BR112020002540B1 - Métodos para formar um componente polimérico com função isocianato, para formar um artigo de poliuretano e para formar um artigo de espuma de poliuretano e componente polimérico - Google Patents

Abstract

Um método para formar um componente polimérico com função isocianato inclui formar uma primeira mistura misturando um artigo de poliuretano reciclado e um primeiro componente de isocianato tendo grupos com função isocianato. A primeira mistura é aquecida a uma temperatura suficiente para transformar o artigo de poliuretano reciclado de uma forma sólida para uma forma líquida e reagir o componente de poliuretano reciclado líquido com o primeiro componente de isocianato para formar um componente polimérico com função isocianato tendo um teor de grupo com função isocianato maior que zero e menor que o teor do grupo com função isocianato do primeiro componente de isocianato. O componente polimérico com função isocianato formado pode então ser usado para formar um artigo de poliuretano ou artigo de espuma de poliuretano que é o produto da reação do componente polimérico com função isocianato formado, um segundo componente de isocianato e um componente reativo ao anisocianato tendo grupos com função hidroxila.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 1. CAMPO DA INVENÇÃO

[001] O objeto de divulgação geralmente refere-se a componentes poliméricos com função isocianato e artigos de poliuretano associados formados a partir de artigos de poliuretano reciclado, e aos métodos associados para a formação destes componentes poliméricos com função isocianato e materiais de poliuretano.

2. DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

[002] Os poliuretanos são uma classe de materiais que oferecem propriedades físicas únicas e são adequados para uso em diversas aplicações. Os poliuretanos são fornecidos em formas não celulares, celulares ou microcelulares e podem ainda ser classificados como poliuretanos rígidos, semirrígidos ou flexíveis. Dependendo das formulações utilizadas para formar os poliuretanos, eles também podem ser classificados como polímeros termoplásticos ou termoendurecíveis, bem como polímeros elastoméricos ou não elastoméricos.

[003] Dois tipos de poliuretanos que são utilizados em uma ampla variedade de artigos de poliuretano incluem poliuretanos termoplásticos (TPUs) e espumas celulares (incluindo, por exemplo, espuma microcelular (MCU)). O TPU é um copolímero em bloco que inclui segmentos (ou domínios) duros e moles formados pela reação de diisocianatos com dióis de cadeia curta e dióis de cadeia longa. TPUs são tipicamente processados em uma máquina de extrusão ou um dispositivo moldagem por injeção para produzir artigos de poliuretano usados em várias aplicações, incluindo, mas não se limitando a automóveis, calçados, e aplicações médicas. Espumas celulares são tipicamente processadas por mistura de componentes líquidos em um molde sob baixa pressão na presença de um agente de expansão para produzir artigos de espuma de poliuretano que também são utilizados em aplicações automóveis e calçados. As espumas de MCU também são formadas através de um processo de duas etapas, como é conhecido na técnica, no qual um pré-polímero de isocianato é formado através de uma reação exotérmica de um polímero com função hidroxila contendo dois ou mais grupos hidroxila e um diisocianato. Uma porção do pré-polímero de isocianato reage com a água para criar um gás de emissão de dióxido de carbono e a liberação do gás de emissão cria uma estrutura celular. Em certos casos, um agente de expansão auxiliar está incluído. A estrutura celular é curada, formando a espuma de MCU.

[004] À medida que aumenta a prevalência de TPU e espumas celulares, como a espuma de MCU, são usadas na formação de artigos de poliuretano, aumenta também o potencial de uma carga ambiental adversa. Normalmente, após o uso, os artigos de poliuretano são descartados em aterros sanitários e podem criar uma carga ambiental adversa. Os artigos de poliuretano podem estar na forma de um recorte, uma folha, ou uma parte formada (em que a parte formada é, na realidade, utilizada para a sua finalidade pretendida ou eliminada antes da utilização por uma variedade de razões), e podem ser eliminados após produção fora da especificação ou após uso final. Devido à carga ambiental potencialmente adversa resultante da eliminação dos artigos de poliuretano, seria vantajoso reciclar estes artigos de poliuretano.

[005] Vários métodos de reciclagem de artigos de poliuretano, incluindo a reciclagem de artigos de poliuretano a partir do TPU e espumas celulares acima mencionados, são conhecidos no estado da técnica. Esses métodos de reciclagem geralmente incluem reciclagem mecânica, na qual os artigos de poliuretano são reutilizados em sua forma de polímero, e reciclagem química, na qual os artigos de poliuretano são decompostos em vários constituintes químicos.

[006] Exemplos gerais de reciclagem mecânica de artigos de poliuretano incluem, mas não se limitam a re-aglutinação (rebond) de espuma flexível, compressão, remoagem, pulverização (isto é, pulverização ou trituração) e qualquer combinação dos mesmos. Um exemplo específico de um método de reciclagem mecânica é divulgado na Patente dos Estados Unidos No. 5,908,894 de Genz et al. Mais especificamente, Genz et al. divulga um processo para preparar um composto de TPU com reutilização de um MCU pulverizado. Mais especificamente, o processo para preparar o composto de TPU por reação de um isocianato, um composto reativo em relação a um isocianato e, opcionalmente, um extensor de cadeia, um catalisador, um auxiliar, e um aditivo tal como um plastificante, com a espuma microcelular pulverizada.

[007] Exemplos gerais de reciclagem química de artigos de poliuretano incluem, mas não estão limitados a hidrogenação, pirólise, hidrólise, glicólise, alcoólise, acidólise, clivagem (clivagem térmica ou clivagem alcalina), aminólise, solvólise e qualquer combinação dos mesmos. Muitos destes processos de reciclagem química são demorados e proibitivos em relação ao custo. Além disso, determinados processos de reciclagem química utilizam, ou resultam na formação de outros compostos químicos, tais como aminas aromáticas, que são misturados com o produto desejado que requer separação e descarte que pode levar a preocupações ambientais aumentadas, bem como aumentam os custos.

[008] Embora o estado da técnica tenha identificado muitos métodos para a reciclagem de artigos de poliuretano, ainda existem novas oportunidades para a reciclagem de artigos de poliuretano que são rentáveis e eficientes.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO E VANTAGENS

[009] A divulgação da matéria objeto refere-se geralmente ao uso de artigos de poliuretanos reciclados na formação de novos componentes poliméricos com função isocianato.

[010] Em uma forma de realização, o objeto de divulgação divulga um método para formar um componente polimérico com função isocianato, o método compreendendo: - formar uma primeira mistura misturando um artigo de poliuretano reciclado na forma sólida e um primeiro componente de isocianato na forma líquida com grupos com função isocianato; - aquecer a primeira mistura a uma temperatura suficiente para transformar o artigo de poliuretano reciclado da forma sólida para uma forma líquida; e - reagir o componente de poliuretano reciclado na forma líquida com o primeiro componente de isocianato na forma líquida para formar o componente polimérico com função isocianato na forma líquida, em que o teor do grupo com função isocianato (teor de NCO) do componente polimérico com função isocianato é maior que zero e é menor que o teor de NCO do primeiro componente de isocianato, em que o teor de NCO do componente polimérico com função isocianato e o teor de NCO do primeiro componente isocianato é determinado de acordo com a ASTM D2572.

[011] O presente documento também se refere ao uso subsequente dos componentes poliméricos com função isocianato formados na formação de novos artigos de poliuretano. Em uma forma de realização, um método para formar um novo artigo de poliuretano inclui misturar o componente polimérico com função isocianato na forma líquida, formado como descrito acima, com um segundo componente reativo de isocianato e um componente reativo ao isocianato para formar uma segunda mistura; e fazer reagir os grupos com função isocianato do componente polimérico com função isocianato e o segundo componente de isocianato com os grupos com função hidroxila do componente reativo ao isocianato para formar o novo produto de poliuretano.

[012] O objeto da divulgação também se refere ao uso subsequente dos componentes poliméricos com função isocianato formados na formação de novos artigos de espuma de poliuretano. Em uma forma de realização, o método para formar um novo artigo de espuma de poliuretano inclui a mistura do componente polimérico com função isocianato, formado como descrito acima, com um segundo componente reativo de isocianato e um componente reativo ao isocianato para formar uma segunda mistura; e fazer reagir os grupos com função isocianato do componente polimérico com função isocianato e o segundo componente de isocianato com os grupos com função hidroxila do componente reativo de isocianato na presença de um agente de expansão para formar o novo artigo de espuma de poliuretano.

[013] O objeto da divulgação também divulga novos componentes poliméricos com função isocianato e novos artigos de poliuretano associados e novos artigos de espuma de poliuretano, que são formados de acordo com os métodos descritos acima.

[014] O objeto da divulgação fornece, assim, um método simples e eficiente para incorporar artigos de poliuretano reciclado em artigos de poliuretano novos e úteis.

[015] Além disso, em certas formas de realização, os novos artigos de poliuretano e novos artigos de espuma de poliuretano que incorporam os artigos de poliuretano reciclado em novos artigos de poliuretano tal como formados, fornece propriedades físicas semelhantes, ou em certos casos melhoradas, em comparação com os elastômeros de poliuretano formados utilizando 100 por cento em peso do segundo componente de isocianato (ou seja, na ausência de novos componentes poliméricos com função isocianato, como uma porção da seu componente de isocianato), quando formado a partir dos mesmos componentes de partida, na mesma proporção em peso de NCO/ OH. Além disso, a dureza desses novos artigos de poliuretano ou novos artigos de espuma de poliuretano é aumentada à medida que a quantidade do novo componente polimérico com função isocianato é aumentada em suas respectivas formulações.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[016] O objeto da divulgação prevê o uso de artigos de poliuretano reciclado, na formação de componentes poliméricos com função isocianato e na formação subsequente de artigos de poliuretano e artigos de espuma de poliuretano.

[017] O termo “reciclado”, como usado aqui em seguida na frase “artigos de poliuretano reciclado”, refere-se em geral ao uso de objetos ou materiais de poliuretano previamente formados (“pré-formados”). Em outras palavras, qualquer objeto ou material de poliuretano formado anteriormente pode ser usado, incluindo aqueles que foram usados para a finalidade pretendida anterior (como, por exemplo, calçados, cabeceiras ou painéis frontais de automóveis e similares) ou que não foram utilizados para qualquer propósito pretendido (ou seja, material virgem, tais como sucata ou produtos comerciais não utilizados e semelhantes). Em outras palavras, o único requisito é que o artigo de poliuretano seja considerado um “artigo de poliuretano reciclado”, conforme usado aqui, é que era um objeto ou material pré-formado de poliuretano e agora está disponível para uso na divulgação do assunto. Os artigos de poliuretano reciclados podem estar na forma de espuma flexível convencional, folha ou moldada; espuma rígida, semirrígida aberta e fechada; espuma de poliuretano microcelular (MCU), um poliuretano termoplástico (TPU) e qualquer combinação dos mesmos.

[018] Como será descrito em mais detalhes abaixo, o componente polimérico com função isocianato do objeto de divulgação, em uma forma de realização, é formado pela reação do artigo de poliuretano reciclado na forma líquida e um componente de isocianato que possui um teor conhecido de grupo com função isocianato (teor de NCO) para formar o componente polimérico com função isocianato com um teor de NCO que é menor que o componente de isocianato. Em uma forma de realização relacionada e adicional, o componente polimérico com função isocianato do objeto de divulgação formado como acima é subsequentemente utilizado para formar um novo artigo de poliuretano, ou um novo artigo de espuma de poliuretano, de acordo com outras formas de realização do objeto de divulgação.

[019] O componente polimérico com função isocianato do objeto de divulgação e o novo artigo de poliuretano, bem como o método associado para formar o componente polimérico com função isocianato e o novo artigo de poliuretano relacionado, são descritos em mais detalhes abaixo.

I. COMPONENTE POLIMÉRICO FUNCIONAL DE ISOCIANATO

[020] Como observado acima, em um aspecto do objeto de divulgação, artigos de poliuretano reciclados são usados para formar um componente polimérico com função isocianato de acordo com o objeto de divulgação. Em uma forma de realização, o componente polimérico com função isocianato é formado pela reação do artigo de poliuretano reciclado e um componente de isocianato com um teor de grupo com função isocianato conhecido (teor de NCO) para formar o componente polimérico com função isocianato com um teor de NCO que é menor que o componente de isocianato. “Teor de NCO”, conforme utilizado no objeto de divulgação, refere-se ao teor do grupo com função isocianato de um componente de isocianato específico, conforme medido de acordo com a ISO 14896/3 ou o equivalente à ASTM ASTM D2572, a seguir denominado coletivamente como ASTM D2572.

A. ARTIGOS DE POLIURETANO RECICLADO

[021] Os artigos de poliuretano reciclados do objeto de divulgação são objetos ou materiais de poliuretano que foram formados anteriormente (isto é, são pré-formados) como o produto da reação de um componente de isocianato (alternativamente referido aqui como um isocianato) e um componente reativo ao isocianato.

[022] De preferência, os artigos de poliuretano reciclados do objeto de divulgação estão na forma de artigos de poliuretano triturados. Os artigos de poliuretano triturados se referem aos artigos de poliuretano que estão na forma de pó ou, de outra forma, estão na forma de pequenas partículas ou fragmentos.

[023] Normalmente, o sistema usado para formar esses artigos de poliuretano reciclados é fornecido em dois ou mais componentes distintos, como o componente de isocianato e o componente reativo ao isocianato (ou resina), ou seja, como um sistema de dois componentes (ou 2K), que é descrito mais abaixo. Deve ser apreciado que a referência ao componente de isocianato e ao componente reativo ao isocianato, como aqui utilizado, é apenas para fins de estabelecer um ponto de referência para a colocação dos componentes individuais do sistema e para estabelecer uma base de partes em peso. Como tal, não deve ser interpretado como limitativo o artigo de poliuretano reciclado a apenas um sistema 2K. Por exemplo, os componentes individuais do sistema para pré-formar o artigo de poliuretano reciclado podem ser mantidos distintos entre si.

[024] Como descrito acima, o artigo de poliuretano reciclado da presente divulgação foi pré-formado como o produto da reação do componente reativo ao isocianato e do componente de isocianato. Deve ser apreciado que um ou mais isocianatos podem reagir com um ou mais componentes reativos a isocianato para formar o artigo de poliuretano reciclado. É também para ser apreciado que o componente de isocianato não se limita a qualquer gênero particular de isocianato, por exemplo, o componente de isocianato pode incluir isocianato monomérico, isocianato polimérico, e misturas dos mesmos. Além disso, o componente de isocianato pode incluir pré-polímeros, por exemplo, polímeros com função hidroxila que reagiram com isocianato em excesso.

[025] Em certas formas de realização, o componente reativo ao isocianato compreende um componente polimérico com função hidroxila (às vezes alternativamente chamado como um poliol), que é reativo com os grupos com função isocianato do componente de isocianato. É para ser apreciado que o componente reativo ao isocianato pode incluir um ou mais polímeros com função hidroxila. Tipicamente, o componente reativo ao isocianato inclui uma combinação de polímeros com função hidroxila. Os polímeros com função hidroxila incluem um ou mais grupos funcionais OH, tipicamente pelo menos dois grupos funcionais OH. O polímero com função hidroxila inclui, tipicamente, um polímero com função hidroxila convencional, tal como um polímero de poliéter funcional de hidroxil poliéter e/ ou um polímero de poliéster com função hidroxila. Outros polímeros com função hidroxila adequados incluem, mas não são limitados a biopolióis, tais como óleo de soja, óleo de rícino, proteína de soja, óleo de colza, etc., e combinações dos mesmos.

[026] Em uma forma de realização, o componente reativo ao isocianato para formar o artigo de poliuretano reciclado compreende um polímero de poliéter com função hidroxila. Os polímeros de poliéter com função hidroxila adequados, para fins do objeto de divulgação, incluem, mas não estão limitados a produtos obtidos pela polimerização de um óxido cíclico, por exemplo, óxido de etileno (EO), óxido de propileno (PO), óxido de butileno (BO) ou tetrahidrofurano na presença de iniciadores polifuncionais. Os compostos iniciadores adequados contêm uma pluralidade de átomos de hidrogênio ativos e incluem água, butanodiol, etileno glicol, propileno glicol (PG), dietileno glicol, trietileno glicol, dipropileno glicol, etanolamina, dietanolamina, trietanolamina, tolueno diamina, dietil tolueno diamina, fenil diamina, difenilmetano diamina, etileno diamina, ciclohexano diamina, ciclohexano dimetanol, resorcinol, bisfenol A, glicerol, trimetilolpropano, 1,2,6-hexanotriol, pentaeritritol e combinações dos mesmos.

[027] Outros polímeros de poliéter com função hidroxila adequados incluem poliéter dióis e trióis, tais como polioxipropileno dióis e trióis e poli(oxietileno-oxipropileno)dióis e trióis obtidos pela adição simultânea ou sequencial de óxidos de etileno e propileno a iniciadores di ou trifuncionais. Copolímeros com teores de oxietileno de cerca de 5 a cerca de 90% em peso, com base no peso do componente polimérico de poliéter com função hidroxila, dos quais os polímeros de poliéter com função hidroxila podem ser copolímeros em bloco, copolímeros aleatórios/ em bloco ou copolímeros aleatórios, também podem ser usados. Ainda outros polímeros de poliéter com função hidroxila adequados incluem politetrametileno glicóis obtidos pela polimerização de tetrahidrofurano.

[028] Em uma forma de realização, o polímero de poliéter com função hidroxila é um poliéter triol. Nesta forma de realização, o poliéter triol tem um número de hidroxila de 20 a 90, mais tipicamente de 40 a 70 e mais tipicamente de 50 a 60 mg de KOH/ g. Além disso, o poliéter triol desta forma de realização tem tipicamente um peso molecular ponderal médio de 1.000 a 10.000, mais tipicamente de 2.000 a 6.000 e mais tipicamente de 2.500 a 3.500, g/ mol. Nesta forma de realização, o polímero de poliéter com função hidroxila está normalmente presente no componente reativo ao isocianato em uma quantidade de superior a 10, mais tipicamente maior do que 50, ainda mais tipicamente 75 a 100, e mais tipicamente de 85 a 100, partes em peso, com base em 100 partes em peso de um total de polímero com função hidroxila presente no componente reativo ao isocianato.

[029] Em outra forma de realização, o componente reativo ao isocianato compreende um poliol de enxerto. O poliol do enxerto é um sólido polimérico disperso quimicamente enxertado em um veículo de poliol. Mais especificamente, o poliol de enxerto compreende o veículo de poliol e partículas de estireno e acrilonitrila copolimerizado, em que as partículas de estireno e acrilonitrila copolimerizado são dispersas no veículo de poliol, conforme estabelecido em mais detalhes abaixo. O poliol de enxerto normalmente tem uma funcionalidade nominal de 2 a 4, mais tipicamente de 2,5 a 3,5 e tipicamente tem um número de hidroxila de 10 a 100, mais tipicamente de 15 a 50 e mais tipicamente 20 a 35, mg de KOH/ g.

[030] Tipicamente, o veículo de poliol do poliol de enxerto é um polímero de poliéter com função hidroxila. O veículo de poliol pode ser qualquer polímero de poliéter com função hidroxila conhecido na técnica e, de preferência, serve como uma fase contínua para as partículas dispersas de estireno e acrilonitrila copolimerizadas. Ou seja, as partículas de estireno e acrilonitrila copolimerizadas são dispersas no veículo de poliol para formar uma dispersão, isto é, para formar o poliol de enxerto. As partículas de estireno e acrilonitrila copolimerizadas são tipicamente dispersas no veículo de poliol em uma quantidade de 10 a 70, mais tipicamente de 15 a 60, e mais tipicamente de 20 a 55, partes em peso, com base em 100 partes em peso do poliol de enxerto.

[031] Se presente, o poliol de enxerto está presente tipicamente no componente reativo ao isocianato em uma quantidade de 5 a 100, mais tipicamente de 10 a 90 e mais tipicamente de 15 a 80, partes em peso, com base em 100 partes em peso de poliol total presente no componente reativo ao isocianato.

[032] Em ainda outra forma de realização, o componente reativo ao isocianato compreende um poliol de enxerto e um polímero de poliéter com função hidroxila com uma funcionalidade superior a 2 e um número de hidroxila de 15 a 100, mais tipicamente de 20 a 50 e mais tipicamente de 25 a 35 mg de KOH/ g. Um exemplo não limitativo do polímero de poliéter com função hidroxila desta forma de realização é um poliéter triol primário terminado em hidroxila. Se estiver presente, o poliéter poliol está tipicamente presente no componente reativo ao isocianato em uma quantidade de desde 5 a 100, mais tipicamente de 10 a 75, e mais tipicamente de 15 a 45, partes em peso com base em 100 partes em peso de poliol total presente no componente reativo ao isocianato. Se o poliol de enxerto e o polímero de poliéter com função hidroxila estão ambos presentes no componente reativo ao isocianato, eles estão tipicamente presentes em uma razão de 1: 2 até 6: 1, mais tipicamente de 1: 1 a 5: 1, e mais tipicamente de 2: 1 a 4: 1.

[033] O componente reativo ao isocianato usado para pré-formar o artigo de poliuretano reciclado tipicamente compreende um ou mais agentes de reticulação. Quando utilizado no componente reativo ao isocianato, o agente de reticulação geralmente permite a separação de fases entre os segmentos de copolímero do artigo de poliuretano reciclado formado. Ou seja, o artigo de poliuretano reciclado compreende tipicamente segmentos de copolímero de ureia rígidos e segmentos de copolímero de poliol macios. O agente de reticulação normalmente liga química e fisicamente os segmentos de copolímero de ureia rígidos aos segmentos de copolímero de poliol macios. Portanto, o agente de reticulação está normalmente presente no componente reativo ao isocianato para modificar a dureza, aumentar a estabilidade e reduzir o encolhimento do artigo de poliuretano reciclado pré-formado. Um exemplo limitativo de um agente de reticulação adequado é dietanolamina.

[034] O componente reativo ao isocianato usado para pré-formar o artigo de poliuretano reciclado também compreende tipicamente um ou mais catalisadores. O catalisador está tipicamente presente no componente reativo ao isocianato para catalisar a reação entre os grupos com função isocianato dos grupos com função isocianato e hidroxila do componente reativo ao isocianato. Deve ser apreciado que o catalisador não é tipicamente consumido na reação exotérmica entre o isocianato e o componente polimérico com função hidroxila usado para pré-formar o artigo de poliuretano reciclado. Mais especificamente, o catalisador tipicamente participa, mas não é consumido na, a reação exotérmica. O catalisador pode incluir qualquer catalisador adequado ou misturas de catalisadores conhecidos na técnica. Exemplos de catalisadores adequados incluem, mas não estão limitados a catalisadores de gelificação, por exemplo, catalisadores de amina em dipropileno glicol; catalisadores de expansão, por exemplo, bis(dimetilaminoetil)éter em dipropileno glicol; e catalisadores de metal, por exemplo, estanho, bismuto, chumbo etc.

[035] O componente reativo ao isocianato usado para pré-formar o artigo de poliuretano reciclado, particularmente artigos de espuma de poliuretano reciclado pré-formado, também compreende tipicamente um ou mais tensoativos. O tensoativo tipicamente suporta homogeneização de um agente de expansão e o componente polimérico com função hidroxila e regula uma estrutura celular do artigo de espuma de poliuretano reciclado pré-formado. O tensoativo pode incluir qualquer tensoativo adequado ou misturas de tensoativos conhecidos na técnica. Exemplos não limitativos de tensoativos adequados incluem vários tensoativos de silicone, sais de ácidos sulfônicos, por exemplo, sais de metal alcalino e/ ou de amônio de ácido oleico, ácido esteárico, ou ácido dissulfônico de dodecilbenzeno ou dinaftilmetano e ácido ricinoleico, estabilizadores de espuma, tais como copolímeros de siloxanoxialquilene e outros organopolissiloxanos, alquil-fenóis oxietilados, álcoois graxos oxietilados, óleos de parafina, óleo de mamona, ésteres de óleo de mamona e ésteres de ácido ricinoleico e reguladores celulares, tais como parafinas, álcoois graxos e dimetilpolisiloxanos. Um exemplo específico e não limitativo de um tensoativo é um copolímero de silicone glicol.

[036] O componente reativo ao isocianato usado para pré-formar o artigo de poliuretano reciclado pode opcionalmente incluir um ou mais aditivos. Os aditivos adequados para efeitos da presente divulgação incluem, mas não se limitam a extensores de cadeia, terminadores de cadeia, aditivos de processamento, promotores de adesão, antioxidantes, agentes antiespuma, agentes antiespumantes, sequestrantes de água, peneiras moleculares, sílicas pirogenadas, estabilizadores de luz ultravioleta, agentes de carga, agentes tixotrópicos, silicones, colorantes, diluentes inertes, e combinação dos mesmos. Se incluído, o aditivo pode ser incluído no componente reativo ao isocianato em várias quantidades.

[037] Quando o artigo de poliuretano reciclado pré-formado está na forma de uma espuma (ou seja, é um artigo de espuma de poliuretano reciclado pré-formado), o isocianato e o componente reativo ao isocianato são reagidos na presença de um agente de expansão para formar o artigo de espuma de poliuretano reciclado pré-formado. O agente de expansão pode ser um agente de expansão físico, um agente de expansão químico, ou uma combinação de um agente de expansão físico e agente de expansão químico.

[038] O artigo de espuma de poliuretano reciclado pré-formado usado no objeto divulgado pode ser uma “espuma de poliuretano flexível” ou uma “espuma de poliuretano rígida”. Como utilizado aqui, a terminologia “espuma de poliuretano rígida” denota uma classe particular de espuma de poliuretano e está em contraste com “espuma de poliuretano rígida”. A espuma de poliuretano flexível é geralmente porosa, com células abertas, enquanto a espuma rígida de poliuretano é geralmente não porosa, com células fechadas e sem características semelhantes a borracha. Em particular, a espuma de poliuretano flexível é um produto celular flexível que não vai romper quando um espécime de 200 milímetros por 25 milímetros por 25 milímetros é dobrado em torno de um mandril de diâmetro de 25 mm a uma taxa uniforme de uma volta em 5 segundos, a uma temperatura entre 18 e 29 graus Celsius, conforme definido pela ASTM D3574-03.

[039] Além disso, a seleção de polímeros com função hidroxila afeta a rigidez das espumas de poliuretano flexíveis. As espumas de poliuretano flexíveis são tipicamente produzidas a partir de polímeros com função hidroxila com peso molecular ponderal médio de cerca de 1.000 a cerca de 10.000 g/ mol e números de hidroxila de cerca de 10 a cerca de 200 mg de KOH/ g. Em contraste, as espumas de poliuretano rígidas são tipicamente produzidas a partir de polímeros com função hidroxila tendo um peso molecular ponderal médio de cerca de 250 a cerca de 700 g/ mol e números de hidroxila de cerca de 300 a cerca de 700 mg de KOH/ g. Além disso, as espumas de poliuretano flexíveis incluem geralmente mais ligações de uretano, em comparação com as espumas de poliuretano rígidas, enquanto espumas de poliuretano rígidas podem incluir mais ligações de isocianurato, em comparação com as espumas de poliuretano flexíveis. Além disso, as espumas de poliuretano flexíveis são tipicamente produzidas a partir de iniciadores de baixa funcionalidade (f), isto é, f < 4, como dipropileno glicol (f = 2) ou glicerina (f = 3). Por comparação, espumas de poliuretano rígidas são normalmente produzidas a partir de polímeros com função hidroxila com iniciadores de alta funcionalidade, ou seja, f > 4, como bases de Mannich (f = 4), toluenodiamina (f = 4), sorbitol (f = 6), ou sacarose (f = 8). Além disso, tal como é conhecido na técnica, as espumas de poliuretano flexíveis são tipicamente produzidas a partir de polímeros com função hidroxila à base de glicerina, ao passo que as espumas de poliuretano rígidas são tipicamente produzidas a partir de polímeros com função hidroxila polifuncionais que criam uma estrutura celular reticulada tridimencional, aumentando assim a rigidez da espuma de poliuretano rígida. Finalmente, apesar de ambas as espumas de poliuretano flexíveis e espumas de poliuretano rígidas incluírem estruturas celulares, espumas de poliuretano flexíveis tipicamente incluem paredes de células mais abertas, que permitem que o ar passe através da espuma de poliuretano flexível, quando é aplicada uma força, em comparação com as espumas rígidas de poliuretano. Como tal, as espumas de poliuretano flexíveis normalmente recuperam a forma após a compressão. Por outro lado, as espumas de poliuretano rígidas geralmente incluem paredes celulares mais fechadas, que restringem o fluxo de ar através da espuma de poliuretano rígida quando a força é aplicada.

[040] O artigo de espuma de poliuretano reciclado pré-formado usado no objeto divulgado pode estar na forma de uma “espuma de poliuretano flexível semirrígida” (SRU), que inclui atributos de uma “espuma de poliuretano flexível” e “espuma de poliuretano rígida” como descrito acima.

[041] A terminologia “agente de expansão físico” refere-se a agentes de expansão que não reagem quimicamente com o componente de isocianato e/ ou o componente reativo ao isocianato. O agente de expansão físico pode ser um gás ou líquido. O agente de expansão físico líquido normalmente evapora em um gás quando aquecido e normalmente retorna para um líquido quando resfriado.

[042] Em certas formas de realização, o agente de expansão físico também pode ser um gás que é preso dentro de um invólucro de elastômero de poliuretano, em que o gás se expande sob o calor que faz com que o invólucro cresça. Em certas formas de realização, o agente de expansão físico pode ser introduzido por meio de um lote principal contendo o agente de expansão físico e uma composição de matriz polimérica, como acetato de etileno vinila (EVA), ou é simplesmente misturado com o restante dos componentes utilizados na formação da espuma de poliuretano.

[043] O agente de expansão físico líquido, em certas formas de realização, evapora em um gás quando aquecido e normalmente retorna a um líquido quando resfriado. Em certas formas de realização, o agente de expansão físico líquido é um gás liquefeito, como dióxido de carbono liquefeito ou nitrogênio líquido.

[044] A terminologia “agente de expansão químico” refere-se a agentes que reagem quimicamente com o isocianato ou com outros componentes para liberar um gás para formar espuma. Um exemplo específico e não limitativo de um agente de expansão químico é a água. Outros exemplos não limitativos de agentes de expansão químicos incluem ácido cítrico ou carbonato de hidrogênio, que também pode criar dióxido de carbono.

[045] O agente de expansão está tipicamente presente no componente reativo ao isocianato para formar a espuma de poliuretano em uma quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 20 partes em peso, com base em 100 partes em peso de polímero com função hidroxila total presente no componente reativo ao isocianato usado para formar a espuma de poliuretano.

[046] Em certas formas de realização não limitativas, o artigo de espuma de poliuretano reciclado pré-formado que é particularmente adequado para uso no objeto de divulgação é uma espuma de poliuretano microcelular (MCU). Deve ser apreciado que a espuma de MCU também pode incluir componentes adicionais que não sejam o MCU.

[047] Em certas formas de realização, a espuma de MCU triturada pode ser obtida de um fornecedor. Em outra forma de realização, a espuma de MCU pode ser fornecida em uma forma não em pó (isto é, uma forma não triturada) e pulverizada para produzir a espuma de MCU triturada. Nesta última forma de realização, a espuma de MCU pode ser obtida a partir do objeto de espuma de MCU pré-formado ou material pode ser obtidas a partir de material virgem. Para fins do objeto de divulgação, a espuma de MCU reciclada pode ser obtida a partir da espuma de MCU pré-formada ou do material virgem, ou uma combinação da espuma de MCU pré-formada e do material virgem.

[048] A espuma de MCU pré-formada, como descrita acima, é diferenciada do material virgem, pois a espuma de MCU pré-formada é inicialmente formada para outro uso. Em certas formas de realização, a espuma de MCU reciclada se origina como uma folha, um recorte ou um artigo formado ou é obtida a partir de um fluxo de resíduos de um processo de fabricação. Além disso, a espuma de MCU reciclada pode incluir uma combinação de diferentes espumas de MCU, como descrito em mais detalhes abaixo, uma vez que a espuma de MCU reciclada pode ser adquirida de várias fontes.

[049] Por outro lado, o material virgem é criado especificamente para produzir uma espuma de MCU e é obtido a partir de um fluxo de produtos antes de ser opcionalmente pulverizado para formar a espuma de MCU reciclada triturada. Uma vez que o material virgem é preparado apenas para uso para formar os pré-polímeros de isocianato e elastômeros de poliuretano do objeto de divulgação (descrito abaixo), o material virgem compreende tipicamente apenas um tipo de espuma de MCU.

[050] As espumas de MCU são formadas através de um processo de duas etapas, como conhecido na técnica. Primeiro, um pré-polímero de isocianato é formado através de uma reação exotérmica de um polímero com função hidroxila contendo dois ou mais grupos hidroxila e um diisocianato. Em seguida, o pré-polímero de isocianato reage com a água para criar um gás emitido de dióxido de carbono. Uma liberação do gás emitido de dióxido de carbono cria uma estrutura celular. A estrutura celular é então curada e, assim, completa a formação da espuma de MCU.

[051] A espuma de MCU pode incluir espuma à base de diisocianato de metildifenila, espuma à base de diisocianato de naftaleno, espuma à base de diisocianato de tolidina e combinações dos mesmos. Por exemplo, como mencionado acima, quando a espuma de MCU é material virgem ou de uma única fonte, a espuma de MCU é tipicamente apenas espuma à base de diisocianato de metildifenila ou espuma à base de diisocianato de naftaleno ou espuma à base de diisocianato de naftaleno ou espuma à base de diisocianato de tolidina. Alternativamente, em outra forma de realização, a espuma do MCU pode ser uma combinação de diisocianato de metildifenila, espuma à base de diisocianato de naftaleno e espuma à base de diisocianato de tolidina, especialmente quando a espuma de MCU é a espuma de MCU reciclada. Por exemplo, quando a espuma de MCU é reciclada a partir de uma combinação de placas, aparas, e artigos formados, ou é fornecida a partir de várias fontes, a espuma de MCU é normalmente uma combinação de espuma à base de diisocianato de metildifenila, espuma à base de diisocianato de naftaleno, e espuma à base de diisocianato de tolidina.

[052] Após a pulverização, o tamanho de partícula do artigo de poliuretano triturado à base de espuma de MCU é preferencialmente de 0,5 a 10 mm. Alternativamente, como estabelecido acima, o artigo de poliuretano triturado pode ser fornecido como um produto pré-fabricado, caso em que as etapas acima são desnecessárias. O artigo resultante de poliuretano triturado baseado em espuma de MCU (ou seja, a espuma de MCU triturada) normalmente tem uma temperatura de fusão de pelo menos 100 a 350 °C (graus Celsius), mais tipicamente pelo menos 250 °C.

[053] Após o fornecimento do artigo de poliuretano triturado com base na espuma do MCU e antes do uso no objeto de divulgação, substancialmente toda a umidade pode ser eliminada do artigo de poliuretano triturado. Mais especificamente, a umidade é tipicamente eliminada do artigo de poliuretano triturado com base em espuma de MCU até que o teor de água seja menor ou igual a 0,03%. Normalmente, a umidade é eliminada do artigo de poliuretano triturado com base na espuma do MCU, secando em um forno por pelo menos 8 horas, mas a umidade também pode ser removida com uma fonte de calor aberta. Após a umidade ser substancialmente eliminada, o artigo de poliuretano triturado com base em espuma de MCU pode ser armazenado sob vácuo. Alternativamente, um dessecante pode ser adicionado, ou uma combinação de armazenamento sob vácuo e a adição de um dessecante pode ser usada. Depois de remover substancialmente toda a umidade, o artigo de poliuretano triturado com base na espuma de MCU é adequado para uso na formação do pré-polímero de isocianato.

[054] Espumas MCU comercialmente exemplificativas que podem ser usadas como artigo de poliuretano ou como artigo de poliuretano triturado do objeto de divulgação incluem produtos de espuma de MCU da série Cellasto® disponíveis comercialmente na BASF Corporation de Florham Park, Nova Jersey. Alternativamente, as espumas de MCU podem ser obtidas a partir de produtos comerciais nas espumas de MCU corporativas, como calçados, camadas do teto de automóveis, painéis frontais de automóveis e similares.

[055] Em certas formas de realização alternativas, o artigo de poliuretano reciclado e, normalmente, um artigo de poliuretano reciclado triturado, é um poliuretano termoplástico (TPU).

[056] O TPU do objeto de divulgação é baseado no produto de reação de um componente de poliol e um componente com função isocianato, como um diisocianato. TPUs exemplares podem ser selecionados a partir do grupo de TPUs à base de poliéster, TPUs à base de poliéter, TPU à base de polibutadieno diol, TPU à base de dímero-diol, TPU à base de poliTHF e combinações dos mesmos. Normalmente, quando um TPU à base de poliéster e um TPU à base de poliéter estão presentes, o TPU à base de poliéster e o TPU à base de poliéter estão presentes em uma razão de 1: 9 a 9: 1, mais preferencialmente em uma razão de 1: 7 a 7: 1 e, mais preferencialmente, em uma razão de 1: 5 a 5: 1.

[057] O TPU à base de poliéster é formado como o produto da reação de um poliol de poliéster e um diisocianato. Os polióis de poliéster adequados para a produção de TPU à base de poliéster podem compreender o produto da reação de um ácido dicarboxílico e um glicol com pelo menos um grupo hidroxila primário. Os ácidos dicarboxílicos que são adequados para a produção dos polióis de poliéster podem ser selecionados a partir do grupo de, mas não estão limitados a, ácido adípico, ácido metil adípico, ácido succínico, ácido subérico, ácido sebácico, ácido oxálico, ácido glutárico, ácido pimélico, ácido azelaico, ácido ftálico, ácido tereftálico, ácido isoftálico e combinações dos mesmos. Os glicóis adequados para a produção de polióis de poliéster podem ser selecionados a partir do grupo de, mas não estão limitados a, etileno glicol, butileno glicol, hexanodiol, bis(hidroximetilciclohexano), 1,4-butanodiol, dietileno glicol, 2,2-dimetil propilenoglicol, 1,3-propileno glicol e combinações dos mesmos.

[058] Os diisocianatos que são adequados para a produção de TPU à base de poliéster podem ser selecionados a partir do grupo de, mas não se limitam a, diisocianato de 4,4’-difenilmetano, diisocianato de 2,4’- difenilmetano, diisocianato de etileno, diisocianato de etilideno, diisocianato de propileno, diisocianato de butileno, ciclopentileno-1,3-diisocianato, ciclohexileno- 1,4-diisocianato, ciclohexileno-1,2-diisocianato, diisocianato de 2,4-toluileno, diisocianato de 2,6-toluileno, 2,2-difenilpropano-4,4’-diisocianato, diisocianato de p-fenileno, diisocianato de m-fenileno, diisocianato de xilileno, diisocianato de 1,4-naftileno, diisocianato de 1,5-naftileno, difenil-4,4’-diisocianato, azobenzeno- 4,4’-diisocianato, difenilsulfona-4,4’-diisocianato, diisocianato de diclorohexametileno, diisocianato de tetrametileno, diisocianato de pentametileno, diisocianato de hexametileno, 1-clorobenzeno-2,4-diisocianato, diisocianato de furfurilideno, e combinações dos mesmos.

[059] Além disso, o TPU à base de poliéster também pode incluir o produto da reação de um extensor de cadeia adequado. Extensores de cadeia adequados podem ser selecionados a partir do grupo de, mas não se limitam a, dióis incluindo etileno glicol, propileno glicol, butileno glicol, 1,4-butanodiol, butenodiol, butinodiol, xilileno glicóis, amileno glicóis, 1,4- fenileno-bis- β -hidroxi etil éter, 1,3-fenileno-bis-β-hidroxi etil éter, bis-(hidroxi-metil-ciclohexano), hexanodiol, e tiodiglicol; diaminas incluindo etileno diamina, propileno diamina, butileno diamina, hexametileno diamina, ciclohexaleno diamina, fenileno diamina, tolileno diamina, xilileno diamina, 3,3’-diclorobenzidina e 3,3’- dinitrobenzidina; alcanolaminas, tais como etanol amina, aminopropil álcool, 2,2- dimetil propanol amina, 3-aminociclohexil álcool, e álcool p-aminobenzila; e combinações dos mesmos. Os exemplos específicos de TPU à base de poliéster que são adequados para os fins do objeto de divulgação incluem resinas de TPU à base de poliéster Elastollan® Série 600 comercialmente disponível a partir da BASF Corporation de Florham Park, Nova Jersey.

[060] O TPU à base de poliéter inclui o produto da reação de um poliéter poliol e um diisocianato. Diisocianatos adequados incluem qualquer um dos mencionados acima como adequados para a produção de resina de TPU à base de poliéster. Os glicóis adequados para a produção de TPU à base de poliéter podem ser selecionados a partir do grupo de, mas não estão limitados a, politetrametileno glicol, polietileno glicol, polipropileno glicol e combinações dos mesmos. Como a resina de TPU à base de poliéster, a TPU à base de poliéter também pode incluir o produto da reação de um extensor de cadeia adequado, e os extensores de cadeia estabelecidos acima são também adequados para a produção da resina de TPU à base de poliéter. Os exemplos específicos de resinas de TPU à base de poliéter que são adequadas para os fins do objeto da divulgação incluem resinas de TPU à base de poliéter Elastollan® da Série 1100 TPU disponíveis da BASF Corporation, de Florham Park, Nova Jersey.

[061] Semelhante à espuma de MCU acima, o TPU do objeto de divulgação, após a produção, pode ser pulverizado para formar um TPU triturado. Alternativamente, o TPU pode ser fornecido de um fornecedor como um TPU triturado para utilização no objeto de divulgação. Deste modo, dependendo da composição química inicial do TPU, o TPU triturado do objeto de divulgação pode ser um TPU à base de poliéster triturado, um TPU à base de poliéter triturado, ou quaisquer misturas dos mesmos.

B. COMPONENTE DE ISOCIANATO

[062] Como também observado acima, o componente polimérico com função isocianato do objeto de divulgação também inclui um componente de isocianato tendo grupos funcionais com isocianato como um componente de reação que reage com o componente reativo ao isocianato. Os isocianatos adequados para utilização no componente de isocianato incluem, mas não estão limitados a, aqueles incluídos no artigo de poliuretano pré-formado acima (e outros não especificamente descritos acima), incluindo, compostos contendo grupo aromático ou alifático de isocianato (isto é, isocianatos aromáticos ou isocianatos alifáticos), como metileno difenil diisocianato (MDI), diisocianato de tolueno (TDI), polifenilisocianato de polimetileno (PMDI), diisocianato de polimetileno (HDDI), diisocianato de hexametileno (HDI), um polímero de uretonimina, um pré-polímero terminado em isocianato e combinações dos mesmos.

[063] O componente de isocianato para uso na formação do componente polimérico com função isocianato tipicamente possui uma funcionalidade média de cerca de 1,5 a cerca de 3,0, mais tipicamente de cerca de 2,0 a cerca de 2,8 e ainda mais tipicamente cerca de 2,7. O componente de isocianato também tem, tipicamente, um teor de NCO que varia de alguns por cento em peso a cerca de 50 por cento em peso, dependendo do componente de isocianato. Para isocianatos alifáticos, o teor de NCO pode variar de cerca de 18 a 30% em peso. Para isocianatos aromáticos, o teor de NCO pode variar de 25 a 50% em peso. Para pré-polímeros de isocianato a faixa pode variar de 1 a 47% em peso, mais tipicamente 1 a 29% em peso. Para o diisocianato de hexametileno (IDH), o componente de isocianato tem tipicamente um teor de NCO de cerca de 20 a cerca de 23,5% em peso. Para metileno difenil diisocianato (MDI), o componente de isocianato tem, tipicamente, um teor de NCO de cerca de 29 a cerca de 34% em peso. Para o diisocianato de tolueno (TDI), o componente de isocianato tipicamente possui um teor de NCO de cerca de 45 a cerca de 50% em peso.

[064] O pré-polímero terminado em isocianato, quando compreendendo ou de outra forma presente no componente de isocianato, é geralmente o produto da reação de um componente de isocianato (como os descritos acima) e uma espécie contendo hidrogênio ativo e é formado por vários métodos compreendidos pelos técnicos no assunto ou podem ser obtidos comercialmente a partir de um fabricante, um fornecedor etc. As espécies que contêm hidrogênio ativo podem alternativamente ser referido como um componente reativo ao isocianato tendo grupos reativos (ou seja, os compostos ou composições tendo átomos de hidrogênio ativos) reativo com os grupos com função isocianato do componente de isocianato.

[065] Em certas formas de realização, o componente de isocianato do pré-polímero terminado em isocianato é selecionado a partir do grupo de metileno difenil diisocianato (também conhecido como diisocianato de difenilmetano, MDI ou MDI monomérico), diisocianato de polimetileno polifenil (também, às vezes conhecido como diisocianato de difenilmetano polimérico, MDI polimérico ou PMDI) e combinações dos mesmos. MDI existe em três isômeros (2,2’-MDI, 2,4’-MDI, e 4,4’-MDI), no entanto, o isômero 4,4’ (por vezes referidos como MDI puros) é mais amplamente utilizado. Para os fins do objeto de divulgação, o termo “MDI” refere-se aos três isômeros, a menos que indicado de outra forma. Em certas formas de realização, o segundo pré-polímero terminado em isocianato compreende uma mistura de PMDI e quase pré- polímeros de 4,4’-metildifenildiisocianato.

[066] O componente reativo ao isocianato usado para formar o pré-polímero terminado em isocianato é preferencialmente um polímero que inclui um ou mais grupos hidroxila (grupos funcionais OH), ou mais comumente referido como um polímero funcional hidroxila. O componente de isocianato é um polímero que inclui um ou mais grupos isocianato (grupos NCO) que reagem com os grupos hidroxila para formar ligações carbamato (isto é, uretano).

[067] Em certas formas de realização, o polímero com função hidroxila é um de poliéter com função hidroxila (ou seja, polímeros contendo grupos poliéter com função hidroxila), enquanto em outras formas de realização o polímero com função hidroxila é um poliéster com função hidroxila (ou seja, polímeros contendo grupos poliéster com função hidroxila). Em ainda outras formas de realização, o polímero com função hidroxila do componente reativo ao isocianato pode ser uma mistura de um poliéter com função hidroxila e um poliéster com função hidroxila.

[068] O poliéter com função hidroxila usado como um dos reagentes na formação do pré-polímero terminado em isocianato do objeto da divulgação são polímeros de poliéter que incluem um ou mais grupos com função hidroxila, tipicamente pelo menos dois grupos com função OH. Por conseguinte, o poliéter com função hidroxila são polímeros de poliéter tendo um grupo com função OH (isto é, um monol poliéter), dois grupos com função OH (isto é, um poliéter diol), três grupos com função OH (isto é, um poliéter triol), quatro grupos com função OH (ou seja, um poliéter tetrol), polímeros contendo grupos poliéter com mais de quatro grupos com função OH e combinações dos mesmos. A funcionalidade hidroxila desses poliéteres com função hidroxila é tipicamente expressa em termos de uma funcionalidade média de todas as respectivas cadeias poliméricas presentes na mistura coletiva de poliéter com função hidroxila.

[069] Os poliéteres com função hidroxila tendo uma média de dois ou mais grupos com função OH por molécula são, às vezes, referidos como poliéter polióis, que são tipicamente formados como o produto da reação polimérica de um óxido orgânico e um composto iniciador contendo dois ou mais átomos de hidrogênio ativo. O composto de hidrogênio ativo, na presença de um catalisador base inicia a abertura do anel e adição de óxido, que é continuada até se obter o peso molecular desejado. Se o iniciador tiver dois hidrogênios ativos, resultará em um diol. Se um iniciador trifuncional tal como glicerina é utilizado, o óxido de adição produz crescimento de cadeia em três direções, e resultará em um triol.

[070] O poliéter com função hidroxila pode ser qualquer tipo de poliéter com função hidroxila conhecido na técnica. O poliéter com função hidroxila pode ser não etoxilado ou etoxilado. Além disso, o poliéter com função hidroxila pode ser um poliéter com função hidroxila de cadeia curta, de baixo peso molecular, com um ou mais grupos com função OH. O poliéter ou poliéter com função hidroxila particularmente adequados para uso nos poliuretanos incluem, mas não estão limitados a produtos obtidos pela polimerização de um óxido cíclico, por exemplo, óxido de etileno (EO), óxido de propileno (PO), óxido de butileno (BO), ou tetrahidrofurano na presença de compostos iniciadores com um ou mais de átomos de hidrogênio ativo. Os compostos iniciadores adequados, incluindo uma pluralidade de átomos de hidrogênio ativos para uso na obtenção de poliéteres com função hidroxila, incluem água, butanodiol, etileno glicol, propileno glicol (PG), dietileno glicol, trietileno glicol, dipropileno glicol, etanolamina, dietanolamina, trietanolamina, tolueno diamina, dietil tolueno diamina, fenil diamina, difenilmetano diamina, etileno diamina, ciclohexano diamina, ciclohexano dimetanol, resorcinol, bisfenol A, glicerol, trimetilolpropano, 1,2,6- hexanotriol, pentaeritritol, e combinações dos mesmos.

[071] Outros poliéteres ou poliéteres com função hidroxila adequados incluem poliéter dióis e trióis, tais como polioxipropileno dióis e trióis e poli(oxietileno-oxipropileno)dióis e trióis obtidos pela adição simultânea ou sequencial de óxidos de etileno e propileno a iniciadores di ou trifuncionais. Copolímeros com teor de oxietileno de cerca de 5 a cerca de 90% por peso, com base no peso do componente de poliéter poliol, dos quais os poliéter polióis podem ser copolímeros em bloco, copolímeros aleatórios/ em blocos ou copolímeros aleatórios, também podem ser usados. Ainda outros poliéteres com função hidroxila adequados incluem glicóis éter de politetrametileno obtidos pela polimerização de tetrahidrofurano.

[072] O poliéter ou poliéteres com função hidroxila particularmente adequados para uso incluem aqueles baseados em uma estrutura EO (óxido de etileno), PO (óxido de propileno) totalmente hetérica (ou aleatória) ou aqueles com blocos hetéricos, mas uniformes de EO e PO, por exemplo, blocos compreendendo EO e blocos compreendendo PO. Como ainda outro exemplo adequado, o poliéter com função hidroxila pode ter blocos hetéricos e blocos uniformes de EO e PO, por exemplo, blocos compreendendo todos os EO ou PO e blocos compreendendo EO, PO aleatórios. Ainda adicionalmente, em certos exemplos, o poliéter com função hidroxila pode ser copolímeros hetéricos ou aleatórios de EO e PO que são bloqueados na extremidade com qualquer EO ou PO. Um poliéter com função hidroxila particularmente adequado compreende um poliéter triol tendo grupos terminais de óxido de etileno.

[073] O poliéter ou poliéteres com função hidroxila comerciais não limitativos adequados com uma média de dois grupos com função OH por molécula, às vezes chamados de poliéter dióis, para uso na formação de pré- polímeros terminados em isocianato no objeto da divulgação são baseados na propoxilação e/ ou etoxilação de dietileno glicol, dipropileno glicol, etileno glicol ou propileno glicol incluem Pluracol® P410R, 1010, 2010, 1062 e 1044, cada um disponível comercialmente na BASF Corporation de Florham Park, Nova Jersey.Em particular, Pluracol® P410R, 1010, 2010 e 1044 são poliéter dióis com função hidroxila contendo PO, enquanto Pluracol® 1062 é um poliéter diol com função hidroxila contendo PO coberto em sua extremidade por EO.

[074] O poliéter ou poliéteres com função hidroxila comercial não limitativo adequado que têm uma média de três grupos com função OH por molécula, por vezes referidos como poliéter trióis, para uso na formação dos pré- polímeros terminados em isocianato do objeto de divulgação são baseados na propoxilação e/ ou etoxilação de glicerina ou trimetilolpropano incluem Pluracol® GP430, GP730, 4156, 2090, e 816, cada um disponível comercialmente a partir da BASF Corporation de Florham Park, Nova Jersey. Em particular, Pluracol® GP430 e GP730 são poliéter trióis com função hidroxila contendo PO. Além disso, Pluracol® 2090 e 816 são um poliéter triol com função hidroxila contendo PO coberto em sua extremidade por com EO, enquanto Pluracol® 4156 é um poliéter triol com função hidroxila hetérico puro.

[075] Poliéter ou poliéteres com função hidroxila comerciais não limitativos adequados com uma média de quatro grupos com função OH por molécula, às vezes referidos como poliéter tetróis, propoxilação e/ ou etoxilação de tolueno diamina, etileno diamina e pentaeritritol para uso na formação dos pré-polímeros terminados com isocianato do objeto de divulgação incluem Pluracol® 735, 736 e PEP 500 e Quadrol, cada um disponível comercialmente na BASF Corporation de Florham Park, Nova Jersey. Em particular, Pluracol® 735 e 736 de poliéter polióis com função hidroxila iniciado por tolueno diamina baseado em PO, Pluracol® PEP 500 é um hetérico iniciado por pentaeritritol, e Quadrol é um poliéter poliol com função hidroxila iniciado por etileno diamina baseado em PO.

[076] Poliéteres com função hidroxila superiores não limitativos adequados para uso na formação dos pré-polímeros terminados em isocianato do objeto de divulgação são baseados em sacarose, sorbitol ou combinações dos mesmos isoladamente ou em combinação com outros iniciadores é o Pluracol® SG360 (baseado em sacarose e glicerina), comercialmente disponível na BASF Corporation de Florham Park, Nova Jersey.

[077] Em algumas dessas formas de realização, o poliéter ou poliéteres com função hidroxila para uso na formação dos pré-polímeros terminados em isocianato do objeto de divulgação têm um peso molecular ponderal médio (Mw) variando de 60 a 10.000, como 180 a 6.500, g/ mol, tal como medido por cromatografia de permeação em gel (GPC) ou ressonância magnética nuclear (RMN) previamente calibrado usando uma curva de calibração com base em padrões de poliestireno monodisperso.

[078] Em certas formas de realização, uma combinação de dois ou mais poliéteres com função hidroxila para uso na formação dos pré-polímeros terminados em isocianato do objeto de divulgação pode ser usada, com cada um dos dois ou mais poliéteres com função hidroxila tendo o mesmo ou um diferente peso molecular ponderal médio dentro da faixa de 60 a 10.000, como 180 a 6.500, g/ mol descrito acima. Assim, por exemplo, os poliéteres com função hidroxila utilizados podem incluir um primeiro poliéter com função hidroxila possuindo um peso molecular ponderal médio que varia de 60 a 10.000, tal como 180 a 6500, g/ mol e um segundo poliéter com função hidroxila diferente do primeiro poliéter com função hidroxila também tendo um peso molecular ponderal médio variando de 60 a 10.000, tal como 180 a 6.500, g/ mol. Exemplos representativos dos dois ou mais poliéteres com função hidroxila incluem aqueles descritos nos parágrafos acima.

[079] Em ainda outras formas de realização, além do poliéter com função hidroxila, o componente reativo ao isocianato usado na formação dos pré- polímeros terminados em isocianato inclui ainda um poliol de enxerto de estireno-acrilonitrila.

[080] Em certas formas de realização, além ou no lugar do poliéter com função hidroxila, o componente reativo ao isocianato usado na formação dos pré-polímeros terminados em isocianato pode estar na forma de outro polímero com função hidroxila, incluindo, mas não limitado a poliésteres com função hidroxila e acrílicos com função hidroxila.

[081] Os poliésteres com função hidroxila adequados para uso na formação dos pré-polímeros terminados em isocianato incluem, por exemplo, polímeros de poliéster que incluem um ou mais grupos com função hidroxila, tipicamente pelo menos dois grupos com função OH. Por conseguinte, os poliésteres com função hidroxila são polímeros de poliéster que possuem um grupo com função OH (isto é, um poliéster monol), dois grupos com função OH (isto é, um poliéster diol), três grupos com função OH (isto é, um poliéster triol), quatro grupos com função OH (isto é, um poliéster tetrol), polímeros contendo grupo de poliéter tendo mais do que quatro grupos com função OH, e combinações dos mesmos. Os poliésteres com função hidroxila tendo uma média de dois ou mais grupos com função OH por molécula são, às vezes, alternativamente chamados de poliéster polióis,

[082] Os poliésteres com função hidroxila adequados incluem, mas não estão limitados a, grupo aromático contendo poliésteres com função hidroxila, produtos de reação terminados em hidroxila de álcoois polihídricos, como etileno glicol, propileno glicol, dietileno glicol, 1,4-butanodiol, neopentilglicol, 1,6-hexanodiol, ciclohexano dimetanol, glicerol,trimetilolpropano, pentaeritritol ou poliéter polióis ou misturas desses álcoois polihídricos e ácidos policarboxílicos, especialmente ácidos dicarboxílicos ou seus derivados formadores de ésteres, por exemplo, ácidos succínico, glutárico e adípico ou seus ácido sebácicos de ésteres dimetílicos, anidrido ftálico, anidrido tetracloroftálico ou tereftalato de dimetila ou misturas dos mesmos. Os poliésteres polióis obtidos pela polimerização de lactonas, por exemplo caprolactona, em conjunção com um poliol, ou de ácidos hidroxi carboxílicos, por exemplo, ácido hidroxi caproico, também pode ser usado.

[083] Os polióis de poliesteramidas adequados para uso na formação dos pré-polímeros terminados em isocianato podem ser obtidos pela inclusão de aminoálcoois, tais como etanolamina, em misturas de poliesterificação. Polióis de politioéter adequados incluem produtos obtidos por condensação de tiodiglicol sozinho ou com outros glicóis, óxidos de alquileno, ácidos dicarboxílicos, formaldeído, aminoálcoois ou ácidos aminocarboxílicos. Polióis de policarbonato adequados incluem produtos obtidos por reação de dióis tais como 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, dietileno glicol ou tetraetileno glicol com carbonatos de diarila, por exemplo difenil carbonato, ou com fosgênio. Os polióis poliacetais adequados incluem aqueles preparados por reação de glicóis tais como dietileno glicol, trietileno glicol ou hexanodiol com formaldeído. Outros polióis de poliacetal adequados também podem ser preparados por polimerização de acetais cíclicos. Os polióis de poliolefina adequados incluem homo- e copolímeros de butadieno com terminação hidroxi e os polióis de polissiloxano adequados incluem dióis e trióis de polidimetilsiloxano.

[084] Além disso, compostos com função hidroxila de menor peso molecular também podem ser utilizados na formação de pré-polímeros terminados em isocianato, como etileno glicol, dietileno glicol, propileno glicol, dipropileno glicol, butano diol, glicerol, trimetilpropano, trietanolamina, pentaeritritol, sorbitol, e combinações dos mesmos.

[085] O componente reativo ao isocianato para uso na formação dos pré-polímeros terminados em isocianato também pode incluir um ou mais catalisadores. O catalisador está tipicamente presente no componente reativo ao isocianato para catalisar a reação entre o componente de isocianato e o componente reativo ao isocianato. Ou seja, o componente reativo ao isocianato inclui tipicamente um “catalisador de poliuretano” que catalisa a reação entre um isocianato e um grupo com função hidroxi. É de se notar que o catalisador não é tipicamente consumido na reação exotérmica entre o isocianato e o poliol. Mais especificamente, o catalisador tipicamente participa, mas não é consumido, na reação exotérmica. O catalisador pode incluir qualquer catalisador adequado ou misturas de catalisadores conhecidos na arte. Exemplos de catalisadores adequados incluem, mas não estão limitados a catalisadores de gelificação, por exemplo, catalisadores de amina em dipropileno glicol; catalisadores de expansão, por exemplo, bis(dimetilaminoetil)éter em dipropileno glicol; catalisadores metálicos, por exemplo, compostos de organo-estanho, compostos de organo-bismuto, compostos de organo-chumbo etc.

[086] Este catalisador pode ser qualquer um na arte. Em uma forma de realização, o catalisador de isocianato é um catalisador de amina. Em uma outra forma de realização, o catalisador de isocianato é um catalisador organometálico.

[087] O catalisador de isocianato pode ser ou incluir um catalisador de estanho. Catalisadores de estanho adequados incluem, mas não estão limitados a sais de estanho (II) de ácidos carboxílicos orgânicos, por exemplo, acetato de estanho (II), octoato de estanho (II), etilhexanoato de estanho (II) e laurato de estanho (II). Em uma forma de realização, o catalisador de isocianato é ou inclui dilaurato de dibutilestanho, que é um sal de dialquilestanho (IV) de um ácido carboxílico orgânico. Os exemplos específicos de catalisadores de isocianato não limitativos estão comercialmente disponíveis a partir de Air Products and Chemicals, Inc. de Allentown, PA, sob a marca comercial DABCO®. O catalisador de isocianato também pode incluir outros sais de dialquilestanho (IV) de ácidos carboxílicos orgânicos, como diacetato de dibutilestanho, maleato de dibutilestanho e diacetato de dioctilestanho.

[088] Exemplos de outros catalisadores de isocianato adequados mas não limitativos incluem cloreto de ferro (II); cloreto de zinco; octoato de chumbo; tris(dialquilaminoalquil)-s-hexahidrotriazinas incluindo tris(N,N- dimetilaminopropil)-s-hexa-hidrotriazina; hidróxidos de tetraalquilamônio, incluindo hidróxido de tetrametilamônio; hidróxidos de metais alcalinos, incluindo hidróxido de sódio e hidróxido de potássio; alcóxidos de metais alcalinos, incluindo metóxido de sódio e isopropóxido de potássio; e sais de metais alcalinos de ácidos graxos de cadeia longa tendo de 10 a 20 átomos de carbono e/ ou grupos OH laterais.

[089] Outros exemplos de outros catalisadores de isocianato adequados, mas não limitativos, incluem N,N,N-dimetilaminopropilhexahidrotriazina, potássio, acetato de potássio, N,N,N-trimetil isopropil amina/ formato, e combinações dos mesmos. Um exemplo específico de um catalisador de trimerização adequado está disponível comercialmente por Air Products and Chemicals, Inc. sob a marca comercial POLYCAT®.

[090] Ainda outros exemplos de outros catalisadores de isocianato adequados, mas não limitantes, incluem dimetilaminoetanol, dimetilaminoetoxietanol, trietilamina, N,N,N’,N’-tetrametiletilenodiamina, N,N- dimetilaminopropilamina, N,N,N’,N’,N”-pentametildipropilenotriamina,tris(dimetilaminopropil)amina, N,N-dimetilpiperazina, tetrametilimino-bis(propilamina), dimetilbenzilamina, trimetilamina, trietanolamina, N,N-dietil etanolamina, N-metilpirrolidona, N-metilmorfolina, N-etilmorfolina, bis(2- dimetilamino-etil) éter, N,N-dimetilciclohexilamina (DMCHA), N,N,N’,N’,N”- pentametildietilenotriamina, 1,2-dimetilimidazol, 3-(dimetilamino) propilimidazol e combinações dos mesmos. Em várias formas de realização, o catalisador de isocianato encontra-se comercialmente disponível a partir da Air Products and Chemicals, Inc. sob a marca comercial Polycat®. O catalisador de isocianato pode incluir qualquer combinação de um ou mais dos catalisadores mencionados acima.

[091] Em ainda outras formas de realização, o catalisador é escolhido a partir de DABCO TMR, DABCO TMR-2, DABCO HE, DABCO 8154, PC CAT DBU TA 1, PC CAT Q1, Polycat® SA-1, Polycat® SA-102, formas salgadas, e/ ou combinações dos mesmos.

[092] Em outras formas de realização, o catalisador é escolhido a partir de dilaurato de dibutilestanho, óxido de dibutilestanho (por exemplo, como uma solução líquida em ftalato C8-C10), dilaurilmercaptideo de dibutilestanho, bis(2-etilhexiltioglicolato) de dibutilestanho, dilaurilmercaptideo de dimetilestanho, dineodecanoate de dimetilestanho, dioleato de dimetilestanho, bis(2-etilhexiltioglicoato) de dimetilestanho, dilaurato de dioctilestanho, bis(2- etilhexoato) de dioctilestanho, octoato estanoso, oleato estanoso, dimaleato de dibutilestanho, dimaleato de dioctilestanho, maleato de dibutilestanho, mercaptopropionato de dibutilestanho, bis(isoodiitioglicolato) de dibutilestanho, diacetato de dibutilestanho, mistura de óxido de dioctilestanho, óxido de dioctilestanho, diisooctoato de dibutilestanho, dineodecanoato de dibutilestanho, carboxilato de dibutilestanho, carboxilato de dioctilestanho e combinações dos mesmos.

[093] O catalisador de isocianato para uso na formação dos pré- polímeros terminados em isocianato pode ser utilizado em várias quantidades. Por exemplo, em várias formas de realização, o catalisador de isocianato é utilizado em uma quantidade de 0,0001 a 10, de 0,0001 a 5, de 5 a 10, por cento em peso com base em uma porcentagem em peso total de reagentes ou do isocianato ou qualquer outro valor ou faixa dos valores entre eles. Tipicamente, uma quantidade de catalisador usada depende da temperatura do processo. Por exemplo, a cerca de 65,5 °C (150 ° F), 0,0001% pode ser utilizado, enquanto a temperatura ambiente de 0,001 a 10%, como 5 a 10%, como 0,001 a 1%, pode ser utilizada.

[094] O componente reativo ao isocianato para uso na formação de pré-polímeros terminados em isocianato também pode incluir vários aditivos adicionais. Os aditivos adequados incluem, mas não estão limitados a agentes antiespumantes, aditivos de processamento, plastificantes, terminadores de cadeia, agentes tensoativos, retardadores de chama, antioxidantes, sequestradores de água, sílicas pirogênicas, corantes ou pigmentos estabilizadores de luz ultravioleta, cargas, agentes tixotrópicos, silicones, aminas, metais de transição, e combinações dos mesmos. O aditivo pode ser incluído em qualquer quantidade conforme desejada pelos técnicos no assunto. Por exemplo, um aditivo de pigmento permite que a composição de elastômero de poliuretano a ser avaliada visualmente para espessura e integridade e pode fornecer várias vantagens de comercialização.

[095] Acrílicos com função hidroxila funcionais adequados para uso na formação de pré-polímeros terminados em isocianato são obtidos por polimerização por radicais livres de ésteres de acrilato e metacrilato e estireno (como acrilatos de etila (EA) ou acrilatos de butila (BA), ácido acrílico (AA) metacrilato de metila (MMA) ou estireno (ST)). A funcionalidade hidroxila é introduzida adicionando monômeros etilenicamente insaturados com pelo menos um grupo hidroxila livre, tipicamente acrilatos com função hidroxila (HFAs), como 2- hidroxietil acrilatos (HEA) ou 4-hidroxibutil acrilatos (HBA), à mistura de monômeros. Um exemplo de poliéter poliol modificado por acrílico 100% sólido em Joncril 569, disponível comercialmente na BASF Corporation de Florham Park, Nova Jersey, tendo um número de hidroxila de 140 mg de KOH/ g.

[096] Exemplos específicos de pré-polímeros terminados em isocianato adequados, para fins do objeto de divulgação, estão disponíveis comercialmente na BASF Corporation de Florham Park, NJ, sob a marca comercial Lupranate®, como Lupranate® MP102. Deve ser apreciado que o sistema pode incluir uma combinação de dois ou mais dos pré-polímeros terminados em isocianato acima mencionados.

[097] Exemplos de diisocianatos que podem ser utilizados na formação da policarbodiimida incluem, mas não estão limitados a: MDI (em qualquer um dos três isômeros (2,2’-MDI, 2,4’-MDI e 4,4’-MDI); diisocianato de m-fenileno; diisocianato de 2,4-tolueno; diisocianato de 2,6-tolueno; diisocianato de hexametileno; diisocianato de 1,4-fenileno; diisocianato de tetrametileno; ciclohexano-1,4-diisocianato; diisocianato de hexahidrotolueno;metilenediisocianato; isocianato de 2,6-diisopropilfenil; diisocianato de m- xilileno; isocianato de dodecila; 3,3’-dicloro-4,4’-diisocianato-1,1’-bifenila; 1,6- diisocianato-2,2,4-trimetil-hexano; diisocianato de 3,3’-dimetoxi-4,4’-bifenileno; 2,2-diisocianatopropano; 1,3-diisocianatopropano; 1,4-diisocianatobutano; 1,5- diisocianatopentano; 1,6-diisocianatohexano, 2,3-diisocianatotolueno; 2,4- diisocianatotolueno; 2,5-diisocianatotolueno; 2,6-diisocianatotolueno; diisocianato de isoforona; metileno bis(fenilisocianato) hidrogenado; naftaleno- 1,5-diisocianato; l-metoxifenil-2,4-diisocianato; 1,4-diisocianatobutano;diisocianato de 4,4’-bifenileno; 3,3’-dimetildifenilmetano-4,4’-diisocianato; triisocianato de 4,4’,4”-trifenilmetano; tolueno-2,4,6-tri-isocianato; 4,4’- dimetildifenilmetano-2,2’,5,5’-tetraisocianato; poliisocianato de polimetileno polifenileno; ou uma mistura de dois ou mais dos mesmos. Em uma forma de realização preferida, o diisocianato é diisocianato de 2,4-tolueno, diisocianato de 2,6-tolueno ou uma mistura de diisocianato de 2,4- e 2,6-tolueno.

[098] Em certas formas de realização, o componente de isocianato para formar a policarbodiimida compreende MDI (em qualquer um dos três isômeros (2,2’-MDI, 2,4’-MDI e 4,4’-MDI). Alternativamente, o componente de isocianato pode compreender uma mistura de dois ou todos os três desses três isômeros MDI, ou seja, o componente de isocianato pode compreender pelo menos dois dentre 2,2’-MDI, 2,4’-MDI e 4,4’-MDI.

[099] Em certas outras formas de realização, o componente de isocianato para formar a policarbodiimida compreende diisocianato de tolueno (TDI). O componente de isocianato pode compreender um isômero de diisocianato de tolueno (TDI), isto é, o componente de isocianato pode compreender diisocianato de 2,4-tolueno (2,4-TDI) ou diisocianato de 2,6- tolueno (2,6-TDI). Alternativamente, o componente de isocianato pode compreender uma mistura destes isômeros, isto é, o componente de isocianato pode compreender tanto o diisocianato de 2,4-tolueno (2,4-TDI) e diisocianato de 2,6-tolueno (2,6-TDI). Um exemplo específico de um componente de isocianato comercialmente disponível adequado para os fins do objeto de divulgação é Lupranate® T-80, que está comercialmente disponível a partir da BASF Corporation de Florham Park, Nova Jersey. Notavelmente, Lupranate® T- 80 compreende uma mistura de diisocianato de 2,4-tolueno (2,4-TDI) e diisocianato de 2,6-tolueno (2,6-TDI). Em certas formas de realização, o componente de isocianato consiste essencialmente em, ou consiste em, TDI. Geralmente, o componente de isocianato compreende TDI em uma quantidade superior a 95, alternativamente superior a 96, alternativamente superior a 97, alternativamente superior a 98, alternativamente maior que 99, por cento em peso, com base no peso total de isocianato presente no componente de isocianato.

[100] Embora formas de realização exemplificativas do artigo de poliuretano reciclado do objeto de divulgação sejam descritas em detalhes com relação ao uso de uma espuma de MCU ou TPU como artigo de poliuretano reciclado, o objeto de divulgação não se limita ao uso desses artigos específicos de poliuretano reciclado. Por exemplo, outros poliuretanos não limitativos que podem ser utilizados incluem cada um dos poliuretanos descritos acima, tais como espumas flexíveis celulares distintas das espumas de MCU descritas acima. Ainda adicionalmente, outras espumas flexíveis, semirrígidas, ou rígidas de poliuretano que não são de outra forma classificadas como espumas flexíveis ou espumas celulares de MCU, bem como materiais elastoméricos de poliuretano, são também contemplados.

II. MÉTODO PARA FORMAR O COMPONENTE POLIMÉRICO COM FUNÇÃO ISOCIANATO

[101] Para formar o componente polimérico com função isocianato de acordo com o objeto da divulgação, o artigo de poliuretano reciclado, preferencialmente na forma do artigo de poliuretano reciclado triturado, é primeiro misturado com um componente de isocianato com grupos com função isocianato, como também descrito acima, para formar uma mistura. O componente de isocianato está preferencialmente na forma líquida à temperatura ambiente e possui um teor conhecido de grupo com função isocianato (teor de NCO), com base no peso total do componente de isocianato incluído na mistura.

[102] Como aqui fornecido, os artigos de poliuretano triturados referem-se a artigos de poliuretano que são sólidos na forma de pó ou que estão na forma de pequenas partículas ou fragmentos.

[103] Nas formas de realização em que o artigo de poliuretano reciclado não está na forma triturada, uma etapa adicional de pulverização do artigo de poliuretano reciclado para formar o artigo de poliuretano reciclado triturado também é incluída no método.

[104] A fim de garantir que o componente polimérico com função isocianato formado, como será descrito em mais detalhes abaixo, inclua grupos com função isocianato, uma quantidade excessiva de componente de isocianato está presente na mistura original.

[105] Em seguida, em certas formas de realização, a mistura é aquecida a uma temperatura suficiente para transformar o artigo de poliuretano reciclado de uma forma sólida para uma forma líquida. A temperatura suficiente para transformar o artigo de poliuretano reciclado depende da composição dos componentes que compreendem o artigo de poliuretano triturado. No caso em que o produto de poliuretano reciclado é uma mistura de mais do que um componentes do artigo de poliuretano, tendo composições químicas variadas (tais como, por exemplo, uma mistura de duas ou mais espumas de MCU trituradas quimicamente distintas, ou uma mistura de dois ou mais TPUs triturados quimicamente distintos, ou uma mistura de pelo menos uma espuma de MCU e, pelo menos, um TPU), a temperatura é maior do que ou igual para transformar cada respectivo artigo de poliuretano reciclado distinto da forma sólida para a forma líquida.

[106] As temperaturas necessárias para transformar a espuma de MCU, ou o TPU, da forma sólida para a líquida, conforme observado acima, variam de 100 a 350 graus Celsius.

[107] Em seguida, o artigo de poliuretano reciclado na forma líquida e o componente de isocianato são mantidos na temperatura de liquefação ou acima dela por um período de tempo suficiente para que o artigo de poliuretano reciclado na forma líquida reaja com o componente de isocianato para formar um componente polimérico com função isocianato. Em certas formas de realização, o componente polimérico com função isocianato formado inclui uma quantidade do componente de isocianato que reage parcialmente com o artigo de poliuretano reciclado líquido, e em outras formas de realização também pode incluir uma quantidade do componente de isocianato que não reage com o artigo de poliuretano reciclado líquido (e, portanto, permanece como um componente de isocianato não reagido).

[108] A reação é monitorada por inspeção visual quanto ao desaparecimento substancial ou total da forma sólida do artigo de poliuretano reciclado no componente de isocianato. Por conseguinte, conforme descrito aqui, o termo “forma líquida” geralmente coincide com a ausência substancial de uma “forma sólida”, conforme determinado por inspeção visual. É reconhecido neste documento, para os fins do objeto de divulgação, que o artigo de poliuretano reciclado é considerado em “forma líquida” mesmo quando uma pequena porcentagem, como menos de 5% em peso, e mais tipicamente menos de 1% em peso, do peso total do artigo de poliuretano reciclado permanece na forma sólida. Este material residual pode estar na forma de partículas insolúveis ou outros materiais que permanecem. Estas partículas ou materiais insolúveis podem incluir vários aditivos, tais como agentes de carga inorgânicos e semelhantes, ou outros materiais orgânicos, ou em certos casos podem ser uma pequena porção de residual do artigo de poliuretano reciclado que não foi transformado em vestígios visíveis como descrito acima.

[109] Uma vez que a inspeção visual confirma a ausência substancial da forma sólida, a extensão da reação pode ser confirmada medindo o teor do grupo com função isocianato (ou seja, o teor de NCO, às vezes chamado de teor livre de NCO) do componente polimérico com função isocianato formado, que é baseado no peso total do componente polimérico com função isocianato. O peso total do componente polimérico com função isocianato é a soma total do peso do artigo de poliuretano reciclado na forma líquida e o peso do componente de isocianato (isto é, o peso da mistura antes da reação). O teor de NCO pode ser determinada por métodos convencionais conhecidos dos técnicos no assunto na análise de poliuretanos em conformidade com a norma ASTM D2572, como notado acima. Uma reação é confirmada quando o teor de NCO medido do componente polimérico com função isocianato é menor que o teor de NCO do componente de isocianato.

[110] Em formas de realização utilizando a espuma de MCU ou TPU como artigo de poliuretano reciclado, o tempo suficiente para reagir a espuma de MCU líquida ou TPU líquida, tal como em que a mistura é aquecida a uma temperatura de 100 a 350 graus Celsius, com o componente de isocianato para formar um componente polimérico com função isocianato varia de 1 hora a 48 horas, dependendo do tipo de espuma de MCU ou TPU e do tipo de componente de isocianato utilizado.

[111] Em certas formas de realização, o tempo suficiente para reagir o artigo de poliuretano líquido reciclado com o componente de isocianato para formar um componente polimérico com função isocianato é suficiente para atingir um teor de NCO do componente polimérico com função isocianato que varia de 2 a 98% em peso menor do que o teor de NCO do componente de isocianato, antes da reação.

[112] Em certas formas de realização, o componente polimérico com função isocianato do objeto de divulgação tem um teor de NCO variando de 1 a 47 por cento em peso, com base no peso total do componente polimérico com função isocianato do objeto de divulgação, com a condição de que o teor de NCO do componente com função isocianato é menor que o teor de NCO do componente de isocianato utilizado.

[113] Em certas outras formas de realização, além de ter o teor de NCO como descrito em qualquer forma de realização acima, o componente polimérico com função isocianato formado do objeto de divulgação também possui uma viscosidade de 5 a 10.000 centipoise (cP, com um cP igual a um milipascal-segundo (mPa.s)) medida de acordo com o método ASTM D2196 padrão. Em ainda outras formas de realização, o componente polimérico com função isocianato tem uma viscosidade de 5 a 10.000 centipoise (cP, com um cP igual a um milipascal-segundo (mPa.s)), medida a 25 graus Celsius em conformidade com o método ASTM D2196 padrão, ou alternativamente tem uma viscosidade de 5 a 10.000 centipoise medida em até 150 graus Celsius, de acordo com o método correspondente à ASTM D2196. Desta forma, o componente com função isocianato formado de acordo com o objeto da divulgação é suficientemente líquido de modo a que ele pode ser utilizado na formação de novos artigos de poliuretano e artigos de espuma de poliuretano, tal como descrito abaixo.

[114] Em ainda outras formas de realização, o método para formar o componente polimérico com função isocianato pode opcionalmente incluir a etapa de filtrar ou, de outro modo, remover as partículas insolúveis ou outros materiais que podem permanecer no componente polimérico com função isocianato após a conclusão da reação (como evidenciado pela redução no teor de NCO). Estas partículas ou materiais insolúveis, que são descritos acima, em geralmente não afetam o uso posterior do componente polimérico com função isocianato formado na formação de novos artigos de poliuretano ou de novos artigos de espuma de poliuretano, como descrito abaixo, mas é desejável sua remoção para melhorar a aparência estética de quaisquer novos artigos de poliuretano ou novos artigos de espuma de poliuretano, de acordo com o objeto da divulgação.

III. NOVOS ARTIGOS DE POLIURETANO FORMADOS A PARTIR DO COMPONENTE POLIMÉRICO COM FUNÇÃO ISOCIANATO

[115] Como observado acima, o objeto da divulgação também divulga novos artigos de poliuretano, como novos artigos de espuma de poliuretano, que são formados incluindo o componente polimérico com função isocianato, como formado acima, como pelo menos uma porção do componente de isocianato.

[116] O termo “novo”, usado em relação a “novos artigos de poliuretano” e “novos artigos de espuma de poliuretano”, refere-se ao produto da reação formado no objeto da divulgação e serve para distinguir dos artigos de poliuretano reciclados descritos acima.

[117] Os novos artigos de poliuretano do objeto de divulgação e novos artigos de espuma de poliuretano associados são formados como o produto da reação do componente polimérico com função isocianato de acordo com qualquer forma de realização descrita acima; um segundo componente de isocianato tendo grupos com função isocianato; e um componente reativo ao isocianato com grupos com função hidroxila reativos com os grupos com função isocianato do componente polimérico com função isocianato e o segundo componente de isocianato.

[118] O método para formar o novo artigo de poliuretano do objeto de divulgação compreende: formar o componente polimérico com função isocianato como descrito acima; fornecer um segundo componente de isocianato igual ou diferente do primeiro componente de isocianato (isto é, o componente de isocianato usado na formação do componente polimérico com função isocianato descrito acima); fornecer um componente reativo ao isocianato tendo grupos com função hidroxila reativos em relação aos grupos com função isocianato do componente polimérico com função isocianato e do segundo componente de isocianato; formar uma segunda mistura por mistura do segundo componente de isocianato fornecido e o segundo componente polimérico com função isocianato e o componente reativo ao isocianato; e reagir os grupos com função isocianato do componente polimérico com função isocianato e o segundo componente de isocianato com os grupos com função hidroxila do componente reativo ao isocianato para formar o elastômero de poliuretano. O método para formar os novos artigos de espuma de poliuretano inclui onde o produto de reação é formado na presença de um agente de expansão e, portanto, a estrutura resultante do novo artigo de espuma de poliuretano é formada como uma estrutura celular com células abertas formadas nele.

[119] Os isocianatos adequados para uso como segundo componente de isocianato são os mesmos descritos acima para uso na formação do componente polimérico com função isocianato ou foram inicialmente utilizados na formação do artigo de poliuretano reciclado e incluem, mas não estão limitados a, compostos contendo grupo de isocianato aromático ou alifático (ou seja, isocianatos aromáticos ou isocianatos alifáticos), como diisocianato de metileno difenil (MDI), diisocianato de tolueno (TDI), polifenilisocianato de polimetileno (PMDI), diisocianato de hexametileno (HDI), um polímero de uretoimina, um pré-polímero terminado em isocianato, e quaisquer combinações dos mesmos. Semelhante ao descrito acima, o segundo componente de isocianato tem, tipicamente, uma funcionalidade média de cerca de 1,5 a cerca de 3,0, mais tipicamente de cerca de 2,0 a cerca de 2,8, e ainda mais tipicamente de cerca de 2,7.

[120] Em certas formas de realização, o segundo componente de isocianato é a mesma composição que o componente de isocianato usado para formar o componente polimérico com função isocianato. Em outras formas de realização, a composição do segundo componente de isocianato é diferente da composição do componente de isocianato utilizado para formar o componente polimérico com função isocianato, mas é selecionado a partir de qualquer um dos componentes de isocianato acima descritos.

[121] Da mesma forma, o componente reativo ao isocianato tendo grupos com função hidroxila para uso na formação do novo artigo de poliuretano, ou novo artigo de espuma de poliuretano, pode ser selecionado a partir do mesmo componente reativo ao isocianato tendo grupos com função hidroxila descritos acima para formar o pré-polímero de isocianato. Nestas formas de realização, o componente reativo ao isocianato inclui grupos com função hidroxila (OH) que podem reagir com os grupos com função isocianato presente no componente polimérico com função isocianato e no segundo componente de isocianato.

[122] Em certas formas de realização, a razão de grupos com função isocianato do componente polimérico com função isocianato e o segundo componente de isocianato para os grupos com função hidroxila do componente reativo ao isocianato (ou seja, a razão NCO: OH) varia de 0,90: 1 para 3,0: 1.

[123] Para novos artigos de poliuretano flexível, tais como novos artigos de espuma de poliuretano flexíveis, a relação NCO: OH varia de 0,90: 1 a 1,05: 1. Para novos artigos de poliuretano rígido, tais como novos artigos de espuma de poliuretano rígido, a relação NCO: OH varia de 1,05: 1 a 3,0: 1. Para novos artigos de poliuretano semirrígido, tais como novos artigos de espuma de poliuretano semirrígido, a relação NCO: OH geralmente é de cerca de 1,05: 1.

[124] Em ainda outras formas de realização, o componente polimérico com função isocianato compreende de 1 a 99% em peso do peso total combinado do componente polimérico com função isocianato e o segundo componente de isocianato.

[125] Em outras formas de realização, o novo artigo de poliuretano, ou o novo artigo de espuma de poliuretano, pode incluir um componente adicional selecionado a partir do grupo que consiste em extensores de cadeia, aminas, catalisadores, catalisadores de estanho, reticuladores (isto é, agentes de cura), promotores de adesão, agentes umectantes e qualquer combinação dos mesmos.

[126] O extensor de cadeia usado para formar o novo artigo de poliuretano, ou o novo artigo de espuma de poliuretano, de acordo com o objeto de divulgação, compreende adequadamente compostos com 2 ou mais hidrogênios ativos e pesos moleculares que variam de 60 g/ mol a 400 g/ mol, como de 60 g/ mol a 200 g/ mol. Extensores de cadeia apropriados tendo 2 ou mais hidrogênios ativos incluem, por exemplo, dióis e compostos ou composições com função hidroxila superior tais como 1,4-butanodiol, etileno glicol, dietileno glicol, propileno glicol, butileno glicol, 1,4-butileno glicol, butenodiol, butinodiol, xilileno glicóis, amileno glicóis, 1,5-pentileno glicol, metilpentanodiol, 1,6-hexileno glicol, neopentil glicol, trimetilolpropano, hidroquinona éter alcoxilato, resorcinol éter alcoxilato, glicerol, pentaeritritol, diglicerol, dextrose, 1,4-fenileno-bis-β-hidroxi etil éter, 1,3-fenileno-bis-β-hidroxi etil éter, bis-(hidroxi-metil-ciclohexano), hexanodiol, tiodiglicol e 1,4: 3,6 dianidrohexitol tal como isomannida; isossorbido e isoidide; aminas polihídricas alifáticas tais como etilenodiamina, hexametilenodiamina e isoforona diamina; e aminas polihídricas aromáticas, tais como metileno-bis(2-cloroanilina), metilenobis(dipropilanilina), dietil-toluenodiamina, di-p-aminobenzoato de trimetileno glicol; alcanolaminas como dietanolamina, trietanolamina e diisopropanolamina.

[127] Em certas formas de realização, o extensor de cadeia é um diol, como os um ou mais dióis da lista, conforme fornecido acima. Se polióis funcionais superiores, tais como trióis, estão incluídos, eles são tipicamente introduzidos em combinação com os dióis como fornecido acima e em baixas quantidades relativas para limitar a reticulação e impedir que o novo artigo de poliuretano resultante ou novo artigo de espuma de poliuretano se tornem muito quebradiços.

[128] O componente reativo ao isocianato usado para formar o novo artigo de poliuretano, ou o novo artigo de espuma de poliuretano, também pode incluir uma ou mais aminas. Qualquer amina conhecida na técnica pode ser utilizada e, em certos casos, também pode ser descrita como um extensor de cadeia. As aminas adequadas que podem ser consideradas um extensor de cadeia incluem diaminas incluindo etileno diamina, propileno diamina, butileno diamina, hexametileno diamina, ciclohexaleno diamina, fenileno diamina, tolileno diamina, xilileno diamina, 3,3’-diclorobenzidina, e 3,3’-dinitrobenzidina; alcanolaminas como etanolamina, álcool aminopropílico, 2,2-dimetil propanol amina, álcool 3-aminociclohexilico e álcool p-aminobenzílico; e combinações dos mesmos. Em outras formas de realização, a amina pode ser escolhida a partir de MDA, TDA, etileno, propileno, butileno, pentano, hexano, octano, decano, dodecano, tetradecano, hexadecano, octadecanodiaminas, Jeffamines-200, - 400, -2000, -5000, aminas secundárias impedidas como Unilink 4200, Curene 442, Polacure 740, Ethacure 300, Lonzacure M-CDEA, Polyaspartics, 4,9 Dioxadodecan-1,12-diamina, e combinações dos mesmos. Em outras formas de realização, a amina é escolhida a partir de Lupragen® API - N-(3- Aminopropil)imidazol, Lupragen® DMI - 1,2-Dimetilimidazol, Lupragen®DMI - 1,2- dimetilimidazol, Lupragen® N 100 - N,N-dimetilciclohexilamina, Lupragen® N 101 - Dimetiletanolamina, Lupragen® N 103 - N,N-dimetilbenzilamina, Lupragen® N 104 - N-etilmorfolina, Lupragen® N 105 - N-metilmorfolina, Lupragen® N 106 - 2,2’-Dimorfolinodietiléter, Lupragen® N 107 - Dimetilaminoetoxietanol, Lupragen® N 201 - TEDA em DPG, Lupragen® N 202 - TEDA em BDO, Lupragen® N 203 - TEDA em MEG, Lupragen® N 204 - N,N’-Dimetilpiperazina, Lupragen® N 205 - bis(2-dimetilaminoetil)éter, Lupragen® N 206 - bis(2-dimetilaminoetil)éter, Lupragen® N 301 - pentametildietilenotriamina, Lupragen® N 301 - pentametildietilenotriamina, Lupragen® N 400 - Trimetilaminoetiletanolamina, Lupragen® N 500 - Tetrametil-1,6-hexandiamina, Lupragen® N 500 - Tetrametil- 1,6-hexanodiamina, Lupragen® N 600 - S-triazina, Lupragen® N 700 - 1,8- Diazabiciclo-5,4,0-undeceno-7, Lupragen® NMI - N-metilimidazol e combinações dos mesmos.

[129] O componente reativo ao isocianato usado para formar o novo artigo de poliuretano, ou o novo artigo de espuma de poliuretano, também pode incluir um ou mais catalisadores. O catalisador está tipicamente presente no componente reativo ao isocianato para catalisar a reação entre o componente de isocianato (incluindo o componente polimérico com função isocianato e o segundo componente de isocianato) e o componente reativo ao isocianato. Ou seja, o componente reativo ao isocianato inclui tipicamente um “catalisador de poliuretano” que catalisa a reação entre um grupo com função isocianato do componente polimérico com função isocianato e o segundo componente de isocianato e o grupo com função hidroxila do grupo reativo ao isocianato, incluindo um grupo hidroxila do polidieno poliol.

[130] Deve ser apreciado que o catalisador não é tipicamente consumido na reação exotérmica entre o componente de isocianato (incluindo o componente polimérico com função isocianato e o segundo componente de isocianato) e o componente reativo ao isocianato. Mais especificamente, o catalisador tipicamente participa, mas não é consumido, na reação exotérmica.

[131] O catalisador pode incluir qualquer catalisador adequado ou misturas de catalisadores conhecidos na técnica, incluindo muitos dos descritos acima com relação à formação dos pré-polímeros terminados em isocianato. Exemplos de catalisadores adequados incluem, mas não estão limitados a catalisadores de gelificação, por exemplo, catalisadores de amina em dipropileno glicol; catalisadores de expansão, por exemplo, bis(dimetilaminoetil)éter em dipropileno glicol; e catalisadores de metais, por exemplo, compostos organo- estanho, compostos organo-bismuto, compostos organo-chumbo, etc.

[132] Este catalisador pode ser qualquer um na arte. Em uma forma de realização, o catalisador de isocianato é um catalisador de amina. Em outra forma de realização, o catalisador de isocianato é um catalisador organometálico.

[133] O catalisador de isocianato pode ser ou incluir um catalisador de estanho. Catalisadores de estanho adequados incluem, mas não estão limitados a sais de estanho (II) de ácidos carboxílicos orgânicos, por exemplo, acetato de estanho (II), octoato de estanho (II), etilhexanoato de estanho (II) e laurato de estanho (II). Em uma forma de realização, o catalisador de isocianato é ou inclui dilaurato de dibutilestanho, que é um sal de dialquilestanho (IV) de um ácido carboxílico orgânico. Exemplos específicos de catalisadores de isocianato não limitativos estão disponíveis comercialmente na Air Products and Chemicals, Inc. de Allentown, PA, sob a marca comercial DABCO®. O catalisador de isocianato também pode incluir outros sais de dialquilestanho (IV) de ácidos carboxílicos orgânicos, como diacetato de dibutilestanho, maleato de dibutilestanho e diacetato de dioctilestanho.

[134] Exemplos de outros catalisadores de isocianato adequados mas não limitativos incluem cloreto de ferro (II); cloreto de zinco; octoato de chumbo; tris(dialquilaminoalquil)-s-hexahidrotriazinas, incluindo tris(N,N- dimetil/aminopropil)-s-hexa-hidrotriazina; hidróxidos de tetraalquilamônio, incluindo hidróxido de tetrametilamônio; hidróxidos de metais alcalinos, incluindo hidróxido de sódio e hidróxido de potássio; alcóxidos de metais alcalinos, incluindo metóxido de sódio e isopropóxido de potássio; e sais de metais alcalinos de ácidos graxos de cadeia longa com 10 a 20 átomos de carbono e/ ou grupos OH laterais.

[135] Outros exemplos de outros catalisadores de isocianato adequados, mas não limitativos, incluem N,N,N-dimetilaminopropilhexahidrotriazina, potássio, acetato de potássio, N,N,N-trimetil isopropil amina/ formato, e combinações dos mesmos. Um exemplo específico de um catalisador de trimerização adequado está comercialmente disponível a partir da Air Products and Chemicals, Inc. sob a marca comercial Polycat®.

[136] Ainda outros exemplos de seus catalisadores de isocianato adequados, mas não limitativos, incluem dimetilaminoetanol,dimetilaminoetoxietanol, trietilamina, N,N,N’,N’-tetrametiletilenodiamina, N,N- dimetilaminopropilamina, N,N,N’,N’,N”-pentametildipropilenotriamina,tris(dimetilaminopropil)amina, N,N-dimetilpiperazina, tetrametilimino-bis(propilamina), dimetilbenzilamina, trimetilamina, trietanolamina, N,N-dietil etanolamina, N- metilpirrolidona, N-metilmorfolina, N-etilmorfolina, bis(2-dimetilamino-etil) éter, N,N- dimetilciclohexilamina (DMCHA), N,N,N,N’,N”-pentametildietilenotriamina, 1,2- dimetilimidazol, 3-(dimetilamino)propilimidazol, e combinações dos mesmos. Em várias formas de realização, o catalisador de isocianato encontra-se comercialmente disponível a partir de Air Products and Chemicals, Inc. sob a marca comercial Polycat®. O catalisador de isocianato pode incluir qualquer combinação de um ou mais dos catalisadores mencionados acima.

[137] Em ainda outras formas de realização, o catalisador é escolhido a partir de DABCO TMR, DABCO TMR-2, DABCO HE, DABCO 8154, PC CAT DBU TA 1, PC CAT Q1, Polycat SA-1, Polycat SA-102, formas salgadas e/ ou combinações dos mesmos.

[138] Em outras formas de realização, o catalisador é escolhido a partir de dilaurato de dibutilestanho, óxido de dibutilestanho (por exemplo, como uma solução líquida em ftalato C8-C10), dilaurilmercaptídeo de dibutilestanho, bis(2- etilhexiltioglicolato) de dibutilestanho, dilaurilmercaptídeo de dimetilestanho, dineodecanoato de dimetilestanho, dioleato de dimetilestanho, bis(2- etilhexiltioglicoato) de dimetilestanho, dilaurato de dioctilestanho, bis(2-etilhexoato) de dibutilestanho, octoato estanoso, oleato estanoso, dimaleato de dibutilestanho, dimaleato de dioctilestanho, maleato de dibutilestanho, mercaptopropionato de dibutilestanho, bis(isoodiitioglicolato) de dibutilestanho, diacetato de dibutilestanho, a mistura de óxido de dioctilestanho, óxido de dioctilestanho, diisooctoato de dibutilestanho, dineodecanoato de dibutilestanho, carboxilato de dibutilestanho, carboxilato de dioctilestanho e combinações dos mesmos.

[139] O catalisador de isocianato pode ser utilizado em várias quantidades. Por exemplo, em várias formas de realização, o catalisador de isocianato é utilizado em uma quantidade de 0,0001 a 10, de 0,0001 a 5, de 5 a 10, por cento em peso com base em uma porcentagem em peso total de reagentes ou o isocianato ou qualquer outro valor ou intervalo de valores entre eles. Tipicamente, uma quantidade de catalisador usada depende da temperatura do processo. Por exemplo, a cerca de 65,5 °C (150 ° F), 0,0001% pode ser utilizado, enquanto a temperatura ambiente de 0,001 a 10%, como 5 a 10%, como 0,001 a 1%, pode ser utilizado.

[140] O componente reativo ao isocianato também pode incluir um “agente de cura”, isto é, um reticulador que reticula as ligações duplas carbono- carbono de um poliol polidieno, se presente. Exemplos de agentes de cura incluem, mas não estão limitados a peróxidos orgânicos, enxofre e compostos contendo enxofre orgânico. Exemplos não limitativos de peróxidos orgânicos incluem peróxido de dicumila e t-butilperoxiisopropil benzeno. Exemplos de compostos contendo enxofre orgânicos não-limitativos incluem promotores de vulcanização à base tiuram, tais como dissulfeto de tetrametiltiuram (TMTD), dissulfeto de tetraetiltiuram (TETD), e tetrassulfeto de dipentametilenotiuram (DPTT), 4,4’-ditiomorfolina.

[141] O componente reativo ao isocianato usado na formação do novo artigo de poliuretano, ou novo artigo de espuma de poliuretano, também pode incluir um promotor de adesão. O promotor de adesão pode ser um promotor de adesão contendo silício. Os promotores de adesão também são comumente referidos na técnica como agentes de acoplamento ou agentes ligantes.

[142] O componente reativo ao isocianato usado na formação do novo artigo de poliuretano, ou novo artigo de espuma de poliuretano, também pode incluir um agente umectante. O agente umectante pode ser um tensoativo. O agente umectante pode incluir qualquer agente umectante adequado ou misturas de agentes umectantes conhecidos na técnica.

[143] O componente reativo ao isocianato usado na formação do novo artigo de poliuretano, ou novo artigo de espuma de poliuretano, também pode incluir vários aditivos adicionais. Os aditivos adequados incluem, entre outros, agentes antiespumantes, aditivos de processamento, plastificantes, terminadores de cadeia, agentes tensoativos, retardadores de chama, antioxidantes, sequestradores de água, sílicas pirogênicas, corantes ou pigmentos, corantes ou pigmentos, estabilizadores de luz ultravioleta, cargas, agentes tixotrópicos, silicones, metais de transição e combinações dos mesmos. O aditivo pode ser incluído em qualquer quantidade desejada pelos técnicos no assunto.

[144] Referindo-se de novo a método para formar o novo artigo de poliuretano, em qualquer das formas de realização descritas acima, a viscosidade de um ou mais dos componentes individuais utilizados para formar a segunda mistura, incluindo o componente polimérico com função isocianato acima mencionado, o segundo componente de isocianato e/ ou o componente reativo ao isocianato tem uma viscosidade de 5 a 10.000 centipoise, conforme medida de acordo com a norma ASTM D2196. Desta forma, cada um dos componentes da segunda mistura é suficientemente líquido para permitir que os componentes que sejam misturados e reagidos para formar o novo artigo de poliuretano ou novo artigo de espuma de poliuretano.

[145] Os novos artigos de espuma de poliuretano do objeto de divulgação são formados misturando e reagindo o componente polimérico com função isocianato, o segundo componente de isocianato e o componente reativo ao isocianato em combinação com qualquer um dos outros componentes opcionais descritos acima na presença de um agente de expansão. O agente de expansão do objeto de divulgação pode ser um agente de expansão físico, um agente de expansão químico, ou uma combinação de um agente de expansão físico e agente de expansão químico.

[146] O agente de expansão físico, como os descritos acima em relação às espumas de poliuretano que podem ser utilizados como artigo de poliuretano reciclado, é tipicamente introduzido na segunda mistura em uma quantidade de cerca de 0,125 a cerca de 15 partes em peso, como de 4 a 6 partes em peso, com base em 100 partes em peso do peso combinado do teor de hidrogênio ativo presente no componente reativo ao isocianato e o agente de expansão.

[147] O agente de expansão químico, como os descritos acima em relação às espumas de poliuretano que podem ser usados como artigo de poliuretano reciclado, é tipicamente introduzido em uma quantidade tal que, após a reação, o agente de expansão resultante compreenda de cerca de 0,125 a cerca de 15 partes em peso, tal como de 4 a 6 partes em peso, com base em 100 partes em peso do peso combinado do teor de hidrogênio ativo presente no componente reativo ao isocianato e o agente de expansão.

[148] O objeto da divulgação fornece, assim, um método simples e eficiente para a utilização de artigos de poliuretano reciclados em materiais novos e úteis, incluindo novos componentes poliméricos com função isocianato e artigos de poliuretano ou artigos de espuma de poliuretano.

[149] Além disso, em certas formas de realização, e como ilustrado nos Exemplos abaixo, os novos artigos de poliuretano e os artigos de espuma de poliuretano, que são formados onde o componente polimérico com função isocianato compreende mais do que 0 a menos que cerca de 100 por cento em peso do peso total da soma do componente polimérico com função isocianato e o segundo componente de isocianato, fornecem propriedades físicas semelhantes ou melhoradas em termos de densidade do núcleo, o fluxo de ar, resistência à ruptura de Graves, resistência à tensão, resistência à tensão de alongamento e aquecimento ao envelhecido, em comparação com artigos de poliuretano formados a partir da utilização de 100% em peso do segundo componente de isocianato reagido com o primeiro componente reativo ao isocianato na mesma razão de peso de NCO/ OH.

EXEMPLOS

[150] Os exemplos a seguir são destinados a ilustrar o objeto da divulgação e não devem ser vistos de forma alguma como limitativos ao escopo do objeto de divulgação. Nestes exemplos, o teor de NCO das respectivas amostras discutidas abaixo foi medido de acordo com o procedimento descrito na norma ASTM D2572.

EXEMPLO 1: FORMAÇÃO E AVALIAÇÃO DO COMPONENTE POLIMÉRICO COM FUNÇÃO ISOCIANATO

[151] Neste exemplo, foram realizadas quatro experimentos separados para a formação de componentes poliméricos com função isocianato pela reação de Lupranate® T-80 (uma mistura 80:20 de isômeros de diisocianato de 2,4- e 2,6-tolueno tendo um teor de NCO de 39.296 por cento em peso) de isocianatos do tipo 1 (disponíveis na BASF Corporation de Florham Park, Nova Jersey) com vários artigos de espuma de poliuretano reciclados que foram primeiro transformados para a forma líquida a partir de uma forma sólida e depois reagiram para formar o componente polimérico com função isocianato líquido de acordo com o objeto da divulgação, conforme descrito acima.EXEMPLO 1A COMPOSIÇÃOPROCEDIMENTO

[152] Carregar o Lupranate® T-80, tipo 1, em um balão de vidro de 5 litros equipado com condensador. Adicionar pedaços previamente cortados da espuma SRU (1a porção - 59,9g.). Ligar o aquecedor e aquecer o conteúdo do balão a 155 °C. Iniciar a agitação e aguardar até que a espuma seja transformada em forma líquida. Adicionar o restante da espuma, esperar até que também seja convertida para a forma líquida e mexer o conteúdo líquido a 155 °C por 1 hora. Arrefecer a massa de reação até a temperatura ambiente e mantê- la em uma manta durante a noite. No dia seguinte, iniciar novamente a agitação e aquecer a mistura a 155 °C por 3 horas. Transferir o material em recipiente de vidro para análise. O componente com função isocianato resultante tinha um teor de NCO de 32,99 peso.EXEMPLO 1B COMPOSIÇÃOPROCEDIMENTO

[153] Carregar o Lupranate® T-80, tipo 1 e a espuma de MCU 1 em um balão de vidro de 1 litro equipado com um condensador. Iniciar a agitação e aquecer o conteúdo do balão a 155 °C por 3 horas. Transferir o material para um recipiente de vidro e manter durante a noite. No dia seguinte, devolver o material para o balão de vidro de 1 litro e aquecer o conteúdo do recipiente de vidro a 155 °C, mexendo por 3 horas. Transferir o material para um recipiente de vidro para análise. O componente com função isocianato resultante tinha um teor de NCO de 34,17 por cento em peso.EXEMPLO 1C COMPOSIÇÃOPROCEDIMENTO

[154] Carregar o Lupranate® T-80, tipo 1 e Espuma de MCU 2 em um balão de vidro de 2 litros equipado com o condensador. Iniciar a agitação e aquecer o conteúdo do balão a 155 °C por 3 horas e, posteriormente, manter o conteúdo do balão a 150 °C por 2 horas. Transferir o material para recipiente de vidro de 32 oz. para análise. O componente com função isocianato resultante tinha um teor de NCO de 33,69 por cento em peso.EXEMPLO 1D COMPOSIÇÃOPROCEDIMENTO

[155] Carregar o Lupranate® T-80, tipo 1 e as migalhas de espuma flexível (300N, espuma flexível finamente moída disponível comercialmente na Scott Del Cushion LLC de Swanton, Ohio) em um balão de vidro de 2 l equipado com um condensador. Iniciar a agitação e aquecer o conteúdo do balão a 155 °C por 1 hora. Aumentar a temperatura no balão para 160 °C e manter por 7 horas e 15 minutos. Arrefecer o conteúdo do balão e guardar durante a noite. No dia seguinte, aquecer o conteúdo do balão a 160 °C por 8 horas e 15 minutos. Deixar o produto resultante ficar em uma manta durante a noite à temperatura ambiente. No terceiro dia, transferir o conteúdo para um recipiente de vidro de 32 oz. para análise. O componente com função isocianato resultante tinha um teor de NCO de 32,26 por cento em peso.

EXEMPLO 2: FORMAÇÃO E AVALIAÇÃO DE ARTIGOS DE ESPUMA DE POLIURETANO FLEXÍVEIS, INCLUINDO QUANTIDADES VARIÁVEIS DE COMPONENTE POLIMÉRICO COM FUNÇÃO ISOCIANATO

[156] O Exemplo 2 fornece artigos de espuma de poliuretano flexíveis (Exemplos 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 23, 25, 27, 29 e 30) formados de acordo com a presente divulgação. Mais especificamente, o Exemplo 2 ilustra a produção de espumas moldadas altamente resistentes (HR) que são formadas de acordo com a presente divulgação. Os Exemplos Comparativos 2 e 4 são artigos de espuma de poliuretano (artigo moldado de espuma HR) não formados em conformidade com a presente descrição, que está incluído para fins comparativos. O Exemplo Comparativo 4 fornece o mesmo pacote de componentes reativos ao isocianato que cada uma das amostras de artigo de espuma de poliuretano flexíveis feitas de acordo com o objeto da divulgação, enquanto o Exemplo Comparativo 4 varia a razão de Poliol 1 (um poliéter poliol) e Poliol 2 (um enxerto poliol) para obter artigos mais duros de espuma de poliuretano, como é convencional na arte.

[157] Com referência agora à Tabela 1, uma série de novos artigos de poliuretano, incluindo quantidades variáveis de um componente polimérico com função isocianato formado de acordo com o objeto de divulgação (exemplos 1B, 1C ou 1D acima), um componente reativo ao isocianato adicional (ou seja, o Pacote de Componente Reativo ao Isocianato) e um isocianato adicional (TDI) são descritos. A quantidade e o tipo de cada componente usado para formar o Pacote de Componentes Reativos ao Isocianato é indicado na Tabela 1 abaixo com todos os valores em partes em peso, com base em 100 partes em peso de polímero com função hidroxila total presente em cada componente reativo ao isocianato, ou seja, as partes em peso para cada componente não são normalizadas para 100 partes do peso total do componente reativo ao isocianato. A Tabela 1 também inclui um índice de isocianato (correspondente à razão NCO: OH) no qual o Pacote de Componentes Reativos ao Isocianato e o componente de isocianato são reagidos aos Exemplos e Exemplos Comparativos.

[158] Cada um dos componentes descritos na Tabela 1 foi misturado com uma furadeira tendo uma lâmina de mistura de alto cisalhamento ligada a ela para formar uma mistura de reação. Mais especificamente, cada um dos componentes (introduzidos respectivamente a uma temperatura de 75 graus Fahrenheit) foi misturado para atingir um índice de isocianato de 100 (correspondendo a uma razão NCO: OH de 1: 1) e uma razão de mistura de 435/ 185 (gramas do Pacote de Componente Reativo ao Isocianato para gramas da combinação do componente de isocianato (Exemplos 1B, 1C ou 1D, em combinação com TDI).

[159] Por sua vez, a mistura de reação é depositada em um molde e reage para formar blocos de 15 x 15 x 4 polegadas de espuma de poliuretano, cada um dos quais pesa cerca de 500 gramas. As amostras foram formadas com um tempo de desmoldagem de 5 minutos e um tempo de ventilação de aproximadamente 40 segundos. Uma vez moldadas, as amostras foram curadas por 24 a 48 horas. As amostras foram, em seguida, cortadas em amostras para utilização em vários testes para determinar os valores de várias propriedades de conforto e de suporte, ou seja, propriedades físicas, e propriedades de inflamabilidade, cujos resultados também estão incluídos na Tabela 2 abaixo.

[160] As amostras são testadas para determinar uma densidade a 25 graus Celsius e 50% de umidade relativa de acordo com a norma ASTM D3574, uma deflexão de força de indentação de 25% (IFD) e uma IFD de 65%. A IFD de 25% é definida como uma quantidade de força em libras necessária para indentar um pé de indentador redondo de 50 pol2 na amostra a uma distância de 25% da espessura da amostra. Da mesma forma, uma IFD de 65% é definida como a quantidade de força em libras necessária para indentar o pé indentador na amostra a uma distância de 65% da espessura da amostra.

[161] As amostras também são testadas quanto à resistência à tensão, resistência ao rompimento e alongamento, de acordo com a norma ASTM D3574. As propriedades de resistência à tensão, resistência ao rompimento e alongamento descrevem a capacidade da espuma de poliuretano flexível de suportar o manuseio durante as operações de fabricação ou montagem. Especificamente, a resistência à tensão é a força em libras/ in.sup.2 necessária para esticar a espuma de poliuretano flexível até um ponto de quebra. A resistência ao rompimento é a medida da força necessária para continuar um rompimento na espuma de poliuretano flexível após o início de uma divisão ou quebra, e é expressa em libras/ pol (ppi). Finalmente, o alongamento é uma medida da percentagem em que a flexibilidade da espuma de poliuretano vai esticar a partir de um comprimento inicial antes de quebrar.

[162] A resiliência das amostras é medida de acordo com a norma ASTM D3574, soltando uma bola de aço de uma altura de referência sobre as amostras e medindo uma altura de pico de rebote da bola. A altura do pico de rebote da bola, expressa como uma porcentagem da altura de referência, é a resiliência.

[163] As amostras também são avaliadas quanto ao conjunto de compressão, de acordo com a norma ASTM D3574. O conjunto de compressão é uma medida da perda parcial permanente da altura original da espuma de poliuretano flexível após a compressão devido a uma flexão ou colapso das estruturas celulares na espuma de poliuretano flexível. Conjunto de compressão é medida por compressão da espuma de poliuretano flexível, em 90%, ou seja, para 10% da espessura original, e mantendo a espuma de poliuretano flexível sob tais compressão a 70 graus Celsius durante 22 horas. Além disso, as espumas flexíveis de poliuretano também estão sujeitas ao envelhecimento úmido para o conjunto de compressão, a 50%. O envelhecimento úmido é um método de teste de envelhecimento acelerado m sob condições de 122 graus centígrados durante 22 horas a 100% de umidade relativa.

[164] Além disso, as amostras são medidas quanto à porosidade de acordo com os testes de fluxo de ar Frazier/ fluxo de ar da ASTM D3574 e D737. O teste de fluxo de ar Frazier mede a facilidade com que o ar passa através das espumas flexíveis de poliuretano. O teste de fluxo de ar consiste em prender uma amostra sobre uma câmara aberta e criar um diferencial de pressão de ar constante especificado. O valor do fluxo de ar de Frazier é a taxa de fluxo de ar, em pés cúbicos por minuto por pé quadrado, necessário para manter o diferencial de pressão de ar constante. Dito de forma diferente, o valor do fluxo de ar é o volume de ar por segundo na temperatura e pressão padrão necessárias para manter um diferencial constante de pressão do ar de 125 Pa em uma amostra de 2,75 diâmetros. O fluxo de ar, em pés cúbicos por minuto, é o fluxo de ar através da espuma de poliuretano flexível.

[165] Além disso, as amostras são testadas quanto à dureza, de acordo com a norma ASTM D3574 C J2, D3574-11, “Métodos de teste padrão para materiais celulares flexíveis - espumas de folha, coladas e moldadas de uretano”, teste C - teste de desvio de deflexão de compressão após o envelhecimento por 5 horas a 100% de umidade relativa (Teste de envelhecimento - teste de autoclave a vapor) e envelhecimento por 5 horas a 120 graus Celsius (250 graus Fahrenheit) (122.1. 2 Procedimento J2). Os valores são relatados em % do valor original retido.TABELA 1 1 O poliol 1 é um poliéter poliol primário terminado em hidroxila com um número de hidroxila de 20 a 40 mg de KOH/ g. 2 O poliol 2 é um triol de poliéster de enxerto com aproximadamente 43% de copolímero de acrilonitrila/ estireno e com um número de hidroxila de 15 a 35 mg de KOH/ g. 3 O agente de reticulação A é dietanolamina. 4 O catalisador A é um catalisador de amina. 5 O catalisador B é uma solução de 70% em peso de bis-(2- dimetilaminoetil)éter e 30% em peso de dipropileno glycol 6 O tensoativo A é um copolímero de silicone glicol. TABELA 1 – CONTINUAÇÃTABELA 1 – CONTINUAÇÃO TABELA 2 - RESULTADOS DO ENSAIO TABELA 2 - RESULTADOS CONTINUAÇÃO TABELA 2 - RESULTADOS CONTINUAÇÃO

[166] Os resultados apresentados nas tabelas acima confirmam que os artigos de espuma de poliuretano que incorporam o componente polimérico com função de isocianato dos Exemplos podem ser produzidos substancialmente da mesma maneira que na sua ausência (ver Exemplo Comparativo 4), e as espumas resultantes tinham propriedades físicas semelhantes em termos de densidade, fluxo de ar de Frazier, resistência a ruptura de Graves, alongamento, resistência à tensão, IFD, a resiliência, e compressão. Os resultados também mostram que a dureza dos artigos de espuma de poliuretano dos Exemplos aumentou com um aumento sequencial na quantidade de componente de polímero com função isocianato como comparado com o Exemplo Comparativo 4.

[167] Obviamente, muitas modificações e variações do objeto de divulgação são possíveis à luz dos ensinamentos acima. O objeto da divulgação pode ser praticado de outra forma que não seja especificamente descrita dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims (18)

1. MÉTODO PARA FORMAR UM COMPONENTE POLIMÉRICO COM FUNÇÃO ISOCIANATO que compreende: - formar uma primeira mistura misturando um artigo de poliuretano reciclado na forma sólida e um primeiro componente de isocianato tendo grupos com função isocianato; - aquecer a primeira mistura a uma temperatura suficiente para transformar o artigo de poliuretano reciclado na forma sólida em um artigo de poliuretano reciclado na forma líquida; - reagir o componente de poliuretano reciclado na forma líquida com o primeiro componente de isocianato à temperatura por um tempo suficiente para formar o componente polimérico com função isocianato, e - remover partículas sólidas insolúveis do componente polimérico com função isocianato, caracterizado pelo teor do grupo com função isocianato (teor de NCO) do componente polimérico com função isocianato ser maior que zero e ser menor que um teor de NCO do primeiro componente de isocianato, em que o teor de NCO do componente polimérico com função isocianato e o teor de NCO do primeiro componente de isocianato são determinados de acordo com a ASTM D2572.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo teor de NCO do componente polimérico com função isocianato ser de 2 a 98 porcento em peso menor do que o teor de NCO do primeiro componente de isocianato.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo teor de NCO do componente polimérico com função isocianato variar de 1 a 47 por cento em peso com base no peso total do componente polimérico com função isocianato.

4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela etapa de formação da primeira mistura compreender: - fornecer um artigo de poliuretano reciclado na forma sólida; e - misturar o artigo de poliuretano reciclado e um primeiro componente de isocianato tendo grupos com função isocianato.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo artigo de poliuretano reciclado fornecido estar em uma forma sólida não triturada, e em que o método compreende ainda a etapa de pulverizar o artigo de poliuretano reciclado para formar um artigo de poliuretano reciclado triturado na forma sólida antes da etapa de misturar o artigo de poliuretano reciclado triturado e um primeiro componente de isocianato tendo grupos com função isocianato.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela temperatura variar de 50 a 300 graus Celsius.

7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pela temperatura variar de 50 a 300 graus Celsius e o tempo variar de 1 a 48 horas.

8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo componente polimérico com função isocianato ter uma viscosidade variando de 5 a 10.000 mPa.s (5 a 10.000 centipoise) a 25 graus Celsius, conforme medida de acordo com a norma ASTM D2196.

9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo artigo de poliuretano reciclado compreender um artigo de espuma de poliuretano reciclado.

10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo artigo de poliuretano reciclado compreender um artigo de espuma de poliuretano flexível reciclado.

11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo artigo de poliuretano reciclado compreender um artigo de espuma de poliuretano rígido reciclado.

12. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo artigo de poliuretano reciclado compreender um artigo de TPU reciclado.

13. COMPONENTE POLIMÉRICO com função isocianato, caracterizado por ser formado pelo método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, tendo uma viscosidade variando de 5 a 10.000 mPa.s (5 a 10.000 centipoise) a 25 graus Celsius, conforme medida de acordo com a norma ASTM D2196.

14. MÉTODO PARA FORMAR UM ARTIGO DE POLIURETANO, caracterizado por compreender: - formar o componente polimérico com função isocianato pelo método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12; - fornecer um segundo componente de isocianato igual ou diferente do primeiro componente de isocianato; - fornecer um componente reativo ao isocianato tendo grupos com função hidroxila reativos com os grupos com função isocianato do componente polimérico com função isocianato e o segundo componente de isocianato; - formar uma segunda mistura misturando o segundo componente de isocianato fornecido e o componente polimérico com função isocianato fornecido e o componente reativo ao isocianato; e - reagir os grupos com função isocianato do componente polimérico com função isocianato e o segundo componente de isocianato com os grupos com função hidroxila do componente reativo ao isocianato para formar o artigo de poliuretano.

15. MÉTODO PARA FORMAR UM ARTIGO DE ESPUMA DE POLIURETANO, caracterizado por compreender: - formar o componente polimérico com função isocianato pelo método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12; - fornecer um segundo componente de isocianato igual ou diferente do primeiro componente reativo ao isocianato; - fornecer um componente reativo ao isocianato com grupos com função hidroxila reativos com os grupos com função isocianato do componente polimérico com função isocianato e o segundo componente de isocianato; - formar uma segunda mistura misturando o segundo componente de isocianato fornecido e o componente polimérico com função isocianato fornecido e o componente reativo ao isocianato; e - reagir os grupos com função isocianato do component polimérico com função isocianato e o segundo componente de isocianato com os grupos com função hidroxila do componente reativo ao isocianato na presença de um agente de expansão para formar o artigo de espuma de poliuretano.

16. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 15, caracterizado pela razão molar de grupos com função isocianato do componente polimérico com função isocianato formado e o segundo componente de isocianato fornecido para grupos com função hidroxila do componente reativo ao isocianato fornecido variar de 0,95:1 a 1,30:1.

17. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado pelo componente polimérico com função isocianato formado compreender de 1 a 99 por cento em peso do peso total combinado da segunda mistura.

18. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 17, caracterizado pelo segundo componente de isocianato ser diferente do primeiro componente de isocianato e compreender um isocianato aromático, um isocianato alifático, um polímero de uretonimina, um pré-polímero de isocianato e qualquer combinação dos mesmos.