BRPI0820301A2

BRPI0820301A2 - espuma de poliuretano

Info

Publication number: BRPI0820301A2
Application number: BRPI0820301-6A
Authority: BR
Inventors: Hanna Lekovic; Frank Hoefflin; Michael Anderson; Trent Shidaker; Michael Connolly; Sheila Dubs; Jinhuang Wu
Original assignee: Sika Technology Ag; Huntsman International Llc
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2020-07-14
Also published as: JP2011503296A; EP2215139B1; EP2215139A1; US8053485B2; JP5636282B2; CN104861150A; PL2215139T3; US20090124718A1; US20120015103A1; US8372893B2; CN104861150B; BRPI0820301B1; EP2215139B8; WO2009061982A1; CN102037044A

Abstract

ESPUMA DE POLIURETANO A presente invenção refere-se a uma espuma de poliuretano. A espuma de poliuretano é formada pela combinação de um primeiro componente compreendendo pelo menos um poliol com um segundo componente que compreende pelo menos um poli-isocianato. A relação do número de equivalentes de isocianato no segundo componente para o número de equivalentes de hidroxila no segundo componente é menor do que 1,0. A espuma apresenta baixos níveis de monômero de di-isocianato livre, reduzindo assim a quantidade de compostos orgânicos voláteis perigosos. Como um resultado, a espuma pode ser preparada e instalada sem a necessidade de equipamento de ventilação, fontes externas de ar fresco, e similares.

Description

i Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ESPUMA DE POLIURETANO",

REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisó- riaUS. Nº 60/986.497, depositado em 08 de novembro de 2007, a totalidade do qual é por meio desta incorporada por referência e Pedido de Patente Utilitária U.S. Nº 12/265.487, depositado em 5 de novembro de 2008, a tota- lidade do qual também é por meio desta incorporada por referência. CAMPO í A presente descrição refere-se, de uma forma geral, às espumas E de poliuretano, e mais particularmente, às espumas de poliuretano que são . adequadas para uso como reforço estrutural, selagem e/ou membros de amortecimento acústico.

ANTECEDENTE Durante a fabricação de automóveis, caminhões e veículos de estrada similares, muitos componentes de carroceria apresentam membros estruturais tendo cavidades que requerem a selagem para evitar a entrada de umidade e contaminantes que podem causar a corrosão das partes da carroceria. Geralmente é desejável fortalecer os membros enquanto mantém seu peso leve. É também benéfico estabilizar estes membros de modo a atenuar e amortecer o ruído e as vibrações que de outra maneira seriam transmitidos ao longo do comprimento ou passagem da cavidade. Muitas destas cavidades são irregulares na forma ou estreitas no tamanho, tornan- do-as assim difíceis de vedar apropriadamente.

Os poliuretanos são uma classe de materiais que podem ser u- sados para preparar espumas rígidas e potencialmente úteis para a forma- ção do tipo de reforço, selagem e/ou amortecimento acústico dos membros | acima descritos. Os poliuretanos são preparados mediante a combinação de | um ou mais polióis com um ou mais poli-isocianatos. Os poli-isocianatos co- —mumente utilizados incluem di-isocianatos aromáticos, tais como di- isocianato de metileno difenila ("MDI") e di-isocianato de tolueno ("TDI"), as- sim como seus oligêmeros ou polímeros.

À Muitos poli-isocianatos conhecidos são fornecidos com níveis raturas de reação utilizadas para conduzir o processo de formação de poliu- retano tipicamente elevam a pressão de vapor do monômero não-reagido e causam a sua volatiização. Devido à toxicidade de certos monômeros de isocianato, etapas adicionais são muitas vezes tomadas para reduzir a sua ! concentração atmosférica em áreas nas quais os funcionários estão expos- tos. Em alguns casos, estruturas ventiladas tais como "cabines de corrente descendente" são fornecidas para minimizar a exposição do grupo de fun- —cionários aos monômeros volatilizados. No entanto, fornecer tais estruturas é ventiladas pode ser caro e difícil. Assim, surgiu a necessidade de uma es- : puma de poliuretano que aborda as questões anteriores.

SUMÁRIO Uma composição de espuma de poliuretano é fornecida, a qual compreende um produto de reação de um primeiro componente compreen- dendo pelo menos um poliol e um segundo componente compreendendo pelo menos um poli-isocianato. A relação do número de equivalentes de iso- cianato no segundo componente para o número de equivalentes de hidroxila no primeiro componente é menor do que 1,0. O pelo menos um poliol com- preende um poli (óxido de alquileno) poliol iniciado por amina, um poli (óxido de alquileno) poliol iniciado por éter poli-hídrico, e um poli (óxido de alquile- no) poliol iniciado por carboidrato. Em certas formulações exemplares, o pelo menos um polio! compreende um primeiro constituinte compreendendo um poliol iniciado por sacarose e um poliol iniciado por éter poli-hídrico, em que o primeiro constituinte possui uma funcionalidade de cerca de 4 a cerca de 5, e um segundo constituinte compreendendo um poliol iniciado por amina tendo uma funcionalidade de cerca de 2,5 a cerca de 3,5. Um método de preparação de uma espuma de poliuretano tam- bém é fornecido o qual compreende fornecer uma estrutura que é submetida a perturbações acústicas e que possui uma cavidade, fornecendo um primei- ro componente líquido que compreende pelo menos um poliol e pelo menos um agente de expansão, e fornecer um segundo componente líquido que

- 3 ' compreende pelo menos um poli-isocianato. A relação do número de equiva- isoci ú ivalentes de hidroxila no primeiro componente é menor do que 1,0. O método compre- ende combinar o primeiro componente líquido e o segundo componente |í- quidoe dispensar a combinação do primeiro componente líquido e do se- gundo componente líquido na cavidade, de modo que a combinação forme uma espuma. Em certas modalidades exemplares, o pelo menos um poliol compreende um primeiro constituinte compreendendo um poliol iniciado por sacarose e um poliol iniciado por éter poli-hídrico, em que o primeiro consti- tuinte possui uma funcionalidade de cerca de 4 a cerca de 5, e um segundo | , constituinte compreendendo um poliol iniciado por tendo uma funcionalidade | . de cerca de 2,5 a cerca de 3,5. |

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A figura 1 representa um processo utilizado para preparar e apli- caruma espuma de poliuretano a uma cavidade de uma estrutura; e A figura 2 representa a variação de di-isocianato de metileno difenila volatiizado como uma função tanto da temperatura de reação quanto da relação de equivalentes de isocianato para equivalentes de hidroxila em uma formulação de poliuretano. “DESCRIÇÃO DETALHADA Aqui descritos estão as composições de poliuretano que são particularmente adequadas para a preparação de espumas rígidas. Embora as espumas rígidas possuam várias aplicações, uma aplicação de interesse particular envolve a selagem e reforço dos membros estruturais usados para vedaras cavidades entre os membros estruturais de dispositivos mecânicos ou estruturas, incluindo cavidades formadas em vários locais dentro das car- rocerias de veículo. Outra aplicação de interesse envolve espumas de amor- tecimento acústico que amortecem as vibrações acústicas para reduzir o ruído, vibração e aspereza ("NVH") experimentadas pelos ocupantes do veí- culo Em tais aplicações, é desejável utilizar espuma de densidade relativa- mente baixa, baixa absorção de água e alta resistência à flexão. Também é desejável aplicar a espuma tal que ela forme uma vedação firme e/ou estri-

: 4 tamente siga os contornos da cavidade a ser selada ou do substrato a ser espumado. As composições aqui descritas fornecem uma espuma poliméri- ca que é adequada para a selagem, reforço e/ou aplicações de amorteci- mento acústico enquanto vantajosamente reduz a quantidade de monômero de isocianato não-reagido livre que é volatilizada. Em certas modalidades, as espumas são referidas como espumas "livres de cabine" porque elas podem ser aplicadas sem a utilização de cabines de corrente descendente. Os poli- óis e poli-isocianatos tendem a reagir rapidamente. Como um resultado, em certas modalidades, os reagentes usados para preparar a espuma são for- E necidos na forma líquida e são simultaneamente misturados e aplicados na - cavidade ou substrato de interesse, causando a rápida formação de espuma e selagem da cavidade ou formação de espuma do substrato.

As composições de espuma poliméricas aqui descritas geral- mente compreendem um primeiro componente que inclui pelo menos um poliol, e um segundo componente que inclui pelo menos um poli-isocianato. Um agente de expansão também é geralmente fornecido. O agente de ex- pansão provoca a formação de gás que depois cria as células no poliuretano que definem a estrutura de espuma. Em uma formulação preferida, o agente de expansão é água, que reage com o poli-isocianato para produzir gás de dióxido de carbono. No entanto, outros agentes de expansão podem ser uti- lizados, isoladamente ou em combinação com a água. As composições de poliuretano podem incluir também reticuladores, prolongadores de cadeia, catalisadores, abridores de célula, aditivos e tensoativos.

Como é conhecido por aqueles versados na técnica, as compo- sições de poliuretano podem ser caracterizadas por um índice que é definido como a relação dos equivalentes de grupos de isocianato para os equivalen- tes de grupos de hidroxila: (1) Índice = número de equivalentes de grupos de isocianato número de equivalentes de grupos de hidroxila (incluindo a água) Na equação (1), o número de equivalentes de isocianato é ba- seado nos compostos contendo isocianato, incluindo grupos funcionais de

Í isocianato que estão presentes como monômeros contendo isocianato livre e Un EE a ; ficos.

Similarmente, o número de equivalentes de grupos de hidroxila é baseado em todos os compostos que contêm grupos hidroxila, incluindo a água.

Co- 5 mo será visto abaixo, certos catalisadores, aditivos, tensoativos, abridores de celular, e outros aditivos podem incluir grupos de hidroxila, e estas fontes de grupos de hidroxila também são incluídas no cálculo do denominador do Índice.

Como é conhecido daqueles versados na técnica, o número de equivalentes de um grupo funcional em um material polimérico particular ou Á em uma dada molécula pode ser determinado pela seguinte equação: : (2) Nº equivalentes = peso do polímero ou molécula (gq) peso equivalente do polímero ou molécula (g /equivalente) | Para uma dada molécula que carrega um grupo funcional parti- cular,o peso equivalente pode ser determinado como se segue: (3) peso de equivalente = peso molecular de grupos funcionais (a/mol) número de ocorrências do grupo funcional na molécula Muitos poli-isocianatos comercialmente disponíveis são misturas de moléculas de isocianato, oligêômeros e/ou polímeros e são caracterizados com base na sua porcentagem em peso de grupos funcionais de isocianato (%NCO). Assim, o peso equivalente baseado em grupos de isocianato pode ser calculado como se segue: (4) peso de equivalente = peso molecular de -NCO (% NCO/100) | 25 Aonde o peso molecular de -NCO for 42 g/mol.

Muitos polióis comercialmente disponíveis são caracterizados por um "número de hidroxila" ("número de OH") que representa o número de miligramas de equivalente de hidróxido de potássio para o teor de hidroxila de 1,0 grama de poliol.

Para tais polióis, o peso de equivalente com base nos grupos de hidroxila pode sercalculado como se segue: (5) peso de equivalente = (56,1 ma KOH/mol)(1000 ma/a) Número de OH (mg KOH/g polio!)

, 6 Conforme indicado acima, em certas formulações ilustrativas : ; 4 4 ; ão. À água possui dois átomos de hidrogênio e é considerada ser uma molécula bifuncional porque uma molécula de água consome dois (2) grupos de isoci- anato. Assim, o peso equivalente da água é 18 (g/mol)/2 = 9 g/equivalente. | Nas formulações que envolvem múltiplos componentes funcionais de hidróxi, | o número de equivalentes de cada componente é calculado e somado para | chegar ao denominador do índice na equação (1) acima. Em certas modalidades ilustrativas, a relação de equivalentes de isocianato para equivalentes de hidroxila (o índice) é ajustada para reduzir a i quantidade de monômero de isocianato livre (por exemplo, MDI ou TDI), que | | - é volatilizado durante a reação de formação de poliuretano. É geralmente | preferível que o índice seja menor do que 1,0. Embora os valores de índice mais baixos tendem a reduzir a quantidade de monômero de isocianato livre, eles também tendem a indesejavelmente aumentar a quantidade de água absorvida pela espuma polimérica, devido à presença de grupos de hidroxila não-reagidos adicionais. Assim, em certas composições de espuma polimé- ricas preferidas, o índice varia de cerca de 0,80 a menos do que 1,0. Nas composições mais preferidas, o índice varia de cerca de 0,85 a cerca de 0,95. Em uma composição especialmente preferido, o índice varia de cerca de 0,90 a cerca de 0,91.

Uma variedade de diferentes poli-isocianatos pode ser usada para preparar espumas de poliuretano do tipo aqui descrito. Os poli- isocianatos adequados incluem poli-isocianatos orgânicos tais como poli- isocianatos aromáticos, alifáticos, cicloalifáticos ou poli-isocianatos aralifáti- cos. Especialmente preferidos são aqueles poli-isocianatos que são líquidos a 25ºC. Exemplos de poliisocianatos adequados incluem 1,6- hexametilenodi-isocianato; di-isocianato de isoforona; di-isocianato de 1,4- ciclo-hexano, di-isocianato de 4,4'-diciclo-hexilmetano; di-isocianato de 1,4- xilleno; di-isocianato de 1,4-fenileno; di-isocianato de 2,4-tolueno; di- isocianato de 2,6-tolueno; di-isocianato de 4,4'-difenilmetano (4,4'-MDI); di- isocianato de 2,4'-difenilmetano (2,4'-MDI); poli-isocianatos de polimetileno

- 7 polifenileno (MD! bruto ou polimérico); e di-isocianato de 1,5-naftaleno. Mis- turas dest i-isoci. é li: : variantes de poli-isocianato, por exemplo, poli-isocianatos que foram modifi- cados pela introdução de uretano, alofanato, ureia, biureto, carbodiimida, uretonimina, isocianurato e/ou resíduos de oxazolidona, também podem ser usados.

Em geral, os poli-isocianatos aromáticos são preferidos. Os poli- isocianatos aromáticos mais preferidos são 4,4'-MDI, 2,4'-MDI, MDI poliméri- co, variantes de MDI, e misturas destes. Os pré-polímeros terminados em | . 10 isocianato também podem ser utilizados, mas são menos preferíveis. Tais pré-polímeros são geralmente preparados pela reação de um excesso molar ii de poli-isocianato polimérico ou puro com um ou mais polióis. Os polióis po- dem incluir polióis aminados, polióis modificados em imina ou enamina, poli- óis de poliéter, polióis de poliéster ou poliaminas. Os pseudoprepolímeros, —quesão uma mistura de pré-polímero terminado em isocianato e um ou mais di ou poli-isocianatos monoméricos, também podem ser usados.

Tolueno-2-4-di-isocianato, tolueno-2-6-di-isocianato e misturas dos mesmos são genericamente referidos como "TDI". Difenilmetano-4,4'-di- isocianato (4,4' di-isocianato de metileno difenila), difenilmetano-2,2'-di- isocianato (2,2' di-isocianato de metileno difenila), e difenilmetano-2,4'-di- isocianato (2,4' di-isocianato de metileno difenila) e misturas dos mesmos são genericamente denominados aqui como "MDI". O isômero 4,4' é referido como "MDI puro".

Como é conhecido daqueles versados na técnica, os poli- isocianatos podem ser caracterizados com base em uma "funcionalidade" que representa o número médio de grupos de isocianato por molécula no poli-isocianato. Os poli-isocianatos preferivelmente possuem uma funcionali- dade de isocianato média numérica de pelo menos 1,8 a cerca de 4,0. Os poli-isocianatos especialmente preferidos incluem poli-isocianatos com base emMbDIouTbDI tendo uma funcionalidade de cerca de 2,0 a cerca de 3,0, e mais preferivelmente de cerca de 2,3 a cerca de 2,9. Como mencionado a- cima, os poli-isocianatos também podem ser caracterizados com base em

- 8 um teor de isocianato (% NCO) que representa a quantidade de grupos fun- de isocianato de 33,6% em peso, e o TDI puro possui um teor de isocianato de 48,2% em peso. Os poli-isocianatos preferidos têm um teor de isocianato (em peso) que está acima de aproximadamente vinte (20) por cento. Os poli- isocianatos mais preferidos possuem um teor de isocianato de pelo menos cerca de vinte e cinco (25) por cento em peso, e os poli-isocianatos especi- almente preferidos possuem um teor de isocianato de pelo menos cerca de 30 por cento em peso. Os poli-isocianatos comercialmente disponíveis que são adequados para uso nas formulações aqui descritas incluem aqueles fornecidos pela Huntsman Polyurethanes sob o nome RubinateG&. Um poli- - isocianato baseado em MD! exemplar é Rubinate& 8700. O Rubinate& 8700 ! é um di-isocianato de difenilmetano polimérico compreendendo MDI livre | assim como uma certa quantidade de MDI polimerizado e/ou oligomerizado, que possui uma funcionalidade de aproximadamente 2,7 e um teor de isoci- anato (em peso) de cerca de 31,5 por cento.

Uma variedade de polióis pode ser usada para preparar espu- mas poliméricas de acordo com esta descrição. Os polióis exemplares inclu- em os polióis de poli-hidroxialcano, polióis de polioxialquileno, adutos de óxi- dode alquileno de poli-hidroxialcanos, adutos de óxido de alquileno de açú- cares e derivados de açúcar não-redutores, adutos de óxido de alquileno de ácidos de fósforo e de polifosforo, adutos de óxido de alquileno de polifenóis e polióis derivados de óleos naturais, tais como óleo de rícino.

Um grupo de polióis preferidos é o produto da reação de óxidos de alquileno e iniciadores poli-hídricos (isto é, moléculas contendo múltiplos grupos de hidroxila). Os iniciadores poli-hídricos exemplares incluem alca- nóis poli-hídricos e éteres poli-hídricos (isto é, alcanos e óxidos de alquileno com múltiplos grupos de hidroxila), aminas poli-hídricas di e tri-substituídas (isto é, aminas que são substituídas com dois ou três alcanóis) e carboidra- tos simples tais como glicose, maitose, frutose, arabinose, xilitol, xilose, sa- carose, dextrose, sorbitol, alfa-metilglicosídeo, e alfa-hidroxietilglicosídeo. Os dissacarídeos, em particular sacarose, são uma classe preferida de iniciado-

. 9 res de carboidratos.

Os alcanóis poli-hídricos e éteres preferidos incluem neopentil glicol, dietileno glicol, dipropileno glicol, pentaeritritol, glicerina, di- glicerol e trimetilolpropano.

As aminas poli-hídricas di e trissubstituídas pre- feridas incluem dietanolamina e trietanolamina.

Exemplos de óxidos de alqui- leno usados para formar os polióis incluem óxido de etileno, óxido de propi- leno, 1,2 óxido de butileno, e 2,3 óxido de butileno.

Os polióis também po- dem combinar as combinações de um ou mais polióis, incluindo combina- ] ções de um ou mais produtos de reação dos iniciadores poli-hídrico anterio- | rese óxidos de alguileno.

Em certas modalidades exemplares, os polióis | compreendem misturas de polióis tanto iniciados por amina quanto iniciados 5 por carboidratos.

Em outras modalidades exemplares, os polióis compreen- dem misturas de polióis de óxido de alquileno iniciados por amina, iniciados por carboidratos e iniciados por álcool poli-hídrico.

A funcionalidade total do componente de poliol (isto é, incluindo todos os polióis) da composição de espuma de poliuretano é geralmente menor do que cerca de 10,0, mais pre- ferivelmente menor do que cerca de 8,0, e o mais preferível menor do que cerca de 6,0. A funcionalidade total é geralmente maior do que cerca de 1,0, preferivelmente maior do que 2,0, e o mais preferível maior do que cerca de 3,0. Em uma composição de espuma de poliuretano preferida, dois constituintes de poliol são usados para formar o componente de poliol.

O primeiro constituinte de poliol é uma mistura de um poli (óxido de propileno) poliol iniciado por sacarose e um poli (óxido de propileno) poliol iniciado por dietilenoglicol poliol, em que a mistura de poliol tem uma funcionalidade (por exemplo, o número médio de grupos hidroxila por molécula do poliol) que geralmente não é maior do que cerca de 10,0, preferivelmente não maior do que cerca de 8,0, mais preferivelmente não maior do que cerca de 6,0, e o mais preferível não maior do que cerca de 5,0. A mistura de poliol do primei- ro constituinte possui uma funcionalidade que é de uma forma geral pelo menos cerca de 1,0, preferivelmente pelo menos cerca de 2,0, mais preferi- velmente pelo menos cerca de 3,0, e o mais preferível pelo menos cerca de

- 10 4,0. O segundo constituinte de poliol da formulação preferida é um poli (óxi- do de propileno) poliol inici À i Ã li — que geralmente não é maior do que cerca de 2,5 a 3,5. O termo "mistura" refere-se tanto aos polióis que são independentemente iniciados e subse- quentemente misturados e aqueles que são coiniciados.

Um primeiro consti- tuinte de poliol adequado é Jeffol&O SD 361, que é fornecido pela Huntsman Polyurethanes.

JeffoiO SD 361 é um poliol de óxido de propileno iniciado por sacarose/dietileno glicol.

Jeffol&O SD 361 possui um número de hidroxila de 360 e uma funcionalidade média de 4,4. O segundo constituinte de poliol compreende um poli (óxido de propileno) poliol iniciado por trietanolamina | fornecidos sob o nome Jeffol& A-630, que possui um número de hidroxila de - 635 e uma funcionalidade média de 3,0. Como mencionado acima, as espumas de poliuretano 'aqui des- critas são preparadas pela combinação e reação de um "segundo compo- nente" que compreende pelo menos um poli-isocianato com um "primeiro componente" que inclui o pelo menos um poliol.

Em uma formulação preferi- da, o pelo menos um poliol do primeiro componente compreende um primei- ro constituinte de poliol compreendendo uma mistura de um poliol de óxido de alquileno iniciado por carboidrato e um poliol de óxido de alquileno inicia- do por éter poli-hídrico, em que o primeiro constituinte de poliol geralmente varia de cerca de 50 por cento a cerca de 70 por cento em peso do primeiro componente e preferivelmente varia de cerca de 55 a cerca de 65 por cento em peso do primeiro componente.

Na formulação preferida, o pelo menos um poliol do primeiro componente ainda compreende um segundo constituin- te de poliol que compreende um poliol de óxido de alquileno iniciado por al- canol amina em uma quantidade que varia geralmente de cerca de dez (10) a cerca de 30 por cento em peso do primeiro componente, e preferivelmente varia de cerca de quinze (15) a cerca de vinte (20) por cento em peso do primeiro componente.

Este primeiro componente também pode incluir vários outros tipos de ingredientes usados para ajustar as propriedades de espuma de poliuretano, tais como reticuladores, prolongadores de cadeia, abridores de células, tensoativos e agentes de expansão.

- 111 A quantidade total! de reticuladores e prolongadores de cadeia é ocorrer no produto de poliuretano. A quantidade total de reticuladores e pro- longadores de cadeia varia geralmente de cerca de cinco (5) a cerca de quinze (15) por cento em peso do primeiro componente. Os reticuladores e prolongadores de cadeia preferidos incluem compostos funcionais de hidro- xila, tais como dióis e trióis. Em uma formulação preferida, o primeiro com- ponente usado para formar a espuma de poliuretano compreende um diol que atua tanto como reticulador quanto como prolongador de cadeia e um reticulador de triol. Em uma formulação exemplar, o reticulador de diol/ pro- i longador de cadeia é polietileno glicol 400 (PEG 400) tendo um número de - hidroxila que varia de cerca de 267 a cerca de 295, tal como Polyglykol 400, que é fornecido pela Clariant Corporation. Em uma formulação exemplar, o reticulador de triol é a glicerina (1,2,3 tri-hidróxi-propano). O reticulador de dioleo prolongador de cadeia estão preferivelmente presentes em uma quantidade que é eficaz para fazer com que a reticulação e extensão da ca- deia ocorram no poliuretano. O reticulador de triol está preferivelmente pre- sente em uma quantidade que é eficaz para fazer com que a reticulação o- corra no poliuretano.

O primeiro componente também pode compreender um ou mais catalisadores, que estão preferivelmente presentes em uma quantidade que varia de cerca de um a cerca de dez (10) por cento em peso do primeiro componente. Em uma formulação exemplar, três catalisadores são forneci- | dos. Como indicado anteriormente, na formação de espumas de poliuretano, osgrupos de isocianato no poli-isocianato reagem com os grupos de hidroxi- la nos polióis para formar poliuretanos. Os grupos de isocianato também re- agem com a água para formar dióxido de carbono. Assim, a utilização de múltiplos catalisadores ajuda na seletivamente que ajusta os cinéticos relati- vos às reações de formação de poliuretano e geração de dióxido de carbo- no Em uma formulação ilustrativa, o primeiro catalisador (que pode ser chamado de um “catalisador equilibrado") catalisa a reação de poli- isocianato e poliol e também catalisa a gelificação do produto de reação e a

: 12 í geração de gás de dióxido de carbono (isto é, catalisa por "expansão"). O Ssador catalisa a gelificação.

Um catalisador exemplar que pode servir como o primeiro catalisador é Polycat& 9, um catalisador de amina líquido terciário | fornecido pela Air Products and Chemicals, Inc., que é miscível em água e | solúvel na maioria dos polióis e solventes orgânicos.

Um catalisador exem- plar que pode servir como o segundo catalisador é Jeffcat ZF-22, fornecido pela Huntsman Corporation.

O Jeffcat ZF-22 é uma mistura de 70 por cento de éter bis-(2-dimetilaminoetila) e 30 por cento de dipropileno glicol.

Um ca- talisador exemplar que pode servir como o terceiro catalisador (gelificante) é Fomrez UL 1, que é um catalisador de mercaptídeo dibutilestanho fornecido : pela Momentive Performance Materials of Wilton, Connecticut.

O primeiro catalisador está preferivelmente presente em uma quantidade que é eficaz para catalisar a reação dos polióis com poli-isocianato, gelificação e expan- são.

Em certas modalidades ilustrativas, o primeiro catalisador está presente em uma quantidade que varia geralmente de cerca de 0,2 a cerca de 1,0 por cento em peso do primeiro componente (contendo poliol), e está preferivel- mente presente em uma quantidade que varia de cerca de 0,6 a cerca de 0,7 por cento em peso.

O segundo catalisador está preferivelmente presente em uma quantidade que é eficaz para catalisar a geração de gás carbônico a partir da água e isocianatos.

Em certas modalidades ilustrativas, o segundo catalisador está presente em uma quantidade variando de cerca de 1,0 a cerca de 4,0 por cento em peso do primeiro componente, e preferivelmente varia de cerca de 2,0 a cerca de 3,0 por cento em peso.

O terceiro catalisa- dor está preferivelmente presente em uma quantidade que é eficaz para causar a formação de gel.

Em certas modalidades ilustrativas, o terceiro ca- talisador está presente em uma quantidade variando de cerca de 0,05 a cer- ca de 0,2 por cento em peso do primeiro componente, e preferivelmente va- ria de cerca de 0,1 a cerca de 0,2 por cento em peso.

O primeiro componente também pode compreender um ou mais compostos de abertura de célula (abridores de célula). As espumas podem ser geralmente caracterizadas como "célula aberta" ou "célula fechada", de-

- 18 pendendo se as janelas de células adjacentes forem abertas (isto é, tal que as células estejam icaçã certas modalidades ilustrativas, as espumas de poliuretano aqui descritas geralmente possuem pelo menos cerca de 80 por cento de células abertas.

Em certasmodalidades preferidas, as espumas possuem pelo menos cerca de 90 por cento de células abertas. Em uma modalidade especialmente pre- ferida, pelo menos cerca de 95 por cento das células são abertas. Os com- postos de abertura de célula facilitam a produção de células abertas. Os a- bridores de célula exemplares incluem antiespumantes à base de silício, ce- ras, sólidos finamente divididos, perfluorocarbonos líquidos, óleos parafíni- f cos e ácidos graxos de cadeia longa. Se um abridor de célula for utilizado, Ú está preferivelmente presente em uma quantidade que é suficiente para for- necer a porcentagem desejada de células abertas. Em certas modalidades, o abridor de célula está presente em uma quantidade que é geralmente me- — nordo que um por cento em peso do primeiro componente, e que está prefe- rivelmente entre aproximadamente 0,01 e cerca de 0,1 por cento em peso. Um abridor de célula exemplar que pode ser utilizado é Ortegol& 501, uma solução de polímeros orgânicos tendo um número de hidroxila de cerca de 2 que é fornecido pela Evonik Industries.

Para facilitar a formação e estabilização de células, um ou mais tensoativos também podem ser incluídos no primeiro componente da formu- lação de poliuretano. Exemplos de tensoativos incluem tensoativos não- iônicos e agentes umectantes, tais como aqueles preparados pela adição sequencial de óxido de propileno e depois óxido de etileno com propileno | —glicol, as organossilicones sólidas ou líquidas, éteres de polietileno glicol de | alcoóis de cadeia longa, amina terciária ou sal de alquilolamina de ésteres de sulfato de ácido alquílico de cadeia longa, éster alquil sulfônico e ácidos alquil arilsulfônicos. A quantidade total de tensoativo é geralmente menor do que cerca de dois (2) por cento em peso do primeiro componente, com quantidades que variam de cerca de 1,0 a cerca de 1,5 por cento sendo pre- feridas. Em certas formulações preferidas, um primeiro tensoativo copolimé- rico de poliéter polidimetil siloxano, e um segundo tensoativo copolimérico de

- 14 silicone não-hidrolizável são utilizados. Os tensoativos copoliméricos de po- iéter polidimetil siloxano exemplares incluem Tegostab?& B8404, que é for- necido pela Evonik Industries. Os tensoativos copoliméricos de silicone não- hidrolizáveis exemplares incluem Niax Silicone L-6900, que é fornecido pela Momentive Performance Materials.

Os processos de produção de espumas de poliuretano a partir do primeiro componente contendo poliol e do segundo componente conten- do poli-isocianato debatidos acima serão agora descritos. Os materiais de poliol e poli-isocianato acima descritos geralmente reagem de forma rápida, na ordem de menos do que um minuto. Em geral, é preferível fornecer tanto o primeiro componente contendo poliol quanto o segundo componente con- - tendo poli-isocianato como líquidos e combinar e aplicá-los na cavidade ou | substrato de interesse substancialmente de forma contemporânea, um pro- | cesso que pode ser referido como "reação de moldagem por injeção" ou "RIM". Se o primeiro e o segundo componentes forem combinados e aplica- dos usando um processo RIM, eles são preferivelmente formulados com uma viscosidade que é suficientemente baixa para permitir a aplicação em pulverização. Os componentes combinados preferivelmente terão um perfil de reação que atinge uma viscosidade suficientemente elevada para impedir queos componentes fluam para longe ou fora da área para a qual a espuma deve ser aplicada. Também é preferível que o primeiro e o segundo compo- nentes sejam formulados de tal forma que qualquer monômero residual vola- tilizado (por exemplo, MDI ou TDI) seja liberado em quantidades suficiente- mente baixas para evitar a necessidade de equipamentos de ventilação (coi- fas, cabines de corrente descendente) ou a utilização de equipamento de ar fresco. Deve ser observado que o monômero residual presente no segundo componente contendo poli-isocianato beneficamente reduz a viscosidade do segundo componente, produzindo uma viscosidade a 25ºC de cerca de 100 a cerca de 300 cps, com uma viscosidade de cerca de 150 cps a cerca de 200 cps sendo preferida. A viscosidade baixa facilita o bombeamento e a aplicação de pulverização do segundo componente contendo poli-isocianato. Assim, em contraste com os processos que consomem monômeros de iso-

" | O O " - 15 cianato não-reagidos mediante a formação de um pré-polímero de poliureta- no antes da adição de um agente de expansão (por exemplo, água), os mé- todos aqui descritos fornecem componentes de poliol e poli-isocianato que podem facilmente ser bombeados e combinados para reagir quando eles forem aplicados a uma cavidade, substrato, etc. Além disso, os componen- tes aqui descritos podem ser processados em uma temperatura mais baixa em comparação com os processos que envolvem a formação de um pré- polímero. Um processo exemplar 20 de preparação e aplicação de espu- mas de poliuretano com uma cavidade para formar, por exemplo, reforço | estrutural, selagem e/ou membros de amortecimento acústico, é representa- ) do na figura 1. Nesta modalidade exemplar, o equipamento de processo é fornecido em uma forma portátil, permitindo um operador de movê-lo de local para local para aplicar a espuma de poliuretano no local desejado. O recipi- ente reagente 22 é fornecido contendo o primeiro componente contendo po- liol, e o recipiente reagente 30 é fornecido contendo o segundo componente contendo poli-isocianato. O primeiro componente contendo poliol preferivel- mente contém pelo menos um poliol, tal como aqueles descritos acima. Se os agentes de expansão (incluindo a água), reticuladores, prolongadores de cadeia, tensoativos, catalisadores, abridores de célula, ou outros aditivos forem fornecidos, eles são preferivelmente misturados com os polióis no re- cipiente reagente 22. O recipiente 22 é fluidamente conectado à bomba dosadora 24 e o pré-aquecedor 28. O pré-aquecedor 28 é usado para ajustar a temperatura do primeiro componente contendo poliol e facilita o controle da temperatura de reação de formação de poliuretano. A medida padrão de temperatura 26 fornece uma indicação da temperatura do primeiro componente contendo poliol e pode servir como uma entrada para um controlador de temperatura de realimentação que ajusta a taxa de calor fornecido pelo pré-aquecedor

28.0 conduto flexível 38 é preferivelmente uma mangueira ou tubo que se conecta ao primeiro componente preaquecido para aplicação e ao dispositi- vo de mistura 42.

- 16 O recipiente reagente 30 contém o segundo componente con- tendo poli-isocianato, que preferivelmente inclui pelo menos li- isocianato e monômero de isocianato residual livre. Como indicado acima, outros ingredientes utilizados para preparar a espuma de poliuretano, tais como agentes de expansão, catalisadores, tensoativos, reticuladores e pro- | longadores da cadeia, preferivelmente não estão contidos no recipiente rea- | gente 30, mas são em vez disso, combinados com os polióis no recipiente

22. O recipiente 30 é fluidamente conectado à bomba 32 e ao pré-aquecedor

34. O pré-aquecedor 34 é usado para ajustar a temperatura do segundo componente contendo poli-isocianato e juntamente com o pré-aquecedor 28 i facilita o controle da temperatura de reação da formação de poliuretano. À W medida padrão de temperatura 36 fornece uma indicação da temperatura do segundo componente contendo poli-isocianato e pode servir como uma en- trada para um controlador de temperatura de realimentação que ajusta a taxade calor fornecido pelo pré-aquecedor 34. O conduto flexível 40 é prefe- rivelmente uma mangueira ou tubo que se conecta ao segundo componente preaquecido no dispositivo de aplicação 42. A temperatura de reação utilizada para formar espumas de poliu- retano como aqui descrito geralmente varia de cerca de 100ºF (37,8ºC) a cerca de 130ºF (54,4ºC). As temperaturas preferidas variam de cerca de 105ºF (40,5ºC) a cerca de 120ºF (48,9ºC). Em uma modalidade especial- mente preferida, uma temperatura de reação de cerca de 110ºF (43,3ºC) é empregada mediante o ajuste do pré-aquecedor 28 e 34 para fornecer as respectivas temperaturas de saída ao redor de 110ºF (43,3ºC). O dispositivo de aplicação e mistura 42 é preferivelmente confi- gurado para turbulentamente misturar o primeiro componente contendo poli- ol e o segundo componente contendo poli-isocianato e liberar um fluxo con- trolado misturado dos reagentes combinados a uma cavidade de interesse. Em uma modalidade preferida, o dispositivo de aplicação 42 é uma pistola de pulverização tal como a série GX-15 de pistolas de pulverização fornecida pela Graco, Inc. of Minneapolis, Minnesota. Conforme indicado na figura 1, o dispositivo de aplicação 42 inclui uma válvula ou cabeçote de mistura interna

" 17 44 que fornece a mistura de colisão do primeiro componente contendo polio!l e do segundo componente contendo poli-isoci imei contendo poliol e o segundo componente contendo poli-isocianato são prefe- rivelmente formulados para fornecer viscosidades que são adequadas para — bombearos componentes a partir de seus respectivos recipientes 22, 30 até o dispositivo de aplicação e mistura 42 e para garantir que os primeiro e se- gundo componentes combinados possam ser aplicados através de um pro- cesso de pulverização. Na modalidade da figura 1, as estruturas rígidas 46 e 48 definem uma cavidade em que um membro de espuma de poliuretano é instalado. Uma espuma acústica é preferível se as estruturas rígidas 46 e/ou 48 forem - submetidas à vibração ou outras perturbações acústicas. Um operador ali- nha a aplicação e o dispositivo de mistura 42 para descarregar o primeiro componente contendo poliol e o segundo componente contendo poli- isocianato combinado no orifício de admissão 50. Os reagentes combinados reagem rapidamente para formar uma espuma de poliuretano 52 quando eles forem descarregados do dispositivo de aplicação e mistura 42 na cavi- dade definida pelas estruturas 46 e 48. As estruturas 46 e 48 podem com- preender uma parte de um veículo, tal como uma coluna A ou outras áreas onde é desejável fornecer uma espuma acústica, selar uma cavidade, e/ou fornecer reforço estrutural.

Como mencionado acima, a preparação de espumas de poliure- tano conforme aqui descrito vantajosamente reduz a quantidade de monô- mero de isocianato livre volatilizado que é emitido e, portanto, pode ser exe- cutadosem a utilização de equipamento de ventilação ou ar fresco. Em cer- tas modalidades preferidas, o processo de formação das espumas de poliu- retano resulta na emissão de menos do que 10 microgramas de monômero de isocianato livre para cada libra de espuma sólida que é formada. Em uma modalidade preferida, menos do que 0,5 micrograma de monômero de isoci- anato livre é liberado para cada libra de espuma sólida que é formada. Em um processo exemplar, menos do que 0,45 micrograma de monômero de isocianato livre é liberado por libra de espuma, enquanto em um outro pro-

: 18 cesso exemplar, menos do que 0,40 micrograma é liberado por libra de es- A U.S.

Occupational Safety and Health Administration publicou um método padrão e de teste que governa os níveis permitidos de MD! at- —mosférico que podem ser liberados, OSHA Organic Method Nº 47, que é a- qui incorporado por referência.

Além disso, certos fabricantes de veículos utilizam o "5 gallon can test" para determinar a quantidade de isocianato livre liberado na produção de espumas de poliuretano.

De acordo com o método | de teste de lata de 22,7 litros (5 galões), 300 gramas do primeiro componen- | 10 te contendo polio! e do segundo componente contendo poli-isocianato com- | binados são misturados simultaneamente e injetados como um único tiro - dentro de uma lata de 5 galões em uma quantidade suficiente para produzir uma espuma expandida que ocupa aproximadamente metade do volume da lata.

Um saco Tedlar está ligado à lata para acomodar o deslocamento de gás devido à injeção da espuma.

Imediatamente após a injeção do primeiro e do segundo componentes, o orifício de admissão de injeção é lacrado para fornecer um sistema fechado.

Um cassete de filtro tratado de 13 mm prepa- rado de acordo com OSHA Organic Method Nº47 é fornecido o qual está em comunicação fluida com o espaço de vapor na lata.

O cassete captura o iso- cianato livre volatilizado que é emitido durante a reação de formação de es- puma.

O vapor da lata passa através do cassete de filtro, e o vapor filtrado é direcionado de volta para dentro da lata com uma bomba de ar.

A amostra- gem é contínua durante um período de 5 a 10 minutos.

O teste é repetido dez (10) vezes para coletar dez (10) cassetes. | 25 Os cassetes são depois analisados para determinar a quantidade (micro- | gramas) de isocianato livre (por exemplo, MDI) capturada pelo cassete, e os resultados são calculados a média.

Um método exemplar de executar a aná- lise de cassete é o método de cromatografia líquida de alta pressão ("H- PLC") delineado em OSHA Organic Method Nº 47. Em certas modalidades preferidas, as espumas preparadas neste documento emitirão não mais do que 0,3 micrograma de monômero de isocianato livre como medido pelo tes- te de lata de 5 galões.

Se a densidade elevada livre da espuma for 0,032

- 19 g/cmº (2,0 Ib/cu.ft.), isso gera uma emissão de 0,45 micrograma de isociana- to livre por libra de espuma, assumindo que a espuma oc! - — lume da lata de cinco galões. i i Como mencionado anteriormente, as espumas de poliuretano podem ser caracterizadas mediante uma medição da densidade conhecida como "densidade elevada livre". Em certas modalidades ilustrativas de es- pumas de poliuretano do tipo aqui descrito, a densidade elevada livre varia geralmente de cerca de 0,016 a cerca de 0,080 g/cmº (1,0 a cerca de 5,0 Ib/cu. ft.). Em certas modalidades preferidas, a densidade elevada livre varia de cerca de 0,032 a cerca de 0,048 g/cmº? (2,0 a cerca de 3,0 Ib./cu. ft.), e | nas modalidades mais preferidas a densidade elevada livre varia de cerca de - 0,032 a cerca de 0,035 g/cmº? (2,0 a cerca de 2,2 lb./cu. ft.). A densidade e- levada livre pode ser determinada mediante a pesagem de um copo de um volume pré-determinado (por exemplo, 0,45 | (16 oz. fluid) ou 0,90 |. (32 oz. fluidjeo seu super-enchimento com espuma para criar uma coroa que se eleva acima da borda do copo.

A espuma é depois completamente curada por um período de cerca de 15 minutos, e a coroa é cortada para garantir que a espuma estreitamente conforma-se com o volume do copo.

O copo é novamente pesado com a espuma nele, e o peso da espuma é determinado | 20 pelo cálculo da diferença entre o peso do copo com espuma e o peso do | copo antes da colocação de espuma.

O volume elevado livre é depois de- terminado pela divisão do peso de espuma pelo volume do copo.

Para me- lhorar a exatidão do método, um copo do mesmo modelo pode ser pré- pesado e cheio até sua borda com água, o qual possui uma densidade de 1 glcc.

O copo pode depois ser repesado.

O volume real do copo em centíme- tros cúbicos pode depois ser determinado pela subtração do peso do copo pré-pesado do peso do copo cheio de água.

O peso da espuma anteriormen- te calculado pode então ser dividido pelo volume do copo real para obter a densidade elevada livre.

As espumas aqui descritas também podem ser caracterizadas com base na sua absorção de água sob certas condições de referência.

Como indicado anteriormente, os aumentos na relação de equivalentes de

. 20 isocianato para os equivalentes de hidroxila tendem a aumentar a quantida- de de monômero de isocianato livre que é volatilizada durante uma operação — —— de formação de espuma.

No entanto, quando a relação diminui, o número de grupos hidroxila não-reagidos presentes na espuma aumenta.

Os grupos de hidroxila não-reagidos terão uma tendência de absorver água, o que pode degradar a função acústica, de selagem e/ou reforço da espuma.

Em um teste de absorção de água exemplar, a espuma é submetida a um meio am- biente de 50ºC com umidade relativa a 95 % durante um período de sete (7) dias, e o peso da espuma é determinado antes e após o período de sete (7) dias.

O aumento percentual no peso da espuma é então calculado.

Usando | | este método de teste de absorção de água, as espumas aqui descritas ge- | - ralmente terão uma absorção de água menor do que 30 por cento, preferi- velmente, menor do que cerca de dez (10) por cento, e mais preferivelmente menor do que cerca de cinco (5) por cento.

Em um exemplar especialmente preferido, a espuma de poliuretano possui uma absorção de água de cerca de dois (2) por cento.

Em certos processos exemplares, é preferível que o primeiro | componente contendo poliol e o segundo componente contendo poli- | isocianato comecem a fazer espuma rapidamente para fornecer uma resis- | 20 tência à flexão inicial quando a reação de formação de poliuretano prosse- gue.

Uma medida da rapidez de formação de espuma é conhecida como "tempo de nata", que é definido como o tempo decorrido entre a distribuição do primeiro componente contendo poli-isocianato e do segundo componente contendo poliol e o momento quando os componentes combinados come- cama se elevar como detectado através da observação visual.

As formula- ções e os processos descritos neste documento produzirão espumas com um tempo de nata que é geralmente menor do que cerca de dez (10) segun- | dos, com tempos de nata de menos do que cerca de cinco (5) segundos e | menos do que cerca de um (1) segundo sendo mais preferido e especial- mente preferido, respectivamente.

Em certos processos exemplares, é preferível que o primeiro componente contendo poliol e o segundo componente contendo poli-

- 21 isocianato reajam e formem gel rapidamente para garantir que a espuma permaneça substancialmente contida dentro da cavidade o = TM ode interesse.

Uma medida que é útil para a caracterização de espumas é conhecida como o "tempo de gel". Um método exemplar de determinação do tempo de gel compreende dispensar uma massa fixa (por exemplo, 60 g) de espuma em um copo de papel.

Imediatamente após a etapa de distribuição, a borda de uma espátula de madeira é repetidamente colocada em contato com a superfície da espuma em expansão.

Assim que uma coluna de mate- rial é formada a partir do primeiro componente de poli-isocianato e do se- gundo componente contendo poliol combinados, o tempo transcorrido é re- gistrado.

O processo é preferivelmente repetido várias vezes, e o tempo de - gel é calculado como o tempo médio decorrido entre a distribuição do primei- | ro componente contendo poli-isocianato e do segundo componente contendo poliol e a formação de uma coluna de material a partir dos componentes combinados.

As espumas preparadas da maneira descrita apresentam tem- pos de gel que são geralmente de cerca de dois (2) a cerca de dez (10) se- gundos.

Os tempos de gel de três (3) a cerca de oito (8) segundos são prefe- ridos, e um tempo de gel de aproximadamente quatro (4) segundos é mais preferível.

Exemplo Uma composição de espuma de poliuretano exemplar e um pro- cesso de fabricação da espuma serão agora descritos.

A espuma exemplar possui uma relação de equivalentes de isocianato para equivalentes de hi- droxila (isto é, um índice) de 0,91. 100 g de um primeiro componente con- tendo poliol são preparados mediante a combinação dos ingredientes lista- dos na tabela 1. | Tabela 1 (g) de equiv. | equiv.

OH g E e 361 se/DEG

E A SE EH B8404 poliéter polidimetilsiloxano

E OEA abridor de células

AAA E E silicone não-hidrolizável [água — Jagemedeeçansão — 1 ass| | o Jose) For o A asi | O segundo componente contendo poli-isocianato compreende 140 g de Rubinate& 8700, di-isocianato de difenilmetano polimérico, que também inclui di-isocianato de metileno difenila livre e possui um teor de iso- cianato de 31,5 por cento em peso. O peso equivalente de RubinateG& 8700 éde133geg Assim, 140 g de Rubinate& 8700 produz 1,05 equivalente, e o índice é 1,05/1,151 = 0,91. O primeiro e o segundo componentes são preaquecidos em uma temperatura de cerca de 43,3ºC (110ºF) e são combinados em um dispositi-

- 23 vo de aplicação e mistura tal como pistola de pulverização 42 representado na figura 1. Os componentes são então pulveri ! e uma estrutura e deixados reagir e curar, produzindo uma espuma substanci- almente rígida. O MDI livre que é emitido durante o processo é menor do que 0,45 micrograma/kg. De espuma, e a densidade elevada livre está na faixa de cerca de 0,032 a cerca de 0,035 g/cmº (2,0 a 2,2 Ib./ cu. ft). A ab- sorção de água baseada na exposição de até 95% de umidade relativa utili- zando o método de teste anteriormente descrito é ao redor de dois (2) por cento. A espuma possui um tempo de nata de menos de 1 (um) segundo, um tempo de gel de cerca de quatro (4) segundo e mostra excelente resis- À tência a flexão.

- Referindo-se à figura 2, o esboço dos dados experimentais é | fornecido para a seguinte versão modificada da formulação de espuma for- | necida na tabela 1. | 15 Tabela2 [componente TÚ deseição — = |peso(g)| | | de dibutilestanho dimetilaminoetil)éter/80 % dipropileno glicol o e Ea B8404 siloxano [água — —— jagentedeexçansão — ===> | 363 | rota oo | O eixo x da figura 2 é um gráfico do índice, isto é, a relação de equivalentes de isocianato para equivalentes de hidroxila (incluindo a água).

F 24 O ponto central representa um índice de 0,90, e os pontos finais represen- tam índices de 0,85 e 0,95. O eixo y é um gráfico de temperatur: ã com isotermas sendo representadas como linhas diagonais. O eixo z é um gráfico de MDI livre emitido durante a formação de espuma com base no procedimento de teste de lata de 5 galões descrito anteriormente. Como a figura 2 indica, quando o índice aumenta, o MDI livre que é volatilizado au- menta porque poucos grupos de hidroxila são disponíveis para reagir com MD! livre. Quando a temperatura da reação aumenta, a quantidade de MDI livre que é volatilizada também aumenta devido à pressão de vapor aumen- tadadoMbDI. Assim, o índice e/ou temperatura de reação pode ser variada i conforme desejado para obter o grau desejado de MDI livre volatilizado.

- As modalidades preferidas foram descritas. Um versado na téc- | nica deve perceber, no entanto, que certas modificações devem surgir den- tro dos ensinamentos desta invenção, e as reivindicações que seguem de- vem ser estudadas para determinar o verdadeiro escopo e conteúdo da in- venção. Além disso, os métodos e estruturas das modalidades representati- vas podem ser incorporados na forma de uma variedade de modalidades, apenas algumas das quais são aqui descritas. Ficará evidente para o artífice que existem outras modalidades que não se afastam do espírito da inven- ção. Assim, as modalidades descritas são ilustrativas e não devem ser inter- pretadas como restritivas.

Claims

| |
REIVINDICAÇÕES um produto de reação de um primeiro componente que compreende pelo menos um poliol e um segundo componente que compreende pelo menos um bpoli-isocianato, em que a relação do número de equivalentes de isocia- nato no segundo componente para o número de equivalentes de hidroxila no primeiro componente é menor do que 1,0, e o pelo menos um poliol compre- ende poli (óxido de alquileno) poliol iniciado por amina, um poli (óxido de alquileno) poliol iniciado por éter poli-hídrico, e um poli (óxido de alquileno) —polioliniciado por carboidrato. Í 2. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que a rela- . ção do número de equivalentes de isocianato no segundo componente para o número de equivalentes de hidroxila no primeiro componente não é mais do que cerca de 0,95.
3. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o pro- duto de reação é uma espuma (52) compreendendo não mais do que cerca de 0,5 micrograma de monômero de di-isocianato livre emitido por 453,5g (1 libra) de espuma.
4. Composição de acordo com a reivindicação 3, em que o mo- nômero de di-isocianato é di-isocianato de metileno difenila. |
5. Espuma compreende o produto da reação de acordo com a reivindicação 1, em que a espuma (52) possui uma densidade elevada livre de menos do que cerca de 0,0489/cmº (3,0 libras por pé cúbico).
6. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o pri- —meirocomponente ainda compreende água.
7. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o pro- duto de reação possui um tempo de gel de cerca de dois a dez segundos.
8. Espuma (52) compreendendo o produto da reação de acordo com a reivindicação 1, em que à espuma (52) possui um peso, e quando a espuma (52) for submetida à 95 por cento de umidade relativa durante um período de 7 (sete) dias em uma temperatura de cerca de 50ºC, a espuma (52) absorve uma quantidade de água que é menos do que cerca de 30 por

. 2 cento do peso.
9. Composição de acordo com a reivindicação 1 menos um poliol compreende um primeiro constituinte que compreende um poliol iniciado por sacarose e um poliol iniciado por éter poli-hídrico, em que oprimeiro constituinte possui uma funcionalidade de cerca de 4 a cerca de 5, e um segundo constituinte que compreende um poliol iniciado por amina tendo uma funcionalidade de cerca de 2,5 a cerca de 3,5.
10. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o pri- meiro componente ainda compreende polietileno glicol em uma quantidade ! 10 eficaz para causar a reticulação do poliuretano. .
11. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o pri- | - meiro componente ainda compreende glicerina em uma quantidade eficaz | para causar a reticulação do poliuretano.
12. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o pri- meiro componente ainda compreende pelo menos um catalisador em uma quantidade eficaz para catalisar pelo menos um selecionado de uma reação entre o pelo menos um poliol e o pelo menos um poli-isocianato, e uma rea- ção entre o pelo menos um poli-isocianato e água.
13. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o pri- meirocomponente ainda compreende pelo menos um tensoativo.
14. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o pelo menos um poli-isocianato é di-isocianato de difenilmetano polimérico tendo uma funcionalidade de cerca de 2 a cerca de 3.
15. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o pri- —meiro componente compreende um primeiro constituinte de poliol compre- endendo um poliol iniciado por sacarose e um poliol iniciado por éter poli- | hídrico, em que o primeiro constituinte está presente em uma quantidade de cerca de 50 a cerca de 70 por cento em peso do primeiro componente, um segundo constituinte de poliol compreendendo um poliol iniciado por amina presente em uma quantidade de cerca de dez (10) a cerca de 30 por cento em peso do primeiro componente, pelo menos um reticulador funcional de hidróxi presente em uma quantidade de cerca de cinco (5) a cerca de quinze
P 3 (15) por cento em peso do primeiro componente, e água presente em uma quantidade de cerca de um (1) a cerca de cinco (5) por cento em primeiro componente. | 16. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o se- — gundo componente possui um teor de grupo funcional de isocianato de pelo | menos aproximadamente vinte (20) por cento em peso.
17. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que o pro- | duto de reação (52) possui um tempo de nata de menos do que cerca de um (1) segundo.
18. Método de preparação de uma espuma de poliuretano (52), | compreendendo: - fornecer uma estrutura (46, 48) que é submetida às perturbações acústicas e que possui uma cavidade; fornecer um primeiro componente líquido que compreende pelo menos um —poliole pelomenos um agente de expansão; fornecer um segundo componente líquido que compreende pelo menos um poli-isocianato, em que a relação do número de equivalentes de isocianato no segundo componente para o número de equivalentes de hidroxila no pri- meiro componente é menor do que 1,0; e combinar o primeiro componente líquido e o segundo componente líquido e dispensar a combinação do primeiro componente líquido e do segundo com- ponente líquido na cavidade tal que a combinação forme uma espuma (52).
19. Método de acordo com a reivindicação 18, em que a etapa de dispensar a combinação do primeiro componente líquido e do segundo — componente líquido na cavidade é executada sem o equipamento de ventila- ção.
20. Método de acordo com a reivindicação 18, em que a combi- nação (52) do primeiro componente líquido e do segundo componente líqui- do possui um tempo de nata de menos do que cerca de um segundo.
21. Método de acordo com a reivindicação 18, em que o segun- do componente líquido possui um teor de grupo funcional de isocianato de pelo menos cerca de vinte (20) por cento em peso.

. 4
22. Método de acordo com a reivindicação 18, em que o primeiro componente líquido reage com o segundo componente líquido par: — um produto de reação (52) compreendendo menos do que cerca de 0,5 mi- crograma de monômero de di-isocianato livre emitido por 453,59 libra de es- puma
23. Método de acordo com a reivindicação 18, em que a etapa de combinar o primeiro componente líquido e o segundo componente líquido é executada em uma temperatura de reação de cerca de 40ºC a cerca de 49ºC.
24. Método de acordo com a reivindicação 18, em que a relação : do número de equivalentes de isocianato no segundo componente para o - número de equivalentes de hidroxila no primeiro componente não é maior do | que 0,91.
25. Método de acordo com a reivindicação 18, em que o pelo menos um poliol compreende um primeiro constituinte compreendendo um polio! iniciado por sacarose e um poliol iniciado por éter poli-hídrico, em que o primeiro constituinte possui uma funcionalidade de cerca de 4 a cerca de | 5, e um segundo constituinte compreendendo um poliol iniciado por amina | tendo uma funcionalidade de cerca de 2,5 a cerca de 3,5.
26. Método de acordo com a reivindicação 18, em que o pelo menos um poli-isocianato é di-isocianato de difenil metano polimérico tendo | uma funcionalidade de cerca de 2 a cerca de 3. |
27. Método de acordo com a reivindicação 18, em que o agente | de expansão é água. | 25 28. Método de acordo com a reivindicação 18, em que a espuma (52) possui uma densidade elevada livre de menos do que cerca de | 0,048g/cmº (3,0 libras por pé cúbico).

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