ES2718374T3 - Artículos celulares de poliuretano termoplástico que comprenden una composición de poliuretano termoplástico y un copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi - Google Patents

Artículos celulares de poliuretano termoplástico que comprenden una composición de poliuretano termoplástico y un copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi Download PDF

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DESCRIPCIÓN
Artículos celulares de poliuretano termoplástico que comprenden una composición de poliuretano termoplástico y un copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi
Antecedentes de la invención
Campo de la invención
La presente invención versa, en general, acerca de artículos celulares de poliuretano termoplástico expandidos y, más en particular, acerca de artículos de poliuretano termoplástico que comprenden una composición de poliuretano termoplástico y un copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi.
Descripción de la técnica relacionada
Las composiciones celulares de poliuretano termoplástico (TPU) son un reto debido a la necesidad de una buena resistencia de la masa fundida para mantener burbujas y debido a la fluencia de la composición de TPU durante el procedimiento de expansión. En muchos casos, las burbujas pueden colapsarse según se expande la espuma de TPU tras una despresurización, dando lugar a artículos celulares de poliuretano termoplástico que tienen altas densidades y una calidad subestándar de las piezas.
El documento US 2003/220061 A1 da a conocer una almohadilla de pulido para un pulido mecánico químico que comprende una espuma porosa con un tamaño medio de poro de aproximadamente 50 |im o menos, teniendo aproximadamente un 75% o más de los poros un tamaño de poro inferior a aproximadamente 20 |im o menos de tamaño medio de poro. La espuma porosa a base de TPU se prepara mediante un procedimiento de extrusión en el que se forma un dióxido de carbono fluido supercrítico, mezclado con la masa fundida de polímero y extrudido subsiguientemente para formar una lámina celular porosa.
El documento US 2011/257285 A1 da a conocer un material térmicamente expansible y curable que contiene al menos un prepolímero de epóxido, al menos un agente de polimerización activado por calor para el prepolímero, al menos un agente espumante, al menos un isocianato o poliuretano termoplástico y al menos un copolímero de bloques. El material térmicamente expansible y curable puede ser utilizado para rigidizar o reforzar componentes. Como tal, existe una necesidad de artículos celulares de poliuretano termoplástico que tienen un menor colapso de burbujas y una calidad mejorada asociada de las piezas.
Sumario de la invención y ventajas
La presente invención proporciona un artículo celular de poliuretano termoplástico que comprende una composición de poliuretano termoplástico y un copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi expandido en presencia de un agente de expansión. El artículo celular de poliuretano termoplástico tiene una pluralidad de burbujas distribuidas por todo el artículo celular de poliuretano termoplástico y tiene un diámetro medio de la pluralidad de burbujas que varía desde 50 hasta 120 |im, teniendo al menos un 75% de la pluralidad de burbujas un diámetro inferior a 200 |im. La composición de poliuretano termoplástico del artículo celular de poliuretano termoplástico tiene una dureza durométrica que varía desde 30A hasta 75D y el copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi está presente en una cantidad que varía desde 0,1 hasta 5% del peso combinado total de la composición de poliuretano termoplástico y del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi.
La presente invención también proporciona un procedimiento para formar el artículo celular de poliuretano termoplástico que comprende la mezcla del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi con la composición de poliuretano termoplástico; fundir la mezcla de la composición de poliuretano termoplástico y del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi y expandir la mezcla fundida en presencia del agente de expansión.
Los artículos celulares de poliuretano termoplástico según la presente invención tienen huecos reducidos y un tamaño y una distribución más coherente y uniforme de las burbujas por todo el artículo formado con una menor densidad y, por lo tanto, una mayor calidad de las piezas, en comparación con los artículos celulares de poliuretano termoplástico formados a partir de la misma composición de poliuretano termoplástico, en las mismas condiciones de procesamiento, pero que carecen del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi.
Breve descripción de los dibujos
Se apreciarán inmediatamente otras ventajas de la presente invención, como se comprenderá mejor la misma por referencia a la siguiente descripción detallada, cuando se consideren en conexión con los dibujos adjuntos.
La Figura 1 es una micrografía electrónica de exploración, con una amplificación de 50 aumentos, del artículo de poliuretano termoplástico de la Muestra 1 de los Ejemplos.
La Figura 2 es una micrografía electrónica de exploración, con una amplificación de 50 aumentos, del artículo de poliuretano termoplástico de la Muestra 1C de los Ejemplos.
La Figura 3 es una micrografía electrónica de exploración, con una amplificación de 50 aumentos, del artículo de poliuretano termoplástico de la Muestra 1F de los Ejemplos.
La Figura 4 es una micrografía electrónica de exploración, con una amplificación de 50 aumentos, del artículo de poliuretano termoplástico de la Muestra 2 de los Ejemplos.
La Figura 5 es una micrografía electrónica de exploración, con una amplificación de 50 aumentos, del artículo de poliuretano termoplástico de la Muestra 2B de los Ejemplos.
La Figura 6 es una micrografía electrónica de exploración, con una amplificación de 50 aumentos, del artículo de poliuretano termoplástico de la Muestra 2E de los Ejemplos.
Descripción detallada de la invención
La presente invención versa, en general, acerca de artículos celulares de poliuretano termoplástico que tienen un colapso reducido de las burbujas.
El artículo celular 25 de poliuretano termoplástico de la presente invención, según se representa mediante las Muestras 1C, 1F, 2B y 2E de los Ejemplos (véanse las Figuras 2, 3, 5 y 6), define una estructura tridimensional que tiene una pluralidad de secciones interconectadas 35 que definen adicionalmente una región exterior y una región interior. Las secciones interconectadas 35 tienen una naturaleza tridimensional y pueden tener cualquier longitud, anchura, altura o forma predefinidas y, por lo tanto, no están confinadas a las ilustraciones de las Figuras 1-6 proporcionadas en la presente memoria. Cada una de las secciones interconectadas 35 comparte un borde 40 con la siguiente sección interconectada adyacente 35. El artículo celular 25 de poliuretano termoplástico incluye una pluralidad de burbujas 30 distribuidas por todo el artículo celular 25 de poliuretano termoplástico. Más preferentemente, la pluralidad de burbujas 30 se distribuyen por cada una de las secciones interconectadas 35 de la estructura tridimensional.
El término “distribuidas”, en el contexto de “tener una pluralidad de burbujas 30 distribuidas por todo el artículo celular 25 de poliuretano termoplástico”, hace referencia a la ubicación relativa de la pluralidad de burbujas 30 contenidas en la estructura tridimensional del artículo celular 25 de poliuretano termoplástico. Por lo tanto, la expresión “por todo” como en “distribuidas por todo” hace referencia a cuando al menos una o más de la pluralidad de burbujas 30 están ubicadas en cada una de las secciones interconectadas respectivas 35 de la estructura tridimensional del artículo celular 25 de poliuretano termoplástico. Dicho de otra manera, no hay secciones interconectadas 35 de la estructura tridimensional del artículo celular 25 de poliuretano termoplástico que no incluyan al menos una o más de las burbujas 30 de la pluralidad.
Además, se puede hacer referencia, en general, a que la pluralidad de burbujas 30 están distribuidas uniformemente por todo el artículo celular 25 de poliuretano termoplástico en cada una de las secciones interconectadas 25, y cuando hay relativamente pocos huecos, o ninguno, resultantes del colapso de burbujas en cualquiera de esas secciones interconectadas 35 de la estructura tridimensional del artículo 25. Con fines comparativos, las Figuras 1 y 4 ilustran artículos celulares termoplásticos no formados según la presente invención cada uno de los cuales incluye un número de huecos 50 contenidos en una o más de las secciones interconectadas 35. El término “uniformemente”, como en “distribuidas uniformemente”, define el caso en el que hay ubicado un número similar de la pluralidad de burbujas 30 en cada una de las secciones interconectadas 35. No se concibe que la expresión “distribuidas uniformemente” signifique que cada sección interconectada 35 incluye el mismo número de burbujas 30, ni que la pluralidad de burbujas 30 en cualquiera de las secciones interconectadas, o en todas ellas, sean del mismo tamaño o estén separadas entre sí con precisión.
Poco o ningún colapso de burbujas, según se define en la presente memoria, hace referencia a la ausencia o a la ausencia sustancial de grandes huecos en la estructura tridimensional del artículo celular 25 de poliuretano termoplástico, tal como en cualquiera de las secciones interconectadas 35, que resultan del colapso de las burbujas formadas 30 durante la formación del artículo celular 25 de poliuretano termoplástico. Según se ha hecho notar anteriormente, las Figuras 2, 3, 5 y 6 ilustran cuatro ejemplos modélicos no limitantes de artículos celulares 25 de poliuretano termoplástico formados según la presente invención con una pluralidad de burbujas 30 distribuidas uniformemente por cada una de las secciones interconectadas 35 y que tienen poco o ningún colapso de burbujas (es decir, la ausencia o ausencia sustancial de huecos).
El artículo celular de poliuretano termoplástico de la presente invención comprende una composición de poliuretano termoplástico y un copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi expandido en presencia de un agente de expansión.
La expresión “poliuretano termoplástico” (TPU), según se utiliza con respecto a “composición de poliuretano termoplástico” y a “artículo celular de poliuretano termoplástico”, hace referencia a un copolímero de bloques de múltiples fases creado cuando se produce una reacción de poliadición entre un isocianato y un componente reactivo al isocianato. En general, se sabe que los TPU son blandos y procesables cuando se calientan, duros cuando se enfrían y que son capaces de ser reprocesados múltiples veces sin perder la integridad estructural.
Las composiciones típicas de poliuretano termoplástico están fabricadas de un componente reactivo al isocianato y, en general, una cantidad equivalente de un isocianato. Dicho de otra forma, las composiciones de poliuretano termoplástico son el producto de reacción del componente reactivo al isocianato y el isocianato.
El componente reactivo al isocianato incluye un poliol. El poliol es, en general, un poliol de poliéter o un poliol de poliéster o caprolactona o combinaciones de los mismos. Los TPU de polioles de poliéter son denominados, en general, TPU de poliéter. De forma similar, los TPU formados de polioles de poliéster son denominados, en general, TPU de poliéster, mientras que los TPU formados de caprolactona son denominados, en general, TPU de policaprolactona.
Además del poliol, el componente reactivo al isocianato también incluye, normalmente, un extensor de cadena tal como un diol. Dicho de otra forma, las composiciones de poliuretano termoplástico de la presente invención son normalmente el producto de reacción del poliol, el extensor de cadena y el isocianato.
La composición de poliuretano termoplástico formada a partir del producto de reacción del poliol, el extensor de cadena y el isocianato incluye cadenas poliméricas lineales en estructuras de bloques. Tales cadenas contienen segmentos de baja polaridad que son bastante largas (denominadas segmentos blandos), que se alternan con segmentos de alta polaridad más cortos (denominados segmentos duros). Ambos tipos de segmentos están unidos entre sí mediante enlaces covalentes, de manera que los segmentos formen realmente copolímeros de bloques. Los segmentos blandos, formados mediante la reacción del poliol y del isocianato, proporcionan flexibilidad al TPU. Los segmentos duros, formados mediante la reacción del extensor de cadena y el isocianato, proporcionan al TPU robustez y otras propiedades físicas de rendimiento. La selección y proporciones relativas del poliol, del extensor de cadena y del isocianato tienen un impacto sobre las propiedades físicas de la composición resultante de poliuretano termoplástico y de cualquier artículo celular formado de la misma en términos de dureza, de resistencia a la tracción, de resistencia al desgarro, deformación por compresión, resistencia a la abrasión y contracción y otras propiedades tales como la resistencia química.
Se debe apreciar que se puede hacer reaccionar uno o más isocianatos con el componente reactivo al isocianato para formar la composición de poliuretano termoplástico. También se debe apreciar que el isocianato no está limitado a ningún tipo particular de isocianato, por ejemplo el isocianato puede incluir isocianato monomérico, isocianato polimérico y mezclas de los mismos. Además, el isocianato puede incluir prepolímeros, por ejemplo polioles a los que se hace reaccionar con el isocianato sobrante. Normalmente, el isocianato comprende difenildiisocianato de metileno (MDI), tal como 2,4'-MDI y 4,4'-MDI. De forma alternativa, el isocianato puede comprender diisocianato de tolueno (TDI) (tal como 2,4'-TDI o 2, 6'-TDI), diisocianato de 1,5-naftaleno (NDI), diisocianato de p-fenileno (PPDI), diisocianato de 1,6-hexametileno (HDI), diisocianato de ciclohexilo (CHDI), diisocianato de isoforona (IPDI), diisocianato de 4,4-diciclohexlmetano (HMDI) y cualquier combinación de los mismos.
Los poliloes de poliéter que se utilizan para producir las composiciones de poliuretano termoplástico de la presente invención pueden fabricarse, por ejemplo, haciendo reaccionar un óxido de alquileno, tal como óxido de propileno, con una base fuerte, tal como hidróxido de potasio, opcionalmente en presencia de agua, glicoles y similares. Otros polioles de poliéter que pueden ser utilizados incluyen, sin limitación, los que se producen mediante la polimerización de tetrahidrofurano o de epóxidos tales como epiclorohidrina, óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, óxido de estireno, por ejemplo en presencia de catalizadores de Lewis tales como trifluoruro de boro u otros compuestos iniciadores adecuados, o mediante la adición de epóxidos, mezclados opcionalmente o en sucesión, con componentes de partida con átomos de hidrógeno reactivos tales como agua, alcoholes, amoníaco o aminas. Los compuestos iniciadores adecuados contienen una pluralidad de átomos de hidrógeno activo, e incluyen, sin limitación, agua, butanodiol, etilenglicol, propilenglicol (PG), dietilenglicol, trietilenglicol, dipropilenglicol, etanolamina, dietanolamina, trietanolamina, diamina de tolueno, diamina de dietiltolueno, diamina de fenilo, diamina de difenilmetano, diamina de etileno, diamina de ciclohexano, dimetanol de ciclohexano, resorcinol, bisfenol A, glicerol, trimetilolpropano, 1,2,6-hexanotriol, pentaeritritol y combinaciones de los mismos.
Otros polioles adecuados de poliéter incluyen dioles y trioles de poliéter, tales como dioles y trioles de polioxipropileno y dioles y trioles de poli(oxietileno-oxipropileno) obtenidos mediante la adición simultánea o secuencial de óxidos de etileno y de propileno a iniciadores di o trifuncionales. También se pueden utilizar los copolímeros que tienen un contenido de oxietileno desde aproximadamente un 5 hasta aproximadamente un 90% en peso, en función del peso del componente de poliol, pudiendo ser los polioles copolímeros de bloques, copolímeros aleatorios/de bloques o copolímeros aleatorios. Otros polioles adecuados de poliéter incluyen politetrametilenglicoles obtenidos mediante la polimerización de tetrahidrofurano.
Los polioles de poliéster que pueden utilizarse para formar las composiciones de poliuretano termoplástico pueden estar formados, por ejemplo, a partir de la condensación de uno o más alcoholes polihídricos con uno o más ácidos policarboxílicos. Ejemplos de alcoholes polihídricos adecuados incluyen, sin limitación, los siguientes: etilenglicol, propilenglicol tal como 1,2-propilenglicol y 1,3-propilenglicol, glicerol; pentaeritritol; trimetilolpropano; 1,4,6-octanotriol; butanodiol; pentanodiol; hexanodiol; dodecanodiol; octanodiol; cloropentanodiol, éter monoalílico de glicerol; éter monoetílico de glicerol, dietilenglicol; 2-etilhexanodiol-1,4; ciclohexanodiol-1,4; 1,2,6-hexanotriol; 1,3,5 hexanotriol; 1,3-bis-(2-hidroxietoxi) propano, 1,4-y 2,3-butilenglicol, neopentilglicol, 1,4-bis-(hidroximetil)cidohexano, trimetiloletano, junto con polietilenglicoles di, tri, tetra y superiores, polipropilenglicoles di y superiores, junto con polibutilenglicoles di y superiores y similares. Ejemplos de ácidos policarboxílicos incluyen los siguientes: ácido ftálico; ácido isoftálico; ácido tereftálico; ácido tetracloroftálico; ácido maleico; ácido dodecilmaleico; ácido octadecenilmaleico; ácido fumárico; ácido aconítico; ácido trimelítico; ácido tricarbálico; ácido 3,3'-tiodipropiónico; ácido succínico; ácido adípico; ácido malónico; ácido glutárico, ácido pimélico, ácido sebácico, ácido ciclohexano-1,2,-dicarboxílico; ácido 1,4-ciclohexadieno-1,2-dicarboxílico; ácido 3-metil-3,5-ciclohexadieno-1,2-dicarboxílico y los anhídridos de ácido correspondientes tales como anhídrido tetrahidroftálico, anhídrido hexahidroftálico, anhídrido tetracloroftálico, anhídrido endometilentetrahidroftálico, cloruros ácidos y ésteres de ácido tales como anhídrido ftálico, cloruro de ftaloilo y el éster dimetílico de ácido ftálico, ácidos grasos insaturados dimerizados y trimerizados, mezclados opcionalmente con ácidos grasos insaturados monoméricos, éster monometílico de ácido tereftálico y éster monoglicólico de ácido tereftálico.
El extensor de cadena utilizado para formar la composición de poliuretano termoplástico según la presente invención comprende, de forma adecuada, compuestos que tienen 2 o más hidrógenos activos y pesos moleculares que varían desde 60 g/mol hasta 400 g/mol, tales como desde 60 g/mol hasta 200 g/mol. Los extensores adecuados de cadena que tienen 2 o más hidrógenos activos incluyen, por ejemplo, polioles tales como 1,4-butanodiol, etilenglicol, neopentilglicol, trimetilolpropano, alcoxilato de éter de hidroquinona, alcoxilato de éter de resorcinol, glicerol, pentaeritritol, diglicerol, dextrosa y un dianhidrohexitol 1,4:3,6 tal como isomanida; isosorbida y isoidida; aminas polihídricas alifáticas tales como etilendiamina, hexametilenodiamina y diamina de isoforona; y aminas polihídricas aromáticas tales como metileno-bis(2-cloroanilina), metileno-bis(dipropilanilina), dietil-toluenodiamina, di-paminobenzoato de trimetilenglicol; alcanolaminas tales como dietanolamina, trietanolamina y diisopropanolamina. En ciertas realizaciones, el extensor de cadena es un diol, tal como los uno o más dioles de la lista proporcionada anteriormente. Si se incluyen polioles superiores funcionales, tales como trioles, en el producto de reacción, normalmente se introducen en combinación con los dioles proporcionados anteriormente y en cantidades relativamente bajas para limitar la reticulación y evitar que la composición resultante de poliuretano termoplástico se vuelva demasiado frágil.
Las composiciones de poliuretano termoplástico que se utilizan en la presente invención tienen una dureza durométrica que varía desde una dureza Shore A de 30 hasta una dureza Shore D de 75, tal como desde una dureza Shore A de 50 hasta una dureza Shore D de 60, tal como desde una dureza Shore A de 70 hasta una dureza Shore D de 90. La “dureza Shore” de la composición de poliuretano termoplástico hace referencia a una medición empírica utilizada para verificar la resistencia de la composición a la hendidura o penetración bajo una fuerza definida. Las mediciones Shore A se llevan a cabo, normalmente, sobre tipos más flexibles de composiciones de poliuretano termoplástico, mientras que las mediciones Shore D hacen referencia a calidades más rígidas. En ambas escalas, las mediciones varían desde cero hasta 100, siendo cero muy blanda y 100 muy dura. Las mediciones se llevan a cabo utilizando un durómetro según los estándares proporcionados en ASTM D2240.
Las cantidades relativas y las estructuras químicas de cada uno de los componentes que comprenden el componente reactivo al isocianato, al igual que la estructura de los isocianatos, según se ha hecho notar anteriormente, pueden variar en cantidad relativa siempre que la composición de poliuretano termoplástico formada a partir de los mismos logre una dureza durométrica que varíe desde una dureza Shore A de 30 hasta una dureza Shore D de 75.
Las composiciones adecuadas de poliuretano termoplástico de la presente invención que tienen una dureza durométrica que varía desde una dureza Shore A de 30 hasta una dureza Shore D de 75 que pueden ser utilizadas en la presente invención incluyen las disponibles comercialmente en BASF Corporation de Florham Park, Nueva Jersey, EE. UU. y comercializadas con el nombre comercial Elastollan®.
El agente de expansión de la presente invención puede ser un agente físico de expansión, un agente químico de expansión o una combinación de un agente físico de expansión y de un agente químico de expansión.
La terminología “agente físico de expansión” hace referencia a agentes de expansión que no reaccionan químicamente con el isocianato y/o con el componente reactivo al isocianato de la composición de poliuretano termoplástico. El agente físico de expansión puede ser un gas o un líquido.
En ciertas realizaciones, el agente físico de expansión también puede ser un gas que está atrapado en una envoltura termoplástica, expandiéndose el gas por el calor, lo que provoca que aumente la envoltura. La envoltura termoplástica, en ciertas realizaciones, puede comprender un polímero estirénico.
En ciertas realizaciones, el agente físico de expansión puede ser introducido mediante una mezcla madre que contiene tanto el agente físico de expansión como una composición matricial polimérica tal como acetato vinílico de etileno (EVA) o una composición de poliuretano termoplástico que es la misma o distinta de las composiciones de poliuretano termoplástico descritas anteriormente. En estas realizaciones, la concentración del agente físico de expansión en la mezcla madre es de entre 25 y 75 partes en peso en función de las 100 partes en peso de la combinación del agente físico de expansión y de la composición matricial polimérica.
El agente físico líquido de expansión, en ciertas realizaciones, se evapora formando un gas cuando es calentado, y normalmente vuelve al estado líquido cuando es enfriado. En ciertas realizaciones, el agente físico líquido de expansión es un gas licuado tal como dióxido de carbono licuado o nitrógeno líquido. En ciertas realizaciones, el gas licuado se incorpora directamente en la composición de poliuretano termoplástico después de que se funde, según se describe adicionalmente a continuación.
El agente de expansión se introduce, normalmente, en la composición de poliuretano termoplástico en una cantidad desde aproximadamente 0,125 hasta aproximadamente 15 partes en peso, tal como desde 4 hasta 6 partes en peso, en función de 100 partes en peso del peso combinado del poliol presente en el componente reactivo al isocianato y en el agente de expansión.
La terminología “agente químico de expansión” hace referencia a agentes de expansión que reaccionan químicamente para liberar un gas para su expansión. En ciertas realizaciones, el agente químico de expansión reacciona químicamente con el isocianato y/o con el componente reactivo al isocianato de la composición de poliuretano termoplástico. Un ejemplo específico no limitante de un agente químico de expansión es agua, que reacciona con el isocianato para crear dióxido de carbono. Otros ejemplos no limitantes de agentes químicos de expansión incluyen ácido cítrico o carbonato de hidrógeno que también pueden crear dióxido de carbono.
El agente químico de expansión se introduce normalmente en la composición de poliuretano termoplástico en una cantidad de forma que, tras la reacción, el agente de expansión resultante comprenda desde aproximadamente 0,125 hasta aproximadamente 15 partes en peso, tal como desde 4 hasta 6 partes en peso, en función de 100 partes en peso del peso combinado del poliol presente en el componente reactivo al isocianato y en el agente de expansión.
Las composiciones de poliuretano termoplástico también incluyen un copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi presente en una cantidad hasta un 5% del peso combinado total de la composición de poliuretano termoplástico y del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi. Más preferentemente, el copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi está presente en una cantidad desde 0,1 hasta 5%, tal como desde 0,1 hasta 3%, tal como desde 1 hasta 3%, del peso combinado total de la composición de poliuretano termoplástico y del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi.
Sin entrar en consideraciones teóricas, la inclusión del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi, incluyendo una cantidad de hasta un 5% del peso combinado total de la composición de poliuretano termoplástico y del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi, aumenta la resistencia de las burbujas de la composición de poliuretano termoplástico antes de la expansión. Por lo tanto, cuando se expande la composición de poliuretano termoplástico según la presente invención despresurizando el poliuretano termoplástico en presencia del agente de expansión, según se ha descrito con mayor detalle a continuación, el artículo celular de poliuretano termoplástico resultante tiene un menor colapso de burbujas y, por lo tanto, una mayor uniformidad de las burbujas y el tamaño de las burbujas (en términos de diámetro), en comparación con el artículo celular de poliuretano termoplástico formado de la misma manera a partir la misma composición de poliuretano termoplástico pero careciendo del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi.
Los copolímeros de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi ejemplares no limitantes que pueden ser utilizados en la presente invención incluyen los disponibles comercialmente en BASF Corporation de Florham Park, Nueva Jersey, EE. UU. y comercializados con el nombre comercial Joncryl®. Dos copolímeros de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi ejemplares no limitantes son Joncryl 4300® y Joncryl 4370®.
También se pueden añadir componentes opcionales adicionales a la composición de poliuretano termoplástico antes de expandir la composición de poliuretano termoplástico para formar el artículo celular de poliuretano termoplástico. Tales componentes adicionales incluyen, sin limitación, ceras, lubricantes, estabilizantes a la luz ultravioleta, antioxidantes, compatibilizadores, tensioactivos, modificadores del rozamiento, materiales de carga, reticulantes, plastificantes, ignífugos, colorantes o cualquier combinación de los mismos.
Además, otros polímeros pueden ser mezclados o incorporados o introducidos de otra manera con la composición de poliuretano termoplástico y fundidos para formar el artículo celular termoplástico expandido, según se ha descrito anteriormente. Tales polímeros incluyen, sin limitación, polietileno, polipropileno, poliestireno incluyendo poliestireno resistente a los golpes (HIPS), metil-metacrilato-acrilonitrilo-butadieno-estireno (MABS), acrilonitrilo-butadienoestireno (ABS), polioximetileno (POM), tereftalato de polibutileno (PBT), acetato vinílico de etileno (EVA) o caucho de neumático reciclado.
Además, también se pueden incluir otros potenciadores de la resistencia de la masa fundida que son distintos de los copolímeros de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi descritos anteriormente en la composición de poliuretano termoplástico, tal como potenciadores de la resistencia de la masa fundida del poliuretano termoplástico incluyendo, sin limitación, carbonilbiscaprolactama, fenilenobisoxacina y fenilenobisoxaxolina. Los potenciadores de la resistencia de la masa fundida de poliuretano termoplástico ejemplares disponibles comercialmente no limitantes que pueden utilizarse junto con los copolímeros de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi incluyen X-Flex MB 2905 y X-Flex MB 2909, ambos disponibles comercialmente en BASF Corporation de Florham Park, Nueva Jersey, EE. UU. Además, otras formas de polímeros con funcionalidad epoxi que son distintos de los copolímeros de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi y comercializados con el nombre comercial Joncryl® también pueden incluirse en la composición de poliuretano termoplástico.
La presente invención también da a conocer un procedimiento para formar un artículo celular de poliuretano termoplástico a partir de la composición de poliuretano termoplástico. Específicamente, el artículo celular de poliuretano termoplástico se forma fundiendo la composición de poliuretano termoplástico en presencia del agente de expansión y del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi y luego expandiendo la composición fundida de poliuretano termoplástico en presencia del agente de expansión. La etapa de fusión es tal que el agente de expansión impregne la composición fundida de poliuretano termoplástico, provocando que se formen burbujas en la misma. Se cree que el copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi aumenta la resistencia de las burbujas formadas en este procedimiento. Entonces, se expande la composición fundida de poliuretano termoplástico en presencia del agente de expansión para formar el artículo celular de poliuretano termoplástico. La expansión de la composición fundida de poliuretano termoplástico es el resultado de una caída de presión, o despresurización, de la composición fundida de poliuretano termoplástico, lo que provoca que la composición de poliuretano termoplástico se expanda y forme el artículo celular de poliuretano termoplástico.
A continuación, opcionalmente, se puede curar el artículo celular de poliuretano termoplástico calentando el artículo durante un periodo de tiempo suficiente para curar el artículo celular de poliuretano termoplástico. De forma alternativa, se permite que el artículo celular de poliuretano termoplástico permanezca a la temperatura ambiente durante un periodo de tiempo suficiente para lograr una curación a temperatura ambiente del artículo celular de poliuretano termoplástico.
En un procedimiento preferente para formar el artículo celular de poliuretano termoplástico de la presente invención, se introducen la composición de poliuretano termoplástico, el copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi y el agente de expansión y otros ingredientes opcionales, según se ha descrito anteriormente, en un dispositivo de procesamiento, tal como un extrusor y, preferentemente, un extrusor de husillo único. El dispositivo de procesamiento se calienta hasta una temperatura suficiente para fundir la composición de poliuretano termoplástico y, en el caso de un extrusor, se comprime y mezcla el material fundido. Además, en el caso de un extrusor, la fusión puede producirse en etapas en múltiples zonas de calentamiento. El gas formado por la evaporación del agente físico líquido de expansión durante el procedimiento de calentamiento, o por la reacción química del agente químico de expansión en el procedimiento de calentamiento, o generado o presente, de otra manera, por el agente de expansión es impregnado en la composición fundida de poliuretano termoplástico para formar burbujas como resultado del aumento de presión asociado con la etapa de calentamiento.
A continuación, el artículo celular de poliuretano termoplástico se forma liberando la composición fundida de poliuretano termoplástico del recipiente de reacción. La caída de presión, o despresurización, asociada con la liberación de la composición fundida de poliuretano termoplástico del dispositivo de procesamiento (que tiene una mayor presión) provoca que se expanda la composición borboteada de poliuretano termoplástico y forme el artículo celular de poliuretano termoplástico.
En ciertas realizaciones, en las que se utiliza un extrusor para fundir la composición de poliuretano termoplástico, se produce el artículo celular de poliuretano termoplástico liberando la composición fundida de poliuretano termoplástico impregnada con el gas proveniente del agente de expansión a través de una abertura en la boquilla del extrusor y sobre una cinta transportadora en movimiento. Se pueden controlar el tamaño de la abertura de la boquilla y la velocidad del transportador, al igual que la fuerza aplicada para empujar la composición fundida de poliuretano termoplástico a través de la abertura de la boquilla (controlada por la geometría de la boquilla y la relación de estiramiento), para determinar el grosor del artículo celular formado de poliuretano termoplástico. Esto es conocido por las personas con un nivel normal de dominio de la técnica de expansión como un proceso continuo para formar el artículo celular de poliuretano termoplástico.
De forma alternativa, cuando se utiliza el extrusor para fundir la composición de poliuretano termoplástico junto con un aparato de moldeo por inyección, se produce el artículo celular de poliuretano termoplástico liberando la composición fundida de poliuretano termoplástico impregnada con el gas proveniente del agente de expansión al aparato de moldeo por inyección que tiene una cavidad interna de un tamaño predeterminado. La caída de presión en la cavidad del molde provoca que la composición de poliuretano termoplástico impregnada con gas se expanda para llenar la cavidad del molde. Tras un periodo de tiempo, se abre el aparato de moldeo por inyección, liberando el artículo celular de poliuretano termoplástico.
A continuación, opcionalmente, el artículo celular de poliuretano termoplástico puede ser curado introduciendo el artículo en un dispositivo de calentamiento, tal como un horno, y calentando el artículo durante un periodo de tiempo suficiente para curar el artículo celular de poliuretano termoplástico. De forma alternativa, se permite que el artículo celular de poliuretano termoplástico permanezca a la temperatura ambiente durante un periodo de tiempo suficiente para lograr una curación a temperatura ambiente del artículo celular de poliuretano termoplástico.
El artículo celular de poliuretano termoplástico resultante, producido según los procedimientos descritos anteriormente, tiene un diámetro medio de la pluralidad de burbujas que varía desde 50 hasta 120 |im, tal como desde 60 hasta 115 |im.
Además, se forman los artículos celulares de poliuretano termoplástico resultantes según la presente invención, teniendo al menos un 75% de las burbujas de la pluralidad un diámetro inferior a 200 |im. En algunas de estas realizaciones, se forman artículos celulares de poliuretano termoplástico resultante según la presente invención en los que al menos un 80%, o en los que al menos un 90%, de las burbujas de la pluralidad tienen un diámetro inferior a 200 |im.
En algunas de estas realizaciones, se forman artículos celulares de poliuretano termoplástico resultantes según la presente invención en los que casi todas las burbujas de la pluralidad tienen un diámetro inferior a 500 |im. En algunas de estas realizaciones, se forman artículos celulares de poliuretano termoplástico resultantes según la presente invención en los que al menos un 20% de las burbujas de la pluralidad tienen un diámetro inferior a 100 |im.
El artículo celular de poliuretano termoplástico resultante, producido según los procedimientos descritos anteriormente, también tiene una densidad que varía desde 0,15 hasta 0,8 g/cm3 (medida a 25 °C), tal como desde 0,2 hasta 0,65 g/cm3, tal como desde 0,25 hasta 0,5 g/cm3.
Además, según se ha hecho notar anteriormente, se cree que la adición del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi, en niveles desde un 0,1 hasta un 5% en función del peso combinado total del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi y de la composición de poliuretano termoplástico, potencia la resistencia de la masa fundida para la composición de poliuretano termoplástico para lograr una buena resistencia de las burbujas durante el procedimiento de expansión con agentes químicos y/o físicos de expansión. Los artículos celulares de poliuretano termoplástico incluyendo el copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi tienen menos huecos por todo el artículo formado, y un tamaño y una distribución de burbujas más coherentes y uniformes por todo el artículo celular con una menor densidad y, por lo tanto, una mayor calidad de las piezas, en comparación con los artículos celulares de poliuretano termoplástico formados de la misma composición de poliuretano termoplástico, en las mismas condiciones de procesamiento, pero careciendo del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi.
Además, la adición del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi, en niveles desde 0,1 hasta 5% en función del peso combinado total del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi y de la composición de poliuretano termoplástico permite que la composición de poliuretano termoplástico sea procesada a temperaturas elevadas a las que la composición de poliuretano termoplástico puede fluir y llenar un molde o una cavidad mientras sigue manteniendo una buena integridad de las burbujas.
Ejemplos
Se evaluaron los paneles de ensayo de artículos celulares de poliuretano termoplástico, formados de la composición de poliuretano termoplástico de la presente invención, en comparación con paneles de ensayo de artículos celulares de poliuretano termoplástico que tienen las mismas dimensiones y formados a partir de composiciones iguales o similares, partiendo de poliuretano termoplástico pero sin el copolímero epoxi-acrílico-estireno.
Las siguientes Tablas 1 y 2 proporcionan las composiciones para las diversas composiciones de poliuretano termoplástico que fueron evaluadas:
Tabla 1: Composición de ensayo de poliuretano termoplástico utilizada para formar paneles de ensayo 1-1H
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Tabla 2 - Composición de ensayo de poliuretano termoplástico utilizada para formar paneles de ensayo 2-2E
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Se formaron los paneles celulares de ensayo de TPU 1-1H y 2-2E a partir de estas composiciones respectivas introduciendo en primer lugar cada uno de los componentes de la composición de poliuretano termoplástico según se describe en las anteriores Tablas 1 y 2 (es decir, la composición de ensayo) en una máquina de moldeo por inyección Kloeckner FM 160, que incluye una porción extrusora, configurada con el siguiente perfil de temperatura y condiciones de procesamiento (se proporcionan las Zonas 1-4 en grados Celsius).
Máquina de moldeo por inyección:
Tipo: Kloeckner FM 160
Fuerza de apriete: 160 t
Husillo: diseño especial de TPU
Característica especial: boquilla de cierre hidráulico
Tabla 3: Condiciones de procesamiento
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Tras la introducción, los componentes de la respectiva composición de poliuretano termoplástico fueron mezclados y fundidos en la porción extrusora de la máquina de moldeo por inyección Kloeckner FM 160 en presencia de los agentes físicos de expansión. Los componentes de la composición respectiva de poliuretano termoplástico fueron procesados según el anterior perfil de temperatura y de presión para formar una composición fundida de poliuretano termoplástico que tiene una pluralidad de burbujas dispersadas en la misma. Entonces, se inyectó la composición fundida y mezclada de poliuretano termoplástico en el interior de la porción de molde de inyección de la máquina de moldeo por inyección Kloeckner FM 160 que tiene un tamaño interior y una forma predefinidos (aquí, 10,2 centímetros por 15,2 centímetros), con la reducción de presión asociada con el procedimiento de inyección provocando que la composición de poliuretano termoplástico se expanda para llenar el interior de la porción de molde por inyección para formar un panel celular de ensayo. Se mantuvo el panel celular de ensayo en el interior de la porción de molde por inyección durante 20 a 40 segundos a 40-80 °C). Se abrió el molde, y se retiró el panel celular de ensayo de aproximadamente 10,2 centímetros por 15,2 centímetros, con un grosor de aproximadamente 1,0 centímetros.
Se dejaron los paneles celulares de ensayo a temperatura ambiente durante un periodo de 1 a 7 días antes de la evaluación, evaluándose los paneles visualmente en cuanto a su aspecto, con las observaciones visuales resumidas en la Tabla 4:
Tabla 4: Observación visible de los paneles de ensayo
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Además, también se evaluó cada uno de los paneles celulares de ensayo observados visualmente como en la Tabla 4 en cuanto a la relación de aspecto, la longitud, la anchura, el diámetro y el número de células según el siguiente procedimiento. En primer lugar, se cortó un pequeño recorte cúbico del panel de ensayo con una cuchilla para producir una sección transversal con una superficie plana para una formación de imágenes. Se fijó el cubo sobre un extremo de muestra de aluminio de SEM (micrografía electrónica de barrido) utilizando una almohadilla adhesiva de carbono, y se le proporcionó un ligero revestimiento de oro para reducir la carga superficial en el haz de electrones del microscopio electrónico de barrido (Hummer® 10.2 Sputtering System, Anatech Ltd., en modo de placa de CC, 2400 voltios, 3-4 minutos).
Se capturaron las imágenes de la sección transversal del cubo respectivo de cada uno de los paneles de ensayo con una amplificación de 50X utilizando un microscopio electrónico de barrido Zeiss EVO MA 15 (Carl Zeiss SMT) operado con una tensión de excitación de 20 KeV en el modo de presión variable. Las muestras 1, 1C, 1F, 2, 2B y 2E, según se muestra en las Figuras 1-6, respectivamente, ilustran las imágenes en sección transversal descritas y evaluadas y también confirman las observaciones visuales resumidas para estas muestras respectivas según se resume en la anterior Tabla 4.
También se utilizó la formación de imágenes por retrodispersión (que produce un contraste en función de diferencias en el número atómico (Z) con elementos de mayor Z que parecen más brillantes). Las imágenes de 50X se regularon en brillo y contraste utilizando el soporte lógico Adobe® Photoshop®, versión 6.0.1 Copyright© 1989-2001 Adobe Systems Inc. y fueron procesadas, entonces, utilizando un soporte lógico Image- Pro® P-L-U-S, versión 5.1.0.20, Copyright© 1993-2004, Media Cybernetics, para producir una imagen binaria en escala de grises con un fondo negro.
Las imágenes procesadas ajustadas fueron procesadas una segunda vez utilizando Adobe® Photoshop para eliminar cualquier píxel blanco dentro de los límites del poro y para rellenar huecos en los límites del poro. Esto produjo una imagen con poros negros contra un fondo blanco. Se contaron los poros y fueron medidos utilizando un soporte lógico Image-Pro® utilizando herramientas calibradas de medición. Se exportaron datos de medición a una plantilla para la generación de estadísticas y un gráfico de barras que muestran una distribución de longitudes de los poros. (Microsoft® Excel 2000). Los resultados se resumen en la siguiente Tabla 5:
Tabla 5: Resultados medidos de ensayo de los paneles de ensayo
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Como confirman las Tablas 4 y 5 y las Figuras 1-6 asociadas, la inclusión de un copolímero epoxi-estireno-acrílico, presente en una cantidad que varía desde 0,1 hasta 5% del peso combinado total de la composición de poliuretano termoplástico y del copolímero de estireno acrílico con funcionalidad epoxi, produjo paneles celulares de ensayo de poliuretano termoplástico en los que la pluralidad de burbujas tenían un diámetro medio que varía desde 50 hasta 120 |im con al menos un 75% de las burbujas tenían un diámetro inferior a 200 |im. En cambio, los paneles de ensayo preparados a partir de las mismas composiciones de poliuretano termoplástico en las mismas condiciones de procesamiento, pero careciendo del copolímero epoxi-estireno-acrílico presente en una cantidad que variaba desde 0,1 hasta 5 % del peso combinado total de la composición de poliuretano termoplástico y del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi, produjeron paneles celulares de ensayo de poliuretano termoplástico que tenían huecos o grandes variaciones en el tamaño y en la distribución de burbujas, teniendo como resultado una peor calidad de las piezas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un artículo celular de poliuretano termoplástico que comprende:
una composición de poliuretano termoplástico y un copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi expandido en presencia de un agente de expansión, teniendo la composición de poliuretano termoplástico una dureza durométrica medida según ASTM D2240 que varía desde una dureza Shore A de 30 hasta una dureza Shore D de 75, y el copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi presente en una cantidad que varía desde un 0,1 hasta un 5% del peso combinado total de la composición de poliuretano termoplástico y del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi;
definiendo el artículo celular de poliuretano termoplástico una pluralidad de burbujas distribuidas por todo el artículo celular de poliuretano termoplástico, teniendo las burbujas de la pluralidad un diámetro medio que varía desde 50 hasta 120 |im, teniendo al menos un 75% de las burbujas de la pluralidad un diámetro inferior a 200 |im.
2. El artículo celular de poliuretano termoplástico según la reivindicación 1, en el que el copolímero de estirenoacrílico con funcionalidad epoxi está presente en una cantidad desde 0,1 hasta 3% del peso combinado total de la composición de poliuretano termoplástico y del copolímero estireno-acrílico con funcionalidad epoxi.
3. El artículo celular de poliuretano termoplástico según la reivindicación 1 o 2, en el que la composición de poliuretano termoplástico tiene una dureza durométrica medida según ASTM D2240 que varía desde una dureza Shore A de 50 hasta una dureza Shore D de 60.
4. El artículo celular de poliuretano termoplástico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que las burbujas de la pluralidad tienen un diámetro medio que varía desde 65 hasta 115 |im.
5. El artículo celular de poliuretano termoplástico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la composición de poliuretano termoplástico comprende el producto de reacción de un isocianato, un diol y al menos un compuesto seleccionado entre un poliol de poliéter, un poliol de poliéster, una caprolactona y combinaciones de los mismos.
6. El artículo celular de poliuretano termoplástico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el artículo celular de poliuretano termoplástico tiene una densidad que varía desde 0,15 hasta 0,8 g/cm3 a 25 °C.
7. El artículo celular de poliuretano termoplástico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que las burbujas de la pluralidad están distribuidas uniformemente por todo el artículo celular de poliuretano termoplástico con poco o ningún colapso de las burbujas.
8. El artículo celular de poliuretano termoplástico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que define una estructura tridimensional que tiene una pluralidad de secciones interconectadas en las que las burbujas de la pluralidad están distribuidas en cada una de la pluralidad de secciones interconectadas con poco o ningún colapso de las burbujas.
9. Un procedimiento de formación de un artículo celular de poliuretano termoplástico que comprende:
mezclar un copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi y una composición de poliuretano termoplástico que tiene una dureza durométrica medida según ASTM D2240 que varía desde 30A hasta 75D, estando presente el copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi en una cantidad desde 0,1 hasta 5% del peso combinado total de la composición de poliuretano termoplástico y del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi;
fundir la mezcla de la composición de poliuretano termoplástico y el copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi en presencia de un agente de expansión; y
expandir la mezcla fundida de la composición de poliuretano termoplástico y del copolímero de estirenoacrílico con funcionalidad epoxi en presencia del agente de expansión para formar el artículo celular de poliuretano termoplástico definiendo una pluralidad de burbujas, teniendo las burbujas de la pluralidad un diámetro medio que varía desde 50 hasta 120 |im, teniendo al menos un 75% de las burbujas de la pluralidad un diámetro inferior a 200 |im.
10. El procedimiento según la reivindicación 9, en el que el copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi comprende desde un 0,1 hasta un 3% del peso combinado total de la composición de poliuretano termoplástico y del copolímero de estireno-acrílico con funcionalidad epoxi.
11. El procedimiento según la reivindicación 9 o 10, en el que la composición de poliuretano termoplástico tiene una dureza durométrica medida según ASTM D2240 que varía desde una dureza Shore A de 30 hasta una dureza Shore D de 75.
12. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que las burbujas de la pluralidad tienen un tamaño medio de burbuja que varía desde 65 hasta 115 |im.
13. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que el artículo celular de poliuretano termoplástico tiene una densidad que varía desde 0,15 hasta 0,8 g/cm3 a 25 °C.
14. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en el que el artículo celular de poliuretano termoplástico define una estructura tridimensional que tiene una pluralidad de secciones interconectadas en las que las burbujas de la pluralidad están distribuidas en cada una de la pluralidad de secciones interconectadas con poco o ningún colapso de las burbujas.
15. Un artículo celular de poliuretano termoplástico formado según el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9371245B2 (en) 2006-10-12 2016-06-21 Bruce D. Burrows Drainless reverse osmosis water purification system
US10183874B2 (en) 2013-12-18 2019-01-22 Ds Services Of America, Inc. Water purification system with active vibration
WO2021154227A1 (en) 2020-01-29 2021-08-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing with carbamide-containing compound
CN112341593B (zh) * 2020-10-17 2022-09-02 浙江禾欣科技有限公司 一种汽车革用水性面层聚氨酯树脂及其制备方法
CN112933584A (zh) * 2021-02-23 2021-06-11 江西汇贤聚氨酯有限公司 一种具有高回弹高舒适高耐磨性的滑板轮及其加工方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4749743A (en) * 1986-10-06 1988-06-07 Ppg Industries, Inc. Epoxy-functional polyurethanes and high solids thermosetting coating compositions thereof
AUPP750598A0 (en) * 1998-12-04 1999-01-07 Cromiac International Pte Ltd Thermoplastic rubber composition
CN1217981C (zh) 2000-12-08 2005-09-07 可乐丽股份有限公司 热塑性聚氨酯泡沫体、其制造方法和由该泡沫体制成的研磨垫料
CA2474251C (en) 2002-02-01 2009-05-12 Johnson Polymer, Llc Oligomeric chain extenders for processing, post-processing and recycling of condensation polymers, synthesis, compositions and applications
US6913517B2 (en) * 2002-05-23 2005-07-05 Cabot Microelectronics Corporation Microporous polishing pads
US20040147678A1 (en) * 2003-01-29 2004-07-29 Clariant International, Ltd. Solid concentrate composition for polymeric chain extension
RU2006146066A (ru) * 2004-06-05 2008-07-20 Акцо Нобель Коатингс Интернэшнл Б.В. (Nl) Промотор адгезии для пластиков
US20060258831A1 (en) * 2005-05-10 2006-11-16 Nigel Barksby High molecular weight thermoplastic polyurethanes made from polyols having high secondary hydroxyl content
JP5223303B2 (ja) 2007-11-14 2013-06-26 東レ株式会社 異形押出成形品
DE102008053518A1 (de) 2008-10-28 2010-06-02 Henkel Ag & Co. Kgaa Epoxid-basierter Strukturschaum mit verbesserter Zähigkeit
US8575075B2 (en) 2009-02-27 2013-11-05 Fmc Corporation Oil-field viscosity breaker method utilizing a peracid
FR2963353B1 (fr) 2010-07-30 2012-08-17 Hutchinson Composition elastomere cellulaire pour insert de soutien d'un bandage de roue, insert constitue de cette composition et ensemble monte l'incorporant.

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