PL248565B1 - Method for obtaining a flexible and foamed polyurethane-rubber composite and a flexible and foamed polyurethane-rubber composite - Google Patents

Method for obtaining a flexible and foamed polyurethane-rubber composite and a flexible and foamed polyurethane-rubber composite

Info

Publication number
PL248565B1
PL248565B1 PL441893A PL44189322A PL248565B1 PL 248565 B1 PL248565 B1 PL 248565B1 PL 441893 A PL441893 A PL 441893A PL 44189322 A PL44189322 A PL 44189322A PL 248565 B1 PL248565 B1 PL 248565B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
weight
amount
rubber
flexible
composite
Prior art date
Application number
PL441893A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL441893A1 (en
Inventor
Paulina Kosmela
Aleksander Hejna
Wiktoria Żukowska
Wiktoria Ukowska
Adam Olszewski
Original Assignee
Politechnika Gdańska
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Gdańska filed Critical Politechnika Gdańska
Priority to PL441893A priority Critical patent/PL248565B1/en
Publication of PL441893A1 publication Critical patent/PL441893A1/en
Publication of PL248565B1 publication Critical patent/PL248565B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/10Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J11/00Recovery or working-up of waste materials
    • C08J11/04Recovery or working-up of waste materials of polymers
    • C08J11/06Recovery or working-up of waste materials of polymers without chemical reactions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0004Use of compounding ingredients, the chemical constitution of which is unknown, broadly defined, or irrelevant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04Polyurethanes
    • C08L75/08Polyurethanes from polyethers

Description

Przedmiotem wynalazku jest elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy o pożądanych właściwościach, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych oraz sposób otrzymywania elastycznego, spienionego kompozytu poliuretanowo-gumowego zawierającego miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych. Wynalazek znajduje zastosowanie zwłaszcza przy produkcji materiałów budowlanych, podkładów dywanowych, mat tłumiących oraz innych wyrobów, których zadaniem jest tłumienie drgań akustycznych i mechanicznych. W opisie wynalazku, słowo spieniony opisuje strukturę materiału, jako przeciwieństwo słowa lity wskazuje na obecność porów w strukturze materiału, zaś słowo elastyczny odnosi się do właściwości mechanicznych materiału i jest zgodne z powszechnie przyjętym podziałem spienionych poliuretanów na elastyczne oraz sztywne.The invention is a flexible, foamed polyurethane-rubber composite with desirable properties, containing rubber crumb from post-consumer car tires, and a method for obtaining a flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber crumb from post-consumer car tires. The invention finds particular application in the production of construction materials, carpet underlays, damping mats, and other products designed to dampen acoustic and mechanical vibrations. In the description of the invention, the word "foamed" describes the material's structure, as opposed to the word "solid," indicating the presence of pores in the material's structure. The word "elastic" refers to the material's mechanical properties and is consistent with the commonly accepted classification of foamed polyurethanes into flexible and rigid.

Opony są typowo eksploatacyjnym elementem samochodu, więc konieczna jest ich regularna wymiana, która w przypadku stosunkowo ekonomicznej jazdy odbywa się średnio co 3 lata. Według danych literaturowych, raportu Europe Tire Recycling Market Analysis Report \ 2021 Edition \ 2019-2035 \ Industry Insights dostępnego pod adresem https://www.goldsteinresearch.com/report/europe-tire-re- cycling-market-industry-analysis-growth-outlook, w efekcie w Europie, wycofuje się z użytku prawie 3,3 miliony ton opon samochodowych rocznie. Zużyte opony samochodowe z uwagi na swoją ilość i trwałość (ich czas degradacji w środowisku naturalnym szacuje się na ponad 100 lat) są odpadem uciążliwym i powinny być wykorzystywane przemysłowo. Z uwagi na globalne problemy z zagospodarowaniem opon poużytkowych, od wielu lat bardzo popularnym tematem badań jest ich recykling. Ze względu na swój skład chemiczny oraz usieciowaną strukturę recykling opon jest znacznie trudniejszy niż recykling termoplastycznych tworzyw sztucznych stanowiących podstawowy odpad przemysłu opakowaniowego. Używane opony dzieli się zasadniczo na 3 główne grupy: częściowo zużyte (posiadają jeszcze większą niż minimalną głębokość bieżnika), używane nadające się do bieżnikowania oraz opony zużyte. Właśnie ta ostatnia grupa powinna być poddawana recyklingowi. Obecnie zabronione jest składowanie zużytych opon samochodowych, więc ich odzysk i recykling jest obligatoryjny. Recykling opon można ze względu na specyfikę technologii podzielić na dwa rodzaje: recykling materiałowy i odzysk energetyczny. Recykling materiałowy jest najbardziej preferowaną formą i polega na przetworzeniu opon w produkty o wartości użytkowej. Odpowiedni dobór kompozycji oraz metody i parametrów przetwórstwa pozwala na otrzymanie materiałów wtórnych z dużą wydajnością przy dobrej jakości wyrobów. Jedną z głównych metod recyklingu materiałowego jest granulacja, rozdrobnienie opon i uzyskanie granulatu zwanego powszechnie miałem gumowym. Odzysk energetyczny polega na spaleniu odpadów gumowych i częściowym odzyskaniu energii zużytej na ich wytworzenie. Pozwala on jednak na odzyskanie tylko do 40% energii zużytej na wyprodukowanie nowych opon, wobec czego nie jest preferowaną formą zagospodarowania tego odpadu. W krajach Unii Europejskiej właśnie recykling materiałowy jest główną metodą zagospodarowania poużytkowych opon samochodowych. Chociaż według danych literaturowych, wyżej cytowanego raportu, około 75% poużytkowych opon samochodowych poddawanych jest w Europie procesowi granulacji, efektywne zagospodarowanie powstającego miału gumowego wciąż jest wyzwaniem.Tires are typically a consumable part of a car, so regular replacement is necessary, which, for relatively economical driving, occurs on average every three years. According to literature data from the Europe Tire Recycling Market Analysis Report \ 2021 Edition \ 2019-2035 \ Industry Insights, available at https://www.goldsteinresearch.com/report/europe-tire-recycling-market-industry-analysis-growth-outlook, nearly 3.3 million tons of car tires are retired annually in Europe. Due to their quantity and durability (their degradation time in the natural environment is estimated at over 100 years), used car tires are a nuisance and should be used industrially. Due to the global problems with the management of post-consumer tires, their recycling has been a very popular research topic for many years. Due to their chemical composition and cross-linked structure, tire recycling is significantly more difficult than recycling thermoplastics, which constitute the primary waste product of the packaging industry. Used tires are generally divided into three main groups: partially used (with tread depths exceeding the minimum), used tires suitable for retreading, and worn-out tires. It is the latter group that should be recycled. Currently, landfilling used car tires is prohibited, so their recovery and recycling is mandatory. Tire recycling can be divided into two types based on the specific technology: material recycling and energy recovery. Material recycling is the most preferred form and involves processing tires into products with useful value. Proper selection of the composition, processing method, and processing parameters allows for high-yield, high-quality secondary materials. One of the main methods of material recycling is granulation, which shreds tires into granulate, commonly known as rubber crumb. Energy recovery involves incinerating rubber waste and partially recovering the energy used to produce it. However, it only recovers up to 40% of the energy used to produce new tires, making it not the preferred method of managing this waste. In European Union countries, material recycling is the primary method for managing used car tires. Although literature data from the aforementioned report indicate that approximately 75% of used car tires in Europe are granulated, effectively managing the resulting rubber crumb remains a challenge.

Obecnie produkty recyklingu materiałowego opon samochodowych wykorzystuje się jako wypełnienie w konstrukcji tuneli, warstw podłoża nawierzchni drogowych, nawierzchni sportowych, a także do wytwarzania dywaników samochodowych, wycieraczek, mat dla bydła czy jako modyfikatory asfaltów, co zostało opisane w pracy - Formela, K. (2021). Sustainable development of waste tires recycling technologies - recent advances, challenges and future trends. Advanced Industrial and Engineering Polymer Research, 4(3), 209-222. Zastosowania te wciąż nie gwarantują jednak wystarczającego popytu na przetworzone odpady gumowe. Prowadzi się więc obecnie bardzo dużo badań nad poszukiwaniem potencjalnych zastosowań dla miału gumowego, między innymi w przemyśle tworzyw sztucznych. Wytwarzanie materiałów kompozytowych wydaje się najbardziej obiecującym kierunkiem badań z uwagi na mnogość potencjalnych zastosowań produktów polimerowo-gumowych. Dotychczas wykorzystywano miał gumowy jako napełniacz w kompozytach opartych na poliolefinach, polimerach akrylowych, winylowych, poliesterach czy gumie. Znane są sposoby wprowadzenia miału gumowego do tych matryc.Currently, recycled car tire materials are used as fillers in the construction of tunnels, road surface layers, sports surfaces, as well as for the production of car mats, doormats, cattle mats, and as asphalt modifiers, as described in Formela, K. (2021). Sustainable development of waste tire recycling technologies - recent advances, challenges, and future trends. Advanced Industrial and Engineering Polymer Research, 4(3), 209-222. However, these applications still do not guarantee sufficient demand for processed rubber waste. Therefore, a great deal of research is currently being conducted to identify potential applications for rubber crumb, including in the plastics industry. The production of composite materials seems to be the most promising research direction due to the multitude of potential applications for polymer-rubber products. To date, rubber crumb has been used as a filler in composites based on polyolefins, acrylic polymers, vinyl polymers, polyesters, and rubber. Methods for incorporating rubber crumb into these matrices are known.

Z opisów patentowych US6558773 oraz US6703440 znane są wyroby otrzymane poprzez mieszanie odpadów gumowych wraz ze spoiwem polimerowym, takim jak poli(etylen-co-octan winylu), polietylen niskiej gęstości lub polietylen wysokiej gęstości, oraz wytłaczanie otrzymanych kompozycji i następne formowanie tłoczne do żądanej postaci.Patent descriptions US6558773 and US6703440 describe products obtained by mixing rubber waste with a polymer binder such as poly(ethylene-co-vinyl acetate), low density polyethylene or high density polyethylene, and extruding the obtained compositions and then compression molding them into the desired form.

Z opisu patentowego EP2868453 znana jest metoda zagospodarowania odpadów gumowych, w tym pochodzących z poużytkowych opon samochodowych, w procesie wytwarzania kompozytów polimerowych zawierających od 26 do 80% odpadów gumowych oraz od 1 do 8% kompatybilizatora mającego na celu poprawę adhezji między odpadami gumowymi, a matrycą polimerową, którą stanowi polipropylen, polietylen, termoplastyczny elastomer lub poliester.Patent description EP2868453 describes a method of utilizing rubber waste, including that from post-consumer car tires, in the process of producing polymer composites containing from 26 to 80% of rubber waste and from 1 to 8% of a compatibilizer aimed at improving the adhesion between the rubber waste and the polymer matrix, which is polypropylene, polyethylene, thermoplastic elastomer or polyester.

Z opisu patentowego EP2143755 znana jest metoda wytwarzania materiałów zawierających odpadowe materiały termoutwardzalne, korzystnie miał gumowy oraz odpady w postaci emulsji polimerów akrylowych lub winylowych. Dzięki dodatkowi emulsji polimerowych materiał może być przetwarzany jak materiał termoplastyczny.Patent EP2143755 describes a method for producing materials containing waste thermosetting materials, preferably rubber crumb, and waste in the form of acrylic or vinyl polymer emulsions. By adding polymer emulsions, the material can be processed as a thermoplastic material.

Znane są również sposoby otrzymywania kompozytów poliuretanowo-gumowych opartych na litej, niespienionej matrycy poliuretanowej.Methods for obtaining polyurethane-rubber composites based on a solid, non-foamed polyurethane matrix are also known.

Z opisu patentowego WO2009013598 znana jest metoda jednoczesnego recyklingu odpadów gumowych, w tym pochodzących z poużytkowych opon samochodowych, oraz odpadów poliuretanowych w postaci granulatów w procesie prasowania w temperaturze w przedziale 100-280°C oraz pod ciśnieniem 5-80 atm. Niedogodnością rozwiązania jest niespieniona struktura otrzymanych materiałów, co znacząco ogranicza możliwość wykorzystania ich w charakterze materiałów termoizolacyjnych lub w roli izolacji akustycznej.Patent description WO2009013598 describes a method for the simultaneous recycling of rubber waste, including waste from post-consumer car tires, and polyurethane waste in the form of granulates through a pressing process at a temperature in the range of 100-280°C and under pressure of 5-80 atm. A disadvantage of this solution is the non-foamed structure of the resulting materials, which significantly limits their use as thermal or acoustic insulation materials.

Z opisów patentowych US6896964 oraz US6821623 znane są wyroby otrzymane w wyniku recyklingu odpadów gumowych, w tym pochodzących z poużytkowych opon samochodowych, w postaci granulatu poprzez połączenie z jedno- lub dwuskładnikową żywicą poliuretanową oraz usieciowanie przygotowanej mieszaniny. Proces otrzymywania materiałów według metody składa się z dwóch etapów. Pierwszym etapem jest poddanie odpadów gumowych działaniu żywicy poliuretanowej, dodawanej w ilości 1-2%. Drugim etapem jest mieszanie modyfikowanych odpadów gumowych otrzymanych w pierwszym etapie z żywicą poliuretanową stosowaną w ilości 1-20%, oraz prasowanie pod ciśnieniem. Niedogodnością rozwiązania jest niespieniona struktura otrzymanych materiałów, co znacząco ogranicza możliwość wykorzystania ich w charakterze materiałów termoizolacyjnych lub w roli izolacji akustycznej.Patent descriptions US6896964 and US6821623 describe products obtained by recycling rubber waste, including waste from used car tires, in the form of granules by combining it with a single- or two-component polyurethane resin and cross-linking the prepared mixture. The process of obtaining the materials according to this method consists of two stages. The first stage involves treating the rubber waste with polyurethane resin, added at a rate of 1-2%. The second stage involves mixing the modified rubber waste obtained in the first stage with polyurethane resin, added at a rate of 1-20%, and pressing it under pressure. A disadvantage of this solution is the non-foamed structure of the resulting materials, which significantly limits their potential use as thermal or acoustic insulation materials.

Z opisu patentowego CN101629025 znane są wyroby otrzymane w wyniku recyklingu odpadów z tworzyw sztucznych i gumy, w tym odpadowych spienionych tworzyw termoutwardzalnych, odpadów gumowych oraz odpadów w postaci proszku pochodzącego z rozdrabniania żywic epoksydowych. Niedogodnością rozwiązania jest niespieniona struktura otrzymanych materiałów, co znacząco ogranicza możliwość wykorzystania ich w charakterze materiałów termoizolacyjnych lub w roli izolacji akustycznej.Patent description CN101629025 describes products obtained by recycling plastic and rubber waste, including waste foamed thermosetting plastics, rubber waste, and powdered waste from epoxy resin grinding. A disadvantage of this solution is the non-foamed structure of the resulting materials, which significantly limits their potential use as thermal or acoustic insulation materials.

Znane i wspomniane wyżej opisy patentowe nie dotyczą pianek poliuretanowych, tylko innych tworzyw. Odpady gumowe, w tym miał gumowy, można wykorzystywać jako napełniacz do różnych tworzyw sztucznych i znane są tego typu rozwiązania, ale nie znaleziono literatury dotyczącej pianek poliuretanowych, ale dla innych tworzyw.The known patents mentioned above do not concern polyurethane foams, but other materials. Rubber waste, including rubber dust, can be used as a filler for various plastics, and such solutions are known, but no literature was found concerning polyurethane foams, but for other materials.

Pianki poliuretanowe to bardzo szeroka grupa materiałów, które w najprostszy sposób podzielić można na pianki sztywne i elastyczne. Pierwsza grupa to pianki głównie wykorzystywane w charakterze materiałów termoizolacyjnych. Najistotniejsze w ich wypadku jest uzyskanie odpowiedniej struktury komórkowej, która zapewni możliwie najniższą wartość współczynnika przewodności cieplnej. Wprowadzenie miału gumowego do sztywnych pianek poliuretanowych mogłoby wpłynąć korzystnie na właściwości termoizolacyjny końcowego wyrobu z uwagi na niższą wartość współczynnika przewodności cieplnej gumy w porównaniu do litego poliuretanu (—160 oraz -220 mWZ(m-K). Niemniej jednak, aby osiągnąć ten efekt, konieczne byłoby odpowiednie dostosowanie struktury komórkowej co nie jest proste i nie jest znane.Polyurethane foams are a very broad group of materials that can be most simply divided into rigid and flexible foams. The first group comprises foams primarily used as thermal insulation materials. The most important aspect is achieving the appropriate cellular structure, which ensures the lowest possible thermal conductivity coefficient. Adding rubber powder to rigid polyurethane foams could positively impact the thermal insulation properties of the final product due to the lower thermal conductivity coefficient of rubber compared to solid polyurethane (-160 and -220 mWZ(m-K)). However, achieving this effect would require appropriate adjustment of the cellular structure, which is not simple and is not known.

Rozwiązania dotyczące otrzymywania spienionych elastycznych kompozytów poliuretanowo-gumowych z miałem gumowym opartych na matrycy elastycznej pianki poliuretanowej opublikowano dotychczas w postaci artykułów naukowych.Solutions for obtaining foamed flexible polyurethane-rubber composites with rubber powder based on a flexible polyurethane foam matrix have been published so far in the form of scientific articles.

Z pracy - Hejna, A., Olszewski, A., Zedler, Ł., Kosmela, P., Formela, K. (2021). The Impact of Ground Tire Rubber Oxidation with H2O2 and KMnO4 on the Structure and Performance of Flexible Polyurethane/Ground Tire Rubber Composite Foams. Materials, 14, 499, znana jest metoda otrzymywania spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych opartych na matrycy elastycznej pianki poliuretanowej. Zgodnie z metodą, kompozyty wytwarzane metodą jednoetapową zawierają 20% wagowo miału gumowego modyfikowanego. Niedogodnością rozwiązania jest wykorzystanie uprzednio modyfikowanego chemicznie miału gumowego oraz wynikające z jego wprowadzenia zaburzenia struktury ko mórkowej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, co jest niekorzystne oraz obniżenie stabilności termicznej w stosunku do matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, wynikające z wprowadzenia modyfikowanego chemicznie miału gumowego.From the work - Hejna, A., Olszewski, A., Zedler, Ł., Kosmela, P., Formela, K. (2021). The Impact of Ground Tire Rubber Oxidation with H2O2 and KMnO4 on the Structure and Performance of Flexible Polyurethane/Ground Tire Rubber Composite Foams. Materials, 14, 499, a method for obtaining foamed polyurethane-rubber composites based on a flexible polyurethane foam matrix is known. According to the method, composites produced by the single-stage method contain 20% by weight of modified rubber powder. The disadvantage of this solution is the use of previously chemically modified rubber powder and the resulting disturbances in the cellular structure of the flexible polyurethane foam matrix, which is unfavorable, as well as a reduction in thermal stability compared to the flexible polyurethane foam matrix resulting from the introduction of chemically modified rubber powder.

Z pracy - Kosmela, P., Olszewski, A., Zedler, Ł., Burger, P., Piasecki, A., Formela, K., Hejna, A. (2021). Ground Tire Rubber Filled Flexible Polyurethane Foam-Effect of Waste Rubber Treatment on Composite Performance. Materials, 14, 3807, znana jest metoda otrzymywania spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych opartych na matrycy elastycznej pianki poliuretanowej. Zgodnie z metodą, kompozyty wytwarzane metodą jednoetapową zawierają 20% wagowo miału gumowego. Niedogodnością rozwiązania jest wykorzystanie miału gumowego uprzednio modyfikowanego termomechanicznie w wytłaczarce dwuślimakowej z dodatkiem lub bez dodatku olejów roślinnych, co prowadzi do gorszych parametrów powstałego kompozytu.From the work - Kosmela, P., Olszewski, A., Zedler, Ł., Burger, P., Piasecki, A., Formela, K., Hejna, A. (2021). Ground Tire Rubber Filled Flexible Polyurethane Foam - Effect of Waste Rubber Treatment on Composite Performance. Materials, 14, 3807, a method for obtaining foamed polyurethane-rubber composites based on a flexible polyurethane foam matrix is known. According to the method, composites produced by the single-stage method contain 20% by weight of rubber powder. A disadvantage of this solution is the use of rubber powder previously thermomechanically modified in a twin-screw extruder with or without the addition of vegetable oils, which leads to worse parameters of the resulting composite.

Z pracy - Zhang, X., Lu, Z., Tian, D., Li, H., Lu, C. (2012). Mechanochemical devulcanization of ground tire rubber and its application in acoustic absorbent polyurethane foamed composites. Journal of Applied Polymer Science, 127(5), 4006-4014, znana jest metoda otrzymywania spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych opartych na matrycy elastycznej pianki poliuretanowej. Zgodnie z metodą, kompozyty wytwarzane metodą jednoetapową zawierają od 10 do 30% wagowo miału gumowego modyfikowanego. Niedogodnością rozwiązania jest wykorzystanie miału gumowego uprzednio modyfikowanego termomechanicznie. Niedogodnością rozwiązania jest również zaburzenie struktury komórkowej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej prowadzące do zwiększenia średniej wielkości porów obserwowane w przypadku wykorzystania miału gumowego. Większa średnica porów prowadzi do pogorszenia właściwości termoizolacyjnych, jest to powszechnie znana zależność.From the work of Zhang, X., Lu, Z., Tian, D., Li, H., Lu, C. (2012). Mechanochemical devulcanization of ground tire rubber and its application in acoustic absorbent polyurethane foamed composites. Journal of Applied Polymer Science, 127(5), 4006-4014, a method for obtaining foamed polyurethane-rubber composites based on a flexible polyurethane foam matrix is known. According to the method, composites produced by the single-stage method contain from 10 to 30% by weight of modified rubber powder. A disadvantage of this solution is the use of thermomechanically modified rubber powder. Another disadvantage of this solution is the disruption of the cellular structure of the flexible polyurethane foam matrix, leading to an increased average pore size observed when using rubber powder. A larger pore diameter leads to a deterioration of thermal insulation properties, which is a well-known relationship.

Z pracy - Shan, C.M., Idris, M., Ghazali, M.I. (2012). Study of Flexible Polyurethane Foams Reinforced with Coir Fibres and Tyre Particles. International Journal of Applied Physics and Mathematics, 2(2), 123-130, znana jest metoda otrzymywania spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych opartych na matrycy elastycznej pianki poliuretanowej. Zgodnie z metodą, spienione kompozyty poliuretanowo-gumowe oparte na matrycy elastycznej pianki poliuretanowej wytwarzane są metodą jednoetapową. Niedogodnością rozwiązania jest stosowana według tej metody bardzo niska zawartość miału gumowego w kompozycie, wynosząca jedynie 2,5% wagowo, co wiąże się z koniecznością wykorzystania co najmniej 97,5% wagowo matrycy elastycznej pianki poliuretanowej i nie pozwala na zauważalne obniżenie kosztów materiału,wynikające z zastosowania w roli napełniacza miału gumowego stanowiącego materiał odpadowy.From the work of Shan, C.M., Idris, M., Ghazali, M.I. (2012). Study of Flexible Polyurethane Foams Reinforced with Coir Fibers and Tire Particles. International Journal of Applied Physics and Mathematics, 2(2), 123-130, a method for obtaining foamed polyurethane-rubber composites based on a flexible polyurethane foam matrix is known. According to this method, foamed polyurethane-rubber composites based on a flexible polyurethane foam matrix are produced using a single-stage method. A disadvantage of this method is the very low content of rubber powder in the composite, amounting to only 2.5% by weight, which is associated with the need to use at least 97.5% by weight of the flexible polyurethane foam matrix and does not allow for a noticeable reduction in material costs resulting from the use of waste rubber powder as a filler.

Z pracy - Gayathri, R., Vasanthakumari, R., Padmanabhan, C. (2013). Sound absorption, Thermal and Mechanical behavior of Polyurethane foam modified with Nano silica, Nano clay and Crumb rubber fillers. International Journal of Scientific & Engineering Research, 4(5), 301-308, znana jest metoda otrzymywania spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych opartych na matrycy elastycznej pianki poliuretanowej. Zgodnie z metodą, spienione kompozyty poliuretanowo-gumowe oparte na matrycy elastycznej pianki poliuretanowej wytwarzane są metodą jednoetapową. Niedogodnością rozwiązania jest stosowana według tej metody bardzo niska zawartość miału gumowego w kompozycie wynosząca jedynie 2% wagowo, co wiąże się z koniecznością wykorzystania co najmniej 98% wagowo matrycy elastycznej pianki poliuretanowej i nie pozwala na zauważalne obniżenie kosztów materiału wynikające z zastosowania w roli napełniacza miału gumowego stanowiącego materiał odpadowy. Niedogodnością rozwiązania jest również zaburzenie struktury komórkowej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, prowadzące do zwiększenia średniej wielkości porów wynikające z wprowadzenia do matrycy elastycznej pianki poliuretanowej miału gumowego. Efekt ten może być związany z niedostateczną lepkością mieszaniny reakcyjnej, wynikającą z zastosowanych składników poliolowych lub z niskiej zawartości miału gumowego.From the work of Gayathri, R., Vasanthakumari, R., Padmanabhan, C. (2013). Sound Absorption, Thermal, and Mechanical Behavior of Polyurethane Foam Modified with Nano Silica, Nano Clay, and Crumb Rubber Fillers. International Journal of Scientific & Engineering Research, 4(5), 301-308, a method for obtaining foamed polyurethane-rubber composites based on a flexible polyurethane foam matrix is known. According to this method, foamed polyurethane-rubber composites based on a flexible polyurethane foam matrix are produced in a single-stage method. A disadvantage of this method is the very low content of rubber crumb in the composite, amounting to only 2% by weight, which is associated with the need to use at least 98% by weight of the flexible polyurethane foam matrix and does not allow for a noticeable reduction in material costs resulting from the use of waste rubber crumb as a filler. Another drawback of this solution is the disruption of the cellular structure of the flexible polyurethane foam matrix, which leads to an increase in the average pore size due to the introduction of rubber powder into the flexible polyurethane foam matrix. This effect may be related to the insufficient viscosity of the reaction mixture, resulting from the polyol components used or from the low rubber powder content.

Podsumowując kompozyty oparte na piankach poliuretanowych sztywnych i elastycznych, w tym spienionej, elastycznej matrycy poliuretanowej, można otrzymywać metodą jednoetapową lub dwuetapową tj. prepolimerową, uwzględniającą przygotowanie prepolimeru. Znane jest wytwarzanie spienionych elastycznych kompozytów poliuretanowo-gumowych, metodą jednoetapową, co opisano w wyżej wymienionych artykułach naukowych. Opisane spienione kompozyty poliuretanowo-gumowe są jedynie uzyskiwane metodą jednoetapową, co jak zauważono w trakcie opracowywania wynalazku, ma pewne niedogodności. Zgodnie z dostępnymi danymi literaturowymi, metoda prepolimerowa jest stosowana i korzystna w przypadku zwiększonej lepkości mieszaniny reakcyjnej, która wynikać może ze struktury chemicznej stosowanych komponentów lub wprowadzenia do matrycy napełniacza w postaci cząstek stałych. W wyżej wymienionych pracach dotyczących otrzymywania spienionych, elastycznych kompozytów poliuretanowo-gumowych opartych na matrycy elastycznej pianki poliuretanowej wskazano na znaczący wzrost lepkości mieszaniny reakcyjnej wynikający z wprowadzenia cząstek miału gumowego. W efekcie obserwowano zaburzenia struktury komórkowej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, co prowadzi do pogorszenia właściwości mechanicznych oraz termoizolacyjnych materiału. Dodatkową niedogodnością tam opisanych - we wskazanych publikacjach naukowych - rozwiązań było stosowanie zmodyfikowanego komponentu gumowego.In summary, composites based on rigid and flexible polyurethane foams, including a foamed, flexible polyurethane matrix, can be obtained by a single-step or two-step method (i.e., a prepolymer method, which involves prepolymer preparation). The production of foamed, flexible polyurethane-rubber composites using a single-step method is known, as described in the aforementioned scientific articles. The described foamed polyurethane-rubber composites are only obtained by a single-step method, which, as noted during the development of the invention, has certain disadvantages. According to available literature data, the prepolymer method is used and advantageous in the case of increased viscosity of the reaction mixture, which may result from the chemical structure of the components used or the introduction of particulate filler into the matrix. The aforementioned works on the preparation of foamed, flexible polyurethane-rubber composites based on a flexible polyurethane foam matrix indicated a significant increase in the viscosity of the reaction mixture resulting from the introduction of rubber particles. As a result, disruptions in the cellular structure of the flexible polyurethane foam matrix were observed, leading to deterioration of the material's mechanical and thermal insulation properties. An additional drawback of the solutions described in the cited scientific publications was the use of a modified rubber component.

Stąd wciąż poszukuje się sposobu otrzymywania kompozytów poliuretanowych bazujących na piance poliuretanowej i materiale gumowym, zwłaszcza poodpadowym gumowym - o lepszych - bardziej pożądanych, wyżej wskazanych i dalej opisanych cechach i metody otrzymywania takich materiałów, prowadzących do uzyskania kompozytu o lepszych właściwościach niż w znanych tego typu materiałach, takich jak zmniejszonej wielkości porów kompozytów, co wiąże się z poprawą właściwości termoizolacyjnych oraz akustycznych. Dąży się, aby kompozyty cechowały się obniżonym współczynnikiem przewodności cieplnej, podwyższoną stabilnością termiczną oraz zwiększonym współczynnikiem pochłaniania dźwięku, co daje dobre możliwości ich zastosowania.Therefore, the search continues for methods for obtaining polyurethane composites based on polyurethane foam and rubber material, particularly post-waste rubber, with improved and more desirable properties, as indicated above and described below. Methods for obtaining such materials are also sought, leading to composites with better properties than those found in known materials of this type, such as reduced composite pore size, which translates into improved thermal and acoustic insulation properties. The aim is for composites to have a reduced thermal conductivity coefficient, increased thermal stability, and increased sound absorption coefficient, which offers good application potential.

Stanowiło to cel wynalazku. Wynalazek dotyczy zatem ulepszenia właściwości kompozytu poliuretanowo-gumowego i wykorzystania pianek elastycznych w kompozycie, głównie z uwagi na mnogość ich zastosowań. Pianki elastyczne poliuretanowe są powszechnie wykorzystywane w przemyśle meblarskim, motoryzacyjnym, konstrukcyjnym czy opakowaniowym. Są stosowane w wyrobach, w których koszt materiału jest często bardzo ważnym aspektem, więc wykorzystanie relatywnie taniego miału gumowego mogłoby obniżyć koszt materiału i znacząco zwiększyć jego atrakcyjność dla potencjalnych nabywców.This was the goal of the invention. The invention therefore concerns improving the properties of polyurethane-rubber composites and the use of flexible foams in the composite, primarily due to their multitude of applications. Flexible polyurethane foams are widely used in the furniture, automotive, construction, and packaging industries. They are used in products where material cost is often a key consideration, so using relatively inexpensive rubber powder could reduce the material's cost and significantly increase its attractiveness to potential buyers.

Według wynalazku zamierzono wprowadzić miał gumowy do elastycznych pianek poliuretanowych m.in. celem poprawy struktury komórkowej, poprawy właściwości termoizolacyjnych, oraz poprawy właściwości tłumiących w kierunku drgań akustycznych.According to the invention, it was intended to introduce rubber powder into flexible polyurethane foams, among other things, to improve the cellular structure, improve thermal insulation properties, and improve damping properties towards acoustic vibrations.

Biorąc pod uwagę wyżej opisane niedogodności wynikające z zastosowania znanych metod, zwłaszcza metody jednoetapowej do wytwarzania elastycznych, spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych i ich niedogodności, oraz ze względu na brak w dostępnej literaturze receptury jak również opisu metody wytwarzania elastycznych, spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych, zawierających miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych, w tym z wykorzystaniem metody dwuetapowej podjęto badania w tym zakresie. Skupiono się m.in. na opracowaniu dostosowanej akurat pod dane warunki i substratu opracowania metody prepolimerowej. Nieoczekiwanie okazało się, że wytworzenie kompozytów z pianki poliuretanowej i miału gumowego według wynalazku, opracowaną metodą dwuetapową pozwala na pewne istotne korzyści. Dzięki temu uzyskano zmniejszenie wielkości porów, co korzystnie wpłynęło na właściwości termoizolacyjne oraz właściwości tłumiące w kierunku drgań akustycznych kompozytów poliuretanowo-gumowych opartych na spienionej, elastycznej matrycy poliuretanowej. W odróżnieniu od znanych rozwiązań z tej dziedziny kompozytów nie są znane kompozyty poliuretanowo-gumowe spienione o cechach według wynalazku. We wskazanych publikacjach - artykułach, opisane są inne kompozyty poliuretanowo-gumowe i inne metody wytwarzania tego typu kompozytów.Considering the above-described drawbacks of using known methods, particularly the single-step method for producing flexible, foamed polyurethane-rubber composites, and their drawbacks. Furthermore, due to the lack of a recipe or description of a method for producing flexible, foamed polyurethane-rubber composites containing rubber crumb from post-consumer car tires in the available literature, including a two-step method, research was undertaken in this area. The focus was, among other things, on developing a prepolymer method tailored to the specific conditions and substrate. Unexpectedly, it turned out that producing composites from polyurethane foam and rubber crumb according to the invention using the two-step method offers significant benefits. This resulted in a reduction in pore size, which positively impacted the thermal insulation properties and acoustic vibration damping properties of polyurethane-rubber composites based on a foamed, flexible polyurethane matrix. Unlike known solutions in this field of composites, foamed polyurethane-rubber composites with the features of the invention are not known. The indicated publications/articles describe other polyurethane-rubber composites and other methods for producing such composites.

Elastyczny i spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon, zwłaszcza samochodowych oraz piankę poliuretanową, charakteryzuje się według wynalazku tym, że zawiera matrycę elastyczną w postaci elastycznej pianki poliuretanowej w ilości 83,50-95,50% wagowo w stosunku do całego kompozytu poliuretanowo-gumowego oraz miał gumowy o średniej wielkość cząstek poniżej 0,7 mm pochodzący z poużytkowych opon w ilości 4,50-16,50% wagowo w stosunku do całego kompozytu. Sama matryca elastycznej pianki poliuretanowej stanowi produkt reakcji takich składników jak: poli(tetrahydrofuran), gliceryna, dilaurynian dibutylocyny, środek powierzchniowo czynny będący kopolimerem polietero-polidimetylosiloksanowym, wody oraz 2,4-diizocyjanianotoluenu, katalizator będący roztworem 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanu w glikolu dipropylenowym w ilości 0,20-0,50% wagowo.The flexible and foamed polyurethane-rubber composite containing rubber powder from post-consumer tires, especially car tires, and polyurethane foam is characterized according to the invention in that it contains an elastic matrix in the form of flexible polyurethane foam in the amount of 83.50-95.50% by weight in relation to the entire polyurethane-rubber composite and rubber powder with an average particle size of less than 0.7 mm from post-consumer tires in the amount of 4.50-16.50% by weight in relation to the entire composite. The matrix of flexible polyurethane foam itself is a reaction product of the following components: poly(tetrahydrofuran), glycerin, dibutyltin dilaurate, a surfactant which is a polyether-polydimethylsiloxane copolymer, water and 2,4-diisocyanate-toluene, a catalyst which is a solution of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane in dipropylene glycol in the amount of 0.20-0.50% by weight.

Korzystnie, jako piankę poliuretanową elastyczną wykorzystuje się zwłaszcza piankę elastyczną formowaną, otrzymaną metodą prepolimerową z wykorzystaniem 2,4-diizocyjanianotoluenu.Preferably, the flexible polyurethane foam used is, in particular, a molded flexible foam obtained by the prepolymer method using 2,4-diisocyanate toluene.

Korzystnie sama matryca elastycznej pianki poliuretanowej stanowi produkt otrzymany z takich składników jak poli(tetrahydrofuran) w ilości 58,00-69,00% wagowo, gliceryna w ilości 3,95-6,30% wagowo, dilaurynian dibutylocyny w ilości 0,18-0,61% wagowo, środek powierzchniowo czynny będący kopolimerem polietero-polidimetylosiloksanowym w ilości 0,05-0,55% wagowo, woda w ilości 0,02-1,10% wagowo oraz 2,4-diizocyjanianotoluen w ilości 21,90-37,60% wagowo.Preferably, the matrix of the flexible polyurethane foam itself is a product obtained from such components as poly(tetrahydrofuran) in the amount of 58.00-69.00% by weight, glycerin in the amount of 3.95-6.30% by weight, dibutyltin dilaurate in the amount of 0.18-0.61% by weight, a surfactant being a polyether-polydimethylsiloxane copolymer in the amount of 0.05-0.55% by weight, water in the amount of 0.02-1.10% by weight and 2,4-diisocyanate-toluene in the amount of 21.90-37.60% by weight.

Korzystnie, kompozyt zawiera miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon w ilości 4,50-16,50% wagowo, korzystnie w ilości co najmniej 13,00% wagowo i matrycę pianki otrzymaną z takich składników jak poli(tetrahydrofuran) w ilości 53,00-61,00% wagowo, gliceryna w ilości 4,00-5,50% wagowo, dilaurynian dibutylocyny w ilości 0,20-0,30% wagowo, środek powierzchniowo czynny będący kopolimerem polietero-polidimetylosiloksanowym w ilości 0,15-0,20% wagowo, woda w ilości 0,15-0,20% wagowo, 2,4-diizocyjanianotoluen w ilości 25,00-29,00% wagowo w stosunku do kompozytu.Preferably, the composite comprises rubber fines derived from post-consumer tires in an amount of 4.50-16.50% by weight, preferably in an amount of at least 13.00% by weight, and a foam matrix obtained from the following components: poly(tetrahydrofuran) in an amount of 53.00-61.00% by weight, glycerin in an amount of 4.00-5.50% by weight, dibutyltin dilaurate in an amount of 0.20-0.30% by weight, a polyether-polydimethylsiloxane copolymer surfactant in an amount of 0.15-0.20% by weight, water in an amount of 0.15-0.20% by weight, 2,4-diisocyanate-toluene in an amount of 25.00-29.00% by weight of the composite.

Korzystnie kompozyt ma wielkość porów poniżej 190 mikrometrów, stabilność termiczną przekraczającą 240°C.Preferably, the composite has a pore size below 190 micrometers and thermal stability exceeding 240°C.

Sposób otrzymywania elastycznego, spienionego kompozytu poliuretanowo-gumowego polegający na połączeniu miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon, zwłaszcza samochodowych, charakteryzuje się tym, że otrzymuje się go metodą dwuetapową, prepolimerową, gdzie pierwszym etapem jest przygotowanie prepolimeru zawierającego poli(tetrahydrofuran) oraz 2,4-diizocyjanianotoluen w stosunku wagowym zdefiniowanym poprzez zamierzoną zawartość wolnych, niezwiązanych grup izocyjanianowych w prepolimerze zawierającą się w przedziale 12-23%, przy czym stosunek wagowy poli(tetrahydrofuranu) oraz 2,4-diizocyjanianotoluenu zawiera się w przedziale od 7,6:10,0 do 10,9:10,0. W celu sporządzenia prepolimeru osusza się poli(tetrahydrofuran) w ilości w ilości od 43,18 do 52,15% wagowo w stosunku do masy prepolimeru w temperaturze co najmniej 90°C, jednak nie wyższej niż 110°C, następnie dodaje się odpowiednią do ilości poli(tetrahydrofuran)u ilość 2,4-diizocyjanianotoluenu stanowiącą od 47,85 do 56,82% masy prepolimeru będącego mieszaniną poli(tetrahydrofuran)u oraz 2,4-diizocyjanianotoluenu i prowadzi reakcje w temperaturze co najmniej 50°C, jednak nie wyższej niż 90°C, do momentu przereagowania grup funkcyjnych. W drugim etapie otrzymany prepolimer miesza się z mieszaniną poliolową, gdzie w celu przygotowania mieszaniny poliolowej, miał gum owy w ilości 9,87-31,59% wagowo w stosunku do masy mieszaniny poliolowej, odpowiadającej 4,50-16,50% wagowo masy kompozytu końcowego, miesza się ze składnikiem poliolowym w ilości 58,59-77,19% wagowo w stosunku do masy mieszaniny poliolowej, odpowiadającej 30,60-35,20% wagowo masy kompozytu końcowego oraz gliceryną w ilości 7,66-12,06% wagowo w stosunku do masy mieszaniny poliolowej, odpowiadającej 4,00-5,50% wagowo masy kompozytu końcowego do uzyskania homogenicznej mieszaniny, następnie, dodaje się katalizator stanowiący roztwór 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanu w glikolu dipropylenowym w ilości 0,48-0,77% wagowo w stosunku do masy mieszaniny poliolowej, odpowiadającej 0,25-0,35% wagowo masy kompozytu końcowego, dilaurynian dibutylocyny w ilości 0,38-0,66% wagowo w stosunku do masy mieszaniny poliolowej, odpowiadającej 0,20-0,30% wagowo masy kompozytu końcowego, środek powierzchniowo czynny stanowiący kopolimer polietero-polidimetylosiloksanowy, w ilości 0,29-0,44% wagowo w stosunku do masy mieszaniny poliolowej, odpowiadającej 0,15-0,20% wagowo masy kompozytu końcowego, oraz wodę destylowaną w ilości 0,29-0,44% wagowo w stosunku do masy mieszaniny poliolowej, odpowiadającej 0,15-0,20% wagowo masy kompozytu końcowego. Tak przygotowaną mieszaninę poliolową miesza się z prepolimerem, do momentu uzyskania jednolitej mieszaniny.The method of obtaining a flexible, foamed polyurethane-rubber composite consisting in combining rubber powder from post-consumer tires, especially car tires, is characterized in that it is obtained by a two-stage, prepolymer method, where the first stage is the preparation of a prepolymer containing poly(tetrahydrofuran) and 2,4-diisocyanate-toluene in a weight ratio defined by the intended content of free, unbound isocyanate groups in the prepolymer in the range of 12-23%, wherein the weight ratio of poly(tetrahydrofuran) and 2,4-diisocyanate-toluene is in the range of 7.6:10.0 to 10.9:10.0. In order to prepare the prepolymer, poly(tetrahydrofuran) is dried in an amount of 43.18 to 52.15% by weight of the prepolymer at a temperature of at least 90°C, but not higher than 110°C, then an amount of 2,4-diisocyanate toluene appropriate to the amount of poly(tetrahydrofuran) is added, constituting from 47.85 to 56.82% by weight of the prepolymer being a mixture of poly(tetrahydrofuran) and 2,4-diisocyanate toluene, and the reactions are carried out at a temperature of at least 50°C, but not higher than 90°C, until the functional groups react. In the second stage, the obtained prepolymer is mixed with a polyol mixture, where in order to prepare the polyol mixture, the rubber fines in the amount of 9.87-31.59% by weight in relation to the weight of the polyol mixture, corresponding to 4.50-16.50% by weight of the final composite, are mixed with a polyol component in the amount of 58.59-77.19% by weight in relation to the weight of the polyol mixture, corresponding to 30.60-35.20% by weight of the final composite, and glycerin in the amount of 7.66-12.06% by weight in relation to the weight of the polyol mixture, corresponding to 4.00-5.50% by weight of the final composite, until a homogeneous mixture is obtained, then a catalyst is added, which is a solution of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane in dipropylene glycol in the amount of 0.48-0.77% by weight based on the weight of the polyol mixture, corresponding to 0.25-0.35% by weight of the final composite, dibutyltin dilaurate in an amount of 0.38-0.66% by weight based on the weight of the polyol mixture, corresponding to 0.20-0.30% by weight of the final composite, a polyether-polydimethylsiloxane copolymer surfactant in an amount of 0.29-0.44% by weight based on the weight of the polyol mixture, corresponding to 0.15-0.20% by weight of the final composite, and distilled water in an amount of 0.29-0.44% by weight based on the weight of the polyol mixture, corresponding to 0.15-0.20% by weight of the final composite. The polyol mixture thus prepared is mixed with the prepolymer until a uniform mixture is obtained.

Tak jak wskazano w przykładach wykonania, pokazano w tabelach, kompozyty według wynalazku są lepsze od tych znanych. Przykładowo, charakteryzują się mniejszymi porami lub wyższym współczynnikiem pochłaniania dźwięku. Według wynalazku istotna jest zatem uzyskana struktura komórkowa kompozytu spienionego. Co istotne, miał gumowy stanowi napełniacz pianek poliuretanowych. Miał gumowy jest według wynalazku napełniaczem w kompozytach opartych na spienionej matrycy poliuretanowej - piance elastycznej. Taka cecha i proces prowadzi do znaczącego obniżenia kosztów materiałowych z uwagi na znaczące różnice w cenie systemów poliuretanowych i miału gumowego. W zależności od wielkości cząstek miału gumowego, miał gumowy może charakteryzować się nawet 15-krotnie niższą ceną w porównaniu do systemów poliuretanowych wykorzystywanych do wytwarzania elastycznych pianek poliuretanowych. Ponadto, wykorzystanie miału gumowego jako napełniacza w kompozytach opartych na spienionej matrycy poliuretanowej - piance elastycznej prowadzi do poprawy właściwości termoizolacyjnych materiału wyrażanej poprzez obniżenie współczynnika przewodności cieplnej z uwagi na niższą wartość współczynnika przewodności cieplnej gumy w porównaniu do litego poliuretanu (-160 oraz -220 mWZ(m-K)). Ponadto, wykorzystanie miału gumowego jako napełniacza w kompozytach opartych na spienionej matrycy poliuretanowej - piance elastycznej według opracowanej metody prowadzi do zwiększenia współczynnika pochłaniania dźwięku, co wskazuje na poprawę właściwości tłumiących materiału w kierunku drgań akustycznych. Ponadto, wykorzystanie sposobu i miału gumowego jako napełniacza w kompozytach opartych na spienionej matrycy poliuretanowej - piance elastycznej prowadzi do zwiększenia stabilności termicznej materiału.As indicated in the examples and shown in the tables, the composites according to the invention are superior to those known in the art. For example, they are characterized by smaller pores or a higher sound absorption coefficient. Therefore, the resulting cellular structure of the foamed composite is crucial to the invention. Importantly, rubber powder serves as a filler for polyurethane foams. According to the invention, rubber powder is a filler in composites based on a foamed polyurethane matrix – flexible foam. This feature and process leads to a significant reduction in material costs due to the significant differences in the prices of polyurethane systems and rubber powder. Depending on the particle size of the rubber powder, rubber powder can be up to 15 times cheaper than polyurethane systems used to produce flexible polyurethane foams. Furthermore, the use of rubber powder as a filler in composites based on a foamed polyurethane matrix – flexible foam – leads to improved thermal insulation properties of the material, expressed by a lower thermal conductivity coefficient due to the lower thermal conductivity coefficient of rubber compared to solid polyurethane (-160 and -220 mWZ(m-K)). Furthermore, the use of rubber powder as a filler in composites based on a foamed polyurethane matrix – flexible foam, according to the developed method, leads to an increase in the sound absorption coefficient, which indicates improved damping properties of the material against acoustic vibrations. Furthermore, the use of the method and rubber powder as a filler in composites based on a foamed polyurethane matrix – flexible foam leads to increased thermal stability of the material.

Opisane % wagowe pianki elastycznej, miału gumowego dotyczą % wagowych w przeliczeniu na masę całego kompozytu poliuretanowo-gumowego elastycznego i spienionego, przy czym podany zakres % wagowych miału gumowego odpowiada ilości od 5 do 20 części wagowych miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych w stosunku do 100 części wagowych matrycy elastycznej pianki poliuretanowej - czyli są to proporcje w częściach wagowych obu składników kompozytu - miał gumowy w stosunku do 100 części wagowych pianki poliuretanowej elastycznej.The described weight % of flexible foam and rubber powder refer to the weight % of the entire flexible and foamed polyurethane-rubber composite, wherein the given weight % of rubber powder corresponds to the amount of 5 to 20 parts by weight of rubber powder from post-consumer car tires in relation to 100 parts by weight of the flexible polyurethane foam matrix - i.e. these are the proportions in weight parts of both components of the composite - rubber powder in relation to 100 parts by weight of the flexible polyurethane foam.

Wynalazek dotyczy wykorzystania miału gumowego w charakterze napełniacza pianek poliuretanowych. Przedmiotem wynalazku jest zatem elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych oraz sposób otrzymywania elastycznego, spienionego kompozytu poliuretanowo-gumowego zawierającego miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych.The invention concerns the use of rubber powder as a filler in polyurethane foams. The invention therefore provides a flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber powder derived from post-consumer car tires, and a method for obtaining a flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber powder derived from post-consumer car tires.

Według wynalazku kompozyty mają małą wielkość porów poniżej 190 mikrometrów, obniżony współczynnik przewodności cieplnej poniżej 62,3 mW/m-K, podwyższoną stabilność termiczną przekraczającą 240°C. Wynalazek cechuje duży współczynnik pochłaniania dźwięku w porównaniu do matrycy elastycznej pianki poliuretanowej. Wynalazek w porównaniu do stanu techniki opiera się na wykorzystaniu w inny sposób substratów niemodyfikowanych oraz pozwala na wprowadzenie znacząco większego dodatku miału niemodyfikowanego niż w opisanych rozwiązaniach. Jednocześnie otrzymane zgodnie z wynalazkiem materiały kompozytowe charakteryzują się lepszymi właściwościami niż dotychczas opisane. Ponadto, zastosowana metoda otrzymywania kompozytów poliuretanowych jest metodą dwuetapową co pozwala na otrzymanie materiałów o lepszych właściwościach niż dotychczas opisane.According to the invention, the composites have a small pore size of less than 190 micrometers, a reduced thermal conductivity coefficient of less than 62.3 mW/m-K, and increased thermal stability exceeding 240°C. The invention is characterized by a high sound absorption coefficient compared to a flexible polyurethane foam matrix. Compared to the prior art, the invention is based on a different use of unmodified substrates and allows for the introduction of a significantly larger amount of unmodified fines than in the solutions described. At the same time, the composite materials obtained according to the invention are characterized by better properties than those previously described. Furthermore, the method used to obtain polyurethane composites is a two-stage method, which allows for obtaining materials with better properties than those previously described.

Przedmiot wynalazku opisano w następujących przykładach oraz na figurze 1 jako widma spektroskopowe dla elastycznych, spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych otrzymane z wykorzystaniem spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera. Figura stanowi zatem potwierdzenia otrzymania wynalazku, który pokazuje wszelkie pasma charakterystyczne dla poliuretanów. Co do właściwości wynalazku w przykładzie - są podane są w Tabelach poniżej.The invention is described in the following examples and in Figure 1 as spectroscopic spectra for flexible, foamed polyurethane-rubber composites obtained using Fourier transform infrared spectroscopy. The figure therefore confirms the invention, showing all the bands characteristic of polyurethanes. The properties of the invention in the example are given in the tables below.

Przykład IExample I

Opis sposobu otrzymaniaDescription of how to receive

Elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych według przykładu otrzymano metodą dwuetapową, prepolimerową. Pierwszym etapem było przygotowanie prepolimeru zawierającego poli(tetrahydrofuran) oraz 2,4-diizocyjanianotoluen w stosunku 1:1.113. W tym celu osuszano 40,55 g poli(tetrahydrofuran)u przez 90 minut w temperaturze 90°C pod obniżonym ciśnieniem 20 mm Hg. Następnie, dodano 45,14 g 2,4-diizocyjanianotoluenu i prowadzono reakcje w temperaturze 60°C przez 120 minut. Podane masy w gramach odpowiadają procentom wagowym masy prepolimeru, odpowiednio 47,37% wagowych poli(tetrahydrofuran)u oraz 52,63% wagowych 2,4-diizocyjanianotoluenu. Ponadto, podane masy w gramach odpowiadają procentom wagowym masy otrzymanego kompozytu, odpowiednio 25,74% wagowych poli(tetrahydrofuran)u oraz 28,66% wagowych 2,4-diizocyjanianotoluenu. W następnym, drugim etapie otrzymany prepolimer mieszano z mieszaniną poliolową. W celu przygotowania mieszaniny poliolowej, 7,54 g miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych o wielkości cząstek poniżej 0,7 mm mieszano mechanicznie przy użyciu mieszadła wysokoobrotowego z 55,21 g składnika poliolowego - poli(tetrahydrofuran)u oraz 7,64 g gliceryny przez 30 sekund przy prędkości obrotowej 500 obrotów na minutę, w celu poprawy dyspersji miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych w mieszaninie poliolowej. Można dodać różne wielkości miału ale w podanym zakresie - przygotowując często nie ma możliwości, żeby to była jedna sprecyzowana wielkość tj. przy napełniaczach zwykle odsiewa się grubą frakcje powyżej jakiegoś rozmiaru i zostają cząstki poniżej pewnego progu - jak podano.A flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber crumb from post-consumer car tires was obtained according to the example using a two-stage prepolymer method. The first step involved preparing a prepolymer containing poly(tetrahydrofuran) and 2,4-diisocyanate toluene in a 1:1:1 ratio. For this purpose, 40.55 g of poly(tetrahydrofuran) was dried for 90 minutes at 90°C under a reduced pressure of 20 mm Hg. Next, 45.14 g of 2,4-diisocyanate toluene was added and the reaction was carried out at 60°C for 120 minutes. The given masses in grams correspond to the weight percentage of the prepolymer, 47.37% by weight of poly(tetrahydrofuran) and 52.63% by weight of 2,4-diisocyanate toluene, respectively. Furthermore, the given weights in grams correspond to the weight percentage of the resulting composite, 25.74% by weight of poly(tetrahydrofuran) and 28.66% by weight of 2,4-diisocyanate toluene, respectively. In the next, second step, the obtained prepolymer was mixed with the polyol mixture. To prepare the polyol mixture, 7.54 g of crushed rubber from post-consumer car tires with a particle size below 0.7 mm was mechanically mixed using a high-speed mixer with 55.21 g of the polyol component, poly(tetrahydrofuran), and 7.64 g of glycerin for 30 seconds at a rotational speed of 500 rpm, in order to improve the dispersion of crushed rubber from post-consumer car tires in the polyol mixture. You can add different sizes of fines, but within the specified range - when preparing it, it is often not possible to have one specific size, i.e. with fillers, the coarse fraction above a certain size is usually sieved out and particles below a certain threshold remain - as specified.

Następnie, dodano pozostałe składniki mieszaniny poliolowej, tj. 0,46 g katalizatora będącego 33% roztworem 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanu w glikolu dipropylenowym, 0,40 g dilaurynianu dibutylocyny, 0,30 g środka powierzchniowo czynnego będącego kopolimerem polietero-polidimetylosiloksanowym, oraz 0,29 g wody destylowanej. Podane masy w gramach odpowiadają procentom wagowym masy otrzymanego kompozytu, odpowiednio 4,79% wagowych miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych, 35,05% wagowych poli(tetrahydrofuran)u, 7,85% wagowych gliceryny, 0,29% wagowych katalizatora będącego 33% roztworem 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanu w glikolu dipropylenowym, 0,25% wagowych dilaurynianu dibutylocyny, 0,19% wagowych środka powierzchniowo czynnego będącego kopolimerem polietero-polidimetylosiloksanowym, oraz 0,18% wagowych wody destylowanej. Tak przygotowaną mieszaninę poliolową mieszano mechanicznie z prepolimerem przy użyciu mieszadła wysokoobrotowego z prędkością 900 obrotów na minutę przez 10 sekund. Następnie, otrzymaną mieszaninę wylewano do zamykanej formy o temperaturze 60°C. Po upływie 20 minut, elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych wyciągano z formy. Elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych sezonowano w temperaturze 60°C przez 24 godzin. Otrzymany kompozyt ma zmniejszoną wielkość porów w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, tj. 188,5 mikrometrów, w porównaniu do 263,1 mikrometrów dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, obniżony współczynnik przewodności cieplnej w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej wynoszący 61,22 mWZ(m-K), w porównaniu do 62,90 mWZ(m^K) dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, podwyższoną stabilność termiczną, zdefiniowaną jako temperatura ubytku 2% masy, w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, tj. 240,4°C, w porównaniu do 232,5°C dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej oraz zwiększony współczynnik pochłaniania dźwięku, w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej wynoszący odpowiednio 0,04, 0,06, 0,07, 0,08, 0,10 oraz 0,12 dla częstotliwości 630 Hz, 800 Hz, 1000 Hz, 1250 Hz, 5000 Hz oraz 6300 Hz, w porównaniu do wartości 0,03, 0,01, 0,02, 0,03, 0,08 oraz 0,07 dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej.Then, the remaining components of the polyol mixture were added, i.e. 0.46 g of a catalyst being a 33% solution of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane in dipropylene glycol, 0.40 g of dibutyltin dilaurate, 0.30 g of a surfactant being a polyether-polydimethylsiloxane copolymer, and 0.29 g of distilled water. The given masses in grams correspond to the weight percentages of the obtained composite, respectively 4.79 wt% rubber crumb from post-consumer car tires, 35.05 wt% poly(tetrahydrofuran), 7.85 wt% glycerin, 0.29 wt% catalyst being a 33% solution of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane in dipropylene glycol, 0.25 wt% dibutyltin dilaurate, 0.19 wt% surfactant being a polyether-polydimethylsiloxane copolymer, and 0.18 wt% distilled water. The polyol mixture thus prepared was mechanically mixed with the prepolymer using a high-speed mixer at 900 rpm for 10 seconds. The resulting mixture was then poured into a sealed mold at 60°C. After 20 minutes, the flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber crumb from used car tires was removed from the mold. The flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber crumb from used car tires was cured at 60°C for 24 hours. The obtained composite has a reduced pore size compared to the unmodified flexible polyurethane foam matrix, i.e. 188.5 micrometers, compared to 263.1 micrometers for the unmodified flexible polyurethane foam matrix, a reduced thermal conductivity coefficient compared to the unmodified flexible polyurethane foam matrix, amounting to 61.22 mWZ(m-K), compared to 62.90 mWZ(m^K) for the unmodified flexible polyurethane foam matrix, an increased thermal stability, defined as the temperature of 2% mass loss, compared to the unmodified flexible polyurethane foam matrix, i.e. 240.4°C, compared to 232.5°C for the unmodified flexible polyurethane foam matrix, and an increased sound absorption coefficient, compared to the unmodified flexible polyurethane foam matrix, amounting to 0.04, 0.06, 0.07, 0.08, respectively. 0.10 and 0.12 for frequencies of 630 Hz, 800 Hz, 1000 Hz, 1250 Hz, 5000 Hz and 6300 Hz, compared to values of 0.03, 0.01, 0.02, 0.03, 0.08 and 0.07 for the unmodified flexible polyurethane foam matrix.

Potwierdzeniem otrzymania elastycznego, spienionego kompozytu poliuretanowo-gumowego, zawierającego miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych jest przedstawione na fig. 1 widmo spektroskopowe otrzymane z wykorzystaniem spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera.The confirmation of obtaining a flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber dust from post-consumer car tires is the spectroscopic spectrum obtained using Fourier transform infrared spectroscopy presented in Fig. 1.

Opis produktu końcowego - skład kompozytuDescription of the final product - composite composition

Elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych otrzymany według przykładu zawierał 60,79% poli(tetrahydrofuran)u, 4,85% gliceryny, 4,79% miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych, 0,29% katalizatora będącego 33% roztworem 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanu w glikolu dipropylenowym, 0,25% dilaurynianu dibutylocyny, 0,19% środka powierzchniowo czynnego będącego kopolimerem polietero-polidimetylosiloksanowym, 0,18% wody destylowanej oraz 28,66% 2,4-diizocyjanianotoluenu. Ilość miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych w elastycznym, spienionym kompozycie poliuretanowo-gumowym, zawierającym miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych otrzymanym według przykładu odpowiadała ilości 5 części wagowych na 100 części wagowych matrycy elastycznej pianki poliuretanowej.The flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber powder derived from post-consumer car tires obtained according to the example contained 60.79% poly(tetrahydrofuran), 4.85% glycerin, 4.79% rubber powder derived from post-consumer car tires, 0.29% catalyst being a 33% solution of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane in dipropylene glycol, 0.25% dibutyltin dilaurate, 0.19% surfactant being a polyether-polydimethylsiloxane copolymer, 0.18% distilled water, and 28.66% 2,4-diisocyanate-toluene. The amount of rubber powder from post-consumer car tires in the flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber powder from post-consumer car tires obtained according to the example corresponded to an amount of 5 parts by weight per 100 parts by weight of the flexible polyurethane foam matrix.

Przykład IIExample II

Opis sposobu otrzymania kompozytu z większą zawartością miału gumowego.Description of the method of obtaining a composite with a higher content of rubber powder.

Elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych otrzymano metodą dwuetapową, prepolimerową. Pierwszym etapem było przygotowanie prepolimeru zawierającego poli(tetrahydrofuran) oraz 2,4-diizocyjanianotoluen w stosunku 1:1.113. W tym celu osuszano 40,59 g poli(tetrahydrofuran)u przez 90 minut w temperaturze 90°C pod obniżonym ciśnieniem 20 mm Hg. Następnie, dodano 45,18 g 2,4-diizocyjanianotoluenu i prowadzono reakcje w temperaturze 60°C przez 120 minut. Podane masy w gramach odpowiadają procentom wagowym masy prepolimeru, odpowiednio 47,37% wagowych poli(tetrahydrofuran)u oraz 52,63% wagowych 2,4-diizocyjanianotoluenu. Ponadto, podane masy w gramach odpowiadają procentom wagowym masy otrzymanego kompozytu, odpowiednio 24,57% wagowych poli(tetrahydrofuran)u oraz 27,36% wagowych 2,4-diizocyjanianotoluenu. W następnym etapie otrzymany prepolimer mieszano z mieszaniną poliolową. W celu przygotowania mieszaniny poliolowej, 15,02 g miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych o wielkości cząstek poniżej 0,7 mm mieszano mechanicznie przy użyciu mieszadła wysokoobrotowego z 55,23 g składnika poliolowego - poli(tetrahydrofuran)u oraz 7,64 g gliceryny przez 40 sekund przy prędkości obrotowej 750 obrotów na minutę, w celu poprawy dyspersji miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych w mieszaninie poliolowej. Następnie, dodano pozostałe składniki mieszaniny poliolowej, tj. 0,46 g katalizatora będącego 33% roztworem 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanu w glikolu dipropylenowym, 0,40 g dilaurynianu dibutylocyny, 0,30 g środka powierzchniowo czynnego będącego kopolimerem polietero-po lidimetylosiloksanowym, oraz 0,29 g wody destylowanej. Podane masy w gramach odpowiadają procentom wagowym masy otrzymanego kompozytu, odpowiednio 9,10% wagowych miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych, 33,46% wagowych poli(tetrahydrofuran)u, 4,63% wagowych gliceryny, 0,28% wagowych katalizatora będącego 33% roztworem 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanu w glikolu dipropylenowym, 0,24% wagowych dilaurynianu dibutylocyny, 0,18% wagowych środka powierzchniowo czynnego będącego kopolimerem polietero-polidimetylosiloksanowym, oraz 0,18% wagowych wody destylowanej. Tak przygotowaną mieszaninę poliolową mieszano mechanicznie z prepolimerem przy użyciu mieszadła wysokoobrotowego z prędkością 800 obrotów na minutę przez 8 sekund. Następnie, otrzymaną mieszaninę wylewano do zamykanej formy o temperaturze 60°C. Po upływie 20 minut, elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych wyciągano z formy. Elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych sezonowano w temperaturze 60°C przez 24 godzin. Otrzymany kompozyt ma zmniejszoną wielkość porów w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, tj. 144,8 mikrometrów, w porównaniu do 263,1 mikrometrów dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, obniżony współczynnik przewodności cieplnej w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej wynoszący 62,23 mW/(m·K), w porównaniu do 62,90 mWZ(m^K) dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, podwyższoną stabilność termiczną, zdefiniowaną jako temperatura ubytku 2% masy, w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, tj. 242,2°C, w porównaniu do 232,5°C dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej oraz zwiększony współczynnik pochłaniania dźwięku, w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej wynoszący odpowiednio 0,04, 0,06, 0,08, 0,09 oraz 0,09 dla częstotliwości 800 Hz, 1000 Hz, 1250 Hz, 5000 Hz oraz 6300 Hz, w porównaniu do wartości 0,01, 0,02, 0,03, 0,08 oraz 0,07 dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej.A flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber crumb from post-consumer car tires was obtained using a two-stage prepolymer method. The first step involved preparing a prepolymer containing poly(tetrahydrofuran) and 2,4-diisocyanate toluene in a 1:1:1 ratio. For this purpose, 40.59 g of poly(tetrahydrofuran) was dried for 90 minutes at 90°C under a reduced pressure of 20 mm Hg. Next, 45.18 g of 2,4-diisocyanate toluene was added and the reaction was conducted at 60°C for 120 minutes. The given masses in grams correspond to the weight percentage of the prepolymer, 47.37% by weight of poly(tetrahydrofuran) and 52.63% by weight of 2,4-diisocyanate toluene, respectively. Furthermore, the given weights in grams correspond to the weight percentage of the resulting composite, 24.57% by weight of poly(tetrahydrofuran) and 27.36% by weight of 2,4-diisocyanate toluene, respectively. In the next step, the obtained prepolymer was mixed with the polyol mixture. To prepare the polyol mixture, 15.02 g of crushed rubber from post-consumer car tires with a particle size below 0.7 mm was mechanically mixed using a high-speed mixer with 55.23 g of the polyol component, poly(tetrahydrofuran), and 7.64 g of glycerin for 40 seconds at a rotational speed of 750 rpm, in order to improve the dispersion of crushed rubber from post-consumer car tires in the polyol mixture. Then, the remaining components of the polyol mixture were added, i.e. 0.46 g of a catalyst being a 33% solution of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane in dipropylene glycol, 0.40 g of dibutyltin dilaurate, 0.30 g of a surfactant being a polyether-polydimethylsiloxane copolymer, and 0.29 g of distilled water. The given masses in grams correspond to the weight percentages of the obtained composite, respectively 9.10 wt% rubber crumb from post-consumer car tires, 33.46 wt% poly(tetrahydrofuran), 4.63 wt% glycerin, 0.28 wt% catalyst being a 33% solution of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane in dipropylene glycol, 0.24 wt% dibutyltin dilaurate, 0.18 wt% surfactant being a polyether-polydimethylsiloxane copolymer, and 0.18 wt% distilled water. The polyol mixture thus prepared was mechanically mixed with the prepolymer using a high-speed mixer at 800 rpm for 8 seconds. The resulting mixture was then poured into a sealed mold at 60°C. After 20 minutes, the flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber crumb from used car tires was removed from the mold. The flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber crumb from used car tires was cured at 60°C for 24 hours. The obtained composite has a reduced pore size compared to the unmodified flexible polyurethane foam matrix, i.e. 144.8 micrometers, compared to 263.1 micrometers for the unmodified flexible polyurethane foam matrix, a reduced thermal conductivity coefficient compared to the unmodified flexible polyurethane foam matrix of 62.23 mW/(m K), compared to 62.90 mWZ(m^K) for the unmodified flexible polyurethane foam matrix, an increased thermal stability, defined as the temperature of 2% mass loss, compared to the unmodified flexible polyurethane foam matrix, i.e. 242.2°C, compared to 232.5°C for the unmodified flexible polyurethane foam matrix, and an increased sound absorption coefficient, compared to the unmodified flexible polyurethane foam matrix of 0.04, 0.06, 0.08, 0.09, respectively. and 0.09 for frequencies of 800 Hz, 1000 Hz, 1250 Hz, 5000 Hz and 6300 Hz, compared to values of 0.01, 0.02, 0.03, 0.08 and 0.07 for the unmodified flexible polyurethane foam matrix.

Potwierdzeniem otrzymania elastycznego, spienionego kompozytu poliuretanowo-gumowego, zawierającego miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych jest przedstawione na fig. 1 widmo spektroskopowe otrzymane z wykorzystaniem spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera.The confirmation of obtaining a flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber dust from post-consumer car tires is the spectroscopic spectrum obtained using Fourier transform infrared spectroscopy presented in Fig. 1.

Opis produktu końcowego - skład kompozytu z większą zawartością miału gumowego.Description of the final product - composite composition with a higher content of rubber powder.

Elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych otrzymany według przykładu zawierał 58,03% poli(tetrahydrofuran)u, 4,63% gliceryny, 9,10% miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych, 0,28% katalizatora będącego 33% roztworem 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanu w glikolu dipropylenowym, 0,24% dilaurynianu dibutylocyny, 0,18% środka powierzchniowo czynnego będącego kopolimerem polietero-polidimetylosiloksanowym, 0,18% wody destylowanej oraz 27,37% 2,4-diizocyjanianotoluenu. Ilość miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych w elastycznym, spienionym kompozycie poliuretanowo-gumowym, zawierającym miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych otrzymanym według przykładu odpowiadała ilości 10 części wagowych na 100 części wagowych matrycy elastycznej pianki poliuretanowej.The flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber powder from post-consumer car tires obtained according to the example contained 58.03% poly(tetrahydrofuran), 4.63% glycerin, 9.10% rubber powder from post-consumer car tires, 0.28% catalyst being a 33% solution of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane in dipropylene glycol, 0.24% dibutyltin dilaurate, 0.18% surfactant being a polyether-polydimethylsiloxane copolymer, 0.18% distilled water, and 27.37% 2,4-diisocyanate-toluene. The amount of rubber powder from post-consumer car tires in the flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber powder from post-consumer car tires obtained according to the example corresponded to an amount of 10 parts by weight per 100 parts by weight of the flexible polyurethane foam matrix.

Przykład III.Example III.

Opis sposobu otrzymania kompozytu z większą zawartością miału gumowego.Description of the method of obtaining a composite with a higher content of rubber powder.

Elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych otrzymano metodą dwuetapową, prepolimerową. Pierwszym etapem było przygotowanie prepolimeru zawierającego poli(tetrahydrofuran) oraz 2,4-diizocyjanianotoluen w stosunku 1:1.113. W tym celu osuszano 40,55 g poli(tetrahydrofuran)u przez 90 minut w temperaturze 90°C pod obniżonym ciśnieniem 20 mm Hg. Następnie, dodano 45,15 g 2,4-diizocyjanianotoluenu i prowadzono reakcje w temperaturze 60°C przez 120 minut. Podane masy w gramach odpowiadają procentom wagowym masy prepolimeru, odpowiednio 47,37% wagowych poli(tetrahydrofuran)u oraz 52,63% wagowych 2,4-diizocyjanianotoluenu. Ponadto, podane masy w gramach odpowiadają procentom wagowym masy otrzymanego kompozytu, odpowiednio 23,50% wagowych poli(tetrahydrofuran)u oraz 26,17% wagowych 2,4-diizocyjanianotoluenu. W następnym etapie otrzymany prepolimer mieszano z mieszaniną poliolową. W celu przygotowania mieszaniny poliolowej, 22,53 g miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych o wielkości cząstek poniżej 0,7 mm mieszano mechanicznie przy użyciu mieszadła wysokoobrotowego z 55,21 g składnika poliolowego - poli(tetrahydrofuran)u oraz 7,66 g gliceryny przez 60 sekund przy prędkości obrotowej 250 obrotów na minutę, w celu poprawy dyspersji miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych w mieszaninie poliolowej. Następnie, dodano pozostałe składniki mieszaniny poliolowej, tj. 0,46 g katalizatora będącego 33% roztworem 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanu w glikolu dipropylenowym, 0,39 g dilaurynianu dibutylocyny, 0,0 g środka powierzchniowo czynnego będącego kopolimerem polietero-polidimetylosiloksanowym, oraz 0,30 g wody destylowanej. Podane masy w gramach odpowiadają procentom wagowym masy otrzymanego kompozytu, odpowiednio 13,06% wagowych miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych, 32,00% wagowych poli(tetrahydrofuran)u, 4,43% wagowych gliceryny, 0,27% wagowych katalizatora będącego 33% roztworem 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanu w glikolu dipropylenowym, 0,23% wagowych dilaurynianu dibutylocyny, 0,17% wagowych środka powierzchniowo czynnego będącego kopolimerem polietero-polidimetylosiloksanowym, oraz 0,17% wagowych wody destylowanej. Tak przygotowaną mieszaninę poliolową mieszano mechanicznie z prepolimerem przy użyciu mieszadła wysokoobrotowego z prędkością 1000 obrotów na minutę przez 10 sekund. Następnie, otrzymaną mieszaninę wylewano do zamykanej formy o temperaturze 58°C. Po upływie 20 minut, elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych wyciągano z formy. Elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych sezonowano w temperaturze 60°C przez 24 godzin. Otrzymany kompozyt ma zmniejszoną wielkość porów w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, tj. 170,2 mikrometrów, w porównaniu do 263,1 mikrometrów dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, obniżony współczynnik przewodności cieplnej w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej wynoszący 62,27 mW/(m·K), w porównaniu do 62,90 mW/(m-K) dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, podwyższoną stabilność termiczną, Otrzymany kompozyt ma zmniejszoną wielkość porów w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, tj. 170,2 mikrometrów, w porównaniu do 263,1 mikrometrów dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, obniżony współczynnik przewodności cieplnej w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej wynoszący 62,27 mW/(m·K), w porównaniu do 62,90 mW/(m·K) dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, podwyższoną stabilność termiczną, zdefiniowaną jako temperatura ubytku 2% masy, w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, tj. 240,9°C, w porównaniu do 232,5 °C dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej oraz zwiększony współczynnik pochłaniania dźwięku, w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej wynoszący odpowiednio 0,09, 0,12, 0,15, 0,10, 0,12, 0,09 oraz 0,10 dla częstotliwości 630 Hz, 800 Hz, 1000 Hz, 1250 Hz, 3150 Hz, 5000 Hz oraz 6300 Hz, w porównaniu do wartości 0,03, 0,01, 0,02, 0,03, 0,06, 0,08 oraz 0,07 dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej.A flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber crumb from post-consumer car tires was obtained using a two-stage prepolymer method. The first step involved preparing a prepolymer containing poly(tetrahydrofuran) and 2,4-diisocyanate toluene in a 1:1:1 ratio. For this purpose, 40.55 g of poly(tetrahydrofuran) was dried for 90 minutes at 90°C under a reduced pressure of 20 mm Hg. Next, 45.15 g of 2,4-diisocyanate toluene was added and the reaction was conducted at 60°C for 120 minutes. The given masses in grams correspond to the weight percentage of the prepolymer, 47.37% by weight of poly(tetrahydrofuran) and 52.63% by weight of 2,4-diisocyanate toluene, respectively. Furthermore, the given weights in grams correspond to the weight percentage of the resulting composite, 23.50% by weight of poly(tetrahydrofuran) and 26.17% by weight of 2,4-diisocyanate toluene, respectively. In the next step, the obtained prepolymer was mixed with the polyol mixture. To prepare the polyol mixture, 22.53 g of crushed rubber from post-consumer car tires with a particle size below 0.7 mm was mechanically mixed using a high-speed mixer with 55.21 g of the polyol component, poly(tetrahydrofuran), and 7.66 g of glycerin for 60 seconds at a rotational speed of 250 rpm, to improve the dispersion of crushed rubber from post-consumer car tires in the polyol mixture. Then, the remaining components of the polyol mixture were added, i.e. 0.46 g of a catalyst being a 33% solution of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane in dipropylene glycol, 0.39 g of dibutyltin dilaurate, 0.0 g of a surfactant being a polyether-polydimethylsiloxane copolymer, and 0.30 g of distilled water. The given weights in grams correspond to the weight percentages of the obtained composite, respectively 13.06 wt% rubber crumb derived from post-consumer car tires, 32.00 wt% poly(tetrahydrofuran), 4.43 wt% glycerin, 0.27 wt% catalyst being a 33% solution of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane in dipropylene glycol, 0.23 wt% dibutyltin dilaurate, 0.17 wt% surfactant being a polyether-polydimethylsiloxane copolymer, and 0.17 wt% distilled water. The polyol mixture thus prepared was mechanically mixed with the prepolymer using a high-speed mixer at 1000 rpm for 10 seconds. The resulting mixture was then poured into a sealed mold at 58°C. After 20 minutes, the flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber crumb from used car tires was removed from the mold. The flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber crumb from used car tires was cured at 60°C for 24 hours. The obtained composite has a reduced pore size in comparison to the unmodified flexible polyurethane foam matrix, i.e. 170.2 micrometers, compared to 263.1 micrometers for the unmodified flexible polyurethane foam matrix, a reduced thermal conductivity coefficient in comparison to the unmodified flexible polyurethane foam matrix of 62.27 mW/(m K), compared to 62.90 mW/(m-K) for the unmodified flexible polyurethane foam matrix, increased thermal stability, The obtained composite has a reduced pore size in comparison to the unmodified flexible polyurethane foam matrix, i.e. 170.2 micrometers, compared to 263.1 micrometers for the unmodified flexible polyurethane foam matrix, a reduced thermal conductivity coefficient in comparison to the unmodified flexible polyurethane foam matrix of 62.27 mW/(m K), compared to 62.90 mW/(m K) for the unmodified flexible polyurethane foam matrix, increased thermal stability, defined as the temperature of 2% mass loss, compared to the unmodified flexible polyurethane foam matrix, i.e. 240.9°C, compared to 232.5 °C for the unmodified flexible polyurethane foam matrix, and an increased sound absorption coefficient, compared to the unmodified flexible polyurethane foam matrix, amounting to 0.09, 0.12, 0.15, 0.10, 0.12, 0.09 and 0.10 for the frequencies of 630 Hz, 800 Hz, 1000 Hz, 1250 Hz, 3150 Hz, 5000 Hz and 6300 Hz, compared to the values of 0.03, 0.01, 0.02, 0.03, 0.06, 0.08 and 0.07 for unmodified flexible polyurethane foam matrix.

Potwierdzeniem otrzymania elastycznego, spienionego kompozytu poliuretanowo-gumowego, zawierającego miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych jest przedstawione na fig. 1 widmo spektroskopowe otrzymane z wykorzystaniem spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera.The confirmation of obtaining a flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber dust from post-consumer car tires is the spectroscopic spectrum obtained using Fourier transform infrared spectroscopy presented in Fig. 1.

Opis produktu końcowego - skład kompozytu z większą zawartością miału gumowego.Description of the final product - composite composition with a higher content of rubber powder.

Elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych otrzymany według przykładu zawierał 55,50% poli(tetrahydrofuran)u, 4,43% gliceryny, 13,06% miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych, 0,27% katalizatora będącego 33% roztworem 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanu w glikolu dipropylenowym, 0,23% dilaurynianu dibutylocyny, 0,17% środka powierzchniowo czynnego będącego kopolimerem polietero-polidimetylosiloksanowym, polidimetylosiloksanowym, 0,17% wody destylowanej oraz 26,16% 2,4-diizocyjanianotoluenu. Ilość miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych w elastycznym, spienionym kompozycie poliuretanowo-gumowym, zawierającym miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych otrzymanym według przykładu odpowiadała ilości 15 części wagowych na 100 części wagowych matrycy elastycznej pianki poliuretanowej.The flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber powder derived from post-consumer car tires obtained according to the example contained 55.50% poly(tetrahydrofuran), 4.43% glycerin, 13.06% rubber powder derived from post-consumer car tires, 0.27% catalyst being a 33% solution of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane in dipropylene glycol, 0.23% dibutyltin dilaurate, 0.17% surfactant being a polyether-polydimethylsiloxane copolymer, polydimethylsiloxane, 0.17% distilled water, and 26.16% 2,4-diisocyanate-toluene. The amount of rubber powder from post-consumer car tires in the flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber powder from post-consumer car tires obtained according to the example corresponded to an amount of 15 parts by weight per 100 parts by weight of the flexible polyurethane foam matrix.

Przykład IVExample IV

Opis sposobu otrzymania kompozytu z większą zawartością miału gumowego.Description of the method of obtaining a composite with a higher content of rubber powder.

Elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych otrzymano metodą dwuetapową, prepolimerową. Pierwszym etapem było przygotowanie prepolimeru zawierającego poli(tetrahydrofuran) oraz 2,4-diizocyjanianotoluen w stosunku 1:1.113. W tym celu osuszano 40,54 g poli(tetrahydrofuran)u przez 90 minut w temperaturze 90°C pod obniżonym ciśnieniem 20 mm Hg. Następnie, dodano 45,14 g 2,4-diizocyjanianotoluenu i prowadzono reakcje w temperaturze 60°C przez 120 minut. Podane masy w gramach odpowiadają procentom wagowym masy prepolimeru, odpowiednio 47,37% wagowych poli(tetrahydrofuran)u oraz 52,63% wagowych 2,4-diizocyjanianotoluenu. Ponadto, podane masy w gramach odpowiadają procentom wagowym masy otrzymanego kompozytu, odpowiednio 22,61% wagowych poli(tetrahydrofuran)u oraz 25,17% wagowych 2,4-diizocyjanianotoluenu. W następnym etapie otrzymany prepolimer mieszano z mieszaniną poliolową. W celu przygotowania mieszaniny poliolowej, 29,37 g miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych o wielkości cząstek poniżej 0,7 mm mieszano mechanicznie przy użyciu mieszadła wysokoobrotowego z 55,21 g składnika poliolowego - poli(tetrahydrofuran)u oraz 7,66 g gliceryny przez 30 sekund przy prędkości obrotowej 600 obrotów na minutę, w celu poprawy dyspersji miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych w mieszaninie poliolowej. Następnie, dodano pozostałe składniki mieszaniny poliolowej, tj. 0,46 g katalizatora będącego 33% roztworem 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanu w glikolu dipropylenowym, 0,40 g dilaurynianu dibutylocyny, 0,29 g środka powierzchniowo czynnego będącego kopolimerem polietero-polidimetylosiloksanowym, oraz 0,29 g wody destylowanej. Podane masy w gramach odpowiadają procentom wagowym masy otrzymanego kompozytu, odpowiednio 16,37% wagowych miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych, 30,78% wagowych poli(tetrahydrofuran)u, 4,27% wagowych gliceryny, 0,26% wagowych katalizatora będącego 33% roztworem 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanu w glikolu dipropylenowym, 0,22% wagowych dilaurynianu dibutylocyny, 0,16% wagowych środka powierzchniowo czynnego będącego kopolimerem polietero-polidimetylosiloksanowym, oraz 0,16% wagowych wody destylowanej. Tak przygotowaną mieszaninę poliolową mieszano mechanicznie z prepolimerem przy użyciu mieszadła wysokoobrotowego z prędkością 1000 obrotów na minutę przez 10 sekund. Następnie, otrzymaną mieszaninę wylewano do zamykanej formy o temperaturze 55°C. Po upływie 20 minut, elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych wyciągano z formy. Elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych sezonowano w temperaturze 60°C przez 24 godzin. Otrzymany kompozyt ma zmniejszoną wielkość porów w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, tj. 178,3 mikrometrów, w porównaniu do 263,1 mikrometrów dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, obniżony współczynnik przewodności cieplnej w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej wynoszący 60,20 mWŻ(m-K), w porównaniu do 62,90 mW/(m-K) dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, podwyższoną stabilność termiczną, zdefiniowaną jako temperatura ubytku 2% masy, w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej, tj. 243,6°C, w porównaniu do 232,5°C dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej oraz zwiększony współczynnik pochłaniania dźwięku, w porównaniu do niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej wynoszący odpowiednio 0,04, 0,06, 0,10, 0,17 oraz 0,06 dla częstotliwości 630 Hz, 800 Hz, 1000 Hz, 1250 Hz oraz 3150 Hz, w porównaniu do wartości 0,03, 0,01, 0,02, 0,03 oraz 0,06 dla niemodyfikowanej matrycy elastycznej pianki poliuretanowej.A flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber crumb from post-consumer car tires was obtained using a two-stage prepolymer method. The first step involved preparing a prepolymer containing poly(tetrahydrofuran) and 2,4-diisocyanate toluene in a 1:1:1 ratio. For this purpose, 40.54 g of poly(tetrahydrofuran) was dried for 90 minutes at 90°C under a reduced pressure of 20 mm Hg. Next, 45.14 g of 2,4-diisocyanate toluene was added and the reaction was conducted at 60°C for 120 minutes. The given masses in grams correspond to the weight percentage of the prepolymer, 47.37% by weight of poly(tetrahydrofuran) and 52.63% by weight of 2,4-diisocyanate toluene, respectively. Furthermore, the given weights in grams correspond to the weight percentage of the resulting composite, 22.61% by weight of poly(tetrahydrofuran) and 25.17% by weight of 2,4-diisocyanate toluene, respectively. In the next step, the obtained prepolymer was mixed with the polyol mixture. To prepare the polyol mixture, 29.37 g of crushed rubber from post-consumer car tires with a particle size below 0.7 mm was mechanically mixed using a high-speed mixer with 55.21 g of the polyol component, poly(tetrahydrofuran), and 7.66 g of glycerin for 30 seconds at a rotational speed of 600 rpm, in order to improve the dispersion of crushed rubber from post-consumer car tires in the polyol mixture. Then, the remaining components of the polyol mixture were added, i.e. 0.46 g of a catalyst being a 33% solution of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane in dipropylene glycol, 0.40 g of dibutyltin dilaurate, 0.29 g of a surfactant being a polyether-polydimethylsiloxane copolymer, and 0.29 g of distilled water. The given masses in grams correspond to the weight percentages of the obtained composite, respectively 16.37 wt% rubber crumb from post-consumer car tires, 30.78 wt% poly(tetrahydrofuran), 4.27 wt% glycerin, 0.26 wt% catalyst being a 33% solution of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane in dipropylene glycol, 0.22 wt% dibutyltin dilaurate, 0.16 wt% surfactant being a polyether-polydimethylsiloxane copolymer, and 0.16 wt% distilled water. The polyol mixture thus prepared was mechanically mixed with the prepolymer using a high-speed mixer at 1000 rpm for 10 seconds. The resulting mixture was then poured into a sealed mold at 55°C. After 20 minutes, the flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber crumb from used car tires was removed from the mold. The flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber crumb from used car tires was cured at 60°C for 24 hours. The obtained composite has a reduced pore size compared to the unmodified flexible polyurethane foam matrix, i.e. 178.3 micrometers, compared to 263.1 micrometers for the unmodified flexible polyurethane foam matrix, a reduced thermal conductivity coefficient compared to the unmodified flexible polyurethane foam matrix of 60.20 mWŻ (m-K), compared to 62.90 mW/(m-K) for the unmodified flexible polyurethane foam matrix, an increased thermal stability, defined as the temperature of 2% mass loss, compared to the unmodified flexible polyurethane foam matrix, i.e. 243.6°C, compared to 232.5°C for the unmodified flexible polyurethane foam matrix, and an increased sound absorption coefficient, compared to the unmodified flexible polyurethane foam matrix, of 0.04, 0.06, 0.10, 0.17 and 0.18, respectively. 0.06 for frequencies of 630 Hz, 800 Hz, 1000 Hz, 1250 Hz and 3150 Hz, compared to values of 0.03, 0.01, 0.02, 0.03 and 0.06 for the unmodified flexible polyurethane foam matrix.

Potwierdzeniem otrzymania elastycznego, spienionego kompozytu poliuretanowo-gumowego, zawierającego miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych jest przedstawione na fig. 1 widmo spektroskopowe otrzymane z wykorzystaniem spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera.The confirmation of obtaining a flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber dust from post-consumer car tires is the spectroscopic spectrum obtained using Fourier transform infrared spectroscopy presented in Fig. 1.

Opis produktu końcowego - skład kompozytu z większą zawartością miału gumowego.Description of the final product - composite composition with a higher content of rubber powder.

Elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych otrzymany według przykładu zawierał 53,39% poli(tetrahydrofuran)u, 4,27% gliceryny, 16,37% miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych, 0,26% katalizatora będącego 33% roztworem 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanu w glikolu dipropylenowym, 0,22% dilaurynianu dibutylocyny, 0,16% środka powierzchniowo czynnego będącego kopolimerem polietero-polidimetylosiloksanowym, 0,16% wody destylowanej oraz 25,17% 2,4-diizocyjanianotoluenu. Ilość miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych w elastycznym, spienionym kompozycie poliuretanowo-gumowym, zawierającym miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych otrzymanym według przykładu odpowiadała ilości 20 części wagowych na 100 części wagowych matrycy elastycznej pianki poliuretanowej.The flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber powder derived from post-consumer car tires obtained according to the example contained 53.39% poly(tetrahydrofuran), 4.27% glycerin, 16.37% rubber powder derived from post-consumer car tires, 0.26% catalyst being a 33% solution of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane in dipropylene glycol, 0.22% dibutyltin dilaurate, 0.16% surfactant being a polyether-polydimethylsiloxane copolymer, 0.16% distilled water, and 25.17% 2,4-diisocyanate-toluene. The amount of rubber powder from post-consumer car tires in the flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber powder from post-consumer car tires obtained according to the example corresponded to an amount of 20 parts by weight per 100 parts by weight of the flexible polyurethane foam matrix.

Wytworzone w opisany w przykładach 1-4 sposób elastyczne, spienione kompozyty poliuretanowo-gumowe, zawierające miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych poddano badaniom z spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera w celu zbadania ich struktury chemicznej oraz potwierdzenia otrzymania materiałów poliuretanowych. Wyniki analizy przedstawiono na Rysunku 1, na którym umieszczono również widmo spektroskopowe otrzymane dla matrycy, elastycznej pianki poliuretanowej, niezawierającej miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych.The flexible, foamed polyurethane-rubber composites produced as described in Examples 1-4, containing rubber crumb from post-consumer car tires, were subjected to Fourier transform infrared spectroscopy to investigate their chemical structure and confirm the production of polyurethane materials. The results of the analysis are presented in Figure 1, which also includes the spectroscopic spectrum obtained for the matrix, a flexible polyurethane foam, free of rubber crumb from post-consumer car tires.

Wytworzone w opisany w przykładach 1-4 sposób elastyczne, spienione kompozyty poliuretanowo-gumowe, zawierające miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych poddano badaniom z wykorzystaniem skaningowej mikroskopii elektronowej w celu wyznaczenia średniej wielkości porów. Wyniki analizy zestawiono w Tabeli 1, w której umieszczono również właściwości otrzymane dla matrycy, elastycznej pianki poliuretanowej, niezawierającej miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych.Flexible, foamed polyurethane-rubber composites prepared as described in Examples 1-4, containing rubber crumb from post-consumer car tires, were tested using scanning electron microscopy to determine the average pore size. The analysis results are summarized in Table 1, which also includes the properties obtained for the matrix, a flexible polyurethane foam, free of rubber crumb from post-consumer car tires.

Wytworzone w opisany w przykładach 1-4 sposób elastyczne, spienione kompozyty poliuretanowo-gumowe, zawierające miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych poddano badaniom współczynnika przewodności cieplnej z wykorzystaniem aparatu typu płytowego. Wyniki analizy zestawiono w Tabeli 2, w której umieszczono również właściwości otrzymane dla matrycy, elastycznej pianki poliuretanowej, niezawierającej miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych.Flexible, foamed polyurethane-rubber composites, prepared as described in Examples 1-4, containing rubber crumb from post-consumer car tires, were subjected to thermal conductivity tests using a plate-type apparatus. The analysis results are summarized in Table 2, which also includes the properties obtained for the matrix, a flexible polyurethane foam, free of rubber crumb from post-consumer car tires.

Wytworzone w opisany w przykładach 1-4 sposób elastyczne, spienione kompozyty poliuretanowo-gumowe, zawierające miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych poddano analizie termograwimetrycznej w celu wyznaczenia ich stabilności termicznej. Wyniki analizy zestawiono w Tabeli 3, w której umieszczono również właściwości otrzymane dla matrycy, elastycznej pianki poliuretanowej, niezawierającej miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych.Flexible, foamed polyurethane-rubber composites prepared as described in Examples 1-4, containing rubber crumb from post-consumer car tires, were subjected to thermogravimetric analysis to determine their thermal stability. The analysis results are summarized in Table 3, which also includes the properties obtained for the matrix, a flexible polyurethane foam, free of rubber crumb from post-consumer car tires.

Wytworzone w opisany w przykładach 1-4 sposób elastyczne, spienione kompozyty poliuretanowo-gumowe, zawierające miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych poddano badaniu tłumienności akustycznej. Wyniki analizy zestawiono w Tabeli 4, w której umieszczono również właściwości otrzymane dla matrycy, elastycznej pianki poliuretanowej, niezawierającej miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych.Flexible, foamed polyurethane-rubber composites, prepared as described in Examples 1-4, containing rubber crumb from post-consumer car tires were subjected to acoustic attenuation testing. The analysis results are summarized in Table 4, which also includes the properties obtained for the matrix, a flexible polyurethane foam, free of rubber crumb from post-consumer car tires.

Opis próbek:Description of samples:

• PO - matryca, elastycznej pianki poliuretanowej, niezawierająca miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych;• PO - matrix of flexible polyurethane foam, not containing rubber dust from used car tires;

• P5 - elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych otrzymany według przykładu 1, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych w ilości 5 części wagowych na 100 części wagowych matrycy elastycznej pianki poliuretanowej;• P5 - flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber powder from post-consumer car tires obtained according to example 1, containing rubber powder from post-consumer car tires in the amount of 5 parts by weight per 100 parts by weight of the flexible polyurethane foam matrix;

• P10 - elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych otrzymany według przykładu 2, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych w ilości 10 części wagowych na 100 części wagowych matrycy elastycznej pianki poliuretanowej;• P10 - flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber powder from post-consumer car tires obtained according to example 2, containing rubber powder from post-consumer car tires in the amount of 10 parts by weight per 100 parts by weight of the flexible polyurethane foam matrix;

• P15 - elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych otrzymany według przykładu 3, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych w ilości 15 części wagowych na 100 części wagowych matrycy elastycznej pianki poliuretanowej;• P15 - flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber powder from post-consumer car tires obtained according to example 3, containing rubber powder from post-consumer car tires in the amount of 15 parts by weight per 100 parts by weight of the flexible polyurethane foam matrix;

• P20 - elastyczny, spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy, zawierający miał gumowy po- chodzący z poużytkowych opon samochodowych otrzymany według przykładu 4, zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych w ilości 20 części wagowych na 100 części wagowych matrycy elastycznej pianki poliuretanowej.• P20 - flexible, foamed polyurethane-rubber composite containing rubber powder from post-consumer car tires obtained according to example 4, containing rubber powder from post-consumer car tires in the amount of 20 parts by weight per 100 parts by weight of the flexible polyurethane foam matrix.

Na fig. 1 przedstawiono widma spektroskopowe dla elastycznych, spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych oraz matrycy elastycznej pianki poliuretanowej ze wskazaniem najważniejszych sygnałów potwierdzających obecność grup uretanowych w materiale i tym samym potwierdzających otrzymanie żądanej struktury chemicznej materiału. Poszczególne sygnały oznaczone numerami 1-5 wskazują na drgania wiązań chemicznych wchodzących w skład grup uretanowych:Figure 1 presents spectroscopic spectra for flexible, foamed polyurethane-rubber composites and a flexible polyurethane foam matrix, indicating the most important signals confirming the presence of urethane groups in the material and thus confirming that the desired chemical structure has been obtained. Individual signals, numbered 1-5, indicate vibrations of the chemical bonds comprising the urethane groups:

- drgania rozciągające wiązań pojedynczych azot-wodór (N-H),- stretching vibrations of single nitrogen-hydrogen (N-H) bonds,

- drgania rozciągające wiązań podwójnych węgiel-tlen (C=O),- stretching vibrations of carbon-oxygen double bonds (C=O),

- drgania rozciągające wiązań pojedynczych węgiel-azot (C-N),- stretching vibrations of single carbon-nitrogen (C-N) bonds,

- drgania zginające wiązań pojedynczych azot-wodór (N-H),- bending vibrations of single nitrogen-hydrogen (N-H) bonds,

- drgania rozciągające wiązań pojedynczych węgiel-tlen (C-O).- stretching vibrations of single carbon-oxygen (C-O) bonds.

PL 248565 Β1PL 248565 Β1

Obecność poszczególnych sygnałów na widmach spektroskopowych elastycznych, spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych oraz matrycy elastycznej pianki poliuretanowej potwierdza obecność grup uretanowych.The presence of individual signals in the spectroscopic spectra of flexible, foamed polyurethane-rubber composites and the flexible polyurethane foam matrix confirms the presence of urethane groups.

Tabela 1Table 1

Średnia wielkość porów wyznaczona dla elastycznych, spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych, zawierających miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowychAverage pore size determined for flexible, foamed polyurethane-rubber composites containing rubber dust from post-consumer car tires

PróbkaSample PO AFTER P5 P5 PIO PIO P15 P15 P20 P20 Średnia wielkość porów, μηιAverage pore size, μηι 263.1 ±64.9 263.1 ±64.9 188.5 ±49.7 188.5 ±49.7 144.8 ±87.8 144.8 ±87.8 170.2 ±78.6 170.2 ±78.6 178.3 ± 109.0 178.3 ± 109.0

Otrzymane elastyczne, spienione kompozyty poliuretanowo-gumowe, zawierające miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych charakteryzują się mniejszą średnią wielkością porów w stosunku do matrycy, elastycznej pianki poliuretanowej, niezawierającej miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych. Efekt ten korzystnie wpływa na właściwości izolacyjne oraz mechaniczne materiałów porowatych, co wielokrotnie wykazano w literaturze naukowej.The resulting flexible, foamed polyurethane-rubber composites containing rubber crumb from post-consumer car tires are characterized by a smaller average pore size compared to the matrix, a flexible polyurethane foam that does not contain rubber crumb from post-consumer car tires. This effect positively affects the insulating and mechanical properties of porous materials, as repeatedly demonstrated in the scientific literature.

Podobny efekt zaobserwowano w pracach literaturowych:A similar effect was observed in the literature:

• Kosmela, P., Olszewski, A., Zedler, Ł., Burger, P., Piasecki, A., Formela, K., Hejna, A. (2021). Ground Tire Rubber Filled Flexible Polyurethane Foam-Effect of Waste Rubber Treatment on Composite Performance. Materials, 14, 3807, • Kosmela, P., Olszewski, A., Zedler, Ł., Burger, P., Formela, K., Hejna, A. (2021). Structural Changes and Their Implications in Foamed Flexible Polyurethane Composites Filled with Rapeseed Oil-Treated Ground Tire Rubber. Journal of Composites Science, 5, 90.• Kosmela, P., Olszewski, A., Zedler, Ł., Burger, P., Piasecki, A., Formela, K., Hejna, A. (2021). Ground Tire Rubber Filled Flexible Polyurethane Foam-Effect of Waste Rubber Treatment on Composite Performance. Materials, 14, 3807, • Kosmela, P., Olszewski, A., Zedler, Ł., Burger, P., Formela, K., Hejna, A. (2021). Structural Changes and Their Implications in Foamed Flexible Polyurethane Composites Filled with Rapeseed Oil-Treated Ground Tire Rubber. Journal of Composites Science, 5, 90.

Efekt ten związany był jednak z wprowadzeniem do matrycy, elastycznej pianki poliuretanowej, miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych dodatkowo poddanego termomechanicznej modyfikacji z wykorzystaniem surowego i odpadowego oleju rzepakowego. W przypadku elastycznych, spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych, zawierających miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych będących przedmiotem wynalazku, dodatkowe modyfikacje miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych nie są konieczne.This effect, however, was related to the introduction of rubber crumb from post-consumer car tires into the flexible polyurethane foam matrix, which was additionally thermomechanically modified using raw and waste rapeseed oil. In the case of flexible, foamed polyurethane-rubber composites containing rubber crumb from post-consumer car tires, which are the subject of the invention, additional modifications to the rubber crumb from post-consumer car tires are not necessary.

W przypadku pracy - Kosmela, P., Olszewski, A., Zedler, Ł., Burger, P., Formela, K., Hejna, A. (2021). Structural Changes and Their Implications in Foamed Flexible Polyurethane Composites Filled with Rapeseed Oil-Treated Ground Tire Rubber. Journal of Composites Science, 5, 90, efekt obserwowano również dla pianki zawierającej niemodyfikowany miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych, jednak dodatek miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych pozwoliłjedynie na 20% zmniejszenie średniej wielkości porów, a w przypadku elastycznych, spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych, zawierających miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych otrzymanych będących przedmiotem wynalazku, średnia wielkość porów została obniżona o co najmniej 28%, niezależnie od udziału procentowego miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych w kompozycie. Ponadto, materiały opisane w pracy - Kosmela, P., Olszewski, A., Zedler, Ł., Burger, P., Formela, K., Hejna, A. (2021). Structural Changes and Their Implications in Foamed Flexible Polyurethane Composites Filled with Rapeseed Oil-Treated Ground Tire Rubber. Journal of Composites Science, 5, 90, otrzymane były metodą jednoetapową.In the case of the work - Kosmela, P., Olszewski, A., Zedler, Ł., Burger, P., Formela, K., Hejna, A. (2021). Structural Changes and Their Implications in Foamed Flexible Polyurethane Composites Filled with Rapeseed Oil-Treated Ground Tire Rubber. Journal of Composites Science, 5, 90, the effect was also observed for foam containing unmodified rubber powder from post-consumer car tires, however, the addition of rubber powder from post-consumer car tires allowed only a 20% reduction in the average pore size, and in the case of flexible, foamed polyurethane-rubber composites containing rubber powder from post-consumer car tires obtained as the subject of the invention, the average pore size was reduced by at least 28%, regardless of the percentage of rubber powder from post-consumer car tires in the composite. Furthermore, the materials described in the work - Kosmela, P., Olszewski, A., Zedler, Ł., Burger, P., Formela, K., Hejna, A. (2021). Structural Changes and Their Implications in Foamed Flexible Polyurethane Composites Filled with Rapeseed Oil-Treated Ground Tire Rubber. Journal of Composites Science, 5, 90, were obtained by a one-step method.

Zmniejszenie średniej wielkości porów matrycy, elastycznej pianki poliuretanowej wynikające z wprowadzenia miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych obserwowano również w pracy - Shan, C.M., Idris, M., Ghazali, M.l. (2012). Study of Flexible Polyurethane Foams Reinforced with Coir Fibres and Tyre Particles. International Journal of Applied Physics and Mathematics, 2(2), 123-130. Efekt ten jednak związany był z wprowadzeniem miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych jedynie w ilości 2,50% wagowo masy kompozytu końcowego. W przypadku elastycznych, spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych, zawierających miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych będących przedmiotem wynalazku, miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych wprowadza się w ilości co najmniej 4,50% wagowo masy kompozytu końcowego.A reduction in the average pore size of the flexible polyurethane foam matrix resulting from the introduction of rubber crumb from post-consumer car tires was also observed in the work of Shan, C.M., Idris, M., Ghazali, M.l. (2012). Study of Flexible Polyurethane Foams Reinforced with Coir Fibers and Tyre Particles. International Journal of Applied Physics and Mathematics, 2(2), 123-130. However, this effect was associated with the introduction of rubber crumb from post-consumer car tires in an amount of only 2.50% by weight of the final composite. In the case of flexible, foamed polyurethane-rubber composites containing rubber crumb from post-consumer car tires being the subject of the invention, the rubber crumb from post-consumer car tires is introduced in an amount of at least 4.50% by weight of the final composite.

PL 248565 Β1PL 248565 Β1

Tabela 2Table 2

Współczynnik przewodności cieplnej wyznaczony dla elastycznych, spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych, zawierających miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowychThermal conductivity coefficient determined for flexible, foamed polyurethane-rubber composites containing rubber dust from post-consumer car tires

PróbkaSample PO AFTER P5 P5 P10 P10 P15 P15 P20 P20 Współczynnik przewodności cieplnej, mW/(mK)Thermal conductivity coefficient, mW/(mK) 62,90 62.90 61,22 61.22 62,23 62.23 62,27 62.27 60,20 60.20

Otrzymane elastyczne, spienione kompozyty poliuretanowo-gumowe, zawierające miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych charakteryzują się obniżonym współczynnikiem przewodności cieplnej w stosunku do matrycy, elastycznej pianki poliuretanowej, niezawierającej miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych, co wskazuje na poprawę właściwości termoizolacyjnych.The obtained flexible, foamed polyurethane-rubber composites containing rubber powder from post-consumer car tires are characterized by a reduced thermal conductivity coefficient compared to the matrix, flexible polyurethane foam, not containing rubber powder from post-consumer car tires, which indicates improved thermal insulation properties.

Tabela 3Table 3

Stabilność termiczna wyznaczona dla elastycznych, spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych, zawierających miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowychThermal stability determined for flexible, foamed polyurethane-rubber composites containing rubber dust from post-consumer car tires

PróbkaSample PO AFTER P5 P5 P10 P10 P15 P15 P20 P20 Stabilność termiczna, °CThermal stability, °C 232,5 232.5 240,4 240.4 242,2 242.2 240,9 240.9 243,6 243.6

Otrzymane elastyczne, spienione kompozyty poliuretanowo-gumowe, zawierające miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych charakteryzują się zwiększoną stabilnością termiczną, zdefiniowaną jako temperatura ubytku 2% masy, w stosunku do matrycy, elastycznej pianki poliuretanowej, niezawierającej miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych.The obtained flexible, foamed polyurethane-rubber composites containing rubber powder from post-consumer car tires are characterized by increased thermal stability, defined as the temperature of 2% mass loss, in relation to the matrix, flexible polyurethane foam, not containing rubber powder from post-consumer car tires.

W przypadku pracy - Kosmela, P., Olszewski, A., Zedler, Ł., Burger, P., Formela, K., Hejna, A. (2021). Structural Changes and Their Implications in Foamed Flexible Polyurethane Composites Filled with Rapeseed Oil-Treated Ground Tire Rubber. Journal of Composites Science, 5, 90, również obserwowano wzrost stabilności termicznej kompozytów poliuretanowo-gumowych w stosunku do matrycy, elastycznej pianki poliuretanowej, jednak efekt ten związany był z wykorzystaniem miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych dodatkowo poddanego termomechanicznej modyfikacji z wykorzystaniem surowego i odpadowego oleju rzepakowego. W przypadku elastycznych, spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych, zawierających miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych będących przedmiotem wynalazku, dodatkowe modyfikacje miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych nie są konieczne. Efekt obserwowano również dla pianki zawierającej niemodyfikowany miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych, jednak materiały opisane w pracy - Kosmela, P., Olszewski, A., Zedler, Ł., Burger, P., Formela, K., Hejna, A. (2021). Structural Changes and Their Implications in Foamed Flexible Polyurethane Composites Filled with Rapeseed Oil-Treated Ground Tire Rubber. Journal of Composites Science, 5, 90, otrzymane były metodą jednoetapową.In the case of the work - Kosmela, P., Olszewski, A., Zedler, Ł., Burger, P., Formela, K., Hejna, A. (2021). Structural Changes and Their Implications in Foamed Flexible Polyurethane Composites Filled with Rapeseed Oil-Treated Ground Tire Rubber. Journal of Composites Science, 5, 90, an increase in the thermal stability of polyurethane-rubber composites was also observed compared to the matrix, flexible polyurethane foam, however, this effect was related to the use of rubber powder derived from post-consumer car tires additionally subjected to thermomechanical modification using raw and waste rapeseed oil. In the case of flexible, foamed polyurethane-rubber composites containing rubber powder derived from post-consumer car tires being the subject of the invention, additional modifications of the rubber powder derived from post-consumer car tires are not necessary. The effect was also observed for foam containing unmodified rubber crumb from post-consumer car tires, however, the materials described in the work - Kosmela, P., Olszewski, A., Zedler, Ł., Burger, P., Formela, K., Hejna, A. (2021). Structural Changes and Their Implications in Foamed Flexible Polyurethane Composites Filled with Rapeseed Oil-Treated Ground Tire Rubber. Journal of Composites Science, 5, 90, were obtained by a one-step method.

PL 248565 Β1PL 248565 Β1

Tabela 4Table 4

Współczynnik pochłaniania dźwięku wyznaczony dla elastycznych, spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych, zawierających miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowychSound absorption coefficient determined for flexible, foamed polyurethane-rubber composites containing rubber dust from used car tires

Częstotliwość, Hz Frequency, Hz PróbkaSample PO AFTER P5 P5 PIO PIO P15 P15 P20 P20 Współczynnik pochłaniania dźwiękuSound absorption coefficient 630 630 0,03 0.03 0,04 0.04 0,03 0.03 0,09 0.09 0,04 0.04 800 800 0,01 0.01 0,06 0.06 0,04 0.04 0,12 0.12 0,06 0.06 1000 1000 0,02 0.02 0,07 0.07 0,06 0.06 0,15 0.15 0,10 0.10 1250 1250 0,03 0.03 0,08 0.08 0,08 0.08 0,10 0.10 0,17 0.17 3150 3150 0,06 0.06 0,00 0.00 0,00 0.00 0,12 0.12 0,07 0.07 5000 5000 0,08 0.08 0,10 0.10 0,09 0.09 0,09 0.09 0,07 0.07 6300 6300 0,07 0.07 0,12 0.12 0,09 0.09 0,10 0.10 0,08 0.08

Otrzymane elastyczne, spienione kompozyty poliuretanowo-gumowe, zawierające miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych charakteryzują się podwyższonym współczynnikiem pochłaniania dźwięku, w stosunku do matrycy, elastycznej pianki poliuretanowej, niezawierającej miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych w częstotliwościach przekraczających 630 Hz.The obtained flexible, foamed polyurethane-rubber composites containing rubber powder from post-consumer car tires are characterized by an increased sound absorption coefficient compared to the matrix of flexible polyurethane foam not containing rubber powder from post-consumer car tires at frequencies exceeding 630 Hz.

Korzystny efekt związany ze wzrostem współczynnika pochłaniania dźwięku wynikający z wprowadzenia do matrycy, elastycznej pianki poliuretanowej miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych obserwowano również w pracy - Gayathri, R., Vasanthakumari, R., Padmanabhan, C. (2013). Sound absorption, Thermal and Mechanical behavior of Polyurethane foam modified with Nano silica, Nano clay and Crumb rubber fillers. International Journal of Scientific & Engineering Research, 4(5), 301-308, jednak efekt ten obserwowany był w zakresie częstotliwości 100-200 Hz. Ponadto, efekt ten związany był z wprowadzeniem miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon samochodowych jedynie w ilości 2,00% wagowo masy kompozytu końcowego. W przypadku elastycznych, spienionych kompozytów poliuretanowo-gumowych, zawierających miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych będących przedmiotem wynalazku, miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon samochodowych wprowadza się w ilości co najmniej 4,50% wagowo masy kompozytu końcowego. Ponadto, materiały opisane w pracy - Gayathri, R., Vasanthakumari, R., Padmanabhan, C. (2013). Sound absorption, Thermal and Mechanical behavior of Polyurethane foam modified with Nano silica, Nano clay and Crumb rubber fillers. International Journal of Scientific & Engineering Research, 4(5), 301-308, otrzymane były metodą jednoetapową.A beneficial effect associated with an increase in the sound absorption coefficient resulting from the introduction of crushed rubber from post-consumer car tires into the flexible polyurethane foam matrix was also observed in the work - Gayathri, R., Vasanthakumari, R., Padmanabhan, C. (2013). Sound absorption, thermal and mechanical behavior of polyurethane foam modified with nano silica, nano clay and crumb rubber fillers. International Journal of Scientific & Engineering Research, 4(5), 301-308, however, this effect was observed in the frequency range of 100-200 Hz. Furthermore, this effect was associated with the introduction of crushed rubber from post-consumer car tires only in the amount of 2.00% by weight of the final composite. In the case of flexible, foamed polyurethane-rubber composites containing crumb rubber derived from post-consumer car tires, which are the subject of the invention, crumb rubber derived from post-consumer car tires is incorporated in an amount of at least 4.50% by weight of the final composite. Furthermore, the materials described in the work - Gayathri, R., Vasanthakumari, R., Padmanabhan, C. (2013). Sound absorption, thermal and mechanical behavior of polyurethane foam modified with nano silica, nano clay and crumb rubber fillers. International Journal of Scientific & Engineering Research, 4(5), 301-308, were obtained by a single-step method.

Claims (6)

1. Elastyczny i spieniony kompozyt poliuretanowo-gumowy zawierający miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon, zwłaszcza samochodowych oraz piankę poliuretanową, znamienny tym, że zawiera matrycę elastyczną w postaci elastycznej pianki poliuretanowej w ilości 83,50-95,50% wagowo w stosunku do całego kompozytu poliuretanowo-gumowego oraz miał gumowy o średniej wielkość cząstek poniżej 0,7 mm pochodzący z poużytkowych opon w ilości 4,50-16,50% wagowo w stosunku do całego kompozytu, przy czym sama matryca elastycznej pianki poliuretanowej stanowi produkt reakcji takich składników jak: poli(tetrahydrofuran), gliceryna, dilaurynian dibutylocyny, środek powierzchniowo czynny będący kopolimerem polietero-polidimetylosiloksanowym, wody oraz 2,4-diizocyjanianotoluenu, katalizator będący roztworem 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanu w glikolu dipropylenowym w ilości 0,20-0,50% wagowo.1. Flexible and foamed polyurethane-rubber composite containing rubber powder from post-consumer tires, especially car tires, and polyurethane foam, characterized in that it contains an elastic matrix in the form of flexible polyurethane foam in the amount of 83.50-95.50% by weight in relation to the entire polyurethane-rubber composite and rubber powder with an average particle size below 0.7 mm from post-consumer tires in the amount of 4.50-16.50% by weight in relation to the entire composite, wherein the flexible polyurethane foam matrix itself is a reaction product of the following components: poly(tetrahydrofuran), glycerin, dibutyltin dilaurate, a surfactant being a polyether-polydimethylsiloxane copolymer, water and 2,4-diisocyanate-toluene, a catalyst being a solution of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane in glycol dipropylene in the amount of 0.20-0.50% by weight. 2. Kompozyt według zastrz. 1, znamienny tym, że jako piankę poliuretanową elastyczną wykorzystuje się zwłaszcza piankę elastyczną formowaną, otrzymaną metodą prepolimerową z wykorzystaniem 2,4-diizocyjanianotoluenu.2. A composite according to claim 1, characterized in that the flexible polyurethane foam used is, in particular, a molded flexible foam obtained by the prepolymer method using 2,4-diisocyanate-toluene. 3. Kompozyt według zastrz. 1-2, znamienny tym, że sama matryca elastycznej pianki poliuretanowej stanowi produkt otrzymany z takich składników jak poli(tetrahydrofuran) w ilości 58,00-69,00% wagowo, gliceryna w ilości 3,95-6,30% wagowo, dilaurynian dibutylocyny w ilości 0,18-0,61% wagowo, środek powierzchniowo czynny będący kopolimerem polieteropolidimetylosiloksanowym w ilości 0,05-0,55% wagowo, woda w ilości 0,02-1,10% wagowo oraz 2,4-diizocyjanianotoluen w ilości 21,90-37,60% wagowo.3. A composite according to claim 1-2, characterized in that the matrix of the flexible polyurethane foam itself is a product obtained from the following components: poly(tetrahydrofuran) in the amount of 58.00-69.00% by weight, glycerin in the amount of 3.95-6.30% by weight, dibutyltin dilaurate in the amount of 0.18-0.61% by weight, a surfactant being a polyetherpolydimethylsiloxane copolymer in the amount of 0.05-0.55% by weight, water in the amount of 0.02-1.10% by weight and 2,4-diisocyanate-toluene in the amount of 21.90-37.60% by weight. 4. Kompozyt według zastrz. 1, znamienny tym, że kompozyt zawiera miał gumowy pochodzący z poużytkowych opon w ilości 4,50-16,50% wagowo, korzystnie w ilości co najmniej 13,00% wagowo i matrycę pianki otrzymaną z takich składników jak poli(tetrahydrofuran) w ilości 53,00-61,00% wagowo, gliceryna w ilości 4,00-5,50% wagowo, dilaurynian dibutylocyny w ilości 0,20-0,30% wagowo, środek powierzchniowo czynny będący kopolimerem polietero-polidimetylosiloksanowym w ilości 0,15-0,20% wagowo, woda w ilości 0,15-0,20% wagowo, 2,4-diizocyjanianotoluen w ilości 25,00-29,00% wagowo w stosunku do kompozytu.4. Composite according to claim 1. The method of claim 1, wherein the composite comprises rubber powder from post-consumer tires in an amount of 4.50-16.50% by weight, preferably at least 13.00% by weight, and a foam matrix obtained from the following components: poly(tetrahydrofuran) in an amount of 53.00-61.00% by weight, glycerin in an amount of 4.00-5.50% by weight, dibutyltin dilaurate in an amount of 0.20-0.30% by weight, a surfactant being a polyether-polydimethylsiloxane copolymer in an amount of 0.15-0.20% by weight, water in an amount of 0.15-0.20% by weight, 2,4-diisocyanate-toluene in an amount of 25.00-29.00% by weight of the composite. 5. Kompozyt według zastrz. 1-4, znamienny tym, że ma wielkość porów poniżej 190 mikrometrów, stabilność termiczną przekraczającą 240°C.5. The composite according to claims 1-4, characterized in that it has a pore size below 190 micrometers and thermal stability exceeding 240°C. 6. Sposób otrzymywania elastycznego, spienionego kompozytu poliuretanowo-gumowego polegający na połączeniu miału gumowego pochodzącego z poużytkowych opon, zwłaszcza samochodowych, znamienny tym, że otrzymuje się go metodą dwuetapową, prepolimerową, gdzie pierwszym etapem jest przygotowanie prepolimeru zawierającego poli(tetrahydrofuran) oraz 2,4-diizocyjanianotoluen w stosunku wagowym zdefiniowanym poprzez zamierzoną zawartość wolnych, niezwiązanych grup izocyjanianowych w prepolimerze zawierającą się w przedziale 12-23%, przy czym stosunek wagowy poli(tetrahydrofuranu) oraz 2,4-diizocyjanianotoluenu zawiera się w przedziale od 7,6:10,0 do 10,9:10,0, zaś w celu sporządzenia prepolimeru osusza się poli(tetrahydrofuran) w ilości w ilości od 43,18 do 52,15% wagowo w stosunku do masy prepolimeru w temperaturze co najmniej 90°C, jednak nie wyższej niż 110°C, następnie dodaje się odpowiednią do ilości poli(tetrahydrofuran)u ilość 2,4-diizocyjanianotoluenu stanowiącą od 47,85 do 56,82% masy prepolimeru będącego mieszaniną poli(tetrahydrofuran)u oraz 2,4-diizocyjanianotoluenu i prowadzi reakcje w temperaturze co najmniej 50°C, jednak nie wyższej niż 90°C, do momentu przereagowania grup funkcyjnych, a w drugim etapie otrzymany prepolimer miesza się z mieszaniną poliolową gdzie w celu przygotowania mieszaniny poliolowej, miał gumowy w ilości 9,87-31,59% wagowo w stosunku do masy mieszaniny poliolowej, odpowiadającej 4,50-16,50% wagowo masy kompozytu końcowego, miesza się ze składnikiem poliolowym w ilości 58,59-77,19% wagowo w stosunku do masy mieszaniny poliolowej, odpowiadającej 30,60-35,20% wagowo masy kompozytu końcowego oraz gliceryną w ilości 7,66-12,06% wagowo w stosunku do masy mieszaniny poliolowej, odpowiadającej 4,00-5,50% wagowo masy kompozytu końcowego do uzyskania homogenicznej mieszaniny, następnie, dodaje się katalizator stanowiący roztwór 1,4-diazabicyklo[2.2.2]oktanu w glikolu dipropylenowym w ilości 0,48-0,77% wagowo w stosunku do masy mieszaniny poliolowej, odpowiadającej 0,25-0,35% wagowo masy kompozytu końcowego, dilaurynian dibutylocyny w ilości 0,38-0,66% wagowo w stosunku do masy mieszaniny poliolowej, odpowiadającej 0,20-0,30% wagowo masy kompozytu końcowego, środek powierzchniowo czynny stanowiący kopolimer polietero-polidimetylosiloksanowy, w ilości 0,29-0,44% wagowo w stosunku do masy mieszaniny poliolowej, odpowiadającej 0,15-0,20% wagowo masy kompozytu końcowego, oraz wodę destylowaną w ilości 0,29-0,44% wagowo w stosunku do masy mieszaniny poliolowej, odpowiadającej 0,15-0,20% wagowo masy kompozytu końcowego, zaś tak przygotowaną mieszaninę poliolową miesza się z prepolimerem, do momentu uzyskania jednolitej mieszaniny.6. A method for obtaining a flexible, foamed polyurethane-rubber composite consisting in combining rubber powder from used tires, especially car tires, characterized in that it is obtained by a two-stage prepolymer method, wherein the first stage is the preparation of a prepolymer containing poly(tetrahydrofuran) and 2,4-diisocyanate-toluene in a weight ratio defined by the intended content of free, unbound isocyanate groups in the prepolymer in the range of 12-23%, wherein the weight ratio of poly(tetrahydrofuran) and 2,4-diisocyanate-toluene is in the range of 7.6:10.0 to 10.9:10.0, and in order to prepare the prepolymer, poly(tetrahydrofuran) is dried in an amount of 43.18 to 52.15% by weight in relation to the weight of the prepolymer at a temperature of at least 90°C, but not higher than 110°C, then an amount of 2,4-diisocyanate toluene appropriate to the amount of poly(tetrahydrofuran) constituting from 47.85 to 56.82% of the mass of the prepolymer being a mixture of poly(tetrahydrofuran) and 2,4-diisocyanate toluene is added and the reactions are carried out at a temperature of at least 50°C, but not higher than 90°C, until the functional groups react, and in the second stage the obtained prepolymer is mixed with a polyol mixture, where in order to prepare a polyol mixture, rubber powder in the amount of 9.87-31.59% by weight in relation to the mass of the polyol mixture, corresponding to 4.50-16.50% by weight of the mass of the final composite, is mixed with a polyol component in the amount of 58.59-77.19% by weight in relation to the mass of the mixture polyol, corresponding to 30.60-35.20% by weight of the final composite and glycerine in the amount of 7.66-12.06% by weight of the polyol mixture, corresponding to 4.00-5.50% by weight of the final composite to obtain a homogeneous mixture, then, a catalyst is added which is a solution of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane in dipropylene glycol in the amount of 0.48-0.77% by weight of the polyol mixture, corresponding to 0.25-0.35% by weight of the final composite, dibutyltin dilaurate in the amount of 0.38-0.66% by weight of the polyol mixture, corresponding to 0.20-0.30% by weight of the final composite, a surfactant which is a copolymer polyether-polydimethylsiloxane, in an amount of 0.29-0.44% by weight of the polyol mixture, corresponding to 0.15-0.20% by weight of the final composite, and distilled water in an amount of 0.29-0.44% by weight of the polyol mixture, corresponding to 0.15-0.20% by weight of the final composite, and the polyol mixture thus prepared is mixed with the prepolymer until a uniform mixture is obtained.
PL441893A 2022-08-01 Method for obtaining a flexible and foamed polyurethane-rubber composite and a flexible and foamed polyurethane-rubber composite PL248565B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL441893A PL248565B1 (en) 2022-08-01 Method for obtaining a flexible and foamed polyurethane-rubber composite and a flexible and foamed polyurethane-rubber composite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL441893A PL248565B1 (en) 2022-08-01 Method for obtaining a flexible and foamed polyurethane-rubber composite and a flexible and foamed polyurethane-rubber composite

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL441893A1 PL441893A1 (en) 2024-02-05
PL248565B1 true PL248565B1 (en) 2025-12-29

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hejna et al. Waste tire rubber as low-cost and environmentally-friendly modifier in thermoset polymers–A review
Piszczyk et al. Effect of ground tire rubber on structural, mechanical and thermal properties of flexible polyurethane foams
de Mello et al. The effect of post-consumer PET particles on the performance of flexible polyurethane foams
Nikje et al. Polyurethane waste reduction and recycling: From bench to pilot scales
Silva et al. Evaluation of rubber powder waste as reinforcement of the polyurethane derived from castor oil
US6136870A (en) Modified rebond polyurethane foam structure and method of making such structure
KR900004671B1 (en) Polymeric materials having controlled physical properties and processes for obtaining these
CN105602057A (en) Thermoset composite material and structural component and method of making the same from engineered recycled rubber powder
Datta et al. Mechanical recycling via regrinding, rebonding, adhesive pressing, and molding
US20050096400A1 (en) Method for recycling polyurethane and a composition comprising recycled polyurethane
JP3173993B2 (en) Manufacturing method of composite resin
CN117043246A (en) Polyurethane recycling methods and systems
Xu et al. Unexpected toughening of poly (lactic acid) by microwave-assisted devulcanization of waste latex rubber
Nikje Recycling of polyurethane wastes
US20040000736A1 (en) Process for the production of polyurethane molded parts and their use
CN114630851B (en) In-situ Formation of Low-density Thermoplastic Polyurethane Flexible Foam
JPH05269742A (en) Crushing method for plastic or natural organic polymer
Ranjbar et al. Biopolymers in automotive industry
US20050096399A1 (en) Method for recycling polyurethane and a composition comprising recycled polyurethane
PL248565B1 (en) Method for obtaining a flexible and foamed polyurethane-rubber composite and a flexible and foamed polyurethane-rubber composite
CN113185664B (en) Improved polyurethane foam and preparation method thereof
Shinko Introduction to Mechanical Recycling and Chemical Depolymerization
KR100288605B1 (en) Manufacturing Method of Chip Molded Parts for Automobile Using Polyurethane Waste Materials
JP3134240B2 (en) Crosslinked polyurethane resin powder and method for producing the same
Hejna et al. The impact of filler thermomechanical modifications on static and dynamic mechanical performance of flexible foamed polyurethane/ground tire rubber/zinc borate composites