ES2250059T3

ES2250059T3 - Cuerpos moldeados de poliuretano y procedimiento para su fabricacion.

Info

Publication number: ES2250059T3
Application number: ES00120758T
Authority: ES
Inventors: Peter Dr. Gansen; Massimo Dr. Losio
Original assignee: Technogel GmbH and Co KG
Current assignee: Technogel GmbH and Co KG
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2006-04-16
Anticipated expiration: 2020-09-22
Also published as: EP1103371B1; US20010018466A1; US7576137B2; CA2327017A1; DE50011848C5; DE19957397C1; JP2001163991A; KR20010051990A; SG102602A1; CA2327017C; KR100700230B1; TW574098B; EP1103371A3; ATE312711T1; DE50011848D1; EP1103371A2; JP5041456B2

Abstract

Cuerpo moldeado de poliuretano que se compone de al menos dos materiales de poliuretano diferentes y que contiene un gel de poliuretano y una espuma de poliuretano, caracterizado porque un gel de poliuretano y una espuma de poliuretano están dispuestos en al menos dos zonas espacialmente distintas del cuerpo moldeado y al menos una capa de gel se encuentra rodeada al menos parcialmente por material esponjoso o al menos un bloque de material esponjoso se encuentra alojado dentro de un molde relleno con gel, estando unidos los materiales debido a las propiedades implícitas de adherencia durante la fabricación del uretano.

Description

Cuerpos moldeados de poliuretano y procedimiento para su fabricación.

La invención se refiere a un cuerpo moldeado de poliuretano, en particular un cojín de asiento, y un procedimiento para su fabricación. El procedimiento para la fabricación del cuerpo moldeado incluye varias alternativas en el marco de un procedimiento de fundición moldeada.

Los poliuretanos se emplean en diversas morfologías, que han encontrado en cada caso sus respectivos campos de aplicación. La utilización de materiales esponjosos de poliuretano se conoce por ejemplo para partes de muebles acolchadas, asientos, en particular asientos de automóvil, y para cojines de asiento. Este material, cuando se emplea en la zona del asiento, se utiliza como pieza moldeada o cortado a partir de bloques.

En el campo del automóvil por ejemplo están equipados actualmente más del 80% de todos los vehículos con cojines de asiento de material esponjoso de poliuretano. El comportamiento de estos cojines de asiento se valora a veces negativamente.

Igualmente se conocen geles de poliuretano para su utilización como cojines de asiento.

La patente EP 57838 reivindica geles para evitar el decúbito, que se caracterizan por un bajo índice, mediante el llamado enmallamiento bajo. Los mismos se fabrican mediante la conversión de un poliisocianato con polioles de cadena larga, que están libres de partes de cadena corta. Estos geles de forma estable de materias primas de poliuretano pueden utilizarse como colchones, como relleno de colchones, asientos de automóviles y muebles acolchados.

La patente EP 511570 protege a geles mejorados de polioles y poliisocianatos con bajo índice, que se fabrican a partir de mezclas de poliéteres de cadena larga y de cadena corta.

Como posibles aplicaciones citemos entre otros acolchados en zapatos, sobre sillas de bicicleta y sobre superficies de asiento, revestimientos para impedir y evitar heridas, máscaras para el rostro y acolchados bajo sillas de montar.

El elevado peso, así como la elevada capacidad térmica de los cojines de asiento de simple gel son un inconveniente. La elevada capacidad térmica puede llevar a una sensación de frío en el asiento, ya que se toma calor del cuerpo de forma perceptible para calentar un asiento completo de gel.

Además, describe la JP 04073011 A (France Bed Co. Ltd.) un cojín ligero, deformable, que debe transmitir la sensación de un colchón de agua. Para ello, se dota un colchón de material esponjoso de una resina absorbente del agua y alojada allí finamente distribuida, de manera asegurada frente al derrame, y se llena de agua de tal manera que el agua es absorbida por las partículas de resina. De esta manera se fija el agua dentro de un hidrogel en el material esponjoso. Una tal "sensación de colchón de agua", sólo se desea para determinadas aplicaciones.

La AU 747131 B describe un cojín de asiento de silla con una parte de asiento que sobre una base de silla presenta una zona delantera de apoyo con reducida resistencia a la deformación y una parte posterior de apoyo con elevada resistencia a la deformación. Ambas zonas son de material esponjoso de poliuretano y pueden tenderse unidas, pegadas o como cojines separados sobre la base. En el elemento de asiento pueden existir otras capas, por ejemplo una capa intermedia entre la capa de material esponjoso y la base de la silla y/o una capa de cubierta por encima de la capa de material esponjoso de la zona anterior y posterior. Al respecto, se trata en cada caso de capas individuales, fabricadas separadamente, que se ensamblan con el material esponjoso para formar un asiento. Puede tratarse entre otros de capas de material de gel de poliuretano, que están alojadas en una delgada capa de protección de película PU. En particular la capa de cubierta equilibra las distintas zonas del material esponjoso en cuanto al confort del asiento sólo dentro de determinados límites.

Ahora consiste la tarea de la invención en solventar los inconvenientes antes citados del estado de la técnica y en particular combinar buenas propiedades elásticas y de amortiguamiento de la parte moldeada en la dirección de la carga con un confort de asiento agradable.

Para la solución a esta tarea prevé la invención un cuerpo moldeado de poliuretano que se compone de al menos dos materiales de poliuretano diferentes, a saber, al menos un gel de poliuretano y al menos una material esponjoso de poliuretano, que están dispuestos en al menos dos zonas espacialmente separadas del cuerpo moldeado, estando rodeada al menos una capa de gel al menos parcialmente por material esponjoso o estando al menos alojado un bloque de material esponjoso dentro de un molde relleno con gel y estando unidos los materiales debido a propiedades implícitas de adherencia durante la fabricación del uretano.

El cuerpo moldeado puede fabricarse en un procedimiento de fundición moldeada de una forma usual, tal como se utiliza también en la fabricación de material esponjoso. El material compuesto reunido en el cuerpo moldeado correspondiente a la invención, combina de manera óptima las propiedades elásticas y de amortiguamiento de los materiales individuales, de lo que resulta un progreso considerable en cuanto al confort del asiento. Son posibles distintas configuraciones, por ejemplo también multicapa, de los distintos materiales. También pueden elegirse y aplicarse de manera ventajosa, en función de las propiedades deseadas, diferentes configuraciones por zonas, disponiéndose por ejemplo un material sólo en la zona posterior del asiento.

Ventajosamente incluye el cuerpo moldeado una capa exterior de recubrimiento, que en particular es impermeable para el gel de poliuretano.

La capa de recubrimiento puede estar compuesta por una lámina, en particular por una lámina de poliuretano, una lámina de cloruro de polivinilo o de cuero o un material textil, por ejemplo un material de microfibras. Básicamente son adecuados como material de lámina distintos materiales expansibles.

En una forma de ejecución de la invención, se disponen el material esponjoso de poliuretano y el gel de poliuretano en al menos dos capas una sobre otra, con lo que el material esponjoso y el gel, apilados uno sobre otro, actúan en su conjunto como elemento elástico y de amortiguamiento respecto a una carga en dirección transversal.

En general, una capa de gel está rodeada al menos parcialmente por material esponjoso o un bloque de material esponjoso está rodeado al menos parcialmente por un gel.

En un perfeccionamiento de la invención está configurado el cuerpo moldeado como cojín de asiento, existiendo ventajosamente, al menos sobre la parte posterior del asiento, adicionalmente una capa de cubierta textil. Esto es válido en particular cuando, para rodear por material esponjoso la parte de atrás, se ha utilizado una lámina. En este caso se recubre usualmente el cojín posteriormente.

Si en esta forma constructiva de la invención se utilizan exteriormente elementos textiles, los mismos deben estar cerrados por la parte del gel de forma estanca al vacío. La utilización de un material de cubierta textil directamente como capa de recubrimiento no es por lo tanto posible en materiales textiles, sencillos, bastos, ya que debería evitarse la penetración del material de gel aún líquido en el material textil. Para respaldar un material de cubierta textil, pueden utilizarse por ejemplo láminas de poliuretano termoplástico o material esponjoso de poliuretano de líneas cerradas, cortada.

Para la fabricación del material esponjoso de poliuretano se hacen reaccionar entre sí los polioles y poliisocianatos usuales. La técnica de elaboración y las materias primas típicas se encuentran por ejemplo en el "Manual del poliuretano" editado por G. Oertel.

Para la fabricación de los geles pueden utilizarse materias primas tal como se describen en la patente europea EP 57838 y EP 511570.

El procedimiento correspondiente a la invención para la fabricación de un cuerpo moldeado de poliuretano, se caracteriza porque en un procedimiento de fundición moldeada se fabrica un cuerpo moldeado de una masa de gel de poliuretano y una mezcla de reacción de poliuretano espumosa y al menos una capa de gel está rodeada al menos parcialmente por material esponjoso o al menos un bloque de material esponjoso se aloja en un molde lleno de masa de gel, uniéndose ambas masas entre sí durante el espumado y el endurecimiento.

Especialmente de forma ventajosa actúa sobre el cuerpo moldeado fabricado el hecho de que la configuración en sándwich de dos poliuretanos distintos utiliza óptimamente las propiedades de adherencia de este material.

Los materiales están fundidos ventajosamente sobre una capa de recubrimiento, aplicada en la herramienta de moldeo o bien se aplica la capa de recubrimiento sobre el material compuesto terminado.

Si se desea, pueden recubrirse a continuación los cuerpos moldeados fabricados con otro material adicional.

En una forma constructiva el procedimiento puede estar conducido de tal manera que en un molde revestido con una capa de recubrimiento se aplique una mezcla recién fabricada de poliol y poliisocianato como masa de gel, porque a continuación se aplique una mezcla de materia prima de poliuretano para la fabricación de la espuma sobre la capa de gel y porque se mantengan las condiciones para el material espumado y el endurecimiento de las masas en el molde.

Según otra forma constructiva del procedimiento, puede introducirse una capa de gel prefabricada en el molde ventajosamente dispuesto con una capa de recubrimiento, a continuación de lo que se aplica una capa de materia prima de poliuretano para la fabricación del material esponjoso y a continuación se mantienen las condiciones para el material espumado y el endurecimiento del cuerpo moldeado de la manera usual, es decir, un determinado tiempo de
permanencia para un determinado perfil de temperaturas.

La capa de gel prefabricada puede por ejemplo tenderse sobre el fondo del molde o bien fijarse a la cubierta del molde.

En otra forma de ejecución alternativa puede también introducirse en el molde un bloque de material esponjoso prefabricado, a continuación de lo cual el molde se llena con una masa de gel y se mantienen las condiciones de reacción para la fabricación del gel de poliuretano a partir de la masa de gel.

Ventajosamente, se fabrica el gel de poliuretano a partir de materias primas en las cuales el producto de funcionalidad del isocianato y funcionalidad del componente de poliol es al menos de 5,2, preferentemente al menos 6,5, más preferentemente al menos 7,5.

En formas de ejecución preferentes, el componente de poliol para la fabricación del gel a partir de una mezcla está compuesto por

a): uno o varios polioles con coeficientes de hidroxilo inferiores a 112 y

b): uno o varios polioles con coeficientes de hidroxilo en la gama de 112 a 600, encontrándose la relación en peso entre el componente a) y el componente b) entre 90:10 y 10:90, encontrándose el índice del isocianato de la mezcla de reacción en la gama de 15 a 59,81 y siendo el producto de la funcionalidad de isocianato y la funcionalidad del componente de poliol de al menos 6,15.

En otro ejemplo de ejecución específico están compuestas las materias primas para la fabricación del gel por

a): uno o varios poliisocianatos y

b): un componente de poliol compuesto por

-: uno o varios polioles (b_{1}) con coeficientes de hidroxilo inferiores a 112 y

-: uno o varios polioles (b_{2}) con coeficientes de hidroxilo en la gama 112 a 600, y

c): dado el caso un catalizador para la reacción entre grupos isocianatos y grupos hidróxilos y

d): dado el caso por materias de relleno y/o aditivos conocidos por la química del poliuretano,

encontrándose la relación en peso entre el componente (b_{1}) y el componente (b_{2}) entre 90:10 y 10:90, encontrándose el índice de isocianato de la mezcla de reacción en la gama de 15 a 59,81 y siendo el producto de la funcionalidad de isocianato y la funcionalidad de los componentes de polioles de al menos 6,15.

Ventajosamente está compuesto el componente de poliol para la fabricación del gel por uno o varios polioles con un peso molecular entre 1000 y 12000, y una cifra de OH entre 20 y 112, siendo el producto de las funcionalidades de los componentes que forman el poliuretano de al menos 5,2 y encontrándose el índice de isocianato entre 15 y 60.

Como isocianatos pueden emplearse para la fabricación del gel preferentemente aquéllos que tienen la fórmula Q(NCO)_{n}, siendo n entre 2 y 4, y Q un residuo de hidrocarburo alifático con 8 a 18 átomos de C, un residuo de hidrocarburo cicloalifático con 4 a 15 átomos de C, un residuo de hidrocarburo aromático con 8 a 15 átomos de C. Los isocianatos pueden emplearse en forma pura o bien en forma de las modificaciones usuales de isocianato como uretanización, alofantización o biuretización.

A continuación, se describirá la invención más en detalle en base a ejemplos de ejecución, que describirán mejor las formas constructivas posibles.

En una forma constructiva de la invención se someten a embutición profunda una lámina o un elemento textil, que está dotado de una lámina estanca al vacío, en un molde de asiento. La parte inferior del molde es posteriormente la parte posterior del asiento del cojín. A continuación se introduce una mezcla recién fabricada de poliol y polisocianato líquido en este molde. Estos materiales de partida del gel cubren tras el llenado total o parcialmente la parte posterior del asiento. Una vez que esta mezcla ha reaccionado total o parcialmente para formar un gel de poliuretano, se introduce en el molde en la siguiente etapa una mezcla líquida o previamente espumada de materias primas de poliuretano para la fabricación de la espuma moldeada. La mezcla forma espuma, la tapa del molde se cierra y tras el tiempo de endurecimiento de usualmente entre 1 y 10 minutos, se toma el cojín de asiento completo del molde.

En otra forma constructiva de la invención, se fabrica separadamente el gel de poliuretano y se coloca como gel de forma estable en una pieza o en tramos en el molde. El gel se posiciona sobre la lámina o sobre la pieza textil recubierta. Tras el espumado en el molde, se fija el gel en puntos definidos de la parte posterior del asiento mediante el material esponjoso de poliuretano. Así el gel puede mejorar el confort de manera específica. En esta forma constructiva también es posible posicionar un cojín de gel sobre la cubierta del molde. De esta manera se encuentra abajo tras el espumado. Aquí puede combinarse de manera ventajosa la sensación de asiento en un material esponjoso con las propiedades de distribución de presión del gel de poliuretano.

En una tercera forma constructiva de esta invención, se combina una espuma de poliuretano recortada con el gel a través del gel que reacciona. Esto sucede por ejemplo vertiendo el gel sobre una lámina realizada mediante embutición profunda o una pieza textil estanca al vacío y aplicándose a continuación sobre el gel del material esponjoso que no ha reaccionado por completo. Cuando tiene lugar la reacción por completo, se realiza una unión muy profunda entre gel y material esponjoso.

Claims

1. Cuerpo moldeado de poliuretano que se compone de al menos dos materiales de poliuretano diferentes y que contiene un gel de poliuretano y una espuma de poliuretano,

caracterizado porque un gel de poliuretano y una espuma de poliuretano están dispuestos en al menos dos zonas espacialmente distintas del cuerpo moldeado y al menos una capa de gel se encuentra rodeada al menos parcialmente por material esponjoso o al menos un bloque de material esponjoso se encuentra alojado dentro de un molde relleno con gel, estando unidos los materiales debido a las propiedades implícitas de adherencia durante la fabricación del uretano.

2. Cuerpo moldeado según la reivindicación 1,

caracterizado porque el cuerpo moldeado incluye una capa de recubrimiento exterior que en particular es impermeable para el gel de poliuretano.

3. Cuerpo moldeado según la reivindicación 1 ó 2,

caracterizado porque la capa de recubrimiento está compuesta por una lámina, en particular un lámina de poliuretano, una lámina de cloruro de polivinilo o de cuero o bien un material textil, en particular un material de microfibras.

4. Cuerpo moldeado según una de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizado porque el cuerpo moldeado es un cojín de asiento.

5. Cuerpo moldeado según la reivindicación 4,

caracterizado porque sobre el cojín del asiento existe al menos en la parte del lado posterior del asiento adicionalmente una capa de cubierta textil.

6. Procedimiento para la fabricación de un cuerpo moldeado de poliuretano, en particular según una de las reivindicaciones 1 a 7,

caracterizado porque en un procedimiento de fundición en molde se fabrica un cuerpo moldeado a partir de una masa de gel de poliuretano y una mezcla de reacción de poliuretano susceptible de ser espumada y al menos una capa de gel está rodeada al menos parcialmente por material esponjoso o al menos un bloque de material esponjoso se aloja en un molde lleno de masa de gel, uniéndose ambas masas entre sí durante el espumado y el endurecimiento.

7. Procedimiento según la reivindicación 6,

caracterizado porque los materiales se vierten sobre una capa de cubierta, ventajosamente una lámina, o porque esta capa de cubierta se aplica sobre el material compuesto.

8. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7,

caracterizado porque se introduce en un molde revestido con una capa de recubrimiento una mezcla recién fabricada de poliol y polisiocianato como masa de gel, porque a continuación se aplica una mezcla de materia prima de poliuretano para la fabricación del material esponjoso sobre la capa de gel y porque se mantienen las condiciones para el espumado y el endurecimiento de las masas en el molde.

9. Procedimiento según la reivindicación 6,

caracterizado porque una capa de gel prefabricada se aloja en el molde recubierto ventajosamente con una capa de recubrimiento, porque a continuación se aplica una mezcla de materia prima de poliuretano para la fabricación del material esponjoso y a continuación se mantienen las condiciones para el material espumado y el endurecimiento del cuerpo moldeado.

10. Procedimiento según la reivindicación 9,

caracterizado porque la capa de gel prefabricada, bien se aplica sobre el cuerpo del molde o bien se fija a la cubierta del molde.

11. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7,

caracterizado porque se introduce un bloque de material esponjoso prefabricado en el molde, porque el molde se llena con una masa de gel y porque se mantienen las condiciones para la fabricación del gel de poliuretano a partir de la masa de gel.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 11,

caracterizado porque el componente de poliol para la fabricación del gel está compuesto por una mezcla de

a): uno o varios polioles con coeficientes de hidroxilo inferiores a 112

: y

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 12,

caracterizado porque las materias primas para la fabricación del gel están compuestas por

a): uno o varios poliisocianatos y

b): un componente de poliol, compuesto por

-: uno o varios polioles (b_{2}) con coeficientes de hidroxilo en la gama de 112 a 600, y

encontrándose la relación en peso entre el componente (b_{1}) y el componente (b_{2}) entre 90:10 y 10:90, encontrándose el índice del isocianato de la mezcla de reacción en la gama de 15 a 59,81 y siendo el producto de la funcionalidad de isocianato y la funcionalidad del componente de poliol de al menos 6,15.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 13,

caracterizado porque el componente de poliol para la fabricación del gel está compuesto por uno o varios polioles con un peso molecular entre 1000 y 12000, y un coeficiente de OH entre 20 y 112, siendo el producto de las funcionalidades de los componentes que forman el poliuretano al menos 5,2 y encontrándose el índice de isocianato entre 15 y 60.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 14,

caracterizado porque como isocianato para la fabricación del gel se utiliza uno de la la fórmula

Q(NCO)_{n}

siendo n entre 2 y 4 y siendo Q un residuo de hidrocarburo alifático con 8 a 18 átomos de C, un residuo de hidrocarburo cicloalifático con 4 a 15 átomos de C, un residuo de hidrocarburo aromático con 6 a 15 átomos de C, o un residuo de hidrocarburo aralifático con 8 a 15 átomos de C. Los isocianatos pueden utilizarse en forma pura o en forma de las modificaciones usuales del isocianato como uretanización, alofantización o biuretización.