ES2632926T3 - Proceso de baja presión para formación de espuma de poliuretano o poliisocianurato - Google Patents

Abstract

Un proceso de fabricación de una espuma de poliuretano o poliisocianurato, comprendiendo el proceso la etapa de mezclar a una baja presión de 0,7 a 2,1 MPa: (A) un isocianato; (B) un compuesto reactivo con el isocianato; (C) un agente de soplado de líquido; y (D) dióxido de carbono gaseoso, en el que los componentes se mezclan sin un mezclador estático.

Description

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DESCRIPCION

Proceso de baja presion para formacion de espuma de poliuretano o poliisocianurato Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a un proceso de formacion de espuma de poliuretano (PUR) o poliisocianurato (PIR) que utiliza un equipo de baja presion. En un aspecto, la invencion es un proceso de baja presion de formacion de espuma de poliuretano o poliisocianurato que usa un agente de soplado que no contiene hidrocarburos y de bajo potencial de calentamiento global (GWP) mientras que en otro aspecto, la invencion se refiere a un proceso en el que el dioxido de carbono gaseoso se usa como un agente de formacion de espuma.

Antecedentes de la invencion

Las espumas de poliuretano (PUR) y poliisocianurato (PIR) se fabrican tipicamente a partir de sistemas de dos componentes en los que un componente comprende un isocianato y el otro componente comprende un poliol y/u otro material reactivo con el isocianato. Los dos componentes se mezclan bajo presion alta o baja en presencia de un catalizador y un agente de soplado, con o sin diversos aditivos. El mezclador de rotor-estator de flujo radial constituye un ejemplo de los mezcladores usados en los procesos de alta presion, por ejemplo, un mezclador OAKES. El mezclador de impacto constituye un ejemplo de los mezcladores usados en los procesos de baja presion, por ejemplo, un mezclador ELIMINATOR.

Las "espumas espumosas" son mezclas que abandonan el componente de la pistola aplicadora del mezclador en estado espumoso. Esto esta en contraste con las espumas de "colada" que salen en forma lfquida y luego crecen y se expanden un tiempo despues de abandonar la pistola. La salida de la pistola aplicadora en forma de espuma permite dos beneficios importantes para el usuario final. Uno, la espuma espumosa sera resistente desde el punto de vista de fugas producidas en moldes que tengan tolerancias limitadas u otras caractensticas de "fuga". Dos, si hay suficiente energfa de formacion de espuma durante el impacto del material en la pistola, la mezcla procedente de la expansion de gas puede ser suficiente para proporcionar una mezcla excelente de poliol/isocianato sin necesidad de usar un mezclador estatico en el extremo de la pistola aplicadora. La eliminacion del mezclador estatico es una ventaja para el usuario final porque exime al usuario final de tener que limpiar o lavar el mezclador estatico.

El agente tfpico de soplado de espuma usado en los Estados Unidos es HFC-134a que es un gas a temperatura ambiente y tiene un agotamiento de ozono nulo. Sin embargo, presenta un elevado potencial de calentamiento global (GWP). Las directrices de mercado y la legislacion futura estan orientadas a agentes de soplado de bajo potencial de calentamiento global y lejos de agentes de soplado de alto potencial de calentamiento global. Un agente de soplado gaseoso de bajo potencial de calentamiento global y bajo coste resulta muy deseable para el usuario final de espuma espumosa.

El documento US 6.303.667 divulga un agente de soplado que contiene de 5 a 50 % en peso de dioxido de carbono liquido y un componente liquido adicional.

El documento DE10203701 divulga un metodo para producir espuma de poliuretano en presencia de un agente de formacion de espuma diluido.

El documento DE10151855 divulga un metodo para producir espuma de poliuretano en una unidad de mezcla de baja presion en presencia de un agente de formacion de espuma disuelto.

El documento US2006/270746 divulga una espuma de poliuretano formada usando dioxido de carbono.

Sumario de la invencion

En una realizacion, la invencion es el uso de dioxido de carbono gaseoso (CO2) como un agente de soplado en un proceso de formacion de espuma a baja presion. En una realizacion, el dioxido de carbono gaseoso se anade a la mezcla de poliol o la mezcla de isocianato, o ambas. En una realizacion, el dioxido de carbono se anade como una tercera corriente, por ejemplo, se alimentan en un mezclador de impacto de baja presion, las corrientes de poliol, isocianato y CO2 en la cabeza del mezclador en forma de corrientes por separado. Se utiliza suficiente dioxido de carbono para formar una espuma para eliminar las fugas en los moldes “con fuga” y para permitir la mezcla sin un mezclador estatico, pero no tanto como para dar lugar a un factor K inaceptable o contraccion. Los niveles mas bajos de dioxido de carbono pueden todavfa tener una ventaja para el usuario final ya que proporcionan un medio para eliminar fugas en los moldes del usuario final.

Por consiguiente, de acuerdo con la presente invencion, se proporciona un proceso de fabricacion de una espuma de poliuretano o poliisocianurato, que comprende la etapa de mezcla a baja presion de 0,7 a 2,1 MPa de:

(A) un isocianato;

(B) un compuesto reactivo con el isocianato, por ejemplo, un poliol;

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(C) un agente de soplado de Kquido; y

(D) dioxido de carbono gaseoso,

en la que los componentes se mezclan sin un mezclador estatico.

En una realizacion, el agente de soplado es un agente de soplado ffsico, preferentemente uno con un bajo valor de GWP. En una realizacion, el agente de soplado es un hidrocarburo, particularmente un pentano. En una realizacion, el dioxido de carbono es gaseoso en el momento en que se mezcla con uno o mas de los otros componentes del proceso. En una realizacion, la mezcla se realiza usando un mezclador de impacto de baja presion.

Descripcion detallada de la realizacion preferida

Definiciones

A menos que se indique lo contrario, de forma implfcita en el contexto o habitual en la tecnica, todas las partes y porcentajes se basan en el peso.

Los intervalos numericos incluyen todos los valores a partir de e incluyendo los valores inferior y superior, en incrementos de una unidad, siempre que haya una separacion de al menos dos unidades entre cualquier valor inferior y cualquier valor superior. A modo de ejemplo, si una propiedad composicional, ffsica u otra, tal como, por ejemplo, peso molecular, etc., es de 100 a 1.000, entonces todos los valores individuales, tales como 100, 101, 102, etc y los subintervalos, tales como de 100 a 144, de 155 a 170, de 197 a 200, etc., se enumeran de forma expresa. Para intervalos que contienen valores que son menores de uno o que contienen numeros fraccionarios mayores que uno (por ejemplo, 1,1, 1,5, etc.), se considera que una unidad es 0,0001, 0,001, 0,01 o 0,1, segun sea apropiado. Para intervalos que contienen numeros de un solo dfgito menores que diez (por ejemplo, 1 a 5), se considera tfpicamente que una unidad es 0,1. Estos son solo ejemplos de lo que se pretende espedficamente, y todas las posibles combinaciones de valores numericos entre el valor mas bajo y el valor mas elevado enumerados, se deben considerar expresamente establecidas en la presente divulgacion. Se proporcionan intervalos numericos en la presente divulgacion para, entre otras cosas, el peso molecular.

“Baja presion” y expresiones similares significan una presion inferior o igual a 2,1 MPa, tfpicamente presion en un intervalo de 0,7 a 2,1 MPa, mas tfpicamente de 1 a 1,9 MPa e incluso mas tfpicamente de 1,4 a 1,7 MPa.

"Alta presion" y expresiones similares significan, en el contexto de la preparacion de una espuma PUR o PIR, una presion superior a 2,1 MPa, tfpicamente una presion en el intervalo de 2,1 a 40 MPa, mas tfpicamente en el intervalo de 7 a 35 MPa y Aun mas tfpicamente en un intervalo de 14 a 28 MPa.

"Potencial de calentamiento global" y expresiones similares son medidas relativas de cuanto calor atrapa un gas de efecto invernadero en la atmosfera. Compara la cantidad de calor atrapado por una cierta masa del gas en cuestion con la cantidad de calor atrapado por una masa similar de dioxido de carbono. GWP se calcula sobre un intervalo de tiempo espedfico, comunmente 20, 100 o 500 anos. El GWP se expresa como un factor de dioxido de carbono (cuyo GWP esta estandarizado a 1). Por ejemplo, el GWP de metano de 20 anos es de 72, lo que significa que si se introduce la misma masa de metano y dioxido de carbono en la atmosfera, el metano atrapara 72 veces mas calor que el dioxido de carbono durante los proximos 20 anos. "GWP bajo" significa un GWP a 20 anos inferior a 72, preferiblemente menor que 50, mas preferiblemente menor que 25 e incluso mas preferiblemente menor que 10. "GWP elevado" significa un GWP a 20 anos de 72 o mas.

"Factor K" y expresiones similares significa la medida de calor que pasa a traves de un pie cuadrado de material de 1 pulgada (2,54 cm) de espesor en una hora. Normalmente, los materiales de aislamiento tienen un factor K menor de 1. Cuanto menor es el valor de K, mejor es el aislamiento.

Proceso de formacion de una espuma polimerica

En una realizacion, se introduce una primera fase de prepolfmero con funcionalidad de hidrogeno reactivo, por ejemplo un poliol, en la camara de mezcla de un mezclador de baja presion, mientras que tambien se introduce una segunda fase de prepolfmero con funcionalidad de isocianato simultaneamente en la misma camara de mezcla del mezclador de baja presion. El dioxido de carbono y un agente de soplado de lfquido pueden introducirse por separado a traves de entradas separadas o combinarse con una o ambas de las fases de prepolfmero primero y segundo. Opcionalmente, un tensioactivo, catalizador y/u otros componentes pueden introducirse por separado o mezclarse primero con una o ambas fases del prepolfmero.

Las dos fases de prepolfmero que se hacen reaccionar se combinan con un gas inerte para formar una mezcla final de mezcla lfquida con burbujas retenidas y finamente divididas de dioxido de carbono de tamano aproximadamente uniforme. El tiempo de residencia de los materiales dentro del mezclador desde la entrada hasta la salida puede variar con la naturaleza de los materiales, condiciones de operacion del mezclador, pero tfpicamente el tiempo de residencia es de una fraccion de segundo a menos de un minuto.

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La expresion fase de prepoKmero de isocianato se refiere a un Ifquido que no contiene sustancialmente ningun disolvente organico y tambien tiene al menos dos grupos isocianato por molecula. Dicho prepoKmero de isocianato se refiere ademas a un prepolfmero de isocianato en el que el contenido de disolvente organico en el prepolfmero es de un 10 por ciento en peso o menos basado en el peso total de la fase de prepolfmero. Para eliminar la etapa de retirada de disolvente organico, el contenido del disolvente organico puede ser, por ejemplo, de un 5 por ciento en peso o menos basado en el peso total de la fase de prepolfmero; o en la alternativa, el contenido de disolvente organico puede ser de 1 por ciento en peso o menos basado en el peso total de la fase de prepolfmero; o en otra alternativa, el contenido del disolvente organico puede ser de 1 por ciento en peso o menos basado en el peso total de la fase de prepolfmero. En una realizacion preferida, la fase de prepolfmero de isocianato no contiene ningun disolvente.

El peso molecular medio expresado en numero del prepolfmero de isocianato utilizado en la presente invencion puede estar, por ejemplo, dentro del intervalo de materiales monomericos a prepolfmeros con un peso molecular medio expresado en numero (Mn) de 1.000 a 200.000, tfpicamente de 1.000 a 50.000 en base de disolvente libre.

El prepolfmero de isocianato usado en la presente invencion se puede producir mediante cualquier procedimiento convencionalmente conocido, por ejemplo, proceso en disolucion, proceso de fusion en caliente, o proceso de mezcla de prepolfmero. Ademas, el prepoifmero de isocianato se puede producir, por ejemplo, mediante un procedimiento para hacer reaccionar un compuesto de poliisocianato con un compuesto que contiene hidrogeno activo y los ejemplos incluyen, pero sin limitarse a, (i) un proceso para hacer reaccionar un compuesto de poliisocianato con un poliol sin usar un disolvente organico, y (ii) un proceso para hacer reaccionar un compuesto de poliisocianato con un compuesto de poliol en un disolvente organico, seguido de la retirada del disolvente.

Ejemplos del compuesto de poliisocianato incluyen diisocianato de 2,4-tolileno, diisocianato de 2,6-tolileno, diisocianato de m-fenileno, diisocianato de p-fenileno, diisocianato de 4,4-difenilmetano, diisocianato de 2,4'- difenilmetano, diisocianato de 2,2-difenilmetano, diisocianato de 3,3'-dimetil-4,4'-bifenileno, diisocianato de 3,3'- dimetoxi-4,4'-bifenileno, diisocianato de 3,3'-dicloro-4,4'-bifenileno, diisocianato de 1,5-naftaleno, diisocianato de 1,5- tetrahidronaftaleno, diisocianato de tetrametileno, diisocianato de 1,6-hexametileno, diisocianato de dodecametileno, diisocianato de trimetilhexametileno, diisocianato de 1,3-ciclohexileno, diisocianato de 1,4-ciclohexileno, diisocianato de xilileno, diisocianato de tetrametilxilileno, diisocianato de xilileno hidrogenado, diisocianato de lisina, diisocianato de isoforona, diisocianato de 4,4'-diciclohexilmetano, diisocianato de 3,3'-dimetil-4,4'-diciclohexilmetano, isomeros de los mismos y/o combinaciones de dos o mas de estos.

El prepolfmero que contiene hidrogeno activo usado en la presente invencion incluye, pero sin limitarse a, un compuesto que tiene un peso molecular comparativamente alto ("compuesto de peso molecular elevado") y un compuesto que tiene peso molecular comparativamente bajo ("compuesto de peso molecular bajo").

El Mn del compuesto de peso molecular elevado puede estar, por ejemplo, dentro de un intervalo de 300 a 50.000; o en la alternativa, dentro de un intervalo de 500 a 5.000. El peso molecular medio expresado en numero del compuesto de peso molecular bajo puede ser, por ejemplo, inferior a 300. Estos compuestos que contienen hidrogeno activo pueden usarse solos, o pueden usarse dos o mas tipos de ellos en combinacion.

Entre estos compuestos que contienen hidrogeno activo, los ejemplos del compuesto de peso molecular elevado incluyen, pero sin limitarse a, polioles de poliester alifaticos y aromaticos incluyendo polioles de poliester basados en caprolactona, polioles de poliester basados en aceite de semilla, cualesquiera polioles hfbridos de poliester/polieter, polioles de polieter basados en PTMEG; polioles de polieter basados en oxido de etileno, oxido de propileno, oxido de butileno y mezclas de los mismos; polioles de policarbonato; polioles de poliacetal, polioles de poliacrilato; polioles de poliesteramida; polioles de politioeter; polioles de poliolefinas tales como poliol de polibutadieno saturado o insaturado, poliol de politioeter, polioles de poliolefinas tales como poliol de polibutadieno, y asf sucesivamente. Los compuestos que contienen hidrogeno activo tambien pueden comprender aminas primarias y secundarias, o prepolfmeros terminados con una amina primaria o secundaria.

Como poliol de poliester, se puede utilizar un poliol de poliester, por ejemplo, obtenido por reaccion de policondensacion de un glicol y un acido.

Ejemplos del glicol, que se pueden usar para obtener el poliol de poliester, incluyen, pero sin limitarse a, etilenglicol, propilenglicol, 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 3-metil-1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, neopentilglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol, polietilenglicol, dipropilenglicol, tripropilenglicol, bishidroxietoxibenceno, 1,4-ciclohexanodiol, 1,4-ciclohexano-dimetanol, bisfenol A, mezcla de 1,3- y 1,4- ciclohexanodimetanol (UNOXOLTM-diol), bisfenol A hidrogenado, hidroquinona, y aductos de oxido de alquileno de los mismos. Estas especies de bajo peso molecular tambien se pueden usar directamente en el mezclador, al igual que sus aminas analogas.

Ejemplos de acido, que se puede usar para obtener el poliol de poliester, incluyen, pero sin limitarse a, acido succmico, acido adfpico, acido azelaico, acido sebacico, acido dodecanodicarboxflico, anhfdrido maleico, acido fumarico, acido 1,3 ciclopentanodicarboxflico, acido 1,4-ciclohexanodicarboxflico, acido tereftalico, acido isoftalico, acido ftalico, acido 1,4-naftalendicarboxflico, acido 2,5-naftalendicarboxflico, acido 2,6-naftalendicarboxflico, acido

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naftalico, acido bifenildicarbox^lico, acido 1,2-bis(fenoxi)etano-p,p'-dicarboxilico, y anfffdridos o derivados formadores de esteres de estos acidos dicarbox^licos; y acido p-hidroxibenzoico, acido p-(2-hidroxietoxi)benzoico y derivados formadores de esteres de estos acidos hidroxicarboxflicos.

Tambien se puede usar un poliester obtenido mediante reaccion de polimerizacion de apertura de anillo de un compuesto ester dclico tal como C-caprolactona, y copoliesteres del mismo.

Ejemplos del poliol de polieter incluyen, pero sin limitarse a, compuestos obtenidos mediante reaccion de poli-adicion de uno o mas tipos de compuestos que tienen al menos dos atomos de hidrogeno activos tales como etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, propilenglicol, trimetilenglicol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, neopentilglicol, glicerina, trimetiloletano, trimetilolpropano, sorbitol, sacarosa, sacarido de aconita, acido trimelfftico, acido hemimelfftico, acido fosforico, etilendiamina, dietilentriamina, triisopropanolamina, pirogalol, acido dihidroxibenzoico, acido hidroxiftalico y 1,2,3-propanotritiol con uno o mas tipos entre oxido de etileno, oxido de propileno, oxido de butileno, oxido de estireno, epiclorhidrina, tetrahidrofurano y ciclohexileno.

Ejemplos de poliol de policarbonato incluyen, pero sin limitarse a, compuestos obtenidos por reaccion de glicoles tales como 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol y dietilenglicol, con carbonato de difenilo y fosgeno.

Entre los compuestos que contienen hidrogeno activo, el compuesto de bajo peso molecular es un compuesto que tiene al menos dos hidrogenos activos por molecula y tiene un peso molecular medio expresado en numero inferior a 300, y ejemplos de los mismos incluyen, pero sin limitarse a, componentes de glicol usados como materias primas de poliol de poliester; compuestos polihidroxflicos tales como glicerina, trimetiloletano, trimetilolpropano, sorbitol y pentaeritritol; y compuestos de amina tales como etilendiamina, 1,6-hexametilendiamina, piperazina, 2,5- dimetilpiperazina, isoforondiamina, 4,4'-diciclohexilmetanodiamina, 3,3'-dimetil-4,4'-diciclohexilmetanodiamina, 1,4- ciclohexanodiamina, 1,2-propanodiamina, hidrazina, dietilentriamina y trietilentetraamina.

El termino "tensioactivos" se refiere a cualquier compuesto que reduzca la tension superficial entre un ffquido y un gas. Los tensioactivos no ionicos son utiles en la practica de la presente invencion e incluyen, pero sin limitarse a, copoffmeros de bloque que contienen oxido de etileno y tensioactivos de silicona, tales como alcohol etoxilado, acido graso etoxilado, derivado de sorbitan, derivado de lanolina, nonilfenol etoxilado o polisiloxano alcoxilado. Dichos tensioactivos pueden contener funcionalidad de hidrogeno reactivo de manera que se puedan incorporar en el poffmero en desarrollo.

Los prepoffmeros de poliuretano estan ffpicamente ampliados con un expansor de cadena que se conoce bien por parte de los expertos en la tecnica. Los agentes de soplado utilizados en la practica de la presente invencion son ffpicamente ffquidos a temperatura ambiente (por ejemplo, 23°C) e incluyen agua, agentes de soplado ffsicos y agentes de soplado qmmicos. Los agentes de soplado ffsicos ffquidos son inertes frente a los componentes de alimentacion y se vaporizan en las condiciones de la reaccion de uretano. El punto de ebullicion de estos compuestos es preferiblemente inferior a 50 °C. Los agentes de soplado ffsicos tambien incluyen compuestos que son gaseosos a temperatura ambiente y se introducen y/o disuelven en los componentes de alimentacion a presion, siendo ejemplos alcanos, mas particularmente alcanos de bajo punto de ebullicion y fluoroalcanos, mas particularmente alcanos de bajo punto de ebullicion y fluoroalcanos.

Los agentes de soplado ffsicos se escogen normalmente entre el grupo que comprende alcanos y/o cicloalcanos que tienen al menos 4 atomos de carbono, eteres de dialquilo, esteres, cetonas, acetales, fluoroalcanos que tienen de 1 a 8 atomos de carbono y tetraalquilsilanos que tienen 1 a 3 atomos de carbono en la cadena alqmlica, mas particularmente tetrametilsilano.

Ejemplos son propano, n-butano, isobutano, ciclobutano, n-pentano, isopentano, ciclopentano, ciclohexano, eter dimefflico, eter etil mefflico, eter butil mefflico, formiato de metilo, acetona y tambien fluoroalcanos que pueden degradarse en la troposfera y, por tanto, son menos nocivos para la capa de ozono, tales como trifluorometano, difluorometano, 1,1,1,3,3-pentafluorobutano, 1,1,1,3,3-pentafluoropropano, 1,1,1,2,3-pentafluoropropeno, 1-cloro- 3,3,3-trifluoropropeno, 1,1,1,2-tetrafluoroetano, difluoroetano y 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano, y tambien perfluoroalcanos, tales como C3F8, C4F10, C5F12 , C6F14 y C7F17. Se otorga preferencia particular a hidrocarburos, preferentemente pentanos, mas particularmente ciclopentano. Los agentes de soplado ffsicos mencionados se pueden usar solos o en cualquier combinacion deseada entre sf

Los agentes de soplado qmmicos incluyen isocianato y agua (para poliuretanos), azo-, hidrazina y otros materiales basados en nitrogeno (para espumas termoplasticas y elastomericas), y bicarbonato sodico (tambien conocido como polvo de hornear, usado en espumas termoplasticas). Aqm los productos gaseosos y otros subproductos se forman por medio de una reaccion(es) qmmica(s), promovida(s) por el proceso o el calor exotermico del poffmero reactivo. Dado que la reaccion de soplado se produce formando compuestos de bajo peso molecular que actuan como gas de soplado, ffpicamente tambien se libera calor exotermico adicional.

El dioxido de carbono se usa como adyuvante de agente de soplado en la practica de la presente invencion. El dioxido de carbono es gaseoso cuando se mezcla con uno o mas de los otros componentes del proceso.

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En una realizacion, se utiliza un agente de soplado ffsico en combinacion con dioxido de carbono en estado gaseoso. En una realizacion, se utiliza un agente de soplado qmmico en combinacion con dioxido de carbono en estado gaseoso. En una realizacion, se utiliza una mezcla de agentes de soplado ffsicos y qmmicos en combinacion con dioxido de carbono en estado gaseoso.

Otros agentes de soplado de interes incluyen las mezclas de heptafluorobutenos y tetrafluoropropenos como se describe en el documento USP 7.563.384.

Los agentes de soplado usados en la practica de la presente invencion se usan en cantidades conocidas y de formas conocidas. La relacion en peso de dioxido de carbono con respecto a otro agente de soplado, particularmente un hidrocarburo tal como ciclopentano, puede variar ampliamente de 99:1 a 1:99, o de 90:10 a 10:90, o de 80:20 a 20:80, o de 70:30 a 30:70, o de 60:40 a 40:60, o 50:50.

Los catalizadores usados tfpicamente en la practica de la presente invencion incluyen aquellos conocidos como utiles para facilitar la produccion de poliuretano. Los catalizadores incluyen catalizadores metalicos y no metalicos. Ejemplos de la parte metalica de los catalizadores metalicos utiles en la presente invencion incluyen los compuestos de estano, titanio, zirconio, plomo, hierro, cobalto, antimonio, manganeso, bismuto y zinc. En una realizacion, los compuestos de estano utiles para facilitar la reticulacion en las composiciones sellantes incluyen: compuestos de estano tales como dilaurato de dibutilestano, diacetato de dibutilestano, dimetoxido de dibutilestano, octoato de estano, triceroato de de dibutilestano, oxido de dibutilestano solubilizado, bis-diisooctilftalato de dibutilestano, bis- tripropoxisilil dioctilestano, bis-acetilacetona de dibutilestano, dioxido de dibutilestano sililado, tris-uberato de carbometoxifenil estano, triceroato de isobutilestano, dibutirato de dimetilestano, di-neodecanoato de dimetilestano, tartarato de trietilestano, dibenzoato de dibutilestano, oleato de estano, naftenato de estano, tri-2-etilhexilhexoato de butilestano y butirato de estano y similares. El catalizador se utiliza en cantidades conocidas y de manera conocida, por ejemplo, sobre un soporte de uno o ambos componentes de poliuretano o poliisocianurato en una cantidad tipicamente de 0,001 a 5, mas tfpicamente de 0,01 a 2, por ciento en peso (% en peso) basado en el peso de la espuma.

Los gases inertes utilizados en la practica de la presente invencion incluyen, pero sin limitarse a, gases nobles, nitrogeno y cualquier otro gas que no reaccione con los otros componentes de la mezcla en condiciones de mezcla. La cantidad de gas y la velocidad de adicion de gas vanan con la aplicacion. El contenido maximo de gas viene determinado por la capacidad de mantener el lfquido como fase continua. El contenido mmimo de gas viene determinado por los requisitos de la aplicacion final. Los lfquidos se anaden sin gas, es decir, no hay gas en los lfquidos antes de la entrada en la primera pasada. Tfpicamente, si las corrientes de gas y lfquido se unen de forma simple (por ejemplo, se mezclan en una union con forma de T de las tubenas de interseccion), se forman espumas no uniformes.

Los componentes de isocianato y/o poliol de la presente invencion tambien pueden incluir uno o mas tensioactivos, tfpicamente un tensioactivo no ionico, tal como polietilenglicol, polipropilenglicol, aceite de ricino etoxilado, etoxilato de acido oleico, etoxilatos de alquilfenol, copolfmeros de oxido de etileno y oxido de propileno, copolfmeros de siliconas y polieteres, copolfmeros de siliconas y oxido de etileno y/u oxido de propileno. El tensioactivo, si se usa, se usa tfpicamente en una cantidad tal que el producto de espuma comprende de 0,1 a 10, mas tfpicamente de 0,5 a 8 e incluso mas tfpicamente de 1 a 6 % en peso del tensioactivo.

Los siguientes ejemplos son ilustrativos de la invencion.

Ejemplos

Ejemplo 1

Formulacion 1

La formulacion 1 es una formulacion de lmea de base que no contiene gas dioxido de carbono anadido. La formulacion 2 es la formulacion 1 con gas dioxido de carbono anadido al poliol y mezclas de isocianato. Utilizando un nuevo ensayo de evaluacion, la Formulacion 2 demuestra la mejora en la resistencia frente a fugas que se produce en un molde de fuga simulada mediante la adicion del dioxido de carbono y la mejora en la formulacion de espuma que se obtiene sin tener que usar un mezclador estatico “mezclador posterior”).

Se prepara una mezcla de poliol en un barril de 56,8 litros (15 galones) usando la formulacion que se muestra en la Tabla 1 comenzando con una “premezcla” sin pentano y luego anadiendo el pentano y haciendo pasar sobre un rodillo de tambor para llevar a cabo la mezcla. Despues de mezclar, la mezcla se transfiere a un cilindro de metal de 64,4 litros (17 galones). Se anade isocianato de Papi 27 a un cilindro diferente de 64,4 l (17 galones). La mezcla se considera un sistema de "colada", lo que significa que el agente de soplado ffsico es un ffquido y no tiene, o apenas tiene, formacion de espuma a la salida de la pistola aplicadora. La mezcla de polioles y los lados de isocianato es, en general, pobre a menos que se utilice un mezclador estatico ('mezclador posterior') en el extremo de la pistola aplicadora. Se puede usar un tubo de 30 cm (12 pulgadas) con la mezcla estatica para mejorar aun mas la mezcla de los componentes.

Tabla 1

Formulacion 1

Voracor® CR 1023

%

Voranol 360

33,47

Voranol 490

22,51

Voranol RA 640

3,49

Voranol 800

3,49

Voratec SD 301

16,76

Terate 2031

3,49

Polycat 5

0,41

Polycat 8

0,41

Tegostab B-8462

2,25

Agua

1,91

Cyclopentane IP 85

11,81

Total

100

VORACOR CR 1023 es un sistema de componentes para la fabricacion de espuma de poliuretano y esta disponible en The Dow Chemical Company.

5 VORANOL 360, 490, RA 640 y 800 son polioles de polieter disponibles de The Dow Chemical Company.

VORATEC SD 301 es un triol de polieter de baja viscosidad, iniciado con glicerina, disponible en The Dow Chemical Company.

TERATE 2031 es un poliol de poliester aromatico disponible en Invista.

POLICAT 5 y 8 son aminas lfquidas (pentametildietilentriamina) y N, N-dimetilciclohexilamina, respectivamente, 10 agentes de soplado disponibles de Air Products.

TEGOSTAB B-8462 es estabilizador ngido de espuma disponible en Evonik.

Los dos cilindros estan unidos a un equipo ELIMINATOR seguro para hidrocarburos. El ELIMINADOR seguro para hidrocarburos es un equipo disponible a nivel comercial. La proporcion de mezcla de isocianato/poliol se ajusta a 100/80 +/- 2. El caudal nominal es de 5,4 kg/minuto (12 lb/minuto). En un tipo de ensayo, no se utiliza ninguna 15 mezcla posterior. En otro tipo de ensayo, se utiliza un mezclador posterior con tubo de 30 cm (12 pulgadas) de longitud.

Formulacion 2

Se utiliza la mezcla de poliol de la Formulacion 1. La presion en el cilindro es de aproximadamente 40 psi (276 kPa). El espacio superior es nitrogeno. Se une un tubo flexible de alta presion desde el cilindro de gas de dioxido de 20 carbono hasta la mezcla de polioles y se anade dioxido de carbono hasta que se alcanza 200 psi (1,4 MPa). Se desconecta el tubo flexible y el cilindro se hace rodar para mezclar el dioxido de carbono. La presion en el cilindro

5

10

15

20

25

30

35

40

45

disminuye en 20-30 minutes y se agrega dioxido de carbono de nuevo hasta que se alcanzan 200 psi (1,4 MPa). Se hacen varias adiciones de dioxido de carbono hasta que haya menos de un 5 % de disminucion de presion por debajo de 200 psi (1,4 MPa) despues de la rodadura. Se repite el procedimiento para el lado isocianato. La Tabla 2 muestra la cantidad anadida a cada cilindro por aumento de peso.

Tabla 2

Formulacion 2

Mezcla

Peso de material en el cilindro antes de CO2 Cantidad CO2 Anadida % CO2

Poliol

67,3 libras (30,5 kg) 1,6 kg (0,6 kg) 2.32

Isocianato

39,3 libras (17,8 kg) 3,1 libras (1,4 kg)

Se captura un suministro de diez segundos de la mezcla de poliol y las mezclas de isocianatos en grandes recipientes de papel. La mezcla de poliol tuvo burbujas muy finas y resulto estable durante al menos diez minutos. La parte de espuma tuvo aproximadamente 9,5 veces el volumen del lfquido restante. La mezcla de isocianato tuvo burbujas mas grandes y parecio mostrar una estabilidad aceptable, pero no tan estable como la mezcla de polioles. La espuma espumosa tuvo aproximadamente 5 veces el volumen del isocianato lfquido. El menor volumen de espuma del isocianato, aunque se anadio un mayor porcentaje al cilindro, puede deberse a la perdida de dioxido de carbono en la salida de la pistola aplicadora, entre otros factores.

Resultados

Aspecto de espuma y naturaleza de espuma Sin mezclador posterior

La formulacion 1 era lfquida a la salida de la pistola aplicadora. Las muestras de ensayo de espuma procedentes de muestras de crecimiento libre fueron muy bastas y presentaron mezcla pobre. La densidad del nucleo fue de 1,6 lb/pie3 (25,6 kg/m3). La formulacion 2 era muy espumosa a la salida de la pistola aplicadora. La espuma procedente de la muestra de bolsa de crecimiento libre mostro una mejora significativa en la formulacion de espuma y, tipicamente, la espuma tenia celulas finas. Esto demuestra que el dioxido de carbono es capaz de mejorar significativamente la mezcla en un Eliminador sin mezclador posterior. La densidad del nucleo de la muestra de la bolsa de crecimiento libre fue 1,30 lb/pie3 (20,8 kg/m3). Se produjo cierta contraccion con la espuma y hubo algunos huecos de gran tamano.

Con Mezclador posterior y tubo de 12 pulgadas (30 cm)

La formulacion 1 fue Kquida a la salida del tub°. La espuma fue d3e buena cali3dad y tente celulas finas. La densidad de nucleo de las muestras de crecimiento libre fue de 1,48 lb/pie (23,7 kg/m ). La formulacion 2 abandono el tubo con una caractenstica espumosa, similar a, pero no tan amplia como en el caso de ausencia de mezclador posterior y tubo. La espuma fue de buena calidad y tema celulas finas. La densidad del nucleo fue 1,42 lb/pie3 (22,7 kg/m3).

Ensayo de resistencia frente a fugas

La resistencia frente a fugas de una formulacion depende del diseno espedfico del molde del usuario final, las tolerancias y cualquier elemento de union. Como cada molde es diferente, no se pueden simular todos los moldes en el laboratorio. Sin embargo, se desarrollo un ensayo de fuga simulada para permitir la comparacion de la formacion de espuma de las formulaciones que pudieran estar relacionadas con la capacidad de la formulacion para resistir las fugas en moldes susceptibles de fuga. Este ensayo simulado consistfa en fijar una pantalla de ventana comun al lado de una caja de carton de 18 "X18" X16 " (46 cm x 46 cm x 41 cm) que tema uno de sus lados retirado. Las formulaciones lfquidas de "colada" tienden a fluir a traves de los orificios de la pantalla de ventana mientras que la espuma espumosa no presenta dicha tendencia. Se configura una caja de carton como se ha descrito anteriormente con el lado de la pantalla hacia el lado y la configuracion de la caja en la parte superior de otra caja. Se proporcionar un disparo de cinco segundos (~450 gramos) en la parte inferior de la caja con la pantalla, justo a continuacion de la pantalla. Inmediatamente despues del suministro, la caja se da vuelta sobre otra caja de modo que el material fluya sobre la pantalla. Despues de ajustar, se calcula el porcentaje de espuma que ha quedado retenida encima de la pantalla, debajo de la pantalla pero unida a la pantalla y el que ha cafdo dentro de la caja inferior.

La Tabla 3 presenta los resultados. Hay un aumento significativo de la cantidad de material que queda retenido en la pantalla para la formulacion que tiene el dioxido de carbono, lo que demuestra que el dioxido de carbono anadido mejora la resistencia frente a fugas del sistema de colada (tal como la Formulacion 1) en el molde. La tercera formulacion mostrada en la tabla es una formulacion de tipo tradicional que utiliza el agente de soplado gaseoso de

5

10

15

20

25

30

bajo GWP HFO-1234ze en lugar del HFC-134a en los lados de poliol e isocianato. Se utiliza un mezclador posterior y un tubo de 12 pulgadas (30 cm) con esta formulacion. Como se trata de una formulacion de tipo "espuma", se conserva casi el 100 % de la formulacion sobre la pantalla. La cuarta formulacion es una formulacion diferente que contiene el agente de soplado de bajo GWP lfquido 24 % FEA-1100 en el lado poliol y ninguno en el lado isocianato. Al igual que la Formulacion 1, se trata de un sistema de "colada" que se procesa con un mezclador posterior/tubo de 12 pulgadas (30 cm). Los resultados muestran que un porcentaje significativo experimenta fuga a traves de la pantalla. Un beneficio adicional del uso de dioxido de carbono es la ligera reduccion de la densidad del nucleo.

Tabla 3

Resultados de la prueba de fugas en la pantalla

Descripcion de la formulacion

Tipo % Sobre la pantalla % Debajo de la pantalla (adjunta) % En la caja inferior

Voracor CR 1023

Colada 62 15 23

Voracor CR 1023 con CO2

Espuma de CO2 96 4 0

Delta-Therm AG3001 con HFO-1234ze y HFO-1233zd

Espuma 100 0 0

Delta-Therm AG3001 con FEA- 1100

Colada 22 5 73

Ejemplo 2 Equipo

Se utiliza un mezclador de impacto de baja presion ELIMINATOR capaz de manipular con seguridad mezclas inflamables.

Procedimientos

La verificacion de la operacion de ventilacion a partir de la campana de ventilacion y el barrido del piso se realiza con un medidor de flujo. Se mide el porcentaje de hidrocarburo para asegurarse que es 0 ppm. Los cilindros se purgan con nitrogeno antes del llenado con la formulacion inflamable. Se usa nitrogeno, no aire, como fuente de presion sobre los cilindros durante la operacion. Si se utilizan moldes, los moldes se someten a eliminacion de energfa y se purgan con nitrogeno antes de suministrar la espuma. Los cilindros se conectan a tierra durante el funcionamiento utilizando un sistema de verificacion de conexion a de tierra. El ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos se conecta a tierra durante la operacion utilizando un dispositivo de verificacion de conexion a tierra. La espuma se suministra en recipientes no estaticos (bolsas que no sean de plastico). Se usan herramientas no estaticas para las tareas en las que el material inflamable puede quedar expuesto al medio ambiente (fijacion/separacion de los tubos flexibles de Stratoflex, ajuste de la proporcion A/B en el equipo de suministro, etc.).

El presente ejemplo ilustra las propiedades de procesado y espuma de una formulacion de espuma inflamable preparada usando el ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos. El agente de soplado es HFO-1234ze y HFC- 245fa. HFO-1234ze es un agente de soplado gaseoso de bajo GWP que tiene un punto de ebullicion de -19°C y disponible de Honeywell.

Preparacion de la mezcla de polioles

La formulacion utilizada en el presente Ejemplo 2 se muestra en la Tabla 4. La mezcla, menos HFO-1234ze, se anade a un cilindro de 17 galones (64,4 l). Se anade HFO-1234ze y la mezcla se hace rodar sobre un rodillo de tambor hasta que se homogeneiza.

5

10

15

20

25

Tabla 4

Formulacion del Eiemplo 2

Material

Porcentaje Libras kg

Voranol 360

34,79 48,71 22,1

Voranol 270

17,71 24,80 11,2

Voranol 391

17,29 24,20 11,0

Fyrol PCF

5,62 7,87 3,57

Polycat 8

0,29 0,40 0,18

Trietilamina

0,60 0,84 0,38

Alfa-metil estireno

0,04 0,05 0,02

TEP

2,42 3,39 1,5

Tegostab B 8465

1,78 2,49 1,1

Agua

1,89 2,65 1,2

245fa

7,54 10,56 4,8

HFO-1234ze

10,03 14,04 6,4

Preparacion de la mezcla de isocianato

Se anade PAPI 27 a un cilindro de 17 galones (64,4 l). PAPI son diisocianatos de metilen difenilo polimericos (MDI), por ejemplo polifenilisocianatos de polimetileno, que contienen MDI y estan disponibles en The Dow Chemical Company.

Operacion

Este ensayo se lleva a cabo un dfa despues de anadir HFO-1234ze a la formulacion. La sala esta preparada para usar el ELlMINADOR seguro frente a hidrocarburos con mezclas inflamables. El ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos se conecta a tierra usando el equipo de verificacion de la conexion a tierra. Se comprueba que la mezcla de polioles y los cilindros de isocianato estan conectados a tierra utilizando un equipo de verificacion de conexion a tierra. La mezcla de polioles y los cilindros de isocianato se unen al tren de tubos flexibles del ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos utilizando herramientas que no generan chispas. Se suministra nitrogeno a la mezcla de polioles y cilindros de isocianato a 235 psi (1,6 MPa). La unidad de control del ELIMINATOR seguro frente a hidrocarburos se purga con aire. Se conectar el ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos a una salida de Clase 1 y se enciende el interruptor. Una union de mezclador estatico de plastico de tres etapas (conocido como "mezclador posterior") con un tubo de 12 pulgadas (30 cm) de largo esta opcionalmente unida a la pistola de suministro. Se abren las valvulas de material de los cilindros. Se une una lmea de aire a la pistola de suministro. Se abren las valvulas de obturacion de la pistola del dispositivo de suministro. El tiempo de duracion del disparo se establece en 10 segundos. Se hacen ajustes a los controladores de flujo de la pistola del elemento de suministro para conseguir la proporcion deseada de mezcla de isocianato/poliol. Se toman muestras de espuma de 10 segundos. Se determina la reactividad. Se calienta un molde Brett a 85 °F (30 °C). Se aplica el agente de liberacion a la superficie del molde. Antes de preparar la muestra, el molde se somete a eliminacion de energfa, se conecta a tierra y luego se purga con nitrogeno. Se recogen muestras del molde de Brett. Se determinan las densidades de nucleo a partir de muestras de 10 segundos preparadas en el ELIMINADOR. Se determinan las propiedades convencionales para las muestras de molde de Brett.

Ejemplo 2A

La proporcion final de mezcla de isocianato/poliol es de 100/95. El Ejemplo 2A se procesa sin mezclador estatico o tubo de 12 pulgadas (30 cm) de longitud.

Resultados

La espuma sale del ELIMINADOR con un aspecto espumoso y no exhibe estnas ni mezcla inadecuada observable 5 durante el proceso de suministro. Los cubos cortados a partir de las muestras mostraron algunas estnas. El molde de Brett tema una densidad de sobre-embalaje de aproximadamente un 6 % (basado en una densidad de relleno minima de los ensayos de alta presion con el mismo material). La muestra del molde de Brett mostro una contraccion de aproximadamente el 25 % de la superficie, lo que indica una mezcla incompleta. Las propiedades se muestran en la Tabla 5.

10 Ejemplo 2B

El Ejemplo 2B se procesa con un mezclador estatico de plastico de tres vfas con un tubo de plastico de 12 pulgadas de largo unido al extremo del mezclador estatico. Se usa aire para mejorar la mezcla a traves del mezclador estatico. El caudal de aire es de 1-2 pies3/minuto (0,028-0,056 m3/minuto).

Resultados

15 La espuma sale del ELIMINADOR con un aspecto espumoso y no exhibe estnas visuales durante la formacion de espuma. Los cubos cortados a partir del centro de las muestras de 10 segundos tienen un buen aspecto visual y ninguna indicacion de mezcla incompleta. La muestra del molde de Brett es aproximadamente un sobre-embalaje de 2 %. Las muestras cortadas del molde Brett tienen un buen aspecto de espuma y no hay una contraccion observable de la espuma que pudiera indicar una mezcla inadecuada. Estas propiedades tambien se muestran en la Tabla 5.

20 Tabla 5

Propiedades de los Eiemplos 2A y 2B Espumas

NB201100909-961

Ejemplo 2A Ejemplo 2B

Caudal libras/minuto (kg/minuto)

13,4 (215) 13,1 (210)

Tiempo de gel (segundos) - Temperatura del material

119 120

Densidad de crecimiento libre - lbs/pie3(kg/m3)

1,41 (22,6) 1,41 (22,6)

MUESTRAS DE MOLDE DE BRETT

Densidad de llenado minima aproximada - lbs/pie3 (kg/m3)

1,97 (31,6) 1,97 (31,6)

fndice de Flujo (Min. Densidad de llenado/Densidad de nucleo de crecimiento libre)

1,40 1,40

Sobre-embalaje estimado (%)

6 % 2 %

Densidad Aplicada - lbs/pie3 (kg/m3)

2,09 (33,5) 2,01 (32,2)

Distribucion media de la densidad - libras/pie3 (kg/m3)

0,032 (0,5) 0,05 (0,8)

Densidad del nucleo - lbs/pie3 (kg/m3)

2,07 (33,2) 1,81 (29)

Contenido de celulas cerradas (%)

97,5 97,1

Factor K - Btu * pulgada/pie2* h * °F (vatio/metro-K)

(Media -5/45/20F)

0,135 (0,0195) 0,131 (0,0189)

Propiedades de los Eiemplos 2A y 2B Espumas

NB201100909-961

Ejemplo 2A Ejemplo 2B

(Media 30/80/55F)

0,146 (0,021) 0,142 (0,02)

(50/100/75 media)

0,16 (0,023) 0,155 (0,022)

Resistencia a la compresion - lbs/pie2 (Pa)

20,4 (980) 12,3 (590)

Estabilidad dimensional (% de cambio)

14 Dfas en Congelador a -20 °F (-29 °C)

-0,3 0,1

14 Dfas a 158 °F (70 °C) / HR al 0%

0,2 0,5

14 Dfas a 158 °F (70 °C) / 97% HR

18,4 22,6

Ejemplo 3 (comparativo)

Este ejemplo ilustra las propiedades de procesado y espuma de una formulacion inflamable que no contiene espuma preparada usando el ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos. El agente de soplado es Cyclopentane Ip 85 5 fabricado por Haltermann Chemicals. Es una mezcla de, nominalmente, 85 % de ciclopentano, siendo el equilibrio isopentano y otros hidrocarburos. La formulacion sometida a ensayo en el Ejemplo 3 se muestra en la Tabla 6.

Tabla 6

Formulacion Pentano VORACOR CR 1023

Voracor® CR 1023

% Libras (kg)

Voranol 360

33,47 33,47 (15,18)

Voranol 490

22,51 22,51 (10,21)

Voranol RA 640

3,49 3,49 (1,58)

Voranol 800

3,49 3,49 (1,58)

Voratec SD 301

16,76 16,76 (7,60)

Terate 2031

3,49 3,49 (1,58)

Polycat 5

0,41 0,41 (0,19)

Polycat 8

0,41 0,41 (0,19)

Tegostab B-8462

2,25 2,25 (1,02)

Agua

1,91 1,91 (0,87)

Cyclopentane IP 85

11,81 11,81 (5,36)

5

10

15

20

25

30

35

Formulacion Pentano VORACOR CR 1023

Voracor® CR 1023

% Libras (kg)

Total

100 100 (45,36)

Preparacion de la mezcla de polioles

Los ingredientes mezclados, menos el Cyclopentane IP 85, se anaden a un barril de 56,8 litros (15 galones). Se anade IP 85 al barril y el barril se hace rodar sobre un rodillo de tambor hasta que se mezcla. Se purgar con nitrogeno un cilindro de 17 galones (64,4 l) disenado para mezclas de polioles inflamables. La mezcla se anade al cilindro.

Preparacion de mezcla de isocianatos

Se anade PAPI 27 a un cilindro de 17 galones (64,4 l).

Operacion

La sala esta preparada para usar el ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos con mezclas inflamables. El ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos se conecta a tierra usando el equipo de verificacion de conexion a tierra. Se verifica que la mezcla de polioles y los cilindros de isocianato estan conectados a tierra utilizando un equipo de verificacion de conexion a tierra. La mezcla de polioles y los cilindros de isocianato se unen al tren de tubos flexibles del ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos utilizando herramientas que no producen chispas. Se suministra nitrogeno a la mezcla de polioles y cilindros de isocianato a 235 psi (1,6 MPa). La unidad de control ELIMINATOR segura frente a hidrocarburos se purga con aire. El ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos se conecta a una salida de Clase 1 y se enciende el interruptor de encendido. Se une una union de mezclador estatico de plastico de tres etapas (conocido como "mezclador posterior") con un tubo de 12 pulgadas (30 cm) de largo a la pistola dispensadora. Se abren las valvulas de material de los cilindros. Se une una lmea de aire a la pistola de suministro. El caudal de aire a traves de la pistola de suministro se ajusta a 1-2 pie3/minuto (0,028-0,056 m3/minuto). Se abren las valvulas de obturacion de la pistola de suministro. El tiempo de duracion de disparo se establece en 10 segundos. Se hacen ajustes a los controladores de flujo de la pistola de suministro para conseguir la proporcion deseada de mezcla isocianato/poliol de 100/81. Se recogen muestras de espuma de 10 segundos. Se determina la reactividad. Se calienta un molde Brett a 113 °F (45 °C). El agente de liberacion se aplica a la superficie del molde. Antes de la preparacion de la muestra, se somete el molde a eliminacion de energfa, se conecta a tierra y posteriormente se purga con nitrogeno. Se recogen muestras de molde de Brett. Las densidades del nucleo se determinan a partir de muestras de 10 segundos preparadas a partir de ELIMINADOR. Se determinan las propiedades convencionales para las muestras de molde Brett.

Resultados

La espuma se proceso bien a traves del ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos. Parecio que los cubos cortados a partir del centro de las muestras de crecimiento estaban bien mezclados sin estnas. Las muestras preparadas en el molde de Brett teman buen aspecto. La Tabla 7 muestra las propiedades de las muestras de crecimiento libre y de Brett. Las muestras de Brett se preparan con una densidad de sobre-embalaje de 5 % (Ejemplo 3A), una densidad de sobre-embalaje de 10 % (Ejemplo 3B) y una densidad de sobre-embalaje de 15 % (Ejemplo 3C).

Tabla 7

Propiedades de espuma

Ejemplo 3A, 3B y 3C

Caudal (libras/minuto)

120,3 (5,6 kg / minuto)

Tiempo de gel (segundos) - 64F temperature del material.

90

Densidad de crecimiento libre (lbs/ft3)

1,48 (23,7 kg/m3)

MUESTRAS DE MOLDE DE BRETT

Densidad de llenado minima (lbs/ft3)

1,95 (31,2 kg/m3)

hdice de Flujo (Min. Densidad de llenado / Densidad de nucleo de crecimiento libre)

1,32

Muestra 2A Muestra 2B Muestra 2C

Sobre-embalaje (%)

5 % 10 % 15 %

Densidad Aplicada (lbs/ft3)

2,08 2,18 2,27

Densidad Aplicada (kg/m3)

33,3 34,9 36,4

Distribucion de la densidad media (lbs/ft3)

0,0355 0,0334 0,0255

Distribucion de densidad media (kg / m3)

0,57 0,535 0,41

Densidad del nucleo (lbs/ft3)

1,81 1,88 1,93

Densidad del nucleo (kg/m3)

29,0 30,1 30,9

Contenido de celulas cerradas (%)

92,1 94 93,7

Factor K (50/100 / 75F media) / (Btu*pulgada/pie2*h*°F)

0,156 0,156 0,157

Factor K (kW/m*K)

2,25 2,25 2,26

Resistencia a la compresion (lbs/ft2)

13,4 17 18,8

Resistencia a la compresion (kPa)

0,64 0,81 0,9

Estabilidad dimensional (% de cambio)

14 dfas Congelador a -20 °F

-0,4 -0,7 -0,9

28 dfas Congelador a -20 °F

-0,5 0,1 -0,2

14 dfas a 158 °F (70 °C) / HR al 0 %

0,5 -0,5 -0,5

28 dfas a 158 °F (70 °C) / HR al 0 %

0,8 0,5 0,6

Propiedades de espuma

Ejemplo 3A, 3B y 3C

14 dfas a 158°F(70°C) / HR al 97 %

8,6 7,1 8,2

28 dfas a 158 °F (70 °C) / HR al 97 %

8,7 7,8 9,0

Ejemplo 4 (comparativo)

El Ejemplo 4 ilustra las propiedades de procesado y espuma de una formulacion inflamable que no es de espuma que contiene un aducto de dioxido de carbono para impartir cierta formacion de espuma a la espuma poco despues 5 del suministro. El agente de soplado es Cyclopentane IP 85 fabricado por Haltermann Chemicals. Es una mezcla de, nominalmente, 85 % de ciclopentano, siendo el equilibrio material de isopentano y otros hidrocarburos. El aducto de dioxido de carbono es SPECFLEX NR 556. La formulacion sometida a ensayo en el presente ejemplo se muestra en la Tabla 8.

Tabla 8

Pentano del Eiemplo 4

NB201100909-231

Porcentaje Libras kg

Voranol 360

32,620 26,55 12

Voranol 490

21,947 17,87 8,1

DSD 301

16,349 13,31 6,05

Voranol 800

3,406 2,77 1,26

Voranol RA 640

3,406 2,77 1,26

Terate 2031

3,406 2,77 1,26

Polycat 5

0,404 0,33 0,15

Polycat 8

0,404 0,33 0,15

Tegostab B-8462

2,193 1,79 0,81

Agua

1,866 1,52 0,69

IP85

Specflex NR 556

4 3,26 1,48

IP 85

10 8,14 3,69

Total

100,00 81,40 36,9

10

Un sistema lfquido de colada, tal como uno en el que el agente de soplado ffsico es un lfquido, como Cyclopentane IP 85, tiene una limitacion de uso para aquellos usuarios finales que tienen moldes que no estan ajustados suficientemente para mantener un sellado hermetico con un sistema lfquido de “colada”. Una ventaja de una

5

10

15

20

25

30

35

40

45

formulacion que contiene un agente de soplado ffsico que es un gas es que la espuma sale de la pistola de suministro en un estado espumoso que confiere a la espuma de formacion las caractensticas de viscosidad que le permiten permanecer en moldes susceptibles de fuga, sin presentar fuga alguna Se ha demostrado que los aductos de dioxido de carbono confieren una caractenstica espumosa a las formulaciones de poliuretano, no de forma inmediata en la boquilla de suministro, sino poco despues de producirse el suministro de la espuma. Este ejemplo demuestra el procesado de una formulacion que contiene un aducto de dioxido de carbono (SPECFLEX NR 556) a traves de ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos.

Reparacion de mezcla de polioles

Los ingredientes mezclados, menos Cyclopentane IP 85, se anaden a un barril de 56,8 litros (15 galones). Se anade IP 85 al barril y se hace rodar el rodillo de tambor hasta que se mezcla.. Se purga un cilindro de 17 galones (64,4 l) disenado para mezclas de polioles inflamables con nitrogeno. La mezcla se anade al cilindro.

Preparacion de la mezcla de isocianatos

Se anade PAPI 27 a un cilindro de 17 galones (64,4 l).

Operacion

La sala esta preparada para usar el ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos con mezclas inflamables. El ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos se conecta a tierra usando el equipo de verificacion de conexion a tierra. Se verifica que la mezcla de polioles y los cilindros de isocianato estan conectados a tierra utilizando un equipo de verificacion de conexion a tierra. La mezcla de polioles y los cilindros de isocianato se unen al tren de tubos flexibles del ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos utilizando herramientas que no producen chispas. Se suministra nitrogeno a la mezcla de polioles y cilindros de isocianato a 235 psi (1,6 MPa). La unidad de control de ELIMINATOR segura frente a hidrocarburos se purga con aire. El ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos se conecta a una salida de Clase 1 y se enciende el interruptor de encendido. Se une una union de mezclador estatico de plastico de tres etapas (conocido como "mezclador posterior") con un tubo de 12 pulgadas (30 cm) de largo a la pistola de suministro. Se abren las valvulas de material de los cilindros. Se une una lmea de aire a la pistola de suministro. El caudal de aire a traves de la pistola de suministro se ajusta a 1-2 pie3/minuto (0,028-0,056 m3/minuto). Se abren las valvulas de obturacion de la pistola de suministro. El tiempo de duracion de disparo se establece en 10 segundos. Se hacen ajustes a los controladores de flujo de la pistola de suministro para conseguir la proporcion deseada de mezcla isocianato/poliol de 100/76. Se recogen muestras de espuma de 10 segundos. Se determina la reactividad. Se calienta un molde Brett a 113 °F (45 °C). El agente de liberacion se aplica a la superficie del molde. Antes de la preparacion de la muestra, se somete el molde a eliminacion de energfa, se conecta a tierra y posteriormente se purga con nitrogeno. Se recogen muestras de molde de Brett. Las densidades del nucleo se determinan a partir de muestras de 10 segundos preparadas a partir de ELIMINADOR. Se determinan las propiedades convencionales para las muestras de molde Brett.

Resultados

La espuma se procesa a traves del ELIMINADOR seguro frente a hidrocarburos sin estnas visibles evidentes. Se preparan tres moldes de Brett con un sobre-embalaje de 5 %. Las muestras del molde de Brett tuvieron buen aspecto externo. Se desarrolla un ensayo para simular un suministro en un molde susceptible de fuga. Se prepara una caja de carton de 18 "X18" X18 "(46cmX46cmX46cm) con el lado superior abierto y uno de los lados cortado y cubierto con una pantalla de ventana (muy abierta). Se suministra una muestra de cinco segundos sobre el fondo de la caja de carton y se inclina inmediatamente la caja para que el material fluya hacia el lado con la pantalla de la ventana. Varios minutos mas tarde, despues de la formacion de gel, la caja se inclino hacia arriba. Se determina lo siguiente: (1) la cantidad de espuma en la parte superior de la pantalla, (2) la cantidad de espuma que fluyo a traves de la pantalla pero se mantuvo unida a la pantalla y (3) y la cantidad de espuma que cayo sobre la caja inferior. El ochenta y ocho por ciento de la espuma quedo por encima de la pantalla, el 12 % paso a traves de la pantalla pero permanecio unido a la pantalla y el 0 % cayo por debajo de la pantalla la caja inferior. Esto demuestra que el material formo espuma de forma suficiente en un corto tiempo despues del suministro para evitar que el volumen del material fluya a traves de la pantalla de ventana.

Claims (6)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un proceso de fabricacion de una espuma de poliuretano o poliisocianurato, comprendiendo el proceso la etapa de mezclar a una baja presion de 0,7 a 2,1 MPa:

   (A) un isocianato;

   5 (B) un compuesto reactivo con el isocianato;

   (C) un agente de soplado de lfquido; y

   (D) dioxido de carbono gaseoso,

   en el que los componentes se mezclan sin un mezclador estatico.
2. 2. El proceso de la reivindicacion 1, en el que el compuesto reactivo con el isocianato es un poliol.

   10 3. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el agente de soplado de lfquido es un

   agente de soplado de hidrocarburo.
3. 4. Proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dioxido de carbono gaseoso se mezcla primero con cada uno de los componentes (A) y (B) antes de que los componentes (A) y (B) se mezclen entre sl
4. 5. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que todos los componentes se mezclan

   15 simultaneamente entre sl
5. 6. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que los componentes se mezclan dentro de un mezclador de impacto de baja presion.
6. 7. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la proporcion en peso de dioxido de carbono gaseoso con respecto a agente de soplado de lfquido es de 60:40 a 40:60.

   20 8. El proceso de la reivindicacion 7, en el que el agente de soplado de lfquido es un agente de soplado de

   hidrocarburo.