ES2891977T3 - Espumas de poliuretano y método de elaboración de la espuma - Google Patents

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Abstract

Una mezcla de poliéteres que comprende a) de 60 a 80% en peso, basado en el peso de la mezcla de poliéteres, de uno o más polioles de poli(óxido de propileno) protegidos con óxido de etileno nominalmente trifuncionales que tienen un contenido de oxietileno de 10 a 25% en peso y un peso equivalente de hidroxilo de 1500 a 2500, en el que al menos el 70% de los grupos hidroxilo son primarios. b) de 10 a 30% en peso, basado en el peso de la mezcla de poliéteres, de uno o más polioles de poli(óxido de propileno) protegidos con óxido de etileno que tienen una funcionalidad nominal de 4 a 8, un contenido de oxietileno de 10 a 25% en peso y un peso equivalente de hidroxilo de 1500 a 2500, en el que al menos el 70% de los grupos hidroxilo son hidroxilos primarios; c) de 5 a 12% en peso, basado en el peso de la mezcla de poliéteres de uno o más polioles de poliéter con una funcionalidad nominal de al menos 3, un peso molecular de al menos 4000 y un contenido de oxietileno de al menos 70% en peso; y d) de 2 a 10% en peso, basado en el peso de la mezcla de poliéteres, de uno o más copolímeros monofuncionales de óxido de propileno y óxido de etileno con un contenido de oxietileno de 20 a 65% en peso y un peso molecular de 400 a 2000 .

Description

DESCRIPCIÓN
Espumas de poliuretano y método de elaboración de la espuma
Esta invención se refiere a espuma de poliuretano flexible, composiciones de poliol útiles para fabricar espuma de poliuretano flexible y a métodos para fabricar espuma de poliuretano flexible usando las composiciones de poliol.
Algunas aplicaciones de ropa de cama y muebles requieren un acolchado de espuma que sea muy resistente, de apoyo y sea cómodo.
La resiliencia generalmente se evalúa mediante un ensayo de rebote de pelota tal como ASDM D-3574-11. Generalmente, en estas aplicaciones, se desea un valor superior al 50%, especialmente superior al 52%.
El soporte se indica mediante la deflexión de la fuerza de compresión (CFD), que es una medida de cuánta fuerza se debe aplicar para comprimir la espuma en una cantidad determinada. En estas aplicaciones, a menudo se necesita un valor CFD de 1,0 kPa o más, y especialmente 1,8 o más, al 40% de compresión, según el ensayo ISO3386-1.
La comodidad se puede expresar en términos de "factor de pandeo", que es la relación entre el valor de CFD al 65% de compresión y al 25% de compresión. Se desean valores mayores, ya que lo que se busca es una espuma que se sienta suave y ceda bajo un peso aplicado, pero que no obstante sea capaz de soportar el peso de un ocupante. Un factor de pandeo de 3,5 o más es muy deseable en estas aplicaciones.
Se encuentran disponibles algunas espumas de poliuretano que cumplen con todos estos requisitos. Para lograr esta combinación de propiedades, las espumas se fabrican generalmente con un índice de isocianato bajo, tal como un índice de 70 a 80. Los índices de isocianato más altos en estas formulaciones tienden a desestabilizar la formulación de la espuma a medida que esta asciende y cura. Esto conduce al colapso de la espuma, variabilidad en la densidad y calidad de la espuma y otros problemas de procesamiento.
El documento WO2015/050691 describe una espuma de poliuretano que comprende el producto de una mezcla de reacción que comprende del 40 al 70 por ciento en peso de un poliol que comprende un poliéter triol protegido con óxido de etileno, un poliéter triol protegido con óxido de propileno, un poliol de poliéter protegido con óxido de etileno, o una combinación de los mismos, de 20 a 40 por ciento en peso de un compuesto de isocianato aromático que tiene un promedio de al menos 2 grupos isocianato por molécula, de 2 a 30 por ciento en peso de un poli(fenilen éter) en forma de partículas que tiene un tamaño medio de partícula de 1 a 40 micrómetros y de 0,5 a 5 por ciento en peso de un agente de expansión, en donde la mezcla de reacción se caracteriza por un índice de isocianato de 65 a 95; y en donde la espuma de poliuretano tiene una densidad de 0,01 a 0,16 gramos/centímetro.
Existe el deseo de trabajar con índices de isocianato más altos. Las formulaciones de espumas de bajo índice de isocianato tienden a formar cantidades significativas de subproductos de la reacción de amina aromática. Estos contribuyen al olor y los compuestos orgánicos volátiles (COV) en el producto.
Sería deseable proporcionar un proceso mediante el cual se produzca una espuma elástica, cómoda y de soporte con un índice de isocianato de 85 o mayor.
La invención, en un aspecto, es una mezcla de poliéteres que comprende
a) de 60 a 80% en peso, basado en el peso de la mezcla de poliéteres, de uno o más polioles de poli(óxido de propileno) protegidos con óxido de etileno nominalmente trifuncionales que tienen un contenido de oxietileno de 10 a 25% en peso y un peso equivalente de hidroxilo de 1500 a 2500, en el que al menos el 70% de los grupos hidroxilo son primarios;
b) de 10 a 30% en peso, basado en el peso de la mezcla de poliéteres, de uno o más polioles de poli(óxido de propileno) protegidos con óxido de etileno que tienen una funcionalidad nominal de 4 a 8, un contenido de oxietileno de 10 a 25% en peso y un peso equivalente de hidroxilo de 1500 a 2500, en donde al menos el 70% de los grupos hidroxilo son hidroxilos primarios;
c) de 5 a 12% en peso, basado en el peso de la mezcla de poliéteres, de uno o más polioles de poliéter con una funcionalidad nominal de al menos 3, un peso molecular de al menos 4000 y un contenido de oxietileno de al menos 70% por peso; y
d) de 2 a 10% en peso, basado en el peso de la mezcla de poliéteres, de uno o más copolímeros monofuncionales de óxido de propileno y óxido de etileno con un contenido de oxietileno de 20 a 65% en peso y un peso molecular de 400 a 2000.
La mezcla de poliol anterior es una combinación inusual de un poliol de poliéter (b) de alta funcionalidad y un monol de poliéter (d) junto con una alta razón de poliol c), que se cree que funciona como un abridor de celdas cuando la mezcla se usa para elaborar una espuma de poliuretano flexible.
La invención también es un método para elaborar una espuma de poliuretano. En el método, se hace reaccionar un poliisocianato aromático en presencia de al menos un catalizador y al menos un tensioactivo con al menos un reticulante, agua y la mezcla anterior de poliéteres, en donde el índice de isocianato es de 85 a 125 y la cantidad de agua es 1,0 a 3,0 partes en peso por 100 partes en peso de la mezcla de poliéteres.
La invención también es una espuma de poliuretano flexible elaborada mediante el método anterior. La espuma se caracteriza por ser resiliente, como lo indica una resiliencia de al menos 50% y, preferiblemente, al menos 52% en el ensayo de rebote de bola ASTM D-3574-11: y tiene una deflexión de la fuerza de compresión (CFD) al 40% de compresión de al menos 1,0 kPa medida según ISO3386-1, con un "factor de pandeo" de 3,5 o mayor y con una densidad de 55 a 120 kg/m3. Estos resultados se obtienen con un índice de isocianato cercano a 100 o más, lo que proporciona el beneficio adicional de reducir la cantidad de subproductos de amina aromática en el producto de espuma.
El poliol a) puede ser un solo poliol o una mezcla de polioles. Cada poliol dentro del Poliol a) es preferiblemente un poli(óxido de propileno) protegido con oxietileno formado polimerizando óxido de propileno o una mezcla de óxido de propileno y óxido de etileno sobre un iniciador de triol, seguido de polimerización de óxido de etileno por sí mismo en el extremo de la cadena de poliéter. El iniciador puede ser, por ejemplo, glicerina, trimetilolpropano o trietilolpropano. La polimerización del óxido de propileno o de la mezcla de óxido de propileno/óxido de etileno se puede realizar en una sola etapa o en dos o más etapas. Cada poliol a) poliol puede tener un contenido de oxietileno de 10 a 20% o de 12 a 17% en peso, basado en el peso total de dicho poliol.
Cada poliol incluido en el Poliol a) puede tener un peso equivalente de hidroxilo de 1750 a 2200. El peso equivalente de hidroxilo se determina obteniendo un índice de hidroxilo (en mg KOH/g de poliol) usando métodos de valoración como los establecidos en la norma ASTM D4274, y convirtiendo el número de hidroxilo a peso equivalente usando la relación:
Peso Equivalente = 56.100 número de OH.
Al menos un 75%, al menos un 80% o al menos un 85% de los grupos hidroxilo de cada poliol dentro del Poliol a) pueden ser primarios.
El poliol b) puede ser un solo poliol o una mezcla de polioles. Cada poliol dentro del Poliol b) es preferiblemente un poli(óxido de propileno) protegido con oxietileno formado polimerizando óxido de propileno o una mezcla de óxido de propileno y óxido de etileno en un iniciador que tiene de 4 a 8 sitios alcoxilables, seguido de la polimerización de óxido de etileno por sí mismo sobre el final de las cadenas de poliéter. Son ejemplos de tales iniciadores polioles que tienen de 4 a 8 grupos hidroxilo, tales como pentaeritritol, eritritol, sacarosa, sorbitol y similares, así como poliaminas tales como etilendiamina. La polimerización del óxido de propileno o de la mezcla de óxido de propileno/óxido de etileno se puede realizar en una sola etapa o en dos o más etapas. Cada poliol b) poliol puede tener un contenido de oxietileno de 10 a 20% o de 12 a 17% en peso, basado en el peso total de dicho poliol. Cada poliol incluido dentro del Poliol b) puede tener un peso equivalente de hidroxilo de 1500 a 2200 o de 1650 a 2200. Al menos un 80% o al menos un 85% de los grupos hidroxilo de dicho(s) poliol(s) pueden ser primarios.
Desde el punto de vista de la fabricación, es conveniente producir el Poliol b) y al menos una parte del Poliol a) como una mezcla, alcoxilando una mezcla de un iniciador trifuncional y un iniciador que tiene de 4 a 8 grupos alcoxilables. Dicho poliol iniciado conjuntamente contiene una razón de moléculas de poliéter trifuncionales (que forman todo o parte del Poliol a)) y otras que tienen una funcionalidad nominal de 4 a 8 (que forman todo o parte del Poliol b)). Un ejemplo de tal producto es un poliol de poliéter iniciado con una mezcla de sorbitol/glicerina o una mezcla de sacarosa/glicerina. Una mezcla de este tipo puede tener una funcionalidad media de 4 a 5, especialmente de 4,2 a 4,8, grupos hidroxilo por molécula.
El poliol c) también puede ser un solo poliol o una mezcla de polioles. Cada poliol dentro del Poliol c) es preferiblemente i) un homopolímero de óxido de etileno, ii) un copolímero aleatorio de al menos 70% en peso de óxido de etileno y hasta 30% de óxido de propileno, o iii) un copolímero de bloques de al menos 70% en peso óxido de etileno y hasta un 30% en peso de óxido de propileno. Cada poliol dentro del Poliol c) tiene una funcionalidad nominal de al menos 3. La funcionalidad puede ser, por ejemplo, hasta 8, hasta 6 o hasta 4. El peso molecular promedio en número de cada poliol dentro del Poliol c) puede ser de como mínimo 4800 g/mol, y puede ser hasta, por ejemplo, 12.000, hasta 10.000 o hasta 8.000 g/mol, medido por cromatografía de permeación en gel.
El poliol d) puede ser un solo poliol o una mezcla de polioles. Cada poliol dentro del Poliol d) es preferiblemente i) un copolímero aleatorio elaborado por copolimerización de una mezcla de 80 a 35% en peso de óxido de propileno y correspondientemente de 20 a 65% en peso de óxido de etileno sobre un iniciador monofuncional o ii) un copolímero de bloques obtenido por adición secuencial de óxido de propileno y óxido de etileno (en cualquier orden) sobre dicho iniciador. Son ejemplos de tales iniciadores monoles tales como alcanol C1-C16. La polimerización se puede realizar en una sola etapa o en dos o más etapas. Cada poliol d) poliol puede tener un contenido de oxietileno de 20 a 65% en peso, de 45 a 63% en peso o de 50 a 60% en peso, basado en el peso total de tal poliol. Cada poliol incluido en el Poliol d) puede tener un peso molecular promedio en número de 400 a 1500, de 450 a 1000 o de 450 a 850. Al menos un 75%, al menos un 80% o al menos un 85% de los grupos hidroxilo de dicho(s) poliol(es) pueden ser primarios.
La mezcla de poliol de la invención puede contener de 60 a 80%, de 65 a 80% o de 65 a 75% en peso de poliol a); de 10 a 30% o de 10 a 20% en peso de poliol b); de 5 a 12% o de 5 a 10% de poliol c) y de 2 a 10%, de 2 a 8% o de 3 a 6% de poliol d), todos basados en los pesos combinados de los polioles a) - d).
La mezcla de poliol de la invención es útil para elaborar una espuma de poliuretano flexible y elástica.
La espuma de poliuretano se prepara de acuerdo con la invención haciendo reaccionar la mezcla de poliol, agua y un reticulante con un poliisocianato aromático en presencia de al menos un catalizador y al menos un tensioactivo.
El reticulante es, para los fines de esta invención, un compuesto que tiene al menos tres grupos hidroxilo, o al menos dos grupos hidroxilo más al menos un grupo amino primario o secundario, y un peso molecular de hasta 300, preferiblemente hasta 200. Ejemplos de reticulantes incluyen trietanolamina, dietanolamina, triisopropanolamina, diisopropanolamina, glicerina, trimetilolpropano, trimetiloletano, pentaeritritol, eritritol y alcoxilatos de cualquiera de los anteriores que tienen pesos moleculares de hasta 300.
Una cantidad útil del reticulante es de 0,5 a 5 partes en peso, de 1 a 4 partes en peso o de 1,5 a 3,5 partes en peso por 100 partes en peso de la mezcla de polioles.
La cantidad de agua puede ser de 1,0 a 3,0 partes, de 1,0 a 2,8 partes, de 1,25 a 2,5 partes, de 1,5 a 2,25 partes o de 1,5 a 2,0 partes por 100 partes en peso de la mezcla de polioles. Estas cantidades de agua incluyen toda el agua proporcionada a la reacción, incluida el agua que puede estar presente en la mezcla de poliol y/o el reticulante, agua añadida por separado y agua de cualquier otra fuente.
La mezcla de poliol, el agua y el reticulante se forma en una mezcla de reacción con un poliisocianato aromático. Pueden estar presentes compuestos reactivos con isocianato además de la mezcla de poliol, reticulante y agua, pero si están presentes, preferiblemente están presentes en una cantidad no mayor de 10 partes en peso, no más de 5 partes en peso, preferiblemente no más de 2 partes en peso, por 100 partes en peso de la mezcla de polioles.
Los polioles que constituyen la mezcla de poliol se pueden combinar antes de formar la mezcla de reacción. De forma alternativa, los polioles se pueden juntar individualmente o en varias subcombinaciones para formar la mezcla de reacción. El reticulante y el agua pueden añadirse como corrientes separadas, premezclarse y/o combinarse con uno o más de los componentes de la mezcla de poliol (o la propia mezcla de poliol) antes de formar una mezcla de reacción con el poliisocianato.
El poliisocianato aromático tiene un peso equivalente de isocianato de 75 a 300, preferiblemente de 85 a 175. Ejemplos de poliisocianato aromático útiles incluyen, por ejemplo, diisocianato de m-fenileno, 2,4-diisocianato de tolueno, 2,6-diisocianato de tolueno, naftileno-1,5-diisocianato, metoxifenil-2,4-diisocianato, difenilmetano-4,4'-diisocianato, difenilmetano-2,4'-diisocianato, difenilmetano-4,4'-diisocianato, diisocianato de 4,4'-bifenileno, diisocianato de 3,3'-dimetoxi-4,4'-bifenilo, diisocianato de 3,3'-dimetil-4-4'-bifenilo, 3,3'-dimetildifenilmetano-4,4'-diisocianato, triisocianato de 4,4',4"-trifenilmetano, polimetilen polifenilisocianato (PMDI), tolueno-2,4,6-triisocianato y 4,4'-dimetildifenilmetano-2,2',5,5'-tetraisocianato. Preferiblemente, el poliisocianato es difenilmetano-4,4'-diisocianato, difenilmetano-2,4'-diisocianato, PMDI, tolueno-2,4-diisocianato, tolueno-2,6-diisocianato o una mezcla de dos o más de ellos. Difenilmetano-4,4'-diisocianato, difenilmetano-2,4'-diisocianato y mezclas de los mismos se denominan genéricamente MDI, y pueden usarse todos ellos. Se puede utilizar "MDI polimérico", que es una mezcla de PMDI y MDI. El 2,4-diisocianato de tolueno, el 2,6-diisocianato de tolueno y sus mezclas se denominan genéricamente TDI, y pueden usarse todos ellos. Cualquiera de los anteriores se puede modificar, por ejemplo, con uno o más enlaces urea, uretano, carbodiimida, alofonato, isocianurato o biuret.
Un poliisocianato aromático preferido es MDI (el isómero 2,4' o 4,4' o una mezcla de esos isómeros) o un MDI modificado con uno o más enlaces urea, uretano, carbodiimida, alofonato, isocianurato o biuret para producir una mezcla de isocianato que es un líquido a temperatura ambiente y tiene un peso equivalente de isocianato de 135 a 200.
El índice de isocianato es de al menos 85, al menos 90, al menos 95 o al menos 100 y puede ser tan alto como 125, tan alto como 115 o tan alto como 110. El índice de isocianato es 100 veces la razón de grupos isocianato proporcionados a la mezcla de reacción al número total de grupos reactivos con isocianato proporcionados a la mezcla de reacción. Para calcular el índice de isocianato, se considera que el agua tiene dos grupos reactivos con isocianato por molécula y un grupo amino primario se considera como un solo grupo reactivo con isocianato.
La reacción se realiza en presencia de uno o más catalizadores. El catalizador o catalizadores catalizan una o ambas de la reacción agua-isocianato y la reacción alcohol-isocianato. Los catalizadores adecuados incluyen, por ejemplo, aminas terciarias, amidinas cíclicas, fosfinas terciarias, diversos quelatos metálicos, sales metálicas ácidas, bases fuertes, alcoholatos y fenolatos metálicos diversos y sales metálicas de ácidos orgánicos. Son ejemplos de catalizadores que contienen metales las sales de estaño, bismuto, cobalto y zinc. Los catalizadores de mayor importancia son los catalizadores de amina terciaria, las amidinas cíclicas, los catalizadores de zinc y los catalizadores de estaño. Ejemplos de catalizadores de amina terciaria incluyen trimetilamina, trietilamina, N-metilmorfolina, N-etilmorfolina, N,N-dimetilbencilamina, N,N-dimetiletanolamina, N,N,N',N'-tetrametil-1,4-butanodiamina, N,N-dimetilpiperazina, 1,4-diazobiciclo-2,2,2-octano, bis(dimetilaminoetil)éter, trietilendiamina y dimetilalquilaminas, donde el grupo alquilo contiene de 4 a 18 átomos de carbono. A menudo se utilizan mezclas de estos catalizadores de amina terciaria.
También se puede usar un catalizador de amina reactiva como DMEA (dimetiletanolamina) o DMAPA (dimetilaminopropilamina), o un poliol iniciado por amina que actúa como un poliol autocatalítico, para reducir los VOC (compuestos orgánicos volátiles).
Los catalizadores de estaño incluyen cloruro estánnico, cloruro estannoso, octoato estannoso, oleato estannoso, dilaurato de dimetilestaño, dilaurato de dibutilestaño, ricinoleato de estaño y otros compuestos de estaño de fórmula SnRn(O)4-n, en donde R es alquilo o arilo y n es de 0 a 18 y similares. Los catalizadores de zinc y estaño se usan generalmente junto con uno o más catalizadores de amina terciaria, si es que se usan.
Los catalizadores se usan típicamente en pequeñas cantidades, por ejemplo, cada catalizador se emplea de aproximadamente 0,0015 a aproximadamente 5 o de 0,1 a 0,5 partes en peso por 100 partes en peso de la mezcla de polioles.
La reacción también se realiza en presencia de un tensioactivo estabilizador de espuma. El tensioactivo estabilizador de espuma ayuda a estabilizar las burbujas de gas formadas por el agente de expansión durante el proceso de formación de espuma hasta que el polímero se haya curado. Se puede usar una amplia variedad de tensioactivos de silicona que se usan comúnmente para elaborar espumas de poliuretano para elaborar las espumas. Los ejemplos de tales tensioactivos de silicona están disponibles en el mercado con los nombres comerciales Tegostab™ (Th. Goldschmidt and Co.), Niax™ (GE OSi Silicones) y Dabco™ (Air Products and Chemicals). El o los tensioactivos pueden estar presentes en una cantidad de 0,25 a 5 o de 0,5 a 2,5 partes en peso por 100 partes en peso de la mezcla de poliol.
La formulación de espuma puede contener uno o más ingredientes además de los mencionados anteriormente. Estos incluyen, por ejemplo, cargas tales como melamina y carbonato de calcio; dispersiones de polímeros tales como una dispersión de poliolefinas; pigmentos y/o colorantes tales como dióxido de titanio, óxido de hierro, óxido de cromo, colorantes azo/diazo, ftalocianinas, dioxazinas y negro de humo; agentes de refuerzo tales como fibra de vidrio, fibras de carbono, vidrio en escamas, mica, talco y similares; biocidas; conservantes; antioxidantes; retardantes de llama; plastificantes; aceite de parafina; aceites o grasas vegetales o animales; aceites vegetales epoxidados y/o grasas animales; partículas de cera; partículas de gel y similares.
Puede ser deseable incluir un agente de expansión auxiliar en la formulación de espuma. Dichos agentes de expansión auxiliares incluyen agentes de expansión físicos (endotérmicos) tales como diversos clorofluorocarbonos, fluorocarbonos, hidrocarburos y similares de bajo punto de ebullición; así como agentes de expansión químicos (exotérmicos) (distintos del agua) que se descomponen o reaccionan en las condiciones de la reacción de formación de poliuretano. Además, se puede utilizar un gas tal como dióxido de carbono, aire, nitrógeno o argón como agente de expansión auxiliar en un proceso de formación de espuma. El dióxido de carbono también se puede utilizar como líquido o como fluido supercrítico.
La espuma se fabrica combinando los ingredientes anteriores y sometiendo la mezcla de reacción resultante a las condiciones en las que tiene lugar el curado para producir la espuma. El poliisocianato se mezcla preferiblemente con los otros ingredientes usando un cabezal mezclador u otro aparato que cree una mezcla íntima de los diversos componentes de la mezcla de reacción.
La etapa de curado no requiere condiciones especiales de procesamiento; por lo tanto, las condiciones de procesamiento y el equipo descritos en la técnica para elaborar espuma de poliuretano flexible son totalmente adecuados. En la mayoría de los casos, cuando está presente un catalizador, los compuestos de isocianato reaccionarán espontáneamente con el agua y los polioles incluso a temperatura ambiente (22°C). Si es necesario, se puede aplicar calor a la mezcla de reacción para acelerar la reacción de curado. Esto se puede hacer calentando algunos o todos los ingredientes antes de combinarlos, aplicando calor a la mezcla de reacción o alguna combinación de cada uno. Se continúa el curado hasta que la mezcla de reacción se ha expandido y curado lo suficiente para formar una espuma estable.
En algunas realizaciones, la etapa de curado se realiza en un molde cerrado. En tal proceso, la mezcla de reacción se forma en el propio molde o se forma fuera del molde y luego se inyecta en el molde, donde se cura. Por tanto, la expansión de la mezcla de reacción a medida que se cura está restringida por las superficies internas del molde, al igual que el tamaño y la geometría de la pieza moldeada.
En otras realizaciones, la etapa de curado se realiza en un proceso de subida libre (o de placa). En el proceso de subida libre, la mezcla de reacción se vierte en un recipiente abierto de manera que la expansión en al menos una dirección (generalmente la dirección vertical) se produce contra la atmósfera o una superficie liviana (tal como una película) que proporciona una resistencia insignificante a la expansión de la espuma. En el proceso de subida libre, la mezcla de reacción se expande en al menos una dirección esencialmente sin restricciones excepto por su propio peso. El proceso de subida libre se puede realizar formando la mezcla de reacción y distribuyéndola en un canal o en un transportador donde se expande y cura.
La espuma de poliuretano producida de acuerdo con la invención tiene una densidad de espuma de al menos 55 kg/m3. La densidad de la espuma puede ser de al menos 58 kg/m3y puede ser de hasta 120 kg/m3, hasta 100 kg/m3, hasta 80 kg/m3 o hasta 75 kg/m3 medida por ISO845-88. La espuma tiene una resiliencia de al menos 50%, preferiblemente al menos 52% o al menos 54% según se mide por el ensayo de rebote de pelota ASTM D-3574-11. La resiliencia puede ser de hasta 75% o hasta 65%.
La espuma de poliuretano tiene una deflexión de la fuerza de compresión (CFD) al 40% de compresión de al menos 1,0, preferiblemente al menos 1,2 y más preferiblemente al menos 1,8 kPa según se mide por ISO3386-1. La CFD al 40% puede ser de al menos 2,2 kPa o al menos 2,5 kPa, y puede ser de hasta, por ejemplo, 4 kPa o 3,6 kPa. El "factor de pandeo" es al menos 3,5 y puede ser al menos 3,6, al menos 3,7 o al menos 3,8. El factor de pandeo puede ser tan alto como 6 o tan alto como 5,6.
La espuma de la invención tiene preferiblemente un flujo de aire, después de triturar para abrir celdas mecánicamente, de al menos 1,25 litros por segundo, preferiblemente de 1,25 a 5 litros por segundo o de 1,25 a 2 litros por segundo, medido según ISO7231.
Debido a la combinación anterior de densidad, resiliencia, dureza (indicada por el valor CFD del 40%) y factor de pandeo, la espuma elaborada según la invención es muy adecuada para aplicaciones de muebles y ropa de cama.
La espuma de la invención es útil en aplicaciones de acolchado tales como almohadas, colchones, respaldos (para cabeceros de cama, asientos, etc.), cojines para asientos, embalajes, acolchados protectores y similares. Se puede utilizar como componente de medidas de amortiguación de sonido y/o vibración (es decir, NVH).
Los siguientes ejemplos se proporcionan para ilustrar la invención, pero no pretenden limitar su alcance. Todas las partes y porcentajes son en peso a menos que se indique lo contrario.
Ejemplos 1-4 y Muestra A Comparativa
Las espumas de poliuretano se elaboran a partir de las formulaciones descritas en la tabla a continuación. La cantidad de agua indicada es agua total de todas las fuentes.
El poliol 1 es un triol de poli(óxido de propileno) protegido con óxido de etileno de peso equivalente 2000. Tiene más de 70% de grupos hidroxilo primarios y un contenido de oxietileno de aproximadamente 15% basado en el peso del Poliol 1.
El poliol 2 es una mezcla de un triol de poli(óxido de propileno) protegido con óxido de etileno y un hexol de poli(óxido de propileno) protegido con óxido de etileno de peso equivalente 1750. Se prepara propoxilando y luego etoxilando una mezcla de glicerina y sorbitol. El triol y el hexol tienen cada uno más de 70% de grupos hidroxilo primarios y un contenido de oxietileno de aproximadamente 15% basado en el peso del Poliol 1.
El poliol 3 es un copolímero de óxido de etileno y óxido de propileno. Tiene un contenido de oxietileno de al menos 70%, una funcionalidad hidroxilo nominal de 3 y un peso molecular de aproximadamente 5000.
El poliol 4A es un copolímero de bloques monofuncional de peso molecular 750 de aproximadamente 50% de óxido de propileno y 50% de óxido de etileno.
El poliol 4B es un copolímero de bloques monofuncional de peso molecular 500 de aproximadamente 60% de óxido de propileno y 40% de óxido de etileno.
El poliisocianato es un MDI polimérico que tiene un peso equivalente de isocianato de aproximadamente 130.
Todos los ingredientes, excepto el isocianato, se agitan juntos a temperatura ambiente usando un mezclador de hélice. Luego se añade el isocianato. Los ingredientes se agitan durante 10 segundos más y la mezcla resultante se vierte en una caja abierta de 30 x 30 x 25 cm, donde se cura sin calor añadido. La espuma resultante se saca de la caja y se cura posteriormente a 140°C durante 5 minutos. La espuma se enfría a temperatura ambiente y se tritura manualmente. La estanqueidad de la espuma se evalúa subjetivamente a medida que la espuma se tritura y se clasifica en una escala del 1 al 10, donde 1 representa una espuma muy abierta y 10 representa una espuma muy apretada con muchas celdas cerradas.
Se mide la densidad de la espuma (ISO845-88), la CFD (ISO3386-1) al 25%, 40% y 65% de compresión, la resiliencia (ASTM D3574-11), el flujo de aire (ISO7231) (en la espuma triturada), la histéresis (ISO3386-1) y la deformación permanente por compresión (ISO1856) al 75% de compresión y al 90% de compresión. El factor de pandeo se calcula a partir de las mediciones de compresión al 65% y al 25%. Los resultados son los indicados en la tabla.
Tabla
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Como se indica en los datos de la Tabla, la mezcla de poliéter de la invención proporciona una espuma que tiene, a densidades equivalentes, mayor flujo de aire y mayores factores de pandeo. Los valores de CFD al 25% son más bajos, lo que es deseable para aplicaciones de muebles y ropa de cama. Las espumas de la invención también se procesan más fácilmente, como lo indican los índices de estanqueidad más bajos. El Ejemplo 2 es especialmente notable, ya que estos excelentes resultados se obtienen con un índice de isocianato superior a 100.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Una mezcla de poliéteres que comprende
a) de 60 a 80% en peso, basado en el peso de la mezcla de poliéteres, de uno o más polioles de poli(óxido de propileno) protegidos con óxido de etileno nominalmente trifuncionales que tienen un contenido de oxietileno de 10 a 25% en peso y un peso equivalente de hidroxilo de 1500 a 2500, en el que al menos el 70% de los grupos hidroxilo son primarios.
b) de 10 a 30% en peso, basado en el peso de la mezcla de poliéteres, de uno o más polioles de poli(óxido de propileno) protegidos con óxido de etileno que tienen una funcionalidad nominal de 4 a 8, un contenido de oxietileno de 10 a 25% en peso y un peso equivalente de hidroxilo de 1500 a 2500, en el que al menos el 70% de los grupos hidroxilo son hidroxilos primarios;
c) de 5 a 12% en peso, basado en el peso de la mezcla de poliéteres de uno o más polioles de poliéter con una funcionalidad nominal de al menos 3, un peso molecular de al menos 4000 y un contenido de oxietileno de al menos 70% en peso; y
d) de 2 a 10% en peso, basado en el peso de la mezcla de poliéteres, de uno o más copolímeros monofuncionales de óxido de propileno y óxido de etileno con un contenido de oxietileno de 20 a 65% en peso y un peso molecular de 400 a 2000 .
2. La mezcla de poliéteres según la reivindicación 1, que comprende de 65 a 75% en peso de a), de 10 a 20% de b), de 5 a 10% de c) y de 3 a 6% de d).
3. La mezcla de poliéteres de la reivindicación 1 o 2, en donde d) tiene un contenido de oxietileno de 40 a 63% en peso.
4. Un método para elaborar una espuma de poliuretano, que comprende hacer reaccionar un poliisocianato aromático con al menos un reticulante, agua y la mezcla de poliéteres de cualquiera de las reivindicaciones 1-3 en presencia de al menos un catalizador y al menos un tensioactivo, en donde el reticulante es un compuesto que tiene un peso molecular de hasta 300 y al menos tres grupos hidroxilo o al menos dos grupos hidroxilo más al menos un grupo amino primario o secundario, en donde el índice de isocianato es de 85 a 125 y la cantidad de agua es de 1,0 a 3,0 partes en peso por 100 partes en peso de la mezcla de poliéteres.
5. El método de la reivindicación 4, en donde la cantidad de agua es de 1,5 a 2,25 partes en peso por 100 partes en peso de la mezcla de poliéteres.
6. El método de la reivindicación 4 o 5, en donde el índice de isocianato es de al menos 90.
7. El método de la reivindicación 4 o 5, en donde el índice de isocianato es de al menos 100.
8. Una espuma de poliuretano flexible elaborada por el método de cualquiera de las reivindicaciones 4-7.
9. La espuma de poliuretano flexible de la reivindicación 8, que tiene una resiliencia de al menos 50% en el ensayo de rebote de bola ASTM D-3574-11, una deflexión de la fuerza de compresión (CFD) al 40% de compresión de al menos 1,0 kPa según lo medido conforme a ISO3386-1 y un factor de pandeo de 3,5 o mayor.
10. La espuma de poliuretano flexible de la reivindicación 8, que tiene una resiliencia de al menos 52% en el ensayo de rebote de bola ASTM D-3574-11, una deflexión de la fuerza de compresión (CFD) al 40% de compresión de al menos 1,8 kPa según lo medido conforme a ISO3386-1, un factor de pandeo de 3,6 o más y un flujo de aire después de la trituración mecánica de al menos 1,25 litros por segundo.
11. La espuma de poliuretano flexible de cualquiera de las reivindicaciones 8-10, que tiene un factor de pandeo de 3,8 o mayor.
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