MX2011000718A - Estructuras de celda y espumas viscoelasticas de poliuretano. - Google Patents

Abstract

La presente invención describe una estructura que comprende una pluralidad de celdas tridimensionales, en donde cada celda comprende paredes exteriores que definen un hueco interior, en donde las paredes comprenden una pluralidad de puntales y ventanas, formando los puntales límites para la pluralidad de ventanas, en donde los puntales tienen una pluralidad de poros. La presente invención describe además una espuma viscoelástica teniendo una proporción de módulo elástico (E') a 20°C a 25% de deflexión de fuerza de compresión (CFD) de 25 a 125.

Description

ESTRUCTU RAS DE CELDA Y ESPUMAS VISCOE LÁSTICAS DE POLIURETANO Antecedentes de la i nvención Esta invención se refiere a estructu ras de celdas altamente porosas, espuma de poliuretano viscoelástica y métodos para preparar esas espumas.

Las espumas de poliuretano son usadas en una amplia variedad de aplicaciones, variando desde acojinamiento (tales como matraces, almohadas y cojines de asientos) para empacar para aislamiento térmico y para aplicaciones médicas. Los poliuretanos tienen la capacidad de ser diseñados a solicitudes particulares a través de la selección de las materias primas que son usadas para formar el pol ímero. Tipos rígidos de espumas de poliuretano son usadas como espumas de aislamiento de aparatos y otras aplicaciones aislantes térmicas. Los poliuretanos semi-rígidos son usados en aplicaciones automotrices, tales como tableros de instrumentos y volantes. Las espumas de poliuretano más flexibles son usadas en aplicaciones de acoj inamiento, notablemente, muebles, camas y asientos automotrices.

Una clase de espuma de poliuretano es conocida como espuma viscoelástica (VE) o de "memoria". Las espumas viscoelásticas exhiben una respuesta retrasada en tiempo y depend iente de la velocidad a u na tensión aplicada. Tienen baja resiliencia y se recuperan lentamente cuando se com primen . Estas propiedades son frecuentemente asociadas con la temperatura de transición de vidrio (Tg) del poliuretano. La viscoelasticidad es frecuentemente manifestad cuando el polímero tiene una Tg a o cerca de la temperatu ra de uso, la cual es temperatura ambiente par muchas aplicaciones.

Como la mayoría de las espumas de poliuretano, las espumas de poliuretano VE son preparadas mediante la reacción de un componente de pol iol con un poliisocianato, en la presencia de un agente de soplado. El agente de soplado es usualmente agua o, menos preferiblemente, u na mezcla de agua y otro material. Las formulaciones VE son frecuentemente caracterizadas por la selección de componente de poliol y la cantidad de agua en la formulación . El poliol predominante usado en estas formulaciones tiene una funcionalidad de aproximadamente 3 grupos hidroxilo/molécula y un peso molecular en el rango de 400-1500. Este poliol es ante todo el principal determinante de la Tg de la espuma de poliuretano, au nque otros factores tales como niveles de agua e índice de isocianato también puedan papeles sig nificativos.

Normalmente las espumas de poliureta no tienen bajas propiedades de fl ujo de aire, generalmente menores que aproximadamente 0.47 l/s ( 1 .0 pie cúbico estándar por min uto (scfm)) bajo condiciones de temperatura ambiente (22°C) y presión atmosférica ( 1 atm) , por lo tanto prom ueven la sudoración cuando se usan como espumas de confort (por ejemplo, camas , asientos y otro acojinamiento). E l flujo de aire bajo también conduce a baja conducción de calor y humedad fuera de la espuma resultando en () temperatura de espuma (lecho) incrementada y (2) nivel de humedad. La consecuencia de mayor temperatura es mayor resiliencia y carácter viscoelástico disminuido. El calor y humedad combinados resultan en fatiga acelerada de la espuma. Además, si los flujos de aire de espuma son suficientemente bajos, las espumas pueden sufrir de encogimiento durante la fabricación. Adicionalmente, mejorar el factor de soporte de espumas viscoelásticas es limitado a menos que las propiedades viscoelásticas sean comprometidas. Estas desventajas son resueltas algunas veces mediante la adición de polioles de copolímero, tales como aquéllas conteniendo estireno/acrilonitrilo (SAN).

Sería deseable alcanzar un valor de flujo de aire mayor que lo que generalmente se alcanza ahora, al tiempo que se retengan propiedades viscoelásticas de la espuma. Adicionalmente, sería deseable tener espumas con buen flujo de aire al tiempo que se mejora el factor de soporte. En algunas aplicaciones, también es deseable tener espumas las cuales se sientes suaves al tacto.

Breve descripción de la invención Modalidades de la presente incluyen unas estructuras de celda abierta, espumas viscoelásticas que incorporan tales estructuras, sistemas y métodos de reacción y para producir tales espumas.

Una modalidad proporciona una estructura comprendiendo una pluralidad de celdas tridimensionales, en donde cada celda comprende paredes exteriores que definen u n hueco interior, en donde las paredes comprenden una plu ralidad de puntales y ventanas, formando los puntales l ímites para la pluralidad de ventanas, en donde los puntales tienen una pluralidad de poros.

U na modalidad adicional proporciona u na espuma viscoelástica teniendo u na proporción de módu los elásticos ( ?') a 20°C a 25% de deflexión de fuerza de compresión (CFD) de 25 a 1 25.

En una modalidad adicional , la invención proporciona una composición de poliol que comprende: a 1 ) desde 30 hasta 80 por ciento en peso de al menos un polioxipropileno o u n polioxietilen-polioxipropilen poliol, teniendo u n peso eq uivalente promedio entre 1 00 y 2000 y una funcionalidad de hidroxi nom inal promedio de 2-4, con la condición de que si el poliol es polioxietilen-polioxipropilen poliol, el contenido de polioxipropileno es al menos 70% en peso del poliol; a2) desde 5 hasta 50 por ciento en peso de un polioxietileno o un polioxietilen-polioxipropilen poliol, teniendo un peso eq uivalente promedio entre 1 00 y 1 000; y una funcionalidad de hidroxi nom inal promedio de 2-4, con la condición de q ue si el poliol es pol ioxietilen-polioxipropilen poliol, el contenido de polioxietileno es al menos 70% en peso del poliol; y a3) desde 1 hasta 20% en peso de un monol o mezcla de monoies teniendo un peso equivalente promedio de 500 o más, en donde el monol o mezcla de monotes comprende >60% en peso de un polioxialquileno, en donde el óxido de alquileno contiene 4 o más átomos de carbono; o un polioxialqu ilen poliol teniendo una funcionalidad de 2 a 4, un peso equivalente de 500 hasta 3000, en donde el óxido de alquileno contiene más de 60% en peso de óxidos de alq uileno ten iendo 4 o más átomos de carbono; o una combinación de tal monol y polioxialq uilen poliol .

En una modalidad adicional, la invención proporciona una composición de poliol comprendiendo un poliol a 1 ) y a2) como se describe antes y a3) es un polibutadieno teniendo un peso equivalente de 2250 hasta 6000.

Todavía en otra modalidad , la invención proporciona un sistema de reacción para la preparación de una espuma de poliuretano viscoelástica, que comprende: a) cualquiera de las composiciones de poliol como se describe antes; b) un poliisocianato; c) desde 0.5 hasta 3.5% en peso de agua con base en el peso total de a) y opcionalmente d) aditivos y auxiliares conocidos per se.

Todavía en otra modalidad , la invención proporciona un proceso para preparar una espuma de poliuretano viscoelástica, que comprende A) formar u na mezcla de reacción que incl uye al menos a) un componente reactivo de isocianato q ue comprende a1 ) desde 30 hasta 80 por ciento en peso de al menos un polioxipropi leno o u n polioxietilen-polioxipropilen pol iol, teniendo un peso equivalente promedio entre 1 00 y 2000 y una funcionalidad de hidroxi nominal promedio de 2-4, con la condición de que si el poliol es polioxietilen-polioxipropilen poliol , el contenido de polioxipropileno es al menos 70% en peso del pol iol; a2) desde 5 hasta 50 por ciento en peso de un polioxietileno o un polioxietilen-polioxipropilen poliol , teniendo un peso equivalente promed io entre 1 00 y 1 000; y una fu ncionalidad de hidroxi nom inal promedio de 2-4, con la condición de que si el poliol es polioxietilen-polioxipropi len poliol , el contenido de polioxieti leno es al menos 70%) en peso del poliol; y a3) desde 1 hasta 20% en peso de u n monol o mezcla de monoles teniendo un peso eq uivalente promedio de 500 o mayor, en donde el monol o mezcla de monoles comprende >60% en peso de un polioxialquileno, en donde el óxido de aiqu ileno contiene 4 o más átomos de carbono; o un polioxialqu ilen poliol teniendo u na funcionalidad de 2 a 4, un peso eq uivalente de3 500 hasta 3000, en donde el óxido de aiq uileno contiene más de 60% en peso de óxidos de aiq uileno ten iendo 4 o más átomos de carbono; o una combinación de tal monol un polioxialquilen poliol ; b) al menos un poliisocianato, c) ag ua en una cantidad de 0.5 hasta 3.5 por ciento en peso de a), y d) aditivos y auxiliares opcionales conocidos per se; y B) someter la mezcla de reacción a condiciones suficientes para provocar que la mezcla de reacción se expanda y cure para formar u na espuma de poliuretano viscoelástica .

En una modalidad adicional, la invención proporciona un proceso para preparar una espuma de poliu retano viscoelástica como se describe antes, en donde el componente a3) de la composición de poliol es un polibutad ieno teniendo un peso equivalente de 2250 hasta 6000.

Breve descri pción de los d ibujos De forma que la manera en la cual las características antes declaradas de la presente invención pueden ser entend idas a detalle, una descripción más particular de la invención , brevemente resumida antes, puede tenerse por referencia a modalidades, algunas de las cuales son i lustradas en los d ibujos anexos . Para facilitar el entendim iento, números de referencia idénticos han sido usados, donde es posible, para designar elementos idénticos que son comunes a las fig uras. Se contempla que elementos y características de una modalidad pueden ser incorporados benéficamente en otras modalidades sin declaración adicional . Sin embargo, se notará que los dibujos anexos ilustran solamente modalidades ejemplares de esta i nvención y por lo tanto no serán considerados lim itantes de su alcance, porque la invención puede admitir a otras modalidades igualmente efectivas.

Las Figuras 1 A y 1 B son representaciones trid imensionales de estructuras de celda de la técnica a nterior.

La Figura 2 es una representación bidimensional de estructuras de celda de la técnica anterior.

La Figura 3 es una micrografía de exploración de electrones de estructuras de celda de la técnica anterior.

Las Figuras 4A y 4B son representaciones tridimensionales de estructuras de celda, de acuerdo con modal idades de la i nvención .

La Figura 5 es una representación bidimensional de estructuras de celda, de acuerdo con las modalidades de la invención .

Las Figuras 6A y 6B son m icrografías de exploración de electrones de una celda de acuerdo con las modalidades de la presente invención .

La Figura 7 es una representación gráfica que ilustra un perfil de DMTA para u na espuma de poliuretano viscoelástica de la presente invención comprada con u n perfil de DMTA para u na espuma viscoelástica de referencia.

La Figura 8 es una representación gráfica del perfil de delta tan para una espuma de poliuretano viscoelástica de la presente invención comparada con una espuma viscoelástica de referencia (Control) .

Descripción detallada de la i nvención Como se usa en la presente, el término "espuma viscoelástica" pretende designar esas espumas teniendo una resiliencia de menos de 25% , como se mide de acuerdo con ASTM D3574 Prueba H . De preferencia, la espuma tendrá una resiliencia de menos de 20% . En modalidades adicionales, la espuma tendrá u na resiliencia de menos de 1 5% o incluso menos de 1 0%. E n ciertas modalidades, las espumas tienen una resiliencia de 5% o menos e incluso menos de 3%.

Como se usa en la presente, el térm ino "viscoelasticidad" es la respuesta dependiente de tiempo de un material a una carga constante aplicada (tensión) debido a la co-existencia de características elásticas (sólidas) y viscosas (l íquidas) en el material . En caracterización mecánica dinámica, el nivel de viscoelasticidad es proporcional al coeficiente de amortiguam iento medido por el delta tan del material . El delta tan es la proporción del módulo de pérdida disipativa viscosa E" al módulo elástico E' . Los valores de delta tan altos implican q ue existe u n componente viscoso alto en el comportamiento de material y de ah í un fuerte amortiguamiento a cualquier perturbación será observado.

La temperatu ra de transición de vidrio (Tg) es el punto de temperatura correspond iente al valor pico de la cu rva de delta tan en una medición de análisis térmico mecánico dinámico (DMTA). El módulo elástico E', módulo de pérdida E" y la proporción de módulo de pérdida a módulo elástico E'VE' conocido como delta tan o tangente de pérdida son medidos versus la temperatura. La temperatura correspondiente al pico de la curva de delta tan es tomada como la temperatura de transición de vidrio (Tg) del espécimen probado.

Como se usa en la presente, el término "factor de soporte" se refiere a la proporción de 65% de deflexión de fuerza de compresión (indentación) (CFD) dividida por 25% de deflexión de fuerza de compresión. El término "deflexión de fuerza de compresión" se refiere a una medida de la capacidad de soporte de carga de un material flexible (por ejemplo, espuma) medido como la fuerza (en libras) (0.4536 kgf) requerida para comprimir una muestra de cuatro pulgadas (10 cm) de espesor no más pequeña que 25 pulgadas cuadradas (155 cm2), a 25 o 65 por ciento de la altura inicial de la muestra como es indicado por los términos 25% CFD y 65% CFD, respectivamente.

Las Figuras 1A y 1B son representaciones de estructuras de celdas tridimensionales 100A y 100B, respectivamente, y la Figura 2 es una representación bidimensional de aspectos de las estructuras de celda 100A y 100B. Cada estructura de celda es hecha de paredes exteriores, las cuales definen un hueco interior. Las paredes incluyen una pluralidad de puntales de celda 102 y ventanas 104. Los puntales 102 forman límites para la pluralidad de ventanas 104. Los materiales que forman estructuras de celda 100A y 100B sobre la formación de las estructuras de celda, serán arreglados en el arreglo geométrico de puntales de celda 102. Las ventanas 104 pueden ser cerradas por la pel ícula 106, la cual es una capa del mismo material de que están hechos los puntales 1 02. Dentro de las estructuras de celda, algunas ventanas 1 06 pueden ser cubiertas por la película 1 06 (las ventanas están cerradas) , algu nas pueden no estar cubiertas por la película 1 06 (las ventanas están abiertas), y algunas pueden ser llenadas parcialmente con la pel ícula 106. Las ventanas 1 04 que son parcialmente abiertas pueden tener orificios 1 08 en la película 106. La Figura 3 es una micrografía de exploración de electrones de las estructuras de celda de la técnica anterior, donde los puntales, ventanas y orificios pueden verse.

Las Figuras 4A y 4B son representaciones de estructuras de celda tridimensionales 200A y 200B, respectivamente, y la Figura 5 es una representación bidimensional de aspectos de las estructuras de celda 200A y 200B de acuerdo con las modalidades de la invención. Las estructuras de celda 200A pueden tener una pluralidad de poroso 1 1 0, los cuales penetra n a través de los puntales 1 02. Los poros 1 10 pueden tener un ancho de menos de 90 µp?. Ad icionalmente, las ventanas 1 04 pueden tener un ancho de 1 00 hasta 600 µ?? En una modalidad, más de 30% de las ventanas están abiertas o parcialmente abiertas, en otra, más de 40% están abiertas o parcialmente abiertas, en otra, más de 50% están abiertas o parcialmente abiertas, en otra, más de 60% están abiertas o pardamente abiertas, en otras, más de 70% están abiertas o parciamente abiertas, en otra , más de 80% están abiertas o parcialmente abiertas, en otra, más de 90% están abiertas o parcialmente abiertas, en otra, más de 95% están abiertas o parejamente viertas, y en otra, más de 99% están abiertas o parcialmente abiertas.

En otra modalidad , más de 30% de las ventanas están abiertas, en otra , más de 40% están abiertas, en otra, más de 50% están abiertas, en otra, más de 60% están abiertas , en otra, más de 70% están abiertas, en otra, más de 80% están abiertas, en otras, más de 90% están abiertas , en otra , más de 95% están abiertas, y en otra, más de 99% están abiertas. En u na modalidad, esencialmente todas las ventanas 1 04 están abiertas.

Las Figuras 6A y 6B son m icrografías de exploración de electrones de u na estructura de celda de acuerdo con las modalidades de la invención. Las figu ras m uestran los poros 1 1 0 que penetran los pu ntales 102.

Las estructuras altamente porosas (celdas a biertas y poros en los puntales de celda) permiten la producción de una espuma viscoelástica con buen flujo de aire y una sensación suave como es evidenciado por una CFD de 25% baja . De manera sorprendente, aún con la estructu ra porosa alta y CFD de 25% baja, las espumas tienen u n buen factor de soporte. También es inesperado que tales espumas porosas con una CFD de 25% baja todavía mantuvieran un alto módulo elástico E' , una medida de la rigidez de un polímero. Es inesperado además que tal espuma tuviera u n delta tan alto (>0.3) sobre un amplio rango de temperatura.

Las espumas de la presente invención generalmente tienen un flujo de aire de 0.944 l/s (2 scfm (pie cúbico estándar por minuto)) o mayor. En otra modalidad, el flujo de aire de la espuma es mayor que 1 .09 l/s (2.3 scfm). Debido a la consideración práctica para tener una espuma con suficiente soporte, la espuma generalmente tiene un flujo de aire de menos de 3.776 l/s (8 scfm) . En una modalidad adicional, la espuma tiene un flujo de aire de 3.30 l/s (7 scfm) o menos. En una modalidad adicional, la espuma tendrá un flujo de aire desde 1 .08 l/s (2.3 scfm) hasta 2.95 l/s (6.25 scfm).

Las espumas teniendo una sensación suave m ientras que se mantiene un buen módulo elástico pueden ser representadas por la proporción del módulo elástico (med ido a 20°C) al 25% de CFD. Las espumas viscoelásticas de la presente i nvención tendrán un módulo elástico da proporción de CFD de 25% de 25 o mayor. De preferencia, la proporción será 30 o mayor. En una modalidad adicional, la proporción es 35 o mayor. La proporción generalmente será 125 o menor. En algunas modalidades, la proporción puede ser 1 1 5 o menor. Todavía en otras modalidades, la proporción será 1 1 0 o menor.

Las espumas de la presente invención exhiben un delta tan de más de 0.3 sobre el rango de temperatura de 0 hasta 40°C. En modalidades adicionales, el delta tan es 0.4 o mayor sobe el rango de temperatura de 0 hasta 40°C, en particular 0.4 o mayor sobre el rango de temperatura de 1 8 hasta 40°C.

La espuma VE curada ventajosamente tiene una densidad en el rango de 2.5 hasta 30 libras/pie cú bico (pcf) (40-480 kg/m3) , de preferencia, la densidad es 3.0 libras/pie cúbico (48 kg/m3) o mayor. De preferencia, la densidad es hasta 20 lb/ft3 (320 kg/m3) . En una modalidad adicional , la densidad es 1 0 lb/ft3 ( 1 60 kg/m3) o menor. L a densidad es medida convencionalmente de acuerdo con ASTM D 3574-01 Prueba A.

En una modalidad de la invención, la espuma viscoelástica es un producto de reacción de un sistema de reacción donde el sistema de reacción incluye un componente de isocianato y componente reactivo de isocianato. El componente reactivo de isocianato usado en la producción de poliu retano son generalmente aquéllos compuestos ten iendo al menos dos grupos h idroxilo o grupos amina. Esos compuestos son referidos en la presente como polioles. En u na modalidad , los polioles son poléter polioles los cuales contienen grupos hidroxilo reactivos.

Los poliéter polioles incluyen aquéllos obtenidos mediante la alcoxilación de moléculas de in icio adecuadas (in iciadores) con un óxido de alq uileno. Ejemplos de molécu las iniciadores teniendo 2 hasta 4 sitios reactivos incluyen ag ua, amon íaco o alcoholes polih ídricos, tales como alcoholes dih íd ricos teniendo un peso molecular de 62-399, especialmente los alcano polioles, tales como etilenglicol, propilenglicol, hexameti len diol , gl icerol, trimetilol propano o trimetilol etano, o alcoholes de bajo peso molecular conteniendo gru pos éter tales como dietilen glicol , trietilen glicol, dipropilen glicol , tripropilen glicol y butilen glicoles. Estos polioles son materiales convencionales preparados mediante métodos convencionales. La catálisis para esta pol imerización puede ser ya sea aniónica o catión ica, con catalizadores tales como KOH , CsOH , trifluoruro de boro o un catalizador de complejo de cianuro doble (DMC), tal como hexacianocobaltato de ci nc o compuesto de fosfazen io cuaternario. E n el caso de catalizadores alcali nos, estos catalizadores alcalinos son removidos de preferencia del poliol al final de producción mediante un paso de acabado apropiado, tal como coalescencia, separación de silicato de mag nesio o neutralización de ácido.

En una modalidad de la presente invención , el componente reactivo de isocianato es una composición de poliol comprendiendo: a 1 ) desde 30 hasta 80 por ciento en peso de al menos un polioxipropi leno o u n polioxietilen-polioxiproipilen poliol , teniendo un peso equivalente promedio de n úmero entre 100 y 2000 y una funcionalidad de hidroxi nominal promedio de número de 2-4, con la condición de que si el poliol es u n polioxietilen-polioxipropilen poliol , el contenido de polioxipropileno es al menos 70% en peso del poliol ; a2) desde 5 hasta 50 por ciento en peso de un polioxietileno o un polioxietilen-polioxipropilen poliol , teniendo u n peso equivalente promedio de n úmero entre 1 00 y 1000; y una funcionalidad de hidroxi nominal promedio de número de 2-4, con la condición de q ue si el poliol es u n polioxietilen-polioxipropilen poliol, el contenido de polioxieti leno es al menos 70% en peso del poliol; y a3) desde 1 hasta 20% en peso de un monol o mezcla de monoles teniendo un peso eq uivalente promedio de 500 o mayor, en donde el monol o mezcla de monoles comprende >60% en peso de un polioxialquileno en donde el óxido de alq uileno contiene 4 o más átomos de carbono; un polioxialq uilen poliol teniendo una funcionalidad promedio de número de 2 hasta 4, un peso equivalente promedio de número de 500 hasta 3000, en donde el óxido de alquileno contiene más de 60% en peso de óxidos de alqu ileno teniendo 4 o más átomos de carbono; un polibutadieno teniendo u n peso eq uivalente de 2250 hasta 6000 o una combinación de los mismos.

El poliol basado en polioxipropileno a 1 ) generalmente contendrá más de 70% en peso de unidades de oxialq uileno derivadas de unidades de óxido de propileno ( PO) y de preferencia al menos 75% en peso de unidades de oxialquileno derivadas de PO. En otras modalidades, el poliol contendrá más de 80% en peso de unidades de oxialq ui leno derivadas de PO y una modalidad adicional, 85% en peso o más de las u nidades de oxialq uileno serán derivadas de PO. En algunas modalidades, el óxido de propileno será el único óxido de alquileno usado en la producción del poliol . Cuando el óxido de etileno (EO) es usado en la producción de poliol a1), se prefiere que el EO sea alimentado como una co-alimentación con el PO o alimentado como un bloque interno.

El componente de poliol a1) en modalidades adicionales comprenderán 35% en peso, 40% en peso o 45% en peso de la composición de poliol total. El componente de poliol a1) puede comprender 60% en peso, 65% en peso, 70% en peso e incluso hasta 80% en peso de la composición de poliol total.

En una modalidad adicional, el poliol a1) comprenderá dos componentes separados; al menos un poliol teniendo un peso equivalente promedio de número de menos de 700 (designados ala) y al menos un segundo poliol teniendo un peso equivalente de 700 o más (designado a1b). Los componentes de poliol ala) y a1b) pueden contener independientemente porcentajes en peso derivados de PO como se describe antes para poliol a1).

Cuando dos polioles separados ala) y a1b) son usados, el componente de poliol ala) generalmente comprenderán al menos 5% en peso, 10% en peso o al menos 15% en peso de la composición de poliol total a). El componente de poliol ala) puede comprender al menos 50% en peso, 55% en peso, 60% en peso e incluso hasta 79% en peso del poliol total. El peso equivalente de poliol ala) generalmente será desde 100 hasta menos de 700 y de preferencia desde 150 hasta 650. En otras modalidades, el peso equivalente es desde 200 hasta 650.

Cuando ambos polioles ala) y a1b) están presentes, el poliol a1b) generalmente comprenderá al menos 1% en peso, al menos 3% en peso o al menos 5% en peso del poliol total. El poliol a1b) generalmente comprenderá menos de 25% en peso, de preferencia menos de 20% en peso o incluso menos de 17% en peso del poliol total presente. El peso equivalente de poliol a1b) es desde 700 hasta 2000. De preferencia, el peso equivalente de poliol a1b) es desde 750 hasta 1750. En una modalidad adicional, el peso equivalente de poliol a1b) es desde 800 hasta 1450. En otra modalidad, el peso equivalente de poliol a1b) es menor que 1250.

El poliol a2) es un poliol basado en polioxietileno conteniendo más de 70% en peso de unidades de oxietileno, de preferencia al menos 75% de unidades de oxietileno, más preferiblemente al menos 80% de unidades de oxietileno, todavía en una modalidad adicional al menos 90%, e incluso al menos 93% de unidades de oxietileno en peso. En algunas modalidades, a2) está esencialmente libre de unidades de oxialquileno diferentes de unidades de oxietileno. El poliol a2) generalmente tiene una funcionalidad nominal de grupos hidroxilo unidos de 2 a 4, de preferencia 2 a 3, y en algunas modalidades una funcionalidad nominal de 3.

El peso equivalente promedio de número de a2) en relación al total combinado de grupos hidroxilo en el poliol, es desde 100 hasta 1000, desde 150 hasta 825; desde 175 hasta 750, y en algunas modalidades desde 190 hasta 500, e incluso desde 200 hasta menos de 500.

El componente de poliol a2) todavía en modalidades adicionales comprenderá al menos 10% en peso, 14% en peso o 17% en peso de la composición de poliol total. El componente de poliol a1) puede comprender menos de 44% en peso, 40% en peso, 35% en peso o menos de 30% en peso del poliol total.

El componente a3) de la composición de poliol es un monol o mezcla de monoles teniendo un peso equivalente promedio de 500 o mayor, en donde el monol o mezcla de monoles comprende >60% en peso de un polioxialquileno, en donde las unidades de óxido de alquileno en el polímero de polioxialqueno contiene 4 o más átomos de carbono; un polioxialquilen poliol teniendo una funcionalidad de 2 a 4, un peso equivalente de 500 a 3000, en donde el polioxialquileno mayor que 60% en peso de óxidos de alquileno teniendo 4 o más átomos de carbono; un polibutadieno teniendo un peso equivalente de 2250 hasta 6000, o una combinación de los mismos.

En una modalidad, el componente de a3) es un monol, en donde el monol es derivado de uno o más óxidos de alquileno teniendo desde 4 hasta 20 átomos de carbono. De preferencia, el óxido de alquileno es 18 átomos de carbono o menos. El monol generalmente tendrá un peso equivalente de 500 o mayor, 750 o mayor y en algunas modalidades, 1000 o mayor. En una modalidad, el monol es derivado de un óxido de C4 o C5, o una combinación de los mismos. Cuando el monol es derivado de óxidos de C4 y C5, el monol puede tener un peso equivalente de 2000 o mayor y en algunas modalidades 3000 y mayor. Debido a limitaciones de procesamiento, el monol generalmente tendrá u n peso equivalente de menos de 1 2,000 y generalmente menos de 10, 000. En una modalidad, el monol es derivado de óxido de butileno, óxido de tetrametileno, o u na combinación del mismo y tiene un peso equivalente de 2, 500 a 7, 000. En u na modalidad adicional , el monol tiene un peso equivalente de 3,000 hasta 6, 000.

En otra modalidad, el monol estará presente en la formulación de poliol a menos de 1 5% en peso de la composición de poliol total . En una modalidad adicional, el monol es menor que 1 2% en peso de la composición de poliol. En otras modalidades, el monol comprenderá al menos 2% , al menos 3% o al menos 5% en peso de la composición de poliol .

El monol de a3) puede ser un poliéster. Los poliésteres contienen u nidades recurrentes de u n derivado de ácido carboxíiico (por ejemplo, anh ídrido, diácido) y u n glicol o diol. El poliéster contiene solo u n g rupo hidroxilo. Los otros grupos terminales son unos q ue no reaccionan con isocianatos, tales como éteres o ésteres substituidos con alqui lo, arilo o aralquilo.

El monol se hace mediante técn icas conocidas en la técnica. Estos se hacen convenientemente al hacer reaccionar un monoalcohol (metanol, etanol, fenoles, alcohol a l ílico, alcoholes de peso moleulcar mayor o similares) con equivalentes mú ltiples de un epóxido como se describió antes. El epóxido puede ser polimerizado usando técnicas bien conocidas y una variedad de catalizadores, incluyendo metales alcalinos, hidróxidos y alcóxidos de metales alcalinos, complejos de cianuro de doble metal y muchos otros. Los monoles también pueden hacerse al producir primero un polioxialquilen diol o triol y entonces convertir todo menos u no de los grupos hidroxilo restantes a éter, éster u otros derivados no reactivos usando métodos conocidos.

Cuando el componente a3) es un poliol como se describe antes, los niveles presentes en la composición de poliol pueden ser como aquéllos dados antes para el monol . En u na ma nera similar, el poliol será derivado de alcoxilación de u n iniciador con un óxido de alquileno teniendo desde 4 hasta 20 átomos de carbono, menos de 1 89 átomos de carbono y en alg unas modalidades menos de 12 átomos de carbono. En una modalidad , el óxido de alquileno es un óxido de alquileno de C4 a C8 y en una modalidad ad icional, un óxido de alquileno de C4 a C6.

En una modal idad adicional, el componente de poliol de a3) tendrá un peso eq uivalente de 750 o mayor. En otra modalidad, el poliol de com ponente a3) tendrá un peso eq uivalente de 1 000 o mayor.

En una modalidad adicional , el componente a3) puede ser un polibutadieno, en donde el polibutadieno comprende 1 hasta 20% en peso de la composición de poliol total . Los procesos para la producción de polibutadieno son conocidos en la técnica. En u na modalidad, el polibutadieno puede ser un polibutadieno terminado en hidroxilo no ramificado, el cual contiene un promedio de 1.8 hasta 2.0 grupos hidroxilo terminales y tienen un peso equivalente promedio de peso de 2250 hasta 6,000, de preferencia desde 2400 hasta 5800 y más preferiblemente aproximadamente 2275 hasta 5,500. Tales polibutadienos no ramificados son derivados de polimerización aniónica y pueden ser producidos de acuerdo con el procedimiento de la patente estadounidense 6,864,321.

El componente b) es un poliisocianato orgánico teniendo un promedio de 1.8 o más grupos isocianato por molécula. La funcionalidad de isocianato es de preferencia desde aproximadamente 1.9 hasta 4, y más preferiblemente desde 1.9 hasta 3.5 y especialmente desde 1.9 hasta 2.5. Los poliisocianatos adecuados incluyen poliisocianatos aromáticos, alifáticos y cicloalifáticos. Los poliisocianatos aromáticos son generalmente preferidos con base a costo, disponibilidad y propiedades impartidas al producto poliuretano. Los poliisocianatos ejemplares incluyen, por ejemplo, m-fenilen diisocianato, 2,4- y/o 2,6-toluen diisocianato (TDI), los diversos isómeros de difenilmetandiisocianato (MDI), hexametilen-1 ,6-diisocianato, tetrametilen-1 ,4-diisocianato, ciclohexano-1 ,4-diisocianato, hexahidrotoluen diisocianto, MDI hidrogenado (H12 MDI), naftilen-1 ,5-diisocianato, metoxifenil-2,4-diisocianato, 4,4'-bifenilen diisocianato, 3,3'-dimetoxi-4,4'-bifen¡l diisocianato, 3,3'-dimetildifenilmetano-4,4'-diisocianato, 4, 4', 4"-trifenilmetano tri-isocianato, polimetilen polifenilisocianatos, polimetilen polifenilisocianatos hidrogenados, toluen-2,4,6- triisocianato y 4,4'-dimetil d¡fenilmetan-2,2',5,5'-tetraisocianato. Los poliisocianatos preferidos incluyen MDI y derivados de MDI, tales como productos de MDI "líquidos" modificados con biuret y MDI polimérico, así como mezclas de los isómeros 2,4 y 2,6 de TDI.

Un poliisocianato de particular interés es una mezcla de 2,4- y 2,6-toluen diisocianato conteniendo al menos 60% en peso del isómero 2,4. En otra modalidad, el poliisocianato es una mezcla de 2,4- y 2,6-toluen diisocianato conteniendo aproximadamente 80% en peso de los isómeros 2,4. Estas mezclas de poliisocianato están ampliamente disponibles y son relativamente no costosas, aunque hasta ahora han sido difíciles de usar en procesos de espuma VE de escala comercial debido a dificultades para procesar la formulación de espuma.

En una modalidad adicional, el poliisocianato tiene una funcionalidad promedio de número de grupos isocianato de más de 2.1 y consiste predominantemente, en una base en peso, de uno o más poliisocianatos de la serie MDI.

La cantidad de poliisocianato que se usa normalmente es suficiente para proporcionar un índice de isocianato desde 70 hasta 115. En otro, el índice es desde 85 hasta 110 y en una modalidad adicional desde 85 hasta 105. El índice de isocianato es los equivalentes de isocianato, divididos por los equivalentes totales de materiales conteniendo hidrógeno reactivo de isocianato, multiplicados por 100.

La formulación de espuma incluye agua, en una cantidad desde aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 3.5 pa rtes en peso por 1 0 partes en peso del poliol o mezcla de polioles. La i nvención es de particular interés en form ulaciones en las cuales el contenido de agua es desde aproximadamente 0.8 hasta aproximadamente 2.5 partes, en especial desde 1 .0 hasta 2.25 partes, y en una modalidad adicional desde 0.8 hasta 1 .8 partes, en peso por 1 00 partes en peso de poliol .

El sistema de reacción puede contener opcionalmente cantidades menores de hasta 1 0% en peso del sistema de reacción total (pero normalmente cero o hasta menos de 5% en peso) de especie reactiva (formadora de pol ímero) , sin incluir algún extendedor de cadena, reticulantes o rellenos reactivos como se describe en la presente, diferentes de aquéllos especificados antes. Estos pueden i ncl uir, por ejemplo, especie conteniendo aminas primarias y/o secundarias, poliéster polioles o polioles diferentes de aquéllos descritos antes.

U na amplia variedad de materiales son conocidos para catalizar reacciones formadoras de poliuretano, incluyendo aminas terciarias; fosfinas terciarias tales como trialquilfosfinas y dialquilbencilfosfinas; varios quelatos de metal , tales como aquéllos los cuales pueden ser obtenidos a parti r de acetilacetona, benzoilacetona , trifluoroacetil acetona , etil acetoacetato y similares, con metales tales como Be, Mg, Zn, Cd , Pd, Ti, Zr, Sn, As, Bi , Cr, Mo, Mn, Fe, Co y N i ; sales de metales ácidos de ácidos fuertes, tales como cloruro férrico, cloruro estén ico, cloruro estañoso, tricloruro de antimonio, nitrato de bismuto y cloruro de bismuto; bases fuertes tales como hidróxidos, alcóxidos y fenóxidos de metales alcalinos y alcalino-térreos, varios alcoholatos y fenolatos de metal, tales como Ti(OR)4, Sn(OR)4 y AI(OR)3, en donde R es alquilo o arilo, y los productos de reacción de los alcoholatos con ácidos carboxilicos, beta-dicetonas y 2-(N,N-dialquilamino)alcoholes; sales de carboxilato de metales alcalino-térreos, Bi, Pb, Sn o Al; y compuestos de estaño tetravalentes, y compuestos de bismuto, antimonio o arsénico tri- o pentavalentes. Los catalizadores preferidos incluyen catalizadores de aminas terciarias y catalizadores de organoestaño. Ejemplos de catalizadores de amina terciaria comercialmente disponibles incluyen: trimetilamina, trietilamina, N-metilmorfolina, N-etilrmorfolina, N,N-dimetilbencilamina, ?,?-dimetiletanolamina, ?,?,?', N'-tetrametil-1 ,4-butanodiamina, N,N-dimetilpiperazina, 1 ,4-diazobiciclo-2,2,2-octano, bis(dimetilaminoetil)éter, trietilendiamina y dimetilalquilaminas, donde el grupo alquilo contiene desde 4 hasta 18 átomos de carbono. Mezclas de estos catalizadores de amina terciaria son frecuentemente usadas. Ejemplos de catalizadores de amina comercilamente disponibles incluyen NiaxMR A1 y NiaxMR A99 (bis(dimetilaminoetil)éter en propilenglicol disponible de GE Advanced Materials, Silicones), NlaxMR B9 (?,?-dimetilpiperazina y N-N-dimetilhexadecilamina en un poliol de óxido de polialquileno, disponible de GE Advanced Materials, Silicones), DabcoMR 8264 (una mezcla de bis(dimetilaminoetil)éter, trietilendiamina y dimetilhidroxietil amina en dipropilenglicol, disponible de Air Products and Chemicals), y Dabco 33LV (trietilendiamina en dipropilenglicol, disponible de Air Products and Chemicals), NiaxMR A-400 (una sal propietaria de amina terciaria/carboxíiica y bis(2-dimetilaminoetil)éter en agua y un compuesto de hidroxilo propietario, disponible de GE Advanced Materials, Silicones); NiaxMR A-300 /una sal propietaria de amina terciaria/carboxíiica y trietilendiamina en agua, disponible de GE Advanced Materials, Silicones); Polycat R 58 (un catalizador de amina propietaria disponible de Air Products and Chemicals), POIycatMR 5 (pentametil dietilen triamina, disponible de Air Products and Chemicals) y Polycat R 8 (?,?-dimetil cíclohexilamina, disponible de Air Products and Chemicals).

Ejemplos de catalizadores de organoestaño son cloruro estáñico, cloruro estañoso, octoato estañoso, oleato estañoso, dilaurato de dimetilestaño, dilaurato de dibutilestaño, otros compuestos de organoestaño de la fórmula SnRn(OR)4-n, en donde R es alquilo o arilo y n es 0-2 y similares. Los catalizadores de organoestaño son usados generalmente en conjunción con uno o más catalizadores de amina terciaria, si acaso se usan. Los catalizadores de organoestaño comercialmente disponibles de interés incluyen catalizadores DabcoMR T-9 y T-95 (ambos composiciones de octoato estañoso disponibles de Air Products and Chemicals).

Los catalizadores son usados normalmente en pequeñas cantidades, por ejemplo, cata catalizador siendo empleado desde aproximadamente 0.001 5 hasta aproximadamente 5% en peso de la composición de poliol derivada de aceite natural. La cantidad depende del catal izador o mezcla de catalizadores, el balance deseado de las reacciones de gelificación y soplado para equipo específico, la reactividad de los polioles e isocianato así como otros factores familiares para aquéllos expertos en la técn ica.

En una modalidad adicional, para mejorar el procesam iento y perm itir el uso de mayores índices de isocianato, aditivos e) tales como aquéllos descritos en la publicación WO 20008/021 034, cuya descripción es incorporada en la presente por referencia, pueden adicionarse a la mezcla de reacción . Tales aditivos incluyen 1 ) sales de metales alcalinos o metales de transición de ácidos carboxílicos; 2) compuestos de 1 , 3, 5-tris alquil- o 1 , 3, 5-tris (N , N-dialquil amino alquil)- hexahidro-s-triazina; y 3) sales de carboxilato de compuestos de amonio cuaternario. Cuando se usan, tales aditivos son usados generalmente en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta 1 pa rte por 1 00 partes en peso de componente a).

El aditivo de componente e) es d isuelto generalmente en al menos otro componente de la mezcla de reacción. Generalmente no se prefiere disolverlo en el poliisocianato.

Varios componentes adicionales pueden ser incluidos en la formulación de espuma viscoelástica. Estos incluyen, por ejemplo, extendedores de cadena, reticulantes, surfactantes, plastificantes, rellenos, supresores de humo, fragancias, reforzadores, tintes, colorantes, pigmentos, conservadores, enmascaradores de olor, agentes de soplado físico, agentes de soplado qu ímico, retardantes de flama, agentes de liberación interna de molde, biocidas, antioxidantes, estabilizantes UV, agentes antiestáticos, agentes tixotrópicos, promotores de adhesión , abridores de celda y combinación de éstos.

La composición espumable puede contener un abridor de celda, extendedor de cadena o reticulante. Cuando estos materiales se usan, normalmente se usan en peq ueñas cantidades tales como hasta 1 0 partes, especialmente hasta 2 partes, en peso por 100 partes en peso de poliol o mezcla de polioles. Un extendedor de cadena es un material teniendo dos grupos reactivos de isocianato/molécula , mientras que un reticulante contiene en promedio más de dos grupos reactivos de isocianato/molécula. En cualquier caso, el peso eq uivalente por grupo reactivo de isocianato puede variar desde aproximadamente 30 hasta menos de 1 00, y en general desde 30 hasta 75. Los grupos reactivos de isocianato son de preferencia grupos de alcohol alifático, amina primaria o amina secundaria , con grupos de alcohol al ifático siendo particularmente preferidos. Ejemplos de extendedores de cadena y reticulantes incluyen alquilenglicoles, tales como etilenglicol , 1 ,2- o 1 ,3-propileng licol , 1 ,4-butanodiol, 1 ,6-hexanodiol y sim ilares, g licol éteres, tales como dietilenglicol.

Un surfactante puede ser incluido en la formulación de espuma viscoelástica para ayudar a estabil izar la espuma conforme se expande y cura. Ejemplos de surfactantes incluyen surfactante no iónicos y agentes humectantes, tales como aquéllos preparados mediante la adición secuencial de óxido de propileno y entonces óxido de etileno a propilengl icol , organosilicones sólidos o l íquidos, y polietilenglicol éteres de alcoholes de cadena larga . S urfactantes iónicos, tales como sales de amina terciaria o alcanolamina de ésteres de su lfato de ácido de alq uilo de cadena larga , ésteres alquil sulfónicos y ácidos alquil arilsulfónicos también pueden usarse. Los surfactantes preparados mediante la adición secuencial de óxido de propileno y entonces el óxido de etileno a propilenglicol son preferidos , como son los organosil icones sólidos o l íquidos. Ejemplos de surfactantes de organosilicón útiles incluyen copol ímeros de polisiloxano/poliéter comercialmente disponibles, tales como Tegostab (marca comercial de Goldschmidt Chemical Corp. ) surfactantes B-8462 y B-8404 y DC-1 98 y DC-5043, disponibles de Dow Corning, y surfactante N iax R 627 de OSi Specialties.

Cuando un surfactante es usado, normalmente está presente en una cantidad de 0.001 5 hasta 1 parte en peso por 1 00 partes en peso de poliol o mezcla de polioles.

Uno o más rellenos también pueden estar presentes en la formulación de espuma viscoelástica. U n relleno puede ayudar a modificar las propiedades Teológicas de composición en u na manera benéfica, reducen el costo e imparten las propiedades físicas benéficas para la espuma. Los rellenos adecuados incluyen materiales inorgán icos y orgánicos particulados que son estables y no se funden a las temperaturas encontradas durante la reacción formadora de poliuretano. Ejemplos de rellenos adecuados incluyen caolín, montmorillonita, carbonato de calcio, mica, wollastonita, talco, termoplásticos de alta fusión , vidrio, cen izas volantes, dióxido de titanio negro de humo, óxido de hierro, óxido de cromo, tintes azo/diazo, ftalocia ninas, dioxazi nas y sim ilares. El relleno puede impartir propiedades tixotrópicas a la com posición de poliuretano espumable. E l sílice ah umado es un ejem plo de tal relleno.

Las partículas reactivas también pueden inclu ir en el sistema de reacción para modificar las propiedades de la espuma viscoelástica . Tales sistemas reactivos i ncluyen polioles de copolímero, tales como aq uéllos conteniendo estireno/acrilonitrtilo (SAN); polioles de dispersión de pol iharnstoff (PH D) y productos de poliadición de poliisocianato (PI PA), por ejemplo, como se m uestra en Chemistry and Technology of Polyols for Poiyurethanes (Química y tecnolog ía de polioles para poliuretanos), Rapra Technology Limited (2005) pp 1 85-227.

Cuando se usan, los rellenos constituyente ventajosamente desde aproximadamente 0.5 hasta 30% en peso, especialmente alrededor de 0.5 hasta aproximadamente 1 0% , en peso de la composición.

Aunque ningú n agente de soplado adicional (diferente de agua) en la composición de poliuretano espumable generalmente es usado, está dentro del alcance de la invención incluir un agente de soplado físico o q uím ico ad icional . Entre los agentes de soplado físico se encuentran C02 su percrítico y varios hidrocarbu ros, fluorocarburos, hidrofluorocarburos, clorocarburos (tales como cloruro de metileno) , clorofluorocarburos e hidroclorofluorocarbu ros. Los agentes de soplado q u ím ico son materiales que se descomponen o reaccionan (diferentes a con grupos isocianato) a temperaturas elevadas para producir dióxido de carbono y/o nitrógeno.

La espu ma VE puede ser preparada en un proceso así llamado de material esponjado en bloques, o med iante varios procesos de moldeo. En un proceso de esponjado en bloques, los componentes son mezclados y vaciados hacia un canal u otra región donde la formulación reacciona, se expande libremente en al menos una d irección y se cura. Los procesos de esponjado en bloques son generalmente operados de manera continua a escalas comerciales.

En un proceso de esponjado en bloq ues, los diversos componentes son introducidos ind ividualmente o en varias subcombinaciones hacia un cabezal de mezclado, donde se mezclan y dispensa n. Las temperaturas componentes están generalmente en el rango desde 1 5 hasta 35°C antes de mezclarse. La mezcla dispensada normalmente se expande y cura sin calor apl icado. En el proceso de esponjado en bloques, la mezcla de reacción se expande libremente o bajo restricción m ínima (tal como puede apl icarse debido al peso de u na lámina o pel ícula de cubierta) .

También es posible producir la espuma viscoelástica en un proceso de moldeo, al introducir la mezcla de reacción en un molde cerrado donde se expande y cura.

La espuma viscoelástica hecha de acuerdo con la invención son útiles en u na variedad de aplicaciones de empaque y acoj inamiento, tales como colchones, incluyendo remate de colchón , almohadas, empaques, almohadillas de parachoques, equipo deportivo y médico, revestimientos de cascos, asientos de piloto, tapones de oídos y varias aplicaciones de amortiguam iento de vibración. Las aplicaciones de amortiguamiento de ruido y vibración son de particular importa ncia para la industria de transporte, tales como en aplicaciones automotrices.

Los sig uientes ejemplos son provistos para ilustrar la invención , pero no pretenden limitar el alcance de la misma. Todas las partes y porcentajes son en peso a menos que se ind ique de otra manera.

U na descripción de las materias primas usadas en los ejemplos es como sigue.

El Poliol A es un poliéter poliol todo de óxido de propileno 3 funcional , de peso equivalente de 336, comercialmente disponible de Dow Chemical Com pany bajo la designación comercial Voranol 31 50.

El Poliol B es un copol ímero aleatorio de peso eq uivalente aproximado de 1 800, 6.9 funcional , de óxido etileno y óxido de propileno, comercialmente disponible de Dow Chemical Company bajo la designación comercial poliol Voranol 4053.

El Poliol C es un poliol todo de al imentación de óxido de etileno, 3 funcional , con un peso equivalente de aproximadamente 208.

El Poliol D es un poliol alimentado mezclado de polioxietileno-polioxipropileno, iniciado con glicerina (5% en peso de EO) , teniendo un peso equivalente de aproximadamente 994 disponible de Dow Chem ical Company bajo la designación comercial poliol Voranol 3010.

El Monol A es un monol todo de óxido de butileno teniendo un peso equivalente de aproximadamente 4, 000.

El Diol A es un polibutadien diol con un peso equivalente aproximado de 5,000 disponible de Sartomer como Krasol LBH 10000.

El Surfactante A es u n surfactante de organosilicón vendido comercialmente por OSi Specialties como surfactante N iax® L-627.

El Catalizador de estaño A es un catalizador de octoato estañoso comercialmente disponible de Air Products and Chemicals como catalizador Dabco® T-9.

Un Catalizador de am ina A es una sol ución de bis-dimetilaminoetil éter al 70% en dipropllenglicol, comercialmente suministrado como catalizador DABCO® BL1 1 por Air Products and Chemicals, I nc.

El Catalizador de amina B es una sol ución al 33% de trietilen diam ina en dipropilenglicol, comercialmente disponible de Air Products and Chem icals como Dabco® 33LV.

TDI 80 es u na mezcla 80/20 de los isómeros 2,4 y 2 ,6 de toluen düsocianato disponible de Dow Chemical Company.

Métodos de prueba A menos que se especifique de otra manera, las propiedades de espuma se miden med iante ASTM 3574-05.

Ejem pl os 1 a 7 y Control (C 1 ) Las espumas son preparadas al mezclar primer los polioles, agua y catalizadores de amina en un cabezal de mezclado de velocidad de alto corte. Las temperaturas de componentes son aproximadamente 22°C. Esta mezcla es entremezclada en la misma manera con el surfactante y catalizador de estaño, y la mezcla resultante es entremezclada , nuevamente en la misma manera, con el poliisocianato. La mezcla final es vaciada inmediatamente en una caja abierta y se permite q ue reaccione sin aplicar calor. Los pesos de formulación totales son 2000-2700 gramos. Las formulaciones usadas para produci r espuma de poli uretano están dadas en la Tabla 1 . El Ejemplo C1 es una espuma de control basada en una formulación para la producción de u na espuma viscoelástica. Las formulaciones curadas son envejecidas por un m ínimo de siete días y tomadas por prueba de propiedad. Las propiedades de las espumas producidas están dadas en la Tabla 2.

Los datos m uestran que espumas basadas en la presente q ue tienen buen fl ujo de aire y deflexión de fuerza de compresión baja de 25%. La espuma de la presente invención también tiene un buen factor de soporte, mostrando mejor soporte cuando se compara con una formu lación estándar al mismo índ ice.

Tabla 1 1C 1 2 3 4 5 6 7 PoliolA 95 55 55 55 55 55 55 55 PcJbl B 5 0 0 0 0 0 0 PoliolC 0 25 25 25 25 25 25 25 PoIbI D 0 10 10 10 10 10 10 10 MonolA 0 10 10 10 10 10 10 DiolA 10 H20 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 SurfactanteA 1 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 Catalizada de 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 amina A Catalizador de 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.20 amina B Catalizador de 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0 estaño A Total 102.73 102.52 102.52 102.52 102.52 102.52 102.52 102.50 INDICE DE 90 90 92 94 96 98 100 90 ISOCIANATO T-80 33.27 34.13 34.88 35.64 36.40 37.16 37.92 34.13 Masa total 136.0 136.6 137.4 138.2 38.9 139.7 140.4 136.63 Tabla 2 1C 1 2 3 4 5 6 7 Fuerza de tensión (psi) 7.1 1.48 3.79 4.75 9.39 10.44 10.3 4.23 (6.8948 KPa) %ebngación 121.22 77.99 92.99 102.35 127.24 113.05 117.7 174 Fuerza de desgarre (pli) 0.91 0.29 0.51 0.76 1.29 1.24 1.55 0.53 (0.1786 kg/cm) n odeaire(scfrn) 0.23 6.17 4.46 3.70 2.73 2.35 3.00 0.60 (0.4720 l/s) Densidad (per) (16.02 4.15 4.06 3.55 3.43 3.44 3.49 3.81 5.29 kg/m3) Tiempo de recuperación 5.5 2.00 3.00 3.00 2.00 2.00 2.0 (s) CargadeCFD@25% 3.79 0.71 1.37 1.76 2.77 4.76 3.24 1.04 (Ib (0.4536 kgf) Carga CFD@ 65% (Ibl) 8.3 2.58 3.92 4.67 6.35 10.18 7.0 4.35 (0.4536 kgf) Carga CFD@75%(lbf) 15.77 5.23 7.51 8.81 11.49 17.76 12.48 9.34 (0.4536 kgf) Factor de soporte 2.2 3.62 2.85 2.66 2.29 2.14 2.16 4.18 Resitencia promedio (%) 4.0 6.00 8.00 8.00 6.00 4.00 5.6 1 Conjunto de compresión 2.41 1.20 0.68 0.48 0.37 0.18 0.4983 8 75% Conjunto de compresión 1.89 1.42 0.85 0.68 0.42 0.22 0.5037 La Figura 7 y 8 m uestran gráficas de E' y delta tan de la espuma de control y espuma del ejemplo 6 seg ún se midió mediante DMTA. DMTA se mide usando u n reómetro TA I nstruments RSA I I I con el accesorio de geometría cil indrica de tensión/compresión . El tipo de prueba es un método de ram pa de temperatura d inámica con una temperatura inicial de -1 1 5.0°C y una temperatura final de 250°C a una velocidad de rampa de 3.0°C/m in .

Las g ráficas muestran que la espu ma de la presente invención tiene un perfil de delta tan am plio con un delta tan mayor que 0.3 desde 0. Hasta 40°C. La gráfica también m uestra que hay desplazam iento substancial en la Tg versus el control. El módulo elástico de las espumas de la presente invención muestra un módulo incrementado (rigidez) aunque no se siente suave al tacto según se mide mediante 25% CFD. El delta tan es usado para desig nar la tangente del ángulo de fase entre una tensión aplicada y la respuesta de distensión en análisis mecánico dinámico. Los valores de delta tan altos implican que hay un componente viscoso alto en el comportamiento material y de ah í un fuerte amortig uamiento a cualquier perturbación será observado. El delta tan es determinado usando el mismo instrumento y metodología como se describe para el módulo elástico.

La Tabla 3 da propiedades adicionales de la espuma, incluyendo E' para proporciones de CFD de 25% normalizadas a las densidades de espuma. La tabla muestra q ue las espumas de la presente invención tienen E' substancialmente mayor a proporciones de CFD de 25% que la espuma de control .

Tabla 3 Au nque lo anterior es dirigido a modalidades de la presente invención, modalidades diferentes y adicionales de la invención pueden ser ideadas sin apartarse del alcance básico de la misma, y el alcance de la misma es determinado mediante las reivindicaciones que sigue.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Una espuma viscoelástica teniendo una proporción de módulo elástico (?') a 20°C a 20% de deflexión de fuerza de compresión (CFD) de 25 a 125.

2. La espuma de la reivindicación 1, en donde el flujo de aire según se mide mediante ASTM D-3574 Prueba G es mayor que 0.944 l/s (2 scfm).

3. La espuma de la reivindicación 1 o 2, en donde la espuma tiene un delta tan mayor que 0.3 sobre el rango de temperatura de 0 hasta 40°C.

4. La espuma de la reivindicación 3, en donde la espuma exhibe una resiliencia de no más de 20% según se mide de acuerdo con la prueba de rebote de pelota de ASTM D-3574-H.

5. Una composición de poliol comprendiendo: a1) desde 30 hasta 80 por ciento en peso de al menos un polioxipropileno o un polioxietilen-polioxipropilen poliol, teniendo un peso equivalente promedio entre 100 y 2000 y una funcionalidad hidroxi nominal promedio de 2-4, con la condición de que si el poliol es un polioxieitlen-po9lioxipropilen poliol, el contenido de polioxipropileno es al menos 70% en peso del poliol; a2) desde 5 hasta 50 por ciento en peso de un polioxietileno o un polioxietilen-polioxipropilen poliol, teniendo un peso equivalente promedio entre 100 y 1000; y una funcionalidad hidroxi nominal promedio de 2-4, con la condición de que si el poliol es un polioxietilen-polioxipropilen poliol, el contenido de polioxietileno es al menos 70% en peso del poliol; y a3) desde 1 hasta 20% en peso de un monol o mezcla de monoles teniendo un peso eq uivalente promedio de 500 o mayor, en donde el monol o mezcla de monoles comprende >60% en peso de un polioxialquileno en donde el óxido de alq uileno contiene 4 o más átomos de carbono; un polioxialqilen poliol teniendo una fu ncionalidad de 2 a 4, un peso equivalente de 500 a 3000, en donde el óxido de alquileno contiene más de 60% en peso de óxidos de alq uileno teniendo 4 o más átomos de carbono; es un polibutad ieno ten iendo u n peso eq uivalente de 2250 hasta 6000, o una combinación de los mismos.

6. La composición de la reivindicación 5, en donde el poliol a 1 ) comprende dos polioles separados a l a) teniendo u n peso equivalente de 200 hasta 700, y a 1 b) teniendo un peso equivalente de más de 700.

7. La composición de poliol de la reivindicación 5 o reivindicación 6, en donde el contenido de polioxipropileno basado en a l a) y a 1 b) es al menos 75 por ciento en peso.

8. La composición de poliol de la reivindicación 7, en donde el contenido de polioxipropileno basado en a l a) y a 1 b) es al menos 85 por ciento en peso.

9. La composición de poliol de cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en donde el componente a 30 es un monol derivado de un óxido de alquileno teniendo 4 hasta 20 átomos de carbono y el monol tiene un peso molecular de 1 , 000 hasta 7, 000 daltones.

1 0. La composición de poliol de cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en donde el componente a3) es polibutadieno ten iendo un peso eq uivalente de 2200 hasta 5500.

1 1 . U n sistema de reacción para la preparación de u na espuma viscoelástica de poliuretano, que comprende: a) una composición de poliol de cualquier a de las reivindicaciones 5 a 1 0; b) una composición de poliisocianato; c) desde 0.5 hasta 3.5% en peso de agua con base en el peso total de a) y opcionalmente d) aditivos y auxiliares conocidos per se en donde el índice de isocianato es desde 70 hasta 1 1 5.

1 2. El sistema de reacción de la reivind icación 1 1 , en donde el poliisocianato es una mezcla de TDI 2,4- y 2,6-isómeros.

1 3. El sistema de reacción de la reivind icación 1 1 , en donde el poliisocianato tiene una funcionalidad promedio de número de grupos isocianato de más de 2.1 y consiste predominantemente, en una base en peso, de uno o más poliisocianatos de la serie M DI .

14. El sistema de reacción de cualq uiera de las reivindicaciones 1 1 a 1 3, en donde la composición com prende además e) u na cantidad de un aditivo suficiente para reducir el tiempo de sopado de la mezcla de reacción, en donde el aditivo es seleccionado de 1) sales de metales alcalinos o metales de transición de ácidos carboxílicos; 2) compuestos de 1,3,5-tris alquil- o 1 ,3,5-tris(N,N-dialquil amino alquil)- hexahidro-s-triazina; y 3) sales de carboxilato de compuestos de amonio cuaternario, en donde dicho aditivo es disuelto en al menos otro componente de la mezcla de reacción.

15. Un material de poliuretano viscoelástico producido a partir del sistema de reacción de cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14.

16. La espuma de poliuretano viscoelástica de la reivindicación 15, en donde la espuma exhibe una resiliencia de no más de 15% según se mide de acuerdo con la prueba de rebote de bola ASTM D-3574-H.

17. Un proceso para preparar una espuma de poliuretano viscoelástica que comprende A) formar una mezcla de reacción que incluye al menos a) un componente reactivo de isocianato comprendiendo la composición de poliol de cualquiera de las reivindicaciones 6 a 14; b) al menos un poliisocianato, c) agua en una cantidad de 0.5 hasta 3.5 por ciento en peso de a), y d) aditivos y auxiliares opcionales conocidos per se; y B) someter la mezcla de reacción a condiciones suficientes para provocar que la mezcla de reacción se expanda y cure para formar una espuma de poliuretano viscoelástica.

1 8. Una estructura comprendiendo u na pluralidad de celdas tridimensionales, en donde cada celda comprende paredes exteriores que definen u n hueco interior, en donde las paredes comprenden una pluralidad de puntales y ventanas, formando los puntales límites para la pluralidad de ventanas, en donde los pu ntales tienen una pluralidad de poros.

1 9. La estructura de la reivindicación 1 8, en donde más de 50% de las ventanas se abren.

20. La estructura de la reivindicación 1 8 o 1 9, en donde los poros tienen u n ancho de menos de 90 µ ??? . RESU MEN La presente invención describe una estructura q ue comprende una pluralidad de celdas tridi mensionales, en donde cada celda comprende paredes exteriores que definen u n hueco interior, en donde las paredes comprenden u na pluralidad de pu ntales y ventanas, formando los puntales limites para la pluralidad de ventanas, en donde los pu ntales tienen una plu ralidad de poros. La presente invención describe además una espuma viscoelástica teniendo una proporción de módulo elástico ( ?') a 20°C a 25% de deflexión de fuerza de compresión (CFD) de 25 a 1 25.