PL248191B1

PL248191B1 - Sposób wytwarzania wiskoelastycznej biopianki poliuretanowej

Info

Publication number: PL248191B1
Application number: PL447929A
Authority: PL
Inventors: Elżbieta Malewska; Maria Kurańska; Aleksander Prociak; Tomasz Prociak
Original assignee: Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki
Priority date: 2024-03-05
Filing date: 2024-03-05
Publication date: 2025-11-03
Also published as: PL447929A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania wiskoelastycznej biopianki poliuretanowej, w którym to sposobie komponent poliolowy zawierający mieszaninę polioli, substancję powierzchniowo-czynną, katalizator, przedłużacz łańcucha i wodę miesza się z komponentem izocyjanianowym, po czym wylewa do formy i sezonuje. Komponent poliolowy zawiera mieszaninę polioli, w skład której wchodzi 10% do 60% mas. biopoliolu, od 0 do 30% mas. poliolu polieterowego na bazie sorbitolu, od 20% do 35% mas. reaktywnego wysokofunkcyjnego polioksyalikilenolu, 20% mas. poliolu polieterowego, kopolimeru blokowo-statystycznego tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny. Na każde 100 g mieszaniny polioli używa się od 0,2 do 1 g katalizatora, od 0,1 do 1,0 g substancji powierzchniowo czynnych, od 2 do 3 g przedłużacza łańcucha i od 2 do 4,2 g wody, następnie wszystkie składniki komponentu poliolowego miesza się, po czym dodaje się do nich komponent izocyjanianowy z zachowaniem indeksu izocyjanianowego od 0,45 do 0,6, całość miesza się, wylewa do formy i sezonuje.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wiskoelastycznej pianki poliuretanowej (PUR) o gęstości pozornej od 60 do 130 kg/m³ z użyciem składników odnawialnych do zastosowania w produkcji komfortowych materacy, specjalistycznych materacy medycznych, poduszek anatomicznych, nakładek zmiękczających, a także do zastosowania w meblach tapicerowanych, ochraniaczy na różne części ciała czy wkładki do butów itp.

Pianki wiskoelastyczne inaczej nazywane lepkosprężystymi stanowią grupę pianek PUR, które charakteryzują się opóźnionym czasem powrotu, po przyłożonym obciążeniu. Mają również małą odbojność. Pianki lepkosprężyste zazwyczaj mają wartości odbojności mniejsze niż 20%, w porównaniu do około 40% dla pianek konwencjonalnych i około 55-60% dla pianek wysokoodbojnych. Ze względu na swoje unikalne właściwości, pianki wiskoelastyczne znalazły wiele zastosowań, takich jak poduszki, materace, fotele lotnicze, słuchawki, buty narciarskie, buty turystyczne, opakowania, wkładki do kasków, maty gimnastyczne.

Podobnie jak inne materiały poliuretanowe, pianki wiskoelastyczne są wytwarzane w reakcji komponentu poliolowego z komponentem izocyjanianowym w obecności czynnika spieniającego. Zazwyczaj środkiem spieniającym jest woda lub mieszanina wody i poroforu fizycznego. Ważnym w procesie otrzymywania pianek wiskoelastycznych jest dobór odpowiedniego układu polioli, ilości wody oraz ilości izocyjanianu.

Obecnie poliole otrzymuje się przede wszystkim z surowców ropopochodnych. Ze względu na niestabilne ceny surowców ropopochodnych oraz ich ograniczone zasoby istnieje rosnąca potrzeba wytwarzania nowych wiskoelastycznych pianek PUR, które zawierają surowce odnawialne, takie jak poliole z różnych olejów roślinnych zarówno jadalnych, jak niejadalnych o odpadowych. Kierując się zasadami Zrównoważonego Rozwoju wskazanym jest, aby proces otrzymywania poliolu był maksymalnie uproszczony, jednoetapowy i bezrozpuszczalnikowy.

Pod pojęciem biopoliol rozumie się produkt reakcji tranestryfikacji lub amidyzacji oleju roślinnego (triglicerydu) z dwu- lub trójfunkcyjnymi czynnikami zawierającymi grupy hydroksylowe i/lub aminowe zdolne do reakcji tj. gliceryna, trietanoloamina, dietanoloamina, glikol dietylenowy.

Ze zgłoszenia patentowego US 2015/0004389 A1 „Viscoelastic foam znany jest sposób otrzymywania wiskoelastycznych pianek PUR polegający na sporządzeniu odpowiedniej mieszaniny reakcyjnej. W skład mieszaniny reakcyjnej wchodzą składniki: poliolowy, izocyjanian, środek porotwórczy, jeden lub więcej katalizatorów i środek powierzchniowo czynny na bazie silikonu. Składnik reagujący z izocyjanianem zawiera od 25 do 80% mas. co najmniej jednego polioksypropylenowego/polioksyetylenowego poliolu o łącznej liczbowo średniej masie cząsteczkowej (Mn) od 1300 do 1700 g/mol o udziale procentowym pierwszorzędowych grup OH od 80 do 95% całkowitej liczby grup OH polioksypropylenowego/polioksyetylenowego poliolu oraz od 5 do 30% wagowych co najmniej jednego niskofunkcyjnego poliolu o funkcyjności od 1,5 do 2,5 o łącznej Mn od 500 do 1500 g/mol i liczbie hydroksylowej od 40 do 70 mg KOH/g. Pianki są przygotowywane przez połączenie składnika izocyjanianowego ze składnikiem poliolowym oraz katalizatorami, środkami powierzchniowo czynnymi i poroforem - wodą. Pianki są wytwarzane przy indeksie izocyjanianowym 0,70. Otrzymane wg wynalazku pianki charakteryzowały się gęstością pozorną 44-46 kg/m³, odkształceniem trwałym wynoszącym 2,7-4,3%, histerezą 31-36%.

Dbałość o środowisko oraz ograniczone zasoby surowców kopalnianych sprawia, że coraz częściej poszukuje się rozwiązań proekologicznych i próbuje się zastosować poliole na bazie surowców naturalnych. W celu otrzymania poliolu z olejów roślinnych należy do ich cząsteczki wprowadzić grupy hydroksylowe. Z literatury fachowej i patentowej znana jest m. in. modyfikacja wiązania podwójnego poprzez jego epoksydację, a następnie otwarcie powstałych pierścieni oksiranowych, poprzez reakcję wiązania estrowego w wyniku reakcji transestryfikacji, ozonolizę, hydroformylowanie itp.

W artykule autorstwa M. Kurańska i E. Malewska „Waste cooking oil as starting resource to produce bio-polyol - analysis of transesteryfication proces using gel permeation chromatography” Industrial Crops & Products 162 (2021) 113294 opisano sposób otrzymywania biopoliolu z oleju roślinnego na drodze transestryfikacji. Sposób polega na przeprowadzeniu reakcji oleju roślinnego z czynnikiem transestryfikującym, którym mogą być związki zawierające przynajmniej dwie grupy hydroksylowe np. glikol dietylenowy, trietanoloamina, gliceryna itp. Olej z czynnikiem transestryfikującym łączy się w stosunku molowym 1:3. W reakcji stosuje się katalizatory o charakterze kwasowym lub zasadowym dodawane zazwyczaj w ilości od 0,15 do 0,45% mas. w stosunku do sumy reagentów. Najkorzystniej reakcję prowadzi się w temperaturze 175°C, a w przypadku zastosowania gliceryny nawet 245°C przez 2 godziny, otrzymuje się gotowy do zastosowania - biopoliol. Produkt otrzymywany jest jednoetapowe, bez konieczności stosowania dodatkowych etapów takich jak rozdzielanie czy oczyszczanie. Proces jest bezrozpuszczalnikowy, co zgodne jest z zasadami Zielonej Chemii. Tak otrzymane biopoliole użyto do otrzymywania sztywnych pianek PUR zamknięto- lub otwartokomórkowych przeznaczonych do izolacji termicznej.

W dokumencie patentowym US7700661 B2 „A process for the in situ production of polyether polyols based on renewable materials and their use in the production of flexible polyurethane foams” ujawniono możliwość zastosowania biopoliolu na bazie oleju naturalnego do wytwarzania pianek elastycznych. Hydroksylowany olej roślinny, tlenek alkilenu i poliol o niskiej masie cząsteczkowej poddaje się reakcji w pojedynczym reaktorze. Otrzymany biopoliol na bazie oleju naturalnego charakteryzował się liczbą hydroksylową między 150 a 175 mg KOH/g i był dodawany w ilości stanowiącej od 10,9 do 11,8% w sumarycznej masie polioli. Gęstość pozorna otrzymanych pianek mieściła się w granicach 16-160 kg/m³.

W zgłoszeniu US2010/0048754A1 opisano sposób wytwarzania pianek wiskoelastycznych, w których zastosowano biopoliol na bazie oleju roślinnego wytworzony w dwuetapowym procesie poprzez jego epoksydację, a następnie otwarcie pierścieni oksiranowych różnymi czynnikami otwierającymi. Opisany biopoliol charakteryzował się liczbowo średnią masą cząsteczkową Mn między 1000 a 5000 g/mol, wagowo średnią masą cząsteczkową (Mw) między 2000 a 50000 g/mol oraz lepkością między 500 a 20000 cP. Biopoliol na bazie oleju roślinnego dodawany był w ilości 10-70% mas. w odniesieniu do całości poliolu. Otrzymane pianki charakteryzowały się gęstością pozorną 24-110 kg/m³i odbojnością 20% lub mniej.

Ze zgłoszenia patentowego US2010/0087561A1 znany jest sposób wytwarzania pianek wiskoelastycznych z zastosowaniem biopolioli otrzymanych na bazie oleju roślinnego. W pierwszym etapie olej poddawany jest oligomeryzacji, a w drugim etapie dodatkowo transestryfikacji lub amidyzacji. Otrzymane biopoliole charakteryzowały się Mn w zakresie od około 1000 g/mol do około 5000 g/mol i Mw w zakresie od około 5000 do około 50 000 g/mol oraz liczbą hydroksylową poniżej 150 mg KOH/g. Amidyzowany lub transestryfikowany oligomeryczny naturalny poliol ma zazwyczaj średnią funkcyjność (Fn) poniżej 2,0. W opisanym sposobie wytwarzania pianek wiskoelastycznych, poliol na bazie oleju był stosowany w mieszaninie polioli w ilości 10-99%.

W artykule H. Nurul 'Ain, T et al. „Natural Palm Olein Polyol as a Replacement for Polyether Polyols in Viscoelastic Polyurethane Foam”, J Am Oil Chem Soc (2016) 93:983-993 opisano sposób, w którym, przy otrzymywaniu pianki wiskoelastycznej, trzy poliole polieterowe zastąpiono biopoliolem pochodzenia naturalnego na bazie oleiny palmowej (NOP), o liczbie hydroksylowej 134 mg KOH/g i lepkości 4400 cP. Biopoliol został otrzymany z epoksydowanego oleju palmowego. Ilość zastosowanego biopoliolu (NOP) wynosiła od 0 do 35% w zależności od receptury. Dodatek NOP nieznacznie zwiększał szybkość reakcji spieniania. Zwiększanie zawartości NOP spowodowało również zmianę rozmiaru komórek otwartych z 0.57 mm (dla pianki bez NOP) do 1.32 mm (dla pianki z 35% NOP). Gęstość pozorna pianek wraz ze wzrostem NOP wzrosła z 42 do 52 kg/m³, podobnie sprężystość z ok. 4,6% do ok. 9,7%.

W artykule Benjamin R. Vaughan et al., Effect of Vegetable-Based Polyols in UnimodalGlass-Transition Polyurethane Slabstock ViscoelasticFoams and Some Guidance for the Control of TheirStructure-Property Behavior. I” Journal of Applied Polymer Science, Vol.119, 2683-2697 (2011), autorzy ujawnili zastosowanie biopoliolu na bazie oleju sojowego o średniej masie molowej Mn = 928 g/mol w ilości do 50% oraz olej rycynowy w ilości 100% w celu otrzymania pianek wiskoelastycznych. Otrzymano pianki o gęstości pozornej 43 kg/m³ i współczynniku komfortu ok. 2.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania pianek wiskoelastycznych w którym użyto biopoliolu otrzymanego w wyniku jednoetapowej bezrozpuszczalnikowej metody transestryfikacji lub transamidyzacji oleju roślinnego różnego typu: jadalnego, niejadalnego, odpadowego.

Zgodnie z wynalazkiem sposób wytwarzania wiskoelastycznej biopianki PUR, w którym to sposobie komponent poliolowy zawierający mieszaninę polioli, substancję powierzchniowo czynną, katalizator, przedłużacz łańcucha i wodę miesza się z komponentem izocyjanianowym, po czym wylewa do formy i sezonuje, charakteryzuje się tym, że komponent poliolowy zawiera mieszaninę polioli o składzie: od 10 do 60% mas. biopoliolu o liczbie hydroksylowej od 250 do 440 mg KOH/g, od 0 do 30% mas. poliolu polieterowego na bazie sorbitolu o liczbie hydroksylowej od 400 do 420 mg KOH/g, od 20 do 35% mas. reaktywnego wysokofunkcyjnego polioksyalikilenolu o liczbie hydroksylowej od 28 do 31 mg KOH/g, 20% mas. poliolu polieterowego, kopolimeru blokowo-statystycznego tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny o liczbie hydroksylowej od 31 do 36 mg KOH/g. Dodatkowo komponent poliolowy na każde 100 g mieszaniny polioli zawiera od 0,2 do 1 g katalizatora, korzystnie dioctanu dibu

PL 248191 Β1 tylocyny lub 1,4-diazabicykol[2.2.2]oktanu, od 0,1 do 1,0 g substancji powierzchniowo czynnych, korzystnie siloksanowego kopolimeru polialkilenooksydowego, od 2 do 3 g przedłużacza łańcucha, korzystnie glikolu dietylenowego lub butanodiolu i od 2 do 4,2 g wody, jako chemicznego środka spieniającego. Wszystkie składniki komponentu poliolowego miesza się przez 10 do 60 s z prędkością od 1000 do 5000 obr/min., po czym dodaje się do nich komponent izocyjanianowy z zachowaniem indeksu izocyjanianowego od 0,45 do 0,6, całość miesza się, ciśnieniowo lub mechanicznie przez 5 do 12 s z prędkością od 3000 do 5000 obr/min, wylewa do formy i sezonuje minimum 24 godziny.

Korzystnie mieszanina polioli zawiera 45-60% mas. biopoliolu i poliolu polieterowego na bazie sorbitolu, 20% mas. poliolu polieterowego kopolimeru blokowo-statystycznego tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny oraz reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol w uzupełnieniu do 100% mas.

Korzystnie używa się biopoliol o lepkości od 200 mPa s do 2000 mPa s i Mn od 200 do 500 g/mol, który otrzymuje się z oleju roślinnego w reakcji transestryfikacji lub transamidyzacji oleju roślinnego, jadalnego, niejadalnego lub odpadowego.

Jako komponent izocyjanianowy używa się polimeryczny diizocyjanian difenylometanu, korzystnie o zawartości grup NCO 26,4% mas.

Dzięki zastosowaniu sposobu według wynalazku zmniejszono ilość użytego środka powierzchniowo czynnego w porównaniu do pianek wiskoelastycznych wytwarzanych tradycyjnymi metodami. Wprowadzając biopoliol do receptury pianki wiskoelastycznej nieoczekiwanie okazało się, że zmniejszenie ilości stosowanego środka powierzchniowo czynnego, nie ma niekorzystnego wpływu na strukturę komórkową i właściwości otrzymanych pianek wiskoelastycznych.

Opisane biopoliole otrzymywane są metodą przedstawioną w publikacji Malewska, E.; Kurańska, M.; Tenczyńska, M.; Prociak, A. „Application of Modified Seed Oils of Selected Fruits in the Synthesis of Polyurethane Thermal Insulating Materials.” Materials 2024, 17, 158, która jest prosta, jednoetapowa i bezrozpuszczalnikowa, dzięki czemu odpowiada wymaganiom Zielonej Chemii. Zgodnie z metodą w celu otrzymania biopoliolu w reaktorze umieszcza się olej roślinny, który mieszając podgrzewa się do temperatury od 170 do 240°C. Następnie do ogrzanego oleju dodaje się katalizator taki jak: octan cynku, wodorotlenek sodu, węglan potasu itp. w ilości między 0,15%, a 0,45% masowych w stosunku do masy oleju. Po rozpuszczeniu katalizatora dodaje się czynnik transestryfikujący. Czynnik transestryfikujący dodaje się w ilości odpowiadającej stosunkowi molowemu, oleju do czynnika transestryfikującego, wynoszącemu 1:3. Czynnikiem transestryfikującym może być trietanoloamina, gliceryna, dietylenoamina itp. Po zadozowaniu czynnika transestryfikującego reakcję prowadzi się przez dwie godziny, cały czas mieszając i utrzymując odpowiednią temperaturę. Po tym czasie produkt ochładza się do temperatury pokojowej. Po oznaczeniu właściwości biopoliol jest gotowy do użycia.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładach:

Przykład 1

Tabela 1

Składnik	Zawartość [g]
TRE-Kokos-TEA	60
poliol polieterowy kopolimer blokowostatystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny	20
reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol	20
dioctan dibutylocyny- Katalizator	0,2
siloksanowy kopolimer polialkilenooksydowy - SPC	0,1
H₂O	2,5
przedłużacz łańcucha - glikol dietylenowy DEG	2,0
polimeryczny diizocyjanian difenylometanu PMDI (%NCO=26,4%)	66,3
Indeks izocyjanianowy NCO	0,50

PL 248191 Β1

Wiskoelastyczną piankę PUR syntezowano metodą jednoetapową z układów dwukomponentowych. W wyniku reakcji transestryfikacji stałego oleju kokosowego trietanoloaminą otrzymano biopoliol TRE-Kokos-TEA o liczbie hydroksylowej 440 mg KOH/g, Mn 240 g/mol oraz lepkości 213 mPa s.

Składniki komponentu poliolowego stanowiły: biopoliol TRE-Kokos-TEA, petrochemiczny reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol i poliol polieterowy kopolimer blokowo-statystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny, substancja powierzchniowo czynna, katalizator, przedłużacz łańcucha (glikol dietylenowy) oraz woda jako chemiczny środek spieniający. Składniki odważono w ilości wskazanej w Tabela 1, wymieszano przez 10 s mieszadłem mechanicznym przy 1000 obr/min. Po wymieszaniu składników, do komponentu poliolowego, dodano komponent izocyjanianowy polimeryczny diizocyjanian difenylometanu (PMDI) w ilości 69,4 g. Układ mieszano przez 7 s mieszadłem mechanicznym o szybkości 3000 obr/min i wylewano do formy. Piankę sezonowano w formie przez 24 h.

Właściwości pianki otrzymanej zgodnie z przykładem przedstawiono w Tabeli 6.

Przykład 2

Tabela 2

Składnik	Zawartość [g]
TRE-Rzodkiew-GL	20
poliol polieterowy na bazie sorbitolu	30
poliol polieterowy kopolimer blokowostatystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny	20
reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol - Poliol 3	30
dioctan dibutylocyny - Katalizator	1,0
siloksanowy kopolimer polialkilenooksydowy - SPC	1,0
h₂o	4,2
przedłużacz łańcucha - glikol dietylenowy DEG	3,0
polimeryczny diizocyjanian difenylometanu PMDI (%NCO-26,4% mas.)	65,9
Indeks izocyjanianowy NCO	0,45

Wiskoelastyczną piankę PUR syntezowano metodą jednoetapową z układów dwukomponentowych. W wyniku reakcji transestryfikacji oleju z rzodkwi oleistej gliceryną otrzymano biopoliol TRE-Rzodkiew-GL liczbie hydroksylowej 384 mg KOH/g, średniej masie molowej 366 g/mol oraz lepkości 1670 mPas.

Składniki komponentu poliolowego: biopoliol TRE-Rzodkiew-GL, petrochemiczny poliol polieterowy na bazie sorbitolu, reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol i poliol polieterowy kopolimer blokowo-statystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny, substancję powierzchniowo czynną, katalizator, przedłużacz łańcucha (glikol dietylenowy) oraz wodę jako chemiczny środek spieniający odważono w ilości wskazanej w Tabeli 2, wymieszano przez 30 s mieszadłem mechanicznym przy 3000 obr/min. Po wymieszaniu składników, do komponentu poliolowego, dodano komponent izocyjanianowy polimeryczny diizocyjanian difenylometanu (PMDI) w ilości 65,2 g. Układ mieszano przez 7 s mieszadłem mechanicznym o szybkości 6000 obr/min i wylewano do formy. Piankę sezonowano w formie przez 24 h.

PL 248191 Β1

Przykład 3

Tabela 3

Składnik	Zawartość [g]
TRE-UCO-DEA	10
poliol polieterowy na bazie sorbitolu Poliol 1	40
poliol polieterowy kopolimer blokowostatystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny	20
reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol - Poliol 3	30
dioctan dibutylocyny - Katalizator	1,0
siloksanowy kopolimer polialkilenooksydowy- SPC	0,8
H₂O	2,5
przedłużacz łańcucha - butanodiol	3,0
polimeryczny diizocyjanian difenylometanu PMDI (%NCO=26,4% mas.)	59,2
Indeks izocyjanianowy NCO	0,50

Wiskoelastyczną piankę poliuretanową syntezowano metodą jednoetapową z układów dwukomponentowych. W wyniku reakcji transamidyzacji oleju posmażalniczego dietanoloaminą otrzymano biopoliol TRE-UCO-DEA o liczbie hydroksylowej 398 mg KOH/g, Mn 340 g/mol oraz lepkości 964 mPa s.

Składniki komponentu poliolowego: biopoliol TRE-UCO-DEA, petrochemiczny poliol polieterowy na bazie sorbitolu, reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol i poliol polieterowy kopolimer blokowostatystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny, substancję powierzchniowo czynną, katalizator, przedłużacz łańcucha (glikol dietylenowy) oraz wodę jako chemiczny środek spieniający odważono w ilości wskazanej w Tabeli 3, wymieszano przez 20 s mieszadłem mechanicznym przy 2000 obr/min. Po wymieszaniu składników, do komponentu poliolowego, dodano komponent izocyjanianowy polimeryczny diizocyjanian difenylometanu (PMDI) w ilości 64,2 g. Układ mieszano przez 7 s mieszadłem mechanicznym o szybkości 5000 obr/min i wylewano do formy. Piankę sezonowano w formie przez 24 h.

Przykład 4

Tabela 4

Składnik	Zawartość [g]
TRE-UCO-TEA-30	30
poliol polieterowy na bazie sorbitolu Poliol 1	15
poliol polieterowy kopolimer blokowostatystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny	20
reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol - Poliol 3	35
l,4-diazabicykol[2.2.2]oktan Katalizator	0,6

PL 248191 Β1

siloksanowy kopolimer polialkilenooksydowy - SPC	1,5
H₂O	2,0
przedłużacz łańcucha - glikol dietylenowy DEG	3,0
polimeryczny diizocyjanian difenylometanu PMDI (%NCO=26,4% mas.)	59,8
Indeks izocyjanianowy NCO	0,60

Wiskoelastyczną piankę PUR syntezowano metodą jednoetapową z układów dwukomponentowych. W wyniku reakcji transestryfikacji oleju posmażalniczego trietanoloaminą otrzymano biopoliol TRE-UCO-TEA o liczbie hydroksylowej 352 mg KOH/g, Mn 352 g/mol oraz lepkości 463 mPa s.

Składniki komponentu poliolowego: biopoliol TRE-UCO-TEA, petrochemiczny poliol polieterowy na bazie sorbitolu, reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol i poliol polieterowy kopolimer blokowostatystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny, substancję powierzchniowo czynną, katalizator, przedłużacz łańcucha (glikol dietylenowy) oraz wodę jako chemiczny środek spieniający odważono w ilości wskazanej w Tabeli 4, wymieszano przez 30 s mieszadłem mechanicznym przy 3000 obr/min. Po wymieszaniu składników, do komponentu poliolowego, dodano komponent izocyjanianowy polimeryczny diizocyjanian difenylometanu (PMDI) w ilości 57,4 g. Układ mieszano przez 7 s mieszadłem mechanicznym o szybkości 6000 obr/min i wylewano do formy. Piankę sezonowano w formie przez 24 h.

Przykład 5

Tabela 5

Składnik	Zawartość [g]
TRE-Kokos-TEA-30	30
poliol polieterowy na bazie sorbitolu	25
poliol polieterowy kopolimer blokowostatystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny	20
reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol	25
dioctan dibutylocyny- Katalizator	1,0
siloksanowy kopolimer polialkilenooksydowy - SPC	0,8
h₂o	2,4
przedłużacz łańcucha - glikol dietylenowy DEG	3,0
polimeryczny diizocyjanian difenylometanu PMDI (%NCO=26,4% mas.)	56,0
Indeks izocyjanianowy NCO	0,45

Wiskoelastyczną piankę PUR syntezowano metodą jednoetapową z układów dwukomponentowych. W wyniku reakcji transestryfikacji stałego oleju kokosowego trietanoloaminą otrzymano biopoliol TRE-Kokos-TEA o liczbie hydroksylowej 440 mg KOH/g, Mn 247 g/mol oraz lepkości 213 mPas.

Składniki komponentu poliolowego: biopoliol TRE-Kokos-TEA, petrochemiczny poliol polieterowy na bazie sorbitolu, reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalikilenol i poliol polieterowy kopolimer blokowostatystyczny tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny, substancję powierzchniowo czynną,

PL 248191 Β1 katalizator, przedłużacz łańcucha (glikol dietylenowy) oraz wodę jako chemiczny środek spieniający odważono w ilości wskazanej w Tabeli 5, wymieszano przez 30 s mieszadłem mechanicznym przy 3000 obr/min. Po wymieszaniu składników do komponentu poliolowego dodano komponent izocyjanianowy polimeryczny diizocyjanian difenylometanu (PMDI) w ilości 56,3 g. Układ mieszano przez 7 s mieszadłem mechanicznym o szybkości 6000 obr/min i wylewano do formy. Piankę sezonowano w formie przez 24 h.

Tabela 6. Właściwości otrzymanych pianek

	Gęstość pozorna [kg/m³]	Twardość, [kPa]	Współczynnik komfortu	Histereza	Odbojność, [%]	Czas powrotu [s]
Przykład 1	130	8,9	1,7	0,93	10	120
Przykład 2	60	5,5	2,9	0,92	10	78
Przykład 3	87	9,4	2,0	0,83	8	35
Przykład 4	108	4,5	2,7	0,88	8	45
Przykład 5	104	1.6	2,6	0,90	4	50

Analizę właściwości fizykomechanicznych pianek poliuretanowych wykonano zgodnie z normami:

Gęstość pozorna - EN ISO 845:2006

Odbojność- ISO 8307:2007

Czas powrotu - wytyczne IKEA IOS-MAT-0076

Wytrzymałość na ściskanie - PN-EN ISO 3386-1:1997 w tym:

Twardość - wartość naprężenia ściskającego przy 40% odkształceniu.

Wartość histerezy oraz współczynnika komfortu obliczono z następujących wzorów:

^65%

W społspołcik _komfortu = —— *25% gdzie:

Fes% - naprężenie niezbędne do odkształcenia pianki o 65% jej początkowej grubości [kPa],

F25% - naprężenie niezbędne do odkształcenia pianki o 25% jej początkowej grubości [kPa],

Histereza =

W, - W , ^yyload ^yyunload

Wl_Oad gdzie:

W_load - praca wykonana podczas obciążania pianki [J], ^wunioad - praca podczas odciążania pianki[J],

Claims

1. Sposób wytwarzania wiskoelastycznej biopianki poliuretanowej, w którym to sposobie komponent poliolowy zawierający mieszaninę polioli, substancję powierzchniowo czynną, katalizator, przedłużacz łańcucha i wodę miesza się z komponentem izocyjanianowym, po czym wylewa do formy i sezonuje, znamienny tym, że komponent poliolowy zawiera mieszaninę polioli o składzie: od 10 do 60% mas. biopoliolu o liczbie hydroksylowej od 250 do 440 mg KOH/g, od 0 do 30% mas. poliolu polieterowego na bazie sorbitolu o liczbie hydroksylowej od 400 do

420 mg KOH/g, od 20 do 35% mas. reaktywnego wysokofunkcyjnego polioksyalikilenolu o liczbie hydroksylowej od 28 do 31 mg KOH/g, 20% mas. poliolu polieterowego, kopolimeru blokowo-statystycznego tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny o liczbie hydroksylowej od 31 do 36 mg KOH/g, ponadto na każde 100 g mieszaniny polioli zawiera od 0,2 do 1 g katalizatora, od 0,1 do 1,0 g substancji powierzchniowo czynnych, od 2 do 3 g przedłużacza łańcucha i od 2 do 4,2 g wody, wszystkie składniki komponentu poliolowego miesza się przez 10 do 60 s z prędkością od 1000 do 5000 obr./min., a następnie dodaje się do nich komponent izocyjanianowy z zachowaniem indeksu izocyjanianowego od 0,45 do 0,6 i całość miesza się przez 5 do 12 s z prędkością od 3000 do 5000 obr./min., wylewa do formy i sezonuje minimum 24 godziny.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanina polioli zawiera 45-60% mas. biopoliolu i poliolu polieterowego na bazie sorbitolu, 20% mas. poliolu polieterowego kopolimeru blokowo-statystycznego tlenku etylenu i tlenku propylenu na bazie gliceryny oraz reaktywny wysokofunkcyjny polioksyalkilenol w uzupełnieniu do 100% mas.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że używa się biopoliol o 200-2000 mPa^s i Mn od 200 do 500 g/mol.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że biopoliol jest produktem reakcji transestryfikacji lub transamidyzacji oleju roślinnego, jadalnego, niejadalnego lub odpadowego.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się dioctan dibutylocyny lub 1,4-diazabicykol[2.2.2]oktan.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako substancje powierzchniowo czynną stosuje się siloksanowy kopolimer polialkilenooksydowy.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako przedłużacz łańcucha stosuje się glikol dietylenowy lub butanodiol.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako komponent izocyjanianowy stosuje się polimeryczny diizocyjanian difenylometanu o zawartości grup NCO 26,4% mas.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że komponent poliolowy i komponent izocyjanianowy miesza się mechanicznie lub ciśnieniowo.