ES2315984T3

ES2315984T3 - Agente acuoso de separacion y su utilziacion en el caso de la produccion de cuerpos moldeados de poliuretanos.

Info

Publication number: ES2315984T3
Application number: ES06022559T
Authority: ES
Inventors: Ralf Althoff; Philippe Faure; Torsten Henning
Original assignee: Evonik Goldschmidt GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2005-11-12
Filing date: 2006-10-28
Publication date: 2009-04-01
Anticipated expiration: 2026-10-28
Also published as: EP1785250A1; EP1785250B1; US20070108659A1; DE502006001726D1; DE102005054036A1

Abstract

Dispersiones acuosas que contienen en lo esencial agua, agentes activos para separación y agentes emulsionantes, caracterizadas porque como agentes activos de separación se utiliza una combinación de A) por lo menos un agente activo para separación, escogido entre el conjunto formado por jabones, aceites, ceras y siliconas, y B) un talco, conteniendo la dispersión A) de 0,5 a 40% en peso de por lo menos un agente activo para separación, escogido entre el conjunto formado por jabones, aceites, ceras y siliconas, y B) de 0,1 a 15% en peso de un talco, C) de 0,1 a 10% en peso de agentes emulsionantes, D) de 0,1 a 5% en peso de catalizadores, E) de 0,1 a 5% en peso de agentes estabilizadores de la espuma, F) de 0,1 a 2% en peso de agentes modificadores de la viscosidad, G) de 0,1 a 2% en peso de usuales agentes de conservación, bactericidas, fungicidas y antioxidantes, y H) hasta 100% en peso, agua.

Description

Agente acuoso de separación y su utilización en el caso de la producción de cuerpos moldeados de poliuretanos.

El invento se refiere a agentes acuosos de separación y a su utilización en el caso de la producción de cuerpos moldeados de poliuretanos.

Es conocido que los sistemas de poliuretanos que se utilizan para la producción de cuerpos moldeados muestran una fuerte adhesión frente a los materiales utilizados para los moldes, preferiblemente a materiales fuertemente conductivos térmicamente, tales como metales. Por lo tanto, al realizar el desmoldeo de los cuerpos moldeados de poliuretanos se necesitan unos agentes de separación, que son aplicados sobre las paredes de los moldes, que entran en contacto con poliuretanos y/o con la mezcla de reacción para formar poliuretanos.

Tales agentes de separación se componen de dispersiones o emulsiones de ceras, jabones, aceites y/o siliconas en disolventes, tales como hidrocarburos o agua. Después de haber aplicado el agente de separación sobre el molde, el disolvente se evapora y las sustancias activas para separación, no volátiles, forman una delgada película separadora, para que el cuerpo moldeado de poliuretano, después de su producción, se pueda sacar fácilmente desde el molde.

Junto al efecto de separación propiamente necesario, el agente de separación toma a su cargo todavía otras funciones, así, él influye también muy grandemente sobre la superficie del cuerpo moldeado de poliuretano, que debe ser finamente porosa o respectivamente lisa y uniforme, entre otras cosas también con el fin de garantizar una buena guarnecibilidad con telas o cueros de las piezas moldeadas terminadas.

Con el fin de reducir la contaminación del medio ambiente con un material orgánico, existe un alto interés en disponer de agentes de separación sobre una base acuosa, que estén exentos de un material orgánico volátil. Los agentes acuosos de separación, que se encuentran en el mercado, muestran sin embargo, frente a los clásicos agentes de separación, que contienen disolventes orgánicos, la desventaja de que, después de la evaporación de una gran parte del agua, siempre queda atrás en el molde una delgada película de agua, que a las usuales temperaturas del molde de 45 a 80ºC, de manera preferida de 50 a 75ºC, no se volatiliza y pasa a realizar con los compuestos isocianatos del sistema de poliuretano unas reacciones, que conducen a unos muy duros compuestos de poliureas. De esta manera, las superficies del molde son perturbadas, reciben una denominada estructura acumulada superpuesta y deben de ser limpiados de una manera costosa.

Ejemplos típicos de agentes acuosos de separación con un buen efecto de desmoldeo, se describen, por ejemplo, en los documentos de solicitudes de patentes alemanas DE-A-37 42 370 o DE-A-40 20 036, puesto que éstos contienen, como sustancia eficaz para separación, hidrocarburos oligoméricos o poliméricos insaturados con unos pesos moleculares de por lo menos 500 y unos índices de yodo de por lo menos 60.

Estos agentes de separación, junto al problema arriba descrito de la estructura acumulada superpuesta de poliureas sobre las superficies del molde, muestran sin embargo todavía la desventaja adicional de que la sustancia eficaz para separación, que se presenta como un aceite viscoso, no soporta en parte la presión del sistema de poliuretano inyectado y que forma espuma, y es expulsada desde la superficies del molde, lo cual puede conducir a que la pieza moldeada se adhiera parcialmente al molde y sea dañada, al desmoldear, junto a la superficie de la pieza moldeada.

El documento de patente de los EE.UU. US 4.131.662 describe otro tipo distinto de agente de separación: una suspensión de un talco en una emulsión acuosa con un material orgánico de bajo peso molecular (peso molecular 200 o más bajo), de manera preferida tolueno, como sustancia activa separadora desde el molde, en común con un disolvente orgánico, que es miscible con el material orgánico de bajo peso molecular, de manera preferida diclorometano.

Tal como ya se ha descrito, sin embargo, la contaminación del medio ambiente con un material orgánico volátil, tal como se presenta en el caso de unas masas moleculares de 200 o más bajas, no es aceptable.

Fue misión del presente invento, por lo tanto, encontrar unos agentes acuosos de separación, que estén exentos de disolventes orgánicos y del material orgánico volátil con unas masas moleculares de 200 o más bajas, que muestren un buen efecto de separación, que influyan favorablemente sobre las superficies de los cuerpos moldeados de poliuretano, que, por lo tanto, que dejen tras de sí unas superficies finamente porosas, uniformes y lisas, que no dejen tras de sí ninguna estructura acumulada superpuesta de poliureas sobre las superficies del molde, y que generen una película separadora, que no pueda ser expulsada por la presión del sistema de poliuretano inyectado y que forma una espuma.

Sorprendentemente, se encontró por fin que cumple esta misión una dispersión acuosa de clásicas sustancias activas para separación, tales como ceras, jabones, aceites y/o siliconas en unas proporciones de 0,5 a 40% en peso, de manera preferida de 3 a 20% en peso, en combinación con un talco en unas proporciones de 0,1 a 15% en peso, de manera preferida de 0,5 a 10% en peso, referidas a la formulación acuosa total.

Un objeto del invento lo constituyen, por consiguiente, unas dispersiones acuosas, que en lo esencial contienen agua, agentes activos para separación y agentes emulsionantes, las cuales están caracterizadas porque como agente activo para separación se utiliza una combinación de

A): por lo menos un agente activo para separación, escogido entre el conjunto formado por jabones, aceites, ceras y siliconas, y

B): un talco,

conteniendo la dispersión

A): de 0,5 a 40% en peso de por lo menos un agente activo para separación, escogido entre el conjunto formado por jabones, aceites, ceras y siliconas, y

B): de 0,1 a 15% en peso de un talco,

C): de 0,1 a 10% en peso de agentes emulsionantes,

D): de 0,1 a 5% en peso de catalizadores,

E): de 0,1 a 5% en peso de agentes estabilizadores de la espuma,

F): de 0,1 a 2% en peso de agentes modificadores de la viscosidad,

G): de 0,1 a 2% en peso de usuales agentes de conservación, bactericidas, fungicidas y antioxidantes, y

H): hasta 100% en peso de agua.

Un objeto adicional del invento es la utilización de estos agentes de separación en el caso de la producción de cuerpos moldeados de poliuretanos.

Otros objetos del invento son caracterizados por medio de las reivindicaciones.

Como un talco se designan unos minerales inorgánicos tomados de la familia de los silicatos estratificados, también denominados filosilicatos, que principalmente se componen de un silicato de magnesio, y contienen diferentes adiciones tales como clorita u otros minerales acompañantes. También entran en cuestión mica (en alemán Glimmer), es decir unos silicatos estratificados, en los cuales se han introducido grandes cationes tales como los de K^{+}, Na^{+} o Ca^{2+}.

Se prefiere un talco que tiene una composición de 35 a 70% en peso de SiO_{2}, de 5 a 40% en peso de MgO, de 5 a 20% en peso de Al_{2}O_{3} y de 1 a 5% en peso de Fe_{2}O_{3}. Se prefiere especialmente un talco laminar que tiene una composición de 40 a 50% en peso de SiO_{2}, de 25 a 35% en peso de MgO, de 7 a 12% en peso de Al_{2}O_{3}, de 1,5 a 2,5% en peso de Fe_{2}O_{3} y de 1 a 2% en peso de CaO.

Apropiados productos de talco se venden por ejemplo bajo los nombres comerciales Luzenac®, Mistron®, French Velvet®, Ultrapure Talc®.

El talco impide la formación de una estructura acumulada superpuesta de poliureas sobre la superficie de los moldes. Puesto que por consolidación de la película separadora se apoya a una retirada de las poliureas resultantes mediante la porción de agua remanente no evaporada con cada desmoldeo de un cuerpo moldeado de poliuretano, no se forma ninguna estructura acumulada superpuesta junto a la superficie del molde.

Además, el talco estabiliza a las sustancias activas para separación, que con frecuencia se presentan en forma de un aceite viscoso, de manera tal que la película separadora puede soportar la presión del sistema de poliuretano inyectado y que forma espuma, y no puede ser expulsada desde la superficie del molde.

El talco es especialmente agradable para la piel y se emplea por ejemplo en polvos de espolvorear para niños pequeños, de manera tal que no son de esperar ningunas alergias por contacto.

Como clásicas sustancias activas para separación, con unas masas moleculares medias mayores que 200, de manera preferida de 500, se pueden utilizar conjuntamente conforme al invento, por ejemplo:

\quad: Ceras, es decir ceras naturales o sintéticas, líquidas o sólidas, también oxidadas y/o parcialmente saponificadas,

\quad: ésteres de ácidos carboxílicos con alcoholes o alcoholes grasos,

\quad: jabones metálicos, tales como sales de metales alcalinos o alcalino-térreos,

\quad: aceites, tales como unos hidrocarburos que son líquidos o viscosos a la temperatura ambiente, eventualmente, pero no de manera preferente, mediando utilización de hidrocarburos oligoméricos y/o poliméricos insaturados, siliconas, tales como poli(dimetilsiloxanos), eventualmente sustituidos con radicales hidrocarbilo alifáticos o aromáticos.

Como sustancias coadyuvantes y aditivas usuales, pueden emplearse uno o varios compuestos seleccionados entre los conjuntos formados por los

I): agentes emulsionantes:

\quad: agentes emulsionantes aniónicos tales como alquil-éter-carboxilatos, alquil-sulfatos, (alcohol graso etoxi- lado)-éter-sulfatos, alfa-olefina-sulfonatos, alquil-fosfatos, alquil-poliéter-fosfatos, alquil-sulfosuccinatos; agentes emulsionantes no iónicos tales como alcoholes grasos etoxilados, oxoalcoholes etoxilados y otros éteres de alcoholes, aminas grasas tales como dimetil-alquil-aminas, alcanol-amidas de ácidos grasos, ésteres de ácidos grasos con alcoholes, entre ellos también ésteres de glicerol o poli(ésteres de glicerol) o ésteres de sorbitol; agentes emulsionantes catiónicos, tales como alquil-dimetil-aminas ajustadas a carácter ácido, compuestos nitrogenados cuaternarios; y finalmente agentes tensioactivos iónicos híbridos, que se utilizan conjuntamente en unas proporciones de 0,1 a 10% en peso, de manera preferida de 0,5 a 6% en peso;

II): catalizadores:

\quad: los que se utilizan típicamente para la reacción de formación de poliuretanos, por ejemplo ácidos de Lewis, tales como compuestos de estaño, o bases de Lewis, tales como aminas terciarias;

III): agentes estabilizadores de la espuma:

\quad: copolímeros de polisiloxanos y poliéteres;

IV): agentes modificadores de la viscosidad:

\quad: agentes espesantes típicos tales como los derivados de poli(ácidos acrílicos) designados como carbomeros u otros agentes espesantes polielectrolíticos tales como derivados de celulosas solubles en agua o también goma de xantano;

V): usuales agentes de conservación, bactericidas, fungicidas y antioxidantes.

Las dispersiones conformes al invento se pueden preparar de acuerdo con los procedimientos que son conocidos en el estado de la técnica. De manera preferida se procede de modo tal que el agente emulsionante es dispuesto previamente junto con sustancias activas para separación en una forma fundida (por debajo de la temperatura de ebullición del agua), se introduce con grandes fuerzas de cizalladura una parte del agua, luego se añade con pequeñas fuerzas de cizalladura el agua restante, que contiene los demás componentes.

El invento se refiere además a la utilización de los descritos agentes de separación en el caso de la producción de cuerpos moldeados de poliuretanos.

De manera clásica, el molde se lleva a la deseada temperatura del molde de 45 a 80ºC, de manera preferida de 50 a 75ºC, se atomiza con un agente de separación, se espera durante un cierto período de tiempo - según sea la proporción de agua, durante alrededor de 1 a 10 minutos - hasta que se haya evaporado la mayor cantidad posible de agua y luego se introduce por bombeo el sistema reactivo para la preparación de poliuretanos, a base de polioles, poliisocianatos y eventualmente otros aditivos, tales como catalizadores, agentes estabilizadores de la espuma y agentes de expansión. El molde se cierra, y después del período de tiempo de endurecimiento total, este molde se abre y la pieza moldeada se desmoldea.

Ejemplos

Los siguientes Ejemplos sirven para la descripción más detallada del invento, sin limitarlo a ellos.

Lista de las sustancias empleadas:

-: Luzenac® 2 = un talco laminar con SiO_{2} 46,0% en peso, MgO 30,5% en peso, Al_{2}O_{3} 9,8% en peso, Fe_{2}O_{3} 2,1% en peso, CaO 1,4% en peso, fabricante: Luzenac,

-: DC® 190 = un poliéter-siloxano, fabricante: Air Products,

-: Polyol® 130 = un poli(butadieno) con una masa molecular media de aproximadamente 3.000 y con un índice de yodo de aproximadamente 450 g de yodo/100 g, fabricante: Degussa,

-: Unithox® 450 = un alcohol etoxilado con una masa molecular media de aproximadamente 900, que contiene 50% en peso de óxido de etileno, de manera correspondiente al utilizado en el Ejemplo 1 del documento DE-A-40 20 036,

: fabricante: Baker Petrolite,

-: amina grasa = R-NH_{2} con R = un radical alquilo de C_{12-22}, eventualmente ramificado,

-: microcera = ceras usuales en el comercio con una temperatura de solidificación de 50 a 90ºC,

-: cera polietilénica = ceras usuales en el comercio con una temperatura de solidificación de 50 a 90ºC,

-: Desmophen® PU 21IK01 = un poliéter-poliol, fabricante: Bayer,

-: Tegoamin® TA 33, fabricante: Degussa,

-: Tegoamin® AS-1, fabricante: Degussa,

-: Tegostab® EP-K-38 = un siloxano modificado con radicales orgánicos, fabricante: Degussa,

-: Suprasec® 2412 = difenilmetano-4,4'-diisocianato, fabricante: Huntsman.

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Ejemplo 1 Agente de separación 1

1% en peso de una cera polietilénica (con un punto de solidificación de 60ºC), 5% en peso de una microcera (con un punto de solidificación de 70ºC), 1% en peso de una amina grasa, 0,02% en peso de ácido acético (al 60% en agua), 1% en peso de Luzenac® 2, 1% en peso de DC® 190, y 90,98% en peso de agua.

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Ejemplo 2 Agente de separación 2

1% en peso de una cera polietilénica (con un punto de solidificación de 60ºC), 5% en peso de una microcera (con un punto de solidificación de 70ºC), 1% en peso de una amina grasa, 0,02% en peso de ácido acético (al 60% en agua), 5% en peso de Luzenac® 2, 1% en peso de DC® 190, y 86,98% en peso de agua.

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Ejemplo 3 Agente de separación 3

1% en peso de una cera polietilénica (con un punto de solidificación de 60ºC), 5% en peso de una microcera (con un punto de solidificación de 70ºC), 1% en peso se una amina grasa, 0,02% en peso de ácido acético (al 60% en agua), 10% en peso de Luzenac® 2, 1% en peso de DC® 190, 0,25% de goma de xantano, y 81,73% en peso de agua.

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Ejemplo de comparación A

(Apoyado en el Ejemplo 7 del documento US-4.131.662, que se evaluó como el mejor en este documento, pero sin disolventes orgánicos tales como tolueno y diclorometano, que ya no se deben de emplear):

10% en peso de Luzenac® 2, 1% en peso de oleato de sodio, y 89% en peso de agua.

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Ejemplo comparativo B

(Apoyado en el Ejemplo nº 1 del documento DE-A-40 20 036):

16% en peso de Polyol® 130, 4% en peso de Unithox® 450, 1% en peso de DC® 190, y 79% en peso de agua.

Ensayos como agentes de separación

Los agentes de separación se aplicaron por atomización mediante una boquilla de 0,5 mm en unas cantidades próximas a las de la práctica de 20 g/m^{2}, sobre unas planchas metálicas de ensayo, y un sistema espumable de poliuretano, que se compone de 100 partes de Desmophen® PU 21IK01, 3,5 partes de agua, 0,4 partes de Tegoamin® TA 33, 0,25 partes de Tegoamin® AS-1, 0,7 partes de dietanolamina, 0,5 partes de Tegostab® EP-K-38, 0,2 partes de ácido acético (al 60% en agua), y 63,5 partes de Suprasec® 2412, se espumó sobre estas planchas en un molde de cajas a 55ºC.

Después del endurecimiento total (durante 10 minutos) las planchas metálicas se retiraron desde la espuma mediando utilización de un aparato medidor de la fuerza elástica, con el fin de medir un grado para el efecto de separación.

Valoración de los ensayos de separación

1

Claims

1. Dispersiones acuosas que contienen en lo esencial agua, agentes activos para separación y agentes emulsionantes, caracterizadas porque como agentes activos de separación se utiliza una combinación de

B): un talco,

conteniendo la dispersión

B): de 0,1 a 15% en peso de un talco,

C): de 0,1 a 10% en peso de agentes emulsionantes,

D): de 0,1 a 5% en peso de catalizadores,

E): de 0,1 a 5% en peso de agentes estabilizadores de la espuma,

F): de 0,1 a 2% en peso de agentes modificadores de la viscosidad,

H): hasta 100% en peso, agua.

2. Dispersiones acuosas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizadas porque los agentes activos para separación A) tienen una masa molecular media > 200.

3. Dispersiones acuosas de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizadas porque como agentes activos para separación A) se utiliza conjuntamente por lo menos un compuesto escogido entre el conjunto de las ceras naturales o sintéticas, líquidas o sólidas, aceites, ésteres de ácidos carboxílicos con alcoholes o alcoholes grasos, jabones metálicos y siliconas.

4. Dispersiones acuosas de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizadas porque como un talco B) se utilizan minerales inorgánicos tomados de la familia de los silicatos estratificados.

5. Dispersiones acuosas de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizadas porque como un talco B) se utiliza un talco que tiene una composición de 35 a 70% en peso de SiO_{2}, de 5 a 40% en peso de MgO, de 5 a 20% en peso de Al_{2}O_{3} y de 1 a 5% en peso de Fe_{2}O_{3}.

6. Dispersiones acuosas de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizadas porque como emulsionante C) se utiliza por lo menos un compuesto escogido entre el conjunto de los agentes tensioactivos aniónicos, catiónicos, iónicos híbridos y no iónicos.

7. Utilización de los agentes de separación de acuerdo por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 6 para la producción de cuerpos moldeados de poliuretanos.