ESPUMAS BLANDAS DE POLIURETANO DE ALTA ELASTICIDAD.

Espuma blanda de poliuretano, obtenida mediante la mezcla de a) poliisocianato con b) al menos,

un alcohol de poliéter y/o alcohol de poliéster con una funcionalidad de 2 a 8 y un peso molecular equivalente medio de 400 a 3000 g/mol y/o poliol modificado por un polímero, c) un poliéster hiperramificado c1) del tipo AxBy en el cual x tiene un valor de, al menos, 1,1 e y de, al menos, 2,1, y/o un policarbonato hiperramificado c2) d) eventualmente, un prolongador de cadena de bajo peso molecular y/o un reticulador con un peso molecular de menos de 400 g/mol, en donde los prolongadores de cadena 2 presentan átomos de hidrógeno reactivos ante isocianato y los reticuladores 3, átomos de hidrógeno reactivos ante isocianato, e) un catalizador, f) agentes de expansión y g) eventualmente, otras sustancias adicionales, en donde la proporción del componente c) es de 0,01 a 80 % en peso, en relación al peso total de los componentes a) a g)

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La presente comprende espumas blandas de poliuretano de alta elasticidad, que se pueden obtener mediante la mezcla de

a) poliisocianato con

b) alcohol de poliéter y/o alcohol de poliéster con una funcionalidad de 2 a 8 y un peso molecular equivalente medio de 400 a 3000 g/mol y/o poliol modificado por un polímero,

c) poliéster hiperramificado c1) del tipo AxBy con x igual a, al menos, 1,1 e y, al menos, 2,1, y/o un policarbonato hiperramificado c2)

d) eventualmente, un prolongador de cadena de bajo peso molecular y/o un reticulador con un peso molecular de menos de 400 g/mol, en donde los prolongadores de cadena 2 presentan átomos de hidrógeno reactivos ante isocianato y los reticuladores 3, átomos de hidrógeno reactivos ante isocianato,

e) un catalizador,

f) agentes de expansión y

g) eventualmente, otras sustancias adicionales,

en donde la proporción del componente c) es de 0,01 a 80 % en peso, en relación al peso total de los componentes a) a g). Además, la presente invención comprende un procedimiento para la obtención así como la utilización de muebles, colchones, asientos para coches y otros elementos de acolchado para automóviles.

Otros modos de ejecución de la presente invención se desprenden de las reivindicaciones, la descripción y los ejemplos. Se entiende que las características individuales del objeto acorde a la invención mencionadas anteriormente, y las que aún se mencionarán, no sólo pueden aplicarse en la combinación indicada respectivamente, sino también en otras combinaciones, sin abandonar el marco de la invención.

Las espumas blandas de poliuretano se utilizan predominantemente para la fabricación de muebles y colchones así como para asientos y alfombras para coches. Para estas aplicaciones son características muy importantes los parámetros mecánicos y mecánico-dinámicos como la dureza, la elasticidad, el alargamiento, la resistencia a la tracción, el módulo de pérdida y el módulo de almacenamiento. En relación a la dureza y la elasticidad de las espumas blandas de poliuretano se comporta de tal modo que en general un incremento de la elasticidad conduce a una reducción de la dureza.

Para la mayoría de las utilizaciones, por ejemplo, acolchado de asientos o colchones, existen especificaciones fijas para la dureza. Sin embargo, una característica de confort especial de las espumas blandas de poliuretano es una gran elasticidad.

Otro parámetro importante para las espumas blandas de poliuretano es su densidad. En ese caso, se desea reducir la densidad por motivos de costos y de peso, para utilizar la menor cantidad posible de material. Pero una reducción de la densidad manteniendo la misma dureza significa una reducción de la elasticidad.

Otra característica de confort de las espumas de poliuretano, especialmente, en el caso de su aplicación como asientos para coches, es la amortiguación de la vibración.

Por la memoria WO 03/062297 se sabe que se pueden utilizar poliéteres dendríticos para la obtención de espumas de poliuretano y que conducen a una estabilidad mejorada de la espuma con una menor densidad y una mayor dureza de recalcación.

Por la memoria WO 02/10247 se conoce la utilización de un poliéster dendrítico como aditivo para incrementar la dureza y la estabilidad de presión de espumas poliméricas basadas en isocianatos, manteniendo la densidad. A su vez, en el caso del polímero dendrítico, se puede tratar de cualquier tipo de polímero dendrítico, en donde la proporción de átomos de hidrógeno activos sea mayor que 3,8 mmol/g, la funcionalidad OH sea mayor que 8 y el

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polímero sea miscible en, al menos, 15 % en peso, en relación al peso del polímero dendrítico, con un polieterol con un índice de OH de menos de 40.

Una desventaja de los aditivos conocidos dendríticos e hiperramificados del estado actual de la técnica es que dichos aditivos conducen a espumas de poliuretano de células, predominantemente cerradas. Sin embargo, las espumas de poliuretano de células cerradas presentan una elasticidad reducida en comparación con espumas de células abiertas. Además, el procesamiento de espumas blandas de poliuretano de células cerradas es complejo, dado que los gases celulares contenidos en las células se contraen al refrigerarse la espuma tras la reacción, lo cual provoca una reducción indeseada de las espumas de poliuretano. Aunque gracias a otros aditivos, por ejemplo, tensioactivos, sea posible mantener abiertas las células de la espuma de poliuretano obtenida, dichos aditivos son costosos y producen características mecánicas desmejoradas de la espuma. Además, dichas espumas de poliuretano sólo pueden ser obtenidas con isocianatos y aditivos especiales, ya que de lo contrario se presentan incompatibilidades que pueden provocar defectos en las espumas o la espuma no se pueda fabricar.

El objeto de la presente invención es, por ello, proveer espumas de poliuretano que presenten una elevada dureza y, sin embargo, conserven una elevada elasticidad.

El objeto de la presente invención también comprende proveer espumas de poliuretano con un amplio espectro de procesamiento y que pueden fabricarse como espumas blandas en bloque o espumas moldeables.

Finalmente es objeto de la invención proveer espumas de poliuretano con características de confort elevadas en forma de características amortiguadoras, por ejemplo, una baja transmisión (amortiguación de vibración) en el caso de frecuencia de resonancia.

La espuma blanda de poliuretano en el sentido de la invención comprende todos los productos de poliadición de poliisocianato conocidos representados por las espumas acordes a DIN 7726 y con una tensión de compresión al 10 % de recalcado o resistencia a la presión según DIN 53 421 / DIN EN ISO 604 de 15 kPa o inferior, preferentemente, de 1 a 14 kPa y, especialmente, de 4 a 14 kPa. Preferentemente, las espumas blandas de poliuretano, en el sentido de la invención, presentan una apertura celular según DIN ISO 4590, preferentemente, mayor que 85 %, de modo especialmente preferido, mayor que 90 %.

Para la obtención de espumas blandas de poliuretano elásticas, acordes a la invención, se mezclan

a) poliisocianato con

b) alcohol de poliéter y/o alcohol de poliéster con una funcionalidad de 2 a 8 y un peso molecular equivalente medio de 400 a 3000 g/mol y/o poliol modificado por un polímero,

c) poliéster hiperramificado c1) del tipo AxBy con x igual a, al menos, 1,1 e y, al menos, 2,1, y/o un policarbonato hiperramificado c2)

d) eventualmente, un prolongador de cadena de bajo peso molecular y/o un reticulador con un peso molecular de menos de 400 g/mol, en donde los prolongadores de cadena 2 presentan átomos de hidrógeno reactivos ante isocianato y los reticuladores 3, átomos de hidrógeno reactivos ante isocianato,

e) un catalizador,

f) agentes de expansión y

g) eventualmente, otras sustancias adicionales, hasta obtener una mezcla de reacción, y ésta luego es endurecida hasta obtener una espuma blanda de poliuretano, en donde la proporción del componente c) es de 0,01 a 80 % en peso, en relación al peso total de los componentes a) a g).

El componente de poliisocianato (a) utilizado para la obtención de los materiales compuestos acordes a la invención comprende todos los poliisocianatos conocidos para la obtención de poliuretanos. Éstos comprenden los isocianatos alifáticos, cicloalifáticos y aromáticos bi o polivalentes conocidos en el estado actual de la técnica, así como todas las mezclas de los mismos. Ejemplos de ellos son 2,2', 2,4' y 4,4'-difenilmetandiisocianato, las mezclas de difenilmetandiisocianatos monómeros y homólogos de mayores núcleos del difenilmetandiisocianato (MDI polimérico), isoforondiisocianato (IPDI) o sus oligómeros, 2,4 o 2,6-toluilendiisocianato (TDI) o sus mezclas, tetrametilendiisocianato o sus oligómeros, hexametilendiisocianato (HDI) o sus oligómeros, naftilendiisocianato (NDI) o sus mezclas.

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Se prefieren el 2,2', 2,4' y 4,4'-difenilmetandiisocianato, las mezclas de difenilmetandiisocianatos monómeros y homólogos de mayores núcleos del difenilmetandiisocianato (MDI polimérico), 2,4 o 2,6-toluilendiisocianato (TDI) o sus mezclas, isoforondiisocianato... [Seguir leyendo]

1. Espuma blanda de poliuretano, obtenida mediante la mezcla de

a) poliisocianato con

b) al menos, un alcohol de poliéter y/o alcohol de poliéster con una funcionalidad de 2 a 8 y un peso molecular equivalente medio de 400 a 3000 g/mol y/o poliol modificado por un polímero, c) un poliéster hiperramificado c1) del tipo AxBy en el cual x tiene un valor de, al menos, 1,1 e y de, al menos, 2,1, y/o

un policarbonato hiperramificado c2) d) eventualmente, un prolongador de cadena de bajo peso molecular y/o un reticulador con un peso molecular de

menos de 400 g/mol, en donde los prolongadores de cadena 2 presentan átomos de hidrógeno reactivos ante isocianato y los reticuladores 3, átomos de hidrógeno reactivos ante isocianato, e) un catalizador, f) agentes de expansión y g) eventualmente, otras sustancias adicionales, en donde la proporción del componente c) es de 0,01 a 80 % en peso, en relación al peso total de los componentes

a) a g).

2. Espuma blanda de poliuretano acorde a la reivindicación 1, caracterizada porque el componente b) comprende un poliol modificado por un polímero.

3. Espuma blanda de poliuretano acorde a la reivindicación 2, caracterizada porque el poliol modificado por un polímero es un polieterol de injerto o un poliesterol de injerto, con una proporción de polímeros termoplásticos de 5 a 60 % en peso, en relación al peso total del poliol modificado por un polímero.

4. Espuma blanda de poliuretano acorde a la reivindicación 2 o 3, caracterizada porque el componente b) contiene hasta más del 5 % en peso de poliol modificado por un polímero, en relación al peso total del componente b).

5. Espuma blanda de poliuretano acorde a las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el poliéster hiperramificado c1) y el policarbonato hiperramificado c2) presentan un grado de ramificación medio de, respectivamente, 10 a 100 %.

6. Espuma blanda de poliuretano acorde a las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la proporción del poliéster hiperramificado c1) y del policarbonato hiperramificado c2) es, en conjunto, de 0,01 a 50 % en peso, en relación al peso total de los componentes a) a g).

7. Espuma blanda de poliuretano acorde a las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el poliéster hiperramificado c1) y el policarbonato hiperramificado c2) presentan un índice de OH de, respectivamente, 0 a 600 mg de KOH/g.

8. Espuma blanda de poliuretano acorde a las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el poliéster hiperramificado c1) presenta una media numérica del peso molecular Mn de 100 a 15 000 g/mol.

9. Espuma blanda de poliuretano acorde a las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el poliéster hiperramificado c1) presenta un índice de COOH acorde a DIN 53240 de 0 a 600 mg de KOH/g de poliéster.

10. Espuma blanda de poliuretano acorde a las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el poliéster hiperramificado c1) se puede obtener convirtiendo

a) uno o múltiples ácidos dicarboxílicos o uno o múltiples de sus derivados con uno o múltiples alcoholes, al menos, trifuncionales o

b) uno o múltiples ácidos tricarboxílicos o ácidos policarboxílicos mayores, o uno o múltiples de sus derivados con uno o múltiples dioles, respectivamente, eventualmente en presencia de un disolvente y, opcionalmente, en presencia de un catalizador ácido, inorgánico, metalorgánico u orgánico o una enzima.

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11. Espuma blanda de poliuretano acorde a las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque el poliéster hiperramificado c2) se puede obtener con un procedimiento que comprende, al menos, los siguientes pasos:

aa) conversión de, al menos, un carbonato orgánico (A) de la fórmula general RO[(CO)]nOR con, al menos, un alcohol alifático, alifático/aromático o aromático (B), que presenta, al menos, 3 grupos OH, eliminando alcoholes ROH, para obtener uno o múltiples productos de condensación (K), asimismo, en el caso de R se trata, en cada caso, independientemente entre sí, de un radical hidrocarburo de cadena lineal o de cadena ramificada, alifático, alifático/aromático o aromático con 1 a 20 átomos de C, asimismo, los radicales R también pueden estar unidos entre sí formando un anillo y n representa un número entero entre 1 y 5, o

ab) conversión de fosgeno, difosgeno o trifosgeno con el alcohol mencionado (B) eliminando cloruro de hidrógeno así como

b) conversión intermolecular de los productos de condensación (K) obteniendo un policarbonato hiperramificado c2), en donde la proporción de los grupos OH respecto de los carbonatos en la mezcla de reacción se selecciona de modo tal que los productos de condensación (K) en el agente presenten, o bien un grupo carbonato y más de un grupo OH, o un grupo OH y más de un grupo carbonato.

12. Espuma blanda de poliuretano acorde a la reivindicación 11, caracterizada porque la mezcla de reacción acorde a la reivindicación 11 comprende adicionalmente un alcohol (B') con, al menos, dos grupos OH, con la indicación de que la funcionalidad OH media de todos los alcoholes utilizados para la fabricación del policarbonato hiperramificado c2) en su conjunto es mayor que 2.

13. Espuma blanda de poliuretano acorde a las reivindicaciones 10 a 12, caracterizada porque el poliéster hiperramificado c1) obtenido y/o el policarbonato hiperramificado obtenido, es convertido en un paso de procedimiento adicional c con un reactivo de funcionalización adecuado, que puede reaccionar con los grupos OH, carboxilo y/o carbonato del poliéster y/o policarbonato.

14. Espuma blanda de poliuretano acorde a las reivindicaciones 10 a 12, caracterizada porque el poliéster hiperramificado c1) obtenido o el policarbonato hiperramificado c2) obtenido, es convertido en un paso de procedimiento adicional con un reactivo de funcionalización adecuado, que demás de grupos OH, grupos carboxilo

o grupos carbonato también presenta otros grupos funcionales o elementos funcionales y puede reaccionar con los grupos OH y/o carboxilo y/o carbonato o carbamoilo del poliéster c1) y/o del policarbonato c2).

15. Espuma blanda de poliuretano acorde a las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque el poliéster hiperramificado c1) y/o el policarbonato hiperramificado c2) son convertidos parcial o totalmente con isocianato a) en prepolímeros de isocianato antes de la obtención de la espuma blanda de poliuretano.

16. Procedimiento para la obtención de espumas blandas de poliuretano en el que se mezclan

a) poliisocianato con

b) al menos, un alcohol de poliéter y/o alcohol de poliéster con una funcionalidad de 2 a 8 y un peso molecular equivalente medio de 400 a 3000 g/mol y/o poliol modificado por un polímero,

c) un poliéster hiperramificado c1) del tipo AxBy con x igual a, al menos, 1,1 e y, al menos, 2,1, y/o un policarbonato hiperramificado c2)

d) eventualmente, un prolongador de cadena de bajo peso molecular y/o un reticulador con un peso molecular de menos de 400 g/mol, en donde los prolongadores de cadena 2 presentan átomos de hidrógeno reactivos ante isocianato y los reticuladores 3, átomos de hidrógeno reactivos ante isocianato,

e) un catalizador,

f) agentes de expansión y

g) eventualmente, otras sustancias adicionales

y se convierten en espuma blanda de poliuretano, en donde la proporción del componente c) es de 0,01 a 80 % en peso, en relación al peso total de los componentes a) a g).

17. Utilización de las espumas blandas de poliuretano acordes a la reivindicación 1 a 15 para la obtención de muebles, colchones, almohadas, productos ortopédicos, asientos para coches, cabeceros, apoyabrazos y alfombras para coches.