MXPA01006107A - Dispersiones aucosas de poliuretano utiles para preparar polimeros con propiedades de resistencia a la humedad mejoradas - Google Patents

Abstract

La presente invención es una dispersión de poliuretano que puede usarse para preparar polímeros de poliuretano que tienen propiedades resistentes a la humedad. Los polímeros resistentes a la humedad de la presente invención se obtienen preparando los polímeros a partir de una dispersión de poliuretano usando una formulación de prepolímero que incluye un compuesto mono, di o polihidroxi alifático que tiene un substituyente de cadena lateral alifática que contiene de 5 a 30átomos de carbono.

Description

DISPERSIONES ACUOSAS DE POLIURETANO ÚTILES PARA PREPARAR POLÍMEROS CON PROPIEDADES DE RESISTENCIA A LA HUMEDAD MEJORADAS Esta invención se refiere a polímeros de poliuretano. Esta invención particularmente se refiere a polímeros de poliuretano obtenidos de dispersiones acuosas de poliuretano. Las dispersiones de poliuretano son conocidas, y pueden usarse para obtener polímeros de poliuretano que pueden ser útiles, por sí mismas, en varias aplicaciones. Las dispersiones de poliuretano/urea, pueden usarse para obtener, por ejemplo: refuerzos de alfombras; revestimientos para terminados de madera; dimensionadores de fibra de vidrio; textiles; adhesivos; recubrimientos superiores e imprimadores automotrices, películas para empaques; guantes, y otras aplicaciones. Las dispersiones de poliuretano pueden prepararse mediante varios procesos, que incluyen, por ejemplo, los descritos en: la Patente de E.U.A. No.4,857,565; Patente de E.U.A. No.4,742,095; Patente de E.U.A. No. 4,879,322; Patente de E.U.A. No. 3,437,624; Patente de E.U.A. No. 5,037,864; Patente de E.U.A. No. 5,221,710; Patente de E.U.A. No. 4,237,264; y, Patente E.U.A. No.4,092,286. Las dispersiones de poliuretano pueden obtenerse de acuerdo con un proceso que se describe en la Solicitud de Patente serie Número 09/039978. Las dispersiones preparadas de acuerdo al proceso descrito en la presente, pueden ser útiles para obtener forros de refuerzo de alfombras de poliuretano y forros de refuerzo de textiles de poliuretano.

Sin embargo, pueden resultar problemas en el caso que se presente una dispersión en donde un líquido pueda fluir en, o ser absorbido por, el refuerzo del bajo alfombra. Los líquidos derramados tales como, agua, orina, bebidas, comida, sangre, heces, pueden penetrar el refuerzo de una alfombra hacia la parte inferior de la alfombra, la cual puede estar inaccesible para varios métodos de limpieza. Los materiales poliméricos que tienen resistencia a la humedad pueden ser útiles en ropa protectora tal como, guantes, por ejemplo, o empaques.

Varios métodos convencionales pueden proveer una barrera de humedad a polímeros obtenidos de dispersiones acuosas poliméricas. Por ejemplo, pueden usarse pesos de revestimientos incrementados de una dispersión, por medio del incremento de grosor del polímero. Alternativamente, la cera agregada a una dispersión acuosa poliméríca puede proveer una barrera de humedad a una alfombra. Otro método conocido para proveer una barrera de humedad es disminuir la cantidad de relleno usado en una formulación de refuerzo de alfombra. Una tela o película no permeable también pueden aplicarse a un refuerzo de alfombra, como se describe en la Patente de E.U.A. No. 5,763,040. Aún otro método involucra la aplicación de un fluoroquímico en la parte inferior de un refuerzo secundario, y se describe en la Patente de E.U.A. No. 5,348,785. El uso de fluoroquímicos para impartir impermeabilidad al agua también se describe en las Patentes de E.U.A. Nos. 4,619,853 y 4,643,930. Una película impermeable al agua se describe en la Patente de E.U.A. No. 4,336,089. La Aplicación de varias composiciones hidrofóbicas a un refuerzo secundario se describe en la Patente de E.U.A.

No.5,558,916. La Patente de E.U.A. No. 4,096,127 y la Patente de E.U.A. No. ,417,723 describe dispersiones aniónicas de poliuretano y su uso en el dimensionado de papel y el tratamiento de cuero. La descripción de la Patente de E.U.A. No. 4, 777,224 es similar a la de la Patente de E.U.A. 4,096,127. Estos documentos enseñan la inclusión de polioles portadores de grupos alquilo de cadena larga. La Patente de E.U.A. No. 5,712,342 y WO 98,12273 A enseñan la preparación de dispersiones acuosas de resinas de uretano usadas para la preparación de composiciones de recubrimiento que tienen una buena resistencia a la humedad. Sería deseable en la técnica de preparación de polímeros de poliuretano, preparar una dispersión de poliuretano que incluye un componente que imparte una barrera de humedad a un polímero de poliuretano, sin agregar complejidad a un proceso de fabricación, o un cambio significativo de otras propiedades del polímero de poliuretano.

También sería deseable en la técnica preparar dicho polímero por medio de un proceso que no incrementara significativamente el costo de fabricación del polímero, o artículos producidos del mismo. En un aspecto, la presente invención es una dispersión acuosa de poliuretano que comprende un prepolímero terminado de isocianato preparado a partir de una formulación que incluye un poliisocianato y una mezcla de polioles, en donde la mezcla de polioles incluye por lo menos un compuesto alifático, mono, di o polihidroxi el cual tiene un substituyente de cadena lateral alifática el cual contiene de 5 hasta 30 átomos de carbono y en donde el compuesto mono, di o polihidroxi alifático tiene un substituyente de cadena lateral alifática q ue está presente en una concentración de desde 0.5 a 1 0 por ciento en peso del polímero. En otro aspecto, la presente invención es un polímero de poliu retano resistente a la h umedad q ue comprende u na capa de polímero preparado aplicando una capa de u na d ispersión acuosa de poliu retano q ue comprende un prepolímero terminado en isocianato preparado a partir de u na formulación que incluye un poliisocianato y u na mezcla de polioles, en donde la mezcla de polioles incluye por lo menos un compuesto mono, di o polihidroxi alifático el cual tiene un substituyente de cadena lateral alifático el cual contiene de 5 hasta 30 átomos de carbono y en donde el compuesto mono, di o polihid roxi alifático el cual tiene u n substituyente de cadena lateral alifático está presente en una concentración de 0.5 a 1 0 por ciento en peso del polímero a un substrato y permitiendo que se cure la dispersión . Todavía en otro aspecto, la presente invención es un textil resistente a la h umedad q ue comprende u n textil, y ad herido al mismo, un polímero preparado aplicando una capa de una dispersión de poliuretano acuosa que comprende u n prepolímero terminado en isocianato preparado a partir de u na formulación que incluye u n poliisocianato y una mezcla de polioles, en donde la mezcla de polioles incluye por lo menos un compuesto mono, d i o polih idroxi alifático el cual tiene u n substituyente de cadena lateral alifático el cual contiene de 5 a 30 átomos de carbono y en donde el compuesto mono, di o polihidroxi alifático, el cual tiene un substituyente de cadena lateral alifático, está presente en una concentración de 0.5 a 10 por ciento en peso del polímero al textil y permitiendo que se cure la dispersión. El poliuretano resistente a la humedad de la presente invención puede ser útil en aplicaciones de pisos acojinados, tales como tela acojinada unida, losetas de alfombra, bajo alfombra, o pisos de vinilo; aplicaciones de adhesivo, revestimientos, prendas protectoras o utensilios de protección, tales como guantes y mandiles; empaques; o cualquier aplicación donde puedan ser útiles los polímeros resistentes a la humedad. En una modalidad, la presente invención es una composición de dispersión acuosa de poliuretano que puede producir un revestimiento o una espuma que tiene buena resistencia a la humedad. Una dispersión de poliuretano de la presente invención incluye agua, y ya sea: un poliuretano; una mezcla capaz de formar un poliuretano; o una mezcla de ambos. Una dispersión de poliuretano de la presente invención, puede incluir opcionalmente: extendedores de cadena; agentes tensoactívos, rellenos, dispersantes; estabilizadores de espuma; espesantes; retardadores de flama, y/o otros materiales opcionales que pueden ser útiles en una formulación de poliuretano. El componente de poliisocianato de las formulaciones de la presente invención, puede prepararse usando cualquier poliisocianato orgánico, poliisocianatos modificados, prepolímeros basados en isocianatos, y mezclas de los mismos. Estos pueden incluir isocianatos alifáticos y cicloalifáticos, pero se prefieren los isocianatos aromáticos y especialmente isocianatos aromáticos tales como diisocianato de 2,4- y 2,6-tolueno y las mezclas isoméricas correspondientes; diisocianato de 4,4'-, 2,4'- y 2,2'-difenil-metano (MDI) y las mezclas isoméricas correspondientes; mezclas de diisocianatos de 4,4'-, 2,4', y 2,2'-difenilmetano y poliisocianatos de polimetileno de polifenilo PMDI ; así como las mezclas de PMDI y diisocianatos de tolueno. Más preferiblemente, el poliisocianato usado para preparar la formulación del prepolímero de la presente invención es MDI o PMDI . Una dispersión de poliuretano de la presente invención , es una dispersión acuosa de un poliuretano y/o materiales de formación de poliuretano. Para los propósitos de la presente invención , las dispersiones de poliuretano pueden incluir otros compuestos poliméricos y/o olígoméricos que incluyen , pero no se limitan a: urea, biuret, alofonatos, y otros compuestos que tienen funcionalidad que puede derivarse de la reacción de un isocianato con varios compuestos que contienen hidrógenos activos que contienen compuestos presentes en la formulación . Los materiales de formación de poliuretano, de la manera en que se usa el término en la presente invención , son materiales que son capaces de formar polímeros de poliuretano. Los materiales de formación de poliuretano incluyen , por ejemplo, prepolímeros de poliuretano. Los prepolímeros útiles en la práctica de la presente invención , pueden prepararse haciendo reaccionar compuestos que contienen hidrógeno activo con una cantidad de isocianato en exceso de la presente funcionalidad de hidrógeno activo en la mezcla de reacción. La funcionalidad de isocianato puede estar presente en una cantidad de 0.2 por ciento en peso a 40 por ciento en peso de la dispersión . Un prepolímero adecuado puede tener un peso molecular en la escala de 100 a 10,000. Los prepolímeros útiles en la practica de la presente invención, deben ser sustancialmente líquidos bajo condiciones de dispersión. Aunque que es posible agregar un solvente o diluyente líquido, tal como un compuesto orgánico volátil (COV) al prepolímero para obtener un prepolímero más fluido, en la presente invención se prefiere no utilizar un solvente o diluyente, dado que la remoción de estos ingredientes requiere pasos extra de procesamiento y consecuencias ambientales posibles por el uso de estos VOC. Preferiblemente, las dispersiones de poliuretano de la presente invención se preparan en ausencia sustancial de un solvente orgánico. Los compuestos de hidrógeno activo, son compuestos que tienen grupos funcionales que contienen por lo menos un átomo de hidrógeno unido directamente a un átomo electronegativo tal como nitrógeno, oxígeno o azufre. Varios tipos de compuestos de hidrógeno activo, tal como aminas, alcoholes, polioles de poliéter, polioles de poliéster, y mercaptanos, por ejemplo, son conocidos para los expertos en la técnica de preparación de polímeros de poliuretano. Los compuestos de hidrógeno activo adecuados para uso en la práctica de la presente invención , pueden ser polioles que tienen pesos moleculares inferiores a 10,000.

El compuesto fu ncional de h id roxi sustituido alifático empleado en la invención puede consistir de cualquier compuesto de substituyente alifático de 1 a 30 átomos de carbono y uno o más grupos hidroxilo. Ejemplos de tales compuestos incluyen glícoles tales como glicerina, trimetilolpropano, o trimetiloletano, los cuales se esterifican parcialmente con ácido carboxílico de 1 a 30 carbonos , preferiblemente un ácido carboxílico de 5 a 22 carbonos, y más preferiblemente un ácido carboxílico de 1 0 a 1 5 carbonos. Ejemplos de estos compuestos incluyen el grupo que consiste de mono-oleato de g licerol, monobehenato de glicerol, monotalato de glicerol, monoestearato de g licerol, monopalmitato de glicerol, monoestearato de trimetilolpropano, y mezclas de los mismos. Otros tipos de compuestos incluyen versiones poliméricas de los compuestos mencionados anteriormente, y copol ímeros de estos compuestos con otros g licoles, dioles, y ácidos o anh ídridos. Además , el substituyente alifático puede unirse a la porción de h idroxilo del compuesto vía heteroátomos tales como oxígeno o nitrógeno, tales compuestos incluyen el N , N-bis(hidroxialq uilo) alq u ilaminas, un ejemplo de los cuales es N-estearilo dietanolamina. Los hidroxi alcanos de cadena ramificada tales como 1 ,2-dihidroxioctadecano, también pueden usarse. Adicionalmente, también se pueden usar los esteres basados en sorbitán tales como el grupo que consiste de monoestearato de sorbitán , monooleato de sorbitán , monolaurato de sorbitán , monooleato de sorbitán y mezclas de los mismos. De estos, se prefieren los monoésteres de glicerol.

El compuesto funcional de hidroxi sustituido alifático empleado en la presente invención , puede usarse en una concentración sorprendentemente baja para preparar pol ímeros los cuales son efectivos para repeler la h umedad . Preferiblemente, los compuestos de hid roxí sustituidos alifáticos están presentes en u na concentración de 0.5 a 1 0 por ciento en peso del polímero de una dispersión de poliuretano. Más preferiblemente, los compuestos funcionales de hidroxi sustituido alifático están presentes en una concentración de 1 .0 a 4.5 por ciento en peso de polímero de una dispersión de poliu retano y aún más preferiblemente, los compuestos hidroxi sustitu idos alifáticos están presentes a u na concentración de 1 .5 a 2.5 por ciento en peso del polímero de una dispersión de poliuretano. Otros tipos de d ispersiones poliméricas acuosas pueden usarse en combinación con las dispersiones de poliuretano de la presente invención . Las dispersiones adecuadas útiles para mezclarse con las dispersiones de poliuretano de la presente invención , incluyen : dispersiones de estireno-butadieno; dispersiones de cloruro de estireno-butadieno-vin ilideno; dispersiones de estireno-alqu ilo-acrilato; o d ispersiones acrílicas; compuesto similares y mezclas de los mismos. La presente invención opcionalmente incluye u n extendedor de cadena o u n entrelazador. Un extendedor de cadena se usa en la presente para construir el peso molecu lar del prepolímero de poliuretano por med io de la reacción del extendedor de cadena con la funcionalidad del isocianato en el prepolímero de poliu retano, es decir, la cadena extiende el prepolímero de poliuretano. Un extendedor o entrelazador de cadena adecuado, usualmente es un compuesto q ue contiene hid rógeno activo de peso eq uivalente bajo que contiene un compuesto q ue tiene de alrededor de 2 o más grupos de hidrógeno activo por molécu la. Los extendedores de cadena usualmente tienen 2 o más grupos de hid rógeno activo mientras que los extendedores tienen 3 o más grupos de h idrógeno activo. Los grupos de h idrógeno activo pueden ser h idroxilo, mercaptilo, o grupos amino. Un extendedor de cadena puede bloquearse, encapsuíarse, o de otra manera, llegar a ser menos activo. Otros materiales, particularmente ag ua, pueden funcionar para extender la longitud de la cadena y, por lo tanto, pueden ser extendedores de cadena para los propósitos de la presente invención . Las poliaminas son los extendedores de cadena preferidos. Es particularmente preferido que el extendedor de cadena se seleccione del grupo que consiste de poliéteres terminados en am ina , tales como, por ejemplo, Jeffamine D-400 de H untsman Chemical Company, amino etil-piperazina, 2-metil-piperazina, 1 ,5-diamino-3-metilo-pentano, isoforona diamina, diamina de etileno, d ietilen-triamina, aminoetil-etanolamina, trietilen-tetra-amina, trietilen-pentamina, etanol amina, lisina en cualq u iera de sus formas estereoisoméricas y sales de los mismos, hexano-diamina, hid razina y piperazina. En la práctica de la presente invención , el extendedor de cadena puede usarse como una solución acuosa. Aunque es opcional, en la preparación de un polímero de poliuretano de la presente invención , el uso de un extendedor de cadena puede ser ventajoso. Generalmente, un extendedor de cadena se emplea en una cantidad suficiente para reaccionar con desde cero (0) hasta 100 por ciento de la funcionalidad del isocianato presente en el prepolímero, basado en un equivalente de isocianato que reacciona con un equivalente del extendedor de cadena. Puede ser conveniente que el agua actúe como un extendedor de cadena y que reaccione con alguna parte o toda la funcionalidad de isocianato presente. Un catalizador puede usarse opcionalmente para promover la reacción entre un extendedor de cadena y un isocianato. Los catalizadores son opcionales en la práctica de la presente invención. Los catalizadores adecuados para el uso en la presente invención incluyen aminas terciarias y compuestos organometálicos, compuestos similares y mezclas de los mismos. Por ejemplo, los catalizadores adecuados incluyen bis(éster de isooctilo de ácido mercaptoacétíco) de di-n-butil estaño, dílaurato de dimetilestaño, dilaurato de dibutilestaño, sulfuro de dibutilestaño, octoato estanoso, octoato iniciador, acetilcetona férrica, carboxilatos de bismuto, trietilendiamina, N-metil morfolina, compuestos similares y mezclas de los mismos. Una cantidad de catalizador se emplea ventajosamente de tal manera que se puede obtener una curación relativamente rápida usando de 0.01 a 0.5 partes por 100 partes de la composición de formación de poliuretano, en peso. Si se emplea un catalizador de amina terciaria, el catalizador provee preferiblemente una curación adecuada usando de 0.01 a 3 partes de catalizador de amina terciaria por 100 partes de la composición de formación de poliuretano, en peso. Tanto un catalizador del tipo de amina como un catalizador organometálico pueden emplearse en combinación.

La presente invención opcionalmente incluye un material de relleno. El material de relleno puede incluir rellenos convencionales tales como vidrio triturado, carbonato de calcio, trihidrato de aluminio, talco, bentonita, tritóxido de antimonio, caolín , ceniza flotantes, u otros rellenos conocidos. En la práctica de la presente invención , u n relleno adecuado que se carga en u na dispersión de poliuretano, puede ser desde 1 00 hasta 1000 partes de relleno por 100 partes de poliuretano. Preferiblemente, el relleno puede cargarse en un cantidad de por lo menos aproximadamente 200 pph , más preferiblemente por lo menos de aproximadamente 300 pph , aún más preferiblemente por lo menos de aproximadamente 400 pph . La presente invención incluye opcionalmente un agente de humectación de relleno. U n agente de h umectación de relleno generalmente puede ayudar a que el relleno y la composición de formación de poliuretano sean compatibles entre ellos. Los agentes de h umectación útiles incluyen sales de fosfato tales como hexametafosfato de sodio. U n agente de h umectación de relleno puede incluirse en una composición de formación e poliuretano de la presente invención , en una concentración de por lo menos 0.5 partes por 1 00 partes de relleno, en peso. La presente invención incluye opcionalmente espesantes. Los espesantes pueden ser útiles en la presente invención para incrementar la viscosidad de las dispersiones de poliuretano de baja viscosidad . Los espesantes adecuados para usarse en la práctica de la presente invención , pueden ser cualq uier espesante conocido en la técn ica de preparación de dispersiones de poliuretano. Por ejemplo, los espesantes adecuados incluyen ALCOGUM VEP-I I* (*ALCOGUM™ VEP-I I es una designación comercial del Aleo Chemical Corporation) y PARAGUM 231 * es una designación comercial de Para-Chem Southern, Inc.). Los espesantes pueden usarse en cualquier cantidad necesaria para obtener una dispersión de viscosidad deseada. La presente invención puede incluir otros componentes opcionales. Por ejemplo, una composición de formación de poliuretano de la presente invención puede incluir agentes tensoactivos, agentes de soplado, agentes de formación de espuma, retardadores de flama, pigmentos, agentes antiestáticos, fibras de refuerzo, antioxidantes, conservadores, grabadores de ácido. Los ejemplos de los agentes de soplado adecuados incluyen: gases y/o mezclas de gases tales como, por ejemplo, aire, dióxido de carbono, nitrógeno, argón, helio; líquidos tales como, por ejemplo, agua, alcanos halogenados volátiles tales como los diferentes clorofluorometanos y clorfluoroetanos; agentes de azo-soplado tales como azo bis (form a mida). Los agentes de formación de espuma se introducen usualmente por introducción mecánica de un gas en un líquido para formar una espuma (formación de espuma mecánica). La formación de espuma mecánica de un polímero de poliuretano es un procedimiento conocido y practicado por los expertos en la técnica de preparación de polímeros de poliuretano. En la preparación de una espuma de poliuretano espumoso, se prefiere mezclar todos los componentes y después combinar el gas en la mezcla, usando el equipo tal como un formador de espuma Oakes o Firestone. En la preparación de una espuma para un refuerzo de alfombra, no es necesario obtener una espuma que sea estable. En un proceso de producción de refuerzo de alfombra, usualmente se esparce una espuma esponjosa sobre el reverso de una alfombra usando una herramienta difusora, la cual destruye la espuma en el proceso. Los agentes tensoactivos son opcionales, pero pueden ser convenientes en la práctica de la presente invención. Los agentes tensoactivos útiles en la presente, pueden ser agentes tensoactivos catiónicos, agentes tensoactivos aniónicos, o agentes tensoactivos no-iónicos. Los ejemplos de los agentes tensoactivos aniónicos incluyen , sulfonatos, carboxilatos y fosfatos. Los ejemplos de los agentes tensoactivos catiónicos incluyen aminas cuaternarias. Los ejemplos de los agentes tensoactivos no-iónicos incluyen copolímeros de bloque que contienen óxido de etileno y agentes tensoactivos de silicón. Los agentes tensoactivos útiles en la práctica de la presente invención pueden ser también agentes tensoactivos externos o agentes tensoactivos internos. Los agentes tensoactivos externos son agentes tensoactivos los cuales no reaccionan químicamente con el polímero para formar una unión covalente durante la preparación de la dispersión. Los agentes tensoactivos internos son agentes tensoactivos los cuales no reaccionan químicamente con el polímero durante la preparación de la dispersión. Un agente tensoactivo puede incluirse en una formulación de la presente invención en una cantidad de 0.01 a 20 partes por 100 partes en peso del componente de poliuretano. Preferiblemente, las formulaciones de la presente invención incluyen prepolímeros de poliuretano los cuales no son tensoactivos internos. Generalmente, cualquier método conocido por un experto en la técnica de preparación de dispersiones de poliuretano, puede usarse en la práctica de la presente invención para preparar un polímero resistente a la humedad de la presente invención. Un polímero resistente a la humedad de la presente invención puede prepararse a partir de dispersiones de poliuretano que son estables al almacenamiento o dispersiones de poliuretano que no son estables al almacenamiento. Una dispersión de poliuretano estable al almacenamiento como se describe en la presente, es cualquier dispersión de poliuretano que tienen un tamaño de partícula principal de menos de alrededor de 5 mieras. Una dispersión de poliuretano que no es estable al almacenamiento puede tener un tamaño de partícula promedio de más de 5 mieras. Por ejemplo, una dispersión adecuada puede prepararse mezclando un prepolímero de poliuretano con agua y dispersar el prepolímero en el agua usando un mezclador comercial. Alternativamente, una dispersión adecuada puede prepararse alimentando un prepolímero en un dispositivo de mezcla estático junto con agua, y dispersando el agua y el prepolímero en el mezclador estático. Métodos continuos para preparar dispersiones acuosas de poliuretano son conocidas y pueden usarse en la práctica de la presente invención . Por ejemplo, las Patentes de E. U .A. Nos. : 4,857,565; 4,742,095; 4,879,322; 3,437,624; 5,037,864; 5,221 ,710; 4,237,264; y 4,092,286, todas describen procesos continuos útiles para la obtención de dispersiones de poliuretano. Además, una dispersión de poliuretano que tiene una relación de fase interna alta puede prepararse por un proceso continuo como se describe en la Patente de E. U.A. No. 5,539,021 , incorporada en la presente por referencia. Además, puede ser ventajoso combinar un proceso continuo para preparar un prepolímero con un proceso de dispersión de alimentación continua con el fin de aumentar al máximo la eficiencia del proceso como se discute en la Solicitud de Patente de E.U .A. Serie No. 09/039978. Los polímeros de la presente invención pueden aplicarse a cualquier substrato, pero preferiblemente el substrato es un textil. Más preferiblemente, el substrato es una alfombra y el polímero está en forma de un refuerzo resistente a la humedad. Un refuerzo de alfombra de la presente invención puede prepararse a partir de una dispersión de poliuretano de la presente invención, descrita anteriormente, usando cualquier método convencional o no convencional en la técnica de preparación de alfombras con refuerzo de poliuretano. En la preparación de alfombra con refuerzo de poliuretano de la presente invención, una composición de formación de poliuretano puede aplicarse como una capa o preferiblemente grosor uniforme sobre una superficie de un substrato de alfombra. Las dispersiones de poliuretano de la presente invención pueden aplicarse como un revestimiento, revestimiento laminado o como un revestimiento de espuma. Los pre-revestimientos de políuretano, revestimientos laminados y revestimientos de espuma pueden prepararse por métodos conocidos en la técnica. Los pre-revestimientos, revestimientos laminados y revestimientos de espuma preparados de las dispersiones se describen en P. L. Fitzgerald, "Integral Látex Foam Carpet Cushion ing", J . Coat. Fab. 1 977, Vol 7(pp. 1 07-120) , y R. P. Brentin , "Látex Coating Systems for Carpet Backing", J . Coat. Fab . 1 982, Vol. 1 2 (págs. 82-91 ) , por ejemplo. Una composición de formación de poliuretano puede aplicarse a una superficie de un substrato de alfombra antes de cu rarse a un estado libre de pegajosidad. Alternativamente, una d ispersión de poliuretano conteniendo fu ncionalidad de isocianato hecha reaccionar completamente, puede aplicarse a un substrato adecuado, eliminando de este modo, la necesidad de curar el polímero. Usualmente la composición de formación de poliuretano se aplica a la superficie que se une a un refuerzo primario pero puede aplicarse a un refuerzo secu ndario tal como malla o u na lana . La composición puede aplicarse usando un equipo tal como un bisturí, cuch illo de aire, o un extrusor para aplicar y calibrar la capa. Alternativamente, la composición puede formarse en una capa sobe u na banda móvil u otro aparato adecuado y deshidratada y/o parcialmente curada, después unida al substrato de alfombra usando un equipo tal como una cinta doble (también conocida como una banda doble) lam inador o una cinta movible con un cojín de espuma aplicada. La cantidad de composición de formación de poliuretano usado puede variar ampliamente, de 0.1 7 a 1 7 kg/m2, dependiendo de las características del textil. Después que la capa es aplicada y calibrada, se remueve el agua de la dispersión y la capa puede curarse usando calor de cualqu ier fuente de calor adecuada tal como un horno infrarrojo, u n horno de convección , o placas de calentamiento.

En la práctica de la presente invención, cualquiera de los pasos usados en la preparación de un refuerzo de alfombra de poliuretano puede llevarse a cabo de una manera continua. Por ejemplo, en un primer paso el prepolímero puede prepararse a partir de un compuesto que contiene hidrógeno activo adecuado de una forma continua; el prepolímero puede alimentarse, tal como se obtiene en el primer paso, en un dispositivo mezclador con agua para obtener una dispersión acuosa; la dispersión acuosa puede aplicarse a un substrato de alfombra de una manera continua para obtener una alfombra con refuerzo de poliuretano. El siguiente ejemplo se provee para ¡lustrar la presente invención.

El ejemplo no pretende limitar el alcance de la presente invención y no deberá interpretarse de esta manera. Ejemplo 1 Un prepolímero, de aquí en adelante prepolímero A, se prepara de la siguiente manera: 195.7 partes (0.1957 eq.) de VORANOL 5287*, un 12.5 por ciento de diol de óxido de polipropileno coronado con óxido de etileno con un peso equivalente de 1000 g/eq; 93.02 partes (0.7442 eq.) de ISONATE 250P*, una mezcla de 25 por ciento de 2,4'-MDI y 75 por ciento de 4,4'-MDI; 5.28 partes (0.02966 eq) de monooleato de glicerol EMEREST 2421* y 6.0 partes (6.316 meq) de monol de glicol de polietileno (MPEG) que tiene un peso molecular de 950, se mezclaron con calentamiento a 70°C en un recipiente de vidrio durante aproximadamente 15 horas. El prepolímero resultante tiene un porcentaje de NCO de 6.88, un peso equivalente de isocianato de 610, y una viscosidad de 6040 cps @ 25 C. (EMEREST 242 es una designación comercial de Henkel Corp; VORANOL 5287 e ISONATE 250P es una designación comercial de The Dow Chemical Company). Una dispersión de poliuretano se preparó de la siguiente forma: Las 75.58 partes del Prepolímero A; 9.9 partes de DESULF DBS- 25T*, una solución acuosa al 25 por ciento de una sal de trietanolamina de ácido dodecilbencensulfónico; y 20.08 partes de agua se mezclaron a temperatura ambiente y después se agitó a 3000 rpm en un matraz de vidrio. 44.4 partes de solución de piperazína acuosa al 10 por ciento se agregó a la mezcla y la agitación continuó durante 1 minuto a 3000 rpm. La mezcla resultante luego se agitó durante la noche con una varilla de agitación y se filtró a través de un filtro de papel para dar una baja viscosidad, 55 por ciento de dispersión de poliuretano sólida con un tamaño de partícula promedio de 0.24 mieras. (*DESULF DBS-25T es una designación comercial de DeForest Chemical Co.). Una alfombra reforzada con la dispersión de poliuretano se preparó de la siguiente manera: La dispersión se forma en un compuesto, mezclando 178.6 partes de la dispersión (100 partes de sólidos) y 200 partes de relleno de carbonato de calcio. Luego, se mezclaron 3.0 partes de espesante PARAGUM 241*. El compuesto se aplicó al refuerzo de una alfombra del estilo de bucle de nivel de nilón con un peso crudo de 0.8 kg/m2 en un peso de revestimiento de 1.3 kg/m2. Un lienzo delgado de polipropileno, 0.11 kg/m2, se aplicó como un refuerzo secundario. La alfombra se secó a 132°C durante 12 minutos, luego se dejó equilibrar durante la noche antes de probarse.

(*PARAGUM 241 es una designación comercial de Para-Chem Southern , I nc.). La alfombra se probó de la sig uiente manera: La alfombra del Ejemplo 1 , tiene u n valor de cierre de n udo de 7.9 kg , y un valor de cierre de nudo rehidratado de 5.1 kg . Los valores de unión de nudos se obtuvieron de acuerdo con ASTM D 1 335. La alfombra del Ejemplo 1 , tienen una deslaminación en seco de 1 .8 kg/cm y u na deslaminación de rehid ratación de 0.89 kg/cm . La deslaminacíón es la fuerza req uerida para remover el lienzo delgado de polipropileno secundario de la alfombra fabricada. Se determinó cortando u na tira de 7.6 cm x 22.9 cm de alfombra y desprend iendo el lienzo delgado de la alfombra fabricada. Se determinó cortando una tira de 7.6 cm x 22.9 cm de alfombra y desprendiendo el lienzo delgado secundario de la porción principal de la alfombra mientras se midió la fuerza req uerida . La deslaminación rehidratada se determinó de la misma forma, excepto que el espécimen de alfombra se remojó d urante un min uto en ag ua, y se secó por partes antes de probarse. La alfombra tiene una fuerza de perforación de 8.0 kg . La fuerza de perforación se midió como la fuerza req uerida para perforar una pieza de 22.9 cm x 22.9 cm de alfombra de 1 .27 cm dentro de un cilindro de diámetro interno de 14.0 cm en un rango de 30.5 cm por minuto, utilizando un cilindro sólido con u n diámetro de 5.7 cm unido a una celda de carga. La alfombra pasa una prueba de resistencia al ag ua conocida como la prueba de difusión British en la cual 1 00 ml de una solución de colorante de azul de metileno en ag ua se vertió desde una altura de 1 metro sobre una pieza de 30.5 cm x 30.5 cm y se dejó reposar durante 24 horas. La muestra se inscribió con una navaja de afeitar para revelar el interior. Se da una clasificación de aprobación si se encuentra que no penetró el colorante azul en o a través del refuerzo. Ejemplo 2 Un prepolímero y dispersión se prepararon como en el Ejemplo 1.

El procedimiento del Ejemplo 1 se usó para formar el compuesto de dispersión, excepto que se usaron 100 partes de carbonato de calcio, 100 partes de Gamma Sperse CS-11* y 0.6 partes de PARAGUM 241 para formar en compuesto la dispersión. El compuesto se aplicó al refuerzo de una alfombra a un peso de revestimiento de 1.26 kg/m2 y la alfombra resultante obtuvo los siguientes resultados de prueba: Manual (kg) 6.3 kg Valor de cierre de nudo (kg) 9.0 kg Valor de cierre de nudo rehidratado (kg) 6.0 kg Prueba de Difusión British Aprobado (*Gamma Sperse CS-11 es un carbonato de calcio que se ha tratado con estearato de amonio para proveer propiedades hidrofóbicas mejoradas y es una designación comercial de Georgia Marble Co.). Ejemplo Comparativo 3 El prepolímero B se preparó de la siguiente forma: 190.85 partes (0.1908 eq) de VORANOL 5287; 99.25 partes (0.794 eq.) de ISONATE 250P*, una mezcla de 25 por ciento de 2.4'- MDI y 75 por ciento de 4,4'- MDI; 3.9 partes (0.07358 eq.) de glicol de dietileno; y 6.0 partes (6.316 meq.) de monol de glicol de polietileno (MPEG) que tiene un peso molecular de 950, se mezclaron con calentamiento a 70°C en un recipiente de vidrio d urante aproximadamente 1 5 horas. El prepolímero tiene un N CO porcentual de aproximadamente 7.3, un peso eq uivalente de isocianato de aproximadamente 575 y u na viscosidad de aproximadamente 7000 cps @ • 25 C. (*I SONATE 250 p es una designación comercial de The Dow Chemical Company). Una dispersión de poliuretano se preparó de la sig uiente manera: 75.5 partes de Prepolímero B; 9.9 partes de una solución acuosa al 25 por ciento de la sal de trietanolamina de ácido dodecilbencensu lfón ico; y 1 9.3 partes de agua se mezclaron a temperatura ambiente y luego se agitaron a 300 rpm en un matraz de vidrio. 45.3 partes de una solución de piperazina acuosa del 1 0 por ciento se ag regaron a la mezcla, y la agitación continuó durante 1 minuto a 3000 rpm . La mezcla resu ltante se agitó d urante la noche con u na varilla de agitación y se filtró a través de un papel filtro para dar una viscosidad baja, 55 por ciento de sólidos de dispersión de poliuretano con un tamaño de partícula promedio de 0.3 mieras. U na alfombra reforzada con la dispersión de poliu retano se preparó de la siguiente manera: La dispersión se formó en un compuesto mezclando 1 78.6 partes de dispersión (100 partes de sólidos) con 200 partes de relleno de carbonato de calcio. 4.1 partes de PARAGU M 241 se mezclaron después. El compuesto se aplicó al refuerzo de la alfombra del estilo de bucle nivelado de n ilón con u n peso en crudo de 0.8 kg/m2 en un peso de revestimiento de 1 .3 kg/m2. U n lienzo delgado de polipropileno, 0.1 1 kg/m2, se aplicó como un refuerzo secundario. La alfombra se secó a 132°C durante 12 minutos, luego se dejó equilibrar durante la noche antes de probarse. La alfombra se probó de la siguiente manera: La alfombra del Ejemplo Comparativo 3 se probó de un modo substancialmente idéntico a la alfombra del Ejemplo 1. Tiene una fuerza de cierre de nudo de 8.4 kg y una fuerza de cierre de nudo rehidratado de 4.0 k. La alfombra del Ejemplo Comparativo 3 tiene una deslaminacíón en seco de 1.8 kg/cm y una deslaminación de rehidratación de 0.89 kg/cm. La alfombra del Ejemplo Comparativo 3 tiene una fuerza de perforación manual de 6.7 kg. La alfombra no aprobó la prueba de diseminación British. Ejemplo Comparativo 4 Un prepolímero y dispersión se prepararon como en el Ejemplo Comparativo 3. El procedimiento del Ejemplo comparativo 3, se usó para formar el compuesto de dispersión, excepto que 100 partes de carbonato de calcio, 100 partes de GAMMA SPERSE CS-11 y 0.98 partes de PARAGUM 241 se usaron para formar el compuesto de la dispersión. El compuesto se aplicó al refuerzo de una alfombra a un peso de revestimiento de 1.-3 kg/m2 y la alfombra resultante obtuvo los siguientes resultados de prueba: Manual (kg) 5.4 kg Valor de cierre de nudo (kg) 8.6 kg Valor de cierre de nudo rehidratado (kg) 5.6 kg Prueba de Difusión British No Aprobado

Claims (10)

1. REIVIN DICACION ES 1 . U na d ispersión acuosa de poliuretano que comprende un prepolímero terminado en isocianato preparado a partir de una formulación q ue incluye un poli-isocianato y u na mezcla de poliol, en donde la mezcla de poliol incluye por lo menos u n compuesto mono, di o polihidroxi alifático, que tiene un substituyente de cadena lateral alifática q ue contiene de 5 a 30 átomos de carbono y en donde el compuesto mono, di o polihidroxi alifático que tiene u n substituyente de cadena lateral alifática está presente en una concentración de 0.5 a 1 0 por ciento en peso del polímero.
2. 2. La dispersión acuosa de poliuretano de la reivindicación 1 , en donde el poliisocianato es 4,4'-, 2,4'- y 2,2'-difenil-metanodiisocianato.
3. 3. La dispersión acuosa de poliuretano de la reivindicación 1 , en donde el compuesto mono, di o polihidroxi alifático, el cual tiene u n substituyente alifático de cadena lateral que contiene de 5 a 30 átomos de carbono es monoéster de g licerol.
4. 4.. La dispersión acuosa de poliuretano de la reivind icación 1 , en donde la dispersión es preparada con un agente tensoactivo el cual no reacciona qu ímicamente con el polímero para formar u n enlace covalente durante la preparación de la dispersión .
5. 5. La dispersión acuosa de poliuretano de la reivind icación 1 , en donde la mezcla de poliol incluye un poliol de poliéter.
6. 6. La dispersión acuosa de poliuretano de la reivind icación 1 , en donde la dispersión es preparada en la ausencia de un solvente orgán ico.
7. 7. La dispersión acuosa de poliuretano de la reivindicación 1, en donde la dispersión está compuesta con un relleno.
8. 8. La dispersión acuosa de poliuretano de la reivindicación 11, en donde el relleno es carbonato de calcio.
9. 9. El uso de la dispersión acuosa de poliuretano de la reivindicación 1 para preparar un textil resistente a la humedad.
10. 10. La uso de la reivindicación 9, en donde el textil es una alfombra.