MX2011006389A

MX2011006389A - Espuma de poliuretano flexible.

Info

Publication number: MX2011006389A
Application number: MX2011006389A
Authority: MX
Inventors: Theodore M Smiecinski; Steven Edward Wujcik
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2011-07-01
Also published as: US20100160470A1; CA2745538A1; TW201031683A; EP2382253A2; CN102264790A; WO2010072582A3; KR20110114544A; JP2012513485A; CA2745538C; WO2010072582A2

Abstract

Una espuma de poliuretano flexible que tiene una densidad de < 100 kg/m3 que comprende un producto de reacción de una composición de poliisocianato y una composición reactiva al isocianato. La composición de poliisocianato comprende un componente de MDI polimérico y un componente de MDI monomérico que comprende 2,4´-MDI que está presente en el MDI monomérico en una cantidad > 35 partes en peso del 2,4´- MDI a base de 100 partes en peso del MDI monomérico. La composición reactiva al isocianato comprende un poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario y un segundo poliol diferente del poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario. El poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario comprende un poliol portador y partículas de estireno y acrilonitrilo co-polimerizados. El poliol portador tiene un peso molecular promedio en peso de = 3,500 g/moles.

Description

ESPUMA DE POLIURETANO FLEXIBLE ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención La invención en cuestión en general se refiere a una espuma de poliuretano flexible y un método para hacer la espuma de poliuretano flexible. Más específicamente, la invención en cuestión se refiere a una espuma de poliuretano flexible que exhibe un retardo de flama independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión de la espuma de poliuretano flexible. 2. Descripción de la Técnica Relacionada Las espumas de poliuretano exhiben un amplio rango de rigidez, dureza, y densidad. Un tipo de espuma de poliuretano, la espuma de poliuretano flexible, es especialmente útil para proporcionar acolchado, soporte, y confort para artículos de mobiliario. Por ejemplo, la espuma de poliuretano flexible frecuentemente se incorpora en artículos de confort para mobiliario, tales como cojines y relleno, y en artículos de soporte para mobiliario, tales como colchones y almohadillas.

Las espumas de poliuretano flexible típicamente son inflamables, especialmente cuando se someten a compresión repetida y doblado o enrollado. La compresión repetida y doblado frecuentemente da como resultado poner en peligro la estructura celular de espumas de poliuretano flexible, generalmente mencionado como fatiga a la flexión. La fatiga a la flexión permite una circulación de oxigeno incrementada dentro de la espuma, incrementando asi la inflamabilidad de la espuma de poliuretano flexible. Puesto que las espumas de poliuretano flexible se someten repetidamente a compresión y doblado y por consiguiente, con el paso del tiempo, experimentan fatiga a la flexión cuando se utilizan en artículos de confort y soporte para mobiliario, las regulaciones federales y estatales de Estados Unidos actualmente proscriben límites de inflamabilidad para las espumas de poliuretano flexible. En tal regulación estatal, el Boletín Técnico de California 117, especifica requerimientos, procedimientos de prueba, y equipo para probar el retardo de flama de materiales de relleno elásticos, por ejemplo espumas de poliuretano flexible, en mobiliario tapizado.

Varias metodologías para producir espumas de poliuretano flexible exhiben retardo de flama y flexibilidad son conocidas en la técnica. Por ejemplo, muchas espumas de poliuretano flexible que exhiben retardo de flama se producen a través de una reacción entre diisocianato de tolueno (TDI) y una composición reactiva al isocianato que típicamente incluye uno o más polioles. Hasta hace poco, el TDI había sido el isocianato más comúnmente utilizado para producir espumas de poliuretano flexibles que tienen un retardo de flama y flexibilidad adecuadas, aunque recientemente se ha analizado minuciosamente puesto que es menos deseable que otros isocianatos disponibles.

Otras metodologías para producir espumas de poliuretano flexibles que se basan en la inclusión de aditivos retardadores de flama en la composición reactiva al isocianato. Por ejemplo, pueden incluirse aditivos retardadores de flama incluyen minerales, tales como asbestos; sales, tales como sales de hidroximetil-fosfonio; y materiales sintéticos, tales como halocarbonos en la composición reactiva al isocianato. Todavía otras metodologías existentes giran en torno a la selección de polioles y agentes de reticulación apropiados. Por ejemplo, muchas espumas de poliuretano flexible se producen a partir de polioles de poliéter que tienen un peso molecular promedio en peso menor de 3,500 g/moles y agentes de reticulación que tienen una funcionalidad nominal mayor de 3.

Sin embargo, muchas de estas espumas de poliuretano flexible existentes padecen de una o más inadecuaciones, tales como el uso de materias primas y componentes indeseables, el uso de un alto número de componentes, dificultades de procesamiento y moldeado, propiedades indeseables de confort y soporte, densidades mayores a 100 kg/m3, e inflamabilidad cuando experimenta fatiga a la flexión.

Debido a las inadecuaciones de las espumas de poliuretano flexible existentes, permanece la oportunidad de proporcionar una espuma de poliuretano flexible para su uso en artículos de mobiliario los cuales no padezcan 'de las inadecuaciones antes mencionadas. Específicamente, permanece la oportunidad de proporcionar una espuma de poliuretano flexible que exhiba retardo de flama independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión experimentada por la espuma de poliuretano flexible al mismo tiempo que se eliminan ciertos componentes indeseables y se mantienen las propiedades deseables de confort y soporte.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Y VENTAJAS La invención en cuestión proporciona una espuma de poliuretano flexible que tiene una densidad menor de 100 kg/m3. La espuma de poliuretano flexible comprende un producto de reacción de una composición de poliisocianato y una composición reactiva al isocianato. La composición de poliisocianato comprende un componente de diisocianato de difenilmetano (MDI) polimérico y un componente de diisocianato de difenilmetano (MDI) monomérico que comprende 2, 4' -MDI. El 2, 4' -MDI está presente en el componente de MDI monomérico en una cantidad mayor a 35 partes en peso del 2, 4' -MDI en base a 100 partes en peso del componente de MDI monomérico.

La composición reactiva al isocianato comprende un poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario y un segundo poliol diferente del poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario. El poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario comprende un poliol portador y partículas de estireno y acrilonitrilo co-polimerizados, dispersadas en el poliol portador. El poliol portador tiene un peso molecular promedio en peso mayor o igual a 3,500 g/moles.

La invención en cuestión también proporciona un método para formar la espuma de poliuretano flexible. El método comprende las etapas de proporcionar la composición de poliisocianato, proporcionar la composición reactiva al isocianato, y hacer reaccionar la composición de poliisocianato con la composición reactiva al isocianato para formar la espuma de poliuretano flexible.

La espuma de poliuretano flexible exhibe un retardo de flama según las pruebas de inflamabilidad de conformidad con las regulaciones del Boletín Técnico de California 117 independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión de la espuma de poliuretano flexible. Adicionalmente, la espuma de poliuretano flexible de la presente invención tiene una densidad menor de 100 kg/m3 , exhibe excelentes propiedades de confort y soporte, y elimina la necesidad de utilizar diisocianato de tolueno (TDI) para lograr un retardo de flama adecuado .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención incluye una espuma de poliuretano flexible y un método para formar la espuma de poliuretano flexible. La espuma de poliuretano flexible típicamente se utiliza para proporcionar acolchado, soporte, y confort en artículos de mobiliario, tales como cojines, relleno, y colchones. Sin embargo, se apreciara que la espuma de poliuretano flexible de la presente invención puede tener aplicaciones más allá de los artículos de mobiliario, tales como artículos de reducción de ruido, vibración, y aspereza (NVH) para vehículos.

Cuando se utiliza en la presente, la terminología "espuma de poliuretano flexible" denota una clase de espuma de poliuretano y que contrasta con la espuma de poliuretano rígida. Generalmente, como se conoce en la técnica, las espumas de poliuretano pueden categorizarse como espumas de poliuretano flexibles, que tienen una tensión de tracción al 10% de compresión, es decir, una resistencia a la compresión de conformidad con el método de prueba DIN 53421, menor de aproximadamente 15 KPa; espumas de poliuretano semi-rígidas, que tienen una tensión de tracción al 10% de compresión desde aproximadamente 15 hasta 80 KPa; y espumas de poliuretano rígidas, que tienen una tensión de tracción al 10% de compresión mayor de 80 KPa . Aunque tanto las espumas de poliuretano flexibles como las espumas de poliuretano rígidas se forman a través de una reacción de un poliol y un isocianato, la terminología "espuma de poliuretano flexible" generalmente describe una espuma que tiene menos rigidez que la espuma de poliuretano rígida. En particular, la espuma de poliuretano flexible es un producto celular flexible, es decir, un material polimérico, orgánico, celular, que no se romperá cuando se doble un espécimen de 200 mm por 25 mm por 25 mm alrededor de un mandril de 25 mm de diámetro a una velocidad uniforme de 1 vuelta en 5 segundos a una temperatura entre 18 y 29°C, como se define por AST D3574-03. Además, como se conoce en la técnica, la selección del poliol impacta la rigidez de las espumas de poliuretano. Es decir, las espumas de poliuretano flexibles típicamente se producen a partir de polioles que tienen pesos moleculares promedio en peso de 1,000 a 10,000 g/moles y números hidroxilo de 18 a 115 mg KOH/g. En contraste, las espumas de poliuretano rígidas típicamente se producen a partir de polioles que tienen pesos moleculares promedio en peso de 250 a 700 g/moles y números hidroxilo de 300 a 700 mg KOH/g. Además, las espumas de poliuretano flexibles generalmente incluyen más enlaces de uretano en comparación con las espumas de poliuretano rígidas, mientras que las espumas de poliuretano rígidas pueden incluir más enlaces de isocianurato en comparación con las espumas de poliuretano flexibles. Además, las espumas de poliuretano flexibles típicamente se producen típicamente a partir de polioles que tienen iniciadores de baja funcionalidad (f), es decir f < 4, tal como dipropilenglicol (f=2) o glicerina (f=3). En comparación, las espumas de poliuretano rígidas típicamente se producen a partir de polioles que tienen iniciadores de alta funcionalidad, es decir, f = 4, tales como bases Mannich (f=4), toluendiamina (f=4), sorbitol (f=6), o sacarosa (f=8). Adicionalmente , como se conoce en la técnica, las espumas de poliuretano flexibles típicamente se producen a partir de polioles de poliéter a base glicerina, mientras que las espumas de poliuretano rígidas típicamente se producen a partir de polioles polifuncionales que crean una estructura celular reticulada tridimensional, incrementado así la rigidez de la espuma de poliuretano rígida. Finalmente, aunque tanto las espumas de poliuretano flexibles como las espumas de poliuretano rígidas incluyen estructuras celulares, las espumas de poliuretano flexibles típicamente incluyen más paredes de células abiertas, es decir, vacíos, que permiten pasar el aire a través de la espuma de poliuretano flexible cuando se aplica fuerza en comparación las espumas de poliuretano rígidas. Así pues, las espumas de poliuretano flexibles típicamente recuperan su forma después de una compresión. En contraste, las espumas de poliuretano rígidas típicamente incluyen más paredes de células cerradas, las cuales restringen la circulación del aire a través de la espuma de poliuretano rígida cuando se aplica fuerza. Por lo tanto, las espumas de poliuretano flexibles típicamente son útiles para aplicaciones de acolchado y soporte, por ejemplo artículos de soporte confort y para mobiliario, mientras que las espumas de poliuretano rígidas típicamente son útiles para aplicaciones que requieren aislamiento térmico, por ejemplo utensilios y paneles de construcción.

La espuma de poliuretano flexible de la presente invención comprende un producto de reacción de una composición de poliisocianato y una composición reactiva al isocianato. Se apreciara que la cuando se utiliza en la presente la terminología composición de poliisocianato se interpretara que incluye poliisocianatos libres. También se apreciara que la terminología composición de poliisocianato que se utiliza en la presente típicamente excluye los prepolímeros . Dicho de otro, lo prepolímeros, por ejemplo, los polioles en poliisocianato, típicamente no se forman a partir de un producto de reacción de la composición reactiva al isocianato con poliisocianato en exceso.

La composición de poliisocianato comprende un componente de diisocianato de difenilmetano (MDI) polimérico. El componente de MDI polimérico típicamente está presente en la composición de poliisocianato para proporcionar grupos reactivos, es decir, grupos NCO, durante una reacción de formación de espuma de poliuretano flexible, como se establece con más detalle a continuación. El componente de MDI polimérico típicamente es una mezcla de diisocianatos de difenilmetano oligoméricos , es decir, una mezcla de MDI y su dímero y/o trímero. El componente de MDI polimérico comprende un MDI crudo que tiene tres o más anillos de benceno que incluyen grupos NCO. El MDI polimérico típicamente se obtiene a través de la condensación de anilina y formaldehído. en la presencia de un catalizador ácido, seguido por fosgenación y destilación de una mezcla de amina polimérica resultante. El componente de MDI polimérico típicamente está presente en la composición de poliisocianato en una cantidad de 1 a 20, más típicamente de 2 a 10 partes en peso en base a 100 partes en peso de la composición de poliisocianato.

La composición de poliisocianato comprende además un componente de MDI monomérico que comprende 2, ' -MDI. Cuando se utiliza en la presente, la terminología MDI monomérico denota un componente que comprende los isómeros MDI, tales como 2,4'-MDI, 4,4' -MDI , o 2, 2' -MDI. En comparación con el 4, ' -MDI y 2, 2' -MDI, el 2, 4' -MDI es una molécula asimétrica y proporciona dos grupos NCO de reactividades diferentes. Por lo tanto, sin pretender limitarse por alguna teoría, el 2, ' -MDI típicamente está presente en la composición de poliisocianato para optimizar los parámetros de reacción de la formación de espuma de poliuretano flexible tales como estabilidad y tiempo de curado de la espuma de poliuretano flexible. El 2, 4' -MDI está presente en el componente de MDI monomérico en una cantidad mayor a 10 partes en peso del 2, ' -MDI en base a 100 partes en peso del componente de MDI monomérico. El 2, 4' -MDI típicamente está más presente en el componente de MDI monomérico en una cantidad mayor de 35, más típicamente mayor de 65 partes en peso en base a 100 partes en peso del componente de MDI monomérico .

El componente de MDI monomérico además puede incluir 2,2' -MDI y 4,4' -MDI . Se prefiere que el 2, 2' -MDI no esté presente en absoluto en el componente de MDI monomérico o que esté presente en cantidades pequeñas, es decir, típicamente de 0 a 2, más típicamente de 0.1 a 1.5 partes en peso en base a 100 partes en peso del componente de MDI monomérico. El 4,4'-MDI típicamente está presente en el componente de MDI monomérico en una cantidad de 0 a 65, más típicamente de 20 a 55, y más típicamente de 30 a 35 partes en peso en base a 100 partes en peso del componente de MDI monomérico.

El componente de MDI monomérico típicamente está presente en la composición de poliisocianato en una cantidad de 80 a 99, más típicamente de 90 a 98 partes en peso en base a 100 partes en peso de la composición de poliisocianato.

Notablemente, la composición de poliisocianato está libre de aditivos retardadores de flama tales como, pero no limitados a, minerales, tales como asbestos; sales, tales como sales de hidroximetil-fosfonio; compuestos que contienen fosforo; aditivos retardadores de flama halogenados; y materiales sintéticos, tales como halocarbonos . Además, la composición de poliisocianato típicamente está libre de melamina, la cual también se utiliza como un aditivo retardador de flama en aplicaciones particulares. Puesto que los aditivos retardadores de flama típicamente son costosos, la espuma de poliuretano flexible de la presente invención que comprende el producto de reacción de la composición de poliisocianato y la composición reactiva al isocianato es redituable para fabricarse. La composición de poliisocianato de la presente invención típicamente está libre de diisocianato de tolueno (TDI), específicamente 2,4'-TDI y 2,6'-TDI. Puesto que el TDI típicamente es menos deseable para los humanos y para el ambiente que el MDI, la composición de poliisocianato de la presente invención exhibe características de procesamiento más aceptables en comparación con las composiciones de poliisocianato existentes que comprenden TDI. Incluso, la espuma de poliuretano flexible de la presente invención exhibe un retardo de flama según las pruebas de inflamabilidad de conformidad con las regulaciones del Boletín Técnico de California 117 independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión de la espuma de poliuretano flexible, que se estable con más detalle a continuación.

Sin pretender limitarse por alguna teoría, se cree que la composición de poliisocianato , que comprende el componente de MDI polimérico y el componente de MDI monomérico, contribuye al excelente retardo de flama de la espuma de poliuretano flexible debido a que el componente de MDI monomérico y el componente de MDI polimérico cambian las características de fusión de la espuma de poliuretano flexible. Por ejemplo, se cree que el componente de MDI monomérico y el componente de MDI polimérico proporcionan una formación de carbonización adicional durante el quemado de la espuma de poliuretano flexible. La formación de carbonización adicional típicamente forma una barrera carbónica estable, que evita que una flama entre a la espuma de poliuretano flexible subyacente. Más específicamente, se cree que la composición de poliisocianato afecta la cristalinidad de la espuma de poliuretano flexible de modo que, al exponerse a una flama, la espuma de poliuretano flexible se funde lejos de la flama en vez de permanecer en la flama. De modo diferente se establece que, la composición de poliisocianato proporciona a las espumas de poliuretano flexibles de la presente invención una matriz cristalina continua que proporciona una barrera carbonizada a la propagación de flama. Adicionalmente, se cree que la composición de poliisocianato minimiza la formación de vapor cuando la espuma de poliuretano flexible de la presente invención se expone al calor. Puesto que la propagación de flama requiere una fase de vapor, la espuma de poliuretano flexible de la presente invención exhibe un excelente retardo de flama según las pruebas de inflamación de conformidad con el Boletín Técnico de California 117.

La composición de poliisocianato típicamente tiene grupos NCO presentes en la composición de poliisocianato en una cantidad de aproximadamente 33 partes en peso en base a 100 partes en peso de la composición de poliisocianato. Además, la composición de poliisocianato típicamente tiene una viscosidad de 17 cps a 25°C y una funcionalidad promedio de aproximadamente 2.1. La composición de poliisocianato típicamente tiene un punto de encendido de 200 °C y una densidad de 1.20 g/cm3 a 25°C, lo cual permite eficiencias de en el procesamiento tales como el fácil mezclado de componentes, contribuyendo así a la rentabilidad de la producción de la espuma de poliuretano flexible. Una composición de poliisocianato adecuada para los propósitos de la presente invención incluye el isocianato Lupranate® comercialmente disponible de BASF Corporation of Florham Park, New Jersey.

La composición reactiva al isocianato comprende un poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario que comprende un poliol portador y partículas de estireno y acrilonitrilo co-polimerizadas, en donde las partículas de estireno y acrilonitrilo se dispersan en el poliol portador, como se estable con más detalle a continuación. El poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario se forma a partir de un iniciador de baja funcionalidad, es decir, f<4, por ejemplo glicerina (f=3) o trimetilol-propano (f=3). El poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario típicamente tiene una funcionalidad de 2 a 4 , más típicamente de 2.5 a 3. El iniciador de baja funcionalidad padece una reacción de oxialquilacion con óxido de propileno y óxido de etileno que proporciona una terminación con grupos hidroxilo primario, por ejemplo una molécula de terminación de óxido de etileno. El poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario típicamente comprende grupos de hidroxilo primario que incrementan la polaridad y reactividad del poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario. Las moléculas de terminación de óxido de etileno típicamente están presentes en el poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario en una cantidad de 10 a 90, más típicamente de 15 a 60 partes en peso en base a 100 partes en peso del poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario .

Además, cuando se utiliza en la presente, la terminología "poliol de poliéter de injerto" denota sólidos de polímeros dispersados químicamente injertados al poliol portador. Los sólidos de polímeros dispersados son combinaciones de estírenos y nitrilos etilénicamente insaturados. Más específicamente, el poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario de la presente invención comprende partículas dispersadas de estireno y acrilonitrilo co-polimerizados.

El poliol portador puede ser un poliol de poliéter con grupos terminales de hidroxilo primario conocido en la técnica y preferiblemente sirve como una fase continua para las partículas de estireno y acrilonitrilo co-polimerizadas, dispersadas. Es decir, las partículas de estireno y acrilonitrilo co-polimerizadas se dispersan en el poliol portador para formar una dispersión, es decir, para formar el poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario. El poliol portador típicamente tiene un peso molecular promedio en número mayor o igual a 3,500, más típicamente mayor o igual a 4,000, y más típicamente mayor o igual a 5,000 g/moles. El poliol portador típicamente tiene el peso molecular promedio en peso antes mencionado para proporcionar la espuma de poliuretano flexible con flexibilidad y una densidad menor a 100 kg/m3. Es decir, el peso molecular promedio en peso antes mencionado del poliol portador contribuye a la flexibilidad de la espuma de poliuretano flexible de la presente invención, aunque también permite la formación de la espuma de poliuretano flexible que tiene una densidad menor a 100 kg/3. El peso molecular promedio en peso del poliol portador típicamente proporciona células de forma irregular, dimensionadas aleatoriamente, por ejemplo células que difieren tanto en tamaño como en forma de las células cercanas, en la espuma de poliuretano flexible que permite a la espuma de poliuretano flexible recuperar su forma después de la compresión.

Las partículas de estireno y acrilonitrilo co-polimerizados se dispersan en el poliol portador en una cantidad de 5 a 65, típicamente de 10 a 45, más típicamente de 25 a 35, y más típicamente de 32 partes en peso de partículas en base a 100 partes en peso del poliol portador. Un ejemplo de un poliol portador que tiene las partículas de estireno y acrilonitrilo co-polimerizados dispersadas en el mismo en una cantidad de 32 partes en peso en base a 100 partes en peso del poliol portador es Pluracol® 4830, comercialmente disponible de BASF Corporation of Florham Park, New Jersey.

Sin pretender limitarse por alguna teoría, el poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario típicamente está presente en la composición reactiva al isocianato para proporcionar a la espuma de poliuretano flexible una densidad transversal óptima y para ajustar el nivel de sólidos de la espuma de poliuretano flexible. El poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario típicamente también contribuye a la capacidad de procesamiento y dureza de la espuma de poliuretano flexible. El poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario también permite una abertura de células óptima durante la formación de la espuma de poliuretano flexible sin tener ningún efecto adverso en la resiliencia de la espuma de poliuretano flexible. Así pues, el poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario típicamente se menciona en la técnica como un poliol de alta resiliencia (HR) debido a que la espuma de poliuretano flexible formada a partir del mismo tiene excelentes propiedades de resiliencia. Los polioles HR también tienen excelente capacidad de procesamiento y tiempo de curado reducido al formar la espuma de poliuretano flexible en comparación con los polioles de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo secundario. Además, se cree que el poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario contribuye al retardo de flama de la espuma de poliuretano flexible de la presente invención. El poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario típicamente está presente en la composición reactiva al isocianato en una cantidad de 5 a 95, más típicamente de 10 a 90, y más típicamente de 20 a 80 partes en peso en base a 100 partes del poliol total presente en la composición reactiva al isocianato. Adicionalmente, el poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario típicamente tiene un número hidroxilo de 10 a 60, más típicamente de 20 a 40 mg KOH/g.

Además, el poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario típicamente tiene una viscosidad de 1,000 a 7,000 centipoises a 25°C, la cual permite eficiencias en el procesamiento tales como el fácil mezclado de componentes, contribuyendo así a la rentabilidad de la producción de la espuma de poliuretano flexible. Un poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario, adecuado, para los propósitos de la presente invención es Pluracol® 4830, comercialmente disponible de BASF Corporation of Florham Park, New Jersey.

La composición reactiva al isocianato comprende además un segundo poliol diferente al poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario. El segundo poliol típicamente es un poliol de poliéter convencional. Cuando se utiliza en la presente, la terminología "poliol de poliéter convencional" se denota un poliol de poliéter que no es de injerto. El segundo poliol se forma a partir de un iniciador de triol-glicol de baja funcionalidad, es decir, f < 4, tal como tripropilen-glicol, trimetilol-propano, y/o glicerina. Por lo tanto, el segundo poliol típicamente tiene una funcionalidad menor o igual a 3.5, más típicamente de 2.2 a 3.2. El iniciador de baja funcionalidad padece una reacción de oxialquilación con óxido de propileno que proporciona un núcleo del segundo poliol y con óxido de etileno que proporciona la terminación del grupo de hidroxilo primario, por ejemplo moléculas de terminación de óxido de etileno. El segundo poliol típicamente comprende grupos de hidroxilo primario para incrementar la polaridad y reactividad del segundo poliol. Cuando se utilizan, las moléculas de terminación de óxido de etileno típicamente están presentes en el segundo poliol en una cantidad mayor de 0 a 60, más típicamente de 5 a 25 partes en peso en base a 100 partes en peso del segundo poliol.

Sin pretender limitarse por alguna teoría, el segundo poliol típicamente está presente en la composición reactiva al isocianato para optimizar la estabilidad de la espuma de poliuretano flexible y para proporcionar a la espuma de poliuretano flexible una densidad menor a 100 kg/m3. Además, se cree que el segundo poliol contribuye al retardo de flama de la espuma de poliuretano flexible de la presente invención.

El segundo poliol típicamente tiene un peso molecular promedio en peso mayor o igual a 1,000, más típicamente mayor o igual 3,500, y más típicamente mayor o igual a 4,000 g/moles, y un número hidroxilo de 15 a 45, más típicamente de 20 a 40 mg KOH/g. El segundo poliol típicamente tiene el peso molecular promedio en peso antes mencionado para proporcionar a la espuma de poliuretano flexible flexibilidad y una densidad menor a 100 kg/m3. Es decir, el peso molecular promedio en peso antes mencionado del segundo poliol contribuye a la flexibilidad de la espuma de poliuretano flexible de la presente invención, aunque también permite la formación de la espuma de poliuretano flexible que tiene una densidad menor a 100 kg/m3. El peso molecular promedio en peso antes mencionado del segundo poliol también ablanda la espuma de poliuretano flexible de la presente invención y proporciona excelentes propiedades de confort y soporte. El peso molecular promedio en peso del segundo poliol típicamente también proporciona células de forma irregular, dimensionadas aleatoriamente, por ejemplo, células que difieren tanto en tamaño como en forma de las células cercanas, en la espuma de poliuretano flexible que permiten a la espuma de poliuretano flexible recuperar su forma después de la compresión.

El segundo poliol típicamente también tiene una viscosidad de 500 a 2,000 centipoises a 25°C, que permite eficiencias en el procesamiento tales como el fácil mezclado de componentes, contribuyendo así a la rentabilidad de la producción de la espuma de poliuretano flexible. El segundo poliol típicamente está presente en la composición reactiva al isocianato en una cantidad de 5 a 95, más típicamente de 20 a 80 partes en peso en base a 100 partes en pesó de la composición reactiva al isocianato. Los segundos polioles adecuados para los propósitos de la presente invención incluyen, pero no están limitados a, Pluracol® 945, Pluracol® 2100, y Pluracol® 2090, cada uno de los cuales está comercialmente disponible de BASF Corporation of Florham Park, New Jersey.

La composición reactiva al isocianato comprende además un agente de reticulación que tiene una funcionalidad nominal menor a 4. El agente de reticulación generalmente permite una separación de fases entre los segmentos del copolímero de la espuma de poliuretano flexible. Es decir, la espuma de poliuretano flexible típicamente comprende tanto segmentos de copolímero de urea rígidos como segmentos de copolímero de poliol blandos. El agente de reticulación de manera típica enlaza química y físicamente los segmentos del copolímero de urea rígidos a los segmentos del copolímero de poliol blandos. Por lo tanto, el agente de reticulación típicamente está presente en la composición reactiva al isocianato para modificar la dureza, incrementar la estabilidad, y reducir el encogimiento de la espuma de poliuretano flexible. El agente de reticulación típicamente está presente en la composición reactiva al isocianato en una cantidad de 0.01 a 4, más típicamente de 1 a 3 partes en peso en base a 100 partes en peso del poliol total presente en la composición reactiva al isocianato .

Los agentes de reticulación adecuados incluyen cualquier agente de reticulación conocido en la técnica, tal como dietanolamina en agua. La dietanolamina típicamente está presente en el agente de reticulación en una cantidad de aproximadamente 85 partes en peso en base a 100 partes en peso del agente de reticulación. Un ejemplo específico de un agente de reticulación adecuado para los propósitos de la presente invención es Dabco™ DEOA-LF comercialmente disponible de Air Products and Chemicals, Inc. of Allentown, Pensilvania.

La composición reactiva al isocianato típicamente comprende además un componente catalizador. El componente catalizador típicamente está presente en la composición reactiva al isocianato para catalizar la reacción de la formación de espuma de poliuretano flexible entre la composición de poliisocianato y la composición reactiva al isocianato. Se apreciará que el componente catalizador típicamente no se consume para formar el producto de reacción de la composición de poliisocianato y la composición reactiva al isocianato. Es decir, el componente catalizador típicamente participa en, pero no es consumido por la reacción de formación de espuma de poliuretano flexible. El componente catalizador típicamente está presente en la composición reactiva al isocianato en una cantidad de 0.01 a 1, más típicamente de 0.05 a 0.50 partes en peso en base a 100 partes en peso del poliol total presente en la composición reactiva al isocianato. El componente catalizador puede incluir cualquier catalizador adecuado o mezclas de catalizadores conocidos en la técnica. Los ejemplos de catalizadores adecuados incluyen, pero no están limitados a, catalizadores de gelificación, por ejemplo catalizadores cristalinos en dipropilenglicol catalizadores de soplado, por ejemplo bis (dimetilaminoetil) éter en dipropilenglicol; y catalizadores de estaño, por ejemplo octoato de estaño. Un componente catalizador adecuado para los propósitos de la presente invención es Dabco™ 33LV comercialmente disponible de Air Products and Chemicals, Inc. of Allentown, Pensilvania.

La composición reactiva al isocianato puede comprender además un componente aditivo. El componente aditivo típicamente se selecciona del grupo de surfactantes , agentes de soplado, agentes de bloqueo, tintes, pigmentos, diluyentes, solventes, aditivos funcionales especializados tales como antioxidantes, estabilizadores ultravioleta, biocidas, promotores de adhesión, agentes antiestáticos, agentes de separación de moldes, fragancias, y combinaciones del grupo. Los componentes aditivos adecuados comprenden cualquier tinte conocido, pigmento, diluyente, solvente, y aditivo funcional especializado, conocidos en la técnica. Cuando se utiliza, el componente aditivo típicamente está presente en la composición reactiva al isocianato en una cantidad mayor de 0 a 15, más típicamente de 1 a 10 partes en peso en base a 100 partes en peso del poliol total presente en la composición reactiva al isocianato .

Un surfactante típicamente está presente en el componente aditivo de la composición reactiva al isocianato para controlar la estructura celular de la espuma de poliuretano flexible y para mejorar la miscibilidad de los componentes y la estabilidad de la espuma de poliuretano flexible. Los surfactantes adecuados incluyen cualquier surfactante conocido en la técnica, tales como silicones y etoxilatos de nonilfenol. Típicamente, el surfactante es una silicona. Más específicamente, la silicona típicamente es un copolímero de bloque de polidimetilsiloxano-polioxialquileno . El surfactante puede seleccionarse de acuerdo a la reactividad del poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario y el segundo poliol. El surfactante típicamente está presente en la composición reactiva al isocianato en una cantidad de 0.5 a 2 partes en peso en base a 100 partes en peso del poliol total presente en la composición reactiva al isocianato. Un ejemplo específico de un surfactante para los propósitos de la presente invención es la silicona U-2000, comercialmente disponible de Momentive Performance Materials of Friendly, Virginia Occidental.

Un agente de soplado típicamente está presente en el componente aditivo de la composición reactiva al isocianato para facilitar la formación de la espuma de poliuretano flexible. Es decir, como se conoce en la técnica, durante la reacción de formación de la espuma de poliuretano flexible entre la composición de poliisocianato y la composición reactiva al isocianato, el agente de soplado promueve la liberación de un gas de soplado que forma vacíos de células en la espuma de poliuretano flexible. El agente de soplado puede ser un agente de soplado físico o un agente de soplado químico .

La terminología agente de soplado se refiere a agentes de soplado que no hacen reacción de manera química con la composición de poliisocianato y/o la composición reactiva al isocianato para proporcionar el gas de soplado. El agente de soplado físico puede ser un gas o líquido. El agente de soplado físico líquido típicamente se evapora en un gas cuando se calienta, y típicamente regresa a un líquido cuando se enfría. El agente de soplado físico típicamente reduce la conductividad térmica de la espuma de poliuretano flexible. Los agentes de soplado físicos, adecuados, para los propósitos de la invención en cuestión pueden incluir C02 líquido, acetona, y combinaciones de los mismos. Los agentes de soplado físicos más típicos normalmente tienen un potencial de agotamiento de la capa de ozono de cero.

La terminología agente de soplado químico se refiere a agentes de soplado que hacen reacción de manera química con la composición de poliisocianato o con otros componentes para liberar un gas para la formación de espuma. Los ejemplos de agentes de soplado químicos que son adecuados para los propósitos de la invención en cuestión incluyen ácido fórmico, agua, y combinaciones de los mismos.

El agente de soplado típicamente está presente en la composición reactiva al isocianato en una cantidad de 0.5 a 20 partes en peso en base a 100 partes en peso del poliol total presente en la composición reactiva al isocianato. Un ejemplo especifico de un agente de soplado que es adecuado para los propósitos de la presente invención es agua.

El componente aditivo de la composición reactiva al isocianato también puede incluir un agente de bloqueo. El agente de bloqueo típicamente está presente en el componente aditivo de la composición reactiva al isocianato para retardar el tiempo de formación en consistencia cremosa e incrementar el tiempo de curado de la espuma de poliuretano flexible. Los agentes de bloqueo adecuados incluyen cualquier agente de bloqueo conocido en la técnica. Típicamente, el agente de bloqueo es un ácido polimérico, es decir un polímero con unidades de repetición y múltiples grupos funcionales ácidos. Un experto en la técnica típicamente selecciona el agente de bloqueo de conformidad con la reactividad de la composición de poliisocianato . El agente de bloqueo típicamente está presente en la composición reactiva al isocianato en una cantidad de 0.05 a 1.5 partes en peso en base a 100 partes en peso del poliol total presente en la composición reactiva al isocianato. Un ejemplo específico de un surfactante para los propósitos de la presente invención es Dabco™ BA100 comercialmente disponible de Air Products and Chemicals, Inc. of Allentown, Pensilvania.

Además, la espuma de poliuretano flexible de la presente invención típicamente está libre de aditivos retardadores de flama. Inesperadamente, aún sin la inclusión de aditivos retardadores de flama, la espuma de poliuretano flexible exhibe retardo de flama según las pruebas de inflamabilidad de conformidad con las regulaciones del Boletín Técnico de California 117 independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión de la espuma de poliuretano flexible. Es decir, incluso al experimentar los efectos de la fatiga a la flexión, tal como estructura celular comprometida, lo cual permite una circulación de oxígeno incrementada dentro de la espuma de poliuretano flexible y típicamente incrementa la inflamabilidad de la espuma de poliuretano flexible, la espuma de poliuretano flexible de la presente invención inesperadamente exhibe un retardo de flama independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión de la espuma de poliuretano flexible. Se cree que la inclusión del MDI polimérico y el MDI monomérico en las cantidades establecidas anteriormente, en vez del TDI el cual convencionalmente se utiliza para impartir retardo de flama a las espumas de poliuretano flexibles, en combinación con el poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario y el segundo poliol, ambos tienen los pesos molecular promedio en peso establecidos anteriormente, inesperadamente se proporciona a la espuma de poliuretano flexible un retardo de flama independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión. Además, se cree que la inclusión del MDI polimérico y el MDI monomérico en las cantidades establecidas anteriormente, en combinación con el poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario y el segundo poliol también se proporciona inesperadamente a la espuma de poliuretano flexible flexibilidad y una densidad menor a 100 kg/m3. En particular, como ge establece anteriormente, sin pretender limitarse por alguna teoría, se cree que la composición de poliisocianato, que comprende el componente de MDI polimérico y el componente de MDI monomérico, contribuye al excelente retardo de flama de la espuma de poliuretano flexible debido a que el componente de MDI monomérico y el componente de MDI polimérico cambian las características de fusión de la espuma de poliuretano flexible. Más específicamente, se cree que la composición de poliisocianato proporciona a las espumas de poliuretano flexibles de la presente invención una matriz cristalina continua que proporciona una barrera calcinada para la propagación de flama. Adicionalmente , se cree que la composición de poliisocianato minimiza la formación de vapor cuando la espuma de poliuretano flexible de la presente invención se expone al calor. Puesto que la propagación de flama requiere una fase de vapor, la espuma de poliuretano flexible de la presente invención exhibe un excelente retardo de flama según las pruebas de inflamabilidad de conformidad con el Boletín Técnico de California 117.

El método para formar la espuma de poliuretano flexible comprende los pasos de proporcionar la composición de poliisocianato, que proporciona la composición reactiva al isocianato, y hacer reaccionar la composición de poliisocianato con la composición reactiva al isocianato para formar la espuma de poliuretano flexible. El método puede comprender además las etapas de proporcionar el componente catalizador y hacer reaccionar la composición de poliisocianato con la composición reactiva al isocianato en la presencia del componente catalizador para formar la espuma de poliuretano flexible.

La composición de poliisocianato y la composición reactiva al isocianato típicamente hacen reacción a un índice de isocianato mayor o igual a 0.7, más típicamente mayor o igual a 0.9. La terminología índice de isocianato se define como la relación de grupos NCO en la composición de poliisocianato respecto a los grupos hidroxilo en la composición reactiva al isocianato. La espuma de poliuretano flexible de la presente invención puede formarse mezclando la composición de poliisocianato y la composición reactiva al isocianato para formar una mezcla a temperatura ambiente o a temperaturas ligeramente elevadas, por ejemplo 15 a 30°C. En ciertas modalidades en las cuales la espuma de poliuretano flexible se forma en un molde, se apreciara que la composición de poliisocianato y la composición reactiva al isocianato pueden mezclarse para formar la mezcla antes de colocar la mezcla en el molde. Por ejemplo, la mezcla puede verterse en un molde abierto o la mezcla puede inyectarse en un molde cerrado. Alternativamente, la composición de poliisocianato y la composición reactiva al isocianato pueden mezclarse para formar la mezcla dentro del molde. En esta modalidad, al término de la reacción de formación de espuma de poliuretano flexible, la espuma de poliuretano flexible toma la forma del molde. La espuma de poliuretano flexible puede formarse, por ejemplo, en máquinas de moldeado de baja presión, sistemas transportadores de plástico celular esponjado en bloques de baja presión, máquinas de moldeado de alta presión, incluyen máquinas de componentes múltiples, sistemas transportadores de plástico celular esponjado en bloques de alta presión, y/o mediante mezclado manual.

En ciertas modalidades, la espuma de poliuretano flexible se forma o coloca en un sistema transportador de plástico celular esponjado en bloques, el cual típicamente forma una espuma de poliuretano flexible que tiene una forma rectangular alargada o circular. Es particularmente ventajoso formar la espuma de poliuretano flexible en sistemas transportadores de plástico celular esponjado en bloques debido a la excelente capacidad de procesamiento de la espuma de poliuretano flexible. Como se conoce en la técnica, los sistemas transportadores de plástico celular esponjado en bloques típicamente incluyen una cabeza de mezclado mecánico para mezclar componentes individuales, una bandeja para contener una reacción de la formación de espuma de poliuretano flexible, una banda transportadora para el enjugado y curado de la espuma de poliuretano flexible, y una unidad de barra de desprendimiento para llevar la espuma de poliuretano flexible que se expande a la banda transportadora.

La espuma de poliuretano flexible de la presente invención tiene una densidad menor a 100 kg/m3. Típicamente, la espuma de poliuretano flexible tiene una densidad mayor o igual a 10 y menor a 10, más típicamente mayor o igual a 10 y menor o igual a 65, y más típicamente mayor o igual a 15 y menor o igual a 45 kg/m3. Inesperadamente, a pesar de tener una densidad menor a 100 kg/m3 y estar libre de aditivos retardadores de flama, la espuma de poliuretano flexible exhibe un retardo de flama según las pruebas de inflamabilidad de conformidad con las regulaciones del Boletín Técnico de California 117 independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión de la espuma de poliuretano flexible. Es decir, la espuma de poliuretano flexible de la presente invención típicamente exhibe un excelente retardo de flama y satisface los requerimientos de la prueba de Flama Abierta Vertical y las Pruebas de Detección de Resistencia e Incandescencia de los Cigarrillos de acuerdo a los procedimientos de prueba que se especifican en la Sección A y Sección D del Boletín Técnico de California 117, incluso después de someterse a un ciclo de carga repetido para inducir la fatiga a la flexión.

Más específicamente, la prueba de Flama Abierta Vertical mide una cantidad de tiempo que la espuma de poliuretano flexible exhibe una flama después de que una flama abierta se elimina, es decir, un tiempo de flama residual. Los resultados de la prueba de Flama Abierta Vertical se registran como una longitud de carbonización, es decir, una distancia desde un extremo expuesto a la flama de la espuma de poliuretano flexible hasta un borde superior de un área vacía resultante, junto con el tiempo de flama residual. Las pruebas de Detección de Incandescencia y Resistencia de los Cigarrillos miden una resistencia de la espuma de poliuretano flexible a quemarse y arder lentamente.

Inesperadamente, la espuma de poliuretano flexible de la presente invención típicamente exhibe un tiempo de flama residual menor de cinco, más típicamente menor de tres, más típicamente menor de uno, segundos. Es decir, la espuma de poliuretano flexible no continua flameando por más de cinco segundos después de que se elimina la flama abierta, minimizando asi los riesgos de daños por quemaduras cuando la espuma de poliuretano flexible se utiliza en artículos de confort y soporte para mobiliario. Además, la espuma de poliuretano flexible inesperadamente tiene una longitud de carbonización, es decir, la distancia desde un extremo de la espuma de poliuretano flexible el cual está expuesto a la flama hasta un borde superior de un área vacía de la espuma de poliuretano flexible, menor de seis pulgadas, más típicamente menor de tres pulgadas. Es decir, la distancia desde el extremo de la espuma de poliuretano flexible que está expuesto a un borde superior del área vacía resultante es menor de seis pulgadas. Por consiguiente, la espuma de poliuretano flexible minimiza los riesgos de daños por quemadura causados por artículos de mobiliario expuestos a flamas abiertas, tales como velas, fósforos, o encendedores. Adicionalmente, la espuma de poliuretano flexible típicamente retiene más de 80, más típicamente más de 90, más típicamente más de 99, por ciento de su peso después de arder lentamente cuando no experimenta fatiga a la flexión. Inesperadamente, después de experimentar fatiga a la flexión, la espuma de poliuretano flexible retiene más del 80 por ciento de su peso. Es decir, la espuma de poliuretano flexible típicamente retiene más de 80 por ciento de su peso pre-incandescencia, incluso después de experimentar fatiga a la flexión. Puesto que la fatiga a la flexión compromete la estructura celular de las espumas de poliuretano flexibles, y permite una circulación de oxigeno incrementada dentro de la espuma, la fatiga a la flexión usualmente incrementa la inflamabilidad de la espuma de poliuretano flexible de fuentes tales como cigarrillos que se queman lentamente o flamas abiertas. Sin embargo, la espuma de poliuretano flexible de la presente invención inesperadamente exhibe un retardo de flama independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión de la espuma de poliuretano flexible.

Además, la espuma de poliuretano flexible de la presente invención no solamente exhibe un retardo de flama independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión de la espuma de poliuretano flexible, sino que también exhibe excelentes propiedades de confort y soporte, por ejemplo flexibilidad y estabilidad.

En particular, la espuma de poliuretano flexible de la presente invención típicamente exhibe una resistencia a la tensión mayor de 10 psi, una elongación mayor del 100 por ciento, y una resistencia al desgarro mayor de 10 ppi cuando se mide de acuerdo con ASTM D3574. La resistencia a la tensión, resistencia al desgarro, y propiedades de elongación describen la capacidad de la espuma de poliuretano flexible de resistir el manejo durante la fabricación u operaciones de ensamble. Por lo tanto, en vista de los excelentes valores de resistencia a la tensión, resistencia al desgarro, y elongación antes mencionados, la espuma de poliuretano flexible es rentable para fabricarse.

La espuma de poliuretano flexible típicamente exhibe una resiliencia mayor al 45 por ciento. La resiliencia mide una tendencia de la espuma de poliuretano flexible a "rebotar" o recuperarse después de que se elimina una fuerza de compresión, y es una propiedad de soporte especialmente importante para las espumas de poliuretano flexibles utilizadas en artículos de mobiliario. La resiliencia de la espuma de poliuretano flexible se determina dejando caer una bola de acero desde una altura de referencia sobre la espuma de poliuretano flexible y midiendo la altura pico de rebote de la bola. La resiliencia se expresa en por ciento de la altura de referencia.

La espuma de poliuretano flexible típicamente también exhibe una capacidad de resistir el desgaste y desgarro, es decir la fatiga a la flexión, que se mide de acuerdo a ASTM D4065. La capacidad de resistir el desgaste y desgarro se mide comprimiendo repetidamente la espuma de poliuretano flexible y midiendo un cambio en una deflexión por fuerza de indentación (IFD) del 40%. Cuarenta por ciento de la IFD se define como la cantidad de fuerza en libras requerida para mellar un pie indentador redondo de 50 pulgadas2, en la espuma de poliuretano flexible a una distancia de 40% del grosor de la espuma de poliuretano flexible. Para medir la fatiga a la flexión, se mide una altura original de la espuma de poliuretano flexible y se determina una cantidad de fuerza correspondiente a una IFD del 40%. La espuma de poliuretano flexible se somete entonces a golpeteo repetido durante 80,000 ciclos a una fuerza IFD del 40%. Después del golpeteo, la altura de la espuma de poliuretano flexible se mide de nuevo entonces y se calcula un porcentaje de pérdida de altura. El porcentaje de pérdida de altura de la espuma de poliuretano flexible típicamente es menor a 10 por ciento.

Adicionalmente, una cantidad de fuerza requerida para lograr una IFD del 25% de la espuma de poliuretano flexible típicamente es de 5 a 125 lb/50 pulgada2. Un factor de soporte para la espuma de poliuretano flexible, es decir, una cantidad de fuerza requerida para lograr una IFD del 65% dividida por la cantidad de fuerza requerida para lograr una IFD del 25%, típicamente es mayor a 2.0. Por lo tanto, como se establece anteriormente, la espuma de poliuretano flexible exhibe excelentes propiedades de confort y soporte cuando se utiliza en artículos de mobiliario.

EJEMPLOS Se pretende que los siguientes ejemplos ilustren la invención y que de ninguna manera se vean como limitantes del alcance de la invención.

Una espuma de poliuretano flexible se forma de acuerdo al método establecido anteriormente. Más específicamente, la espuma de poliuretano flexible se forma a partir de la composición de poliisocianato específica y la composición reactiva al isocianato de las formulaciones listadas en la Tabla 1. Excepto cuando se indique, las cantidades en la Tabla 1 se listan en partes en peso en base a 100 partes en peso del poliol total en la formulación de la espuma de poliuretano flexible .

Tabla 1: Formulaciones de la Espuma de Poliuretano Flexible Componente Ej. 1 Ej. 2 Ej. Comp. Ej. Comp. Ej. Comp. 3 4 5 Composición de poliisocianato Isocianato A 56.3 56.3 - - - Isocianato B - - 40.3 40.0 35.1 Composición reactiva al isocianato Poliol C 44.0 44.0 65.0 65.0 - Poliol D 56.0 56.0 35.0 - 72.0 Poliol E - - - 35.0 - Poliol F - - - - 28.0 Agente de Reticulación G 2.0 2.0 1.7 1.8 1.4 Agente de Reticulación H - - - - 1.5 Solvente J 5.0 5.0 - - - Componente Catalizador Catalizador K 0.075 0.075 0.070 0.080 0.040 Catalizador L 0.075 0.075 0.040 0.040 0.030 Catalizador 0.125 0.125 - - 0.330 Catalizador N - - 0.040 0.050 - Componente Aditivo Surfactante P 1.0 1.0 1.2 1.3 1.0 Agente de Bloqueo Q 0.10 0.10 - - - Agua (total = agregada + 3.15 3.15 3.15 3.15 2.61 presente en polioles) Aditivo Retardador de Flama R - 3.0 3.0 3.0 - Indice de Isocianato 0.97 0.97 1.05 1.05 1.02 % de Isocianato A 100 100 - - - % de Isocianato B - - 100 100 100 El isocianato A es una composición de poliisocianato que comprende un componente de diisocianato de difenilmetano (MDI) polimérico y un componente de diisocianato de difenilmetano (MDI) monomérico que comprende 2, 4' -MDI. El 2, ' -MDI está presente en el componente de MDI monomérico en una cantidad mayor a 35 partes en peso del 2, ' -MDI a base de 100 partes en peso del componente de MDI monomérico. El componente de MDI polimérico está presente en la composición de poliisocianato en una cantidad menor a 40 partes en peso en base a 100 partes en peso de la composición de poliisocianato.

El isocianato B es diisocianato de tolueno (TDI).

El Poliol C es un poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario que comprende el Poliol Portador Cl y partículas de estireno y acrilonitrilo co-polimerizados . Las partículas de estireno y acrilonitrilo co-polimerizados se dispersan en el Poliol Portador Cl en una cantidad de aproximadamente 30 partes en peso de partículas en base a 100 partes en peso del Poliol Portador Cl. El Poliol Portador Cl tiene un peso molecular promedio en peso de aproximadamente 5,00 g/moles. El poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario es un poliol de poliéter iniciado con glicerina que tiene moléculas de terminación de óxido de etileno para proporcionar la terminación de hidroxilo primario. Las moléculas de terminación de óxido de etileno típicamente están presentes en el poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario en una cantidad de 5 a 20 partes en peso en base a 100 partes en peso del Poliol C.

El Poliol D es un poliol de poliéter convencional iniciado con tripropilenglicol que tiene moléculas de terminación de óxido de etileno los cuales proporcionan grupos de hidroxilo primario. El Poliol D tiene un peso molecular promedio en peso de aproximadamente 4,000 g/moles y una funcionalidad nominal de 3. El Poliol D tiene un número hidroxilo de aproximadamente 35. Los tapones de óxido de etileno están presentes en el Poliol D en una cantidad de 5 a 20 partes en peso en base a 100 partes en peso del Poliol D. El Poliol E es un triol convencional con grupos terminales de hidroxilo primario que contienen un paquete inhibidor. El Poliol E tiene un número hidroxilo de 25 mg KOH/g y una funcionalidad nominal de 3.

El Poliol F es un poliol de poliéter de injerto que comprende el Poliol Portador Fl y partículas de estireno y acrilonitrilo co-polimerizados . Las partículas de estireno y acrilonitrilo co-polimerizados se dispersan en el Poliol Portador Fl en una cantidad mayor de 25 partes en peso en base a 100 partes en peso del Poliol Portador Fl . El Poliol F tiene un número hidroxilo menor de 30 mg KOH/g y una viscosidad de 2, 950 cps a 25°C. El Poliol Portador Fl es un poliol de poliéter iniciado con glicerina que tiene moléculas de terminación de óxido de etileno para proporcionar la terminación de grupos de hidroxilo primario. Las moléculas de terminación de óxido de etileno están presentes en el Poliol Portador Fl en una cantidad de 5 a 20 partes en peso en base a 100 partes en peso del Poliol Portador Fl .

El agente de reticulación F es dietanolamina en agua. La dietanolamina está presente en el Agente de Reticulación G en una cantidad de aproximadamente 85 partes en peso en base a 100 partes en peso del Agente de Reticulación G.

El Agente de Reticulación H tiene una funcionalidad < 3 y un número hidroxilo de 860 mg KOH/g. El Solvente J es un agente de soplado líquido.

El Catalizador K es una solución al 33% de trietilendiamina en dipropilenglicol .

El Catalizador K es una solución al 70% de bis (dimetilaminoetil ) éter en dipropilenglicol .

El Catalizador M es una solución al 50% de octanoato estannoso en ftalato de dioctilo.

El catalizador N es dibutilestañodilaurato .

El Surfactante P es un copolimero de bloque de polidimetilsiloxano-polioxialquileno .

El Agente de Bloqueo Q es un ácido polimérico que es reactivo con isocianato para formar catalizadores de acción retardada in situ. El Agente de Bloqueo Q tiene un número hidroxilo de 210 mg KOH/g, una gravedad especifica de 1.1 g/cm3 a 21°C, y un número de acidez de 140 mg KOH/g.

El Aditivo Retardador de Flama R es tris ( 1 , 3-dicloro-2-propil) fosfato.

Cada una de las formulaciones de los Ejemplos 1-2 y Ejemplos Comparativos 3-5 se procesa en una máquina Cannon-Viking Maxfoam de acuerdo a las condiciones de procesamiento establecidas en la Tabla 2. La máquina Cannon-Viking Maxfoam tiene una cabeza de mezclado mecánico para mezclar componentes individuales, una bandeja para contener una reacción de formación de espuma de poliuretano flexible, un transportador para el enjuague y cura de la espuma de poliuretano flexible, y una unidad de barra de desprendimiento para llevar la espuma de poliuretano flexible que se expande a la banda transportadora .

Específicamente, para formar la espuma de poliuretano flexible de los Ejemplos 1 y 2, una primera corriente de Isocianato A de la composición de poliisocianato se transporta a una temperatura de aproximadamente 73°F y una presión de 805 psi a la cabeza de mezclado mecánico. Una segunda corriente de la composición reactiva al isocianato de los Ejemplos 1 y 2 también se transporta a una temperatura de aproximadamente 80°F a la cabeza de mezclado mecánico. La cabeza de mezclado mecánico mezcla la primera corriente y la segunda corriente a una velocidad de 4,000 rpm para formar las mezclas de reacción del Ejemplo 1 y Ejemplo 2. Las mezclas de reacción de los Ejemplos 1 y 2 se alimentan a la bandeja donde la composición de poliisocianato y la composición reactiva al isocianato continúan reaccionando. La espuma de poliuretano flexible expandida pasa de la parte superior de la bandeja a la unidad de barra de desprendimiento. La unidad de barra de desprendimiento lleva la espuma de poliuretano flexible sobre y a lo largo del transportador para el término del enjuague y cura de la espuma de poliuretano flexible.

Las espumas de poliuretano flexibles de los Ejemplos Comparativos 3-5 se preparan de la misma manera. Es decir, las espumas de poliuretano flexibles de los Ejemplos Comparativos 3-5 se procesan a través de la máquina Cannon-Viking Maxfoam de acuerdo a las condiciones de procesamiento establecidas en la Tabla 2.

Tabla 2 : Condiciones de Procesamiento para Formar la Espuma Poliuretano Flexible Condición (unidad) Ej. 1 Ej. 2 Ej. Comp. Ej. Comp. Ej. Comp. 3 4 5 Cantidad Medida (kg/min) Isocianato A 36.93 36.29 - - - Isocianato B - - 77.23 77.24 30.07 Poliol C 28.9 28.4 47.8 47.8 - Poliol D 36.7 36.1 25.7 - 85.6 Poliol E - - - 25.7 - Preparación de Poliol D y Poliol F - - - - 85.6 Agente de Reticulación G o H 1.312 1.289 1.250 1.324 1.199 Solvente J 3.3 3.2 - - - Catalizador K 0.098 0.097 0.103 0.118 0.137 Catalizador L 0.197 0.193 0.118 0.118 0.103 Catalizador M 0.082 0.081 - - 0.283 Catalizador N - - 0.176 0.220 - Surfactante P 0.656 0.644 0.883 0.956 0.856 Agente de Bloqueo Q 0.066 0.066 - - - Agua Agregada 1.856 1.823 2.111 2.104 1.713 Aditivo Retardador de Flama R - 0.851 1.434 1.435 - Condiciones de Procesamiento Velocidad del transportador (fpm) 10 10 12 12 12 Temperatura de la comp. reactiva 73 73 494 491 68 al isocianato (°F) Temperatura de la comp. de 80 80 78 79 80 polüsocianato (°F) Temperatura ambiente (°F/ 82/20/ 82/20/ 73/23/ 73/23/ n/a Humedad %/Atm) 29.6 29.6 29.4 29.4 Velocidad del mezclador (rpm) 4,000 4,000 4,500 4,500 4,500 Presión del gas N2 (psig) 52.0 52.0 43 44 n/a Relación de flujo de gas N2 (L/m) 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 Presión de la cabeza de mezclado 17 17 24 24 22 mecánico (psig) Las espumas de poliuretano flexibles resultantes de los Ejemplos 1-2 y Ejemplos Comparativos 3-5 se curan durante 24-48 horas. Las espumas de poliuretano flexibles de los Ejemplos 1-2 y Ejemplos Comparativos 3-5 se cortan entonces en muestras de 4" de grosor para usarse en varias pruebas para determinar los valores de varias propiedades de confort y soporte, es decir propiedades físicas y de fatiga, e inflamabilidad.

Las muestras se prueban para determinar una densidad de 68 °C y 50% de humedad relativa de acuerdo con ASTM D3574, una deflexión de fuerza de indentación (IFD), y un factor de soporte. El 25% de IFD se define como una cantidad de fuerza en libras requerida para mellar un pie indentador redondo de 50 pulgadas2 en la muestra a una distancia del 25% del grosor de la muestra. De manera similar, un 65% de IFD se define como la cantidad de fuerza en libras requerida para mellar el pie indentador en la muestra a una distancia del 65% del grosor de la muestra. El factor de soporte es la cantidad de fuerza requerida para lograr el 65% de IFD dividida por la cantidad de fuerza requerida para lograr 25% de IFD.

Las muestras se prueban para resistencia a la tracción, elongación, y resistencia al desgarro de acuerdo con ASTM D3574. La resistencia a la tracción, la resistencia al desgarro, y propiedades de elongación describen la capacidad de la espuma de poliuretano flexible de resistir el manejo durante la fabricación u operaciones de ensamble. Específicamente, la resistencia a la tracción es la fuerza en libras/pulgada2 requerida para estirar la espuma de poliuretano flexible hasta un punto de rotura. La resistencia al desgarro es la medida de la fuerza requerida para continuar un desgarro en la espuma de poliuretano flexible después de que se ha comenzado una hendidura o rotura, y se expresa en libras/pulgada (ppi). Los valores de resistencia al desgarro por arriba de 1.0 ppi son especialmente deseables para aplicaciones que requieran sujetarse con grapas, coserse o clavar con tachuelas a un substrato sólido, tal como mobiliario o ropa de cama los cuales son artículos de confort y soporte. Finalmente, la elongación es una medida del porcentaje que la espuma de poliuretano flexible se estirará desde una longitud original antes de romperse.

La resiliencia de las espumas de poliuretano flexibles se mide de acuerdo con ASTM D3574 dejando caer una bola de acero desde una altura de referencia sobre las muestras y midiendo una altura pico de rebote de la bola. La altura pico de rebote de la bola, expresada como un porcentaje de la altura de referencia, es la resiliencia de la espuma de poliuretano flexible.

Las espumas de poliuretano flexibles de los Ejemplos 1-2 y Ejemplos Comparativos 3-5 también se prueban por su capacidad de resistir el desgaste y desgarro, es decir, la fatiga a la flexión, de acuerdo con ASTM 34065 comprimiendo repetidamente las espumas de poliuretano flexibles y midiendo un cambio en 1 IFD. Para medir la fatiga a la flexión, se mide una altura de la muestra original y se determina una cantidad de fuerza correspondiente al 40% de IFD para la muestra. Las muestras se someten entonces a golpeteo repetido por 80,000 ciclos al 40% de fuerza IFD. Después del golpeteo, la altura de la muestra y el 40% de la fuerza IFD se vuelven a medir entonces y se calcula un porcentaje de pérdida de altura y pérdida de dureza.

Las espumas de poliuretano flexibles de los Ejemplos 1-2 y Ejemplos Comparativos 3-5 también se evalúan para fatiga estática, deformación permanente por compresión, y deflexión por fuerza de compresión (CFD) , cada una de acuerdo con ASTM D3574. La fatiga estática es una medida de una pérdida en el desempeño de carga de la espuma de poliuretano flexible. La fatiga estática se mide sometiendo la espuma de poliuretano flexible a una compresión constante de 75% de la altura original de la muestra durante 17 horas a temperatura ambiente. A continuación, la deformación permanente por compresión es una medida de la pérdida parcial permanente de altura original de la espuma de poliuretano flexible después de una compresión debida a un doblez o colapso de estructuras celulares dentro de la espuma de poliuretano flexible. La deformación permanente por compresión se mide comprimiendo la espuma de poliuretano flexible al 90%, es decir al 10% de su grosor original, y manteniendo la espuma de poliuretano flexible bajo tal compresión a 70°C durante 22 horas. La deformación permanente por compresión se expresa como un porcentaje de la compresión original. Finalmente, la CFD es una medida del desempeño de carga de la espuma de poliuretano flexible y se mide comprimiendo la espuma de poliuretano flexible con un pie de compresión plano que es más grande que la muestra. La CFD es la cantidad de fuerza ejercida por el pie de compresión plano y típicamente se expresa a 25%, 40%, 50%, y/o 65% de compresión de la espuma de poliuretano flexible .

Adicionalmente , las espumas de poliuretano flexibles de los Ejemplos 1-2 y Ejemplos Comparativos 3-5 también se someten a envejecimiento por humedad para deformación permanente por compresión y CFD, y envejecimiento por calor para resistencia a la tracción y elongación de acuerdo a ASTM 3547. El envejecimiento por humedad es un método de prueba de envejecimiento acelerado bajo condiciones de 220°F durante 3 horas a humedad relativa al 100%. El envejecimiento por calor es un método de prueba de envejecimiento acelerado bajo condiciones de 220°F durante 3 horas. Los resultados de la prueba de la espuma de poliuretano flexible envejecida con calor se denotan como HTAG en la Tabla 3.

Además, se mide la porosidad de las muestras de acuerdo a la prueba de flujo de aire de ASTM D2574. La prueba de flujo de aire mide la facilidad con la cual el aire pasa a través de las espumas de poliuretano flexibles. El' flujo de aire consiste en colocar una muestra en una cavidad sobre una cámara y crear una diferencial de presión de aire constante especificada. El valor de flujo de aire es la velocidad del flujo de aire, en pies cúbicos por minuto, requerida para mantener la diferencial de presión de aire constante. Dicho de otro modo, el valor del flujo de aire es el volumen de aire por segundo a temperatura y presión estándar requerido para mantener una diferencial de presión de aire constante de 25 Pa a través de una muestra de 2" x 2" x 1".

Lo que es muy importante, también se evalúa la inflamabilidad de las muestras después de experimentar fatiga a la flexión. Cada muestra se prueba para determinar el cumplimiento con los requerimientos de la Sección A y Sección D del Boletín Técnico de California 117, es decir la prueba de Flama Abierta Vertical, y las pruebas de Detección de Resistencia e Incandescencia para Cigarrillos.

Específicamente, la prueba de Flama Abierta Vertical mide una cantidad de tiempo en que las muestras exhiben una flama después de que se elimina una flama abierta. Para la prueba de Flama Abierta Vertical, las muestras se suspenden verticalmente 0.75 pulgadas arriba de un quemador y una flama se aplica verticalmente en medio de un borde inferior de las muestras durante 12 segundos. Los resultados de la prueba de Flama Abierta Vertical se registran como una longitud de carbonización, es decir una distancia desde el extremo expuesto a la flama de la muestra hasta un borde superior de un área vacia resultante. La prueba de flama abierta vertical se realiza en muestras de espuma, originales y acondicionadas, envejecidas con calor.

Las pruebas de Detección de Resistencia e Incandescencia para Cigarrillos, mide una resistencia de la espuma de poliuretano flexible a quemarse y arder lentamente asi como el encendido de cigarrillos. Para ambas pruebas de Detección de Resistencia e Incandescencia para Cigarrillos, cada muestra se acondiciona durante al menos 24 horas a 70 +/- 5°F y menos de 55% de humedad relativa antes de probarse.

Para la prueba de Detección de Incandescencia, las muestras de espuma se prueban antes y después de experimentar fatiga a la flexión. Para establecer valores de referencia antes de que las muestras experimenten fatiga a la flexión, cada muestra de la espuma de poliuretano flexible se pesa y se registra un peso pre-prueba. La muestra se distribuye en una configuración en forma de L, es decir, una porción horizontal de la muestra se coloca adyacente a y en contacto con una porción vertical de la muestra. Un cigarrillo encendido se coloca adyacente a y en contacto tanto con la porción horizontal como con la porción vertical de la muestra, y la muestra y cigarrillo encendido se cubren con algodón o material de tela de sábanas de algodón/poliéster . El cigarrillo encendido se deja arder lentamente hasta que haya cesado toda evidencia de combustión durante al menos 5 minutos. Después de que ha cesado la combustión, las porciones no quemadas de las muestras se pesan y se comparan con los pesos pre-prueba para determinar el porcentaje de la espuma de poliuretano flexible que no ardió lentamente. Los resultados se registran como el % en peso retenido antes de la fatiga por golpeteo en la Tabla 3.

Para evaluar la resistencia a la incandescencia de los cigarrillos de la espuma de poliuretano flexible después que las muestras han experimentado fatiga a la flexión, las muestras se someten primero a un golpeteo repetido por 80,000 ciclos a 40% de la fuerza IFD, cada muestra de la espuma de poliuretano flexible se pesa, y se registra el peso pre-prueba después de la fatiga a la flexión. La prueba de Detección de Incandescencia se realiza entonces como se establece anteriormente. Después de que la combustión ha cesado, las porciones no quemadas de las muestras se pesan y se comparan con los pesos pre-prueba después de la fatiga a la flexión para determinar el porciento de espuma de poliuretano flexible que no arde lentamente. Los resultados se registran como el % en peso retenido después de la fatiga por golpeteo en la Tabla 3.

Un resumen de los valores de propiedades físicas, de fatiga, e inflamabilidad de las espumas de poliuretano flexibles de los Ejemplos 1-2 y Ejemplos Comparativos 3-5 se establece en la Tabla 3.

Tabla 3: Propiedades Físicas, de Fatiga, e Inflamabilidad de la Espuma de Poliuretano Flexible Propiedad (unidad) Ej. 1 Ej. 2 Ej. Comp. Ej. Comp. Ej. Comp. 3 4 5 Propiedades Físicas Densidad (pcf) 1.73 1.77 1.68 1.71 2.15 Elongación (%) 110 110 137 140 122 Resistencia a la tracción (psi) 17 16 22 23 22 Elongación HTAG (%) 105 106 145 152 125 Resistencia a la tracción HTAG (psi) 16 15 23 24 22 Resistencia al rompimiento (ppi) 1.6 1.5 2.3 2.6 2.1 Resiliencia (%) 51 51 53 55 64 IFD (libras/50 pulgada2) 25% 21 22 32 29 30 65% 52 54 70 65 72 25% al regreso 15 16 23 21 25 Factor de soporte 2.51 2.44 2.19 2.24 2.41 Deformaciones permanentes por compresión (% de deformación permanente) 50% 12 9 4 5 3 Envejecido con humedad 50% 13 11 8 9 4 CFD, envejecida por humedad 93 94 100 99 100 (% del 50% original) Flujo de aire (cfm) 0.9 1.0 0.7 1.1 1.4 Propiedades de Fatiga Fatiga Estática Altura, % de pérdida 4.9 4.2 2.8 3.0 1.7 IFD, 25% de pérdida 27 26 22 21 13 IFD, 65% de pérdida 23 22 20 20 13 Golpeteo, 80,000 ciclos Altura, % de pérdida 3.2 3.2 2.1 2.5 1.4 40% de IFD, % de pérdida 29 32 27 26 17 Propiedades de Inflamabilidad Flama Abierta Vertical del B.T. Cal. 117 Pasa Pasa Pasa Pasa Falla Flama residual (prom. seg.) 0.0 0.0 0.0 0.3 25.0 Longitud de carbonización (prom. pulg.) 2.7 2.2 3.2 2.8 12.0 HTAG de Flama Residual (seg., prom.) 0.0 0.0 0.3 0.0 n/a Longitud de carbonización (prom. pulg) 2.2 1.8 3.2 3.5 n/a Incandescencia del B.T. Cal 117 Pasa Pasa Pasa Falla Pasa % en peso retenido antes de la fatiga 99.4 98.7 98.0 72.8 96.2 por golpeteo % en peso retenido después de la 99.7 99.3 84.4 68.8 n/a fatiga por golpeteo Las espumas de poliuretano flexibles del Ejemplo 1 y Ejemplo 2 comprenden formulaciones idénticas, con la notable excepción de que la formulación del Ejemplo 2 incluye un aditivo retardador de flama mientras que la formulación del Ejemplo 1 está libre de aditivos retardadores de flama. Además, las espumas de poliuretano flexibles del Ejemplo 1, y Ejemplo 2 exhiben pérdida de porcentaje de altura idéntica cuando se someten a un golpeteo de 80,000 ciclos. Inesperadamente, sin embargo, la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo 1 exhibe un retardo de flama según las pruebas de inflamabilidad de conformidad con las regulaciones del Boletín Técnico de California 117 independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión de la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo 1 aún sin la inclusión de aditivos retardadores de flama. Además, puesto que la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo 1 está libre de aditivos retardadores de flama, la espuma de poliuretano flexible es rentable para fabricarse.

En contraste, la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo Comparativo 4 falla las pruebas de Detección de Resistencia e Incidencia para Cigarrillos del Boletín Técnico de California 117, aun cuando la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo Comparativo 4 incluya aditivo retardador de flama. En contraste, todas las espumas de poliuretano flexibles del Ejemplo 1, Ejemplo 2, Ejemplo Comparativo 3, y Ejemplo Comparativo 5 pasan la prueba de Detección de Resistencia e Incidencia para Cigarrillos del Boletín Técnico de California 117. Refiriéndose a la Tabla 1, todas las espumas de poliuretano flexibles del Ejemplo 1, Ejemplo 2, Ejemplo Comparativo 3, y Ejemplo Comparativo 5 comprenden el Poliol D, mientras que la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo Comparativo 4 excluye el Poliol D. Más específicamente, todas las espumas de poliuretano flexibles del Ejemplo 1, Ejemplo 2, y Ejemplo Comparativo 3 comprenden el Poliol C y Poliol D, mientras que la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo Comparativo 4 excluye el Poliol D. Por lo tanto, sin pretender limitarse por alguna teoría particular, se cree que el segundo poliol, Poliol D, de las espumas de poliuretano flexibles de los Ejemplos 1-2 y Ejemplos Comparativos 3 y 5, contribuye al retardo de flama de las espumas de poliuretano flexibles.

De manera similar, la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo Comparativo 5 falla la prueba de Flama Abierta Vertical del Boletín Técnico de California 117. Como se establece anteriormente, la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo Comparativo 5 también está libre de aditivos retardadores de flama. Por el contrario, todas las espumas de poliuretano flexibles de los Ejemplos 1-2 y Ejemplos 3-4 pasan la prueba de Flama Abierta ..Vertical del Boletín Técnico de California 117. Refiriéndose a la Tabla 1, todas las espumas de poliuretano flexibles de los Ejemplos 1-2 y Ejemplos Comparativos 3-4 comprenden el Poliol c, mientras que la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo Comparativo 5 excluye el Poliol C. Por lo tanto, sin pretender limitarse por una teoría, se cree que el poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario, Poliol c, de las espumas de poliuretano flexibles de los Ejemplos 1-2 y Ejemplos Comparativos 3-4 contribuye al retardo de flama de las espumas de poliuretano flexibles.

Finalmente, de las tres muestras que exhiben retardo de flama independientemente de la cantidad de fatiga a la flexión de la espuma de poliuretano flexible y que por lo tanto pasan ambas pruebas de Flama Abierta Vertical y pruebas de Detección de Resistencia e Incandescencia para Cigarrillos del Boletín Técnico de California 117, es decir, el Ejemplo 1, Ejemplo 2, y Ejemplo Comparativo 3, solamente la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo 1 exhibe retardo de flama con una formulación que está libre tanto de aditivos retardadores de flama como de TDI . Es decir, inesperadamente, la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo 1 exhibe retardo de flama según las pruebas de inflamabilidad de conformidad con las regulaciones del Boletín Técnico de California 117 independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión de la espuma de poliuretano flexible y no incluye un aditivo retardador de flama o TDI. Más bien, la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo 1 exhibe retardo de flama y se forma a partir de una formulación que comprende MDI. Puesto que el TDI típicamente es menos deseable que el MDI, la composición de poliisocianato del Ejemplo 1 exhibe características de procesamiento más aceptables en comparación con las composiciones de poliisocianato existentes que comprenden TDI. Incluso, la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo 1 exhibe retardo de flama según las pruebas de inflamabilidad de conformidad con las regulaciones del Boletín Técnico de California 117 independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión de la espuma de poliuretano flexible.

En particular, aun cuando experimenta fatiga a la flexión, lo cual compromete la estructura celular de la espuma de poliuretano flexible, permite una circulación de oxígeno incrementada dentro de la espuma, y típicamente incrementa la inflamabilidad de la espuma de poliuretano flexible, la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo 1 inesperadamente inhibe un retardo de flama independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión de la espuma de poliuretano flexible. Solamente la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo 1 retiene más del 99% de su peso tanto antes como después de experimentar fatiga a la flexión, y pasa las pruebas de Flama Abierta Vertical y de Detección de Resistencia e Incandescencia para Cigarrillos. Incluso después de fatiga a la flexión repetida, la espuma de poliuretano flexible del Ejemplo 1 exhibe un retardo de flama, sin la inclusión de un aditivo retardador de flama convencional en la formulación del Ejemplo 1. Se cree que la inclusión del MDI polimérico y el MDI monomérico en las cantidades establecidas anteriormente, en vez de TDI el cual se utiliza convencionalmente para impartir retardo de flama a las espumas de poliuretano flexibles, en combinación con el poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario y el segundo poliol, que tienen los pesos moleculares promedio en peso establecidos anteriormente, inesperadamente proporciona a la espuma de poliuretano flexible un retardo de flama independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión.

La invención se ha descrito de una manera ilustrativa, y se debe entender que se pretende que la terminología se utilice en la naturaleza de la descripción en vez de una limitación. Obviamente, son posibles muchas modificaciones y variaciones de la presente invención en vista de las enseñanzas anteriores. La invención puede practicarse de manera diferente a la descrita específicamente.

Claims

REIVINDICACIONES

1.- Una espuma de poliuretano flexible que tiene una densidad menor de 100 kg/m3 y caracterizada porque comprende un producto de reacción: una composición de poliisocianato que comprende: un componente de diisocianato de difenilmetano (MDI) polimérico) ; y un componente de diisocianato de difenilmetano (MDI) monomérico que comprende 2, 4' -MDI; en donde dicho 2, 4' -MDI está presente en dicho componente de MDI monomérico en una cantidad mayor a 35 partes en peso de dicho 2, 4' -MDI en base a 100 partes en peso de dicho componente de MDI monomérico; y una composición reactiva al isocianato que comprende; un poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario que comprende un poliol portador y partículas de estireno y acrilonitrilo co-polimerizados, dispersadas en dicho poliol portador, en donde dicho poliol portador tiene un peso molecular promedio en peso mayor o igual a 3,500 g/moles; y un segundo poliol diferente de dicho poliol de poli-éter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario; en donde dicha espuma de poliuretano flexible exhibe un retardo de flama según las pruebas de inflamabilidad de conformidad con las regulaciones del Boletín Técnico de California 117 independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión de dicha espuma de poliuretano flexible.

2. - Una espuma de poliuretano flexible como se establece en la reivindicación 1, caracterizada porque está libre de aditivos retardadores de flama.

3. - Una espuma de poliuretano flexible como se establece en la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque dicho poliol portador de dicho poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario tiene un peso molecular promedio en peso mayor o igual a 4,000 g/moles.

4. - Una espuma de poliuretano flexible como se establece en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque dicho segundo poliol tiene un peso molecular promedio en peso mayor o igual a 5,000 g/moles.

5. - Una espuma de poliuretano flexible como se establece en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque dichas partículas de estireno y acrilonitrilo co-polimerizados se dispersan en dicho poliol portador en una cantidad de 5 a 65 partes en peso de partículas en base a 100 partes en peso de dicho poliol portador.

6. - Una espuma de poliuretano flexible como se establece en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque dicho segundo poliol tiene un peso molecular promedio en peso mayor o igual a 1,000 g/moles.

7. - Una espuma de poliuretano flexible como se establece en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque dicha composición reactiva al isocianato comprende además un agente de reticulación que tiene una funcionalidad nominal menor de 4.

8. - Una espuma de poliuretano flexible como se establece en la reivindicación 7, caracterizada porque dicho agente de reticulación es dietanolamina .

9.- Una espuma de poliuretano flexible como se establece en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque dicho poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario está presente en dicha composición reactiva al isocianato en una cantidad de 5 a 95 partes en peso en base a 100 partes del poliol total presente en dicha composición reactiva al isocianato.

10. - Una espuma de poliuretano flexible como se establece en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque dicha composición reactiva al isocianato comprende además un componente catalizador.

11. - Un método para formar una espuma de poliuretano flexible, dicho método comprende los pasos de: proporcionar una composición de poliisocianato que comprende; un componente de diisocianato de difenilmetano (MDI) polimérico; y un componente de diisocianato de difenilmetano (MDI) monomérico que comprende 2, ' -MDI; en donde dicho 2, 4' -MDI está presente en el componente de MDI monomérico en una cantidad mayor a 35 partes en peso del 2, 4' -MDI en base a 100 partes en peso del componente de MDI monomérico; proporcionar una composición reactiva al isocianato que comprende; un poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario que comprende un poliol portador y partículas de estireno y acrilonitrilo co-polimerizados, dispersadas en el poliol portador, en donde el poliol portador tiene un peso molecular promedio en peso mayor o igual a 3,500 g/moles ; un segundo poliol diferente del poliol de poliéter de injerto con grupos terminales de hidroxilo primario; y hacer reaccionar la composición de poliisocianato con la composición reactiva al isocianato para formar la espuma de poliuretano flexible; en donde la espuma de poliuretano flexible exhibe un retardo de flama según una prueba de inflamabilidad de conformidad con las regulaciones del Boletín Técnico de California 117 independientemente de una cantidad de fatiga a la flexión de la espuma de poliuretano flexible.

12. - El método establecido en la reivindicación 11, caracterizado porque la espuma de poliuretano flexible se forma junto con un sistema transportador de plástico celular esponjado en bloques.

13. - El método establecido en la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque la etapa de hacer reaccionar la composición de poliisocianato con la composición reactiva al isocianato ocurre en la presencia de un componente catalizador para formar la espuma de poliuretano flexible.