ES2324319T3 - Procedimiento para la obtencion de materiales espumados blandos de poliuretano, viscoelasticos, de celulas abiertas. - Google Patents

Procedimiento para la obtencion de materiales espumados blandos de poliuretano, viscoelasticos, de celulas abiertas. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la obtención de materiales espumados blandos de poliuretano, viscoelásticos, de células abiertas, a base de materias primas renovables mediante la reacción de a) poliisocianatos con b) una mezcla poliol constituida por bi) compuestos con, al menos, dos átomos de hidrógeno reactivos con los grupos isocianato y con un índice de OH comprendido entre 20 y 100 mg de KOH/g y bii) compuestos con, al menos, dos átomos de hidrógeno reactivos con los grupos isocianato y con un índice de OH comprendido entre 100 y 800 mg de KOH/g y biii) compuestos con, al menos, un átomo de hidrógeno reactivo con los grupos isocianato y, como máximo, con dos átomos de hidrógeno reactivos con los grupos isocianato y con un índice de OH comprendido entre 100 y 800 mg de KOH/g y c) agentes propulsores caracterizado porque los componentes bi) y bii) contienen respectivamente, al menos, un compuesto que contiene materias primas renovables o sus productos de conversión.

Description

Procedimiento para la obtención de materiales espumados blandos de poliuretano, viscoelásticos, de células abiertas.
El objeto de la invención es un procedimiento para la obtención de materiales espumados blandos de poliuretano, viscoelásticos, mediante el empleo de poliéteralcoholes a base de materias primas renovables, especialmente a base de aceite de ricino.
Los materiales espumados blandos de poliuretano son empleados en muchos campos industriales, de manera especial para el acolchado o para la amortiguación de de ruidos. Su fabricación se lleva a cabo, de manera usual, mediante la reacción de poliisocianatos con compuestos con, al menos, dos átomos de hidrógeno reactivos con los grupos isocianato, en presencia de agentes propulsores así como, en caso dado, en presencia de catalizadores y de productos auxiliares y/o aditivos usuales.
El comercio requiere, por motivos ecológicos, cada vez en mayor medida materiales espumados, que contengan materias primas renovables. Las materias primas renovables pueden ser así mismo, bajo la óptica de la obtención de los poliuretanos, una alternativa para los productos de partida fabricados a partir de la química del petróleo. Los materiales espumados se preparan, en la mayoría de los casos, mediante el empleo de productos naturales que contienen grupos hidroxilo o de polioles, que son preparados mediante la adición de óxidos de alquileno sobre estos compuestos.
Ejemplos de compuestos procedentes de materias primas renovables son el aceite de ricino, los ácidos polihidroxigrasos, el ácido ricinoleico, los aceites modificados con grupos hidroxilo tales como el aceite de granilla de uva, el aceite de nigelia cultivada, el aceite de pepitas de cucurbitáceas, el aceite de semillas de borraja, el aceite de soja, el aceite de granos de trigo, el aceite de colza, el aceite de girasol, el aceite de cacahuete, el aceite de pepitas de albaricoque, el aceite de pepitas de pistacho, el aceite de almendras, el aceite de olivas, el aceite de nueces de macadamia, el aceite de aguacate, el aceite de espino amarillo, el aceite de sésamo, el aceite de cáñamo, el aceite de avellana, el aceite de enotera, el aceite de rosas silvestres, el aceite de cáñamo, el aceite de distel, el aceite de nueces, ácidos grasos y ésteres de ácidos grasos modificados con grupos hidroxilo a base de ácido miristoleico, de ácido palmitoleico, de ácido oleico, de ácido vaccénico, de ácido petroselínico, de ácido gadoleico, de ácido erúcico, de ácido nervónico, de ácido linoleico, de ácido \alpha-linolénico y de ácido \gamma-linolénico, de ácido estearidónico, de ácido araquidónico, de ácido timnodónico, de ácido clupanodoico, de ácido cervónico. En este caso tienen el máximo significado industrial el aceite de ricino y el aceite de ricino endurecido.
La reacción de los compuestos procedentes de materias primas renovables, con los óxidos de alquileno puede llevarse a cabo en este caso de forma usual y conocida.
Se conoce por la publicación WO 00/44813 la obtención de poliéteralcoholes mediante la alcoxilación de aceite de ricino, con empleo de compuestos de cianuros multimetálicos, que se denominan frecuentemente también catalizadores DMC.
Se conoce por la publicación WO 04/20497 el empleo de poliéteralcoholes, que han sido preparados mediante la adición de óxidos de alquileno sobre productos naturales, especialmente sobre el aceite de ricino, para la obtención de materiales espumados blandos de poliuretano con nebulización disminuida. Tales materiales espumados encuentran aplicación, de manera especial, en el equipamiento interior de los vehículos automóviles.
Una clase de productos especial dentro de los materiales espumados blandos de poliuretano está representada por los materiales espumados viscoelásticos.
En el ámbito de esta invención, se dice que un material espumado es viscoelástico, cuando presente en el ensayo de vibraciones de torsión, de conformidad con la norma DIN 53445, un factor de pérdida mayor que 0,15, de manera preferente mayor que 0,2. Por otra parte, es preferente que el material espumado, de conformidad con la invención, presente un comportamiento viscoelástico por encima de un ancho intervalo de temperaturas, es decir desde -20ºC hasta +50ºC, pero al menos desde 0 hasta +40ºC.
De la misma manera, puede decirse que el material espumado es viscoelástico, cuando presente una elasticidad al rebote, medida según la norma DIN EN ISO 8307, de, al menos, un 30%, de manera preferente comprendida entre un 2 y un 25%, de manera especialmente preferente comprendida entre un 3 y un 20%.
Es especialmente preferente, que el material espumado, de conformidad con la invención, cumpla tanto los criterios que han sido indicados precedentemente para el factor de pérdida así como también para la elasticidad al
rebote.
Los materiales espumados viscoelásticos, de conformidad con la invención, con los coeficientes de aislamiento, que han sido descritos precedentemente, están constituidos por los materiales espumados denominados "fatigados".
Tales materiales espumados son empleados, de manera especial, para la amortiguación del ruido así como para la fabricación de colchones o de cojines. En estas aplicaciones es importante así mismo que los materiales espumados presenten una buena resistencia al envejecimiento, especialmente en el caso del almacenamiento caliente en húmedo. Por otra parte, debería reprimirse claramente la disociación inversa de los enlaces uretano, que puede conducir a la formación de aminas aromáticas.
La tarea de la presente invención consiste, por lo tanto, en proporcionar materiales espumados blandos de poliuretano, viscoelásticos, que sean fabricados a base de materias primas renovables, que presenten buenas propiedades mecánicas, que presenten un bajo olor y una baja emisión y que tengan una buena estabilidad a largo plazo, especialmente en el caso del almacenamiento en caliente húmedo.
La tarea pudo resolverse, de manera sorprendente, empleándose para la fabricación de los materiales espumados blandos de poliuretano al menos dos polioles a base de materias primas renovables con índices de hidroxilo diferentes
Por lo tanto, el objeto de la presente invención consiste en un procedimiento para la obtención de materiales espumados blandos de poliuretano, viscoelásticos, a base de materias primas renovables, mediante la reacción de
a)
poliisocianatos con
b)
compuestos con átomos de hidrógeno reactivos frente a los grupos isocianato, que contienen
bi)
compuestos con, al menos, dos átomos de hidrógeno reactivos con los grupos isocianato y con un índice de OH comprendido entre 20 y 100 mg de KOH/g y
bii)
compuestos con, al menos, dos átomos de hidrógeno reactivos con los grupos isocianato y con un índice de OH comprendido entre 100 y 800 mg de KOH/g y
biii)
compuestos con, al menos, un átomo de hidrógeno reactivo con los grupos isocianato y, como máximo, con dos átomos de hidrógeno reactivos con los grupos isocianato y con un índice de OH comprendido entre 100 y 800 mg de KOH/g y
c)
agentes propulsores
caracterizado porque los componentes bi) y bii) contienen respectivamente al menos un compuesto que contiene materias primas renovables o sus productos de conversión.
Por otra parte, el objeto de la solicitud está constituido por los materiales espumados blandos de poliuretano, viscoelásticos, obtenidos de conformidad con este procedimiento.
De la misma manera, el objeto de la invención está constituido por el empleo de los materiales espumados blandos de poliuretano, viscoelásticos, de células abiertas, de conformidad con la invención, para la fabricación de muebles y de colchones y en el recinto interno de los automóviles, especialmente para el espumado por la parte posterior de alfombrillas para automóviles.
La proporción de las materias primas renovables en la espuma supone, de manera preferente, al menos un 20, de manera especialmente preferente por encima de un 30 y, de manera especia, por encima de un 40% en peso.
En este caso, los componentes bi) y bii) pueden estar constituidos también, de manera exclusiva, por compuestos procedentes de materias primas renovables.
De manera preferente, el componente b) está constituido por un 5 hasta un 45% en peso, de manera especial por un 10 hasta un 25% en peso de bi), por un 30 hasta un 90% en peso, de manera especial por un 50 hasta un 80% en peso de bii) y por un 5 hasta un 40% en peso, de manera especial por un 10 hasta un 30% en peso de biii), refiriéndose las indicaciones en porcentaje a la suma formada por bi), bii) y biii).
De manera especial, se emplean como compuestos procedentes de las materias primas renovables, aquellas materias primas renovables o aquellas materias primas renovables, modificadas, que han sido citadas precedentemente, tales como los aceites, los ácidos grasos y los ésteres de los ácidos grasos, que presenten, al menos, una funcionalidad OH media comprendida entre 2 y 16, de manera preferente comprendida entre 2 y 8 y, de manera muy preferente, comprendida entre 2 y 4.
Los compuestos procedentes de las materias primas renovables se eligen, de manera preferente, entre el grupo que contiene el aceite de ricino, los ácidos polihidroxigrasos, el ácido ricinoleico, los aceites modificados con grupos hidroxilo tales como el aceite de granilla de uva, el aceite de nigelia cultivada, el aceite de pepitas de cucurbitáceas, el aceite de semillas de borraja, el aceite de soja, el aceite de granos de trigo, el aceite de colza, el aceite de girasol, el aceite de cacahuete, el aceite de pepitas de albaricoque, el aceite de pepitas de pistacho, el aceite de almendras, el aceite de olivas, el aceite de nueces de macadamia, el aceite de aguacate, el aceite de espino amarillo, el aceite de sésamo, el aceite de cáñamo, el aceite de avellana, el aceite de enotera, el aceite de rosas silvestres, el aceite de cáñamo, el aceite de distel, el aceite de nueces, así como ácidos grasos y ésteres de ácidos grasos modificados con grupos hidroxilo a base de ácido miristoleico, de ácido palmitoleico, de ácido oleico, de ácido vaccénico, de ácido petroselínico, de ácido gadoleico, de ácido erúcico, de ácido nervónico, de ácido linoleico, de ácido \alpha-linolénico y de ácido \gamma-linolénico, de ácido estearidónico, de ácido araquidónico, de ácido timnodónico, de ácido clupanodoico, de ácido cervónico.
Los productos comerciales de los compuestos, modificados químicamente con grupos hidroxilo son, por ejemplo, Merginat® PV 204, 206 y 235, o los ácidos polihidroxigrasos PHF 110 de la firma Harburger Fettchemie.
De manera preferente, se emplea el aceite de ricino y/o el aceite de ricino hidrogenado como compuesto procedente de materias primas renovables.
La reacción de os compuestos procedentes de las materias primas renovables con los óxidos de alquileno puede llevarse a cabo de forma usual y conocida. En la mayoría de los casos se mezcla el compuesto de partida con un catalizador y esta mezcla se hace reaccionar con óxidos de alquileno. La adición de los óxidos de alquileno se lleva a cabo, en la mayoría de los casos, a las condiciones usuales, a temperaturas situadas en el intervalo comprendido entre 60 y 180ºC, de manera preferente comprendidas entre 90 y 140ºC, de manera especial comprendidas entre 100 y 130ºC y a presiones situadas en el intervalo comprendido entre 0 y 20 bares, de manera preferente en el intervalo comprendido entre 0 y 10 bares y, de manera especial, en el intervalo comprendido entre 0 y 5 bares. Como óxidos de alquileno se emplean, de manera preferente, el óxido de etileno, el óxido de propileno o mezclas arbitrarias de estos compuestos.
Como catalizadores se emplean, de manera preferente, compuestos básicos, teniendo el máximo significado industrial el hidróxido de potasio. Por otra parte, encuentran aplicación también como catalizadores los compuestos de cianuros multimetálicos, que se denominan frecuentemente también como catalizadores DMC, tales como por ejemplo los que han sido descritos en las publicaciones EP 654 302, EP 862 947, WO 99/16775, WO 00/74845, WO 00/74843 y WO 00/74844.
Como óxidos de alquileno pueden ser empleados todos los óxidos de alquileno conocidos, por ejemplo el óxido de alquileno, el óxido de propileno, el óxido de butileno, el óxido de estireno. De manera especial, se emplean como óxidos de alquileno el óxido de etileno, el óxido de propileno y mezclas formadas por los compuestos citados.
Se sabe, por la publicación DE 10240186, que los compuestos de cianuros multimetálicos, que se denominan frecuentemente también catalizadores DMC, son especialmente adecuados para la alcoxilación de materias primas renovables, tal como el aceite de ricino. Estos polioles, preparados de este modo, presentan, de manera preferente, un contenido en ésteres cíclicos de ácidos grasos de 10 ppm como máximo y se caracterizan por lo tanto por su comportamiento a las emisiones muy bajo.
Los compuestos bi) tienen, de manera preferente, un índice de hidroxilo comprendido entre 20 y 100 mg de KOH/g con una viscosidad situada en el intervalo comprendido entre 400 y 6.000 mPa\cdots. De manera preferente, son empleados los poliéteroles a base de aceite de ricino con un índice de hidroxilo comprendido entre 30 y 80, de manera preferente comprendido entre 45 y 60 mg de KOH/g. Éstos presentan, de manera preferente, un contenido en grupos hidroxilo, primarios, menor que 10, de manera preferente menor que 5% en peso, referido al peso del poliéteralcohol. De manera especial, la adición de los óxidos de alquileno se lleva a cabo por medio de catálisis con DMC.
Los compuestos bii) tienen, de manera preferente, un índice de hidroxilo comprendido entre 100 y 800 mg de KOH/g. Como compuestos procedentes de materias primas renovables se utilizan, de manera especial, las materias primas renovables o las materias primas renovables, modificadas, que han sido descritas precedentemente, tales como aceites, ácidos grasos y ésteres de ácidos grasos. En caso dado éstos pueden hacerse reaccionar con los óxidos de alquileno tales como el óxido de etileno, el óxido de propileno o con mezclas arbitrarias de estos compuestos con empleo de catalizadores adecuados. De manera muy especialmente preferente, se utiliza el aceite de ricino como compuesto bii).
Los componentes bi) y bii) pueden ser, además de los compuestos procedentes de las materias primas renovables, en caso dado otros polioles, especialmente poliéteralcoholes, que se obtienen según procedimientos conocidos, en la mayoría de los casos mediante adición catalítica de óxidos de alquileno, especialmente de óxido de etileno y/o de óxido de propileno sobre substancia de iniciación H-funcionales, o mediante condensación de tetrahidrofurano. Como substancias de iniciación H-funcionales entran en consideración, de manera especial, los alcoholes y/o las aminas polifuncionales. De manera preferente, se emplean el agua, los alcoholes divalentes, por ejemplo el etilenglicol, el propilenglicol o el butanodiol, los alcoholes trivalentes, por ejemplo la glicerina o el trimetilolpropano, así como los alcoholes superiores tales como la pentaeritrita, los alcoholes sacáricos, por ejemplo la sucrosa, la glucosa o la sorbita. Las aminas preferentemente empleadas son las aminas alifáticas con hasta 10 átomos de carbono, por ejemplo la etilendiamina, la dietilentriamina, la propilendiamina, así como los aminoalcoholes, tales como la etanolamina o la dietanolamina. Como óxidos de alquileno son empleados, de manera preferente, el óxido de etileno y/o el óxido de propileno, adicionándose frecuentemente sobre los extremos de las cadenas un bloque de óxido de etileno en el caso de los poliéteralcoholes, que son empleados para la obtención de las espumas blandas de poliuretano. Como catalizadores para la adición de los óxidos de alquileno entran en consideración, de manera especial, compuestos básicos, teniendo el significado industrial máximo en este caso el hidróxido de potasio. De igual manera, cuando deba ser bajo el contenido en componentes insaturados en los poliéteralcoholes, pueden ser empleados los catalizadores DMC, como catalizadores para la obtención de los poliéteralcoholes.
De igual modo, para determinados campos de aplicación, especialmente para aumentar la dureza de los materiales espumados blandos de poliuretano, pueden ser empleados, de manera concomitante, los denominados polioles modificados con polímeros. Tales polioles pueden ser preparados, por ejemplo, mediante la polimerización in situ de monómeros etilénicamente insaturados, de manera preferente de estireno y/o de acrilonitrilo, en poliéteralcoholes. A los poliéteralcoholes modificados con polímeros pertenecen así mismo las dispersiones de poliurea que contienen poliéteralcoholes, que se preparan de manera preferente mediante la reacción de aminas con isocianatos en
polioles.
Como compuesto biii) son adecuados los monooles y los dioles con un índice de grupos hidroxilo comprendido entre 100 y 800 mg de KOH/g. Son especialmente preferentes los polialquilenglicoles, el alcohol bencílico, los monoalcoholes con 4 hasta 18 átomos de carbono, los etoxilatos de oxoalcoholes con 8 hasta 18 átomos de carbono, tales como las marcas Lutensol® A..N, AO, AP, AT, F, ON, TO, XL, XP, AP de la firma BASF AG. De manera muy especialmente preferente son empleados los óxidos de propileno, tales como Lupranol 1000, 1100 y 1200, así como los monooles tales como Lutensol® A4N, AO3 ON 30, ON 40, TO2, TO3, XA 30, XA 40, XP 30, XP 40, XL 40 y el alcohol bencílico.
La obtención de los materiales espumados blandos de poliuretano, viscoelásticos, de conformidad con la invención, puede llevarse a cabo según procedimientos usuales y conocidos.
A los compuestos de partida, que son empleados para el procedimiento de conformidad con la invención, debe indicarse en particular lo siguiente:
Como poliisocianatos a) pueden ser empleados, para el procedimiento de conformidad con la invención, todos los isocianatos con dos o más grupos isocianato en la molécula. En este caso pueden ser empleados tanto los isocianatos alifáticos, tales como el hexametilendiisocianato (HDI) o el isoforonadiisocianato (IPDI), o, de manera preferente, los isocianatos aromáticos, tales como el toluilendiisocianato (TDI), del difenilmetanodiisocianato (MDI) o mezclas constituidas por el difenilmetanodiisocianato y los polimetilenpolifenilenpoliisocianatos (MDI en bruto), de manera preferente el TDI y el MDI, de manera especialmente preferente el TDI. Es muy especialmente preferente una mezcla constituida por un 80% en peso de 2,4-toluilendiisocianato y por un 20% en peso de 2,6-toluilendiisocianato. Así mismo es posible emplear isocianatos, que hayan sido modificados mediante la incorporación de grupos uretano, uretodiona, isocianurato, alofanato, uretonimina y de otro tipo, que se denominan isocianatos modificados. Los prepolímeros preferentes son los prepolímeros MDI con un contenido en NCO comprendido entre un 20 y un 35% o bien sus mezclas con polimetilenpolifenilenpoliisocianatos (MDI en bruto).
Los poliéteralcoholes bi), bii) y biii), empleados de conformidad con la invención, pueden ser empleados solos o en combinación con otros compuestos con, al menos, dos átomos de hidrógeno reactivos con los grupos isocianato.
Como compuestos con, al menos, dos átomos de hidrógeno activos b), que pueden ser empleados junto con los poliéteralcoholes bi), bii) y biii), empleados de conformidad con la invención, entran en consideración, de manera especial, los poliésteralcoholes y, de manera preferente, los poliéteralcoholes con una funcionalidad comprendida entre 2 y 16, de manera especial comprendida entre 2 y 8, de manera preferente comprendida entre 2 y 4 y con un peso molecular medio Mw situado en el intervalo comprendido entre 400 y 20.000 g/mol, de manera preferente comprendido entre 1.000 y 8.000 g/mol.
A los compuestos con, al menos, dos átomos de hidrógeno activos b) pertenecen también los agentes prolongadores de las cadenas y los agentes reticulantes. Como agentes prolongadores de las cadenas y como agentes reticulantes se utilizan, de manera preferente, los alcoholes difuncionales y trifuncionales con pesos moleculares comprendidos entre 62 y 800 g/mol, de manera especial con pesos moleculares situados en el intervalo comprendido entre 60 y 200 g/mol. Ejemplos son el etilenglicol, el propilenglicol, el dietilenglicol, el trietilenglicol, el dipropilenglicol, el tripropilenglicol, los óxidos de polipropileno y los óxidos de polietileno de bajo peso molecular, tal como el Lupranol® 1200, el butanodiol-1,4, la glicerina o el trimetilolpropano. Como agentes reticulantes pueden ser empleadas, así mismo, las diaminas, la sorbita, la glicerina, las alcanolaminas. Cuando se utilicen agentes prolongadores de las cadenas y agentes reticulantes, su cantidad supondrá, de manera preferente, hasta un 5% en peso inclusive, referido al peso de los compuestos con, al menos, dos átomos de hidrógeno activos.
El procedimiento, de conformidad con la invención, se lleva a cabo, en la mayoría de los casos, en presencia de activadores, por ejemplo de aminas terciarias o de compuestos organometálicos, especialmente en presencia de compuestos del estaño. Como compuestos del estaño son empleados, de manera preferente, las sales divalentes de estaño de ácidos grasos, tal como el dioctoato de estaño y los compuestos orgánicos del estaño tal como el dilaurato de dibutilestaño.
Como agente propulsor c), para la obtención de los materiales espumados de poliuretano, se emplea preferentemente el agua, que reacciona con los grupos isocianato con liberación de dióxido de carbono. De manera preferente, se utiliza el agua en una cantidad comprendida entre un 0,5 y un 6% en peso, de manera especialmente preferente en una cantidad comprendida entre un 1,5 y un 5,0% en peso, referido al peso del componente b). De la misma manera, pueden ser empleados junto con el agua, o en substitución del agua. agentes propulsores de acción física, por ejemplo el dióxido de carbono, los hidrocarburos, tales como el n-pentano, el iso-pentano o el ciclopentano, el ciclohexano o los hidrocarburos halogenados, tales como el tetraflúoretano, el pentaflúorpropano, el heptaflúorpropano, el pentaflúorbutano, el hexaflúorbutano o el dicloromonoflúoretano. En este caso, la cantidad del agente propulsor físico se encuentra, de manera preferente, situada en el intervalo comprendido entre un 1 y un 15% en peso, de manera especial en el intervalo comprendido entre un 1 y un 10% en peso, la cantidad de agua está situada de manera preferente en el intervalo comprendido entre un 0,5 y un 10% en peso, de manera especial entre un 1 y un 5% en peso. De manera preferente, se utiliza el dióxido de carbono como agente propulsor físico, de manera especialmente preferente en combinación con agua.
Para la obtención de los materiales espumados blandos de poliuretano, de conformidad con la invención, pueden emplearse de manera usual también estabilizantes así como productos auxiliares y/o aditivos.
Como estabilizantes entran en consideración, ante todo, los poliétersiloxanos, de manera preferente los poliétersiloxanos solubles en agua. Estos compuestos están constituidos en general de tal manera que está enlazado un copolímero de cadena larga constituido por óxido de etileno y por óxido de propileno con un resto de polidimetilsiloxano. Otros estabilizantes de la espuma han sido descritos en las publicaciones US-A-2,834,748, 2 917 480 así como en la publicación US-A-3,629,308.
La reacción se lleva a cabo, en caso dado, en presencia de productos auxiliares y/o aditivos tales como materiales de carga, reguladores de las celdillas, compuestos tensioactivos y/o agentes protectores contra la llama. Los agentes protectores contra la llama preferentes son los agentes protectores contra la llama líquidos a base de halógeno-fósforo, tal como el fosfato de tricloropropilo, el fosfato de tricloroetilo y los agentes protectores contra la llama exentos de halógeno tal como el Exolit® OP 560 (Clariant International Ltd).
Otras indicaciones correspondientes a los materiales de partida empleados, a los catalizadores así como a los productos auxiliares y aditivos se encuentran, por ejemplo, en la publicación Kunststoff-Handbuch, tomo 7, Polyurethane, Carl-Hanser-Verlag München, 1ª edición 1966, 2ª edición 1983 y 3ª edición 1993.
Para la obtención de los poliuretanos, de conformidad con la invención, se hacen reaccionar los poliisocianatos orgánicos con los compuestos con, al menos, dos átomos de hidrógeno activos, en presencia de los agentes propulsores citados, así como, en caso dado, de los catalizadores y de los productos auxiliares y/o aditivos.
En la obtención de los poliuretanos, de conformidad con la invención, se combinan el isocianato y el componente poliol, en la mayoría de los casos, en una cantidad tal, que la relación en equivalentes entre los grupos isocianato y la suma de los átomos de hidrógeno activos esté comprendida entre 0,7 y 1,25, de manera preferente entre 0,8 y 1,2.
La obtención de los materiales espumados de poliuretano se lleva a cabo, de manera preferente, según el procedimiento directo, por ejemplo con ayuda de ingeniería de alta presión o de baja presión. Los materiales espumados pueden ser fabricados en útiles de moldeo metálicos abiertos o cerrados o mediante la aplicación en continuo de la mezcla de la reacción sobre cintas transportadoras para la generación de bloques de espuma.
Es especialmente ventajoso para la fabricación de los materiales espumados blandos moldeados trabajar según el denominado procedimiento de dos componentes, según el cual se preparan y se espuman un componente poliol y un componente isocianato. Los componentes se mezclan de manera preferente a temperaturas situadas en el intervalo comprendido entre 15 y 90ºC, de manera preferente entre 20 y 60ºC y, de manera especialmente preferente, entre 20 y 35ºC y se introducen en el útil de moldeo o bien se disponen sobre una cinta transportadora. La temperatura en el útil de moleo está situada en la mayoría de los casos en el intervalo comprendido entre 20 y 110ºC, de manera preferente entre 30 y 60ºC y, de manera especialmente preferente, entre 35 y 55ºC.
Los materiales espumados blandos en bloque pueden ser espumados en instalaciones discontinuas o en instalaciones continuas, tal como por ejemplo según el procedimiento Planiblock, según el procedimiento Maxfoam, según el procedimiento Draka-Petzetakis y según el procedimiento Vertifoam.
Los materiales espumados blandos de poliuretano, para cuya fabricación se utilizan poliéteralcoholes procedentes de materias primas renovables, que se preparan mediante catálisis con DMC, se caracterizan por un olor claramente menor, por valores claramente menores de nebulización así como por una formación de grietas significativamente menor, y por una deformación residual a la compresión mejorada antes y después del envejecimiento, frente a los productos en los cuales se han preparado los poliéteralcoholes empleados de conformidad con la invención procedentes de materias primas renovables mediante catalizadores básicos. Por otra parte, los materiales espumados de conformidad con la invención presentan una elevada proporción de células abiertas, lo cual se pone de manifiesto, por ejemplo, por medio de una permeabilidad al aire acrecentada.
La deformación residual a la compresión de los materiales espumados blandos en bloque de poliuretano supone, como máximo, un 10%, tras envejecimiento, según la norma DIN EN ISO 2440, como máximo un 20%.
La permeabilidad al aire de los materiales espumados blandos de poliuretano, viscoelásticos, de conformidad con la invención, toma un valor preferente de, al menos, 10 dm^{3}/min, de manera especialmente preferente es mayor que 30 y, de manera especial, es mayor que 50 dm^{3}/min.
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Los materiales espumados blandos de poliuretano, viscoelásticos, de conformidad con la invención, tienen una estabilidad al envejecimiento muy buena, especialmente incluso bajo condiciones calientes en húmedo. Estos materiales son hidrófobos y son estables al hinchamiento. La proporción de aminas aromáticas, especialmente de 2,4-toluoldiamina y de 2,6-toluoldiamina o MDA en el material espumado es menor que 1 ppm y tampoco se acrecienta después de una duración de uso prolongada.
El empleo de los materiales espumados blandos de poliuretano, de conformidad con la invención, se lleva a cabo, de manera preferente, en los recintos internos de los vehículos automóviles así como en muebles y en colchones.
La invención se explica con mayor detalle por medio de los ejemplos siguientes.
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Obtención de los materiales espumados blandos de poliuretano, viscoelásticos, de células abiertas
Ejemplos 1 a 4
Los productos de partida, que han sido citados en la tabla 1, se hicieron reaccionar en las proporciones cuantitativas que han sido indicadas en la tabla 1.
Todos los componentes, con excepción del isocianato, se combinaron en primer lugar por medio de una mezcla intensa para dar un componente poliol. A continuación se añadió el isocianato bajo agitación y la mezcla de la reacción se vertió en un molde abierto, con lo cual se transformó en espuma para dar un material espumado de poliuretano. Los parámetros de las espumas obtenidas están indicados en la tabla 1.
Los parámetros siguientes han sido determinados según las normas citadas, las instrucciones de trabajo y las instrucciones de verificación:
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1 
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La determinación de la solidificación a la compresión en húmedo se llevó a cabo según las instrucciones de trabajo AA U10-131-041 del 06.02.02:
Se determina la altura en un punto marcado de antemano de la probeta de espuma con unas dimensiones de 50 mm x 50 mm x 25 mm por medio de una corredera de medición o bien por una tecla de medición. A continuación se disponen las probetas entre dos placas de compresión y se comprimen por medio de piezas distanciadoras de 7,5 mm hasta la altura por medio del dispositivo de sujeción.
El almacenamiento en el armario climatizado a 50ºC y con una humedad relativa del aire del 95% se inicia inmediatamente después de la sujeción. Al cabo de 22 horas se retiran las probetas de espuma un tiempo muy breve del dispositivo de sujeción y se almacenan provisionalmente sobre una superficie con una baja conductibilidad térmica (bandeja) para su descompresión en clima normal durante 30 minutos. A continuación se determina la altura residual en los puntos marcados con los mismos medios de medición.
La solidificación a la compresión en húmedo se refiere a la deformación y se calcula de la manera siguiente
Solidificación a la compresión en húmedo = h_{0}-h_{R}*100/(h_{0}-7,5 mm) en %
h_{0}
altura original en mm
h_{R}
altura residual de la probeta en mm
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página siguiente)
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TABLA 1
4
5
6

Claims (16)

1. Procedimiento para la obtención de materiales espumados blandos de poliuretano, viscoelásticos, de células abiertas, a base de materias primas renovables mediante la reacción de
a)
poliisocianatos con
b)
una mezcla poliol constituida por
bi)
compuestos con, al menos, dos átomos de hidrógeno reactivos con los grupos isocianato y con un índice de OH comprendido entre 20 y 100 mg de KOH/g y
bii)
compuestos con, al menos, dos átomos de hidrógeno reactivos con los grupos isocianato y con un índice de OH comprendido entre 100 y 800 mg de KOH/g y
biii)
compuestos con, al menos, un átomo de hidrógeno reactivo con los grupos isocianato y, como máximo, con dos átomos de hidrógeno reactivos con los grupos isocianato y con un índice de OH comprendido entre 100 y 800 mg de KOH/g y
c)
agentes propulsores
caracterizado porque los componentes bi) y bii) contienen respectivamente, al menos, un compuesto que contiene materias primas renovables o sus productos de conversión.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el componente b) está constituido entre un 5 y un 45% en peso por bi), entre un 30 y un 90% en peso por bii) y entre un 5 y un 40% en peso por biii), referido respectivamente a la suma formada por bi), bii) y biii).
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque componente bi) se emplean productos de conversión de aceite de ricino con óxidos de alquileno.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como componente bii) se emplea el aceite de ricino.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el componente b) está constituido entre un 10 y un 25% en peso por bi), entre un 50 y un 80% en peso por bii) y entre un 10 y un 30% en peso por biii), referido respectivamente a la suma formada por bi), bii) y biii).
6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los poliéteralcoholes, preparados mediante adición de óxidos de alquileno sobre compuestos procedentes de materias primas renovables, con empleo de catalizadores DMC, presentan un contenido en ésteres de ácidos grasos cíclicos de 10 ppm como máximo.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como compuesto biii) se emplean monooles y/o dioles con un índice en grupos hidroxilo comprendido entre 100 y 800 mg de KOH/g.
8. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como poliisocianato se emplea, de manera preferente, una mezcla constituida por un 80% en peso de 2,4-toluilendiisocianato y por un 20% en peso de
2,6-toluilendiisocianato.
9. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como agente propulsor se emplea preferentemente agua.
10. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la permeabilidad al aire de los materiales espumados blandos en bloque de poliuretano, viscoelásticos, supone, al menos, 10 dm^{3}/min.
11. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la deformación residual a la compresión de los materiales espumados blandos en bloque de poliuretano toma un valor del 7% como máximo.
12. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la deformación residual a la compresión de los materiales espumados blandos en bloque de poliuretano toma un valor del 15% como máximo tras el envejecimiento, según la norma DIN EN ISO 2440.
13. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la proporción de las materias primas renovables supone, al menos, un 20% en peso, referido al material espumado de poliuretano.
14. Materiales espumados blandos en bloque de poliuretano, viscoelásticos, de células abiertas, que pueden ser obtenidos según una de las reivindicaciones 1 a 12.
15. Empleo de los materiales espumados blandos de poliuretano según la reivindicación 12 en muebles y colchones y cojines.
16. Empleo de materiales espumados blandos de poliuretano según la reivindicación 12 en los recintos internos de los vehículos automóviles.
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