BR112017011940B1 - Sistema de reação para formação de uma espuma de poliuretano e método para formar uma espuma de poliuretano - Google Patents

Sistema de reação para formação de uma espuma de poliuretano e método para formar uma espuma de poliuretano Download PDF

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Abstract

um sistema de reação para a formação de uma espuma de poliuretano inclui um componente isocianato que tem pelo menos um componente isocianato e um componente reativo com isocianato que é uma mistura formada por adição de pelo menos um componente poliol, um componente aditivo, e uma dispersão aquosa de polímero pré-formado. a mistura inclui, baseado no peso total da mistura, de 50,0% em peso a 99,8% em peso de um componente poliol incluindo, pelo menos, um poliéter poliol, a partir de 0,1% em peso a 50,0% em peso de um componente aditivo que compreende pelo menos um catalisador, e de 0,1% em peso a 6,0% em peso de uma dispersão aquosa de polímero pré-formado. a dispersão aquosa de polímero pré-formado tem um teor de sólidos de 10% em peso a 80% em peso, com base no peso total da dispersão aquosa de polímero pré-formado, e é uma de uma dispersão aquosa de polímero ácido ou uma dispersão aquosa de polímero de poliolefina modificada com ácido em que a poliolefina é derivada de pelo menos um c2 a c20 alfa-olefina.

Description

Campo
[0001] Modalidades se referem a espumas de poliuretano preparadas utilizando uma dispersão aquosa de polímero pré- formado e um método de fabricação de tais espumas de poliuretano.
Introdução
[0002] A espuma de poliuretano (como espuma de alta resiliência, espuma convencional/bloco de espuma, espuma de baixa densidade, de espuma de alta densidade, espuma rígida e/ou espuma viscoelástica) é caracterizada pela formação de polímeros de poliuretano. Os polímeros de poliuretano podem ser polímeros termoendurecíveis. Por exemplo, os polímeros de poliuretano podem ser usados em produtos de espuma, como assentos, painéis de espuma rígida, produtos elastoméricos (como vedantes, gaxetas, pneus, rodas, etc.), adesivos, revestimentos, selantes, aplicações de conforto (como roupa de cama e travesseiros), aplicações de absorção de choque (como em acolchoados atléticos e capacetes) e aplicações à prova de som (como interiores de automóveis).
Sumário
[0003] Modalidades podem ser realizadas ao proporcionar um sistema de reação para a formação de uma espuma de poliuretano que tem uma resiliência maior do que 20% como medido de acordo com ASTM D 3574, o sistema de reação incluindo um componente de isocianato que tem pelo menos um isocianato e um índice de isocianato do sistema de reação é entre 70 e 150; e um componente reativo de isocianato que é uma mistura formada por adição de pelo menos um componente poliol, um componente de aditivo, e uma dispersão aquosa de polímero pré-formado. A mistura inclui de 50,0% em peso a 99,8% em peso de um componente poliol, com base no peso total da mistura, o componente poliol incluindo, pelo menos, um poliol poliéter, a partir de 0,1% em peso a 50,0% em peso de um componente aditivo, com base no peso total da mistura, que inclui, pelo menos, um catalisador, e de 0,1% em peso a 6,0% em peso de uma dispersão aquosa de polímero pré-formado, com base no peso total da mistura. A dispersão aquosa de polímero pré-formado tem um teor de sólidos de 10% em peso a 80% em peso, com base no peso total da dispersão aquosa de polímero pré-formado, e é um de uma dispersão de polímero aquosa de ácido acético ou uma dispersão aquosa de polímero de poliolefina modificada com ácido em que a poliolefina é derivada de pelo menos uma C2 a C20 alfa- olefina.
Breve descrição dos Desenhos
[0004] A figura 1 ilustra uma representação esquemática exemplificativa de um aparelho de extrusão em fusão utilizado para preparar uma dispersão aquosa de polímero pré-formado.
Descrição detalhada
[0005] Uma espuma de poliuretano (como uma espuma convencional flexível e/ou uma espuma de alta resiliência) pode ser caracterizada como tendo uma resiliência que é maior do que 20% como medido de acordo com ASTM D 3574 (pode também ser referido como uma Teste de Rebote de Esfera). Por exemplo, a resiliência pode ser maior do que 20% e até 45% para uma espuma flexível convencional. A resiliência pode ser maior do que 45% para uma espuma de alta resiliência. Por exemplo, a resiliência pode ser menos do que 75% para a espuma de alta resiliência.
[0006] As espumas de poliuretano podem ser preparadas usando um sistema de reação que inclui um componente isocianato e um componente reativo com isocianato. Em particular, a espuma de poliuretano é formada como produto da reação do componente isocianato e o componente reativo com isocianato. O componente isocianato inclui pelo menos um isocianato, como um pré- polímero terminado com isocianato e/ou um poli-isocianato. O componente reativo com isocianato inclui pelo menos um composto tendo um grupo átomo de hidrogênio reativo com isocianato, como um grupo hidroxil e/ou um grupo amina. O componente isocianato e/ou o componente reativo com isocianato pode incluir um aditivo como um catalisador, um agente de cura, um surfactante, um agente de sopro, uma poliamina, e/ou um material de enchimento.
[0007] De acordo com modalidades, o componente reativo com isocianato inclui pelo menos três componentes. Em particular, o componente reativo com isocianato inclui um componente poliol, um componente aditivo, e uma dispersão aquosa de polímero pré-formado.
[0008] O componente poliol contabiliza para 50,0% em peso a 99,8% em peso (por exemplo, 60,0% em peso a 99,8% em peso, 70,0% em peso a 99,5% em peso, 80,0% em peso a 99,0% em peso, 90,0% em peso a 99,0% em peso, etc, de modo a ser o componente principal do sistema de reação para formar a espuma de poliuretano poliuretano) do componente reativo com isocianato. O componente poliol inclui pelo menos um poliéter poliol e pode, opcionalmente, incluir, pelo menos, um poliol de poliéster.
[0009] O componente aditivo pode incluir um catalisador, um agente de cura, um surfactante, um agente de sopro, uma poliamina, água e/ou um material de enchimento. O componente aditivo contabiliza para 0,1% em peso a 50,0% em peso (por exemplo, 0,1% em peso a 40,0% em peso, 0,1% em peso a 30,0% em peso, 0,1% em peso a 20,0% em peso, 0,1% em peso a 15,0% em peso, 0,1% em peso a 10,0% em peso, 0,1% em peso a 5,0% em peso, etc.) do componente aditivo, com base no peso total do componente reativo com isocianato. O componente aditivo em modalidades exemplificativas inclui pelo menos um catalisador e pelo menos um surfactante.
[0010] A dispersão aquosa de polímero pré-formado contabiliza para 0,1% em peso a 6,0% em peso (por exemplo, 0,1% em peso a 5,0% em peso, 0,1% em peso a 4,1% em peso, 0,1% em peso a 4,0% em peso, 0,1% em peso a 3,5% em peso, 0,1% em peso a 3,0% em peso, 0,4% em peso a 2,5% em peso, 0,5% em peso a 2,4% em peso, etc.) do componente reativo com isocianato. A dispersão aquosa de polímero pré-formado é uma de uma dispersão aquosa de polímero ácido ou uma dispersão aquosa de polímero de poliolefina modificado com ácido em que a poliolefina é derivada de pelo menos uma C2 a C20 alfa-olefina (por exemplo, pelo menos uma C2 a C10 alfa-olefina e/ou C2 a C8 alfa- olefina). A dispersão aquosa de polímero pré-formado tem um teor de sólidos de 10% em peso a 80% em peso, com base no peso total da dispersão aquosa de polímero pré-formado. A dispersão aquosa de polímero pode ser uma combinação de uma ou mais dispersões aquosas de polímeros que são usadas para formar a espuma de poliuretano.
[0011] A espuma de poliuretano preparada utilizando o aditivo de dispersão aquosa de polímero pré-formado pode ter um fluxo de ar maior do que 2,4 L/s (cerca de 5,0 pés cúbicos padrão por minuto (scfm)) sob condições padrões. Por exemplo, uma espuma de poliuretano pode ser preparada que tem um fluxo de ar aumentado sem sacrificar a resiliência.
Dispersão Aquosa de Polímero Pré-formado
[0012] A dispersão aquosa de polímero inclui, pelo menos, (a) um polímero base que inclui um polímero ácido e/ou um polímero de poliolefina modificada com ácido e (b) um meio fluido (neste caso, água), em que o polímero de base é disperso no meio fluido. A dispersão aquosa de polímero pré-formado pode ser um componente de fase líquida contínua em condições ambientes de temperatura ambiente e pressão atmosférica e é derivada a partir de uma fase líquida (ou seja, o meio fluido) e uma fase sólida (isto é, o polímero de base).
[0013] Em modalidades, a dispersão aquosa de polímero pré- formado é uma dispersão aquosa de um polímero ácido ou uma dispersão aquosa de polímero de poliolefina modificada com ácido em que a poliolefina é derivada de pelo menos uma C2 a C20 de alfa-olefina. Por dispersão aquosa de polímero ácido entende-se uma dispersão aquosa preparada com um polímero à base de ácido. Por dispersão aquosa de polímero de poliolefina modificada com ácido entende-se uma dispersão aquosa preparada com um polímero de poliolefina modificada com ácido. Por derivado de pelo menos uma C2 a C20 alfa-olefina pretende-se significar que a poliolefina é um polímero preparado usando pelo menos uma alfa-olefina, em que cada alfa-olefina utilizada é uma de uma C2 a C20 alfa-olefina (por exemplo, a poliolefina pode ser derivada a partir de pelo menos um de etileno, propileno, butileno, hexeno e/ou octeno). Em modalidades exemplificativas, a poliolefina pode ser um polímero à base de etileno e/ou um polímero à base de propileno
[0014] Como aqui utilizado, por polímero entende-se um composto preparado por polimerização de monômeros, do mesmo tipo ou um tipo diferente. Assim, o polímero termo abrange o termo homopolímero, geralmente empregado para se referir aos polímeros preparados a partir de apenas um tipo de monômero, e o termo interpolímero. Este também abrange todas as formas de interpolímeros, por exemplo, aleatório, em bloco, homogêneo, heterogêneo, etc. Por copolímero/interpolímero entende-se um polímero preparado por polimerização de pelo menos dois tipos diferentes de monômeros. Estes termos incluem ambos os copolímeros clássicos, isto é, polímeros preparados a partir de dois tipos diferentes de monômeros, e polímeros preparados a partir de mais do que dois tipos diferentes de monômeros, por exemplo, terpolímeros, tetrapolímeros, etc.
[0015] Por polímero à base de etileno entende-se um polímero que inclui um percentual em peso principal de monômero etileno polimerizado (com base no peso total de monômeros polimerizáveis) e, opcionalmente, pode compreender, pelo menos, um comonômero polimerizado diferente de etileno (como, pelo menos, um selecionado a partir de uma C3 a C20 alfa- olefina), de modo a formar um interpolímero à base de etileno. Por exemplo, quando o polímero à base de etileno é um copolímero de etileno-propileno, a quantidade de etileno pode ser maior do que 50% em peso, com base no peso total do copolímero. “Unidades derivadas de etileno” e termos semelhantes significam as unidades de um polímero que se formou a partir de monômeros de polimerização de etileno.
[0016] Por polímero à base de propileno entende-se um polímero que inclui um percentual em peso principal de monômero propileno polimerizado (com base no peso total de monômeros polimerizáveis), e, opcionalmente, pode compreender, pelo menos, um comonômero polimerizado diferente de propileno (como, pelo menos, um selecionado a partir de uma C2 e C4 a C20 alfa-olefina), de modo a formar um interpolímero à base de propileno. Por exemplo, quando o polímero à base de propileno é um copolímero de propileno-etileno, a quantidade de propileno pode ser maior do que 50% em peso, com base no peso total do copolímero. “Unidades derivadas de propileno” e termos semelhantes significam as unidades de um polímero que se formou a partir da polimerização de monômeros de propileno.
[0017] Dispersão aquosa de polímero ácido exemplificativa pode incluir interpolímeros de etileno-ácido acrílico, interpolímeros de etileno-ácido metacrílico e/ou interpolímeros de etileno-ácido crotônico. O interpolímero de etileno-ácido acrílico é preparado por copolimerização de pelo menos o etileno e ácido acrílico. O interpolímero de etileno- ácido metacrílico é preparado por copolimerização de pelo menos o etileno e o ácido metacrílico. O interpolímero de etileno- ácido crotônico é preparado por copolimerização de pelo menos o etileno e ácido crotônico. Entende-se que em tal uma dispersão aquosa de polímero ácido, modalidades exemplares não estão limitadas a apenas interpolímeros de etileno-ácido acrílico, interpolímeros de etileno-ácido metacrílico e/ou interpolímeros de etileno-ácido crotônico. Por exemplo, o etileno pode ser copolimerizado com mais do que um dos seguintes: ácido acrílico, ácido metacrílico, e/ou ácido crotônico.
[0018] Exemplos de dispersões aquosas de polímero ácido podem incluir, pelo menos, um copolímero de etileno- ácido acrílico (EAA) (e/ou copolímero de etileno-ácido metacrílico) como o polímero de base que é disperso no meio fluido (neste caso, água). A dispersão pode ser ativada pela tecnologia BLUEWAVE™, que é uma tecnologia de dispersão mecânica proprietária e patenteada que é marca registrada da The Dow Chemical Company ou de uma companhia afiliada da The Dow Chemical Company. Por exemplo, o EAA pode ser preparado por copolimerização de etileno com ácido acrílico, o que produz copolímeros EAA de etileno-ácido acrílico. O copolímero de etileno-ácido acrílico pode ter um teor de ácido acrílico de pelo menos 10% em peso (por exemplo, a partir de 10% em peso a 70% em peso, de 10% em peso a 60% em peso, de 10% em peso a 50% em peso, de 10 % em peso a 40% em peso, de 10% em peso a 30% em peso, e/ou de 15% em peso a 25% em peso). Copolímeros EAA exemplares estão disponíveis como produtos PRIMACOR™, disponíveis a partir de THE DOW CHEMICAL COMPANY. O copolímero EAA pode ter um índice de fusão de 100-2000 g/10 minutos (método ASTM D-1238 a 190°C e 2,16 kg). O copolímero EAA pode ter uma viscosidade de Brookfield de 5 a 13 Pa.s (5.000 a 13.000 cps) a 176°C (350°F), e está disponível a partir de The Dow Chemical Company.
[0019] O copolímero de etileno-ácido metacrílico pode ser preparado pela copolimerização de etileno e de ácido metacrílico. Exemplos de etileno-ácido acrílico, etileno- ácido metacrílico e/ou copolímeros de etileno- ácido crotônico são discutidos na Patente US 4.599.392 e/ou 4.988.781.
[0020] As dispersões aquosas de polímero de poliolefina modificada com ácido exemplares incluem dispersões vendidas como produtos HYPOD™, disponíveis a partir de The Dow Chemical Company. Os produtos HYPOD™ podem ser ativados pela tecnologia BLUEWAVE™, que é uma tecnologia de dispersão mecânica proprietária e patenteada que é marca registrada da The Dow Chemical Company ou de uma companhia afiliada da The Dow Chemical Company. Tecnologia BLUEWAVE™ pode utilizar um processo mecânico de alto cisalhamento que pode funcionar tomando polímeros e elastômeros termoplásticos tradicionais e quebrando-os em partículas submicrônicas. As dispersões aquosas de polímeros modificados com ácido podem incluir dispersões à base de propileno e dispersões à base de etileno, que podem combinar o desempenho dos termoplásticos e elastômeros de alto peso molecular com as vantagens de aplicação de uma dispersão à base de água com alto teor de sólidos. A poliolefina da dispersão pode ser uma poliolefina catalisada por metaloceno. Poliolefinas exemplares são vendidas nos produtos AFFINITY™, ENGAGE™, VERSIFY™, e INFUSE™, disponíveis a partir de Dow Chemical Company.
[0021] A dispersão aquosa de polímero pode ser preparada usando um agente neutralizante. Os agentes de neutralização exemplares incluem amônia, hidróxido de amônio, hidróxido de potássio, hidróxido de sódio, hidróxido de lítio, e suas combinações. Por exemplo, se um grupo polar do polímero de base é ácido ou básico em natureza, o polímero pode ser parcialmente ou totalmente neutralizado com um agente neutralizante para formar um sal correspondente. Com a dispersão de polímero modificado com ácido preparada utilizando EAA é utilizada, o agente neutralizante é uma base, como hidróxido de amônio, hidróxido de potássio, e/ou hidróxido de sódio. Aqueles especialistas na técnica apreciarão que a seleção de um agente neutralizante apropriado pode depender da composição específica formulada, e que uma tal escolha está dentro do conhecimento daqueles especialistas na técnica.
[0022] A dispersão aquosa de polímero pode ser preparada num processo de extrusão, por exemplo, como discutido na Patente US 8.318.257. A FIGURA 1 ilustra um diagrama esquemático de um exemplar de um aparelho de extrusão para a fabricação de dispersões aquosas de polímeros. Uma extrusora 1 (como uma extrusora de parafuso duplo) pode ser acoplada a um dispositivo de controle de pressão 2 (como uma válvula de controle de pressão, um regulador de contrapressão, uma bomba de fusão, e/ou uma bomba de engrenagem). Um reservatório de agente neutralizante 3 e um reservatório de água inicial 4, cada um dos quais inclui uma bomba (não mostrada), pode ser fornecido em ligação com a extrusora 1. As quantidades desejadas de água e agente neutralizante inicial são fornecidas a partir do reservatório de agente neutralizante 3 e o reservatório de água inicial 4, respectivamente. Qualquer bomba adequada pode ser utilizada, por exemplo, com base no fluxo desejado. O agente neutralizante e água inicial podem ser pré-aquecidos num pré-aquecedor.
[0023] A resina de polímero (como um polímero ácido e/ou um polímero de poliolefina) pode ser alimentada a partir do alimentador 7 para uma entrada 8 da extrusora 1, onde a resina é fundida ou manipulada. A resina de polímero pode ser fornecida sob a forma de peletes, pó e/ou flocos, por exemplo. Um agente dispersante pode ser adicionado ao extrusor através de e, juntamente com a resina de polímero ou pode ser fornecida separadamente à extrusora 1. Por exemplo, o polímero (e o agente de dispersão se incluído) pode ser fundido, misturado, e transmitido por meio de parafusos em uma zona de mistura e transmissão. A resina de polímero fundida é então liberada a partir da zona de mistura e transmissão para uma zona de emulsificação da extrusora onde as quantidades iniciais de água e agente neutralizante (a partir dos reservatórios 3 e 4) são adicionadas através de uma entrada 5. A mistura resultante emulsificada pode ser ainda diluída pelo menos uma vez usando água adicional através da entrada 9 a partir de reservatório 6 em uma diluição e zona de resfriamento da extrusora 1. Como seria entendido por uma pessoa com conhecimentos correntes na técnica, pelo menos em vista da Patente US 8.318.257, o esquema de diluição da mistura emulsificada resultante pode ser variado (por exemplo, baseado no teor de sólidos desejado). Por exemplo, a mistura emulsificada pode ser ainda diluída com meio de dispersão adicional a partir de reservatórios adicionais, em uma zona de diluição da extrusora 1. A dispersão pode ser diluída a pelo menos 30 por cento em peso de dispersão na zona de diluição.
[0024] No que diz respeito aos parafusos na zona de mistura e transmissão, um ou mais orifícios de restrição de rotação podem ser localizados ao longo do parafuso. O orifício de restrição de rotação pode melhorar a estabilidade do processo de formação de dispersão. Podem ser utilizados orifícios de restrição não rotativos. Os parafusos podem incluir discos de amassar de mistura elevada, em algumas modalidades. Além dos discos de amassar de mistura elevada 60 descritos acima e discos de amassar de volume livre baixo opcionalmente 62, que podem minimizar a distribuição de tamanho de partícula ponderada em volume das dispersões formadas usando a extrusora 1.
[0025] A extrusora 1 inclui zonas de criação de emulsão de fase interna elevadas (HIPE) ao longo de um comprimento da mesma, por exemplo, como discutido na Patente US 8.318.257. Por exemplo, a dispersão aquosa de polímero pode ser preparada utilizando um sistema que incorpora 12 zonas HIPE, em que a temperatura é variável nas zonas. Dependendo da composição de alimentação (como o polímero, agente de dispersão, agente neutralizante, etc.), pode ser desejável ter uma zona HIPE maior ou menor. Vários pontos de injeção de meio de dispersão podem ser fornecidos para permitir que as zonas HIPE sejam estendidas ou encurtadas conforme necessário. À medida que o tamanho de partícula das partículas de polímero dispersas é formado na zona HIPE, uma mistura adequada deve ser fornecida para desenvolver o tamanho de partícula desejado. Tendo um comprimento variável para a zona HIPE pode permitir uma faixa mais ampla de polímeros a serem processados em uma única extrusora, proporcionando a flexibilidade do processo, entre outros benefícios.
[0026] Os barris de extrusão de parafuso duplo, parafusos, e pontos de injeção de meio de diluição podem ser variados de tal modo que o comprimento para diâmetro (L/D) da zona HIPE é de pelo menos 16 quando se produz dispersões contendo EEA. Os aparelhos acima descritos podem ser usados para produzir dispersões, em que, em algumas modalidades, a taxa de alimentação do polímero pode variar de cerca de 22 a cerca de 907 kg/h (cerca de 50 a cerca de 2000 lb/h). Em outras modalidades, a taxa de alimentação do polímero pode variar de cerca de 45 e cerca de 454 kg/h (entre cerca de 100 a cerca de 1000 lb/h). Em outras modalidades, a velocidade do parafuso pode variar de cerca de 300 rpm a cerca de 1.200 rpm. Em ainda outras modalidades, a pressão de descarga da extrusora pode ser mantida a uma pressão que varia de cerca de 2,07 a 5,51 MPag (300 a cerca de 800 psig (de cerca de 21 bar a cerca de 56 bar)). Componente poliol
[0027] O componente poliol inclui pelo menos um poliéter poliol e/ou poliol de poliéster. Exemplos de poliéter polióis são o produto de reação de óxidos de alquileno (como pelo menos um óxido de etileno, óxido de propileno, e/ou óxido de butileno) com iniciadores contendo de 2 a 8 átomos de hidrogênio ativos por molécula. Iniciadores exemplares incluem etileno glicol, dietileno glicol, propileno glicol, dipropileno glicol, butanodiol, glicerol, trimetilolpropano, trietanolamina, pentaeritritol, sorbitol, etileno diamina, tolileno diamina, diaminodifenilmetano, poliaminas de polimetileno polifenileno, etanolamina, dietanolamina e misturas desses iniciadores. Polióis exemplares incluem produtos VORANOL™ e VORALUX™, disponíveis a partir de The Dow Chemical Company. O componente poliol pode incluir polióis que são utilizáveis para formar espumas de poliuretano.
[0028] Por exemplo, o componente poliol pode incluir, pelo menos, um poliéter poliol polioxipropileno-polioxietileno que tem um teor de óxido de etileno menor do que 20% em peso, tem uma funcionalidade hidroxil de 1,5 a 5,2 (por exemplo, 2,0 a 4,5 e/ou 2,5 a 4,5), e tem um peso equivalente em hidroxil de 200 g/equivalentes mol a 2.200 g//equivalentes mol (por exemplo, 300 g/equivalentes mol a 2100 g/equivalentes mol, 500 g/equivalentes mol a 2000 g/equivalentes mol, 800 g/equivalentes mol a 1.950 g/equivalentes mol, e/ou 1000 g/equivalentes mol a 1900 g/equivalentes mol). Por exemplo, o poliéter poliol polioxipropileno-polioxietileno pode ser considerado um triol ou tetraol.
[0029] O poliéter poliol polioxipropileno-polioxietileno pode contabilizar para por, pelo menos, 50% em peso e até 99% em peso (por exemplo, de 60% em peso a 99% em peso, de 70% em peso a 99% em peso, de 75% em peso a 99 % em peso, de 75% em peso a 98% em peso, de 80% em peso a 98% em peso, de 85% em peso a 98% em peso, e/ou de 90% em peso a 98% em peso) do componente reativo com isocianato, por exemplo, quando o componente poliol é usado para preparar uma espuma flexível convencional/bloco de de espuma. Quando o poliéter poliol polioxipropileno-polioxietileno é utilizado em espuma flexível convencional/bloco de espuma, o peso equivalente em hidroxil pode ser a partir de 800 g/equivalentes mol a 1500 g/equivalentes mol, e/ou 1000 g/equivalentes mol a 1300 g/equivalentes mol.
[0030] O poliéter poliol polioxipropileno-polioxietileno pode contabilizar para, pelo menos, 50% em peso e até 99% em peso (por exemplo, de 55% em peso a 99% em peso, de 60% em peso a 95% em peso, de 65% em peso a 90 % em peso, de 70% em peso a 85% em peso, e/ou de 70% em peso a 80% em peso) do componente reativo com isocianato, por exemplo, quando o componente de poliol é usado para preparar uma espuma de alta resiliência. Quando o poliéter poliol polioxipropileno- polioxietileno é utilizado em espuma de alta resiliência, o peso equivalente em hidroxil pode ser de 1000 g/equivalentes mol a 2000 g/equivalentes mol, e/ou 1500 g/equivalentes mol a 1950 g/equivalentes mol.
[0031] Por exemplo, o componente poliol pode incluir um poliéter poliol polioxietileno-polioxipropileno que tem um teor de óxido de etileno de pelo menos 50% em peso (pelo menos 60% em peso e/ou pelo menos, 65% em peso, e o restante de unidades derivadas a partir de óxido de propileno) que tem uma funcionalidade hidroxil de 2,7 a 8,2 (por exemplo, 4,0 a 7,5, 5,0 a 7,5, e/ou 6,5 a 7,2), e tem um peso equivalente em hidroxil a partir de 200 g/equivalentes mol a 2200 g/equivalentes mol (por exemplo, 300 g/equivalentes mol a 2100 g/equivalentes mol, 800 g/equivalentes mol a 2000 g/equivalentes mol, 1000 g/equivalentes mol a 1950 g/equivalentes mol, e/ou 1500 g/equivalentes mol a 1950 g/equivalentes mol). O poliéter poliol polioxietileno- polioxipropileno que tem um teor de óxido de etileno de pelo menos 50% pode contabilizar para 5% em peso a 90% em peso (por exemplo, 5% em peso a 70% em peso, 10% em peso a 50% em peso, 10% em peso a 40% em peso, 15% em peso a 35% em peso, e/ou 20% em peso a 30% em peso) do componente reativo com isocianato, por exemplo, quando o componente de poliol é usado para preparar uma espuma de alta resiliência. O poliéter poliol polioxietileno-polioxipropileno que tem um teor de óxido de etileno de pelo menos 50% em peso pode ser o componente minoritário no componente reativo com isocianato quando se forma a espuma de alta resiliência, por exemplo, pode estar presente em menor quantidade que o poliéter poliol polioxipropileno-polioxietileno que tem um teor de óxido de etileno menor do que 20% em peso.
[0032] O componente poliol pode incluir um poliol de copolímero baseado em estireno acrilonitrila (isto é, um poliol de copolímero SAN). O poliol de copolímero SANs pode incluir polióis à base de petróleo convencionais (por exemplo, um poliéter poliol) que inclui partículas de polímero SAN dispersas neste. Preparação dos polióis de polímero SAN pode incluir a preparação (por polimerização IN SITU) de uma mistura de acrilonitrila e estireno com um poliol. Podem ser utilizados métodos conhecidos na técnica. A proporção de estireno para acrilonitrila polimerizada IN SITU no poliol pode estar na faixa de 0:100 a 100:0 partes por peso (por exemplo, de 80:20 a 20:80), com base no peso total da mistura de estireno/acrilonitrila. O poliol de copolímero SAN pode ter valores de hidroxil dentro da faixa de 10 a 200 e/ou de 20 a 60. Os polióis de copolímero SANs podem ter um teor de sólidos de 5% em peso a 70% em peso, de 10% em peso a 65% em peso, de 15% em peso a 60% em peso, de 25% em peso a 55% em peso, de 30% em peso a 55% em peso, e/ou de 40% em peso a 50% em peso. O poliol de copolímero SANs pode contabilizar para menos de 50% em peso do componente reativo com isocianato, por exemplo, quando o componente de poliol é usado para preparar uma espuma de alta resiliência. Por exemplo, a quantidade do poliol de copolímero SANs pode ser de 0,5% em peso a 50,0% em peso, de 1,0% em peso a 30,0% em peso, de 1,0% em peso a 20,0% em peso e/ou de 1,0% em peso a 5,0% em peso.
[0033] Numa modalidade exemplar, o componente poliol pode incluir uma mistura de poliéter poliol polioxietileno- polioxipropileno que tem um teor de óxido de etileno de pelo menos 50% em peso, o poliéter poliol polioxietileno- polioxipropileno que tem um teor de óxido de etileno menor do que 20% em peso, e o poliéter poliol de polioxipropileno.
[0034] O componente poliol pode ser misturado com a dispersão aquosa de polímero pré-formado (e opcionalmente pelo menos parte do componente aditivo) antes de contatar o componente isocianato. Componente aditivo
[0035] O componente aditivo é separado a partir dos componentes que formam a dispersão aquosa pré-formada e o componente poliol. O componente aditivo é parte do componente reativo com isocianato, mas outros aditivos podem ser incorporados no componente isocianato. O componente aditivo pode incluir um catalisador, um agente de cura, um agente de reticulação, um surfactante, um agente de sopro (aquoso e não aquoso, separado da dispersão aquosa de polímero), uma poliamina, um plastificante, uma fragrância, um pigmento, um antioxidante, um estabilizador de UV, água (separada da dispersão aquosa de polímero) e/ou um material de enchimento. Outros aditivos exemplares incluem um extensor de cadeia, retardadores de chama, supressor de fumaça, agente de secagem, talco, pó, agente de liberação do molde, partículas de polímero de borracha (“gel”), e outros aditivos que são conhecidos na técnica para utilização em espumas de poliuretano e produtos de espuma de poliuretano.
[0036] O componente aditivo pode incluir catalisador de estanho, catalisador de zinco, catalisador de bismuto, e/ou catalisador de amina. A quantidade total de catalisador no componente reativo com isocianato pode ser de 0,1% em peso a 3,0% em peso.
[0037] Um surfactante pode ser incluído no componente aditivo, por exemplo, para ajudar a estabilizar a espuma conforme esta expande e cura. Exemplos de surfactantes incluem surfactantes não iônicos e agentes umectantes, como os que são preparados pela adição sequencial de óxido de propileno e depois óxido de etileno ao propileno glicol, organossilicones sólidos ou líquidos, e os éteres de polietileno glicol de álcoois de cadeia longa. Podem ser utilizados surfactantes iônicos como aminas terciárias ou sais de alcanolamina de ésteres de alquil sulfato ácido de cadeia longa, ésteres alquil sulfônicos e ácidos alquil arilsulfônicos. Por exemplo, a formulação pode incluir um surfactante, como um surfactante de organosilicone. A quantidade total de um surfactante de organosilicone no componente reativo com isocianato pode ser de 0,1% em peso a 5,0% em peso, 0,1% em peso a 3,0% em peso, 0,1% em peso a 2,0% em peso e/ou 0,1% em peso a 1,0% em peso.
[0038] O componente aditivo pode incluir água, que é separada a partir da dispersão aquosa de polímero pré- formado. A água pode contabilizar para menos do que 2,0% em peso do peso total do componente reativo com isocianato. O total de água, incluindo a água a partir de dispersão aquosa de polímero pré-formado e água a partir do componente aditivo, pode contabilizar para menos de 5% em peso do peso total do componente reativo com isocianato.
[0039] O componente aditivo pode excluir quaisquer abridores de células química de espuma de poliuretano convencionais baseados no uso da dispersão aquosa de polímero. O componente aditivo pode excluir polibuteno, polibutadieno, e hidrocarbonetos alifáticos cerosos, como óleos (por exemplo, óleo mineral, óleo de parafina, e/ou óleo naftênico) que são abridores de células comumente empregados em espumas de baixa resiliência. O componente aditivo pode excluir abridores de células que são polióis, principalmente derivados de alcoxilação de óxidos α,β-alquileno com pelo menos 4 átomos de carbono, por exemplo, como discutido na Patente US 4.596.665. O componente aditivo pode excluir abridores de células que são poliéteres de até cerca de 3500 de peso molecular que contêm uma proporção elevada (normalmente de 50 por cento ou mais elevado) de unidades derivadas de óxido de etileno ou óxido de butileno, por exemplo, como discutido na seção de fundamentos da Patente US 4.863.976. O componente aditivo pode excluir abridores de células que são os poliéter polióis tendo um peso molecular de pelo menos 5000 e tendo, pelo menos, 50% em peso de unidades de oxietileno, por exemplo, como discutido nas reivindicações da patente US 4.863.976. Componente isocianato
[0040] O componente isocianato inclui pelo menos um isocianato. O componente isocianato está presente em um índice de isocianato de 70 a 150 (por exemplo, 85 a 140, 90 a 130, 95 a 120, 95 a 115, e/ou 100 a 110). O índice de isocianato é definido como o excesso estequiométrico molar de frações de isocianato em uma mistura de reação com relação ao número de mols de unidades reativas com isocianato (hidrogênios ativos disponíveis para a reação com a fração isocianato), multiplicado por 100. Um índice de isocianato de 100 significa que não há excesso estequiométrico, de tal modo que há 1,0 mol de grupos isocianato por 1,0 mol de grupos reativos com isocianato, multiplicado por 100.
[0041] O componente isocianato pode incluir um ou mais isocianatos, como pré-polímero terminado em poli-isocianato e/ou isocianato. O isocianato pode ser reagentes contendo isocianato que são poli-isocianatos alifáticos, cicloalifáticos, alicíclicos, arilalifáticos e/ou aromáticos ou seus derivados. Derivados exemplares incluem alofanato, biureto, e prépolímero terminado em NCO (grupo isocianato). Por exemplo, o componente isocianato pode incluir, pelo menos, um isocianato aromático, por exemplo, pelo menos um poli-isocianato aromático ou pelo menos um pré- polímero terminado em isocianato derivado de um poli- isocianato aromático. O componente isocianato pode incluir, pelo menos, um isômero de tolueno di-isocianato (TDI), TDI em bruto, pelo menos um isômero de difenil metileno di-isocianato (MDI), MDI bruto, e/ou poli-isocianato de metileno polifenil funcional superior. Exemplos incluem TDI sob a forma dos seus isômeros 2,4 e 2,6 e suas misturas e de MDI na forma dos seus isômeros 2,4', 2,2' e 4,4' e as misturas dos mesmos. As misturas de MDI e oligômeros dos mesmos podem ser MDI em bruto ou polimérico e/ou uma variante conhecida de MDI compreendendo uretano, alofanato, ureia, biureto, carbodi-imida, uretonimina e/ou grupos isocianurato. Isocianatos exemplares incluem VORANATE™ H 220 (um di-isocianato de metileno difenil polimérico disponível a partir da The Dow Chemical Company). Outros poli-isocianatos exemplares incluem tolileno diisocianato (TDI), isoforona diisocianato (IPDI) e xileno di- isocianatos (XDI), e modificações dos mesmos. Espuma de poliuretano
[0042] A espuma de poliuretano pode ser útil numa variedade de aplicações de embalagem, aplicações de conforto (como colchões - incluindo protetores de colchão, travesseiros, mobiliário, almofadas de assento, etc.) aplicações de amortecedores (como almofadas de amortecimento, equipamentos esportivos e médicos, forros de capacete, etc.), e aplicações de amortecimento de ruído e/ou de vibração (como tampões auriculares, painéis de automóvel, etc.).
[0043] A espuma de poliuretano pode ser preparada num processo de blocos de espuma (por exemplo, como espuma de expansão livre), um processo de moldagem (como num processo de formação de espuma caixa), ou qualquer outro processo conhecido na técnica. Em um processo de blocos de espuma, os componentes podem ser misturados e vertidos sobre uma calha ou outra região, onde a formulação reage, se expande livremente em pelo menos uma direção, e cura. Processos de blocos de espuma são geralmente operados continuamente em uma escala comercial. Em um processo de moldagem, os componentes podem ser misturados e vertidos para um molde/caixa (aquecido ou não aquecido), onde a formulação reage, se expande sem o molde em pelo menos uma direção e cura.
[0044] A espuma de poliuretano pode ser preparada nas condições ambientes iniciais (isto é, temperatura ambiente, que varia de 20°C a 25°C e em pressão atmosférica normal de aproximadamente 0,10 MPa (1 atm)). Por exemplo, a espuma de poliuretano pode incluir um polímero ácido e/ou um polímero de poliolefina modificada com ácido (por exemplo, um polímero que tem um ponto de fusão acima de 100°C) sem a necessidade de aquecimento ou a aplicação de pressão para o componente reativo com isocianato. A formação de espuma em condição abaixo da pressão atmosférica pode também ser feita, para reduzir a densidade da espuma e amaciar a espuma. A formação de espuma a uma pressão acima das condições atmosféricas pode ser feita, para aumentar a densidade da espuma e, por conseguinte, o suporte de carga de espuma como medido pela deflexão de força de indentação (IFD). Em um processo de moldagem, a espuma de poliuretano pode ser preparada na temperatura do molde inicial acima das condições ambientais, por exemplo, 50°C e acima. Sobre-empacotamento do molde, isto é, encher o molde com material de formação de espuma adicional, pode ser feito para aumentar a densidade da espuma.
[0045] O teor total de água calculada para o sistema de reação utilizado para formar a espuma de poliuretano pode ser menos do que 5% em peso, menos do que 3% em peso, menos do que 2,0% em peso, e/ou menos do que 1,6% em peso, com base no peso total do sistema de reação para a formação da espuma de poliuretano. O teor total de água calculada é calculado como a quantidade total de DI (água deionizada) adicionada à formulação mais a quantidade de água adicionada à formulação como parte da dispersão aquosa de polímero pré-formado. Por exemplo, o teor de água total calculado pode ser de 0,5% em peso a 5,0% em peso, 0,5% em peso a 4,5% em peso e/ou 1,0% em peso a 4,0% em peso.
[0046] Todas as partes e percentagens são em peso, salvo indicação em contrário. Todos os dados de peso molecular são baseados no peso molecular do número médio, salvo indicação em contrário. Exemplos
[0047] Os materiais utilizados principalmente são como segue: AD 1: Uma dispersão aquosa de um copolímero aquoso à base de etileno modificado com ácido, a um teor de sólidos de 40,5% em peso a 43,5% em peso, com base no peso total da dispersão aquosa (disponível como HYPOD™ 8503 de The Dow Chemical Company e habilitado com Tecnologia BLUEWAVE™). AD 2: Uma dispersão aquosa de polímero ácido incluindo cerca de 21,7% em peso de um sal de copolímero de etileno-ácido acrílico neutralizado com hidróxido de potássio e 78,3% em peso de água, feito usando uma extrusora de parafuso duplo e um esquema de diluição, como descrito na Patente US 8.318.257, é preparada como se segue: Uma primeira alimentação inclui 100% em peso de PRIMACOR™ 5986 (uma resina de etileno e ácido acrílico que tem cerca de 20,5% em peso de ácido acrílico) com uma taxa de fluxo de 106,14 kg/h (234 lb/h), uma segunda alimentação inclui 100% em peso de hidróxido de potássio, a uma taxa de fluxo de 56,70 kg/h (125 lb/h), e uma terceira alimentação inclui 100% em peso de água com uma taxa de fluxo de 22,68 kg/h (50 lb/h). Uma primeira bomba de diluição alimenta água a 99,80 kg/h (220 lb/h) e uma segunda bomba de diluição a 244,03 kg/h (538 lb/h), para se atingir o teor de sólidos desejado. As condições de controle de temperatura barril/zona são as seguintes:
Figure img0001
Poliol 1: Um poliéter poliol polioxipropileno-polioxietileno iniciado com glicerina, tendo um teor de óxido de etileno de menos do que 20% em peso, uma funcionalidade de hidroxil de 2,7, um índice de hidroxil de 54 mg KOH/g, e um peso equivalente em hidroxil de cerca de 1,148 g/equivalentes mol (disponível como VORANOL™ 3136 e VORANOL™ 8136 de The Dow Chemical Company, enquanto que o Exemplo 4 e Exemplo comparativo C usam VORANOL™ 8136, e os outros exemplos usam o VORANOL™ 3136). Poliol 2: Um poliéter poliol polioxipropileno-polioxietileno iniciado com uma mistura de glicerol e sacarose, tendo um teor de óxido de etileno de menos do que 20% em peso (cerca de 1516% em peso), uma funcionalidade hidroxil de aproximadamente 4,2, um número de hidroxil de entre cerca de 29,0 e 33,0 mg de KOH/g, um peso molecular equivalente de hidroxil de cerca de 1810 g/equivalentes mol, e uma percentagem de OH primário de aproximadamente 79% (disponível como VORANOL™ WJ 4001 da The Dow Chemical Company). Poliol 3: Poliol de copolímero à base de estireno acrilonitrila com um teor de sólido de 43%, especialmente concebido para a produção de blocos de espuma flexíveis de resistência elevada (HR) e de alta resiliência modificada por combustão (CMHR), com um índice de hidroxil de 31 mg KOH/g (disponível como VORALUX™ WH 4043 da The Dow Chemical Company). Poliol 4: Um poliéter poliol copolímero aleatório polioxietileno-polioxipropileno iniciado com sacarose/glicerina, tendo um teor de óxido de etileno de mais do que 70% em peso, uma funcionalidade de hidroxil de 6,9, um índice de hidroxil de cerca de 31 mg de KOH/g, e um peso equivalente de hidroxil de cerca de 1800 g/equivalentes mol (disponíveis como VORANOL™ 4053 a partir de The Dow Chemical Company e utilizável como um abridor de célula). Isocianato: Um tolueno di-isocianato - TDI (disponível como VORANATE™ T-80 da The Dow Chemical Company). Surfactante 1: Um surfactante de organosilicone (disponível como Niax™ L-620 da Momentive Performance Materials). Surfactante 2: Um surfactante de silicone (disponível como Niax™ U-2000 da Momentive Performance Materials). Surfactante 3: Um surfactante de silicone (disponível como Niax™ L-618 da Momentive Performance Materials). Amina 1: Um catalisador amina terciária (disponível como Dabco® BLV da Air Products). Amina 2: Um catalisador amina terciária (disponível como Dabco® 33-LV da Air Products). Amina 3: Um catalisador de amina incluindo 70 por cento de bis(2-dimetilaminoetil) éter (disponível como Niax™ A-1, a partir da Momentive Performance Materials). Amina 4: Um catalisador amina terciária (disponível como Dabco® BL-11 da Air Products). Estanho 1: Um catalisador de estanho (disponível como KOSMOS® 29 de Evonik Industries). Estanho 2: Um catalisador dilaurato de dibutilestanho (disponível como Dabco® T-12 da Air Products). Estanho 3: Um catalisador dilaurato dibutilestanho (disponível como Dabco® T-9 de Air Products). FR: Um retardador de chama à base de fosfato de tris(1,3- dicloroisopropil) (disponível como Fyrol® FR-2 a partir de Akzo). DI: água deionizada.
[0048] Exemplo de Trabalho 1 e Exemplos Comparativos A são amostras de espuma convencionais que são preparadas de acordo com as formulações na Tabela 2, abaixo. Em ambos os casos, a massa total da formulação é ajustada para ser de 850 gramas. Exemplo de Trabalho 1 é preparado utilizando AD 1, que é uma dispersão aquosa ácida pré-formada. Exemplo Comparativo A é preparado utilizando apenas água, ou seja, não utilizando uma dispersão. A densidade do Exemplo de Trabalho 1 é de 23,54 kg/m3 (1,47 lb/pés3) e a densidade do Exemplo Comparativo A é de 22,26 kg/m3 (1,39 lb/pés3) (de acordo com ASTM D 3574).
Figure img0002
[0049] Exemplos de Trabalho 2 e 3 e Exemplo Comparativo B são amostras de espuma de alta resiliência preparadas de acordo com as formulações da Tabela 3, abaixo. Em ambos os casos, a massa total da formulação é ajustada para ser de 1300 gramas Exemplos de Trabalho 2 e 3 são preparados usando AD 1, que é uma dispersão aquosa ácida pré-formada. Exemplo Comparativo B é preparado utilizando apenas água, ou seja, não utilizando uma dispersão. A densidade de cada um dos Exemplos de Trabalho 2 e 3 e Exemplo Comparativo B é cerca de 30,43 kg/m3 (1,9 lb/pés3) (de acordo com ASTM D 3574).
Figure img0003
[0050] Um exemplo comparativo em que há uma tentativa de preparar uma espuma de poliuretano usando copolímero de etileno-ácido acrílico e água que são adicionados separadamente, ou seja, não utilizando uma dispersão pré- formada, não é aqui incluído. Em particular, devido à incapacidade de copolímero de etileno-ácido acrílico para se dissolver em água em condições ambientes (acredita-se, sem pretender ficar restringido por esta teoria, que a uma temperatura de pelo menos aproximadamente 120°C seria necessária para fundir os cristais de copolímero de etileno- ácido acrílico em água) de tal modo que uma mistura seria não preferida e/ou inadequada para utilização numa reação de formação de espuma para formar uma espuma de poliuretano. Em outras palavras, acredita-se que a temperatura elevada necessária para se obter solubilidade seria não preferida e/ou inadequada para os fins aqui descritos e/ou cristais de copolímero etileno-ácido acrílico não dissolvidos seria não preferida e/ou inadequada para os fins aqui.
[0051] Para cada um dos Exemplos de Trabalho e Exemplos Comparativos, amostras de espuma são preparadas por formação em caixa em condições ambiente, sob uma capela utilizando um caixa de madeira de 38 cm x 38 cm x 24 cm (15” x 15” x 9,5”) revestida com filme de plástico transparente. Para Exemplos de Trabalho 2 e 3, bem como para o Exemplo Comparativo B, um misturador de 16 pinos (4 pinos cada um em quatro direções radiais que são separados por 90°) em alta velocidade de rotação é usado em ajuste de velocidade de rotação elevada, em conjunto com um copo de 1 litro (16,5 cm de diâmetro, 18 cm de altura); para o Exemplo de Trabalho 1 e para o Exemplo Comparativo A, um copo de ^ galão foi usado. Os componentes no componente reativo com isocianato, com a exceção do Catalisador de estanho, são misturados em primeiro lugar durante 15 segundos a 2400 rpm (1500 rpm para o Exemplo de Trabalho 1 e para o Exemplo Comparativo A). Em seguida, o catalisador de estanho é adicionado e misturado imediatamente por mais 15 segundos a 2400 rpm (1500 rpm para o Exemplo de Trabalho 1 e para o Exemplo Comparativo A). Em seguida, o componente isocianato é adicionado e imediatamente misturado durante mais 3 segundos a 3000 rpm (2400 rpm para o Exemplo de Trabalho 1 e para o Exemplo Comparativo A). Em seguida, a mistura de componente reativo com o isocianato e componente isocianato é vertida na caixa forrada com um filme plástico. A espuma é observada como tendo atingido a altura máxima quando as bolhas aparecem na superfície superior da espuma. Uma vez que a formação de espuma está completa, a espuma é ainda deixada curar durante a noite sob a capela. As paredes da amostra de espuma são descartadas, e o restante das amostras é caracterizado.
[0052] Teor total de água calculado (partes em peso) é calculado como a quantidade total de DI (água deionizada) adicionada à formulação mais a quantidade de água adicionada à formulação como parte da dispersão aquosa.
[0053] O fluxo de ar é uma medida do ar que é capaz de passar através da espuma sob uma determinada pressão de ar aplicada. O fluxo de ar é medido como o volume de ar que passa através de um de uma seção quadrada de 2,54 cm (1,0 polegada) de espessura x 5,08 cm x 5,08 cm (2 polegadas) de espuma a 0,000125 MPa (0,018 psi) de pressão. As unidades são expressas em pés cúbicos padrão por minuto (scfm). Uma unidade comercial representativa para a medição do fluxo de ar é produzida por TexTest AG de Zurique, Suíça e identificada como TexTest Fx3300. Aqui, o fluxo de ar é medido de acordo com ASTM D 3574.
[0054] A resiliência média é medida de acordo com ASTM D 3574, em particular, utilizando o teste de rebote da esfera.
[0055] IFD é referida como força de deflexão de endentação e que é medida de acordo com ASTM D 3574. IFD é definida como a quantidade de força em libras necessária para indentar uma amostra de 4,64 m2 (cinquenta polegadas quadradas) a uma determinada percentagem da espessura da amostra original. Aqui, IFD é especificada como o número de libras a 25% de deflexão e a 65% de deflexão para a amostra de espuma. Os menores valores do IFD são buscados para espumas de poliuretano. Por exemplo, uma IFD a 25% de 6 a 12 pode ser usado para almofadas de cama, travesseiros de costas espessas, etc. Uma IFD a 25% de 12 a 18 pode ser utilizado para travesseiros de costas de espessura média, preenchimento de estofos, etc. Uma IFD a 25% 18 a 24 pode ser usado para travesseiros de costas finos, da matriz de tufagem, almofadas de assento muito grossas, etc. Uma IFD a 25% maior do que 24 pode ser utilizado para a almofadas de assento médias a mais firmes, colchões firmes, espumas de absorção de choque, espumas de embalagem, almofadas de carpetes, e outras utilizações que requerem espumas ultrafirmes.
[0056] IFD a 25% de retorno é a capacidade da espuma para se recuperar. Em particular, IFD em 25% de retorno é medida como a percentagem da IFD a 25% que é recuperada após ciclar pela medição IFD a 65% e retornando à compressão de 25%.
[0057] A histerese de IFD é a relação de IFD a 25% de retorno para a IFD a 25%. Assim, por exemplo, se a IFD a 25% de retorno é de 10,88 kg (24 lb) e a IFD a 25% é de 13,60 kg (30 lb), em seguida, a histerese de IFD é de 80%. A Histerese de IFD medida com base na IFD de retorno e a 25% IFD a 25%, ambas as quais são medidas de acordo com ASTM D 3574.
[0058] Exemplo de Trabalho 4 e Exemplo Comparativo C são ainda uma outra avaliação de valores de fluxo de ar para um produto de espuma de amostras de espuma convencional, pré- triturada, preparada utilizando um equipamento de formação de espuma piloto Varimax™ 300 “Slabline” (fabricado pela Periphlex Ltd.). O equipamento é construído com para os padrões da indústria, mas numa escala ligeiramente menor, com um tamanho de bloco de 137,16 cm (54 polegadas) de largura por 243,84 cm (96 polegadas) de comprimento por 66,03 a 83,82 cm (26 a 33 polegadas) de altura. A taxa de fluxo total é tal que o Poliol 1 é alimentado com uma taxa de fluxo de 54,43 kg (120 lbm) por minuto. Temperaturas do processo de componentes são 21, 11 °C (70°F); pressão mix head é mantida entre 0, 027 a 0, 048 MPag (4 e 7 psig); velocidade do transportador é de entre 3,35 a 4,57 m (11 e 15 pés) por minuto. O tamanho da calha para todos os experimentos é de 24 litros. Tempo de corrido por experimento está entre 1 e 2 minutos. Todas as outras correntes são injetadas através de bicos de alta pressão. A pressão do componente isocianato é entre 4,13 e 6,20 MPag (600 e 900 psig) e é adicionado numa quantidade para conseguir o índice indicado. Todas as outras correntes são injetadas entre 1,37 e 4,13 MPag (200 e 600 psig).
Figure img0004
[0059] O fluxo de ar é medido de acordo com ASTM D 3574. Referindo-se ao Exemplo de Trabalho 4, é mostrado que um bom fluxo de ar está recebendo, mesmo para as amostras de espuma maiores quando se utiliza uma dispersão pré-formada.
[0060] Como aqui utilizado, o termo “resistência ao rasgo” é aqui utilizado para se referir à força máxima média necessária para rasgar uma amostra de espuma que é pré- entalhada com um corte em fenda longitudinal na amostra de espuma. Os resultados do teste são determinados de acordo com os procedimentos da norma ASTM D3574-F em libras por polegada linear (lbf/pol) ou em Newtons por metro (N/m).

Claims (9)

1. Sistema de reação para formação de uma espuma de poliuretano, que tem uma resiliência maior do que 20% como medido de acordo com ASTM D 3574, o sistema de reação sendo caracterizado pelo fato de compreender: - um componente isocianato que inclui, pelo menos, um isocianato, um índice de isocianato do sistema de reação sendo entre 70 e 150; e - um componente reativo com isocianato que é uma mistura formada por combinação de pelo menos um componente poliol, um componente aditivo, e uma dispersão aquosa de polímero pré- formado, a mistura incluindo: - de 50,0% em peso a 99,8% em peso de um componente poliol, com base no peso total da mistura, o componente poliol incluindo, pelo menos, um poliéter poliol, - de 0,1% em peso a 50,0% em peso de um componente aditivo, com base no peso total da mistura, que inclui, pelo menos, um catalisador, e - de 0,1% em peso a 6,0% em peso de uma dispersão aquosa de polímero pré-formado, com base no peso total da mistura, sendo que a dispersão aquosa de polímero pré-formado tem um teor de sólidos de 10% em peso a 80% em peso, com base no peso total da dispersão aquosa de polímero pré-formado, sendo um componente de fase líquida contínuo em condições ambientes de temperatura ambiente e pressão atmosférica, e sendo uma de uma dispersão aquosa de polímero ácido derivada a partir de uma fase líquida e uma fase sólida, a fase líquida sendo água e a fase sólida incluindo um copolímero de etileno-ácido acrílico, e sendo que o copolímero de etileno-ácido acrílico tem um teor de ácido acrílico de 10% em peso a 70% em peso com base no peso do copolímero de etileno-ácido acrílico.
2. Sistema de reação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a dispersão aquosa de polímero pré- formado ser fornecida separadamente do componente poliol e do componente aditivo.
3. Sistema de reação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o componente aditivo incluir pelo menos um surfactante.
4. Sistema de reação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o componente aditivo incluir água que representa menos do que 2,0% em peso do peso total da mistura.
5. Sistema de reação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a espuma de poliuretano ser uma espuma de alta resiliência tendo uma resiliência maior do que 45%.
6. Sistema de reação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a espuma de poliuretano ser uma espuma flexível tendo uma resiliência maior do que 20% e até 45%.
7. Espuma de poliuretano, tendo uma resiliência maior do que 20%, como medido de acordo com ASTM D 3574, preparada utilizando o sistema de reação, conforme definido na reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a espuma de poliuretano ter um fluxo de ar de pelo menos 2,4 L/s (5,0 pés3/min), medido de acordo com ASTM D3574, e um tempo de recuperação de menos do que 20 segundos.
8. Espuma de poliuretano, tendo uma resiliência maior do que 20%, como medido de acordo com ASTM D 3574, preparada utilizando o sistema de reação, conforme definido na reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a espuma de poliuretano ter um fluxo de ar de pelo menos 2,1 L/s (4,5 pés3/min), medido de acordo com ASTM D3574, e um tempo de recuperação de menos do que 20 segundos.
9. Método para formar uma espuma de poliuretano, que tem uma resiliência maior do que 20% como medido de acordo com ASTM D 3574, o método sendo caracterizado pelo fato de compreender: - preparar um componente reativo com isocianato por mistura de pelo menos um componente poliol, um componente aditivo, e uma dispersão aquosa pré-formada, a mistura resultante, incluindo: - de 50,0% em peso a 99,8% em peso de um componente poliol, com base no peso total da mistura, o componente poliol incluindo pelo menos um poliéter poliol, - de 0,1% em peso a 50,0% em peso de um componente aditivo, com base no peso total da mistura, que inclui pelo menos um catalisador e pelo menos um surfactante, e - de 0,1% em peso a 6,0% em peso de uma dispersão aquosa de polímero pré-formado, com base no peso total da mistura, sendo que a dispersão aquosa de polímero pré-formado tem um teor de sólidos de 10% em peso a 80% em peso com base no peso total da dispersão aquosa de polímero pré-formado, sendo um componente de fase líquida contínuo em condições ambientes de temperatura ambiente e pressão atmosférica, e sendo uma dispersão aquosa de polímero ácido derivada a partir de uma fase líquida e uma fase sólida, a fase líquida sendo água e a fase sólida incluindo um copolímero de etileno-ácido acrílico, e sendo que o copolímero de etileno-ácido acrílico tem um teor de ácido acrílico de 10% em peso a 70% em peso com base no peso do copolímero de etileno-ácido acrílico; - prover um componente isocianato que inclui, pelo menos, um isocianato de tal modo que um índice de isocianato do sistema de reação é de 70 a 150; e - permitir que o componente isocianato reaja com o componente reativo com isocianato para formar a espuma de poliuretano.
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