MX2011010293A - Espumas de poliuretano y poli-isocianurato que tienen funcionamiento de cura y comportamiento contra fuego mejorado. - Google Patents

Abstract

Se describe una formulación para preparar una espuma de poliuretano o poli-isocianurato de un índice bajo a medio (de 1 a 2.5) que incluye del 20% al 60% en peso de un poliol formulado que comprende un poliol de poliéster aromático que tiene una funcionalidad mayor o igual a 2 y un número hidroxilo mayor de aproximadamente 50 mg de KOH/g; del 10% al 30% en peso de un poliol tipo Novolac; y deI 5% al 40% en peso de un poliol de poliéter iniciado por sacarosa- o sorbitol- que tiene un número hidroxilo mayor de aproximadamente 200 mg de KOH/g y una funcionalidad de por lo menos aproximadamente 4. Las espumas pueden exhibir capacidad de procesamiento mejorado, que dan como resultado, por ejemplo, la deformación o contracción reducida en los páneles emparedados, y un mejor comportamiento contra el fuego probado de acuerdo con el Estándar Alemán DIN 4102.

Description

ESPUMAS DE POLIURETANO Y POLI-ISOCIANURATO QUE TIENEN FUNCIONAMIENTO DE CURA Y COMPORTAMIENTO CONTRA FUEGO MEJORADO Campo de la Invención La presente invención se refiere a espumas de poliuretano y poli-isocianurato. Más particularmente, se refiere a dichas espumas preparadas a partir de polioles de poliéster aromáticos que muestran una capacidad de procesamiento mejorada sobre un rango de espesores, y también un comportamiento contra fuego mejorado.

Antecedentes de la Invención Las espumas de poliuretano y poli-isocianurato son ampliamente utilizadas como materiales aislantes en la industria de la construcción. Generalmente, estas espumas rígidas de celdas cerradas, que contienen dentro de las celdas un gas de baja conductividad, tal como un hidrocarbono (HC). Las composiciones de la espuma siendo líquidas, pueden ser utilizadas en aplicaciones de vertido en el lugar; aplicaciones de rociado; y para formar tableros rígidos de espuma o páneles. Los páneles, que pueden ser producidos por medio de una tecnología de proceso continuo o discontinuo, pueden incluir, una carátula a la cual se adhiere la espuma. A estos páneles nos podemos referir como páneles emparedados.

Desafortunadamente, estas espumas, las cuales son formadas frecuentemente a partir de polioles de poliéster y di-isocianato metilén difenilo (MDI) en una proporción de DI/poliol mayor de 150, pueden sufrir algunas desventajas. Un problema frecuente es que las espumas pueden exhibir un funcionamiento pobre de cura, dando como resultado defectos tales como la contracción y la deformación. Otro problema se puede relacionar con el comportamiento en el fuego, ya que los requerimientos de prueba oficiales se han vuelto cada vez más exigentes. Un ejemplo los requerimientos más severos son los nuevos reglamentos Euroclase, tales como el EN13823.

Para muchas espumas de poliuretano y poli-isocianurato, el poliol de poliéster empleado es una estructura basada en aromáticos. Aunque dichas espumas tienen muchos usos, se ha encontrado que la inclusión de al menos algún poliol de poliéster alifático puede ofrecer beneficios. Por ejemplo, la Patente Norteamericana No. US 2006/0047011 A1 describe que las espumas de poli-isocianurato preparadas a partir de polioles de poliéster alifático pueden exhibir resistencia a la flama mejorada, una conductividad térmica más baja, fragilidad reducida y adhesión a la superficie mejorada. La baja viscosidad hace posible el uso potencial en espumas de rociado. Los polioles alifáticos utilizados en las mismas están basados en una combinación de ácidos adípico, glutárico, succínico y nítrico con agua, esterificados con etilénglicol. Estos polioles tienen números hidroxilo (OH) mayores de 200 y viscosidades en un rango de 2,000 mPa*s.

En otro ejemplo, una combinación de polioles de poliéster aromático y alifático se describe en la Patente Norteamericana No. US 2001/0003758 como útil para la preparación de espumas de poliuretano modificadas con isocianurato rígidas. Las espumas tienen un índice de ¡socianato en un rango de 80 a 380.

No obstante, en la técnica anterior descrita, todavía existe la necesidad de espumas de poliuretano y poli-isocianurato que exhiban mejoras en la cura, y funcionamiento de comportamiento contra fuego. Estas y otras características pueden ser encontradas en la presente invención.

Breve Descripción de la Invención En otro ejemplo, la presente invención proporciona espuma de poliuretano o poli-isocianurato en una formulación que comprende (a) un poliol formulado que comprende (i) de aproximadamente el 20% hasta aproximadamente el 60% en peso de un poliol de poliéster aromático que tiene un número hidroxilo mayor de aproximadamente 50 mg de KOH/g y una funcionalidad igual a o mayor de aproximadamente 2; (ii) de aproximadamente el 10% hasta aproximadamente el 30% en peso de un poliol de poliéter tipo Novolac; y (iii) de aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 40% en peso de un poliol iniciado por sacarosa- o sorbitol que tiene un número hidroxilo mayor de aproximadamente 200 mg de KOH/g y una funcionalidad de por lo menos aproximadamente 4; estando basados todos los porcentajes en el poliol formulado como una totalidad; (b) un poli-isocianato; y (c) un agente de soplado; de modo que el índice estequiométrico del isocianato al poliol formulado es de aproximadamente 100 hasta aproximadamente 250; y en donde la formulación de espuma es adecuada para preparar espuma de poliuretano o p o I i -isocianurato que muestra capacidad de procesamiento y un comportamiento contra el fuego que son mejorados en comparación con las espumas de poliuretano o poli-isocianurato preparadas a partir de formulaciones de espuma que son iguales excepto por el poliol formulado. La presente invención incluye el poliol formulado y una espuma hecha de dicha formulación.

En otro aspecto, la presente invención proporciona un método para preparar una espuma de poliuretano o poli-isocianurato que comprende poner en contacto bajo condiciones de formación de espuma (a) un poliol formulado que comprende (i) de aproximadamente el 20 hasta aproximadamente 60% en peso de un poliol de poliéster aromático que tiene un número hidroxilo mayor de aproximadamente 50 mg de KOH/g y una funcionalidad igual a o mayor de aproximadamente 2; (ii) de aproximadamente el 10 hasta aproximadamente el 30% en peso de un poliol de poliéter tipo Novolac; (iii) de aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 40% en peso de un poliol iniciado por sacarosa- o sorbitol que tiene un número hidroxilo mayor de aproximadamente 200 mg de KOH/g y una funcionalidad de por lo menos aproximadamente 4; estando basados todos los porcentajes en el poliol formulado como una totalidad; (b) un poli-isocianato; y (c) un agente de soplado; en un índice de isocianato en un rango de aproximadamente 100 hasta aproximadamente 250; para formar una espuma rígida de poliuretano o poli-isocianurato. La presente invención también incluye una espuma preparada mediante este método.

Descripción Detallada de la Invención La presente invención ofrece tanto un proceso como mejoras de propiedades que son ventajosas en la industria del poliuretano y poli-isocianurato. Como se usa en la presente descripción, el término "poli-isocianurato" incluye tanto espumas de poli-isocianurato como espumas de poli-isocianurato modificadas con uretano (PU-PIR).

Poliol Formulado 1 ) Poliol de poliéster aromático El primer componente es un poliol de poliéster aromático. Como se usa en la presente descripción, "aromático" se refiere a compuestos orgánicos que tienen al menos un anillo conjugado de dobleces simples y dobles alternados, los cuales imparten una estabilidad general a los compuestos. Los términos "poliol de poliéster" como se usan en la presente descripción incluyen cualesquiera cantidades menores de poliol sin reaccionar restantes después de la preparación del poliol de poliéster y/o del poliol no esterificado (por ejemplo, glicol) agregado después de la preparación del poliol de poliéster. Aunque el poliol de poliéster aromático puede ser preparado a partir de materiales reactivos substancialmente puros, pueden ser ventajosos materiales de partida más complejos, tales como tereftalato de polietileno. Otros residuos son residuos del proceso de tereftalato dimetilo (DMT), los cuales son residuos de desperdicio o de desecho de la manufactura del DMT.

El poliol de poliéster aromático puede contener opcionalmente, por ejemplo, átomos de halógeno y/o puede ser insaturado, y puede ser generalmente preparado a partir de la misma selección de materiales de partida descritos anteriormente, pero por lo menos uno del poliol o el ácido policarboxílico, preferentemente el ácido, es un compuesto aromático que tiene un contenido de anillo aromático (expresado como el porcentaje en peso de grupos que contienen al menos un anillo aromático por molécula) que es de por lo menos el 50% en peso, basado en el peso total del compuesto, y preferentemente mayor de aproximadamente el 50% en peso, es decir, que es de naturaleza predominantemente aromática. Son particularmente útiles los polioles de poliéster que tienen un componente ácido que comprende ventajosamente por lo menos aproximadamente el 30% en peso de residuos de ácido ftálico, o residuos de isómeros de los mismos. Preferentemente, el contenido del anillo aromático del poliol de poliéster aromático es de aproximadamente el 70% hasta aproximadamente el 90% en peso, basado en el peso total del compuesto. Los polioles de poliéster aromáticos preferidos son los polioles de poliéster crudos obtenidos por una transesterificación de los residuos de reacción crudos o resinas de poliéster de desecho.

El poliol de poliéster aromático también se caracteriza porque tiene un número hidroxilo mayor de aproximadamente 50 mg de KOH/g, y en ciertas modalidades, una funcionalidad que es igual a o mayor de aproximadamente 2. En las modalidades preferidas, el número hidroxilo se encuentra en un rango mayor de aproximadamente 50 hasta aproximadamente 400 mg de KOH/g, y en algunas modalidades preferidas, el número hidroxilo se encuentra en un rango de aproximadamente 150 hasta aproximadamente 300 mg de KOH/g. La funcionalidad se puede encontrar en un rango de aproximadamente 1.5 hasta aproximadamente 8, pero en ciertas modalidades no limitativas, puede encontrarse en un rango de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 8, y todavía en otras modalidades no limitativas, puede encontrarse en un rango de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 6. 2) Poliol de poliéter tipo Novolac El segundo componente es un poliol de poliéter tipo Novolac. Los polioles de poliéter tipo Novolac son los productos de alcoxilación de una resina de fenol-formaldehído, la cual es formada mediante la reacción de eliminación del fenol con formaldehído en la presencia de un catalizador ácido, tal como ácido acético glacial, seguido por ácido clorhídrico concentrado. Generalmente, una pequeña cantidad del catalizador ácido o catalizadores es/son agregados a un fenol miscible, tal como ácido p-toluenosulfónico, seguido por formaldehído. El formaldehído reaccionará entre dos fenoles para formar un puente metileno, creando un dimero por medio de la substitución aromática electrofílica entre las posiciones orto y para del fenol y el formaldehído protonado. El dimero es bisfenol F. Otro ejemplo es el bisfenol A, el cual es el producto de condensación de acetona con dos fenoles. Conforme aumenta la concentración de dímeros, se pueden formar trímeros, tetrámeros, y oligómeros más altos. Sin embargo, debido a que la proporción molar del formaldehído al fenol es controlada en algo menor de 1, no se completa la polimerización. Por lo tanto, el Novolac puede por lo tanto ser alcoxilado para construir el peso molecular a un nivel deseado, de manera deseable de aproximadamente 300 hasta aproximadamente 1500, y en ciertas modalidades no limitativas, de aproximadamente 400 hasta aproximadamente 1000.

Los fenoles que pueden ser utilizados para preparar el iniciador de Novolac incluyen: o-, m-, o p-cresoles, etilfenol, nonilfenol, p-fen¡lfenol, 2,2-bis(4-hidroxifenol)propano, beta- naftol, beta-hidroxiantraceno, p-clorofenol , o-bromofenol , 2,6-dicloro-fenol, p-nitrofenol, 4-nitro-6-fenilfenol, 2-nitro-4-metilfenol, 3,5-dimetilfenol, p-isopropilfenol, 2-bromo-4-ciclohexilfenol, 4-t-butilfenol, 2-metil-4-bromofenol, 2-(2-hidroxipropil)fenol, 2-(4-hidroxifenol)etanol, 2-carbetoxifenol, 4-cloro-metilfenol , y mezclas de los mismos. Se prefiere especialmente que los fenoles utilizados para preparar los polioles de poliéter tipo Novolac sean no substituidos.

Los polioles de poliéter tipo Novolac adecuados pueden ser producidos, por ejemplo, mediante la reacción de un aducto condensado de fenol y formaldehído con uno o más óxidos de alquileno incluyendo óxido de etileno, óxido de propileno, y óxido de butileno. dichos polioles, a los que algunas veces nos referimos como polioles iniciados por Novolac, son conocidos para los expertos en la técnica, y pueden ser obtenidos mediante métodos tales como los que se describen en, por ejemplo, las Patentes Norteamericanas Nos. 2,838,473; 2,938,884; 3,470,118; 3,686,101; y 4,046,721; cuyas descripciones están incorporadas en su totalidad al presente documento como referencia. Generalmente, los materiales de partida d Novolac son preparados haciendo reaccionar un fenol (por ejemplo, un cresol) con de aproximadamente el 0.8 hasta aproximadamente el 1.5 de moles de formaldehído por mole del fenol en la presencia de un catalizador ácido para formar un producto de condensación polinuclear que contiene de 2.1 a 12, preferentemente de 2.2 a 6, y más preferentemente de 3 a 5 unidades de fenol por molécula. La resina Novolac se hizo entonces reaccionar con un óxido de alquileno tal como óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, u óxido de isobutileno para formar un producto oxialquilado que contiene una pluralidad de grupos hidroxilo. Para propósitos de la presente invención, los polioles Novolac preferidos son aquellos que tienen un promedio de 3 a 6 porciones hidroxilo por molécula y un número hidroxilo promedio de aproximadamente 100 hasta aproximadamente 500 mg de KOH/g, preferentemente de aproximadamente 100 hasta aproximadamente 300 mg de KOH/g. 3) Poliol iniciado por sacarosa- o sorbitol El tercer componente requerido del poliol formulado es un poliol iniciado por sacarosa- o sorbitol. Este poliol es un poliol de poliéter, y puede tener un número hidroxilo mayor de aproximadamente 200 mg de KOH/g y una funcionalidad de por lo menos aproximadamente 4. Y puede ser particularmente deseable en algunas modalidades, una funcionalidad todavía más alta, en un rango de aproximadamente 4.5 hasta aproximadamente 6.0.

La sacarosa puede ser obtenida de caña de azúcar o remolacha de azúcar, miel, sorgo, maple de azúcar, frutas, y similares. Los medios de extracción, separación, y preparación del componente de sacarosa varían dependiendo de la fuente, pero son ampliamente conocidos y practicados en una escala comercial por los expertos en la técnica.

El sorbitol puede ser obtenido por medio de la hidrogenación de D-glucosa sobre un catalizador de hidrogenación adecuado. Los lechos fijos y tipos similares de equipo son especialmente útiles para esta reacción. Los catalizadores adecuados pueden incluir, por ejemplo, catalizadores Raney™ (Grace-Davison), tales como los empleados por en, Jian-Ping, y asociados, en el libro "Preparación de sorbitol a partir de hidrogenación de D-glucosa en un reactor de circuito de flujo elevado por el aire de tres fases de gas-líquido-sólido", The Journal of Chemical Technology and Biotechnology, vol. 4, páginas 403 a 406 (Wiley Interscience, 2004), incorporado en su totalidad a la presente descripción como referencia. Los catalizadores de níquel-aluminio y rutenio-carbono son simplemente dos de muchos catalizadores posibles.

En una modalidad alternativa, la preparación del sorbitol puede comenzar con un hidrolisato de almidón que ha sido hidrogenado. El almidón es un material natural derivado del maíz, trigo y otras plantas productoras de almidón. Para formar el hidrolisato, la molécula de polímero de almidón puede ser rota en oligómeros más pequeños en el enlace éter entre los anillos de glucosa, para producir glucosa, maltosa y oligo- y polisacáridos con peso molecular más alto. Las moléculas resultantes que tienen anillos de glucosa hemiacetales como unidades del extremo, pueden entonces ser hidrogenados para formar sorbitol, maltitol y oligo- y polisacáridos hidrogenados. Los hidrolisatos de almidón hidrogenados se consiguen comercialmente y no son costosos, y con frecuencia en la forma de jarabes, y proporcionan el beneficio agregado de ser un recurso renovable. El método presente puede requerir además una separación de cualquiera de la glucosa, antes de la hidrogenación o del sorbitol después de la hidrogenación, con el objeto de preparar un poliol adecuado iniciado por sorbitol de la misma. En general, la hidrogenación reduce o elimina la tendencia de que las unidades del extremo formen la forma hidroxialdehído de la glucosa. Por lo tanto, se pueden encontrar menos reacciones secundarias del sorbitol, tales como la condensación de Aldol y las reacciones de Cannizzaro. Además, el poliol final comprenderá cantidades reducidas de derivados.

El poliol iniciado por sacarosa- o sorbitol se puede hacer polimerizando los óxidos de alquileno en un iniciador especificado en la presencia de un catalizador adecuado. En una modalidad, cada uno de los iniciadores puede ser alcoxilado individualmente en reacciones separadas y los polioles resultantes mezclados para lograr el componente deseado del poliol formulado. En otra modalidad, los iniciadores pueden ser mezclados juntos antes de la alcoxilación, sirviendo de esta manea como co-iniciadores, antes de preparar el componente de poliol que tiene un número hidroxilo objetivo y una funcionalidad.

Para lograr la alcoxilación, el óxido de alquileno o mezcla de óxidos de alquileno puede ser agregado al iniciador(es) en cualquier orden, y se puede agregar en cualquier número de incrementos o agregar continuamente. Agregar más de un óxido de alquileno al reactor en un momento da como resultado un bloque que tiene una distribución aleatoria de las moléculas de óxido de alquileno, un bloque denominado hetérico. Para hacer un bloque de polioxi-alquileno de un óxido de alquileno seleccionado, se agrega una primera carga del óxido de alquileno a una molécula iniciadora en un recipiente de reacción. Después de la primera carga, una segunda carga puede ser agregada y puede seguir la reacción hasta completarla. En donde la primera carga y la segunda carga tienen composiciones relativas diferentes de óxidos de alquileno, el resultado es un polioxialquileno de bloque. Se prefiere hacer bloques de polioles de esta manera en donde los bloques formados de este modo son ya sea todos de óxido de etileno, o todos de óxido de propileno, o todos de óxido de butileno, pero también son posibles composiciones intermedias. Los bloques pueden ser agregados en cualquier orden, y puede existir cualquier número de bloques. Por ejemplo, es posible agregar un primer bloque de óxido de etileno, seguido por un Segundo bloque de óxido de propileno. Alternativamente, el primer bloque de óxido de propileno puede ser agregado, seguido por un bloque de óxido de etileno. El tercer y los bloques posteriores también pueden ser agregados. La composición de todos los bloques debe de ser seleccionada como para producir el material final con las propiedades requeridas para su aplicación pretendida.

El Agente de Soplado También está incluido en la composición de poliol un agente de soplado químico, el cual puede ser seleccionado basado en parte en la densidad deseada de la espuma final. En ciertas modalidades no limitativas, los agentes de soplado de hidrocarbono pueden ser seleccionados. Por ejemplo, se puede utilizar hidrocarbono o agentes de soplado de hidrocarbono que contienen flúor, y en algunos casos pueden servir o reducir adicionalmente la viscosidad y de esta manera mejorar la capacidad de rociado. Entre estos se encuentran, por ejemplo, el butano, isobutano, 2,3-dimetilbutano, isómeros n- e i-pentano, isómeros de hexano, isómeros de heptano, cicloalcanos que incluyen ciclopentano, ciclohexano, cicloheptano, y combinaciones de los mimos, HFC-245fa (1 , 1 , 1 ,3,3-pentafluoropropano), HFC-365mfc ( 1 , , 1 , 3 , 3-penta-fluorobutano), HFC-227ea (1 , 1 , 1 ,2,3,3, 3-heptafluoropropano), HFC-134a (1 , , ,2-tetrafluoroetano), combinaciones de dos o más de los anteriores, y similares. Estos hidrocarbonos y/o los hidrocarbonos que no contienen flúor preferentemente son utilizados en una cantidad de modo que el agente de soplado total, incluyendo el hidrofluorocarbono, no es mayor de aproximadamente 15 partes, de una manera más deseable no mayor de aproximadamente 10 partes, basado en 100 partes de la composición total de poliol.

Un agente de soplado químico opcional que puede ser seleccionado es ácido fórmico u otro ácido carboxílico. El ácido fórmico puede ser utilizado en una cantidad de aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 8 partes por 100 partes en peso de la composición de poliol. En ciertas modalidades no limitativas, el ácido fórmico está presente en una cantidad de aproximadamente 0.5 partes y más preferentemente de aproximadamente 1 parte, hasta aproximadamente 6 partes y más preferentemente hasta aproximadamente 3.5 partes en peso. Aunque el ácido fórmico es el ácido carboxílico de preferencia, también está contemplado que se pueden emplear cantidades menores de otros ácidos alifáticos mono- y policarboxílicos, tales como aquellos que se describen en la Patente Norteamericana No. 5,143,945, la cual está incorporada en su totalidad a la presente descripción como referencia, e incluye ácido isobutírico, ácido etilbutírico, ácido etilhexanoico, y combinaciones de los mismos.

Además de, o en lugar del ácido fórmico u otro agente de soplado de ácido carboxílico, también se puede seleccionar opcionalmente agua como un agente de soplado químico. El agua está, en algunas modalidades no limitativas, presente en una cantidad de aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 10 partes, y preferentemente de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 6 partes, por 100 partes en peso del poliol formulado. Cuando se prepara una espuma de poliuretano o poli-isocianurato, con el objeto de facilitar y obtener las características de procesamiento deseables, es ventajoso no excederse de 4 partes de agua, preferentemente no más de 2.5 partes de agua, y más preferentemente no más de 1.5 partes de agua, por 100 partes de la composición de poliol. La omisión del agua es deseable en algunas modalidades no limitativas.

Finalmente, los carbamatos, los cuales liberan el dióxido de carbono durante el proceso de la elaboración de espuma, y sus aducios también pueden ser utilizados ventajosamente como un agente de soplado químico adicional opcional. Algunos de ellos se describen con mayor detalle, por ejemplo, en las Patentes Norteamericanas Nos. 5,789,451 y 6,316,662, y la Patente Europea EP 1 097 954, las cuales están incorporadas en su totalidad a la presente descripción como referencia.

Proporciones en el Poliol Formulado Los tres componentes mínimos requeridos del poliol formulado (sin incluir los agentes de soplado) están, en ciertas modalidades no limitativas, presentes en rangos de proporción específicos con el objeto de mejorar su estabilidad en el almacén después de que son combinados. Aunque el poliol de poliéster aromático puede encontrarse en un rango de aproximadamente 20 hasta aproximadamente 60% en peso, basado en el peso del poliol formulado como una totalidad, el poliol de poliéter tipo Novolac puede encontrarse en un rango de aproximadamente el 10% hasta aproximadamente el 30% en peso, preferentemente de aproximadamente el 20% hasta aproximadamente el 30% en peso. Es deseable en algunas modalidades, que el poliol de poliéster aromático sea limitado a un rango de aproximadamente el 20% hasta aproximadamente el 40% en peso. El poliol iniciado por sacarosa- o sorbitol está presente deseablemente en una cantidad en un rango de aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 40% en peso, en la misma base. Las combinaciones de más de uno de cada tipo de polioles también pueden ser seleccionadas, siempre que los porcentajes combinados en el poliol formulado como una totalidad cumplan con los rangos manifestados. El agente de soplado de hidrocarbono o hidrohalocarbono, ya sea que está incluido en el poliol formulado o sea introducido por separado durante la preparación de espuma, está presente de manera deseable en una cantidad de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 15 partes, basado en 100 partes del poliol formulado, y de una manera más deseable en una cantidad de aproximadamente 4 hasta aproximadamente 10 partes en la misma base.

El Poli-isocianato Con el objeto de preparar una espuma de p o I i -isocianurato, es necesario hacer reaccionar la composición de poliol con un componente de poli-isocianato bajo condiciones de formación de espuma apropiadas. El componente de poli-isocianato es al que se refieren en un los Estados Unidos de América como un "componente-A" (en Europa, como el "componente-B"). La selección del componente-A se puede hacer a partir de una variedad de poli-isocianatos, incluyendo pero sin limitarnos a aquellos que son bien conocidos para los expertos en la técnica. Por ejemplo, pueden ser empleados los poli-isocianatos orgánicos, poli-isocianatos modificados, prepolímeros basados en isocianato, y mezclas de los mismos. Estos pueden incluir además isocianatos alifáticos y cicloalifáticos, y en particular aromáticos, y más particularmente, isocianatos aromáticos multifuncionales. También son particularmente preferidos los polifenil polimetilén poli-isocianatos (PMDI).

Otros poli-isocianatos útiles en la presente invención incluyen 2,4- y 2,6-toluenodi-isocianato y sus mezclas isoméricas correspondientes; 4,4'-, 2,4'- y 2,2'-difenil-metanodi-isocianato y sus mezclas isoméricas correspondientes; mezclas de 4,4'-, 2,4'- y 2,2'-difenil-metanodi-isocianatos y polifenil polimetilén poli-isocianatos (PMDI); y las mezclas de PMDI y di-isocianatos tolueno. También son útiles en la presente descripción los compuestos de ¡socianato alifáticos y cicloalifáticos, tales como 1 ,6-hexametiléndi-isocianato; 1-isocianato-3,5,5-trimetil-1,3-isocianatometilciclo-hexano; 2,4- y 2,6-hexahidrotoluen-di-isocianato y sus mezclas isoméricas correspondientes; y 4,4'-, 2,2'- y 2,4'-diciclohexil-metanodi-isocianato y sus mezclas isoméricas correspondientes. También es útil en la presente invención el 1 ,3-tetra-metilén xilen di-isocianato.

También son ventajosamente utilizados para el componente-A los denominados isocianatos multifuncionales modificados, que son, productos obtenidos a través de las reacciones químicas de los di-isocianatos y/o poli-isocianatos anteriores. Son ejemplares los poli-isocianatos que contienen ésteres, ureas, biuretos, alofanatos y, preferentemente, carbodi-imidas y/o uretonomina, y di-isocianatos o poli-isocianatos que contienen grupos isocianurato y/o uretano. Los poli-isocianatos líquidos que contienen grupos carbodi-imida, grupos uretonomina y/o anillos isocianurato, que tienen contenidos (NCO) de grupos isocianato del 120% al 40% en peso, más preferentemente del 20% al 35% en peso, también pueden ser utilizados. Por ejemplo, estos incluyen poli-isocianatos basados en 4,4'- 2,4'- y/o 2,2'-difenilmetano di-isocianato y sus mezclas isoméricas correspondientes, 2,4- y/o 2,6-toluenodi-isocianato y sus mezclas isoméricas correspondientes; mezclas de difenilmetano di-isocianato y PMDI; y mezclas de toluenodi-isocianatos y PMDI y/o difenilmetano di-isocianatos.

Los prepolímeros adecuados para utilizarse como el componente de poli-isocianato de las formulaciones de la presente invención son prepolímeros que tienen un contenido de NCO del 2% al 40% en peso, más preferentemente el 4% al 30% en peso. Estos prepolímeros son preparados mediante la reacción de los di- y/o poli-isocianatos con materiales que incluyen dioles y trioles de peso molecular más bajo, pero que también pueden ser preparados con compuestos multivalentes de hidrógeno activo tales como di- y tri-amínas y di- y tri-tioles. Los ejemplos individuales incluyen poli-isocianatos aromáticos que contienen grupos uretano, preferentemente que tienen contenidos de NCO del 5% al 40% en peso, más preferentemente del 20% al 35% en peso, obtenidos mediante la reacción de los di-isocianatos y/o poli-isocianatos con, por ejemplo, polioles tales como dioles, trioles, oxialquílénglicoles, dioxialquilénglícoles, o polioxialquilénglicoles que tienen pesos moleculares hasta de aproximadamente 800. Estos polioles pueden ser empleados individualmente o en mezclas como di-y/o polioxialquilénglicoles. Por ejemplo, los dietilénglicoles, dipropilénglicoles, polioxietilénglicoles, etilénglicoles, propilénglicoles, butilénglicoles, polioxipropilénglicoles y polioxipropilén polioxietilénglicoles pueden ser utilizados. Los polioles de poliéster también pueden ser utilizados, así como los dioles alquilo tales como butanediol. Otros dioles también útiles incluyen bishidroxietil- o bishidroxipropil-bisfenol A, ciclohexan dimetanol, y bishidroxietil hidroquinona.

El componente de poli-isocianato también es útil como las formulaciones de prepolímero que pueden ser empleadas en la presente invención: (i) poli-isocianatos que tienen un contenido de NCO del 8% al 40% en peso que contienen grupos carbodi-imida y/o grupos uretano, formados de 4,4'-difenilmetano di-¡socianato o una mezcla de 4,4'- y 2,4'-difenilmetano di-isocianatos; (ii) prepolímeros que contienen grupos NCO, que tienen un contenido de NCO del 2% al 35% en peso, basado en el peso del prepolímero, preparado mediante la reacción de polioles que tienen una funcionalidad de preferentemente el 1.75 al 4 y un peso molecular de 800 a 15,000 ya sea con 4,4'-difenilmetano di-isocianato, una mezcla de 4,4'- y 2,4'-difenilmetano di-isocianato, o una mezcla de (i) y (ii); y (iii) 2,4' y 2,6-tolueno-di-isocianato y sus mezclas isoméricas correspondientes.

El PMDI en cualquiera de sus formas es el poli-isocianato más preferido para utilizarse con la presente invención. Cuando es utilizado, preferentemente tiene un peso equivalente entre 125 y 300, más preferentemente de 130 a 175, y una funcionalidad promedio mayor de aproximadamente 1.5. Lo más preferido es una funcionalidad promedio de 1.75 a 3.5. La viscosidad del componente de poli-isocianato preferentemente es de 25 a 5,000 centipoises (cP) (del 0.025 hasta aproximadamente 5 Pa*s), pero valores de 100 a 1,000 cP a una temperatura de 25°C (0.1 a 1 Pa*s) son preferidos para facilidad de procesamiento. Se prefieren viscosidades similares en donde son seleccionados componentes de poli-isocianato alternativos. Todavía, preferentemente el componente de poli-isocianato de las formulaciones de la presente invención es seleccionado del grupo consistente de DI, PMDI, un prepolímero de MDI, un prepolímero de PMDI, un MDI modificado, y mezclas de los mismos.

En proporción, es deseable que la proporción del componente-A al componente-B (poli-isocianato a poliol formulado) se encuentre en un rango de aproximadamente 100 hasta aproximadamente 250, es decir, el índice de isocianato de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 2.5; en algunas modalidades no limitativas, el índice de isocianato deseablemente es de 1.5 hasta aproximadamente 1.8, es decir, las espumas denominadas "índice medio".

Componentes de Formulación Opcional Otros polioles también pueden ser incluidos en el poliol formulado y/o en la formulación final, además de los tres indicados anteriormente según sea requerido, y si son incluidos son considerados como que son parte de la formulación del componente-B. Aunque estos materiales adicionales generalmente se incluyeron como parte del componente-B durante el proceso de formulación, estos mismos son tratados aquí por separado debido a que son considerados opcionales. Ellos pueden incluir uno o más de otros polioles de poliéster o poliéter del tipo generalmente empleado en los procesos para la elaboración de espumas de poliuretano y/o poli-isocianurato. Otros compuestos que tienen al menos dos átomos de hidrógeno reactivos con el isocianato también pueden estar presentes, por ejemplo, polioles de politioéter, amidas de poliéster y poliacetales que contienen grupos hidroxilo, policarbonatos alifáticos que contienen grupos hidroxilo, poliéteres polioxialén terminados con amina, y preferentemente, polioles de poliéster, polioles de poliéter de polixoalquileno, y polioles de dispersión de injerto. La mezcla de dos o más de los materiales anteriormente mencionados también puede ser empleada. En muchas modalidades, dichos polioles tienen de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 8 grupos hidroxilo por molécula, una funcionalidad promedio molar de por lo menos aproximadamente 3 o más, y un número hidroxilo mayor de 100 mg de KOH/g, y en ciertas modalidades, mayor de 300 mg de KOH/g.

En algunas modalidades no limitativas, el poliol formulado también puede incluir uno o más extensores de cadena y/o reticuladores. En donde son seleccionados, los extensores de cadena pueden ser bifuncionales, alcoholes de peso molecular bajo, en particular aquellos que tienen un peso molecular de hasta 400, por ejemplo etilénglicol, propilénglicol, butanediol, hexanediol, y mezclas de los mismos. En muchas modalidades, los reticuladores son por lo menos trifuncionales, y pueden ser seleccionados de, por ejemplo, alcoholes de peso molecular bajo tales como glicerol, trimetilolpropano, pentaeritritol , sacarosa, sorbitol, o mezclas de los mismos.

La formulación de la presente invención puede incluir aditivos o modificadores adicionales tales como son bien conocidos en la técnica. Por ejemplo, pueden ser empleados los tensioactivos, catalizadores, retardantes de flama, y/o rellenadores. De particular importancia, son uno o más catalizadores de trimerización . El catalizador de trimerización empleado puede ser cualquiera de aquellos conocidos para los expertos en la técnica que catalizará la trimerización de un compuesto de isocianato orgánico para formar una porción de isocianurato. Para los catalizadores de trimerización de isocianato típico, consultar la publicación en The Journal oí Cellular Plastics, Noviembre/Diciembre 1975, página 329: y las Patentes Norteamericanas Nos. 3,745,133; 3,896,052; 3,899,443; 3,903,018; 3,954,684 y 4,101,465; cuyas descripciones están incorporadas en su totalidad al presente documento como referencia. Los catalizadores típicos de trimerización incluyen las sales de glicina, catalizadores de trimerización de amina terciaria, sales de ácido carboxílico de metal alcalino, y mezclas de estas clases de catalizadores. Las especies preferidas dentro de las clases son N-2-hidroxi-5-nonilfenil-metil-N-metilglicinato sódico, N,N-dimet¡lciclohexil-amina, y mezclas de los mismos. También están incluidos en los componentes catalizadores preferidos los epóxidos descritos en la Patente Norteamericana No. 3,745,133, cuya descripción está incorporada en su totalidad al presente documento como referencia.

Otra categoría de catalizadores que pueden ser incluidos son los catalizadores de amina, incluyendo cualquier compuesto orgánico el cual contiene por lo menos un átomo de nitrógeno terciario, y tiene la capacidad de catalizar la reacción de hidroxil/isocianato entre el componente-A y el componente-B. Las clases típicas de aminas incluyen las N-alquilmorfolinas, N-alquil-alcanolaminas, ?,?-dialquilciclohexilaminas, y alquilaminas en donde los grupos alquilo son metilo, etilo, propilo, butilo y formas isoméricas de los mismos, y aminas heterocíclicas. Típicas pero no limitantes de las mismas son la trietiléndiamina, tetrametiletiléndiamina, bis(2-dimetilaminoetil)éter, trietilamina, tripropilamina, tributilamina, triamilamina, piridina, quinolina, dimetilpiperazina, piperazina, ?,?-dimetilciclohexilamina, N-etil-morfolina, 2-metilpropanodiamina, metiltrietiléndiamina, 2,4,6-tridimetilamino-metil)fenol, N,N',N"-tris(dimetilaminopropil)sim-hexahidrotriazina, y mezclas de los mismos. Un grupo preferido de aminas terciarias de las cuales se puede hacer una selección comprende bis(2-dimetilamino-etil)éter, dimetilciclohexilamina, N, N-di metí l-etanol amina, trietiléndiamina, trietilamina, 2,4,6-tri(dimet¡lam¡nometil)fenol, ?,?',?-etilmorfolina, y mezclas de las mismas.

También se pueden utilizar catalizadores que no son amina en la presente invención. Típicos de dichos catalizadores son los compuestos organometálicos de bismuto, plomo, estaño, titanio, hierro, antimonio, uranio, cadmio, cobalto, torio, aluminio, mercurio, zinc, níquel, cerio, molibdeno, vanadio, cobre, manganeso, zirconio, y combinaciones de los mismos. Incluidos para propósitos de ilustración solamente se encuentran el nitrato de bismuto, 2-etilhexoato de plomo, benzoato de plomo, naftenato de plomo, cloruro férrico, tricloruro de antimonio, glicolato de antimonio, combinaciones de los mismos, y similares. Una clase preferida incluye las sales estañosas de ácidos carboxílicos, tales como acetato estañoso, octato estañoso, 2-etilhexoato estañoso, 1 metilimidazol, laurato estañoso, así como las sales de estaño dialquilo de ácidos carboxílicos, tales como dibutil estaño diacetato, dibutil estaño dilaurato, dibutil estaño dimaleato, dioctil estaño diacetato, combinaciones de los mismos, y similares. Los catalizadores, tales como NIAX* A-1, POLYCAT* 9 y/o POLYCAT* 77, pueden ser incluidos en cantidades de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 8 partes, en total, del componente-B. (NIAX* A-1 que se consigue de General Electric. POLYCAT* 9 y POLYCAT* 77 están disponibles en Air Products). Los catalizadores adicionales, tales como TOYOCAT* DM 70 u otros catalizadores de gelificación, pueden ser incluidos en cantidades en un rango de 0 hasta aproximadamente 2 partes. (TOYOCAT* DM 70 que se consiguen en Tosoh Corporation).

Aunque la formulación básica hace posible la preparación de espumas que tienen comportamiento en el fuego mejorado, como se definirán más adelante, en algunas modalidades puede ser deseable mejorar adicionalmente su funcionamiento en el fuego incluyendo, como aditivos, uno o más retardantes de flama brominados o no brominados, tales como tris(2-cloroetil)fosfato, tris(2-cloropropil )fosfato, tri s( , 3-dicloropropil)fosfato, fosfato de diamonio, varios compuestos aromáticos halogenados, óxido de antimonio, tri idrato de alúmina, cloruro de polivinilo, y combinaciones de los mismos. Los agentes de dispersión, estabilizadores de células, y tensioactivos también pueden ser incorporados dentro de las formulaciones.

Los tensioactivos, incluyendo tensioactivos orgánicos y tensioactivos basados en silicona, pueden ser agregados para que sirvan como estabilizadores de células. Algunos materiales representativos se venden bajo las designaciones SF-1109, L-520, L-521 y DC-193, las cuales generalmente son, copolímeros de bloque de polisiloxano polioxilalquileno, tales como los que se describen en las Patentes Norteamericanas Nos. 2,834,748; 2,917,480; y 2,846,458, cuyas descripciones están incorporadas en su totalidad a la presente descripción como referencia. También están incluidos los tensioactivos orgánicos que contienen copolímeros de bloque de polioxietileno-polioxibutileno, como los que se describen en la Patente Norteamericana No. 5,600,019, cuya descripción está incorporada en su totalidad al presente documento como referencia. Es particularmente deseable emplear una cantidad menor de un tensioactivo para estabilizar la mezcla de reacción de elaboración de espuma hasta que se cura. Otros tensioactivos incluyen éteres de polietilénglicol de alcoholes de cadena larga, amina terciaria o sales de alcanolamina de ésteres de sulfato de ácido alílico de cadena larga, ésteres alquilsulfónicos, ácidos alquil arilsulfónicos, y combinaciones de los mismos.

Dichos tensioactivos son empleados en cantidades suficientes para estabilizar la reacción de elaboración de espuma contra el colapso y la formación de células desiguales grandes. Generalmente, para este propósito son suficientes de aproximadamente 0.2 hasta aproximadamente 3 partes del tensioactivo por 100 partes en peso del poliol formulado. Los tensioactivos tales como DABCO* DC-5598, pueden ser incluidos en cualquier cantidad en un rango de 0 hasta aproximadamente 6 partes. El (DABCO* DC-5598 se consigue en Air Products).

Otros aditivos pueden incluir pero no están limitados a, negro de carbono y colorantes, rellenadores y pigmentos. Los ejemplos pueden incluir sulfato de bario, carbonato de calcio, grafito, negro de carbono, dióxido de titanio, óxido de hierro, microesferas, trihidrato de alúmina, wolastonita, fibras de vidrio preparadas (en gotas o continuas), y fibras de poliéster y otras fibras poliméricas, así como las diferentes combinaciones de las mismas.

Preparación de la Espuma El polímero de poliuretano o poli-isocianurato preparado de acuerdo con el proceso de la presente invención se encuentra en ciertas modalidades no limitativas en la forma de un polímero de celda cerrada, de espuma rígida. Dicho polímero generalmente es preparado mezclando de manera íntima los componentes de reacción, es decir, un componente de agente de poliol/soplado (consistente esencialmente de, o que comprende el poliol formulado y el agente de soplado definidos anteriormente), junto con un componente de isocianato, es decir, al menos dos corrientes; o un componente de poliol (consistente esencialmente de, o que comprende el poliol formulado definido anteriormente), un componente de agente de soplado, y el componente de isocianato, es decir, por lo menos tres corrientes, en donde el poliol formulado y el componente de agente de soplado se mezclan justamente antes de ponerlos en contacto con el componente de ¡socianato) a temperatura ambiente o en una temperatura ligeramente elevada por un período de tiempo corto. Las corrientes adicionales pueden ser incluidas, según se desea para la introducción de varios catalizadores y otros aditivos. La mezcla de las corrientes puede ser llevada a cabo, ya sea en un aparato de rociado, una cabeza de mezcla con o sin un mezclador estático para combinar el componente de poliol y el agente de soplado, o un recipiente, y luego rociarlos o de otra manera depositar la mezcla de reacción sobre un substrato. El substrato puede ser, por ejemplo, una lámina del frente flexible o rígida hecha de lámina u otro material, incluyendo otra capa de poliuretano o poli-isocianurato similar o disimilar, la cual está siendo transportada continuamente o discontinuamente a lo largo de la línea de producción o directamente sobre la banda transportadora .

En modalidades alternativas, la mezcla resultante puede ser vertida en un molde abierto o distribuida por medio de un equipo para depositarla sobre un molde abierto o simplemente depositarla en o dentro de una ubicación para la cual está destinada, es decir, la aplicación de vertido en el lugar, tal como entre las paredes interiores y exteriores de una estructura. En el caso de la deposición de hojas orientadas entre ellas, una segunda hoja puede ser aplicada a la parte superior de la mezcla depositada. En otras modalidades, la mezcla puede ser inyectada en un molde cerrado, con o sin asistencia de vacío para el relleno de la cavidad. Si es empleado un molde, este generalmente es calentado.

En general, dichas aplicaciones pueden ser realizadas utilizando técnicas de prepolímero o semi-prepolímero de un disparo conocidas utilizadas juntas con métodos de mezcla convencionales. La mezcla, al momento de reaccionar, toma la forma del molde y se adhiere al substrato para producir un polímero de poliuretano o poli-isocianurato de una estructura más o menos previamente definida, la cual entonces se permite que se cure en el lugar o en el molde, ya sea parcial o completamente. Las condiciones adecuadas para promover la cura del polímero incluyen una temperatura generalmente de 20°C a 150°C, preferentemente de 35°C a 75°C, y más preferentemente de 45°C a 55°C. Dichas temperaturas generalmente permitirán que el polímero curado suficientemente sea removido del molde, en donde es usado, generalmente dentro de tiempo de uno a 10 minutos y más típicamente dentro de un tiempo de uno a cinco minutos después de la mezcla de los reactivos. Las condiciones óptimas de cura dependerán de los componentes particulares, incluyendo los catalizadores y las cantidades utilizadas en la preparación del polímero y también el tamaño y forma del artículo manufacturado.

El resultado puede ser una espuma rígida en la forma de material de losas, una cavidad rellenada, o moldeada, incluyendo pero sin limitarse a un tubo o pared aislada o la estructura del casco de un barco, una espuma rociada, una espuma batida, o un producto laminado manufacturado de manera continua o discontinua, incluyendo pero sin limitarnos a un producto laminado formado con otros materiales, tales como cartón, yeso, plástico, papel o metal o una combinación de los mismos. Ventajosamente, las espumas de poliuretano y poli-isocianurato preparadas en la presente invención pueden mostrar capacidad de procesamiento mejorada cuando son comparadas con espumas de preparaciones y métodos de preparación que son similares excepto que las formulaciones no comprenden el poliol formulado específico utilizado en la presente invención. Como se usa en la presente invención, los términos "capacidad de procesamiento mejorada" se refiere a la capacidad de la espuma para exhibir efectos reducidos los cuales pueden exhibir pero no están limitados a, la contracción y deformación. Esta mejora puede ser particularmente ventajosa cuando es utilizada en la invención en la manufactura de péneles emparedados. Se prefiere que dichos niveles reducidos de contracción y deformación sean menores de aproximadamente el 0.5% como deformación lineal, y probados de acuerdo con el Estándar Europeo EN 1603 a una temperatura de 80°C, siendo registradas las dimensiones de la muestra después de 20 horas. Los paneles emparedados pueden ser definidos, en algunas modalidades, como que comprenden al menos una capa relativamente plana (por ejemplo, una capa que tiene dos dimensiones relativamente grandes y una dimensión relativamente pequeña) de la espuma rígida, está orientada en cada uno de sus lados dimensionados más grandes, con al menos una capa, por dicho lado, de material flexible o rígido, tal como una lámina o una capa más gruesa de un metal u otro material que proporciona una estructura. Dicha capa puede, en ciertas modalidades, servir como el substrato durante la formación de la espuma.

También de manera provechosa, las espumas de poliuretano y poli-isocianurato preparadas de la presente invención pueden exhibir un comportamiento contra el fuego mejorado cuando es comparado con espumas de formulaciones y métodos de preparación que son similares excepto que las formulaciones no comprenden el poliol formulado específico utilizado en la presente descripción. Como se usa en la presente descripción, los términos "comportamiento contra el fuego mejorado" se refiere a la capacidad de la espuma para exhibir un comportamiento contra el fuego B2, el cual es definido como que tiene una altura de flama no mayor de 15 centímetros cuando es probado de acuerdo con el Estándar Alemán DIN 4102. En ciertas modalidades, la invención será útil para satisfacer los requerimientos de fuego basados en los nuevos reglamentos de las Euroclases (Estándar Europeo EN 12823).

Además, las espumas de poli-isocianurato y poliuretano de la presente invención pueden exhibir propiedades de cura mejoradas, incluyendo la resistencia de compresión verde mejorada y reducida posterior a la expansión en el tiempo de desmoldeado de la espuma seleccionado. La prueba para determinar estas propiedades se describe en las notas al pie de la Tabla 1 y la Tabla 3, respectivamente. Estas características pueden ser particularmente ventajosas cuando la presente invención es empleada para producir paneles emparedados aislados.

La descripción anterior pretende ser general y no pretende ser inclusiva de todas las modalidades de la presente invención, de un modo similar, los ejemplos que se presentan más adelante serán solamente ilustrativos y no pretenden definir o limitar la invención de manera alguna. Aquellos expertos en la técnica estarán completamente advertidos que otras modalidades, dentro del alcance de las reivindicaciones, se podrán apreciar, a partir de la consideración de la especificación y/o práctica de la invención tal y como aquí se describió. Dichas otras modalidades pueden incluir selecciones de componentes específicos y proporciones de los mismos; condiciones de mezcla y reacción, recipientes, aparatos de despliegue, y protocolos; el funcionamiento y selectividad; identificación de productos y derivados; procesamiento posterior y uso final de los mismos; y similares; y aquellos expertos en la técnica reconocerán que dichas características pueden ser variadas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

EJEMPLOS Los materiales empleados en los ejemplos y/o ejemplos comparativos incluyen los siguientes, proporcionados en orden alfabético.

CM265 es una mezcla aditiva de agua y VORANOL™ RN490 (50/50 en peso).

CP1055 es VORANOL™ CP1055, que tiene un número hidroxilo de 165 mg de KOH/g y una funcionalidad de 3, que se consigue en The Dow Chemical Company.

CURITHANE™ 52 es N-(2-hidroxi-5-nonilfenil)metil)-N-metilglicina sódica en d i eti I é n g I i col .

DABCO™ DC5598 es un tensioactivo de silicona del propietario, que se consigue en Air Products.

DABCO™ K2097 es un catalizador de trimerizacion basado en acetato de potasio.

IP 585 es Poliol IP 585, un poliol de oxipropileno-oxietileno iniciado con resina aromática (poliol tipo Novolac) con un número hidroxilo de 195 mg de KOH/g y una funcionalidad promedio de 3.3.

"OTROS COMPONENTES" incluyen carbonato de propileno.

PEG 200 es polietilénglicol que tiene un peso molecular promedio de aproximadamente 200.

PEG 400 es polietilénglicol que tiene un peso molecular promedio de aproximadamente 400.

TERATE™ 2541V es un poliol de poliéster aromático, que tiene un número hidroxilo de aproximadamente 240 mg de KOH/g, que se consiguen en INVISTA.

TERCAROL™ 5902 es un poliol de polioxipropileno iniciado por toluendiamina, que tiene un número hidroxilo de 385 mg de KOH/g, que se consigue en INVISTA.

TMR es un carboxilato de N-(2-hidroxipropil)-N-trimetilamonio al 75% en etilénglicol.

VORANATE™ M600 es un di-isocianato de difenilmetano alto crudo que tiene una funcionalidad de 2.9, que se consigue en The Dow Chemical Company.

VORANOL™ 1010L es un polipropilénglicol que tiene un número hidroxilo de 112 mg de KOH/g. Y se consigue en The Dow Chemical Company.

VORANOL™ P400, es un diol basado en óxido de polipropileno con un peso molecular de 400, que se consigue en The Dow Chemical Company.

VORANOL™ RA640 es un poliol de poliéter preparado propoxilando la etiléndiamina y tiene un número hidroxilo de 640 mg de KOH/g. Y se consigue en The Dow Chemical Company.

VORANOL™ RN490 es un poliol de polioxipropileno iniciado con sacarosa-glicerina, que tiene un número hidroxilo de 485 mg de KOH/g.

Ejemplo 1 y Ejemplos Comparativos del 2 al 5 Se prepararon cinco polioles formulados, incluyendo cada uno un poliol iniciado con sacarosa (VORANOL™ RN490) y un poliol tipo Novolac (IP 585). Solamente el Ejemplo 1 incluye un poliol de poliéster alifático, el cual es TERATE™ 2541V; los Ejemplos Comparativos reemplazan el poliol de poliéster alifático por un poliol de poliéter de una funcionalidad equivalente. Entonces el poliol formulado, para los Ejemplos Comparativos del 2 al 5, combinados con un extensor de cadena, y para el Ejemplo 1 y los Ejemplos Comparativos del 2 al 5, un retardante de flama, tensioactivo de silicona, catalizador, agua, y otros componentes. La mezcla entonces se hace reaccionar con un isocianato (VORANATE™ M600) y n-pentano, en un índice de 1.8, para formar una espuma de elevación libre. Las composiciones de cada formulación se muestran en la Tabla 1. Las propiedades de cura son probadas midiendo la resistencia a la compresión verde en cinco (5) minutos, y los resultados también son mostrados en la Tabla 1. Finalmente, el comportamiento en el fuego de cada una de las espumas es probada de acuerdo con el Estándar Alemán DIN 4102, con los resultados mostrados en la Tabla 1.

Tabla 1 -- indica que no está presente en la formulación *GCS (resistencia a la' compresión verde): Esta es medida en una espuma de elevación libre producida dentro de una caja de madera (20x20x20cm), removida dos minutos después del inicio de la reacción, y colocada (perpendicular para que se eleve) en una base de madera de 5x5cm que es mantenida en una placa inferior de un Instrumento Instron de 10 kN. La placa Instron superior es movida en cinco minutos para oprimir la espuma en una velocidad constante (20 mm por minuto). El valor GCS obtenido es expresado como kPa.

Se ve que el Ejemplo 1 muestra cura mejorada (la prueba GCS de resistencia a la compresión verde) y las propiedades de comportamiento en el fuego (prueba del Estándar Alemán DIN 4102, midiendo la altura de la flama).

Ejemplos Comparativos del 6 al 10 Para propósitos de comparación, se prepararon cinco formulaciones de acuerdo con la Tabla 2, utilizando el mismo método de formulación y los medios usados en el Ejemplo 1 y los Ejemplos Comparativos del 2 al 5. Los Resultados del Ejemplo Comparativo 6 muestran que combinando un poliol de poliéster aromático con un poliol de poliéter aromático que no es un poliol de tipo Novolac no se mejoran las propiedades de cura cuando son comparadas con los Ejemplos Comparativos del 7 al 10.

Tabla 2 -- indica que no está presente en la formulación Ejemplo Comparativo 11 y Ejemplos 12 y 13 Se prepararon tres formulaciones de espuma utilizando una máquina de elaboración de espuma de alta presión y los mismos métodos de evaluación que en los Ejemplos y Ejemplos Comparativos anteriores, con las formulaciones mostradas en la Tabla 3. En este caso, los Ejemplos 12 y 13 contienen cada uno un poliol de poliéster aromático, mientras que el Ejemplo Comparativo 11 no lo contiene.

Tabla 3 (Continuación de Tabla 3 en la página siguiente) (Continuación de Tabla 3 página anterior) -- indica que no está presente en la formulación * % posterior a la expansión es diferente entre el espesor máximo de (15x50x50 cm) de espuma moldeada (medida después de desmoldearla en tiempo fijo y cortada de esquina a esquina) y el espesor original multiplicado por 100.

Como se puede ver que los Ejemplos 12 y 13 muestran la cura mejorada (reducido posterior a la expansión y resultado a la resistencia a la compresión verde mejorado) y mejoró las propiedades de comportamiento en el fuego (prueba del Estándar Alemán DIN 4102, midiendo la altura de la flama), comparada con el Ejemplo Comparativo 11.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Una formulación de espuma de poliuretano o poli-isocianurato, la cual comprende: (a) un poliol formulado que comprende: (i) de aproximadamente el 20% hasta aproximadamente el 60% en peso de un poliol de poliéster aromático que tiene un número hidroxilo mayor de aproximadamente 50 mg de KOH/g y una funcionalidad de por lo menos aproximadamente 2; (ii) de aproximadamente el 10% hasta aproximadamente el 30% en peso de un poliol de poliéter tipo Novolac; y (iii) de aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 40% en peso de un poliol iniciado por sacarosa- o sorbitol- que tiene un número hidroxilo mayor de aproximadamente 200 mg de KOH/g y una funcionalidad de por lo menos aproximadamente 4; estando basados todos los porcentajes en el peso del poliol formulado como una totalidad; (b) un poli-isocianato; y (c) un agente de soplado; de modo que el índice estequiométrico del poli-isocianato del poliol formulado es de aproximadamente 100 hasta aproximadamente 250; y caracterizado porque la formulación de espuma es adecuada para preparar una espuma de poliuretano o p o I i -isocianurato que muestra una capacidad de procesamiento y comportamiento en el fuego que son mejorados en comparación con las espumas de poliuretano o poli-isocianurato preparadas a partir de formulaciones de espuma que son iguales excepto por el poliol formulado.

2. La formulación tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizada porque el poliol de poliéster aromático es seleccionado de polioles de poliéster aromáticos que tienen un componente ácido que comprende al menos aproximadamente el 30% en peso de residuos de ácido itálicos, o residuos de isómeros de los mismos.

3. La formulación tal y como se describe en la reivindicación 2, caracterizada porque el poliol de poliéster aromático tiene un contenido de anillo aromático de aproximadamente el 70% hasta aproximadamente el 90% en peso, basado en el peso total del compuesto.

4. La formulación tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizada porque el poliol de poliéster aromático es obtenido mediante la transesterificación de residuos de reacción crudos o desechos.

5. La formulación tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizada porque el poliol de poliéster aromático tiene un número hidroxilo en un rango mayor de aproximadamente 50 mg de KOH/g hasta aproximadamente 400 mg de KOH/g.

6. La formulación tal y como se describe en la reivindicación 5, caracterizada porque el número hidroxilo se encuentra en un rango de aproximadamente 150 hasta aproximadamente 300.

7. La formulación tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizada porque el poliol de poliéster aromático tiene una funcionalidad en un rango de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 8.

8. La formulación tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizada porque el poliol tipo Novolac tiene un peso molecular de aproximadamente 300 hasta aproximadamente 1500.

9. Una espuma de poliuretano o poli-isocianurato preparada de la formulación tal y como se describe en la reivindicación 1.

10. Un poliol formulado que comprende: (a) de aproximadamente el 20% hasta aproximadamente 60% en peso de un poliol de poliéster aromático que tiene un número hidroxilo mayor de aproximadamente 50 mg de KOH/g y una funcionalidad de por lo menos aproximadamente 2; (b) de aproximadamente el 10% hasta aproximadamente el 30% en peso del poliol de poliéter tipo Novolac; y (c) de aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 40% en peso de un poliol iniciado con sacarosa- o sorbitol- que tiene un número hidroxilo mayor de aproximadamente 200 mg de KOH/g y una funcionalidad de por lo menos aproximadamente 4;

11. Un método de preparación de una espuma de poliuretano o poli-isocianurato que comprende poner en contacto, bajo condiciones de formación de espuma, (a) un poliol formulado que comprende: (i) de aproximadamente el 20% hasta aproximadamente 60% en peso de un poliol de poliéster aromático que tiene un número hidroxilo mayor de aproximadamente 50 mg de KOH/g y una funcionalidad igual a o mayor de aproximadamente 2; (ii) de aproximadamente el 10% hasta aproximadamente el 30% en peso de un poliol de poliéter tipo Novolac; y (iii) de aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 40% en peso de un poliol iniciado por sacarosa- o sorbitol- que tiene un número hidroxilo mayor de aproximadamente 200 mg KOH/g y una funcionalidad de por lo menos aproximadamente 4; estando basados todos los porcentajes en el peso del poliol formulado en su totalidad; (b) un poli-isocianato; y (c) un agente de soplado; en un índice de isocianato en un rango de aproximadamente 100 hasta aproximadamente 250; para formar una espuma de poliuretano o poli-isocianurato.

12. El método tal y como se describe en la reivindicación 11, caracterizado porque el poliol formulado, el poli-isocianato y el agente de soplado se ponen en contacto en la forma de dos corrientes, tres corrientes, o más de tres corrientes.

13. El método tal y como se describe en la reivindicación 12, caracterizado porque las corrientes mezcladas son rociadas o depositadas sobre un substrato.

14. El método tal y como se describe en la reivindicación 13, caracterizado porque el substrato es seleccionado del grupo consistente de láminas del frente rígidas, láminas del frente flexibles, una capa de poliuretano o poli-isocianurato similar o disimilar, o una banda transportadora.

15. El método tal y como se describe en la reivindicación 14, caracterizado porque es formado un pánel emparedado.

16. Una espuma de poliuretano o poli-isocianurato formada mediante el método tal y como se describe en la reivindicación 11.

17. La espuma tal y como se describe en la reivindicación 16, caracterizada porque la espuma es una capa de un pánel emparedado.

18. La espuma tal y como se describe en la reivindicación 17, caracterizada porque comprende además una lámina de frente rígida, al menos una lámina del frente flexible, al menos una capa de poliuretano o poli-isocianurato similar o disimilar, o una combinación de las mismas.