Procedimiento para la preparación de espuma de poliuretano flexible y espuma obtenida de ese modo.

Un procedimiento para la preparación de una espuma de poliuretano flexible,

en el que una mezcla de reacción, que comprende un agente de expansión, se deja espumar para producir la espuma de poliuretano, caracterizado porque antes de dejar que se espume dicha mezcla de reacción, se dispersa en ella un material de organogel.

Procedimiento para la preparación de espuma de poliuretano flexible y espuma obtenida de ese modo.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de una espuma de poliuretano flexible y a la espuma de poliuretano flexible preparada por ese procedimiento. La espuma es en particular una espuma de poliuretano flexible que tiene una densidad entre 25 y 120 kg/m3, una resiliencia, medida a 20ºC según la ASTM D 3574 H, mayor de 35%, y una dureza ILD al 40%, medida según la ISO 2439 B, entre 60 y 500 N.

Las espumas de poliuretano flexible son muy usadas para aplicaciones de apoyo para el cuerpo, tales como colchones, cubrecolchones, almohadas, cojines y cualquier tipo de uso en camas, asientos y otras aplicaciones tales como alfombrillas, etc. Además de proporcionar soporte funcional para el cuerpo humano, el material de apoyo para el cuerpo debe proporcionar también una buena distribución de la presión, un suficiente confort psicológico, así como una transpirabilidad adecuada.

Las espumas de poliuretano de alta resiliencia (HR) se han usado mucho para aplicaciones de apoyo para el cuerpo, debido a sus superiores características de soporte y resiliencia. Tienen en particular un alto factor SAG y también una alta resiliencia. Sin embargo, la uniformidad de la distribución de presión sobre tales tipos de espumas no es óptima, lo que puede conducir a puntos de presión, y a hacerlas de este modo no apropiadas para la gente que requiere alivio de la presión, por ejemplo, en hospitales en los que los pacientes de larga duración a menudo padecen llagas por presión.

Las espumas viscoelásticas (VE) han encontrado amplia aceptación como materiales de apoyo para el cuerpo. En contraste con las espumas de poliuretano convencionales y espuma de poliuretano de alta resiliencia tienen números de resiliencia que son notablemente más bajos de 40%, y que son usualmente incluso más bajos de 15%. Las espumas VE son materiales de espuma bastante blandos pero de soporte, caracterizados por una recuperación muy lenta y una resistencia a la penetración que es sensible a la temperatura. Esta propiedad permite que el cuerpo se hunda más profundamente en la espuma, manteniendo aún la sensación de firmeza de una espuma resiliente de buena calidad. Las espumas VE de este modo se adaptan suavemente a la forma del cuerpo del usuario, permitiendo que se absorba la presión uniformemente y se distribuya más equitativamente, que es de particular beneficio en la prevención y curación de las llagas de presión. Una desventaja de las espumas VE es sin embargo que su dureza se incrementa al disminuir la temperatura, lo que las hace muy incómodas para su uso en áreas o habitaciones frías. Además, las espumas VE son más densas y de celdas más cerradas que las espumas HR convencionales, lo que conduce a una peor transpirabilidad y de este modo confort termofisiológico disminuido.

Otra clase de materiales usados para materiales de apoyo para el cuerpo son geles. Los geles son bien conocidos por su distribución de presión excelentemente equilibrada, debido a sus propiedades de deformación tridimensional que conducen a aplanar los puntos de presión. Proporcionan adicionalmente un buen confort físico, tal como una menor dureza y una buena elasticidad, y proporcionan al usuario una buena "sensación". Sin embargo, los geles, tales como los geles de poliuretano, exhiben una relativamente alta conductividad térmica así como una muy alta capacidad térmica. Esto conduce a una sensación fría ya que el calor es retirado del cuerpo cuando está en contacto con el gel. Una desventaja adicional de los geles es que tienen un peso muerto muy alto (peso específico usualmente entre 600-1100 kg/m3) . Para disminuir el peso específico de los geles, se han desarrollado geles celulares, tales como los geles celulares de poliuretano, como se describe en el documento US 4 404 296. Se soplan con un gas inerte tal como aire, N2 o CO2. Además de su peso específico reducido, se reduce también su capacidad térmica. Sin embargo, los geles celulares tienen la desventaja de que bajo la influencia de compresión, las celdas del gel espumado se pegan entre sí debido a la matriz deficientemente reticulada, y de que el gel espumado tiene malas propiedades mecánicas, especialmente una muy mala elasticidad. Además de su muy baja resiliencia, no son transpirables de ningún modo dado que no permiten ninguna trasferencia de aire. Los geles espumados no son de ningún modo apropiados como material de apoyo para el cuerpo.

Debido a su muy alto peso específico y su alta capacidad térmica, las capas de gel se usan preferentemente con una o más capas de apoyo para el cuerpo adicionales, tales como capas de espuma, capas de muelles y similares. Los colchones y cubrecolchones que comprenden capas de gel de poliuretano sobre capas de espuma son, por ejemplo, conocidos de los documentos WO 2006/100558, US 2001/0018466 y US 2005/0017396. Las capas de gel pueden estar integralmente unidas a las capas de soporte adicionales, por ejemplo, por encolado, costura, soldadura o por enlace químico. Las capas de gel pueden ser también cuerpos separados insertados en capas de espuma, como se ilustra en el documento US2007/0226911. Para permitir que las capas de gel desarrollen su efecto de distribución de presión, necesitan un desarrollo completo por medio de una cubierta muy elástica relativamente delgada, que debe ser impermeable para prevenir la penetración del material de gel pegajoso a través de la cubierta. Tal cubierta es desventajosa para el paso de aire y de este modo para la transpirabilidad. Además, incrementa el coste de producción del procedimiento de fabricación del apoyo para el cuerpo. Debido al grosor mínimo requerido para conseguir las deseadas propiedades de distribución de presión, los colchones obtenidos con capas de gel integrado son aún muy pesados y de este modo difíciles de manejar.

Para rebajar el peso, la tasa total de transferencia térmica y la masa térmica total de un colchón de gel que consiste en una capa de gel cubierta con una capa superior e inferior de espuma, el documento US 2005/0017396 describe una capa de gel extruida que tiene columnas huecas verticales. Estas columnas huecas tienen paredes que se comban parcial o totalmente cuando una persona está acostada sobre el colchón. Un inconveniente de este colchón es que su peso es aun sustancialmente mayor que el peso de un colchón de espuma de poliuretano. La capa de gel tiene ciertamente que ser relativamente gruesa para proporcionar los efectos deseados de distribución de presión mejorada. Además, debido a las columnas huecas verticales en la capa de gel, estas propiedades de distribución de presión se pierden hasta cierto punto y, lo que es más, las propiedades de soportar carga del colchón se vuelven peores. Con respecto a esto el factor SAG es un importante parámetro de una espuma de apoyo para el cuerpo. Este factor SAG o factor de soporte es la resistencia a la compresión a 65% de indentación dividida entre la resistencia de compresión a 25% de indentación. Un buen soporte y una sensación confortable se proporcionan por espumas tales como espuma HR y espumas de látex que tienen un factor SAG relativamente alto, más particularmente un factor SAG mayor de 2, 5. Un inconveniente de las columnas huecas en la capa de gel es que cuando sus paredes se comban bajo el peso de una persona acostada sobre el colchón, la resistencia de compresión proporcionada por estas paredes se reduce de modo que la persona no está o está menos óptimamente apoyada.

Es un objetivo de la invención proporcionar un nuevo procedimiento para preparar una espuma de poliuretano flexible que es resiliente y transpirable pero que aún permite proporcionar propiedades de espuma mejoradas sin mostrar sin embargo los inconvenientes de una capa de gel.

Con este fin, el procedimiento para la preparación de una espuma de poliuretano flexible según la presente invención, comprende la etapa de permitir que una mezcla de reacción, que comprende un agente de expansión, se espume para producir la espuma de poliuretano, y está caracterizado porque antes de que se deje espumar la mezcla de reacción, se dispersa en ella por lo menos un material de organogel. El material de organogel se incorpora de este modo en la espuma de poliuretano en la expansión de la espuma para formar por lo menos parte de las nervaduras de las celdas y/o las paredes de las celdas en esta espuma de poliuretano.

Incorporar un material de gel en un material de revestimiento de poliuretano ya es conocido per se del documento WO 01/32791. El material de revestimiento de poliuretano... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la preparación de una espuma de poliuretano flexible, en el que una mezcla de reacción, que comprende un agente de expansión, se deja espumar para producir la espuma de poliuretano, caracterizado porque antes de dejar que se espume dicha mezcla de reacción, se dispersa en ella un material de organogel.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho material de organogel se dispersa en la mezcla de reacción en una cantidad de por lo menos 0, 1% en peso, preferentemente por lo menos 1% en peso, más preferentemente por lo menos 5% en peso y lo más preferentemente por lo menos 10% en peso, calculado en base al peso total de la espuma de poliuretano preparada de la mezcla de reacción.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque dicho material de organogel se dispersa en la mezcla de reacción en una cantidad de menos de 40% en peso, preferentemente menos de 30% en peso y más preferentemente menos de 20% en peso, calculado en base al peso total de la espuma de poliuretano preparada de la mezcla de reacción.

4. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho material de organogel es un gel seleccionado del grupo que consiste en geles de poliuretano, geles de copolímero de bloques termoplástico diluido con aceite, en particular geles de SEBS, geles de silicona y geles plastisol de PVC, y siendo el material de organogel preferentemente un gel de poliuretano.

5. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicho material de organogel se dispersa en dicha mezcla de reacción en la forma de partículas que tienen un volumen medio de entre 0, 001 y 10 mm3, volumen medio que es preferentemente mayor de 0, 01 mm3, más preferentemente mayor de 0, 1 mm3, y preferentemente menor de 2 mm3, más preferentemente menor de 0, 5 mm3.

6. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicha mezcla de reacción es una mezcla de reacción de poliuretano compuesta mezclando por lo menos un componente de isocianato y un componente reactivo con isocianato, siendo dispersada por lo menos una porción de dicho material de organogel en dicho componente reactivo con isocianato antes de mezclarlo con el componente de isocianato.

7. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicha mezcla de reacción es una mezcla de reacción de poliuretano compuesta mezclando por lo menos un componente de isocianato y un componente reactivo con isocianato, comprendiendo el componente reactivo con isocianato compuestos reactivos con isocianato que incluyen, por 100 de sus partes en peso,

a) de 50 a 80 partes de uno o más polioxialquileno polialcoholes que tienen un contenido de unidades de oxietileno de por lo menos 40% en peso, preferentemente por lo menos 50% en peso, más preferentemente por lo menos 60% en peso y lo más preferentemente por lo menos 70% en peso de las unidades de oxialquileno del polioxialquileno polialcohol, un número de hidroxilo entre 20 y 100, preferentemente entre 20 y 60, y una funcionalidad nominal de 2 a 4, siendo el contenido de unidades de oxietileno preferentemente menor de 90% en peso, preferentemente menor de 85% en peso y más preferentemente menor de 80% en peso de las unidades de oxialquileno del polioxialquileno polialcohol; y b) de 20 a 50 partes de uno o más polioxialquileno polialcoholes adicionales que no contienen unidades de oxietileno o que tienen un contenido de unidades de oxietileno menor de 40% en peso de las unidades de oxialquileno del polioxialquileno polialcohol adicional, y que tienen un número de hidroxilo de entre 20 y 100, preferentemente de entre 20 y 60, y una funcionalidad nominal de 2 a 4, comprendiendo los compuestos reactivos con isocianato, por 100 de sus partes en peso, preferentemente por lo menos 85 partes, y más preferentemente por lo menos 95 partes, de dicho uno o más polioxialquileno polialcoholes y dicho uno o más polioxialquileno polialcoholes adicionales.

8. Un procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque los compuestos reactivos con isocianato comprenden, por 100 de sus partes en peso, por lo menos 55 partes, preferentemente por lo menos 60 partes, más preferentemente por lo menos 65 partes de dicho uno o más polioxialquileno polialcoholes que tienen un contenido de unidades de oxietileno de por lo menos 40% en peso.

9. Un procedimiento según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque los compuestos reactivos con isocianato comprenden, por 100 de sus partes en peso, menos de 75 partes de dicho uno o más polioxialquileno polialcoholes que tienen un contenido de unidades de oxietileno de por lo menos 40% en peso.

10. Una espuma de poliuretano flexible preparada por un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

11. Una espuma de poliuretano flexible según la reivindicación 10, caracterizada porque dicho material de

organogel se incorpora en la espuma para formar por lo menos parte de las nervaduras de las celdas, formando el material de organogel en particular inclusiones en dichas nervaduras de las celdas.

12. Una espuma de poliuretano flexible según la reivindicación 10, caracterizada porque dicho material de organogel se incorpora en la espuma para formar por lo menos parte de las nervaduras de las celdas y/o paredes de

las celdas, formando el material de organogel en particular inclusiones en dichas nervaduras de las celdas y/o paredes de las celdas.

13. Una espuma de poliuretano flexible según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizada porque la mezcla de reacción comprende tal cantidad de dicho agente de expansión que la espuma de poliuretano preparada tiene una densidad de entre 25 y 120 kg/m3, siendo la densidad de la espuma de poliuretano preparada preferentemente menor de 100 kg/m3 y más preferentemente menor de 80 kg/m3.

14. Una espuma de poliuretano flexible según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizada porque la espuma de poliuretano flexible tiene una resiliencia, medida a 20ºC según la ASTM D 3574 H, mayor de 35% y preferentemente mayor de 45%.

15. Una espuma de poliuretano flexible según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizada

porque la espuma de poliuretano preparada tiene una dureza ILD 40%, medida según la ISO 2439 B, entre 60 y 500 N, y preferentemente entre 75 y 200 N.