BRPI0215006B1 - processo para produzir espuma de poliuretano de célula fechada, rígida apresentando uma densidade de elevação livre de 20,824kg/m3 (1,3 lbs/ft3) a 64,0739 kg/m3 (4 lbs/ft3) e exibindo um encolhimento inferior a 10% e mistura de reação curável para formar tal espuma de poliuretano - Google Patents

processo para produzir espuma de poliuretano de célula fechada, rígida apresentando uma densidade de elevação livre de 20,824kg/m3 (1,3 lbs/ft3) a 64,0739 kg/m3 (4 lbs/ft3) e exibindo um encolhimento inferior a 10% e mistura de reação curável para formar tal espuma de poliuretano Download PDF

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Abstract

"composições de espuma rígida e processos empregando alcanoatos de alquila como um agente insuflador". processo para produção de uma espuma de poliuretano de célula fechada, rígida, tendo uma densidade de elevação livre de cerca de 20,8 kg/m^ 3^ (1,3 lb/ft^ 3^) a cerca de 64,3 kg/m^ 3^ (4 lb/ft^ 3^) e exibindo um encolhimento de menos do que 10%, compreendendo a mistura conjunta de um isocianato, pelo menos um agente insuflador alcanoato de alquila e pelo menos um poliol apresentando um número de hidroxila de cerca de 150 a cerca de 800 e sendo selecionado dentre o grupo consistindo em aminas polialcoxiladas, éteres polialcoxilados e polióis de poliéster para formar uma mistura de reação que é curável para produzir tal espuma.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO PARA PRODUZIR ESPUMA DE POLIURETANO DE CÉLULA FECHADA, RÍGIDA APRESENTANDO UMA DENSIDADE DE ELEVAÇÃO LIVRE DE 20,824KG/M3 (1,3 LBS/FT3) A 64,0739 KG/M3 (4 LBS/FT3) E EXIBINDO UM ENCOLHIMENTO INFERIOR A 10% E MISTURA DE REAÇÃO CURÁVEL PARA FORMAR TAL ESPUMA DE POLIURETANO.
Antecedentes da Invenção
1. Campo Técnico da Invenção
A presente invenção refere-se às espumas de poliuretano rígidas e mais particularmente, à preparação de tais espumas com alcanoatos de alquila, de preferência, formiato de metila como um agente insuflador único ou primário.
2. Descrição da Técnica Anterior
As espumas de poliuretano rígidas são úteis em uma ampla faixa de aplicações, incluindo aplicações para isolamento nos sistemas de refrigeração, aplicações estruturais e aplicações de flutuação, como nos barcos, bóias, docas e outros dispositivos de flutuação. Em tais aplicações, não apenas a densidade e o teor de célula fechada da espuma, mas também a capacidade da espuma para retenção de sua estabilidade dimensional em condições adversas é crítica. Na verdade, em aplicações de flutuação, o governo norte americano tem especificado rigorosos processos de teste e padrões para tais características de espumas em aplicações relevantes associadas com a Guarda Costeira dos Estados Unidos. Ver, por exemplo, 33 CFR § 183.114 e os processos de teste descritos em ASTM D 2126.
Convencionalmente, os processos que empregam dois componentes ou três componentes têm sido usados para preparar espumas rígidas. Um componente, geralmente referido como componente A (ou lado A) compreende isocianato. Freqüentemente, o componente A também compreende um agente tensoativo e um agente insuflador. O segundo componente, geralmente conhecido como um componente B (ou lado B) compreende qualquer um de vários polióis, particularmente polióis de poliétere/ou poliéster. O componente B pode também compreender um agente tensoativo, uma Segue-se página 1a
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1a embalagem de catalisador e um agente insuflador, qualquer um ou totalidade de tais ingredientes podendo residir somente no componente B. Alternativamente, qualquer um ou totalidade de tais ingredientes pode ser introduzido
Figure BRPI0215006B1_D0001
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na mistura de reação em uma terceira corrente ou em ambos, no componente B e em uma terceira corrente. Se um excesso de isocianato for empregado, as espumas de poliisocianurato modificado podem ser formadas. As espumas produzidas por estes processos padrão comumente têm uma massa especí5 fica na faixa de cerca de 16 kg/m3 (1 lb/ft3) a cerca de 64,1 kg/m3 (4 lb/ft3), têm um teor de célula fechada na ordem de cerca de 85% e têm baixa característica friável.
Comumente, os polióis são polifuncionais; isto é, a molécula de poliol tem duas ou mais ramificações, que proporcionam sítios de ligação 10 para polimerização cruzada. Historicamente, o agente insuflador é ou pelo menos inclui um ou mais clorofluorocarboneto (CFC), frequentemente em combinação com água. Todavia, CFCs têm sido o objeto da preocupação ambiental em vista de seus efeitos nocivos que têm sido reportados sobre a camada de ozônio na terra. Portanto, é desejável evitar o uso de CFCs e a 15 indústria por muitos anos vem realizando pesquisas quanto aos agentes insufladores alternativos viáveis apropriados para a preparação de espuma de poliuretano rígida.
Certos processos que empregam HCFCs no lugar de CFCs têm sido reportados. Por exemplo, as Patentes Norte Americanas 5.032.623, 20 5.194.175 e 5.274.007 descrevem um processo pelo que um HCFC, monoclorodifluorometano (CHCIIF2), podem substituir CFCs tradicionais na preparação de espumas rígidas. Todavia, mesmo HCFCs, embora comercialmente melhores do que CFCs em termos de efeitos ambientais nocivos, ainda estão associados com riscos ambientais e assim, é ótimo se mesmo seu 25 uso fosse evitado.
Tentativas no uso de alcanoatos de alquila, incluindo formiato de metila, como um agente insuflador alternativo têm sido reportadas, porém ———— -—--- >—— aquelas tentativas têm resultado em insucesso em que as espumas que tem sido produzidas com formiato de metila como o agente insuflador primário ou 30 único (outro que não, talvez, água) são insatisfatórias. Em particular, tem ^irln nnnstatado aue tais espumas têm um encolhimento de espumas de mais aue 10% e assim demonstram pobre estabilidade dimensional. Ver, por ' -..... ...........
exemplo, Patente Norte Americana 5.283.003 por Chen. Assim, o uso de formiato de metila como um agente insuflador tem sido reportado para produzir uma espuma dimensionalmente estável apenas quando usado em combinação com uma quantidade substancial de um ou mais agentes insu5 fladores adicionais tais como hidrocarbonetos orgânicos ou iguais ou dos tipos CFC ou HFC tradicionais de agentes insufladores. De acordo com a Patente Norte Americana 5.283.003 por Chen, cloreto de metileno e/ou hidrocarbonetos de cinco carbonos (por exemplo, n-pentano, isopentano, e/ou ciclopentano) devem compor pelo menos 20% em peso da combinação de 10 agente insuflador total. A Patente Norte Americana 5.883.146 por Tucker descreve o uso de ácido fórmico (ou um seu sal) como um agente insuflador, porém apenas em combinação com um hidrofluorocarboneto de Ci - C4. Embora a patente por Tucker não defina as proporções relativas necessárias do ácido fórmico (ou seu sal) e do hidrofluorocarboneto, a exemplificação 15 mostra que 0 hidrofluorocarboneto deve compor pelo menos cerca da metade da combinação de agente insuflador em peso.
Conseqüentemente, a indústria de espuma rígida está a(nda pesquisando processos e composições que possibilitem o uso de formiato de metila ou um composto relacionado como agente insuflador que pode 20 produzir uma espuma rígida que satisfaça aos padrões para tais espumas, pórém sem a necessi d ad e de putros agentps in suflad o res o rgâ n i cos. Ta is padrões não incluem apenas^aqueles referentes à de^ céiuía7echada, mas também aqueles referentes à estabilidade dimensional (resistência ao encolhimento) também.
Sumário da Invenção
Em resumo, portanto, a presente invenção é destinada a um novo processo para produção de uma espuma de poliuretano de célula fechada, rígida, tendo uma densidade de elevação livre de cerca de 20,8 kg/m3 (1,3 Ibs/ft3) a cerca de 64,1 kg/m3 (4 lbs./ft3) e exibição de um encolhimento 30 demenoTque 10%? De acordo com o processo, um jsocianato, uma^mistura^ de polióis de números de hidroxila de cerca de 150 a ce rca de 800e pelo menos um agente insuflador de alcanoato de alquila (e/ou derivado e/ou seu
IS precursor) são misturados juntos para formar uma mistura de reação que prõduzTespüma. A mistura de polióis em que pelo menos 50% em peso é composto pelo menos de um poliol tem um número de hidroxila de cerca de 150 ã cerca de 800 e é selecionado do grupo consistindo em. aminas POljalcoxiladas, éteres polialcoxilados e polióis de poliéster.
Á presente invenção é também destinada a uma nova mistura dg. reação que pode reagir para formar uma espumai de fechada, rígida, tendo uma densidade de elevação livre de cerca de 20,8 kg/m (1,3TbsJftáj ai cerca de 64,1 kg/m3 (4 Ibs/ft3) e exibindo um encoíhimehtodè menoTque ΐθ%. A mistura de reação compreende o isocianato, a mistura de polióis e pelo menos um agente insuflador de alcanoato de alquila (e ou seu derivado e/ou precursor) descrito acima..
A presente invenção é também destinada a uma nova espuma de poliuretano de células fechadas, rígida, tendo uma densidade de elevação livre de cerca de 20,8 kg/m3 (1,3 Ibs/ft3) a cerca .de .64,1 kg/m3 (4 Ibs/ft3) e exibindo um encolhimento de menos que 10%, compreendendo células contendo gás, pelo menos cerca de 40% em peso do gás sendo uma combinação de pelo menos um alcanoato de alquila e dióxido de carbono.
Entre as várias vantagens encontradas a serem realizadas pela presente invenção, portanto, podem ser mencionadas a provisão de um grocesso de preparação de espuma rígida de alta estabilidade dimensional em que^oTÕFC, HCFC, HFC padrão e agentes insufladores de hid roca rboneto não são necessários; a povisão de tal processo em que nenhum agente insuflador orgânico padrão não outro que um alcanoato de alquila é necessário; a provisão de uma mistura de reação que não inclui agentes insufladores de CFC, HCFC, HFC ou hidrocarboneto, porém ainda pode produzir tais espumas; a provisão de tais espumas livres de CFC, livres de HCFC e livres de HFC em si; e a provisão de tais espumas apropriadas para o uso como uma espuma de flutuação na embarcação aquática, como uma espuma estrutural ou como uma espuma de isolamento.
Descrição das Concretizações Preferidas
De acordo com a presente invenção, tem sido descoberto que um alcanoatokde alquila (óu um seu derivado e/ou precursor) pode ser usado como um agenfèrínstrflador sem a necessidade de quaisquer outros agentes insufladores para produzir uma espuma de poliuretanode célula fechada rígida tendo uma densidade de elevação livre de cerca de 20,8 kg/m (1,3 Ibs/ft3) a cerca de 64,1 kg/m3 (4 lbs/ft3) e exibindo um encolhimento de menos que 10% na combinação de polióis como que o isocianato é misturado para produzir a espuma compreendendo uma mistura de polióis em que pelo menos 50% em peso é composto de , pelo menos um poliol de a mina poíialcoxilada, poliol de éter polialcoxilado ou poliol de poliéster tendo um número de hidroxila de cerca de 150 a cerca de 800. As espumas assim produzidas tem sido constatadas serem surpreendentemente estáveis em termos dimensionais e podem ser usadas essencialmente em qualquer jndústria em que as espumas rígidas são empregadas, incluindo os usos como isolamento nos sistemas de refrigeração, como componentes estruturais e para flutuação. Este processo pode ser usado para produzir todos os tipos de espumas rígidas derivadas do isocianato, incluindo espumas de poliuretano, de poliisocianurato e de poliisocianurato modificado rígidas, tais espumas sendo referidas aqui genericamente como espumas de poliuretano.
De acordo com o processo de dois componentes desta invenção em que um componente A é misturado com um componente B, o componente A compreende um isocianato (tal termo inclui misturas e combinações de isocianatos discretos como é conhecido na técnica) e, de preferência também um agente tensoativo. O isocianato pode ser qualquer um dos isocianatos convencionalmente usados na produção de espumas rígidas. Assim, qualquer um dos isocianatos polifuncionais, tais como 4,4-diiisocianato de difenil-metano, diisocianatos de xilileno, polimetilenopolifenilisociano, 4,4-diisocianato de 3,3-difeniidimetil-metano, dímero de diisocianato de 2,4-tolueno, diisocianato de m-fenileno, diisocianatos de tolueno, 2,4-diisocianato de difenil-metano ou suas misturas podem ser usados. Similarmente, qualquer agente tensoativo do lado A convencional pode ser incorporado no componente A, se assim desejar. Os exemplos de tais agentes tensoativos incluem silicones tais como B8407 comercializado por Goldschmidt Chemical Corp.
ou polímeros não-reativos tem sido constatados serem particularmente apropriados. Outras composições tais como um retardador de chamas incluindo aqueles contendo bromo, cromo ou fósforo, podem também ser incluídos no componente A.
Em adição, o componente A pode, porém não necessita, conter o agente insuflador a ser empregado no processo de espumação. O agente insuflador usado é selecionado da família de alcanogtodtealgyila com formiato de metila sendo o agente insuflador preferido. É também considerado y m i ·η *******,1·1·τ· r L ’ que um derivado e/ ou precursor de alcanoato de alquila selecionado pode 10 ser usado no lugar de algum ou totalidade do agente selecionado. Assim, quando referência é feita aqui a alcanoato de alquila ou a qualquer alcanoato de alquila e/ou um seu derivados e/ou precursores, será entendido que o alcanoato de alquila em si é preferido, embora um ou mais derivados e/ou precursores, ou uma combinação de alcanoato de alquila e um ou mais deri15 vados e/ou precursores pode ser empregada. Em adição, várias combinações de dois ou mais alcanoatos de alquila ou seus derivados e/ou precursores são especificamente incluídas aí.
Por derivado e/ou precursor de alcanoato de alquila, entendese qualquer composição em que o alcanoato de alquila é provido em um 20 veículo, tal como um gás, que é inerte com relação aos ingredientes remanescentes de componentes A e B. Assim, o derivado e/ou precursor de alcanoato de alquila mantém a funcionalidade de alcanoato de alquila. De preferêcia, se um derivado de alcanoato de alquila e/ou precursor for usado, ele é um complexo que mantém a estrutura toda como uma porção do complexo. 25 Por precursor, entende-se uma composição que produz um alcanoato de alquila em algum ponto antes e ou durante o processo de espumação.
Será entendido por aqueles versados na técnica que as variações conhecidas das formulações e ensinamentos descritos aqui podem ser necessárias para conseguir as características desejadas da espuma acaba30 da dependendo de alcanoato de alquila específica, derivado e/ou precursor ou sua combinação, selecionado como o agente insuflador. Estas variações são especificamente incluídas no escopo da invenção como reivindicações.
1Ύ
É, também, possível que pequenas quantidades de outras composições que atuam como agentes insufladores estejam presentes. Por exemplo, podem estar presentes, atuando como agentes insufladores, CFCs, HCFCs, HFCs, cloreto de metileno, fluorocarbonetos, hidrofluorocarbonetos, 5 hidrocarbonetos ou outros compostos orgânicos. Todavia, se tais composições estiverem presentes, eles devem totalizar menos que 20%, de preferência menos que 10%, mais de preferência menos que cerca de 5%, especialmente menos que cerca de 2%, do peso total de agentes insufladores no componente A. Em termos ideais, todavia, o componente A está livre de tais 10 composições.
Os materiais do componente A podem ser misturados em qualquer maneira padrão. A ordem de misturar não é particularmente significativa. Entrementes, uma ordem conveniente de misturar é adicionar o agente tensoativo ao isocianato, e, então adicionar o inibidor de ácido, se for o caso 15 e finalmente adicionar o(s) agente(s) insuflador(es), se for o caso.
As proporções relativas de ingredientes deverão ser tais que se o componente A contiver um ou mais agentes insufladores, a concentração de agente(s) insuflador(es) no componente A seria de cerca de 0,5% em peso a cerca de 12% em peso, de preferência cerca de 2% em peso a cerca 20 de 10% em peso. O alcanoato de alquila (e/ou seu derivado e/ou precursor) em si pode formar tanto quanto cerca de 12% em peso, de preferência tanto quanto cerca de 10% em peso, tais como de cerca de 2% em peso a cerca de 10% em peso de componente A. O agente tensoativo pode formar menos que cerca de 2% em peso, de preferência cerca de 0,75% em peso de com25 ponente A. Se um inibidor de ácido for desejado, pode ser incluído em uma concentração de até cerca de 0,5% em peso, com base em peso do componente A. Tipicamente, o restante do componente A é o isocianato.
Como ocorre com o componente A, os ingredientes de componente B podem ser misturados em qualquer ordem. O componente B contém 30 pelo menos um poliol. O total de todos os polióis no componente B compõe cerca de 65% em peso a cerca de 98% em peso, de preferência cerca de 86% em peso a cerca de 92% em peso do componente B. Pelo menos um
Μ do(s) poliol(óis) no componente B é uma amina polialcoxilada, um éter polialcoxilado ou um poliol de poliéster e tem um número de hidroxilas de cerca de 150 a cerca de 800. De preferência, o número de hidroxilas é de cerca de 300 a cerca de 700, mais de preferência cerca de 300 a cerca de 500. Os 5 polióis polialcoxilados de preferência são alcoxilados com grupos alcóxi de dois a cerca de quatro átomos de carbono; isto é, eles são polietoxilados, polipropoxilados, polibutoxilados ou alguma combinação dos mesmos. Aqueles versados na técnica da preparação de espuma rígida reconhecerão prontamente os polióis apropriados que correspondam a cada um dos tipos 10 de polióis descritos. A título ilustrativo e não limitativo, todavia, a amina polialcoxilada pode ser, por exemplo, uma amina alifática polialcoxilada ou um poliol Mannich, o éter polialcoxilado pode ser, por exemplo, uma sacarose polialcoxilada ou glicerina e poliol de poliéster pode ser uma transesterificação de um tereftalato ou óleo de rícino. Os polióis podem ser preparados 15 individualmente ou como co-iniciadores.
O componente B pode compreender uma ou mais da amina pplialcoxilada mencionada, um ou mais do éter polialcoxilado mencionado, um ou mais do poliol de poliéster mencionado, uma ou mais da amina polialcoxilada em combinação com um ou mais do éter polialcoxilado mencionado 20 e/ou um ou mais do poliol de poliéster mencionado ou um ou mais do éter polialcoxilado mencionado em combinação com um ou mais do poliol de poliéster mencionado. Em outras palavras, uma ou mais de qualquer uma das três classes mencionadas de polióis ou qualquer combinação de polióis de qualquer uma de duas ou todas as três classes podem ser empregadas. O 25 componente B pode compreender outros polióis, também, especialmente aqueles tradicionalmente empregados nas espumas rígidas, porém de preferência, todos os polióis presentes das três classes (isto é, q total de todos os polióis de qualquer uma das aminas polialcoxiladas mencionadas, éteres polialcoxilados e polióis de poliéster mencionados) compõem mais do que 30 cerca de 50% em peso de todos os polióis de componente B. e pelo menos cerca de 50% em peso do componente B.
Será entendido por aqueles versados na técnica que a invenção
Figure BRPI0215006B1_D0003
abrange formulações tendo níveis inferiores de agente insuflador e níveis superiores de poliol de amina do que são usualmente encontrados nas espumas comparáveis utilizando os agentes insufladores de HCFC. Por exemplo, uma fórmula preferida mostrando porcentagens aproximadas em peso 5 dos ingredientes para uma concretização da presente invenção é :
Componente A - Isocianato 96,7%
Agente tensoativo 1,3%
Formiato de metila 2,0%
Componente B - Éter polialcoxilado 4,5%
10 Éter polialcoxilado 71,44%
Amina polialcoxilada 10,0%
Agente tensoativo 1,5%
Catalisador 1 0,5%
Catalisador 2 0,16%
15 Catalisador 3 0,10%
Diluente 5,0%
Água 2,8%
Formiato de metila ío%~~
Tal formulação resulta em ligação de uréia aumentada que sur20 preendentemente produz um aumento na estabilidade dimensional da espuma acabada a despeito do uso do agente insuflador de alcanoato de alquila. Deverá ser entendido que outros processos de aumentar a uréia ou outra ligação de poliol, como são conhecidos na técnica, são especificamente incluídos no escopo e ensinamentos desta invenção. Outras vanta25 gens da invenção, ausentes da técnica anterior, incluem a remoção ou contra-atuação do efeito plastificante de alcanoatos de alquila na estrutura da célula da espuma, eliminando as flutuações experimentadas no perfil de reatividade devido a instabilidade de catalisador e elevando o ponto de fulgor da mistura de reação para níveis aceitáveis.
3Q como será facilmente entendido por aqueles versados na técnica da produção de espumas rígidas na leitura deste relatório descritivo, os tipos e as quantidades de cada poliol são determinados pela razão de alca10 noato de alquila em relação a água na fórmula e as propriedades desejadas da espuma acabada e tal pessoa versada na técnica reconhecería as quantidades preferidas e as razões de polióis que seriam preferidas para uma situação particular e como ajustar as quantidades e razões para coordenação e otimização para situações particulares sem experimentação indevida.
Também deverá ser entendido que os polióis na combinação não necessitam formar uma embalagem de composição separada a ser adicionada como um ingrediente simples para formar o componente B. Assim, não é necessário misturar os três constituintes da mistura juntamente para formar uma pré-mistura e então formar o componente B pela mistura da prémistura com os ingredientes restantes do componente B, embora aquela seja uma opção. Os ingredientes do componente B podem ser misturados em qualquer ordem e os polióis podem ser adicionados separadamente um do outro como ingredientes separados para formar o componente B.
O componente B também compreende 0% a cerca de 5% em peso, de preferência de cerca de^0?5% em peso a cerca de 4°/p em peso, mais de preferência de cerca de 1% em peso a cerca de 3% em peso, de água. Entende-se que água possa ^ervir não apenas como um agente insu1 --——----------------- ν' ----- -- -- flador mas também para adicionar a rigidez a espuma resultante.
Ο componente Β ainda compreende um alcanoato de alquila, de preferência, formiato de metila (e/ou seu derivado e/ou precursor), como um agente insuflador. O formiato de metila (e/ou seu derivada e/ou precursor) ,t. em si compõe tanto quanto cerca de 15% em peso, de preferência de cerca de 2% em peso a cerca de 15% em peso, do componente B.
Naturalmente, o alcanoato de alguij^ (e/ou seu derivado e/ou //
.........up precursor) pode ser introduzido por uma corrente separada em adição ou nq^< lugar daquela que pode estar tanto noíÇomponente A dojmo no Componente B. Às concentrações de alcanoato de alquila (ou seu derivado e/ou precursor) nos componentes A e B e a quantidade introduzida na mistura de reação por meio da corrente separada são ajustadas e coordenadas de modo que a concentração resultante de alcanoato de alquila total (ou seu derivado e/ou precursor) trazido junto na mistura de componentes A e B e correntes separadas, se existir, com base no peso total da mistura resultante seja de cerca de 1% em peso a cerca de 12%, de preferência de cerca de 4% em peso a cerca de 8%. Outros agentes insufladores podem ser empregados ou pelo menos presentes, porém é preferível que a quantidade total de agen5 te(s) insuflador(es) presente(s) em cada componente e na combinação total de todos os ingredientes misturados juntos para formar uma mistura de espumação a ser insuflada para formar uma espuma rígida compreenda menos que 20% em peso, de preferência menos que 10%, mais de preferência menos que cerca de 5%, especialmente menos que cerca de 2% em peso 10 de fluorocarbonetos e hidrocarbonetos de CFCs, HCFCs, HFCs.
Mais de preferência, todavia, a quantidade total de agente(s) insuflador(es) presente(s) em cada componente e na combinação total de todos os ingredientes misturados juntos para formar uma mistura de espumação deverá ser substancialmetne livre de (isto é, deverá compreender 15 menos que 1% em peso) fluorocarbonetos e hidrocarbonetos de CFCs, HCFCs, HFCs. Mesmo mais de preferência, a quantidade total de agente(s) insuflador(es) presente(s) em cada componente e na combinação total de todos os ingredientes misturados juntos para formar uma mistura a ser insuflada para formar uma espuma rígida deverá ser livre de fluorcarbonetos e 20 hidrocarbonetos de CFCs, HCFCs, HFCs. É especialmente desejável se a quantidade total de agente(s) insuflador(es) presente(s) em cada componente e na combinação total de todos os ingredientes misturados juntos para formar uma mistura de espumação a ser insuflada para formar uma espuma rígida estiver também substancialmente livre de (isto é, contém menos que 25 cerca de 1% em peso) de qualquer outro hidrocarboneto substituído ou nãosubstituído e particularmente livre de quaisquer outros hidrocarbonetos sustituídos ou não-substituídos. De modo ideal, a quantidade total de agente(s) insuflador(es) presente(s) em cada componente e na combinação total de todos os ingredientes misturados juntos para formar uma mistura de espu30 mação a ser insuflada para formar uma espuma rígida é substancialmente livre de qualquer outro composto orgânico que atua como um agente insuflador, otimamente livre de tais compostos orgânicos. Quando a referência é
...... * ··· · ·« ·**· ··· · · « * « ·» · · · · · : .I.·..··..··..··..· feita aqui a outros compostos tais como outros compostos orgânicos, por tal entende-se os compostos outros que não o alcanoato de alquila e/ou seus derivados e/ou precursores.
O componente B pode, também conter outros ingredientes quando desejado. Aqueles versados na técnica reconhecerão prontamente os vários tipos de ingredientes conhecidos para uso nas formulações de espuma rígida e que podem ser empregados na presente invenção, também. Por exemplo, um retardador de chama como aqueles contendo bromo, cloro ou fósforo podem ser incorporados na mistura para comunicar a resistência à cha10 ma. Outros aditivos comumente usados são composições contendo hidroxila tais como óleo de rícino, poliésteres aromáticos, glicóis e/ou sorbitóis alcoxilados, sequestradores de ácido (por exemplo, alfa-metil estireno), inibidores de formação de ácido, estabilizadores de catalisador ou diluentes.
O componente A e o componente B podem ser misturados, por exemplo, através de uma câmara de mistura estática ou qualquer outro dispositivo comumente conhecido na indústria, por procedimentos padrão para produzir uma mistura homogênea. Como ocorre com as espumas convencionais, o isocianato e o(s) poliol(óis) na mistura são deixados reagir juntos e expandir para formar uma espuma rígida. O processo desta invenção pode ser usado para produzir espumas de baixa densidade e densidade padrão, bem como de alta densidade. O componente A e o componente B são misturados em uma proporção relativa de tal modo que a razão dos grupos ciano de componente Á em relação aos grupos hidroxila de componente B, isto é, à razão ou índice de NCO/OH, é geralmente de cerca de 0,8:1 a cerca de 3:1.
Com respeito às espumas de poliuretano, a razão em peso do componente A em relação a componente B está geralmente dentro da faixa de cerca de 150:100 a cerca de 100:150, de preferência a cerca de 100:80 - 100 : 120. Espumas de poliisocianurato podem ser produzidas quando a razão de NCÒ/HO está na faixa de cerca de 2:1 a cerca de 3:1, tal como cerca de 2,5 : 1.
A espuma rígida produzida pelo processo desta invenção tem um baixo teor de CFC de HCFC e HFC e, se desejado, um baixo teor de qualquer fluorocarboneto ou hidrocarboneto substituído ou não-substituído não outro que um alcanoato de alquila . Na verdade, se assim desejar, a espuma pode ter um baixo nível de qualquer composto orgânico não outros que alcanoato de alquila. A espuma pode mesmo ser livre de quaisquer tais composições. Ainda, a espuma tem um teor de célula fechada de pelo me5 nos 85% e tipicamente também em excesso de 85%.
De preferência, o gás na célula de espuma, portanto, contém mais que 40% em peso de CO2 e alcanoato de alquila (e/ou seu derivado e/ou precursores), mais de preferência mais do que cerca de 90% em peso, ainda mais de preferência mais do que cerca de 95% em peso, mesmo mais 10 de preferência mais do qe 98% em peso e mais de preferêcia mais do que cerca de 99% em peso ou mesmo cerca de 100% em peso. Em particular, uma vez que o processo desta invenção não requer qualquer agente insuflador orgânico em adição ao alcanoato de alquila, o nível de outros agentes insufladores e gases na espuma pode ser ajustado em qualquer nível baixo Ί 5 desejado e mesmo pode ser eliminado inteiramente. Assim, por meio do exemplo, o gás nas células pode conter menos que 20% em peso de CFCs, HCFCs e HFCs e, quando desejado menos que 10%, menos que 5% ou mesmo menos que 1 ou 2% em peso de CFCs, HCFCs e HFCs. Similarmente, outros hidrocarbonetos substituídos ou mesmo outros compostos orgânicos 20 podem ser similarmente limitados. Embora as espumas rígidas de densidade de elevação livre tão alta quanto 64 kg/m3 (4lb/ft3) podem ser aceitáveis em certos usos, as espumas deste processo têm densidades mesmo inferiores, tais como cerca de 40 kg/m3 (2,5 lb/ft3) a cerca de 64 kg/m3 (4 lb/ft3), de preferência, cerca de 20,8 kg/m3 (1,3 lb/ft3) a cerca de 64 kg/m3 (4 lb/ft3), espe25 cialmente cerca de 20,8 kg/m3 (1,3 lb/ft3) a cerca de 40 kg/m3 (2,5 lb/ft).
Ainda, surpreendentemente, as espumas da presente invenção t-,ς , , ,-,.ι.-r τ—------........ :i ,......* exibem excelente estabilidade dimensional, suficiente facilidade para satisfazer padrões que requerem menos que 10% de encolhimento em volume de acordo com os processos de ensaio de ASTM-D2126. (Quando o encolhimento é refe30 rido aqui, refere-se ao encolhimento volumétrico de acordo com aqueles padrões de ensaio). Assim, as espumas desta invenção podem ser usadas naquelas aplicações que requerem compatibilidade” com 33 CFR § 183,114.
A estabilidade dimensional e outras desejáveis características das espumas da presente invenção podem ser aumentadas ainda pela embalagem da espuma. Durante a embalagem, uma dada quantidade da mistura de espumação, tendo um dado volume de elevação livre, é injetada em 5 um espaço fechado ou substancialmente fechado de um dado volume. A razão de porcentagem em que o volume de elevação livre da espuma excede o volume do espaço no qual o mesmo é injetado é denominado o fator de pacote. Assim, se 0,90 kg (2,0 libras) de espuma tiverem volume de elevação livre de 0,028 m3 (1,0 pé cúbico) e 1,04 kg (2,3 libras) de espuma for 10 injetado em um espaço fechado ou substancialmente fechado tendo um volume de 1,0 pé cúbico, o fator de pacote será 115%.
O acondicionamento das misturas de espuma da presente invenção resulta em uma densificação ou espessamento das paredes da células dentro da espuma acabada. O resultado é uma célula mais nivelada, 15 mais forte, mais estável e, portanto, uma espuma acabada. Além disso, tal acondicionamento e espessamento das paredes da célula podem auxiliar a morosidade da transferência do gás entre as células aumentando, deste modo, a eficiência da energia termal eficaz da espuma acabada.
Um resultado particularmente surpreendente das misturas de 20 acondicionamento da presente invenção é a substancial uniformidade do tamanho da célula e gradiente de distribuição de densidade. Sem ser ligado a qualquer teoria particular, a requerente acredita que estas características são resultados de uma combinação de parâmetros físicos incluindo o fluxo aperfeiçoado da mistura e seu ponto de ebulição mais alto.
As razões de acondicionamento da presente invenção são de cerca de 5% a cerca de 50%, de preferência de cerca de 5% a cerca de 25% e, mais de preferência, de cerca de 10% a cerca de 20%.
Pretende-se que o relatório descritivo seja considerado apenas exemplar, com o escopo e espírito da invenção sendo indicados pelas rei30 vindicações que se seguem. Em vista do acima, será visto que as várias vantagens da invenção são conseguidas e outros resultados vantajosos realizados. Como várias mudanças podiam ser feitas no processo e composi ções acima,sem se distanciar do escopo da invenção, pretende-se que todos os assuntos contidos na descriação acima serão interpretados como ilustrativos e não em sentido limitativo.

Claims (18)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Processo para produzir uma espuma de poliuretano de célula fechada, rígida apresentando uma densidade de elevação livre de 20,824Kg/m3 (1,3 lbs/ft3) a 64,0739 Kg/m3 (4 lbs/ft3) e exibindo um encolhimento inferior a 10%, caracterizado pelo fato de que compreende:
    i) a etapa de formar uma mistura de reação que é curável através da mistura de:
    a) um isocianato;
    b) pelo menos um poliol apresentando um número de hidroxila de 150 a 800 e sendo selecionado do grupo consistindo em aminas polialcoxiladas e polióis de poliéster, em que a totalidade do dito pelo menos um poliol compõe 50% em peso a 100% em peso da totalidade de polióis na mistura de reação;
    c) pelo menos um alcanoato de alquila, derivados de pelo menos um alcanoato de alquila, precursores de pelo menos um alcanoato de alquila e combinações dos mesmos como primeiro agente insuflador, em que a totalidade do dito primeiro agente insuflador compõe mais que 86% em peso da totalidade de agentes insufladores na mistura de reação; e
    d) 0,5% em peso a 5% em peso de água como segundo agente insuflador, em que o primeiro agente insuflador e o segundo agente insuflador juntos compõe mais que 90% em peso da totalidade de agentes insufladores na mistura de reação; e ii) a etapa de reagir o isocianato - componente (a) - e o pelo menos um poliol - componente (b) - na mistura de reação para produzir a espuma.
  2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alcanoato de alquila compõe mais que 90% em peso dos agentes insufladores na mistura de reação.
  3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que alcanoato de alquila e água juntos compõem mais que 95% em peso da totalidade dos agentes insufladores na mistura de reação.
  4. 4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo
    Petição 870200002554, de 07/01/2020, pág. 5/12
    2 fato de que alcanoato de alquila e água juntos compõem mais que 98% em peso da totalidade dos agentes insufladores na mistura de reação.
  5. 5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a mistura de reação ainda compreende composto orgânico como agentes insufladores diferente de alcanoato de alquila em uma quantidade inferior a 10% em peso da totalidade dos agentes insufladores na mistura de reação, em que o composto orgânico é selecionado a partir do grupo compreendendo CFCs, HCFCs, HFCs, cloreto de metileno, fluorocarbonetos, hidrofluorocarbonetos e hidrocarbonetos.
  6. 6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que os compostos orgânicos diferentes de alcanoato de alquila compõem menos que 2% em peso dos agentes insufladores na mistura de reação.
  7. 7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que alcanoato de alquila e água são os únicos agentes insufladores na mistura de reação.
  8. 8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
    7, caracterizado pelo fato de que alcanoato de alquila é formiato de metila.
  9. 9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
    8, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de empacotar a mistura de reação a uma taxa de empacotamento de 5% a 50%.
  10. 10. Mistura de reação curável para formar uma espuma de poliuretano de célula fechada rígida apresentando uma densidade de elevação livre de 20,824 Kg/m3 (1,3 lbs/ft3) a 64,0739 Kg/m3 (4 lbs/ft3) e exibindo um encolhimento inferior a 10%, caracterizada pelo fato de que compreende:
    a) um isocianato;
    b) pelo menos um poliol apresentando um número de hidroxila de 150 a 800 e sendo selecionado do grupo consistindo em aminas polialcoxiladas e polióis de poliéster, em que a totalidade do dito pelo menos um poliol compõe 50% em peso a 100% em peso da totalidade de polióis na mistura de reação;
    Petição 870200002554, de 07/01/2020, pág. 6/12
    c) pelo menos um alcanoato de alquila, derivados de pelo menos um alcanoato de alquila, precursores de pelo menos um alcanoato de alquila e combinações dos mesmos como primeiro agente insuflador, em que a totalidade do dito primeiro agente insuflador compõe mais que 86% em peso da totalidade de agentes insufladores na mistura de reação; e
    d) 0,5% em peso a 5% em peso de água como segundo agente insuflador, em que o primeiro agente insuflador e o segundo agente insuflador juntos compõe mais que 90% em peso da totalidade de agentes insufladores na mistura de reação.
  11. 11. Mistura de reação curável de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que ainda compreende composto orgânico como agentes insufladores diferente de alcanoato de alquila em uma quantidade inferior a 10% em peso da totalidade dos agentes insufladores na mistura de reação, em que o composto orgânico é selecionado a partir do grupo compreendendo CFCs, HCFCs, HFCs, cloreto de metileno, fluorocarbonetos, hidrofluorocarbonetos e hidrocarbonetos.
  12. 12. Mistura de reação curável de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que os compostos orgânicos diferentes de alcanoato de alquila compõem menos que 2% em peso dos agentes insufladores.
  13. 13. Mistura de reação curável de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizada pelo fato de que o primeiro agente insuflador é formiato de metila.
  14. 14. Mistura de reação curável de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizada pelo fato de que ainda compreende de 0% a 50% de pelo menos um outro poliol.
  15. 15. Mistura de reação curável de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizada pelo fato de que alcanoato de alquila compõe mais que 90% em peso dos agentes insufladores na mistura de reação.
  16. 16. Mistura de reação curável de acordo com a reivindicação 15,
    Petição 870200002554, de 07/01/2020, pág. 7/12 caracterizada pelo fato de que alcanoato de alquila e água juntos compõem mais que 95% em peso da totalidade dos agentes insufladores na mistura de reação.
  17. 17. Mistura de reação curável de acordo com a reivindicação 16, 5 caracterizada pelo fato de que alcanoato de alquila e água juntos compõem mais que 98% em peso da totalidade dos agentes insufladores na mistura de reação.
  18. 18. Mistura de reação curável de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 e 13 a 17, caracterizada pelo fato de que alcanoato de 10 alquila e água são os únicos agentes insufladores na mistura de reação.
BRPI0215006-9A 2001-12-18 2002-12-18 processo para produzir espuma de poliuretano de célula fechada, rígida apresentando uma densidade de elevação livre de 20,824kg/m3 (1,3 lbs/ft3) a 64,0739 kg/m3 (4 lbs/ft3) e exibindo um encolhimento inferior a 10% e mistura de reação curável para formar tal espuma de poliuretano BRPI0215006B1 (pt)

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