PL227703B1 - Sposób wytwarzania nadających się do prania wiskoelastycznych pianek poliuretanowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wiskoelastycznych pianek poliuretanowych spełniających wymagania testów biozgodności, posiadających otwarte komórki oraz właściwości wi elokrotnego prania.

Znane powszechnie poliuretanowe pianki wiskoelastyczne przedstawione w opisie zgłoszenia patentowego US 2011/0136930 dotyczą klasycznych pianek wiskoelastycznych charakteryzujących się gęstościami 40-90 kg/m , odbojnością poniżej 20% oraz czasem powrotu do pierwotnej wielkości po usunięciu nacisku na poziomie 2-20 sekund. Pianki te cechuje przepuszczalność powietrza poniżej ₃ dcm /min. Nie mają one wystarczających właściwości do absorpcji wody a szczególnie zdolności do jej efektywnego usunięcia na drodze wirowania oraz suszenia w warunkach domowych. Podawane czysto w informacjach handlowych możliwości prania poduszek z pianki wiskoelastycznej dotyczą jedynie poszewek tkaninowych powlekanych na piankę poliuretanową. Ponadto pianki te wykazują tzw. pneumatyczny efekt wiskoelastyczny polegający na istnieniu w ich budowie komórek zamkniętych z perforowanymi membranami komórkowymi. Perforacje te działają jak „wentyle” w dętce samochodowej wypuszczając powoli powietrze podczas nacisku i wciągając ponownie w trakcie powrotu do stanu początkowego. Ilość i wielkość tych perforacji oraz siła nacisku determinuje właściwości wisk oelastycznych pianek tego typu. Pianki te zwykle w potocznej mowie nazywane są jako konwencjonalne wiskoelastyczne pianki poliuretanowe. Zjawisko to, zatem ma charakter czysto fizyczny. Większość konwencjonalnych wiskoelastycznych pianek poliuretanowych otrzymuje się przy indeksach izocyjanianowych od 0,6 do 0,8. Problem ten nabiera szczególnej ostrości w przypadku produkcji pianek blokowych, w których temperatura bloku osiąga około 160°C, co jest przyczyną licznych destrukcji struktury i parametrów aplikacyjnych. Stąd coraz częściej pojawiają się rozwiązania umożliwiające produkcję pianek wiskoelastycznych przy wyższych indeksach. Rozwiązania takie przedstawiono w opisie patentowym USA 6391935 B1 , w którym zaproponowano użycie monofunkcyjnych związków hydroksylowych tzw. monoli o ciężarze molowym większym od 1000 g/mol w ilościach 15-70% sumy polioli. W rozwiązaniu tym jednak skupiono głównie uwagę na poprawę parametrów przetwórczych oraz właściwości mechanicznych pianki.

W ostatnich latach opracowano nową generację pianek wiskoelastycznych z komórkami otwartymi zapewniającym dobrą przepuszczalność powietrza zaś efekt wiskoelastyczny osiąga się poprzez odpowiednią strukturę chemiczną membran w piance. Pianki te potocznie nazywane są strukturalnymi piankami wiskoelastycznymi. Efekt wiskoelastyczności tych pianek uzyskuje się na drodze doboru struktury chemicznej ich membran komórkowych. Ukształtowanie w tych piankach jedynie struktury otwarto komórkowej, chociaż jest to podstawowy warunek, nie daje możliwości uzyskania zdolności wyrobu do prania. Korzystnie jest, aby cechy budowy i struktury pianek dodatkowo zapewniały zdo lność wysokiej absorpcji wody, odpowiednie jej zatrzymanie oraz łatwości jej usuwania na drodze wirowania oraz suszenia. Zasadniczy wpływ na możliwość uzysk ania tych cech pianek ma odpowiedni dobór substratów (surowców wyjściowych) odpowiedzialnych za rodzaj membran komórkowych. K orzystnie dla cech pianek jest wyeliminowanie addytywnych środków modyfikujących pianki wiskoelastyczne stosowanych aktualnie w dotychczasowych rozwiązaniach. Dość dobre efekty uzyskano dzięki zmianie substratów w piankach przedstawionych w opisie zgłoszenia patentowego USA ₃

2013/0150476 A1. Pianki te cechuje przepływ powietrza na poziomie powyżej 60 dcm /minutę (a do₃ kładnie w przedziale wartości 102-120 dcm³/min.), odbojności 6-11%. Piankę otrzymano z użyciem pochodnych MDI o zawartości grup NCO na poziomie 32,8% przy zachowaniu indeksu izocyjanian owego na poziomie 0,8-1,0. Stosowano mieszaninę poliolową z polioli polieterowych opartych na kopolimerach polioksyetylenowych (EO) i polioksypropylenowych (PO). Jako nowość zastosowano jednofunkcyjne związki hydroksylowe (monole) o liczbie hydroksylowej 100-500 mg KOH/g w ilościach 0,1-5,0% względem sumy polioli. Monole te zalecane są w podanych przykładach szczególnie w przypadku stosowania wysokich indeksów izocyjanianowych. Interesujące pianki o wysokiej prze₃ puszczalności powietrza na poziomie 230 dcm³/min. przedstawiono w opisie patentowym USA 7022746 używając dwóch zasadniczych polioli w ilościach 30-70% każdego z nich, przy czym jeden poliol zawierał ugrupowania polioksyetylenowe (EO) na poziomie 70-100% zaś drugi poliol ugrupowania polioksypropylenowe (PO) na poziomie 70-100%. Do otrzymywania pianek zalecano stosowanie tych polioli w ilościach wagowych zapewniających równoważną ilość 1:1 ugrupowań PO : EO. W podanych przykładach prezentowanych w powyższym opisie patentowym stosowano katalizatory typu addytywnego (DABCO 33 LV), co uniemożliwia pranie wyrobów z tych pianek z uwagi na możliPL 227 703 B1 wość wypłukiwania ich z pianek podczas prania. Ponadto większość przedstawionych przykładów otrzymywania pianek to materiały wykonane przy indeksie izocyjanianowym na poziomie 0,8, co umożliwiało uzyskanie pianek o małej (obniżonej) twardości. Opisane pianki cechowała dość dobra odbojność. Jednakże pianki te miały dużo gorsze a czasami nawet eliminujące je z użycia czasy p owrotu na poziomie 4-60 sekund. Przyjmuje się, że korzystne cechy użytkowe umożliwiające zastosowanie w praktyce pianek wiskoelastycznych mają te o czasie powrotu w zakresie 2-6 sekund. Przedstawione w literaturze dotychczasowe sposoby rozwiązania problemu prania pianek wiskoelastycznych polegają na odpowiednim doborze polioli zawierających ugrupowania PO oraz EO. Poliole z dużą zawartością grup EO, powyżej 50%, odpowiedzialne są za tworzenie komórek otwartych w piankach wiskoelastycznych. Poliole te popularnie nazywane są otwieraczami komórek (ang. cell openers) i oprócz podwyższonych wartości przepuszczalności powietrza nadają wyrobom charakter hydrofilowy. Jednakże dowolne zwiększanie w recepturach polioli o dużej zawartości grup EO prowadzi do nadmiernego otwierania komórek, co najczęściej powoduje zwiększoną ilość pęknięć i w ostateczności opadnięcie pianki (tzw. kolaps z ang. collapse). W trakcie wytwarzania pianek przy wartościach indeksu izocyjanianowego ok. 1,0 dochodzi do nie kontrolowanego przebiegu procesu spieniania. Ponadto przy tym indeksie obserwuje się zwiększenie twardości pianek wiskoelastycznych, co obniża komfort ich użytkowania jako elementów konstrukcyjnych poduszek i materacy, a w tych wyrobach pianki wiskoelastyczne mają największe zastosowanie. Z tego powodu ogromna większość producentów wytwarza pianki o mniejszym indeksie izocyjanianowym oraz stosuje różnego typu monole o zróżnicowanej masie cząsteczkowej, które jako jednofunkcyjne związki, również skutecznie blokują przedłużanie łańcuchów w procesie spieniania. Wszystkie elementy kompozycji do wytwarzania pianek opisane w przedstawionym opisie patentowym pozwalają uzyskać pianki wiskoelastyczne o korzystnych cechach użytkowych do zastosowania jako elementy wygaszające drgania wibracyjne i dźwiękowe w izolacji samochodów, ale nie pozwalają otrzymać pianek przeznaczonych do prania i bezpośredniego kontaktu z ciałem ludzkim.

Poszukując wiskoelastycznych pianek poliuretanowych nadających się do prania wytworzono pianki według dotychczas stosowanych receptur. Pianki te scharakteryzowano w rozszerzonym, względem dotychczasowych praktyk, zakresie i stwierdzono, że te pianki otrzymywane przy indeksach izocyjanianowych 0,5-0,9 cechuje wysoka cytotoksyczność. Natomiast niską cytotoksycznością wyk azują się pianki otrzymywane przy indeksach 0,9-1,05, co umożliwiłoby stosowanie ich do zastosowań, w których pozostają w kontakcie z ciałem ludzkim np. w poduszkach i materacach. Jednakże pianki te przy tak wysokich indeksach wykazują zwykle stosunkowo duże twardości. Zatem chcąc otrzymać wyroby odpowiadające zapotrzebowaniom rynkowym zmniejszano indeks izocyjanianowy do wartości poniżej 0,9, przez co pianki te nie spełniały wymagań cytotoksyczności (biozgodności).

Sposób wytwarzania nadających się prania otwarto komórkowych wiskoelastycznych pianek poliuretanowych, w procesie poliaddycji polioli, zawierających ugrupowania etoksylowe i propoksylowe, ze związkami poliizocyjanianowymi polega na użyciu mieszaniny poliolowej zawierającej składniki posiadające ugrupowania etoksylowe w ilości powyżej 50% i stanowiącej 30-85% sumarycznej masy polioli. Korzystnie w sposobie poliaddycji oprócz polioli o wysokiej zawartości ugrupowań etoksylowych stosuje się inhibitory poliaddycji, stanowiące reaktywne i addytywne bezhalogenowe sole i estry kwasu fosforowego i/lub fosfonowego, w ilościach 0,2-10% wag. w stosunku do sumarycznej masy użytych polioli. Korzystnie w sposobie oprócz polioli zawierających wysokie zawartości ugrupowań etoksylowych stosuje się również poliole o masach molowych 500-1200 g/mol otrzymanych na drodze kopolimeryzacji tlenków etylenu i propylenu w dowolnych ilościach z użyciem hydroksylowych inicjatorów kopolimeryzacji o funkcyjności 2-6. Korzystnie w sposobie stosuje się reaktywne katalizatory aminowe wzrostu i żelowania, wbudowujące się w strukturę pianki, posiadające grupy funkcyjne mogące wchodzić w reakcje z grupami izocyjanianowymi, w ilościach 0,05-2,0% względem sumy masy polioli. Korzystnie w sposobie stosuje się substancje powierzchniowo czynne oraz wodę jako reaktywny czynnik spieniający w ilościach 1,5-4,0 cz. wag. na 100 cz. wag. sumy polioli, co zapewnia otrzymanie wyrobów o strukturze komórkowej - piankowej. Korzystnie w sposobie stosuje się w charakterze poliizocyjanianu mieszaninę pochodnych diizocyjanianodifenylometanu (MDI) i poliizocyjanianopolifenylenometanu (PMDI) o sumarycznej funkcyjności 2,0-2,2 jako samodzielnego składnika bądź z dodatkiem toluilenodiizocyjanianu (TDI) w ilościach do 50% wag. całkowitej masy użytego poliizocyjanianu. Korzystnie w sposobie wyroby końcowe, w postaci pianki wiskoelastycznej, można otrzymywać metodą swobodnego wzrostu w postaci bloków jak również w postaci pianki formowanej o gęstościach 40-90 kg/m z zachowaniem wysokich wartości przepuszczalności powietrza. Korzystnie w sposobie, dla zapewnienia biozgodności wyrobu, proces poliaddycji prowadzi się o obszarze wartości indeksów

PL 227 703 Β1 izocyjanianowych 0,9-1,05. Prowadzenie procesu spieniania według zgłoszenia pozwala na uzyskanie żądanej twardości pianek wiskoelastycznych z wysoką zawartością komórek otwartych oraz posiadających zdolności wielokrotnego prania przy zachowaniu biozgodności wyrobów. Zjawiska te nie były rozwiązywane jednocześnie w dotychczasowym stanie techniki. Ponadto w porównaniu do innych rozwiązań, w recepturach spieniania w zgłoszeniu zastosowano reaktywne dodatki modyfikujące pozwalające na podniesienie bezpieczeństwa ekologicznego wyrobów podczas procesu prania. Dzięki wprowadzeniu modyfikacji receptur spieniania otrzymano otwarto komórkową strukturę pianek dzięki czemu otrzymane wyroby wykazywały podwyższone wartości przepuszczalności powietrza. Jest to szczególnie korzystne przy ich zastosowaniu jako elementów wyposażenia sypialni dla osób pocących się np. chorych, gorączkujących, czy pocących się podczas snu. W takich aplikacjach cennym uzupełnieniem cech użytkowych pianek jest możliwość ich wielokrotnego prania, co zasadniczo podwyższa higienę i komfort użytkowania tych pianek. Przykłady receptur i sposobu wykonania pianek sposobem według zgłoszenia przedstawiono poniżej. Przedstawione receptury spieniania dotyczą otrzymywania poduszek sypialnych o wymiarach spotykanych aktualnie w handlu oraz pranych z użyciem pralek domowych.

Surowce

Poliole

Poliol 1	polieteroł o fimkcyjności 3, liczbie hydroksylowej 28-59 mg KOH/g, masie molowej ok. 3000 -12000g/mol, zawartość PO ok. 95%. Przykłady: Rokopol R 3000, Rokopol 3600,Rokopol MH 2000 (PCC Rokita), Arcol 1105(Bayer BMS)
Polio! 2	polieteroł o funkcyjności 3, liczbie hydroksylowej 155-165 mg KOH/g, masie molowej ok. 1000 g/mol, zawartość PO 85-100% Przykłady: Rokopol G 1000 (PCC Rokita)
Poliol 3	polieteroł o fimkcyjności 3, liczbie hydroksylowej 30-42 mg KOH/g, zawartość EO powyżej 50%. Przykłady: Voranol CP 1421 (Dow Chem.) Daltocel F 442 (Huntsman), Rokopol M 1170(PCC Rokita).
Poliol 4	polieteroł o fimkcyjności 3,liczbie hydroksylowej 125-127 mg KOH/g, masie molowej 1300 g/mol, zawartość EO powyżej 70%. Przykłady: Daltocel F 526 (Huntsman).
Izocyjaniany: Isol	mieszanina 4,4'-diizocyjanianodifenylometanu oraz o-(pizocyjanianobenzylo)fenyloizocyjanianu oraz poliizocyjanianopolifenylometanu, fijnkcyjność 2,0-2,2, zaw. grup NCO 32.032,8% Przykłady: Ongronat TR 4040( Wanhua -Węgry), Suprasec 2447(Huntsman)
Iso2	mieszanina Ongronatu TR 4040 z TDi 80 -50/50

Środki powierzchniowo czynne (SP):

SP

Tegostab B 4900; Tegostab B 2370 (Evonik)

PL 227 703 Β1

Katalizatory (Kat):

l.Jeffcat DPA	N-(3-dimetyloaminopropylo)-N,N-diizopropanoloamina, katalizator żelujący firmy Huntsman
2.Tegoamin ZE-1	Katalizator żelujący firmy Evonik
3.DabcoNE 1070	N-[3-(dimetyloamino)propylo]mocznik, katalizator żelujący firmy Air Products
4,Jeffcat ZF-10	N,N,N'-trimetyloetylo-N'-hydroksyetylo-bisaminoetyloeter, katalizator Spieniający firmy Huntsman

Inhibitory:

Inh.l.	Exolit OP 560:ester kwasu fosfonowego, liczba hydroksylowa 400-500 mg KOH/g, Zawartość fosforu 10-13%(Clariant Int.),inhibitor reaktywny.
Inh.2.	Fyrol ΡΝΧ LE(ICL Industrial Products), Εχοΐϊί AP 422(Clariant Int.), Polifosforan melaminy MPP(Well Chem. Group),inhibitory addytywne.

Czynnik spieniający: woda.

Sposób wykonania:

Składnik A: mieszanina zawierająca: poliole, katalizatory, środki powierzchniowo czynne, woda, inhibitory; odważono na wadze z dokładnością ±0,1 g. Po odważeniu składniki efektywnie wymieszano mieszadłem o obrotach 3000 obrotów/minutę w ciągu 30 sek.

Składnik B: izocyjanian typu Ongronat TR 4040; Suprasec 2447 lub ich mieszanina z TDI 80; składniki odważono do oddzielnego naczynia z dokładnością ±0,1 g

Spienianie: Do dokładnie wymieszanego składnika A wlewano odważoną ilość składnika B a zawartość mieszano intensywnie w ciągu 8 sekund a następnie szybko wlewano zawartość do otwartej formy prostokątnej lub formy przeznaczonej do danego wyrobu o ostatecznym profilu (np. poduszka).

Po wlaniu do otwartej formy mierzono czasy: startu (od zakończenia mieszania do początku wzrostu mieszaniny), czas wzrostu (od początku wzrostu do jego zakończenia), czas żelowania (czas kiedy powierzchnia pianki nie przylega do bagietki po dotknięciu). Piankę formowaną otrzymano poprzez wlanie do wysmarowanej środkiem antyadhezyjnym formy podgrzanej do temperatury 35±45°C. Piankę po 10 minutach odformowano a następnie wygrzewano w temp. 70°C przez 3 godziny. Po tym czasie piankę sezonowano w temperaturze pokojowej przez 24 godziny.

Stosowane oznaczenia

Indeks izocyjanianowy: stosunek użytego w procesie spieniania izocyjanianu do obliczonego teoretycznie według receptury zużycia dla wszystkich surowców posiadających grupy reaktywne względem grup izocyjanianowych.

Gęstość pozorna pianki: wyrażona w kg/m³ wg normy ISO 845

CLD₄₀: wyznacznik twardości pianki wyrażonej w kPa wykonanej wg normy ISO 3386-1. Wielkość wyraża wartość nacisku potrzebnego do ściśnięcia pianki o 40% w stosunku do pierwotnej wysokości pianki.

Odbojność (Flex): wielkości wyznaczone wg normy ISO 8307. Wartość (%) przedstawia wysokość odbicia kulki o ciężarze 16,3 g spuszczonej z wysokości 50 cm na kształtkę pianki o wymiarach 100 mm x 100 mm x 50 mm.

Czas powrotu (TR): czas powrotu (s) dla próbki o wymiarach 150 mm x 150 mm x 150 mm ściśniętej do 10% wysokości początkowej i osiągnięciu wartości wyjściowej po zdjęciu obciążenia.

Przepuszczalność powietrza (AP): ilość powietrza przepuszczanego (dcm³/min.) pod ciśnieniem

125 Pa (ok. 13 mm H₂O) przez próbkę pianki o wymiarach 50 mm x 50 mm x 25 mm (wg normy ISO

7231).

PL 227 703 Β1

Współczynnik absorpcji wody, poduszkę z pianki wysuszoną przez 30 min. w temp. 70°C i po ostudzeniu zanurzano w wodzie o temperaturze 40°C na okres 30 minut. Po wyjęciu z wody piankę umieszczono na siatce o wymiarach oczek 5x5 mm w celu obcieknięcia wody powierzchniowej w ciągu 1 minuty. Po zważeniu obliczano wartość współczynnika wg wzoru: W-ι - W_o / W_o x 100%, gdzie W_o ciężar pianki przed zanurzeniem do wody, W! ciężar pianki po zdjęciu z siatki.

Współczynnik retencji wody. Pomiar wykonywano analogicznie jak w przypadku współczynnika absorpcji wody z tym, że poduszkę po namoczeniu i praniu wirowano w pralce przy obrotach 800 obrotów/min.. Wartość współczynnika obliczono wg wzoru W₂ - W_o / W_o x 100%, gdzie W_o ciężar poduszki przed zanurzeniem do wody, W₂ ciężar poduszki po wirowaniu.

Biozgodność: (BIOZ)·. testowano prowadząc hodowlę ludzkich monocytów THP-1 oraz ludzkich keranocytów HaCat.

Przykład 1 Tablica Nr 1

Skład cz- wag..	Numery receptur
OJ	02	03	04	05	06	07	08	09	Id.
P i	16	16	16	15	20	15	10	10	10	10
P 2	30	30	30	10	5	10	10	10	10	5
P 3	21	21	21			19
P 4	33	33	33	75	75	56	80	fto	80	85
SP	L3	1,3	1,3	1.3	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Kat. 1	0,4	0,3	0,3	0,4		02	0,4	O.4	0,4	0,3
Kat2					0,4	02
Kat.3	0,6	0,6	0,6
Kat.4				0,1	OJ	o,l	o,l	0,1	0,1	0,1
Woda	3,0	3,0	3,0	22	2.2	22	3,0	3,0	3.0	2,2
tah.1						OJ		5,0	22
Inh.J					5,0					2,5
Iso 1	0,8	0,9	1.0	1.0	0,9	0,9			1.0	1,0
Iso 2							1.0	l,o
		Właściwości	pianki
Gęstośi	50,6	42,8	39,5	64,8	60,3	61,4	NB	45,0	42,3	59,5
CLD40(kPa)	1,0	1,3	3,0	1.6	1,9	1,1	NB	1,3	1,6	2,5
AP	80	92	110	130	120	120	NB	140	150	120
Flex.(%)	2	6	6	I	2	2	NB	2	9	7
TR(s)	3	8	8	2	I	1	NB	4	7	1
BIOZ	N	OK	OK	OK	OK	OK	NB	OK	OK	OK
Ocena	OK	OK	OK	OK	OK	OK	NB	OK.	OK	OK

Oznaczenia: OK. - bardzo dobra wizualna ocena przetwórstwa i wyglądu wyrobów. N - negatywna ocena wyrobów.

NB - nie badano wyrobów.

Iso 1,2 - wartości indeksów izocyjanianowych.

PL 227 703 Β1

Przykład 2

W oparciu o receptury Nr 06; Nr 08; Nr 09 wykonano profilowane poduszki do spania o objętości ok. 16,3 dcm³ Wyroby otrzymano przygotowując składnik A poprzez zmieszanie surowców wyjściowych zgodnie z recepturą w tablicy Nr 1. Odważony składnik A w ilości 650 g połączono ze składnikiem B w ilości 270 g i mieszano przy pomocy szybkoobrotowego mieszadła w czasie 6 sek. Po wymieszaniu zawartość szybko wlewano do otwartej formy ogrzanej do temperatury 38-45°C pokrytej specjalnym środkiem antyadhezyjnym Acmosilem (Acmos Chemie KG) o symbolu 37-6013. Po ok. 10 sekundach wzrostu zamykano szczelnie formy. Po 10 minutach otwierano formy i wyjmowano poduszki. Wyroby wygrzewano w suszarce w temp. 70°C w czasie 3 godzin. Po trzydobowym magazynowaniu poduszki poddawano testom pralniczym. Poduszki posiadały objętość ok. 16,3 dcm³ Poduszki te poddano praniu w pralce domowej typu Bosch Maxx WFL 1600 w temp. 40°C. Do prania stosowano proszek typu Persil oraz płyn do płukania E. Wirowanie prowadzono przy szybkości 800 obrotów/minutę. Poduszki podano pięciokrotnemu praniu. Dla uniknięcia uszkodzeń mechanicznych poduszki wkładano do specjalnie uszytego worka z tkaniny 3D o wielkości oczek 2 mm x 2 mm zamykanego na suwak. Wyniki prania przedstawiono w tablicy Nr 2.

Tablica nr 2

Badana wielkość	Wymiar	PoduszkaOó	Poduszka 08	Poduszka09
Waga początkowa	kg	0,835	0,780	0,890
Objętość początkowa	dcm3	16,3	16,25	16,25
CLD40 początkowa	kPa	2,5	2,0	2,2
Objętość po namoczeniu	dcmJ	18,0	18,6	18,2
Masa po namoczeniu	kg	15,0	17,2	16,5
Masa po wirowaniu	kg	1,330	1,25	1,5
Objętość po wirowaniu	dcmJ	17,5	17,2	17,8
Masa po suszeniu	kg	6,25	6,20	6,2
Obj. po suszeniu	dcmJ	16,3	16,3	16,3
CLD40 po suszeniu	kPa	2,4	1,8	2,0
Masa po 5 praniach	kg	0,80	0,77	0,85
Objętość po 5 praniach	dcm3	16,25	16,20	16,20
CLD40po pięciu praniach	kPa	2,0	1,9	2,1

Okres suszenia był uzależniony od warunków suszenia. Wszystkie operacje wykonywano w domu w temp. 18-22°C i wilgotności względnej 55-65%. W pobliżu kaloryferów suszenie trwało 2 doby w innych warunkach 3-4 doby.

Wyniki przedstawione w Tablicy 1 wskazują, że próby otrzymywania pianek wiskoelastycznych z indeksem izocyjanianowym poniżej 0,9 nie przechodzą pozytywnie testów biozgodności. Rezultaty takie potwierdzono przy różnych zawartościach wody, różnym zestawie polioli i katalizatorów. Okazało się, że decydującym parametrem uzyskania biozgodności wyrobu jest wysoki indeks izocyjanianowy od 0,9 do 1,05. Z uwagi na to, że dotychczas na problem ten nie zwracano uwagi, dość dowolnie wy8

PL 227 703 B1 korzystywano wpływ zmian tego parametru na zmiany właściwości aplikacyjnych wyrobu takich jak twardość i pozostałe parametry. W wielu opracowaniach, omówionych wcześniej w dotychczasowym stanie techniki, problem ten rozwiązywano poprzez dodatek różnego typu monoli stosując związki o masach cząsteczkowych 400-4000 g/mol stosując różne typy tlenków takie jak tlenki etylenu, propylenu, butylenu oraz zmienne ich wzajemne proporcje.

W sposobie według wynalazku wykorzystano zwiększenie ilości polioli o dużej zawartości wiązań etoksylowych, jako sposobu na obniżenie twardości wyrobów przy indeksach 0,9-1,05. Wiązania etoksylowe mają niezwykle silny wpływ na reaktywność polioli zwiększając zawartość pierwszorzędowych grup hydroksylowych (wiązania propoksylowe tworzą hydroksylowe grupy drugorzędowe - mniej reaktywne od pierwszorzędowych). Ponadto wiązania etoksylowe wykazują dużo większe powinowactwo do wody, która jest głównym środkiem spieniającym w tych recepturach. Również i ten czynnik wpływa na gwałtowność przebiegu reakcji spieniania. Przykład Nr 07 w tablicy Nr 1 to pianka, w której nastąpił tzw. kolaps, czyli opadnięcie pianki po etapie wzrostu. Szybkość reakcji była tak gwałtowna, że polimer nie zdążył utworzyć stabilnej struktury komórkowej. Zjawisko to jest szczególnie niebezpieczne w przypadku zastosowania mieszanin pochodnych MDI z TDI, a więc komponentami bardziej aktywnymi dającymi możliwość zmniejszenia gęstości pianki, jak również jej twardości. Stąd koniecznym stało się stosowanie inhibitorów zmniejszających szybkość reakcji przy stosowaniu TDI. Dodatek ich powoduje ograniczenie szybkości reakcji jak również regulację właściwości hydrofilowych gotowego wyrobu. W roli inhibitorów zastosowano związki fosforowe stosowane w ilości 0,2-10% w stosunku do sumy używanych w recepturze polioli (przykłady 6, 8, 9, 10 w tabeli Nr 1). W sposobie według wynalazku zastosowano dwa typy inhibitorów fosforanowych; reaktywne i addytywne z zaleceniem stosowania dodatków reaktywnych w przypadku przeznaczenia do prania. Dodatki addytywne mogą być stosowane do pianek wiskoelastycznych przeznaczonych do innych zastosowań tego typu pianek jako materiały do pochłaniania drgań wibracyjnych i hałasów w produkcji samochodów, budownictwie, gdzie konieczność wielokrotnego prania wyrobów nie jest wymagana. Wyniki badań dotyczących aplikacji pianek związanych z możliwością prania przedstawiają dane zawarte w tablicy Nr 2. Wyroby te wykazują korzystne właściwości: duży współczynnik absorpcji wody (wzrost wagi po namoczeniu) w przedziale 1800-2200%, co daje możliwość dokładnej penetracji wody do wnętrza wyrobu. Dodatkowym niezwykle cennym parametrem jest mały wzrost objętości po namoczeniu (ok. 15%) oraz niska wartość współczynnika retencji (waga po wirowaniu) na poziomie 40-60%. Daje to możliwości wygodnego prania w pralkach domowych i efektywnego suszenia w warunkach domowych. Udało się zatem, w sposobie według zgłoszenia, poprzez dobór receptur, dobrać warunki efektywnej regulacji twardości wyrobów, przy spełnieniu ich biozgodności oraz wymaganej hydrofilowości zapewniającej efektywne pranie oraz możliwości usunięcia zaabsorbowanej wody w warunkach domowych.

Claims (6)

1. Sposób wytwarzania nadających się do prania wiskoelastycznych pianek poliuretanowych w procesie poliaddycji polioli, zawierających ugrupowania etoksylowe i propoksylowe, ze związkami poliizocyjanianowymi, znamienny tym, że mieszanina poliolowa zawiera składniki posiadające ugrupowania etoksylowe w ilości powyżej 50% i stanowią one 30-85% sumarycznej masy polioli a proces poliaddycji przebiega w obecności inhibitorów reakcji, stanowiących reaktywne i addytywne bezhalogenowe sole i estry kwasu fosforowego i/lub fosfonowego, w ilościach 0,2-10% wag. w stosunku do sumarycznej masy polioli używanych w procesie spieniania.

2. Sposób według zastrzeżenia 1 , znamienny tym, że oprócz polioli zawierających wysokie zawartości ugrupowań etoksylowych stosuje się również poliole o masach molowych 5001200 g/mol otrzymanych na drodze kopolimeryzacji tlenków etylenu i propylenu w dowolnych ilościach z użyciem hydroksylowych inicjatorów kopolimeryzacji o funkcyjności 2-6.

3. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że w procesie poliaddycji stosuje się reaktywne katalizatory aminowe, substancje powierzchniowo czynne oraz wodę jako reaktywny czynnik spieniający w ilościach 1,5-4,0% na 100 cz. wag. sumy polioli.

4. Sposób według zastrzeżenia 1 , znamienny tym, że składnik izocyjanianowy o funkcyjności 2,0-2,2 stanowi mieszaninę diizocyjanianodifenylenometanu (MDI) oraz poliizocyjanianopolifenylenometanu (PMDI) i może być użyty w procesie spieniania jako samodzielny surowiec

PL 227 703 B1 bądź w mieszaninie z toluilenodiizocyjanianem (TDI) w ilości 50% wag. składnika izocyjanianowego.

5. Sposób według zastrzeżenia 3, znamienny tym, że wiskoelastyczną piankę otrzymuje się metodą swobodnego wzrostu w wyrobach w postaci bloków jak również w postaci pianki formowanej o gęstościach 40-90 kg/m z zachowaniem wysokich wartości przepuszczalności powietrza.

6. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że proces poliaddycji prowadzi się przy indeksach izocyjanianowych 0,7-1,1 korzystnie 0,9-1,1.