ES2218149T3 - Procedimiento para la preparacion de material de poliuretano moldeado. - Google Patents
Procedimiento para la preparacion de material de poliuretano moldeado.Info
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Abstract
Procedimiento para la preparación de un material de poliuretano en un molde, en cuyo procedimiento se llevan a cabo las siguientes etapas: 1. se aplica un agente desmoldeante externo sobre al menos aquellas superficies del molde que estarán en contacto con los ingredientes usados para la preparación del material de poliuretano y/o con el material de poliuretano acabado;
Description
Procedimiento para la preparación de material de
poliuretano moldeado.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para preparar materiales de poliuretano moldeados, en
particular espumas producidas a partir de una cantidad considerable
de un poliol que tiene un contenido en oxietileno (EO) relativamente
alto.
La EP 547765 describe la preparación de espumas
flexibles empleando una cantidad considerable de un poliéter poliol
que contiene una cantidad considerable de grupos oxietileno. En
términos generales, se describe la producción de artículos de
moldeo.
La WO 97/21750 describe la preparación de
elastómeros moldeados empleando el mismo tipo de polioles en una
cantidad elevada.
En US 5700847 y US 5668191 se describe también la
preparación de espumas flexibles moldeadas.
Ninguna de estas referencias enfoca un problema
encontrado en la producción comercial de dichas espumas moldeadas.
Comercialmente, dichas espumas se preparan empleando moldes que han
sido tratados antes de su uso: las superficies, que estarán en
contacto con los ingredientes usados para preparar el material de
poliuretano y/o con el material de poliuretano acabado, se
proporcionan con uno o más de los llamados agentes desmoldeantes
externos. Después de la producción de 5 ó 6 artículos de moldeo,
dichas superficies necesitan ser provistas de nuevo con un agente
desmoldeante externo. En la mayoría de los casos, la aplicación de
dicho agente desmoldeante externo sobre dichas superficies se lleva
a cabo de forma manual; independientemente de que dicha operación se
efectúe manual o automáticamente, la referida aplicación repetitiva
de agente desmoldeante externo aumenta el tiempo de ciclo y la
cantidad empleada de agente desmoldeante externo. Además, se ha
experimentado en la práctica que el agente desmoldeante externo,
durante el proceso de moldeo, queda concentrado en ciertas partes de
la superficie del molde (lo que se conoce como "acumulación"),
lo cual requiere limpiar a fondo la superficie regularmente.
La EP 547760 describe un procedimiento para la
producción de elastómeros moldeados; se podrían producir más de 100
artículos de moldeo sin aplicar agente desmoldeante externo. Los
sistemas de reacción empleados comprenden poliisocianato modificado
con alofanato y una cantidad considerable de un poliéter poliol que
tiene un contenido en oxipropileno relativamente alto.
En el pasado se ha descrito mucho en relación a
mejorar el desmoldeo mediante el uso de un agente desmoldeante
interno; véase, por ejemplo, EP 119470 y EP 173888 y el estado de la
técnica allí expuesto.
Resultaría ventajoso poder producir espumas
flexibles de poliuretano moldeadas sin necesidad de aplicar un
agente desmoldeante externo como suele suceder actualmente. Además,
sería ventajoso poder reducir la cantidad total de agente
desmoldeante externo empleado cuando se producen artículos de moldeo
y reducir la "acumulación".
De manera sorprendente, se ha encontrado ahora
que es posible reducir el número de veces en donde es necesario
aplicar agente desmoldeante externo, la cantidad total de agente
desmoldeante externo empleado en el proceso de moldeo y la
acumulación, mediante el uso de una cantidad sustancial de un poliol
que tiene una cantidad sustancial de grupos oxietileno en la
preparación del material moldeado.
Por tanto, la presente invención está relacionada
con un procedimiento para la preparación de un material de
poliuretano en un molde, en cuyo procedimiento se llevan a cabo las
siguientes etapas:
- 1.
- se aplica un agente desmoldeante externo sobre al menos aquellas superficies del molde que estarán en contacto con los ingredientes usados para la preparación del material de poliuretano y/o con el material de poliuretano acabado;
- 2.
- se alimentan al interior del molde los ingredientes que han de utilizarse para preparar el material de poliuretano;
- 3.
- se dejan reaccionar los ingredientes para formar el material de poliuretano;
- 4.
- se retira del molde el material de poliuretano así formado; y
- 5.
- se repiten las etapas 2, 3 y 4 al menos 10 veces sin repetir la etapa 1, en donde al menos el 25% en peso de los ingredientes usados para preparar el material de poliuretano, excluyendo el agua en este cálculo en el caso de que se utilice, consiste en poliéter poliol que tiene una funcionalidad nominal medida de 2-6, un peso equivalente medio de 500-5.000 y un contenido en oxietileno de al menos 50% en peso.
En el contexto de la presente invención, los
siguientes términos tienen el siguiente significado:
1) índice de isocianato o índice de NCO o
índice:
la relación de grupos NCO con respecto a los
átomos de hidrógeno reactivos con isocianato presentes en una
formulación, dada como un porcentaje:
\frac{[NCO]x100}{[hidrógeno
\
activo]}(%)
En otras palabras, el índice de NCO expresa el
porcentaje de isocianato realmente usado en una formulación con
respecto a la cantidad de isocianato teóricamente requerida para
reaccionar con la cantidad de hidrógeno reactivo con isocianato
usada en una formulación.
Debe observarse que el índice de isocianato,
según se usa aquí, se considera, desde el punto de vista del
procedimiento de espumación real u otro procedimiento en el molde,
que implica a los ingredientes de isocianato y a los ingredientes
reactivos con isocianato. Cualesquiera grupos isocianato consumidos
en una etapa preliminar para producir poliisocianatos modificados
(incluyendo tales derivados de isocianato denominados en la técnica
como prepolímeros) o cualesquiera hidrógenos activos consumidos en
una etapa preliminar (por ejemplo, que han reaccionado con
isocianato para producir polioles o poliaminas modificados) no se
tienen en cuenta en el cálculo del índice de isocianato. Sólo se
tienen en cuenta los grupos isocianato libres y los hidrógenos
libres reactivos con isocianato (incluyendo los del agua) presentes
en la reacción real en el molde.
2) La expresión "átomos de hidrógeno reactivos
con isocianato", según se usa aquí con el propósito de calcular
el índice de isocianato, se refiere al total de átomos de hidrógeno
activos en grupos hidroxilo y amina presentes en las composiciones
reactivas; esto significa que con el propósito de calcular el índice
de isocianato en el procedimiento de espumación real, se considera
que un grupo hidroxilo comprende un hidrógeno reactivo, se considera
que un grupo amina primaria comprende un hidrógeno reactivo y se
considera que una molécula de agua comprende dos hidrógenos
activos.
3) Sistema de reacción: una combinación de
componentes en donde los poliisocianatos se mantienen en uno o más
recipientes separados de los componentes reactivos con
isocianato.
4) La expresión "espuma de poliuretano",
según se usa aquí, se refiere a productos celulares que se obtienen
haciendo reaccionar poliisocianatos con compuestos que contienen
hidrógenos reactivos con isocianato, usando agentes de espumación, y
en particular incluyen productos celulares obtenidos con agua como
agente de espumación reactivo (implicando una reacción de agua con
grupos isocianato que proporcionan enlaces urea y dióxido de carbono
y que produce espumas de poliurea-uretano) y con
polioles, aminoalcoholes y/o poliaminas como compuestos reactivos
con isocianato.
5) El término "funcionalidad hidroxilo nominal
media" se usa aquí para indicar la funcionalidad (número de
grupos hidroxilo por molécula) del poliol o composición poliólica
con la suposición de que ésta es la funcionalidad (número de átomos
de hidrógeno activos por molécula) del iniciador o iniciadores
usados en su preparación, aunque en la práctica a menudo será algo
menor debido a cierta insaturación terminal.
6) La palabra "media" se refiere a la media
en número a no ser que se indique otra cosa.
El material de poliuretano preparado según el
procedimiento de la presente invención puede ser un elastómero, un
elastómero microcelular, un poliuretano termoplástico, una espuma
semi-rígida de piel integral, una espuma flexible o
una espuma hidrófila similar a aquellas del tipo descrito en EP
707607 y EP 793681. Los materiales preparados, por ejemplo, se
pueden emplear como partes de la carrocería en automóviles, tales
como volantes de dirección, apoyabrazos y apoyacabezas, como suelas
para calzado, como material de espuma en asientos para automóviles o
para mobiliario, en aplicaciones médicas e higiénicas, tales como
apósitos para heridas, tampones y pañales, y en productos de ocio
tales como muñecas. Los materiales obtenidos tienen propiedades
físicas comparables independientemente de si el material se obtiene
después de haber realizado las etapas 2, 3 y 4 una vez, 10 veces, 25
veces, 40 veces o incluso más.
El procedimiento de moldeo puede ser efectuado en
un molde abierto y en un molde cerrado; preferentemente, la reacción
tiene lugar en un molde cerrado. Cuando el procedimiento de moldeo
se efectúa en un molde cerrado, el molde se puede cerrar después de
la etapa 2 y se puede abrir después de la etapa 3, o bien el molde
puede ser cerrado después de la etapa 1 y abierto después de la
etapa 3. En este último caso, los ingredientes para preparar el
material de poliuretano se alimentan al interior del molde por vía
de entradas adecuadas. El moldeo puede ser realizado mediante
procedimientos conocidos en la técnica, tales como moldeo por colada
y moldeo por inyección con reacción (RIM), incluyendo el así llamado
RIM estructural).
Como se ha dicho, las etapas 2-4
se repiten al menos 10 veces sin repetir la etapa 1; preferentemente
se repiten al menos 15 veces y muy especialmente al menos 25 veces.
Aunque sería conveniente que las etapas 2-4 pudieran
repetirse tantas veces como sea posible, sin repetir la etapa 1, la
práctica ha demostrado que puede ser aconsejable repetir la etapa 1,
una vez que las etapas 2-4 han sido repetidas un
número considerable de veces sin repetir la etapa 1. En general, se
puede decir que la etapa 1 se repetirá cuando se observa un
incremento sustancial de la fuerza necesaria para retirar una pieza
moldeada, en comparación con la fuerza necesaria para retirar la
primera pieza moldeada, en un grado tal que cabe esperar que el
siguiente desmoldeo no puede efectuarse sin deteriorar la pieza.
Aquellos relacionados con el desmoldeo en las líneas de producción
comerciales podrán determinar fácilmente si ha de repetirse la etapa
1 y cuando hay que hacerlo. Aunque no se considera necesario debido
al deterioro del comportamiento del desmoldeo, no obstante podría
ser conveniente repetir la etapa 1 después de un cierto periodo de
tiempo, con el fin de lograr un proceso de producción consistente.
En ese contexto, podría ser deseable repetir la etapa 1 entre dos
turnos de trabajo (por ejemplo de 8 horas), después de 24 horas o
después de una semana, en función de la complejidad del molde. Ha de
observarse que un tiempo de ciclo usual está comprendido
generalmente entre 0,5 y 20 minutos y con frecuencia entre 1 y 10
minutos. La práctica ha demostrado que para espumas flexibles no es
necesaria dicha repetición de la etapa 1 antes de que se hayan
producido 50 artículos de moldeo.
Los ingredientes usados para preparar el material
de poliuretano son conocidos en la técnica.
Como se ha dicho, al menos el 25% en peso de los
ingredientes, excluyendo la cantidad de agua en el caso en el caso
de que se utilice, consiste en un poliéter poliol que tiene una
funcionalidad nominal media en número de 2-6, un
contenido en grupos oxietileno de al menos 50% en peso y
preferentemente de 60-90% en peso (calculado con
respecto al peso del poliéter poliol) y un peso equivalente medio en
número de 500-5.000. El poliéter poliol puede
contener, junto con los grupos oxietileno, otros grupos
oxialquileno, tales como grupos oxipropileno y oxibutileno.
Cuando el poliéter poliol contiene otros grupos
oxialquileno, el poliéter poliol puede estar en forma de un
copolímero en bloque, un copolímero al azar o una combinación de
copolímero en bloque y copolímero al azar. Más preferentemente, se
emplean los copolímeros al azar. También se pueden emplear
polioxietilenpolioles, tales como polioxietilenglicoles que tienen
un peso molecular de 1.000-2.000.
De suma preferencia, el poliéter poliol es un
polioxietilen-polioxipropilen-poliol
que tiene una funcionalidad nominal media en número de
2-4, un peso equivalente medio en número de
750-2.500 y un contenido en oxietileno de
60-90% en peso; muy especialmente, el
polioxietilen-polioxipropilen-poliol
es un poliol al azar; dichos polioles son disponibles
comercialmente, citándose como ejemplos Daltocel^{TM} 442 de
Huntsman Polyurethanes (Daltocel es una marca registrada de Huntsman
ICI Chemicals LLC), Arcol^{TM} 2580 de Lyondell y CP1421 de DOW.
También se pueden emplear mezclas de estos polioles que tienen un
alto contenido en oxietileno.
La cantidad del poliol anterior, calculada en
base a todos los ingredientes empleados, excluyendo la cantidad de
agua en el caso de que se utilice, es preferentemente de
50-90% en peso y más preferentemente de
60-85% en peso.
Los otros ingredientes empleados en la
preparación de los materiales de poliuretano son conocidos como
tales y consisten en poliisocianatos y, en el caso de producir
materiales de poliuretano espumados, agentes expansionantes. Además,
se pueden emplear los siguientes ingredientes como ingredientes
opcionales: otros compuestos reactivos con isocianato tales como
poliéter polioles de un tipo diferente a los descritos
anteriormente, por ejemplo, polioxipropilenpolioles que tienen
opcionalmente menos de 50% y preferentemente menos de 25% en peso de
grupos oxietileno en el extremo de las cadenas poliméricas (los así
llamados polioles finalizados con EO), poliéster polioles, poliéter
poliaminas, teniendo estos compuestos una funcionalidad nominal
media en número de 2-6, preferentemente de
2-3, y un peso equivalente medio en número de
500-5.000, preferentemente de
1.000-3.000 y extendedores de cadena y reticulantes
que son compuestos reactivos con isocianato que tienen un peso
equivalente por debajo de 500 y una funcionalidad de 2 y de
3-8, respectivamente. Ejemplos de dichos
extendedores de cadena y reticulantes son etilenglicol, propanodiol,
2-metil-propano-1,3-diol,
butanodiol, pentanodiol, hexanodiol, dietilenglicol, propilenglicol,
dipropilenglicol, polioxietilendioles y trioles que tienen un peso
equivalente menor de 500, glicerol, trimetilolpropano,
pentaeritritol, sucrosa, sorbitol, mono-, di- y trietanolamina,
etilendiamina, toluendiamina, dietiltoluendiamina y poliéter
diaminas y triaminas que tienen un peso equivalente menor de
500.
Por otro lado, se pueden emplear también los
siguientes ingredientes opcionales: catalizadores que promueven la
formación de enlaces uretano del tipo de catalizadores metálicos,
tales como octoato de estaño y dilaurato de dibutilestaño,
catalizadores de aminas terciarias tal como trietilendiamina, e
imidazoles tal como dimetilimidazol, y otros catalizadores tales
como ésteres de maleatos y ésteres de acetatos; surfactantes;
ignífugos; supresores del humo; estabilizantes UV; colorantes;
inhibidores microbianos; cargas; agentes desmoldeantes internos
(tales agentes se pueden emplear para mejorar aún más la liberación
de los materiales, pero no resultan esenciales como queda demostrado
en los ejemplos).
Los polioles usados en la preparación de los
materiales de poliuretano y en particular de las espumas flexibles,
pueden comprender dispersiones o soluciones de polímeros de adición
o de condensación.
Dichos polioles modificados, referidos
frecuentemente como "polioles poliméricos" han sido descritos a
fondo en el estado de la técnica e incluyen productos obtenidos
mediante la polimerización in situ de uno o más monómeros
vinílicos, por ejemplo, estireno y/o acrilonitrilo, en los poliéter
polioles anteriores, o mediante la reacción in situ entre un
poliisocianato y un compuesto amino- y/o
hidroxi-funcional, tal como trietanolamina, en el
poliol anterior.
La cantidad de polímero disperso puede ser de 0,1
a 10% en peso basado en todos los ingredientes. Se prefieren los
tamaños de partícula del polímero disperso menores de 50
micrómetros.
Durante los últimos años se han descritos varios
métodos para preparar poliéter polioles que tienen un bajo nivel de
insaturación. Dichos desarrollos han hecho posible la utilización de
poliéter polioles en el extremo más elevado del intervalo de peso
molecular, puesto que tales polioles se pueden preparar ahora con un
nivel de insaturación aceptablemente bajo. De acuerdo con la
presente invención, también se pueden emplear polioles que tienen un
bajo nivel de insaturación. En particular, se pueden preparar dichos
polioles de alto peso molecular que tienen un bajo nivel de
insaturación para la preparación de espumas flexibles que tienen
altas propiedades de rebote de bola y resiliencia.
En el caso de producir un poliuretano espumado,
se emplea un agente expansionante. Se pueden utilizar los agentes
expansionantes conocidos en la técnica tales como hidrocarburos, los
así llamados CFC's y HCFC's, N_{2}, CO_{2} y agua. Muy
especialmente se utiliza agua como agente expansionante,
opcionalmente junto con CO_{2}. La cantidad de agente
expansionante dependerá de la densidad deseada. Los expertos en la
materia podrán determinar la cantidad en función de la densidad
deseada y del agente expansionante empleado. Cuando se utiliza agua,
la cantidad será de hasta 4 veces el peso de todos los otros
ingredientes utilizados. Para una espuma flexible utilizada en
asientos para automóviles y mobiliario, la cantidad de agua estará
comprendida entre 0,8 y 5% en peso; para un elastómero microcelular
y una espuma semi-rígida de piel integral se
utilizará en general hasta 0,8% en peso y para espumas hidrófilas se
utilizará más de 5% en peso, preferentemente 20-300%
en peso; estando calculadas todas las cantidades en base a la
cantidad de todos los otros ingredientes utilizados.
Los poliisocianatos usados en la preparación de
los materiales de poliuretano se pueden seleccionar entre
poliisocianatos alifáticos, cicloalifáticos y aralifáticos,
especialmente diisocianatos, tales como hexametildiisocianato,
isoforondiisocianato,
ciclohexan-1,4-diisocianato,
4,4-diciclohexilmetanodiisocianato y m- y
p-tetrametilxililendiisocianato y, en particular,
poliisocianatos aromáticos tales como toluendiisocianatos (TDI),
fenilendiisocianatos, naftalendiisocianatos y más preferentemente
metilendifenilendiisocianatos (MDI) y sus homólogos que tienen una
funcionalidad isocianato mayor de dos, tales como MDI en bruto y MDI
polimérico.
Los poliisocianatos preferidos son
metilendifenilendiisocianatos elegidos entre
4,4'-MDI puro, mezclas isómeras de
4,4'-MDI, 2,4'-MDI y menos de 10% en
peso de 2,2'-MDI, y variantes modificadas de estos
diisocianatos que contienen grupos carbodiimida, uretonimina y/o
uretano, tal como MDI modificado con uretonimina y/o carbodiimida
que tiene un contenido en NCO de al menos 20% en peso y MDI
modificado con uretano obtenido mediante reacción de un exceso de
MDI con un poliol de bajo peso molecular (peso molecular de hasta
1.000) y que tiene un contenido en NCO de al menos 20% en peso. Si
se desea, se pueden emplear mezclas de los isocianatos antes
mencionados.
Si se desea, el poliisocianato puede contener
partículas dispersas de urea y/o uretano preparadas de manera
convencional, por ejemplo, añadiendo al poliisocianato una cantidad
menor de una isoforondiamina.
El poliisocianato más preferido es un
poliisocianato que contiene al menos 65%, preferentemente al menos
80% y más preferentemente al menos 95% en peso de
4,4'-difenilmetanodiisocianato o una variante del
mismo. Puede consistir esencialmente en
4,4'-difenilmetanodiisocianato puro o en mezclas de
dicho diisocianato con uno o más poliisocianatos orgánicos
diferentes, especialmente con otros isómeros de
difenilmetanodiisocianato, por ejemplo el isómero 2,4' opcionalmente
en combinación con el isómero 2,2'. El poliisocianato más preferido
puede ser también una variante de MDI derivada de una composición de
poliisocianato que contiene al menos 65% en peso de
4,4'-difenilmetanodiisocianato. Las variantes de MDI
son bien conocidas en la técnica y, para emplearse según la
invención, incluyen particularmente productos líquidos (a 25º C)
obtenidos introduciendo grupos uretonimina y/o carbodiimida en
dichos poliisocianatos, tal como un poliisocianato modificado con
carbodiimida y/o uretonimina que tiene preferentemente un valor NCO
de al menos 20% en peso, y/o haciendo reaccionar dicho
poliisocianato con uno o más polioles que tienen una funcionalidad
hidroxilo de 2-6 y un peso molecular de
62-1.000, con el fin de obtener un poliisocianato
modificado, teniendo preferentemente un valor NCO de al menos 20% en
peso. Se puede emplear hasta 25% en peso de otro poliisocianato
junto con este poliisocianato más preferido; otros poliisocianatos
preferidos son MDI polimérico y toluendiisocianato.
La reacción para preparar los materiales de
poliuretano, a excepción de las espumas hidrófilas, se puede
realizar a un índice NCO de 40-150 y preferentemente
de 70-110. Para las espumas hidrófilas, el índice
NCO puede variar mucho más ampliamente a la vista de la gran
cantidad de agua utilizada.
Los materiales de poliuretano se pueden preparar
de acuerdo con el método de reacción en un solo recipiente y de
acuerdo con el método del prepolímero. Según el método de reacción
en un solo recipiente, el poliéter poliol que tiene al menos 50% en
peso de grupos oxietileno y los otros ingredientes opcionales se
alimentan al interior del molde y se deja que tenga lugar la
reacción en el molde; si se desea, el poliéter poliol y los otros
ingredientes opcionales se mezclan previamente. De acuerdo con el
método del prepolímero, parte o la totalidad de los compuestos
reactivos con isocianato, a excepción del agua en el caso de que se
utilice, se hacen reaccionar previamente con una cantidad en exceso
de poliisocianato, para preparar un prepolímero que contiene uretano
y terminado en isocianato; el prepolímero así formado se hace
reaccionar con los restantes compuestos reactivos con isocianato y/o
con el agua. Una modalidad especialmente preferida de la presente
invención consiste en el uso de un prepolímero que contiene uretano,
terminado en isocianato, que tiene un valor NCO de
3-30 y preferentemente de 3-15% en
peso en el procedimiento de la presente invención, en particular
cuando se preparan espumas flexibles de poliuretano utilizando este
prepolímero junto con agua. El prepolímero es un prepolímero que
contiene uretano y terminado en isocianato, preparado mediante
reacción de una cantidad en exceso de un poliisocianato que contiene
al menos 65% en peso de
4,4'-difenilmetanodiisocianato o una variante del
mismo con un
polioxietilen-polioxipropilen-poliol
que tiene una funcionalidad nominal media en número de 2,4, un peso
equivalente medio en número de 750-2.500 y un
contenido en oxietileno de 60-90% en peso.
Por el estado de la técnica se conoce ya la
preparación de dichos prepolímeros y los propios prepolímeros;
véase, por ejemplo, EP 547765.
Para evitar dudas, a la hora de calcular la
cantidad de poliéter poliol que tiene un contenido en oxietileno de
al menos 50% en peso en el material de poliuretano, ha de tenerse en
cuenta también la cantidad de dicho poliol en un prepolímero. Cuando
se emplea dicho prepolímero, la espuma flexible se prepara haciendo
reaccionar el prepolímero con agua y opcionalmente con otro poliéter
poliol que tiene un contenido en grupos oxietileno de al menos 50%
en peso y opcionalmente con otros ingredientes reactivos con
isocianato y opcionalmente en presencia de los ingredientes
opcionales ya descritos. La cantidad de agua usada es de
0,8-5% en peso, calculado en base a todos los otros
ingredientes utilizados. Se puede emplea una pequeña cantidad, hasta
25% en peso, calculado con respecto al peso del prepolímero, de otro
poliisocianato, para preparar las espumas flexibles;
preferentemente, dichos otros poliisocianatos son MDI polimérico y/o
toluendiisocianato. Las espumas flexibles pueden tener densidades
aparentes totales que varían entre 20 y 150 kg/m^{3} (ISO
845).
El procedimiento se puede efectuar en cualquier
tipo de molde conocido en la técnica. Ejemplos de dichos moldes son
los moldes utilizados comercialmente para la producción de piezas de
poliuretano para mobiliario, asientos para automóviles y piezas para
automóviles, tales como volantes de dirección, apoya brazos y apoya
cabezas. El material del molde se puede seleccionar entre aquellos
conocidos en la técnica, tales como metal, por ejemplo aluminio, y
resina epoxi.
La etapa 1 del procedimiento según la invención
se puede efectuar de cualquier forma conocida en la técnica. El
método de aplicación de un agente desmoldeante externo sobre las
superficies de un molde, cuyas superficies estarán en contacto con
los ingredientes usados para preparar el material y/o con el
material acabado, incluye cualquier método de aplicación de dicho
agente a tales superficies, por ejemplo, mediante frotado,
aplicación con brocha, pulverización y combinaciones de tales
operaciones, y la aplicación de cualesquiera agentes destinados a
facilitar el posterior desmoldeo. Se pueden emplear uno o más
agentes desmoldeantes externos o mezclas de tales agentes
desmoldeantes externos. Los agentes desmoldeantes externos se pueden
aplicar como tales o como una solución, emulsión o dispersión en un
líquido. Los agentes desmoldeantes externos, aplicados en la etapa
1, se pueden aplicar en una o más fases. Se puede aplicar cualquier
agente desmoldeante externo conocido en la técnica. Ejemplos de
agentes desmoldeantes externos adecuados son Kluberpur
41-0039 y 41-0061 (ambos de Kluber
Chemie), Desmotrol D-10RT de Productos Concentrol
S.A., Acmosil 180 STBH de Fuller y Johnson Cire 103 de Johnson and
Johnson.
Por otro lado, se ha comprobado de manera
sorprendente que las espumas flexibles de poliuretano, preparadas en
la forma anteriormente descrita y que tienen una densidad
relativamente alta, muestran una combinación extraordinaria de
propiedades. Por tanto, la presente invención está relacionada
además con una espuma flexible moldeada de poliuretano que tiene una
densidad aparente total de 55-150 y preferentemente
de 55-100 kg/m^{3}, una capacidad de transmisión
de vibraciones de 1,5-3,2 a la frecuencia de
resonancia, una frecuencia de resonancia entre 2,6 y 3,4 Hz y una
dureza a una deflexión de carga de indentación (ILD de 25%) de
15-25 kg y que comprende grupos oxietileno y
oxipropileno en una relación en peso de 1:1 a 8:1 y grupos
oxietileno en una cantidad de 25-80% en peso,
calculado con respecto al peso de la espuma.
Dichas espumas tienen una capacidad de
transmisión de vibraciones a 6 Hz de 0,3-0,9. Una
resiliencia de 55-80% y preferentemente una cantidad
de grupos oxietileno de 35-75% en peso.
La densidad, la capacidad de transmisión de
vibraciones a la frecuencia de resonancia y a 6 Hz, la frecuencia de
resonancia, la dureza y la resiliencia se miden como sigue:
densidad, kg/m^{3}: ISO 845
capacidad de transmisión de vibraciones a la
frecuencia de resonancia: JASO B407-82
capacidad de transmisión de vibraciones a 6 Hz:
JASO B407-82
frecuencia de resonancia: JASO
B407-82
dureza, ILD de 25%, kg: ISO 2439:1977 (E)
resiliencia, %: ISO 8307:1990 (E)
El ensayo JASO B407-82 se efectúa
a 23ºC y una humedad relativa del 50%, empleando una muestra de 450
x 450 x 1.000 mm y un indentador del tipo Tekken, cuyo indentador
tiene un peso de 50 kg.
Estas espumas se preparan preferentemente
utilizando los poliisocianatos y polioles más preferidos mencionados
anteriormente.
En EP 394487 se han descrito espumas que tienen
una frecuencia de resonancia por debajo de 3,5 Hz; sin embargo,
dichas espumas contienen una cantidad elevada de grupos
oxipropileno.
La presente invención se ilustra por los
siguientes ejemplos.
Se preparó una espuma flexible moldeada de
poliuretano en un molde metálico (dimensiones internas: 30x30x7 cm).
Las partes del molde que entrarán en contacto con los ingredientes
para preparar la espuma y/o con la espuma, se frotaron primeramente
con Johnson Cire 103 (una cera suministrada por Johnson and Johnson)
y luego se pulverizaron con Kluberpur 41-0039 (un
agente desmoldeante externo suministrado por Klüber Chemie).
Para la preparación de la espuma se emplearon los
siguientes ingredientes:
- -
- poliol 1: un polioxietilen-polioxipropilen-poliol al azar que tiene una funcionalidad nominal de 3, un contenido en oxietileno de alrededor de 77% en peso y un peso molecular de alrededor de 4.000;
- -
- Suprasec^{TM} MPR de Huntsman Polyurethanes, Suprasec es una marca registrada de Huntsman ICI Chemicals LLC.
- -
- Niax A1, un catalizador amínico de OSi; y
- -
- agua.
En primer lugar se preparó un prepolímero
haciendo reaccionar 70 partes en peso de poliol 1 y 30 partes en
peso de Suprasec^{TM} MPR conteniendo 40 ppm de cloruro de
tionilo. El prepolímero tenía un valor NCO de 7,8% en peso. Se
mezclaron a mano en una copa (3.000 rpm durante 7 segundos), 86,7
partes en peso de dicho prepolímero y una mezcla consistente en 11,8
partes en peso de poliol 1, 0,15 partes en peso de Niax A1 y 1,38
partes en peso de agua y la mezcla se vertió en el molde; la
cantidad total de la mezcla fue de 495 g. Se cerró el molde y los
ingredientes se dejaron reaccionar (temperatura del molde 45ºC).
Transcurridos 6 minutos desde el cierre del molde, se abrió el molde
y se retiró la espuma. Inmediatamente después de sacar la espuma y
sin ningún tratamiento del molde, se vertió en este último la misma
cantidad de ingredientes (prepolímero, poliol 1, Niax A1 y agua), se
cerró el molde, se dejaron reaccionar los ingredientes y se
desmoldeó la espuma después del mismo tiempo de moldeo; este
procedimiento se repitió 50 veces. Entonces, se interrumpió
voluntariamente el experimento. En total se produjeron 52 espumas
flexibles moldeadas de poliuretano; todas las espumas pudieron ser
desmoldeadas fácilmente y sin daño alguno en las mismas. Las espumas
obtenidas tenían una densidad aparente total de alrededor de 75
kg/m^{3} (ISO 845).
Se repitió el ejemplo 1 con los siguientes
ingredientes, con la condición de que el molde se utilizó sin
tratamiento con Johnson Cire 103 y Kluberpur
41-0039; el molde se utilizó como estaba después de
producir los 52 artículos de moldeo en el ejemplo 1.
- -
- Suprasec^{TM} 2010 de Huntsman Polyurethanes
- -
- poliol 1
- -
- 2-metil-propano-1,3-diol (MP)
- -
- Dabco-DC-2 (catalizador de Air Products)
Se mezclaron 62,4 partes en peso de poliol 1, 6,9
partes en peso de MP y 0,14 partes en peso de DC2. Esta mezcla se
mezcló como en el ejemplo 1 con 30,5 partes en peso de
Suprasec^{TM} 2010. Los materiales moldeados se produjeron como en
el ejemplo 1, con la excepción de que no se cerró el molde. Se
produjeron 16 artículos de moldeo sin utilizar agente desmoldeante
externo. Todos los artículos de moldeo pudieron retirarse fácilmente
y sin daño alguno.
Las espumas preparadas de manera similar a la
descrita en el ejemplo 1 tenían las siguientes propiedades
físicas:
Densidad aparente total: 71 kg/m^{3} (ISO
845)
Capacidad de transmisión de vibraciones a
frecuencia de resonancia: 1,99 (JASO B407-82)
Frecuencia de resonancia: 3,08 Hz (JASO
B407-82)
Dureza (ILD de 25%): 20 kg (ISO 2439:1977
(E))
Resiliencia: 64% (ISO 8307:1990 (E))
Deformación por compresión a 50%, en seco: 3%
(ISO 1856)
Deformación por compresión a 50%, en húmedo:
-1,7% (TSM 7100)
Capacidad de transmisión de vibraciones a 6 Hz:
0,73 (JASO B407-82).
Claims (19)
1. Procedimiento para la preparación de un
material de poliuretano en un molde, en cuyo procedimiento se llevan
a cabo las siguientes etapas:
- 1.
- se aplica un agente desmoldeante externo sobre al menos aquellas superficies del molde que estarán en contacto con los ingredientes usados para la preparación del material de poliuretano y/o con el material de poliuretano acabado;
- 2.
- se alimentan al interior del molde los ingredientes que han de utilizarse para preparar el material de poliuretano;
- 3.
- se dejan reaccionar los ingredientes para formar el material de poliuretano;
- 4.
- se retira del molde el material de poliuretano así formado; y
- 5.
- se repiten las etapas 2, 3 y 4 al menos 10 veces sin repetir la etapa 1, en donde al menos el 25% en peso de los ingredientes usados para preparar el material de poliuretano, excluyendo el agua en este cálculo en el caso de que se utilice, consiste en poliéter poliol que tiene una funcionalidad nominal medida de 2-6, un peso equivalente medio de 500-5.000 y un contenido en oxietileno de al menos 50% en peso.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
donde las etapas 2, 3 y 4 se repiten al menos 15 veces sin repetir
la etapa 1.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en
donde las etapas 2, 3 y 4 se repiten al menos 25 veces sin repetir
la etapa 1.
4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a
3, en donde se prepara una espuma flexible de poliuretano mediante
reacción de un poliisocianato, del poliéter poliol y agua.
5. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a
3, en donde los ingredientes comprenden: 1) un prepolímero que
contiene uretano y terminado en isocianato, preparado mediante
reacción de una cantidad en exceso de un poliisocianato que contiene
al menos 65% en peso de
4,4'-difenilmetanodiisocianato o una variante del
mismo con un
polioxietilen-polioxipropilen-poliol
que tiene una funcionalidad nominal media en número de 2,4, un peso
equivalente medio en número de 750-2.500 y un
contenido en oxietileno de 60-90% en peso, teniendo
el prepolímero un valor NCO de 3-15% en peso; y 2)
agua.
6. Procedimiento según las reivindicaciones 4 y
5, en donde la cantidad de agua es de 0,8-5% en
peso, calculado en base a todos los ingredientes utilizados.
7. Procedimiento según las reivindicaciones 4 a
6, en donde la cantidad del poliéter poliol que tiene al menos 50%
en peso de grupos oxietileno es de al menos 50% en peso, calculado
en base a todos los ingredientes utilizados.
8. Procedimiento según las reivindicaciones 4 a
7, en donde la reacción se efectúa a un índice NCO de
40-150.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, en
donde el índice es de 70-110.
10. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a
9, en donde la etapa 1 se repite después de una semana.
11. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a
9, en donde la etapa 1 se repite después de 24 horas.
12. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a
9, en donde la etapa 1 se repite después de 8 horas.
13. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a
12, en donde el material del molde se elige entre metal y resina
epoxi.
14. Espuma flexible moldeada de poliuretano que
tiene una densidad aparente total de 55-150
kg/m^{3}, una capacidad de transmisión de vibraciones de
1,5-3,2 a la frecuencia de resonancia, una
frecuencia de resonancia entre 2,6 y 3,4 Hz, una capacidad de
transmisión de vibraciones a 6 Hz de 0,3-0,9, una
resiliencia de 55-80% y una dureza (ILD de 25%) de
15-25 kg y que comprende grupos oxietileno y
oxipropileno en una relación en peso de 1:1 a 8:1 y grupos
oxietileno en una cantidad de 25-80% en peso,
calculado con respecto al peso de la espuma.
15. Espuma según la reivindicación 14, en donde
la cantidad de grupos oxietileno es de 35-75% en
peso.
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