PT2336223E - Processo para a preparação de espuma flexível de poliuretano e espuma obtida por este processo - Google Patents

Description

ΡΕ2336223 1 DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE ESPUMA FLEXÍVEL DE POLIURETANO E ESPUMA OBTIDA POR ESTE PROCESSO" A invenção presente diz respeito a um processo para a preparação de uma espuma flexível de poliuretano e à espuma de poliuretano que se preparou por este processo. A espuma é em especial uma espuma flexível de poliuretano que apresenta uma densidade de entre 25 e 120 kg/m3, a resiliência, medida a 20°C de acordo com a ASTM D 3574 H, superior a 35%, e uma dureza ILD 40 %, medida de acordo com a ISO 2439 B, de entre 60 e 500 N.

As espumas flexíveis em poliuretano são largamente utilizadas em aplicações em que servem de suporte ao corpo, tais como colchões, revestimentos de colchões, almofadas, coxins de quaisquer tipos para utilização em camas, assentos ou outras aplicações tais como tapetes, etc. Para além de proporcionar um suporte funcional, ao corpo humano, o material que suporta o corpo também deverá proporcionar uma boa distribuição da pressão, um conforto fisiológico suficiente, bem como uma respirabilidade adequada.

As espumas de poliuretano com elevada resiliência (HR) têm sido largamente utilizadas como suportes do corpo, devido ao suporte melhor que proporcionam e às suas 2 ΡΕ2336223 características de resiliência. Elas têm em especial um factor SAG bastante elevado e também uma resiliência grande. No entanto, a uniformidade da distribuição de pressão com este tipo de espumas é não óptima e pode levar a ponto de acumulação de pressão, tornando-as inadequadas para pessoas que necessitam de alivio da pressão, por exemplo em hospitais nos quais os pacientes de longo termo amiúde sofrem de escaras devidas à pressão.

As espumas viscoelásticas (VE) gozaram de uma larga aceitação a titulo de materiais para o suporte do corpo. Em contraste com as espumas de poliuretano convencionais e com a espuma de poliuretano com elevada resiliência, elas apresentam valores de resiliência que são muito inferiores a 40 %, e que são mesmo habitualmente mesmo inferiores a 15 %. As espumas VE são razoavelmente moles mas são materiais que suportam o corpo, caracteri- zados por uma recuperação muito lenta e uma dureza ao entalhe que é sensivel à temperatura. Esta propriedade permite que o corpo se afunde mais fundo na espuma, enquanto ainda se mantém a sensação de firmeza de uma espuma resiliente de boa qualidade. As espumas VE adquirem portanto suavemente a forma do corpo do utilizador, permitindo uma absorção uniforme da pressão e uma sua distribuição mais por igual, o que representa um beneficio especifico na prevenção e para a cura das escaras devidas à pressão. Uma desvantagem das espumas VE é no entanto que a sua dureza aumenta à medida que a temperatura desce, o que significa que elas são muito desconfortáveis para utili- 3 ΡΕ2336223 zação em quartos frios ou em áreas frias. Além disto, as espumas VE são mais densas e têm mais células fechadas do que as espumas HR convencionais, levando a uma respirabili-dade menos boa e portanto a um conforto termofisiológico diminuído.

Outra classe de materiais utilizados para o suporte do corpo são os géis. Os géis são muito bem conhecidos devido à sua distribuição equilibrada excelente da pressão, devido às suas propriedades de deformação tridimensionais que levam a pontos de pressão aplanados. Eles proporcionam além disto um bom conforto fisico, tal como uma dureza pequena e uma boa elasticidade, e proporcionam ao utilizador uma 'sensação' boa. No entanto, os géis, tais como os géis de poliuretano, exibem uma condutividade térmica relativamente elevada bem como uma capacidade calorífica muito alta. Isto leva a uma sensação de frio, uma vez que o calor é removido do corpo quando ele entra em contacto com o gel. Uma desvantagem adicional dos géis é que eles representam um peso morto muito grande (massa específica habitualmente entre 600-1.100 kg/m3) . Para diminuir a massa específica dos géis, forma desenvolvidos géis celulares, tais como géis celulares em poliuretano, tal como se descrevem na US 4.404.296. Eles são expandidos com um gás inerte tal como ar, N2 ou C02. Além da sua massa específica menor, a sua capacidade calorífica também é menor. No entanto, os géis celulares apresentam a desvantagem de que sob a influência da compressão, as células das espumas destes géis colam umas às 4 ΡΕ2336223 outras por causa da matriz com ligações cruzadas insuficientes, e a espuma destes géis tem propriedades mecânicas más, em particular uma elasticidade muito má. Além da sua resiliência ser muito pequena, elas não apresentam qualquer respirabilidade uma vez que não permitem a transferência de ar nenhum. As espumas de géis são portanto materiais que não são adequados como suportes do corpo.

Atenta a sua massa especifica muito elevada e a sua capacidade térmica alta, utilizam-se de preferência camada de gel com uma ou mais camadas de suporte do corpo, tais como as camadas de espuma, camadas de molas e outras semelhantes. Os colchões ou revestimentos de colchões que incluem camadas de gel em poliuretano sobre camadas em espuma são conhecidos por exemplo do WO 2006/100.558, do US 2001/0018.466 e do US 2005/0017,396. As camadas de gel podem estar integralmente ligadas às camadas de suporte adicionais, por exemplo sendo coladas, cosidas, soldadas ou por ligações químicas. As camadas de gel também podem constituir corpos separados inseridos entre camadas de espuma, tal como se ilustrou no US 2007/022.6911 . Para permitir que as camadas de gel desenvolvam o seu efeito de distribuição da pressão, elas necessitam de estar completamente envolvidas por uma cobertura muito elástica e relativamente fina, que tem que ser impermeável para evitar a penetração do material adesivo do gel através da cobertura. Uma tal cobertura é desvantajosa para a passagem do ar e portanto para a respirabilidade. Além disto, ela aumenta o custo de produção no processo de fabrico do 5 ΡΕ2336223 suporte para o corpo. Devido à espessura mínima necessária para se conseguirem as propriedades pretendidas de distribuição da pressão, os colchões obtidos com camadas de gel neles integradas ainda são muito pesados, e portanto difíceis de manipular.

Para diminuir o peso, a taxa global de transferência térmica e a massa térmica global de um colchão em gel que é constituído por uma camada de gel recoberta por uma camada inferior e por uma camada superior em espuma, o US 2005/0017.396 descreve uma camada de gel extrudido que apresenta colunas verticais ocas. Estas colunas ocas têm paredes que se deformam parcial ou completamente quando uma pessoa está deitada sobre o colchão. Um inconveniente deste colchão é que o seu peso ainda é substancialmente maior do que o peso de um colchão em espuma de poliuretano. A fase de gel tem de facto que ser relativamente espessa para proporcionar o efeito de distribuição de pressão preten-

dido. Além disto, devido às colunas ocas verticais na camada de gel, estas propriedades de distribuição da pressão são perdidas em certa extensão, e além disto, as propriedades de suportar a carga deste colchão pioram. A este respeito, o factor SAG é um parâmetro importante de uma espuma que sirva de suporte a um corpo. Este factor SAG ou factor de suporte é a resistência à compressão de um entalhe de 65 % dividido pela resistência à compressão de um entalhe a 25 %. As espumas tais como espumas HR e espumas de látex que têm um factor SAG relativamente alto, e mais especialmente um factor SAG maior do que 2,5, 6 ΡΕ2336223 proporcionam um bom suporte e uma sensação confortável. Um inconveniente das colunas ocas na camada de gel é que quando as suas paredes se deformam sob o peso de uma pessoa deitada no colchão, a resistência à compressão proporcionada por estas paredes é diminuída, e portanto a pessoa não está suportada, ou está suportada de uma forma menos óptima. É um objecto da invenção proporcionar um novo processo para preparar uma espuma flexível de poliuretano que é resiliente e tem respirabilidade, mas que ainda assim permite proporcionar melhores propriedades da espuma sem apresentar, no entanto, os inconvenientes de uma camada em gel.

Com este objectivo, o processo para a preparação de uma espuma flexível de poliuretano de acordo com a invenção presente, inclui o passo de permitir que uma mistura reaccional, que inclua um agente de expansão, se expanda para formar a espuma de poliuretano, e é carac-terizada por antes de se expandir a uma espuma esta mistura reaccional, seja disperso nela pelo menos um material organogel. 0 material organogel é portanto incorporado na espuma de poliuretano aquando da expansão da espuma, para formar pelo menos uma parte das ligações entre células e/ou das paredes celulares desta espuma de poliuretano.

Incorporar-se um material gel num material de revestimento em poliuretano já é conhecido per se a partir 7 ΡΕ2336223 do WO 01/32791. O material de revestimento em poliuretano não é uma espuma flexível em poliuretano, mas é uma espuma rígida ou um elastómero microcelular, e tem uma densidade que é em geral maior do que 200 kg/m3. O material gel é incorporado neste material de revestimento em poliuretano para melhorar as suas propriedades como isolamento. Em contraste com a invenção presente, o material em gel é portanto um aerogele ou um xerogele, que não contém líquido e que é portanto um material sólido. O material organogel utilizado no processo da invenção presente é pelo contrário um material dimensionalmente estável, como uma geleia. Os géis são definidos como sendo sistemas substancialmente diluídos portadores de ligações cruzadas, que não exibem nenhum fluxo quando estão no seu estado estacionário. Os géis são principalmente líquidos, mas no entanto comportam-se como sólidos devido à rede tridimensional de ligações cruzadas no líquido. Para além dos xerogeles, que são secos para formar um produto poroso que já não se comporta como uma geleia, existem dois tipos principais de géis, nomeadamente os hidrogeles e os organogéis. Os hidrogeles contêm água a título de meio da dispersão (líquido). Os organogéis são constituídos por uma fase líquida orgânica armadilhada numa rede tridimensional. Eles são muito elásticos. Na espuma flexível de poliuretano de acordo com a invenção, o material organogel forma parte das ligações entre células e/ou das paredes celulares de modo que as propriedades físicas da espuma são modificadas por ele. A incorporação do material organogel no material ΡΕ2336223 poliuretano da espuma pode em especial diminuir a resistência à tensão no material da espuma quando se comprime localmente este material. Deste modo, pode conse-guir-se uma melhor distribuição da pressão sem os inconvenientes de uma camada de gel e enquanto se mantém o suporte pretendido e as propriedades de resiliência da espuma de poliuretano. Não se consegue este efeito vantajoso quando se revestem simplesmente as ligações entre células e/ou as paredes celulares de uma espuma de poliuretano com um material organogel, por exemplo por impregnação da espuma com ele.

Numa concretização preferida do processo de acordo com a invenção, o material organogel é disperso na mistura reaccional, numa quantidade de pelo menos 0,1 %, em peso, preferivelmente pelo menos 1 %, em peso, mais preferivelmente pelo menos 5 %, em peso, e de preferência pelo menos 10 %, em peso, calculados em relação ao peso total da espuma de poliuretano preparada a partir de uma mistura reaccional.

Numa concretização preferida adicional do processo de acordo com a invenção, o material organogel é disperso numa mistura reaccional, numa quantidade de não menos do que 40 %, em peso, preferivelmente menos do que 30 %, em peso, e mais preferivelmente menos do que 20 %, em peso, calculados em relação ao peso total da espuma de poliuretano preparada a partir da mistura reaccional. 9 ΡΕ2336223

De uma forma vantajosa, o organogel é um gel seleccionado de entre o conjunto constituído por géis em poliuretano, géis de copolímeros termoplásticos em blocos contendo óleo, em especial géis SEBS, géis em silicone e géis em PVC de tipo plastisol, sendo o material organogel preferivelmente um gel em poliuretano.

Numa concretização específica, que se adequa especialmente para aplicações como suporte do corpo, a espuma flexível de poliuretano obtida pelo processo de acordo com a invenção apresenta uma densidade de entre 25 e 120 kg/m3, uma resiliência medida a 20°C de acordo com a ASTM D 3574 H maior do que 35 %, e uma dureza ILD 40 %, medida de acordo com a ISO 2439 B, de entre 60 e 500 N.

Para se obterem boas propriedades como suporte, o factor SAG da espuma é preferivelmente maior do que 1,8, mais preferivelmente maior do que 2,0 e de preferência maior do que 2,2. A invenção também diz respeito a uma espuma flexível de poliuretano obtida pelo processo de acordo com a invenção. Esta espuma pode incluir ligações entre células e paredes celulares, estando o material organogel incorporado na espuma para formar pelo menos parte destas ligações entre células e/ou paredes celulares, ou a espuma pode conter substancialmente apenas ligações entre células (sendo em especial uma espuma reticulada), estando o material organogel incorporado na espuma para formar pelo 10 ΡΕ2336223 menos parte destas ligações entre células. Numa concretização especifica, o material organogel forma inclusões de gel nas ligações entre células e/ou nas paredes celulares. As propriedades físicas da espuma são portanto modificadas devido à presença das inclusões em organogel nas ligações entre células e/ou nas paredes celulares.

Na descrição que se segue de algumas concretizações específicas do processo para preparar uma espuma flexível de poliuretano de acordo com a invenção presente tornar-se-ão aparentes outras particularidades e vantagens da invenção. A invenção diz respeito a um processo para a preparação de uma espuma flexível em poliuretano. O termo espuma de poliuretano inclui não apenas espuma de poliuretano puro mas também espumas de poliuretano modificadas com poliureia. O termo "flexível" indica uma espuma que apresenta uma dureza ILD 40 % inferior a 500 N e portanto inclui também espumas moles ou hipermoles. A espuma flexível de poliuretano pode destinar-se a diversas aplicações, mas é especialmente destinada a aplicações em assentos ou em camas. Ela apresenta preferivelmente uma dureza ILD 40 %, medida de acordo com a ISO 2439 B, de entre 60 e 500 N, e mais preferivelmente de entre 75 e 200 N. A resiliência ou ressalto de uma bola na espuma, medida a 20°C de acordo com a ASTM D 3574 H, é preferivelmente maior do que 35 % e mais preferivelmente maior do que 45 %. A densidade da espuma é preferivelmente de entre 25 e 120 11 ΡΕ2336223 kg/m3 e é mais preferivelmente inferior a 100 kg/m3 e de preferência inferior a 80 kg/m3. A espuma é preferivelmente uma espuma com células abertas.

Prepara-se a espuma flexível de poliuretano deixando formar-se a espuma a partir de uma mistura reaccional, que inclua um agente de expansão. O agente de expansão inclui preferivelmente água que reage com os grupos isocianato para produzir dióxido de carbono gasoso. Podem utilizar-se as técnicas conhecidas de uma só adição, de semi-pré-polímero ou de pré-polímero completo, em conjunto com equipamento de mistura convencional, e podem produzir-se as espumas sob a forma de slabstock, desmol-dados e outros semelhantes. Nas técnicas de pré-polímero completo, prepara-se a mistura reaccional misturando um pré-polímero isocianato com uma mistura aquosa (que inclua um tensioactivo) para se produzir a espuma de poliuretano. Utiliza-se esta técnica em especial para se preparar espuma de poliuretano hidrofílica. Para se produzir uma espuma flexível de poliuretano para aplicações em assentos e camas, aplicam-se em geral as técnicas de uma só adição ou de semi-pré-polímero. Nestas técnicas, a mistura reaccional de poliuretano é constituída misturando pelo menos uma componente isocianato com uma componente que reage com isocianato. Nas técnicas de semi-pré-polímero, a componente isocianato inclui um pré-polímero de isocianato e/ou a componente que reage com isocianato inclui um pré-polímero que reage com isocianato, em especial um pré-polímero poliol. 12 ΡΕ2336223

Uma característica essencial do processo de acordo com a invenção é que antes de ser permitido que a mistura reaccional se expanda, se disperse nela pelo menos um material organogel. 0 material organogel é por outras palavras distribuída de um modo substancialmente homogéneo pela mistura reaccional líquida. Pode dispersar-se o organogel na mistura reaccional adicionando-o em separado a essa mistura reaccional. Quando a mistura reaccional é constituída misturando pelo menos uma componente isocianato com uma componente que reage com isocianato, ela pode ser dispersa numa ou em ambas as componentes, preferivelmente na componente que reage com o isocianato. 0 organogel é uma matéria do tipo geleia, dimensionalmente estável. Ele é constituído principalmente por um líquido mas comporta-se como um sólido devido à presença de uma rede tridimensional de ligações cruzadas no líquido. 0 líquido num organogel é um líquido orgânico enquanto o líquido num hidrogele é água. Um inconveniente importante dos hidrogeles é que eles secam facilmente por causa da evaporação da água, o que leva a um endurecimento dos hidrogeles. No processo de acordo com a invenção isto não pode ser evitado incluindo o material gel numa película elástica uma vez que o material gel tem que ser dispersado na mistura reaccional. Os hidrogeles são além disso mais desvantajosos no processo de acordo com a invenção, porque a grande quantidade de água existente no hidrogele pode interferir com a reacção de formação da espuma de 13 ΡΕ2336223 poliuretano, o que não se pretende. Em consequência, utilizam-se no processo de acordo com a invenção presente organogéis que contêm um liquido orgânico. Este liquido orgânico é menos volátil do que a água e/ou está ligado ao gel de modo que não evaporará, pelo menos substancialmente, do material gel. 0 gel é preferivelmente um gel anidro que não contém substancialmente nenhuma água.

Uma propriedade física do gel é a resistência do gel ou a rigidez do gel. A rigidez do gel, expressa em grama Bloom, é determinada pela massa em grama que é necessária para provocar no gel uma depressão de uma distância de 4 mm, com um pistão circular com uma área de secção transversa de 1 centímetro quadrado, a 23°C. Ela pode ser determinada de acordo com a Norma Britânica BS 757 (1975). 0 organogel utilizado no processo da invenção presente tem preferivelmente uma rigidez de gel de pelo menos 5 grama, mais preferivelmente de pelo menos 10 grama e de preferência de pelo menos 20 grama. Estas rigidezes do gel são suficientemente elevadas para suportar uma configuração tridimensional do gel, o que não é o caso para os pré-polímeros que também podem estar contidos, tal como se explicou acima neste documento, na mistura reaccional, e que podem ser bastante viscosos mas não exibem qualquer tipo de rigidez de gel. O organogel tem preferivelmente uma rigidez de gel inferior a 700 grama, mais preferivelmente menor do que 500 grama e de preferência menor do que 350 grama. 14 ΡΕ2336223 0 material organogel pode apresentar composições diferentes. Ele pode incluir por exemplo um gel de silicone, em especial um gel organosiloxano. São descritos exemplos adequados deste tipo de gel na US 4.072.635, que se incorpora neste documento por citação. O material organogel também pode incluir um gel PVC plastisol. São descritos exemplos de um tal gel na US 5.330.249, que se incorpora neste documento por citação. Também são géis adequados os géis de copolímeros termoplásticos em blocos contendo óleo. Estão descritos exemplos destes géis com óleo, mais especificamente géis SEBS (géis de poli(esti-reno-etileno-butileno-estireno)), na US 5.508.334 e na US 5.336.708, que se incorporam neste documento por citação. Estes géis com óleo contêm teores elevados de óleo plastificante para conseguir as propriedades gelatinosas. O material organogel utilizado no processo da invenção presente inclui preferivelmente um gel de poliuretano. São descritos exemplos destes géis de poliuretano na US 4.404.296, na US 4.456.642 e na US 5.362.834, que se incorporaram neste documento por citação.

Os géis em poliuretano são materiais com consistência do tipo da dos géis, contendo um ou mais polióis com uma massa molecular adentro de uma determinada gama a titulo de agente coerente de disperso, no qual existe uma rede polimérica covalentemente ligada por intermédio de ligações uretano, que ele está dispersa. Eles podem ser obtidos, por exemplo, fazendo reagir um ou mais 15 ΡΕ2336223 polióis com massa molecular mais elevada e com funcionalidade mais elevada, com uma quantidade de um di-isocianato ou de um poli-isocianato orgânicos, na presença de catalisadores adequados para a formação de um poliuretano, desde que se utilize um índice de isocianato de entre 15-60 e desde que a componente isocianato ou a componente poliol apresentem funcionalidades mínimas, e que o poliol esteja essencialmente isento de qualquer poliol com um número de OH maior do que 112, ou uma massa molecular menor do que 800. Os géis anidros de poliuretano preparados deste modo são constituídos por uma matriz em poliuretano de elevada massa molecular com ligações cruzadas covalentes e dispostas em rede, dispersada num agente líquido de dispersão (poliol) firmemente ligado à matriz. O agente líquido dispersante é um composto polihidroxilado (poliol) com uma massa molecular de entre 1.000 e 12.000 e com um número de OH de entre 2 0 e 112, é isento de compostos hidroxilados com uma massa molecular inferior a 800. A vantagem destes géis em poliuretano é que a sua consistência pode ser variada entre um estado do tipo do de geleia ou gelatina, e o de uma geleia sólida, variando o índice de isocianato e a funcionalidade das matérias-primas, e que apresentam uma estabilidade excepci-onal, mesmo a altas temperaturas, devido ao facto de que o agente dispersante poliol se encontra firmemente ligado no gel. Pode conseguir-se a preparação dos géis através do assim denominado processo de uma só adição, ou por um processo de pré-polímero, tal como se descreve claramente na US 4.456.642. Os géis obtidos podem ser utilizados sob 16 ΡΕ2336223 uma grande variedade de formas, tais como granulados, películas, artigos moldados. Um granulado de um gel é especialmente preferido quando se pretende misturar o gel com uma composição que se destina a formar um poliuretano.

Pode incluir-se até 50 % de um ingrediente activo na composição que vai formar o gel. Os ingredientes activos são quaisquer aditivos capazes de proporcionar um benefício a um utilizador, tais como por exemplo biocidas, fragrâncias, agentes anti-alérgicos, fungicidas, materiais de mudança de fase (PCM)... Eles são preferivelmente misturados com a, ou dispersos na, componente de poliol antes de se combinarem os outros reagentes com o poliol. Os organogéis contendo ingredientes activos têm a vantagem, em relação às conhecidas espumas de poliuretano, de que a migração para fora dos ingredientes activos, mesmo sólidos ou pouco voláteis, permanece activa ao longo de um período de tempo longo. Também podem adicionar-se outros tipos de cargas ao gel, tais como pós, nanopartículas, microesferas de materiais sintéticos ou naturais.

De preferência dispersa-se o organogel na mistura reaccional numa quantidade de pelo menos 0,1 %, em peso, preferivelmente pelo menos 1 %, em peso, mais preferivelmente pelo menos 5 %, em peso, e de preferência pelo menos 10 %, em peso. A quantidade de organogel dispersada na mistura reaccional é preferivelmente inferior a 40 %, em peso, mais preferivelmente inferior a 30 %, em peso, e de preferência inferior a 20 %, em peso. Estas percentagens 17 ΡΕ2336223 sao calculadas em relação ao peso total da espuma de poliuretano preparada a partir da mistura reaccional.

Dispersa-se preferivelmente o organogel ma mistura reaccional sob a forma de partículas com um volume médio de entre 0,001 e 10 mm3, sendo o seu volume médio preferivelmente maior do gue 0,01 mm3, mais preferivelmente maior do gue 0,1 mm3, e preferivelmente menor do que 2 mm3, mais preferivelmente menor do que 0,5 mm3. Uma tal dimensão de partícula pode ser conseguida adicionando o organogel sob uma forma particulada, mais especificamente sob uma forma granular ou em pó, ou pode ser conseguida adicionando pedaços maiores de material gel e homogeneizando estes pedaços de material gel. Isto pode ser feito numa mistura reaccional ela própria e/ou em uma ou mais das componentes que são misturadas uma com a outra para compor a mistura reaccional.

Devido ao facto de que o material organogel se encontra dispersado na mistura reaccional, e não se dissolve completamente nela, as partículas dispersas do organogel são incorporadas na espuma flexível de poliuretano durante a expansão da espuma, mais especialmente mais especialmente nas junções entre células e/ou nas paredes das células. O organogel forma inclusões nestas junções entre células e/ou nas paredes celulares. Na interface entre o material poliuretano e o material organogel, parte das componentes reaccionais do material poliuretano podem ter penetrado de certo modo no material organogel, o que 18 ΡΕ2336223 pode proporcionar uma maior adesão entre ambos os materiais. Quando o material organogel inclui grupos reactivos que podem reagir com uma ou mais das componentes reac-cionais do material poliuretano, também se pode conseguir uma ligação química entre ambos os materiais, levando a uma forte imobilização do gel em PU na espuma em PU. A presença das inclusões de organogel nas junções entre células e/ou nas paredes celulares da espuma de poliuretano influencia as propriedades físicas e/ou termofisiológicas da espuma. Elas podem por exemplo diminuir as resistências à tensão na espuma, melhorando assim as propriedades de distribuição da pressão. Por outro lado, elas também podem conferir à espuma uma sensação mais suave, de tipo de gel, e portanto melhorar a sensação de conforto devida à espuma. Elas também podem ter um efeito sobre a capacidade calorífica da espuma e mesmo sobre a sua condutividade térmica, conferindo deste modo à espuma uma sensação mais fresca. Uma vez que as partículas do gel também terão algum efeito sobre a formação da espuma, elas também podem aumentar o conteúdo em células abertas na espuma. A presença de inclusões de outro material no material poliuretano da espuma flexível também pode diminuir algumas propriedades físicas da espuma, tais como a deformação por compressão em húmido. Verificou-se no entanto que a deformação por compressão em húmido da espuma pode ser melhorada utilizando um poliol com um elevado conteúdo em oxietileno. 19 ΡΕ2336223

Tal como já se explicou acima, a mistura reac-cional é preferivelmente conseguida misturando pelo menos uma componente de isocianato com uma componente que reage com isocianato. Pode dispersar-se o organogel na mistura reaccional ela própria, na componente isocianato e/ou na componente que reage com isocianato. A componente poli-isocianato inclui em geral apenas um, mas pode incluir mais do que um composto poli-isocianato (= poli-isocianatos). Incluem-se nos poli-isocianatos orgânicos que se utilizam convencionalmente na preparação das espumas flexíveis de poliuretano, poli-isocianatos alifáticos, cicloalifáticos e arilalifáticos, bem como poli-isocianatos aromáticos, tais como o TDI comercial (di-isocianato de tolueno), o MDI comercial (di-isocianato de difenilmetano) , bem como MDI em bruto ou polimérico. 0 MDI polimérico pode conter pelo menos 70 % em peso de MDI puro (isómero 4,4' ou mistura de isómeros) e até 30 % empeso do assim denominado MDI polimérico, contendo entre 25 e 65 % em peso de di-isocianatos, sendo o restante largamente poli-isocianatos de polimetileno-poli-fenileno contendo funcionalidades de isocianato superiores a 2. Também se podem utilizar composições de misturas de MDI puro com MDI polimérico contendo proporções mais altas (até 100 %) dos referidos poli-isocianatos com funcionalidades mais altas. 20 ΡΕ2336223

Também são úteis os isocianatos modificados. Esses isocianatos são em geral preparados por reacção de um isocianato comercial, por exemplo TDI ou MDI, com um diol ou uma amina com pequena massa molecular. Também se podem preparar os isocianatos modificados por reacção dos isocianatos com eles próprios, produzindo isocianatos contendo ligações de alofanato, uretonimina, carbodi-imida ou isoci-anurato. Foram descritas formas modificadas de MDI incluindo dispersões de poliureia, por exemplo no EP-A-0 103.996. A componente que reage com o isocianato pode conter também um ou mais polímeros sólidos, que não sejam or-ganogéis, estavelmente dispersados nesta componente. A produção de polímeros estavelmente dispersos em polióis para se fabricarem polióis poliméricos é conhecida na técnica. As patentes de base neste domínio são a US 3.383.351 e a US 3.304.273. Podem produzir-se estas composições polimerizan-do um ou mais monómeros etilenicamente insaturados dissolvidos ou dispersos num poliol, na presença de um catalisador de reacções de radicais livres para formar uma dispersão estável de partículas de polímero no poliol. Estas composições de polímero e poliol têm a propriedade valiosa de proporcionar às espumas de poliuretano que delas se produzam a capacidade de suportar maiores cargas ponderais do que as que provenham dos polióis não modificados correspondentes. Também se incluem nos polióis aqueles que foram ensinados nas US 3.325.421 e US 4.374.209.

Pode utilizar-se uma grande variedade de monó- 21 ΡΕ2336223 meros na preparação do poliol polimérico. São descritos numerosos monómeros etilenicamente insaturados nas patentes anteriores, e também se podem utilizar polímeros poliureia e poliuretano em suspensão. Incluem-se nos exemplos de monómeros o estireno e os seus derivados, tal como o para-metilestireno, os acrilatos, metacrilatos tal como o meta-crilato de metilo, o acrilonitrilo e outros derivados de nitrilo tal como o metacrilonitrilo, e outros semelhantes. Também se pode utilizar o cloreto de vinilideno. As misturas de monómeros preferidas que são utilizadas para fabricar o poliol polimérico são misturas de acrilonitrilo e estireno (polióis SAN) ou de acrilonitrilo, estireno e cloreto de vinilideno.

Para se evitar a influência negativa das partículas de organogel e das partículas de polímero sólido sobre a deformação por compressão em húmido da espuma, a componente que reage com isocianato inclui preferivelmente compostos reactivos com o isocianato nos quais se incluem, por 100 partes em peso da componente (não incluindo a água nem qualquer organogel nem qualquer polímero sólido nela disperso): a) 50 a 80 partes de um ou mais polióis polioxialquilénicos com um conteúdo de pelo 40 %, em peso, de unidades polioxietileno nas unidades oxialquileno do poliol polioxialqui-leno, e tendo um número de hidroxilo de entre 20 e 100, preferivelmente de entre 20 e 60, e uma funcionalidade nominal de 2 a 4; e 22 ΡΕ2336223 b) 20 a 50 partes de um ou mais polióis polioxialquileno adicionais, não contendo unidades polioxietileno ou exibindo um conteúdo em unidades oxietileno inferior a 40 %, em peso, das unidades oxialquileno do poliol polioxialquileno adicional, e tendo um número de hidroxi-lo de entre 20 e 100, preferivelmente de entre 20 e 60, e uma funcionalidade nominal de 2 a 4. O termo "funcionalidade nominal" é utilizado neste documento para indicar a funcionalidade (número de grupos hidroxilo por molécula) do poliol assumindo-se que a funcionalidade do poliol polioxialquileno é igual à funcionalidade (= número de átomos de hidrogénio activos por molécula) do iniciador utilizado na sua preparação, embora na prática ela seja amiúde menor por causa de alguma insaturação terminal. Quando se utilizam dois ou mais iniciadores de modo a obter-se uma mistura de polióis de polioxialquileno, deve considerar-se cada um dos diferentes polióis desta mistura como sendo um poliol em separado (composto que reage com isocianato). O iniciador pode ser por exemplo glicerina, trimetilolpropano ou dietilenotri-amina.

As partes e as percentagens mencionadas na especificação presente são todas ponderais. O termo "número de hidroxilo" indica o número de 23 ΡΕ2336223 miligrama de KOH que é equivalente a um grama da amostra de poliol, de modo que a massa equivalente de poliol = 56.100/número de hidroxilo.

Os polióis polioxialquileno do tipo dos que apresentam um conteúdo em unidades oxietileno de pelo menos 40 %, em peso, isto é, o poliol ou polióis ricos em 'óxido de etileno, são utilizados preferivelmente numa quantidade de pelo menos 55 partes, mais preferivelmente numa quantidade de pelo menos 60 partes, e de preferência numa quantidade de pelo menos 65 partes por 100 partes dos compostos contendo grupos que reagem com isocianato. Preferivelmente, eles são utilizados numa quantidade não inferior a 75 partes por 100 partes dos compostos que reagem com isocianato, atentas as melhores propriedades mecânicas que se podem conseguir e também para se manter uma boa processabilidade. A grande quantidade de poliol ou polióis rico(s) em óxido de etileno, também aumenta o conteúdo em células abertas na espuma. Uma vantagem de uma espuma com células abertas é que não encolhe depois de ser produzida, e não obriga a um passo em separado de moenda ou de reticulação, tal como é em geral necessário com as espumas de poliuretano HR convencionais. O poliol ou polióis rico(s) em óxido de etileno têm preferivelmente um conteúdo em unidades de oxietileno de pelo menos 50 %, em peso, mais preferivelmente de pelo menos 60 %, em peso, e de preferência de pelo menos 70 %, em peso, das unidades de oxial- - 24 - ΡΕ2336223 quileno no poliol polialquileno. De uma forma vantajosa, o poliol ou polióis rico(s) em óxido de etileno têm um conteúdo em oxietileno inferior a 90 %, em peso, preferivelmente inferior a 85 %, em peso, e mais preferivelmente inferior a 80 %, em peso, das unidades oxialquileno do poliol polioxialquileno.

Além das unidades oxietileno, as cadeias oxialquileno incluem em geral unidades oxipropileno. Uma parte do óxido de etileno (em especial menos do que 25 % das unidades oxialquileno) pode ser utilizada para o terminal das cadeias de oxialquileno, de modo a que o poliol tenha um conteúdo mais elevado em hidroxilo primário, por exemplo um conteúdo em OH primário maior do que 50 %. Deste modo, o poliol é mais reactivo em relação aos isocianatos. A parte restante das unidades oxietileno deverá estar distribuída pela cadeia oxialquileno, e preferivelmente de forma aleatória.

Os compostos que reagem com isocianato podem conter, para além do poliol ou polióis rico(s) em óxido de etileno, do tipo a, e o ou os restantes poliol ou polióis do tipo b (com menor conteúdo em óxido de etileno) , são outros compostos que apresentam uma massa equivalente relativamente grande, mais especialmente uma massa equivalente maior do que 561 (=56.100/100). Incluem-se nestes compostos por exemplo poliésteres contendo grupos hidroxilo primários ou secundários ou também poliaminas. No entanto, os compostos que reagem com isocianato incluem preferível- 25 ΡΕ2336223 mente, por 100 partes, pelo menos 85 partes, mais preferivelmente pelo menos 95 partes, do poliol ou polióis rico(s) em EO do tipo a, e do (s) outro (s) poliol ou polióis do tipo b (que são polióis poliéteres).

Pelo processo de acordo com a invenção, podem produzir-se espumas com uma resistência ao rasgão, medida de acordo com a ASTM D3574 F, superior a 1 N/cm, um alongamento, medido de acordo com a EN ISO 1798, maior do que 100 %, e uma resistência à tensão, medida de acordo com a EN ISO 1798, maior do que 50 kPa, preferivelmente maior do que 70 kPa. O agente de formação de espumas para utilização no processo da invenção é água, opcionalmente em conjunto com um agente fisico de expansão, por exemplo um composto organofluorado com baixo ponto de ebulição. Tal como o individuo especializado sabe, a quantidade de agente de formação de espumas pode ser variada para se conseguir a densidade pretendida para a espuma. Preferivelmente o único agente de formação de espumas é a água. O indice de isoci-anato (indice NCO) do sistema reaccional pode variar entre 80 e 120, mas é preferivelmente maior do que 90 e mais preferivelmente maior do que 100. Um indice de isocianato maior pode ajudar a conseguir uma dureza de espuma maior. A formulação da espuma pode conter um ou mais aditivos convencionais para as formulações de espuma de poliuretano. Incluem-se nestes aditivos catalisadores, por 26 ΡΕ2336223 exemplo aminas terciárias e compostos de estanho, agentes tensioactivos e estabilizantes da espuma, por exemplo copolímeros siloxano-oxialquileno, retardantes da chama, cargas orgânicas e inorgânicas, pigmentos, agentes para suprimir o assim denominado efeito de fervura da espuma, tal como poli-dimetilsiloxanos, e agentes internos para desmoldagem, para aplicação em materiais moldados.

Lisboa, 19 de Abril de 2012

Claims (15)

1. ΡΕ2336223 1 REIVINDICAÇÕES 1. Um processo para a preparação de uma espuma flexível em poliuretano no qual se deixa espumar uma mistura reaccional, que inclui um aqente de expansão, para produzir a espuma de poliuretano, caracterizado por, antes de se permitir que a referida mistura reaccional se transforme numa espuma, se dispersa pelo menos um material organogel na mistura referida.
2. 2. Um processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido material organogel ser dispersado na mistura reaccional numa quantidade de pelo menos 0,1 %, em peso, preferivelmente pelo menos 1 %, em peso, mais preferivelmente pelo menos 5 %, em peso, e de preferência pelo menos 10 %, em peso, calculados em relação ao peso total da espuma de poliuretano preparada a partir da mistura reaccional.
3. 3. Um processo de acordo com a reivindicação 1 ou a 2, caracterizado por o referido material organogel ser dispersado numa mistura reaccional, numa quantidade de menos do que 40 %, em peso, preferivelmente menos do que 30 %, em peso, e mais preferivelmente menos do que 20 %, em peso, calculados em relação ao peso total da espuma de poliuretano preparada a partir da mistura reaccional.
4. 4. Um processo de acordo com qualquer uma das 2 ΡΕ2336223 reivindicações 1 a 3, caracterizado por o referido material organogel ser um gel seleccionado de entre o conjunto constituído por géis de poliuretano, géis de copolímeros termoplásticos em blocos contendo óleo, em especial géis SEBS, géis de silicone e géis de PVC plastisol, sendo o material organogel preferivelmente um gel em poliuretano.
5. 5. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o referido material organogel ser disperso na referida mistura reaccional sob a forma de partículas com um volume médio de entre 0,001 e 10 mm3, volume médio este que seja preferivelmente maior do que 0,01 mm3, mais preferivelmente maior do que 0,1 mm3, e preferivelmente menor do que 2 mm3, mais preferivelmente inferior a 0,5 mm3.
6. 6. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a referida mistura reaccional ser uma mistura reaccional de poliuretano constituída misturando pelo menos uma componente isocianatoe uma componente que reage com isocianato, sendo pelo menos uma parte do referido material organogel disperso na referida componente que reage com isocianato antes de a misturar com a componente isocianato.
7. 7. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a referida mistura reaccional ser uma mistura reaccional de poliuretano constituída misturando pelo menos uma componente isocianato 3 ΡΕ2336223 com uma componente que reage com isocianato, incluindo a componente que reage com isocianato compostos que reagem com isocianato incluindo, por 100 partes em peso dela, a) 50 a 80 partes de um ou mais polióis poli- oxialquileno com um conteúdo em unidades oxi-etileno de pelo menos 40 %, em peso, preferi velmente de pelo menos 50 %, em peso, mais preferivelmente de pelo menos 60 %, em peso, e de preferência de pelo menos 70 %, em peso, das unidades oxialquileno de um poliol polioxial-quilénico, um número de hidroxilo de entre 20 e 100, preferivelmente de entre 20 e 60, e uma funcionalidade nominal de 2 a 4, sendo o conteúdo em unidades oxietileno preferivelmente inferior a 90 %, em peso, preferivelmente inferior a 85 %, em peso, e mais preferivelmente inferior a 80 %, em peso, das unidades oxietileno do poliol polioxialquilénico; e b) 20 a 50 partes de um ou mais polióis poli- oxialquilénicos adicionais não contendo unidades oxietileno, ou com um conteúdo em unidades de polioxietileno inferior a 40 %, em peso, em relação às unidades de oxialquileno do poliol polioxialquileno adicional, e apresentando um número de hidroxilo entre 20 e 100, preferivelmente de entre 20 e 60, e uma funcionalidade nominal de 2 a 4, incluindo os compostos que 4 ΡΕ2336223 reagem com isocianato, por 100 cada partes em peso deles, preferivelmente pelo menos 85 partes, e mais preferivelmente pelo menos 95 partes, dos referidos um ou mais polióis poli-oxialquilénicos e dos referidos polióis poli-oxialquilénicos adicionais.
8. 8. Um processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por os compostos que reagem com isocianato incluírem, por 100 partes em peso, pelo menos 55 partes, preferivelmente pelo menos 60 partes, mais preferivelmente pelo menos 65 partes, dos referidos um ou mais polióis polioxialquilénicos com um conteúdo em unidades oxietileno de pelo menos 40 %, em peso.
9. 9. Um processo tal como se descreveu na reivindicação 7 ou na 8, caracterizado por se incluírem nos compostos que reagem com isocianato, por 100 partes em peso deles, menos do que 75 partes dos referidos um ou mais polióis polioxialqulénicos com um conteúdo em unidades oxietilénicas de pelo menos 40 %, em peso.
10. 10. Uma espuma flexível de poliuretano preparada por um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9.
11. 11. Uma espuma flexível de poliuretano de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por o referido material organogel estar incorporado na espuma para formar 5 ΡΕ2336223 pelo menos parte das junções celulares, formando o material organogel em especial inclusões nas referidas junções entre células.
12. 12. Um espuma flexível de poliuretano de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por o referido material organogel estar incorporado na espuma para formar pelo menos parte das junções celulares e/ou paredes celulares, formando o material organogel em especial inclusões nas referidas junções entre células e/ou paredes celulares.
13. 13. Uma espuma flexível de poliuretano de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizada por a mistura reaccional incluir uma quantidade tal do agente de expansão referido, que a espuma de poliuretano preparada tenha uma densidade de entre 25 e 120 kg/m3, sendo a densidade da espuma de poliuretano preparada preferivelmente menor do que 100 kg/m3 e mais preferivelmente menor do que 80 kg/m3.
14. 14. Uma espuma flexível de poliuretano de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizada por a espuma de poliuretano preparada ter uma resiliência, medida a 20°C de acordo com a ASTM D 3574 H, maior do que 35 % e preferivelmente maior do que 45 %.
15. 15. Uma espuma flexível de poliuretano de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizada 6 ΡΕ2336223 por ο o r a espuma de poliuretano preparada ter uma dureza ILD 40 medida de acordo com a ISO 2439 B, de entre 60 e 500 N, e preferivelmente de entre 75 e 200 N. 1 ΡΕ2336223 REFERENCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO Esta lista de referências citadas pelo requerente é apenas para conveniência do leitor. A mesma não faz parte do documento da patente Europeia. Ainda que tenha sido tomado o devido cuidado ao compilar as referências, podem não estar excluídos erros ou omissões e o IEP declina quaisquer responsabilidades a esse respeito. Documentos de patentes citadas na Descrição US 5333708 A * US 4458642 A * US 5362834 A * EF0183S9SA US 3333351 A * US 3304273 A * US 3325421 A * US 4374:2135 A US44KM29SA VSO 2G081G£S58A US2SSÍS0184SS.A mmmstjmiA US 20078226811 A WO {*132781 A US4072S35A ÍJSS33024SA USS5DS334A