JP2003533565A - 分散結晶性ポリエステルを含有するポリウレタン - Google Patents

分散結晶性ポリエステルを含有するポリウレタン

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Abstract

(57)【要約】 有機ポリイソシアネートと、イソシアネート反応性化合物と、可融性ポリマーとを発泡させることにより、レジリエントなポリウレタンフォームを製造する方法が開示される。フォームの他の特性、例えば引張り強さや伸び率に不都合な影響を与えることなしに、フォームの硬度が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、フォームの他の性質に不都合に影響を与えることなしに、耐力と湿
潤老化に対する抵抗とが改善されたフォームを製造する方法に関する。加えて、
本発明は、この方法により製造されたフレキシブルなフォームに関する。
【0002】 フレキシブルなポリウレタンフォームはよく知られた商品である。フレキシブ
ルなフォームは一般的に云って、製造時に用いられるプロセスによって、モール
デッド・フォームまたはフリーライズ・フォームに特徴付けられる。高レジリエ
ンス(HR)を有するフレキシブルなフォームは、非HRフォームまたはコンベ
ンショナルなフォームよりも高い快適係数または支持係数、および、より高いレ
ジリエンスを有するものとして特徴付けられる。フレキシブルなフォームは一般
的には、イソシアネート、高当量ポリオール、反応性発泡剤としての水、および
、適切な触媒、架橋剤および界面活性剤を採用して調製される。
【0003】 このようなフォームの耐力は一般には、押込力撓み(IFD)および/または
圧縮力撓み(CFD)という用語で表現される。これらの測定値は、加えられた
荷重、例えば人が椅子のフォームクッションまたは自動車シートに座ったときの
荷重、またはマットレス上に横たわったときの荷重に耐えるフォームの能力を表
す。耐力を改善すると、いくつかの潜在的な利点が提供される。例えば、耐力を
改善することにより、より低いフォーム密度で同等の製品性能を獲得することが
可能になり、従って、シートまたはマットレスを製造するのに必要な材料量を低
減することができる。
【0004】 フォームの耐力を改善するためのいくつかの技術が知られている。例えば配合
物中に有機充填剤および/または無機充填剤を添加することができる。しかし、
こうすると、フォームの密度が高くなる一方、破断点伸びおよび引裂強さが実質
的に低下してしまう。また充填剤を使用すると、フォームの老化特性が悪化する
。ポリオール成分の当量を低減できるものの、このことは伸びの損失を引き起こ
し、ポリウレタンのガラス転移温度を上昇させる一方、フォームのレジリエンス
に悪影響を及ぼす。
【0005】 米国特許第4,098,729号明細書には、フォームの硬度を改善するため
に、2よりも高い官能価を有する高融点架橋剤を使用することが記載されている
【0006】 さらに、ある種の結晶性または準結晶性の充填剤の使用が、耐力改善のために
試みられた。米国特許第4,243,755号明細書には、7ミクロンを下回る
粒度を有する、現場生産された充填剤を有する強化ポリウレタンフォームを製造
する方法が主張されている。米国特許第4,323,657号明細書は高融点ポ
リヒドロキシル化合物の再分散可能な分散系を、このような分散系の調製方法と
共に細かく開示している。この明細書には、このようなポリヒドロキシル化合物
は、この化合物から形成されるポリウレタン製品を製造するときに達する最高温
度よりも高い融点を有すると記載されている。従ってこのような化合物は、真の
充填剤として作用する。
【0007】 米国特許第4,302,551号明細書は、所定のポリマー分散系でウレタン
基、イソシアヌレート基またはその両方を有する硬質気泡フォームを調製する方
法に関する。
【0008】 米国特許第4,560,708号明細書には、ポリヒドロキシル化合物中の分
散相として結晶性のエチレン不飽和ポリエステルを使用することが主張されてい
る。このような結晶懸濁液は好ましくは、ポリウレタン基含有ポリイソシアヌレ
ートポリマーを調製するのに使用される。
【0009】 米国特許第4,435,537号明細書は、特定のポリヒドロキシル化合物中
に分散させられた特定の芳香族ポリエステルから成る保存安定性を有する分散系
に関する。この技術の鍵となるのは、15〜3000mPasでなければならな
い、ポリエステルの150℃での融解粘度である。
【0010】 このように、引張り強度、引裂強度、伸び率、密度、乾燥および湿潤圧縮永久
歪み、レジリエンスおよび通気量のような他の重要な特性を許容可能な限度内に
維持しつつ、フレキシブルなポリウレタンフォームの耐力を改善する新しい方法
が望まれる。さらに、耐力を改善する技術が、一般に利用可能な発泡装置を使用
して、しかもフレキシブルなポリウレタンフォームを製作するのに目下使用され
ているものと同様の他の処理条件下で実施できることが望まれる。
【0011】 驚くべきことに、特定の可融性ポリマーを含有するポリウレタンフォームが耐
力(硬度)を増大させ、このような可溶性ポリマーの不存在において生成された
フォームよりも高い耐湿潤老化を有することが判った。このような改善されたポ
リウレタンフォームは、フォームの他の特性に悪影響を及ぼすことなしに得られ
る。
【0012】 1つの観点において、本発明は、ポリウレタン製品を製造する方法であって、
該方法が、以下の混合物、すなわち: (a) 少なくとも1つの有機ポリイソシアネートと、 (b1) 2〜8の官能価と20〜140のヒドロキシル価とを有する少なく
とも1つの50〜99重量パーセントのイソシアネート反応性材料、 (b2) (1) 45℃〜180℃の融点と、(2) °Kで測定して0.
65未満のTg/Tmとを有し、かつ(3) 可融性ポリマーと他のポリウレタン
成分との算出された複合相互作用パラメータ(chi)が400°Kの絶対温度
で2未満または300°Kで1.6のchiを上回る、実質的に芳香族化合物を
含有しない1〜50重量パーセントのイソシアネート反応性の可融性ポリマー との混合物を、 (c) 任意には発泡剤の存在において、さらに、 (d) 任意にはポリウレタンフォームの製造に関してそれ自体は知られてい
る助剤の存在において、 反応させることにより行い、 前記重量パーセントは前記(b)の総量に基づいており、前記(b2)はポリ
ウレタン反応の内部発熱を介してポリウレタン製造プロセス中に溶融されるか、
または、ポリウレタン反応前またはポリウレタン反応中に外部加熱により溶融さ
れ、イソシアネートと反応する 方法である。
【0013】 別の観点では、本発明は、上述の方法の結果として形成されたポリウレタン製
品であり、この製品は、TEM(透過型電子顕微鏡検査)、DMS(動的機械分
光法)またはDSC(示差走査熱量測定)によって証明される結晶微構造を有す
る。
【0014】 さらに別の観点では、本発明は、イソシアネート反応性材料(b1)中で分散
させられた100ミクロン未満の可融性ポリマー(b2)の微粒子の分散系であ
る。
【0015】 さらに別の観点では、本発明は、ポリイソシアネート(a)中で分散させられ
た100ミクロン未満の可融性ポリマー(b2)の微粒子の分散系である。
【0016】 さらに別の観点では、本発明は、過剰のポリイソシアネートと可融性ポリマー
(b2)との反応生成物により得られる、イソシアネートを末端基とするプレポ
リマー、または、可融性ポリマーとポリオール(b1)およびイソシアネートと
の反応により得られる、ヒドロキシルを末端基とするプレポリマーである。
【0017】 さらに別の観点では、本発明は、本明細書中に開示した方法から形成されるフ
ォームである。
【0018】 本発明に従って製造されたフォームは、多数の重要な利点を呈する。本発明に
よれば、ポリウレタンフォームの硬度を増大することが容易に可能であり、しか
もこの場合、他の有益なフォーム特性、例えば弾性およびレジリエンスならびに
フォームの連続気泡の性質を犠牲にする必要はない。さらに、比較的低い単位重
量を有する比較的硬質のフォームを製造することができるか、または、単位重量
または密度を変化させることなく、いかなる所与の発泡系の硬度をも著しく増大
させることができる。
【0019】 本発明によれば、可融性ポリマーを使用して、特にポリウレタンフォームに関
してポリウレタン製品を製造する方法が提供される。可融性ポリマーの使用は、
CFDによって定義付けされるフォーム硬度を増大させる。このような硬度の増
大は、100Kg/m3未満のフォーム密度の減少とともに達成することができ
る。具体的にはこれらのフォームは50Kg/m3未満のフォーム密度を有する
。より好ましくは、40Kg/m3未満の密度を有するフォームである。
【0020】 硬度の増大は、可融性ポリマーの不存在において製造されたフォームよりも概
ね5パーセント大きくなる。フォームは、可融性ポリマーの不存在において製造
されるフォームよりも10パーセント大きい硬度を有することが好ましい。
【0021】 本発明の可融性ポリマーで製造されたフォームはまた、ASTM D−357
4−95により測定された75%湿潤老化圧縮永久歪み(HACS)を改善した
【0022】 可融性ポリマーは室温で結晶構造を有し、その化学組成において好ましくは疎
水性である。例えば、この可融性ポリマーは比較的長い脂肪鎖を有している。
【0023】 本発明と共に使用可能なイソシアネートの一例としては、脂肪族、脂環式、ア
リール脂肪族、芳香族のイソシアネートおよびこれらの混合物が挙げられる。芳
香族イソシアネート、特に芳香族ポリイソシアネートが好ましい。
【0024】 適切な芳香族イソシアネートの例としては、ジフェニルメタンジイソシアネー
ト(MDI)の4,4’−、2,4’−および2,2’−異性体、これらのブレ
ンド、および、ポリマーMDIブレンドおよびモノマーMDIブレンド、トルエ
ン−2,4−および2,6−ジイソシアネート(TDI)、m−およびp−フェ
ニレンジイソシアネート、クロロフェニレン−2,4−ジイソシアネート、ジフ
ェニレン−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジイソシアネート−3,3
’−ジメチルジフェニル、3−メチルジフェニル−メタン−4,4’−ジイソシ
アネートおよびジフェニルエーテルジイソシアネートおよび2,4,6−トリイ
ソシアネートトルエンおよび2,4,4’−トリイソシアネートジフェニルエー
テルが挙げられる。
【0025】 イソシアネート混合物、例えばトルエンジイソシアネートの2,4−異性体と
2,6−異性体とから成る、商業的に入手可能な混合物が使用されてよい。本発
明の実践では、未加工ポリイソシアネート、例えばトルエンジアミン混合物のホ
スゲン化によって得られる未加工トルエンジイソシアネート、または、未加工メ
チレンジフェニルアミンのホスゲン化によって得られる未加工ジフェニルメタン
ジイソシアネートが使用されてもよい。TDI/MDIブレンドが使用されても
よい。MDIまたはTDIを基剤とするプレポリマーを使用することもでき、こ
のプレポリマーは、ポリオール(b1)または(b2)、または前述の他のポリ
オールで形成される。過剰のポリイソシアネートをポリオール、例えばアミノ化
ポリオールまたはこれらのイミンまたはエナミン、またはポリアミンと反応させ
ることによって、イソシアネートを末端基とするプレポリマーが調製される。
【0026】 脂肪族ポリイソシアネートの例としては、エチレンジイソシアネート、1,6
−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、シクロヘ
キサン1,4−ジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシ
アネート、上述の芳香族ジイソシアネートの飽和類似物、およびこれらの混合物
が挙げられる。
【0027】 フレキシブルなフォームの製造に際して、好ましいポリイソシアネートは、ト
ルエン−2,4−および2,6−ジイソシアネートまたはMDIまたはTDI/
MDIの組み合わせ、または、これらから製造されたプレポリマーである。
【0028】 フレキシブルなフォームのために、有機ポリイソシアネートおよびイソシアネ
ート反応性化合物は、イソシアネート指数が50〜120の範囲、好ましくは7
5〜110の範囲にあるような量で反応させられる。このイソシアネート指数は
、イソシアネート反応性水素原子当量の総数で、NCO基の数または当量を割り
算し、その商に100を掛け算することにより規定される。
【0029】 本発明に使用されるイソシアネート反応性材料(b1)は、1分子当たり平均
して少なくとも2つのイソシアネート反応性基を有している。イソシアネート反
応性化合物は技術的によく知られており、これには、本明細書中に記載した化合
物、および、他の商業的に入手可能なポリオールおよび/または最大50%の個
体レベルを有するSAN、PIPAまたはPHDのコポリマーポリオールが含ま
れる(PIPAはオルアミンとポリイソシアネートとの反応生成物であり、米国
特許第4,374,209号明細書を参照されたい。PHDはポリウレア分散系
(polyharnstoffdispersion))を意味する)。このようなポリオールは、G. Oert
el著Hanser publishers刊「ポリウレタン・ハンドブック(Polyurethane Handboo
k)」第2版に記載されている。本発明によるポリウレタンフォームを製造するの
に、1つまたは複数のポリオールおよび/または1つまたは複数のコポリマーポ
リオールから成る混合物が使用されてもよい。
【0030】 代表的なポリオール(b1)の例としては、ポリエーテルポリオール、ポリエ
ステルポリオール、ポリヒドロキシを末端基とするアセタール樹脂、ヒドロキシ
ルを末端基とするアミンおよびポリアミンが挙げられる。「ポリオール」という
用語は、本明細書においては、一般的にこのようなイソシアネート反応性化合物
を意味する。これらの、また他の適切なイソシアネート反応性材料の例は米国特
許第4,394,491号明細書により完全に記載されている。この明細書の開
示内容を参考のため本明細書中に引用する。使用可能な別のポリオールの例とし
ては、ポリアルキレンカーボネートを基剤とするポリオール、および、ポリホス
フェートを基剤とするポリオールが挙げられる。酸化アルキレン、例えば酸化エ
チレン、酸化プロピレン、酸化ブチレンまたはこれらの混合物を、2〜8個、好
ましくは2〜6個の活性水素原子を有する開始剤に添加することにより、ポリオ
ールが調製されることが好ましい。このような重合のための触媒作用は、KOH
、CsOH、Ba(OH)2、三フッ化ホウ素、または二重シアン化物複合体(
DMC)触媒、例えばヘキサシアノコバルト酸亜鉛のような触媒を用いて陰イオ
ン作用または陽イオン作用であってよい。不飽和率は0.01meq/gの低さ
であってよい。
【0031】 採用されるポリオールまたはそのブレンドは、製造されるべきポリウレタンの
最終用途に依存する。採用されるポリオールのヒドロキシル価および分子量は、
従って広範囲にわたって変化することができる。一般的には、採用されるポリオ
ールのヒドロキシル価は、約20〜約150の範囲にあってよい。
【0032】 フレキシブルなポリウレタンフォームの製造において、ポリオール(b1)は
ポリエーテルポリオールおよび/またはポリエステルポリオールであることが好
ましい。ポリオールは一般的に2〜5、好ましくは2〜4の範囲の平均官能価と
、20〜100mgKOH/g、好ましくは20〜70mgKOH/gの範囲の
平均ヒドロキシル価とを有する。さらに細かい点としては、特定のフォーム用途
は同様に、ベース・ポリオールの選択に影響を与える。例えば、モールデット・
フォームの場合、ベース・ポリオールのヒドロキシル価は、約20〜約60のオ
ーダであって、酸化エチレン(EO)キャッピングを伴ってよい。スラブ材フォ
ームの場合、ヒドロキシル価は約25〜約75のオーダであってよく、全て酸化
プロピレン(PO)であるか、または混合供給材料EO/POであるか、または
僅かだけEOでキャッピングされる。両技術は(b1)として、上述のコンベン
ショナルなポリオールおよび/またはコポリマーポリオールのブレンドを使用す
る。
【0033】 ポリオール(b1)を製造するための開始剤は一般には、2〜8個の官能基を
有しており、これらの官能基はポリオールと反応することになる。適切な開始剤
分子の例としては、水、有機ジカルボン酸、例えば琥珀酸、アジピン酸、フタル
酸およびテレフタル酸、および多価アルコール、具体的には二価〜八価アルコー
ルまたはジアルキレングリコール、例えばエタンジオール、1,2−および1,
3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,
4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセロール、トリメチロー
ルプロパン、ペンタエリトリトール、ソルビトールおよびサッカロースおよびこ
れらのブレンドが挙げられる。他の開始剤の例としては、線状および環式の化合
物、第三アミン、例えばエタノールジアミン、N−メチルジエタノールアミン、
トリエタノールジアミン、エチレンアミンおよびトルエンジアミンの種々の異性
体を含有する化合物が挙げられる。
【0034】 ポリオール(b1)は、BHTまたは他の適正な酸化防止剤を有し、0.01
meq/gの低さであることが可能な不飽和率(モノール・レベル)を有するこ
とができる。
【0035】 本発明で使用される可融性ポリマー(b2)は、固体結晶質であり、好ましく
は、疎水性ポリエステルポリオールである。このポリオールは、45〜180℃
で相転移させられる。相転移は、融点(Tm)のような特性の変化を意味する。
好ましくは、可融性ポリマーは、45〜140℃で相転移させられる。50〜1
20℃で相転移させられる可融性ポリマーがより好ましい。Tmは、当業者にと
って標準的な技術、例えば示差走査熱量測定によって測定することができる。
【0036】 一般に、可融性ポリマーは、250〜10,000の平均ヒドロキシル当量を
有するポリエステルポリオールである。好ましくは、当量は500〜8,000
である。可融性ポリマー(b2)の官能価は2〜8、より好ましくは2〜4、最
も好ましくは2であり、これにより最適な結晶化を達成する。
【0037】 本発明の可融性ポリマーを製造する方法は、G. Oertel著Hanser publishers刊
「ポリウレタン・ハンドブック(Polyurethane Handbook)」に記載されており、
多官能価カルボン酸およびヒドロキシル化合物の重縮合、ヒドロキシ−カルボン
酸の重縮合、環式エステル(ラクトン)の重合、および、エポキシドによるポリ
カルボン酸無水物の重付加、ならびにヒドロキシル化合物のアルカリ塩と酸塩化
物との反応におけるポリカルボン酸無水物の重付加を含む。エステル交換はヒド
ロキシル化合物でもカルボキシル化合物でも可能である。
【0038】 本発明に使用する好ましい可融性ポリマーは、ラクトンと、開環を開始可能な
開始剤との間の開環重合プロセスから誘導される。ラクトン重合に関して述べた
のと同様の開始剤を使用して、オメガヒドロキシ酸またはエステルの重縮合から
、別の好ましい可融性ポリオールを誘導することもできる。ポリエステルの反復
単位を形成するこのようなラクトン、エステルおよび酸は、環または鎖内に7〜
20個の炭素原子を有する。好ましいのは、環または鎖内に8〜18個の炭素原
子を有するラクトン、エステルおよび酸である。より好ましいのは、環または鎖
内に9〜16個の炭素原子を有するラクトン、エステルおよび酸である。最も好
ましいのは、環または鎖内に11〜16個の炭素原子を有するラクトン、エステ
ルおよび酸である。ラクトン、エステルおよび酸の炭素は、アルキル基、シクロ
アルキル基、アルコキシ基および単環芳香族炭化水素基と置換されてよい。環ま
たは鎖の炭素原子がこのような置換基を含有している場合、ラクトンの環または
鎖上の置換基における炭素原子の総数が約20を超えないことが好ましい。
【0039】 このような可融性ポリマーを製造するのに適した開始剤は、2〜8個の反応座
を有する化合物であり、このような反応座は、触媒に補助されて、または触媒の
補助なしに、ラクトン環を開くことができる。このような反応座の例としては、
ヒドロキシル基、第一または第二アミン基、またはチオール基が挙げられる。好
ましいのは2〜4個のヒドロキシル基を有する開始剤である。
【0040】 開環速度を上昇させるために、種々の触媒を使用することができる。このよう
な触媒は当業者には知られており、塩基性、中性ならびに酸性のエステル交換触
媒である。このような触媒には、第二族遷移金属塩基触媒が含まれる。このよう
な触媒は概ね、総反応性混合物の0.001重量%〜0.5重量%の量で使用さ
れる。
【0041】 ラクトン、エステルおよび酸の重合を開始して続行するための反応条件は、当
業者によく知られている。例えば米国特許第2,933,477号明細書および
同第2,933,478号明細書を参照されたい。これら両明細書の開示内容を
参照により本明細書中に一体化する。
【0042】 可融性ポリマー(b2)の別の例は、アルキレン基中に2〜20個の炭素原子
、好ましくは6〜15個の炭素原子を有するジカルボン酸、好ましくは脂肪族ジ
カルボン酸、および、2〜20個の炭素原子を有する多官能価アルコール、好ま
しくはジオール、好ましくは6〜15個の炭素原子を有するジオールから製造さ
れたポリマーである。二酸は、いかなるエチレン不飽和基(すなわち炭素−炭素
二重結合)をも実質的に有さないことが好ましい。このような酸の例としては、
脂肪族ジカルボン酸、例えばグルタル酸、琥珀酸、アジピン酸、ピメリン酸、ス
ベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、および
脂環式ジカルボン酸、例えば1,3−および1,4−シクロヘキサンジカルボン
酸が挙げられる。一般的には、芳香族ジカルボン酸は適していない。それという
のもその融点が余りにも高く、1000の当量の場合、180℃を上回るからで
ある。二官能価および多官能価アルコールの例は、エチレングリコール、ジエチ
レングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレ
ングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,4−
ブタンジオールおよび1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、1
,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、グリセリン、ネオペン
チルグリコール、トリメチルプロパンである。
【0043】 多官能価カルボン酸とヒドロキシル化合物との重縮合によって調製されたこの
ようなポリエステルは、酸+アルコールの反復単位が合計で最小9個の炭素原子
を有するように、二酸とジオールとから形成されることが好ましい。より好まし
くはこのようなポリエステルは、合計で10〜30個の炭素原子を有する。
【0044】 このようなポリエステルポリオールを製造する方法は、当業者によく知られて
いる。G. Oertel著Hanser publishers刊「ポリウレタン・ハンドブック (Polyur
ethane Handbook) 」第2版を参照されたい。商業的に入手可能なこのようなポ
リエステルポリオールの例は、Degussa-Huls AGによって「DYNACOL73
81」の商標で販売されている、約3500の分子量と65℃の融点とを有する
ポリオール、および、技術小冊子:Dynacoll 7000、湿分硬化ホッ
トメルト接着剤およびシーラントのためのビルディング・ブロック・システム(T
he Building Block System for Moisture Curable Hot Melt Adhesives and Sea
lants)に記載された他の関連製品である。好ましい製品は部分的に結晶性の固体
であるDynacoll 7300シリーズである。他の供給業者からの同様の
化合物を本発明と共に使用することもできる。
【0045】 可融性ポリマー(b2)には、エポキシドによるポリカーボネート無水物の重
付加により生成されたポリエステルポリオールも含まれる。このようなプロセス
は、カルボン酸無水物とエポキシドとから得られる交互の単位を有するコポリマ
ーを生成した。一般には、エポキシドは2〜4個の炭素原子を有し、ポリカーボ
ネート無水物は7〜20個の炭素原子を有する。出発モノマーを製造する方法は
J. Am. Chem. Soc. 85, 654 (1936) に記載されている。
【0046】 可融性ポリマー(b2)は、ポリエステルと、最小2つのヒドロキシル基を有
するアルコールとのエステル交換によって製造されてもよい。好ましいのは2〜
4個のヒドロキシル基を有するアルコールである。このようなポリマーの製造方
法は技術的に知られている。G. Oertel著Hanser publishers刊「ポリウレタン・
ハンドブック (Polyurethane Handbook)」第2版を参照されたい。
【0047】 可融性ポリマー(b2)は、安定剤、特に加水分解を防止するかまたは遅らせ
る製品と組み合わせることができる。このような製品の例は、Rhein Chemie Rhe
inau GMBHから入手可能なStabapol*添加剤である。
【0048】 本発明の可融性ポリマー(b2)を製造するための成分は、上述の望ましい範
囲内に融点またはTmを与えるヒドロキシル当量およびヒドロキシル価を有する
化合物を生成するように選択される。可融性ポリマーの作用および活性により、
発泡系は発泡中に、また反応物中にまだ未反応イソシアネートが残っている間に
、可融性ポリマーの融点またはTmを上回る温度に達する。発泡反応混合物の温
度が、添加された可融性ポリマーの融点またはTmに達しない場合には、系に外
部からの熱を加えるか、または、可融性ポリマーを溶融された形で、他の反応物
とブレンドすることができる。
【0049】 使用される可融性ポリマー(b2)の量は概ね、総ポリオール組成物(b)の
1〜50重量%である。可融性ポリマーの量は(b)の2〜40重量%で存在す
ることが好ましい。より好ましくは可融性ポリマーの量は(b)の2〜30重量
%で存在する。最も好ましくは(b)の2〜20重量%の量が可融性ポリマー(
b2)である。
【0050】 いかなる作用形態理論にも縛られたくはないが、フォームの耐力またはエラス
トマーのE弾性率を所望の通りに増大させる可融性ポリマーを定義付けする4つ
の主な基準があると思われる。第一に、可融性ポリマーは以下のような結晶融点
Tmを有していなければならない。すなわち、結晶融点は(a)成形加工の温度
窓内で可融性ポリマーを溶融可能にするほど充分に低く、(b)可融性ポリマー
が一旦再結晶化してフォームまたはエラストマー中に混和されたら、この可溶性
ポリマーは溶融するのではなく、加工成形物品の最も一般的な使用温度を超えて
も固体状であり続けるほど十分に高く、なければならない。このような融点範囲
は45〜180℃である。好ましくは、融点範囲は50〜150℃である。
【0051】 第二に、最適な「固有結晶化可能性」を得るために、可融性ポリマーは絶対温
度単位で表現される低い比Tg/Tmを有していなければならない。この比は0.
75未満であることが好ましく、より好ましくは0.70未満であり、最も好ま
しくは0.65以下である。
【0052】 第三に、可融性ポリマーは、高温時、従ってTmを上回った時に他の配合成分
から成る混合物との低い複合相互作用パラメータ(composite interaction param
eter)(chi)を有していなければならない。これにより、溶融時に良好な「
相対混和性」を有することによって、可融性ポリマーはこれらの他の成分中で分
散し、イソシアネートと反応可能になる。このような(chi)複合相互作用パ
ラメータは400°Kの温度で2未満であることが好ましく、より好ましくは1
.5未満である。
【0053】 第四に、可融性ポリマーは冷却時に相分離を得るために、好ましくは1.6よ
りも高い、300°Kにおけるchi計算値を有する。
【0054】 「Chi」値はMolecular Simulations, Inc.のCerius2、バージョン3
以上のソフトウェア製品を使用して計算されると便利な、単位のない値である。
計算手順の詳細は、K. ChoiおよびW.H.Jo著、「高分子(Macromolecules)30」1
509〜1514(1997)に記載されている。その開示内容を参考のため、本明細書中に
引用する。chi値の減少で、相対混和性の向上が予測される。計算されたch
i値が1.0以下であると良好な相対混和性が予測される。好ましくは高融点ポ
リマーおよび有機ポリイソシアネートおよび/または最高濃度で使用されるイソ
シアネート反応性成分に対応するchi値が展開されることが好ましい。高融点
ポリマーおよび有機ポリイソシアネートの両方、および、最高濃度で使用される
イソシアネート反応性成分に対応するchi値が展開されることがより好ましい
。さらに、配合プロセス中に直面することになる温度範囲全体、すなわち、約3
00K〜約473K、より好ましくは約350K〜約453Kにわたってchi
値を展開することが好ましい。なお、可融性ポリマーの分子量は、これらの物理
的要件に見合うように調整することができる。
【0055】 上述のchi値は計算されることにより、3000分子量の高融点ポリマーま
たは非晶質ポリマーに対して基準化される。分子量が3,000とは異なる場合
には、比較基準としてchi自体の値の代わりに(chi x MW)/300
0の値を使用することにより、同じ混和性閾値を異なる分子量で、本発明の別の
好ましい実施態様を特定するのに用いることもできる。これらの値はまた、高融
点ポリマーまたは非晶質ポリマーが配合物全体の約0.1の体積分率を構成し、
ポリウレタンまたはポリウレタン/尿素の硬質セグメントの重量分率が約0.3
であるという想定を利用する。なお、可融性ポリマーの分子量は、これらの物理
的要件に見合うように調整することができる。
【0056】 本発明の可融性ポリマーは、可融性ポリマーが活性水素原子を有するポリオー
ル(b1)中に分散させられるように、発泡系中に導入されてよい。可融性ポリ
マーはまた、微細な分布で発泡されるようにバッチまたは系に直接に添加されて
もよい。好ましい実施態様では、可融性ポリマーはポリオール(b1)中に分散
した形で導入される。
【0057】 フレキシブルなフォームの製造に用いられるときに、可融性ポリマー(b2)
がポリオール(b1)中に35ミクロン未満、より好ましくは10ミクロン未満
、さらに好ましくは3ミクロン未満の微粒子として分散させられることが重要で
ある。このことは、発泡反応中の(b2)の溶融をより速くし、しかも、最終的
なポリウレタン・マトリックス中の、イソシアネートと反応した可融性ポリマー
の分布をより良好にすることができる。可融性ポリマー(b2)を(b1)中に
分散させるためのいくつかの方法のうち、(b1)中に(b2)の極めて微細な
粒子を得るための最良の手順は、低温ポリオール(b1)中に、強い攪拌状態下
で溶融された(b2)を注入または射出することである。低温とは、室温または
40℃以下の温度を意味する。ポリオール(b1)は単独で使用することができ
、または、ポリオール配合物の他の成分と予めブレンドした後、溶融されたポリ
マー(b2)に添加することもできる。溶融されたポリマー(b2)を注ぐ前に
シード(Seed)および/または安定剤を(b1)に添加することができる。
この場合、(b2)の融点に達するまで、(b1)と(b2)とを一緒に加熱し
て、次いで攪拌しながら全てを冷却することも可能である。微粒子を得る別の可
能な方法は、溶融された形で可融性ポリマー(b2)を発泡機械の混合ヘッド内
に直接に射出し、従ってポリオール(b1)と、水と、触媒と、界面活性剤と、
他の添加剤とから成るブレンド中に可融性ポリマーを瞬時に分散させることであ
る。このような射出は、成分系全体がイソシアネートと接触させられる前に行わ
れる。別の任意の手段は、溶融されたポリマー(b2)を機械の混合ヘッドのイ
ソシアネート流に射出することであり、従ってポリマー(b2)をこれがポリオ
ール・ブレンド中に分散させられる前に反応させることができる。第四の方法は
、可融性ポリマー(b2)の粒子を室温で微粉化し、適切な固化防止剤、湿潤剤
および/または安定剤を添加することにある。次いでこの粉末(b2)をポリオ
ール(b1)中で攪拌しながら室温で分散させることができる。通常、このよう
な分散プロセス中に達する温度は、ポリマー(b2)の融点には達しない。最後
に、適切な溶剤中にポリマーを溶解するという別の任意手段がある。この溶剤は
反応発熱下で蒸発し、ポリマーをポリウレタン成分中に沈殿させ、反応させるこ
とになる。このような溶剤の例は塩化メチレンである。
【0058】 これらの可能性の全ては、ポリマー(b2)とイソシアネートとを反応させる
ことにより、または、(b2)とイソシアネートとを(b1)の存在において攪
拌しながら反応させることにより形成されたプレポリマーで実践することができ
る。適切な触媒を使用して(b1)中で(b2)をエステル交換すること、また
は、ポリオール(b1)中で(b2)を現場生産することさえも可能である。
【0059】 ポリウレタンフォームを形成するのに使用される可融性ポリマー(b2)とイ
ソシアネートとの反応生成物が、フォーム成分の残余と過度の相容性を有さず、
これにより、引き続いて行われるフォームの硬化および冷却時に、特徴的な相と
して分離し、結晶化するかまたは再凝固することができる。
【0060】 このような結晶化または凝固を最適化するために、ポリウレタンの硬化および
冷却を調整することができる。例えば、米国特許第3,890,414号明細書
に記載された強制冷却をスラブストック・フォームの場合に実践することができ
、これによりブロックの冷却をスピードアップし、硬化時に一層均一な温度を得
ることができる。他方において、スラブストック・フォームよりも容積比に対し
て著しく大きい表面を有するモールデッド・フォームの場合、型抜き後の後硬化
が、結晶化または凝固されたポリマーのアニールを改善する。一般に、ポリマー
(b2)が溶融時にイソシアネートと反応する時間を有していた場合には、急冷
は有益であると考えられる。
【0061】 ポリマー中での、イソシアネートと反応させられたポリマー(b2)の結晶化
または凝固を組織化してスピードアップするために、ポリウレタン反応物にシー
ドが加えられてよい。例えば、このようなシードとして作用するものとして、コ
ポリマーポリオールのSAN粒子が考えられる。他のシードは、室温で固体状で
ある有機および/または無機化合物であってよい。米国特許第5,489,61
8号明細書、欧州特許第1,018,525号明細書および同第1,018,5
26号明細書に記載された触媒は、この技術にとって重要である。
【0062】 発泡されるべきポリオールの粘度によっては、分散系は、実際の使用には余り
にも高い粘度で形成されることがある。このような場合には、分散媒としてより
低い粘度を有するポリオールまたはポリエーテルモノールを使用することが可能
である。このようにする場合、発泡させられたポリウレタン中にポリエーテルモ
ノールを導入することが軟化効果を引き起こすことを考慮しなければならない。
【0063】 ポリウレタンを基剤とするフォームを製造するためには、発泡剤が一般に必要
となる。フレキシブルなポリウレタンフォームの製造において、発泡剤としては
水が好ましい。水の量は100重量部のポリオールに基づいて、好ましくは0.
5〜10重量部、より好ましくは2〜7重量部である。発泡剤としては、カルボ
ン酸または塩を使用することもできる。フォーム配合物中の水のレベルはイソシ
アネートと反応することにより、発泡素材の発熱全体に影響を与え、フォーム配
合物中の水レベルが高ければ高いほど、発熱も高く、かつ速くなることは明らか
である。従って配合物の水含有率を高くすれば、可融性ポリマー(b2)はより
容易に溶融されることになる。
【0064】 フレキシブルなフォームにとっては好ましくないが、発泡剤を増強するのに、
炭化水素発泡剤を使用することができる。炭化水素は、揮発性C1〜C5炭化水素
である。炭化水素の使用は、欧州特許第421269号明細書および同第695
322号明細書に記載されている。これらの両明細書の開示内容を参考のため本
明細書中に引用する。好ましい炭化水素発泡剤はブタンおよびその異性体、ペン
タンおよびその異性体(シクロペンタンを含む)、およびこれらの組み合わせで
ある。また、発泡助剤として、液状または気体状の二酸化炭素の使用も可能であ
る。
【0065】 発泡剤として、炭化水素、ヒドロクロロフルオロカーボン、ヒドロフルオロカ
ーボンを使用する場合、その量は一般的に、成分(b)の40重量部以下、好ま
しくは成分(b)の30重量部以下である。水および炭化水素、ヒドロクロロフ
ルオロカーボン、またはヒドロフルオロカーボンの組み合わせが発泡剤として使
用されてもよい。
【0066】 前述の重要な成分に加えて、ポリウレタンポリマーを調製する上で或る他の成
分を採用することもしばしば望まれる。これらの付加的な成分には、界面活性剤
、防腐剤、難燃剤、着色剤、酸化防止剤、補強剤、安定剤および充填剤がある。
【0067】 ポリウレタンフォームを形成する際に、発泡反応混合物を、これが硬化するま
で安定化させるために、所定量の界面活性剤を採用することが一般には好ましい
。このような界面活性剤は有利には、液状または固体状の有機シリコーン界面活
性剤から成る。他の界面活性剤の例としては、長鎖アルコールのポリエチレング
リコールエーテル、または長鎖のアルキル酸硫酸エステル、アルキルスルホン酸
エステルおよびアルキルアリールスルホン酸の第三アミン塩またはアルカノール
アミン塩が挙げられる。このような界面活性剤は、つぶれや大規模なむらのある
気泡に対して発泡反応混合物を安定化させるのに充分な量で採用される。典型的
にはこのような目的に対しては、100重量部の総ポリオール(b)当たり、0
.2〜3部の界面活性剤で充分である。
【0068】 ポリオール(および存在するならば水)とポリイソシアネートとの反応のため
に1つまたは複数の触媒を使用することができる。いかなる適切なウレタン触媒
を使用してもよく、その例としては、第三アミン化合物、イソシアネート反応基
を有するアミン、および有機金属化合物が挙げられる。第三アミン化合物の例と
しては、トリエチレンジアミン、N−メチルモルホリン、N,N−ジメチルシク
ロヘキシルアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルエチレン
ジアミン、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、1−メチル−4−ジメチル
アミノエチル−ピペラジン、3−メトキシ−N−ジメチルプロピルアミン、N−
エチルモルホリン、ジメチルエタノールアミン、N−ココモルホリン、N,N−
ジメチル−N’,N’−ジメチルイソプロピルプロピレンジアミン、N,N−ジ
エチル−3−ジエチルアミノプロピルアミンおよびジメチルベンジルアミンが挙
げられる。このようなアミンの塩は、遅延作用触媒として使用することもできる
。有機金属触媒の例としては、有機水銀、有機鉛、有機鉄および有機錫触媒が挙
げられる。有機錫触媒がこれらの中では好ましい。適切な錫触媒の例としては、
塩化第一錫、カルボン酸の錫塩、例えばジブチル錫ジラウレート、ならびに米国
特許第2,846,408号明細書に記載されたような他の有機金属化合物が挙
げられる。ポリイソシアヌレートをもたらすポリイソシアネートの三量化のため
の触媒、例えばアルカリ金属アルコキシドを任意に採用してもよい。アミン触媒
の量は、配合物中で0.02から5%まで様々であってよく、または、配合物中
で0.001〜1%の有機金属触媒を使用することもできる。反応物の発泡また
は硬化をスピードアップするのに、第三アミン基を含有するアミン開始剤に基づ
く自触媒ポリオールを使用することもできる。
【0069】 必要な場合には架橋剤または連鎖延長剤が添加されてよい。架橋剤または連鎖
延長剤の例としては、低分子多価アルコール、例えばエチレングリコール、ジエ
チレングリコール、1,4−ブタンジオールおよびグリセリン;低分子アミンポ
リオール、例えばジエタノールアミンおよびトリエタノールアミン;ポリアミン
、例えばエチレンジアミン、キシレンジアミン、およびメチレン−ビス(o−ク
ロロアニリン)が挙げられる。このような架橋剤または連鎖延長剤の使用は、米
国特許第4,863,979号明細書および同第4,963,399号明細書お
よび欧州特許第549,120号明細書に開示されているように技術的に知られ
ている。これらの明細書の開示内容を参考のため本明細書中に引用する。
【0070】 本発明により製造されたフォームの用途は、業界内で知られているものである
。フレキシブルなフォームは、家具、例えば家具のクッションおよびマットレス
または他の寝具のような用途、および運搬用車両のシート、例えば自動車シート
、二輪車(原動機の有無には関係ない)、船舶、スノーモービル、全地形万能車
、航空機等、サンバイザ、スティアリング・ホイール、アームレスト、ドアパネ
ル、遮音材およびダッシュボードのような用途に用いられる。本発明に従って得
られる硬度の増大は、ASTM D 3574−95に基づいて測定された最小
50%の値を有する高レジリエンスによって特徴付けられる、高レジリエント(
HR)フォームまたはコールド・フォームの名において市販されているフォーム
系にとっては特に重要である。
【0071】 ポリウレタン製品の製造方法は技術的に良く知られている。一般にポリウレタ
ン発泡反応混合物の成分は、あらゆる便利な形式で、例えばG. Oertel著Hanser
publishers刊「ポリウレタン・ハンドブック(Polyurethane Handbook)」に記載
されているような目的で従来技術において記載した混合装置のいずれかを利用す
ることにより、一緒に混合することができる。
【0072】 ポリウレタン製品は、射出、注入、噴霧、注型、カレンダリングなどによって
、連続的または不連続的に製造される;これらの製品は、離型剤、型内コーティ
ング、または型内に置かれるあらゆるインサートまたはスキンの有無に関係なく
、フリーライズ条件下またはモールデッド条件下で行われる。フレキシブルなフ
ォームの場合、これらは単一または二重の硬度を有していてよい。
【0073】 成形時には、工具は最良のプロセスおよび迅速な硬化をもたらす温度に維持さ
れなければならない。例えば、フレキシブルなフォームの場合、型は35〜90
℃、より好ましくは45〜70℃の温度に維持されなければならない。熱硬化成
形の場合、型はフォーム注入後、150〜200℃の温度に加熱される。スラブ
ストック・フォームのバンのコアで一般的に達成される温度は120〜170℃
である。
【0074】 ポリウレタンフォームの調製物は、閉じた型内で、またはフリーライズ・フォ
ームとして、またはスラブストック・フォームとして生じさせることができる。
発泡が型内で行われる場合、被発泡反応混合物は、金属またはプラスチックから
成る型内に挿入される。一般に、発泡可能な被反応混合物は、型が丁度いっぱい
になるような量で挿入される。開いた容器内でスラブストック・フォームを製造
する場合には、被発泡混合物は、定置の開いた型内に挿入されるかまたは一般に
はライニングされたコンベヤベルト上に置かれ、フォームがライジングする、す
なわち膨れ上がるのが可能となる。適切な正方形ブロックプロセスを用いて、バ
ンの頭頂部を除去することができる。発泡済みのモールド・フォームまたはスラ
ブ・フォームは次いで、既に述べたような後処理を受けることができる。
【0075】 以下の例は本発明を例示するのに用いるものであって、決して本発明を限定す
るものとして解釈されるべきではない。特に注記しない限りは、全ての部および
百分率は重量によって与えられる。
【0076】 例において使用する原料を以下に説明する。 SPECFLEX(登録商標)NC 632 The Dow Chemical Companyから商標SPECFLE Xの名で入手可能な、酸化エチレンでキャッ ピングされた、グリセリン/ソルビトールに よって反応開始される酸化プロピレンポリマ ー。平均ヒドロキシル価は32、平均当量は 約1726、官能価は4〜5。 VORANOL CP 4702 The Dow Chemical Companyから商標VORANOL の名で入手可能な、酸化エチレンでキャッピ ングされた、グリセリンによって反応開始さ れる酸化プロピレンポリマー。平均ヒドロキ シル価は35。 VORANOL 3040 The Dow Chemical Companyから商標VORANOL の名で入手可能な、グリセリンによって反応 開始される酸化プロピレンポリマー。平均ヒ ドロキシル価は56。 VORANOL EP-2001 The Dow Chemical Companyから入手可能な、 EOでキャッピングされた1,000ジオー ル。 VORANOL P-1010 The Dow Chemical Companyから入手可能な、 酸化プロピレンから形成された1,000ジ オール。 VORANOL CP 6008 The Dow Chemical Companyから入手可能な、 グリセリンによって反応開始される、酸化エ チレンでキャッピングされた6,000MW ポリオール。 VORANOL(登録商標)CP 1421 75%の酸化エチレンを使用した酸化エチレ ン/酸化プロピレンから成る混合供給材料に よって得られる、グリセリンによって反応開 始されるポリオール。The Dow Chemical Com panyから入手可能。このポリオールの平均当 量は約1675、平均ヒドロキシル価は33 。 VORANOL 4053 The Dow Chemical Companyから入手可能な、 ソルビトールによって反応開始されるポリオ ール。
【0077】 SPECFLEX(登録商標)NC 700 The Dow Chemical Companyから入手可能な、 40%SANを基剤とするコポリマーポリオ ール。平均ヒドロキシル価は20。 VORALUX HL 400 The Dow Chemical Companyから入手可能な、 40%SANを基剤とするコポリマーポリオ ール。平均ヒドロキシル価は20。 DEOA ジエタノールアミン。 1,4-BDO 1,4−ジエタノールアミン。 NIAX(登録商標)A-300 CK-Witco-OSI Specialtiesから入手可能な、 特許遅延作用アミン触媒。 NIAX(登録商標)A-400 CK-Witco-OSI Specialtiesから入手可能な、 特許遅延作用アミン触媒。 NIAX(登録商標)A-1 CK-Witco-OSI Specialtiesから入手可能な、 アミン触媒。 DABCO(登録商標)33LV ジプロピレングリコール中の33%溶液とし て得られるトリエチレンジアミン触媒。Air Products and Chemicals Inc.から入手可能 。 DABCO T-9 Air Products and Chemicals Inc.から入手 可能な、錫を基剤とする触媒。
【0078】 TEGOSTAB(登録商標)B 8708 Th. Goldschmidt AG.から得られる、シリコ ーンを基剤とする界面活性剤。 TEGOSTAB BF 2370 Th. Goldschmidt AG.から得られる、シリコ ーンを基剤とする界面活性剤。 TEGOSTAB B 8681 Th. Goldschmidt AG.から得られる、シリコ ーンを基剤とする界面活性剤。 DABCO(登録商標)DC 5164 Air Products and Chemicals Inc.から入手 可能な界面活性剤。 FOMREZ UL-32 Witcoから入手可能な、錫を基剤とする触媒 。 VORANATE(登録商標)T-80 トルエンジイソシアネートの2,4/2,6 異性体から成る80/20ブレンド。商標VO RANATEの名でThe Dow Chemical Companyから 入手可能。 ISONATE M-125 商標ISONATEの名でThe Dow Chemical Compan yから入手可能な4,4’−メチルジフェニ ルイソシアネート。 SPECFLEX NE-112 The Dow Chemical Companyから入手可能なM DI/PMDIブレンド。 PPDL2 ペンタデカラクトンとジオール開始剤とから 調製される、ポリペンタデカラクトンポリエ ステルを基剤とするポリマー。その調製につ いては本明細書中に説明する。PPDL2は 、約92℃のTmおよび0.573のTg/ Tm(°K)を有し、PPDL2/ポリオー ル/TDIブレンドのchi計算値は300 °Kで3.72、400°Kで1.62であ る。 PPDL3 トリオール開始剤で形成される、ポリペンタ デカラクトンポリエステルを基剤とするポリ マー。その調製については本明細書中に説明 する。 PUDL2 ジオール開始剤で形成されるポリウンデカラ クトンポリエステルを基剤とするポリマー。 その調製については本明細書中に説明する。 (ポリウンデカラクトンは11−ヒドロキシ ウンデシレン酸メチルエステルを介して調製 される。) PUDL3 トリオール開始剤で形成されるポリウンデカ ラクトンポリエステルを基剤とするポリマー 。その調製については本明細書中に説明する 。(ポリウンデカラクトンは11−ヒドロキ シウンデシレン酸メチルエステルを介して調 製される。)
【0079】 SEED A Voranol CP 4702 ポリオールおよび1ミクロ ン未満の粒度で形成された、8%SANを基 剤とするコポリマーポリオール。 STABILIZER A EP162,589に従って改質された、Voranol CP 4702ポリオール中の、8%メタクリル酸ラウ リルを基剤とするポリマー。 STABILIZER B EP162,589に従って改質された、Voranol CP 4702ポリオール中の、8%アクリル酸ブチル を基剤とするポリマー。 DYNACOLL 7360 Degussa-Huelsから入手可能な、55℃の融 点を有するポリエステルポリオール。DYNACO LL 7360のTg/Tmは0.624であり、DYN ACOLL 7360/ポリオール/TDIブレンドの chi計算複合値は300°Kで2.08、 400°Kで0.87である。 DYNACOLL 7380 Degussa-Huelsから入手可能な、70℃の融 点を有するポリエステルポリオール。DYNACO LL 7380のTg/Tmは0.62であり、DYNAC OLL 7380/ポリオール/TDIブレンドのc hi計算複合値は300°Kで2.79、4 00°Kで0.89である。 DYNACOLL 7381 Degussa-Huelsから入手可能な、65℃の融 点を有するポリエステルポリオール。DYNACO LL 7381のTg/Tmは0.655であり、DYN ACOLL 7381/ポリオール/TDIブレンドの chi計算複合値は300°Kで1.88、 400°Kで0.89である。 PCL Aldrichから入手可能な2,000MWを有 するジオール開始剤に基づくポリカプロラク トンポリマー。このような製品の軟化点は5 0℃である。PCLのTg/Tmは0.655 であり、PCL/ポリオール/TDIブレン ドのchi計算複合値は300°Kで1.5 1、400°Kで0.67である。
【0080】 一般的な試験条件は次の通りであった。
【0081】 PPDL2の調製 ペンタデカラクトン(PDL)(100g)と1,6−ヘキサンジオール(6
.0g)とを10:1のモル比で容器に加え、窒素雰囲気化で混合しながら、1
50℃に加熱する。第二錫−2−ヘキサン酸エチル(0.5g)の触媒を添加し
、反応温度を190℃に上昇させる。重合の進行を、PDLの消失を観察するこ
とによりモニターする。重合が完了したら、その結果生じた高温ポリマー溶融生
成物を700mLの無水トルエン中に注入する。その結果生じた溶液を冷却し、
これにより、ポリマーを沈殿可能にする。その結果生じた沈殿物をろ過によって
分離し、ヘキサンで洗浄し、室温で、真空オーブン中で恒量まで乾燥させる。そ
の結果生じたポリエステルジオールを−50℃のTgとTm89℃を有する白い結
晶質固体として分離する。MALDI-TOF質量分析によって測定して、2,770の
数平均分子数を得た。
【0082】 PPDL3の調製 PPDL3の調製をPPDL2の場合と同様に行う。ただし、開始剤として1
0.3gのトリメチロールプロパン(TMP)を使用し、150グラムのPDL
を使用する点で異なる。ポリオールを1Lのトルエンから再結晶させることによ
り、132gのポリペンタデカラクトントリオールをもたらす。測定されたTm
は82.3℃である。
【0083】 PUDL2およびPDDL2の一般的な調製 PUDL2およびPDDL2双方の調製手順は同一であり、この例ではPUD
L2の調製について説明する。この手順は、PPDL2の調製に関して説明した
手順と同様であるが、しかし、メタノールを重合経過中に除去する点で異なって
いる。メタノールの除去は、反応の後段に向かって真空を使用することによりさ
らに促進される。所望の真空は、凝縮物のメタノールだけが、反応温度における
追跡された未反応材料残留物とともに除去されるように定められる。
【0084】 PUDL3およびPDDL3の一般的な調製 この手順は、PPDL3、PUDL2およびPDDL2に関して上述したのと
本質的に同じ手順である。
【0085】 HRモールデッド・フォームおよびHRフリーライズ・フォームの一般的なフ
ォーム調製 作業例において挙げた成分に加えて、HRフォームに使用される基本的なフォ
ーム配合物は、以下の成分を含有した。これらの成分は、ポリオールおよび/ま
たはポリオールブレンドの重量パーセントで表される。
【0086】 配合A 配合B Voranol CP 4702 0 39 Water 3.7 3.7 DEOA 1.0 1.0 NIAX A-300 0.25(50%の水を含有) 0 NIAX A-400 0.1(30%の水を含有) 0 Niax A-1 0 0.08 DABCO 33 LV 0.3 0.50 TEGOSTAB B 8708 0.80 0.80 DABCO DC 5164 0.20 0.20
【0087】 ベンチおよび機械モールデッド・フォームおよびフリーライズ・フォーム PPDL−2ポリマーを含有する例1〜4の場合、PPDLをNC632ポリ
オール、水、触媒、微粉として形成されたシリコーン・プレミックスに添加し、
次いで、3,000RPMで30秒間攪拌しながら分散させ、その後イソシアネ
ートを添加し、さらに5秒間攪拌し、フリーライズ・フォームの場合その反応物
を段ボール箱内に注入し、または、モールディングの場合、60℃で加熱された
30x30x10mmのアルミニウム型内に注入し、次いでこの型を閉じた。例
5〜7の場合、PPDL−2−NC 632ブレンドを100℃、従って融点を
超える温度に加熱し、混合物を約5,000RPMで高いせん断作用を与えるよ
うに攪拌しながら室温まで放冷する。このようなプロセスは、NC632ポリオ
ール中のPPDLの微細分散をもたらし、この分散物質は約35ミクロンと測定
された。例14〜16の場合、PPDLおよび/またはDynacollを100℃で溶
融し、イソシアネートを添加する直前に、室温で維持されたポリオール、水、ア
ミン、界面活性剤プレミックス中にPPDLおよび/またはDynacollを攪拌しな
がら注入する。こうしてもたらされた粒度は10ミクロン未満であると測定され
た。モールデッド・フォームに使用される離型剤はKlueber Chemieから入手可能
なKlueber41-2013であった。
【0088】 機械モールデッド・フォーム 高圧衝撃混合ヘッドを使用して、機械モールデッド・フォームを製造した。型
温度は60℃、ポリオール温度は35℃、およびイソシアネート温度は20℃で
あった。ポリオール再循環圧力(bar)は160、イソシアネート再循環圧力
は150バールであった。混合ヘッドから型内への総押出量は、使用する配合物
に応じて210〜236g/sである。型のサイズは40x40x10cmであ
り、金属インサートを含んでおり、従って15.75リットルの総容積を有する
【0089】 スラブストック・フォーム 高圧混合ヘッドと液圧攪拌器とを備えたPolymech機械を使用して、スラブスト
ック・フォームを製造した。21℃の温度で全ての原料を使用した。ポリオール
押出量は3バールの圧力で20kg/minであり、これに対して他の成分は混
合ヘッド内の20〜40バールの圧力で射出された。コンベヤ速度は3.2m/
分であり、ブロック幅は0.08mであった。
【0090】 コンベンショナルなスラブストック・フォームの一般的なフォーム配合 作業例に挙げられた成分に加えて、コンベンショナルな(非HRの)スラブス
トック・フォームに使用された基本的な配合物は、以下の成分を含有した。これ
らの成分はポリオールおよび/またはポリオールブレンドの重量パーセントで表
される。 水 4.0 Niax A-1 0.04 Dabco 33LV 0.12 Dabco T-9 0.18 Tegostab BF 2370 0.80 Voranate T-80 (指数110)
【0091】 試験手順 密度 ISO 845-95に従って測定し、Kg/m3で表す。 通気量 試験法ASTM D3574-95によって測定し、立方フィート/分( cfm)で表す。 IFD ISO 2439-97によって測定された押込力撓みであり、40% フォーム撓みにおけるニュートンで報告する。 CFD Peugeot D-41-1003-86試験法によって測定された圧縮力撓 みであり、25%;50%および65%撓み下のキロパスカ ルで報告する。 CS Peugeot D-45-1046-83試験法(70%CD)によって測定 された乾燥圧縮永久歪みであり、パーセントで報告する。 75%CS ISO-1856-80に従って測定された乾燥圧縮永久歪みである。
【0092】 伸び率 Peugeot D-41.1050-85試験法によって測定され、パーセン トで報告する。 引張り強さ Peugeot D-41.1050-85試験法によって測定され、キロパス カルで報告する。 引裂強さ Peugeot D-41.1048-81試験法によって測定され、ニュート ン/メートルで報告する。 レジリエンス ASTM 3574-95試験法により測定され、パーセントで報告する 。 HACS ASTM 3574-95(70%CD)によって測定された湿潤老化圧 縮永久歪み試験であり、パーセントで報告する。 動的疲れ Peugeot D-42.1047/B97試験法によって行う。高さ損および 荷重損をパーセントで報告する。
【0093】 例1〜4 ベンチスケール試験を行うことにより、フレキシブルなフォーム配合物中の高
官能価ポリオール部分をPPDL2と置換することの効果を見極める。フォーム
配合と、結果として生じるモールデッド・フォームおよびフリーライズ・フォー
ムの特性とを表1,2および3にそれぞれ示す。
【0094】
【表1】
【0095】
【表2】
【0096】 表2に示した結果から判るように、PPDL2ポリマーを添加すると、CFD
およびIFDによって測定されるフォーム硬度が増大する。このような硬度の増
大を観察したことは予期せぬことであった。それというのも、ジオール(PPD
L2)は高官能価ポリオール(NC632)と入れ替わったものであるからであ
る。高官能価ポリオール部分とPPDL2との置換はまた、フォームを通る通気
量の減少を必要としない。
【0097】
【表3】
【0098】 モールデッド・フォームに関して観察されたように、高官能価ポリオール部分
をPPDL2と置換すると、フォームの硬度の予期せぬ増大が得られた。
【0099】 例5〜7 対照として2つの異なるレベルのコポリマーポリオール(NC700)を使用
して、3つの異なる指数で、機械モールデッド・フォームを調製した。フレキシ
ブルなフォーム配合物へのコポリマーポリオールの添加は、フォームの硬度を増
大することで知られている。次いで、高官能価ポリオールの一部をPPDL2で
置換した。配合を表4に示し、結果として生じるモールデッド・フォームの特性
を表5に示す。対照に関しては、結果から判るように、イソシアネート指数が増
大するにつれて、CFDによって測定されるフォーム硬度は増大し、75%HA
CSは高くなる(悪化する)。コポリマーポリオールの増量が、HACSが悪化
することを示す配合物に加えられると、同じパターンが観察される
【0100】 高官能価ポリオール部分をPPDL2ポリオールで置換することによって、2
0部のSpecflex NC−700に基づくフォームに対しては、50%C
FDおよび40%IFDによって測定されるフォーム硬度が増大し、等価の硬度
を有する40部のSpecflex NC−700に基づく配合物に対しては、
75%のHACSが改善されることが、思いがけず判った。
【0101】
【表4】
【0102】
【表5】
【0103】 例8〜11 機械モールデッド・フォームを、例1〜4のように調製した。PPDL2を可
溶性ポリマーPPDL3と置換した。フォーム配合と、その結果生じるフォーム
の特性を表6に示す。
【0104】
【表6】
【0105】 これらの結果から判るように、PPDL3はフォームの硬度を改善し、しかも
この場合、他のフォーム特性には不都合な影響を与えない。
【0106】 例H〜K 例H〜Kは比較例である。例5〜7と同様に調製されたSpecflex N
C−632中のPCL(ポリカプロラクトンジオール2,000MW)の分散系
を使用して、フォームをベンチ上で形成した。表7において報告した配合および
フォームの物理的特性から判るように、PCLはいかなる硬度増大をももたらさ
なかった。
【0107】
【表7】
【0108】 例12および13 Dynacoll 7360またはDynacoll 7381を使用してス
ラブストック・フォームを形成し、例5〜7の手順に従って以下の配合でVor
anol 3040中に分散させた:
【0109】
【表8】
【0110】 例LおよびMは比較例であり、本発明の部分ではない。ガイド・ファクタは、
フォームIFD/フォーム密度の比である。これらのデータは両Dynacol
lの硬化効果を示している。
【0111】 例14〜16 以下に示すように、SANコポリマーポリオールを含有しない配合で、ベンチ
・フォームを形成した。イソシアネートを添加する直前に、室温で維持されたポ
リオール・プレミックス中に可融性ポリマー(b2)を100℃で、溶融された
形で導入した。
【0112】
【表9】
【0113】 これらのデータは、Dynacoll 7380およびDynacoll 7
381の、PPDL−2と比較可能な硬化効果を確かなものにする。
【0114】 例17 表10に示すようにイソシアネートとしてSpecflex NE−112を
用いて、また、例5〜7に用いられた手順に従ってポリオール中に分散させてお
いたDynacoll 7360を耐力エンハンサーとして使用して、スラブス
トック・フォームを形成した:
【0115】
【表10】
【0116】 例18 表11において説明するように、CO2を発泡助剤として用いて、Cannonから
入手可能なCardio装置を使用して、スラブストック・フォームを形成した
【0117】
【表11】
【0118】 表11におけるデータから明らかになるように、MDIに基づいた、CO2
吹き込んだスラブストック・フォーム中に、Dynacoll 7360を使用
すると、コポリマーポリオール Voralux HL 400の使用時よりも
フォーム硬度を増大させ、また、このようにDynacoll 7360を使用
したフォームは、物理的特性に関しては、高レベルの水を含有する配合物、した
がって大量のMDIと比較可能である。
【0119】 例19および20 1モルのDynacoll 7381のポリエステルを、2.1モルのIso
nate M−125および2.2モルの短MWジオールと反応させることによ
り、Dynacoll 7381のプレポリマーを調製した。例19では、ジオ
ールはVoranol EP 2001であり、例20では、ジオールはVor
anol P−1010であった。反応は、Dynacoll 7381の融点
を上回る温度または85°を上回る温度で3時間、攪拌しながら触媒なしで行っ
た。次いでこのプレポリマーにVoranol CPを添加し、このブレンドを
攪拌しながら冷却することにより、反応させられたDynacollを、5ミク
ロン未満の粒度を有する微粒子の状態で分散させる。Dynacoll 738
1およびIsonate M−125の合計に基づいて計算された、このような
プレポリマーの17.2重量%の分散系を、配合Bを使用してベンチ上で発泡さ
せた。得られたデータを図12で報告する。
【0120】
【表12】
【0121】 例Wは比較例であり、本発明の部分ではない。表12におけるデータは、Dy
nacoll 7381が良好なフォーム通気とともに、フォーム耐力の増大を
もたらすことを確かなものにする。
【0122】 例21 ベンチスケール試験を行うことにより、フレキシブルなフォームの配合物中の
高官能価ポリオール部分をDynacoll 7380と置換することの効果を
見極めた。フォーム配合およびその結果生じたフォームの特性を図13に示す。
【0123】
【表13】
【0124】 表13の結果から判るように、300°Kにおいて1.6未満のchiファク
タを有するFomrez66−56がいかなる硬度増大をももたらさないのに対
し、300°Kにおいて2.79のchiファクタを有するDynacoll
7380はより高いフォーム耐力を示す。
【0125】 本明細書中に開示された本発明のこのような詳説または実践を考えれば、本発
明の別の実施態様は当業者にとって容易に明らかとなる。本明細書中の説明およ
び実施例は、一例を示すものにすぎず、本発明の真の範囲および思想は別記特許
請求の範囲に示される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CO,CR,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EC,EE,ES,FI,GB,GD, GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,I S,JP,KE,KG,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ, YU,ZA,ZW (72)発明者 シュロック,アラン ケイ. アメリカ合衆国,ミシガン 48640,ミッ ドランド,スカーボロー レーン 3009 (72)発明者 カザティ,フランソワ エム. フランス国,エフ−01280 プレベッサン −モアン,シュマン デ ベルジェロンネ ット 67,レジダンス ルソー (72)発明者 クリステンソン,クリストファー ピー. アメリカ合衆国,ミシガン 48612,ビー バートン,サウス ハンター 5255 (72)発明者 リゼンコ,ゼノン アメリカ合衆国,ミシガン 48640,ミッ ドランド,ウエスト メドウブルック ド ライブ 214 (72)発明者 ビセラノ,ジョゼフ アメリカ合衆国,ミシガン 48642,ミッ ドランド,ワイルドウッド ストリート 1208 (72)発明者 アギュイール,ファビオ スイス国,セアッシュ−1233 リュリー /ジュネーブ,シュマン ドゥ ラ ルシ ェール 36 (72)発明者 バリジェパリ,スダカール アメリカ合衆国,ミシガン 48640,ミッ ドランド,フォックスボロー コート 6009 Fターム(参考) 4J034 BA08 CA04 CA05 CA15 CB03 CB04 CB07 CB08 CC03 CC12 CE01 DA01 DA03 DB04 DB05 DB07 DF01 DF03 DF12 DG01 DG03 DG04 DG05 DN01 HA01 HA07 HA11 HA14 HB17 HC03 HC12 HC22 HC61 HC64 HC68 HC71 HC73 JA42 KB02 KB05 KC17 KC18 KC35 KD02 KD04 KD12 KD25 KE01 KE02 QA01 QA02 QB01 QB03 QB15 QC01 QC08 QD03 RA03 RA12

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリウレタン製品を製造する方法であって、該方法が、以下
    の混合物、すなわち: (a) 少なくとも1つの有機ポリイソシアネートと、 (b1) 2〜8の官能価と20〜140のヒドロキシル価とを有する少なく
    とも1つの50〜99重量パーセントのイソシアネート反応性材料、 (b2) (1) 45℃〜180℃の融点と、(2) °Kで測定して0.
    65未満のTg/Tmとを有し、かつ(3) 可融性ポリマーと他のポリウレタン
    成分との算出された複合相互作用パラメータ(chi)が400°Kの絶対温度
    で2未満または300°Kで1.6のchiを上回る、実質的に芳香族化合物を
    含有しない1〜50重量パーセントのイソシアネート反応性の可融性ポリマー との混合物を、 (c) 任意には発泡剤の存在において、さらに、 (d) 任意にはポリウレタンフォームの製造に関してそれ自体は知られてい
    る助剤の存在において、 反応させることにより行い、 前記重量パーセントは前記(b)の総量に基づいており、前記(b2)はポリ
    ウレタン反応の内部発熱を介してポリウレタン製造プロセス中に溶融されるか、
    または、ポリウレタン反応前またはポリウレタン反応中に外部加熱により溶融さ
    れ、イソシアネートと反応する ポリウレタン製品を製造する方法。
  2. 【請求項2】 前記イソシアネート反応性組成物が、ポリエーテルポリオー
    ルまたはポリエステルポリオールまたはその組み合わせである、請求項1に記載
    の方法。
  3. 【請求項3】 前記可融性ポリマーが、開始剤をラクトン、オメガヒドロキ
    シ酸またはエステルと反応させることによって得られ、前記ラクトン、オメガヒ
    ドロキシ酸またはエステルが環内または鎖内に7〜20個の炭素原子を有する、
    請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記ラクトン、オメガヒドロキシ酸またはエステルが環内ま
    たは鎖内に8〜18個の炭素原子を有する、請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記ラクトン、オメガヒドロキシ酸またはエステルが環内に
    9〜16個の炭素原子を有する、請求項3に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記開始剤が、2〜8個のヒドロキシル基を有するポリアル
    コールである、請求項3に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記開始剤が、2〜4個のヒドロキシル基を有するポリアル
    コールである、請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記可融性ポリマーのヒドロキシル当量が、800〜10,
    000である、請求項3に記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記可融性ポリマーのヒドロキシル当量が、800〜5,0
    00である、請求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 フレキシブルなフォームを製造する請求項1に記載の方法
    であって、前記(b1)および(b2)が、2〜4の平均官能価と20〜100
    の平均ヒドロキシル価とを有するポリオールである、フレキシブルなフォームを
    製造する方法。
  11. 【請求項11】 前記(b)の0.5〜10重量部の量で水が存在する、請
    求項10に記載の方法。
  12. 【請求項12】 発泡助剤として作用するために、二酸化炭素が気体または
    液体として存在する、請求項11に記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記ポリイソシアネートが、トルエンジイソシアネート、
    ポリメチレンジイソシアネート、ジフェニルメチレンジイソシアネートの異性体
    、またはこれらの混合物である、請求項1から12までのいずれか1項に記載の
    方法。
  14. 【請求項14】 プレポリマーであって、過剰の有機イソシアネートの、可
    融性ポリマーとの反応生成物を含む、プレポリマー。
  15. 【請求項15】 前記可融性ポリマーがポリエステルポリオールである、請
    求項14に記載のプレポリマー。
  16. 【請求項16】 請求項13に記載の方法から得られるフレキシブルなポリ
    ウレタン製品。
  17. 【請求項17】 前記製品が運搬用車両のシートの形を有する、請求項16
    に記載のフレキシブルなポリウレタン製品。
  18. 【請求項18】 前記シートが自動車のシートである、請求項17に記載の
    製品。
  19. 【請求項19】 2〜8の官能価を有する開環開始剤とラクトン環に7〜2
    0個の炭素原子を有するラクトンとの反応生成物を含み、800〜10,000
    のヒドロキシル当量を有するポリオール。
  20. 【請求項20】 前記開始剤が2〜4の官能価を有する、請求項19に記載
    のポリオール。
  21. 【請求項21】 前記ヒドロキシル当量が800〜5,000である、請求
    項20に記載のポリオール。
  22. 【請求項22】 可融性ポリマーの不存在におけるフォームと比較して、D
    IN EN ISO 3386−98によって測定して5%以上フォームの硬度
    を上昇させるための量による、可融性ポリマーの使用。
  23. 【請求項23】 DIN EN ISO 3386−98によって測定した
    50%圧縮力撓みが5N/cm2を上回る、60kg/m3未満の密度を有するフ
    ォーム。
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