ES2249911T3 - Espuma de poliuretano moldeada de baja frecuencia y baja resiliencia. - Google Patents
Espuma de poliuretano moldeada de baja frecuencia y baja resiliencia.Info
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Abstract
Una espuma de poliuretano moldeada que tiene una frecuencia resonante de 7 Hz o inferior y un rebote de bola inferior al 70%, preferentemente inferior al 65%, especialmente inferior al 60%, por ejemplo del 50 al 60%, que puede prepararse por reacción, en un molde cerrado, de una composición formadora de poliuretano o poliuretano/urea que comprende: a) un prepolímero terminado en isocianato preparado para la reacción de un exceso estequiométrico de uno o más di- o poliisocianatos con un componente de poliol que tiene una insaturación intrínseca media inferior a 0, 025 meq/g y que comprende en su parte principal uno o más polioles de polioxialquileno di- o de funcionalidad superior de baja insaturación intrínseca que tiene una insaturación inferior a 0, 025 meq/g y un peso equivalente superior a 1.000 Da; con b) una corriente activadora que comprende agua y opcionalmente una amina o alcanolamina de bajo peso molecular; opcionalmente en presencia de c) uno o más catalizadores que promueven lareacción entre a) y b).
Description
Espuma de poliuretano moldeada de baja frecuencia
y baja resiliencia.
La presente invención se refiere a espumas de
poliuretano de baja frecuencia resonante y bajo rebote de bola y a
formulaciones adecuadas para su preparación. Dichas espumas son
útiles en aplicaciones de asientos dinámicos, y se preparan
introduciendo un prepolímero terminado en isocianato de baja
insaturación intrínseca y una corriente de agua de soplado y
extensión de cadena en un molde y permitiendo que el sistema
reactivo espumee y se cure.
Las espumas de poliuretano moldeadas han
alcanzado predominio en los cojines de los asientos de los
vehículos. Los dogmas del moderno diseño de vehículos dictan la
reducción al mínimo del peso y el coste de los componentes. Dado que
un asiento de vehículo representa tanto un peso como un coste
importante, no sorprende que se hayan hecho esfuerzos prolongados
para aligerar dichos componentes, y si es posible reducir su coste,
a la vez que se mantiene o mejora la comodidad del pasajero.
En el pasado, ha sido común el asiento de
vehículo compuesto que tiene una suspensión de muelles y un cojín de
espuma de poliuretano moldeada. Sin embargo, el deseo de reducir
más el peso mejorando también la reciclabilidad de los componentes
de los vehículos ha llevado a los diseñadores a considerar diseños
de "espuma profunda" o "todo de espuma" en los que se
elimina la suspensión de muelles. En el asiento compuesto de
suspensión de muelles, tanto la suspensión de muelles como el cojín
de espuma son útiles para aislar a los pasajeros de la vibración del
vehículo, ya sea inducida por el vehículo en sí, es decir, por
vibración del motor, o por el desplazamiento sobre la superficie de
la carretera. La eliminación de la suspensión de muelles requiere
que el almohadón de espuma en sí absorba o atenúe todas las
vibraciones fisiológicamente activas, en especial las situadas en el
intervalo de 6 Hz a 20 Hz. En M. Kinkelaar, K.D. Cavender y G.
Crocco, "Vibrational Characterization of Various Polyurethane
Foams Employed in Automotive Seating Applications", actas de
conferencias de Polyurethane Expo '96, Polyurethane Division, SPI,
pág. 496-503 (1996), incorporada como referencia en
la presente memoria descriptiva, está bien documentada la
exposición de estos problemas y la aplicabilidad de tres sistemas
de espuma moldeada de uretano, TDI HR, TDI de curado en caliente y
MDI HR, en la absorción/atenuación de vibraciones.
Según Kinkelaar y col., la comodidad del asiento
en el vehículo se mejora con la reducción en la transmisión de
vibración de la espuma o asiento en la región de 6 a 20 Hz. En
general, las pruebas de vibración de laboratorio de espuma para
asientos no predicen con precisión el rendimiento absoluto en el
vehículo de dicha espuma. Sin embargo, los estudios indican que las
pruebas de vibración de la espuma se correlacionan con la comodidad
en el vehículo, y las espumas con menores frecuencias naturales en
las pruebas de laboratorio suelen proporcionar un control de
vibración mejorado en el vehículo. En general, los resultados de las
pruebas de vibración en laboratorio para espuma para asientos son en
cierto modo específicos del procedimiento de prueba. Los
procedimientos de prueba empleados en la presente memoria
descriptiva se describen con más detalle en la especificación.
El resultado normal de una prueba de vibración en
laboratorio es un gráfico de la transmisividad frente a la
frecuencia, en el que la transmisividad se define como la
aceleración máxima de respuesta (A) dividida por la aceleración
máxima de entrada (A_{0}). El gráfico más común contiene tres
regiones distintas. A frecuencias muy bajas (Región 1), A/A_{o} =
1, y la vibración de respuesta es igual a la vibración de entrada.
A frecuencias más altas (Región 2), la vibración de respuesta es
mayor que la vibración de entrada (A/A_{0} > 1). Para el
procedimiento de prueba usado en la presente memoria descriptiva,
la vibración de respuesta alcanza el máximo en la frecuencia
natural. A frecuencias todavía mayores (Región 3), la vibración de
respuesta y el valor de A/A_{o} caen por debajo de 1. La Región 3
es la región de "atenuación". Las propiedades de la atenuación
son las de mayor interés para los expertos en la materia.
Como también se conoce en la técnica, la
frecuencia natural está relacionada inversamente con el rebote de
bola. En otras palabras, las espumas con alto rebote de bola suelen
tener frecuencias naturales menores, y a la inversa. La industria de
asientos para automóviles reconoce que se necesita una baja
frecuencia natural para una buena comodidad de vibración en un
asiento de todo de espuma.
Por tanto, la espuma de rebote de bola alto se
especifica en general para aplicaciones de asientos todos de espuma.
Sin embargo, el alto rebote de bola puede introducir otros
problemas. Por ejemplo, cuando la vibración de entrada en la
carretera está cerca de la frecuencia natural del asiento del
automóvil, esta vibración se amplifica, lo que produce incomodidad
en el pasajero y posibles problemas de seguridad.
Las tendencias expuestas por Kinkelaar y col. se
evidencian también en la bibliografía de patentes. En la patente de
EE.UU. 5.093.380, por ejemplo, se preparan espumas moldeadas de
baja frecuencia que tienen frecuencias resonantes inferiores a 4 Hz
mediante reacción de un solo paso de un di- o poliisocianato con un
polioxipropilenpoliol rematado con polioxietileno de peso molecular
relativamente alto, es decir, uno que tenga un número de hidroxilos
de 5 a 38, que tiene también una insaturación y \leq
0,9/(x-10) en la que x es el número de hidroxilos.
Esta relación corresponde a insaturaciones inferiores a 0,9 en un
número de hidroxilos de 11, o a 0,032 en un número de hidroxilos de
38. Así, la patente parecería indicar que cuando se utilicen
polioles de alto peso molecular, puede tolerarse más insaturación.
Las insaturaciones en el intervalo de 0,020 a 0,026 son
ilustrativas. En consonancia con Kinkelaar y col., los valores de
rebote de bola de estas espumas son altos, mínimamente de 70
aproximadamente y en promedio de 80, para conseguir frecuencias
resonantes por debajo de 4 Hz. Espumas similares de un solo paso
espumas (TDI HR) preparadas a partir de polioles de mayor
insaturación mostraron una frecuencia resonante ligeramente superior
(4,0 a 4,3 Hz) y, en cierto modo, menor resiliencia, pero produjeron
espuma de baja calidad.
La patente de EE.UU. 5.300.535 es similar en
algunos aspectos a la patente de EE.UU. 5.093.380, al enseñar que es
necesario un alto rebote de bola para obtener buenas propiedades de
atenuación de vibración. Sin embargo, la patente de EE.UU. 5.300.535
desvela un problema asociado al uso de polioles de baja insaturación
debido a su viscosidad mayor de lo normal. Debido a la mayor
viscosidad, la mezcla del componente de poliol con el componente de
isocianato se declara difícil. La patente de EE.UU. 5.300.535
resuelve este problema diluyendo el poliol con un monómero de
insaturación polimerizable, como un (met)acrilato. Sin
embargo, el uso de dichos monómeros no se desea en entornos de
fabricación. Como en la patente de EE.UU. 5.093.380, se desvelan
espumas de muy bajas frecuencias resonantes y alto rebote de
bola.
En la patente de EE.UU. 5.674.920, se abordan
numerosos problemas asociados con espumas de baja frecuencia
resonante. Según los autores de la patente 5.674.920, se requieren
ajustes de alta resiliencia y baja compresión. La solución a este
problema se alcanzó a través del uso de poliisocianatos de
polifenilenpolimetileno que tenían un contenido en anillos
superiores específico, en conjunción con polioles que tenían un
contenido en mol inferior al 15% en moles y una fracción de
oxipropileno de selectividad cabeza-cola superior al
96% en moles. Lamentablemente, dichas mezclas de isocianato deben
fabricarse o fundirse por separado, y los polioles muy específicos
pueden producirse únicamente mediante oxialquilación catalizada por
bases a bajas temperaturas. Debido a la baja temperatura, la
producción de dichos polioles requiere un aumento de coste
considerable. La patente 5.674.920 desvela una técnica convencional
de prepolímero en la que el lado de resina es una mezcla de polioles
convencionales de poliéter y polímero con sólo una cantidad
secundaria de agua en el lado B como agente de soplado. Las espumas
preparadas por ambas composiciones reivindicadas, así como
composiciones comparativas, tienen en promedio una alta
resiliencia.
resiliencia.
Sería deseable proporcionar espumas moldeadas de
poliuretano que muestren bajas frecuencias resonantes y que exhiban
características de vibración superiores que las tecnologías TDI HR,
TDI de curado en caliente y MDI HR usadas en la actualidad para las
espumas de asientos de automóviles. Sería deseable además producir
espumas de baja frecuencia resonante y alta atenuación a la vez que
se evita el uso de diluyentes insaturados, y sin requerir
composiciones de isocianato y polioles que no están fácilmente
disponibles o cuya preparación no es rentable económicamente.
En la actualidad se ha descubierto
sorprendentemente que las espumas para asientos que tienen
excelentes cualidades de absorción de vibraciones/atenuación pueden
prepararse a partir de prepolímeros terminados en isocianato de baja
insaturación intrínseca y una corriente de curado que comprende agua
en una parte principal en moles, y opcionalmente una amina,
manteniéndose el índice de isocianato, la densidad de espuma y
otros parámetros que afectan a la vibración y la atenuación de tal
forma que la resiliencia de la espuma, medida por rebote de bola, es
inferior al 70%, y la frecuencia resonante es inferior a 7 Hz
aproximadamente medida por el procedimiento de prueba descrito en la
presente memoria descriptiva.
Las espumas resultantes no sólo muestran una baja
frecuencia resonante, sino que muestran también superior control de
vibración en comparación con las espumas de un solo paso.
La Figura 1 es un esquema del procedimiento de
prueba usado para medir la frecuencia resonante de espumas de
poliuretano.
La Figura 2 es un gráfico de la transmisividad
(A/A_{0}) de una espuma de poliuretano.
Las espumas de poliuretano de la presente
invención son espumas para asientos moldeadas flexibles de
poliuretano de baja frecuencia resonante y bajo rebote de bola. Las
espumas objeto son adecuadas para aplicaciones de asientos
dinámicos para las que se desea atenuación de la energía de
vibración transmitida. Por "baja frecuencia resonante" se
entiende una frecuencia resonante por debajo de 7 Hz
aproximadamente, preferentemente en el intervalo de 2 a 6 Hz. . Por
"bajo rebote de bola" se entiende que el rebote de bola,
medido mediante ASTM D3574, es inferior al 70% aproximadamente. El
rebote de bola es preferentemente inferior al 65%, y más
preferentemente se encuentra en el intervalo del 50 al 60%.
Las espumas moldeadas de poliuretano de la
presente invención se preparan mediante la extensión de la cadena
agua/amina de uno o más prepolímeros terminados en isocianato de
baja insaturación intrínseca. Por el término "baja insaturación
intrínseca" con respecto a los prepolímeros terminados en
isocianato se entiende que los prepolímeros se preparan haciendo
reaccionar un exceso estequiométrico de di- o poliisocianato con un
poliol de baja insaturación intrínseca. Por "poliol de baja
insaturación intrínseca" se entiende un poliol de
polioxialquileno o una mezcla del mismo, preferentemente un poliol
que contiene predominantemente fracción de oxipropileno, que tiene
una insaturación "intrínseca" media inevitable inferior a
0,025 meq/g. La insaturación intrínseca es preferentemente inferior
a 0,020 meq/g, más preferentemente inferior a 0,015 meq/g, y con la
máxima preferencia inferior a 0,010 meq/g, es decir, en el
intervalo de 0,002 a 0,008 meq/g. Debe distinguirse insaturación
"intrínseca" de insaturación "inducida", es decir,
insaturación que se añade deliberadamente a un poliol durante o
después de su preparación para proporcionar sitios de insaturación
reactiva necesarios para preparar polioles de polímero. La
preparación de polioles con baja insaturación intrínseca está
dentro del nivel de los expertos de la materia. La preparación se
efectúa preferentemente usando catalizadores de cianuro de metal
doble como los desvelados en las patentes de EE.UU. 5.470.813;
5.482.908; 5.712.216; 5.627.122; y 5.545.601.
El componente de poliol usado para preparar los
prepolímeros de baja insaturación intrínseca de la invención objeto
puede contener uno o más polioles y puede, además, contener
extensores de cadena, es decir, compuestos reactivos de isocianato
de bajo peso molecular y oligómeros, preferentemente glicoles
alifáticos y oligómeros de glicoles polioxialquilados que tienen
pesos moleculares inferiores a 1.000 Da aproximadamente. Sin
embargo, la parte principal del componente de poliol, en peso, debe
consistir en polioles de polioxialquileno que tienen pesos
equivalentes superiores a 1.000 Da, preferentemente en el intervalo
de 1.500 Da a 5.000 Da, y más preferentemente en el intervalo de
1.800 Da a 3.000 Da. Es importante que la insaturación media del
componente de poliol, medida por ASTM D2849-69,
"Testing of Urethane Foam Polyol Raw Materials", sea de 0,025
meq/g o inferior, más preferentemente de 0,020 meq/g o inferior, y
con la máxima preferencia de 0,015 meq/g aproximadamente o
inferior.
En lugar de medir la insaturación real del
componente de poliol, la insaturación puede calcularse a partir de
las insaturaciones medidas de los polioles de los componentes. En
estos cálculos, pueden omitirse polioles y extensores de cadena que
tengan pesos equivalentes inferiores a 500 Da.
La mayoría de los polioles en el componente de
poliol que tienen pesos equivalentes superiores a 1.000 Da deben
consistir en polioles de baja insaturación intrínseca,
preferentemente polioles que tienen insaturación inferior a 0,015
meq/g, y más preferentemente inferior a 0,010 meq/g. Como se indica
anteriormente, la insaturación intrínseca general del componente de
poliol no debe ser superior a 0,025 meq/g, y es preferentemente
inferior. Con la máxima preferencia, los polioles empleados que
tienen pesos equivalentes superiores a 1.000 Da se preparan por
oxialquilación catalizada de cianuro de metal doble. Los polioles
preferidos tienen selectividades cabeza-cola
inferiores al 96%, ventajosamente inferiores al 90%.
Por el término "que contiene predominantemente
fracción de oxipropileno" y términos semejantes se entiende que
porcentajes en peso del 50% del componente de poliol constituido
por polioles con pesos equivalentes de superiores a 1.000 Da son
fracciones de oxipropileno. Preferentemente, cada poliol presente en
cantidad sustancial en el componente de poliol debe contener valores
superiores a aproximadamente el 50% en peso de fracciones de
oxipropileno, más preferentemente superiores al 65% en peso.
Preferentemente, fracciones de oxialquileno distintas de fracciones
de oxipropileno son fracciones de oxietileno, presentes internamente
en forma de bloque, aleatoria o aleatoria de bloque, o externamente
como bloque de homopolioxietileno o un bloque de copolímero. También
son adecuadas otras fracciones de oxialquileno como
1-oxipropileno (derivado de oxetano), oxibutileno
(derivado de óxido de 1,2-butileno y/u óxido de
2,3-butileno) y otras fracciones de oxialquileno
como las derivadas de óxido de estireno y óxidos de alquileno
halogenados. Preferentemente, todas las fracciones de oxialquileno
son óxido de propileno u óxido de etileno. Con la máxima
preferencia, cuando se preparan polioles de baja insaturación
intrínseca mediante oxialquilación catalizada por cianuro de metal
doble, cualquier bloque de polioxipropileno sustancial contendrá
mínimamente el 1,5% aproximadamente en peso de fracciones de
oxietileno aleatorias.
Los componentes de isocianato útiles en la
preparación de prepolímeros terminados en isocianato de la invención
objeto incluyen los poliisocianatos aromáticos y alifáticos
conocidos, por ejemplo diisocianatos de 2,4- y
2,6-tolueno y mezclas de los mismos (TDI),
diisocianatos de 2,2'-, 2,4'- y
4,4'-metilendifenileno y mezclas de los mismos
(MDI), poliisocianatos de polimetilenpolifenileno (PMDI),
diisocianato de 1,6-hexano, diisocianato de
isoforona y mezclas de dichos isocianatos. Pueden usarse asimismo
otros isocianatos. También son adecuados los denominados isocianatos
modificados preparados mediante reacción de un di- o poliisocianato
con un monómero u oligómero reactivo a isocianato o consigo mismo.
Los ejemplos son isocianatos modificados con uretano preparados por
reacción de un di- o poliisocianato o mezcla de los mismos con uno o
más glicoles, trioles, dioles o polioles de polioxialquileno
oligoméricos o mezclas de los mismos; isocianatos modificados con
urea preparados mediante reacción del isocianato con una diamina o
un oligómero de poliéter polioxialquilénico terminado con amino; y
poliisocianatos modificados con carbodiimida, poliisocianurato,
uretonimina, alofanato y uretdiona preparados mediante reacción del
isocianato o isocianato modificado consigo mismo en presencia de un
catalizador adecuado. Dichos isocianatos e isocianatos modificados
son productos bien establecidos en el comercio. En particular, los
di- y/o poliisocianatos preferidos incluyen TDI, MDI, PMDI y mezclas
de los mismos, particularmente mezclas de TDI y MDI, conteniendo
preferentemente el último una mayoría sustancial del isómero
4,4'.
Los prepolímeros de la invención objeto se
preparan en el modo convencional mediante reacción del componente de
poliol con el componente de isocianato con o sin catalizadores que
promueven uretano, según se ha descrito, por ejemplo, en el
Polyurethane Handbook, Gunter Oertel, Hanser Publishers, Munich ©
1985, y Polyurethanes: Chemistry and Technology, J.H. Saunders y
K.C. Frisch, Interscience Publishers, Nueva York, 1963, y en la
patente de EE.UU. nº 5.070.114, incorporada como referencia en la
presente memoria descriptiva. Los procedimientos continuos y en
lotes para la preparación de prepolímeros terminados en isocianato
se desvelan en "Continuous Processing of Urethane Foams
Prepolymers", J.R. Wall, Chemical Engr. Progress, V. 57, nº 10,
pág. 48-51; Sanders, op.cit., Parte II, pág.
38-43; patente de EE.UU. nº 5.278.274; solicitud de
patente europea publicada
EP-0.480.588-A2; y patente
canadiense nº 2.088.521.
Los prepolímeros de la invención objeto tienen un
contenido en grupo isocianato libre (NCO) del 5% en peso al 35% en
peso, preferentemente del 6% en peso al 25% en peso, y
ventajosamente del 8 al 20% en peso.
Los prepolímeros terminados en isocianato
comprenden el lado A (lado iso) del sistema de espumas de
poliuretano moldeadas. El lado B (lado de resina) del sistema de
espumas de poliuretano moldeadas de la invención objeto emplea
componentes reactivos con isocianato, agente(s) de soplado,
tensioactivo(s) y otros aditivos y adyuvantes, por ejemplo
extensores de cadena, agentes de reticulación, catalizadores,
tintes, pigmentos, agentes de carga, etc. Pueden añadirse aditivos
que no sean reactivos con isocianatos en el lado A de la
formulación.
En general son necesarios los catalizadores. Los
catalizadores pueden seleccionarse entre catalizadores
convencionales que promueven uretano como, por ejemplo,
catalizadores de estaño como diacetato de dibutilestaño, dilaurato
de dibutilestaño, octoato estannoso y similares; catalizadores de
amina como NIAX®A-1, dietilentriamina,
1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano y
similares. Pueden usarse asimismo mezclas de catalizadores
metálicos y catalizadores de amina. Se prefieren catalizadores de
amina. Las cantidades de catalizadores pueden determinarse
fácilmente por los expertos en la materia, y pueden estar
comprendidas, por ejemplo, entre el 0,1 y el 5% en peso basándose
en el peso de la espuma.
Los extensores de cadena adecuados incluyen los
diversos alquilenglicoles y polioxialquilenglicoles oligoméricos con
pesos moleculares de hasta 300 Da aproximadamente como, por ejemplo,
etilenglicol, propilenglicol, 1,4-butanodiol,
1,6-hexanodiol, dietilenglicol, dipropilenglicol,
tripropilenglicol y similares. La cantidad de extensor de cadena
puede ajustarse para proporcionar los parámetros de procesamiento o
físicos de la espuma. Preferentemente, se usan sólo las menores
cantidades de extensores de cadena, por ejemplo, inferiores al 10%
en peso y preferentemente inferiores al 5% en peso con respecto al
peso de la espuma. Pueden ser adecuados también extensores de
cadena con función de amino como diaminas alifáticas, MOCA,
toluendiamina y aminas aromáticas con impedimento.
Los agentes de reticulación adecuados incluyen
compuestos monoméricos con función de polihidroxilo como glicerina,
pero preferentemente alcanolaminas como monoetanolamina,
dietanolamina (DEOA) y trietanolamina (TEOA). Al igual que con los
extensores de cadena, los agentes de reticulación, cuando se usan,
se usan preferentemente en las cantidades mínimas, por ejemplo,
inferiores al 10% en peso y con la máxima preferencia inferiores al
5% en peso con respecto al peso total de la espuma. Tanto los
extensores de cadena como los agentes de reticulación, cuando se
usan, se disuelven preferentemente en agua, que sirve como agente de
soplado.
En general se requiere un tensioactivo de
estabilización celular. Los tensioactivos de estabilización celular
adecuados incluyen los diversos organopolisiloxanos y
organopolisiloxanos de polioxialquileno según conocen bien los
expertos en la materia. Los tensioactivos adecuados incluyen DC5043
disponible en Air Products y Y-10.515 disponible en
Witco. Los tensioactivos adicionales están disponibles en Wacker
Silicones, Adrian, MI, y Goldschmidt A.G., Alemania. También pueden
usarse combinaciones de tensioactivos, por ejemplo, una fusión de
Tergitol 15-S-9 disponible en la
Union Carbide Corporation y DC5043. La cantidad de tensioactivo debe
ser una cantidad eficaz para evitar el colapso de espuma, y es
fácil de determinar para los expertos en la materia. Pueden ser
adecuadas cantidades del 0,1 a aproximadamente el 5% en peso,
preferentemente del 0,5% al 2% en peso basándose en el peso de la
espuma.
El lado B puede contener además polioles de
polioxialquileno y/o polioles de polioxialquileno modificados con
polímero en los que los polioles tengan pesos moleculares de c.a.
300 Da o superiores, preferentemente pesos equivalentes de 500 a
5.000, más preferentemente de 1.000 a 3.000. El lado B puede
contener hasta el 30% en peso de dichos polioles, pero
preferentemente no más del 20%, más preferentemente menos del 10%.
Con la máxima preferencia, el prepolímero contiene más del 90% de
poliol total, y en particular prácticamente todo poliol. Por la
misma razón, no es necesario un alto contenido en hidroxilo primario
para cualquier poliol del lado B. Sin embargo, los polioles del
lado B pueden contener ventajosamente más del 50% en moles, y más
preferentemente más del 70% en moles de grupos hidroxilo primarios.
Preferentemente, en la formulación del lado B no se contienen
polioles de polioxialquileno adicionales.
El lado B contiene agua u otro agente de soplado
del tipo químico. El agente de soplado preferido es agua, que
reacciona con isocianato para generar uniones de urea con
liberación concomitante de gas dióxido de carbono. También pueden
usarse agentes de soplado físicos en conjunción con agua. Algunos
ejemplos no limitativos de agentes de soplado adicionales incluyen
los alcanos inferiores, por ejemplo, butano, isobutano, pentano,
ciclopentano, hexano y similares; los clorofluorocarbonos (CFC),
por ejemplo, clorotrifluorometano, diclorodifluorometano y
similares; los hidroclorofluorocarbonos (HCFC) como
fluorodiclorometano y clorodifluorometano; los hidrocarburos
cicloalifáticos y alifáticos perfluorados
C_{3}-C_{8} (PFC) y análogos sustancialmente
fluorados (HPFC); hidrocarburos clorados como dicloruro de metileno,
CO_{2} líquido y similares. Los CFC se evitan preferentemente
debido a preocupaciones ambientales. Como se ha declarado
anteriormente, el agente de soplado preferido es agua, que se usa
con la máxima preferencia como el único agente de soplado. Pueden
introducirse asimismo agentes de espumación como CO_{2}, nitrógeno
y
aire.
aire.
La cantidad de agente de soplado se selecciona de
manera que proporcione una densidad de espuma de aproximadamente
16,0 kg/m^{3} o inferior a 64,1 kg/m^{3} o más, más
preferentemente 16,0 kg/m^{3} a 48,0 kg/m^{3}, y con la máxima
preferencia aproximadamente 19,2 kg/m^{3} a aproximadamente 44,9
kg/m^{3}. Se prefieren especialmente cantidades de agua que van de
1,0 partes a 5,0 partes por 100 partes de ingredientes de
formulación de espuma, preferentemente de 2,0 partes a
aproximadamente 4,5 partes.
El lado A y el lado B se combinan de modo
convencional empleando una cabeza de mezcla de baja presión o alta
presión e introducidos en el molde que se mantiene opcional y
preferentemente por encima de la temperatura ambiente. La
temperatura del molde puede mantenerse a una temperatura adecuada
para moldeo en caliente o en frío. El molde puede ser cerrado, con
los ingredientes de formación de espuma introducidos en un orificio
de carga adecuado, o puede ser abierto que se cierra después de la
introducción de la formulación de espuma. El término "molde
cerrado" incluye ambos tipos, así como cualquiera de sus
variantes. Las celdas de la espuma moldeada se abren antes de
desmoldear mediante liberación por presión sincronizada (TPR), según
se desvela en las patentes de EE.UU. a Cavender 4.579.700 y
4.717.518, y/o mediante triturado después de desmoldeo, seguido de
curado de la forma convencional. Se ha descubierto sorprendentemente
que no sólo las formulaciones de espuma del procedimiento de la
invención objeto funcionan bien, sino que además las espumas son de
calidad superior en comparación con las espumas convencionales de
sistemas similares que no emplean polioles de baja insaturación
intrínseca. Por otra parte, estos resultados pueden alcanzarse
mediante polioles independientes de contenido de hidróxilo primario
requeridos para producir espuma moldeada.
En una forma de realización preferida del
procedimiento de la invención objeto, se usa una configuración de
cuatro corrientes en la cabeza de mezcla. Una corriente comprende
la corriente activadora, y está compuesta preferentemente por una
parte principal de agua, que contiene opcionalmente
tensioactivo(s), catalizador(es), aminas,
alcanolaminas y aditivos tradicionales de poliuretano. Una segunda
corriente comprende una corriente de isocianato, y puede contener
uno o más isocianatos convencionales modificados o sin modificar.
Una tercera corriente está compuesta por corriente de prepolímeros
terminados en isocianato de bajo (o nulo) contenido en sólidos,
preparada en general, según se ha indicado anteriormente, por
reacción de un poliol de baja insaturación intrínseca con isocianato
en exceso, con poco o ningún poliol de polímero contenido en el
componente de poliol; y una cuarta corriente comprende un
prepolímero con "alto" contenido en sólidos, preparado según se
ha indicado anteriormente, pero con contenido en sólidos de polioles
de polímero apreciable.
Mediante el uso de este procedimiento de cuatro
corrientes puede prepararse una amplia variedad de espumas. En
particular, puede efectuarse con eficacia la acumulación de carga a
través de la adición de isocianato. En la tabla siguiente se
recogen los intervalos de composición preferidos. Todas las
cantidades están en partes en peso con respecto al peso total de
cada corriente individual.
| Componente | Corriente 1 | Corriente 2 | Corriente 3 (Corriente | Corriente 4 (Corriente |
| (Corriente | (Corriente de | de prepolímeros de bajo | de prepolímeros de alto | |
| activadora) | isocianato) | contenido en sólidos | contenido en sólidos) | |
| Poliol de polioxialquileno | 75-100 | 0-50 | ||
| Poliol de polímero | 25-0 | 100-50 | ||
| Isocianato | 100 | 10-50 | 10-50 | |
| Tensioactivo | 0-3 | 0-3 | 0-3 | 0-3 |
| Agua | 2-6 | - | - | - |
| Catalizador(es) | 0-2 | 0-1 | 0-1 | 0-1 |
| Otros | 0-5 | 0-5 | 0-5 | 0-5 |
Cambiando simplemente la proporción de las
distintas corrientes puede producirse una gran variedad de espumas,
incluida una amplia gama de espumas moldeadas útiles para asientos
de automóviles, en particular espuma con una densidad comprendida en
el intervalo de 20 a 70 kg/m^{3}, y una firmeza en el intervalo de
1 a 14 kPa (50% CFD).
En otra forma de realización preferida, se
suministran dos corrientes con función de isocianato y dos
corrientes de agua a una cabeza de mezcla, donde la última contiene
catalizadores, agentes de reticulación, etc., con una corriente de
agua optimizada para aplicaciones de espuma de baja densidad y la
otra corriente de agua optimizada para aplicaciones de alta
densidad. Las corrientes con función de isocianato incluyen una que
tiene un alto contenido en polímero, es decir, comprende uno o más
prepolímeros terminados en isocianato, mientras que la segunda
corriente con función de isocianato tiene un contenido en polímero
inferior, es decir, es un prepolímero con alto contenido en NCO, un
cuasiprepolímero, o un prepolímero con contenido alto o bajo en NCO
en mezcla con di- o poliisocianato sin reaccionar. La primera
corriente con función de isocianato contiene también generalmente
una cantidad sustancial de poliol de polímero, mientras que la
segunda corriente con función de isocianato contiene muy poco o
ningún poliol de polímero. Mediante el uso de las corrientes con
función de isocianato del "prepolímero", puede ajustarse
simplemente el contenido de sólidos e isocianato cambiando la
proporción de estas corrientes con respecto a las demás. Por
ejemplo, puede usarse una proporción relativa alta de la corriente
de bajo contenido en sólidos (isocianato alto) con respecto a la
corriente de alto contenido en sólidos en conjunción con una
corriente de agua/catalizador para aplicaciones de alta densidad
para preparar cojines de asiento moldeados para automóviles,
mientras que puede usarse una proporción relativa superior de
corriente de alto contenido en sólidos (isocianato bajo) con una
segunda corriente de agua/catalizador corriente para preparar
respaldos de asiento de baja densidad. En el pasado, el cambio de
una espuma de alta densidad y alta dureza a una espuma de baja
densidad y más blanda ha requerido cambios al por mayor en las
corrientes suministradas a la cabeza de mezcla. En el procedimiento
de la invención objeto, estos cambios en la producción pueden
acomodarse simplemente cambiando la proporción de corrientes de
isocianato de alto/bajo o inexistente contenido en sólidos,
opcionalmente en conjunción con la selección de una corriente
diferente optimizada de agua/catalizador o cambiando la proporción
de corrientes de agua/catalizador.
Así, la invención objeto proporciona también un
procedimiento para la producción flexible de los diversos tipos de
espumas de poliuretano moldeadas a partir de una única cabeza de
mezcla sin cambiar el suministro de componente reactivo de la cabeza
de mezcla, suministrando al menos una primera corriente activadora
que comprende una proporción molar principal de agua y catalizador
promotor de poliuretano; y opcionalmente una primera corriente
activadora alternativa que comprende una proporción molar principal
de agua y promotor de poliuretano, siendo dicha primera corriente
activadora diferente de dicha primera corriente activadora
secundaria; y al menos dos y opcionalmente tres corrientes con
función de isocianato: una segunda corriente de isocianato que
comprende uno o más di- o poliisocianatos; una tercera corriente de
prepolímeros de bajo contenido en sólidos que tiene un contenido
bajo en sólidos de polímero de fase dispersa, preferentemente en el
intervalo del 0% en peso a aproximadamente el 10% en peso; y una
cuarta corriente de prepolímeros con alto contenido en sólidos que
tiene un contenido alto en sólidos de polímero de fase dispersa, por
ejemplo en el intervalo del 15% en peso al 60% en peso; selección
como corrientes de moldeo de al menos una de dichas corrientes
tercera y cuarta, y opcionalmente selección también de dicha segunda
corriente para suministrar componentes reactivos de isocianato a un
molde; y selección de al menos una entre dicha primera corriente
activadora y dicha primera corriente activadora alternativa;
mezclado de dichas corrientes de moldeo; e introducción de dichas
corrientes de moldeo en un molde.
Habiendo descrito en general esta invención,
puede obtenerse una comprensión mayor haciendo referencia a ciertos
ejemplos específicos que se proporcionan en la presente memoria
descriptiva con fines sólo de ilustración y no pretenden ser
limitativos salvo que se especifique lo contrario.
En los Ejemplos que siguen, el poliol A es un
triol de polioxipropileno catalizado convencionalmente (base) que
tiene un número de hidroxilos de 31, una insaturación de ca. 0,05
meq/g, y un 16% en peso de remate de polioxietileno; el poliol B es
un triol de baja insaturación intrínseca que tiene un número de
hidroxilos de 28, una insaturación de sólo 0,005 meq/g, y contiene
el 20% en peso de fracciones internas aleatorias de oxietileno, de
las que el 15% en peso está presente como un bloque externo
aleatorio que tiene una proporción
oxietileno-oxipropileno de 45:55. El poliol C es un
poliol de polímero preparado por polimerización in situ de
35:65 de acrilonitrilo y estireno al 40% en peso de sólidos, en un
triol de número de hidroxilos de 35 catalizado convencionalmente que
tiene una insaturación de 0,035 meq/g y el 19% en peso de remate de
polioxietileno; y el poliol D es un poliol de polímero similar al
poliol C en el que el poliol de base es un triol de baja
insaturación intrínseca que tiene un número de hidroxilos de 28, una
insaturación de 0,004 meq/g y que contiene el 20% en peso de
fracciones internas aleatorias de oxietileno distribuidas de la
misma manera que en el poliol B.
Los datos de vibración presentados aquí se
determinaron usando una prueba de escala de laboratorio según se
representa en la Figura 1, y en la Figura 2 se muestra un ejemplo de
los datos de este equipo. En esta prueba, la muestra de espuma se
colocó en un plato de base 1 accionado por medios servohidráulicos
(MTS Corp., Minneapolis, MN) y se ajustó libremente una masa 3 en la
espuma 5. La masa era de 22,7 kg y tenía el mismo diámetro que un
pie de penetrador IFD estándar (200 mm). Los datos de aceleración se
midieron mediante acelerómetros 7 (PCB Piezoelectronics) alimentados
por una fuente de alimentación 9 y los datos se adquirieron mediante
el módulo de adquisición de datos 11, y se analizaron y registraron
en tiempo real en el ordenador 13. El accionador servohidráulico se
programó para que realizara un barrido de frecuencias de 1 a 16 Hz
en 150 segundos. Durante el barrido, la amplitud se redujo al
aumentar la frecuencia para mantener una aceleración de entrada
máxima (A_{0} en la Figura 2) de 0,2 g. La transmisividad se
comunica como la respuesta (A) dividida por la aceleración de
entrada máxima (A_{0}), es decir:
Transmisividad = A/A_{0}.
En la Figura 2 se muestra una gráfica típica.
Este procedimiento de prueba no proporcionará la frecuencia natural
en uso de un asiento de vehículo ensamblado a partir de la espuma
idéntica; sin embargo, este procedimiento de prueba es un poderoso
instrumento para comparación en condiciones de laboratorio de las
respuestas de vibración de distintas espumas. Así, esta prueba es
una indicación del modo en que se compararán las espumas en uso unas
con respecto a otras.
Salvo cuando se indique lo contrario, las
propiedades físicas se miden por procedimientos coherentes con los
empleados generalmente en la industria. De acuerdo con ASTM
D-3574-81 "Standard Test Methods
For Cellular Materials - Slab, Bonded, and Molded Urethane Foams"
se mide lo siguiente: densidad (Prueba A); rebote de bola (Prueba
H); flujo de aire (Prueba G); resistencia a la tracción y elongación
(Prueba E); resistencia al desgarro (Prueba F); fijación en seco al
50% y 75% (Prueba D - Prueba de Fijación de Compresión de Deflexión
Constante); fijación de compresión envejecida en húmedo al 75%,
"HACS", (Prueba J - Steam Autoclave Aging). La medida de la
frecuencia resonante y la transmisividad A/A_{o} de la espuma se
ha descrito anteriormente. Las propiedades de JIS IFD al 25%,
Fijación en Húmedo al 50% e Histéresis se miden mediante pruebas
exclusivas y se usan sólo con fines comparativos. Sin embargo, estas
pruebas son similares a las pruebas publicadas en la bibliografía y
los resultados se consideran comparables a los obtenidos en los
procedimientos de pruebas publicados. La prueba JIS IFD al 25% es
similar a la descrita en la prueba de Estándar Industrial Japonés
(JIS).
Las comparaciones se hicieron entre espuma
moldeada basada en TDI de un solo paso, como la enseñada por la
patente de EE.UU. 5.093.380, y las espumas de prepolímero de la
presente invención. En los Ejemplos 1-3, los
polioles (poliol A y poliol de polímero D) se hicieron reaccionar
primero con el isocianato para formar un prepolímero terminado en
isocianato. En la Tabla 2, a continuación, se presentan las
formulaciones y propiedades físicas de la espuma.
| Ejemplo | C1 | 1 | C2 | 2 | C3 | 3 |
| Poliol A | 51 | - | 76 | - | 76 | - |
| Poliol B | - | 55 | - | 73 | - | 73 |
| Poliol C | 49 | - | 24 | - | 24 | - |
| Poliol D | - | 45 | - | 27 | - | 27 |
| DEOA | 1,5 | 1,0 | 1,5 | 1,0 | 1,5 | 1,0 |
\vskip1.000000\baselineskip
| Ejemplo: | C1 | 1 | C2 | 2 | C3 | 3 |
| Agua | 2,5 | 2,6 | 3,5 | 2,6 | 4,0 | 2,6 |
| A-1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,2 |
| A-33 | 0,3 | 0 | 0,3 | 0 | 0,3 | 0 |
| DC5043 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| Índice de isocianato | 110 | 100 | 110 | 100 | 100 | 100 |
| Densidad, kg/m^{3} | 50,8 | 50,0 | 34,5 | 35,9 | 29,9 | 29,3 |
| Rebote de bola, % | 69 | 58 | 71 | 58 | 70 | 51 |
| CFD, kPa | 9,1 | 8,9 | 3,7 | 3,9 | 3,3 | 3,2 |
| Frecuencia natural, Hz | 5,7 | 6,1 | 4,1 | 4,4 | 4,3 | 4,5 |
Los Ejemplos indican que la técnica de
prepolímeros de la presente invención es capaz de reducir el rebote
de bola de la espuma moldeada considerablemente en comparación con
las espumas basadas en TDI de un solo paso que emplean polioles
convencionales con mayor insaturación. El bajo rebote de bola
obtenido es considerablemente menor que el desvelado en la patente
de EE.UU. 5.093.380, que emplea polioles de baja insaturación en
formulaciones convencionales de un solo paso.
Ejemplos
4-6
Las espumas moldeadas obtenidas de prepolímero
según la presente invención se prepararon a partir de prepolímeros
terminados con isocianato obtenidos de la reacción de poliol E, un
poliol de baja insaturación intrínseca de número de hidroxilos 24
iniciado con glicerina que contenía el 20% de fracciones de
oxietileno distribuidas de la misma forma que los polioles B y D,
con una mezcla de TDI/MDI del 80/20 peso/peso. En la Tabla 3 a
continuación se ofrecen las composiciones y las propiedades físicas
de las espumas.
| Componentes | Ejemplo 4 | Ejemplo 5 | Ejemplo 6 |
| Prepolímero: | |||
| \hskip0,5cm Poliol E | 100 | 100 | 100 |
| \hskip0,5cm DC 5043 (Tensioactivo) | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| \hskip0,5cm Coscat 83 | 0,040 | 0,04 | 0,04 |
| \hskip0,5cm TDI/MDI(80/20) | 39,6 | 34,5 | 26,9 |
| Activador: | |||
| \hskip0,5cm Agua | 3 | 2,8 | 2,1 |
| \hskip0,5cm NIAX® A-1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| \hskip0,5cm NIAX® A-33 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
| \hskip0,5cm DEOA | 1,0 | 1,5 | 1,0 |
| Propiedades: | |||
| \hskip0,5cm Densidad, kg/m^{3} | 44,3 | 51,8 | 62,0 |
| \hskip0,5cm JIS MD 25%, kg | 19 | 22 | 25 |
| \hskip0,5cm Rebote de bola, % | 65 | 62 | 65 |
| \hskip0,5cm Frecuencia natural, Hz | 4,3 | 4,4 | 4,7 |
| \hskip0,5cm Máximo A/A_{0} | 4,5 | 4,9 | 4,9 |
| \hskip0,5cm Flujo de aire, dm^{3}/s | 16,7 | 22,8 | 10,0 |
| \hskip0,5cm Tracción, kPa | 92 | 89 | 82 |
| \hskip0,5cm Elongación, % | 106 | 112 | 110 |
| \hskip0,5cm Desgarro, N/m | 166 | 184 | 184 |
| \hskip0,5cm Fijación en seco 50%, % | 4,5 | 3,3 | 3,3 |
| \hskip0,5cm Fijación en seco 75%, % | 2,9 | 2,3 | 2,3 |
| \hskip0,5cm HACS 75%, % | 5,4 | 6,9 | 7,6 |
| \hskip0,5cm Fijación en húmedo 50%, % | 8,6 | 7,1 | 4,9 |
| \hskip0,5cm Histéresis, % | 19,5 | 16,2 | 15,7 |
Como puede verse en la Tabla 3, el uso de
prepolímeros terminados en isocianato de baja insaturación
intrínseca con una corriente activadora de agua fue capaz de
preparar espumas moldeadas que tienen frecuencias resonantes muy
bajas así como bajo rebote de bola. Las espumas también demostraron
excelentes propiedades de fijación en húmedo al 50%.
Por el término "asiento de espuma profunda
desprovisto de suspensión de muelles" y términos similares se
entiende que los atributos de soporte primario y absorción de
vibración de un asiento de vehículo se deben a la espuma moldeada en
sí, sin soporte en la parte inferior del cojín de la espuma o en su
interior mediante muelles de naturaleza metálica o compuesta. El uso
de suspensión de muelles es la elección tradicional de aplicaciones
de asientos para vehículos. Los cojines de espuma de la presente
invención pueden ser autoportantes a través del uso de insertos
moldeados o puede apoyarse en una bandeja de asiento de metal,
plástico o materiales equivalentes. Por el término "propiedades
físico-químicas" se entiende la combinación de
propiedades químicas como el tipo poliol, isocianato, contenido de
segmento duro, contenido de grupo de urea y similares, y propiedades
físicas como densidad, resistencia a la tracción, elongación,
fijación en húmedo, etc. Por el término "catalizador de
poliuretano" y términos similares se entiende un catalizador que
promueve la formación de espuma de poliuretano de mezclas reactivas.
Dichos catalizadores incluyen, por ejemplo, pero no como limitación,
catalizadores que promueven la reacción de grupos hidroxilo e
isocianato para preparar uniones de uretano; catalizadores que
promueven la reacción de agua con isocianato para generar amina y
dióxido de carbono (catalizadores de soplado) y similares.
Los pesos moleculares y pesos equivalentes
expresados en la presente memoria descriptiva en Daltons (Da) son
pesos moleculares y equivalentes medios, salvo que se indique lo
contrario. Todas las composiciones porcentuales son porcentajes en
peso salvo que se indique lo contrario. El término "principal",
cuando se usa, significa el 50% o más en peso, o por mol cuando se
modifica el último; análogamente, "secundario" significa
inferior al 50% sobre la misma base. Los ingredientes de las
composiciones y procedimientos de la invención objeto pueden usarse
para la exclusión de ingredientes no especificados, si se desea.
Ingredientes necesarios son, por ejemplo, prepolímeros de baja
insaturación intrínseca según se define en la presente memoria
descriptiva, una corriente "activadora" de agente de
soplado/extensor de cadena y cantidades eficaces de catalizadores
promotores de reacciones cuando se requieren por la reactividad de
los lados A y B. No se prefiere el uso de reductores de viscosidad
insaturados de bajo peso molecular, y pueden excluirse, por ejemplo.
El término "frecuencia resonante" se refiere a la frecuencia
resonante de la espuma determinada por la metodología desvelada en
la presente memoria descriptiva, u otra metodología que produzca
resultados equivalentes.
Habiendo ya descrito completamente la invención,
resultará evidente para los expertos en la materia que pueden
realizarse numerosos cambios y modificaciones en la misma sin
apartarse del espíritu o el ámbito de la invención según se
establece en la presente memoria descriptiva.
Claims (18)
1. Una espuma de poliuretano moldeada que tiene
una frecuencia resonante de 7 Hz o inferior y un rebote de bola
inferior al 70%, preferentemente inferior al 65%, especialmente
inferior al 60%, por ejemplo del 50 al 60%, que puede prepararse por
reacción, en un molde cerrado, de una composición formadora de
poliuretano o poliuretano/urea que comprende:
a) un prepolímero terminado en isocianato
preparado para la reacción de un exceso estequiométrico de uno o más
di- o poliisocianatos con un componente de poliol que tiene una
insaturación intrínseca media inferior a 0,025 meq/g y que comprende
en su parte principal uno o más polioles de polioxialquileno di- o
de funcionalidad superior de baja insaturación intrínseca que tiene
una insaturación inferior a 0,025 meq/g y un peso equivalente
superior a 1.000 Da;
con
b) una corriente activadora que comprende agua y
opcionalmente una amina o alcanolamina de bajo peso molecular;
opcionalmente en presencia de
c) uno o más catalizadores que promueven la
reacción entre a) y b).
2. La espuma de poliuretano moldeada de la
reivindicación 1 en la que dicho componente de poliol comprende más
del 80% en peso de uno o más polioles de polioxipropileno de baja
insaturación intrínseca que tienen una insaturación de 0,015 meq/g o
inferior, preferentemente de 0,010 meq/g o inferior.
3. La espuma de poliuretano moldeada de la
reivindicación 1 ó 2 en la que dicha corriente activadora comprende
agua y dietanolamina.
4. La espuma de poliuretano moldeada de
cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que dicho
componente de poliol comprende además en porción secundaria, uno o
más extensores de cadena u oligómeros de polioxialquileno reactivo
con isocianato que tienen un peso molecular inferior a 1.000 Da.
5. La espuma de poliuretano moldeada de
cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que dicho
componente de poliol comprende además un poliol de polímero.
6. La espuma de poliuretano moldeada de la
reivindicación 5 en la que dicho poliol de polímero comprende un
poliol de polímero de baja insaturación intrínseca.
7. La espuma de poliuretano moldeada de
cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que al menos
uno o más de dichos polioles de polioxialquileno de baja
insaturación intrínseca comprende un poliol de polioxipropileno que
contiene también del 1,5% en peso al 30% en peso de fracciones de
oxietileno.
8. La espuma de poliuretano moldeada de
cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que dicho
componente de poliol comprende uno o más polioles de polímero de
baja insaturación intrínseca que tienen una insaturación intrínseca
inferior a 0,010 meq/g tal que dicho componente de poliol tiene una
insaturación media no superior a 0,015 meq/g.
9. La espuma de poliuretano moldeada de
cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que dicha
corriente activadora comprende agua, una alcanolamina, y
opcionalmente una cantidad secundaria en % en moles de un glicol o
poliol alifático diprimario.
10. Un asiento de vehículo que tiene un cojín de
asiento que comprende en porción principal una espuma según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
11. El asiento de vehículo de la reivindicación
10 en el que dicho asiento es un asiento de espuma profunda
desprovisto de suspensión de muelles.
12. Un procedimiento para la preparación de una
espuma de poliuretano moldeada según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, comprendiendo dicho procedimiento la
reacción en un molde cerrado de una composición de formación de
poliuretano/urea que comprende:
a) un prepolímero de baja insaturación intrínseca
terminado en isocianato preparado por la reacción de un exceso
estequiométrico de uno o más di- o poliisocianatos con un componente
de poliol que tiene una insaturación intrínseca media inferior a
0,025 meq/g y que comprende en su parte principal uno o más polioles
de polioxipropileno sustancialmente de baja insaturación intrínseca
y función superior que tienen una insaturación inferior a 0,025
meq/g y un peso equivalente superior a 1.000 Da;
con
b) una corriente activadora que comprende agua y
opcionalmente una amina o alcanolamina de bajo peso molecular;
opcionalmente en presencia de
c) una cantidad eficaz de uno o más catalizadores
que promueven la reacción entre a) y b).
13. Un procedimiento según la reivindicación 12
en el que los reactivos o producto se definen en cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9.
14. En un procedimiento para la fabricación de
espuma de poliuretano moldeada según la reivindicación 1 por
reacción de un prepolímero terminado en isocianato con una corriente
de agua, comprendiendo la mejora:
suministro a una cabeza de mezcla de cuatro
corrientes reactivas, comprendiendo dichas cuatro corrientes
reactivas:
a) una primera corriente activadora que comprende
una proporción molar principal de agua;
b) una segunda corriente de isocianato que
comprende uno o más di- o poliisocianatos orgánicos;
c) una tercera corriente de prepolímeros de bajo
contenido en sólidos que comprende uno o más prepolímeros terminados
en isocianato, teniendo dichos prepolímeros juntos un contenido en
sólidos de polímero de fase dispersa del 0% en peso al 10% en peso
basándose en el peso de los polioles contenidos en dicho o dichos
prepolímero(s) de dicha corriente de prepolímeros de bajo
contenido en sólidos;
d) una cuarta corriente de prepolímeros de alto
contenido en sólidos que comprende uno o más prepolímeros terminados
en isocianato, conteniendo dicha cuarta corriente del 15% en peso al
60% en peso de sólidos de prepolímero de fase dispersa basados en el
peso de los polioles contenidos en dicha corriente de prepolímeros
de alto contenido en sólidos;
introducción de una parte de dicha primera
corriente activadora, y al menos dos de dichas corrientes segunda,
tercera y cuarta en dicha cabeza de mezcla;
mezclado de dichas corrientes en dicha cabeza de
mezcla para formar una mezcla de espuma de poliuretano reactiva;
introducción de dicha espuma de poliuretano
reactiva en un molde; y
recuperación de dicho molde de una espuma de
poliuretano.
15. El procedimiento de la reivindicación 14 en
el que todos los polioles en los prepolímeros de dicha corriente de
prepolímeros de bajo contenido en sólidos y los prepolímeros de
dicha corriente de prepolímeros de alto contenido en sólidos que
tienen pesos equivalentes superiores a 1.000 Da son polioles de baja
insaturación intrínseca.
16. El procedimiento de la reivindicación 14 ó 15
en el que las propiedades físico-químicas de la
espuma se alteran variando la proporción de una o más de las
corrientes a) a d) sin variar la configuración de composición de
ninguna corriente individual.
17. El procedimiento de la reivindicación 14, 15
ó 16 en el que después de la reacción de las corrientes a) a d) para
formar una espuma de poliuretano/urea y del curado de dicha espuma,
la espuma curada muestra una frecuencia resonante inferior a 7 Hz y
un rebote de bola inferior a 70.
18. Un procedimiento para la preparación de dos o
más espumas de poliuretano moldeadas según la reivindicación 1 que
tienen diferentes propiedades físico-químicas a
partir de una sola cabeza de mezcla, comprendiendo dicho
procedimiento:
1) suministro a la cabeza de mezcla de
- a)
- una o más corriente activadoras
- a)i)
- una primera corriente activadora que comprende una proporción molar principal de agua, y
- a)ii)
- una primera corriente activadora alternativa diferente de dicha primera corriente activadora y que comprende una proporción molar principal de agua,
suministrando dichas una o más
corrientes activadoras a dicha cabeza de mezcla al menos un
catalizador de
poliuretano;
- b)
- dos o más corrientes con función de isocianato
- b)i)
- una segunda corriente de isocianato que comprende uno o más di- o poliisocianatos orgánicos;
- b)ii)
- una tercera corriente de prepolímeros de bajo contenido en sólidos que comprende uno o más prepolímeros terminados en isocianato, teniendo dichos prepolímeros conjuntamente un contenido en sólidos de polímero de fase dispersa del 0% en peso al 10% en peso basándose en el peso de los polioles contenidos en dicho o dichos prepolímeros de dicha corriente de prepolímeros de bajo contenido en sólidos;
- b)iii)
- una cuarta corriente de prepolímeros de alto contenido en sólidos que comprende uno o más prepolímeros terminados en isocianato, conteniendo dicha cuarta corriente del 15% en peso al 60% en peso de sólidos de polímero de fase dispersa basándose en el peso de los polioIes contenidos en dicha corriente de prepolímeros de alto contenido en sólidos;
seleccionándose al menos una de
dichas dos o más corrientes reactivas de isocianato entre
b)ii) o
b)iii);
2) mezclado en dicha cabeza de mezcla de una
porción de una corriente activadora obtenida de a)i),
a)ii) o a)i) y a)ii) a la vez y una o más
corrientes reactivas de isocianato b)i), b)ii) o
b)iii, en las que al menos una de dichas una o más corrientes
reactivas de isocianato es una corriente que contiene prepolímero
b)ii) o b)iii), para formar una mezcla de espuma de
poliuretano reactiva;
3) introducción de dicha mezcla de espuma de
poliuretano reactiva en un molde; y
4) recuperación a partir de dicho molde de una
primera espuma de poliuretano moldeada que tiene un primer conjunto
de propiedades físico-químicas; y
5) alteración de las proporciones relativas de
las corrientes a)i), a)ii), b)i), b)ii)
y b)iii) mezcladas en dicha cabeza de mezcla en la etapa 2)
sin alterar el suministro de corrientes a)i) a b)iii)
suministradas en la etapa 1) y repetir las etapas 2 a 4 para
recuperar una segunda espuma de poliuretano moldeada que tiene
propiedades físico-químicas diferentes de dicha
primera espuma de poliuretano moldeada.
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