Спосіб виготовлення еластичного поліуретанового піноматеріалу та піноматеріал, одержаний за допомогою цього способу

Реферат: Винахід належить до еластичного поліуретанового піноматеріалу і способу виготовлення такого еластичного поліуретанового піноматеріалу. Пропонується, зокрема, еластичний 3 поліуретановий піноматеріал, який має густину в інтервалі від 25 до 120 кг/м , еластичність більше 35 %, виміряну при температурі 20 °С у відповідності до ASTM D 3574 Н, і жорсткість ILD під навантаженням 40 % вдавлювання, виміряну у відповідності до ISO 2439 В, в інтервалі від 60 до 500 Н. Піноматеріал одержують шляхом надання можливості реакційній суміші, що містить пороутворювальний засіб, спінюватися. З метою керування фізичними і/або термофізіологічними властивостями піноматеріалу і, зокрема, здатністю розподіляти тиск принаймні один органічний желеподібний матеріал диспергують у реакційній суміші, перш ніж надати їй можливість спінюватися. UA 106779 C2 (12) UA 106779 C2 UA 106779 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід стосується еластичного поліуретанового піноматеріалу і способу виготовлення такого поліуретанового піноматеріалу. Зазначеним піноматеріалом є, зокрема, 3 еластичний поліуретановий піноматеріал, який має густину в інтервалі від 25 до 120 кг/м , еластичність більше 35%, виміряну при температурі 20°С у відповідності до ASTM D 3574 H, і жорсткість ILD під навантаженням 40% вдавлювання, виміряну у відповідності до ISO 2439 В, в інтервалі від 60 до 500 H. Еластичні поліуретанові піноматеріали знаходять широке застосування в таких виробах, як матраци, наматрацники, постільні подушки та диванні подушки будь-яких типів для використання в ліжках, на сидіннях або у підстилках, наприклад, підлогових матах тощо. Поряд зі своєю основною функцією служити для підтримування тіла людини, ці матеріали призвані також забезпечувати хороший розподіл тиску, достатній фізіологічний комфорт, включаючи адекватну повітропроникність. Високоеластичний поліуретановий піноматеріал широко застосовується у вищезазначених цілях завдяки його чудовим підтримувальним і еластичним характеристикам. Він має, зокрема, досить високий індекс твердості SAG, а також високу еластичність. Проте, рівномірність розподілу тиску у піноматеріалів цього типу не є оптимальною, що може викликати ефект точкового опору. Останній фактор може робити ці матеріали непідходящими для людей, яким протипоказані точкові натискання, наприклад в лікарнях, де пацієнти з тривалими термінами лікування часто страждають від пролежнів. Широке визнання як матеріали для вищезгаданих виробів отримують різноманітні види в'язкоеластичної піни. На противагу звичайним поліуретановим піноматеріалам і високоеластичній поліуретановій піні вони мають величини еластичності, що є значно нижчими 40% і зазвичай навіть нижчими 15%. В'язкоеластичні піноматеріали є доволі м'якими, але володіють високою підтримувальною здатністю і характеризуються дуже повільним відновленням форми та чутливою до температури жорсткістю при продавлюванні. Ці властивості дозволяють тілу глибше занурюватися в піноматеріал, зберігаючи при цьому відчуття доброї якості еластичного середовища, яким тіло огортається. Отже, в'язкоеластичний піноматеріал м'яко відтворює рельєф тіла людини в місці контакту з ним, дозволяючи більш рівномірно поглинати і розподіляти тиск, що є особливо корисним для профілактики і лікування пролежнів. Проте, недоліком в'язкоеластичних піноматеріалів є те, що їхня жорсткість зі зниженням температури зростає, що робить їх дуже некомфортними при користуванні в холодних приміщеннях і місцевостях. Крім того, в'язкоеластичні піноматеріали мають більшу густину і закритість пор, ніж звичайні високоеластичні піноматеріали, що погіршує їхню повітропроникність і знижує термофізіологічний комфорт. Іншим класом матеріалів, що використовуються у вищезазначених цілях, є гелі. Гелі є дуже добре відомими своєю чудовою властивістю рівномірно розподіляти тиск завдяки їхній здатності тримірного деформування, що дозволяє розгладжувати точки прикладання тиску. Крім того, вони є здатними забезпечувати хороший фізичний комфорт, тобто низьку жорсткість і добру еластичність, і залишають у користувача приємне відчуття ніжного дотику. Проте гелі, наприклад поліуретанові, демонструють відносно високу теплопровідність, а також дуже високу теплоємність. Через ці властивості, при контакті з гелем виникає відчуття того, що тепло нібито покидає тіло. Іншим недоліком гелів є те, що вони мають дуже велику конструкційну вагу 3 (питому вагу, що зазвичай лежить в інтервалі 600-1100 кг/м ). Для зменшення питомої ваги гелів були розроблені, зокрема, пористі поліуретанові гелі (US 4404296). їх пори утворювали за допомогою інертного газу, наприклад, повітря, N2 або CO2. Окрім зменшеної питомої ваги, у них була також зниженою теплоємність. Але пористі гелі мають той недолік, що під впливом стискання, комірки спіненого гелю склеюються між собою через недостатньо зшиту матрицю. Крім того, спінений гель має погані механічні властивості і особливо погану еластичність. Окрім їхньої дуже низької еластичності, вони зовсім не «дихають», оскільки не пропускають крізь себе повітря. Таким чином, спінені гелі є непридатними для використання в матеріалах, що призначаються для підтримування тіла людини. Шари із гелю, через їхню дуже високу питому вагу та високу теплоємність, використовуються переважно принаймні з одним додатковим шаром, що забезпечує підтримування тіла людини; це є, наприклад, шари із піноматеріалів, пружинні шари тощо. Матраци або наматрацники, які містять шари із поліуретанового гелю, що покривають шари із піноматеріалу, є відомими, наприклад, із WO 2006/100558, US 2001/0018466 і US 2005/0017396. Шари із гелю можуть бути інтегрально прикріпленими до додаткових підтримувальних шарів, наприклад, шляхом склеювання, зшивання, зварювання або хімічного зв'язування. Ці шари можуть бути також окремими елементами і вкладатися в шари із піноматеріалів, як показано в US2007/0226911. Для того, щоб надати шарам гелю можливості розвивати їхній ефект щодо 1 UA 106779 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 розподілу тиску, їх потрібно повністю замикати в оболонку за допомогою відносно тонкого, високоеластичного покриття. Це покриття повинно бути непроникним для того, щоб запобігти проходженню крізь нього липкого гелевого матеріалу. Таке покриття не сприяє проходженню повітря і, отже, «дихальній» здатності матеріалу. Крім того, воно збільшує виробничі витрати процесу виготовлення матрацного матеріалу. Через мінімальну товщину, яка потребується для досягнення бажаних властивостей щодо розподілу тиску, виготовлені матраци з інтегрованими гелевими шарами все ще залишаються дуже важкими і, отже, незручними в поводженні. Для зменшення ваги, загального коефіцієнта теплопередачі і загальної теплової маси гелевого матраца, який складається із гелевого шару, покритого верхнім і нижнім шарами із піни, у патенті США US 2005/0017396 був запропонований витіснений гелевий шар, який мав вертикальні пройми у формі порожнистих колон. Ці пройми мали стінки, які під вагою тіла людини частково або повністю між собою змикалися. Недоліком цього матраца було те, що його вага все ще залишалася суттєво більшою ваги матраца із пінополіуретану. Дійсно, гелевий шар повинен бути відносно товстим для того, щоб забезпечувати бажаний поліпшений ефект розподілу тиску. Крім того, внаслідок наявності в гелевому шарі вертикальних пройм, ці властивості розподілу тиску певною мірою втрачаються і, більш того, погіршуються підтримувальні властивості матраца. З цього погляду важливим параметром матрацного піноматеріалу є індекс твердості SAG. Індекс твердості SAG, або індекс підтримувальної здатності, визначається відношенням сили стискання при 65% продавлюванні до сили стискання при 25% продавлюванні. Добру підтримувальну здатність і відчуття комфортності забезпечують такі піноматеріали, як високоеластична піна і латексна піна, які характеризуються відносно високим індексом твердості SAG, котрий у них перевищує 2,5. Але недоліком пройм у желеподібному шарі є те, що коли їхні стінки під вагою маси тіла змикаються, падає сила стискання, що забезпечується цими стінками, і оптимальність підтримування тіла людини на такому матраці частково або повністю втрачається. У зв'язку з цим, однією із цілей даного винаходу є створення нового способу виготовлення еластичного поліуретанового піноматеріалу, який би був еластичним, спроможним «дихати» і при цьому здатним забезпечувати покращені властивості піни, але не мав би недоліків гелевого шару. Для вирішення цього завдання даним винаходом пропонується спосіб виготовлення еластичного поліуретанового піноматеріалу, який включає у себе стадію надання можливості реакційній суміші, що містить пороутворювальний засіб, спінюватися з утворенням поліуретанового піноматеріалу, і відрізняється тим, що перш, ніж надавати реакційній суміші можливість спінюватися, в ній диспергують принаймні один органічний желеподібний матеріал. Таким чином, органічний желеподібний матеріал вводять у поліуретановий піноматеріал при поширенні піни для утворення принаймні частини перебірок і/або стінок комірок зазначеного поліуретанового піноматеріалу. Раніше про введення гелевого матеріалу в поліуретановий матеріал покриття вже повідомлялося в заявці WO 01/32791. Цей поліуретановий матеріал покриття був не еластичним поліуретановим піноматеріалом, а жорсткою піною або мікропористим еластомером 3 і мав густину, яка в загальному випадку перевищувала 200 кг/м . Гелевий матеріал вводили в цей поліуретановий матеріал покриття для поліпшення його ізоляційних властивостей. Таким чином, на відміну від даного винаходу, у вищезгаданій заявці гелевим матеріалом був аерогель або ксерогель, котрий не містив рідини і, отже, був твердим матеріалом. На противагу цьому, органічний желеподібний матеріал, використовуваний у способі згідно з даним винаходом, є розмірністно стабільним. Взагалі гель визначається як суттєво розбавлена поперечно зшита система, яка у стійкому стані не демонструє плинності. Гелі, головним чином, є рідкими, але при цьому вони ще поводять себе подібно твердому тілу завдяки їхньому тримірному зшитому остову в рідині. Окрім ксерогелів, котрі висушують, одержуючи пористий матеріал, який вже не є желеподібним, існує два головні типи гелів - гідрогелі та органогелі. Гідрогелі містять воду, що є дисперсійним середовищем (рідиною). Органогелі складаються із рідкої органічної фази, утримуваної у тримірно зшитому остові. Вони володіють високою еластичністю. В еластичному поліуретановому піноматеріалі згідно з даним винаходом органічний желеподібний матеріал утворює частину ребер і/або стінок комірок, внаслідок чого фізичні властивості піни змінюються. Зокрема, вбудовування органічного желеподібного матеріалу в поліуретановий матеріал піни може знижувати напруження при розтягуванні піноматеріалу при його локальному стисканні. Таким чином, надається можливість досягати кращого розподілу тиску, оминаючи недоліки, що несе з собою желеподібний шар, і при цьому зберігаючи бажані підтримувальні та еластичні властивості поліуретанового піноматеріалу. Таких переваг не можна одержати при застосуванні просто покриття ребер і/або стінок комірок 2 UA 106779 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 поліуретанового піноматеріалу органічним желеподібним матеріалом, наприклад, шляхом просочування ним піни. В одному із кращих варіантів здійснення способу згідно з даним винаходом органічний желеподібний матеріал диспергують у реакційній суміші у кількості принаймні 0,1 %(мас), у кращому варіанті принаймні 1 %(мас), у ще кращому варіанті - принаймні 5 %(мас), а в найкращому варіанті - принаймні 10%(мас), де відсотки обчислені у розрахунку від загальної маси поліуретанового піноматеріалу, приготованого із зазначеної реакційної суміші. У ще одному кращому варіанті здійснення способу згідно з даним винаходом органічний желеподібний матеріал диспергують у реакційній суміші у кількості менше 40 %(мас), у кращому варіанті - менше 30 %(мас), а в ще кращому варіанті - менше 20 %(мас), де відсотки обчислені у розрахунку від загальної маси поліуретанового піноматеріалу, приготованого із зазначеної реакційної суміші. У кращому варіанті органічним желеподібним матеріалом є гель, вибраний із групи, що складається із поліуретанових гелів, пластифікованих маслом термопластичних блокспівполімерних і, зокрема, SEBS (полі[стирол-b-(етилен-співбутилен)-b-стирол]) гелів, силіконових гелів і ПХВ пластизольних гелів, причому кращим органічним желеподібним матеріалом є поліуретановий гель. В одному із варіантів здійснення винаходу, що є особливо підходящим для застосування у матрацних виробах, еластичний поліуретановий піноматеріал, отриманий за допомогою 3 способу згідно з даним винаходом, має густину від 25 до 120 кг/м , еластичність, виміряну при температурі 20°C за методикою ASTM D 3574 H, вище 35% і жорсткість ILD 40%, виміряну у відповідності до стандарту ISO 2439 В, від 60 до 500 H. Для забезпечення хорошої підтримувальної властивості індекс твердості SAG піни у кращому варіанті повинен бути більшим 1,8, у ще кращому варіанті - більшим 2,0, а в найкращому варіанті - більшим 2,2. Даний винахід стосується також еластичного поліуретанового піноматеріалу, отримуваного за допомогою способу згідно з даним винаходом. Цей піноматеріал може включати у себе ребра комірок і стінки комірок, де органічний желеподібний матеріал є вбудованим у даний піноматеріал, утворюючи принаймні частину цих ребер комірок і стінок комірок, або ж зазначений піноматеріал може включати у себе по суті лише ребра комірок (будучи, зокрема, сітчастим піноматеріалом), де органічний желеподібний матеріал є вбудованим у даний піноматеріал, утворюючи принаймні частину цих ребер комірок. В одному із кращих варіантів здійснення винаходу зазначений органічний желеподібний матеріал утворює включення гелю в ребрах комірок і/або стінках комірок. Таким чином, фізичні властивості даного піноматеріалу змінюються завдяки наявності вищезгаданих включень органогелю в ребрах комірок і/або стінках комірок. Інші особливості та переваги даного винаходу буде з'ясовано в подальшому описі деяких конкретних варіантів здійснення способу виготовлення еластичного поліуретанового піноматеріалу згідно з даним винаходом. Даний винахід спрямований на спосіб виготовлення еластичного поліуретанового піноматеріалу. Використовуваний тут термін «поліуретановий піноматеріал» стосується не тільки чистого поліуретанового піноматеріалу, а охоплює собою також полісечовинні модифіковані поліуретанові піноматеріали. Терміном «еластичний» характеризуються піноматеріали, які мають твердість ILD 40% менше 500 H. Таким чином, ним охоплюються також м'які та надм'які піноматеріали. Еластичний поліуретановий піноматеріал згідно з винаходом може призначатися для декількох видів застосування, серед яких особливо підходящими є сидіння та ліжка. У кращому варіанті він має твердість ILD 40%, виміряну у відповідності до стандарту ISO 2439 В, від 60 до 500 H, а в ще кращому варіанті - від 90 до 200 H. Еластичність цього піноматеріалу у випробуваннях на відскакування кульки, виміряна при температурі 20°C згідно з методикою ASTM D 3574 H, у кращому варіанті перевищує 35%, а в ще кращому варіанті є більшою 45%. Густина цього піноматеріалу у кращому варіанті лежить в інтервалі від 3 3 25 до 120 кг/м , у ще кращому варіанті є нижчою 100 кг/м , а в найкращому варіанті є нижчою 80 3 кг/м . Цей піноматеріал у кращому варіанті має відкриту пористість. Еластичний поліуретановий піноматеріал виготовляють шляхом надання можливості реакційній суміші, що містить пороутворювальний засіб, спінюватися. Пороутворювальний засіб у кращому варіанті містить воду, яка реагує з ізоціанатними групами, утворюючи газоподібний двоокис вуглецю. Разом зі звичайною змішувальною технологією може використовуватися відома технологія одноразових напівфорполімерів або повних форполімерів, і піноматеріали можуть виготовлятися у формі катаних листових заготовок, пресованих заготовок і т. п. У технології повних форполімерів для утворення поліуретанового піноматеріалу реакційну суміш 3 UA 106779 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 готують шляхом змішування ізоціанатного форполімеру з водною сумішшю (що містить поверхнево-активний агент). Цей метод використовують, зокрема, для одержання гідрофільних поліуретанових піноматеріалів. У випадку виготовлення еластичного поліуретанового піноматеріалу, що призначається для застосування в сидіннях або ліжках, зазвичай, використовують технологію разових напівфорполімерів. У цих методах поліуретанову реакційну суміш готують шляхом змішування принаймні ізоціанатного компонента з ізоціанатним хімічно активним компонентом. У напівфорполімерній технології ізоціанатний компонент містить ізоціанатний форполімер, і/або ізоціанатний хімічно активний компонент містить ізоціанатний хімічно активний форполімер, котрим, зокрема, є поліоловий форполімер. Головною особливістю способу згідно з даним винаходом є те, що перш, ніж надавати реакційній суміші можливість спінюватися, в ній диспергують принаймні один органічний желеподібний матеріал. Інакше кажучи, органічний желеподібний матеріал розподіляють практично рівномірно по всій рідкій реакційній суміші. Цей органогель можна диспергувати в реакційній суміші шляхом додавання його в неї окремо. Якщо реакційну суміш готують шляхом змішування принаймні одного ізоціанатного компонента з ізоціанатним хімічно активним компонентом, то його можна диспергувати як в одному, так і в обох цих компонентах, а в кращому варіанті - в ізоціанатному хімічно активному компоненті. Органогель є розмірністно стабільним, желеподібним матеріалом. Він складається, головним чином, із рідини, але ця рідини веде себе як тверде тіло завдяки наявності в ній тримірного поперечно зшитого остова. Рідиною в органогелі є органічна речовина, у той час як у гідрогелі нею є вода. Суттєвим недоліком гідрогелів є те, що вони легко висихають через випаровування води. Внаслідок цього гідрогелі твердіють. У способі згідно з даним винаходом цьому не можна запобігти шляхом замикання желеподібного матеріалу в еластичній плівці, оскільки желеподібний матеріал повинен диспергуватися у реакційній суміші. Застосовувати гідрогелі у способі згідно з даним винаходом є незручним ще й тому, що утримувана в них велика кількість води може перешкоджати реакції утворення поліуретанового піноматеріалу, що є дуже небажаним. У зв'язку з цим, у способі згідно з даним винаходом віддається перевага використанню органогелів, що містять органічну рідину. Ця органічна рідина є менш леткою, ніж вода, і/або є зв'язаною в гелі, завдяки чому вона не буде зовсім або майже не буде випаровуватися із желеподібного матеріалу. Зазначений гель у кращому варіанті є безводним і по суті не містить води. Однією із фізичних властивостей гелю є його міцність або жорсткість. Жорсткість гелю, виражену в грамах за Блумом, визначають шляхом вимірювання ваги в грамах, потрібної для вигинання поверхні гелю на відстань 4 мм циліндричним поршнем з площею поперечного розрізу 1 квадратний сантиметр при температурі 23°С. При цьому може застосовуватися стандартна методика British Standard BS 757 (1975). Органогель, використовуваний у способі згідно з даним винаходом, у кращому варіанті має жорсткість принаймні 5 грамів, у ще кращому варіанті - принаймні 10 грамів, а в найкращому варіанті - принаймні 20 грамів. Такі значення жорсткості є достатньо високими, щоб зберігати тримірну конфігурацію гелю, що не стосується форполімерів, котрі, як зазначалося вище, також можуть міститися в реакційній суміші та бути досить в'язкими, але взагалі не демонструвати при цьому жорсткості гелю. Органогель у кращому варіанті має жорсткість менше 700 грамів, у ще кращому варіанті - менше 500 грамів, а в найкращому варіанті - менше 350 грамів. Склад вищезгаданого органічного желеподібного матеріалу може бути різним. До нього можуть входити, наприклад, силіконовий гель, зокрема органосилоксановий гель. Деякі приклади такого гелю описані в патенті США US 4 072 635, включеному тут шляхом посилання. Органічний желеподібний матеріал може містити також ПХВ пластизольний гель. Приклади такого гелю описані в патенті США US 5 330 249, включеному тут шляхом посилання. Підходящими є також пластифіковані маслом термопластичні блок-співполімерні гелі. Приклади цих масляних гелів і, зокрема, SEBS полі(стирол-етилен-бутилен-стирольних) гелів, описані в патентах США US 5 508 334 і US 5 336 708, включених тут шляхом посилання. Ці масляні гелі містять високі рівні пластифікувального масла для надання їм властивостей желатину. Органічний желеподібний матеріал, використовуваний у способі згідно з даним винаходом, у кращому варіанті включає у себе поліуретановий гель. Приклади таких поліуретанових гелів описані в патентах США US 4404296, US 4456642 і US 5362834, включених тут шляхом посилання. Поліуретанові гелі є матеріалами, що мають желеподібну консистенцію і містять поліол або поліоли з певними молекулярними масами в ролі когерентного диспергувального засобу, в котрих є диспергованим полімерний остов, ковалентно зв'язаний уретановими зв'язками. їх можна одержувати, наприклад, за допомогою реакції одного або більше високофункціональних 4 UA 106779 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 поліолів більш високої молекулярної маси з певною кількістю органічного ди- або поліізоціанату при наявності підходящих каталізаторів утворення поліуретану за умови застосування ізоціанатного індексу в інтервалі 15-60 і за умови, що ізоціанатний компонент або поліоловий компонент має певну мінімальну функціональність і що даний поліол практично не містить будьякого поліолу з числом OH більше 112 або молекулярною масою нижче 800. Приготовані таким чином безводні поліуретанові гелі містять високомолекулярну, ковалентно зшиту поліуретанову матрицю, дисперговану в рідкому диспергувальному засобі (поліолі), міцно зв'язаному в цій матриці. Зазначеним рідким диспергувальним засобом є полігідрокси (поліолова) сполука, яка має молекулярну масу в інтервалі від 1000 до 12000, число OH в інтервалі від 20 до 112 і не містить гідрокси-сполук з молекулярною масою нижче 800. Перевагою цих поліуретанових гелів є те, що їхню консистенцію можна змінювати від желеподібного або желатинового стану до стану твердого желе шляхом змінювання ізоціанатного індексу та функціональності сировинних матеріалів, а також те, що вони мають чудову стабільність, навіть при високих температурах, завдяки тому, що поліоловий диспергувальний засіб є міцно зв'язаним у гелі. Ці гелі можуть одержуватися за допомогою так званого одноразового процесу або форполімерного процесу, як це більш докладно описано в патенті США US 4456642. Одержані таким чином гелі можуть використовуватися у широкому різноманітті форм - грануляту, плівок, формованих виробів. У тих випадках, коли гель потрібно примішувати до складу для утворення поліуретану, особливо підходящою серед вищезазначених форм є гелевий гранулят. До гель-утворювального складу може входити до 50 % активного інгредієнту. Активними інгредієнтами тут звуться будь-які добавки, що можуть бути бажаними для користувача, тобто такі, як біоциди, ароматизатори, протиалергічні засоби, фунгіциди, матеріали змінення фази (PCM) тощо. Ці інгредієнти у кращому варіанті змішують з поліоловим компонентом або диспергують у ньому перед об'єднанням з цим поліолем інших реагентів. Органогелі, що містять активні інгредієнти, мають ту перевагу над відомими поліуретановими піноматеріалами, що в них спрямована назовні міграція навіть твердих або низьколетких активних інгредієнтів залишається активною протягом тривалого відтинку часу. До гелю можуть додаватися також наповнювачі інших типів, такі як порошки, наночастки, мікросфери синтетичних або природних матеріалів. Органогель, як правило, є диспергованим у реакційній суміші у кількості принаймні 0,1 %(мас), у кращому варіанті - у кількості принаймні 1 %(мас), у ще кращому варіанті -у кількості принаймні 5 %(мас), а в найкращому варіанті - у кількості принаймні 10 %(мас). Кількість органогелю, диспергованого в реакційній суміші, у кращому варіанті є меншою 40 %(мас), у ще кращому варіанті - меншою 30 %(мас), а в найкращому варіанті - меншою 20 %(мас). Ці відсотки взяті в розрахунку від загальної маси поліуретанового піноматеріалу, приготованого із зазначеної реакційної суміші. Органогель у кращому варіанті є диспергованим у реакційній суміші у формі часток, які 3 3 мають середній об'єм в інтервалі від 0,001 до 10 мм , у кращому варіанті - більше 0,01 мм , а в 3 3 ще кращому варіанті - більше 0,1 мм , і в кращому варіанті - менше 2 мм , а в ще кращому 3 варіанті - менше 0,5 мм . Такі розміри часток можуть досягатися шляхом додавання органогелю у формі часток, зокрема у формі гранул або порошку, або шляхом додавання більш грубих шматків желеподібного матеріалу та гомогенізації цих желеподібних шматків. Це додавання може здійснюватися в самій реакційній суміші і/або в одному або більше компонентах, що змішуються, утворюючи дану реакційну суміш. Завдяки тому, що органічний желеподібний матеріал диспергується в реакційній суміші, не розчиняючись у ній повністю, дисперговані частки органогелю вбудовуються в еластичний поліуретановий піноматеріал під час розростання піни, зокрема, в ребрах і/або стінках його комірок. Органогель утворює включення в цих ребрах і/або стінках комірок. На поверхні поділу між поліуретановим матеріалом та органічним желеподібним матеріалом деякі компоненти реакції поліуретанового матеріалу можуть проникати в органічний желеподібний матеріал, у результаті чого може зростати адгезія між обома цими матеріалами. Якщо органічний желеподібний матеріал містить хімічно активні групи, котрі можуть вступати в реакцію з одним або більше компонентів реакції поліуретанового матеріалу, то між цими обома матеріалами може також утворюватися хімічний зв'язок, внаслідок чого буде виникати потужна !мобілізація поліуретанового гелю у поліуретановій піні. Наявність включень органогелю в ребрах комірок і/або стінках комірок поліуретанового піноматеріалу впливає на фізичні та термофізіологічні властивості останнього. Включення можуть, наприклад, знизити напруження при розтягуванні піноматеріалу, покращуючи, таким чином, властивості, що стосуються розподілу тиску. З іншого боку вони можуть також зробити піноматеріал більш м'яким, на дотик подібним до желе і, таким чином, підвищити комфортність 5 UA 106779 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 піноматеріалу. Вони можуть впливати також на теплоємність піноматеріалу і навіть на його теплопровідність, роблячи його більш холодним на дотик. Оскільки частки гелю певною мірою впливають також на піноутворення, вони можуть збільшувати вміст відкритих комірок піноматеріалу. Наявність включень іншого матеріалу в поліуретановому матеріалі із еластичної піни може знижувати також деякі фізичні властивості піни, наприклад, її залишкову деформацію стискання в мокрому стані. Проте було знайдено, що залишкова деформація стискання піноматеріалу в мокрому стані може бути покращена шляхом застосування поліолу, який має високий вміст оксіетиленових одиниць. Як зазначалося вище, реакційну суміш у кращому варіанті готують шляхом змішування принаймні одного ізоціанатного компонента з ізоціанатним хімічно активним компонентом. Органогель може диспергуватися в самій реакційній суміші, в ізоціанатному компоненті і/або в ізоціанатному хімічно активному компоненті. Поліізоціанатний компонент містить зазвичай лише одну поліізоціанатну сполуку, але в разі потреби він може містити також декілька і більше поліізоціанатних сполук (поліізоціанатів). Органічними поліізоціанатами, котрі у звичайній практиці використовуються у виробництві еластичних поліуретанових піноматеріалів, є аліфатичні, циклоаліфатичні та араліфатичні поліізоціанати, а також ароматичні поліізоціанати, такі як продажний TDI (толуолдіізоціанат), MDI (дифенілметандіізоціанат) та сирий або полімерний MDI. Полімерний MDI може містити принаймні 70 % за масою чистого MDI (4,4'-ізомер або суміш ізомерів) і до 30 % за масою так званого полімерного MDI, що містить від 25 до 65 % за масою діізоціанатів і решту із найрізноманітніших поліметилен-поліфенілен-поліізоціанатів, що мають більше 2 ізоціанатних функціональних груп. Можуть використовуватися також суміші складів із чистого MDI і полімерного MDI, що містять у більш високих пропорціях (до 100 %) вищезгадані поліізоціанати вищої функціональності. Можуть використовуватися також модифіковані ізоціанати. Такі ізоціанати в загальному випадку готують за допомогою реакції продажного ізоціанату, наприклад TDI або MDI, з низькомолекулярним діолом або аміном. Модифіковані ізоціанати можуть готуватися також за допомогою реакції між ізоціанатами, що дає ізоціанати, які містять алофанатові, уретонімінові, карбодіімідні або ізоціануратові зв'язки. Модифіковані форми MDI ізоціанату, включаючи полісечовинні дисперсії у MDI, були описані, наприклад, в EP-A-O 103 996. Ізоціанатний хімічно активний компонент може містити, крім того, один або більше твердих полімерів, що не є органогелями, стабільно диспергованих в цьому компоненті. Способи одержання стабільно диспергованих полімерів у поліолах з утворенням полімерних поліолів є добре відомими в даній галузі. Основними патентами в цій царині є US 3383351 і US 3304273. Такі склади можуть одержуватися шляхом полімеризації одного або більше етилен-ненасичених мономерів, розчинених або диспергованих у поліолі при наявності каталізатора вільних радикалів з утворенням стабільної дисперсії полімерних часток у поліолі. Ці полімер-поліолові склади мають ту цінну властивість, що вони надають приготованим із них поліуретановим піноматеріалам більш високої несучої здатності, ніж та, що забезпечується відповідними немодифікованими поліолами. До їх числа належать також поліоли, подібні описаним у патентах США US 3325421 і US 4374209. У виготовленні полімер-поліолів можуть використовуватися найрізноманітніші мономери. Для цього можуть використовуватися численні етилен-ненасичені мономери, описані у попередніх патентах, а також полісечовинні та поліуретанові суспензійні полімери. Такими мономерами, зокрема, можуть бути стирол і його похідні, такі як параметилстирол, акрилати, метакрилати, такі як метилметакрилат, акрилонітрил та інші нітрилові похідні, такі як метакрилонітрил, тощо. Може використовуватися також вініліденхлорид. Мономерними сумішами, кращими для застосування у виготовленні полімер-поліолу, є суміші акрилонітрилу і стиролу (SAN поліоли) або акрилонітрилу, стиролу і вініліденхлориду. Для уникнення негативного впливу часток органогелю і твердих полімерних часток на залишкову деформацію стискання піноматеріалу в мокрому стані, ізоціанатний хімічно активний компонент у кращому варіанті містить перелічені нижче ізоціанатні хімічно активні сполуки в зазначених кількостях, виражених у масових частинах відносно 100 масових частин його загальної кількості (за винятком води та будь-якого органогелю або диспергованого в ньому твердого полімеру): a) від 50 до 80 частин одного або більше поліоксіалкіленових поліолів, які містять оксіетиленові одиниці в кількості принаймні 40 %(мас.) оксіалкіленових одиниць поліоксіалкіленового поліолу, мають гідроксильне число в інтервалі від 20 до 100, у кращому варіанті в інтервалі від 20 до 60, і номінальну функціональність від 2 до 4; і 6 UA 106779 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 b) від 20 до 50 частин одного або більше додаткових поліоксіалкіленових поліолів, які не містять оксіетиленових одиниць або містять оксіетиленові одиниці в кількості менше 40 %(мас.) від оксіалкіленових одиниць зазначеного додаткового поліоксіалкіленового поліолу і мають гідроксильне число в інтервалі від 20 до 100, у кращому варіанті - в інтервалі від 20 до 60, і номінальну функціональність від 2 до 4. Використовуваний тут термін "номінальна функціональність" означає функціональність (число гідроксильних груп на молекулу) поліолу з припущенням того, що функціональність поліоксіалкіленового поліолу дорівнює функціональності (числу активних атомів водню на молекулу) ініціатора, використовуваного в його виготовленні, хоча на практиці вона часто є трохи меншою через деяку ненасиченість на кінцях. У випадку використання двох і більше ініціаторів, тобто коли отримують суміш поліоксіалкіленових поліолів, кожний із різних поліолів цієї суміші повинен розглядатися як окремий поліол (хімічно активна ізоціанатна сполука). Ініціатором при цьому може бути, наприклад, гліцерин, триметилолпропан або діетилентриамін. Всі указані в даному описі частини і відсотки виражені в масовому співвідношенні. Термін «гідроксильне число» означає кількість міліграмів KOH, що є еквівалентними одному граму зразка поліолу, тобто еквівалентна вага поліолу = 56100 / гідроксильне число. Поліоксіалкіленові поліоли типу а, у котрих вміст оксіетиленових одиниць складає принаймні 40 %(мас), тобто поліол або поліоли, багаті на EO, у кращому варіанті використовуються в кількості принаймні 55 частин, у ще кращому варіанті - у кількості принаймні 60 частин, а в найкращому варіанті - у кількості принаймні 65 частин на 100 частин сполук, що містять ізоціанатні хімічно активні групи. У кращому варіанті вони використовуються в кількості менше 75 частин на 100 частин сполук, що містять ізоціанатні хімічно активні групи, з погляду одержання якомога кращих механічних властивостей, а отже з погляду підтримування якомога кращої технологічності. Велика кількість багатих на EO поліолів (або поліолу) збільшує також уміст відкритих комірок піноматеріалу. Перевага піни з відкритими порами полягає в тому, що вона не скорочується після її виготовлення і не потребує проведення окремої стадії руйнування або сіткоутворення, яка є бажаною для звичайних високоеластичних поліуретанових піноматеріалів. Багаті на EO поліоли у кращому варіанті містять оксіетиленові одиниці в кількості принаймні 50 %(мас), у ще кращому варіанті - принаймні 60 %(мас), а в найкращому варіанті - принаймні 70 %(мас.) від оксіалкіленових одиниць поліоксіалкіленового поліолу. У кращому варіанті багаті на EO поліоли містять оксіетиленові одиниці в кількості менше 90 %(мас), у кращому варіанті - менше 85 %(мас), а в ще кращому варіанті - менше 80 %(мас.) відносно оксіалкіленових одиниць поліоксіалкіленового поліолу. У додаток до оксіетиленових одиниць, оксіалкіленові ланцюги, зазвичай, містять оксипропіленові одиниці. Частина етиленоксиду (зокрема, менше 25% оксіалкіленових одиниць) може використовуватися для замикання кінців оксіалкіленових ланцюгів і, таким чином, поліол буде мати більш високий уміст первинних гідроксилів. Так, наприклад, уміст первинних OH у них перевищує 50%. Таким чином, поліол має більш високу хімічну активність щодо ізоціанатів. Решта оксіетиленових одиниць повинна розподілятися по оксіалкіленовому ланцюгу, причому у кращому варіанті це повинно відбуватися хаотично. Окрім багатих на EO поліолів типу а та інших поліолів типу b (що мають менший вміст EO), хімічно активні ізоціанатні сполуки можуть містити інші сполуки, які мають відносно велику еквівалентну вагу і, зокрема, які мають еквівалентну вагу більше 561 (= 56100/100). До числа таких сполук входять, наприклад, поліестери, що містять первинні або вторинні гідроксильні групи, а також поліаміни. Проте хімічно активні ізоціанатні сполуки у кращому варіанті містять, у розрахунку на 100 частин, принаймні 85 частин, а в ще кращому варіанті - принаймні 95 частин багатих на EO поліолів типу а та інших поліолів типу b (що є поліетерними поліолами). Спосіб згідно з даним винаходом дозволяє одержувати піноматеріали, які мають: опір розриву, величина котрого, виміряна у відповідності до стандарту ASTM D3574 F, є вищою 1 Н/см; видовження, величина котрого, виміряна у відповідності до стандарту EN ISO 1798, є більшою 100 %; і міцність при розтягуванні, величина котрої, виміряна у відповідності до стандарту EN ISO 1798, є вищою 50 кПа, а в кращому варіанті - вищою 70 кПа. Кращим піноутворювальним засобом для використання у способі згідно з даним винаходом є вода, яка в разі потреби може об'єднуватися з фізичним спінювальним засобом, наприклад, з низькокиплячою фторорганічною сполукою. Фахівцеві в даній галузі добре відомо, що кількістю спінювального засобу можна варіювати з метою одержання піни бажаної густини. У кращому варіанті здійснення винаходу єдиним використовуваним піноутворювальним засобом є вода. Ізоціанатний індекс (NCO індекс) реакційної системи може варіювати в інтервалі від 80 до 120, 7 UA 106779 C2 5 але у кращому варіанті він є вищим 90, а в ще кращому варіанті - вищим 100. Більш високий ізоціанатний індекс може сприяти підвищенню твердості вироблюваної піни. До складу піноматеріалу згідно з даним винаходом можуть входити одна або більше добавок, звичайних для складів поліуретанових піноматеріалів. Такими добавками можуть бути, наприклад: каталізатори - третинні аміни та сполуки олова; поверхнево-активні речовини і стабілізатори піни, наприклад, співполімери силоксану та оксіалкілену; антипірени; органічні та неорганічні наповнювачі; пігменти; засоби пригнічення так званого ефекту киплячої піни, такі як полідиметилсилоксани; та антиадгезийні засоби для змащування засобів формування усередині. 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Спосіб виготовлення еластичного поліуретанового піноматеріалу, де реакційній суміші, що містить пороутворюючий засіб, надають можливість спінюватися з утворенням поліуретанового піноматеріалу, де зазначений спосіб відрізняється тим, що, перш ніж зазначеній реакційній суміші надавати можливість спінюватися, в ній диспергують принаймні один органічний гелеподібний матеріал. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зазначений органічний гелеподібний матеріал диспергують у реакційній суміші в кількості принаймні 0,1 % мас., у кращому варіанті - в кількості принаймні 1 % мас., у ще кращому варіанті - в кількості принаймні 5 % мас., а в найкращому варіанті - в кількості принаймні 10 % мас., де вказані відсотки взяті в розрахунку від загальної маси поліуретанового піноматеріалу, приготованого із зазначеної реакційної суміші. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що зазначений органічний гелеподібний матеріал диспергують у реакційній суміші в кількості менше 40 % мас., у кращому варіанті менше 30 % мас., а в ще кращому варіанті менше 20 % мас., де відсотки взяті в розрахунку від загальної маси поліуретанового піноматеріалу, приготованого із зазначеної реакційної суміші. 4. Спосіб за будь-яким із пп. 1-3, який відрізняється тим, що зазначеним органічним гелеподібним матеріалом є гель, вибраний із групи, що складається із поліуретанових гелів, пластифікованих маслом термопластичних блок-співполімерних гелів, зокрема SEBS (полі[стирол-b-(етилен-співбутилен)-b-стирол])гелів, силіконових гелів і ПХВ пластизольних гелів, де органічним гелеподібним матеріалом у кращому варіанті є поліуретановий гель. 5. Спосіб за будь-яким із пп. 1-4, який відрізняється тим, що зазначений органічний гелеподібний матеріал диспергують у зазначеній реакційній суміші у формі частинок, що мають 3 середній об'єм в інтервалі від 0,001 до 10 мм , причому зазначений середній об'єм у кращому 3 3 варіанті є більшим 0,01 мм , а в ще кращому варіанті - більшим 0,1 мм , і в кращому варіанті 3 3 меншим 2 мм , а в ще кращому варіанті - меншим 0,5 мм . 6. Спосіб за будь-яким із пп. 1-5, який відрізняється тим, що зазначеною реакційною сумішшю є поліуретанова реакційна суміш, яку готують шляхом змішування принаймні ізоціанатного компонента з хімічно активним відносно ізоціанату компонентом, де принаймні частину зазначеного органічного гелеподібного матеріалу диспергують в зазначеному ізоціанатному хімічно активному компоненті перед його змішуванням з ізоціанатним компонентом. 7. Спосіб за будь-яким із пп. 1-6, який відрізняється тим, що зазначеною реакційною сумішшю є поліуретанова реакційна суміш, приготована шляхом змішування принаймні ізоціанатного компонента з хімічно активним відносно ізоціанату компонентом, де хімічно активний відносно ізоціанату компонент містить перелічені нижче хімічно активні відносно ізоціанату сполуки в кількостях, виражених у масових частинах від його загальної кількості, прийнятої за 100 масових частин: a) від 50 до 80 частин одного або більше поліоксіалкіленових поліолів, що містять оксіетиленові одиниці в кількості принаймні 40 % мас., у кращому варіанті - принаймні 50 % мас., у ще кращому варіанті - принаймні 60 % мас., а в найкращому варіанті - принаймні 70 % мас. від оксіалкіленових одиниць поліоксіалкіленового поліолу і мають гідроксильне число в інтервалі від 20 до 100, у кращому варіанті - в інтервалі від 20 до 60 та номінальну функціональність від 2 до 4, причому вміст оксіетиленових одиниць є меншим 90 % мас., у кращому варіанті - меншим 85 % мас., а в ще кращому варіанті - меншим 80 % (мас.) від оксіалкіленових одиниць поліоксіалкіленового поліолу; і b) від 20 до 50 частин одного або більше додаткових поліоксіалкіленових поліолів, які не містять оксіетиленових одиниць або містять оксіетиленові одиниці в кількості менше 40 % мас. від оксіалкіленових одиниць зазначеного додаткового поліоксіалкіленового поліолу і мають гідроксильне число в інтервалі від 20 до 100, у кращому варіанті - в інтервалі від 20 до 60, і номінальну функціональність від 2 до 4, причому хімічно активні відносно ізоціанату сполуки 8 UA 106779 C2 5 10 15 20 25 30 35 містять відносно вищезгаданої загальної кількості, прийнятої за 100 масових частин, у кращому варіанті принаймні 85 частин, у ще кращому варіанті принаймні 95 частин зазначених одного або більше поліоксіалкіленових поліолів і зазначених одного або більше додаткових поліоксіалкіленових поліолів. 8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що хімічно активні відносно ізоціанату сполуки містять відносно вищезгаданої загальної кількості, прийнятої за 100 масових частин, принаймні 55 масових частин, у кращому варіанті принаймні 60 масових частин, у ще кращому варіанті принаймні 65 масових частин зазначених одного або більше поліоксіалкіленових поліолів, які містять оксіетиленові одиниці в кількості принаймні 40 % мас. 9. Спосіб за п. 7 або п. 8, який відрізняється тим, що ізоціанатні хімічно активні сполуки містять, відносно вищезгаданої загальної кількості, прийнятої за 100 масових частин, менше 75 масових частин зазначених одного або більше поліоксіалкіленових поліолів, які містять оксіетиленові одиниці в кількості принаймні 40 % мас. 10. Еластичний поліуретановий піноматеріал, виготовлений відповідно до способу за будь-яким із пп. 1-9. 11. Еластичний поліуретановий піноматеріал за п. 10, який відрізняється тим, що зазначений органічний гелеподібний матеріал введений у цей піноматеріал з утворенням принаймні частини ребер комірок, причому органічний гелеподібний матеріал утворює, зокрема, включення в зазначених ребрах комірок. 12. Еластичний поліуретановий піноматеріал за п. 10, який відрізняється тим, що зазначений органічний гелеподібний матеріал введений у піноматеріал з утворенням принаймні частини ребер комірок і/або стінок комірок, причому органічний гелеподібний матеріал утворює, зокрема, включення в зазначених ребрах комірок і/або стінках комірок. 13. Еластичний поліуретановий піноматеріал за будь-яким із пп. 10-12, який відрізняється тим, що реакційна суміш містить таку кількість зазначеного спінювального засобу, що виготовлений 3 поліуретановий піноматеріал має густину в інтервалі від 25 до 120 кг/м , де густина 3 виготовленого поліуретанового піноматеріалу у кращому варіанті є нижчою 100 кг/м , а в ще 3 кращому варіанті - нижчою 80 кг/м . 14. Еластичний поліуретановий піноматеріал за будь-яким із пп. 10-13, який відрізняється тим, що виготовлений поліуретановий піноматеріал має еластичність, яка, за результатами вимірювань при 20 °С відповідно до методики ASTM D 3574 Н, є більшою 35 %, а в кращому варіанті - більшою 45 %. 15. Еластичний поліуретановий піноматеріал за будь-яким із пп. 10-14, який відрізняється тим, що виготовлений поліуретановий піноматеріал має жорсткість ILD 40 %, яка за результатами вимірювань у відповідності до стандарту ISO 2439 В, лежить в інтервалі від 60 до 500 Н, а в кращому варіанті - в інтервалі від 75 до 200 Н. Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9