FR2858622A1 - New flexible polyurethane foams based on polyester polyols containing particulate inorganic filler, having low density and shrinkage and useful for producing moldings, especially shoe mid soles - Google Patents
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Abstract
Description
Mousses Polyuréthanne, polyester-polyols pour l'obtention des mousses etPolyurethane foam, polyester-polyols for obtaining foams and
utilisation de ces moussesuse of these foams
La présente invention concerne les mousses polyuréthanne notamment utilisées pour la fabrication d'articles moulés tels que des semelles pour différents types de chaussure. The present invention relates to polyurethane foams especially used for the manufacture of molded articles such as soles for different types of shoes.
Elle concerne plus particulièrement une mousse polyuréthanne de faible densité présentant des propriétés mécaniques adaptées pour l'application semelles de chaussures et encore plus particulièrement pour les semelles de chaussures de sport. It relates more particularly to a low density polyurethane foam having mechanical properties suitable for the application of soles of shoes and more particularly for the soles of sports shoes.
Les mousses de polyuréthanne sont utilisées dans de nombreuses applications et 15 peuvent se classer en deux types, mousses rigides et mousses flexibles. Le domaine de la présente invention concerne les mousses polyuréthanne flexibles. Polyurethane foams are used in many applications and can be classified into two types, rigid foams and flexible foams. The field of the present invention relates to flexible polyurethane foams.
Une des importantes applications de ces mousses flexibles est la fabrication de semelles pour chaussures, notamment pour chaussures de sport, et chaussure pour femme du type plate-forme. Plus particulièrement, les mousses polyuréthanne sont utilisées pour la 20 fabrication d'une partie d'une semelle de chaussure appelée semelle intermédiaire ou semelle interne (plus généralement distinguée par le terme anglais "mid sole") Dans ces applications, la semelle doit présenter une bonne résistance mécanique à la compression, une dureté et une résistance à la déchirure élevées, mais également des 25 propriétés de rebond ou résilience élevées pour présenter une certaine élasticité, et donner un confort agréable pour l'utilisateur. One of the important applications of these flexible foams is the manufacture of soles for shoes, especially for sports shoes, and women's shoes of the platform type. More particularly, polyurethane foams are used for the manufacture of a part of a shoe sole called midsole or insole (more generally distinguished by the term "mid sole") In these applications, the sole must have a good compressive strength, high hardness and tear resistance, but also high rebound or resilience properties to provide elasticity, and to provide user comfort.
Il a déjà été proposé des polyuréthannes convenables pour ces applications. Suitable polyurethanes have already been proposed for these applications.
Toutefois, pour obtenir un niveau de propriétés convenables, il était nécessaire de réaliser les articles avec une mousse polyuréthanne d'un certain niveau de densité conduisant à des semelles de poids plus élevés que celles obtenues avec un copolymère d'acétate de vinyle (EVA). However, to obtain a level of suitable properties, it was necessary to produce the articles with a polyurethane foam of a certain density level leading to soles of higher weight than those obtained with a vinyl acetate copolymer (EVA) .
Il existe un problème de pouvoir réaliser des articles en mousse polyuréthanne de très faible poids, au moins de même ordre que ceux obtenus avec l'EVA tout en conservant le niveau de propriétés des mousses polyuréthanne; propriétés qui ne sont pas obtenues avec les semelles en EVA. There is a problem of being able to produce articles of polyurethane foam of very low weight, at least of the same order as those obtained with EVA while maintaining the level of properties of polyurethane foams; properties that are not obtained with EVA soles.
Il est également recherché une amélioration des propriétés des mousses polyuréthanne indépendamment du niveau de leur densité. It is also desired to improve the properties of polyurethane foams irrespective of the level of their density.
Un des buts de la présente invention est de proposer une nouvelle mousse à base de 1o polyuréthanne présentant des propriétés élevées à densité équivalente ou plus faible par rapport aux mousses polyuréthanne de l'art antérieur, et un niveau et un compromis de propriétés convenables pour des applications dans la fabrication de semelles de très faible poids. One of the aims of the present invention is to propose a novel polyurethane-based foam having high properties at equivalent or lower density compared to polyurethane foams of the prior art, and a level and a compromise of properties suitable for applications in the manufacture of insoles of very low weight.
Les polyuréthannes sont obtenus par réaction entre un monomère diisocyanate et un monomère diol. Dans le cas des mousses polyuréthanne le monomère diisocyanate est généralement un prépolymère comprenant des fonctions terminales isocyanate tandis que le monomère diol est un prépolymère polyesterdiol à fonctions terminales hydroxyle. Polyurethanes are obtained by reaction between a diisocyanate monomer and a diol monomer. In the case of polyurethane foams, the diisocyanate monomer is generally a prepolymer comprising terminal isocyanate functional groups while the diol monomer is a hydroxyl terminated polyesterdiol prepolymer.
A titre d'illustration, les monomères isocyanates convenables pour l'invention sont les polyisocyanates aromatiques, cycliques saturés, aliphatiques. Les monomères isocyanates peuvent également comprendre une chaîne polyesterpolyol ou polyétherpolyol avec laquelle deux molécules de polyisocyanates ont réagi. Dans ce cas, il est usuel d'appeler ces monomères isocyanates des prépolymères isocyanates. By way of illustration, the isocyanate monomers that are suitable for the invention are aromatic, cyclic, saturated and aliphatic polyisocyanates. The isocyanate monomers may also comprise a polyester polyol or polyether polyol chain with which two polyisocyanate molecules have reacted. In this case, it is usual to call these isocyanate monomers isocyanate prepolymers.
Des exemples de monomères isocyanates comprennent comme les isocyanates aromatiques, les toluène diisocyanates, le xylylène diisocyanate, le polyméthylène polyphénylène diisocyanate, comme isocyanates cycliques saturés tels que le méthylène diphény diisocyanate hydrogéné, le toluène diisocyanate hydrogéné, I'isophorone 30 diisocyanate, les diisocyanates aliphatiques, tels que l'hexaméthylène diisocyanate et la lysine diisocyanate. Examples of isocyanate monomers include aromatic isocyanates, toluene diisocyanates, xylylene diisocyanate, polymethylene polyphenylene diisocyanate, saturated cyclic isocyanates such as hydrogenated methylene diphenyl diisocyanate, hydrogenated toluene diisocyanate, isophorone diisocyanate, aliphatic diisocyanates, and the like. such as hexamethylene diisocyanate and lysine diisocyanate.
Comme prépolymères isocyanates modifiés, on peut citer les prépolymères obtenus par réaction d'un polyétherdiol ou polyesterdiol avec un diisocyanate, et plus particulièrement les prépolymères isocyanates comprenant un segment souple formé par un polyoxyallkylène glycol qui a réagi avec du méthylènediphényle diisocyanate. Un tel composé est notamment avantageux pour la fabrication d'une mousse de faible densité. Modified isocyanate prepolymers include prepolymers obtained by reaction of a polyetherdiol or polyesterdiol with a diisocyanate, and more particularly the isocyanate prepolymers comprising a flexible segment formed by a polyoxyalkylene glycol which has reacted with methylenediphenyl diisocyanate. Such a compound is particularly advantageous for the manufacture of a low density foam.
Les polyester polyols peuvent être produits par réaction entre des acides dicarboxyliques comprenant de 2 à 12 atomes de carbone préférentiellement de 4 à 6 atomes de carbone et un polyol de préférence, un diol. The polyester polyols may be produced by reaction between dicarboxylic acids comprising from 2 to 12 carbon atoms, preferably from 4 to 6 carbon atoms, and a polyol, preferably a diol.
Comme exemple d'acides dicarboxyliques, on peut citer les diacides aliphatiques tels que 10 lI'acide adipique, I'acide succinique, I'acide glutarique, I'acide subérique, I'acide azélaique, I'acide sébacique, les acides aromatiques tels que les acides phtaliques, isophtalique, téréphtalique, naphténique. Ces diacides peuvent être utilisés individuellement ou en mélange, notamment le mélange d'acide adipique, d'acide succinique, d'acide glutarique obtenu comme sous-produit dans le procédé de fabrication de l'acide adipique par 15 oxydation du cyclohexanol et/ou de la cyclohexanone. Examples of dicarboxylic acids include aliphatic diacids such as adipic acid, succinic acid, glutaric acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, aromatic acids such as as phthalic acids, isophthalic, terephthalic, naphthenic. These diacids can be used individually or as a mixture, especially the mixture of adipic acid, succinic acid, glutaric acid obtained as a by-product in the process for the manufacture of adipic acid by oxidation of cyclohexanol and / or cyclohexanone.
On peut également utiliser des dérivés de ces diacides tels que les diesters comprenant de 1 à 4 atomes de carbone pour le radical alcool, les anhydrides d'acide, les chlorures d'acide. It is also possible to use derivatives of these diacids such as diesters comprising from 1 to 4 carbon atoms for the alcohol radical, acid anhydrides and acid chlorides.
Comme polyols convenables pour l'invention, on peut citer les glycols comprenant de 2 à 10 atomes de carbone, de préférence de 2 à 6 atomes de carbone tels que l'éthylène glycol, le diéthylène glycol, le 1,4 butanediol, le 1,5 pentanediol, le 1,6 hexanediol, le 1,10-décanediol, le 2,2-diméthyl-1,3-propanediol, le 1,3-propanediol, le dipropylène glycol. 25 On peut également utiliser des esters de ces diols avec les diacides décrits ci-dessus, notamment ceux contenant de 4 à 6 atomes de carbone, les produits de condensation d'acides hydroxycarboxyliques tels que l'acide hydroxycaproïque, les produits de polymérisation des lactones tels que la caprolactone, les polyesterdiols particulièrement 30 préférés pour l'invention sont les polyadipates d'éthanediol, les polyadipates de 1,4 butanediol, les polyadipates de 1,6 hexanediol-néopentyl glycol, les polyadipates de 1,6 hexanediol-1,4 butanediol, et les polycaprolactones. Les polyesterdiols présentant un poids moléculaire compris entre 600 et 10 000 sont préférés. Suitable polyols for the invention include glycols comprising from 2 to 10 carbon atoms, preferably from 2 to 6 carbon atoms such as ethylene glycol, diethylene glycol, 1,4 butanediol, and 1 to 6 carbon atoms. , Pentanediol, 1,6 hexanediol, 1,10-decanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 1,3-propanediol, dipropylene glycol. It is also possible to use esters of these diols with the diacids described above, especially those containing from 4 to 6 carbon atoms, the condensation products of hydroxycarboxylic acids such as hydroxycaproic acid, the products of polymerization of lactones. such as caprolactone, the most preferred polyesterdiols for the invention are ethanediol polyadipates, 1,4 butanediol polyadipates, 1,6 hexanediol-neopentyl glycol polyadipates, 1,6 hexanediol-1 polyadipates, 4 butanediol, and polycaprolactones. Polyesterdiols having a molecular weight of from 600 to 10,000 are preferred.
Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, les particules de charge inorganique peuvent être incorporées dans le polyester polyol par addition des dites particules dans le milieu réactionnel soit par mélange avec le polyol ou directement dans le mélange de polyol et de diacides. La suspension de charge inorganique dans un polyesterpolyol est également un objet de la présente invention. According to a preferred feature of the invention, the inorganic filler particles may be incorporated into the polyester polyol by adding said particles to the reaction medium either by mixing with the polyol or directly in the mixture of polyol and diacids. The inorganic filler suspension in a polyester polyol is also an object of the present invention.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention et pour obtenir une suspension stable de la charge inorganique dans le polyester polyol ainsi qu'une augmentation améliorée des propriétés de la mousse polyuréthanne, il est avantageux d'ajouter la charge 10 inorganique dans le milieu réactionnel de l'estérification en mélange avec les diacides ou une partie des diacides. According to a preferred embodiment of the invention and to obtain a stable suspension of the inorganic filler in the polyester polyol as well as an improved increase of the properties of the polyurethane foam, it is advantageous to add the inorganic filler in the medium. esterification reaction in mixture with the diacids or a portion of the diacids.
Ce mélange peut être obtenu par mélange des granulés ou copeaux de diacides avec la poudre de charge inorganique, à température ambiante, par exemple. This mixture can be obtained by mixing the granules or chips of diacids with the inorganic filler powder at room temperature, for example.
Il est également possible de réaliser un enrobage des particules constituant la charge inorganique avec une partie des diacides. Cet enrobage est obtenu par chauffage du mélange à une température supérieure à la température de fusion ou de ramollissement des diacides. It is also possible to coat the particles constituting the inorganic filler with part of the diacids. This coating is obtained by heating the mixture to a temperature above the melting or softening temperature of the diacids.
Il est également possible d'ajouter à ce mélange d'autres additifs habituellement utilisés dans la formulation des mousses polyuréthanne. It is also possible to add to this mixture other additives usually used in the formulation of polyurethane foams.
Comme charges particulaires inorganiques convenables pour l'invention on peut citer à 25 titre d'exemple, les charges présentant des particules de taille inférieure à 60 pm de préférence inférieure 20 pm quand elles sont dispersées dans la mousse polyuréthanne ou le polyester polyol. Suitable inorganic particulate fillers for the invention include, for example, fillers having particles of size less than 60 μm, preferably less than 20 μm when dispersed in the polyurethane foam or polyester polyol.
Ainsi, on peut citer comme charges convenables pour l'invention, les poudres 30 d'aluminosilicate, de silice, d'oxydes de titane, par exemple. Thus, suitable fillers for the invention are aluminosilicate, silica, and titanium oxide powders, for example.
Selon un mode préférentiel de l'invention les silices sont les charges préférées et plus particulièrement les silices amorphes, notamment celles obtenues par précipitation. Elles se présentent sous forme de particules agrégés de taille ou diamètre avantageusement inférieure à 50 pm. According to a preferred embodiment of the invention, silicas are the preferred fillers and more particularly amorphous silicas, especially those obtained by precipitation. They are in the form of aggregated particles of size or diameter advantageously less than 50 .mu.m.
Les silices précipitées sont préférées car elles peuvent se présenter sous forme de particules agglomérées formant des granulés de taille d'au moins 50pm ou supérieur à 150pm. Ces agglomérats se désagrègent facilement sous l'action de force d'agitation ou de cisaillement pour donner des particules de taille inférieure à quelques microns, par exemple inférieure à 5 pm, notamment lors du mélange avec les diacides, ou les polyols. Precipitated silicas are preferred since they may be in the form of agglomerated particles forming granules of size at least 50 μm or greater than 150 μm. These agglomerates disintegrate easily under the action of stirring force or shear to give particles smaller than a few microns, for example less than 5 microns, especially when mixing with diacids, or polyols.
Ces agglomérats peuvent se présenter sous forme de billes ou granulés sensiblement sphériques, obtenues par exemple par atomisation, comme décrit dans le brevet européen n 0018866. Cette silice est commercialisée sous une appellation générique de MICROPERLE. De telles silices qui présentent des propriétés remarquables de coulabilité, de dispersabilité et une capacité d'imprégnation élevée sont notamment décrites dans les brevets européens 966207, 984773, 15 520862 et les demandes internationales WO95/09187 et WO95/09128. These agglomerates may be in the form of substantially spherical beads or granules, obtained for example by atomization, as described in European Patent No. 0018866. This silica is marketed under a generic name MICROPERLE. Such silicas which have remarkable properties of flowability, dispersibility and high impregnation capacity are especially described in European Patents 966207, 984773, 520862 and international applications WO95 / 09187 and WO95 / 09128.
D'autres types de silices peuvent convenir à l'invention, comme celles décrites dans la demande de brevet français n 01 16881 qui sont des silices pyrogènées ou des silices partiellement déshydroxylées par calcination ou traitement de surface. 20 Ces exemples de silices utilisées comme substrat minéral solide ne sont décrits qu'à titre indicatif et comme modes de réalisation préférés. On peut également utiliser d'autres silices obtenues par d'autres procédés présentant des propriétés de porosité et de dispersabilité convenables pour réaliser l'invention. Other types of silicas may be suitable for the invention, such as those described in French Patent Application No. 01 16881 which are pyrogenic silicas or partially dehydroxylated silicas by calcination or surface treatment. These examples of silicas used as a solid mineral substrate are only described for guidance and as preferred embodiments. It is also possible to use other silicas obtained by other processes having properties of porosity and dispersibility suitable for carrying out the invention.
La quantité de charge inorganique présente dans la composition des diacides peut être très variable. Ainsi, la composition peut comprendre majoritairement de la silice dans laquelle ou sur laquelle est imprégné ou déposé un diacide tel que l'acide adipique, ou un mélange de diacides (adipique, glutarique, succinique) appelés ci-après DBA. Cette 30 imprégnation peut être obtenue par fusion des diacides et addition de la silice ou par tout autre moyen. La composition peut comprendre également de la silice imprégnée avec un diacide mélangée avec des diacides en poudres, copeaux, ou granulés. The amount of inorganic filler present in the composition of the diacids can be very variable. Thus, the composition may comprise predominantly silica in which or on which is impregnated or deposited a diacid such as adipic acid, or a mixture of diacids (adipic, glutaric, succinic), hereinafter referred to as DBA. This impregnation can be obtained by melting the diacids and adding the silica or by any other means. The composition may also comprise silica impregnated with a diacid mixed with diacids in powders, chips, or granules.
Comme indiqué précédemment, le mélange peut être uniquement un mélange de la poudre de charge inorganique, par exemple de silice, avec des granulés, poudre ou copeaux de diacides. Ce mélange est réalisée à température ambiante. As indicated above, the mixture may be only a mixture of the inorganic filler powder, for example silica, with granules, powder or chips of diacids. This mixture is carried out at room temperature.
La quantité de charge inorganique dans la suspension dans le polyol ou en mélange avex les diacides est choisie en fonction de la concentration en charge inorganique désirée dans la mousse polyuréthanne. The amount of inorganic filler in the suspension in the polyol or mixture with the diacids is selected according to the desired inorganic filler concentration in the polyurethane foam.
Ainsi, des concentrations comprises entre 1 et 80% de charge dans le mélange avec les 10 diacides peuvent être utilisées. Thus, concentrations of between 1 and 80% filler in the mixture with the diacids can be used.
Selon un autre objet de l'invention, les polyesters polyols contenant une charge inorganique sont obtenus selon un procédé de fabrication comprenant deux étapes, une première étape d'estérification et une seconde de polycondensation. 15 L'étape d'estérification est réalisée en mélangeant les diacides avec des polyols, par exemple un mélange d'éthylène glycol et diéthylène glycol avec un rapport molaire diol/diacide compris entre 1,2 et 1,5. According to another subject of the invention, the polyesters polyols containing an inorganic filler are obtained according to a manufacturing process comprising two steps, a first esterification step and a second polycondensation step. The esterification step is carried out by mixing the diacids with polyols, for example a mixture of ethylene glycol and diethylene glycol with a diol / diacid molar ratio of between 1.2 and 1.5.
La température de réaction dans cette première étape est augmentée progressivement au cours de l'avancement de la réaction. A titre d'exemple, le début de la réaction est débutée à une température de 160 C pour arriver à une température de 220 C en fin de réaction. The reaction temperature in this first stage is progressively increased during the progress of the reaction. By way of example, the beginning of the reaction is started at a temperature of 160 ° C. to reach a temperature of 220 ° C. at the end of the reaction.
Selon l'invention, les diacides sont ajoutés en mélange avec la charge inorganique. 25 La seconde étape de polycondensation est mise en oeuvre avec addition d'un catalyseur tel que le titanate de tétrabutyle (TBT) avec une concentration pondérale de 0,003% par rapport au poids de diacides engagés. La température de polymérisation est de 200 C sous une pression comprise entre 10 et 20 mbar. According to the invention, the diacids are added in admixture with the inorganic filler. The second polycondensation step is carried out with the addition of a catalyst such as tetrabutyl titanate (TBT) with a weight concentration of 0.003% relative to the weight of diacids employed. The polymerization temperature is 200 ° C. under a pressure of between 10 and 20 mbar.
Le polyester polyol obtenu est caractérisé par l'indice d'hydroxyle (loH) correspondant au nombre de mg de potasse par gramme de polyol pour transformer les fonctions hydroxyles en alcoolate et l'indice d'acide (IA) qui représente le nombre de mg de KOH nécessaire pour neutraliser 1 g de polyol. The polyester polyol obtained is characterized by the hydroxyl number (loH) corresponding to the number of mg of potassium hydroxide per gram of polyol to convert the hydroxyl functions to alkoxide and the acid number (IA) which represents the number of mg of KOH necessary to neutralize 1 g of polyol.
Le polyesterpolyol est également caractérisé par la viscosité ainsi que par son poids moléculaire. Polyester polyol is also characterized by viscosity as well as its molecular weight.
Avantageusement, un additif limitant ou empêchant l'hydrolyse des fonctions esters est 5 ajouté dans les polyesters polyol, tels que des carboimides comme les cyanamides; l'hydrogène cyanamide; les carbimides; les cyanogenamides; les amidocyanogenes. Advantageously, an additive limiting or preventing the hydrolysis of the ester functions is added in the polyol polyesters, such as carboimides such as cyanamides; cyanamide hydrogen; carbimides; cyanogenamides; amidocyanogenes.
Il peut être également avantageux d'ajouter dans les polyesterpolyols, des additifs stabilisants contre les UV tels que les amines encombrées, des antioxydants des agents O10 ignifugeants ou analogues. It may also be advantageous to add in the polyester polyols UV stabilizing additives such as hindered amines, antioxidants, flame retardants or the like.
Les polyuréthannes de l'invention sont obtenus selon les procédés classiques et usuels. The polyurethanes of the invention are obtained according to the conventional and conventional methods.
Ainsi, les polyesterpolyols de l'invention sont mélangés avec éventuellement un agent extenseur de chaîne et le polyisocyanate en présence d'un agent formateur de mousse 15 ou porogène et un catalyseur. Thus, the polyester polyols of the invention are mixed with optionally a chain extender and the polyisocyanate in the presence of a foaming or pore forming agent and a catalyst.
Comme agent formateur de mousse, I'eau, les hydrocarbures, les chlorofluorocarbures, les fluorocarbures hydrogénés peuvent être utilisés seuls ou en mélange. L'eau est l'agent formateur de mousse ou porogène préféré. As a foam-forming agent, water, hydrocarbons, chlorofluorocarbons, hydrogenated fluorocarbons may be used alone or in admixture. Water is the preferred foam-forming or porogen-forming agent.
Comme catalyseurs convenables pour l'invention on peut citer les amines tertiaires tels que la 1,4 diazabicyclo-(2, 2, 2)-octane N, N, N', N' tétraméthylhéxaméthylinediamine; N, N, N', N' - tétraméthylpropylène diamine; N, N, N', N', N" pentaméthyldiéthylénetriamine; triméthylaminoéthylpipérazine; N, N 25 diméthylcyclohexylamine; N, N diméthylbenzylamine; N - méthylmorpholine; N éthylmorpholine; triéthylamine; tributylamine; bis(diméthylaminoalkyl) pipérizines; N, N, N', N' - tétraméthyléthylènediamine; N, N, déthylbenzylamine, bis(N, N, diéthylaminoalkyl)adipate; N, N, N', N' tétraméthyl - 1,3 butanediamine; N, N, diméthyl r - phényléthyldiamine, 1, 2 - diméthyl imidazole; 2 méthylimidazole et analogue. 30 D'autres catalyseurs peuvent être utilisés tels que les composés organométalliques comme le dilaurate de dibutyl étain, oléate d'étain, le naphténate de cobalt, le naphténate de plomb. Suitable catalysts for the invention include tertiary amines such as 1,4 diazabicyclo- (2,2,2) -octane N, N, N ', N' tetramethylhexamethylinediamine; N, N, N ', N' - tetramethylpropylene diamine; N, N, N ', N', N "pentamethyldiethylenetriamine, trimethylaminoethylpiperazine, N, N dimethylcyclohexylamine, N, N dimethylbenzylamine, N-methylmorpholine, N ethylmorpholine, triethylamine, tributylamine, bis (dimethylaminoalkyl) piperazine, N, N, N '; N, N, N'-tetramethylethylenediamine, N, N, ethylbenzylamine, bis (N, N, diethylaminoalkyl) adipate, N, N, N ', N' 1,3-tetramethylbutanediamine, N, N, dimethyl-phenylethyldiamine, 1, 2 dimethyl imidazole, 2-methylimidazole and the like Other catalysts can be used such as organometallic compounds such as dibutyl tin dilaurate, tin oleate, cobalt naphthenate, lead naphthenate.
D'autres additifs tels que des régulateurs de taille et forme des cellules, des pigments, des agents de coloration, des antioxydants peuvent être ajoutés. Other additives such as cell size and shape regulators, pigments, coloring agents, antioxidants can be added.
Le mélange est injecté dans un moule pour former la mousse polyuréthanne et obtenir un article à la forme désirée tel que des semelles, par exemple. The mixture is injected into a mold to form the polyurethane foam and obtain an article of the desired shape such as soles, for example.
En réglant la quantité d'agent formateur de mousse, par exemple la quantité d'eau, il est possible d'obtenir des mousses de différentes densités par exemple comprises entre 0,1 et 0,5 g/cm3, avantageusement comprise entre 0,15 et 0,25 g/cm3. By adjusting the amount of foam-forming agent, for example the amount of water, it is possible to obtain foams of different densities, for example between 0.1 and 0.5 g / cm 3, advantageously between 0, 15 and 0.25 g / cm3.
Les compositions de l'invention permettent d'obtenir notamment des mousses polyuréthanne de faible densité par exemple de l'ordre de 0,2 g/cm3 conduisant à des articles présentant des propriétés convenables pour des applications comme les semelles de chaussure. Ces propriétés sont notamment convenables pour la fabrication des 15 semelles intermédiaires ou internes (midsoles) pour chaussures de sport, ou autres types de chaussures. The compositions of the invention make it possible to obtain, in particular, low density polyurethane foams, for example of the order of 0.2 g / cm 3, leading to articles having properties that are suitable for applications such as shoe soles. These properties are particularly suitable for the manufacture of intermediate or inner soles (midsoles) for sports shoes, or other types of shoes.
En effet, pour ce type d'application, la semelle en polyuréthanne doit présenter un bon niveau de dureté mesurée par les méthodes normalisées ISO2439 ou ASTM D2240 20 Il est également important de déterminer la résistance à la traction déterminée selon la norme ISO 1798/76, l'allongement à la rupture mesurée selon les normes ISO1798/76 ou ASTM D412. Indeed, for this type of application, the polyurethane sole must have a good level of hardness measured by standard methods ISO2439 or ASTM D2240. It is also important to determine the tensile strength determined according to ISO 1798/76. , elongation at break measured according to ISO1798 / 76 or ASTM D412.
D'autres propriétés sont également importantes pour certaines applications comme celles de la réalisation de semelle intermédiaires pour chaussure. Other properties are also important for certain applications such as those for the production of intermediate midsole for shoes.
La densité apparente est déterminée selon les normes ISO 845/77 OU ASTM D3574. Le retrait au cours du moulage est mesuré selon la norme ASTMD 3851. The bulk density is determined according to ISO 845/77 OR ASTM D3574. The shrinkage during molding is measured according to ASTMD 3851.
La résistance à la déchirure est accessible par la mise en oeuvre des normes ASTM D3574 ou ISO 8067 L'effondrement de la mousse ou contraction des cellules est déterminé par mesure de la diminution de l'épaisseur d'un échantillon. The tear resistance is accessible by the implementation of ASTM D3574 or ISO 8067 standards. The collapse of the foam or contraction of the cells is determined by measuring the decrease in the thickness of a sample.
Enfin, pour l'application semelle, il est important de déterminer la faculté de rebond de la semelle représentant la faculté à la mousse de résister à une compression. Cette propriété est déterminée selon la norme ISO 1856/72 ou ASTM D395. Finally, for sole application, it is important to determine the rebound ability of the sole representing the ability of the foam to resist compression. This property is determined according to ISO 1856/72 or ASTM D395.
Les propriétés de retrait, résistance à la rupture, allongement à la rupture, résistance à la déchirure sont également importantes Les compositions de l'invention permettent d'obtenir des articles présentant notamment des propriétés de rebond et de résistance à la déchirure élevées permettant la réalisation de semelles intermédiaires pour les chaussures, notamment les chaussures de sport. Ces semelles permettant d'en améliorant le confort des chaussures, avec un poids de semelle équivalent à celui des semelles en EVA. The properties of shrinkage, tensile strength, elongation at break, tear resistance are also important. The compositions of the invention make it possible to obtain articles having, in particular, high rebound and tear resistance properties enabling the production to be performed. intermediate soles for shoes, especially sports shoes. These insoles for improving the comfort of the shoes, with a sole weight equivalent to that of the EVA soles.
De plus, les semelles obtenues avec les compositions de l'invention présentent des durées de vie améliorées car les propriétés de résistance au vieillissement et à la fatigue de la mousse polyuréthanne limitent la détérioration de la semelle. In addition, the soles obtained with the compositions of the invention have improved lifetimes because the aging and fatigue resistance properties of the polyurethane foam limit the deterioration of the sole.
Ces avantages et propriétés apparaîtront plus clairement au vu des exemples donnés cidessous à titre indicatif uniquement Exemples 1 comparatif: Un essai de réalisation d'une mousse polyuréthanne à partir des formulations commercialisées par la société DOW chemicals sous la dénomination VORALAST GF422 pour le polyol et VORALAST GS 749 pour le prépolymère isocyanate. These advantages and properties will appear more clearly in view of the examples given below for information only Comparative Examples 1: A test for producing a polyurethane foam from the formulations marketed by the company Dow Chemical under the name VORALAST GF422 for the polyol and VORALAST GS 749 for the isocyanate prepolymer.
La mousse polyuréthanne est obtenu en mélangeant les produits listés dans le tableau I 30 selon les proportions en poids indiquées. The polyurethane foam is obtained by mixing the products listed in Table I in the proportions by weight indicated.
OO
Tableau ITable I
Produit Mousse densité Mousse faible densité normale (g) (g) Polyol 100 100 Extenseur de chaîne (MEG) 14 8,17 Agent formateur de mousse (eau) 0,1 0,64 Catalyseur 1,2 1,57 Tensio actif 0,2 0,47 Prepolymere isocyanate 129, 3 129,3 Rapport NCO/OH 1,12 1,12 Les propriétés des mousses obtenues déterminées selon les méthodes normalisées décrites précédemment sont indiquées dans le tableau Il suivant: Product Density foam Normal low density foam (g) (g) Polyol 100 100 Chain extender (MEG) 14 8,17 Foaming agent (water) 0,1 0,64 Catalyst 1,2 1,57 Active surfactant 0, 2 0.47 Isocyanate prepolymer 129, 3 129.3 NCO / OH ratio 1.12 1.12 The properties of the foams obtained determined according to the standard methods described previously are indicated in the following Table II:
Tableau IlTable II
Essai Densité Dureté Résistance à Allongement à Résistance à apparente (AsherC) la traction la rupture % la déchirure (g/cm3) kg/cm2 kg/cm 1 0,35 64 24,6 284 6,4 la 0,20 31 13 289 5,1 Ces essais montrent clairement l'effet sur les propriétés mécaniques d'une baisse de densité d'une mousse polyuréthanne quand les composés utilisés pour former cette mousse sont identiques. I! Test Density Hardness Resistance Elongation Resistance to apparent (AsherC) tensile fracture% tear (g / cm3) kg / cm2 kg / cm 1 0.35 64 24.6 284 6.4 0.20 31 13 289 5.1 These tests clearly show the effect on the mechanical properties of a density drop of a polyurethane foam when the compounds used to form this foam are identical. I!
Exemple 2Example 2
Une mousse polyuréthanne a été obtenue en utilisant comme polyol, un polyesterpolyol préparée selon le mode opératoire suivant et comme prépolymère isocyanate le préppolymère de l'exemple 1.: Dans une première étape de l'acide adipique est ajouté à un mélange d'éthylène glycol (MEG) et de diéthylène glycol (DEG) contenant 70% en poids de MEG. A polyurethane foam was obtained using as polyol, a polyester polyol prepared according to the following procedure and as isocyanate prepolymer the prepolymer of Example 1: In a first step of the adipic acid is added to a mixture of ethylene glycol (MEG) and diethylene glycol (DEG) containing 70% by weight of MEG.
Le rapport molaire entre les alcools et le diacide est compris entre 1,2 et 1,5. The molar ratio between the alcohols and the diacid is between 1.2 and 1.5.
La réaction est réalisée en chauffant le mélange à 160 C pendant 1 heure puis en élevant la température par pallier de 15 C jusqu'à 220 C. Cette réaction est réalisée sour atmosphère inerte, par exemple d'azote. The reaction is carried out by heating the mixture at 160 ° C. for 1 hour and then raising the temperature in steps from 15 ° C. to 220 ° C. This reaction is carried out in an inert atmosphere, for example nitrogen.
L'esterifiat obtenu est polycondensé dans une seconde étape après addition de titanate de tétrabutyle (TBT) à une concentration en poids de 0,003% par rapport à la quantité de diacides ajoutée. The esterifiat obtained is polycondensed in a second step after addition of tetrabutyl titanate (TBT) at a concentration by weight of 0.003% relative to the amount of diacid added.
La polymèrisation est réalisée à 200 C sous pression réduite de 15 mbar. 20 Le polyesterpolyol obtenu est caractérisé par l'indice OH (loH) et l'indice d'acide (IA) et la viscosité. Polymerization is carried out at 200 ° C. under reduced pressure of 15 mbar. The polyester polyol obtained is characterized by the OH (loH) number and the acid number (IA) and the viscosity.
Dans l'exemple 2, le polyester polyol obtenu présente: 25 > Un loH de 58 mg de KOH/g de polyol, > IA de 4,2 mg de KOH/g de polyol > Une viscosiré de 5250 mPa.s à 35 C. In Example 2, the obtained polyester polyol has: A loH of 58 mg KOH / g polyol,> IA 4.2 mg KOH / g polyol> A viscosity of 5250 mPa.s at 35 ° C. .
La mousse polyuréthanne est obtenue en mélangeant les composés suivants et selon les 30 proportions indiquées dans le tableau III The polyurethane foam is obtained by mixing the following compounds and in the proportions indicated in Table III
TABLEAU IIITABLE III
Produits Proportion (g) Polyol 100 Extenseur de chaîne (Ethylène glycol) 8,84 Eau 1,00 catalyseurs 2,6 Tensio actif 1,0 Prépolymère isocyanate 145 NCO/OH 1,25 Les propriétés de la mousse obtenue sont: > Densité : 0,21 /cm3 > Dureté (AsherC): 52 > Résistance à la traction: 15,4 kg/cm2 > Allongement à la rupture: 254 % > Résistance à la déchirure: 5,09 kg/cm 10 La mousse polyuréthanne présente un effondrement de son épaisseur qui représente 25% de l'épaisseur initiale. Products Proportion (g) Polyol 100 Chain extender (Ethylene glycol) 8.84 Water 1.00 catalysts 2.6 Active surfactant 1.0 Isocyanate prepolymer 145 NCO / OH 1.25 The properties of the resulting foam are:> Density: 0.21 / cm3> Hardness (AsherC): 52> Tensile strength: 15.4 kg / cm2> Elongation at break: 254%> Tear resistance: 5.09 kg / cm 10 Polyurethane foam has a high collapse of its thickness which represents 25% of the initial thickness.
Ce pourcentage est évalué en déterminant l'épaisseur initiale et l'épaisseur finale et en 15 calculant le pourcentage de diminution d'épaisseur. This percentage is evaluated by determining the initial thickness and the final thickness and calculating the percent decrease in thickness.
Exemple 3Example 3
L'exemple 2 est répétée mais en utilisant un mélange acide adipique/silice à la place de 20 I'acide adipique dans l'étape d'estérification. Example 2 is repeated but using an adipic acid / silica mixture in place of the adipic acid in the esterification step.
Le mélange acide adipique/silice est obtenu par mélange de granulés d'acide adipique avec une poudre de silice commercialisée par la société Rhodia sous la dénomination commerciale TIXOSIL 365. The adipic acid / silica mixture is obtained by mixing granules of adipic acid with a silica powder marketed by Rhodia under the trade name TIXOSIL 365.
Deux essais sont réalisés avec une concentration en silice dans l'acide adipique différente: Exemple 3A: 6% en poids de silice dans le mélange acide adipique/silice Exemple 3B: 12% en poids de silice dans le mélange acide adipique/silice. Two tests are carried out with a silica concentration in the different adipic acid: Example 3A: 6% by weight of silica in the adipic acid / silica mixture Example 3B: 12% by weight of silica in the adipic acid / silica mixture.
Les caractéristiques des polyesters polyols obtenus sont: The characteristics of the polyester polyols obtained are:
Exemple 3A:Example 3A
> IOH: 62 mg de KOH/g polyol > IA: 3,07 mg de KOL/g polyol > Viscosité: 5 700 mPa.s à 35 C > IOH: 62 mg KOH / g polyol> IA: 3.07 mg KOL / g polyol> Viscosity: 5700 mPa.s at 35 ° C.
Exemple 3BExample 3B
IOH: 55,8 mg de KOH/g polyol IA: 5,50 mg de KOH /g polyol Viscosité: 13950 mPa - s à 35 C Les mousses polyuréthanne ont été obtenues en mettant en oeuvre les composés et proportions indiqués dans le tableau III ci-dessus. IOH: 55.8 mg KOH / g polyol IA: 5.50 mg KOH / g polyol Viscosity: 13950 mPas at 35 ° C. Polyurethane foams were obtained using the compounds and proportions indicated in Table III above.
Les propriétés des mousses obtenues sont: 20 Exemple 3A: Densité : 0,23 > Dureté (AsherC): 61 > Résistance à la traction: 16,3 kg/cm2 > Allongement à la rupture: 243 % > Résistance à la déchirure: 4,24 kg/cm The properties of the foams obtained are: Example 3A: Density: 0.23> Hardness (AsherC): 61> Tensile strength: 16.3 kg / cm 2> Elongation at break: 243%> Tear resistance: 4 , 24 kg / cm
Exemple 3BExample 3B
> Densité : 0,22 > Dureté (AsherC): 61 > Résistance à la traction: 17,7 kg/cm2 > Allongement à la rupture: 344% > Résistance à la déchirure: 4,27 Kg/cm. > Density: 0.22> Hardness (AsherC): 61> Tensile strength: 17.7 kg / cm2> Elongation at break: 344%> Tear resistance: 4.27 Kg / cm.
Les deux mousses polyuréthanne présentant une remarquable stabilité dimensionnelle. The two polyurethane foams exhibiting remarkable dimensional stability.
En effet, la diminution d'épaisseur est de l'ordre de 2% de l'épaisseur initiale. Indeed, the decrease in thickness is of the order of 2% of the initial thickness.
Par ailleurs, la mousse de l'exemple 3A présente une bonne propriété de résistance à la compression ou au rebond égale à 5,5 % et un retrait en largueur égal 1, 5% et en longueur égal à 0,57 %. Furthermore, the foam of Example 3A has a good compression or rebound resistance property equal to 5.5% and a shrinkage in width equal to 1.5% and in length equal to 0.57%.
Exemple 4Example 4
L'essai 3A a été repété mais en utilisant un mélange contenant 75% en poids d'acide adipique et 25% d'un mélange de diacides obtenus comme sousproduit dans le procédé de fabrication de l'acide adipique par oxydation du cyclohexane. A ce mélange de diacides 6% en poids de silice TIXOSIL 365 a été ajouté comme dans l'exemple 3A. Test 3A was repeated but using a mixture containing 75% by weight of adipic acid and 25% of a mixture of diacids obtained as a by-product in the process for the manufacture of adipic acid by oxidation of cyclohexane. To this mixture of diacids 6% by weight of silica TIXOSIL 365 was added as in Example 3A.
Le polyester polyol obtenu a les caractéristiques suivantes: 15 > IOH: 62 mg de KOH/g polyol > IA:3mgde KOH/gpolyol > Viscosité : 5 700 mPa.s à 35 C La mousse polyuréthanne obtenue selon les indications données dans le tableau III 20 présente les propriétés suivantes: Densité: 0,21 g/cm3 Dureté (AsherC): 57 kg/cm2 Allongement à la rupture: 312 % Résistance à la déchirure: 3,9 Kg/cm 25 Résistance à la compression: 6 % Retrait: largueur: 0,62 % longueur: 0,43 % The polyester polyol obtained has the following characteristics:> IOH: 62 mg of KOH / g polyol> IA: 3 mg of KOH / g polyol> Viscosity: 5 700 mPa · s at 35 ° C. The polyurethane foam obtained according to the indications given in Table III It has the following properties: Density: 0.21 g / cm3 Hardness (AsherC): 57 kg / cm2 Elongation at break: 312% Tear resistance: 3.9 Kg / cm 25 Compressive strength: 6% Removal : width: 0.62% length: 0.43%
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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TP | Transmission of property | ||
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20100430 |