peso molecular de 5.000 a 12.000, en donde el primer a segundo poliol están presentes en una relación de partes en peso de 1:6 a 1:2 y en donde cuando el segundo poliol es un triol, tiene una funcionalidad hidroxi secundaria de al menos 50 por ciento; (b) un tensioactivo; (c) un catalizador; y (d) un agente de soplado.

Description

Composición de espuma de poliuretano.
La presente invención se refiere, de manera general, al campo de los poliuretanos espumables. Más específicamente, la invención se refiere a una composición de un solo componente para producir una espuma de poliuretano curada por la humedad, donde la espuma tiene un contenido de celdas abiertas de 60 por ciento a 95 por ciento.
Las espumas de poliuretano se conocen desde hace muchos años. Estas espumas son útiles y han encontrado aplicación en muchas industrias. La mayoría de las espumas de poliuretano son inherentemente hidrófobas, y por lo tanto son útiles como aislamiento en entornos húmedos o mojados. Además, se sabe que las espumas de poliuretano proporcionan excelentes barreras contra el aire, y se usan a menudo tanto como sellantes como adhesivos.
Una aplicación particularmente útil de las espumas de poliuretano es en la industria de la instalación de puertas y ventanas. La instalación inapropiada de ventanajes (por ejemplo, ventanas, puertas, claraboyas, etc.) en hogares y edificios de oficinas puede dar como resultado pérdidas de energía extremas y cuantificables. Se descubrió que los sistemas de poliuretano espumable, particularmente sistemas de un solo componente, podían ser dirigidos fácilmente hacia el hueco del vano sin terminación (espacio vacío entre la pared y el ventanaje insertado) para aislar y crear sellos herméticos. De manera general, tales sistemas de un solo componente son mezclas espumables estables en el almacenamiento, bajo presión, de un prepolímero de poliuretano, agentes de soplado y componentes auxiliares para producir una espuma de poliuretano.
Según es dispensada la composición de poliuretano desde el recipiente, se expande inmediatamente para llenar las cavidades, tales como el hueco formado entre la ventana y el vano sin terminación. La expansión de la composición ejerce una fuerza contra los materiales de construcción adyacentes según se expande adicionalmente y se cura. Siempre y cuando los materiales de construcción sean lo suficientemente fuertes, las presiones de la espumación no tienen virtualmente un efecto perceptible. Sin embargo, se ha informado sobre la existencia de problemas cuando se han usado espumas de poliuretano expansibles para instalar ventanajes, particularmente montajes de ventanas hechos de componentes de aluminio y vinilo. En estas construcciones de ventanajes, se ha sabido que las espumas ejercen la suficiente presión de espumación (fuerza hacia fuera) para causar una extensa distorsión de, por ejemplo, los marcos de la ventana a lo largo de sus perímetros. Tal distorsión también se puede llamar deflexión. Cuanto mayor sea la presión de espumación, mayor será la deflexión que se producirá a lo largo de la longitud del marco de la ventana. Muchos fabricantes de ventanas recomiendan que 1,59 mm (1/16'' ó 0,0625 pulgadas) sea la deflexión máxima permisible por lado para los materiales de los marcos de las ventanas. Cualquier deflexión mayor impactará en el rendimiento de la ventana en términos de facilidad de apertura. Una deflexión superior a este valor hará la apertura difícil, y en casos severos impedirá
que la ventana se abra, y puede afectar de manera adversa al sellado contra el aire y la eficacia energética de la ventana.
Se ha demostrado que las espumas de la técnica anterior tienen presiones de espumación en el intervalo de 11 a 23 kPa (1,6 a 3,4 psi) cuando se miden en una cavidad que simula un vano sin terminación, las cuales pueden dar como resultado la deflexión de una ventana de vinilo típica más allá de las recomendaciones del fabricante.
En menos de una hora o así de dispensar la espuma, la espuma se expandirá una cantidad adicional. Se ha creído comúnmente que esta "expansión post-dispensación" es un tipo de expansión de la espuma que produce una fuerza suficiente para causar la deflexión del marco del ventanaje. Así, los fabricantes de ventanajes han tendido a preferir, y en algunos casos especificar, que sólo se deben usar sellantes de espuma "mínimamente expansibles" para instalar ventanas y puertas.
En muchos casos, la deflexión del marco es debida a un error humano, ya que se aplica demasiada espuma al espacio de la cavidad entre la pared y el interior del marco. Apropiadamente aplicadas, las espumas no deberían causar una deflexión excesiva. Sin embargo, hay una tendencia a sobrellenar o llenar completamente las cavidades, lo que da como resultado la deflexión de los marcos de los ventanajes.
La patente de EE.UU. 4.258.140 describe un procedimiento para la fabricación de espumas de poliuretano a partir de un prepolímero que contiene grupos isocianato formados a partir de la reacción de poliisocianatos y polioles. La patente europea EP 0850964 describe un prepolímero terminado en isocianato, que contiene un agente de soplado, presurizado, que contiene grupos oxazolidona y uretano.
Los sellantes de espuma de poliuretano de un solo componente ofrecen todavía la mejor opción en términos de un material de aislamiento rentable, fácilmente aplicable, que es resistente a la humedad y proporciona una excelente barrera frente al aire. Por tanto, un sellante de espuma de poliuretano, dispensable, que pueda ejercer una fuerza predecible y relativamente baja sobre las superficies adyacentes sin importar cómo se aplique, y que además no deforme los marcos de las ventanas, es sumamente deseable.
La invención es el uso de una composición de espuma de un solo componente para producir una espuma de poliuretano de celdas abiertas en la que la presión de espumación es menor que 11 kPa (1,6 psi) cuando se mide en una cavidad que simula un vano sin terminación. En otro aspecto, la invención está dirigida a una espuma de poliuretano producida a partir de tal composición, en donde la espuma tiene un contenido de celdas abiertas de 60 a 90 por ciento.
La presente invención es una composición formadora de una espuma de un solo componente, que comprende una mezcla de
(a) un prepolímero que contiene grupos isocianato libres en el intervalo de 12 a 17 por ciento en peso, en base al prepolímero, que se produce haciendo reaccionar un poliisocianato con una mezcla de polioles que comprende un primer poliol que es un triol que tiene un peso molecular de 500 a 3000 y un segundo poliol que es un diol, triol o una mezcla de los mismos que tiene un peso molecular de 5000 a 12.000, en donde el primer a segundo poliol están presentes en una relación de partes en peso de 1:6 a 1:2;
(b) un tensioactivo;
(c) un catalizador; y
(d) un agente de soplado.
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Una realización adicional de la presente invención es la composición anterior, en donde la composición contiene además de 0,5 a 4 por ciento en peso de un tensioactivo de polisiloxano-polioxialquileno.
El primer y segundo poliol (trioles y/o dioles) se proporcionan en una relación de, preferiblemente, 1:5 a 1:2, y más preferiblemente de 1:4 a 1:2. Se hace reaccionar un exceso de isocianato con la mezcla de polioles (que también contiene componentes adicionales, tales como catalizadores, tensioactivos y retardantes de fuego) en presencia de un agente de soplado para formar un prepolímero de poliuretano. Cuando es dispensado desde el recipiente, el prepolímero espumado reacciona con la humedad atmosférica para formar una espuma de celdas abiertas que tiene 60 por ciento a 95 por ciento de celdas abiertas.
De acuerdo con una realización adicional, la presente invención se refiere a una composición de espuma de poliuretano de un solo componente que comprende un poliisocianato aromático, preferiblemente basado en diisocianato de difenilmetano (MDI) y lo más preferiblemente en un polimetilen-polifenil-isocianato (PMDI), y un primer y un segundo poliol provistos en una relación de 1:6 a 1:2. El primer poliol tiene un intervalo de pesos moleculares de 500 a 3000. El segundo poliol tiene un intervalo de pesos moleculares (PM) de 5.000 a 12.000. La composición forma una espuma de celdas abiertas que tiene de 60 por ciento a 95 por ciento de celdas abiertas.
En una realización, el primer poliol es un triol y el segundo poliol es un diol. En otra realización, el primer y segundo polioles son trioles. En aún otra realización, el primer poliol es un triol y el segundo poliol es una mezcla de diol y triol.
En aún una realización adicional, la presente invención se refiere a un sistema y dispositivo para dispensar una composición para una espuma de poliuretano de un solo componente curada por la humedad, que comprende un recipiente que contiene una composición de un prepolímero de poliuretano, en donde el prepolímero de poliuretano dispensado reacciona con la humedad atmosférica para formar una espuma de poliuretano que tiene de 60 por ciento a 95 por ciento de celdas abiertas.
En otra realización, el dispositivo de la presente invención comprende además un dispensador del tipo cánula-gatillo/válvula, o del tipo pistola dispensadora/válvula, donde la pistola dispensadora puede incluir la adición de una cánula extensora de la punta.
La presente invención también se refiere a un método para aplicar alrededor de una instalación de ventanaje una espuma de poliuretano que se expande, no obstante genera bajas fuerzas sobre el montaje del ventanaje durante la aplicación y el curado de la espuma. Se proporciona una composición de un prepolímero de poliuretano que comprende un poliisocianato y una composición de un poliol en la que el poliol tiene una funcionalidad de 2 a 4 y un peso molecular de 500 a 12.000, donde la relación de isocianato a poliol es de 1:1,2 a 1:0,8 partes en peso, en base a los componentes reactivos en la composición espumable. Se proporciona una composición de un prepolímero de poliuretano que comprende un poliisocianato, un primer poliol que es un triol de PM 500 a 3000; un segundo poliol que es un diol o triol de PM 4000 a 12000, estando dichos primer y segundo poliol provistos en una relación de isocianato a mezcla de polioles de 1:1,3 a 1:0,8, preferiblemente de 1:1,2 a 1:0,7 partes en peso.
La presente invención se refiere a un método para la producción de una espuma de poliuretano, que comprende suministrar a un recipiente dotado de válvula una mezcla que comprende un prepolímero terminado en isocianato que contiene grupos isocianato libres en el intervalo de 12-17 por ciento en peso y un agente de soplado, en donde el prepolímero se obtiene haciendo reaccionar un poliisocianato con una mezcla de polioles que comprende un primer poliol que es un triol que tiene un peso molecular de 500 a 3000, y un segundo poliol que es un diol, triol o mezcla de los mismos que tiene un peso molecular de 5000 a 12.000, en donde el primer y segundo polioles están presentes en una relación de partes en peso de 1:6 a 1:2, dejar que la mezcla alcance el equilibrio, añadir presión si se necesita, mantener la presión durante el almacenamiento y liberar la mezcla fuera del recipiente para producir una espuma que tiene una estructura de celdas de 60 a 95 por ciento de celdas abiertas.
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La presente invención se refiere a un recipiente dotado de una válvula que contiene una mezcla para producir una espuma que tiene una estructura de celdas de 60 a 95 por ciento de celdas abiertas, comprendiendo la mezcla un prepolímero con de 12 a 17 por ciento en peso de grupos isocianato libres y un agente de soplado, en donde el prepolímero se obtiene haciendo reaccionar un poliisocianato con una mezcla de polioles que comprende un primer poliol que es un triol que tiene un peso molecular de 500 a 3000, y un segundo poliol que es un diol, triol o mezcla de los mismos que tiene un peso molecular de 5000 a 12.000, en donde el primer y segundo polioles están presentes en una relación de partes en peso de 1:6 a 1:2, y teniendo el recipiente medios para dispensar la mezcla.
El isocianato y la mezcla de polioles se introducen en un recipiente, que se sella después con una válvula en su lugar. Después, el recipiente se carga con un agente de soplado que se disuelve en la mezcla y actúa para presurizar el recipiente y formar la estructura de celdas de la espuma curada por la humedad. Se hace reaccionar una cantidad de isocianato en exceso de la relación estequiométrica de isocianato a poliol (NCO:OH) para formar un prepolímero de poliuretano con de 12 por ciento a 17 por ciento de NCO libre, y preferiblemente de 13 por ciento a 15 por ciento de NCO libre. Una vez que la reacción se completa (usualmente en aproximadamente 24 horas), se acopla entonces un dispensador a la válvula sobre el recipiente. Con la activación de la válvula, la composición es liberada del recipiente y suministrada a través del dispensador. El prepolímero reacciona con la humedad atmosférica para formar una estructura de espuma de poliuretano de celdas abiertas de 60 por ciento a 95 por ciento de celdas abiertas.
La Figura 1 muestra la espuma de la presente invención dispensada en el hueco de un vano sin terminación entre un marco de ventana y una pared mediante un recipiente y dispensador de gatillo-cánula/válvula, que representa una realización preferida.
La Figura 2 es una vista aumentada de un tipo de dispensador de gatillo-cánula/válvula de la Fig. 1.
La Figura 3 muestra la espuma de la presente invención dispensada en un vano sin terminación entre un marco de ventana y una pared mediante un recipiente y dispensador, que representa otra realización preferida.
La Figura 4 muestra la espuma de la presente invención dispensada en un vano sin terminación entre un marco de ventana y una pared mediante un recipiente y dispensador, que representa una realización preferida adicional.
La Figura 5 muestra una vista en corte de la pared, mostrando la espuma de la presente invención que se aplica al hueco del vano sin terminación entre un marco de ventana y una pared.
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Según la presente invención, se ha descubierto ahora que un sellante de espuma de poliuretano de un solo componente curado por la humedad, independientemente del mecanismo de dispensación, se puede emplear de manera útil como sellante de ventanas, teniendo todas las características deseables asociadas normalmente con tales espumas. Además, la espuma de poliuretano de la presente invención no ejerce una fuerza de espumación excesiva mientras se expande y se cura. Se ha descubierto ahora que la expansión de la espuma en espumas de poliuretano no necesariamente está relacionada directamente con la fuerza de espumación de la espuma durante el curado. Siempre que la espuma mantenga una estructura de celdas abiertas de 60 por ciento a 95 por ciento de celdas abiertas, la espuma rinde de manera equivalente a, o mejor que, los sellantes de espuma de poliuretano de un solo componente conocidos, con respecto a la expansión de la espuma y las características de protección frente al aire, mientras que ejerce una fuerza de espumación mucho más baja. Esta deseable combinación de propiedades de la espuma de poliuretano da como resultado una deflexión de los marcos de los ventanajes reducida en gran medida.
El carácter de alto porcentaje de celdas abiertas, junto con la mayor flexibilidad y resiliencia de las espumas sellantes en aerosol de la presente invención, se consiguen usando tensioactivos asociados normalmente con la producción de espumas moldeadas de alta resiliencia o de espumas de bloque de alta resiliencia, de forma rígida, y polioles específicamente estructurados en proporciones específicas, en combinación con otros componentes. En general, se ha reconocido en la técnica que fabricar cualquier tipo de espuma con un alto contenido en celdas abiertas es difícil. Las variables de proceso pueden conducir a menudo a un contenido en celdas abiertas demasiado alto o demasiado bajo. Esto conduce bien a un encogimiento de la espuma (contenido en celdas abiertas demasiado bajo) o bien a un colapso de la espuma o celdas bastas (contenido en celdas abiertas demasiado alto). Según un aspecto de la presente invención, las proporciones de la formulación y el tipo de poliol apropiados para producir una espuma de 60 por ciento a 95 por ciento de celdas abiertas han sido determinados de manera concluyente, y dan como resultado una espuma que tiene una presión de espumación extremadamente baja, sin importar el método de dispensación seleccionado. En otro aspecto, la selección del tensioactivo apropiado en la formulación producirá el contenido de 60 a 95 por ciento de celdas abiertas requerido.
Tradicionalmente, se han producido espumas sellantes de poliuretano expansible dispensando composiciones de espuma de un solo componente usando montajes de cánula/gatillo y accesorios de tipo pistola con mecanismos de gatillo. La ventaja del mecanismo de pistola es un control del flujo mejorado, una "reutilización" del producto mejorada en gran medida, y un corte instantáneo efectuado en la punta. Este corte instantáneo elimina el goteo posterior de espuma después del corte, que se produce tanto con el dispensador de cánula/gatillo como con el dispensador de pistola con un extensor en la punta de tipo cánula acoplado. Cada uno de estos dispensadores está diseñado para ser acoplado a la válvula de aerosol del recipiente. Los extensores de cánula se usan a menudo con los accesorios de tipo pistola para alcanzar áreas que son de difícil acceso con la punta dispensadora normal. Tales extensores para la pistola imitan la capacidad de los montajes de gatillo y cánula para alcanzar las áreas más difíciles, y pueden extender la punta hasta en aproximadamente 5 cm (2 pulgadas) o más. Los presentes inventores se han dado cuenta de que el uso de extensores impacta directamente en las propiedades de la espuma dispensada. Por ejemplo, se ha apreciado que las composiciones de un solo componente conocidas, cuando son liberadas a través de un extensor, dan como resultado una espuma dispensada que tiene una densidad húmeda mayor, en comparación con la misma espuma siendo dispensada sin un extensor. Se sabe que la dinámica de flujo dentro del extensor de cánula conduce a un producto dispensado más denso. Por tanto, el uso de extensores provoca que se dispense más producto en el mismo volumen de cavidad. Además, las espumas conocidas dispensadas mediante extensores de cánula muestran fuerzas significativamente mayores, que dan como resultado la deflexión del marco del ventanaje en comparación con la misma espuma dispensada directamente desde la punta de la pistola.
En contraste, las espumas de la presente invención exhiben fuerzas de espumación que permanecen relativamente constantes sin importar cómo son dispensadas; esto es, con o sin extensores de cánula en la punta. Esta constancia es evidenciada por la ausencia de deflexión del marco del ventanaje resultante. Esta fuerza de espumación baja, predecible, protege contra los efectos adversos de llenar demasiado las cavidades, por ejemplo, en la industria de las ventanas/puertas, lo que evita la distorsión del ventanaje y los problemas de deflexión descritos anteriormente. Por lo tanto, la posibilidad de usar extensores de dispensación permite al usuario alcanzar cavidades y espacios de instalación como se desee, sin preocuparse de la deflexión del marco del ventanaje.
El contenido de celdas abiertas de las espumas se puede determinar según ASTM D2856-94, Vol. 08.02. Las espumas preferidas de la presente invención tienen un contenido de celdas abiertas de 60 por ciento a 95 por ciento, más preferiblemente de 75 por ciento a 95 por ciento, y lo más preferiblemente de 85 por ciento a 95 por ciento.
En general, el procedimiento de la presente invención usa variaciones de la química del poliuretano de un solo componente. Sin embargo, por primera vez, los solicitantes reconocieron la relación entre el uso de tensioactivos y los pesos moleculares de los polioles, junto con los poliisocianatos requeridos, catalizadores adecuados, diluyentes, retardantes de fuego y otros aditivos, en el control de la formación de celdas abiertas para conseguir de manera predecible una espuma útil para usos de protección frente al aire y sellantes. Además, las espumas de la presente invención no generan fuerzas potencialmente dañinas para un montaje de ventanaje.
Los polioles se hacen reaccionar con un exceso de poliisocianato de tal modo que los prepolímeros contienen grupos isocianato libres en una cantidad de 12 a 17 por ciento en peso, en base a los componentes reactivos en la composición espumable. Preferiblemente, los prepolímeros tienen un contenido en isocianato de 13 a 15 por ciento en peso del prepolímero. La reacción entre el poliol y el isocianato se realiza normalmente en el intervalo de temperaturas de hasta 100ºC, preferiblemente de temperatura normal a temperaturas sólo moderadamente elevadas.
Los poliisocianatos orgánicos adecuados son los poliisocianatos alifáticos, cicloalifáticos, arilifáticos y preferiblemente aromáticos, que incluyen, pero no se limitan a, diisocianatos de alquileno que tienen de 4 a 12 átomos de carbono en el resto alquileno, tales como diisocianato de 1,12-dodecano, 1,5-diisocianato de 2-metilpentametileno, 1,4-diisocianato de tetrametileno, 1,6-diisocianato de hexametileno; diisocianatos cicloalifáticos tales como 1,3- y 1,4-diisocianato de ciclohexano, 1-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometilciclohexano (diisocianato de isoforona), 2,4- y 2,6-diisocianato de hexahidrotolueno y las correspondientes mezclas de isómeros, 4,4'-, 2,2'- y 2,4'-diisocianato de diciclohexilmetano y las correspondientes mezclas de isómeros, y preferiblemente diisocianatos y poliisocianatos aromáticos tales como 2,4- y 2,6-diisocianato de tolueno y las correspondientes mezclas de isómeros, 4,4'-, 2,4'- y 2,2'-diisocianatos de difenilmetano, polimetilen-polifenil-isocianatos, mezclas de 4,4'-, 2,4'- y 2,2-diisocianatos de difenilmetano y polimetilen-polifenil-isocianatos (PMDI), y mezclas de los PMDI y diisocianatos de tolueno. Particularmente preferido para la inclusión con la mezcla de polioles de triol y diol es el polimetilen-polifenil-isocianato.
Los isocianatos se pueden modificar, como entenderían fácilmente los expertos en el campo de la química de las espumas de poliuretano, siempre y cuando los isocianatos seleccionados reaccionen con la mezcla de polioles (relación de aproximadamente 1:4 de partes en peso de trioles a dioles) para crear un producto de espuma final que tenga 60 por ciento a 95 por ciento de celdas abiertas. Preferiblemente, el isocianato está presente en la composición final de la presente invención en una cantidad de 30 a 40 por ciento en peso. Además, el isocianato está presente en una relación comparativa a los polioles en el intervalo de 7:1 a 14:1 de equivalentes de NCO a OH, y preferiblemente de 9:1 de equivalentes de NCO a OH.
Para conseguir el contenido de celdas abiertas de la presente invención, se ha encontrado, sorprendentemente, que los tensioactivos usados generalmente para preparar espumas rígidas de celdas cerradas en un sistema de dos componentes dará el contenido de celdas abiertas deseado producido a partir del sistema de un solo componente. Los tensioactivos útiles incluyen compuestos de tipo silicona usados comúnmente en formulaciones de espuma moldeada de alta resiliencia, espuma de bloques de alta resiliencia y espuma de poliuretano de tipo rígido. En general, tales tensioactivos son el producto de reacción de un poli(alquilsiloxano), preferiblemente un compuesto de poli(dimetilsiloxano), y un copolímero de poli(óxido de alquileno), donde los óxidos de alquileno son óxido de etileno, óxido de propileno u óxido de butileno. Tales tensioactivos son bien conocidos en la técnica, véase por ejemplo Surfactant Science Ser. 86 (Silicone Surfactants), 137-158 (1999). Para la presente invención, los tensioactivos útiles tienen un peso molecular menor que 30.000. Preferiblemente, el peso molecular es menor que 20.000 y más preferiblemente 15.000 o menos.
Un ejemplo de tensioactivos preferidos son los copolímeros de bloques de poli(dimetilsiloxano)-polioxialquileno de la fórmula general
1
En esta fórmula general, n, m, x e y son números enteros que pueden asumir un amplio intervalo numérico para dar el peso molecular deseado descrito anteriormente. Preferiblemente, el tensioactivo tiene menos que 50 unidades de siloxano [(Si(CH2)-O] y las cadenas del poliéter son de menos que 1500 g/mol. El tanto por ciento de óxido de silicona, contenido de copolímero, etc. puede ser variado para afectar a las propiedades del tensioactivo, véase por ejemplo Silicone Surfactant Structural Requirements in Rigid Polyurethane Foams, Proceedings of The Society of the Plastics Industry, 474-478, 1983.
Cuando se añaden en el nivel apropiado, bien en la mezcla de polioles o bien en la mezcla de reacción, estos tensioactivos producirán espumas de celdas abiertas en lugar de espumas de celdas cerradas, en combinación con la mezcla de polioles de la presente invención. Los tensioactivos proporcionan estabilidad a la estructura de celdas de la espuma durante la dispensación, el curado y los procesos de post- expansión, la cual se produce como resultado del CO_{2} generado por la reacción del isocianato libre con la humedad atmosférica. Los tensioactivos ayudan además en el control de la relación de celdas abiertas a celdas cerradas que, a su vez, proporciona estabilidad dimensional y afecta a la presión de espumación de la espuma curada final. Los ejemplos de tensioactivos disponibles en el mercado adecuados para el uso en la presente invención incluyen los usados típicamente en aplicaciones de espumas rígidas de celdas cerradas, tales como DC 197, DC 193, B 8853, B 8462, B 8407, B 8404, L-5340, L-5420, L-6900; tensioactivos usados para espuma moldeada de alta resiliencia tales como DC 5164, DC 5169, B 8638, B 8681; y tensioactivos usados para espumas de bloques de alta resiliencia, tales como DC 5043, B 8707 y B 8681. La serie DC de tensioactivos está disponible en Air Products, la serie B está disponible en Goldschmidt y la serie L está disponible en OSI Specialties. Los más preferidos son los tensioactivos de silicona de tipo rígido disponibles en el mercado. Los más preferidos son tensioactivos tales como L-5340, L-5420, DC-197 y DC-193. Los tensioactivos están presentes en la mezcla de composición de la presente invención en una cantidad de 0,5 a 4,0 partes en peso, preferiblemente 1 a 3; y más preferiblemente aproximadamente 2 partes en peso.
La composición del poliol es un poliéter conocido para la producción de adhesivos y sellantes elastoméricos de poliuretano, espumas rígidas, semirrígidas y blandas. Los polioles de poliéter también pueden contener grupos amina. El peso molecular del poliol está entre 500 y 12.000 de peso molecular medio numérico, y una funcionalidad de 2 a 4, preferiblemente de 2 a 3.
Los polioles de poliéter se pueden obtener de maneras convencionales haciendo reaccionar óxidos de alquileno, tales como óxido de etileno, propileno o butileno, con un iniciador que tenga dos átomos de hidrógeno activos para un diol y con un iniciador que tenga tres átomos de hidrógeno activos para un triol. Los ejemplos de iniciadores adecuados incluyen etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, tripropilenglicol, 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol; dioles cicloalifáticos tales como 1,4-ciclohexanodiol, glicerina, timetanoilpropano y trietanolamina. Los catalizadores para la polimerización pueden ser bien aniónicos o bien catiónicos, con catalizadores tales como KOH, CsOH, trifluoruro de boro, o catalizadores de complejo de cianuro doble (DMC) tales como hexacianocobaltato de cinc. Los polioles preferidos son los obtenidos usando óxido de propileno o una combinación de óxido de propileno y etileno.
El poliol es una mezcla de un primer y un segundo poliol de poliéter. En una realización, el primer poliol es uno o más trioles y el segundo poliol es uno o más dioles que, combinados, tienen preferiblemente una funcionalidad hidroxi secundaria de al menos aproximadamente 50 por ciento. Los trioles tienen un intervalo de pesos moleculares (PM) de 500 a 3000 PM, más preferiblemente de 600 a 2500 PM, y lo más preferiblemente de 800 a 1500 PM. Los dioles tienen un intervalo de pesos moleculares de 5.000 a 12.000 PM, preferiblemente de 5000 a 10.000 PM, y lo más preferiblemente de 6000 a 10.000 PM. Lo más preferiblemente, el triol es una molécula de aproximadamente 1000 PM y el diol es una molécula de aproximadamente 8000 PM.
En una segunda realización, el segundo poliol es uno o más trioles que tienen una funcionalidad hidroxi secundaria de al menos aproximadamente 50 por ciento y un intervalo de pesos moleculares de 5.000 a 12.000 PM, preferiblemente de 5000 a 10.000 PM, y lo más preferiblemente de 6000 a 10.000 PM. Más preferiblemente, cuando el segundo poliol es un triol, tal triol tiene un PM de aproximadamente 9300.
En aún otra realización, el segundo poliol es una combinación de diol y triol dentro del PM descrito anteriormente.
Preferiblemente, los polioles se seleccionan de tal modo que están en una relación de aproximadamente 1:4, primer poliol:segundo poliol. Lo más preferiblemente, el primer poliol es un triol de poli(oxialquileno) terminado en hidroxi y el segundo poliol es un diol o triol de poli(oxialquileno) terminado en hidroxi. En combinación, los polioles están presentes preferiblemente en la composición de la presente invención en una cantidad de 35 a 40 partes en peso.
La mezcla comprende además un catalizador, tal como un catalizador de amina, para acelerar la reacción de los compuestos en la mezcla que contiene átomos de hidrógeno reactivos y grupos hidroxi. El catalizador de amina preferido puede comprender una amina primaria, secundaria o terciaria, siendo particularmente preferidos los catalizadores de aminas terciarias. Además de iniciar la reacción entre el hidroxilo o hidrógeno activo y el isocianato, es esencial acelerar el post-curado por humedad de la formulación hasta la espuma acabada una vez que el producto es dispensado y usado. Por tanto, serán adecuados muchos catalizadores de amina, aunque se prefieren aminas terciarias, que incluyen, pero no se limitan a, dimetiletanolamina (DMEA), tetrametiliminobispropilamina (Polycat 15), N,N-dimetilciclohexilamina (DMCHA), tetraetilendiamina (Dabco/TEDA), etc. Otros compuestos adecuados incluyen compuestos organometálicos tales como mercapturo de estaño, dilaurato de dibutilestaño (DBTDL), etc.
Lo más preferiblemente, el catalizador de amina es un compuesto de dimorfolina tal como dimorfolinopolietilenglicol (PC Cat 1 KSC), éter 2,2'-dimorfolinodietílico (DMDEE), siendo particularmente preferido el éter 2,2-dimorfolinodietílico. Los catalizadores de dimorfolina están presentes preferiblemente en el compuesto de la presente invención en una cantidad de 0,45 a 0,90 partes en peso, y lo más preferiblemente 0,55 a 0,7 partes en peso.
Para hacer aceptable la mezcla de espuma de poliuretano de la presente invención desde un punto de vista regulatorio, por ejemplo, para ser usada como aislamiento con componentes electrónicos, dispositivos o en conjunción con materiales de construcción, se incorporan retardantes de llama. Los retardantes de llama útiles incluyen, sin limitación, cualquier compuesto con propiedades de supresión de llamas que se pueda disolver o dispersar en la espuma de poliuretano. Estos incluyen compuestos tales como fosfatos, fosfonatos, óxidos y cloruros inorgánicos clorados o bromados. Preferiblemente, el retardante de llama es un líquido soluble tal como fosfonato de trietilo, óxido de pentabromodifenilo, y lo más preferiblemente es fosfonato de tri(1-metil-2-cloroetilo). Los retardantes de llama están presentes preferiblemente en una cantidad de 5 a 15 partes en peso.
La mezcla de la composición se puede formular de tal modo que se puede hacer que el producto espumado se cure hasta cualquier color o tono útil, como sería evidente fácilmente para un experto en el campo de las formulaciones de espuma de poliuretano. Por ejemplo, para crear una espuma con color, se pueden usar colorantes.
Se pueden añadir componentes reactivos adicionales a la composición, tales como sustancias terminadas en sililo, que sean compatibles y sin embargo no reaccionen en la lata con el producto de poliuretano prepolimérico. Estos, sin embargo, también se curarán por la humedad independientemente una vez dispensado desde el recipiente, produciendo así una red polimérica interpenetrada. Se ha encontrado también que tales formulaciones exhiben unas propiedades excepcionales y unos contenidos adecuados de celdas abiertas.
Se puede añadir un agente de reticulación o un extensor de cadena, hasta 5 por ciento en peso de la composición si fuera necesario. El agente de reticulación o el extensor de cadena incluye alcoholes polihidroxilados de bajo peso molecular, tales como etilenglicol, dietilenglicol, 1,4-butanodiol y glicerina; polioles de amina de bajo peso molecular, tales como dietanolamina y trietanolamina; poliaminas, tales como etilendiamina, xilendiamina y metilenbis(o-cloroanilina). También se pueden añadir pequeñas cantidades (menos que 5 por ciento en peso) de cualquier poliol de espuma rígida convencional a la composición para aumentar la reticulación y para modificar el módulo de la espuma.
Una vez que la mezcla de poliisocianato y poliol es combinada en el receptáculo, usualmente un recipiente presurizable tal como una lata metálica de aerosol, la lata se sella con una válvula de aerosol antes de introducir un agente de soplado. Los agentes de soplado útiles incluyen preferiblemente agentes de soplado físicos. Tales agentes de soplado físicos son preferiblemente gases que son inertes hacia los poliisocianatos orgánicos, modificados o sin modificar. Tales agentes de soplado tienen preferiblemente altas presiones de vapor y puntos de ebullición típicamente por debajo de aproximadamente 100ºC, y lo más preferiblemente de -50ºC a 30ºC a presión atmosférica, con lo que se evaporan y forman la estructura de celdas después de que la espuma es dispensada. Los ejemplos de agentes de soplado adecuados incluyen alcanos, tales como heptano, hexano y n- e isopentano, preferiblemente mezclas de grado técnico de n- e isopentanos y n- e isobutano y propano, ciclohexano, ciclopentano; éteres, tales como furano, éter dimetílico y éter dietílico; cetonas, tales como acetona y metiletilcetona; carboxilatos de alquilo, tales como formiato de metilo, oxalato de dimetilo y acetato de etilo; e hidrocarburos halogenados, tales como cloruro de metileno, dicloromonofluorometano, difluorometano, clorodifluorometanos, difluoroetano, tetrafluoroetano, clorofluoro-etanos, 1,1-dicloro-2,2,2-trifluorometano, 2,2-dicloro-2-fluoroetano y heptafluoro-propano, y mezclas de los mismos. El más preferido para las composiciones de la presente invención es una mezcla de isobutano/propano/éter dimetílico en cantidades combinadas de 11 a 16 partes en peso, y preferiblemente aproximadamente 13,2 partes en peso. La formulación más preferida es 67 a 70 partes en peso de isobutano, 10 a 12 partes en peso de propano, y 19 a 21 partes en peso de éter dimetílico (DME).
La composición de la presente invención se prepara combinando los polioles y compuestos adicionales, que incluyen un catalizador de amina, un retardante de llama, tensioactivos y colorantes opcionales en una premezcla. Esta mezcla de polioles se añade al isocianato. Finalmente se introduce un agente de soplado aceptable en la mezcla para ayudar a la formación de la estructura de celdas de la espuma.
La composición puede ser dispensada mediante cualquier sistema dispensador útil. En una realización preferida de la presente invención, el prepolímero de poliuretano preferido está bajo presión, tal como, por ejemplo, en una lata de aerosol dotada de una válvula. En una realización preferida adicional, la presente invención se refiere a una formulación de un prepolímero de poliuretano preferido en una lata de aerosol dotada de una válvula con un dispensador unido a la lata para dispensar la composición de poliuretano en un estado espumado. Según la presente invención, un dispensador preferido es del tipo que es el tema de las patentes de EE.UU. Nos. 6.032.830; 5.887.756; 5.615.804 y 5.549.228.
En aún una realización adicional, la presente invención contempla adaptar el dispensador con un extensor. El extensor es preferiblemente un accesorio similar a una pajita o cánula, cilíndrico, alargado, fijado temporal o permanentemente al extremo del dispensador. La cánula puede ser de cualquier longitud útil, preferiblemente de 8 a 25 cm (3 a 10 pulgadas) de largo.
La presente invención se describirá ahora de manera más completa, en adelante con referencia a los dibujos acompañantes. Los números similares se refieren a elementos similares en toda la descripción.
Haciendo referencia ahora a los dibujos con mayor detalle, la Figura 1 muestra la formulación de poliuretano de un solo componente de la presente invención contenida dentro del recipiente 10, el gatillo 12 de tipo válvula acodada está acoplado de manera fija al recipiente 10. El gatillo 12 comprende las pestañas 14, 16, lo que permite que la presión del dedo accione el mecanismo del gatillo. La presión del dedo causa que la válvula acodada (no representada) se abra y libere la espuma de poliuretano presurizada. La espuma sale del recipiente y avanza a través del dispensador 12, a través de la cánula 20 extensora, y finalmente sale de la punta 22 del extensor 20 como una espuma 24 en expansión. La espuma se muestra dirigida hacia el hueco 30 del vano sin terminación del ventanaje entre el marco 32 de la ventana y la pared 34. La Figura 2 muestra una vista aumentada de un tipo de montaje de gatillo/cánula que se usa con una válvula acodada.
La Figura 3 muestra la formulación de poliuretano de un solo componente de la presente invención contenida dentro del recipiente 10 acoplado a un dispensador 40 de tipo pistola, del tipo que es el tema de la patente de EE.UU. Nº 5.615.804. La presión ejercida por el dedo del operador en el gatillo (no mostrado) desplaza un mecanismo interno desde una posición de descanso y permite que la composición de poliuretano se libere del recipiente 10, a través de un canal (no mostrado) en el dispensador 40, a través del eje 42 del dispensador, saliendo finalmente por la punta 44 como una espuma 24 en expansión. La espuma se muestra dirigida hacia el hueco 30 del vano sin terminación del ventanaje entre el marco 32 de la ventana y la pared 34.
La Figura 4 muestra la formulación de poliuretano de un solo componente de la presente invención contenida dentro del recipiente 10 acoplado a un dispensador 50 de tipo pistola, del tipo que es el tema de las patentes de EE.UU. Nos. 5.549.228 y 5.887.756. La presión ejercida por el dedo del operador en el gatillo 52 (mostrado como el dedo pulgar) desplaza un mecanismo interno (no mostrado) desde una posición de descanso y permite que la composición de poliuretano se libere del recipiente 10, a través de un canal (no mostrado) en el dispensador 50, a través del eje 54 del dispensador, saliendo finalmente por la punta 56 como una espuma 24 en expansión. La espuma se muestra dirigida hacia el hueco 30 del vano sin terminación del ventanaje entre el marco 32 de la ventana y la pared 34. La Figura 5 muestra una vista en corte de la espuma 24 en expansión que es dirigida hacia el hueco 30 del vano sin terminación. Es este hueco 30 del vano sin terminación el que debe ser llenado durante la construcción de la casa con un sellante para evitar que pase el aire a través del montaje, lo que conduciría a corrientes de aire y a una pérdida de energía en la forma de calentamiento y enfriamiento. La espuma de poliuretano de la presente invención se aplica dentro de este hueco.
Aunque las espumas de la presente invención encuentran una inmediata e importante utilidad, y de hecho se desarrollaron con la industria de la construcción de edificios en mente, estas espumas muestran propiedades existentes por primera vez en una espuma de poliuretano de celdas abiertas de un solo componente de este tipo, y por lo tanto encuentran utilidad más allá de la industria de la construcción. Por ejemplo, las espumas de la presente invención se pueden usar donde se desee la amortiguación de las vibraciones o los sonidos, tal como en la industria del automóvil (techo, puertas, paneles del compartimiento del motor, etc.) o en la industria acústica (por ejemplo, tejas y techos o paredes acústicos, etc.). De hecho, las espumas de la presente invención se pueden usar en la industria del transporte para insonorizar los compartimientos de pasajeros o de motores de vehículos de transporte, por ejemplo, de trenes, coches, autobuses, aviones, barcos, etc. Además, las excelentes características de protección frente al aire asociadas a la hidrofobicidad de las espumas, hacen a las espumas excelentes candidatas para ser usadas dondequiera que se requiera un aislamiento en un entorno húmedo o mojado (por ejemplo, dispositivos, dondequiera que se pueda producir condensación o exposición a la humedad ambiental, en industrias de fabricación de motores navales y embarcaciones, etc.). La ausencia de aparición de fuerza de espumación, a la luz de su excelente expansibilidad, también hace a las espumas útiles como aislantes en la industria electrónica. Para los fines de esta solicitud, el término dispositivos eléctricos abarca dispositivos mecánicos que, estrictamente hablando, pueden no requerir electricidad para funcionar. Aún más, las espumas serían útiles como juntas resilientes en la industria de la construcción, con las espumas interpuestas entre juntas en madera, metal, frontales de piedra, hormigón o mezclas de los mismos y juntas de expansión contenidas en estos materiales. Dado que la espuma de la presente invención tiene una mayor resiliencia en comparación con los sellantes convencionales de espuma de un solo componente curada por la humedad, la presente espuma exhibe una mayor capacidad para expandirse y contraerse durante el movimiento de juntas, sin fractura o pérdida de adhesión. Por tanto, las espumas de la presente invención preparadas por las composiciones de la presente invención toleran mayor flexión y movimiento debido a fuerzas tales como, por ejemplo, ciclos de presión de viento. Recientes ensayos han demostrado que ciertas juntas de perímetros de ventanas tuvieron que ser rediseñadas debido a este tipo de fallo cuando se usó un sellante de espuma convencional.
Los siguientes ejemplos sirven para dar ilustraciones específicas de la presente invención, pero no pretenden de ningún modo limitar el alcance de esta invención. Todos los porcentajes se dan en peso, a menos que se indique de otro modo.
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Ejemplo 1
Se cargó un recipiente con una premezcla que comprendía 15,9 por ciento de poliol de poli(oxialquileno) terminado con hidroxi (triol de 1000 PM), 63,5 por ciento de poliol de poli(oxialquileno) terminado con hidroxi (diol de 8000 PM), 1,4 por ciento de éter 2,2'-dimorfolinodietílico (DMDEE) (catalizador de amina), 15 por ciento de fosfato de tri(1-metil-2-cloroetilo) (PCF) (retardante de fuego), 4,0 por ciento de copolímero de poli(óxido de alquileno)-metilsiloxano (tensioactivo de silicona), y 0,23 por ciento de colorante.
La premezcla se dispuso en una cantidad de 49,6 por ciento en una lata de aerosol junto con 37,2 por ciento de polimetilen-polifenil-isocianato (PMDI). Se puso una bola de agitación de vidrio en la mezcla de la lata. Se enroscó una válvula de tipo aerosol sobre la lata. Se cargó en la lata, a través de la válvula, un agente de soplado hidrocarbonado de isobutano/propano/éter dimetílico (IPDE) en una cantidad de 13,2 por ciento. Después, se sacudió la lata vigorosamente y se puso en una caja.
El prepolímero de poliuretano preparado como se describió anteriormente tenía los siguientes porcentajes en peso:
Formulación A
2 
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La deformación del marco de la ventana de vinilo observada fue aproximadamente 0,04 cm (1/64 ó 0,016 pulgadas) para la espuma dispensada desde el dispensador de pistola sin la extensión de cánula en la punta, aproximadamente 0,08 cm (1/32 ó 0,031 pulgadas) para la espuma dispensada usando el dispensador de pistola con el extensor de cánula en la punta y aproximadamente 0,05 cm (0,02 pulgadas) para la espuma dispensada a través de un dispensador de gatillo/cánula. (Este ensayo se explica en el Ejemplo 3). El contenido de celdas abiertas fue aproximadamente 88 por ciento para la espuma dispensada a través de una pistola dispensadora de plástico sin la extensión de cánula en la punta, aproximadamente 90 por ciento para la espuma dispensada a través de una pistola dispensadora de plástico con la cánula en la punta, y aproximadamente 72 por ciento de celdas abiertas para la espuma dispensada a través de un dispensador de gatillo/cánula. Finalmente, se determinó que la cantidad de aire que pasa a través de la espuma fue aproximadamente 0,01 L/s (0,02 cfm), para la espuma dispensada desde el dispensador de pistola con o sin la extensión de cánula en la punta o desde un dispensador de gatillo/cánula usando el método que es el tema del Ejemplo 2.
Por comparación, la deformación del marco de la ventana de vinilo observada para un sellante de espuma de un componente (EUC) convencional, (Comparativo 1) dispensado a través de una pistola dispensadora de plástico sin una extensión de cánula en la punta fue aproximadamente 0,4 cm (0,16 pulgadas) y aproximadamente 0,54 cm (0,21 pulgadas) usando la pistola dispensadora de plástico con una extensión de cánula en la punta. El contenido de celdas abiertas fue aproximadamente 23 por ciento sin la cánula en la punta y 14 por ciento con la cánula en la punta. Se determinó que la cantidad de aire que pasa a través de la espuma fue aproximadamente 0,01 L/s (0,03 cfm). Otro sellante de EUC, comparativos 2 y 3, dispensado a través de un aplicador de gatillo/cánula tuvo una deformación del marco de la ventana de vinilo observada de aproximadamente 0,59 cm (0,23 pulgadas). El contenido de celdas abiertas fue aproximadamente 15 por ciento. Se determinó que la cantidad de aire que pasa a través de la espuma fue aproximadamente 0,01 L/s (0,02 cfm). La Tabla 1 a continuación enumera las características tabuladas de diversas formulaciones enumeradas como ejemplos comparativos.
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TABLA 1
3
Ejemplo 2 Determinación de la tasa de filtración de aire
Este ensayo consistió en sellar una muestra de ensayo en o contra una cara de una cámara de aire, suministrar aire a o evacuar aire de la cámara a la velocidad requerida para mantener la presión de ensayo especificada a través de la muestra, y medir después el flujo de aire resultante a través del espécimen. Se cortaron plantillas de ensayo en dimensiones de 99 x 8,9 cm (39'' x 3,5'') con un espacio de 1,27 cm (0,5'') entre dos trozos de madera. Las plantillas de ensayo fueron unidas entre sí para producir un armazón de madera y proporcionar un sello positivo contra el aparato de barrera de aire. Las muestras se prepararon colocando un extensor sobre un dispensador que se posiciona en un punto aproximadamente a medio camino dentro del espacio formado por el armazón de madera. La espuma de poliuretano se dispensó bajo presión en una tira continua larga, constante, de 91 cm (36''). La tira de espuma de poliuretano preparada en el armazón de madera se dispensó en uno a dos pasos. El armazón de madera llenado con la muestra de espuma contenida en el mismo se puso en la cámara de aire. La muestra de espuma se ensayó en un estado no recortado. Estaba dispuesto un ventilador controlable diseñado para proporcionar el flujo de aire requerido a las diferencias de presión de ensayo especificadas. Las presiones de ensayo diferenciales se determinaron mediante un manómetro en línea, y un sistema medidor de flujos de aire midió el flujo de aire hacia la cámara de ensayo, y a través de la muestra. La muestra se acondicionó y se dejó curar a 23ºC +/- 3ºC (73ºF +/- 3ºF) y 50 por ciento +/- 5 por ciento de humedad relativa durante 24 horas antes del ensayo. La cara (lado) lisa de la muestra se puso contra la abertura de la cámara. La plantilla de muestra se fijó con abrazaderas para sujetar la muestra en su lugar. El medidor del flujo de aire se abrió hasta el intervalo más bajo y la presión se ajustó a la baja a 75 Pa en el manómetro. Una vez que las condiciones de ensayo se estabilizaron, el flujo de aire a través de la muestra se registró en términos de pies cúbicos por minuto (cfm). Las muestras ensayadas de la presente invención registraron unos valores de filtración de aire de 0,01 a 0,10 cfm (283,2 a 28,3 centímetros cúbicos) a temperatura ambiente. El flujo de aire se calculó directamente a partir del medidor, y dio los resultados mostrados en la Tabla 2. Los valores para EUCs convencionales, así como para un sellante de espuma de látex convencional y un sellante de grietas de fibra de vidrio, se dan a modo de comparación.
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TABLA 2
4 
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Ejemplo 3 Método de determinación de la deflexión del marco de ventana a lo largo del perímetro
Este ensayo consistió en medir la extensión de la deflexión del marco de ventana midiendo la fuerza requerida para abrir la ventana. Se creó una estructura (caballete) para soportar la ventana y simular el vano sin terminación. Después, se instaló la ventana siguiendo las instrucciones del fabricante. El caballete se marcó a tres niveles de la ventana. La anchura del caballete se midió a tres niveles para obtener los valores iniciales de anchura exterior del caballete. En la misma marca, pero dentro de la jamba de la ventana, la distancia entre las jambas interiores de la ventana se marca y se mide hasta los 0,158 cm (1/16'') más cercanos. Para medir la distancia de la parte inferior, se abrió la ventana hasta una altura fijada y se midió la distancia. Se hicieron un total de seis (6) mediciones del hueco del vano sin terminación (tres cada una en los dos lados más largos de la ventana) a los tres niveles establecidos. Los tres niveles se fijan a un tercio, una mitad y dos tercios de la longitud del lado de la ventana más largo. Las medidas se hicieron a 0,01'' (0,0254 cm); tres a lo largo del lado derecho y tres a lo largo del izquierdo. Con el marco de la ventana en la posición abajo (cerrada), se hicieron cinco (5) mediciones de fuerza empujando la ventana hacia arriba para determinar la "fuerza de rotura" y el intervalo de "fuerza de operación" baja y alta. Con la ventana arriba, el marco fue empujado hacia abajo cinco veces con las fuerzas de rotura y operación registradas antes y después de las otras mediciones de ensayo para asegurar que el caballete es dimensionalmente estable en todo el ensayo. Antes de aplicar espuma a la ventana, se registra el producto, libro de laboratorio o lote, tipo de dispensador, producto, temperatura y humedad relativa. La espuma se dispensó de la siguiente manera: hacia arriba por el lado izquierdo y a través de la parte superior, a través de la parte inferior y hacia arriba por el lado derecho. Después de 24 horas, la anchura del caballete, la jamba interior de la ventana y la fuerza de operación, tanto arriba como abajo, se vuelven a medir para determinar la deflexión y fuerza de operación causada por la espuma. Se determinó el tanto por ciento de diferencia entre los valores iniciales y finales. Nota: las diferencias mayores que 0,1587 cm (0,0625''), y las mediciones de fuerza mayores que 133 N (30 lbf) representan valores considerados como valores mínimos, por encima de los cuales está determinado el fallo. Véase la Tabla 3.
TABLA 3
5
Ejemplo 4
Se cargó un recipiente con una premezcla que comprendía 16,7 por ciento de poliol de poli(oxialquileno) terminado en hidroxi (triol de 1000 PM; 30-168, de Arch), 66,9 por ciento de poliol de poli(oxialquileno) terminado en hidroxi (triol de 9300 PM; de Arch), 1,2 por ciento de éter 2,2'-dimorfolinodietílico (DMDEE) (catalizador de amina, de Huntsman), 13,0 por ciento de fosfato de tri(1-metil-2-cloroetilo) (PCF) (retardante de fuego, de Akzo Nobel), 2,0 por ciento de tensioactivo de silicona (L-5340, de Witco), y 0,2 por ciento de colorante, de Millikin.
La premezcla se dispuso en una cantidad de 48,2 por ciento en peso (de la formulación final) en una lata de aerosol junto con 38,6 por ciento de polimetilen-polifenil-isocianato (PMDI). Se puso una bola de agitación de vidrio en la mezcla de la lata. Se enroscó una válvula de tipo aerosol sobre la lata. Se cargó en la lata a través de la válvula un agente de soplado hidrocarbonado de isobutano/propano/éter dimetílico (IPDE) en una cantidad de 13,2 por ciento en peso. Después se sacudió la lata vigorosamente y se puso en una caja.
El contenido de celdas abiertas fue aproximadamente 83 por ciento para la espuma dispensada a través de un aplicador de gatillo/cánula.

Claims (21)

1. Una composición formadora de espuma de un solo componente, que comprende una mezcla de
(a)
un prepolímero que contiene grupos isocianato libres en el intervalo de 12 a 17 por ciento en peso, en base al prepolímero, que se produce haciendo reaccionar un poliisocianato con una mezcla de polioles que comprende un primer poliol de poliéter que es un triol que tiene un peso molecular de 500 a 3000 y un segundo poliol de poliéter que es un diol, triol o una mezcla de los mismos que tiene un peso molecular de 5.000 a 12.000, en donde el primer a segundo poliol están presentes en una relación de partes en peso de 1:6 a 1:2 y en donde cuando el segundo poliol es un triol, tiene una funcionalidad hidroxi secundaria de al menos 50 por ciento;
(b)
un tensioactivo;
(c)
un catalizador; y
(d)
un agente de soplado.
\vskip1.000000\baselineskip
2. La composición de la reivindicación 1, que comprende además de 0,5 a 4 por ciento en peso, en base al peso total de la composición, de un tensioactivo copolimérico de polidimetilsiloxano-polioxialquileno.
3. La composición de la reivindicación 2, en la que el tensioactivo comprende 1 a 3 por ciento en peso de la composición.
4. La composición de la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en la que el tensioactivo tiene un peso molecular menor que 30.000.
5. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el poliisocianato se selecciona del grupo que consiste en poliisocianatos alifáticos, cicloalifáticos, arilifáticos y aromáticos.
6. La composición según la reivindicación 5, en la que el poliisocianato es un poliisocianato aromático seleccionado entre un diisocianato de difenilmetano, un polifenil-polimetilen-isocianato o una combinación de los mismos.
7. La composición según la reivindicación 1, en la que el agente de soplado es un hidrocarburo, un fluorocarbono, un clorocarbono, un clorofluorocarbono o una mezcla de los mismos.
8. La composición de la reivindicación 7, en la que el agente de soplado es un hidrocarburo seleccionado entre isobutano, propano, éter dimetílico o una mezcla de los mismos.
9. La composición según la reivindicación 1, en donde la composición contiene agentes auxiliares adicionales seleccionados entre catalizadores de amina, catalizadores de estaño o retardantes de llama.
10. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el triol y dioles comprenden juntos una funcionalidad hidroxilo secundaria de al menos aproximadamente 50 por ciento.
11. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el segundo poliol es un diol.
12. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que el segundo poliol es un triol.
13. Una espuma de poliuretano curada por la humedad, preparada a partir de una composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.
14. Una espuma de la reivindicación 13, en donde la espuma tiene una estructura de celdas abiertas de 60 a 95 por ciento de celdas abiertas.
15. Un método para la producción de una espuma de poliuretano, que comprende suministrar a un recipiente dotado de una válvula una mezcla que comprende un prepolímero terminado en isocianato que contiene grupos isocianato libres en el intervalo de 12 a 17 por ciento en peso y un agente de soplado, en donde el prepolímero se obtiene haciendo reaccionar un poliisocianato con una mezcla de polioles que comprende un primer poliol de poliéter que es un triol que tiene un peso molecular de 500 a 3000, y un segundo poliol de poliéter que es un diol, triol o mezcla de los mismos que tiene un peso molecular de 5000 a 12.000, en donde el primer y segundo polioles están presentes en una relación de partes en peso de 1:6 a 1:2, y en donde cuando el segundo poliol es un triol, tiene una funcionalidad hidroxi secundaria de al menos 50 por ciento, dejar que la mezcla alcance el equilibrio, añadir presión si se necesita, mantener la presión durante el almacenamiento y liberar la mezcla fuera del recipiente para producir una espuma que tiene una estructura de celdas de 60 a 95 por ciento de celdas abiertas.
16. El método de la reivindicación 15, en el que la mezcla es dispensada desde el recipiente usando un dispensador de tipo pistola con o sin un extensor de cánula en la punta o con un dispensador de gatillo-cánula.
17. Un montaje de ventanaje, que comprende la espuma de poliuretano de la reivindicación 13 o la reivindicación 14 aplicada y curada alrededor del perímetro de un producto de ventanaje instalado.
18. Materiales de construcción que comprenden la espuma de poliuretano de la reivindicación 13 o la reivindicación 14.
19. Un vehículo de transporte que comprende la espuma de la reivindicación 13 o la reivindicación 14.
20. Un recipiente dotado de una válvula, que contiene una mezcla para producir una espuma que tiene una estructura de celdas de 60 a 95 por ciento de celdas abiertas, comprendiendo la mezcla un prepolímero con de 12 a 17 por ciento en peso de grupos isocianato libres y un agente de soplado, en donde el prepolímero se obtiene haciendo reaccionar un poliisocianato con una mezcla de polioles que comprende un primer poliol que es un triol que tiene un peso molecular de 500 a 3000, y un segundo poliol que es un diol o triol que tiene un peso molecular de 5000 a 12.000, en donde el primer y segundo polioles están presentes en una relación de partes en peso de 1:6 a 1:2, y en donde cuando el segundo poliol es un triol, tiene una funcionalidad hidroxi secundaria de al menos 50 por ciento, y en donde la relación de isocianato a poliol es de 1; 1,2 a 1:0,8 partes en peso en base a los componentes reactivos en la mezcla espumable, y teniendo el recipiente medios para dispensar la mezcla.
21. El recipiente de la reivindicación 20, en el que el medio de dispensación es un dispensador de tipo pistola con o sin un extensor de cánula en la punta o un dispensador de gatillo-cánula.
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