COMPOSICIÓN QUÍMICA PARA OBTENCIÓN DE POLIURETANO.

La presente invención se refiere a espumas flexibles de poliuretano que incorporan en su composición química polioléteres con características especiales,

que en unas relaciones estequiométricas particulares confieren a la espuma de poliuretano obtenida características mejoradas de confort postural, histéresis, resiliencia, durabilidad y amortiguación vibracional, en un amplio rango de densidades y con una excelente procesabilidad. La invención consigue una gama de formulaciones de espumas flexibles de poliuretano con las que poder fabricar elementos de confort diferenciado en las funciones de asiento y colchón permitiendo una sorprendente reducción de espesor y peso del material obtenido, en cumplimentación de las especificaciones técnicas del vehículo. Esta reducción de peso repercute además en una reducción del consumo del vehículo y, por lo tanto, en una menor contaminación ambiental.

Composición química para obtención de poliuretano.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención es una composición química para la obtención de espumados de poliuretano que consigue realzar las prestaciones de confort. Tiene aplicación en la fabricación de colchones, almohadas, piezas de tapicería y relax moldeados, especialmente en la fabricación de asientos para la industria de automoción.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La mejora del confort en los asientos de vehículos viene siendo foco de atención en los últimos años. Quizás incluso más acusada con la necesidad actual de reducción de emisiones para poder alcanzar los objetivos futuros de emisiones de CO2, que obligan a los fabricantes de automóviles a reducir la altura y el peso de los vehículos.

Los asientos de automóvil ocupan un importante espacio dentro del reducido habitáculo, por tanto son de gran importancia todos aquellos desarrollos que lleven asociada una reducción del espesor y volumen.

Los asientos requieren un determinado espesor por diversos factores, no sólo el ligado al confort, ya que es preciso que el relleno de poliuretano albergue solidariamente los elementos de fijación de la funda como velcros, clips o varillas, y elementos de seguridad como airbag laterales, etc. Este espesor siempre es mayor en la zona central de las piezas, donde la resistencia a la compresión es menor.

Existen en el mercado sistemas de fijación de fundas de asiento al relleno de espuma de poliuretano que minimizan o eliminan los insertos rígidos de amarre de la funda. La más conocida y expandida es la co-inyección del relleno sobre la propia funda a molde cerrado “proceso In Situ”, además de diseños de rellenos que permiten la fijación a la estructura metálica soporte a través de ventanas pasantes practicadas en el propio relleno. Todo ello permite una leve reducción del espesor del relleno que se ve limitada por las prestaciones de confort requeridas, ya que con las formulaciones de espuma de poliuretano actuales para garantizar un confort adecuado con buena elasticidad y efecto soporte se debe incrementar la densidad del poliuretano.

Varias espumas de poliuretano han sido desarrolladas para la producción de rellenos de asientos. Sin embargo, por aspectos relacionados con el precio excesivo de materias primas, el empleo de un elevado número de componentes, dificultades de procesado en los actuales procesos de moldeo o el empleo de componentes nocivos, por ejemplo, han tenido que ser descartadas.

En definitiva, tanto con formulaciones de poliuretano basadas en Diisocianato de Difenilmetano (MDI) para procesos In Situ, como para procesos de alta resiliencia (HR) , la reducción de los espesores de los rellenos de poliuretano se ve limitada por la presencia de insertos de fijación de funda, por el nivel de densidad establecido y por el valor de resistencia a la compresión o dureza.

La solicitud WO 2009/003964 A1, describe una composición de poliuretano que mejora las prestaciones de confort atendiendo a una mejora en la reducción de la transmisividad vibracional hacia el usuario, evitando los picos vibracionales y reduciendo la frecuencia de resonancia. Consigue esto a partir de una combinación un poliol hidrofílico con una concentración en óxido de etileno mayor de 50% del total de óxidos de alquilo, con otro poliol hidrofóbico con concentración mayor de 60% de óxido de propileno del total de óxidos de alquilo. Se diferencia de la presente invención en la tipología de polioles utilizados en la relación en peso que está siendo empleada. Por otra parte no utiliza en su formulación alcoholes divalentes, o glicoles.

La solicitud MX PA04010981 A, describe espumas de poliuretano moldeadas que muestran alta amortiguación vibracional, baja elasticidad y alta durabilidad. Basada en el empleo de polioles basados en cianuros metálicos dobles.

La patente EP 2099841 B1 describe unas espumas de poliuretano que comprenden un polioléter de bajo peso molecular y un extensor de cadena (alcoholes de doble funcionalidad) entre los que citan el 1, 5-pentanodiol. La patente no anticipa la presente invención porque los polioléteres de esta última necesitan de un peso molecular a partir de 3500 g/mol para conseguir las condiciones de confort adecuadas en la espuma obtenida. Por otro lado, las enseñanzas de la patente no sugieren a un experto la utilización de polioléteres de alto peso molecular, debido a que la finalidad de la espuma obtenida es mejorar la elasticidad y no unas condiciones de confort determinadas. El experto no hubiera encontrado obvio aumentar el peso molecular de los polioléteres descritos con la intención de conseguir un efecto distinto al especificado en la patente. De hecho, el resto de componentes que utiliza la patente son coherentes con la obtención de un producto de alta elasticidad, que no corresponde con los componentes necesarios para obtener un compuesto de alto confort de acuerdo a la presente invención; de forma que las enseñanzas de la patente de referencia resultarían incompletas para sugerir la obtención de dicho producto de confort con la sola modificación de un porcentaje del componente principal, ya que las enseñanzas de la patente de referencia divergen del objeto de invención de la presente solicitud.

No existe unificación de los métodos de medición empleados en la técnica para el confort postural del asiento del automóvil, pero atendiendo a las nuevas tendencias de regulación de confort de acogida y confort dinámico el valor

de “Histéresis” obtenido de la integración de las curvas de compresión y descompresión de la espuma a velocidad

constante parece ser la norma a seguir por los constructores europeos. El valor de Hysteresis refleja la capacidad de devolución de la enegía de deformación aplicada y la respuesta que el cuerpo alveolar ejerce para retornar a la configuración de reposo. Así cuanto menor sea el % de Hysteresis obtenido mejores serán estas características de recuperación de forma. Este parámetro de histéresis relaciona de forma ideal los valores obtenidos y la percepción de confort del usuario final.

Así, rellenos de asientos delanteros en el rango de densidades de 55 a 75 kg/m3 y con valores de resistencia a la compresión de 6 a 10 kPas, están obteniendo valores de histéresis o amortiguamiento calculados según método VW PV-3427 que van desde el 19% al 28%; resultados obtenidos de estudios de mercado comparado realizados sobre rellenos de asiento de vehículos que se están comercializando y contrastado con los expertos de los centros de estudios de las ensambladoras de automóviles.

El problema de la técnica por tanto es encontrar un material alternativo de relleno de asientos que reduzca volumen y peso, y mejore las condiciones de confort del usuario respecto a los materiales actuales. La solución que aporta la presente invención es una composición química que incluye como extensor de cadena del poliéter un diol alifático primario de longitud de cadena C4-C6, que sorprendentemente confiere a la espuma de poliuretano resultante valores mínimos de histéresis de hasta el 15% según la norma PV-3427, lo cual resulta nuevo e inventivo respecto de la técnica.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención es una composición química para obtención de poliuretano, que comprende al menos un polioléter con una funcionalidad de 2 a 6 y con un peso molecular equivalente medio mayor de 3500 g/mol, y al menos un diol alifático primario de cadena C4-C6. En una realización preferible este diol es 1, 4-butanodiol, 1, 5pentanodiol o 1, 6-hexanodiol, más preferiblemente 1, 5-pentanodiol; y preferiblemente también en proporción del 0, 5 al 7% en peso en relación al peso total de componentes en la fórmula.

En una realización preferible de la invención dicho polioléter es polioxipropileno – polioxietileno. En otra realización preferible dicho poliéter polioxipropileno - polioxietileno presenta un índice hidroxilo de entre 27 y 36 mg de KOH/g, más preferiblemente aún de 28 mg de KOH/g.

En el ámbito de la presente invención se entiende por “índice hidroxilo de un poliol” a la cantidad (mg) de hidróxido de Potasio (KOH) que son necesarios para reaccionar con un gramo de dicho poliol.

En otra realización preferible, dicho poliéter polioxipropileno - polioxietileno presenta una funcionalidad media de 2, 6 a 3, 5, más preferiblemente aún de 3.

En el ámbito de la presente invención se entiende por “funcionalidad media” de un polioléter al número promedio de grupos funcionales hidroxilo (-OH) que contienen por unidad molecular.

En otra realización más, dicho poliéter polioxipropileno...

1. Composición química para obtención de poliuretano, que comprende:

- al menos un polioléter con una funcionalidad de 2 a 6 y un peso molecular equivalente medio mayor de 3500 g/mol, y

- al menos un diol alifático primario de cadena C4-C6.

2. Composición química según la reivindicación 1, en que dicho polioléter es polioxipropileno - polioxietileno.

3. Composición química según la reivindicación 2, en que dicho polioxipropileno - polioxietileno presenta un índice hidroxilo de entre 27 y 36 mg de KOH/g.

4. Composición química según la reivindicación 3, en que dicho índice hidroxilo es de 28 mg de KOH/g.

5. Composición química según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en que dicho polioxipropileno - polioxietileno presenta una funcionalidad media de 2, 6 a 3, 5.

6. Composición química según la reivindicación 5, en que dicha funcionalidad media es de 3.

7. Composición química según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, en que dicho polioxipropileno – polioxietileno presenta un porcentaje de grupos hidroxilo primarios mayor del 65%.

8. Composición química según la reivindicación 7, en que dicho porcentaje es del 75%.

9. Composición química según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en que dicho diol es 1, 5-pentanodiol.

10. Composición química según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en que la proporción de dicho diol es del 0, 5 al 7% en peso en relación al peso total.

11. Composición química según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende polioxipropileno - polioxietileno con un índice hidroxilo de 32 a 35 mg de KOH/g y funcionalidad media de 3, y óxido de etileno en un porcentaje superior al 40% respecto al total de óxidos de alquilo incorporados en la cadena polimérica de dicho polioxipropileno - polioxietileno.

12. Composición química según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende al menos un poliisocianato MDI con un porcentaje de NCO entre el 21 y el 33%.

13. Composición química según la reivindicación 12, en que dicho porcentaje de NCO medio es de 28 a 33%.

14. Composición química según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende poliol polimérico.

15. Composición química según la reivindicación 14, en que dicho poliol polimérico es poliol de polioxipropileno - polioxietileno cargado con SAN, con un índice hidroxilo de 21 a 33 mg de KOH/g y una funcionalidad media de 3.

16. Composición química según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, que comprende:

- un polioleter con funcionalidad 3 y porcentaje de grupos hidroxilo primarios mayor del 60%,

- un polioleter con funcionalidad 2 y porcentaje de grupos hidroxilo primarios mayor del 90%,

- un polioleter de funcionalidad 3 y con una concentración de óxido de etileno superior al 40% del total de óxidos de alquilo incorporados en la cadena polimérica de dicho polioléter, y

- opcionalmente un polioleter cargado con copolímero SAN en un porcentaje de carga de entre el 10% y el 41% respecto al peso total del poliol polimérico.

17. Composición química según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, que comprende un agente de expansión.

18. Composición química según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, que comprende al menos un catalizador amínico.

19. Composión química según la reivindicación 18, en que dicho catalizador amínico es un catalizador de gel y/o un catalizador de gas.

20. Composición química según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, que comprende al menos un reticulante.

21. Composición química según la reivindicación 20, en que dicho reticulante es dietanolamina.

22. Composición química según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, que comprende al menos un estabilizante.

23. Composición química según la reivindicación 22, en que dicho estabilizante es un polioletersiloxano.

24. Espuma de poliuretano obtenida a partir de la composición química según cualquiera de las reivindicaciones 1 10 a 23.

25. Espuma de poliuretano según la reivindicación 24, caracterizada por que presenta un valor mínimo de histéresis comprendido entre el 15% y el 22%, según la norma PV-3427.

26. Espuma de poliuretano según la reivindicación 25, en que dicho valor mínimo de histéresis es del 15%.

27. Asiento que comprende la espuma de poliuretano según cualquiera de las reivindicaciones 24 a 26. 15