MX2010009775A

MX2010009775A - Metodo para minimizar las emisiones durante la formacion de una espuma de poliuretano.

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Publication number: MX2010009775A
Application number: MX2010009775A
Authority: MX
Inventors: Joseph Ogonowski
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2010-09-06
Publication date: 2011-06-15
Also published as: US20110059255A1; US20140339336A1; US8828495B2; CA2714380A1; CA2714380C; US9598605B2

Abstract

Se presenta un método que minimiza las emisiones mientras se está rociando una mezcla de una composición de resma y un poliisocianato en una superficie. La composición de resma tiene un contenido de hidroxilo de por lo menos 400 mg de KOH/g e incluye un agente de expansión que es un líquido bajo presión, un primer poliol, por lo menos un poliol adicional diferente del primer poliol y, opcionalmente, un catalizador, surfactante, y agua. La mezcla es rociada en la superficie para formar una espuma de poliuretano que tiene un contenido de celdas cerradas de por lo menos 90%. La mezcla es también rociada a través de una boquilla de rociado a un ángulo de rociado que corresponde a un ángulo de rociado de control de 15 a 125 grados de conformidad con lo medido a una presión dentro de un rango de 68.9 a 275.6 kPa (de 10 a 40 psi) utilizando agua como estándar. El paso de rociado produce menos que 50 partes del poliisocianato por un billón de partes de aire de conformidad con el Método OSHA 47.

Description

MÉTODO PARA MINIMIZAR LAS EMISIONES DURANTE LA FORMACIÓN DE UNA ESPUMA DE POLIURETANO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere en términos generales a un método para minimizar las emisiones mientras se está rociando una mezcla de un poliisocianato y una composición de resina sobre una superficie con el objeto de formar una espuma de poliuretano ahí. Más específicamente, el método incluye el rociado de la mezcla a través de una boquilla de rociado a un ángulo de rociado particular y a una presión de rociado específica con el objeto de formar una espuma de poliuretano.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA Es bien conocido en la técnica que varios hidrofluorocarburos han sido investigados como agentes de expansión para espumas basadas en poliuretano debido a sus bajos potenciales de agotamiento de la capa de ozono. Algunos hidrofluorocarburos se utilizan en sistemas de poliuretano rociables con el objeto de formar espumas de poliuretano de celdas cerradas que presentan una estructura de celdas mejorada y que pueden procesarse a rangos de temperaturas bajas. Estas espumas de poliuretano de celdas cerradas resisten también al corrimiento excesivo y presentan una estabilidad dimensional mejorada en comparación con sus contrapartes.

Sin embargo, para formar estas espumas de celdas cerradas y utilizar los sistemas de poliuretano de espuma rociable, poliisocianatos y polioles deben ser rociados en superficies, generando de esta manera emisiones potencialmente peligrosas. Las cantidades de emisiones dependen típicamente de la naturaleza física del componente que se está rociando, prácticas de trabajo, condiciones ambientales (por ejemplo, temperatura, ventilación y flujo de aire) . Se cree que los poliisocianatos provocan irritación y sensibilización de ojos, piel y sistemas respiratorios al estar en contacto y con exposición repetida. Como resultado, la Occupational Safety and Health Administration (OSHA) [Administración de Salud y Seguridad Laboral] estableció Permissible Exposition Limits (PELs) [Límites de Exposición Permisibles] para poliisocianatos. Estos límites no deben ser rebasados en ningún momento en un lugar de trabajo. El PEL para el metilendifenildiisocianato (MDI) es 0.2 mg/m3 (-20 ppb) . Además, la American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) [Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales] estableció Threshold Limit Valúes (TLVs) [Valores Límites de Umbral] para concentraciones portadas en aire de poliisocianatos a las cuales un trabajador puede estar consistentemente expuesto durante un período de ocho horas sin efectos adversos sobre la salud. El TLV de ACGIH para MDI es 0.051 mg/m3 (-5 ppb). Sistemas de poliuretano de espuma rociable típicos producen cantidades de isocianatos en el aire que rebasan tanto los PELs como los TLVs establecidos requiriendo por consiguiente el uso de respiradores, controles de ingeniería costosos, y otros equipos de protección. Por consiguiente, sigue existiendo la oportunidad de desarrollar un sistema de poliuretano de espuma rociable mejorado y un método mejorado para aplicar el sistema que reduce emisiones de los poliisocianatos y reduce los costos asociados con el uso de respiradores y equipos de protección.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Y VENTAJAS La presente invención ofrece un método para minimizar las emisiones de un poliisocianato mientras se está rociando una mezcla de una composición de resina y el poliisocianato en una superficie. La composición de resina tiene un contenido de hidroxilo de por lo menos 400 mg KOH/g e incluye (i) un agente de expansión que se encuentra en estado líquido bajo una presión mayor que la presión atmosférica, (ii) un primer poliol seleccionado dentro del grupo que consiste de poliol de annich, poliol autocatalítico, y combinaciones de ellos, (iii) por lo menos un poliol adicional diferente de (ii) el primer poliol, (iv) un catalizador, (v) un surfactante, y (vi) opcionalmente agua. El método incluye los pasos de proporcionar el poliisocianato y ofrecer la composición de resina. El método incluye también el paso de combinar la composición de resina con el poliisocianato en ausencia de otros agentes de soplado para formar la mezcla y el paso de rociar la mezcla en la superficie para formar una espuma de poliuretano que tiene un contenido de celdas cerradas de por lo menos 90% ahí. La mezcla es rociada a través de una boquilla de rociado a un ángulo de rociado que corresponde a un ángulo de rociado de control de 15 a 125 grados de conformidad con lo medido a una presión de 68.9 a 275.6 kPa (10 a 40 psi) utilizando agua como estándar. El paso de rociado produce menos que 50 partes de poliisocianato por un billón de partes de aire de conformidad con OSHA Método 47. La presente invención ofrece también un sistema de rociado de poliuretano utilizado para minimizar las emisiones del poliisocianato mientras se está rociando la mezcla en la superficie. El sistema incluye un primer tanque de suministro de reactivo que incluye la composición de resina y un segundo tanque de suministro de reactivo que incluye el poliisocianato. El sistema incluye también una fuente de propelente conectada al primer tanque de suministro de reactivo y al segundo tanque de suministro de reactivo. El sistema comprende además, un aparato de mezclado conectado al primer tanque de suministro de reactivo y al segundo tanque de suministro de reactivo para mezclar la composición de resina y el poliisocianato antes del rociado. Además, el sistema incluye una boquilla de rociado conectada al aparato de mezclado y que minimiza las emisiones del poliisocianato mientras la mezcla se está rociando en la superficie.

La boquilla de rociado incluye un cuerpo de boquilla que tiene un eje longitudinal, extremos corriente arriba y corriente abajo opuestos entre ellos, y un pasaje definido por dicho cuerpo de boquilla y en comunicación de fluido con dichos extremos corriente arriba y corriente abajo a lo largo de dicho eje longitudinal para recibir la mezcla. La boquilla de rociado incluye también un orificio de rociado definido por el cuerpo de boquilla y colocado en el extremo corriente abajo del cuerpo de boquilla transversalmente con relación al eje longitudinal para rociar la mezcla a un ángulo de rociado que corresponde a un ángulo de rociado de control de 15 a 125 grados de conformidad con lo medido a una presión de 68.9 a 275.6 kPa (10 a 40 psi) utilizando agua como estándar.

El poliisocianato y la composición de resina de la presente invención reaccionan para formar una espuma de poliuretano que cura más rápidamente que las espumas rociadas convencionales y que tiene un potencial reducido de agotamiento de la capa de ozono, incrementando por consiguiente la amigabilidad ambiental. La boquilla de rociado utilizada para rociar la mezcla del poliisocianato y la composición de resina reduce las emisiones del poliisocianato generadas por la mezcla y permite que la mezcla sea rociada en entornos cerrados y/o no ventilados con un riesgo mínimo de sobreexposición al poliisocianato. La boquilla de rociado y el método de la presente invención reducen también la necesidad de utilizar respiradores y equipo de protección cuando se rocía la mezcla debido a las emisiones reducidas del poliisocianato . Además, la boquilla de rociado permite también una distribución efectiva y eficiente de la mezcla reduciendo por consiguiente el rociado en exceso y el desperdicio.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS VARIAS VISTAS DE LOS DIBUJOS Otras ventajas de la presente invención serán fácilmente apreciadas y se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción detallada cuando se considere en combinación con los dibujos adjuntos, en los cuales: la Figura la es una vista en planta lateral de una modalidad de la boquilla de rociado de esta invención que produce un patrón de rociado plano; la Figura Ib es una vista en perspectiva de la boquilla de rociado de la Figura la; la Figura 2a es una vista en planta lateral de una segunda modalidad de la boquilla de rociado de esta invención que produce un patrón de rociado plano; la Figura 2b es una vista en perspectiva de la boquilla de rociado de la Figura 2a; la Figura 3a es una vista en planta lateral de una tercera modalidad de la boquilla de rociado de esta invención que produce un patrón de rociado plano; la Figura 3b es una vista en perspectiva de la boquilla de la Figura 3a; la Figura 4a es una vista en planta lateral de una cuarta modalidad de la boquilla de rociado de esta invención que produce un patrón de rociado plano; la Figura 4b es una vista en perspectiva de la boquilla de rociado de la Figura 4a; la Figura 5 es una vista en perspectiva de una quinta modalidad de la boquilla de rociado de esta invención que produce un patrón de rociado plano; la Figura 6a es una vista en planta lateral de una modalidad de la boquilla de rociado de esta invención que produce un patrón de rociado cónico; la Figura 6b es una primera vista en perspectiva de la boquilla de rociado de la Figura 6a; la Figura 6c es una segunda vista en perspectiva de la boquilla de rociado de la Figura 6a; la Figura 7a es una vista en planta lateral de una segunda modalidad de la boquilla de rociado de esta invención que produce un patrón de rociado cónico; la Figura 7b es una primera vista en perspectiva de la boquilla de rociado de la Figura 7a; la Figura 7c es una segunda vista en perspectiva de la boquilla de rociado de la Figura 7a; la Figura 8a es una vista en planta lateral de una modalidad de una boquilla de rociado de abanico plano de esta invención e ilustra un ángulo de rociado (a) y una anchura de rociado (W) medidos a una distancia (D) de la boquilla de rociado; la Figura 8b es una vista en planta lateral de una modalidad de una boquilla de rociado cónica de esta invención e ilustra un ángulo de rociado (a) y una anchura de rociado (W) medidos a una distancia (D) de la boquilla de rociado; la Figura 9a es una vista en planta lateral de una modalidad de una boquilla de rociado de abanico plano de esta invención e ilustra un patrón de rociado plano sustancialmente planar; la Figura 9b es una vista amplificada de una modalidad del patrón de rociado plano que es sustancialmente planar y que es desviado; la Figura 9c es una vista amplificada de una segunda modalidad del patrón de rociado plano que es sustancialmente planar y que tiene una disminución regular; la Figura 9d es una vista amplificada de una segunda modalidad del patrón de rociado plano que es sustancialmente planar y que es ahusado; la Figura 10a es una vista en planta lateral de una modalidad de una boquilla de rociado cónica de esta invención e ilustra un patrón de rociado cónico; la Figura 10b es una vista amplificada de una modalidad de patrón de rociado cónico que es un cono hueco; la Figura 10c es una vista amplificada de una modalidad del patrón de rociado cónico que es un cono completo; la Figura 11 es una vista en planta lateral de una superficie y un semicírculo que emana de la superficie y que tiene un radio de 91.5 cm (3 pies) dentro de lo cual se determina una cantidad de emisiones utilizando OSHA Método 47; la Figura 12 es una vista esquemática de una modalidad del sistema de rociado de poliuretano de la presente invención; y la Figura 13 es una vista esquemática de otra modalidad del sistema de rociado de poliuretano de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención ofrece un método para minimizar las emisiones de un poliisocianato mientras se rocía una mezcla del poliisocianato y una composición de resina en una superficie (S) para formar una espuma de poliuretano ahí. la terminología "emisiones" se refiere a una cantidad o concentración del poliisocianato presente en el aire producido a partir del rociado de la mezcla. Típicamente, las emisiones se miden después de aproximadamente 15 minutos de rociado continuo de la mezcla. Sin embargo, la medición de las emisiones no tiene que limitarse a este tiempo y puede ocurrir en cualquier tiempo después del rociado. Se entenderá también que la medición de las mediciones puede ocurrir a nivel del suelo, a un nivel inferior o bien en una posición elevada como por ejemplo cuando se encuentra en un andamio o en una escalera.

En una modalidad, el rociado de la mezcla en la superficie (S) produce menos que 50, más típicamente menos que 25, de manera todavía más típica menos que 15, de manera aun más típica menos que 10, de manera todavía más típica menos que 5, y especialmente típicamente menos que 3 partes del poliisocianato por un billón de partes de aire (ppb) dentro de un semicírculo que emana de la superficie (S) de conformidad con OSHA Método 47. En esta modalidad, el semicírculo tenía un radio (r) de 91.5 cm ( 3 pies) medido a partir de la superficie (S) como se muestra en la Figura 11. En otra modalidad, la medición de las emisiones ocurre dentro de un semicírculo que emana de la superficie (S) y que tiene un radio (r) de 4.575 m (15 pies) medido a partir de la superficie (S) . En esta modalidad, el rociado de la mezcla de poliisocianato y de la composición de resina en la superficie (S) produce típicamente menos que 25, más típicamente menos que 15, de manera todavía más típica menos que 10, de manera aun más típica menos que 5, de manera todavía más típica menos que 3 , y especialmente típicamente menos que 1.2 partes del poliisocianato por un billón de partes de aire (ppb) . En otra modalidad, la medición de emisiones ocurre dentro de un semicírculo que emana de la superficie (S) y que tiene un radio (r) de 45.72 cm (18 pulgadas) medido a partir de la cabeza de un técnico que rocía la mezcla aproximadamente 3.05 m (10 pies) a partir de la superficie (S) . En esta modalidad, el rociado de la mezcla del poliisocianato y la composición de resina sobre la superficie (S) produce típicamente menos que 25, más típicamente menos que 15, de manera todavía más típica menos que 10, de manera aun más típica menos que 5, de manera todavía más típica menos que 3, y especialmente típicamente menos que 2 partes del poliisocianato por un billón de partes de aire (ppb) de conformidad con OSHA Método 47. En todas estas modalidades, las emisiones se miden típicamente de conformidad con OSHA Método 47. Se entenderá que las emisiones de otros componentes de la composición de resina u otros componentes utilizados para formar el poliuretano pueden también ser reducidas. Por ejemplo, si se utiliza también un isocianato monomérico, las emisiones del isocianato monomérico pueden también ser reducidas. Las emisiones los demás componentes pueden ser reducidas en las mismas cantidades o en cantidades diferentes que el poliisocianato, incluyendo las cantidades descritas arriba y abaj o .

La superficie (S) en la cual se rocía la mezcla puede ser cualquier superficie, pero típicamente es una superficie de una estructura o construcción residencial o comercial, como por ejemplo una casa unifamiliar o multifamiliar, una casa modular, o un negocio, que tiene típicamente por lo menos tres paredes, un piso y un techo. Más típicamente, la superficie (S) es una pared, piso o techo del edificio. En una modalidad, la superficie (S) es una pared de un edificio y la mezcla se rocía en la pared del edificio en el sitio, es decir, en una ubicación de construcción. En otra modalidad, la superficie (S) es una pared de un edificio pero la mezcla se rocía en la pared antes de la instalación de la pared en el edificio, es decir, fuera de sitio de la ubicación de la construcción. La superficie (S) sobre la cual se rocía la mezcla puede ser, pero sin limitarse a estos ejemplos, de ladrillo, concreto, mampostería, pared seca, tabla roca, yeso, metal, piedra, madera, plástico, un compuesto polimérico, o combinaciones de ellos. Se contempla también que la superficie (S) sobre la cual se rocía la mezcla pueda ser una superficie de vehículo o componente de maquinaría. El método incluye los pasos de proporcionar el poliisocianato y proporcionar la composición de resina. En otras palabras, tanto el poliisocianato como la composición de resina se suministran para uso en el método. Típicamente, el poliisocianato y la composición de resina son formulados fuera de sitio y después suministrados a un área en donde se utilizan. En una modalidad, el método incluye el paso de calentar el poliisocianato y la composición de resina a una temperatura comprendida dentro de un rango de 21°C (70°F) a 35°C (95°F) y con mayor preferencia a una temperatura dentro de un rango de 27°C (80°F) a 29°C (85°F). En otra modalidad, el método incluye el paso de calentar el poliisocianato y la composición de resina a una temperatura de aproximadamente 27°C (80°F). Sin pretender ser limitados a ninguna teoría particular, se cree que esta temperatura promueve la facilidad de flujo del poliisocianato y la composición de resina en un sistema de rociado de poliuretano descrito con mayores detalles abajo.

Como se introdujo primero arriba, el poliisocianato y la composición de resina reaccionan para formar una espuma de poliuretano en la superficie (S) . La espuma de poliuretano es típicamente rígida (es decir, tiene una proporción entre la resistencia a la compresión y la resistencia a la tensión de 0.5:1, o más, y una elongación de 10% o menos), y tiene un contenido de celdas cerradas de por lo menos 90%. En una modalidad alternativa, la espuma de poliuretano tiene un contenido de celdas cerradas de por lo menos 95%. La espuma de poliuretano puede ser utilizada para cualquier propósito incluyendo, pero sin limitarse a estos ejemplos, aislamiento, amortiguamiento de sonidos, amortiguamiento de vibraciones, y combinaciones de ellos. Más típicamente, espuma de poliuretano se utiliza para aislar. En una modalidad, la espuma de poliuretano es utilizada como refuerzo estructural en casas modulares para reducir el agrietamiento de paredes secas durante el transporte de las casas modulares a un sitio de colocación de la casa. Se considera que la espuma de poliuretano hace que las superficies sean más rígidas, como por ejemplo, las paredes de las casas modulares lo que minimiza el pandeo y el torque durante el transporte.

El poliisocianato de la presente invención puede ser un isocianato simple o bien puede incluir una mezcla de isocianatos. Típicamente, el poliisocianato se selecciona, pero sin limitarse a estos ejemplos, dentro del grupo que consiste de isocianatos alifáticos, isocianatos cicloalifáticos , isocianatos aralifáticos, isocianatos multivalentes aromáticos, y combinaciones de ellos. Ejemplos no limitativos particularmente adecuados del poliisocianato incluyen diisocianatos de alquileno que tienen de 4 a 12 átomos de carbono en un radical alquileno como por ejemplo diisocianato 1 , 12-dodecano, diisocianato de 2-etil-l,4-tetrametileno, diisocianato de 2-metil-l, 5-pentametileno, diisocianato de 1 , 4-tetrametileno y diisocianato de 1,6-hexametileno, diisocianatos cicloalifáticos , como por ejemplo diisocianatos de 1,3-y 1, -ciclohexano, 1. isocianato-3 , 3 , 5-trimetil-5-isocianatometilciclohexano (diisocianato de isoforona) , diisocianato de 2,4-y 2 , 6-hexahidrotolueno, diisocianato de 2 , 4 ' -diciclohexilmetano, mezclas de diisocianatos de 4,4'- y 2 , 4 ' -difenilmetano y poliisocianatos de polifenilenpolimetileno (MDI polimérico) , diisocianato de m-fenileno, diisocianato de 2,4-tolueno, diisocianato de 2,6-tolueno, diisocianato de hexametileno, diisocianato de tetrametileno, ciclohexano-1 , 4-diisocianato, diisocianato de hexahidrotolueno, naftaleno-1 , 5-diisocianato, 1-metoxifenil- 2 , 4-diisocianato, diisocianato de 4 , 4 ' -difenilmetano, diisocianato de 4 , 4' -bifenileno, diisocianato de 3,3'-dimetoxi-4 , 4 ' -difenilo, diisocianato de 3, 3 ' -dimetil-4 , 4 ' -bifenilo y 3, 3' -dimetildifenilmetan-4 , 4 ' -disocianato, triisocianato de , "-trifenilmetano, 2 , , 6-triisocianato de tolueno, 4, 4' -dimetildifenilmetano-2 , 2 ' , 5, 5' -tetraisocianato, poliisocianato de polimetileno polifenileno, isómeros de los mismos y combinaciones de los mismos. En una modalidad, el poliisocianato se define adicionalmente como metileno difenil diisocianato ( DI) .

En una modalidad alternativa el poliisocianato es definido además como isocianato multivalente modificado. Como sucede en la técnica, los isocianatos multivalentes modificados se forman típicamente a través de reacciones químicas parciales de diisocianatos y/o poliisocianatos orgánicos. Ejemplos no limitativos particularmente adecuados de isocianatos multivalentes modificados incluyen diisocianatos y/o poliisocianatos que tienen grupos éster, grupos urea, grupos biuret, grupos alofanato, grupos carbodiimida, grupos isocianurato, y/o grupos uretano. El poliisocianato puede incluir, pero sin limitarse a estos ejemplos uno o varios grupos uretano y típicamente tiene un contenido de NCO de 15 a 33.6% en peso o de 21 a 32% en peso, con base en el peso total del poliisocianato. Evidentemente, se entenderá que el poliisocianato no se limita a un contenido de NCO de este tipo. Los grupos uretano del poliisocianato pueden ser formados a través de reacción del poliisocianato de base, de conformidad con lo descrito arriba, con dioles, trioles, dialquilenglicoles , trialquilenglicoles , polioxialquilenglicoles de bajo peso molecular con un peso molecular promedio en número de hasta 1,500 g/mol, dietilenglicol , dipropilenglicol , polioxietilenglicol , polioxipropilenglicol, polioxietilenglixcol , polioxipropilenglicol, y/o polioxipropilenpolioxietilenglicoles o -trioles, y combinaciones de ellos. El poliisocianato puede también incluir uno o varios prepolimeros que incluyen grupos isocianato que tienen típicamente un contenido de NCO de 9 a 25% en peso, y más típicamente de 14 a 21% en peso con base en el peso total del prepolímero. Alternativamente, el poliisocianato puede ser definido adicionalmente como un poliisocianato líquido que incluye uno o varios grupos diimida que tienen un contenido de NCO de 15 a 33.6% en peso o de 21 a 32% en peso, con base en el peso total del poliisocianato. Poliisocianatos crudos pueden también ser utilizados en unas composiciones de la presente invención, como por ejemplo diisocianato de tolueno crudo obtenido mediante la fosgenación de una mezcla de toluendiaminas o isocianato de difenilmetano crudo obtenido por la fosgenación de isocianatos crudos de conformidad con lo divulgado en la Patente Norteamericana No. 3,215,652, cuya divulgación se enfoca a la fosgenación se incorpora expresamente aquí por referencia. En una modalidad, el poliisocianato puede ser cualquiera de los poliisocianatos descritos en la Patente Norteamericana No. 6,534,556, que se incorpora expresamente aquí por referencia con relación a los poliisocianatos.

Con referencia ahora a la composición de resina de la presente invención, la composición de resina tiene un contenido de hidroxilo de por lo menos 400 mg KOH/g. En una modalidad, la composición de resina tiene un contenido de hidroxilo de 400 a 550 mg KOH/g. La composición de resina tiene también típicamente una viscosidad inferior a 500 centipoises y más típicamente de 400 a 500 centipoises, según lo medido a 25°C utilizando un viscosímetro Brookfield. Alternativamente, la composición de resina la composición de resina puede ser de conformidad con lo descrito en la Patente Norteamericana No. 6,534,556, que se incorpora aquí expresamente por referencia con relación a la composición de resina .

La composición de resina incluye (i) un agente de expansión que se encuentra en estado líquido a una presión mayor que la presión atmosférica. En una modalidad, el (i) agente de expansión se selecciona dentro del grupo que consiste de hidrocarburos C2 a C7 no halogenados volátiles, hidrofluorocarburo y mezclas de ellos. En una modalidad, el (i) agente de expansión es un agente de expansión fisicamente activo, como por ejemplo hidrofluorocarburo, que tiene un punto de ebullición de 26°C o menos. Como se sabe en la técnica, agentes de soplado fisicamente activos hierven típicamente a una temperatura de formación de espuma exotérmica o menos, más típicamente a 50 °C o menos. Ejemplos de agentes de soplado físicamente activos particularmente adecuados incluyen, pero sin limitarse a estos ejemplos, hidrocarburos no halogenados volátiles que tienen de 2 a 7 átomos de carbono tales como alcanos, alquenos, cicloalcanos que tienen hasta 6 átomos de carbono, dialquiléter, éteres de cicloalquileno, y cetonas, así como hidrofluorocarburos (HFCs) .

El (i) agente de expansión puede tener un potencial cero de agotamiento de la capa de ozono. En otras modalidades, el (i) agente de expansión tiene un potencial de agotamiento de la capa de ozono inferior a 1.1, inferior a 1, inferior a 0.8, inferior a 0.6, inferior a 0.1, o de 0.01 a 0.1. Como se sabe en la técnica, la terminología "potencial de agotamiento de la capa de ozono" se define como una proporción de un impacto sobre el ozono de un primer agente químico en comparación con el impacto sobre la capa de ozono de una masa similar de triclorofluorometano (R-ll/CFC-11 ) . En otras palabras, el potencial de agotamiento de la capa de ozono es una proporción entre la pérdida global de ozono causada por una sustancia química dada y y la pérdida global de ozono causada por CFC-11 de la misma masa.

En otras modalidades, el (i) agente de expansión es definido adicionalmente, pero sin limitarse a estos ejemplos, como un hidrocarburo no halogenado volátil, como por ejemplo un alcano lineal o ramificado como por ejemplo butano, isobutano, 2 , 3-dimetilbutano, n-e isopentanos, n-e isohexanos, n-e isoheptanos, n-e isooctanos, n-e isononanos, n-e isodecanos, n-e isoundecanos, y n-e isodedecanos, alquenos, como por ejemplo 1-penteno, 2-metilbuteno, 3-metilbuteno, y 1-hexeno, cicloalcanos , como por ejemplo ccilobutano, ciclopentano y ciclohexano, éteres lineales y/o cíclicos, tales como éter dimetílico, éter dietílico, metiletiléter , vinilmetiléter, viniletiléter, éter divinílico, tetrahidrofurano y furano, cetonas como acetona, metiletilcetona y ciclopentanona, isómeros de los mismos y combinaciones de de ellos.

En otra modalidad, el (i) agente de expansión se define además como un hidrofluorocarburo como por ejemplo difluorometano (HFC-32), 1 , 1 , 1 , 2-tetrafluoroetano (HFC-134a) , 1, 1, 2, 2-tetrafluoroetano (HFC-134), 1 , 1-difluoroetano (HFC-152a), 1, 2-difluoroetano (HFC-142) , trifluorometano, heptafluoropropano (R-227a) , hexafluoropropano (R-136) , 1 , 1 , 1-trifluoroetano, 1, 1, 2-trifluoroetano, fluoroetano (R-161), 1, 1, 1, 2, 2-pentafluoropropano, pentafluoropropileno (R- 2125a), 1, 1, 1, 3-tetrafluoropropano, tetrafluoropropileno (R-2134a), difluoropropileno (R-2152b) , 1,1,2,3,3-pentafluoropropano, 1, 1, 1, 3, 3-pentafluoro-n-butano, y 1, 1, 1, 3, 3-pentafluoropentano (245fa) , isómeros de los mismos, y combinaciones de ellos. En una modalidad alternativa, el (i) agente de expansión es definido además como 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a) , que se conoce también como R-134a. HFC-134a tiene un punto de ebullición de -26°C 247°K a 760 mm/Hg) y se vaporiza fácilmente a presión atmosférica. Alternativamente, el (i) agente de expansión puede ser de conformidad con lo descrito en la Patente Norteamericana No. 6,534,556, que se incorpora aquí expresamente por referencia con relación a los agentes soplado. Típicamente, el (ki) agente de expansión está presente en una cantidad de 2 a 20% en peso, más típicamente en una cantidad de 5 a 15% en peso, y especialmente típicamente en una cantidad de 7 a 10% en peso por 100 partes en peso de la composición de resina. Sin embargo, la cantidad del (i) agente de expansión depende típicamente de una densidad deseada de la espuma de poliuretano y solubilidad del (i) agente de expansión en la composición de resina. Es deseable minimizar las cantidades del (i) agente de expansión utilizado para reducir los costos .

Además del (i) agente de expansión, la composición de resina incluye también un (i) primer poliol. El primer poliol se selecciona dentro del grupo que consiste de un poliol de Mannich, un poliol autocatalitico y combinaciones de ellos. Como se sabe en la técnica, polioles autocataliticos incluyen típicamente uno o varios grupos de nitrógeno terciario (por ejemplo, grupos amina) y requieren típicamente de menos recubrimiento con grupos hidroxilo primarios para lograr un desempeño adecuado. Ejemplos no limitativos adecuados del poliol autocatalítico incluyen Pluracol® SG 360, Pluracol® P824, Pluracol® P736, Pluracol® P922, Pluracol® P1016, y combinaciones de ellos. Cada uno de estos polioles autocatalíticos está comercialmente disponible en BASF Corporation. Evidentemente, el poliol autocatalítico no se limita a los ejemplos descritos arriba y puede ser cualquier poliol autocatalítico conocido en la técnica. En una modalidad, el poliol autocatalítico es de conformidad con lo definido en la Patente Norteamericana No. 6,924,321, que se incorpora expresamente aquí por referencia con relación a esta modalidad. En una modalidad, no se utiliza otro catalizador en combinación con el poliol autocatalítico. Sin embargo, uno o varios catalizadores pueden ser catalizados según lo seleccionado por una persona con conocimientos en la materia .

El poliol de Mannich puede ser cualquiera conocido en la técnica, pero típicamente tiene una viscosidad de por lo menos 4,000 centipoise a una temperatura de 25°C. El polio de Mannich es típicamente formado mediante la alcoxilacion de un compuesto de Mannich (por ejemplo, un producto de condensación de fenol o un fenol sustituido (por ejemplo, nonilfenol) , formaldehido y una alcanolamina, como por ejemplo dietanolamina) . Como se sabe en la técnica, esta alcoxilacion puede incluir la mezcla previa del fenol con la dietanolamina y después la adición de formaldehido a una temperatura inferior a una temperatura de formación de Novolak. Típicamente, después de la reacción del formaldehido, se remueve el agua con el objeto de proporcionar un producto de reacción de Mannich crudo. El producto de la reacción de Mannich puede entonces ser alcoxilado con un óxido de alquileno, como por ejemplo óxido de propileno, óxido de etileno, o una combinación de ellos. El óxido de alquileno incluye típicamente de 80% en peso a aproximadamente 100% en peso de óxido de propileno y menos que aproximadamente 20% en peso de óxido de etileno. La alcoxilacion de los productos de reacción de Mannich se describe en las Patentes Norteamericanas Nos. 3,297, 597 y 4,137,265, cuyas divulgaciones se incorporan expresamente aquí por referencia. En una modalidad, el poliol de Mannich es de conformidad con lo definido en la Patente Norteamericana No. 6,495,722, que se incorpora expresamente aquí por referencia con relación a esta modalidad. Típicamente, los polioles de Mannich tienen por lo menos una porción que contiene nitrógeno (por ejemplo (CH2) 4 (OH) 2) unida mediante enlace simple con una porción CH2. Más específicamente, la alcoxilacion del producto de reacción de Mannich se efectúa típicamente mediante la introducción del óxido de propileno al producto de reacción de Mannich bajo presión. No se requiere típicamente de agregar catalizador puesto que los átomos de nitrógeno básicos en el producto de la reacción proporcionan una alcoxilacion catalítica suficiente. Típicamente, la alcoxilacion se efectúa a temperaturas de 30°C hasta 200°C y más típicamente a temperaturas de 90°C hasta 120°C. A estas temperaturas, grupos hidroxilo fenólicos y grupos alcanolamino hidroxilo reaccionan para formar grupos hidroxipropilo . Cualquier compuesto que no haya reaccionado o que haya reaccionado solamente parcialmente es típicamente removido del (ii) primer poliol. En una modalidad, el poliol de Mannich es de conformidad con lo descrito en la Patente Norteamericana No. 6,534,556, que se incorpora aquí expresamente por referencia con relación a los polioles de Mannich. En otra modalidad, el poliol de Mannich incluye un aminopoliol aromático que tiene un contenido de amino de por lo menos 2.8 meq/g. Típicamente, el poliol de Mannich está presente en una cantidad de 10 a 60 partes en peso, más típicamente en una cantidad de 20 a 50 partes en peso, y especialmente en una cantidad de 20 a 40 partes en peso por 100 partes en peso de la composición de resina .

Además, la composición de resina incluye (iii) por lo menos un poliol adicional diferente del (ii) primer poliol. El (iii) poliol adicional puede ser cualquier poliol conocido en la técnica y que tenga por lo menos dos átomos de hidrógeno reactivos con isocianato. El (iii) poliol adicional tiene típicamente un número de hidroxilo promedio de 150 a 800 mg KOH/g, pero no se limita a un valor de este tipo. Ejemplos no limitativos adecuados del (iii) poliol adicional incluyen politioéter polioles, poliéster amidas, y poliacetales que contienen grupos hidroxilo, policarbonatos alifáticos que incluyen grupos hidroxilo, polioxialquileno poliéteres terminados en amina, poliéster polioles, polioxialquilen poliéter polioles y combinaciones de ellos.

Los poliéster polioles pueden incluir hasta aproximadamente 40% en peso de glicol libre y pueden ser definidos adicionalmente como e-caprolactona o bien como un ácido hidroxicarboxílico, por ejemplo ácido ?-hidroxicaproico . Del poliéster poliol puede estar formado a partir de ácidos dicarboxílieos orgánicos que tienen de 2 a 12 átomos de carbono, ácidos dicarboxílieos alifáticos que tienen de 4 a 6 átomos de carbono, o bien alcoholes multivalentes , como por ejemplo dioles, que tienen de 2 a 12 átomos de carbono, y con mayor preferencia de 2 a 6 átomos de carbono. Ejemplos no limitativos adecuados de ácidos dicarboxílieos incluyen ácido succínico, ácido glutárico, ácido adipico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido decndicarboxilico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, y combianciones de ellos. Alternativamente, derivados de ácido dicarboxilico pueden también utilizarse, y pueden incluir, por ejemplo, monoésteres o diésteres de ácido dicarboxilico de alcoholes que tienen 1 a 4 átomos de carbono, o bien anhídridos de ácidos dicarboxílicos . Mezclas de ácidos dicarboxilicos de ácido succínico, ácido glutárico y ácido adipico en proporciones en peso de 20-35:35-50:20-32 partes en peso se prefiere. Ejemplos típicos de alcoholes bivalentes y multivalentes que pueden ser utilizados para formar el poliéster poliol incluyen etandiol, dietilenglicol, 1,2- y 1, 3-propandiol, dipropilenglicol, 1, 4-butandiol, 1,5-pentandiol, 1 , 6-hexandiol, 1 , 10-decandiol , glicerina y trimetilolpropanos, tripropilenglicol , tetraetilenglicol , tetrapropilenglicol , tetrametilenglicol, 1 , 4-ciclohexan-dimetanol, etandiol, dietilenglicol, 1, 4-butandiol, 1,5-pentandiol, 1, ß-hexandiol, y combinaciones de ellos.

El poliéster poliol puede estar formado por policondensación/esterificación de ácidos policarboxílicos orgánicos, por ejemplo ácidos policarboxílicos aromáticos o alifáticos y/o derivados de ellos, y alcoholes multivalentes en ausencia de catalizadores o en una atmósfera inerte, como por ejemplo nitrógeno, dióxido de carbono o bien un gas noble. Típicamente, el poliéster poliol se forma a temperaturas de 150°C a 250°C y más típicamente a temperaturas de 180°C a 220°C. La reacción puede efectuarse en un proceso en lotes o bien en un proceso continuo y puede incluir un catalizador que incluye hierro, cadmio, cobalto, plomo, zinc,, antimonio, magnesio, titanio, yo estaño. Para producir los poliésterpolioles , los ácidos policarboxílieos orgánicos y alcoholes multivalentes son condensados preferentemente a una proporción molar de 1:1-1.8 y con mayor preferencia en una proporción molar de 1:1.05-1.2.

Alternativamente, poliéster polioles aromáticos pueden ser formados mediante la utilización de subproductos de éster provenientes de la fabricación de tereftalato de dimetilo, tereftalatos de polialquileno, anhídrido itálico, residuos de la fabricación de ácido ftálico o anhídrido itálico, ácido tereftálico, residuos de la fabricación de ácido tereftálico, ácido isoftálico, anhídrido trimelítico, y combianciones de ellos .

Poliéter polioles pueden ser formados mediante la polimerización aniónica con hidróxidos alcalinos tales como hidróxido de sodio o hidróxido de potasio o bien alcoholatos alcalinos, tales como metilato de sodio, etilato de sodio, o etilato de potasio o isorporpilato de potasio como catalizadores y con la adición de por lo menos una molécula iniciadora que incluye preferentemente de 2 a 8 átomos de hidrógeno reactivos y con mayor preferencia de 3 a 8 átomos de hidrógeno reactivos. Alternativamente, se puede utilizar la polimerización catiónica con ácidos de Lewis como por ejemplo pentacloruro de antimonio y etilato de trifluoruro de boro. Los poliéter polioles pueden prepararse a partir de cualquier iniciador conocido en la técnica incluyendo, pero sin limitarse a estos ejemplos, etilenglicol , propilenglicol , dipropilenglicol , trimetilenglicol, 1, 2-butandiol, 1,5-pentandiol, 1 , 5-hexandiol, 1, 7-heptandiol, hidroquinona, resorcinolglicerol, glicerina, 1 , 1 , 1-trimetilol-propano, 1 , 1 , 1-trimetiloletano, pentaeritritol , 1 , 2 , 6-hexantriol , a-metil glucósido, sucrosa, sorbitol, 2 , 2-bis ( 4-hidroxifenil ) -propano, tetrahidrofurano y mezclas de óxido de alquileno-tetrahidrofurano, epihalohidrinas, como por ejemplo epiclorohidrina y combinaciones de ellos. Estos iniciadores pueden reaccionar con cualquier óxido de alquileno adecuado, como por ejemplo óxido de 1, 3-propileno, óxido de 1,2- y 2,3-butileno, óxido de amileno, óxidos de estireno, óxido de etileno, óxido de 1, 2-propileno, y combinaciones de ellos.

Ejemplos no limitativos adecuados de poliéster polioles que pueden estar incluidos en la composición de resina incluyen polioxietilenglicol, polioxipropilenglicol, polioxibutilenglicol , politetrametilenglicol, copolimeros de bloques, polioxipropilenglicol, polioxietilenglicol, poli- 1, 2-oxibutilenglicol, polioxietilenglicol , poli-1,4-tetrametilenglicol , polioxietilenglicol, glicoles copoliméricos preparados a partir de mezclas o adición secuencial de 2 o más óxidos de etileno, y combinaciones de ellos. Poliéter polioles particularmente preferidos incluyen, pero sin limitarse a estos ejemplos, Voranol® 370 poliol, un poliéster poliol basado en sucrosa que tiene un número de hidroxilo de aproximadamente 370 y comercialmente disponible en Dow Chemical, Pluracol® 450 550 poliéter tetroles que tienen números de hidroxilo de aproximadamente 560 y 450, respectivamente, y están comercialmente disponibles en BASF Corporation, LHT-240, un poliéter triol que tiene un número de hidroxilo de aproximadamente 270 y comercialmente disponible en AC West Virginia Polyol Company.

En una modalidad, el (iii) poliol adicional se forma a partir de la condensación de un iniciador de amina y un óxido de alquileno, iniciadores de amina adecuadas incluyen, pero sin limitarse a estos ejemplos, anilina, N-alquilfenilendiaminas , 2,4'-2,2', y 4 , ' -metilendianilina, 2,6- o 2, 4-toluendiamina, toluendiaminas vicinales, o-cloro-anilina, p-aminoanilina, 1, 5-diaminonaftaleno, metileno dianilina, productos de condensación de anilina y formaldehido, diaminotoluenos isoméricos, aminas alifáticas, tales como monoalcanolaminas , dialcanolaminas y trialcanolaminas, etilendiamina, propilendiamina, trietilentriamina, metilamina, etanolamina, dietanolamina, N-metiletanolamina y N-etiletanolamina, N-metildietanolamina y N-etildietanolamina , trietanolamina, triisopropanolamina, 1, 3-diaminopropano, 1 , 3-diaminobutano, 1, -diaminobutano, y combinaciones de ellas. Alternativamente, el (iii) poliol adicional puede formarse a partir de la condensación de un iniciador de tiol y un óxido de alquileno. El iniciador de tiol puede incluir, pero sin limitarse a estos ejemplos, un producto de condensación de tiodiglicol, un producto de reacción de un ácido dicarboxilico y un tioéter glicol, alcantioles incluyendo por lo menos dos grupos -SH tales como 1 , 2-etanditiol, 1,2-propanditiol, 1, 2-propanditiol, y 1 , 6-hexanditiol, alquentioles tales como 2-buten-l, 4-ditiol, alquilntioles tales como 3-hexin-l, 6-ditiol, y combinaciones de ellos. Alternativamente, el (iii) poliol adicional puede incluir una funcionalidad poliéster amida. En una modalidad, un poliacetal es condensado con un óxido de alquileno. Además, el (iii) poliol adicional puede ser cualquiera de los polioles adicionales descritos en la Patente Norteamericana No. 6,534, 556 que se incorpora expresamente aquí por referencia con relación a estos polioles adicionales. Se entenderá también que el (iii) poliol adicional puede ser definido adicionalmente como un poliol simple o bien como dos o más polioles combinados. En otras palabras, más que un poliol adicional, puede estar incluido en la composición de resina. En varias modalidades, 2, 3, 4 y 5 polioles adicionales están incluidos en la composición de resina.

El (iii) poliol adicional está típicamente presente en una cantidad de 10 a 60 partes en peso, más típicamente en una cantidad de 20 a 50 partes en peso, y especialmente en una cantidad de 20 a 40 partes en peso por 100 partes en peso de la composición de resina. En una modalidad, el (iii) poliol adicional está definido adicionalmente como un poliéter poliol iniciado con sucrosa que está presente en una cantidad inferior o igual a aproximadamente 20% en peso con base en el peso total de la composición de resina. En otra modalidad, el (iii) poliol adicional se define adicionalmente como un poliéter tetrol que está presente en una cantidad inferior o igual a aproximadamente 20% en peso con base en el peso total de la composición de resina. En una modalidad adicional, el (iii) poliol adicional se define además como un poliéter triol que está presente en una cantidad inferior o igual a aproximadamente 30% en peso con base en el peso total de la composición de resina.

La composición de resina puede incluir también opcionalmente (iv) un catalizador. El (iv) catalizador puede incluir uno o varios catalizadores y típicamente incluye una combinación de catalizadores. En una modalidad, el (iv) catalizador incluye un catalizador de curado' de poliuretano. Típicamente, los catalizadores y curados de poliuretano aceleran una reacción del poliisocianato y el primer poliol y/o el (iii) poliol adicional. Los catalizadores de curado de poliuretano pueden también acortar el tiempo de pegajosidad, promover la resistencia verde y minimizar el encogimiento de espuma. Catalizadores de curado de poliuretano adecuados incluyen, pero sin limitarse a estos ejemplos, catalizadores organometálicos, tales como catalizadores de órgano-plomo, catalizadores de estaño, titanio, cobre, mercurio, cobalto, níquel, hierro, vanadio y manganeso, así como combinaciones de ellos. El catalizador de curado de poliuretano puede ser definido adicionalmente como una mezcla de octoato de plomo y naftalato de plomo. En una modalidad, el (iv) catalizador está sustancialmente libre de plomo y típicamente incluye menos que 0.1 parte en peso, más típicamente menos que 0.01 parte en peso, y especialmente típicamente menos que 0.001 parte en peso de plomo por 100 partes en peso del (iv) catalizador. En otra modalidad, el (iv) catalizador está libre de plomo. En una modalidad, el (iv) catalizador incluye octanoato de plomo que está presente en una cantidad de 0.3 a 0.9% en peso con base en el peso total de la composición de resina. En una modalidad adicional, el (iv) catalizador es de conformidad con lo descrito en la Patente Norteamericana No. 6,534,556, que se incorpora aquí expresamente por referencia con relación a estos catalizadores. catalizadores de curado de poliuretano adecuados incluyen, pero sin limitarse a estos ejemplos, aminas terciarias tales como trietilamina, 3-metoxipropildimetilamina, trietilendiamina, tributilamina, dimetilciclohexilamina , dimetilbenzilamina, N-metil-, N-etil- y N-ciclohexilmorfolina, ?,?,?' ,?' -tetrametiletilendiamina , N, , ' , N' -tetrametilbutandiamina o -hexandiamina, N, N, N' trimetilisorpopilpropilendiamina, pentametildietilentriamina, tetrametildiaminoetiléter, bis(-dimetilaminoprop'il) urea, dimetilpiperazina , l-metil-4-dimetilaminoetilpiperazina, 1 , 2-dimetilimidazol , 1-azabicilo [3.30] octano y preferentemente 1,4-diazabicilo [2.2.2] octano, y compuesto de alcanolamina tales como trietanolamina, isopropanolamina, N-metil-dietanolamina, y N-etildietanolamina, dimetiletanolamina, y combinaciones de ellos.

Aparte de los catalizadores de poliuretano, el (iv) catalizador puede incluir también un catalizador de soplado que promueve una reacción del (i) agente de expansión. El catalizador de soplado puede incluir éteres de aminas terciarias tales como N, N, , "-tetrametil- 2,2' diaminodietiléter , 2-dimetilaminoetil-1 , 3-dimetilaminorpopiléter , N , N-dimorfolinoetiléter , y combinaciones de ellos. El catalizador de soplado puede utilizarse puro o bien puede disolverse en un vehículo, como por ejemplo glicol. En varias modalidades, el catalizador de soplado está definido además como pentametildietilentriamina y/o polioxipropilendiamina y está presente en una cantidad de 0.01 a 3.0% en peso con base en el peso total de la composición de resina.

El (iv) catalizador puede incluir además un catalizador de gelación que promueve la gelación de la composición de resina a diferencia de la formación de espuma. El catalizador de gelación incluye típicamente un catalizador de amina, por ejemplo trietilendiamina en un vehículo de dipropilenglicol . Este tipo de catalizador está comercialmente disponible en Air Products Corp. bajo el nombre comercial Dabco® LV-33. En una modalidad, el catalizador de gelación está presente en una cantidad de 0.01 a 3.0% en peso con base en el peso total de la composición de resina.

Además del (iv) catalizador, la composición de resina puede también incluir opcionalmente un (v) surfactante. El (v) surfactante soporta típicamente la homogeneización del (i) agente de expansión (ii) primer poliol y (iii) poliol adicional y regula una estructura de celda de la espuma del poliuretano. Ejemplos no limitativos de surfactantes (v) adecuados incluyen sales de ácidos sulfónicos, por ejemplo sales de metales alcalinos y/o amonio de ácido oleico, ácido esteárico, ácido dodecilbenzendisulfónico o ácido dinaftilmetandisulfónico, y ácido ricinoleico, estabilizadores de espuma, como por ejemplo copolímeros de siloxanoxialquileno y otros organopolisiloxanos, alquil-fenoles oxietilados, alcoholes grasos oxietilados, aceites de parafina, ásteres de aceite de ricino. Esteres de ácido ricinoleico, aceite rojo Turkey y aceite de cacahuate, y reguladores de celdas, por ejemplo parafina, alcoholes grasos, y dimetilpolisiloxanos , en una modalidad, el (v) surfactante es un surfactante no silicona. En otras palabras, en esta modalidad el (v) surfactante está libre de silicona. Un surfactante no silicona particularmente adecuado es LK-443 comercialmente disponible en Air Products Corporation. El (v) surfactante puede estar incluido en la composición de resina en una cantidad de 0.001 a 5% en peso. Sin embargo, estas cantidades no pretenden limitar esta invención. La composición de resina puede incluir también opcionalmente (vi) agua. El agua puede ser de cualquier pureza, incluyendo agua de grifo, agua de pozo, agua desionizada, agua destilada, y similares. Típicamente, el agua está presente en una cantidad reducida. Por ejemplo, en varias modalidades, cuando se utiliza agua, el agua está presente en cantidades de 0.01 a 10 partes en peso, más típicamente de 0.1 a 5 partes en peso, y especialmente de 1 a 3 partes en peso de agua por 1200 partes en peso de la composición. El agua puede incluirse de conformidad con lo descrito en la Patente Norteamericana No. 6,534,556 que se incorporas expresamente aquí con por referencia con relación al agua. En una modalidad, el agua se utiliza como agente de expansión.

Además, la composición de resina puede incluir opcionalmente un (vii) aditivo o una pluralidad de aditivos. El aditivo puede seleccionarse dentro del grupo que consiste de extendedores de cadena, agentes anti-espuma, aditivos de procesamiento, terminadores de cadena, solventes, agentes tensoactivos, promotores de adhesión, agentes pirorretardantes, agentes antioxidantes, colorantes, estabilizadores de luz ultravioleta, rellenadores , agentes tixotrópicos, estabilizadores, fungicidas, pigmentos, colorantes, bacteriostatos, y combinaciones de ellos. En varias modalidades, el (vi) aditivo es una gente pirorretardante o una mezcla de agentes pirorretardantes. Ejemplos de agentes pirorretardantes adecuados incluyen, pero sin limitarse a estos ejemplos, fosfato de tricresilo, fosfato de tris ( 2-cloroetilo) , fosfato de tris (2-cloropropilo) , fosfato de tris ( 2 , 3-dibromopropilo) , fósforo rojo, hidrato de óxido de aluminio, trióxido de antimonio, óxido de arsénico, polifosfato de amonio Exolit®) y sulfato de calcio, trióxido de molibdeno, molibdato de amonio, fosfato de amonio, pentabromodifenilóxido 2,3-dibromopropanol, hexabromociclododecano, dibromoetildiclorociclohexano, grafito expansible o derivados de ácido cianúrico, melamina, almidón de maiz, y combinaciones de los mismos. La composición de resina incluye típicamente de 2 a 40 partes en peso, y más típicamente de 5 a 20 partes en peso del aditivo por 100 partes en peso de la composición de resina. El aditivo puede ser de conformidad con lo descrito en la Patente Norteamericana No. 6,534,556, que se incorpora aquí expresamente por referencia con relación al aditivo.

Con referencia de nuevo al método, el método incluye también el paso de combinar la composición de resina con el poliisocianato en ausencia con otros agentes de soplado para formar la mezcla. Típicamente, al combinarse, la mezcla es definida además como una "mezcla de formación de espuma" puesto que el (i) agente de expansión se vaporiza espontáneamente cuando es expuesto a presión atmosférica y el poliisocianato y la composición de resina se combinan y procesan. En otras palabras, el (i) agente de expansión actúa como un agente de formación de espuma para espumar la mezcla en una superficie de un sustrato en el cual se aplica la mezcla .

El poliisocianato y la composición de resina pueden combinarse a través de cualquier medio conocido en la técnica para formar la mezcla. Típicamente, el paso de combinar ocurre en un aparato de mezclado como por ejemplo un mezclador estático, una cámara de mezclado por colisión, o una bomba de mezclado. En una modalidad, el paso de mezclado ocurre en un tubo de mezclado estático. Alternativamente, el poliisocianato y la composición de resina pueden combinarse en una boquilla de rociado (20) en la medida en que la mezcla es rociada de conformidad con la presente invención. El poliisocianato y la composición de resina se combinan típicamente a un Indice de isocianato de aproximadamente 100 a 140, más típicamente de 100 a 130, de manera todavía más típica de 110 a 120, y especialmente típicamente de 110 a 115.

En una modalidad, el poliisocianato y la composición de resina se combinan para formar la mezcla en ausencia de los agentes de soplado que no son el (i) agente de expansión descrito arriba. En otra modalidad, el (i) agente de expansión se agrega a la composición de resina conforme la composición de resina es combinada con el poliisocianato.

En otra modalidad, el poliisocianato y la composición de resina se combinan con una corriente de aire que tiene típicamente una presión de 6.89 a 34.45 kPa (1 a 5 psi) , más típicamente de 13.78 a 27.56 kPa (2 a 4 psi), y más típicamente de aproximadamente 20.67 kPa (3 psi). En esta modalidad, el aire no funciona como agente de expansión sino que funciona como agente de mezclado. Se contempla que el poliisocianato puede combinarse con la corriente de aire antes de combinarse con la composición de resina. Alternativamente, la composición de resina puede combinarse con la corriente de aire antes de combinarse con el poliisocianato . Además, el poliisocianato y la composición de resina pueden combinarse simultáneamente con la corriente de aire. Se considera que la corriente de aire ayuda a mezclar y promover un rociado y una distribución regular de la mezcla, como se describirá con mayores detalles abajo.

El método incluye también el paso de rociar la mezcla en la superficie (S) para formar la espuma de poliuretano ahi. Típicamente, la mezcla es rociada a una tasa de 0.454 a 13.62 kg/min (1 a 30 libras/min) , más típicamente a una tasa de 2.27 a 11.35 kg/min (5 a 25 libras/min), todavía más típicamente a una tasa de 2.27 a 9.08 kg/min (5 a 20 libras/min) , y especialmente típicamente a una tasa de rociado de 2.724 a 7.718 kg/min (6 a 17 libras/min) . Asimismo, la mezcla es típicamente rociada a una presión inferior a 1722.5 kPa (250 psi) y más típicamente a una presión de 1584.7 a 1653.6 kPa (230 a 240 psi). Se contempla que la mezcla puede ser rociada en cualquier tasa o rango de tasas dentro de los rangos establecidos arriba. Finalmente, se contempla que la mezcla puede ser rociada en cualquier presión o rango de presiones dentro de los rangos establecidos arriba.

En el método, la mezcla es rociada con emisiones reducidas a partir de la boquilla de rociado (20) . La boquilla de rociado (20) a través de la cual la mezcla es rociada es típicamente una boquilla de abanico plano o una boquilla de cono. La terminología "abanico plano" y "cono" es bien conocida por parte de las personas con conocimientos en el diseño de boquillas. Boquillas de rociado (20) útiles están disponibles comercialmente en Spraying Systems Co. de heaton, Illinois bajo los nombres comerciales VeeJet®, WashJet®, FloodJet®, FiatJet®, FullJet®, y FoamJet®. Boquillas de rociado (20) particularmente útiles incluyen las boquillas de abanico plano VeeJetr y las boquillas de cono WashJet®. Las Figuras 1-5 ilustran boquillas de abanico plano particularmente útiles mientras que las Figuras 6 y 7 ilustran boquillas de cono particularmente útiles. Evidentemente, la presente invención no se limita al uso de estas boquillas de rociado (20) particulares y puede utilizar cualquier boquilla de abanico plano o cono conocida en la técnica o cualquier otro tipo de boquilla en la medida en que la mezcla es rociada de conformidad con la presente invención. La boquilla de rociado (20) puede formarse de cualquier material conocido en la técnica, pero típicamente se forma de bronce, acero inoxidable, Kynar®, acero inoxidable endurecido, y/o cerámica.

La mezcla es rociada a través de la boquilla de rociado (20) a un ángulo de rociado (a) que corresponde a un ángulo de rociado de control de 15 a 125 grados medido a una presión de 68.9 a 275.6 kPa (10 a 40 psi) utilizando agua como estándar, como se ilustra en las Figuras 8 y 9. Planteado de manera diferente, los ángulos de rociado medidos cuando se rocía la mezcla de la presente invención a través de la boquilla de rociado (20) pueden ser diferentes de los rangos de ángulos de rociado de control descritos aquí debido a la viscosidad de la mezcla en comparación con la viscosidad del estándar de agua. Solamente a título de ejemplo, la viscosidad de la mezcla puede ser mayor que la viscosidad del estándar de agua. Como tal, el ángulo de rociado real que es emitido a partir de la boquilla de rociado (20) cuando se rocía la mezcla puede ser diferente del ángulo de rociado que se produciría de otra manera si rociara agua a través de la misma boquilla de rociado (20) . Por consiguiente, el ángulo de rociado de control se refiere a un ángulo de rociado que se logra cuando se rocía agua a través de la boquilla de rociado (20) a una presión de 68.9 a 275.6 kPa (10 a 40 psi) . En una modalidad, el ángulo de rociado (a) se define además como correspondiendo a un ángulo de rociado de control de 15 a 120 grados cuando se mide a una presión de 275.6 kPa (40 psi) utilizando agua como estándar. En esta modalidad, el patrón de rociado plano tiene típicamente una anchura de rociado (W) que corresponde a una anchura de rociado de control de 5.08 a 76.2 cm (2 a 30 pulgadas) según lo medido a una distancia (D) de aproximadamente 25.4 cm (10 pulgadas) de la boquilla de rociado (20), como se muestra en la Figura 8, utilizando también agua como estándar. Planteado de manera diferente, las anchuras de rociado reales medidas cuando se está rociando la mezcla de la presente invención a través de la boquilla de rociado (20) pueden ser diferentes de la anchura de rociado de control descrita aquí debido a la viscosidad de la mezcla en comparación con la viscosidad del estándar de agua. De la misma manera que arriba, la viscosidad de la mezcla puede ser mayor que la viscosidad del estándar de agua. Como tal, la anchura de rociado real que es emitida a partir de la boquilla de rociado (20) cuando se rocía la mezcla puede ser diferente de la anchura de rociado que se produjera de otra manera si agua fuese rociada a través de la misma boquilla de rociado (20). Por consiguiente, la anchura de rociado de control se refiere a una anchura de rociado que se logra cuando se rocía agua a través de la boquilla de rociado (20) medido a una distancia (D) de aproximadamente 25.4 cm (10 pulgadas) de la boquilla de rociado (20) .

La mezcla puede ser rociada en un patrón de rociado plano que es sustancialmente planar. Se entenderá que la terminología "sustancialmente planar" se refiere a un patrón de rociado que es planar, casi planar, y/o que presenta características asociadas con elemento planar, sin restringirse necesariamente a este significado. Típicamente, boquillas de rociado (20) distribuyen la mezcla como un tipo de rociado de abanico plano o bien hoja. Como se sabe en la técnica del diseño de las boquillas, existen muchos tipos diferentes de boquillas de rociado (20) planas que incluyen configuraciones axiales y de desviación. Típicamente, ángulos de rociado más angostos producen flujos de mezcla a presiones más elevadas en la superficie (S) . En una modalidad, el patrón de rociado plano tiene una forma ahusada, como se sabe y como se define en la técnica. En otra modalidad, el patrón de rociado plano tiene una distribución regular, como se conoce y se define también en la técnica. Típicamente, el patrón de rociado plano que es sustancialmente planar es del tipo rociado a través de una boquilla de rociado plana.

En otra modalidad similar, el ángulo de rociado (a) corresponde a un ángulo de rociado de control de 15, 25, 40, 50, 65, 80, 95, 110, ó 120 grados cuando se mide a una presión de 275.6 kPa (40 psi) utilizando agua como estándar. La tecnología "patrón de rociado plano" es bien reconocida por parte de las personas con conocimiento en la materia, y se ilustra de manera aproximada en la Figura 9a. Se contempla que la mezcla puede ser rociada a cualquier ángulo de rociado o dentro de cualquier ángulo de ángulos de rociado dentro de los rangos establecidos arriba.

Alternativamente, el ángulo de rociado (a) puede ser definido adicionalmente como correspondiendo a un ángulo de rociado de control de equivalente a 15 a 125 grados, cuando se mide a una presión de 6.89 kPa (10 psi) en un patrón de rociado cónico utilizando agua como estándar. En una modalidad, la mezcla es rociada en un patrón de rociado cónico que tiene una anchura de rociado (W) que corresponde a una anchura de rociado de control de 5.08 a 76.2 cm (2 a 30 pulgadas) según lo medido a una distancia de aproximadamente 25.4 cm (10 pulgadas) de la boquilla de rociado (20) como se muestra en la Figura 8b, utilizando también agua como estándar. En otras modalidades, el ángulo de rociado (a) está definido adicionalmente como correspondiendo a un ángulo de rociado de control de 50 a 80 grados cuando se mide a una presión de 6.89 kPa (10 psi) utilizando agua como estándar o que corresponde a un ángulo de rociado de 120 a 125 grados cuando se mide a una presión de 6.89 kPa (10 psi) utilizando agua como estándar, como se muestra en la Figura 9b. En otras modalidades similares, el ángulo de rociado (a) está definido adicionalmente como correspondiendo a un ángulo de rociado de control de aproximadamente 60 o 70 grados cuando se mide a una presión de 6.89 kPa (10 psi) utilizando agua como estándar. La terminología "patrón de rociado cónico" es conocida por parte de las personas con conocimientos en la materia de diseño de boquillas y se ilustra de manera aproximada en la figura 9b. Típicamente, los patrones de rocío cónicos de la presente invención son anillos huecos de la mezcla rociada a partir de la boquilla de rociado (20) . Se contempla que la mezcla puede ser rociada a cualquier ángulo de rociado o dentro de cualquier rango de ángulos de rociado dentro de los rangos establecidos arriba.

En una modalidad, la mezcla de la presente invención es rociada con una boquilla de rociado comercialmente disponible en Spraying Systems Co. de Wheaton, Illinois, que tiene un número de parte de 5050. En esta modalidad, la boquilla de rociado es calibrada para flujo de 19 litros (5 galones) de agua por minuto a una presión de 275.6 kPa (40 psi), produce un ángulo de rociado de control de aproximadamente 50 grados, produce un ángulo de rociado de la mezcla de la presente invención de aproximadamente 31 grados, y produce una anchura de rociado de la mezcla de la presente invención de aproximadamente 43.18 cm (17 pulgadas) cuando se mide a una distancia (D) de aproximadamente 76.2 cm (30 pulgadas) de la boquilla de rociado. En otra modalidad, la mezcla de la presente invención es rociada con una boquilla de rociado comercialmente disponible en Spraying Systems Co . que tiene un número de parte de 5070. En esta modalidad, la boquilla de rociado es calibrada para flujo de 19 litros (5 galones) de agua por minuto a una presión de 275.6 kPa (40 psi), produce un ángulo de rociado de control de aproximadamente 70 grados, produce un ángulo de rociado de la mezcla de la invención de aproximadamente 35 grados, y produce una anchura de rociado de la mezcla de la invención de aproximadamente 48.26 cm (19 pulgadas) cuando se mide a una distancia (D) de aproximadamente 76.2 cm (30 pulgadas) de la boquilla de rociado. En otra modalidad, la mezcla de la invención es rociada con una boquilla de rociado comercialmente disponible en Spraying Systems Co. que tiene un número de parte de 5030. En esta modalidad, la boquilla de rociado es calibrada para flujo de 19 litros (5 galones) de agua por minuto a una presión de 275.6 kPa (40 psi), produce un ángulo de rociado de control de aproximadamente 30 grados, produce un ángulo de rociado de la mezcla de la presente invención de aproximadamente 43 grados, y produce una anchura de rociado de la mezcla de la presente invención de aproximadamente 60.96 cm (24 pulgadas) cuando se mide a una distancia (D) de aproximadamente 76.2 cm (30 pulgadas) de la boquilla de rociado. En otra modalidad, la mezcla de la invención es rociada con una boquilla de rociado comercialmente disponible en Spraying Systems Co. que tiene un número de parte de 5015. En esta modalidad, la boquilla de rociado es calibrada para flujo de 19 litros (5 galones) de agua por minuto a una presión de 275.6 kPa (40 psi), produce un ángulo de rociado de control de aproximadamente 15 grados, produce un ángulo de rociado de la mezcla de la invención de aproximadamente 47 grados, y produce una anchura de rociado de la mezcla de la invención de aproximadamente 66.04 cm (26 pulgadas) cuando se mide a una distancia (D) de aproximadamente 76.2 cm (30 pulgadas) de la boquilla de rociado.

El patrón de rociado producido por la boquilla de rociado, ya sea plana o cónica, no se limita a las anchuras mencionadas arriba y puede tener anchuras diferentes según lo deseado por una persona con conocimientos en la materia. Como se describió primero arriba, las anchuras de rociado reales medidas cuando se está rociando la mezcla de la presente invención a través de la boquilla de rociado (20) pueden ser diferentes de las anchuras de rociado de control descritas aquí debido a la viscosidad de la mezcla en comparación con la viscosidad del estándar de agua. En una modalidad, la anchura de rociado (W) se relaciona al ángulo de rociado (a) y a la presión de rociado. Sin embargo, la anchura de rociado (W) no se relaciona necesariamente con el ángulo de rociado (a) y/o la presión de rociado. La tabla siguiente establece algunas anchuras de rociado de control (W) que pueden utilizarse en esta invención, sin ser limitantes. Las anchuras de rociado de control siguientes se miden a una presión de 275.6 kPa (40 psi) utilizando agua como estándar. Ángulo de Distancia (D de la Boquilla de Rociado (cm Rociado de [pulgadas] ) a la cual se Obtuvo la Anchura de Control a Rociado de Control Utilizando Agua como (°) Estándar Utilizando 15.24 20.32 25.4 30.48 38.1 45.42 Agua como (6") (8") (10") (12") (15") (18") Estándar Anchuras de Rociado de Control (cm ^pulgadas] ) 15 4.064 5.334 6.604 8.128 9.906 11.938 (1.6) (2.1) (2.6) (3.2) (3.9) (4.7) 25 6.858 6.35 11.176 13.462 16.764 20.32 (2.7) (3.5) (4.4) (5.3) (6.6) (8.0) 40 11.176 14.732 18.542 22.098 27.686 33.274 (4.4) (5.8) (7.3) (8.7) (10.9) (13.1) 65 19.304 25.908 32.258 38.862 48.768 58.166 (7.6) (10.2) (12.7) (15.3) (19.2) (22.9) 80 25.654 34.036 42.672 51.308 64.008 76.962 (10.1) (13.4) (16.8) (20.2) (25.2) (30.3) 110 43.434 57.912 72.39 87.122 108.712 130.556 (17.1) (22.8) (28.5) (34.3) (42.8) (51.4) Además del método, la presente invención ofrece también un sistema de rociado de poliuretano (se conoce a continuación como el "sistema") . Un esquema general del sistema se presenta en la Figura 11. El sistema se utiliza para reducir las emisiones el poliisocianato mientras se está rociando la mezcla del poliisocianato y la composición de resina sobre la superficie (S) . El sistema incluye un primer tanque de suministro de reactivo que incluye la composición de resina y un segundo tanque de suministro de reactivo que incluye el poliisocianato. El primer tranque de suministro de reactivo y el segundo tanque de suministro de reactivo puede ser cualquier recipiente conocido en la técnica como por ejemplo bolsas, tambos, y tanques, y pueden presentar cualquier tamaño y forma. Típicamente, el primer tanque de suministro de reactivo y el segundo tanque de suministro de reactivo tiene una capacidad de 68.1 kg (150 libras) a 18,160 kg (40,000 libras). El primer tanque de suministro de reactivo y el segundo tanque de suministro de reactivo son típicamente transportables y ligeros de tal manera que puedan ser fácilmente utilizados en varias aplicaciones.

Alternativamente, el primer tanque de suministro de reactivo y el segundo tanque de suministro de reactivo pueden ser permanentes y no móviles. Se contempla también que el sistema puede incluir más que dos tanques de suministro de reactivos. Por ejemplo, se pueden utilizar un tercer tanque de suministro de reactivo y un cuarto tanque de suministro de reactivo (o más tanques de suministro de reactivo) y pueden incluir poliisocianatos , polioles, o aditivos adicionales, además de los descritos arriba. Típicamente, el contenido del primer tanque de suministro de reactivo y el contenido del segundo tanque de suministro de reactivo tienen una viscosidad inferior o igual a aproximadamente 1,200 cps y más típicamente inferior a aproximadamente 600 cps cuando se mide a una temperatura de 21°C (70°F) .

El sistema incluye también una fuente de propelente gaseoso. La fuente puede ser un tanque presurizado o un generador de gas de alimentación continua. El propelente gaseoso puede ser cualquiera conocido en la técnica e incluye típicamente, pero sin limitarse a estos ejemplos, un gas comprimido como por ejemplo dióxido de carbono, nitrógeno, y/o un gas noble. Alternativamente, el propelente gaseoso puede ser un gas comprimido colocado dentro de uno o ambos del primer tanque de suministro de reactivo y segundo tanque de suministro de reactivo (o más tanques de suministro de reactivos) . Típicamente, la fuente del propelente gaseoso es un tanque presurizado que se encuentra en comunicación de fluido tanto con el primer tanque de suministro de reactivo como con el segundo tanque de suministro de reactivo y suministra una presión de 1033.5 a 2067 kPa (150 a 300 psi) y más típicamente una presión de aproximadamente 1619.15 kPa (235 psi) , al primer tanque de suministro de reactivo y segundo tanque de suministro de reactivo. En una modalidad, el sistema incluye una unidad de medición de bombeo que puede operar a una presión de aproximadamente 1619.15 kPa (235 psi) .

El sistema incluye también un aparato de mezclado (o más que un aparato de mezclado) conectado al primer tanque de suministro de reactivo y al segundo tanque de suministro de reactivo y conectado a la fuente de propelente gaseoso para mezclar la composición de resina y el poliisocianato antes del rociado. El aparato de mezclado está típicamente conectado y en comunicación de fluido con el primer tanque de suministro de reactivo y el segundo tanque de suministro de reactivo a través de medios de conexión tales como mangueras, válvulas, y/o líneas de fluido. En una modalidad, el medio de conexión está calentado a una temperatura de 24°C (75°F) a 32°C (90°F) . El aparato de mezclado está también típicamente conectado con la fuente del propelente gaseoso a través del medio de conexión que puede ser igual o diferente de los medios de conexión descritos arriba.

En una modalidad alternativa, el aparato de mezclado o los varios aparatos de mezclado está(n) conectado (s) y en conexión de fluido con el primer tanque de suministro de reactivo y el segundo tanque de suministro de reactivo a través de un dispositivo de control de proporción, como se muestra en la Figura 12. El dispositivo de control de proporción puede ser definido adicionalmente como una caja de velocidades que se utiliza para monitorear y controlar la proporción de los contenidos del primer tanque de suministro de reactivo y segundo tanque de suministro de reactivo. El aparato de mezclado o los varios aparatos de mezclado pueden también estar conectados y en conexión de fluido con el primer tanque de suministro de reactivo y el segundo tanque de suministro de reactivo a través de un controlador de flujo, como se muestra en la Figura 12. El controlador de flujo y el dispositivo de control de proporción pueden estar conectados y en conexión de fluido entre ellos. Típicamente, el controlador de flujo controla un flujo de los contenidos del primer tanque de suministro de reactivo y segundo tanque de suministro de reactivo.

Además, el sistema incluye la boquilla de rociado (20) . La boquilla de rociado (20) está conectada con el aparato de mezclado y minimiza las emisiones del poliisocianato mientras se está rociando la mezcla en la superficie (S) . La boquilla de rociado (20) se define además típicamente como una boquilla de cono o una boquilla de abanico. Boquillas de cono particularmente adecuadas incluyen, pero sin limitarse a estos ejemplos, boquillas de cono completo, boquillas de cono hueco, y combinaciones de ellas. Boquillas de abanico particularmente adecuadas incluyen, pero sin limitarse a estos ejemplos, boquillas de abanico plano, boquillas de abanico de inundación, y combinaciones de ellos. Evidentemente, cualquier boquilla de rociado conocida en la técnica puede utilizarse con el sistema en la medida en que la mezcla es rociada de conformidad con lo descrito arriba, y la boquilla de rociado reduce las emisiones del poliisocianato al efectuarse el rociado.

Además de la descripción arriba, la boquilla de rociado (20) incluye típicamente un cuerpo de boquilla (22) que tiene un eje longitudinal (L) y extremos corriente arriba y corriente abajo (24, 26) opuestos entre ellos, como se muestra en las Figuras 1-7. La boquilla de rociado (20) tiene también típicamente un pasaje definido por el cuerpo de boquilla (22) y en comunicación de fluido con los extremos corriente arriba y corriente abajo (24, 26) a lo largo del eje longitudinal (L) para recibir la mezcla.

La boquilla de rociado (20) tiene también típicamente un orificio de rociado (28) definido por el cuerpo de boquilla (22) y colocado en el extremo corriente abajo (26) del cuerpo de boquilla (22) transversalmente con relación al eje longitudinal (L) para rociar la mezcla, como también se muestra en las Figuras 1-7. El orificio de rociado (28) puede ser de cualquier tamaño y de cualquier forma pero típicamente es circular y tiene un radio (r) de aproximadamente 0.0254 cm (0.01 pulgadas) a aproximadamente 0.635 cm (0.25 pulgadas). En una modalidad, el extremo corriente arriba 24) de la boquilla de rociado (20) tiene roscas de tal manera que la boquilla de rociado (20) pueda ser una boquilla "macho" o "hembra", como se sabe en la técnica. Ejemplos de boquillas "macho" se ilustran en las Figuras la, Ib, 3a, 3b, 5, 6a-6c, y 7a-7c. Ejemplos de boquillas "hembra" se ilustran en las figuras 2a, 2b, 4a y 4b. En otra modalidad, el cuerpo de boquilla (22) tiene una brida formada de manera integral (30) que se extiende radialmente a partir de ahí, como se muestra en las Figuras 1-7. La brida formada integralmente (30) puede colocarse entre el extremo corriente arriba roscado (24) y el extremo corriente abajo (26) para soportar el cuerpo de boquilla (22) como se muestra en las Figuras la, Ib, 3a, 3b, 5, 6a-6c, y 7a-7c. Típicamente, la brida (30) tiene una pluralidad de superficies planas (32) colocadas transversalmente con relación al eje longitudinal (L) para permitir el enganchamiento roscado del extremo corriente arriba roscado (24) a una línea de alimentación que proporciona la mezcla del poliisocianato y la composición de resina a la boquilla de rociado (20) como se muestra en las figuras 1-7. La boquilla de rociado (20) puede también incluir un inserto, como por ejemplo una aleta de estabilizador, (no se ilustra en las Figuras) con el objeto de reducir la turbulencia de la mezcla y mejorar la eficiencia de patrón de rociado.

Además, el sistema puede incluir también cualquier otro componente típico, como por ejemplo válvulas de sangrado de aire, descargas de agua, válvula de alivio, filtros, y similares. Estos componentes pueden ser seleccionados por una persona con conocimientos en la materia y pueden utilizarse en cualquier punto apropiado del sistema.

En una modalidad, el sistema incluye una serie de reguladores y válvulas, de conformidad con la Figura 13. Alternativamente, el sistema puede incluir uno o varios elementos presentados en la Figura 13. Los elementos del sistema de rociado pueden estar "conectados" entre ellos a través de cualquier medio conocido en la técnica, incluyendo tubería, tubos, con lineas de alimentación y similares, según lo puede seleccionar una persona con conocimientos en la materia .

EJEMPLOS Una mezcla (Mezcla 1) de un poliisocianato y una composición de resina de la presente invención se forma y es rociada en una superficie de conformidad con el método de la presente invención. Una mezcla comparativa (Mezcla Comparativa 1) que incluye el mismo poliisocianato y una composición de resina comparativa se forma también y se rocía en una superficie pero no de conformidad con la presente invención. Durante el rociado, concentraciones (es decir, emisiones) del poliisocianato en el aire se miden de conformidad con OSHA Método 47 y se reportan abajo.

Formación y Rociado de la Mezcla 1: La composición química de la Mezcla 1 es la siguiente: Poliisocianato : El poliisocianato es metilendifenildiisocianato (MDI) comercialmente disponible en BASF Corporation. El poliisocianato está combinado con la Composición de Resina descrita abajo a un índice de Isocianato de aproximadamente 115.

Composición de Resina: La Composición de Resina incluye los siguientes en donde las partes en peso son por 100 partes en peso de la Composición de Resina: 10 partes en peso de (i) Agente de expansión que es 1, 1,1, 3, 3-pentafluoropropano (HFC R-245fa) comercialmente disponible en Honeyv/ell bajo el nombre comercial de Enovate®; 27.25 partes en peso de un Poliol de Mannich que es un poliéter poliol que tiene una funcionalidad nominal de aproximadamente 4, un número de hidroxilo de 425 mg KOH/g, y un recubrimiento de óxido de etileno de 20% y que esta disponible en el comercio en Carpenter Co. bajo el nombre comercial de Carpol® MX-425; 33.45 partes en peso de (iii) Poliol Adicional 1 que es un poliéster poliol aromático que tiene un número de hidroxilo de 235-265 mg KOH/g y comercialmente disponible en Oxid, Inc. de Houston, Texas, bajo el nombre comercial Terol® 250; 3 partes en peso de (iii) Poliol Adicional 2 que es un poliéter poliol iniciado con glicerina/sucrosa que tiene un número de hidroxilo nominal de 280 mg KOH/g y una funcionalidad nominal de 7 y está comercialmente disponible en Carpenter Co . bajo el nombre comercial Carpol® GSP-280; 0.3 partes en peso de (iv) catalizador 1 que es dimetiletanolamina y está disponible en el comercio en Air Products & Chemicals, Inc. bajo el nombre comercial DABCO® DMEA; 3 gramos de (iv) Catalizador 2 que es una solución de 1,4-Diazabiciclo [2.2.2 ] octano comercialmente disponible en Air Products & Chemicals, Inc. bajo el nombre comercial DABCO® 333LV; 1.5 partes en peso de (iv) catalizador 3 que es un catalizador de soplado que es polioxiopropilendiamina comercialmente disponible en Huntsman Corporation bajo el nombre comercial de D-230 0.5 partes en peso de (iv) catalizador 4 que es un catalizador de estaño comercialmente disponible en Air Products & Chemicals, Inc. bajo el nombre comercial DABCO® T; 1 parte en peso de (v) surfactante que es un surfactante de silicona comercialmente disponible en Air Products & Chemicals, Inc. bajo el nombre comercial de DABCO® DC 193; 10 partes en peso de (vi) Aditivo 1 que es un agente pirorretardante que es trietilfosfato; 8 partes en peso de (vi) Aditivo 2 que es un agente pirorretardante comercialmente disponible en Great Lakes Chemical bajo el nombre comercial de PHT 4-Diol; y 2 partes en peso de agua desionizada.

Después de la formación, la Mezcla 1 es rociada en una superficie de cartón utilizando el método de la presente invención y una boquilla de rociado de abanico plano comercialmente disponible en Praying Systems Co. bajo el nombre comercial VeeJet® 4U-4040. Esta muestra es rociada a una presión de 1619.15 kPa (235 psi) a un ángulo de rociado de 40 grados, a una temperatura de aproximadamente 27°C (80°F), y a una tasa de aproximadamente 7.718 kg/min (17 libras/min) .

Más específicamente, la Mezcla 1 es rociada en la superficie de cartón durante aproximadamente 18 minutos. A lo largo de los 18 minutos, se miden las concentraciones (es decir, emisiones) del poliisocianato en el aire a 4 intervalos de distancia diferentes (Distancias 1, 2, 3 y 4). Las concentraciones son medidas de conformidad con OSHA Método 47, y se reportan como un promedio en partes por billón del poliisocianato en el aire. Las concentraciones se presentan en la Tabla 1 abajo.

Formación y rociado de la Mezcla Comparativa 1: Dos muestras de la Mezcla Comparativa son también rociadas en la superficie de cartón, pero el rociado se efectúa utilizando una pistola de rociado de colisión de tipo Glascraft Probler, como se conoce en la técnica. Las muestras son rociadas a una presión de 8,268 kPa (1200 psi) , a un ángulo de rociado de 40 grados, a una temperatura de aproximadamente 27°C (80°F) , y a una tasa de aproximadamente 7.718 kg/min (17 libras/min).

Más específicamente, las dos muestras de la Mezcla Comparativa 1 son rociadas en la superficie de cartón durante aproximadamente 18 minutos. A lo largo de los 18 minutos, se miden las concentraciones (es decir, emisiones) del poliisocianato en el aire a 4 intervalos de distancia diferentes (Distancias 1, 2, 3 y 4) . Las concentraciones son medidas de conformidad con OSHA Método 47, y se reportan como un promedio en partes por billón del poliisocianato en el aire. Las concentraciones se presentan en la Tabla 1 abajo. TABLA 1 Distancia Distancia Distancia Distancia 1 2 3 4 Mezcla 1 2.3 No No 1.8 Detectado Detectado Muestra 1 de 55 31 5 55 Mezcla Comparativa 1 Muestra 2 de 59 34 16 59 Mezcla Comparativa 2 Reducción -96% -100% -100% -97% Porcentual Muestra 1 en comparación con Mezcla 1 Reducción -96% -100% -100% -97% Porcentual Muestra 2 en comparación con Mezcla 1 Las emisiones reportadas a la Distancia 1 son determinadas a aproximadamente 76.25 cm (2.5 pies) medido perpendicularmente a partir de la superficie de cartón a una altura de aproximadamente 91.5 cm (3 pies) del suelo.

Las emisiones reportadas a la Distancia 2 son determinadas aproximadamente 4.575 m (15 pies) medido perpendicularmente a partir de la superficie de cartón a una altura de aproximadamente 91.5 cm (3 pies) del suelo.

Las emisiones reportadas a la Distancia 3 se determinan a aproximadamente 4.575 m (15 pies) medido perpendicularmente a partir de la superficie de cartón a una altura de aproximadamente 91.5 cm (3 pies) del suelo.

Las emisiones reportadas a Distancia 4 se determinan aproximadamente 152.5 cm (5 pies) medido perpendicularmente a partir de la superficie de cartón a una altura de aproximadamente 183 cm (6 pies) del suelo y son definidas adicionalmente como emisiones dentro de 45.72 cm (18 pulgadas) de una zona de respiración del personal que está efectuando el rociado.

Los resultados presentados arriba indican que el uso del sistema y método de la presente invención reducen significativamente las emisiones y la concentración de poliisocianato en el aire. Los resultados indican también que la mezcla puede ser rociada utilizando la presente invención en entornos cerrados y/o no ventilados con riesgo reducido de sobreexposicion al poliisocianato . Los resultados indican además que este método reduce la necesidad de utilizar respiradores y equipo de protección cuando se está rociando la mezcla.

La presente invención se ha descrito en una forma ilustrativa, y debe entenderse que la terminología que ha sido utilizada se contempla para describir y no limitar. Evidentemente, muchas modificaciones y variaciones de la presente invención son posibles tomando en cuenta las enseñanzas arriba, y la presente invención puede practicarse de manera diferente de lo específicamente descrito.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para reducir las emisiones de una poliisocianato mientras se está rociando una mezcla en la superficie, dicho método comprende los pasos de: A. proporcionar un poliisocianato; B. proporcionar una composición de resina que tiene un contenido de hidroxilo de por lo menos 400 mg KOH/g y que comprende (i) un agente de expansión que se encuentra en estado liquido bajo una presión por lo menos igual a la presión atmosférica, (ii) un primer poliol seleccionado dentro del grupo que consiste de un poliol de Mannich, un poliol autocatalítico, y combinaciones de ellos, (iii) por lo menos un poliol adicional diferente del primer poliol, y opcionalmente (iv) un catalizador, (v) un surfactante, y (vi) agua; C. combinar la composición de resina con el poliisocianato en ausencia de otros agentes de soplado para formar la mezcla; y D. rociar la mezcla en la superficie para formar una espuma de poliuretano que tiene un contenido de celdas cerradas de por lo menos 90%, en donde la mezcla es rociada a través de una boquilla de rociado a un ángulo de rociado que corresponde a un ángulo de rociado de control de 15 a 125 grados de conformidad con lo medido a una presión de 68.9 a 275.6 kPa (10 a 40 psi) utilizando agua como estándar; y en donde el paso de rociado produce menos que 50 partes del poliisocianato por un billón de partes de aire de conformidad con OSHA Método 47.

2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el ángulo de rociado se define además como correspondiendo a un ángulo de rociado de control de 15 a 120 grados cuando se mide a una presión de 275.6 kPa (40 psi) utilizando agua como estándar, y la mezcla es rociada en un patrón de rociado plano que es sustancialmente planar y que tiene una anchura de rociado que corresponde a una anchura de rociado de control de 5.08 a 76.2 cm (2 a 30 pulgadas) según lo medido a una distancia de aproximadamente 25.4 cm (10 pulgadas) de la boquilla de rociado utilizando agua como estándar.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, en donde el ángulo de rociado se definen además como correspondiendo a un ángulo de rociado de control de aproximadamente 15, 25, 40, 50, 65, 80, 95, 110, ó 120 grados cuando se mide a una presión de 275.6 kPa (40 psi) utilizando agua como estándar.

4. Un método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el ángulo de rociado se define además como correspondiendo a un ángulo de rociado de control de 15 a 125 grados cuando se mide a una presión de 68.9 kPa (10 psi) utilizando agua como estándar, en donde la mezcla es rociada en un patrón de rociado cónico, y en donde el patrón de rociado cónico tiene una anchura de rociado que corresponde a una anchura de rociado de control de 5.08 a 76.2 cm (2 a 30 pulgadas) según lo medido a una distancia de aproximadamente 25.4 cm (10 pulgadas) de la boquilla de rociado utilizando agua como estándar .

5. Un método de conformidad con la reivindicación 4, en donde el ángulo de rociado está definido además como correspondiendo a un ángulo de rociado de control de 50 a 80 grados cuando se mide a una presión de 68.9 kPa (10 psi) utilizando agua como estándar.

6. Un método de conformidad con la reivindicación 4, en donde el +ángulo de rociado está definido además como correspondiendo a un ángulo de control de 120 a 125 grados cuando se mide a una presión de 68.9 kPa (10 psi) utilizando agua como estándar.

7. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el paso de rociar produce menos que 50 partes por billón del poliisocianato en aire dentro de un semicírculo que emana de la superficie y que tiene un radio de 91.5 cm (3 pies) medido a partir de la superficie según lo determinado utilizando OSHA Método 47.

8. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el paso de rociar produce menos que 5 partes por billón del poliisocianato en aire dentro de un semicírculo que emana de la superficie y tiene un radio de 91.5 cm (3 pies) medido a partir de la superficie según lo determinado utilizando OSHA Método 47.

9. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el paso de rociado se define además como el rociado de la mezcla del poliisocianato y la composición de resina a una tasa de rociado de 2.724 a 7.718 kg (6 a 17 libras) de la mezcla por minuto.

10. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el paso de rociado se define además como el rociado de la mezcla a una presión de rociado inferior a 1722.5 kPa (250 psi).

11. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el paso de combinar está definido adicionalmente como la combinación de la composición de resina con el poliisocianato y una corriente de aire para formar la mezcla.

12. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6 que comprende además el paso de calentar el poliisocianato y la composición de resina a una temperatura de 21°C (70°F) a 35°C (95°F) .

13. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el paso de combinar la composición de resina con el poliisocianato está definido además como mezclar la composición de resina y el poliisocianato a un Indice de isocianato de 110 a 1120.

14. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la boquilla de rociado se define además como comprendiendo un cuerpo de boquilla que tiene un eje longitudinal, extremos corriente arriba y corriente abajo opuestos entre ellos, y un pasaje definido por el cuerpo de boquilla y en comunicación de fluido con los extremos corriente arriba y corriente abajo a lo largo del eje longitudinal para recibir la mezcla y que comprende también un orificio de rociado definido por el cuerpo de boquilla y colocado en el extremo corriente abajo del cuerpo de boquilla transversalmente con relación al eje longitudinal para rociar la mezcla con emisiones reducidas.

15. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el orificio de rociado tiene un radio de aproximadamente 0.0254 cm (0.01 pulgadas) a aproximadamente 0.635 cm (0.25 pulgadas).

16. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el agente de expansión se define adicionalmente como HFC 134a.

17. Un método de conformidad con la reivindicación 16, en donde el agente de expansión está presente en una cantidad de 3 a 10 por ciento en peso con base en el peso total de la composición de resina.

18. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6 en donde el poliol de Mannich se define además como un amino-poliol aromático que tiene un contenido de hidroxilo de por lo menos 460 mg KOH/g.

19. Un método de conformidad con la reivindicación 18, en donde el contenido de hidroxilo es de por lo menos 2.8 meq/g.

20. un método de conformidad con la reivindicación 18, en donde el poliol de Mannich está presente en una cantidad de 20 a 40 por ciento en peso con base en el peso total de la composición de resina.

21. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el por lo menos un poliol adicional es un poliéter poliol iniciado con sucrosa.

22. Un método de conformidad con la reivindicación 21, en donde el poliéter poliol iniciado con sucrosa está presente en una cantidad inferior o igual a aproximadamente 20 por ciento en peso con base en el peso total de la composición de resina .

23. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el por lo menos un poliol adicional es un poliéter tetrol.

24. Un método de conformidad con la reivindicación 23, en donde el poliéter tetrol se presenta en una cantidad inferior o igual a aproximadamente 20 por ciento en peso con base en el peso total de la composición de resina.

25. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el por lo menos un poliol adicional es un poliéter triol.

26. Un método de conformidad con la reivindicación 25, en donde el poliéter triol está presente en una cantidad inferior o igual a aproximadamente 30 por ciento en peso con base en el peso total de la composición de resina.

27. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el catalizador comprende un catalizador de curado, un catalizador de soplado, y un catalizador de gelación.

28. Un método de conformidad con la reivindicación 27, en donde el catalizador de curado está libre de plomo.

29. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el surfactante se define además como un surfactante no silicona y está presente en una cantidad de 0.01 a 5.0 por ciento en peso con base en el peso total de la composición de resina.

30. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la superficie se define además como una pared de un edificio.

31. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el paso de rociar produce menos que 5 partes por billón del poliisocianato en aire dentro de un semicírculo que emana de la superficie y que tiene un radio de 91.5 cm (3 pies) medido a partir de la superficie de conformidad con lo determinado utilizando OSHA Método 47, en donde el paso de rociar está definido adicionalmente como rociar la mezcla del poliisocianato y la composición de resina a una tasa de rociado de 2.724 a 7.718 kg (6 a 17 libras) por minuto a una presión de rociado inferior a 1722.5 kPa (250 psi) , en donde el paso de combinar se define además como combinar la composición de resina con el poliisocianato y una corriente de aire para formar la mezcla, en donde el método comprende además el paso de calentar el poliisocianato y la composición de resina a una temperatura de 21°C (70°F) a 35°C (95°F), y en donde el agente de expansión se define adicionalmente como HFC 134a.

32. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el paso de rociar produce menos que 5 partes por billón del poliisocianato en aire dentro de un semicírculo que emana de la superficie y que tiene un radio de 91.5 cm (3 pies) medido a partir de la superficie de conformidad con lo determinado utilizando OSHA Método 47, en donde el paso de rociar está definido además como rociar la mezcla del poliisocianato y la composición de resina a una tasa de rociado de 2.724 a 7.718 kg (6 a 17 libras) por minuto y a una presión de rociado inferior a 1722.5 kPa (250 psi), en donde el paso de combinar se define además como combinar la composición de resina con el poliisocianato y una corriente de aire para formar la mezcla, y en donde el método comprende además el paso de calentar el poliisocianato y la composición de resina a una temperatura de 21°C (70°F) a 35°C (95°F).

33. Un sistema de rociado de poliuretano utilizado para minimizar las emisiones de un poliisocianato mientras se está rociando una mezcla de un poliisocianato y una composición de resina sobre una superficie, dicho sistema comprende: A. un primer tanque de suministro de reactivo que comprende la composición de resina que tiene un contenido de hidroxilo de por lo menos 400 mg KOH/g y que comprende: (i) un agente de expansión que se encuentra en estado liquido a temperatura ambiente bajo una presión mayor que la presión atmosférica; (ii) un primer poliol seleccionado dentro del grupo de un poliol de Mannich, un poliol autocatalitico, y combinaciones de ellos; (iii) por lo menos un poliol adicional diferente del primer poliol; (iv) un catalizador opcional; (v) un surfactante opcional; y (vi) opcionalmente agua, en done dicha composición de resina no tiene otro agente de expansión; B. un segundo tanque de suministro de reactivo que comprende el poliisocianato; C. una fuente de propelente gaseoso conectada a dicho primer tanque de suministro de reactivo y a dicho segundo tanque de suministro de reactivo; D. un aparato de mezclado conectado a dicho primer tanque de suministro de reactivo y a dicho segundo tanque de suministro de reactivo para mezclar la composición de resina y el poliisocianato antes del rociado; E. una boquilla de rociado conectada a dicho aparato de mezclado y que produce menos que 50 partes del poliisocianato por un billón de partes de aire de conformidad con OSHA Método 47 mientras se está rociando la mezcla en la superficie para formar una espuma de poliuretano que tiene un contenido de celdas cerradas de por lo menos 90 por ciento, dicha boquilla de rociado comprende: (i) un cuerpo de boquilla que tiene un eje longitudinal, extremos corriente arriba y corriente abajo opuestos entre ellos, y un pasaje definido por dicho cuerpo de boquilla y en comunicación de fluido con dicho extremo corriente arriba y dicho extremo corriente abajo a lo largo de dicho eje longitudinal para recibir la mezcla; y (ii) un orificio de rociado definido por dicho cuerpo de boquilla y colocado en dicho extremo corriente abajo de dicho cuerpo de boquilla transversalmente con dicho eje longitudinal para rociar la mezcla a un ángulo de rociado que corresponde a un ángulo de rociado de control de 15 a 125 grados medido a una presión de 68.9 a 275.6 kPa (10 a 40 psi) utilizando agua como estándar.

34. Un sistema de rociado de poliuretano de conformidad con la reivindicación 33, en donde dicha fuente de propelente gaseoso está definida además como gas comprimido.

35. Un sistema de rociado de poliuretano de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 33 ó 34, en donde dicho aparato de mezclado está conectado a dicho primer tanque de suministro de reactivo y a dicho segundo tanque de suministro de reactivo a través de un medio de conexión que es calentado a una temperatura de 24°C (75°F) a 32°C (90°F) .

36. Un sistema de rociado de poliuretano de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 33 ó 34 en donde el ángulo de rociado está definido además como correspondiendo a un ángulo de rociado de control de 15 a 120 grados medido a una presión de 275.6 kPa (40 psi) utilizando agua como estándar, en donde la mezcla es rociada en un patrón de rociado plano sustancialmente planar, y en donde el patrón de rociado plano tiene una anchura de rociado que corresponde a una anchura de rociado de control de 5.08 a 76.2 cm (2 a 30 pulgadas) medido a una distancia de aproximadamente 25.4 cm (10 pulgadas) de la boquilla de rociado utilizando agua como estándar.

37. Un sistema de rociado de poliuretano de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 33 ó 34, en donde el ángulo de rociado está definido además como correspondiendo a un ángulo de rociado de control de 15, 25, 40, 50, 65, 80, 95, 110, ó 120 grados medido a una presión de 275.6 kPa (40 psi) utilizando agua como estándar.

38. Un sistema de rociado de poliuretano de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 33 ó 34, en donde el ángulo de rociado está definido además como correspondiendo a un ángulo de rociado de control de 15 a 125 grados medido a una presión de 68.9 kPa (10 psi) utilizando agua como estándar, en donde la mezcla es rociada en un patrón de rociado cónico, y en donde el patrón de rociado cónico tiene una anchura de rociado que corresponde a una anchura de rociado de control de 5.08 a 76.2 cm (2 a 30 pulgadas) a una distancia de aproximadamente 25.4 cm (10 pulgadas) de la boquilla de rociado utilizando agua como estándar.

39. Un sistema de rociado de poliuretano de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 33 ó 34, en donde el ángulo de rociado se define además como correspondiendo a un ángulo de rociado de control de 50 a 80 grados medido a una presión de 68.9 kPa (10 psi) utilizando agua como estándar.

40. Un sistema de rociado de poliuretano de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 33 ó 34, en donde el ángulo de rociado se define además como correspondiendo a un ángulo de rociado de control de 120 a 125 grados medido a una presión de 68.9 kPa (10 psi) utilizando agua como estándar.