ES2929455T3

ES2929455T3 - Método para formar una espuma de poliuretano que incluye la introducción bajo demanda de aditivo al componente de resina y método para formar y pulverizar una espuma de poliuretano que incluye la introducción bajo demanda de aditivo al componente de resina

Info

Publication number: ES2929455T3
Application number: ES14715795T
Authority: ES
Inventors: Todd Wishneski; Gregory Carter; Marcus Hunter; Mario Jean-Rejouis; Peter Longtin
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2022-11-29
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: CA2906627A1; US20160009848A1; MX2015012045A; WO2014152250A1; EP2969240A1; US10494471B2; CA2906627C; EP2969240B1; PT2969240T

Abstract

Un sistema (10) y método para formar una espuma de poliuretano incluye suministrar un componente de isocianato desde una fuente (12) de isocianato a un dosificador (20). Un componente de resina procedente de una fuente (14) de resina se suministra a una unidad dosificadora (18) y un aditivo que tiene un estado inestable procedente de una fuente (16) de aditivo se suministra a la unidad dosificadora (18). El componente de resina y el aditivo forman una mezcla reactiva cuando se combinan. El sistema y método incluye entregar la mezcla reactiva por la unidad dosificadora (18) a un acumulador (24) y almacenar la mezcla reactiva en el acumulador (24). El sistema y método incluye además solicitar un suministro de la mezcla reactiva con el dosificador (20) y suministrar la mezcla reactiva por el acumulador (24) al dosificador (20) y mezclar la mezcla reactiva con el componente de isocianato por el dosificador (20).) para formar la espuma de poliuretano. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método para formar una espuma de poliuretano que incluye la introducción bajo demanda de aditivo al componente de resina y método para formar y pulverizar una espuma de poliuretano que incluye la introducción bajo demanda de aditivo al componente de resina

Referencia cruzada a solicitud(es) relacionada(s)

La presente invención reivindica la fecha de prioridad de la solicitud de patente provisional pendiente de Estados Unidos número de serie 61/786,901, que se presentó el 15 de marzo de 2013.

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere generalmente a un método para formar una espuma de poliuretano y, más específicamente, a un sistema y método para formar una espuma de poliuretano que incluye mezclar un aditivo con un componente de resina antes de mezclar el componente de resina con un componente isocianato para formar el espuma de poliuretano. La presente invención también se refiere a un método para formar y pulverizar una espuma de poliuretano.

2. Descripción de la técnica relacionada

Un sistema dispensador de espuma para dispensar espuma de poliuretano pulverizable (SPF) incluye una fuente de componente de resina, por ejemplo, poliol, una fuente de componente isocianato, un dosificador para mezclar relaciones seleccionadas del componente de resina y el componente isocianato para formar la espuma de poliuretano, y una pistola para pulverizar la espuma de poliuretano. La aplicación de la espuma de poliuretano se puede usar, por ejemplo, para el aislamiento térmico, tal como para electrodomésticos, edificios, flotación marina, revestimientos, y embalajes.

En el pasado distante, los sistemas dispensadores de espuma usaban rutinariamente equipos de dosificación de tercera corriente para permitir la adición de agentes de soplado, típicamente clorofluorocarbonos (CFC) gaseosos tales como Freón-11 y Freón-12, para mejorar el rendimiento y la amplitud de procesamiento de la espuma pulverizable. Con la conversión de CFC a hidroclorofluorocarbonos (HCFC) como agentes de soplado, un agente de soplado de HCFC tal como el HCFC-141b se convirtió en el agente de soplado preferido para la espuma pulverizable. Dado que el HCFC-141b era un líquido de alto punto de ebullición, era posible hacer espuma pulverizable solo a base de HCFC-141b. Por lo tanto, los fabricantes de equipos de espuma pulverizable descontinuaron la fabricación de equipos de dosificación de tercera corriente.

En ciertas situaciones, es beneficioso dosificar los aditivos al componente de resina antes de que el componente de resina se mezcle con el componente isocianato. Tales aditivos pueden incluir, por ejemplo, hidrofluoroolefinas (HFO) como agentes de soplado, hidrofluorocarbonos (HFC) como agentes de soplado, agentes de soplado gaseosos, agentes de soplado inflamables, dióxido de carbono líquido, agua, pirorretardantes, abridores de celdas, rellenos sólidos, y/o catalizadores.

A pesar de proporcionar ventajas, algunos aditivos que se mezclan con el componente de resina para formar una mezcla pueden hacer que la mezcla de componente de resina/aditivo sea reactiva o inestable. Por ejemplo, con el lanzamiento de la próxima generación de agentes de soplado, los agentes de soplado con Cero Potencial de Agotamiento del Ozono (ODP) y Bajo Potencial de Calentamiento Global (GWP), tales como las hidrofluoroolefinas (HFO), tienen problemas inmediatos de estabilidad en almacenamiento con una o más de las moléculas de HFO. Como tal, un estado que no es usable de la mezcla de componente de resina/aditivo puede ser un estado en el cual la mezcla podría romper su tanque de almacenamiento, estar en un estado combustible, y/o no tener una composición química adecuada para su propósito previsto. Cuando tal aditivo se dosifica en el componente de resina para formar una mezcla, la mezcla de componente de resina/aditivo alcanza el estado que no es usable después de un período de tiempo dado.

En el caso de aditivos que crean una mezcla que no es usable de componente de resina/aditivo, el aditivo se dosifica al componente de resina en un proceso discontinuo. En otras palabras, el aditivo se dosifica al componente de resina en un tanque de almacenamiento temporal, es decir, un tanque de día, para formar la mezcla de componente de resina/aditivo y se usa inmediatamente. La mezcla de componente de resina/aditivo que no se usa antes de que la mezcla de componente de resina/aditivo alcance un estado que no se pueda usar se desecha, lo cual es económicamente indeseable. Adicionalmente, el equipo para hacer tales mezclas de componente de resina/aditivo suele ser caro y se diseña para su uso con un solo aditivo.

Los documentos US 2003/171445 A1, US 5958 991 A y CA 2 002 274 A1 describen cada uno un método para formar una espuma de poliuretano a partir de una mezcla reactiva de una resina con un aditivo, almacenar dicha mezcla reactiva en un acumulador, y mezclar posteriormente la mezcla reactiva con isocianato en una unidad mezcladora.

Consecuentemente, sería ventajoso desarrollar un método para dosificar un aditivo a un componente de resina para formar una mezcla de componente de resina/aditivo y usar la mezcla de componente de resina/aditivo con un componente isocianato para formar una espuma de poliuretano antes de que la mezcla de componente de resina/aditivo alcance un estado que no sea usable.

Resumen de la invención

Consecuentemente, la presente invención es un método para formar una espuma de poliuretano como se define en la reivindicación 1. El método incluye los pasos de suministrar un componente isocianato desde una fuente de isocianato a un dosificador, suministrar un componente de resina desde una fuente de resina a una unidad dosificadora, y suministrar un aditivo que tiene un estado inestable desde una fuente de aditivo a la unidad dosificadora. El método también incluye los pasos de formar bajo demanda una mezcla reactiva del componente de resina y el aditivo por la unidad dosificadora y suministrar la mezcla reactiva por la unidad dosificadora a un acumulador y almacenar la mezcla reactiva en el acumulador. El método incluye adicionalmente los pasos de demandar un suministro de la mezcla reactiva con el dosificador, suministrar la mezcla reactiva por el acumulador al dosificador, y mezclar la mezcla reactiva con el componente isocianato por el dosificador para formar la espuma de poliuretano.

Adicionalmente, la presente invención es un método para formar y pulverizar una espuma de poliuretano de acuerdo con la reivindicación 8.

Una ventaja de la presente invención es que un método para formar espuma de poliuretano dosifica un aditivo a un componente de resina para formar una mezcla de componente de resina/aditivo y usa la mezcla de componente de resina/aditivo con un componente isocianato para formar una espuma de poliuretano. Otra ventaja de la presente invención es que el método proporciona estabilidad, dado que el aditivo se dosifica al componente de resina bajo demanda que crea el dosificador, la mezcla reactiva se puede usar rápidamente antes de que la mezcla reactiva alcance un estado que no sea usable. Otra ventaja más de la presente invención es que el método, adicionalmente, proporciona dosificación bajo demanda del aditivo al componente de resina que reduce la probabilidad de que se forme demasiado poca o demasiada mezcla reactiva. Aún otra ventaja de la presente invención es que el método proporciona una dosificación bajo demanda, debido a que el aditivo se dosifica al componente de resina bajo demanda, la relación de aditivo que se dosifica al componente de resina se puede ajustar sobre la marcha para adaptarse a los cambios deseados en las características de la espuma de poliuretano, cambios en las condiciones atmosféricas/ambientales, etc. Una ventaja adicional de la presente invención es que el método proporciona opciones ilimitadas de formulación y materias primas que permitirían una vida útil ilimitada así como también permitirían el uso de materias primas que han sido previamente inaccesibles para los formuladores debido ya sea por la presión de vapor, el punto de inflamación, o la incompatibilidad química con otras materias primas.

Otras características y ventajas de la presente invención se apreciarán fácilmente, a medida que la misma se entienda mejor, después de leer la descripción siguiente tomada junto con las figuras adjuntas.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 es una vista esquemática de una modalidad de un sistema dispensador de espuma.

La Figura 1A es una vista en perspectiva del sistema dispensador de espuma de la Figura 1.

La Figura 2 es una vista en alzado frontal de una unidad dosificadora y un acumulador del sistema dispensador de espuma de las Figuras 1 y 1A.

La Figura 3 es una vista similar a la Figura 2 que ilustra un interior de la unidad dosificadora de la Figura 2. La Figura 4 es una vista en alzado frontal ampliada de la unidad dosificadora de la Figura 3.

La Figura 5 es una vista en alzado frontal ampliada de una parte de la unidad dosificadora de la Figura 3. La Figura 6 es una vista en alzado frontal ampliada de otra parte de la unidad dosificadora de la Figura 3. La Figura 7 es una vista en alzado ampliada del acumulador de la Figura 2.

Descripción de la(s) modalidad(es) preferida(s)

Con referencia a las Figuras, en donde los mismos números indican partes iguales a través de las diversas vistas, se muestra una modalidad de un sistema dispensador de espuma 10. El sistema dispensador de espuma 10 es un sistema de dos componentes para combinar un componente de resina y un componente isocianato para crear una espuma de poliuretano pulverizable (SPF). Como se expone a continuación, el sistema dispensador de espuma 10 incluye un aditivo que se mezcla con el componente de resina para formar una mezcla de componente de resina/aditivo o mezcla reactiva antes de la mezcla con el componente isocianato. Debe apreciarse que el sistema dispensador de espuma 10 mezcla la mezcla reactiva y el componente isocianato juntos para formar la espuma de poliuretano y dispensa la espuma de poliuretano a partir del mismo.

Con respecto a la espuma de poliuretano, los componentes de resina e isocianato se mezclan rápidamente y comienza una rápida reacción de reticulación y expansión de la espuma, la cual finalmente produce una espuma de poliuretano rígida de baja densidad, pero que soporta una carga relativamente alta. La aplicación de la espuma de poliuretano se puede usar, por ejemplo, para el aislamiento térmico, tal como para electrodomésticos, edificios, flotación marina, revestimientos, y embalajes. Debe apreciarse que el componente de resina y el componente isocianato pueden incluir otros aditivos tales como agentes espumantes, agentes de curado, catalizadores, aceleradores, así como también otros aditivos modificadores.

Con referencia a las Figuras 1 y 1A, una modalidad del sistema dispensador de espuma 10 incluye una fuente 12 de componente isocianato, una fuente 14 de componente de resina, y una fuente 16 de aditivo. La fuente 12 de componente isocianato, la fuente 14 de componente de resina, y la fuente 16 de aditivo son cada una típicamente bidones. Debe apreciarse que cada bidón incluye una bomba de bidón para bombear el componente isocianato, el componente de resina, y el aditivo desde los bidones. También debe apreciarse que el aditivo también podría dosificarse mediante una bomba de transferencia adicional, un recipiente a presión, o un recipiente (no mostrado).

El sistema dispensador de espuma 10 también incluye una unidad dosificadora, generalmente indicada en 18, que se conecta a la fuente 14 de componente de resina y la fuente 16 de aditivo. Como se expone a continuación, la unidad dosificadora 18 dosifica el aditivo al componente de resina bajo demanda. El sistema dispensador de espuma 10 incluye adicionalmente un dosificador 20 que se conecta operativamente a la fuente 12 de componente isocianato y a la unidad dosificadora 18. El dosificador 20 mezcla la mezcla de componente de resina/aditivo o mezcla reactiva (es decir, la combinación de componente de resina/aditivo) con el componente isocianato para formar la espuma de poliuretano. El dosificador 20 es ajustable para ajustar una relación de la mezcla reactiva y el componente isocianato. El sistema dispensador de espuma 10 también incluye una pistola pulverizadora 22 que se conecta al dosificador 20 para pulverizar la espuma de poliuretano sobre un sustrato seleccionado (no mostrado). El sistema dispensador de espuma 10 incluye adicionalmente un acumulador 24 que se dispone entre la unidad dosificadora 18 y el dosificador 20, como se expone más adelante. Debe apreciarse que el acumulador 24 recibe la mezcla reactiva de la unidad dosificadora 18 y almacena la mezcla reactiva hasta que la demande el dosificador 20. También debe apreciarse que el acumulador 24 puede ser cualquier tipo de recipiente relativamente pequeño para actuar como una unidad de almacenamiento temporal para la mezcla reactiva.

Con referencia a las Figuras 2-4, la unidad dosificadora 18 puede ser una unidad autónoma que puede montarse en una máquina de pulverización de espuma o montarse en una pared de un equipo de pulverización (no mostrado). Como se ilustra en las Figuras 2-4, la unidad dosificadora 18 incluye una caja 26 y el acumulador 24 se dispone debajo de la caja 26 en las figuras. Se debe apreciar que la caja 26 alberga los componentes que se describen de la unidad dosificadora 18.

La unidad dosificadora 18 incluye una bomba de resina 28 que se conecta a la fuente 14 de componente de resina y una bomba de aditivo 30 que se conecta a la fuente 16 de aditivo. La bomba de resina 28 es, por ejemplo, una bomba neumática que tiene un cilindro de aire de bomba 28a con entradas de aire de bomba 28b y 28c que se conectan a una válvula de solenoide 28d. La bomba de resina 28 también tiene un sensor magnético de carrera 29a para una carrera descendente y un sensor magnético de carrera 29b para una carrera ascendente. Debe apreciarse que la válvula de solenoide 28d está conectada a una fuente (no mostrada) de aire.

La unidad dosificadora 18 incluye una salida 32 que se conecta a la bomba de resina 28 y la bomba de aditivo 30. La unidad dosificadora 18 incluye una línea mezclada 33 que se conecta a la salida 32 y un mezclador estático 34 que se conecta a la salida 32 a través de la línea mezclada 33 para mezclar el componente de resina y el aditivo para formar la mezcla reactiva. El mezclador estático 34 está conectado al acumulador 24 a través de una línea de salida 54 que se describirá para suministrar la mezcla reactiva al acumulador 24. La unidad dosificadora 18 también incluye una línea de entrada de resina 36 que se conecta a la bomba de resina 28 a la fuente 14 de componente de resina y una válvula de retención 38 que se conecta a la línea de entrada de resina 36 antes de la bomba de resina 28 y una válvula de retención 39 que se conecta a la línea de entrada de resina 36 después de la bomba de resina 28 para controlar la contrapresión. Debe apreciarse que las bombas 28 y 30 pueden ser de tipo pistón para minimizar los costos, pero pueden ser de otros tipos de bomba en dependencia del material que se vaya a adicionar. También debe apreciarse que el componente de resina y el aditivo se hacen pasar a través del mezclador estático 34 bajo presión para asegurar una mezclado adecuado.

La unidad dosificadora 18 incluye un sistema de control electrónico 40 para comunicarse con y controlar las bombas 28 y 30. El sistema de control electrónico 40 se comunica con la bomba de resina 28 y la bomba de resina 28 se controla por el sistema de control electrónico 40. El sistema de control electrónico 40 se comunica con la bomba de aditivo 30 y la bomba de aditivo 30 se controla por el sistema de control electrónico 40. El sistema de control electrónico 40 incluye una fuente de alimentación 41a y una pluralidad de relés 41b que se conectan eléctricamente a la bomba de resina 28 y la bomba de aditivo 30. El sistema de control electrónico 40 también se conecta eléctricamente a los sensores de carrera 29a y 29b de la bomba de resina 28 para ajustar el volumen de la bomba y la longitud de carrera de la bomba de resina 28 para diferentes materiales. Debe apreciarse que el sistema de control electrónico 40 enciende y apaga la bomba de resina 28 y la bomba de aditivo 30 de la unidad dosificadora 18 para dosificar el componente de resina y el componente de aditivo a través del mezclador estático 34 para asegurar un mezclado adecuado para formar la mezcla reactiva y suministrar la mezcla reactiva al acumulador 24.

La unidad dosificadora 18 también incluye una línea de entrada de aditivo 42 que conecta la bomba de aditivo 30 a la fuente 16 de aditivo. La bomba de aditivo 30 incluye un manómetro 44. La bomba de aditivo 30 incluye un control de volumen de bomba 46 que se configura para ajustar la salida de aditivo de la bomba de aditivo 30. El control de volumen de la bomba 46, por ejemplo, ajusta la longitud de carrera de la bomba de aditivo 30. La unidad dosificadora 18 incluye adicionalmente una línea de salida de aditivo 48 que conecta la bomba de aditivo 30 a la salida 32 para suministrar el aditivo a la salida 32. Debe apreciarse que el control de volumen de la bomba 56 se conecta al sistema de control electrónico 40.

La unidad dosificadora 18 incluye una línea mezclada 50 que conecta la salida 32 al mezclador estático 34. El mezclador estático 34 incluye un manómetro de contrapresión 52. El sistema dispensador de espuma 10 también incluye una línea de salida 54 que conecta el mezclador estático 34 con el acumulador 24 y un regulador de contrapresión de la corriente de salida 53 que se conecta a la línea de salida 54 para evitar que el aditivo, cuando está en forma gaseosa a alta presión, se desvíe del mezclador estático 34. Debe apreciarse que el acumulador 24 maneja las fluctuaciones en las velocidades de flujo de la mezcla reactiva desde la unidad dosificadora 18 hasta el dosificador 20.

Con referencia a la Figura 7, el sistema dispensador de espuma 10 incluye el acumulador 24. El acumulador 24 recibe y almacena la mezcla reactiva para uso bajo demanda del dosificador 20. En otras palabras, el acumulador 24 compensa los picos en la demanda de velocidad de flujo y los retrasos en el arranque y parada de las bombas 28 y 30. El sistema dispensador de espuma 10 incluye adicionalmente válvulas de cierre 56, 58 que se disponen aguas arriba y aguas abajo, respectivamente, del acumulador 24 para aislar el acumulador, si es necesario. Debe apreciarse que las válvulas de cierre 56, 58 son válvulas convencionales.

Como se ilustra en la Figura 7, el acumulador 24 incluye un sensor de bajo nivel 60 y un sensor de alto nivel 62 para rastrear la cantidad de mezcla reactiva en el acumulador 24. Específicamente, los sensores de nivel 60, 62 se comunican con el sistema de control electrónico 40 para activar/desactivar la bomba de resina 28 y la bomba de aditivo 30. El acumulador 24 incluye una válvula de descarga de sobrepresión 64 para liberar la presión en el acumulador 24. Debe apreciarse que el volumen del acumulador 24 se minimiza para limitar los posibles desechos que se generan cuando el sistema dispensador de espuma 10 permanece inactivo y el componente de resina se degrada potencialmente en el acumulador 24. También debe apreciarse que el acumulador 24 dosifica la mezcla reactiva al dosificador 20 bajo demanda, es decir, cuando el nivel de mezcla reactiva en el acumulador 24 cae por debajo de un nivel predeterminado.

La mezcla de componente de resina o la mezcla reactiva, es decir, la combinación del componente de resina y el aditivo, se forma bajo demanda. En otras palabras, cuando el dosificador 20 extrae el componente de resina del acumulador 24 y el nivel del componente de resina cae por debajo del sensor de bajo nivel 60, la unidad dosificadora 18 dosifica el aditivo al componente de resina y suministra la mezcla de componente de resina resultante al acumulador 24. Dicho de otra manera, la unidad dosificadora 18 no mezcla el componente de resina y el aditivo hasta que la demanda del dosificador 20 demanda una mezcla de componente de resina adicional, es decir, al extraer el nivel de la mezcla de componente de resina en el acumulador 24 por debajo del sensor de bajo nivel 60. Adicionalmente, si se elimina la demanda del acumulador 24 durante un período de tiempo suficiente para que la mezcla de componente de resina se degrade a un estado que no es usable, el material que solo se desperdicia es aquel que se encuentra en las líneas aguas abajo de la salida 32 y en el acumulador 24.

Dado que la mezcla de componente de resina/aditivo mezclados solo se mezcla bajo demanda del dosificador 20, la mezcla de componente de resina/aditivo mezclados puede ser una mezcla reactiva o inestable. En otras palabras, la mezcla de componente de resina/aditivo mezclados se usa bajo demanda y, por lo tanto, se usa en el dosificador 20 antes de degradarse a un estado que no es usable. Por ejemplo, el estado que no es usable puede ser un estado en el cual la mezcla reactiva podría romper su tanque de almacenamiento, estar en un estado combustible, y/o no tener una composición química adecuada para su propósito previsto.

El aditivo puede ser, por ejemplo, un agente de soplado, un pirorretardante, un abridor de celdas, un relleno sólido, agua, y/o un catalizador. Por ejemplo, el aditivo puede ser hidrofluoroolefinas (HFO), HFO de nueva generación, o hidrofluorocarbonos líquidos (HFC) que se usan como un agente de soplado en el cual el estado que no es usable puede ser un estado combustible y/o de composición química degradada, es decir, de vida útil caducada. El agente de soplado puede ser un agente de soplado líquido (LBA) tal como Solstice LBA de Honeywell Corporation. El aditivo puede ser un agente de soplado gaseoso en el cual el estado que no es usable puede romper su tanque de almacenamiento. El agente de soplado puede ser un agente de soplado gaseoso (GBA) tal como Soltice GBA de Honeywell Corporation o HCF-134a. El aditivo puede ser un agente de soplado inflamable en el cual el estado que no es usable puede ser un estado combustible. El aditivo puede ser agua en la cual el estado que no es usable puede ser una composición química degradada, es decir, una vida útil caducada. El aditivo puede ser un pirorretardante, un abridor de celdas, y/o un relleno sólido en el cual el estado que no es usable puede ser una composición química degradada, es decir, una vida útil caducada.

El aditivo puede ser un catalizador en el cual el estado que no es usable puede ser una composición química degradada, es decir, una vida útil caducada. En tal modalidad, el control de volumen de la bomba 46 se puede usar para ajustar una relación de catalizador mezclado con el componente de resina para acomodar el cambio en las temperaturas ambientales en el campo.

A continuación se expone una modalidad de un método, de acuerdo con la presente invención, para formar la espuma de poliuretano. El método incluye el paso de suministrar el componente isocianato al dosificador 20. Específicamente, el componente isocianato se bombea desde la fuente 12 de componente isocianato al dosificador 20 con la bomba de bidón en la fuente 12.

El método también incluye el paso de suministrar el componente de resina a la unidad dosificadora 18. Específicamente, el componente de resina se bombea desde la fuente 14 de componente de resina a la unidad mezcladora 18 con la bomba de bidón en la fuente 14.

El método incluye adicionalmente el paso de suministrar el aditivo a la unidad dosificadora 18. Específicamente, el aditivo se bombea desde la fuente 16 de aditivo a la unidad dosificadora 18 con la bomba en la fuente 16. Como se expuso anteriormente, el componente de resina y el aditivo forman una mezcla reactiva cuando se combinan, El método incluye el paso de mezclar el componente de resina y el aditivo en la unidad dosificadora 18 para formar la mezcla reactiva, es decir, la mezcla de componente de resina/aditivo. El método también incluye el paso de ajustar la relación de aditivo mezclado con el componente de resina. Por ejemplo, el método incluye el paso de ajustar el control de volumen de la bomba 46. La unidad dosificadora 18 mezcla el componente de resina y el aditivo en respuesta a la demanda del dosificador 20. El método incluye adicionalmente los pasos de suministrar la mezcla reactiva al acumulador 24 y almacenar la mezcla reactiva en el acumulador 24.

El método también incluye el paso de demandar un suministro de la mezcla reactiva, es decir, la mezcla de componente de resina/aditivo, con el dosificador 20. En otras palabras, el componente de resina y el aditivo solo se mezclan cuando el dosificador 20 demanda la mezcla de componente de resina/aditivo. La mezcla de componente de resina/aditivo se demanda por el dosificador 20 cuando el dosificador 20 extrae el nivel de mezcla de componente de resina/aditivo por debajo del sensor de bajo nivel 60 en el acumulador 24. El método incluye adicionalmente el paso de suministrar la mezcla reactiva, es decir, el componente de resina mezclado, mediante el acumulador 24 al dosificador 20 en respuesta a la demanda del dosificador 20 y mezclar la mezcla reactiva con el componente isocianato mediante el dosificador 20 para formar la espuma de poliuretano. En un método para formar y pulverizar una espuma de poliuretano, el método incluye el paso de pulverizar la espuma de poliuretano con una pistola pulverizadora 22 sobre un sustrato seleccionado.

El componente isocianato puede incluir, pero no se limita a, isocianatos, diisocianatos, poliisocianatos, biurets de isocianatos y poliisocianatos, isocianuratos de isocianatos y poliisocianatos, y combinaciones de los mismos. En una modalidad, el componente isocianato incluye un isocianato con funcionalidad n, en donde "n" puede ser un número de 2 a 5, de 2 a 4, o de 3 a 4. Debe entenderse que "n" puede ser un número entero o puede tener valores intermedios de 2 a 5. El componente isocianato puede incluir un isocianato que se selecciona del grupo de isocianatos aromáticos, isocianatos alifáticos, y combinaciones de los mismos. En otra modalidad, el componente isocianato incluye un isocianato alifático tal como diisocianato de hexametileno, H12MDI, y combinaciones de los mismos. Si el componente isocianato incluye un isocianato alifático, el componente isocianato también puede incluir un isocianato alifático multivalente modificado, es decir, un producto el cual se obtiene a través de reacciones químicas de diisocianatos alifáticos y/o poliisocianatos alifáticos. Los ejemplos incluyen, pero no se limitan a, ureas, biurets, alofanatos, carbodiimidas, uretoniminas, isocianuratos, grupos uretano, dímeros, trímeros, y combinaciones de los mismos. El componente isocianato también puede incluir, pero no se limita a, diisocianatos modificados que se emplean individualmente o en productos de reacción con polioxialquilenglicoles, dietilenglicoles, dipropilenglicoles, polioxietilenglicoles, polioxipropilenglicoles, polioxipropilenpolioxetilenglicoles, poliesteroles, policaprolactonas, y combinaciones de los mismos.

Alternativamente, el componente isocianato puede incluir un isocianato aromático. Si el componente isocianato incluye un isocianato aromático, el isocianato aromático puede corresponder a la fórmula R'(NCO)^zen donde R' es aromático y z es un número entero que corresponde a la valencia de R'. Preferiblemente, z es al menos dos. Los ejemplos adecuados de isocianatos aromáticos incluyen, pero no se limitan a, diisocianato de tetrametilxilileno (TMXDI), 1,4-diisocianatobenceno, 1,3-diisocianato-o-xileno, 1,3-diisocianato-p-xileno, 1,3-diisocianato-m-xileno, 2,4-diisocianato-1-clorobenceno, 2,4-diisocianato-1-nitro-benceno, 2,5-diisocianato-1-nitrobenceno, diisocianato de mfenileno, diisocianato de p-fenileno, 2,4 -diisocianato de tolueno, diisocianato de 2,6-tolueno, mezclas de diisocianato de 2,4- y 2,6-tolueno, diisocianato de 1,5-naftaleno, diisocianato de 1-metoxi-2,4-fenileno, diisocianato de 4,4'-difenilmetano, diisocianato de 2,4'-difenilmetano, diisocianato de 4,4'-bifenileno, diisocianato de 3,3'-dimetil-4,4'-difenilmetano, 4,4'-diisocianato de 3,3'-dimetildifenilmetano, triisocianatos tales como triisocianato de 4,4',4"-trifenilmetano, poliisocianato de polimetileno polifenileno, y triisocianato de 2,4,6-tolueno, tetraisocianatos tales como tetraisocianato de 4,4'-dimetil-2,2'-5,5'-difenilmetano, diisocianato de tolueno, diisocianato 2,2'-difenilmetano, diisocianato de 2,4'-difenilmetano, diisocianato de 4,4'-difenilmetano, poliisocianato de polimetileno polifenileno, mezclas isoméricas correspondientes de los mismos, y combinaciones de los mismos. Alternativamente, el isocianato aromático puede incluir un producto de triisocianato de m-TMXDI y 1,1,1-trimetilolpropano, un producto de reacción de diisocianato de tolueno y 1,1,1-trimetilolpropano, y combinaciones de los mismos. En una modalidad, el componente isocianato incluye un diisocianato que se selecciona del grupo de diisocianatos de metilendifenilo, diisocianatos de tolueno, diisocianatos de hexametileno, H12MDI, y combinaciones de los mismos.

El componente isocianato puede tener cualquier % de contenido de NCO y cualquier viscosidad. El componente isocianato también puede reaccionar con la resina y/o el extensor de cadena en cualquier cantidad, como lo determina un experto en la técnica. Preferiblemente, el componente isocianato y la resina y/o extensor de cadena se hacen reaccionar con un índice de isocianato de 15 a 900, más preferiblemente de 95 a 130, y alternativamente de 105 a 130.

El componente de resina de la presente invención puede incluir uno o más de un poliéter poliol, un poliéster poliol, y combinaciones de los mismos. Como se conoce en la técnica, los poliéter polioles se forman típicamente a partir de una reacción de un iniciador y un óxido de alquileno. Preferiblemente, el iniciador se selecciona del grupo de iniciadores alifáticos, iniciadores aromáticos, y combinaciones de los mismos. En una modalidad, el iniciador se selecciona del grupo de etilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, butilenglicol, trimetilenglicol, 1,2-butanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1,2-pentanodiol, 1,4-pentanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, 1,7-heptanodiol, butenodiol, butinodiol, xililenglicoles, amilenglicoles, 1,4-fenileno-bis-beta-hidroxietil éter, 1,3-fenileno-bis-betahidroxietil éter, bis-(hidroxi-metil-ciclohexano), tiodiglicol, glicerol, 1,1,1-trimetilolpropano, 1,1,1-trimetiloletano, 1,2,6-hexanotriol, a-metilglucósido, pentaeritritol, sorbitol, anilina, o-cloroanilina, p-aminoanilina, 1,5-diaminonaftaleno, metilendianilina, los productos de condensación de anilina y formaldehído, 2,3-, 2,6-, 3,4 -, 2,5-, y 2,4-diaminotolueno y mezclas isoméricas, metilamina, triisopropanolamina, etilendiamina, 1,3-diaminopropano, 1,3-diaminobutano, 1,4-diaminobutano, propilendiamina, butilendiamina, hexametilendiamina, ciclohexalendiamina, fenilendiamina, tolilendiamina, xililendiamina, 3,3'-diclorobencidina, 3,3'-dinitrobencidina, alcanolaminas, que incluyen la etanolamina, alcohol aminopropílico, 2,2-dimetilpropanolamina, alcohol 3-aminociclohexílico, y alcohol paminobencílico, y combinaciones de los mismos. Se contempla que cualquier iniciador adecuado conocido en la técnica puede usarse en la presente invención.

Preferiblemente, el óxido de alquileno que reacciona con el iniciador para formar el poliéter poliol se selecciona del grupo de óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, óxido de amileno, tetrahidrofurano, mezclas de óxido de alquileno-tetrahidrofurano, epihalohidrinas, óxidos de aralquileno, y combinaciones de los mismos. Más preferiblemente, el óxido de alquileno se selecciona del grupo de óxido de etileno, óxido de propileno, y combinaciones de los mismos. Lo más preferiblemente, el óxido de alquileno incluye óxido de etileno. Sin embargo, también se contempla que cualquier óxido de alquileno adecuado que se conoce en la técnica puede usarse en la presente invención.

El poliéter poliol puede incluir una capa de óxido de etileno de 5 a 20 % en peso con base en el peso total del poliéter poliol. Debe entenderse que la terminología "tapa" se refiere a una parte terminal del poliéter poliol. Sin pretender limitarse a ninguna teoría en particular, se cree que la tapa de óxido de etileno promueve un aumento en la velocidad de reacción del poliéter poliol y el isocianato.

El poliéter poliol también puede tener un peso molecular promedio en número de 18 a 10000 g/mol. Adicionalmente, el poliéter poliol puede tener un índice de hidroxilo de 15 a 6250 mg KOH/g. El poliéter poliol también puede tener una funcionalidad nominal de 2 a 8. Adicionalmente, adicionalmente, el poliéter poliol también puede incluir un grupo funcional orgánico que se selecciona del grupo de un grupo carboxilo, un grupo amino, un grupo carbamato, un grupo amida, y un grupo epoxi.

Con referencia ahora a los poliéster polioles que se presentan anteriormente, los poliéster polioles se pueden producir a partir de una reacción de un ácido dicarboxílico y un glicol que tenga al menos un grupo hidroxilo primario. Los ácidos dicarboxílicos adecuados se pueden seleccionar del grupo de, pero no se limitan a, ácido adípico, ácido metiladípico, ácido succínico, ácido subérico, ácido sebácico, ácido oxálico, ácido glutárico, ácido pimélico, ácido azelaico, ácido Itálico, ácido tereftálico, ácido isoftálico, y combinaciones de los mismos. Los glicoles adecuados incluyen, pero no se limitan a, aquellos que se describieron anteriormente.

El poliéster poliol también puede tener un peso molecular promedio en número de 80 a 1500 g/mol. Adicionalmente, el poliéster poliol puede tener un índice de hidroxilo de 40 a 600 mg KOH/g. El poliéster poliol también puede tener una funcionalidad nominal de 2 a 8. Adicionalmente, adicionalmente, el poliéster poliol también puede incluir un grupo funcional orgánico que se selecciona del grupo de un grupo carboxilo, un grupo amino, un grupo carbamato, un grupo amida, y un grupo epoxi.

La presente invención se ha descrito de una manera ilustrativa. Debe entenderse que la terminología, la cual se usó, pretende ser de naturaleza descriptiva más que de limitación.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Un método para formar una espuma de poliuretano, dicho método comprende los pasos de:

suministrar un componente isocianato desde una fuente (12) de isocianato a un dosificador (20); suministrar un componente de resina desde una fuente (14) de resina a una unidad dosificadora (18) mediante una bomba de resina (28);

suministrar un aditivo que tiene un estado inestable desde una fuente (16) de aditivo a la unidad dosificadora (18) mediante una bomba de aditivo, la unidad dosificadora incluye un sistema de control electrónico (40) que comprende una pluralidad de relés (41b) que se comunican con la bomba de resina (28) y la bomba de aditivo (30); y

activar y desactivar la bomba de resina (28) y la bomba de aditivo (30) con el sistema de control electrónico (40),

formar bajo demanda una mezcla reactiva que comprende el componente de resina y el aditivo por la unidad dosificadora (18) al ajustar una relación del aditivo mezclado con el componente de resina, en donde la unidad dosificadora se configura para ajustar la relación sobre la marcha para adaptarse a los cambios deseados en las características de la espuma de poliuretano y los cambios en las condiciones atmosféricas y ambientales al ajustar un control de volumen de bomba (46) en la bomba de aditivo (30); suministrar la mezcla reactiva por la unidad dosificadora (18) a un acumulador (24) que se dispone entre la unidad dosificadora (18) y el dosificador (20) y almacenar la mezcla reactiva en el acumulador (24) para su uso bajo demanda del dosificador;

demandar un suministro de la mezcla reactiva con el dosificador (20);

suministrar la mezcla reactiva por el acumulador (24) al dosificador (20) en respuesta a la demanda del dosificador y mezclar la mezcla reactiva con el componente isocianato por el dosificador (20) para formar la espuma de poliuretano; y

rastrear la cantidad de la mezcla reactiva en el acumulador (24) mediante un sensor de nivel bajo (60) y un sensor de nivel alto (62) en el acumulador (24), los sensores de nivel (60. 62) se comunican con el sistema de control electrónico (40) para activar/desactivar la bomba de resina (28) y la bomba de aditivo (30), y formar y suministrar la mezcla reactiva al acumulador (24) cuando la cantidad de la mezcla reactiva en el acumulador está por debajo de una cantidad predeterminada que detecta un sensor de bajo nivel (60) en el acumulador (24).
2. Un método como se expone en la reivindicación 1 que incluye el paso de proporcionar a la unidad dosificadora (18) una salida (32) y un mezclador estático (34) que se conectan a la salida (32) para mezclar el componente de resina y el aditivo para formar la mezcla reactiva.
3. Un método como se expone en la reivindicación 2 que incluye el paso de proporcionar una línea de salida (54) con un regulador de contrapresión de la corriente de salida (53) y conectar la línea de salida (54) al mezclador estático (34) y al acumulador (24) para evitar que el aditivo se desvíe del mezclador estático (34).
4. Un método como se expone en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el aditivo es uno o más de un agente de soplado, un pirorretardante, un abridor de celdas, agua, un relleno sólido y un catalizador.
5. Un método como se expone en la reivindicación 4, en donde el agente de soplado es uno o más de hidrofluoroolefinas (HFO), HFO de nueva generación o hidrofluorocarbonos líquidos (HFC).
6. Un método como se expone en la reivindicación 4, en donde el agente de soplado es uno o más de un agente de soplado líquido (LBA), un agente de expansión gaseoso (GBA) o un agente de soplado inflamable.
7. Un método como se expone en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el sistema de control electrónico (40) se conecta eléctricamente a un par de sensores de carrera de la bomba de resina para ajustar el volumen de la bomba y la longitud de la carrera de la bomba de resina para diferentes materiales.
8. Un método para formar y pulverizar una espuma de poliuretano, dicho método comprende los pasos de: suministrar un componente isocianato desde una fuente (12) de isocianato a un dosificador (20); suministrar un componente de resina desde una fuente (14) de resina a una unidad dosificadora (18) mediante una bomba de resina (28);

suministrar un aditivo que tiene un estado inestable desde una fuente (16) de aditivo a la unidad dosificadora (18) mediante una bomba de aditivo, la unidad dosificadora incluye un sistema de control electrónico (40) que comprende una pluralidad de relés (41b) que se comunican con la bomba de resina (28) y la bomba de aditivo (30); y

activar y desactivar la bomba de resina (28) y la bomba de aditivo (30) con el sistema de control electrónico (40)

formar bajo demanda una mezcla reactiva que comprende el componente de resina y el aditivo por la unidad dosificadora (18) al ajustar una relación del aditivo mezclado con el componente de resina, en donde la unidad dosificadora se configura para ajustar la relación sobre la marcha para adaptarse a los cambios deseados en las características de la espuma de poliuretano y los cambios en las condiciones atmosféricas y ambientales al ajustar un control de volumen de bomba (46) en la bomba de aditivo (30); suministrar la mezcla reactiva por la unidad dosificadora (18) a un acumulador (24) que se dispone entre la unidad dosificadora (18) y el dosificador (20) y almacenar la mezcla reactiva en el acumulador (24) para su uso bajo demanda del dosificador;

demandar un suministro de la mezcla reactiva con el dosificador (20);

suministrar la mezcla reactiva por el acumulador (24) al dosificador (20) en respuesta a la demanda del dosificador y mezclar la mezcla reactiva con el componente isocianato por el dosificador (20) para formar la espuma de poliuretano; y

rastrear la cantidad de la mezcla reactiva en el acumulador (24) mediante un sensor de nivel bajo (60) y un sensor de nivel alto (62) en el acumulador (24), los sensores de nivel (60. 62) se comunican con el sistema de control electrónico (40) para activar/desactivar la bomba de resina (28) y la bomba de aditivo (30), y formar y suministrar la mezcla reactiva al acumulador (24) cuando la cantidad de la mezcla reactiva en el acumulador está por debajo de una cantidad predeterminada detectada por un sensor de bajo nivel (60) en el acumulador (24);

en donde el método incluye el paso de pulverizar la espuma de poliuretano con una pistola pulverizadora (22) sobre un sustrato seleccionado.