MXPA04002881A

MXPA04002881A - Composicion para preparar de poliuretano rigida que tiene una adecuada propiedad de desmoldeo.

Info

Publication number: MXPA04002881A
Application number: MXPA04002881A
Authority: MX
Inventors: Cho Hyun-Keun
Original assignee: Lg Electronics Inc
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-07-02
Also published as: WO2003027161A1; US7008974B2; KR20030026771A; CN1575309A; DE10297274B4; US20040192802A1; KR100771910B1; DE10297274T5

Abstract

Se describe una composicion para preparar una espuma de poliuretano rigida que tiene una adecuada propiedad de desmoldeo al definir un componente de poliol y un componente de catalizador; el componente de poliol comprende 40-60 de porcentaje en peso de poliol obtenido mediante la polimerizacion con un oxido organico utilizando sorbitol como un iniciador, 5-10 de porcentaje en peso de poliol obtenido mediante polimerizacion con un oxido organico que utiliza etilendiamina como un iniciador, 20-30 de porcentaje en peso de poliol obtenido mediante polimerizacion con un oxido organico utilizando toluendiamina o toluendiamina y trietanolamina como un iniciador individual o complejo, y, opcionalmente, 5-20 de porcentaje en peso de un poliol multivalente de una estructura de ester, y el componente se elige de un grupo que comprende un catalizador de formacion de espuma, un catalizador de gelificacion, un catalizador de trimerizacion, una forma mezclada del catalizador de formacion de espuma y el catalizador de gelificacion, y compuestos de los mismos.

Description

COMPOSICION PARA PREPARAR ESPUMA DE POLIURETANO RIGIDA QUE TIENE UNA ADECUADA PROPIEDAD DE DESMOLDEO CAMPO TECNICO La presente invención se relaciona con una composición de espuma de poliuretano rígida, y en lo particular a una composición para preparar una espuma de poliuretano rígida que tiene una propiedad dé desmoldeo superior al definir polioles y catalizadores de reacción, y al reducir la velocidad posterior a la expansión después de la formación de la espuma sin dañar otras propiedades físicas.

TECNICA ANTECEDENTE En general se obtiene una espuma de poliuretano rígida al hacer reaccionar un componente de poliol y un componente de isocianato bajo la existencia de catalizadores de reacción, un agente soplador de espuma y un estabilizador de espuma. La espuma de poliuretano rígida es un material aislante de calor que tiene las mayores propiedades aislantes de calor mayores ente los aisladores térmicos orgánicos e inorgánicos, y que se utiliza en gran medida en un refrigerador, en un contenedor para congelación, un almacenamiento a baja temperatura, etc., los cuales requieren una mayor propiedad aislante de calor. Esto es porque la espuma de poliuretano consiste de celdas cerradas que tienen una mayor propiedad aislante del calor, y se puede preparar una espuma de baja densidad al controlar una cantidad y tipo empleados del agente soplador de espuma. Sin embargo, se requiere en gran medida una espuma de poliuretano que tenga una baja densidad y conductividad térmica en comparación con la espuma utilizada previamente y que tenga una buena plasticidad. Generalmente, la espuma de poliuretano rígida necesita ser endurecida en una plantilla de formación de espuma (molde) bajo una escala de temperatura predeterminada (40° C~55° C) durante un tiempo predeterminado después de que se inyecta una solución cruda. Adicionalmente, se genera una diferencia en la velocidad posterior a la expansión cuando se desmoldea de la plantilla de acuerdo con el tiempo de endurecimiento. La velocidad posterior a la expansión después del soplado de la espuma de la espuma de poliuretano está relacionada directamente con el tamaño y cantidad variable de los productos de refrigerador, y básicamente el nivel posterior a la expansión después del soplado de la espuma aumenta en proporción al tamaño y grosor. Sin embargo, a medida que aumenta la cantidad producida de refrigerador, a medida que la estructura y tamaño de productos se hacen más complejos y grandes y a medida que el control de calidad del producto se hace más estricto, se requiere la disminución de la velocidad de expansión de la espuma y el tipo de endurecimiento. Sin embargo, esto no se puede realizar con la espuma de poliuretano convencional, aumentado el número de plantillas y con esto, el costo de producción. Por ello, es un objeto de la presente invención proveer componentes de solución cruda que tengan una mejor propiedad de desmoldeo y que provean una composición para preparar una espuma de poliuretano rígida incluida en la misma al reducir al mínimo la velocidad posterior a la expansión al ser desmoldeada de una plantilla (molde), manteniendo las propiedades y características físicas (función aislante de calor, densidad, velocidad de cambio dimensional, intensidad de compresión, etc.) requeridas como material de aislamiento térmico que sea del mismo nivel. Para lograr el objeto anterior de la presente invención, se provee una composición para preparar una espuma de poliuretano rígida que tenga una propiedad de desmoldeo superior con una velocidad posterior a la expansión reducida al mínimo a la hora del desmoldeo, al controlar los componentes y contenidos de polioles y catalizadores de reacción en la composición para el poliuretano rígido, que comprende catalizadores de reacción, un agente soplador de espuma química (agua), un agente soplador de espuma física (HCF-141b), un isocianato y unos cuantos polioles importantes. La composición para preparar un poliuretano rígido de conformidad con la presente invención comprende los siguientes componentes: - Un poliol mezclado de 100 partes en peso que comprende 40-60 de porcentaje en peso de poliol (a) el cual se obtiene mediante polimerización con óxido de alquileno utilizando sorbitol como un iniciador, 5-10 de porcentaje en peso de poliol (b) que se obtiene mediante la polimerización con óxido de alquileno utilizando etilendiamina como iniciador, 20~30 de porcentaje en peso de poliol (c) que se obtiene mediante polimerización con un óxido de alquileno utilizando toluendiamina o una mezcla de toluendiamina y trietanoldiamina como un iniciador individual o complejo, y 5-20 de porcentaje en peso de poliol multivalente de una estructura de éster, sobre la pase del peso total del poliol mezclado (en la presente, se determina la cantidad de cada poliol dentro de la escala mencionada anteriormente para que el porcentaje en peso total de los polioles a, b, c y d pueda llegar a 100), -1.6~3.5 de partes en peso de catalizadores de reacción, -10-50 de partes en peso de un agente soplador de espuma, -1.5-2.5 de partes en peso de agua, y -150-170 de partes en peso de ¡socianatos orgánicos. Además la presente invención se relaciona con una espuma de poliuretano rígida fabricada a partir de la composición anterior para la espuma de poliuretano rígida. La presente utiliza un poliol mezclado de una cierta composición, catalizador de reacción y el agente soplador de espuma como una cierta cantidad de agua y HCFC-141 b. La espuma de poliuretano rígida que se obtiene a partir de la composición anterior de conformidad con la presente invención tiene una velocidad posterior a la expansión después del desmoldeo y mantiene otras propiedades físicas como la función de aislamiento térmico, etc., por ello tiene una plasticidad superior. Por ello, es muy útil para aplicarse al refrigerador. La mayor parte de los polioles utilizados en general en poliuretano rígido son alcohol polihídrico que tiene una estructura de éter (C-O-C), y éstos se obtienen mediante polimerización con un óxido orgánico que utiliza un compuesto que tenga dos o más hidrógenos activos como iniciador. En caso de que se utilice óxido de alquileno en general (AO) como el óxido orgánico mencionado orgánico anteriormente, se pueden utilizar en general óxido de etileno (EO), óxido de propileno (PO) y una mezcla de los mismos, y estos se pueden utilizar en la presente invención. El poliol mezclado utilizado en la presente invención consiste de un poliol que se obtiene mediante polimerización con un óxido de alquileno utilizando sorbitol de un grupo funcional hexavalente como iniciador (poliol a), un poliol que se obtiene mediante polimerización con un óxido de alquileno que utilice etilendiamina (EDA) de un grupo funcional tetravalente como iniciador (poliol b), un poliol que se obtiene mediante polimerización con un óxido de alquileno que utiliza toluendiamina (TDA) de un grupo funcional tetravalente como iniciador individual o una mezcla de TDA y trietanolamina (TEOA) de un grupo funcional trivalente como un iniciador complejo (poliol c), y un poliol multivalente que tenga una estructura de éter (C-O-O) (poliol d).

Se desea que el contenido de componente del poliol mezclado en la presente invención sea 40-60 de porcentaje en peso de poliol a utilizando un sorbitol como un iniciador, 5~10 de porcentaje en peso de poliol b utilizando EDA como un iniciador, 20-30 de porcentaje en peso de poliol c utilizando TDA o una mezcla de TDA y TEOA como un iniciador, y 5-20 de porcentaje en peso de poliol d que tenga una estructura de éster. En la presente, se determina la cantidad de cada poliol dentro de cada escala mencionada anteriormente para que el porcentaje en peso total de los polioles a, b, c y d puedan alcanzar 100. Los catalizadores de reacción utilizados en la presente invención se pueden clasificar en tres tipos; es decir, un catalizador de formación de espuma para controlar la reacción principal de poliuretano, un catalizador de gelificación, y un catalizador de trimerización. Se puede utilizar dietilentriamina de pentametileno (PMDETA) como el catalizador de formación de espuma que afecta la reactividad de la espuma, y se puede utilizar ciclohexilamina de dimetilo (D CHA) como el catalizador de gelificación. Se debe establecer la relevancia y reactividad entre los dos catalizadores de manera apropiada bajo las condiciones de uso actuales, con lo cual estos catalizadores pueden afectar el flujo y dureza de la espuma. Especialmente, en caso de que el poliol controle el flujo de la espuma como en la presente invención, se debe reducir el tipo de catalizador de formación de espuma. Además, en la presente invención se puede utilizar adicionalmente el catalizador de trimerización, y se puede utilizar un catalizador mixto en el cual el catalizador de formación de espuma y el catalizador de gelificación se mezclen en una relación apropiada. En este caso, la relación de mezclado preferiblemente (catalizador de formación de espuma: catalizador de gelificación, p/p) está en una escala de 1 :1-1 :3. El catalizador de formación de espuma se utiliza en una cantidad de 0.3~0.7 de partes en peso, el catalizador de gelificación se utiliza en una cantidad de 1.0-1.5 de partes en peso, y el catalizador de trimerización se utiliza en la cantidad de 0.3~0.5 de partes en peso en caso de utilizar 100 partes en peso por poliol. Además, en caso de que se utilice el catalizador mezclado del catalizador de formación de espuma y el catalizador de gelificación, se utiliza el catalizador en una cantidad de 2.0-3.0 de partes en peso por 100 partes en peso de poliol. En el aspecto económico, se desea la reducción del catalizador de formación de espuma que tenga un precio relativamente alto. En la presente invención, el isocianato orgánico se utiliza como se emplea para el poliuretano en general. Por ejemplo, se puede utilizar diisocianato de difenilmetano (MDI polimérico). Un índice (NCO/OH) para una espuma óptica es de alrededor de 1.1-1.2, y el isocianato se utiliza en una cantidad de 50-170 partes en peso por 100 partes en peso de poliol. En la presente invención se utiliza agua como un agente soplador de espuma químico, y se inyecta en una cantidad de 1.5-2.5 de partes en peso por 100 partes en peso de poliol. Se utiliza el HCFC-141 b como un agente soplador de espuma físico y se inyecta en una cantidad de alrededor de 10-50 de partes en peso por 100 partes en peso de poliol. Adicionalmente, se puede utilizar un agente tensioactivo en la composición de espuma de poliuretano rígida de la presente invención y, en este caso, se puede utilizar un agente tensioactivo de silicio que se utiliza en el poliuretano rígido en general. El agente tensioactivo en la presente invención reduce una tensión superficial para mejorar la habilidad de mezclado, estandariza el tamaño de los poros generados y estabiliza la espuma generada al controlar la estructura de poro de la espuma. En caso de que se emplee el agente tensioactivo de silicio en la presente invención, se utiliza en una cantidad de 1.0~3.0 de partes en peso por 100 partes en peso de poliol. También, la composición para la espuma de poliuretano rígida puede incluir además uno o más aditivos como un agente retardante de ignición, un llenador, una fibra fortalecida y un colorante. Se describirán a detalle en lo sucesivo ejemplos y ejemplos comparativos de la presente invención. En todos los ejemplos y ejemplos comparativos, todos los términos "parte y "%" representan "partes en peso" y "porcentaje en peso" a menos que se defina específicamente lo contrario.

EJEMPLO COMPARATIVO 1 Como se muestra en el cuadro 1 , se fabricó una composición para la espuma de poliuretano rígida, que consiste de 100 partes en peso de polio! incluyendo poliol A obtenido mediante polimerización con óxido de alquileno (PO: óxido de propileno, EO: óxido de etileno) utilizando sorbitol de un grupo funcional hexavalente como iniciador, poliol B obtenido mediante polimerización con óxido de alquileno utilizando toluendiamína (TDA) de un grupo funcional tetravalente como iniciador, poliol C obtenido mediante polimerización con el óxido de alquileno utilizando etilendiamina (EDA) de un grupo funcional tetravalente como iniciador, y poliol D de alcohol polifuncional que tenga una estructura de éster, 2.0 ~ 2.5 de partes en peso de agua y 33 ~ 35 de partes en peso de HCFC-141b como agentes sopladores de espuma, 0.3 ~ 0.5 de partes en peso de tipo trimerización y 1.0 ~ 1.4 de partes en peso de tipo mezclado en el cual P DETA y DMCHA se mezclan como catalizadores, 1.5 ~ 2.5 de partes en peso de agente tensioactivo de silicio y 140 ~ 150 de partes en peso de poliisocianato, en los cuales se llevó a cabo la formación de espuma y endurecimiento para preparar una muestra de espuma de poliuretano rígido.

EJEMPLO 1 Como se muestra en el cuadro 1 , se fabricó una composición para la espuma de poliuretano rígida que consiste de 100 partes en peso de compuesto de poliol que comprende poliol A, poliol C, poliol D, y poliol E obtenidos mediante polimerización con óxido de alquileno utilizando EDA de un grupo funcional tetravalente como iniciador, 1.5 ~ 2.5 de partes en peso de agua y 25 ~ 35 de partes en peso de HCFC-141b como agentes sopladores de espuma, 0.3 - 0.7 de partes en peso de PMDETA, 1.2 ~ 1.5 de partes en peso de DMCHA y 0.3 ~ 0.5 de partes en peso de tipo trimerización como catalizadores, 1.0 ~ 3.0 de partes en peso de agente tensioactivo de silicio y 150 ~ 170 de partes en peso de poliisocianato, en los cuales se llevó a cabo la formación de espuma y endurecimiento para preparar una muestra de espuma de poliuretano rígida.

EJEMPLO 2 Como se muestra en el cuadro 1 se fabricó una composición para la espuma de poliuretano rígida, la cual consiste de 100 partes en peso de compuesto de poliol que comprende poliol A, poliol C, poliol E, y poliol F que tienen una estructura de éster, .5 ~ 2.5 de partes en peso de agua y 25 ~ 35 de partes en peso de HCFC-141 como agentes sopladores de espuma, 0.3 ~ 0.5 de partes en peso de tipo trimerización, 2.0 ~ 3.0 de partes en peso de PMDETA/DMCHA como catalizadores, 1.0 ~ 3.0 de partes en peso de agente tensioactivo de silicio y 150 ~ 170 de partes en peso de poliisocianato, en los cuales se llevaron a cabo la formación de espuma y endurecimiento para preparar una muestra de espuma de poliuretano rígida.

EJEMPLO 3 Como se muestra en el cuadro 1 , se fabricó una composición para la espuma de poliuretano rígida que consiste de 100 partes en peso de compuesto de poliol que comprende poliol A, poliol C, poliol E, y poüol F, 1.5 ~ 2.5 de partes en peso de agua y 25 ~ 35 de partes en peso de HCFC-14 b como agentes sopladores de espuma, 0.3 ~ 0.7 de partes en peso de PMDETA, 1.0 ~ 1.3 de partes en peso de DMCHA y 0.3 ~ 0.5 de partes en peso de tipo trimerización como catalizadores, 1.0 ~ 3.0 de partes en peso de agente tensioactivo de silicio y 150 ~ 170 de partes en peso de poliisocianato, sobre los cuales se llevó a cabo la formación de espuma y endurecimiento para preparar una muestra de espuma de poliuretano rígida. Los resultados de la medición de las propiedades físicas para las muestras anteriores se muestran en el cuadro 1, y se midieron las propiedades físicas en el cuadro 1 de la siguiente manera: - Compactación justa: la cantidad de espuma de poliuretano cuando se llena de manera precisa en un volumen predeterminado cuando se inyecta una solución cruda en un molde predeterminado, medido mediante una báscula electrónica. - Reactividad: un tiempo de reacción principal de la espuma (un punto del tiempo en el que la fibra se pega a una barra, cuando se introduce una barra en la espuma en reacción) medido mediante un cronómetro. - Densidad de elevación libre: densidad de una espuma que se ha formado como tal en una cámara abierta sin estar bloqueada por un molde y medida mediante una báscula y un dispositivo para medir las dimensiones. - Factor K: generalmente representado como ?, una conductividad térmica de la espuma que se mide mediante Auto-?. - Densidad del núcleo: densidad de una espuma que se forma como tal en un molde predeterminado, excepto que la porción de superficie externa se mide mediante una báscula electrónica y un dispositivo para medir las dimensiones. - Resistencia de compresión: una resistencia a la compresión de la espuma según se mide mediante una máquina de prueba universal (UTM). - Velocidad de cambio de dimensión: cambios en las dimensiones de conformidad con cambios en el ambiente (baja temperatura, alta temperatura, o alta temperatura y alta humedad). Los cambio ambientales de la forma fueron causados mediante un termohidrostato (producto coreano, hecho en el extranjero) y se midieron las dimensiones antes y después del cambio utilizando un dispositivo para medir las dimensiones y calcular la velocidad de cambio. - velocidad posterior a la expansión: un grado expandido de la espuma cuando la espuma se saca de un molde (desmoldeo) antes de que la espuma esté totalmente endurecida en el molde (se reduce el tiempo de desmoldeo), y que se mide de la siguiente manera: (1) se mide la compactación justa de la solución cruda en un molde (plantilla) de un tamaño de referencia. (2) La solución cruda se inyecta en el molde como sobre empaque (más de 20%) con base en la compactación justa medida anteriormente. (3) Se expande un centro de la espuma por que el tiempo de endurecimiento se disminuye en comparación con un tiempo de endurecimiento estándar (tiempo de estancia en el molde), y se mide la cantidad expandida comparada con un grosor estándar (grosor de molde), cuando la espuma se desmolda, utilizando un dispositivo para medir las dimensiones para calcular la velocidad de expansión.

CUADRO 1 La espuma de poliuretano rígida fabricada a partir de la composición anterior de conformidad con la presente invención es capaz de mantener las propiedades físicas requeridas (función de aislamiento térmico, resistencia, velocidad de cambio de dimensión, etc.) como material aislante térmico). Adicionalmente, de conformidad con la presente invención, se reduce la velocidad posterior a la expansión y con ello se reduce la cantidad de cambio de las dimensiones externas y el tiempo de desmoldeo para mejorar la productividad de la forma. Especialmente, como los ejemplos 1 y 3, de conformidad con las composiciones en las cuales se incluye el poliol que conviene para el flujo y se reduce el catalizador del tipo de agente formador de espuma de mayor costo, se puede lograr el efecto de ahorros en costo para el material aislante térmico. Por ello, las composiciones preferibles son las de los ejemplos anteriores 1 y 3.

Aplicabilidad industrial Como se describió anteriormente, de conformidad con la composición para preparar la espuma de poliuretano rígida de la presente invención, se puede fabricar la espuma de poliuretano rígida que puede mantener las propiedades físicas requeridas para que tengan los mismos niveles de los de la técnica convencional y reduzca al mínimo la velocidad posterior a la expansión. Adicionalmente, ya que se reduce al mínimo la velocidad posterior a la expansión, así como el tiempo de endurecimiento en una plantilla de formación de espuma después de que se ha inyectado la solución cruda, se puede incrementar la productividad cuando se aplica la espuma de poliuretano al refrigerador, etc. Además, ya que se puede reducir la cantidad de cambios de la espuma cuando se aplica a varios productos, se puede manejar de manera precisa al tamaño de producto y, con ello, la aplicabilidad industrial de la presente invención es superior a la de la técnica convencional. Aunque la presente invención puede ser modalizada en diversas formas sin desviarse de la esencia o características esenciales de la misma, también debe entenderse que las modalidades descritas anteriormente no están limitadas por algunos de los detalles de la descripción anterior, a menos que se especifique lo contrario, y por lo contrario deben ser interpretadas en su manera más amplia dentro de la esencia y alcance como se define en las reivindicaciones adjuntas, por lo que todos los cambios y modificaciones que caigan dentro de los límites y fronteras de las reivindicaciones o equivalencias de dichas limitaciones u fronteras pretenden por ello ser incluidas en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1.- Una composición para preparar una espuma de poliuretano rígida que comprende: 100 partes en peso de un poliol mezclado que comprende 40~60 de porcentaje en peso de poliol (a) que se obtiene mediante polimerización con un óxido de alquileno utilizando sorbitol como un iniciador, 5-10 de porcentaje en peso de poliol (b) que se obtiene mediante polimerización con un óxido de alquileno utilizando etilendiamina como un iniciador, 20-30 de porcentaje en peso de poliol (c) que se obtiene mediante polimerización con un óxido de alquileno que utilizan toluendiamina como un iniciador individual o una mezcla de toluendiamina y trietanolamina como un iniciador complejo, y 5-20 de porcentaje en peso de poliol (d) multivalente de una estructura de éster, sobre una base de peso total del poliol mezclado; -1.6 - 3.5 partes en peso de componente de catalizador de reacción que incluye un catalizador de formación de espuma, un catalizador de gelificación y un catalizador de trimerización; -10 - 50 partes en peso de un agente soplador de espuma; 1.5 - 2.5 partes en peso de agua y - 150 - 170 partes en peso de un isocianato orgánico.

2.- La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el óxido de alquileno se escoge de un grupo que comprende óxido de etileno, óxido de propileno y una mezcla de los mismos.

3. - La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el catalizador de formación de espuma es dietilentriamina de pentametilo.

4. - La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el catalizador de gelificación es ciclohexilamina de dimetilo.

5. - La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque comprende 0.3 ~ 0.7 partes en peso del catalizador de formación de espuma y 1.0 ~ 1.5 partes en peso del catalizador de gelificación, por 100 partes en peso de poliol.

6. - La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el catalizador de reacción comprende un catalizador mezclado como un agente de formación de espuma y un catalizador de gelificación, en el cual un catalizador de formación de espuma y un catalizador de gelificación se mezclan en una relación apropiada.

7. - La composición de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada además porque la relación mezclada (catalizador de formación de espuma: catalizador de gelificación, p/p) del catalizador mezclado está dentro de la escala de 1 :1 ~ 1 :3.

8. - La composición de conformidad con la reivindicación 6 ó 7, caracterizada además porque comprende el catalizador mezclado en una cantidad de 2.0 ~ 3.0 partes en peso por 100 partes en peso de poliol.

9. - La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque comprende el catalizador de trimerización en una cantidad de 0.3 ~ 0.5 partes en peso por 100 partes en peso del poliol.

10. - La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque un índice del isocianato orgánico (NCH/OH) es 1.1 - 1.2.

11. - La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el agente soplador de espuma es HCF -14 b.

12. - La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque también comprende un agente tensioactivo de silicio en una cantidad de 1.0 ~ 3.0 partes en peso por 100 partes en peso de poliol. 13 - La composición de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque también comprende uno o más aditivos seleccionados del grupo que consiste de un agente retardador de ignición, un llenador, una fibra fortalecida, y un colorante. 14 - Una espuma de poliuretano rígida que tiene una propiedad de desmoldeo superior fabricada a partir de la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1-

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