ES2955983T3 - Poliuretanos termoplásticos con alta transmisión de vapor de humedad y baja absorción de agua - Google Patents

Poliuretanos termoplásticos con alta transmisión de vapor de humedad y baja absorción de agua Download PDF

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Abstract

Se divulga una nueva composición de poliuretano termoplástico que comprende el producto de reacción de un componente poliisocianato, un componente poliol, en donde el componente poliol comprende un poliéster que comprende el producto de reacción de trietilenglicol y/o tetraetilenglicol con un diácido que tiene 6 átomos de carbono o menos. y, opcionalmente, un componente extensor de cadena. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Poliuretanos termoplásticos con alta transmisión de vapor de humedad y baja absorción de agua
Campo técnico
La presente invención se refiere a una composición de poliuretano termoplástico que tiene una transmisión de vapor de humedad sorprendentemente alta y una baja absorción de agua.
Antecedentes de la invención
Las propiedades de transmisión de vapor de humedad (MVT) de una composición de poliuretano termoplástico (TPU) pueden ser importantes en diversas aplicaciones tales como el recubrimiento de telas, prendas de vestir, membranas de impermeabilización de tejados, láminas flexibles para impermeabilización de fachadas, mobiliario y fundas de colchón, entre otros. Un TPU de alta MVT permitirá que salga el vapor de humedad, pero no permitirá que penetre el agua líquida. Esta característica puede proporcionar beneficios tales como permitir que la ropa sea más cómoda o mantener secas estructuras de un edificio. Es muy deseable contar con un TPU que tenga propiedades de alta MVT y baja absorción de agua y permita un rendimiento mejorado en diversos productos.
WO 2017/040505 describe una composición de poliuretano termoplástico que comprende el producto de reacción de: a) un producto intermedio de poliéster terminado en hidroxilo, en donde el producto intermedio de poliéster terminado en hidroxilo consiste esencialmente en el producto de reacción de uno o más dioles lineales de C2 a C12 con uno o más diácidos lineales C2 a C12 en presencia de una enzima; b) un poliisocianato; y c) un extensor de cadena, y en donde los dioles C2 a C12 comprenden el dietilenglicol, el trietilenglicol o combinaciones de los mismos. WO 2017/040505 tiene por objeto reducir la eflorescencia en composiciones de poliuretano termoplástico mediante la reducción del contenido de subproducto de oligómero cíclico en los polioles utilizados para preparar las composiciones de poliuretano termoplástico, y no aborda el mismo problema que la presente invención.
WO 2007/041049 describe un poliuretano termoplástico (TPU) que comprende: (a) de aproximadamente 30 a aproximadamente 55 por ciento en peso respecto al TPU total de segmento duro que comprende unidades estructurales de (i) diisocianato y un (ii) extensor de cadena; (b) de aproximadamente 45 a aproximadamente 70 por ciento en peso basado en el TPU total de segmento blando que comprende unidades estructurales de: (i) un diol de poliéster que tiene un peso molecular de aproximadamente 300 a aproximadamente 8000 en una cantidad de aproximadamente 20 a aproximadamente 80 por ciento en peso respecto al peso total del segmento blando de TPU y (ii) un poliéter-diol de poli(oxipropileno)-poli(oxietileno) glicol que tiene un peso molecular de aproximadamente 500 a aproximadamente 8000 en una cantidad de aproximadamente 20 a aproximadamente 80 por ciento en peso respecto al peso total del segmento blando de TPU, donde el contenido del grupo oxietileno es menor que 25 por ciento en peso del peso total de poliéter-diol; en donde el “ índice” es de aproximadamente 0,95 a aproximadamente 1,10. WO 2007/041049 no aborda el mismo problema que la presente invención.
Resumen de la invención
La invención se define en las reivindicaciones adjuntas.
La presente invención se refiere a una composición de poliuretano termoplástico que comprende, en forma reaccionada, un componente poliisocianato, y un componente poliéster-poliol, que comprende el producto de reacción de trietilenglicol y/o tetraetilenglicol con un diácido que tiene 6 átomos de carbono o menos. La mezcla de reacción puede comprender opcionalmente un componente extensor de cadena.
En una realización, el diácido que tiene 6 átomos de carbono o menos comprende ácido adípico, ácido succínico o mezclas de los mismos. El poliéster puede comprender o consistir en adipato de trietilenglicol, adipato de tetraetilenglicol, succinato de trietilenglicol, succinato de tetraetilenglicol o combinaciones de los mismos.
En otra realización, el componente poliol de la composición de poliuretano termoplástico de la invención puede comprender, en una realización, un poliéster que es el producto de reacción de trietilenglicol, poliéter 1,3-diol etoxilado y un diácido que tiene 6 átomos de carbono o menos.
En una realización, la invención comprende un artículo fabricado a partir del poliuretano termoplástico que se describe en la presente memoria. El artículo puede ser una fibra, una tela o un artículo moldeado. En una realización, la invención comprende un artículo fabricado a partir del poliuretano termoplástico descrito en la presente memoria, en donde el poliuretano termoplástico tiene una dureza Shore A de 70A a 95A. En otra realización, la invención comprende un artículo fabricado a partir de la composición de poliuretano termoplástico descrita en la presente memoria, en donde la composición de poliuretano termoplástico tiene una transmisión de vapor de humedad de al menos 1700 g/m2 en 24 h medida con un analizador Permatran-W de Mocon según la norma ASTM D6701. En otra realización, la invención comprende un artículo fabricado a partir de la composición de poliuretano termoplástico descrita en la presente memoria, en donde la composición de poliuretano termoplástico tiene una absorción de agua de 30 % o menos medida según la norma ASTM D471 y una dureza de 85 Shore A o menos medida según la norma ASTM D2240. En otra realización más, la invención comprende un artículo fabricado a partir de la composición de poliuretano termoplástico descrita en la presente memoria, en donde la composición de poliuretano termoplástico tiene una absorción de agua de 15 % o menos medida según la norma ASTM D471 y una dureza de 85 Shore A o mayor.
La presente invención comprende además un método para aumentar la transmisión de vapor de humedad mientras se reduce la absorción de agua de una composición de poliuretano termoplástico. El método comprende preparar una composición de poliuretano termoplástico como se describe en la presente memoria haciendo reaccionar un componente poliisocianato con un componente poliéster-poliol que comprende el producto de reacción del trietilenglicol y/o el tetraetilenglicol con un diácido que tiene 6 átomos de carbono o menos y opcionalmente, un componente extensor de cadena. La presente invención comprende también un método de aumento de la transmisión de vapor de humedad de una tela al tiempo que se reduce la absorción de agua de la tela, que comprende preparar una composición de poliuretano termoplástico haciendo reaccionar un componente poliisocianato con un componente poliéster-poliol que comprende el producto de reacción de trietilenglicol y/o tetraetilenglicol con un diácido que tiene 6 átomos de carbono o menos, y opcionalmente, un componente extensor de cadena, hilar la composición de poliuretano termoplástico para formar una fibra; y utilizar la fibra para elaborar una tela.
En la siguiente descripción detallada de la presente memoria se describen detalles adicionales de la invención y otras realizaciones.
Descripción detallada de la invención
La presente invención comprende una composición de poliuretano termoplástico que comprende el producto de reacción de un componente poliisocianato, un componente poliéster-poliol y, opcionalmente, un componente extensor de cadena.
Componente de poliisocianato
Para preparar composiciones de TPU útiles en la presente invención puede utilizarse cualquier poliisocianato conocido por los expertos en la técnica. En algunas realizaciones, el componente poliisocianato incluye uno o más diisocianatos, que pueden seleccionarse de entre diisocianatos aromáticos o diisocianatos alifáticos o combinaciones de los mismos. Ejemplos de poliisocianatos útiles incluyen, aunque no de forma limitativa, diisocianatos aromáticos tales como 4,4'-metilenbis(fenilisocianato) (MDI), m-xilendiisocianato (XDI), fenilen-1,4-diisocianato, diisocianato de 3,3'-dimetil-4,4'-bifenileno (TODI), diisocianato de 1,5-naftaleno (NDI) y toluendiisocianato (TDI), así como diisocianatos alifáticos, tales como diisocianato de isoforona (IPDI), diisocianato de 1,6-hexametileno (HDI), diisocianato de 1,4-ciclohexilo (CHDI), decano-1,10-diisocianato, diisocianato de lisina (LDI), diisocianato de 1,4-butano (BDI), diisocianato de pentametileno (PDI) y diciclohexilmetano-4,4'-diisocianato (H12MDI). Pueden usarse mezclas de dos o más poliisocianatos.
Isocianatos utilizados para preparar los materiales de TPU de la presente invención dependerán de las propiedades deseadas para la aplicación de uso final deseada.
En una realización de la invención, el componente poliisocianato comprende el 4,4'-metilenbis(fenil isocianato). En otra realización, el componente poliisocianato comprende 4,4'-metilenbis(fenil isocianato).
El componente poliéster-poliol
El componente poliol de la presente invención comprende un poliéster-poliol. En la técnica se conocen de forma general métodos para preparar polioles de poliéster, que incluyen una reacción de esterificación de glicoles con uno o más ácidos o anhídridos dicarboxílicos o una reacción de transesterificación, es decir, la reacción de uno o más glicoles con ésteres de ácidos dicarboxílicos. A la hora de elaborar polioles de poliéster, se utilizan proporciones molares generalmente de más de un mol de glicol por mol de ácido para obtener cadenas lineales que tengan un predominio de grupos hidroxilo terminales. El poliéster-poliol útil en la presente invención comprende, como componente glicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol o mezclas de los mismos. En una realización, el componente glicol también puede incluir una cantidad menor de un poliéter-diol etoxilado tal como poliéter-1,3-diol etoxilado, por ejemplo, un diol comercializado como Tegomer™ 3403. El diácido que es útil para preparar el poliéster-poliol para la presente invención puede seleccionarse de entre aquellos diácidos carboxílicos que tengan 6 átomos de carbono o menos. En algunas realizaciones, el diácido puede comprender el ácido adípico, el ácido succínico o mezclas de los mismos.
En una realización de la invención, el componente poliol comprende o consiste en adipato de trietilenglicol. En otra realización, el componente poliol comprende o consiste en adipato de tetraetilenglicol. En otra realización más, el componente poliol comprende o consiste en succinato de trietilenglicol. En otra realización más, el componente poliol comprende o consiste en succinato de tetraetilenglicol.
Polioles de poliéster útiles en la presente invención pueden tener un peso molecular promedio en número (Mn) de aproximadamente 500 a aproximadamente 10000, de aproximadamente 700 a aproximadamente 5000 o de aproximadamente 700 a aproximadamente 4000 y generalmente tienen un índice de acidez inferior a 1,3 o, incluso preferiblemente, inferior a 0,5. El peso molecular se determina mediante ensayo de los grupos funcionales terminales y está relacionado con el peso molecular promedio en número.
En algunas realizaciones de la presente invención, el componente poliol puede incluir además un copoliol además de los polioles de poliéster descritos anteriormente. Los copolioles pueden seleccionarse de entre polioles de poliéter, polioles de poliéster distintos del adipato de trietilenglicol, succinato de trietilenglicol,adipato de tetraetilenglicol, succinato de tetraetilenglicol, polioles de policarbonato, polioles de polisiloxano y combinaciones de los mismos. Debe entenderse que otros componentes de poliol incluyen los conocidos en la técnica, así como cualquier producto intermedio de poliol desarrollado de aquí en adelante. Cuando se incluye un copoliol, el componente poliol contiene un 10 % en peso o menos del copoliol.
Extensores de cadena
Las composiciones de TPU útiles en la presente invención pueden fabricarse, opcionalmente, utilizando un componente extensor de cadena. Los extensores de cadena incluyen dioles, diaminas y combinaciones de los mismos.
Los extensores de cadena adecuados incluyen compuestos polihidroxi relativamente pequeños, por ejemplo, glicoles alifáticos inferiores o de cadena corta que tienen de 2 a 20, o de 2 a 12, o de 2 a 10 átomos de carbono. Entre los ejemplos adecuados se incluyen el etilenglicol, el dietilenglicol, el propilenglicol, el dipropilenglicol, el 1,4-butanodiol (BDO), el 1,6-hexanodiol (h Do ), el 1,3-propanodiol, el 1,3-butanodiol, el 1,5-pentanodiol, el neopentilglicol, el 1,4-ciclohexanodimetanol (CHDM), el 2,2-bis[4-(2-hidroxietoxi)fenil]propano (HEPP), el heptanodiol, el nonanodiol, el dodecanodiol, el 3-metil-1,5-pentanodiol, la etilendiamina, la butanodiamina, la hexametilendiamina, la hidroquinona bis(2-hidroxietil) éter y el hidroxietil resorcinol (HER), y compuestos similares, así como mezclas de los mismos. En algunas realizaciones, el extensor de cadena comprende o consiste en 1,4-butanodiol. Podrían utilizarse otros glicoles, tales como glicoles aromáticos, pero en algunas realizaciones, los TPU que se describen en la presente memoria carecen básicamente o incluso carecen completamente de tales materiales.
Para preparar composiciones de TPU que sean útiles en la presente invención, los tres reactivos (el producto intermedio poliéster-poliol, el diisocianato y el extensor de cadena opcional) se hacen reaccionar juntos, opcionalmente en presencia de un catalizador. Para fabricar el TPU puede utilizarse cualquier proceso conocido o desarrollado de aquí en adelante para hacer reaccionar los tres componentes. En una realización, el proceso es un denominado proceso “ directo” (one shot) en donde los tres reactivos se agregan a un reactor extrusor y se hacen reaccionar. La cantidad en peso equivalente del diisocianato con respecto a la cantidad en peso equivalente total de los componentes que contienen hidroxilo, es decir, el producto intermedio poliol y el glicol extensor de cadena, puede ser de aproximadamente 0,95 a aproximadamente 1,10, o de aproximadamente 0,96 a aproximadamente 1,03 e incluso de aproximadamente 0,97 a aproximadamente 1,05.
El TPU también puede prepararse utilizando un proceso de prepolimerización. En la ruta de prepolimerización, los productos intermedios polioles se hacen reaccionar, generalmente, con un exceso equivalente de uno o más diisocianatos para formar una solución de prepolimerización que tiene en la misma poliisocianato libre o sin reaccionar. Opcionalmente, la reacción puede llevarse a cabo en presencia de un catalizador de uretano adecuado. Posteriormente, se agrega un extensor de cadena en una cantidad equivalente que es generalmente igual a los grupos terminales isocianato, así como a cualquier compuesto de diisocianato libre o sin reaccionar. La relación de equivalentes global entre el diisocianato total y el equivalente total del producto intermedio poliol y el extensor de cadena es, por tanto, de aproximadamente 0,95 a aproximadamente 1,10, o de aproximadamente 0,96 a aproximadamente 1,03 e incluso de aproximadamente 0,97 a aproximadamente 1,05. De forma típica, la ruta de prepolimerización puede llevarse a cabo en cualquier dispositivo convencional, incluido en un extrusor, como se conoce en la técnica. En tales realizaciones, los productos intermedios de poliol pueden hacerse reaccionar con un exceso de un diisocianato en una primera parte del extrusor para formar una solución de prepolimerización y, posteriormente, se añade el extensor de cadena en una parte aguas abajo y se hace reaccionar con la solución de prepolimerización.
En una realización, los ingredientes se mezclan en un extrusor de tornillo único o doble con múltiples zonas de calefacción y múltiples orificios de alimentación entre su extremo de alimentación y su extremo de matriz. Los ingredientes pueden agregarse en uno o más de los orificios de alimentación, y la composición de TPU resultante que sale del extremo de matriz de la extrusora puede granularse.
La preparación de los diversos poliuretanos se hace según procedimientos y métodos convencionales, y como se ha indicado anteriormente, puede utilizarse de forma general cualquier tipo de poliuretano, las diversas cantidades de componentes específicos del mismo, las diversas relaciones de reactivos, temperaturas de procesamiento, catalizadores en la cantidad de los mismos, equipos de polimerización tales como los diversos tipos de extrusoras, y similares, siendo todos por lo general convencionales y bien conocidos en la técnica y en las literatura.
El proceso descrito para preparar el TPU de la invención incluye tanto el proceso de “ prepolimerización” como el proceso “ directo” , ya sea de forma discontinua o continua. Es decir, en algunas realizaciones, el TPU puede prepararse haciendo reaccionar juntos los componentes en un proceso de polimerización “ directo” en donde se agregan juntos de forma simultánea o prácticamente simultánea todos los componentes, incluidos los reactivos, a un extrusor calentado y se hacen reaccionar para formar el TPU. Sin embargo, en otras realizaciones el TPU puede prepararse haciendo reaccionar primero el componente poliisocianato con alguna parte del componente poliol para formar un prepolímero y luego terminar la reacción haciendo reaccionar el prepolímero con los reactivos restantes, dando lugar al TPU.
Opcionalmente, puede resultar deseable utilizar catalizadores tales como carboxilatos de estaño y de otros metales, así como aminas terciarias. Ejemplos de catalizadores adecuados, que en particular aceleran la reacción entre los grupos NCO de los diisocianatos y los grupos hidroxi de los polioles y extensores de cadena, son las aminas terciarias convencionales conocidas de la técnica anterior, por ejemplo, trietilamina, dimetilciclohexilamina, N-metilmorfolina, N,N'-dimetilpiperazina, 2-(dimetilaminoetoxi)etanol, diazabiciclo[2,2,2]octano y compuestos similares, y también en particular compuestos organometálicos, tales como ésteres titánicos, compuestos de hierro, por ejemplo, acetilacetonato férrico, compuestos de estaño, por ejemplo, diacetato de estaño, dioctoato de estaño o dilaurato de estaño, o las sales de dialquilestaño de ácidos carboxílicos alifáticos, por ejemplo, diacetato de dibutilestaño, dilaurato de dibutilestaño o compuestos similares, propionato fenilmercúrico, octoato de plomo, acetilacetonato dehierro, acetilacetonato de magnesio, o compuestos de bismuto tales como octoato de bismuto, laurato de bismuto y similares..
Durante la reacción de polimerización puede haber presentes diversos tipos de componentes opcionales y/o incorporarse al elastómero de TPU descrito anteriormente para mejorar el procesamiento y otras propiedades. Estos aditivos incluyen, aunque no de forma limitativa, antioxidantes, tales como los de tipo fenólico, fosfitos orgánicos, fosfinas y fosfitos, aminas impedidas, aminas orgánicas, compuestos organosulfurados, lactonas y compuestos de hidroxilamina, biocidas, fungicidas, agentes antimicrobianos, compatibilizantes, aditivos electrodisipativos o antiestáticos, cargas y agentes de refuerzo, tales como dióxido de titanio, alúmina, arcilla y negro de carbono, retardantes de llama, tales como fosfatos, materiales halogenados y sales metálicas de alquilbencenosulfonatos, modificadores de impacto, tales como metacrilato-butadieno-estireno (“ MBS” ) y metilmetacrilato-butilacrilato (“ MBA” ), agentes de desmoldeo, tales como ceras, grasas y aceites, pigmentos y colorantes, plastificantes, polímeros, modificadores reológicos tales como monoaminas, ceras de poliamida, siliconas y polisiloxanos, aditivos deslizantes, tales como ceras parafínicas, poliolefinas hidrocarbonadas y/o poliolefinas fluoradas, aditivos radiopacos, tales como el sulfato de bario, agentes nucleantes, como el talco, y estabilizadores de UV, que pueden ser del tipo estabilizante ligero de aminas impedidas (HALS) y/o absorbente de luz UV (UVA). Pueden utilizarse otros aditivos para mejorar el rendimiento de la composición de TPU o del producto mezclado. Todos los aditivos descritos anteriormente pueden utilizarse en una cantidad efectiva habitual para estas sustancias.
Estos aditivos adicionales pueden incorporarse a los componentes de, o en la mezcla de reacción para, la preparación, de la resina de TPU o después de elaborar la resina de TPU. En otro proceso, todos los materiales pueden mezclarse con la resina de TPU y luego fundirse o pueden incorporarse directamente en la masa fundida de la resina de TPU.
En una realización, la composición poliuretano termoplástico tiene una dureza Shore A de aproximadamente 70A a aproximadamente 95A. En una realización, la composición de poliuretano termoplástico de la presente invención que tiene una MVT de al menos 1700 g/m2 por 24 h medida con un Permatran-W de Mocon según la norma ASTM D6701, por ejemplo, de al menos 2000 g/m2*24 h o incluso de al menos 2400 g/m2*24h. En una realización, la composición de poliuretano termoplástico que se describe en la presente memoria tiene una absorción de agua medida según la norma ASTM D471 de 30 % o menos y una dureza de 85 Shore A o menos medida según la norma ASTM D2240. En una realización, la composición de poliuretano termoplástico que se describe en la presente memoria tiene una absorción de agua medida según la norma ASTM D471 de 15 % o menos y una dureza de 85 Shore A o mayor.
Las composiciones de poliuretano termoplástico de la invención y toda mezcla de las mismas pueden conformarse en películas monocapa o multicapa, incluyendo películas transpirables. Estas películas pueden formarse mediante cualquiera de las técnicas convencionales conocidas en la técnica, incluidas extrusión, coextrusión, recubrimiento por extrusión, laminación, soplado y moldeo o cualquier combinación de las mismas.
En otra realización, una capa de película que comprenda las composiciones de esta invención o cualquier mezcla de las mismas puede combinarse con una o más de otras capas. La(s) otra(s) capa(s) puede(n) ser cualquier capa incluida normalmente en estructuras de película multicapa. Por ejemplo, las otra u otras capas pueden ser: (i) Poliolefinas: entre las poliolefinas adecuadas se incluyen homopolímeros o copolímeros de olefinas C2 a C40, preferiblemente olefinas C2 a C20, preferiblemente un copolímero de una a-olefina y otra olefina o a-olefina (el etileno se define como una a-olefina a los efectos de esta invención). Poliolefinas adecuadas incluyen también homopolietileno, homopolipropileno, propileno copolimerizado con etileno y o buteno, etileno copolimerizado con uno o más de propileno, buteno o hexeno, y dienos opcionales. Ejemplos adecuados incluyen polímeros termoplásticos tales como polietileno de densidad ultrabaja, polietileno de muy baja densidad, polietileno lineal de baja densidad, polietileno de baja densidad, polietileno de densidad media, polietileno de alta densidad, polipropileno, polipropileno isotáctico, polipropileno muy isotáctico, polipropileno sindiotáctico, copolímero aleatorio de propileno y etileno y/o de buteno y/o hexeno, elastómeros tales como caucho de etileno-propileno, caucho de monómeros de etileno-propileno-dieno, neopreno y mezclas de polímeros y elastómeros termoplásticos, tales como, por ejemplo, elastómeros termoplásticos y plásticos endurecidos con caucho; (ii) polipéptidos polares: polímeros polares adecuados incluyen homopolímeros y copolímeros de ésteres, amidas, actatos, anhídridos, copolímeros de una olefina C2 a C20, tal como etileno y/o propileno y/o buteno con uno o más monómeros polares tales como acetatos, anhídridos, ésteres, alcoholes y/o acrílicos. Ejemplos preferidos incluyen poliésteres, poliamidas, copolímeros de etileno-acetato de vinilo y cloruro de polivinilo; (iii) polímeros catiónicos: polímeros catiónicos adecuados incluyen polímeros o copolímeros de olefinas geminalmente disustituidas, olefinas a-heteroatómicas y/o monómeros estirénicos. Olefinas geminalmente disustituidas preferidas incluyen isobutileno, isopenteno, isohepteno, isohexano, isoocteno, isodeceno e isododeceno. Olefinas a-heteroatómicas adecuadas incluyen vinil-éter y vinilcarbazol, y los monómeros estirénicos preferidos incluyen estireno, alquil estireno, para-alquil estireno, a-metil estireno, cloroestireno y bromo-para-metil estireno. Ejemplos adecuados de polímeros catiónicos incluyen caucho butílico, isobutileno copolimerizado con para-metil estireno, poliestireno y poli-a-metil estireno; (iv) varios: otras capas adecuadas pueden ser papel, madera, cartón, metal, láminas metálicas (tales como hoja de aluminio y hoja de estaño), superficies metalizadas, vidrio (incluidos recubrimientos de óxido de silicio [SiOx] aplicados por evaporación de un óxido de silicio sobre una superficie de película), tela, fibras no tejidas e hiladas y materiales no tejidos (especialmente fibras unidas sin hilatura o materiales no tejidos de polipropileno) y sustratos recubiertos con tintas, colorantes, pigmentos y similares.
Las composiciones de poliuretano termoplástico de la invención o cualquier mezcla de las mismas también pueden utilizarse para preparar productos moldeados utilizando cualquier proceso de moldeo conocido actualmente en la técnica o desarrollado de aquí en adelante. Los procesos de moldeo incluyen, aunque no de forma limitativa, moldeo por fundición, moldeo por conformación en frío con molde y contramolde, moldeo por compresión, moldeo de espuma, moldeo por inyección, moldeo por inyección asistido por gas, coextrusión de perfiles, extrusión de perfiles, moldeo rotacional, extrusión de láminas, moldeo rotacional, técnicas de pulverización, termoformado, moldeo por transferencia, conformación en vacío, moldeo por laminación o contacto en húmedo, moldeo por soplado, moldeo por soplado y extrusión, moldeo por soplado e inyección y moldeo por soplado, estiramiento e inyección, o combinaciones de los mismos.
La composición de poliuretano termoplástico de la presente invención también puede utilizarse para fabricar un artículo por extrusión. Es decir, la invención contempla un artículo que se fabrica forzando el paso del TPU fundido por una matriz para conformar una forma de sección transversal fija. Los ejemplos incluyen, aunque no de forma limitativa, tuberías huecas, tubos y pajitas, formas sólidas, tales como barras, hebras, fibras (y artículos hechos a partir de las mismas, tales como telas, hilos, cordones de hilo y cuerdas), preformas de barra cuadrada, redonda u otras formas, tarimas, planchas, madera y similares. Otros ejemplos incluyen, aunque no de forma limitativa, láminas y películas que pueden utilizarse como sustitutos del vidrio o de protección, así como como películas protectoras para envases de alimentos y de productos de venta al por menor, equipos electrónicos, envases blíster, cajas de cartón y similares. La invención también contempla artículos con formas largas en sección transversal, tales como canalones, revestimientos de fachada, revestimientos arquitectónicos y de automóvil, escobillas y escobillas de limpiaparabrisas y similares. La invención también contempla artículos fabricados mediante un proceso de moldeo por soplado y extrusión, tales como botellas y frascos. Un ejemplo adicional de artículos elaborados mediante un proceso de extrusión que utiliza los TPU de esta invención es el aislamiento para cables e hilos eléctricos
La invención contempla además un artículo donde la composición de poliuretano termoplástico esté incluida en fibra. Es decir, la invención contempla una fibra, así como otros artículos que incluyan tal fibra, donde la fibra incluye (es decir, está hecha de) la composición de poliuretano termoplástico descrita en la presente memoria. Las fibras hechas del poliuretano termoplástico de la presente invención pueden incluir fibras monofilamento y/o fibras multifilamento. En algunas realizaciones, la fibra se forma por soplado por fusión, unión sin hilatura, apertura de película, cardado de fibras cortadas, hilado de filamentos continuos o hilado de filamento continuo voluminoso.
Las composiciones de la invención o cualquier combinación de las mismas también pueden emplearse para preparar telas no tejidas, telas tejidas y fibras en cualquier proceso de fabricación de fibras y de telas no tejidas y/o tejidas, incluyendo, aunque no de forma limitativa, soplado por fusión, unión sin hilatura, la apertura de películas y el cardado de fibras cortadas. También puede utilizarse un proceso de filamentos continuos. Preferiblemente, se emplea un proceso de unión sin hilatura. El proceso de unión sin hilatura es bien conocido en la técnica. De forma general, implica la extrusión de fibras a través de una hilera. Estas fibras se extraen luego utilizando aire a alta velocidad y se extienden sobre una cinta sin fin. Luego, de forma general se utiliza un rodillo de calandria para calentar la banda y hacer que las fibras se unan las unas a las otras, aunque pueden utilizarse otras técnicas tales como la unión sónica y unión adhesiva.
Las composiciones de poliuretano termoplástico de la invención y mezclas de las mismas son útiles en una gran variedad de aplicaciones, incluidos artículos transparentes tales como utensilios de cocina y de almacenamiento, y en otros artículos tales como muebles, componentes de automóvil, juguetes, ropa deportiva, dispositivos médicos, dispositivos médicos esterilizables, recipientes de esterilización, fibras, telas tejidas, telas no tejidas, paños, batas, filtros, productos higiénicos, pañales y películas, películas orientadas, láminas, tubos, tuberías, revestimiento de hilos, revestimiento de cables, películas agrícolas, geomembranas, equipos deportivos, películas fundidas, películas sopladas, perfiles, componentes de barcos y embarcaciones y otros artículos similares. Las composiciones son adecuadas para componentes de automóvil tales como parachoques, parrillas, partes de moldura, salpicaderos y paneles de instrumentos, componentes exteriores de puertas y de capotas, alerones, parabrisas, tapacubos, carcasas de espejo, paneles de carrocería, molduras laterales protectoras y otros componentes internos y externos asociados a automóviles, camiones, barcos y otros vehículos.
Pueden conformarse otros artículos y productos útiles a partir de las composiciones de la invención, incluidos: cajones de embalaje, recipientes, envases, utensilios de laboratorio, tales como frascos rotativos para el crecimiento de cultivos y botellas para medios, alfombrillas en oficinas, portamuestras de instrumentación y ventanas de muestras; recipientes de almacenamiento de líquidos tales como bolsas, bolsitas y botellas para el almacenamiento y la perfusión intravenosa de sangre o de soluciones; material de envasado, incluido material para cualquier dispositivo médico o fármaco, incluyendo dosis unitarias u otros envases blíster o de burbujas, así como para envolver o contener alimentos conservados por irradiación. Otros artículos útiles incluyen tubos y válvulas médicos para cualquier dispositivo médico, incluidos kits de infusión, catéteres y terapia respiratoria, así como también materiales de empaque para dispositivos médicos o alimentos que se irradian, que incluye bandejas, así como también líquido almacenado, particularmente agua, leche o jugo, contenedores que incluyen porciones unitarias y contenedores de almacenamiento a granel, así como también medios de transferencia tales como tubos, mangueras, tuberías y similares, que incluye recubrimientos y/o camisas de los mismos. En algunas modalidades, los artículos de la invención son mangueras contra incendios que incluyen un recubrimiento fabricado a partir de las composiciones de TPU descritas en la presente descripción. En algunas modalidades, el recubrimiento es una capa aplicada a la camisa interior de la manguera contra incendios.
Pueden conformarse más artículos y productos útiles a partir de las composiciones de la invención, incluyendo: una lámina, una cinta, una moqueta, un adhesivo, una cubierta de hilo, un cable, una prenda protectora, una pieza de automóvil, un componente de calzado, un recubrimiento o un laminado de espuma, un artículo sobremoldeado, un revestimiento de automóvil, un toldo, canalones, moldura arquitectónica, tarima, madera, una lona, un artículo de cuero, un artículo de construcción de tejados, un volante, un recubrimiento en polvo, un moldeado en hueco con polvo, un bien duradero de consumo, un asidero, un mango, una manguera, un revestimiento de manguera, una tubería, un revestimiento de tubería, una rueda pivotante, una rueda de patín, un componente de ordenador, un cinturón, un aplique, un componente de calzado, una cinta transportadora o una correa dentada, un guante (fabricado a partir de una o más de las fibras descritas en la presente memoria o de una o más de las telas descritas en la presente memoria) una fibra, una tela o una prenda de vestir.
Las fibras preparadas utilizando la composición de poliuretano termoplástico de esta invención pueden conformarse en diversos productos que incluyen, aunque no de forma limitativa, hilos, telas tejidas, telas no tejidas, cierres de gancho y lazo, telas, prendas de vestir, ropa, prendas médicas, batas quirúrgicas, paños quirúrgicos, pañales, bragas pañal, compresas higiénicas, salva slips, ropa para la incontinencia, protector de cama, bolsas, material de envasado, envases, bañadores, sábanas impermeables a los fluidos corporales, capas impermeables a los fluidos corporales, capas permeables a los fluidos corporales, fundas permeables a los fluidos corporales, absorbentes, pañuelos de papel, compuestos no tejidos, forros, forros de tela, estropajos, mascarillas faciales, respiradores, filtros de aire, bolsas de aspiradora, absorbentes para vertidos químicos y de petróleo, aislamientos térmicos, vendajes de primeros auxilios, vendajes médicos, rellenos de fibra, ropa de abrigo, relleno para edredones, acolchado para muebles, medios filtrantes, estropajos, materiales de limpieza, calcetería, asientos de automóvil, muebles tapizados, moquetas, entramados de fondo de moqueta, medios filtrantes, toallitas desechables, cubrepañales, telas para jardinería, geomembranas, geotextiles, sacos, láminas flexibles para impermeabilización de fachadas, barreras de vapor, ropa transpirable, sobres, telas a prueba de manipulaciones, embalajes protectores y posavasos.
La presente invención comprende además un método de aumento de la transmisión de vapor de humedad de una composición de poliuretano termoplástico, en donde el método comprende preparar una composición de poliuretano termoplástico haciendo reaccionar un componente poliisocianato con un componente poliéster-poliol que comprende el producto de reacción de trietilenglicol y/o tetraetilenglicol con un diácido que tiene 6 átomos de carbono o menos y, opcionalmente, un componente extensor de cadena. En una realización, el componente poliéster-poliol comprende o consiste en adipato de trietilenglicol. En otra realización, el componente poliéster-poliol comprende o consiste en adipato de tetraetilenglicol. En otra realización más, el componente poliéster-poliol comprende o consiste en succinato de trietilenglicol. En otra realización, el componente poliéster-poliol comprende o consiste en succinato de tetraetilenglicol.
La presente invención también comprende un método de aumento de la transmisión de vapor de humedad de una tela al tiempo que se reduce la absorción de agua de la tela, que comprende preparar una composición de poliuretano termoplástico haciendo reaccionar un componente poliisocianato con un componente poliéster-poliol que comprende el producto de reacción de trietilenglicol y/o tetraetilenglicol con un diácido que tiene 6 átomos de carbono o menos, y opcionalmente, un componente extensor de cadena, hilar la composición de poliuretano termoplástico para formar una fibra; y utilizar la fibra para elaborar una tela. En una realización, el componente poliéster-poliol comprende o consiste en adipato de trietilenglicol. En otra realización, el componente poliéster-poliol comprende o consiste en adipato de tetraetilenglicol. En otra realización más, el componente poliéster-poliol comprende o consiste en succinato de trietilenglicol. En otra realización, el componente poliéster-poliol comprende o consiste en succinato de tetraetilenglicol.
En una realización útil, los artículos de la presente invención se han fabricado a partir de una composición de poliuretano termoplástico como la descrita en la presente memoria, en donde la composición de poliuretano termoplástico tiene una dureza Shore A de 70A a 95A medida según la norma ASTM D2240. En una realización, los artículos se han fabricado a partir de la composición de poliuretano termoplástico de la presente invención que tiene una MVT de al menos 1700 g/m2 por 24 h medida con un Permatran-W de Mocon según la norma ASTM D6701, por ejemplo, de al menos 2000 g/m2*24 h o incluso de al menos 2400 g/m2*24h. En una realización, se fabrica un artículo a partir de la composición de poliuretano termoplástico como se describe en la presente memoria, en donde el TPU tiene una absorción de agua de 30 % o menos medida según la norma ASTM D471, y una dureza de 85 Shore A o menos medida según la norma ASTM D2240. En una realización, se fabrica un artículo a partir de la composición de poliuretano termoplástico que se describe en la presente memoria, en donde el TPU tiene una absorción de agua de un 15 % o menos medida según la norma ASTM D471 y una dureza de 85 Shore A o mayor.
La invención se ilustra adicionalmente mediante los ejemplos que siguen. Se formó una serie de composiciones de TPU de dureza variable haciendo reaccionar el poliol indicado en la Tabla 1 con MDI y 1,4-butanodiol como extensor de cadena. La MVT se midió como se ha descrito anteriormente en películas moldeadas por compresión de 38,1 -76,2 μm (1,5-3 mil) de espesor, la absorción de agua se midió como se ha descrito anteriormente en películas moldeadas por compresión de 762 μm (30 mil) de espesor y la dureza se midió como se ha descrito anteriormente en bloques moldeados por compresión de 6,35 mm (250 mil) de espesor.
Tabla 1
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Los ejemplos comparativos C1-C4 de la Tabla 1 ilustran el resultado esperado de que los materiales de mayor MVT tienen una mayor absorción de agua. En general, también se espera que los TPU más duros tengan menores MVT. Los ejemplos de la invención 1-16 de la Tabla 1 muestran que la presente invención proporciona inesperadamente una mayor MVT y una menor absorción de agua que otros TPU de dureza similar.
Como se emplea en la presente memoria, la expresión de transición “ que comprende” , que es sinónimo de “ que incluye” , “ que contiene” o “ caracterizado por” , es inclusiva o abierta y no excluye elementos o etapas de método adicionales no mencionados. Sin embargo, en cada mención de “ que comprende” en la presente memoria, se pretende que la expresión también abarque, como realizaciones alternativas, las expresiones “ que consiste esencialmente en” y “ que consiste en” , donde “ que consiste en” excluye cualquier elemento o etapa no especificados, y donde “ que consiste esencialmente en” permite la inclusión de elementos o etapas adicionales no mencionados que no afecten sustancialmente a las características esenciales o básicas y novedosas de la composición o del método en consideración.
Aunque se han mostrado determinadas realizaciones y detalles representativos con el propósito de ilustrar la invención, será evidente para los expertos en esta técnica que pueden hacerse diversos cambios y modificaciones sin apartarse del ámbito de la invención. A este respecto, el alcance de la invención está limitado únicamente por las reivindicaciones siguientes.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Una composición de poliuretano termoplástico que comprende:
(a) un componente poliisocianato;
(b) un componente poliol, en donde el componente poliol comprende un poliéster que comprende el producto de reacción de trietilenglicol y/o tetraetilenglicol con un diácido que tiene 6 átomos de carbono o menos y en donde el componente poliol comprende al menos 90 % en peso del poliéster.
2. La composición de poliuretano termoplástico de la reivindicación 1, en donde el diácido que tiene 6 átomos de carbono o menos comprende ácido adípico, ácido succínico o mezclas de los mismos.
3. La composición de poliuretano termoplástico de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el poliéster comprende o consiste en adipato de trietilenglicol, adipato de tetraetilenglicol, succinato de trietilenglicol o succinato de tetraetilenglicol.
4. La composición de poliuretano termoplástico de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el poliéster comprende el producto de reacción de trietilenglicol, poliéter 1,3-diol etoxilado y un diácido que tiene 6 átomos de carbono o menos.
5. La composición de poliuretano termoplástico de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el poliéster comprende el producto de reacción del tetraetilenglicol, el poliéter 1,3-diol etoxilado y un diácido que tiene 6 átomos de carbono o menos.
6. La composición de poliuretano termoplástico de las reivindicaciones 4 o 5, en donde el diácido comprende ácido adípico.
7. La composición de poliuretano termoplástico de las reivindicaciones 4 o 5, en donde el diácido comprende ácido succínico.
8. Un artículo que comprende la composición de poliuretano termoplástico de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
9. El artículo de la reivindicación 8, en donde el poliuretano termoplástico tiene una dureza Shore A de 70A a 95A.
10. El artículo de la reivindicación 8 o 9, en donde la composición de poliuretano termoplástico tiene una transmisión de vapor de humedad de al menos 1700 g/m2*24 h medida con un Permatran-W de Mocon según la norma ASTM D6701.
11. El artículo de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en donde la composición de poliuretano termoplástico tiene una absorción de agua de 30 % o menos medida según ASTM D471 y una dureza de 85 Shore A o menos medida según ASTM D2240.
12. El artículo de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en donde la composición de poliuretano termoplástico tiene una absorción de agua de 15 % o menos medida según ASTM D471 y una dureza de 85 Shore A o mayor.
13. El artículo de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en donde el artículo es una fibra o una tela.
14. Un método de aumento de la transmisión de vapor de humedad mientras se reduce la absorción de agua de una composición de poliuretano termoplástico que comprende:
preparar una composición de poliuretano termoplástico de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
15. Un método de aumento de la transmisión de vapor de humedad de una tela mientras se reduce la absorción de agua de la tela, que comprende:
preparar una composición de poliuretano termoplástico de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7; hilar la composición de poliuretano termoplástico para formar una fibra;
utilizar la fibra para elaborar una tela.
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