ES2930233T3 - Estructuras de espuma de poliuretano de celdas abiertas recubiertas con capacidades de absorción térmica - Google Patents

Estructuras de espuma de poliuretano de celdas abiertas recubiertas con capacidades de absorción térmica Download PDF

Info

Publication number
ES2930233T3
ES2930233T3 ES19762631T ES19762631T ES2930233T3 ES 2930233 T3 ES2930233 T3 ES 2930233T3 ES 19762631 T ES19762631 T ES 19762631T ES 19762631 T ES19762631 T ES 19762631T ES 2930233 T3 ES2930233 T3 ES 2930233T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
weight
polyurethane foam
flexible
open cell
conductive material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES19762631T
Other languages
English (en)
Inventor
Kaoru Aou
Wenbo Xu
Yibei Gu
Douglas Brune
Laura Dietsche
Marc Black
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dow Global Technologies LLC
Original Assignee
Dow Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dow Global Technologies LLC filed Critical Dow Global Technologies LLC
Application granted granted Critical
Publication of ES2930233T3 publication Critical patent/ES2930233T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C27/00—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas
    • A47C27/14—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas with foamed material inlays
    • A47C27/15—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas with foamed material inlays consisting of two or more layers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C27/00—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas
    • A47C27/14—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas with foamed material inlays
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C21/00—Attachments for beds, e.g. sheet holders or bed-cover holders; Ventilating, cooling or heating means in connection with bedsteads or mattresses
    • A47C21/04—Devices for ventilating, cooling or heating
    • A47C21/042—Devices for ventilating, cooling or heating for ventilating or cooling
    • A47C21/046—Devices for ventilating, cooling or heating for ventilating or cooling without active means, e.g. with openings or heat conductors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C27/00—Spring, stuffed or fluid mattresses or cushions specially adapted for chairs, beds or sofas
    • A47C27/002—Mattress or cushion tickings or covers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47G—HOUSEHOLD OR TABLE EQUIPMENT
    • A47G9/00—Bed-covers; Counterpanes; Travelling rugs; Sleeping rugs; Sleeping bags; Pillows
    • A47G9/10—Pillows
    • A47G9/1036—Pillows with cooling or heating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/18—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/32—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed at least two layers being foamed and next to each other
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/08—Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D171/00—Coating compositions based on polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D171/02—Polyalkylene oxides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47G—HOUSEHOLD OR TABLE EQUIPMENT
    • A47G9/00—Bed-covers; Counterpanes; Travelling rugs; Sleeping rugs; Sleeping bags; Pillows
    • A47G9/10—Pillows
    • A47G2009/1018—Foam pillows
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/10—Coating on the layer surface on synthetic resin layer or on natural or synthetic rubber layer
    • B32B2255/102—Coating on the layer surface on synthetic resin layer or on natural or synthetic rubber layer synthetic resin or rubber layer being a foamed layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/20—Inorganic coating
    • B32B2255/205—Metallic coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2266/00—Composition of foam
    • B32B2266/02—Organic
    • B32B2266/0214—Materials belonging to B32B27/00
    • B32B2266/0278—Polyurethane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2266/00—Composition of foam
    • B32B2266/06—Open cell foam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/302—Conductive

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

La presente descripción proporciona una estructura de espuma de poliuretano de celda abierta flexible recubierta. La estructura de espuma de poliuretano de celda abierta flexible revestida incluye una espuma de poliuretano de celda abierta flexible que tiene una primera superficie principal y una segunda superficie principal opuesta a la primera superficie principal. La estructura de espuma de poliuretano de celda abierta flexible recubierta incluye además un material conductor de calor flexible que cubre del 30 al 90 por ciento (cov., expresado en %) de un área superficial de la primera superficie principal de la espuma de poliuretano de celda abierta flexible en una forma predefinida para proporcionar uno o más espacios que exponen la espuma de poliuretano flexible de celda abierta entre los bordes definidos del material flexible conductor del calor, donde cada espacio de uno o más espacios tiene un ancho de espacio de acuerdo con la fórmula I: ancho de espacio (mm) < -0,196 x cov. (%) + 20. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Estructuras de espuma de poliuretano de celdas abiertas recubiertas con capacidades de absorción térmica
Campo técnico
La presente descripción se refiere generalmente a estructuras de espuma de poliuretano de celdas abiertas y, más específicamente, a estructuras de espuma de poliuretano de celdas abiertas recubiertas con capacidades de absorción térmica.
Antecedentes
La espuma de poliuretano viscoelástica flexible (también conocida como espuma de recuperación lenta, espuma con memoria y espuma de alta amortiguación) se caracteriza por una recuperación gradual relativamente lenta de la compresión y la espuma viscoelástica puede tener una resistencia relativamente menor. Las aplicaciones a modo de ejemplo para espuma viscoelástica utilizan características de la espuma tales como conformación de forma, atenuación de energía y/o amortiguación de sonido. Por ejemplo, la espuma de poliuretano viscoelástica puede ser usada en aplicaciones de comodidad (tales como ropa de cama y almohadas), en aplicaciones de amortiguación de impacto (tales como en acolchados y cascos deportivos), en aplicaciones de amortiguación de ruido y/o vibración (tales como tapones para los oídos, paneles de automóviles, etc.) y en aplicaciones de filtración (tales como filtros de aire de vacío, protectores de canalones para proteger el canalón/colector de lluvia contra restos tales como hojas de plantas y nieve derretida).
Los recubrimientos para espumas, tales como espumas viscoelásticas, se proponen para minimizar, reducir y/o evitar problemas relacionados con dormir con calor (también llamado “ sueño caluroso” o “ dormir acalorado” ) que pueden ser, en parte, el resultado de la falta de suficiente transferencia térmica y/o de humedad del cuerpo humano al entorno. Por ejemplo, dormir con calor puede ser, en parte, el resultado de una manta encima del cuerpo humano y/o del colchón debajo del cuerpo humano. Se han sugerido capas de gel polimérico sólido recubiertas o laminadas (en el molde o bien durante las etapas posteriores a la fabricación) sobre almohadas de espuma a base de poliuretano para ayudar a mitigar estos problemas, por ejemplo, debido a la mayor masa sólida y área de contacto (“ efecto disipador de calor” ), que dichas capas de gel pueden proporcionar en comparación con la propia espuma (espuma que puede ser principalmente aire). La naturaleza no transpirable de un gel polimérico sólido no se considera un problema para las almohadas, puesto que la cabeza humana no se cubre normalmente por una manta durante el sueño, lo que deja la cabeza humana expuesta al aire de la habitación para un enfriamiento adicional. Sin embargo, para los materiales de colchón, donde las mantas cubren el cuerpo humano durante su uso, se cree que la naturaleza no transpirable de los geles poliméricos sólidos da lugar a una desventaja (tal como dormir con calor, niveles de humedad elevados cerca del cuerpo lo que da lugar a incomodidad, etc.) que no se supera por el “ efecto disipador de calor” . Por lo tanto, existe la necesidad en la técnica de superar estas desventajas presentes en la técnica anterior. Los documentos US9339117B1 y WO 2013/112840 A1 se indican como técnica anterior que puede considerarse útil para comprender la invención.
Resumen
La presente descripción proporciona una estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta con capacidades de absorción térmica que pueden ayudar a superar las desventajas presentes en la técnica anterior. La estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta incluye una espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas que tiene una primera superficie principal y una segunda superficie principal opuesta a la primera superficie principal. La estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta incluye además un material termoconductor flexible que cubre de un 30 a un 90 por ciento (“cob.” , expresado en %) de un área superficial de la primera superficie principal de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas en una forma predefinida para proporcionar uno o más huecos que exponen la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas entre bordes definidos del material termoconductor flexible, donde cada uno de los uno o más huecos tiene una anchura de hueco según la Fórmula I:
anchura de hueco (mm) < -0,196 * cob. (%) 20,6 (Fórmula I)
en donde un área superficial total de los uno o más huecos proporciona de un 70 a un 10 por ciento del área superficial de la primera superficie principal de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas. Para las diversas realizaciones, la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas es una espuma de poliuretano viscoelástica.
Para las diversas realizaciones proporcionadas en la presente memoria, el material termoconductor flexible contiene un material de cambio de fase encapsulado. Para las diversas realizaciones, el material de cambio de fase encapsulado tiene un calor latente de transición de 80 a 300 julios por gramo del material termoconductor flexible. En realizaciones adicionales, el material termoconductor flexible es un gel. En otras realizaciones, el material termoconductor flexible es un metal. Para las diversas realizaciones, el material termoconductor flexible puede encapsularse en una membrana polimérica.
El material termoconductor flexible en la forma predefinida puede tener un espesor de 0,1 a 2 milímetros. La forma predefinida del material termoconductor flexible puede incluir una única tira continua en la primera superficie principal de la espuma de poliuretano viscoelástica de celdas abiertas. En una realización, la única tira continua en la primera superficie principal de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas tiene una forma de serpentina. En una realización alternativa, la forma predefinida del material termoconductor flexible es una serie de tiras paralelas en la primera superficie principal de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas.
Para las diversas realizaciones, la anchura de hueco para cada uno de los uno o más huecos tiene el mismo valor. En una realización alternativa, la anchura de hueco para cada uno de los uno o más huecos tiene un valor diferente. Cada valor para la anchura de hueco proporcionado en la presente memoria se determina usando la ecuación de Fórmula I.
Las realizaciones de la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta incluyen estructuras en las que al menos una parte del material termoconductor flexible forma una superficie exterior de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta que es coplanar con la primera superficie principal de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas. En una realización adicional, al menos una parte de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas cubre completamente el material termoconductor flexible.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es una realización de la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta de la presente descripción.
La Fig. 2 es una realización de la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta de la presente descripción.
La Fig. 3 es una realización de la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta de la presente descripción.
La Fig. 4 es una realización de la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta de la presente descripción.
La Fig. 5 es un gráfico que muestra el ajuste a los datos de tanto los ejemplos de la invención como de los comparativos que se analizó para determinar la Fórmula I y II para calcular la anchura de hueco de la presente descripción.
La Fig. 6 es un modelo de geometría simplificado usado para un durmiente y un colchón.
La Fig. 7 es una ilustración de un modelo de geometría de un patrón de recubrimiento en una estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas usada para modelar el transporte de calor y de humedad a través de la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta según una realización de la presente descripción.
La Fig. 8 es una ilustración de coordenadas angulares medidas de un eje mayor en coordenadas polares con el origen en el centro de la elipse.
La Fig. 9 muestra un ejemplo de un patrón de recubrimiento con una relación de cobertura de MCF de 70 % y 7 huecos según una realización de la presente descripción.
La Fig. 10 muestra un ejemplo de un modelo 2D para el patrón de recubrimiento con una relación de cobertura de MCF de 70 % y 7 huecos observados en la Fig. 9.
Descripción detallada
La presente descripción proporciona una estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta con capacidades de absorción térmica que pueden ayudar a superar las desventajas presentes en la técnica anterior. La estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta de la presente descripción incluye una espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas y un material termoconductor flexible que cubre un porcentaje predefinido de área superficial de unas primeras superficies principales de la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta. Sin embargo, a diferencia de otros recubrimientos, el material termoconductor flexible de la presente descripción tiene una forma predefinida para proporcionar uno o más huecos que exponen la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas entre los bordes definidos del material termoconductor flexible. La anchura de cada uno de los huecos de los uno o más huecos se determina mediante una fórmula muy específica, proporcionada en la presente memoria, que permite un equilibrio tanto de transferencia de calor como de humedad de la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta que ayuda a enfriar y mantener los niveles de humedad en la superficie de la piel de la persona que interactúa con la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta.
Como se usa en la presente memoria, “ un” , “ uno/a” , “ el/la” , “ al menos uno” , y “ uno o más” se usan indistintamente. El término “y/o” significa uno, uno o más, o todos los elementos enumerados. Las recitaciones de intervalos numéricos por puntos extremo incluyen todos los números englobados dentro de ese intervalo (por ejemplo, 1 a 5 incluye 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4, 5, etc.). Las figuras de la presente memoria siguen una convención de numeración en la que el primer dígito o los dígitos corresponden al número de la figura de dibujo y los dígitos restantes identifican un elemento en el dibujo. Se pueden identificar elementos similares entre diferentes figuras mediante el uso de dígitos similares. Por ejemplo, 354 puede hacer referencia al elemento “54” en la Fig. 3, y se puede hacer referencia a un elemento similar como 454 en la Fig. 4. Se enfatiza que el fin de las figuras es ilustrar, y las figuras no pretenden ser limitantes de ninguna manera. Las figuras en la presente memoria pueden no estar a escala y pueden exagerarse las relaciones de elementos en las figuras. Las figuras se emplean para ilustrar estructuras conceptuales y métodos descritos en la presente memoria.
Para las diversas realizaciones, la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta de la presente descripción puede usarse en colchones, cojines, almohadas, muebles tapizados o cualquier otro artículo donde además de soporte y/o amortiguación, se desee la transferencia de calor y de humedad. Se señala, sin embargo, que estas son implementaciones meramente ilustrativas de las realizaciones divulgadas en la presente memoria. Las realizaciones pueden ser aplicables a otras tecnologías que son susceptibles a problemas similares (por ejemplo, transferencia de calor y de humedad) como las analizadas en la presente memoria. Por ejemplo, la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta descrita en la presente memoria puede usarse en calzado, plantillas de calzado, equipo deportivo de protección (por ejemplo, cascos, hombreras, espinilleras, etc.) y prendas de protección (por ejemplo, chaquetas para motociclistas, tapones para los oídos, etc.), entre otros, todos los cuales están dentro del ámbito de la presente realización.
El material termoconductor flexible, como se analiza en la presente memoria, tiene una forma predefinida en la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas, como se analiza en la presente memoria, para proporcionar uno o más de un “ hueco” que expone la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas entre los bordes definidos del material termoconductor flexible. Como se usa en la presente memoria, un hueco es un espacio o intervalo vacío en la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas o una ruptura de la continuidad del material termoconductor flexible que expone la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas.
En una realización, el material termoconductor flexible puede aplicarse y adsorberse en y sobre la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas. De manera alternativa, se forma o proporciona un canal o una ranura en la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas, donde el material termoconductor flexible llena al menos una parte del canal o de la ranura. Para tal estructura (donde se forma o proporciona un canal o una ranura en la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas), el material termoconductor flexible puede llenar al menos el canal o la ranura de manera que al menos una parte del material termoconductor flexible forma una superficie exterior de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta que es coplanar con la primera superficie principal de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas. En una realización alternativa, el material termoconductor flexible no llena completamente el canal o la ranura de modo que el material termoconductor flexible forma una superficie exterior de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta que es coplanar con la primera superficie principal de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas. Para una estructura de este tipo, el material termoconductor flexible únicamente llena de manera parcial el canal o la ranura de modo que al menos una parte del material termoconductor flexible no es coplanar con la primera superficie principal de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas. Independientemente de la configuración, el material termoconductor flexible forma una estructura tridimensional que es integral con la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas. Dicha estructura permite que el material termoconductor flexible forme al menos una parte de una primera superficie principal de la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta, como se define en la presente memoria. Dicha estructura también permite que el material termoconductor flexible forme al menos una parte de una porción interior de la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta cerca de la primera superficie principal o adyacente a la misma.
Con referencia ahora a la Fig. 1, se muestra un ejemplo de la estructura 100 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta según una realización de la presente descripción. La estructura 100 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta incluye una espuma 102 de poliuretano flexible de celdas abiertas que tiene una primera superficie principal 104 y una segunda superficie principal 106 opuesta a la primera superficie principal 104. La estructura 100 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta incluye además una matriz de un material termoconductor flexible 108, como se analiza en la presente memoria. Para las diversas realizaciones, el material termoconductor flexible 108 cubre de un 30 a un 90 por ciento (“ % de cob.” , expresado en %) de un área superficial de la primera superficie principal 104 de la espuma 102 de poliuretano flexible de celdas abiertas. El material termoconductor flexible 108 que cubre de un 30 a un 90 por ciento del área superficial de la primera superficie principal 104 está en una forma predefinida que proporciona uno o más huecos 110 que exponen la espuma 102 de poliuretano flexible de celdas abiertas entre los bordes 112 definidos del material termoconductor flexible 108. Cada hueco 110 de los uno o más huecos 110 tiene una anchura 114 de hueco (expresada en la presente memoria en milímetros (mm) que se determina según la Fórmula I:
anchura de hueco (mm) < -0,196 * % de cob. 20,6 (Fórmula I).
La anchura 114 de hueco calculada usando la Fórmula I será en todos los casos superior a cero (0). Para las diversas realizaciones, la anchura 114 de hueco puede determinarse según la Fórmula II:
anchura de hueco (mm) = -0,196 * % de cob. 20,6 (Fórmula II).
Para las diversas realizaciones, la anchura 114 de hueco se toma como la medición horizontal tomada en ángulos rectos con respecto a la longitud de los bordes 112 que definen el hueco 110. De manera alternativa, la anchura 114 de hueco puede ser la longitud medida a lo largo de la primera superficie principal 110 de la espuma 102 de poliuretano flexible de celdas abiertas tomada perpendicularmente entre los bordes 112 que definen el hueco 110. Esta última realización para medir la anchura 114 de hueco permite que la anchura 114 de hueco sea medida cuando la primera superficie principal 110 de la espuma 102 de poliuretano flexible de celdas abiertas está en una configuración curvada (curvatura que no es cero) o no plana (en oposición a una plana). Para las diversas realizaciones, la configuración curvada o no plana de la primera superficie principal 110 de la espuma 102 de poliuretano flexible de celdas abiertas puede ser conferida por la presencia de una persona y/o un objeto en la espuma 102 de poliuretano flexible de celdas abiertas (es decir, cuando la estructura 100 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta está “ en uso” ), de modo que la primera superficie principal 110 se deforma al menos parcialmente de su forma inicial (por ejemplo, una forma plana) a una forma que tiene la configuración curvada o no plana.
A medida que el material termoconductor flexible 108 cubre de un 30 a un 90 por ciento del área superficial de la primera superficie principal 104, el área superficial total de los uno o más huecos 110 proporciona de un 70 a un 10 por ciento del área superficial de la primera superficie principal 104 de la espuma 102 de poliuretano flexible de celdas abiertas. El área superficial del material termoconductor flexible 108 y el área superficial de los uno o más huecos 110 puede formar un total del 100 por ciento de la primera superficie principal 104. En una realización, el área superficial del material termoconductor flexible 108 y el área superficial de los uno o más huecos 110 forma un total del 100 por ciento de la primera superficie principal 104.
Como se ha indicado, el material termoconductor flexible 108 cubre de un 30 a un 90 por ciento del área superficial de la primera superficie principal 104. Todos los valores individuales y subintervalos de este intervalo de áreas superficiales se incluyen y se divulgan en la presente memoria. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el material termoconductor flexible 108 cubre de un 30 a un 80 por ciento; de un 30 a un 70 por ciento; de un 30 a un 60 por ciento; de un 30 a un 50 por ciento; de un 40 a un 90 por ciento; de un 50 a un 90 por ciento; de un 60 a un 90 por ciento o de un 70 a un 90 por ciento del área superficial de la primera superficie principal 104. De manera similar, el área superficial de los uno o más huecos 110 proporciona de un 70 a un 10 por ciento del área superficial de la primera superficie principal 104 de la espuma 102 de poliuretano flexible de celdas abiertas, donde todos los valores individuales y subintervalos de este intervalo de áreas superficiales se incluyen y se divulgan en la presente memoria. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el área superficial de los uno o más huecos 110 cubre de un 70 a un 20 por ciento; de un 70 a un 30 por ciento; de un 70 a un 40 por ciento; de un 70 a un 50 por ciento; de un 60 a un 10 por ciento; de un 50 a un 10 por ciento; de un 40 a un 10 por ciento o de un 30 a un 10 por ciento del área superficial de la primera superficie principal 104.
Como se ilustra en la Fig. 1, la primera superficie principal 104 y la segunda superficie principal 106 se muestran como superficies planas paralelas entre sí. Sin embargo, se aprecia que son posibles otras formas para las superficies de las estructuras de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubiertas, incluyendo aquellas en las que las superficies principales no son planas y/o no paralelas entre sí. Otras formas de superficie pueden incluir esférica, semiesférica, cónica, semicónica, cilíndrica, semicilíndrica, elipsoidal, semielipsoidal o poligonal, entre otras.
También es posible que el material termoconductor flexible se asiente sobre la primera superficie principal de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas. Para esta presente realización, el material termoconductor flexible podría unirse a la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas con un adhesivo para permitir que el material termoconductor flexible mantenga la anchura de hueco para la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas.
Para las diversas realizaciones, el material termoconductor flexible 108 en la forma predefinida puede tener un espesor de 0,1 a 2 mm. En una realización, el espesor del material termoconductor flexible 108 se extiende dentro de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas. De manera alternativa, el espesor del material termoconductor flexible 108 se extiende dentro del canal o de la ranura en la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas. Todos los valores individuales y subintervalos de este intervalo de espesor se incluyen y se divulgan en la presente memoria. Por ejemplo, el material termoconductor flexible 108 en la forma predefinida puede tener un espesor de 0,1 a 1,5 mm; de 0,1 a 1,0 mm; de 0,1 a 0,5 mm; de 0,5 a 2,0 mm; de 1,0 a 2,0 mm o de 1,5 a 2,0 mm.
La forma predefinida del material termoconductor flexible 108 puede tener una variedad de formas y/o configuraciones. Por ejemplo, como se ilustra en la Fig. 1, el material termoconductor flexible 108 es una única tira continua en la primera superficie principal 104 de la espuma 102 de poliuretano de celdas abiertas flexible de celdas abiertas. Asimismo, como se ilustra en la Fig. 1, la única tira continua en la primera superficie principal 104 de la espuma 102 de poliuretano flexible de celdas abiertas tiene una forma de serpentina. El material termoconductor flexible 108 en forma de una única tira continua en la primera superficie principal 104 de la espuma 102 de poliuretano de celdas abiertas flexible de celdas abiertas puede tener otras formas. Los ejemplos incluyen, aunque sin limitación, una espiral de Arquímedes o cualquier otra forma geométrica posible con la única tira continua del material termoconductor flexible 108 que se extiende esencialmente alrededor de un punto central de la primera superficie principal 104 de la espuma 102 de poliuretano de celdas abiertas flexible de celdas abiertas mientras se mantiene los uno o más huecos como se analiza en la presente memoria.
En una realización alternativa, la forma predefinida del material termoconductor flexible es una serie de tiras paralelas en la primera superficie principal de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas. En la Fig. 2 se observa una ilustración de esta realización, donde la estructura 200 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta incluye la espuma 202 de poliuretano flexible de celdas abiertas que tiene la primera superficie principal 204 y la segunda superficie principal 206 opuesta a la primera superficie principal 204, como se analiza en la presente memoria. La estructura 200 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta incluye además una matriz del material termoconductor flexible 208, como se analiza en la presente memoria, donde la forma predefinida del material termoconductor flexible 208 es una serie de tiras paralelas en la primera superficie principal 204 de la espuma 202 de poliuretano flexible de celdas abiertas. Asimismo se ilustra en la Fig. 2 una realización en la que la anchura 214 de hueco para cada uno de los uno o más huecos 210 tiene el mismo valor.
La Fig. 3 proporciona una realización adicional de la estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta según la presente descripción. La estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta incluye la espuma 302 de poliuretano flexible de celdas abiertas que tiene la primera superficie principal 304 y la segunda superficie principal 306 opuesta a la primera superficie principal 304, como se analiza en la presente memoria. La estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta incluye además una matriz del material termoconductor flexible 308, como se analiza en la presente memoria, donde la anchura 314 de hueco para cada uno de los uno o más huecos 310 tiene un valor diferente. Como se ilustra en la Fig. 3, la anchura 314 de hueco para los huecos 310 cerca del eje longitudinal central 316 son más grandes que los huecos 310 que están cerca de los bordes longitudinales externos 318 de la primera superficie principal 304. Esta configuración permite que los huecos 310 cerca del eje longitudinal central 316 de la estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta mantengan una anchura de hueco que cae o permanece en el valor de anchura de hueco determinado usando la Fórmula I o la Fórmula II cuando la estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta está en uso. Por ejemplo, cuando una persona está acostada sobre la estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celda abierta recubierta (por ejemplo, en forma de colchón), la forma curvada de la persona recostada sobre la estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta provocará que la estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta adopte una forma curvada alargada como se observa de forma perpendicular al eje longitudinal central 316. Al adoptar esta forma, la anchura de hueco “ más grande” en el eje longitudinal central 316 y alrededor del mismo se reducirá a medida que la estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta se dobla y comprime para recibir y soportar a la persona recostada sobre la estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta. Al proporcionar esta anchura de hueco “ más grande” en la estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta sin deformar, el hueco que resulta cuando la persona se recuesta sobre la estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta todavía estará dentro o logrará el valor de anchura de hueco determinado usando la Fórmula I o la Fórmula II cuando la estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta está en uso.
De manera similar, la anchura de hueco de la estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta en el área y alrededor de la misma donde la estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas comienza a doblarse debido a la persona recostada en una estructura 300 (cerca del borde de donde comienza la forma curvada indicada anteriormente), lo cual de este modo el tamaño del hueco. Para adaptarse a este alargamiento, las anchuras de hueco para la estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta lejos del eje longitudinal central 316 se pueden hacer ligeramente más pequeñas que las de alrededor del eje longitudinal central 316 de modo que, en su estado estirado, estos huecos todavía estarán dentro o lograrán el valor de anchura de hueco determinado usando la Fórmula I o la Fórmula II cuando la estructura 300 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta está en uso.
Con referencia ahora a la Fig. 4, se muestra una realización de la estructura 400 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta donde al menos una parte de la espuma 402-1 y 401-2 de poliuretano flexible de celdas abiertas cubre completamente el material termoconductor flexible 408. La ilustración de la Fig. 4 se muestra en una vista despiezada para permitir que el material termoconductor flexible 408 sea visto, donde, en funcionamiento, la parte de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas cubre completamente el material termoconductor flexible 408. Como se ilustra en la Fig. 4, la estructura 400 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta incluye una primera parte 402-1 de la espuma 402 de poliuretano flexible de celdas abiertas que incluye el material termoconductor flexible 408. El material termoconductor flexible 408 puede estar en una cualquiera de las formas y/o configuraciones como se proporciona en la presente memoria, donde la anchura 414 de hueco de los uno o más huecos 410 se determina usando la Fórmula I o la Fórmula II, proporcionado en la presente memoria. Una segunda parte 402-2 de la espuma 402 de poliuretano flexible de celdas abiertas se coloca sobre la primera parte 402-1 de la espuma 402 de poliuretano flexible de celdas abiertas para “ intercalar” el material termoconductor flexible 408 entre la espuma 402 de poliuretano flexible de celdas abiertas de la primera parte 402-1 y de la segunda parte 402-2 de la estructura 400 de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta.
Asimismo es posible tener dos o más matrices del material termoconductor flexible, como se analiza en la presente memoria, en la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta. Por ejemplo, una primera matriz del material termoconductor flexible podría intercalarse entre la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas de una primera parte y una segunda parte de la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta (como se observa en la Fig. 4), mientras que una segunda matriz del material termoconductor flexible podría ubicarse en la superficie exterior de la segunda parte de la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta (por ejemplo, similar a la matriz del material termoconductor flexible visto en una cualquiera de las Figs. 1, 2 o 3). De esta manera, las matrices del material termoconductor flexible están en una configuración apilada que ayudaría a permitir la presencia de más material termoconductor flexible en la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta de la presente descripción.
Espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas
Como se analiza en la presente memoria, las realizaciones de la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta usan espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas. Como se analiza en la presente memoria, la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas puede ser una espuma de poliuretano de celdas abiertas viscoelástica. La espuma de poliuretano viscoelástica, en una realización, puede caracterizarse por tener una resistencia que es inferior o igual al 20 % según lo medido de acuerdo con la norma ASTM D3574, Prueba H, que también puede denominarse ensayo de rebote por bola. Por ejemplo, la resistencia puede ser inferior al 15 %, inferior al 10 %, inferior al 8 %, inferior al 7 %, inferior al 4 % y/o inferior al 3 %. En todos los casos, la resistencia puede ser superior al 1 %.
Las espumas de poliuretano viscoelásticas pueden ser preparadas usando un sistema de reacción que incluye un componente de isocianato y un componente reactivo con isocianato. En particular, la espuma viscoelástica se forma como el producto de reacción del componente de isocianato y el componente reactivo con isocianato. El componente de isocianato incluye al menos un isocianato tal como un prepolímero terminado en isocianato y/o un poliisocianato. El componente reactivo con isocianato incluye al menos un compuesto que tiene un grupo de átomos de hidrógeno reactivo con isocianato, tal como un grupo hidroxilo y/o un grupo amina. El componente de isocianato y/o el componente reactivo con isocianato pueden incluir un aditivo tal como un catalizador, un agente de curado, un tensioactivo, un agente de soplado, una poliamina y/o una carga, entre otros materiales.
Según las realizaciones, el componente reactivo con isocianato puede incluir al menos tres componentes. En particular, el componente reactivo con isocianato puede incluir un componente poliol, un componente de aditivo y una dispersión polimérica acuosa preformada.
El componente de poliol representa de un 50,0 por ciento en peso (% en peso) a un 99,8 % en peso del componente reactivo con isocianato, para que sea el componente mayoritario en el sistema de reacción para formar la espuma de poliuretano viscoelástica. Otros intervalos de valores para el componente de poliol pueden incluir de un 60,0 % en peso a un 99,8 % en peso, de un 70,0 % en peso a un 99,5 % en peso, de un 80,0 % en peso a un 99,0 % en peso y de un 90,0 % en peso a un 99,0 % en peso. El componente de poliol incluye al menos un poliol poliéter y puede incluir opcionalmente al menos un poliol poliéster.
El componente de aditivo puede incluir un catalizador, un agente de curado, un tensioactivo, un agente de soplado, una poliamina, agua y/o una carga. El componente de aditivo representa de un 0,1 % en peso a un 50,0 % en peso del componente de aditivo, basándose en el peso total del componente reactivo con isocianato. Otros intervalos de valores para el componente de aditivo pueden incluir de un 0,1 % en peso a un 40,0 % en peso, de un 0,1 % en peso a un 30,0 % en peso, de un 0,1 % en peso a un 20,0 % en peso, de un 0,1 % en peso a un 15,0 % en peso, de un 0,1 % en peso a un 10,0 % en peso o de un 0,1 % en peso a un 5,0 % en peso. El componente de aditivo en realizaciones a modo de ejemplo incluye al menos un catalizador y al menos un tensioactivo.
La dispersión polimérica acuosa preformada puede representar de un 0,1 % en peso a un 6,0 % en peso del componente reactivo con isocianato. Otros intervalos de valores para la dispersión polimérica acuosa preformada opcional pueden incluir de un 0,1 % en peso a un 5,0 % en peso, de un 0,1 % en peso a un 4,5 % en peso, de un 0,1 % en peso a un 4,0 % en peso, de un 0,1 % en peso a un 3,5 % en peso, de un 0,1 % en peso a un 3,0 % en peso, de un 0,4 % en peso a un 2,5 % en peso o de un 0,5 % en peso a un 2,0 % en peso. La dispersión polimérica acuosa preformada es una de una dispersión polimérica ácida acuosa o una dispersión polimérica de poliolefina modificada con ácido acuosa en la que la poliolefina se deriva de al menos una alfa-olefina C2 a C20 (por ejemplo, al menos una alfa-olefina C2 a C20 y/o alfa-olefina C2 a C8). La dispersión polimérica acuosa preformada tiene un contenido de sólidos de un 10 % en peso a un 80 % en peso, basándose en el peso total de la dispersión polimérica acuosa preformada. La dispersión polimérica acuosa puede ser una combinación de una o más dispersiones poliméricas acuosas que se usan para formar la espuma de poliuretano viscoelástica.
La espuma viscoelástica puede ser una espuma de crecimiento libre o una espuma de molde que se prepara opcionalmente usando al menos uno seleccionado del grupo de la dispersión polimérica acuosa preformada y el dispersante polimérico acuoso preformado, mientras que se diferencian entre sí por su composición. Las realizaciones a modo de ejemplo pueden incluir solo la dispersión polimérica acuosa preformada, solo el dispersante polimérico acuoso preformado o una combinación de la dispersión polimérica acuosa preformada y el dispersante polimérico acuoso preformado.
La espuma viscoelástica preparada usando el aditivo dispersante polimérico acuoso preformado puede tener un flujo de aire superior a 4,0 pies cúbicos estándar por minuto (scfm) (aproximadamente 1,9 l/s) en condiciones estándar. La espuma viscoelástica puede tener un flujo de aire superior a 5,0 pies cúbicos estándar por minuto (scfm) (aproximadamente 2,4 l/s) en condiciones estándar. La espuma viscoelástica puede tener un tiempo de recuperación (también denominado tiempo de recuperación viscoelástica) inferior a 20 segundos (por ejemplo, inferior a 10 segundos y/o inferior a 5 segundos). Por ejemplo, se puede preparar una espuma de poliuretano viscoelástica que tenga un incremento en el flujo de aire sin sacrificar la resistencia.
Componente de poliol
El componente de poliol incluye al menos un poliol poliéter y/o poliol poliéster. Los polioles poliéter a modo de ejemplo son el producto de reacción de óxidos de alquileno (tales como al menos un óxido de etileno, óxido de propileno y/u óxido de butileno) con iniciadores que contienen de 2 a 8 átomos de hidrógeno activos por molécula. Los iniciadores a modo de ejemplo incluyen etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, butanodiol, glicerol, trimetilolpropano, trietanolamina, pentaeritritol, sorbitol, etilendiamina, toluendiamina, diaminodifenilmetano, polimetilen-polifenilen-poliaminas, etanolamina, dietanolamina, y mezclas de dichos iniciadores. Los polioles a modo de ejemplo incluyen productos VORANOL™, disponibles en The Dow Chemical Company. El componente de poliol puede incluir polioles que se pueden usar para formar espumas de poliuretano viscoelásticas.
Por ejemplo, el componente de poliol puede incluir un poliol polioxietilen-polioxipropilen-poliéter que tiene un contenido en óxido de etileno de al menos un 50 % en peso (basándose en el peso total de los óxidos de alquileno usados para formar el poliol), que tiene una funcionalidad hidroxilo nominal de 2 a 6 (por ejemplo, de 2 a 4), y tiene un peso molecular promedio en número de 500 g/mol a 5000 g/mol (por ejemplo, de 500 g/mol a 4000 g/mol, de 600 g/mol a 3000 g/mol, de 600 g/mol a 2000 g/mol, de 700 g/mol a 1500 g/mol y/o de 800 g/mol a 1200 g/mol). El poliol polioxietilen-polioxipropilen-poliéter que tiene un contenido en óxido de etileno de al menos un 50 % en peso puede representar de un 5 % a un 90 % en peso (por ejemplo, de un 10 % a un 90 % en peso, de un 25 % a un 90 % en peso, de un 25 % en peso a un 85 % en peso, de un 35 % en peso a un 85 % en peso, de un 45 % en peso a un 85 % en peso, de un 50 % en peso a un 80 % en peso y/o de un 55 % en peso a un 70 % en peso) del componente reactivo con isocianato. El poliol polioxietilen-polioxipropilen-poliéter que tiene un contenido en óxido de etileno de al menos un 50 % en peso puede ser el componente mayoritario en el componente reactivo con isocianato.
El componente de poliol puede incluir un poliol polioxietilen-polioxipropilen-poliéter de alto peso molecular que tiene un contenido en óxido de etileno de al menos un 50 % en peso (basándose en el peso total de los óxidos de alquileno usados para formar el poliol), que tiene una funcionalidad hidroxilo nominal de 4 a 8 (por ejemplo, de 5 a 8), y tiene un peso molecular promedio en número de 5500 g/mol a 20.000 g/mol (por ejemplo, de 5500 g/mol a 17.500 g/mol, de 5500 g/mol a 15.500 g/mol, de 5500 g/mol a 14.500 g/mol, de 6500 g/mol a 14.500 g/mol, de 8500 g/mol a 14.500 g/mol y/o de 10.500 g/mol a 14.500 g/mol). El poliol polioxietilen-polioxipropilen-poliéter que tiene un contenido en óxido de etileno de al menos un 50 % en peso puede representar de un 5 % en peso a un 90 % en peso (por ejemplo, de un 5 % a un 75 % en peso, de un 5 % a un 55 % en peso, de un 5 % en peso a un 50 % en peso, de un 5 % en peso a un 45 % en peso, de un 5 % en peso a un 35 % en peso, de un 5 % en peso a un 25 % en peso y/o de un 10 % en peso a un 20 % en peso) del componente reactivo con isocianato. El poliol polioxietilen-polioxipropilen-poliéter de alto peso molecular puede ser adicional al poliol polioxietilenpolioxipropilen-poliéter de peso molecular relativamente menor analizado en la presente memoria.
El componente de poliol puede incluir un poliol polioxipropilen-polioxietilen-poliéter que tiene un contenido en óxido de etileno inferior a un 20 % en peso (basándose en el peso total de los óxidos de alquileno usados para formar el poliol), que tiene una funcionalidad hidroxilo nominal de 2 a 6 (por ejemplo, de 2 a 4), y tiene un peso molecular promedio en número superior a 1000 g/mol (superior a 1500 g/mol) e inferior a 6000 g/mol. Por ejemplo, el peso molecular puede ser de 1500 g/mol a 5000 g/mol, de 1600 g/mol a 5000 g/mol, de 2000 g/mol a 4000 g/mol, y/o de 2500 g/mol a 3500 g/mol. El poliol polioxipropilen-polioxietilen-poliéter que tiene un contenido en óxido de etileno inferior a 20 % en peso puede representar de un 5 % a un 90 % en peso (por ejemplo, de un 5 % a un 70 % en peso, de un 5 % a un 50 % en peso, de un 10 % en peso a un 40 % en peso y/o de un 10 % en peso a un 30 % en peso) del componente reactivo con isocianato. El poliol polioxipropilen-polioxietilen-poliéter que tiene un contenido en óxido de etileno inferior a 20 % en peso puede estar en una combinación con el poliol polioxipropilen-poliéter que tiene un contenido en óxido de etileno de al menos un 50 % en peso, mientras que el último de estos se incluye en un cantidad mayor.
El componente de poliol puede incluir un poliol polioxipropilen-poliéter que tiene una funcionalidad hidroxilo nominal de 2 a 6 (por ejemplo, de 2 a 4) y tiene un peso molecular promedio en número de 500 g/mol a 6000 g/mol (por ejemplo, de 500 g/mol a 5500 g/mol, de 600 g/mol a 5000 g/mol, de 700 g/mol a 1500 g/mol, de 800 g/mol a 1200 g/mol, de 3000 g/mol a 6000 g/mol, de 3000 g/mol a 5500 g/mol, de 3500 g/mol a 5500 g/mol y/o de 4500 g/mol a 5500 g/mol). El poliol polioxipropilen-poliéter puede representar de un 5 % en peso a un 90 % en peso (por ejemplo, de un 5 % a un 70 % en peso, de un 5 % a un 50 % en peso, de un 10 % a un 40 % en peso y/o de un 10 % a un 30 % en peso) del componente reactivo con isocianato. El poliol polioxipropilen-poliéter puede estar en una combinación con el poliol polioxipropilen-poliéter que tiene un contenido en óxido de etileno de al menos un 50 % en peso, mientras que el último de estos se incluye en una cantidad mayor.
En una realización a modo de ejemplo, el componente de poliol puede incluir una combinación del poliol polioxietilen-polioxipropilen-poliéter que tiene un contenido en óxido de etileno de al menos un 50 % en peso, el poliol polioxietilen-polioxipropilen-poliéter que tiene un contenido en óxido de etileno inferior a 20 % en peso, y/o el poliol polioxipropilen-poliéter. En otras realizaciones a modo de ejemplo, el componente de poliol puede incluir una combinación del poliol polioxietilen-polioxipropilen-poliéter que tiene un contenido en óxido de etileno de al menos un 50 % en peso, el poliol polioxietilen-polioxipropilen-poliéter de mayor peso molecular que tiene un contenido en óxido de etileno de al menos un 50 % en peso, el poliol polioxietilen-polioxipropilen-poliéter que tiene un contenido en óxido de etileno inferior a 20 % en peso, y/o el poliol polioxipropilen-poliéter.
El componente de poliol se puede mezclar con la dispersión polimérica acuosa preformada (y opcionalmente al menos parte del componente de aditivo) antes de poner en contacto el componente de isocianato.
Componente de aditivo
El componente de aditivo se separa de los componentes que forman la dispersión acuosa preformada y el componente de poliol. El componente de aditivo es parte del componente reactivo con isocianato, pero se pueden incorporar otros aditivos en el componente de isocianato. El componente de aditivo puede incluir un catalizador, un agente de curado, un reticulante, un tensioactivo, un agente de soplado (acuoso y no acuoso, separado de la dispersión polimérica acuosa), una poliamina, un plastificante, una fragancia, un pigmento, un antioxidante, un estabilizante UV, agua (separada de la dispersión polimérica acuosa) y/o una carga. Otros aditivos a modo de ejemplo incluyen un extensor de cadena, retardante de llama, supresor de humo, agente de secado, talco, polvo, agente de desmoldeo, partículas (“ gel” ) de polímero de caucho, y otros aditivos conocidos en la técnica para su uso en espumas viscoelásticas y productos de espuma viscoelástica.
El componente de aditivo puede incluir catalizador de estaño, catalizador de cinc, catalizador de bismuto y/o catalizador de amina. La cantidad total de catalizador en el componente reactivo con isocianato puede ser de un 0,1 % en peso a un 3,0 % en peso.
Puede incluirse un tensioactivo en el componente de aditivo, por ejemplo, para ayudar a estabilizar la espuma a medida que se expande y se cura. Los ejemplos de tensioactivos incluyen tensioactivos no iónicos y agentes humectantes tales como los preparados por la adición secuencial de óxido de propileno y a continuación óxido de etileno a propilenglicol, organosiliconas sólidas o líquidas y éteres de polietilenglicol de alcoholes de cadena larga. Pueden usarse tensioactivos iónicos tales como sales de amina terciaria o alcanolamina de ésteres de sulfato de ácido de alquilo de cadena larga, ésteres alquilsulfónicos y ácidos alquilarilsulfónicos. Por ejemplo, la formulación puede incluir un tensioactivo tal como un tensioactivo de organosilicona. La cantidad total de un tensioactivo de organosilicona en el componente reactivo con isocianato puede ser de un 0,1 % en peso a un 5,0 % en peso, de un 0,1 % en peso a un 3,0 % en peso, de un 0,1 % en peso a un 2,0 % en peso y/o de un 0,1 % en peso a un 1,0 % en peso.
El componente de aditivo puede incluir agua, que se separa de la dispersión polimérica acuosa preformada. El agua puede representar menos de un 2,0 % en peso del peso total del componente reactivo con isocianato. El agua total, incluyendo agua de la dispersión polimérica acuosa preformada y agua del componente de aditivo, puede representar menos de un 5 % en peso del peso total del componente reactivo con isocianato.
El componente de aditivo puede excluir cualquier abridor de celda químico de espuma de poliuretano convencional basándose en el uso de la dispersión polimérica acuosa. El componente de aditivo puede excluir polibuteno, polibutadieno e hidrocarburos alifáticos cerosos tales como aceites (por ejemplo, aceite mineral, aceite de parafina y/o aceite nafténico) que se emplean habitualmente como abridores de celda en espumas de baja resistencia. El componente de aditivo puede excluir abridores de celdas que son polioles derivados principalmente de la alcoxilación de óxidos de a,p-alquileno que tienen al menos 4 átomos de carbono, por ejemplo, como se analiza en la patente de EE. UU. N.° 4.596.665. El componente de aditivo puede excluir abridores de celda que son poliéteres de hasta aproximadamente 3500 de peso molecular que contienen una alta proporción (normalmente de un 50 por ciento o superior) de unidades derivadas de óxido de etileno u óxido de butileno, por ejemplo, como se analiza en la sección de antecedentes de la patente de EE. UU. N.° 4.863.976. El componente de aditivo puede excluir abridores de celda que son polioles poliéter que tienen un peso molecular de al menos 5000 y que tienen al menos un 50 % en peso de unidades de oxietileno, por ejemplo, como se analiza en las reivindicaciones de la patente de EE. UU. N.° 4.863.976.
Componente de isocianato
El componente de isocianato incluye al menos un isocianato. El componente de isocianato está presente en un índice de isocianato de 50 a 150. Otros intervalos de valores para el índice de isocianato incluyen de 60 a 140, de 65 a 130, de 65 a 100, de 65 a 95, de 65 a 90, y/o de 65 a 85. El índice de isocianato se define como el exceso estequiométrico molar de restos de isocianato en una mezcla de reacción con respecto al número de moles de unidades reactivas con isocianato (hidrógenos activos disponibles para la reacción con el resto isocianato), multiplicado por 100. Un índice de isocianato de 100 quiere decir que no hay exceso estequiométrico, de modo que hay 1,0 mol de grupos isocianato por 1,0 mol de grupos reactivos con isocianato, multiplicado por 100.
El componente de isocianato puede incluir uno o más isocianatos tales como poliisocianato y/o prepolímero terminado en isocianato. El isocianato puede ser reactivos que contienen isocianato que son poliisocianatos alifáticos, cicloalifáticos, alicíclicos, arilalifáticos y/o aromáticos o derivados de los mismos. Los derivados a modo de ejemplo incluyen alofanato, biuret, y prepolímero terminado en NCO (resto de isocianato). Por ejemplo, el componente de isocianato puede incluir al menos un isocianato aromático, por ejemplo, al menos un poliisocianato aromático o al menos un prepolímero terminado en isocianato derivado de un poliisocianato aromático. El componente de isocianato puede incluir al menos un isómero de toluendiisocianato (TDI), TDI bruto, al menos un isómero de difenilmetilendiisocianato (MDI), MDI bruto y/o metilenpolifenilpoliisocianato de mayor funcionalidad. Los ejemplos incluyen TDI en forma de sus isómeros 2,4 y 2,6 y mezclas de los mismos y MDI en forma de sus isómeros 2,4', 2,2' y 4,4' y mezclas de los mismos. Las mezclas de m Di y oligómeros de los mismos pueden ser MDI bruto o polimérico y/o una variante conocida de MDI que comprende grupos uretano, alofanato, urea, biuret, carbodiimida, uretonimina y/o isocianurato. Los isocianatos a modo de ejemplo incluyen VORANATE™ M 220 (un metilendifenildiisocianato polimérico disponible en The Dow Chemical Company). Otros poliisocianatos a modo de ejemplo incluyen tolilendiisocianato (TDI), isoforondiisocianato (IPDI) y xilendiisocianatos (XDI), y modificaciones de los mismos.
Dispersión polimérica acuosa pre formada
La dispersión polimérica acuosa incluye al menos (a) un polímero básico que incluye un polímero ácido y/o un polímero poliolefínico modificado con ácido y (b) un medio fluido (en este caso agua), en el que el polímero básico se dispersa en el medio fluido. La dispersión polimérica acuosa preformada puede ser un componente de fase líquida continua en condiciones ambientales de temperatura ambiente y presión atmosférica y se deriva de una fase líquida (es decir, el medio fluido) y una fase sólida (es decir, el polímero básico).
En realizaciones, la dispersión polimérica acuosa preformada es una de una dispersión polimérica ácida acuosa o una dispersión polimérica poliolefínica modificada con ácido acuosa en la que la poliolefina se deriva de al menos una alfa-olefina C2 a C20. Por dispersión polimérica ácida acuosa se entiende una dispersión acuosa preparada con un polímero a base de ácido. Por dispersión polimérica poliolefínica modificada con ácido acuosa se entiende una dispersión acuosa preparada con un polímero poliolefínico modificado con ácido. Por derivado de al menos una alfa-olefina C2 a C20 se entiende que la poliolefina es un polímero preparado usando al menos una alfaolefina, en la que cada alfa-olefina usada es una de una alfa-olefina C2 a C20 (por ejemplo, la poliolefina se puede derivar de al menos uno de etileno, propileno, butileno, hexeno y/u octeno). En realizaciones a modo de ejemplo, la poliolefina puede ser un polímero a base de etileno y/o un polímero a base de propileno.
Como se usa en la presente memoria, por polímero se entiende un compuesto preparado polimerizando monómeros, ya sean del mismo tipo o de tipo diferente. Por lo tanto, el término polímero abarca el término homopolímero, normalmente empleado para referirse a polímeros preparados a partir de un solo tipo de monómero, y el término interpolímero. También abarca todas las formas de interpolímeros, por ejemplo, aleatorio, bloque, homogéneo, heterogéneo, etc. Por copolímero/interpolímero se entiende un polímero preparado por la polimerización de al menos dos tipos diferentes de monómeros. Estos términos incluyen tanto copolímeros clásicos, es decir, polímeros preparados a partir de dos tipos diferentes de monómeros, como polímeros preparados a partir de más de dos tipos diferentes de monómeros, por ejemplo, terpolímeros, tetrapolímeros, etc.
Por polímero a base de etileno se entiende un polímero que incluye un porcentaje en peso mayoritario de monómero de etileno polimerizado (basándose en el peso total de monómeros polimerizables), y opcionalmente puede comprender al menos un comonómero polimerizado diferente de etileno (tal como al menos uno seleccionado de una alfa-olefina C3 a C20) para formar un interpolímero a base de etileno. Por ejemplo, cuando el polímero a base de etileno es un copolímero de etileno-propileno, la cantidad de etileno puede ser superior a 50 % en peso, basándose en el peso total del copolímero. “ Unidades derivadas de etileno” y términos similares significan las unidades de un polímero que se formaron a partir de la polimerización de monómeros de etileno.
Por polímero a base de propileno se entiende un polímero que incluye un porcentaje en peso mayoritario de monómero de propileno polimerizado (basándose en el peso total de monómeros polimerizables), y opcionalmente puede comprender al menos un comonómero polimerizado diferente de propileno (tal como al menos uno seleccionado de una alfa-olefina C2 y C4 a C20) para formar un interpolímero a base de propileno. Por ejemplo, cuando el polímero a base de propileno es un copolímero de propileno-etileno, la cantidad de propileno puede ser superior a 50 % en peso, basándose en el peso total del copolímero. “ Unidades derivadas de propileno” y términos similares significan las unidades de un polímero que se formaron a partir de la polimerización de monómeros de propileno.
La dispersión polimérica ácida acuosa a modo de ejemplo puede incluir interpolímeros de etileno-ácido acrílico, interpolímeros de etileno-ácido metacrílico y/o interpolímeros de etileno-ácido crotónico. El interpolímero de etilenoácido acrílico se prepara por la copolimerización de al menos etileno y ácido acrílico. El interpolímero de etileno-ácido metacrílico se prepara por copolimerización de al menos etileno y ácido metacrílico. El interpolímero de etileno-ácido crotónico se prepara por copolimerización de al menos etileno y ácido crotónico. Se entiende que en una dispersión polimérica ácida acuosa de este tipo, las realizaciones a modo de ejemplo no se limitan solo a interpolímeros de etilenoácido acrílico, interpolímeros de etileno-ácido metacrílico y/o interpolímeros de etileno-ácido crotónico. Por ejemplo, se puede copolimerizar etileno con más de uno de los siguientes: ácido acrílico, ácido metacrílico y/o ácido crotónico.
Las dispersiones poliméricas ácidas acuosas a modo de ejemplo pueden incluir al menos un copolímero de etileno-ácido acrílico (EAA) (y/o copolímero de etileno-ácido metacrílico) como polímero básico que se dispersa en el medio fluido (en este caso, agua). La dispersión puede ser habilitada por la tecnología BLUEWAVE™, que es una tecnología de dispersión mecánica registrada y patentada que es una marca comercial de The Dow Chemical Company o una compañía afiliada de The Dow Chemical Company. Por ejemplo, el EAA puede prepararse por copolimerización de etileno con ácido acrílico, lo que proporciona copolímeros de etileno-ácido acrílico EAA. El copolímero de etileno-ácido acrílico puede tener un contenido en ácido acrílico de al menos 10 % en peso (por ejemplo, de un 10 % en peso a un 70 % en peso, de un 10 % en peso a un 60 % en peso, de un 10 % a un 50 % en peso, de un 10 % en peso a un 40 % en peso, de un 10 % en peso a un 30 % en peso, y/o de un 15 % en peso a un 25 % en peso). Los copolímeros de EAA a modo de ejemplo están disponibles como productos PRIMACOR™, disponibles en SK Global Chemical. El copolímero de EAA puede tener un índice de fusión de 100 a 2000 g/10 minutos (norma ASTM, Método D-1238 a 190 °C y 2,16 kg). El copolímero de EAA puede tener una viscosidad Brookfield de 5.000 a 13.000 cps a 350 °F y está disponible en The Dow Chemical Company.
El copolímero de etileno-ácido metacrílico puede prepararse por copolimerización de etileno con ácido metacrílico. Los copolímeros de etileno-ácido acrílico, etileno-ácido metacrílico y/o etileno-ácido crotónico a modo de ejemplo se analizan en las patentes de EE. UU. N.° 4.599.392 y/o 4.988.781.
Las dispersiones poliméricas poliolefínicas modificadas con ácido acuosas a modo de ejemplo incluyen dispersiones vendidas como productos HYPOD™, disponibles en The Dow Chemical Company. Los productos HYPOD™ pueden ser habilitados por la tecnología BLUEWAVE™, que es una tecnología de dispersión mecánica registrada y patentada que es una marca comercial de The Dow Chemical Company o una compañía afiliada de The Dow Chemical Company. La tecnología BLUEWAVE™ puede utilizar un proceso mecánico de alto cizallamiento que puede funcionar tomando polímeros termoplásticos y elastómeros tradicionales y rompiéndolos en partículas submicrónicas. Las dispersiones poliméricas modificadas con ácido acuosas pueden incluir dispersiones a base de propileno y dispersiones a base de etileno, que pueden combinar el rendimiento de termoplásticos y elastómeros de alto peso molecular con las ventajas de aplicación de una dispersión de base acuosa con alto contenido en sólidos. La poliolefina de la dispersión puede ser una poliolefina catalizada con metaloceno. Las poliolefinas a modo de ejemplo se venden en los productos AFFINITY™, ENGAGE™, VERSIFY™ e INFUSE™, disponibles en The Dow Chemical Company.
La dispersión polimérica acuosa se puede preparar usando un agente neutralizante. Los agentes neutralizantes a modo de ejemplo incluyen amoniaco, hidróxido de amonio, hidróxido de potasio, hidróxido de sodio, hidróxido de litio y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, si un grupo polar del polímero básico es de naturaleza ácida o básica, el polímero se puede neutralizar parcial o completamente con un agente neutralizante para formar una sal correspondiente. Si se usa la dispersión modificada con polímero ácido preparada usando EAA, el agente neutralizante es una base, tal como hidróxido de amonio, hidróxido de potasio y/o hidróxido de sodio. Los expertos en la técnica apreciarán que la selección de un agente neutralizante apropiado puede depender de la composición específica formulada, y que una elección de este tipo está dentro del conocimiento de los expertos en la técnica.
La dispersión polimérica acuosa se puede preparar en un proceso de extrusión, por ejemplo, como se analiza en la patente de EE. UU. N.° 8.318.257.
Dispersante polimérico acuoso preformado
El dispersante polimérico acuoso preformado incluye al menos (a) un componente polimérico que incluye un polímero básico que se deriva de un 20 % en peso a un 100 % en peso (por ejemplo, de un 30 % en peso a un 100 % en peso, de un 40 % en peso a un 100 % en peso, de un 50 % en peso a un 100 % en peso, etc.) de al menos un monómero ácido hidrófilo que tiene al menos un grupo carbonilo, grupo fosfato, grupo fosfonato o grupo sulfonilo, u otros grupos ácidos (lo que incluye cualquier combinación de los mismos), y opcionalmente se deriva de al menos un monómero hidrocarburo terminalmente insaturado hidrófobo; y (b) un medio fluido que incluye al menos agua, en el que el polímero básico se dispersa en el medio fluido. Como se usa en la presente memoria, por polímero se entiende un compuesto preparado polimerizando monómeros, ya sean del mismo tipo o de tipo diferente. Por lo tanto, el término polímero abarca el término homopolímero, normalmente empleado para referirse a polímeros preparados a partir de un solo tipo de monómero, y el término interpolímero. También abarca todas las formas de interpolímeros, por ejemplo, aleatorio, bloque, homogéneo, heterogéneo, etc. Por copolímero/interpolímero se entiende un polímero preparado por la polimerización de al menos dos tipos diferentes de monómeros. Estos términos incluyen tanto copolímeros clásicos, es decir, polímeros preparados a partir de dos tipos diferentes de monómeros, como polímeros preparados a partir de más de dos tipos diferentes de monómeros, por ejemplo, terpolímeros, tetrapolímeros, etc. El polímero básico se puede derivar de un monómero o puede ser un copolímero derivado de al menos dos monómeros diferentes. El polímero básico puede tener una microestructura, distribución de peso molecular y/o peso molecular controlados. El polímero básico puede tener un peso molecular promedio en número (Mn) de 1000 a 25.000 g/mol.
Mn se refiere al peso molecular promedio en número del dispersante, por ejemplo, según lo determinado por cualquiera de los siguientes métodos: se disuelven dispersantes a una concentración de 2 mg/ml en una solución 20 mM de dihidrogenofosfato de sodio a pH 7 y se pasan a través de un filtro de 0,45 pm y se inyectan 100 pl en una columna de relleno TSKgel GMPW XL (7,5 mm x 30 cm, Tosoh) en tándem con una columna de relleno TSKgel G2500PW XL (7,5 mm x 30 cm, Tosoh) a un caudal de 1 ml/min. La elución es controlada por un detector de índice de refracción y se evalúa el perfil de peso molecular frente a patrones de referencia de poli(ácido acrílico) que varían en peso molecular de 216 g/mol a 1.100.000 g/mol.
Por ejemplo, el polímero básico se puede derivar de al menos un monómero ácido hidrófilo que tiene al menos un grupo carbonilo, por ejemplo, derivar de un monómero carboxilado etilénicamente insaturado o derivar de un monómero que se puede hidrolizar para dar múltiples grupos funcionales de ácido carboxílico. Los ejemplos de monómeros carboxilados etilénicamente insaturados incluyen ácido acrílico, ácido crotónico, ácido metacrílico, ácido cinámico, ácido alfacloroacrílico, ácido maleico, ácido itacónico, ácido fumárico, ácido glutacónico, ácido traumático, ácido citracónico, ácido mesacónico y ácido aconítico. Los ejemplos de monómeros que se pueden hidrolizar para dar múltiples grupos funcionales de ácido carboxílico incluyen anhídrido maleico, anhídrido citracónico, anhídrido itacónico, anhídrido tetrahidroftálico, anhídrido traumático y anhídrido glutacónico. Por ejemplo, los monómeros que se pueden hidrolizar para dar múltiples grupos funcionales de ácido carboxílico pueden ser un anhídrido de ácido. En realizaciones a modo de ejemplo, el monómero ácido hidrófilo puede ser un ácido carboxílico que tiene más de un grupo carbonilo o un anhídrido de ácido.
El polímero básico se puede derivar de al menos un monómero ácido hidrófilo que tiene al menos un grupo fosfato, por ejemplo, derivar de ácido fosfórico o ésteres del mismo (por ejemplo, los conocidos por un experto en la técnica). El polímero básico se puede derivar de al menos un monómero ácido hidrófilo que tiene al menos un grupo fosfonato, por ejemplo, derivar de ácidos fosfónicos o ésteres de los mismos (por ejemplo, los conocidos por un experto en la técnica). El polímero básico se puede derivar de al menos un monómero ácido hidrófilo que tiene al menos un grupo sulfonilo, por ejemplo, derivar de ácido sulfónico o sustituyentes obtenidos a partir de ácido sulfónico (por ejemplo, los conocidos por un experto en la técnica).
En realizaciones a modo de ejemplo, el polímero básico se puede derivar de cualquier combinación de los monómeros ácidos hidrófilos que tienen al menos un grupo carbonilo (tal como un grupo anhídrido de ácido) grupo fosfato, grupo fosfonato o grupo sulfonilo. Por ejemplo, el polímero básico puede ser un copolímero derivado de dos monómeros ácidos hidrófilos diferentes, por ejemplo, derivado de dos monómeros carboxilados etilénicamente insaturados diferentes, derivado de dos monómeros diferentes que se pueden hidrolizar para dar múltiples grupos funcionales de ácido carboxílico. Por ejemplo, el polímero básico se puede derivar de un monómero carboxilado etilénicamente insaturado y un monómero que se puede hidrolizar para dar múltiples grupos funcionales de ácido carboxílico.
En otras realizaciones a modo de ejemplo, el polímero básico se puede derivar de cualquier combinación de los monómeros ácidos hidrófilos que tienen al menos un grupo carbonilo (tal como un grupo anhídrido de ácido), grupo fosfato, grupo fosfonato o grupo sulfonilo, y un monómero hidrocarburo terminalmente insaturado hidrófobo. Por ejemplo, el polímero básico se puede derivar de un monómero que se puede hidrolizar para dar múltiples grupos funcionales de ácido carboxílico y un monómero hidrocarburo terminalmente insaturado hidrófobo.
Los ejemplos de los monómeros hidrocarburos terminalmente insaturados hidrófobos incluyen alfa-olefinas C2 a C20, compuestos aromáticos etilénicamente insaturados (tales como estireno) y ésteres de alquilo de monómeros carboxilados etilénicamente insaturados (tales como acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo, metacrilato de metilo, metacrilato de etilo y metacrilato de butilo). Por ejemplo, el monómero hidrocarburo terminalmente insaturado hidrófobo puede ser uno seleccionado de una alfa-olefina C2 a C10 o puede ser estireno. Los ejemplos no limitantes de un monómero etilénicamente insaturado sulfonado incluyen ácido 2-acrilamido-2-metilpropansulfónico y sus sales. Los ejemplos no limitantes de un monómero etilénicamente insaturado fosfatado incluyen metacrilato de 2-(fosfonooxi)etilo y sus sales. Los ejemplos no limitantes de un monómero etilénicamente insaturado fosfonado incluyen ácido vinilfosfónico y sus sales. Las realizaciones a modo de ejemplo incluyen al menos unos monómeros carboxilados etilénicamente insaturados.
El dispersante polimérico acuoso preformado incluye de un 5 % en peso a un 60 % en peso (por ejemplo, de un 5 % en peso a un 50 % en peso, de un 10 % en peso a un 50 % en peso, de un 15 % en peso a un 45 % en peso, de un 15 % en peso a un 40 % en peso, de un 20 % en peso a un 36 % en peso, etc.) de un componente polimérico y de un 40 % en peso a un 95 % en peso de un medio fluido que incluye al menos agua. Por ejemplo, el dispersante polimérico acuoso preformado puede consistir esencialmente en el componente polimérico y el medio fluido. El componente polimérico puede consistir esencialmente en el polímero básico. El dispersante polimérico acuoso preformado puede contener otros componentes, los ejemplos no limitantes incluyen tensioactivos, disolventes orgánicos, iniciador y residuos de transferencia de cadena y cargas.
El dispersante polimérico acuoso preformado tiene un pH de 6,0 a 12,0 (por ejemplo, de 6,5 a 12,0, de 8,0 a 12,0, de 8,0 a 11,5, de 8,0 a 11,0, de 8,0 a 10,5, de 8,0 a 10,0, etc.). El dispersante polimérico acuoso preformado puede ser un componente en fase líquida continua en condiciones ambientales de temperatura ambiente y presión atmosférica y se deriva de una fase líquida (es decir, el medio fluido) y una fase sólida (es decir, el polímero básico). El dispersante polimérico acuoso preformado puede tener un contenido en sólidos de un 10 % en peso a un 80 % en peso (por ejemplo, de un 25 % en peso a un 75 % en peso, etc.), basándose en el peso total del dispersante polimérico acuoso preformado.
El dispersante polimérico acuoso puede prepararse usando un agente neutralizante. Los agentes neutralizantes a modo de ejemplo incluyen amoniaco, hidróxido de amonio, hidróxido de potasio, hidróxido de sodio, hidróxido de litio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, hidróxido de cinc, óxido de calcio, óxido de magnesio, óxido de cinc y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, si un grupo polar del polímero básico es de naturaleza ácida o básica, el polímero se puede neutralizar parcial o completamente con un agente neutralizante para formar una sal correspondiente. Por ejemplo, con un dispersante preparado usando ácido acrílico, el agente neutralizante es una base, tal como hidróxido de amonio, hidróxido de potasio y/o hidróxido de sodio. Los expertos en la técnica apreciarán que la selección de un agente neutralizante apropiado puede depender de la composición específica formulada, y que una elección de este tipo está dentro del conocimiento de los expertos en la técnica.
El dispersante polimérico acuoso preformado representa de un 0,1 % en peso a un 6,0 % en peso (por ejemplo, de un 0,1 % en peso a un 5,0 % en peso, de un 0,1 % en peso a un 4,1 % en peso, de un 0,1 % en peso a un 4,0 % en peso, de un 0,1 % en peso a un 3,5 % en peso, de un 0,1 % en peso a un 3,0 % en peso, de un 0,4 % en peso a un 2,5 % en peso, de un 0,5 % en peso a un 2,4 % en peso, etc.) del componente reactivo con isocianato. El dispersante polimérico acuoso puede ser una combinación de uno o más dispersantes poliméricos acuosos que se usan para formar la espuma de poliuretano viscoelástica.
El contenido en agua total calculado para el sistema de reacción usado para formar la espuma viscoelástica puede ser inferior a 5 % en peso, inferior a 3 % en peso, inferior a 2,0 % en peso y/o inferior a 1,6 % en peso, basándose en el peso total del sistema de reacción para formar la espuma de poliuretano viscoelástica. El contenido en agua total calculado se calcula como la cantidad total de agua DI (desionizada) añadida a la formulación más la cantidad de agua añadida a la formulación como parte del dispersante polimérico acuoso preformado. Por ejemplo, el contenido en agua total calculado puede ser de un 0,5 % en peso a un 1,6 % en peso, de un 0,5 % en peso a un 1,5 % en peso y/o de un 1,0 % en peso a un 1,5 % en peso.
Los dispersantes poliméricos acuosos a modo de ejemplo se venden como productos TAMOL™ y OROTAN™, disponibles en The Dow Chemical Company, y productos BYK y DISPERBYK, disponibles en BYK GmbH, y productos Rhodaline®, disponibles en Rhodia Group, y productos Coadis™, disponibles en Arkema y productos Hydropalal®, disponibles en BASF.
Estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta
La estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta puede ser útil en una variedad de aplicaciones de embalaje, aplicaciones de comodidad (tales como colchones, incluyendo cubrecolchones, almohadas, muebles, cojines de asiento, etc.), aplicaciones amortiguadoras de impacto (tales como almohadillas amortiguadoras, equipos deportivos y médicos, fundas protectoras de cascos, etc.), aplicaciones de amortiguación de ruido y/o vibración (tales como tapones para los oídos, paneles de automóviles, etc.) y aplicaciones de filtración (tales como filtros de aire de vacío, protectores de canalones para proteger el canalón/colector de lluvia contra restos tales como hojas de plantas y nieve derretida).
La espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas para formar la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta se puede preparar en un proceso de material esponjado en bloques (por ejemplo, como espuma de crecimiento libre), un proceso de moldeo (tal como en un proceso de espumado en caja) o cualquier otro proceso conocido en la técnica. Se puede añadir el material termoconductor flexible a la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas después de haberse formado. En un proceso de material esponjado en bloques, los componentes para formar la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas (por ejemplo, y no los componentes para formar el material termoconductor flexible) se pueden mezclar y verter en una cubeta u otra región donde la formulación reacciona, se expande libremente en al menos una dirección y se cura. Los procesos de material esponjado en bloques funcionan generalmente de forma continua a escalas comerciales. En un proceso de moldeo, los componentes para formar la espuma se pueden mezclar y verter en un molde/caja (calentado o no calentado) donde la formulación reacciona, se expande sin el molde en al menos una dirección y se cura. En un proceso de moldeo, la formulación también puede reaccionar y expandirse dentro de un molde que se puede cerrar de modo que la formulación entra en contacto con el molde en todos los lados (con orificio u orificios de ventilación o en al menos un lado de un molde) y a continuación se cura.
La estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta puede prepararse en condiciones ambientales iniciales (es decir, temperatura ambiente que varía de 20 °C a 25 °C y presión atmosférica estándar de aproximadamente 1 atm). Por ejemplo, la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas puede incluir un polímero ácido y/o un polímero poliolefínico modificado con ácido (por ejemplo, un polímero que tiene un punto de fusión por encima de 100 °C) sin requerir calentamiento o aplicación de presión al componente reactivo con isocianato. Asimismo se puede realizar el espumado a una presión por debajo de la condición atmosférica, para reducir la densidad de espuma y ablandar la espuma. Se puede realizar el espumado a una presión por encima de la condición atmosférica para aumentar la densidad de espuma y, por lo tanto, el soporte de carga de espuma según lo medido por la indentation force deflection (deformación por fuerza de indentación - DFI). En un procedimiento de moldeo, la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas se puede preparar a la temperatura de molde inicial por encima de la condición ambiental, por ejemplo, 50 °C y superior. Se puede realizar el sobreembalaje del molde, es decir, el llenado del molde con material de espumado adicional, para aumentar la densidad de la espuma.
El contenido en agua total calculado para el sistema de reacción usado para formar la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas (excluyendo el contenido en agua del recubrimiento) puede ser inferior a 5 % en peso, inferior a 3 % en peso, inferior a 2,0 % en peso y/o inferior a 1,6 % en peso, basándose en el peso total del sistema de reacción para formar la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas. El contenido en agua total calculado se calcula como la cantidad total de DI (agua desionizada) añadida a la formulación más la cantidad de agua añadida a la formulación como parte de la dispersión polimérica acuosa preformada. Por ejemplo, el contenido en agua total calculado puede ser de un 0,5 % en peso a un 1,6 % en peso, de un 0,5 % en peso a un 1,5 % en peso y/o de un 1,0 % en peso a un 1,5 % en peso.
La espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas resultante puede presentar una mejora en el efecto de absorción capilar y/o una mejora en la gestión de la humedad/calor. Con respecto a la gestión de la humedad y del calor de una espuma resultante, por ejemplo, con respecto a un colchón o almohada de espuma de poliuretano viscoelástica, un buen efecto de absorción capilar puede permitir que el sudor se aleje rápidamente de la piel de un usuario. Los aspectos clave del cuerpo humano para mantener la temperatura de comodidad se producen a través del vapor de humedad al sudar. El sudor es el mecanismo del cuerpo para mantenernos frescos. Un buen efecto de absorción capilar puede permitir que el usuario se mantenga seco y fresco proporcionando así una mayor comodidad. El buen efecto de absorción capilar también puede proporcionar que el sudor/agua tenga más área superficial para evaporarse. Dicho de otro modo, a medida que el sudor/agua se dispersa sobre un área mayor, se puede evaporar más rápidamente que cuando el agua se agrupa en un área superficial pequeña. Además, una buena permeabilidad a la humedad puede permitir que la humedad salga de la piel de un usuario y permitir que el vapor de humedad natural aleje el calor de la piel del usuario. Las propiedades de absorción capilar pueden potenciar las propiedades de la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta.
Por ejemplo, la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas puede presentar una altura de absorción capilar visualmente observable (por ejemplo, en una muestra de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas que tiene las dimensiones de 1,0 pulgada x 0,5 pulgadas x 2,0 pulgadas (= 2,54 cm x 1,27 cm x 5,08 cm), cuando un borde de la muestra se sumerge en 5,0 mm de agua teñida) que es superior a una altura de absorción capilar visualmente observable de una muestra de una espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas diferente (muestra que tiene las mismas dimensiones) que se prepara usando el mismo componente de isocianato, el mismo contenido en agua total calculado, y el mismo componente reactivo con isocianato, excepto que se excluye la dispersión polimérica acuosa preformada. Por ejemplo, la altura de absorción capilar puede ser mayor en un factor de al menos 3 (por ejemplo, puede ser de 3 a 10 veces mayor y/o de 3,5 a 5,5 veces mayor). Debido a las propiedades de absorción capilar, la solución de recubrimiento se puede absorber capilarmente más fácilmente en la espuma, por lo que se necesita menos tiempo total para que toda la solución se aplane en una capa de recubrimiento uniforme sobre ella.
La espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas puede presentar un tiempo de absorción capilar visualmente observado (usando una muestra de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas), cuando se colocan tres gotas de agua teñida sobre una superficie de la muestra, que es inferior a un tiempo de absorción capilar visualmente observado usando una muestra de una espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas diferente que se prepara usando el mismo componente de isocianato, el mismo contenido en agua total calculado y el mismo componente reactivo con isocianato, excepto que se excluye la dispersión polimérica acuosa preformada. Como entenderá un experto en la técnica, las muestras comparadas pueden tener un mismo espesor/profundidad, pero la longitud y anchura de las muestras no dependen de los resultados. El tiempo de absorción capilar se observa visualmente como el tiempo que tardan tres gotas de agua teñida en desaparecer (es decir, absorberse por la espuma) de la superficie de las muestras. El tiempo de absorción capilar puede disminuir en al menos 30 segundos para que sea significativamente más rápido cuando se usa la dispersión polimérica acuosa preformada. Por ejemplo, el tiempo de absorción capilar puede ser inferior a 5 segundos para la espuma de poliuretano preparada usando la dispersión polimérica acuosa preformada (por ejemplo, inferior a 5 segundos pero superior a medio segundo).
La espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas puede presentar una mejora en la permeabilidad al vapor de agua, por ejemplo, según lo medido de acuerdo con la norma ASTM E96/E96M (y opcionalmente a tenor de la norma ASTM E2321-03). Por ejemplo, la permeabilidad al vapor de agua se puede mejorar en al menos un 5 % (por ejemplo, de un 5 % a un 20 %) para la espuma de poliuretano preparada usando la dispersión polimérica acuosa preformada.
La espuma de poliuretano viscoelástica puede presentar una dureza Shore OO de 30 o menos y/o puede ser superior a 3.
Como entenderá un experto en la técnica, la comparación anterior de dos espumas diferentes se refiere a espumas preparadas usando las mismas condiciones de proceso, mismo equipo y las mismas formulaciones, excepto por la exclusión de la dispersión polimérica acuosa preformada y/o dispersante polimérico acuoso preformado y el aumento del contenido en agua para tener en cuenta la exclusión de la dispersión polimérica acuosa preformada en el ejemplo comparativo.
Material termoconductor flexible
Como se analizará más detalladamente en la presente memoria, para las diversas realizaciones proporcionadas en la presente memoria, el material termoconductor flexible puede formarse a partir de una variedad de materiales. Por ejemplo, el material termoconductor flexible puede ser un material de cambio de fase encapsulado. Para las diversas realizaciones, el material de cambio de fase del material termoconductor flexible puede formar parte de un recubrimiento a base de material de cambio de fase que tiene una composición acuosa (tal como un aglutinante de látex) de modo que el recubrimiento a base de material de cambio de fase pueda penetrar en el material de espuma.
Además, el uso de composiciones formadoras de espuma de poliuretano altamente absorbentes de agua puede ser beneficioso para obtener un material transpirable como lo es el uso combinado de dichas espumas con el recubrimiento a base de material de cambio de fase, por ejemplo, para su uso en colchones de cama y capas superiores de colchones (“ cubrecolchones” ). Para las diversas realizaciones, el material de cambio de fase encapsulado tiene un calor latente de transición de 80 a 300 julios por gramo del material termoconductor flexible.
En realizaciones a modo de ejemplo, el material de termoconductor flexible puede incluir de un 5 % en peso a un 95 % en peso (por ejemplo, de un 10 % en peso a un 90 % en peso, de un 20 % en peso a un 70 % en peso, de un 20 % en peso a un 50 % en peso, de un 20 % en peso a un 40 % en peso, etc.) de uno o más materiales de cambio de fase (MCF), basándose en el peso total de los componentes para formar el material termoconductor flexible (es decir, peso total del material termoconductor flexible). En realizaciones a modo de ejemplo, el material termoconductor flexible puede incluir de un 5 % en peso a un 95 % en peso (por ejemplo, de un 10 % en peso a un 90 % en peso, de un 10 % en peso a un 50 % en peso, de un 10 % en peso a un 30 % en peso, de un 10 % en peso a un 25 %, de un 20 % en peso a un 90 % en peso, de un 30 % en peso a un 80 % en peso, de un 40 % en peso a un 80 % en peso, de un 50 % en peso a un 70 % en peso, etc.) de una o más emulsiones poliméricas acuosas, basándose en el peso total del material termoconductor flexible. La cantidad de las una o más emulsiones poliméricas acuosas usadas puede depender de la cantidad de otros aditivos usados en el material termoconductor flexible.
En realizaciones a modo de ejemplo, con respecto a aditivos, el material termoconductor flexible puede incluir de un 0 % en peso a un 30 % en peso (por ejemplo, de un 1 % en peso a un 20 % en peso, de un 3 % en peso a un 15 % en peso, de un 5 % en peso a un 10 % en peso, etc.) de uno o más tensioactivos (componente opcional), basándose en el peso total de la solución de recubrimiento. El tensioactivo puede ser un tensioactivo de silicona. El material termoconductor flexible puede incluir de un 0 % en peso a un 30 % en peso (de un 1 % en peso a un 20 % en peso, de un 1 % en peso a un 10 % en peso, de un 1 % en peso a un 5 % en peso, de un 1 % en peso a un 3 % en peso, etc.), basándose en el peso total de la solución de recubrimiento, de una o más sílices. La sílice puede ser sílice pirógena.
El material termoconductor flexible puede incluir de un 0 % en peso a un 90 % en peso (por ejemplo, de un 1 % en peso a un 80 % en peso, de un 10 % en peso a un 70 % en peso, de un 20 % en peso a un 70 % en peso, de un 30 % en peso a un 70 % en peso, de un 40 % en peso a un 60 % en peso, de un 45 % en peso a un 55 % en peso, etc.), basándose en el peso total de la solución de recubrimiento, de agua. El tensioactivo y/o sílice se puede precombinar en agua, por ejemplo, de modo que el peso del tensioactivo/sílice puede incluir de un 5 % en peso a un 90 % en peso (por ejemplo, de un 20 % en peso a un 80 % en peso, de un 20 % en peso a un 70 % en peso, de un 30 % en peso a un 60 % en peso, de un 45 % en peso a un 55 % en peso, etc.) de agua.
El material termoconductor flexible puede incluir de un 0 % en peso a un 30 % en peso (de un 1 % en peso a un 20 % en peso, de un 1 % en peso a un 10 % en peso, de un 1 % en peso a un 5 % en peso, de un 1 % en peso a un 3 % en peso, etc.), basándose en el peso total de la solución de recubrimiento, de un modificador de reología.
Por ejemplo, el modificador de reología puede ser un material a base de óxido de etileno-uretano, óxido de propileno-uretano y/u óxido de butileno-uretano.
El material termoconductor flexible puede incluir de un 0 % en peso a un 30 % en peso (de un 5 % en peso a un 30 % en peso, de un 10 % en peso a un 25 % en peso, de un 10 % en peso a un 20 % en peso, etc.), basándose en el peso total del material termoconductor flexible, de un glicol. Por ejemplo, el glicol puede tener un peso molecular promedio en número de 150 a 1000 g/mol (por ejemplo, de 150 g/mol a 800 g/mol, de 150 g/mol a 600 g/mol, de 200 g/mol a 500 g/mol, de 300 g/mol a 500 g/mol, etc.). El glicol puede ser un polietilenglicol o polipropilenglicol.
El material de cambio de fase es una sustancia que cambia de fase a una temperatura que ayuda a mantener el cuerpo humano fresco, es decir, a una temperatura inferior a la piel humana, absorbiendo el calor del cuerpo en el calor latente asociado al cambio de fase. El almacenamiento de calor latente de un MCF se puede lograr a través del cambio de fase líquido-sólido, sólido-líquido, sólido-gas y/o líquido-gas. En realizaciones a modo de ejemplo, el material de cambio de fase en el material termoconductor flexible experimenta un cambio de fase de sólidolíquido. El material termoconductor flexible puede incluir un MCF orgánico y/o un MCF inorgánico. En realizaciones a modo de ejemplo, el MCF se puede encapsular, de modo que el material MCF se puede someter a un cambio de fase dentro de un área encerrada después de que se aplique el material termoconductor flexible a la espuma. Por ejemplo, el MCF encapsulado puede incluir un material de núcleo, que incluye uno o más MCF y una cubierta externa o pared de cápsula. La pared de cápsula contiene el MCF, por lo que independientemente de si el MCF está en estado líquido o sólido, la propia cápsula puede permanecer como una partícula sólida o partícula de gel que contiene (por ejemplo, que encierra completamente) el material de núcleo. La pared de cápsula puede incluir un polímero inerte. La encapsulación (por ejemplo, microencapsulación) del MCF se puede lograr por métodos tales como secado por pulverización, lechos centrífugos y fluidizados. Los métodos a modo de ejemplo para encapsulación se analizan, por ejemplo, en la publicación internacional N.° WO 2010/042566.
La pared de cápsula se puede formar, por ejemplo, de un poliacrilato, gelatina, poliuretano, poliurea, ureaformaldehído, urea-resorcinol-formaldehído y/o melamina-formaldehído. La pared de cápsula se puede formar alrededor de los uno o más MCF antes de formar el material termoconductor flexible, es decir, el material termoconductor flexible incluye un MCF encapsulado preformado. El MCF encapsulado puede tener un contenido en MCF total (incluyendo uno o más MCF) de un 50 % en peso a un 99 % en peso (por ejemplo, de un 60 % en peso a un 99 % en peso, de un 70 % en peso a un 99 % en peso, de un 80 % en peso a un 98 % en peso y/o de un 85 % en peso a un 95 % en peso), basándose en el peso total del MCF encapsulado. El MCF encapsulado puede tener un tamaño de partícula medio de 5 micrómetros a 100 micrómetros para polvo seco. El MCP encapsulado en forma de torta húmeda puede tener un tamaño de partícula medio de 1 micrómetro a 20 micrómetros. Por ejemplo, los MCF encapsulados (por ejemplo, en forma de microcápsulas) están disponibles en Microtek Laboratories, Inc. bajo sus líneas de productos Nextek®, Microtek® y Micronal®, y Encapsys l Lc bajo su línea de productos EnFinit™.
El material de núcleo, es decir, MCF, puede seleccionarse entre los materiales usados más habitualmente en aplicaciones para la regulación de la temperatura del cuerpo humano. Por ejemplo, el material de núcleo (que puede incluir uno o más MCF) puede tener una temperatura de fusión de 0 a 50 °C y/o de 10 a 40 °C. El MCF puede ser una cera de parafina o un éster de ácido graso, que absorbe y libera calor con el fin de mantener una temperatura en particular. Por ejemplo, el MCF puede ser una parafina (por ejemplo, parafina lineal o alcano lineal) que incluye de 14 a 28 átomos de carbono y/o de 16 a 21 átomos de carbono. El MCF puede ser un ácido graso o un éster de ácido graso, de los que cualquiera puede ser saturado o insaturado. El MCF puede ser un ácido caprílico, canfenilona, glicerol, ácido láctico, palmitato de metilo o derivados de poli(óxido de etileno) (incluyendo polietilenglicol, tales como los que tienen de 600 a 1000 g/mol de peso molecular promedio en número), seleccionados de los que tienen puntos de fusión en el intervalo pertinente para el cuerpo humano (por ejemplo, de 0 a 50 °C y/o de 10 a 40 °C). El MCF puede ser sales inorgánicas, particularmente hidratos de sal, por ejemplo, NaClNa2SO4'10H2O, Na2SO4-10H2O, y otros.
El MCF encapsulado (por ejemplo, el MCF encapsulado preformado) se puede añadir a la composición acuosa para formar el material termoconductor flexible. La composición acuosa puede ser un polímero de emulsión acuosa, por ejemplo, la composición acuosa incluye agua y al menos un polímero de emulsión. El polímero de emulsión acuosa se puede preformar, formar en presencia del MCF encapsulado preformado y/o formar en presencia de los materiales para formar el MCF encapsulado.
Las composiciones acuosas a modo de ejemplo incluyen: emulsiones de marca PRIMAL™ disponibles en The Dow Chemical Company, emulsiones acrílicas de marca RHOPLEX™ disponibles en The Dow Chemical Company y polímeros de dispersión acuosa de marca HYDRHOLAC™ disponibles en The Dow Chemical Company. El agua puede representar de un 10 % en peso a un 99 % en peso del peso total de la composición acuosa. Se pueden usar técnicas conocidas para la preparación del polímero de emulsión acuosa y los ejemplos incluyen la polimerización en emulsión que comienza con una emulsión que incorpora agua, polímero (tal como monómero) y opcionalmente un tensioactivo. Las composiciones de recubrimiento acuosas a modo de ejemplo se analizan en la patente europea N.° EP 1422276 B1 (también disponible como publicación de patente de EE. UU. N.° 2004/0102568), que se incorpora en la presente memoria por referencia.
En realizaciones a modo de ejemplo, la composición acuosa incluye (o consiste esencialmente en) un polímero de emulsión acrílica acuosa que contiene, como unidades copolimerizadas, de un 50 % a un 99,75 % en peso, basándose en el peso de polímero seco, monómero (met)acrílico no iónico monoetilénicamente insaturado incluyendo ésteres, amidas y nitrilos de ácido (met)acrílico, tales como, por ejemplo, monómero de éster (met)acrílico incluyendo acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo, acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de decilo, acrilato de laurilo, acrilato de estearilo, metacrilato de metilo, metacrilato de butilo, metacrilato de hidroxietilo, metacrilato de hidroxipropilo; (met)acrilato de urieido; (met)acrilonitrilo y (met)acrilamida. El uso del término “ (met)” seguido de otro término tal como acrilato, acrilonitrilo o acrilamida, como se usa a lo largo de la descripción, se refiere tanto a acrilato, acrilonitrilo o acrilamida como metacrilato, metacrilonitrilo y metacrilamida, respectivamente. Por “ monómero no iónico” en la presente memoria se entiende que el residuo monomérico copolimerizado no porta una carga iónica entre pH = 1-14.
Por ejemplo, la composición acuosa incluye (o consiste esencialmente en) en un polímero de emulsión acuosa que contiene, como unidades copolimerizadas, de un 0,25 % a un 10 % en peso, basándose en el peso del polímero seco, monómero ácido monoetilénicamente insaturado tal como, por ejemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico, ácido itacónico, metacrilato de sulfoetilo, metacrilato de fosfoetilmonobutilo, ácido fumárico, ácido maleico, itaconato de monometilo, fumarato de monometilo, fumarato y anhídrido maleico. Preferentemente, el polímero de emulsión contiene, como unidades copolimerizadas, de un 0,3 % a un 2,5 % en peso, basándose en el peso de polímero seco, ácido (met)acrílico.
Por ejemplo, la composición acuosa incluye (o consiste esencialmente en) en un polímero de emulsión acuosa que contiene, como unidades copolimerizadas, de un 0 a un 60 % en peso, basándose en el peso de polímero seco, de monómeros opcionales que no son monómeros (met)acrílicos no iónicos monoetilénicamente insaturados no iónicos ni monómeros ácidos monoetilénicamente insaturados. Los monómeros opcionales incluyen, por ejemplo, estireno o estirenos sustituidos con alquilo; butadieno; (met)acrilato de aminoalquilo, (met)acrilato de N-alquilaminoalquilo, (met)acrilato de N,N-dialquilaminoalquilo; acetato de vinilo, propionato de vinilo u otros ésteres vinílicos; monómeros de vinilo tales como cloruro de vinilo, cloruro de vinilideno y N-vinilpirrolidona; metacrilato de alilo, viniltolueno, vinilbenzofenona, ftalato de dialilo, dimetacrilato de 1,3-butilenglicol, diacrilato de 1,6-hexanodiol y divinilbenceno.
El polímero de emulsión del polímero de emulsión acuosa puede no reticularse sustancialmente cuando se aplica a la espuma como material termoconductor flexible, aunque pueden estar presentes niveles bajos de reticulación deliberada o accidental. Cuando se desean niveles bajos de reticulación previa o contenido en gel, se pueden usar niveles bajos de monómeros multietilénicamente insaturados no iónicos opcionales tales como, por ejemplo, 0,1 %-5 % en peso basándose en el peso de polímero seco. Sin embargo, es importante que la calidad de la formación de película no se vea afectada materialmente.
Se pueden usar tensioactivos a modo de ejemplo en el polímero de emulsión acuosa, tales como, por ejemplo, emulsionantes aniónicos y/o no iónicos tales como, por ejemplo, sales de metales alcalinos o amonio de sulfatos, sulfonatos o fosfatos de alquilo, arilo o alquilarilo; ácidos alquilsulfónico; sales de sulfosuccinato; ácidos grasos; monómeros tensioactivos etilénicamente insaturados; y alcoholes etoxilados o fenoles. También pueden usarse tensioactivos polimerizables. Los monómeros tensioactivos polimerizables preferidos son sulfato polietoxilado de nonilfenoxipropenilo (por ejemplo, como Hitenol de Dai-ichi Corp); alquilalilsulfosuccinato de sodio (por ejemplo como Trem LF-40 de Henkel Corp); di-(triciclo(5.2.1.02,6)dec-3-en-(8 o 9)oxietil)sulfosuccinato de amonio; di-(triciclo(5.2.1.02,6)dec-3-en-(8 o 9)sulfosuccinato de amonio. Adicionalmente, se pueden usar las sales de amonio y metálicas de ácidos orgánicos C6 a C30 insaturados, solas o en combinación con los tensioactivos anteriores. Los ejemplos de estos ácidos son: ácido alfa-metilcinámico, ácido alfa-fenilcinámico, ácido oleico, ácido lineólico (como se describe en la patente de EE. UU. N.° 5.362.832), ácido rincinoleico, la fracción insaturada de colofonia de resina líquida y ácidos grasos, ácido de colofonia desproporcionado, ácidos grasos de aceite de soja, ácidos grasos de aceite de oliva, ácidos grasos de aceite de girasol, ácidos grasos de aceite de linaza, ácidos grasos de aceite de cártamo, monooleato de sorbitán, ácido abiético, sesquioleato de poli(oxietilen)sorbitol y ácido dímero Empol 1010. Los monómeros tensioactivos polimerizables adecuados también incluyen, por ejemplo, derivados de maleato (como se describe en la patente de EE. UU. N.° 4.246.387) y derivados alílicos de etoxilatos de alquilfenol (como se describe en el documento JP-62227435). La cantidad de tensioactivo usado puede ser de un 0,1 % a un 25 % en peso, basándose en el peso total de polímero. El tensioactivo se puede precombinar con agua.
Se puede buscar un recubrimiento con bajo contenido en compuestos orgánicos volátiles (COV) para su uso con espumas. La composición de recubrimiento con bajo contenido en COV puede contener agentes coalescentes que no son COV. Un agente coalescente es un compuesto que se añade a un polímero de emulsión, pintura o recubrimiento de base acuosa y que reduce la temperatura de formación de película mínima (TFPM) del polímero de emulsión, pintura o recubrimiento en al menos 1 °C. La TFPM se mide usando el método de prueba de la norma ASTM 02354. Los ejemplos de un adyuvante coalescente que no es un COV incluyen un plastificante, polímero de bajo peso molecular y tensioactivos. Es decir, un agente coalescente que no es COV es un agente coalescente que tiene un punto de ebullición por encima de 280 °C a presión atmosférica.
Los métodos típicos de preparación de pintura o recubrimiento pueden introducir COV accidentales del polímero de emulsión, biocidas, desespumantes, jabones, dispersantes y espesantes. Estos representan normalmente un 0,1 % de COV en peso basándose en el peso total de la composición de recubrimiento. Se pueden usar métodos adicionales tales como separación con vapor y elección de aditivos que contienen un bajo contenido en COV como biocidas, desespumantes, jabones, dispersantes y espesantes, para reducir además la pintura o recubrimiento a menos de un 0,01 % de COV en peso basándose en el peso total de la composición de recubrimiento.
El material termoconductor flexible se puede aplicar a una espuma que tiene una superficie plana recta. El material termoconductor flexible también se puede aplicar a superficies curvadas (por ejemplo, almohadas con contorno cortado), superficies de topología más complicada (por ejemplo, los llamados acolchados de espuma de “ caja de huevos” , también conocidos como láminas de espuma contorneadas; otro ejemplo es un patrón ondulado) que son conocidos en la industria de las espumas y colchones. El material termoconductor flexible se puede aplicar directamente sobre una superficie de espuma, por ejemplo, se puede recubrir por pulverización y/o verter sobre la superficie de espuma. Se puede permitir que el material termoconductor flexible se extienda por sí solo o se puede ayudar a extenderlo con el uso de herramientas tales como una vara o varilla de madera o metal, o con el uso de una cuchilla de aire. También se pueden usar instrumentos de recubrimiento de cortina y la espuma se puede mover, con la ayuda de una cinta transportadora, a través de la cortina de líquido de recubrimiento. También se pueden usar recubrimientos de rodillo a rodillo de diversos tipos. En los casos en los que el material termoconductor flexible se recubre por pulverización o se deja que se extienda sobre la espuma por sí mismo o se ayuda a su extensión o se utiliza un instrumento de recubrimiento por cortina, entonces se puede usar una máscara extraíble para dejar determinadas partes de la superficie sin recubrir, y después del recubrimiento, la máscara puede eliminarse para alcanzar el patrón de recubrimiento deseado.
El material termoconductor flexible también puede ser un gel. Para las diversas realizaciones, los geles pueden estar hechos de poliuretanos; cauchos hinchados con diluyentes (también conocidos como extensores), tales como aceite mineral; elastómeros de silicona; aunque varios otros polímeros pueden realizarse en geles. Los geles de poliuretano se describen, por ejemplo, en la publicación de solicitud de patente de EE. UU. 2017/0166681 A1. Los cauchos pueden ser, por ejemplo, caucho natural o cauchos de copolímero en bloque estirénico, tales como caucho SB, SBS, SEBS, SIBS, SEPs , SEEPS, y diversos otros, cada uno de los cuales puede hincharse usando diluyentes, más habitualmente aceite mineral. Dichos cauchos hinchados con diluyentes se pueden encontrar, por ejemplo, en la patente de EE. UU. N.° 5.618.882. Al formar la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta, el gel usado para formar el material termoconductor flexible puede estar incorporado en la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas o la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas puede formarse alrededor de la estructura.
El material termoconductor flexible también puede ser un metal. Ejemplos de metales adecuados incluyen cobre y aluminio, entre otros. Como se usa en la presente memoria, el metal no solo incluye metales elementales, tales como cobre y aluminio, sino también aleaciones metálicas que incluyen cobre tal como latón y bronce. Otros ejemplos de metales adecuados incluyen, aunque sin limitación, acero, níquel, plata, oro, platino y aleaciones metálicas que incluyen, aunque sin limitación, cualquiera de los metales anteriores. Asimismo, para mejorar aún más la eliminación de calor del cuerpo humano, se pueden usar tubos de calor tales como los usados en los procesadores informáticos de enfriamiento, donde el metal o material usado como el revestimiento puede ser cualquiera de los metales mencionados anteriormente o un material polimérico, y donde los materiales de cambio de fase tales como agua o disolventes orgánicos están encerrados en su interior. Al formar la estructura de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta, el metal usado para formar el material termoconductor flexible puede estar en forma de alambre que se teje o se trenza en una estructura flexible. Dicha estructura puede estar incorporada en la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas o la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas puede formarse alrededor de la estructura.
Todas las partes y los porcentajes son en peso, salvo que se indique lo contrario. Todos los datos de peso molecular se basan en el peso molecular promedio en número, a menos que se indique lo contrario.
Ejemplos
Materiales
Los Ejemplos usan los siguientes materiales.
La espuma de poliuretano viscoelástica de celdas abiertas usada como fuente de propiedades introducidas en el modelo informático para los presentes ejemplos es el mismo tipo que el Ejemplo 4 visto en la Tabla 3 de la publicación de solicitud de patente de EE. UU. 2017/0362375 A1.
La formulación de recubrimiento para los presentes Ejemplos usa un material de cambio de fase (MCF) con polietilenglicol y aglutinantes a base de látex acrílicos para formar un recubrimiento a base de agua. El material de cambio de fase es Microtek 28D (Microtek Laboratories, inc.), que es un material de cera parafínica encapsulada que tiene una temperatura de cambio de fase de 28 °C. La carga diana del Microtek 28D para los presentes Ejemplos es de 0,18 g/pulgadas21 (= 279 g/m2) para lograr un calor latente de 33 J/pulgada2. (~51150 J/m2). La fracción en peso del MCF en el recubrimiento es de aproximadamente el 48 %. Las propiedades físicas del recubrimiento de MCF y sus materiales constituyentes se resumen en la Tabla 1.
Tabla 1. Propiedades físicas del recubrimiento de MCF y materiales constituyentes
Microtek 28D
Densidad 900 kg/m3
Capacidad térmica 8,372 J/g-K
Calor latente 184 J/g
Conductividad térmica 0,22 W/m-K
Propiedades del aglutinante
Densidad 1030 kg/m3
Capacidad térmica 2,135 J/g-K
Conductividad térmica 0,13 W/m-K Recubrimiento MCF-aglutinante
Densidad 963,12 kg/m3
Capacidad térmica 5,13 J/g-K
Calor latente 88,46 J/g
Conductividad térmica 0,18 W/m-K
Simulación de transferencia de calor del cuerpo humano
Los detalles de simulación se describen a continuación en la siguiente Tabla 4. Para cada uno de los siguientes ejemplos, la temperatura de partida y la humedad para la espuma de poliuretano viscoelástica de celdas abiertas es de 20 °C con un 40 % de humedad relativa. El cuerpo humano se modela usando una elipse alargada que tiene una anchura de 400 mm y se hunde en la espuma de poliuretano viscoelástica de celdas abiertas 70 mm en el centro. La longitud de arco de contacto, c, entre la elipse del cuerpo humano y la espuma de poliuretano viscoelástica de celdas abiertas se expresa mediante lo siguiente (con un error de 1 % en este caso):
Figure imgf000019_0001
donde a es el semieje mayor (es decir, la mitad de la longitud del eje mayor), y b es el semieje menor. El valor de c se calcula para que sea de 449 mm.
La espuma de poliuretano viscoelástica de celdas abiertas en algunos casos tiene una fracción de cobertura de recubrimiento del 70 % con el 30 % restante de la fracción de cobertura total estando sin recubrir para permitir las aberturas transpirables. Esto permitió que una anchura total de las aberturas sea de 134,7 mm. Para la anchura total dada, se proporciona el siguiente número de huecos cuando la rotura se divide uniformemente en el siguiente número de huecos: 7 huecos = 19,2 mm; 15 huecos = 9,0 mm; 23 huecos divididos uniformemente = 5,9 mm cada uno; 31 huecos = 4,3 mm cada uno. La conversión de número de huecos a anchura de hueco para otros valores de fracciones de cobertura de recubrimiento (por ejemplo, 50 %, 60 % y 90 %) sigue cálculos similares.
Se consideran los siguientes escenarios:
Ejemplo comparativo (E.C.) A = espuma de memoria sin recubrimiento de MCF
E.C. B = espuma de memoria con recubrimiento de MCF en el 100 % de la superficie
E.C. C = espuma de memoria con recubrimiento de MCF en el 70 % de la superficie, con 7 huecos espaciados uniformemente para permitir la transpirabilidad, siendo cada uno de esos huecos de 19,2 mm de anchura.
E.C. D = espuma de memoria con recubrimiento de MCF en el 70 % de la superficie, con 15 huecos espaciados uniformemente para permitir la transpirabilidad, siendo cada uno de esos huecos de 9,0 mm de anchura.
Ejemplo inventivo (E.I.) N.° 1 = espuma de memoria con recubrimiento de MCF en el 70 % de la superficie, con 23 huecos espaciados uniformemente para permitir la transpirabilidad, siendo cada uno de esos huecos de 5,9 mm de anchura.
E.I. N.° 2 = espuma de memoria con recubrimiento de MCF en el 70 % de la superficie, con 31 huecos espaciados uniformemente para permitir la transpirabilidad, siendo cada uno de esos huecos de 4,3 mm de anchura.
E.I. N.° 3 = espuma de memoria con recubrimiento de MCF en el 50 % de la superficie, con 25 huecos espaciados uniformemente para permitir la transpirabilidad, siendo cada uno de esos huecos de 9,0 mm de anchura.
E.I. N.° 4 = espuma de memoria con recubrimiento de MCF en el 50 % de la superficie, con 35 huecos espaciados uniformemente para permitir la transpirabilidad, siendo cada uno de esos huecos de 6,4 mm de anchura.
E.C. E = espuma de memoria con recubrimiento de MCF en el 60 % de la superficie, con 20 huecos espaciados uniformemente para permitir la transpirabilidad, siendo cada uno de esos huecos de 9,0 mm de anchura.
E.C. F = espuma de memoria con recubrimiento de MCF en el 90 % de la superficie, con 5 huecos espaciados uniformemente para permitir la transpirabilidad, siendo cada uno de esos huecos de 9,0 mm de anchura.
E.C. G = espuma de memoria con recubrimiento de MCF en el 90 % de la superficie, con 10 huecos espaciados uniformemente para permitir la transpirabilidad, siendo cada uno de esos huecos de 4,5 mm de anchura.
En todos los casos, los materiales con recubrimiento de MCF (E.C. B a G y E.I. N.° 1 a N.° 4) comienzan con temperaturas más bajas (véanse las Tablas 2 y 3). A medida que el cuerpo calienta la superficie, a los 120 min., E.C. B a G están tan calientes o más calientes que E.C. A (la espuma desnuda, sin recubrimiento), o están más fríos que E.C. A a los 120 min. en menos de 0,11 °C de umbral para detectar una disminución de la temperatura, como se indica en la referencia de Stevens y Choo según lo citado por Jones (Stevens, J. C., & Choo, K. K. (1998). Temperature sensitivity of the body surface over the life span. Somatosensory & Motor Research, 15, 13-28. Citado por Jones, L. (2009). Thermal Touch. Scholarpedia, 4(5):7955. http://www.scholarpedia.org/article/Thermal touch). Sin embargo, para E.I. N.° 1 a N.° 4, la temperatura permanece constantemente por debajo de la de E.C. A (y también E.C. B a G) y es más fría en más de 0,11 °C de umbral. Así, tener muchos espaciadores transpirables no recubiertos (es decir, huecos no recubiertos que son estrechos) permite un rendimiento de enfriamiento mejorado.
Los datos de los ejemplos de la invención y comparativos se analizaron adicionalmente para determinar el intervalo de tamaño de hueco que es inventivo en el sentido de que la espuma recubierta con MCF será más fría que la espuma de E.C. A (sin recubrimiento de MCF) en 0,11 °C del umbral. La Fig. 5 muestra el resultado de una gráfica de contorno preparada a partir de un ajuste lineal usando la fracción de cobertura de recubrimiento y el tamaño de hueco como las variables de entrada, y la diferencia en la temperatura máxima alcanzada para una espuma recubierta con MCF frente a la espuma de E.C. A (sin recubrimiento de MCF). El ajuste de la curva se realizó sin incluir E.I. N.° 2 que resultó ser especialmente refrescante. El ajuste de la curva resultante aún pudo predecir que ese E.I. N.° 2 tendría un enfriamiento superior a 0,11 °C con respecto a la espuma E.C. A. La línea de contorno es la combinación del tamaño de hueco y la fracción de cobertura de recubrimiento donde la espuma recubierta con MCF tiene una temperatura máxima a los 120 min que es 0,11 °C más baja que la espuma E.C. A (sin recubrimiento de MCF). Por lo tanto, el intervalo de la invención es la combinación del tamaño de hueco y la fracción de cobertura de recubrimiento que está por debajo de la línea de contorno en la Fig. 5. En otras palabras, el tamaño de la abertura transpirable (“tamaño de hueco” ), para una fracción de cobertura de recubrimiento con MCF dada (“ cob” ), es menor que un cierto nivel, y sigue la siguiente desigualdad:
tamaño de hueco [en mm] < -0,196 *cob [en %] + 20,6
La validez de esta expresión de desigualdad se valida en la Tabla 4 en las dos columnas finales que comparan los resultados de la simulación (si la caída en T a los 120 min en comparación con E.C. N.° A es mayor de 0.11 °C) frente a la predicción basada en la expresión de desigualdad.
Tabla 2. Valores de temperatura frente a tiempo para los Ejemplos Comparativos A-D y los Ejemplos de la Invención 1 y 2.
Figure imgf000020_0001
Tabla 3. Valores de temperatura frente a tiempo para los Ejemplos Comparativos E-G y los Ejemplos de la Invención 3 y 4.
Figure imgf000020_0002
Tabla 4. Datos de transferencia de calor simulados para los Ejemplos Comparativos A-G y los Ejemplos de la Invención 1-4.
Figure imgf000021_0001
Detalles de la simulación - Desarrollo del modelo
Modelo 2D
La comodidad térmica de un colchón está determinada principalmente por la temperatura y la humedad en su límite con el durmiente. Aunque la respuesta mecánica de la espuma también es un factor de selección de material, no se simula directamente en el modelo actual, que está enfocado en la comodidad térmica. La geometría compleja del durmiente y el colchón se simplifica en el modelo, como se indica en la Fig. 6. El colchón consiste en dos capas de diferentes materiales de espuma. La capa superior es la espuma de poliuretano viscoelástica de celdas abiertas, que proporciona un tacto suave mientras que la capa base es una espuma más dura para proporcionar suficiente soporte para proporcionar suficiente soporte. Como aproximación para simplificar la simulación, se asumió que la capa de espuma dura era incompresible, lo que es realista cuando se usa una capa de espuma suficientemente dura, por ejemplo, DFI de fuerza de 30-50 lb (13,6-22,6 kg). Ejemplos de tales espumas se describen en la página 9.37 en Herrington R. & Hock K., eds. “ Dow Polyurethane Flexible Foams” (The Dow Chemical Company, Midland, Michigan 1997). El torso del durmiente se representa por un cilindro con una sección transversal elíptica de 40 cm en el eje mayor y de 14 cm en el eje menor. La superficie superior de la capa superior coincide con la forma elíptica para imitar la compresión causada por el peso del durmiente. La profundidad del área semielíptica es del 70 % de la altura de la espuma, correspondiente a una relación de compresión del 70 % en la parte inferior del área de contacto en la capa superior. Se supone que la capa base no tiene compresión. La capa de espuma superior y la capa base tienen 80 cm de anchura y 10 cm y 5 cm de altura, respectivamente, y ambas dimensiones son cortas en comparación con la dimensión longitudinal (~2 m o más). El conjunto en 3D puede representarse mediante un modelo 2d de su sección transversal.
La superficie superior del colchón está recubierta con un patrón alternativo del MCF para disipar el calor a través del cambio de fase. En la parte superior del recubrimiento de MCF, se añade un dominio de capa delgada para imitar una capa de tejido para tener en cuenta el impacto potencial de la ropa de cama.
Fenómenos principales en el modelo 2D
El modelo 2D simula los fenómenos principales que podrían afectar a la comodidad al dormir en el colchón, incluyendo la transferencia de calor, el transporte de la humedad y la convección natural de aire en el colchón de espuma. También se considera la contribución de la convección natural para el transporte de calor y de humedad. Todos estos fenómenos se han definido para cada capa en el modelo de colchón (es decir, espuma, recubrimiento de MCF y capa de tejido) con diferentes propiedades de material. Los modelos para cada fenómeno se introducen en las siguientes secciones. El modelo se ha implementado usando el paquete de software comercial COMSOL Multiphysics® 5.0. COMSOL® es un software de simulación de elementos finitos que proporciona interfaces integradas para acoplar diversos fenómenos físicos en un solo modelo con el fin de analizar sus interacciones.
Transporte de vapor de agua en el colchón
El transporte de vapor de agua en la espuma porosa se simula usando la siguiente ecuación:
Figure imgf000022_0001
donde c es la concentración de vapor de agua del aire dentro de la espuma (unidad: mol/m3); £p es la porosidad de la espuma (sin unidades); 2 es la velocidad de convección (unidad: m/s); De es la difusividad efectiva del vapor de agua (unidad: m2/s); S es la fuente de vapor de agua dentro de la espuma (S = 0 en este estudio). La difusividad efectiva del vapor de agua dentro de la estructura porosa tortuosa, De, será menor que la difusividad del vapor de agua en aire libre, Df = 2,82*10-5m2/s. El modelo 2D considera la variación de la porosidad de la espuma, £p debido a la compresión, que también afecta a la difusividad efectiva del vapor de agua dentro del colchón. La difusividad efectiva del vapor de agua se ha medido en diferentes relaciones de compresión, y se usa una ecuación de ajuste de curva de las mediciones para determinar De. Las ecuaciones de convección natural usadas para determinar la velocidad de convección dentro de la espuma, 2, se describen a continuación.
Transporte de calor en el colchón
La transferencia de calor a lo largo del colchón se simula usando la ecuación de balance de energía:
Figure imgf000022_0002
donde T es la temperatura en la espuma (unidad: K); Paire es la densidad del aire (unidad: kg/m3); Cp^re es la capacidad calorífica específica del aire a presión constante (unidad: J/(kgK)); (pCp)eff es la capacidad calorífica volumétrica efectiva de la espuma a presión constante; keff es la conductividad térmica eficaz (unidad: W/(mK)); Q es la fuente de calor en el colchón (Q = 0 en este estudio). La capacidad calorífica volumétrica eficaz, (pCp)en, se define como:
( .P C p ) e f f — EpPaireCp.aire ( 1 — ^p )PPU ^p ,PU ( 3 )
donde ppu y Cppu son la densidad y la capacidad calorífica específica de poliuretano monolítico (“ PU” ), respectivamente. La conductividad térmica eficaz keff usada en este trabajo se mide mediante el método de la norma ASTM C518 en el equipo de conductividad térmica de Lasercomp usando la espuma de poliuretano viscoelástica de celdas abiertas.
Convección natural de aire en el colchón
La convección natural en la espuma se modela en función de la ecuación de continuidad y la ecuación de Brinkman para balance de momento en un medio poroso de la siguiente manera:
Figure imgf000023_0001
donde p es la presión hidrostática (unidad: Pa); paire es la viscosidad dinámica del aire (unidad: Pa*s); k es la permeabilidad de la espuma de PU (unidad: m2); F es la fuerza volumétrica (unidad: N/m3). Se supone que el aire en la espuma se comporta como un gas ideal incompresible, excepto por un término de fuerza volumétrica adicional añadido a la ecuación de momento para tener en cuenta la expansión térmica del aire a medida que se calienta. La aproximación de Bussinesq para pequeños cambios en la densidad de gas con la temperatura se aplica a la ecuación de fuerza de flotabilidad para proporcionar:
Figure imgf000023_0002
donde g es la constante de gravedad; aaire es el coeficiente de expansión térmica del aire, y Tref es la temperatura de referencia (20 °C).
Las propiedades físicas del aire y el PU sólido (monolítico) se enumeran en la Tabla 5 y la Tabla 6. Se tratan como constantes dentro del intervalo de temperatura y humedad proporcionadas en la presente memoria. La influencia del contenido de humedad y la temperatura en las propiedades de aire (por ejemplo, paire, Cp^rep) no se consideran.
Tabla 5 Propiedades físicas del aire (20 °C, 1 atm)
Densidad, pare 1,2 kg/m3
Viscosidad dinámica, pare 1,8x10-5Pa s
Coeficiente de expansión térmica, aaire 3,43x10-3 K-1
Capacidad térmica específica, Cp,aire 1005 J/(kgK)
Tabla 6 Propiedades físicas de PU monolítico
Densidad, ppu 1150 kg/m3
Capacidad térmica específica, Cp,pu 1800 J/(kg K)
Modelado del recubrimiento de material de cambio de fase (MCF) permeable
Patrón de recubrimiento de MCF permeable
Los recubrimientos de MCF disipan el calor en forma de calor latente de cambio de fase, lo que conduce a una sensación más fría cuando entra en contacto con la piel humana. Sin embargo, una capa densa de recubrimiento de MCF es típicamente impermeable y crea una barrera para limitar la difusión de humedad lejos de la interfaz entre el durmiente y la espuma de poliuretano viscoelástica de celdas abiertas. Dicha limitación compromete la eficiencia del recubrimiento de MCF para proporcionar una comodidad prolongada debido a la acumulación de humedad en el límite del durmiente/espuma.
Una solución para mejorar la tasa de difusión de la humedad a través de la capa de recubrimiento de MCF es añadir huecos en el recubrimiento de modo que la humedad pueda transportarse a través de estas aberturas en la capa de recubrimiento. Un patrón de huecos de este tipo se muestra en la Fig. 7, donde se colocan tiras de recubrimiento de MCF alternativamente en el límite de colchón/durmiente. El patrón del recubrimiento de MCF cubre un cierto porcentaje del límite de colchón/durmiente con igual anchura de tira e igual distancia de hueco entre tiras de MCF adyacentes.
Se supone que el límite entre la espuma y el durmiente tiene la forma de una semielipse. La longitud de arco total del límite puede calcularse resolviendo una integral elíptica de la siguiente manera:
Figure imgf000023_0003
Donde a y b son las longitudes de los semiejes mayor y semiejes menor, respectivamente. Como se muestra en la Fig. 8, p es la coordenada angular medida desde el eje mayor en coordenadas polares con el origen en el centro de la elipse. El patrón del recubrimiento de MCF puede determinarse por el número de huecos entre las tiras de MCF, Nhueco, y el porcentaje del límite cubierto por el recubrimiento, aMCF. El patrón de recubrimiento se diseña de la siguiente forma:
El número de tiras de MCF: Nmcf = Nhueco 1 (8)
La longitud de arco de cada tiras de MCF: lMCF=LaMCF/NMCF (9)
La longitud de arco del hueco entre las tiras de MCF adyacentes: lhueco=L(1 -aMCF)/Nhueco (10)
Las ubicaciones de cada una de las tiras de MCF se determinan calculando la coordenada angular en la que el segmento límite alcanza la longitud de arco requerida. Como se muestra en la Fig. 8, la longitud de arco entre el punto A y el punto B se puede calcular como:
Figure imgf000024_0001
Una vez que se determinan las coordenadas angulares de cada uno de los puntos de división en una mitad del límite, sus ubicaciones en la otra mitad pueden determinarse por simetría. La Fig. 9 muestra un ejemplo de un patrón de recubrimiento con una relación de 70 % de cobertura de MCF y 7 huecos, donde la Fig. 10 muestra un ejemplo de las condiciones límite aplicadas a un modelo 2D para el patrón de recubrimiento.
Modelo del material de cambio de fase
El material de cambio de fase se modela usando el módulo de “ Transferencia de calor con cambio de fase” en Comsol Multiphyics® (Comsol Inc.). En Comsol Multiphysics®, el calor latente asociado con el cambio de fase no se añade abruptamente a la ecuación de balance de energía una vez que la temperatura alcanza la temperatura de cambio de fase, Tcf. En cambio, Comsol Multiphysis® asume el cambio de fase dentro de un intervalo de temperatura entre Tcf-AT/2 y Tcf+AT/2. Dentro de este intervalo de temperatura, las propiedades efectivas del material de cambio de fase se determinan con una regla de mezcla de los materiales antes y después del cambio de fase. La fracción del material sin cambios se representa por una función suavizada 0, que varía de 1 a 0 como cambios de temperatura de Tcf-AT/2 a Tcf+AT/2.
La densidad efectiva p y la conductividad térmica k se calculan como:
p=0 po+(1-0) pi (12)
K=0 Ko+(1-0) K1 (13)
donde los subíndices “ o” y “ 1” indican el material en su fase original o después del cambio de fase, respectivamente.
La capacidad de calor específica aparente Cp dentro del intervalo de temperatura se calcula como:
Figure imgf000024_0002
El segundo término C¡_ se aproxima a la distribución de calor latente en el intervalo de temperatura según:
Figure imgf000024_0003
donde am se define como:
Figure imgf000024_0004
El calor total liberado por volumen unitario durante el cambio de fase es igual al calor latente total medido, Á, tal como se calcula en la Ecuación 17.
Figure imgf000024_0005
Modelado del sistema de termorregulación humano
Como se muestra en la Fig. 10, el modelo 2D usa diferentes condiciones de límite para imitar el entorno ambiental. En los límites que están expuestos al aire ambiente, se especifica que la temperatura y el nivel de humedad son las condiciones ambientales (es decir, 20 °C con 40 % de humedad relativa), y se permite que el aire fluya libremente dentro o fuera de la espuma. Asimismo, en el límite del durmiente/colchón, se supone que el aire solo fluye a lo largo de la dirección tangencial (es decir, no puede fluir hacia el cuerpo). Se supone que inicialmente el colchón de espuma se llena con aire ambiente estancado (20 °C con 40 % de humedad relativa). La presión de referencia es de 1 atm.
En el límite con el durmiente, el sistema de termorregulación del durmiente sigue constantemente el nivel circundante de temperatura y humedad, y ajusta la disipación del calor y de humedad en la piel humana para mantener una temperatura corporal profunda estable. Por lo tanto, la incorporación del sistema de termorregulación es esencial para estimar el transporte de calor y humedad entre el colchón y el durmiente. El estudio actual utilizó un modelo publicado por los ingenieros de la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (también conocido como “ modelo ASHRAE” ) en el límite de colchón/durmiente para unir el sistema de termorregulación humano con el transporte de calor y humedad en el colchón.
El modelo ASHRAE considera el cuerpo humano como dos compartimentos térmicos que representan la piel y el núcleo del cuerpo. Se supone que la temperatura dentro de cada compartimento es uniforme (indicado como tSk para la piel y tcr para el núcleo) y el intercambio de calor dentro del cuerpo humano puede tratarse entonces como la transferencia de calor entre dos nodos que representan la piel y el núcleo. En general, las temperaturas neutras asociadas con la comodidad son de 34 °C para la piel y de 37 °C para el compartimento central del cuerpo. El sistema de termorregulación controla continuamente diversos mecanismos fisiológicos para mantener una temperatura del núcleo corporal estable. Las ecuaciones de balance de energía de cada compartimento se pueden resolver para la temperatura en la piel y el núcleo, tSky tcr, como se muestra en la Ecuación 18 y la Ecuación 19, respectivamente. Las dos ecuaciones consideran el balance de energía y la pérdida de calor en función del área de la piel unitaria. Los parámetros y variables de las dos ecuaciones se enumeran en la Tabla 7 y en la Tabla 8.
Figure imgf000025_0001
Tabla 7 Parámetros y variables en la Ecuación 18 para el balance de energía en la piel
Qct,sk+(K=pbiQbicp,bi)(tci-tsk) flujo de calor del núcleo en la piel (unidad: W/m2)
K conductor térmico sin masa, K = 5,28 W/(m2 K)
pbi densidad de sangre (1,06 kg/l)
Qbi flujo sanguíneo en el compartimento de la piel (unidad: l/(m2 s))
Cp,bl calor específico de sangre (4190 J/(kg K)).
C+R pérdida de calor sensible (unidad: W/m2)
Esk pérdida de calor por evaporación (unidad: W/m2)
&sk fracción en peso del compartimento de la piel
csk calor específico del compartimento de la piel (3500 J/(kgK))
M masa corporal (unidad: kg)
Ad área de piel total (unidad: m2)
Figure imgf000025_0002
Tabla 8 Parámetros y variables en la Ecuación 19 para el balance de energía en el núcleo
M tasa de producción térmica metabólica (unidad: W/m2)
W tasa de trabajo mecánico (unidad: W/m2)
qres pérdida de calor respiratorio (unidad: W/m2)
Mshiv calor generado por escalofríos (unidad: W/m2)
Ccr calor específico del compartimento central (3500 J/(kg K))
En la Ecuación 19, se supone que el calor se genera en el compartimento central, tanto por actividad metabólica humana como por escalofríos. La tasa de producción de calor metabólico, M, y la tasa de trabajo mecánico, W, (unidad: W/m2) dependen ambas del nivel de actividad. Para una persona que duerme, M = 40 W/m2 y W = 0.
Las dos ecuaciones de balance de energía del modelo ASHRAE se han aplicado como condiciones de límite especiales en el modelo 2D anterior usando un módulo especial en Comsol Multiphyics®. En el límite del durmiente/colchón, el modelo ASHRAE importa la concentración de temperatura y humedad calculada por el modelo multifísico 2D y ajusta la disipación de calor y la velocidad de sudoración para mantener una temperatura del núcleo estable. Mientras tanto, el modelo ASHRAE devuelve el flujo de calor y humedad al modelo 2D como condiciones límite. Los dos procesos funcionan simultáneamente y cooperativamente para imitar la interacción entre el durmiente y el colchón de espuma.
El flujo de calor en el límite del durmiente/colchón es igual a la pérdida de calor sensible de la piel del durmiente, C+R. La pérdida de calor sensible depende del aislamiento de la ropa y de la diferencia entre la temperatura de la piel y una temperatura operativa efectiva que es igual a la temperatura en el límite del durmiente/colchón t. El flujo de calor transferido desde el durmiente a la espuma, Qf, se puede calcular a partir de la siguiente ecuación:
Figure imgf000026_0001
h = hr hc (21)
donde hr y hc (unidad: W/(m2 K)) son el coeficiente de transferencia de calor radiante y el coeficiente de transferencia de calor convectivo, respectivamente. Para las condiciones interiores típicas, h= 4,7 W/(m2 K). El análisis previo muestra que el caudal de aire en el límite del durmiente/colchón es del orden de 10-4 m/s; h¿= 5,1 W/(m2 K) cuando el caudal de aire está por debajo de 0,15 m/s. Rci es la resistencia térmica de la ropa (unidad: m2 K/W); fci es un factor de área de la ropa que representa el área cubierta real de cuerpo con tejido. El estudio actual asumió que la resistencia a la transferencia de calor y humedad es muy baja en el límite del durmiente/colchón y puede representada por aquellos que llevan pantalones cortos y una camisa de manga corta. Los parámetros de ropa correspondientes son Rc=0,0558 m2 K/W y fd =1,1.
Como se muestra en la Ecuación 22, el flujo de humedad en el límite, Sf, está relacionado con la pérdida de calor por evaporación, Esk, suponiendo que toda la humedad evaporada de la piel se ha transferido al colchón.
Figure imgf000026_0002
donde hfg es el calor de evaporación del agua (2,43 x 106 J/kg a 30 °C);12MH2o es la masa molar de agua (18x10-3 kg/mol). La pérdida de calor por evaporación, Esk, depende de la humedad cutánea, w, definida como la relación de Esk respecto a la pérdida de calor evaporativo máxima,Emáx, como se muestra en la Ecuación 23.
Esk=wEmáx (23)
La pérdida de calor evaporativo máxima, Emáx, depende de la diferencia entre la humedad cercana a la piel y la del entorno circundante, como se muestra la siguiente ecuación:
Figure imgf000026_0003
donde psk,s es la presión de vapor de agua en la piel (unidad: kPa), que se supone es la presión de vapor de agua saturada a la temperatura de la piel, tsk. pf es la presión de vapor de agua en el límite del durmiente/colchón (unidad: kPa). he es el coeficiente de transferencia de calor evaporativo (unidad: W/(m2 kPa)) y Re,d es la resistencia a la transferencia de calor evaporativo de la prenda (unidad: m2 kPa/W). Ecuaciones para calcular psk,s, he, y Re,d se pueden encontrar en el ASHRAE Handbook 2013, como el modelo ASHRAE para la regulación térmica humana.
La presión de vapor de agua en el límite del durmiente/colchón, pf, se puede calcular a partir de la concentración de humedad predicha por el modelo multifísico 2D, Cf, (unidad: mol/m3):
pf = 10-3cfRTf (25)
donde pf es en kPa; R es la constante de gas (R = 8,314 J K 1 mor1); y Tf (unidad: K) es la temperatura predicha correspondiente por el modelo 2D en el límite.
En el modelo combinado 2D, el flujo de calor, Qf y el flujo de humedad, S, se aplican al límite del durmiente/colchón para representar el calor y la humedad transferidos desde el durmiente al colchón. La concentración de humedad en el límite del durmiente/colchón, cf, y la temperatura correspondiente en el límite, Tf, se calculan por el modelo multifísico 2D y se usan como entrada para el modelo ASHRAE a fin de calcular la humedad y el flujo de calor en el límite. Cada punto en el límite de la simulación 2D está vinculado a una copia del modelo ASHRAE, que detecta el entorno local de transferencia de calor/humedad presentado por la geometría 2D.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Una estructura (100, 200, 300, 400) de espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta, que comprende:
    una espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas que tiene una primera superficie principal (104, 204, 304, 404) y una segunda superficie principal (106, 206,306,406) opuesta a la primera superficie principal; y
    un material (108, 208, 308, 408) termoconductor flexible que cubre de un 30 a un 90 por ciento (cob., expresado en %) de un área superficial de la primera superficie principal de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas en una forma predefinida para proporcionar uno o más huecos que exponen la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas entre bordes definidos del material termoconductor flexible, en donde cada hueco de los uno o más huecos tiene una anchura de hueco según la Fórmula I:
    anchura de hueco (mm) < -0,196 x cob. (%) 20,6 (Fórmula I) en donde un área superficial total de los uno o más huecos proporciona de un 70 a un 10 por ciento del área superficial de la primera superficie principal de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas.
  2. 2. La estructura de la reivindicación 1, en donde el material termoconductor flexible contiene un material de cambio de fase encapsulado.
  3. 3. La estructura de la reivindicación 2, en donde el material de cambio de fase encapsulado tiene un calor latente de transición de 80 a 300 julios por gramo del material termoconductor flexible.
  4. 4. La estructura de la reivindicación 1, en donde el material termoconductor flexible es un gel.
  5. 5. La estructura de la reivindicación 1, en donde el material termoconductor flexible es un metal.
  6. 6. La estructura de una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el material termoconductor flexible en la forma predefinida tienen un espesor de 0,1 a 2 milímetros.
  7. 7. La estructura de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la forma predefinida del material termoconductor flexible es una única tira continua en la primera superficie principal de la espuma de poliuretano viscoelástica de celdas abiertas.
  8. 8. La estructura de la reivindicación 7, en donde la única tira continua en la primera superficie principal de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas tiene una forma de serpentina.
  9. 9. La estructura de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la forma predefinida del material termoconductor flexible es una serie de tiras paralelas en la primera superficie principal de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas.
  10. 10. La estructura de una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde la anchura de hueco para cada hueco del uno de los uno o más huecos tiene el mismo valor.
  11. 11. La estructura de una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde la anchura de hueco para cada uno de los uno o más huecos tiene un valor diferente.
  12. 12. La estructura de una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en donde al menos una parte del material termoconductor flexible forma una superficie exterior de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas recubierta que es coplanar con la primera superficie principal de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas.
  13. 13. La estructura de una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en donde al menos una parte de la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas cubre completamente el material termoconductor flexible.
  14. 14. La estructura de una cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en donde el material termoconductor flexible está encapsulado en una membrana polimérica.
  15. 15. La estructura de una cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en donde la espuma de poliuretano flexible de celdas abiertas es una espuma de poliuretano viscoelástica.
ES19762631T 2018-08-21 2019-08-21 Estructuras de espuma de poliuretano de celdas abiertas recubiertas con capacidades de absorción térmica Active ES2930233T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862720409P 2018-08-21 2018-08-21
PCT/US2019/047496 WO2020041464A1 (en) 2018-08-21 2019-08-21 Coated open-cell polyurethane foam structures with thermal absorption capabilities

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2930233T3 true ES2930233T3 (es) 2022-12-09

Family

ID=67841265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES19762631T Active ES2930233T3 (es) 2018-08-21 2019-08-21 Estructuras de espuma de poliuretano de celdas abiertas recubiertas con capacidades de absorción térmica

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11659938B2 (es)
EP (1) EP3840612B1 (es)
JP (1) JP7555329B2 (es)
CN (1) CN112689465B (es)
BR (1) BR112021002783B1 (es)
ES (1) ES2930233T3 (es)
MX (1) MX2021001728A (es)
PL (1) PL3840612T3 (es)
WO (1) WO2020041464A1 (es)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3766944A1 (en) 2012-01-03 2021-01-20 Phase Change Energy Solutions, Inc. Method for making a foam
LU100834B1 (en) * 2018-06-12 2019-12-12 Variowell Dev Gmbh A padding having hollow volumes and a flexible band
US12108879B2 (en) * 2018-08-24 2024-10-08 Soft-Tex International, Inc. Cooling mattresses, pads or mats, and mattress protectors
MX2024007209A (es) * 2021-12-14 2024-06-26 Variowell Dev Gmbh Un acolchado de espuma de regulacion de temperatura con enfriamiento pasivo y calentamiento activo.
EP4478915A4 (en) * 2022-02-14 2026-04-15 Greenwood Marketing Llc MULTI-LAYER POSITIONERS AND CUSHIONS
US12464274B2 (en) * 2023-09-07 2025-11-04 Merry Electronics(Shenzhen) Co., Ltd. Cushion for wearable device

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3833951A (en) * 1973-04-02 1974-09-10 Rohm & Haas Cigarette burn resistant mattresses having aluminized polyurethane foam layer
US4246387A (en) 1978-11-13 1981-01-20 Stepan Chemical Company Emulsion polymerization with sulfonated alkoxylated alkyl arylol maleates
US4599392A (en) 1983-06-13 1986-07-08 The Dow Chemical Company Interpolymers of ethylene and unsaturated carboxylic acids
US4596665A (en) 1984-11-23 1986-06-24 The Dow Chemical Company Flexible polymer foams prepared with C4 or higher polyethers as cell openers
JPS62227435A (ja) 1986-03-31 1987-10-06 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd 新規界面活性剤
US4863976A (en) 1988-04-26 1989-09-05 Dow Chemical Company Polyurethane foam prepared using high functionalilty cell openers
ZA909267B (en) 1990-03-09 1991-09-25 Ici Australia Operations Fatty alcohol alkoxylate
US5562958A (en) 1991-10-15 1996-10-08 The Dow Chemical Company Packaging and wrapping film
AU675646B2 (en) 1992-05-13 1997-02-13 Raychem Limited Gels
US5397613A (en) 1993-07-12 1995-03-14 Viskase Corporation Puncture resistant heat shrinkable film containing narrow molecular weight ethylene alpha olefin
DE19619892A1 (de) 1995-12-09 1997-06-12 Gefinex Gmbh Verbundmaterial aus Kunststoff
DE50213823D1 (de) * 2001-05-14 2009-10-15 Pore M Gmbh Wärmetauscher
US20040102568A1 (en) 2002-11-22 2004-05-27 Bridgewater Brian Michael Aqueous coating composition
JP2005307126A (ja) * 2004-04-26 2005-11-04 Inoac Corp コーティング剤
US20070246157A1 (en) * 2006-04-25 2007-10-25 Technogel Gmbh & Co. Process for preparing an apparatus comprising a gel layer
EP2543691A3 (en) 2007-09-28 2013-10-30 Dow Global Technologies LLC Method to make a long fiber concentrate with a dispersion of higher crystallinity olefin
US8434748B1 (en) 2007-10-03 2013-05-07 Edizone, Llc Cushions comprising gel springs
US9603461B2 (en) * 2008-10-03 2017-03-28 Edizone, Llc Breathable gel
WO2010042566A1 (en) 2008-10-08 2010-04-15 Microtek Laboratories, Inc. Microencapsulation of a phase change meterial with enhanced flame resistance
US9534098B2 (en) 2010-02-26 2017-01-03 Peterson Chemical Technology, Llc. Enhanced thermally conductive cushioning foams by addition of metal materials
US20140141233A1 (en) 2012-07-03 2014-05-22 Peterson Chemical Technology, Inc. Surface Infusion of Flexible Cellular Foams With Novel Liquid Gel Mixture
WO2013040543A2 (en) 2011-09-15 2013-03-21 Tempur-Pedic Management, Inc. Body support modified with viscous gel and method of manufacturing a body support using the same
US20150067967A1 (en) 2012-01-25 2015-03-12 Sealy Technology Llc Engineered foams and foam mattress constructions
MX385077B (es) 2013-04-15 2025-03-14 Dow Global Technologies Llc Pelicula de funda estirable.
GB201308066D0 (en) 2013-05-03 2013-06-12 Carpenter Co Mattress materials
US9339117B1 (en) * 2013-05-24 2016-05-17 Hickory Springs Manufacturing Company Mattress with a visco elastic polyurethane foam layer
US9822264B2 (en) * 2013-07-15 2017-11-21 United Technologies Corporation Nanocellular and nanocellular particle filled polymer composite coating for erosion protection
CN106604945B (zh) 2014-09-04 2019-12-06 陶氏环球技术有限责任公司 基于聚氨基甲酸酯的凝胶组合物
MX2017007092A (es) 2014-12-17 2017-09-05 Dow Global Technologies Llc Espuma de poliuretano viscoelastica con dispersion acuosa de polimero.
CN204797376U (zh) * 2015-01-27 2015-11-25 圣诺盟(浙江)聚氨酯家居用品有限公司 冰凉型凝胶枕头
US10575653B2 (en) 2015-04-01 2020-03-03 Dreamwell, Ltd. Mattress assembly including thermally conductive foam layer
JP2017077719A (ja) * 2015-10-21 2017-04-27 鈴木　賢治 冷感ウレタンフォーム及びその製造方法
EP3792294A1 (en) 2016-06-02 2021-03-17 Dow Global Technologies LLC Viscoelastic polyurethane foam with coating
US10842301B2 (en) 2016-07-28 2020-11-24 Werner Media Partners Llc Cooling pillow
CN107513168A (zh) * 2017-08-22 2017-12-26 江苏泛亚微透科技股份有限公司 具有导热、隔热、导电、电磁屏蔽等功能的膨体聚四氟乙烯膜涂层复合材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3840612B1 (en) 2022-09-21
JP7555329B2 (ja) 2024-09-24
PL3840612T3 (pl) 2022-11-21
CN112689465A (zh) 2021-04-20
BR112021002783A2 (pt) 2021-05-04
MX2021001728A (es) 2021-04-19
JP2021534272A (ja) 2021-12-09
EP3840612A1 (en) 2021-06-30
US11659938B2 (en) 2023-05-30
WO2020041464A1 (en) 2020-02-27
CN112689465B (zh) 2023-05-26
US20210267382A1 (en) 2021-09-02
BR112021002783B1 (pt) 2024-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2930233T3 (es) Estructuras de espuma de poliuretano de celdas abiertas recubiertas con capacidades de absorción térmica
ES2855735T3 (es) Espuma de poliuretano viscoelástica con recubrimiento
Wang et al. A review of technology of personal heating garments
Wang et al. An investigation of thermophysiological responses of human while using four personal cooling strategies during heatwaves
ES2583207T3 (es) Espumas diseñadas para las estructuras de colchones de espuma
JP7406542B2 (ja) 密閉型多孔質複合材料・断熱材料・遮音材料、及びその製造方法
ES2487191T3 (es) Materiales protectores contra quemaduras que comprenden grafito expansible
Kang et al. A new hybrid personal cooling system (HPCS) incorporating insulation pads for thermal comfort management: Experimental validation and parametric study
Erkan Enhancing the thermal properties of textiles with phase change materials
Wang et al. Parametric investigations of using a PCM curtain for energy efficient buildings
Itani et al. Evaluating performance of hybrid PCM-fan and hybrid PCM-desiccant vests in moderate and hot climates
EP3599945B1 (en) A foam padding having hollow volumes and a flexible band
CN203876332U (zh) 一种复合面料
ES2613035T3 (es) Métodos y composiciones para capas y revestimientos textiles
CN201733927U (zh) 火灾安全防护服面料
CN112437799A (zh) 通过添加金属材料制成的增强导热的垫子泡沫
JP4163682B2 (ja) 水分蒸散複合材料およびその製品
JP2008214902A (ja) 蒸発冷却機能を有する構造物外装用建材
JP7243386B2 (ja) 冷暖房設備を有する室及び冷暖房設備の運転方法
CN118599492A (zh) 一种快速降温的冰感复合材料及其制备方法和应用
US20170311658A1 (en) Self-sustainable body-cooling garment
Hamdan PCM COOLING VEST FOR IMPROVING COMFORT UNDER HOT ENVIRONMEMT
WO2011027015A1 (es) Procedimiento de elaboración de calzados que proporcionan control de la temperatura interior
Castanet et al. Experimental study of ventilation performance in dwelling-cells.
Franco et al. Numerical Simulation of a Thermally-Driven Open Cavity With a Shrouding Wall