COMPOSICIONES DE CATALIZADOR PARA MEJORAR EL DESEMPEÑO DE LA ESPUMA DE POLIURETA O
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las espumas de poliuretano son ampliamente conocidas y se utilizan en industrias automotrices, de vivienda y otras. Tales espumas son producidas mediante la reacción de un poliisocianato con un poliol en la presencia de varios aditivos. Un aditivo tal es un agente de soplado de clorofluorocarbono (CFC) que se vaporiza como un resultado de la exoterma de reacción, que causa que la masa de polimerización forme una espuma. El descubrimiento de que los CFCs agotan el ozono en la atmósfera ha dado por resultado mandatos que disminuyen el uso de CFC. La producción de espumas sopladas con agua, en la que el soplado se realiza con C02 generado mediante la reacción de agua con el poliisocianato, por lo tanto ha llegado a ser increraentadamente importante. Los catalizadores de amina terciaria típicamente se utilizan para acelerar el soplado (reacción de agua con isocianato para generar C02) y gelificación (reacción de poliol con isocianato). La habilidad del catalizador de amina terciaria para promover selectivamente ya sea el soplado o la gelificación es una consideración importante en seleccionar un catalizador para la producción de una espuma de poliuretano particular. Si un catalizador promueve la
reacción de soplado a un grado muy alto, mucho del C02 será emitido antes de que haya ocurrido la reacción suficiente de isocianato con poliol, y el C02 burbujeará fuera de la formulación, dando por resultado el colapso de la espuma. Será producida una espuma de calidad pobre. En contraste, si un catalizador promueve muy fuertemente la reacción de gelificación, una porción sustancial del C02 será emitida después de que haya ocurrido un grado significante de polimerización. Nuevamente, una espuma de calidad pobre, esta vez caracterizada por celdas rotas o pobremente definidas, de alta densidad, u otras características indeseables, será producida . Las aminas terciarias también influencian otras propiedades físicas de la espuma que incluyen flujo de aire, dureza, tensión, desgarramiento, ajuste de compresión y pérdida de carga, así como cambios a aquellas propiedades físicas en respuesta al envejecimiento húmedo. Permanece una necesidad en la industria por aditivos que permitan la variación sistemática de propiedades físicas específicas. Las composiciones de amina terciaria frecuentemente contienen diluyentes, particularmente dioles tales como etilenglicol , butanodiol y dipropilenglicol . Los dioles sirven para disolver las aminas terciarias sólidas y ajustan la viscosidad de la composición para el manejo conveniente. Los dioles no se creen que contribuyan significantemente a las
propiedades físicas de la espuma en niveles de uso típicos. Los mono-alcoholes no se utilizan típicamente como diluyentes puesto que los reactivos mono-funcionales son terminadores de cadena. La terminación de cadena debilita la red de polímero y degrada las propiedades físicas. La U.S. 5,770,674 divulga un método RIM para hacer empaques de una composición de poliuretano/urea específica que incluye un extendedor de cadena de peso molecular bajo seleccionado del grupo que consiste de polioles, aminas primarias, aminas secundarias, alcoholes de amino y sus mezclas y muestra 2-metil-l , 3-propanodiol . La U.S. 6,506,810 divulga el uso de mezclas de alcoholes ramificados que incluyen 2-etil-l-hexanol y polisiloxanos organofuncionalmente modificados en la producción de espumas de poliuretano flexibles. La US 6,780,895 divulga componentes de un respaldo de alfombra de poliuretano y adhesivo de enlace de cresta que requiere polioles de polioxipropileno de baja o ultra baja insaturación y 2-metil-l , 3-propanodiol como un extendedor de cadena . La US 6,872,758 divulga el uso opcional de 2-metil-1 , 3-propanodiol como un extendedor de cadena en la espuma de poliuretano termoformable con excelente resistencia de ajuste de compresión de baja temperatura. La WO 00/55232 divulga el uso opcional de cadena
que incluye dipropilenglicol y 2-metil-l , 3-propanodiol como ingredientes en las composiciones de espuma diseñados para mejorar la facilidad de la remoción de los moldes. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En una modalidad la presente invención proporciona un método para hacer una espuma de poliuretano flexible soplada con agua de densidad 16 kg/m3 a 65 kg/m3 que comprende poner en contacto un poliisocianato, un poliol, agua como el agente de soplado y opcionalmente estabilizadores de celda en la presencia de tanto una composición de catalizador que comprende uno o más catalizadores de amina terciaria como un componente de 2-metil-2 , 3-propanodiol (MPDiol). En otro aspecto del método la composición de catalizador comprende uno o más catalizadores de amina terciaria en combinación con un componente de 2-metil-l , 3-propanodiol (MPDiol). En otro aspecto el componente de 2-metil-l , 3-propanodiol (MPDiol) comprende MPDiol y en todavía otro aspecto el componente de MPDiol comprende una mezcla de 2-metil-l, 3-propanodiol (MPDiol) y un alcanol que contiene siete o más átomos de carbono o un derivado polialcoxilado de tal alcanol. Como otra modalidad de la invención se proporciona una composición de catalizador para hacer espuma de poliuretano flexible soplada con agua de densidad de 16 kg/m3 a 65 kg/m3, la composición de catalizador que comprende uno o más catalizadores de amina terciaria y un componente de
MPDiol. En otro aspecto la composición de catalizador comprende uno o más catalizadores de amina terciaria y un componente de MPDiol que comprende MPDiol y opcionalmente un alcanol de C7 + o un derivado polialcoxilado del mismo. El uso de tales composiciones de catalizador mejora las propiedades físicas de la espuma de poliuretano, específicamente al reducir la fuerza para aplastar, incrementar el flujo de aire y mejorar la resistencia al desgarramiento sin reducir significantemente la resiliencia. Esto minimiza la contracción de la espuma, dando por resultado proporciones de separación y reparación inferiores y mejora la durabilidad de la espuma total. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN · Las composiciones de catalizador de acuerdo a la invención catalizan la reacción entre una funcionalidad de isocianato y un compuesto que contiene hidrógeno activo, es decir un alcohol, un poliol, una amina o agua, especialmente la reacción de uretano (gelificación) de hidroxilos de poliol con isocianato para hacer poliuretanos y la reacción de soplado de agua con isocianato para liberar dióxido de carbono para hacer poliuretanos espumados. Los productos de espuma de poliuretanos flexibles, láminas, moldeados y microcelulares se preparan utilizando cualquiera de los poliisocianatos orgánicos adecuados bien conocidos en la técnica que incluyen, por ejemplo, exametilen
diiocianato, fenilen diisocianato, toluen diisocianato ( "TDI " ) y , 4 ' -difenilmetano diisocianato ( " DI" ) . Especialmente adecuados son los 2,4- y 2,6-TDls individualmente o conjuntamente como sus mezclas comercialmente disponibles. Otros isocianatos adecuados son mezclas de diiosocianatos conocidos comercialmente como "MDI crudo", vendidos como PAPI por Dow Chemical, los cuales contienen aproximadamente 60% de , ' -difenilmetano diisocianato junto con otros poliisocianatos superiores isoméricos y análogos. También adecuados son los "prepolimeros" de estos poliisocianatos que comprenden una mezcla parcialmente prereaccionada de un poliisocianato y un poliol de poliéter o poliéster. Ilustrativo de polioles adecuados como un componente de la composición de poliuretano son los polioles de polialquilen éter y poliéster. Los polioles de polialquilen éter incluyen los polímeros de poli (óxido de alquileno) tales como polímeros y copolímeros de poli (óxido de etileno) y poli (óxido de propileno) con grupos hidroxilo terminales derivados de compuestos polihídricos , que incluyen dioles y trioles; por ejemplo, entre otros, etilenglicol , propilenglicol , 1 , 3-butanodiol , 1 , 4 -butanodiol , 1,6-hexanodiol , neopentilglicol , dietilenglicol , dipropilenglicol , pentaeritritol , glicerol, diglicerol, trimetilolpropano y polioles de peso molecular bajo
similares. En la práctica de esta invención, se puede utilizar un solo poliol de poliéter de peso molecular alto. También, se pueden utilizar mezclas de polioles de poliéter de peso molecular alto tales como las mezclas de materiales di y trifuncionales y/o materiales de peso molecular diferente o de composición química diferente. Los polioles de poliéster útiles incluyen aquellos producidos al hacer reaccionar un ácido policarboxílico con un exceso de un diol, por ejemplo, ácido adípico, ácido oftálico o anhídrido itálico con etilenglicol o butanodiol, o hacer reaccionar una lactona con un exceso de un diol tal como caprolactona con propilenglicol . Además de los polioles de poliéter y poliéster, los baños maestros o composiciones de premezcla, frecuentemente contienen un poliol de polímero. Los polioles de polímero se utilizan en la espuma de poliuretano para incrementar la resistencia de la espuma a la deformación, es decir incrementan las propiedades que llevan carga de la espuma. Actualmente, se utilizan dos tipos diferentes de polioles de polímero para lograr la mejora que lleva carga. El primer tipo, descrito como un poliol de injerto, consiste de un triol en el que los monómeros de vinilo copolimerizados de injerto. El estireno y el acrilonitrilo son los monómeros usuales de la elección. El segundo tipo, un poliol modificado
con poliurea, es un poliol que contiene una dispersión de poliurea formada por la reacción de una diamina TDI . Puesto que el TDI se utiliza en exceso, algo del TDI puede reaccionar con tanto el poliol como el poliurea. Este segundo tipo de poliol de polímero tiene una variante llamado poliol PIPA que se forma por la polimerización in situ de TDI y alcanolamina en el poliol. Dependiendo de los requerimientos que llevan carga, los polioles de polímero pueden comprender 20-80% de la porción de poliol del lote maestro. Otros agentes típicos encontrados en las formulaciones de espuma de poliuretano sopladas con agua incluyen extendedores de cadena tales como etilenglicol y butanodiol; reticuladores tales como dietanolamina , diisopropanolamina , trietanolamina y tripropanolamina ; agentes de soplado auxiliares tales como CFCs, HCFCs, HFCs, pentano, y los similares; y estabilizadores de celda tales como siliconas. Una formulación de espuma flexible de poliuretano general, que tiene una densidad de 16-65 kg/m3 (1-4 lb/pie3)
(por ejemplo, asientos automotrices) que contienen una composición de catalizador de acuerdo a la invención comprenderían los siguientes compuestos en partes en peso
(pbw) : Formulación de Espuma Flexible pbw Poliol 20-100
Poliol de Polímero 80-0 Surfactante de Silicona 0.3-3.0 Agente de Soplado (agua) 1-6 Reticulador 0-3 Composición de Catalizador 0.2-2
índice de Isocianato 70-115 La cantidad de poliisocianato utilizada en las formulaciones de poliuretano de acuerdo a la invención no se limita pero típicamente estará dentro de aquellos intervalos conocidos por aquellos expertos en la técnica. Un intervalo ejemplar se da en la tabla anterior, indicado por a referencia a "índice NCO" (índice de isocianato) . Como se conoce en la técnica, el índice NCO es definido como el número de equivalentes de isocianato, dividido por el número de equivalentes de isocianato, divido por el número total de equivalentes de hidrógeno activo, multiplicado por 100. El índice NCO es representado por la siguiente fórmula índice NCO = [NCO/ (OH+NH) ] X100 El método para hacer una espuma de poliuretano flexible soplada con agua de densidad de 16 kg/m3 a 65 kg/m3 comprende poner en contacto un poliisocianato, agua como el agente de soplado y opcionalmente estabilizadores de celda en la presencia de tanto una composición de catalizador que comprende uno o más catalizadores de amina terciaria como un
componente de 2-metil-l , 3-propanodiol (MPDiol) . En un aspecto del método. La composición de catalizador comprende uno o más catalizadores de amina terciaria en combinación con un componente de 2-metil-l , 3-propanodiol (MPDiol). En otro aspecto el componente de 2-metil-l , 3-propanodiol (MPDiol) comprende MPDiol y en todavía otro aspecto del componente de MPDiol comprende una mezcla de 2-metil-l , 3-propanodiol (MPDiol) y en un alcanol que contiene 7 o más átomos de carbono de un derivado polialcoxilado del mismo. La composición de catalizador comprende por lo menos un catalizador de poliuretano de amina terciaria en combinación con ya sea MPDiol o una mezcla de MPDiol y un alcanol que contiene por lo menos 7 átomos de carbono, deseablemente un alcanol lineal o ramificado de C7-C26, que incluye monooles de polioxialquileno preparados mediante la reacción de óxidos de alquileno (especialmente óxido de etileno y/u óxido de propileno) en la presencia de iniciadores de monol de C7-C26. Los alcandés lineales preferidos caen dentro del intervalo de C8-C14, que incluyen alcanol a través de tetradecanol , los alcanoles de polioxialquileno preferidos son Tomadol 23-1 (alcanol centrado de C12-C13 cortado alcoxilado con un promedio de un mol de óxido de etileno por mol de alcanol) y Tomadol 91-2.5 (alcanol centrado de C9-C11 cortado alcoxilado con un promedio de 2-7 moles de óxido de etileno por mol de
alcanol) . Los alcandés ramificados preferidos son 2-etilhexanol y alcohol isostearilico . Además del componente de MPDiol, la composición de catalizador también puede contener diluyentes que típicamente se utilizan para suministrar catalizadores de uretano a la mezcla de reacción de poliuretano, tales como dipropilenglicol (DPG), etilenglicol (EG) y dietilenglicol (DEG) . Los catalizadores de amina terciaria se pueden clasificar como gelificantes o de soplado. Cualquier catalizador gelificante o de soplado conocido en la técnica se puede utilizar de acuerdo a la invención.. Para los propósitos de esta invención un catalizador gelificante es cualquier catalizador de uretano de amina terciario conocido en la técnica de uretano con una selectividad inicial de menor que 0.7, mientras que un catalizador de soplado tiene una selectividad inicial igual a o mayor que 0.7. La selectividad de catalizador es definida como la relación de la proporción del soplado (formación de urea) a la proporción de gelificación (formación de uretano) y [J. Cellular Plastics, Vol. 28, 1992, pp . 360-398]. Ejemplos de catalizadores gelificantes de amina terciaria adecuados incluyen pero no se restringen a diazabiciclooctano (trietilendiamina) , comercialmente suministrado en dipropilenglicol como catalizador DABCO 33-
LV® por Air Productos and Chemicals, Inc., 1,8-diaza-biciclo ( 5. .0 ) undeceno-7 , quinuclidina y quinuclidinas sustituidas (US 5,143,944 y US 5,233,039), pirroli zidinas sustituidas (US 5,512,603), y pirrolidinas sustituidas (EP 499 873) , pentametildipropilentriamina , tris (3-dimetilaminopropil ) -amina, dimetilciclohexilamina , metildiciclcohexilamina , N, N-dimetiletanolamina, N-alquilmorfolinas , dimetilaminopropilamina (DMAPA),
?,?,?' ' ,?' ' ' -tetrametildipropilentriamina , N,N-bis(3-dimetilaminopropil ) -N-isopropanolamina , N-(3-dimet ilaminopropil ) -N , N-diisopropanolamina , 2 - ( 2-dimet ilaminoetoxi ) etanol, 2- [N- (dimet ilaminoetil ) -N-metilamino] etanol, trimetilamina , triet ilamina , tributilamina , trioctilamina, dietilciclohexilamina, N-metilmorfolina , N-etil-morfolina, N-octadecilmorfolina (N-cocomorfolina ) , N-metil-dietanolamina , N,N-dimetiletanolamina , , N ' -bis ( 2-hidroxipropil ) piperazina, , N , N ' , N ' ' -tetrametiletilendiamina, N, N, N' N' -tetrameitl-1 , 3-propanodiamina , 1, 4-bis (2-hidroxipropil) -2-metilpiperazina, N, N-dimetilbencilamina, N, N-diet ilbencilamina , N-etilhexametilenamina , N-e ilpiperidina , alfa-met i lbencildimet ilamina , dimet i lhexadeci lamina, dimetilcetilamina y los similares. Ejemplos de catalizadores de soplado de amina terciaria adecuados incluyen pero no se restringen a éter
bisdimetilaminoetilico, comercialmente suministrado como catalizador DABCO© BL-11 por Air Products and Chemicals, Inc., pentamet ildietilentriamina y composiciones relacionadas (US 5,039,713, US 5,559,161), poliaminas permetiladas superiores (US 4,143,003), poliaminas ramificadas (US 3,836,488), 2- [N- (dimetilaminoetoxietilo ) -N-met i lamino] etanol y estructuras relacionadas (US 4,338,408), poliaminas alcoxiladas (US 5,508,314), composiciones de imidazol-boro (US 5,539,007) y composiciones de éter aminopropil-bis (aminoetil) (US, 5,874,483 y US 5,824,711) . Los catalizadores de amina terciaria se pueden utilizar como catalizadores tanto de soplado como de gelificación (US 6,232,356; US 6,201,033; US 6,114,403; US 5,859,079; US 5,756,557). Ilustrativo de los mono-ureas y bis-ureas adecuados son 2-dimetilaminoetil urea: N, N' -bis (2-dimet ilaminoetil ) urea ; N, N-bis (2-dimetilaminoetil ) urea : 3-dimetilaminopropilurea ; N, N' -bis (3-dimetilaminopropil) urea; N, N-bis (3-dimetilaminopropil) urea; l-(N-metil-3-pirrolidino) metil urea; 1, 3-bis (N-metil-3-pirrolidino) -metil urea; 3-piperidinopropil urea; N,N'-bis(3-piperidinopropil ) urea ; 2-piperidinoetil urea; y N,N'-bis(2-piperidinoetil ) urea . La U.S. 4,644 , 017 enseña los ureas de aminoalquilo útiles en la práctica de la presente invención y se incorporan en la presente por referencia. Las ureas preferidas son 3-dimetilaminopropil urea,
N, ' -bis (3-dimetilamino-propil) urea, 1- (N-metil-3-pirrolidino) metil urea, 1 , 3-bis (N-metil-3-pirrolidino) -metil urea, una mezcla de 3-dimetilaminopropil urea y N,N'-bis(3-dimetilaminopropil ) urea y una mezcla de 1- (N-metil-3-pirrolidino ) metil urea y 1, 3-bis (N-metil-3-pirrolidino) metil urea, las mezclas preferiblemente que están en una relación molar de 75:25 a 95:5 de mono-urea a bis-urea. En una modalidad de la invención, algo o todo de los catalizadores de gelificación, de soplado y de trimeri zación pueden ser "bloqueados" con (es decir, una sal formada con) un ácido carboxilico, un fenol, o un fenol sustituido, asumiendo que el catalizador contiene funcionalidad de amina con lo que forma una sal. Es preferido que los catalizadores "bloqueados" sean "bloqueados con ácido". Se deben notar que el catalizador conforme se adicione a una formulación de poliuretano pueda contener el ácido carboxilico o fenol ya presente, o el ácido o fenol se pueden adicionar con uno o más de los otros ingredientes en la formulación, formando de esta manera la sal in situ. Al proporcionar la composición de catalizador en la forma de tal sal, se puede lograr un principio retardado de la actividad del catalizador. Esto puede ser benéfico en algunas aplicaciones, por ejemplo donde un retardo del incremento de la viscosidad es deseado a fin de facilitar el llenado del molde.
Muchos ácidos carboxilicos son adecuados para bloquear cualquiera o todo de los componentes de catalizador de gelificación, de soplado y trimeri zación de acuerdo a la invención. Ejemplos no limitativos incluyen ácido fórmico, ácido acético, ácido propiónico, ácido 2-etilhexanóico, ácidos carboxilicos sustituidos con ariloxi tales como ácido fenoxiacético y ácido (diclorofenoxi ) acético y ácidos halogenados tales como ácido 2-cloropropiónico y unos ácidos carboxilicos aromáticos halogenados de anillo tales como ácido clorobenzoico . Ejemplos no limitativos adicionales de ácidos adecuados incluyen ácidos hidroxi tales como ácido glucónico, ácido hidroxiacético, ácido tartárico y ácido cítrico. Será entendido por aquellos de habilidad ordinaria en la técnica que ciertos ácidos en combinación con ciertas combinaciones de catalizador de gelificación/de soplado, como una parte de ciertas composiciones completas de la formulación de de poliuretano, pueden desmejorar de algunas de las propiedades de desempeño de la composición y proceso completo, por ejemplo relacionándose la emisión de compuestos orgánicos volátiles (VOC's) durante y/o después de la formación de poliuretano. La determinación de las combinaciones aceptables de ácido con catalizadores para una aplicación dada por lo tanto puede requerir alguna cantidad de experimentación de rutina, tal como esté dentro de la habilidad de experto habilidoso, con tales combinaciones que
todavía caen dentro del alcance de la invención. Cualquiera de un número de fenoles se puede utilizar para formar sales con cualquiera o todos de los componentes de catalizador de gel ificación , de soplado y trimeri zación . Ejemplos no limitativos adecuados incluyen nonilfenol, isopropilfenol, octilfenol y ter-but ilfenol . También son útiles dialquilfenoles, por ejemplo diisopropilfenol y di- ter-butilfenol . Típicamente, se utiliza el fenol solo. La composición de catalizador comprende 10 a 90% en peso de uno o más catalizadores de amina terciaria, tal como los catalizadores de gelificación, de soplado o de urea, en y 90 y 10% en . peso del componente de MPDiol que puede comprender MPDiol solo o una mezcla de MPDiol y un alcohol. Deseablemente la composición de catalizador comprende catalizador de amina terciaria y componente de MPDiol suficiente para lograr una viscosidad de 100-2000 mPa (cps) y en una modalidad especialmente deseada 25 a 80% en peso de catalizador de amina terciaria y 75 a 20% en peso de componente de MPDiol cuando el catalizador de amina terciaria es con viscosidad > 2000 mPa (cps) a 25C. En otra modalidad especialmente deseada la composición de catalizador comprende 60 a 90% en peso de catalizador de amina terciaria y 30 a 10% en peso de componente de MPDiol cuando el catalizador de amina terciaria es un líquido con viscosidad < 100 mPa (cps)
a 25C. El componente de MPDiol comprende 20 a 100% en peso de MPDiol y 80 a 0% en peso de alcanol de C7+ o derivado alcoxilado del mismo. El componente de MPDiol puede comprender 45 a 90% en peso de MPDiol y 55 a 10% en peso de alcanol de C7+ o derivado alcoxilado del mismo. En un aspecto el alcanol contiene 7 a 26 átomos de carbono, preferiblemente 8 a 10 carbonos. Una cantidad catalíticamente de la composición de catalizador comprende uno o más catalizadores de gelificación, de soplado o de urea de amina terciaria en combinación con el componente de MPDiol se utilizan en la formulación de poliuretano. Más específicamente, cantidades adecuadas de la composición de catalizador pueden variar de aproximadamente 0.01 a 10 partes en peso por 100 partes de poliol (pphp) en la formulación de poliuretano, preferiblemente 0.05 a 2 pphp. La composición de catalizador puede ser utilizada en combinación con, o también comprende, otros catalizadores de uretano de amina terciaria, órganoestaño o carboxilato bien conocidos en la técnica de uretano. EJEMPLO 1 En este ejemplo las espumas de poliuretano de TDI se prepararon en una manera convencional. Las formulaciones de poliuretano en partes en peso fueron:
Componente Espuma 1 Espuma 2 Poliol Specflex NC 630 72 72 Poliol Specflex NC 700 28 28 SSF 0.8 0.8 DEOA-LF 1.76 1.5 Agua Adicionada 3.84 2.67 TEDA 0.11 0.11 BDMAEE 0.056 0.056 Portador variado variado índice de TDI 100 48.15 35.98 Specflex NC 630 -- un poliol de poliéter convencional, terminado de óxido de etileno de Dow Specflex NC 7000 -- un copolimero de estireno-acrilonitrilo llenado con poliol de poliéter de Dow SSF — una mezcla de 3:1 de DE 5159 y DC5164 TDI -- Mondur TD80 -- una mezcla de 80% en peso de 2,4-TDI y 20% en peso de 2, 6-TDI TEDA -- Trietilendiamina BDMAEE -- Bis (dimetilaminoetil ) éter DEOA-LF -- 85% en peso de Dietanolamina , 15% en peso de agua. La Tabla I lista las composiciones de catalizador y la Tabla II lista las propiedades físicas obtenidas utilizando los catalizadores en conjunción con los portadores de esta invención y un control de dipropilenglicol , no de
esta invención. Los catalizadores de TEDA y BDMAEE fueron elegidos para representar los catalizadores de gelificación y soplado estándares industriales respectivamente, clasificando de esta manera el soplado del intervalo de selectividad de gel utilizado en la industria de la espuma [J. Cellular Plastics, Vol. 28, 1992, pp . 360-398]. Las corridas de la máquina para la espuma moldeada flexible se condujeron sobre una máquina de serie de desplazamiento cilindrico y presión alta, Hi Tech Sure Shot MHR-50. Las premezclas frescas que consisten de los polioles apropiados, agua, reticulador, surfactantes y catalizadores para cada formulación se cargaron a la máquina. El mondur TD 80 se utilizó por todo el estudio completo. Todas las temperaturas químicas se mantuvieron a 23 ± 2°C por la vía de las unidades de control de temperatura interna de la máquina. Los vaciados de espuma se hicieron en un molde de aluminio calentado, isotérmicamente controlado mantenido a 63 ± 2°C. El molde fue una herramienta apropiada física diseñada con dimensiones internas de 40.6 cm x 40.6 cm x 10.2 cm. El molde tuvo cinco ventilas, cada una de aproximadamente 1.5 mm en diámetro, centrados en cada esquina y 10.0 cm de cada borde y el centro geométrico de la tapa. El molde se rocío con un agente de liberación basado en solvente, antes de cada vaciado y se dejo secar durante un minuto antes del vaciado. La premezcla de espuma se vacío en argamasa en el centro del
molde con una carga química húmeda de peso capaz de rellenar completamente el molde y obtener las densidades de núcleo deseadas reportadas. Los requerimientos de llenado mínimo se establecieron para cada formulación evaluada. El artículo de espuma se desmoldeo a 240 segundos (4 minutos) después del vaciado inicial (detallado en el siguiente párrafo) . Sobre el desmoldeo, la espuma se colocó a través de un triturador mecánico o se probó para mediciones de fuerza para trituración (FTC) (detallado enseguida) . Todas las espumas de propiedad física en cada conjunto de catalizador se trituraron mecánicamente 1 minuto después del desmoldeo utilizando un triturador Black Brothers Roller ajustado a separación de 2.54 centímetros. La trituración se condujo tres veces sobre cada parte, rotando la espuma 90 grados después de cada paso a través de los rotillos. Todas las partes producidas para la prueba física se dejaron a condicionar durante por lo menos siete días en una temperatura constante y humedad de ambiente (23 ± 2°C, 50 ± 2% de humedad relativa) . Tres a cuatro partes de propiedad física se produjeron para cualquier conjunto dado de condiciones. Cinco especímenes de prueba se cortaron en el molde cada almohadilla y se evaluaron para cada propiedad física listado en la tabla 2 y 3. Todos los resultados se incluyen en los promedios de calculación. Cada prueba se condujo como se
especifica en ASTM D-3574. Las mediciones FTC se condujeron 45 segundos después del desmoldeo. La almohadilla se removió del molde, se pesó y se colocó en el aparato FTC. El dispositivo de detención de fuerza está equipado con un transductor de presión de 2.2 kg de capacidad montado entre la placa circular de 323 cm2 a través de la cabeza y el árbol conductor. La fuerza actual se muestra sobre una pantalla digital. Este dispositivo imita el ASTM D-3574, Prueba de Deflexión de Fuerza de Indentación y proporciona un valor numérico de dureza o suavidad inicial de la espuma frescamente desmoldeada. La almohadilla se comprimió de 50 por ciento de su espesor original en una velocidad de cruceta de 275 mm por minuto con la fuerza necesaria para lograr el ciclo de compresión más alto registrado en Newtons. Se completaron diez ciclos de compresión. Un ciclo toma aproximadamente 30 segundos para completarse. Tabla I Componentes Catalizador Nivel de Uso* (pphp) Portador °
33LV / BL-11 Control 0.32/0.08 Control DPG
TEDA + portador / 1 0.32/0.08 MpDiol BDMAEE + portador TEDA + portador / 2 0.32/0.08 75% en peso de MPDiol BDMAEE + portador / 25% en peso de 2-
3 Los portadores se adicionan a TEDA (33% en peso de TEDA,
67% en peso de portador) y BDMAEE (70% en peso de BDMAEE, 30% en peso de portador) en los mismos niveles como aquellos del control DPG en los productos 33LV y BL.ll comerciales para facilitar la comparación directa. Sin considerar los portadores, las cantidades activas de los catalizadores de TEDA (0.107 pphp) y BDMAEE (0.056 pphp) son las mismas en cada composición de catalizador. Tabla II
Espuma 1 Espuma 2 Control Catalizador Catalizador Control Catalizador Catalizador 1 2 1 2 PPhP 0.32/0.08 0.32?.08 0.32?.08 0.32/0.08 0.32/0.08 0.32/0.08
Densidad (kg/m3; 29.55 (.67) 29.05 (.33) 28.63 (.46) 41.87(2.09) 42.91 (.31) 42.61 (.75)
Flujo de aire (S FM) 2.01 (.04) 2.26 (.12) 2.37 (.12) 1.79 (0.11) 2.15 (.40) 2.93 (.42)
Desmoldeo Fuerza de Aplastamiento (Ibs) + 45 segundos la . 240 224 225 353 322 371 2a . 166 146 148 243 216 253 3a . 119 106 108 157 144 165 4a . 88 77 75 115 100 110 5a 69 58 61 86 79 84 10a . 25 27 27 41 36 36
Tensión (kN/m2) 138.06 121.64 134 155.31 155.05 155.89
Desgarramiento (N/m) 195.61 200.95 203.26 237.54 245.51 263.39
Alargamiento (%) 108.23 100.66 107.05 128.29 126.3 128.48
25% de ILD (Ibf; N) 100.87 103.87 107.85 186.61 185.34 1 2.15
65% de ILD (ibf; N) 294.49 314.37 320.11 509.89 495.06 471.28
25% de R ILD (Ibf; N) 84.7 86.67 89.12 164.14 163.37 151.84
Factor de Soporte 2.92 3.03 2.97 2.73 2.67 2.74
Ajuste Húmedo Japonés / 26.55 (1.18) 25.4 (.76) 26.99 (.87) 9.95 (.20) 11.08 (.54) 11.72 (.61) % Ajuste Compresión al 8.08 (026) 6.52 (.56) 6.89 (.22) 7.02 ( .62) 7.26(.79) 6.24 (1. C
50% Los datos en la Tabla II de muestran que el uso de los Catalizadores 1 o 2 proporcionó flujo de aire más aloto y fuerza inferior para aplastar que cuando se comparó al
control de catalizador que tiene el portador DPG en la elaboración de las espumas TDI . En la mayoría de los casos, la fuerza para aplastar es inferior sobre el primer ciclo y llega a ser más inferior que el control no después que el cuarto ciclo. También es conocido que es difícil mejorar la resistencia al desgarramiento sin la deterioración significante en la resiliencia. Los catalizadores 1 y 2 proporcionaron hasta 10% de mejora en el desgarramiento con no más de 5% de pérdida en resiliencia, sin alterar significantemente otras propiedades físicas importantes. EJEMPLO 2 En este ejemplo las espumas de poliuretano de MDI se prepararon en una manera convencional. La Tabla I lista las composiciones de catalizador y la Tabla III lista las propiedades físicas obtenidas utilizando los catalizadores de la Tabla I en conjunción con los portadores de esta invención y un control de dipropilenglicol , no de esta invención. Las formulaciones de poliuretano en partes den peso fueron: Componentes Espuma 3 Poliol Voranol 6001 100 Abridor de Celda CP-1421 1.3 SSF 1 DEOA-LF 0.71 Agua Adicionada 3.49 TEDA 0.11
BDMAEE O .056 Portador variado MDI (índice 100) 60.6 Voranol 6001 -- un poliol de poliéter terminado en óxido de etileno, convencional de Bayer Abridor de celda CP-1421-- un poliol de poliéter que contiene óxido de etileno alto de Dow SSF -- DC 2525 MDI -- Rubinate 7304 (32.4% NCO) Tabla III Espuma 3 Control Catalizador 1 Catalizador 2 pphp 0.32/0.08 0.32/0.08 0.32/0.08 Densidad 50.92 (057) 50.60(1.16) 50.12 (087) (kg/m3) Flujo de Aire 2.55 ( .24) 2.09(.25) 2.90 ( .20) (SCFM)
Desmoldeo Fuerza de -Aplastamiento (lbs) + 45 segundos la. 65 60 59 2a. 62 58 56
3a. 63 58 56 4a . 64 59 57 5a. 66 61 58 10a. 68 62 60
Tensión 176.88 165.88 169.47
(kN/m2) Desgarramiento 311.41 325.71 339.08 (N/m) Alargamiento 112.48 112.43 112.75 (%) 25% de 1LD 341.24 339.53 332.38
(lbf ;N) 65% de 1LD 956.93 928.33 954.01
(lbf ;N) 25% de R 1LD 265.52 266.27 257.24
(lbf ;N) Factor de 2.8 2.73 2.87
Soporte Ajuste Húmedo 10.52(0.34) 10.74(.20) 12.05(.08)
Japonés, % Ajuste de 7.65(.46) 6.71(.31) 6.70(.49)
Compresión al 50% Los datos en la Tabla III demuestran que el uso
los catalizadores 1 o 2 proporcionó flujo de aire más alto y/o fuerza inferior para aplastar que cuando se comparó al portador/diluyente de DPG de control de catalizador en la elaboración de las espumas de MDI . En ambos casos la fuerza para aplastar es inferior sobre el primer ciclo. Los catalizadores 1 y 2 proporcionaron hasta 9% de mejora en el 'desgarramiento con no más de 3% de pérdida en resiliencia, sin alterar significantemente otras propiedades físicas importantes . Inesperadamente, las Tablas II y III demuestran que las propiedades físicas de la espuma pueden ser sistemáticamente variadas al elegir los catalizadores de amina terciaria en combinación con el MPDiol y opcionalmente alcanoles que incluyen 2-etil-l-hexanol . Específicamente, las propiedades físicas que se pueden alterar significantemente son fuerza al aplastamiento, flujo de aire y desgarramientos.