JP2005520878A - 難燃性が改良されたポリウレタンフォーム - Google Patents

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Abstract

開示したポリウレタンフォームは、フォームの全重量の約１０重量％よりも少ない量のメラミンと、フォームの全重量の約１０重量％よりも少ない量の１種又は２種以上の追加の難燃コンパウンドとを含んでいる。一実施例において、難燃コンパウンドに対するメラミンの重量比は、約０.５〜約２.０である。ポリウレタンフォームは、１種又は２種以上のポリオール、１種又は２種以上のイソシアネート、１種又は２種以上の発泡剤、及び１種又は２種以上の触媒の反応生成物である。一実施例において、ポリウレタンフォームは、密度は約０.９〜約４.２５lb/ft3、２５％ＩＦＤは約７〜約１５０lb/50in2、エアフローは約２.０〜約５.５ft3/分である。一実施例において、メラミンは粉末メラミンである。

Description

＜関連出願の記載＞
この出願は、２００２年３月１４日に出願された米国仮出願番号第６０／３６４６５４号「難燃性が改良されたポリウレタンフォーム」及び２００２年３月１４日に出願された仮出願番号第６０／３６４６６０号「難燃性が改良されたポリウレタンフォームの製造方法及びシステム」の優先権を主張する。
本発明は、フレキシブルポリウレタンフォーム(flexible polyurethane foam)の中に、メラミンを難燃性コンパウンドとして含有させるもので、より具体的には、補助発泡剤を使用する場合と使用しない場合の両方において、ポリオール、イソシアネート及び水の反応によって形成されるフレキシブルポリウレタンフォームの中に、メラミンを含有させるものである。
ポリウレタンフォームは、家具、建築、輸送、断熱(insulation)、医学、包装などの多くの産業で現在使用されている。フレキシブルポリウレタンフォームは、１９５０年代後半に初めて家具製造者に導入されて以降、製造コストがより高いラテックスのフォームラバーに取って代わって使用が急増している。これは、強固で使い心地が良く、耐久性にすぐれる製品を作ることができ、しかも所望形態への成形が容易である。フレキシブルポリウレタンフォームは、現在では、布張り家具、マットレスの他、飛行機や自動車の座席のクッション材料として、最も一般的に使用されるようになった。
ところで、ポリウレタンフォーム製品は、他の有機材料と同じように、十分な熱源にさらされると燃焼するため、ポリウレタンフォーム製品に対する難燃性については、最も厳格な法的基準が定められている。これらの基準に適合させるために、ポリウレタンフォームポリマーには、一般的には、難燃添加剤(flame-retardant additives)が用いられいる。メラミンは、その物理的性質により、ウレタンフォームの難燃添加剤としてしばしば使用される。
フレキシブルポリウレタンフォームは、一般的には、スラブストックの形態で製造され、これは、しばしば「ワンショット」プロセスと称される。このプロセスは、例えばポリオールとイソシアネートの混合液をコンベヤに連続的に注ぐ工程を含んでおり、混合液が反応してフロス(froth)となり、これがフォームの連続的な塊(loaf)を生成する。水その他の化学剤が発泡剤として添加され、反応して気泡となり、フロスは速やかに膨脹して、部分的に重合化されたポリウレタンフォームの大きな「バン(bun)」又は「スラブ(slab)」が形成される。フォームが十分に発泡すると、重合化は数秒で進行し、十分に架橋して固体状態に達する。連続スラブは次に切断し、冷却又は「硬化(cure)」して、保存される。難燃性ポリウレタンフォームを製造する方法は、当該分野で広く知られているが、得られた発泡製品の品質は、化学成分及び製造手順に左右されるため、最終製品の品質向上を図るために、これらの検討が常に必要とされている。
＜発明の要旨＞
本発明のポリウレタンフォームは、メラミンと、１種又は２種以上の難燃コンパウンドを含んでおり、メラミンは、フォームの全重量の約１０重量％よりも少なく、難燃コンパウンドはフォームの全重量の約１０重量％よりも少ない。
一実施例において、難燃コンパウンドに対するメラミンの重量比は、約０.５〜２.０である。フォームは、１種又は２種以上のポリオール、１種又は２種以上のイソシアネート、１種又は２種以上の発泡剤及び１種又は２種以上の触媒の反応生成物であり、カリフォルニア州Ｔ.Ｂ.１１７燃焼性試験の基準に合格する特性を具えている。
一実施例において、反応生成物はポリオール１００につき、約１００部含んでいる。
一実施例において、フォームは、密度が約０.９〜約４.２５lb/ft3、２５％ＩＦＤが約７〜約１５０lb/50in2、エアフロー(air flow)が約２.０〜約５.５ft3/分である。
一実施例において、メラミンは粉末状メラミンであり、例えば、最小粒子サイズ約０.８３ミクロン、最大粒子サイズ約７４ミクロン、平均粒子サイズ約１２.２８ミクロン、純度は約９９.８重量％純粋、水分約０.０５重量％、ｐＨ約８.１、体積平均粒径分布は１００％≦約７４ミクロン、７５％≦約１９.２５ミクロン、５０％≦約１２.２８ミクロン、２５％≦約６.８４ミクロン、０％≦約０.８３ミクロンである。
本発明のポリウレタンフォームを製造するためのスラブストックプロセス(slab stock process)は、フォームの全重量の約１０重量％より少ない量のメラミンと、フォームの全重量の約１０重量％よりも少ない量の１種又は２種以上の難燃コンパウンドとを加えることを含んでいる。
一実施例において、粉末状メラミンとポリオールは、均質な混合が得られる重量比、典型的にはポリオールとメラニンの重量比１：１にて、インラインのシャーポンプ(shear pump)の強力な混合作用により、予め混合する。
一実施例において、予備混合物(pre-blend)を、シャーポンプにより、約２１℃の温度にて、約３００lbs/hrの流量で約２時間以上循環させる。
また、本発明のポリウレタンフォーム組成物を製造するための二酸化炭素発泡プロセス(carbon dioxide frothing process)は、フォームの全重量の約１０重量％より少ない量のメラミンと、フォームの全重量の約１０重量％よりも少ない量の１種又は２種以上の難燃コンパウンドとを加えることを含んでいる。
一実施例において、粉末状メラミンとポリオールは、均質な混合が得られる重量比、典型的にはポリオールとメラニンの重量比１：１にて、インラインのシャーポンプの強力混合作用により、予め混合する。
一実施例において、予め混合したプレブレンドを、シャーポンプにより、約２１℃の温度にて、約３００lbs/hrの流量で約２時間以上循環させる。
一実施例において、プレブレンドは混合ヘッドの中に入る前にフィルターを通過させ、混合ヘッドから出て行くときもフィルターを通過させる。
一実施例において、混合ヘッドの上流側フィルターの孔径は約３００ミクロンであり、混合ヘッドの下流側フィルターの孔径は、フォーム組成物をレイダウン(lay down)するためのゲートバーの排出スロットの幅以下である。
＜望ましい実施例の詳細な説明＞
本発明は、少量のメラミンと第２の難燃性コンパウンドを含む難燃性のフレキシブルポリウレタンフォームを開示する。ここで用いられる難燃性とは、少なくともそのフォームは、カリフォルニア１１７燃焼性試験(カリフォルニアＴＢ−１１７)に合格する特性を意味する。フォームは、一般的には、ポリオール、イソシアネート、発泡剤(blowing agent)、メラミン、第２の難燃性コンパウンド、触媒及び選択的に他の添加剤を含むものの反応生成物である。一実施例において、メラミンは、フォーム組成物全体の重量の約１０重量％より少ない量であり、約８.５重量％よりも少ない量が望ましく、約５〜約６重量％の範囲の量がより望ましい。第２の難燃性コンパウンドは、フォーム全体の約１０重量％よりも少ない量であり、約８重量％よりも少ない量が望ましく、約６重量％よりも少ない量がより望ましい。第２の難燃性コンパウンドに対するメラミンの重量比(メラミン/第２の難燃性コンパウンド)は、約０.５〜約２.０であり、約０.６〜約１.５が望ましく、約０.７５〜約１.２５がより望ましい。一実施例において、第２の難燃性コンパウンドに対するメラミンの重量比は約１.０である。フォーム組成物全体としては、例えば、１種又は２種以上のポリオール１００重量部につき約１００重量部含んでいる。
難燃性が改良された本発明のフレキシブルポリウレタンフォームは、より一般的に用いられる従来の硬度グレード(押圧力を加えたときのフォームの偏り(indentation force deflection; ＩＦＤ)が異なるフォーム又は高性能製品に用いられる高コストの高弾力性(high resilienecy; ＨＲ)フォームのどちらにも適している。従来のフォームは、代表例として、密度が約１.０〜約４.５lb/ft3の範囲、２５％ＩＦＤが約８〜約１５０lb/50in2の範囲である。ＨＲフォームは、代表例として、密度が約１.７５〜約４.０lb/ft3の範囲、２５％ＩＦＤが約９〜約７０lb/50in2の範囲である。また、ＨＲフォームは、代表例として、ボール反発率が約５０％よりも大きく、サポート因子は約２.４よりも大きく、これらの特性はＡＳＴＭ Ｄ３５７４に規定されている。一実施例において、本発明のフォームは、密度が約０.９〜約４.２５lb/ft3の範囲、２５％ＩＦＤが約７〜約１５０lb/50in2の範囲、エアフローが約２.０〜約５.５ft3/分の範囲である。
他の実施例において、フォームは、密度が約０.９〜約１.５lb/ft3の範囲、２５％ＩＦＤが約７〜約５４lb/50in2の範囲、エアフローが約４.０〜約５.５ft3/分の範囲である。また他の実施例において、フォームは、密度が約１.６〜約４.２５lb/ft3の範囲、２５％ＩＦＤが約１１〜約１５０lb/50in2の範囲、エアフローが約２.０〜約４.０ft3/分の範囲である。
メラミンは尿素から生成され、二酸化炭素及びアンモニアから生成される。この明細書において、メラミンは、粉末状メラミン(ground melamine)であることが望ましく、メラミンは、粉砕プロセスに付され(通常は、メラミンのサプライヤーの設備で行われる)、混合前に粒子径を小さくする。一実施例において、フォームの中に入れられる粉末状メラミンの平均粒子サイズは約２８ミクロン以下である。他の実施例において、メラミンは、最小粒子サイズ約０.８３ミクロン、最大粒子サイズ約７４ミクロン、平均粒子サイズ約１２.２８ミクロン、純度は約９９.８重量％純粋、水分約０.０５重量％、ｐＨ約８.１、体積平均粒径分布は１００％≦約７４ミクロン、７５％≦約１９.２５ミクロン、５０％≦約１２.２８％、２５％≦約６.８４ミクロン、０％≦約０.８３ミクロンである。適当なメラミンとして、例えばU.S. Chemicalsが販売するFlame-Amine 200があり、その仕様は次の表１Ａに示されている。図１は、Flame-Amine 200の粒子サイズ分布のグラフであり、平均体積の平均粒子サイズは約１４.５１ミクロンであることを示している。他の実施例の適当なメラミンとして、BTLSR Toled, Inc.が販売するBTLメラミンがあり、その仕様は次の表１Ｂ及び表１Ｃに示されている。なお、粒子サイズは重量％分布と、カウント分布の両方で示されている。
Figure 2005520878
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第２の難燃コンパウンドは、粉末メラミンと相乗効果をもたらすものであればどんな難燃コンパウンドでもよいが、処理時に液体であることが望ましい。適当な第２難燃コンパウンドとして、例えばGreat Lakes Chemical Corporationが販売するDE-60Fスペシャル及びFiremaster 550があり、その仕様を次の表２及び表３に示している。Firemaster 550は、低密度で液体の難燃剤である。難燃剤としての高性能は、リンと臭素の相乗効果による。Firemaster 550は、臭素化ジフェニルエーテルを含んでいない。ＨＲフォーム用に一般的に用いられる適当な第２難燃コンパウンドの例として、Rhodia Chemicalsが販売するAntiblaze 195(AB 195)があり、その仕様を次の表３Ａに示している。Antiblaze 195は、中性のクロロアルキルホスフェートエステルであり、熱及び加水分解に対する安定性にすぐれている。この添加剤は、水に不溶性の難燃剤であり、広範囲のポリマー系と適合性があり、長期に亘る難燃性をもたらす。ポリエーテルベース及びポリエステルベースのどちらのポリウレタンフォームにも使用できるし、その他の樹脂系にも使用できる。一実施例において、メラミンと合成された第２難燃剤は、ジシアノジアミド、オキサミド又はビウレットを含んでいない。他の実施例において、第２の難燃剤は、第２の難燃剤と、追加の(第３の)難燃剤を含むこともできる。
Figure 2005520878
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ポリオールは、ポリウレタンフォームの生成反応に用いられるものであれば、適当なポリオールであってよく、従来のポリオール又はグラフト化ポリオール又はこれらの組合せである。適当なポリオールの例として、BASF Corporationが販売するPluracol 2100、及びPluracol 2130、Dow Chemical Companyが販売するVoranol 3136及びVoranol 3943Aがあり、これらの仕様を、次の表４〜表６に示している。Pluracol polyol 2100は、一級末端(primary terminated)の従来のトリオールであり、ＬＶＩ阻害剤パッケージを含んでいる。Pluracol 2130は、一級水酸基末端(primary hydroxyl-terminated)のグラフトポリエーテルトリオールであって、スチレンとアクリロニトリルが共重合された固体を約３１％含み、ＬＶＩ阻害剤パッケージを使用している。Voranol 3136はポリエーテルポリオールであり、汎用目的用に用いられ、公称分子量３１００で、ヘテロポリマーのトリオールである。Voranol 3943Aは共重合体ポリオールで、グラフト化されたポリオールであり、共重合化されたスチレン及びアクリロニトリルが高レベルで含まれている。これは、安定なディスパージョン(分散物)を生成し、通常の条件下では分離しない
適当なポリオールの他の例として、BASF Corporationが販売するPluracol 994、Pluracol 1385、Dow Chemical Companyが販売するVoranol CP3322、Voranol 3010、Bayer Chemicalsが販売するArcol 3020、Arcol 3010、Shell Chemicalsが販売するCaradol SC46-02、Caradol SC56-02、その他同様なポリオールがある。一実施例において、Dow Chemical Companyが販売するVaranol 3943A、Voranol HL-400、Voranol HL-430(又はアクリロニトリル/スチレンのグラフトポリマーが分散した他のポリオール媒体)等のポリマーは、フォーム生成において唯一のポリオール成分として用いられない。換言すれば、アクリロニトリル/スチレンのグラフトポリマーが分散したポリオールを用いるこの実施例では、アクリロニトリル/スチレンのグラフトポリマーを含まない第２のポリオールが結合して、ポリオール混合物が生成される。
Figure 2005520878
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イソシアネートは、ポリウレタンフォームの生成反応に用いられるものであれば、適当なポリオールであってよく、例えば、トルエンジイソシアネート(ＴＤＩ)である。ＴＤＩは、2,4アイソマー/2,6アイソマーの重量比が８０/２０又は６５/３５のアイソマー混合物(isomeric blend)である。適当な８０/２０ＴＤＩブレンドの例として、BASF Corporationが販売するLupranate T80、Dow Chemical Companyが販売するVoranate T-80があり、その仕様を次の表７〜表１０に示している。Lupranate T80は、トルエンジイソシアネート(ＴＤＩ)の2,4アイソマーと2,6アイソマーの重量比が８０/２０の混合物である。他の適当なイソシアネートの例として、メチレンジフェニルイソシアネート(ＭＤＩ)及びＭＤＩ/ＴＤＩ混合物がある。
Figure 2005520878
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発泡剤は、適当な発泡剤であればどんなものでもよく、例えば水である。物理的変化を生じさせる発泡剤として、例えば二酸化炭素、アセトン、ペンタン、核形成促進ガス(nucleating gas)(例えば、空気や窒素)又はこれらの組合せなどを用いることができる。
触媒は、ポリウレタンフォームの生成反応に用いられる適当な触媒であり、例えば、有機スズの触媒がある。有機スズ触媒は、フレキシブルポリウレタンフォーム生成の触媒として用いられる有機スズコンパウンドの一種であり、例えば、前記混合物がゲルになるとき、ゲル化反応速度を制御する作用を有する。触媒は反応して、フォーム生成物のセル壁補強剤として作用するので、最終のフォーム材は自立し、崩壊しない。有機スズ触媒として、例えば、オクチル酸錫、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジエチルヘキソエート(dibutyltin diethyl hexoate)がある。一実施例において、従来のフォームを生成するとき、一般的に、オクチル酸錫が有機錫触媒として用いられる。他の実施例において、ＨＲフォームを生成するとき、ジブチル錫ジラウレートが有機錫触媒として用いられる。また、他の実施例において、触媒はアミンである。これらの触媒には、ゲル化と発泡反応のバランスをとるアミンが含まれ、その例として、Compton Corporationの事業部であるOSI Specialtiesによって販売されるNIAX A-130、NIAX A-1、NIAX A-300、NIAX A-130がある。
ポリウレタンフォームに含ませるのに適当な追加材料として、例えば、活性剤(activators)、安定剤(stabilizers)、アミン、着色剤(colorants)、染料(dyes)、顔料(pigments)、鎖拡張(chain-extending)剤、表面活性剤(surfactants)、充填剤(fillers)などを添加することができる。なお、本発明に基づいて、ポリオールやイソシアネートのように広範囲の要素を含む広範囲のポリウレタンフォームを生成できることは、当該分野の専門家であれば理解されるであろう。
本発明のフォームを製造するのに様々なプロセスを用いることができる。本発明のフォーム製造方法の一実施例は、スラブストックプロセスである。他の実施例として、二酸化炭素発泡プロセスが用いられる。これら方法の詳細については、これら製造プロセスの第１段階である化学剤のブレンドプロセスについて説明した後に行なう。
メラミンとポリオールは高シャー(high shear)の作用によって混合され、混合物(ブレンド)が生成される。図２に示す一実施例において、ポリオールとメラミンは、高シャー混合装置(5)の中で混合される。この装置の中に、ポリオールとメラミンが送り込まれ、混合され、混合物は移送ラインへ送り出される。一実施例において、メラミンとポリオールは２段階で加えられ、第１段階ではメラミンとポリオールの予備混合物が作られ、第２段階にてその予備混合物は高いシャー作用によって最終混合物が作られる。また、予備混合とシャーリングは同時に行なわれることもある。
図２を参照すると、流れライン(10)の中のポリオールは、バルクバッグ(15)から送られるメラミンと共に、プレミキサー(20)の中へ投入される。メラミンの搬送については、適当なものであればどんな手段を用いてもよい。図２の実施例において、メラミンは、バルクバッグ(例えば、２０００lb.の「スーパーサック」)から、重力で、スクリューオーガ(25)へ運ばれ、該オーガからプレミキサー(20)へ送られる。プレミキサーには、櫂形ミキサーの保持タブ(30)の上方に、投入用のトラフ又はシュート(22)が配備されている。メラミンとポリオールは投入シュートに入れられ、重力で保持タブに落下し、プレミキサーで混合され、メラミンとポリオールの予備混合物が作られる。この予備混合物は、メラミンがポリオールの中に懸濁している。メラミンとポリオールの混合物は、流れライン(35)を通ってポンプ(40)へ送られ、次に、流れライン(45)を通って送り出され、撹拌されたバッチタンク(50)へ送られる。ここで、メラミンがポリオールの中で懸濁状態が維持されるように、予備混合物は撹拌される。一実施例において、撹拌は、櫂形ホィールミキサー約７rpmの回転で行われる。次に、メラミンとポリオールの予備混合物は、流れライン(55)を通ってポンプ(60)へ送られる。予備混合物は、ポンプ(60)から、流れライン(65)を通ってプレミキサー(20)へ戻され、予備混合物が所定条件に適合するまで、追加のポリオール及び／又はメラミンが添加される。プレミキサー(20)に出入りする材料の流量は、プレミキサーが溢れ出ないように調節される。望ましい予備混合物は、メラミンとポリオールの比が１：１、粘度は７５OＦで約３６００cpsであり、目視検査において塊(lumps)又はアグロメレーションが観察されないことである。予備混合物は、必要に応じて、流れライン(65)を経て再循環させ、塊及び／又はアグロメレーションが取り除かれるまで、プレミキサー(20)の中でさらに混合することもできる。予備混合物が所定の条件に適合すると、ポンプ(40)及び(60)が停止し、予備混合物は、撹拌されたバッチタンク(50)の中に入れられる。
他の実施例において、所定量のメラミン(例えば、２０００lb.のスーパーサック)と混合するのに必要なポリオールの量は、流れライン(12)(流れライン(10)経由プレミキサー(20)へではなく)からバッチタンク(50)の中へ直接投入され、前述したように、プレミキサー(20)へ再循環され、ここで、メラミンは再循環中、約５０lbs/分の割合で添加され、予備混合物が作られる。前述したように、スーパーサックの中の全てのメラミンが添加され、予備混合物が所定条件に適合するまで、再循環は続けて行われる。他の実施例において、ポリオールについて、流れライン(12)を通じてバッチタンクに添加することと、流れライン(10)を通じてプレミキサー(20)に添加することは、同時に行なうこともできるし、順番に行なうこともできる。
予備混合物は、ポンプ(60)により、流れライン(70)を通じて高シャーミキサー(75)へ送られ、ここで、メラミンとポリオールは高いシャー作用による混合が行われ、最終混合物(ここでは、単に「混合物」という)が生成される。高シャー作用による混合は、混合産業界における技術用語であり、この明細書でもそのような意味として用いている。メカニズムの点では、シャー混合は、流体の粘性によって引き起こされる接線方向の応力で、別の材料の表面と平行に、局所運動(local motion)の接線方向に押す力を意味することもある。一実施例において、高シャーミキサー(75)は、図３Ａ及び図３Ｂに示されるインラインのシャーポンプであり、Waukesha Cherry-Burrellが販売する型式No.ＳＰ４である。Waukeshaミキサーでは、混合される要素は、固定カバーステータ(stator)の入口ポートを通ってミキサーに入り、反時計方向に回転するインナーロータの中へ進み、ここで、インナーロータの開口から強制的に送り込まれ、固定カバーステータの開口に送られる。被混合物は、本体の排出ポートから出て行く前に、これらのスロットを通って強制的に外方へ送られ、反時計方向に回転するアウターロータの開口に送られる。同等な高シャー混合を得られるものであれば、この工程で、他のミキサーを用いることもできる。混合物は、この高シャーミキサーから、流れライン(80)を通じて、撹拌されたバッチタンク(50)に戻される。バッチタンク(50)内の混合物は、ミキサー(75)を通じて再循環される。数滴の混合物溶液を平板ガラスの上に採取し、薄い層の中に入れたサンプルを観察したときに、アグロメレーション、凝集又は塊生成などが見られなくなるまで、前記の再循環は続けて行われる。一実施例において、混合物の再循環は、約２１℃の温度にて、３００lbs/hrの流量で約２時間以上行われる。望ましい混合物は、メラミンとポリオールの比が１：１の均質な混合物であり、混合されて、媒体(ポリオール)の中に、非沈降粒子(non-settling particles)が懸濁する。メラミンとポリオールの懸濁物は、一定の撹拌に付されると、溶液中にメラミンのアグレゲート分子(aggregate molecules)が一様に分配され、メラミン粒子は、時間が経過しても沈降しない。
混合物は、撹拌されたバッチタンク(50)の中で、ポリウレタンフォームの製造に必要とされるまでの間収容される。必要となった時、混合物は、ポンプ(60)と移送ライン(85)を通じて運ばれ、ここに記載した更なる処理が行われる。一実施例において、混合物は、撹拌された混合タンク(50)の中で、２１℃の温度に維持される。イソシアネート、水、触媒及び必要に応じて他の添加剤が混合物に加えられる。混合物はレイダウン(laid down)され、ポリウレタンフォームが生成される。他の実施例において、メラミンのアグロメレーションを全て取り除くために、混合物を静置する前に、濾過することもできる。
図４は、ポリウレタンフォームを製造するためのスラブストックの処理工程を示している。図４を参照すると、前記混合物は、高シャー混合装置(5)から、移送ライン(85)を通り、ポリウレタンフォームの製造ラインへ送られる。混合物には、流れライン(122)を通じて、水を加えることができる。一実施例では、図４に示されるように、１種又は２種以上の追加の難燃コンパウンド(メラミンに加えて)を、流れライン(155)を通じて混合物に加えることができる。混合物は、次に、ダイバータ(diverter)のバルブ(160)に送られる。バルブ(160)では、所望により、混合物を、流れライン(87)を経て二酸化炭素発泡工程(後で詳しく説明する)に送ることができる。そうしない場合、混合物は、流れライン(86)を通じて、スラブストック処理工程(200)へ送られる。
製造工程については、フォーム製品として所望される条件、例えば、フォームに所望される密度及び硬度(ＩＦＤｓ)に応じて選択することができる。表１３は、難燃性が改良された(combustion modified)本発明フォームの物理的特性範囲のリストであり、これについては後で詳しく説明する。もし、所望される密度とＩＦＤが、表１３に示されるスラブストックプロセス(200)の製造仕様の範囲内であるとき、混合物の流れがスラブストック工程(200)へ向かうように設定することができる。もし、図６に示されるように、二酸化炭素発泡工程(165)の製造仕様範囲内にある軟性の低密度製品が所望される場合、混合物の流れが二酸化炭素発泡工程(165)へ送られるようにバルブを設定することができる。難燃性が改良された本発明のフォームに対する仕様範囲は重複する部分がある。それゆえ、製造プロセスを決定するのに他の要因を含めることもできる。
図４に示されるように、スラブストックプロセス(200)では、混合物は、流れライン(86)に接続された低圧混合ヘッド(112)へ送られる。混合ヘッド(112)へは、混合物が供給される他、イソシアネートが流れライン(115)を通じて供給され、混合物に投入される触媒が流れライン(124)を通じて供給され、混合ヘッド(112)で混合が行われた後、混合物が排出される。適当な混合ヘッドとして、例えば、容量が１.７５リットルの低圧混合ヘッドで、ステータピン及び可変速度のピン留め撹拌機(pinned stirrer)を具え、Cannon-Viking Ltd.が販売するものが挙げられる。混合ヘッド内の圧力範囲は約７〜約２５psigである。混合ヘッドに入るライン圧力は約７〜約２５psigであり、混合ヘッドの下流側のライン圧力は約１〜約５psigである。メラミン、ポリオール及び水を含む混合物に、イソシアネートとスズを添加すると、混合物は「活性(active)」となり、ポリウレタンフォームを生成するものとして広く知られた化学反応が開始する。
排出された混合物は、流れライン(126)を通じて、レイダウン装置(136)の中へ送られる。該装置では、活性混合物又はフロスをレイダウンして、ポリウレタンフォームが生成される。一実施例において、レイダウン装置は、金属のトラフであり、供給物はトラフの底部近傍に入り、初期反応が開始する。トラフでの滞在時間を１８〜２１秒とすることにより、混合物は反応し、完全に液体の状態から、クリーミィな泡立ち状態に変化する。トラフは、例えばプラスチックフィルムライナーの如き底部サポート層(図示せず)上にオーバーフローする位置まで、反応混合物で常に満たされており、傾斜した落下プレート(141)の上を摺動する。落下プレート(141)は、フォームが、十分に拡大した発泡スラブとして、水平コンベヤー(145)に達するような長さ及び形状に作られている。コンベヤーは、毎分約１１〜２２フィートの割合で、トラフから遠ざかる方向に反応混合物を運搬する。トラフから約２０〜２５フィートの位置で、フォームは十分に拡大し、反応中に発生したガスはスラブの表面から脱出する。フロスが十分に膨張して、固体シート状のポリウレタンフォーム(142)を生成する位置に達するまで、一般的には、約６０〜１５０秒の経過時間を要し、ポリウレタンフォームは、コンベヤー(145)により、さらなる処理加工を行なうために運搬される。ポリウレタンフォームはコンベヤー上を切断ソー(図示せず)に達するまで移動し、該ソーにより、連続スラブから約６０フィートのブロック又はバン(buns)に切断される。ポリウレタンフォームの製造で行われる反応は発熱反応であるから、高温(warm)のブロックは、積み重ねて保管する前に、冷却して硬化させる。一実施例において、ブロックは、急速硬化装置(図示せず)にて約１０〜１５分間硬化させ、ブロック内部の温度を約３６０OＦから約１４０OＦまで冷却する。この実施例では、ポリウレタンフォームを切断した後、ブロックをオーバーヘッドクレーンで運搬し、真空テーブル上にて、約１００００CFUの周囲空気がブロックを通して吸引され、排出物は炭素洗浄機(carbon scrubbers)に送られる。冷却が終わると、ブロックは再びオーバーヘッドクレーンで搬送され、保管領域に安全に積み重ねられる。
所望される製品にもよるが、スラブストックプロセス(200)における化学剤の処理能力は、約２３０〜３５０リットル/分である。従って、プロセスに合わせて、様々なサイズのトラフを用いることができ、トラフは製造開始前に交換することができる。図５は、様々な金属トラフを示しており、トラフ(500)(600)(700)の背面図及び端面図に寸法を示している。
図５において、トラフ(500)は、側部(512)の幅は約８２インチ、側部(514)の高さは約２４.５インチであり、垂直な矩形側面(510)を形成しており、傾斜側部(518)の垂直高さは約１８.５インチである。混合物が一杯になると、この側部(518)から、傾斜した落下プレート(141)(図４参照)へ溢れ出る。トラフの前記２つの側部間の寸法は、底部(516)で約３インチ、混合物の溢出が起こる頂部(522)で約５.５インチである。トラフの傾斜側部(518)の上端縁に沿って、約１.５インチの延長部(520)が落下プレートに向けて突設されている。
他の実施例において、トラフ(600)は、頂部側の側部(612)の幅は約７５インチ、底部側の側部(618)の幅は約３５インチである。トラフ(600)の背面図を参照すると、トラフ(600)の下部は、底部(618)から側部(640)(642)に沿って、側部(614)及び(615)の下部、つまり、頂部から約１３インチの位置までＶ字形に形成されている。幅は、側部(614)と側部(615)の間はどの位置でも同じであり、トラフ(600)の上部は、矩形形状である。トラフ(600)の側部(610)の垂直高さ(616)の全長は約１８.５インチであり、傾斜側部(622)及び(624)の垂直高さの全長は約１４インチである。トラフの垂直側部と傾斜側部との間の寸法は、底部(620)で約２インチ、(628)の位置で約７インチ、混合物の溢出が起こる頂部(630)の位置で約９.２５インチである。トラフの傾斜側部の上端縁に沿って、約２.５インチの延長部(626)が落下プレートに向けて突設されている。
他の実施例において、トラフ(700)は、側部(712)の幅は約６５インチ、側部(714)の高さは約１９インチであり、垂直な矩形側面(710)を形成しており、混合物が入れられる。トラフ(700)は、傾斜側部(718)(720)の垂直高さの全長は約１３インチである。トラフの垂直側部と傾斜側部間の寸法は、底部(716)で約１インチ、それより約６インチ上方の位置(724)で約７インチ、混合物の溢出が起こる頂部(725)で約９インチである。トラフの傾斜側部の上端縁に沿って、約３インチの延長部(722)が落下プレートに向けて突設されている。
他の実施例として、ポリウレタンフォームに含有させることのできる適当な追加材料を、様々な工程位置で添加することができる。ポリウレタンフォームに添加されるその他一般的に知られている添加剤として、活性剤、安定剤、着色剤、染料、顔料、鎖拡張剤、表面活性剤、充填剤、発泡剤などがあり、これらを工程中の適当な位置で添加することができる。ポリオール及びイソシアネートなどの広範囲の成分が含まれる広範囲のポリウレタンフォームを、本発明に基づいて製造できることは、当該分野の専門家であれば明らかであろう。
図６は、ポリウレタンフォームを製造するための二酸化炭素発泡プロセス(165)を示している。図６を参照すると、混合物は、高シャー混合装置(5)から移送ライン(85)を通じてポリウレタンフォーム製造ラインへ送られる。図６の一実施例に示されるように、１種又は２種以上の難燃性コンパウンド(メラミンに加えて)を、流れライン(155)を通じて混合物へ添加することができる。また、スラブストックプロセスで述べたように、ポリウレタンフォームに含有させるのに適当な追加材料を、工程中の適当な位置で添加することもできる。例えば、窒素や空気のような核形成促進ガスを、流れライン(150)を通じて、図６の実施例に示される混合ヘッド(110)の上流にて、混合物へ添加することができる。
混合物は、ダイバータのバルブ(160)に送られる。バルブ(160)により、混合物は流れを変えて、流れライン(87)を経て二酸化炭素発泡プロセス(165)に送られる。混合物は、加圧ポンプ(88)へ送られ、混合物の圧力は約５０psigから約９００psigまで上昇する。混合物は、次に、流れライン(89)を経て第１フィルター(90)に入り、ここで、混合物は濾過され、もしメラミンのアグロメレーションが存在すれば全て除去される。一実施例において、フィルターは孔径約３００ミクロンの濾過スクリーンを具えている。これにより、約３００ミクロンより大きなアグロメレーションは、濾過スクリーンにトラップされ、混合物から除かれる。適当なフィルターの例として、Mahle Industrial Filterが販売するP1-7362-1551-50100がある。一実施例において、フィルターをこすり取ることにより、堆積したアグロメレーションを取り除くことができる。このこすり取り作業は、手操作で行うこともできるが、電気駆動式のスクレーパ手段をフィルターに接続することもできる。
二酸化炭素注入装置(100)により、液化二酸化炭素が、流れライン(95)を通じて、流れライン(91)の混合物に加えられる。液体二酸化炭素は、高圧下で、混合物の中に混合又は溶解し、混合物がレイダウンされてフォームを形成する。この時に、圧力を低下させて、二酸化炭素を気泡(gas bubbles)の形態にて溶液から解放し、これが物理的発泡剤として作用し、ポリウレタンフォームの泡の反応セルが膨張する。一実施例において、二酸化炭素は、約９００psig及び約−１４℃で注入される。二酸化炭素の注入装置は、商業的に入手可能であり、例えば、イギリス国マンチェスターのCannon Viking Ltd.が販売するCarDio(商標名)プロセスがある。他の適当な二酸化炭素注入システムとして、Beamech Group Ltd.及びHennecke GmbHによるものがある。二酸化炭素注入起泡システムの例として、米国特許第５６３９４８３号、第５６６５２８７号、第５６２９０２７号、第５６２０７１０号、第５５７８６５５号、ＲＥ３７１１５号、ＲＥ３７０１２号、ＲＥ３７０７５号、ヨーロッパ公開第ＥＰ０７７０４６６Ａ２号、第ＥＰ０７８６２８６Ａ１号、第ＥＰ０６４５２２６Ａ２号、第ＥＰ０７８６３２１Ａ１号、ＷＩＰＯ／ＰＣＴ公開第ＷＯ９８／２３４２９号があり、各公報は引用を以てその全体を本願への記載加入とする。図６に示す実施例では、二酸化炭素の注入は、混合物がフィルター(90)で濾過された後に行われる（つまり、フィルター(90)の下流で注入される)。
二酸化炭素を混合物に注入した後、さらに十分な混合を行なう。混合は、例えば、二酸化炭素注入位置の下流の移送ライン(91)に１又は２以上のスタティックミキサーを配置することによって行なう。混合物は、移送ラインに接続された混合ヘッド(110)の中へ送られる。混合ヘッド(110)では、混合物は、流れライン(115)からのイソシアネート、流れライン(120)からの水、流れライン(124)からの触媒と共に混合され、混合後、混合物が排出される。他の実施例において、図４のスラブストックプロセス(200)に示されるように、水は、流れライン(122)を経て混合ヘッドの上流で加えられる。適当な混合ヘッドの例として、Cannon-Viking Ltd.の製品No.MK-IVで、ステータピンと可変速ピン留め撹拌機が装備された容量２.８リットルの高圧混合ヘッドがある。混合ヘッド内の圧力範囲は、約１４７〜約３００psigである。混合ヘッドに入るライン圧力は、約５５０〜約９００psigであり、混合ヘッドの下流側のライン圧力は約１１０〜３００psigである。イソシアネートと水を加えると、混合物は「活性」になり、ポリウレタンフォームを生成する広く知られた化学反応が開始する。
混合物は、混合ヘッドを出て、流れライン(125)を経て第２フィルター(130)へ送られ、該フィルターにて濾過され、メラミンのアグロメレーションは全て除去される。
一実施例において、フィルターは、ゲートバー(後で説明する)のスロット幅と略等しいかそれより小さい孔径の濾過スクリーンを具えている。これは、ゲートバーのスロット幅よりも大きなサイズのアグロメレーションは、濾過スクリーンにトラップされ、混合物から取り除かれるので、ゲートバーのスロットが詰まらないことを意味する。一実施例において、フィルターのスクリーンサイズは約４３６インチであり、ゲートバーのスロット幅に対応している。適当なフィルターの他の例として、Cannon-Viking Ltd.から入手できる型番105776のものがある。
排出された混合物は、流れライン(127)を通じて、レイダウン装置の中へ送られる。レイダウン装置では、活性混合物又は「フロス(泡)」をレイダウンして、ポリウレタンフォームが生成される。一実施例において、レイダウン装置はゲートバーであり、該ゲートバーは、バーの幅に沿って混合物を分配するために内部に配備された分配チャンネルと、バーの幅方向に延びる排出用スロットとを有する矩形のバーである。排出用スロットの幅は、詰め木(shims)を用いて調節することができる。一実施例において、ゲートバーは、幅が約１.８ｍ乃至約２.０ｍであり、排出用スロットは、ゲートバーの略全幅に亘って設けられ、幅は約３８０ミクロン乃至約４３２ミクロンである。フロスは、バーの幅に沿って、スロットから排出され、次に、傾斜した落下プレート(141)を滑り落ちる。これは、スラブストックプロセス(200)で既に述べたのと同様である。フロスは膨張して、ポリウレタンフォーム(140)のシートを形成し、さらなる処理加工のために、コンベヤー(145)によって運ばれる。残りの処理工程は、スラブストックプロセスで既に記載したものと同じである。
＜実施例＞
Figure 2005520878
Figure 2005520878
上記の表１１及び表１２は、フォームＡ及びフォームＢの２種類のフォームに関する情報を表しており、ＰＨＤは、１００分の１(parts per hundred)の省略語である。表は、フォームＡ及びフォームＢの物理的特性及び燃焼性試験結果を含んでいる。
表１１のフォームＡのサンプルは、本発明の難燃性改良ポリウレタンフォームの代表的な構成を表しており、前述したスラブストックプロセス(200)に基づいて作製したものである。物理的特性の密度と押圧力によるフォームの偏り(ＩＦＤ)は、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−９５に基づいて求めた。ＩＦＤは、フレキシブルポリウレタンフォームの負荷容量の指標となるもので、フォームの「硬度」と称されることもある。エアフローの割合を求めるには、フォームサンプルの圧力降下を測定し、その圧力降下を１分当たりの空気の立方フィートに換算することにより行なった。圧力降下は、例えば、圧力計(Magnahelic gauge)を用いて測定することができる。燃焼性能は、カリフォルニア１１７燃焼試験のパート１(裸火を用いた垂直炎試験)と、パート２(タバコのくすぶり抵抗性試験)に基づいて調べた。フォームＡの試験結果は、密度が１.５５pcf(pounds per cubic foot)、ＩＦＤが３１.３lb/50in2であり、両方とも、製品に以前に示された所望の範囲内にあった。フォームＡは、カリフォルニア１１７燃焼性試験のパート１及び２の両方とも合格した。この燃焼性試験の合格基準は、裸火試験の黒こげ部長さ(char length)が平均６インチで８インチを超えるものがないことであり、くすぶり抵抗性試験(smolder test)の合格基準は、８０％以上であるの対し、フォームＡは、前者が２.９５インチ、後者が９９.３重量％であり、両方とも良好な結果を示した。
表１２のフォームＢのサンプルは、本発明の難燃性改良ポリウレタンフォームの代表的な構成を表しており、前述した二酸化炭素発泡プロセス(165)に基づいて作製したものである。物理的特性の密度と押圧力によるフォームの偏り(ＩＦＤ)は、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−９５に基づいて求めた。エアフローの割合は前記と同じ方法で求めた。燃焼性能は、カリフォルニア１１７燃焼試験に基づいて調べた。フォームＢの試験結果は、密度が１.１３pcf、ＩＦＤが３２０lb/50in2であり、両方とも、製品に以前に示された所望の範囲内にあった。フォームＢは、カリフォルニア１１７燃焼試験のパート１及び２に合格した。裸火試験の黒こげ部長さは２.４５インチ、くすぶり抵抗性試験では９９.３重量％であり、両方とも良好な結果を示した。
Figure 2005520878
表１３は、本発明の組成物及び方法に基づいて作製されるポリウレタンフォーム製品の物理的特性のリストである。表１３は、異なる２箇所の製造サイトにおいて、二酸化炭素発泡プロセス又はスラブストックプロセスによって作製されるフォームについて、密度と押圧力によるフォームの偏りの全範囲を示している。なお、任意のどちらかのプロセスで作製されるフォームに対する密度とフォームの偏りの範囲についても示している。一般的に、密度とＩＦＤ値は、スラブストックプロセスの製品よりも二酸化炭素発泡プロセスの製品の本発明が低くなる傾向にある。また、密度とＩＦＤｓの範囲は、スラブストックプロセスよりも二酸化炭素発泡プロセスの方が狭くなる傾向にある。表１３に示した全ての製品について、密度とＩＦＤの範囲は、製品に対して以前に示された規定範囲内にあった。一実施例において、高密度のフォーム製品は、一般的にはスラブストックプロセス(200)に基づいて製造され、所望する広範囲の密度が得られる。
この明細書に記載された化学組成及びプロセスに基づいて、フレキシブルポリウレタンフォームの中にメラミンを難燃剤として含ませることは、少量の第２難燃コンパウンドを用いて行なうことができ、これにより、所望の物理的特性の仕様に適合し、カリフォルニアＴＢ１１７燃焼試験に合格する製品を作ることができる。難燃性が改良されたフォームの中に追加の難燃コンパウンドをメラミンと共に用いるとき、前記コンパウンドの量は一般的には少なくする必要があり、その結果、製造コストを低減することができる。既に詳細に説明した化学組成は、メラミンと第２難燃コンパウンドを用いるときの相乗効果によってもたらされる。また、詳細に説明したように、難燃性が改良されたポリウレタンフォーム組成物の製造は、スラブストックプロセス及び二酸化炭素発泡プロセスのような方法を用いて行なうことができる。
本発明の望ましい実施例について説明したが、当該分野の専門家であれば、発明の精神及び示唆から逸脱することなく変形をなし得るであろう。本発明を実施するためのプロセス設備の構成や操業条件(具体的に記載していない場合)については、当該分野の専門家であれば、この明細書での開示に基づいて容易に認識し得るであろう。ここに示した実施例は例示であって、限定することを企図するものではない。ここに開示した発明について多くの変形は可能であり、それらは本発明の範囲内である。
メラミン粉末の粒子サイズの分布を示すグラフである。 高シャー混合装置のプロセスの流れを説明する図である。 シャーポンプの説明図である。 シャーポンプの説明図である。 スラブストックポリウレタンフォームの製造ラインのプロセスの流れを説明する図である。 様々な金属トラフの例を示す図である。 ポリウレタンフォーム製造ラインについて、二酸化炭素発泡プロセスの流れを説明する図である。

Claims (40)

  1. ポリウレタンフォームであって、フォームの全重量の約１０重量％よりも少ない量のメラミンと、フォームの全重量の約１０重量％よりも少ない量の１種又は２種以上の追加の難燃コンパウンドとを含んでいる、ポリウレタンフォーム。
  2. ポリウレタンフォームは、カリフォルニア１１７燃焼性試験に合格する請求項１のポリウレタンフォーム。
  3. ポリウレタンフォームは、１種又は２種以上のポリオール、１種又は２種以上のイソシアネート、１種又は２種以上の発泡剤、及び１種又は２種以上の触媒の反応生成物である請求項１のポリウレタンフォーム。
  4. メラミンは、フォームの全重量の約８.５重量％よりも少ない請求項１のポリウレタンフォーム。
  5. メラミンは、フォームの全重量の約５〜約６重量％である請求項１のポリウレタンフォーム。
  6. 難燃コンパウンドは、フォームの全重量の約８.５重量％よりも少ない請求項１のポリウレタンフォーム。
  7. 難燃コンパウンドは、フォームの全重量の約８.５重量％よりも少ない請求項４のポリウレタンフォーム。
  8. 難燃コンパウンドは、フォームの全重量の約６重量％よりも少ない請求項１のポリウレタンフォーム。
  9. 難燃コンパウンドは、フォームの全重量の約６重量％よりも少ない請求項４のポリウレタンフォーム。
  10. 難燃コンパウンドに対するメラミンの重量比は、約０.５〜約２.０である請求項１のポリウレタンフォーム。
  11. 難燃コンパウンドに対するメラミンの重量比は、約０.６〜約１.５である請求項１のポリウレタンフォーム。
  12. 難燃コンパウンドに対するメラミンの重量比は、約０.７５〜約１.２５である請求項１のポリウレタンフォーム。
  13. 難燃コンパウンドに対するメラミンの重量比は、約１である請求項１のポリウレタンフォーム。
  14. 反応生成物は、ポリオール１００につき、約１００部含んでいる請求項３のポリウレタンフォーム。
  15. 密度は約０.９〜約４.２５lb/ft3の範囲内、２５％ＩＦＤは約７〜約１５０lb/50in2の範囲内、エアフローは約２.０〜約５.５ft3/分の範囲内である請求項１のポリウレタンフォーム。
  16. 密度は約０.９〜約１.５lb/ft3の範囲内、２５％ＩＦＤは約７〜約５４lb/50in2の範囲内、エアフローは約４.０〜約５.５ft3/分の範囲内である請求項１のポリウレタンフォーム。
  17. 密度は約１.６〜約４.２５lb/ft3の範囲内、２５％ＩＦＤは約１１〜約１５０lb/50in2の範囲内、エアフローは約２.０〜約４.０ft3/分の範囲内である請求項１のポリウレタンフォーム。
  18. メラミンは粉末メラミンである請求項１のポリウレタンフォーム。
  19. 粉末メラミンは、平均粒子サイズの体積分布が、１００％≦約７４ミクロン、７５％≦約１９.２５ミクロン、５０％≦約１２.２８ミクロン、２５％≦約６.８４ミクロン、０％≦約０.８３ミクロンである請求項１のポリウレタンフォーム。
  20. 難燃コンパウンドは、ペンタブロモジフェニルオキサイド混合物がハロゲン化した難燃剤である請求項１のポリウレタンフォーム。
  21. 難燃コンパウンドは、リン−臭素である請求項１のポリウレタンフォーム。
  22. ポリウレタンフォームを製造するためのスラブストックプロセスであって、フォームの全重量の約１０重量％よりも少ない量のメラミンと、フォームの全重量の約１０重量％よりも少ない量の１種又は２種以上の追加の難燃コンパウンドとを、加えることを含んでいるスラブストックプロセス。
  23. メラミンは粉末メラミンである請求項２２のプロセス。
  24. 発泡前に、高いシャー作用によって、粉末メラミンをポリオールと予備混合することを含んでいる請求項２２のプロセス。
  25. 予備混合物は、ポリオールに対するメラミンの重量比が１：１であり、粘度は、７５OＦで約３６００cpsであり、目に見えるアグロメレーションは存在しない請求項２４のプロセス。
  26. 高シャー作用は、インラインのシャーポンプによってもたらされる請求項２４のプロセス。
  27. 予備混合物を、シャーポンプにより、約２１℃の温度にて、約３００lbs/hrの流量で約２時間以上再循環させる請求項２６のプロセス。
  28. メラミンの懸濁を維持するために、発泡前に、予備混合物を撹拌することを含んでいる請求項２４のプロセス。
  29. ポリウレタンフォームを製造するための二酸化炭素発泡プロセスであって、フォームの全重量の約１０重量％よりも少ない量のメラミンと、フォームの全重量の約１０重量％よりも少ない量の１種又は２種以上の追加の難燃コンパウンドとを、加えることを含んでいる二酸化炭素発泡プロセス。
  30. メラミンは粉末メラミンである請求項２９のプロセス。
  31. 発泡前に、高いシャー作用によって、粉末メラミンをポリオールと予備混合することを含んでいる請求項３０のプロセス。
  32. 予備混合物は、ポリオールに対するメラミンの重量比が１：１であり、粘度は、７５OＦで約３６００cpsであり、目に見えるアグロメレーションは存在しない請求項３１のプロセス。
  33. 高シャー作用は、インラインのシャーポンプによって加えられる請求項３１のプロセス。
  34. 予備混合物を、シャーポンプにより、約２１℃の温度にて、約３００lbs/hrの流量で約２時間以上再循環させる請求項３３のプロセス。
  35. メラミンの懸濁を維持するために、発泡前に、予備混合物を撹拌することを含んでいる請求項３１のプロセス。
  36. 混合ヘッドに入る前に、予備混合物を濾過することを含んでいる請求項３１のプロセス。
  37. フィルターは孔サイズが約３００ミクロンである請求項３６のプロセス。
  38. 混合ヘッドを出た後で、ポリウレタンフォーム組成物を濾過することを含んでいる請求項３１のプロセス。
  39. 混合ヘッドを出た後で、ポリウレタンフォーム組成物を濾過することを含んでいる請求項３６のプロセス。
  40. フィルターの孔サイズは、フォーム組成物をレイダウンするゲートバーの排出用スロットの幅と略同じかそれよりより小さい請求項３９のプロセス。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004277741A (ja) * 2003-03-18 2004-10-07 Hennecke Gmbh ポリウレタンフォームの製造プロセス
JP2018002979A (ja) * 2016-07-08 2018-01-11 株式会社イノアックコーポレーション ウレタンフォーム製造方法、およびウレタンフォームの組成物

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100413903C (zh) * 2002-11-06 2008-08-27 大八化学工业株式会社 用于阻燃软质聚氨酯泡沫材料的组合物
US20060111459A9 (en) * 2003-08-29 2006-05-25 Bradford Larry L Flame retardant composition and polyurethane foam containing same
BRPI0707382A2 (pt) 2006-01-31 2011-05-03 Tyco Healthcare espumas supermacias
WO2007149613A1 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Avery Dennison Corporation Flame retardant pressure sensitive adhesive
US8741430B2 (en) 2008-06-25 2014-06-03 Momentive Specialty Chemicals Inc. Storage stable amino-formaldehyde resins and applications thereof
JP2011162685A (ja) * 2010-02-10 2011-08-25 Hitachi Cable Ltd 紫外線架橋発泡絶縁電線の製造方法
US8984690B2 (en) * 2011-07-29 2015-03-24 Dreamwell, Ltd. Mattress and side rail assembly with high airflow
EP2842979A4 (en) * 2012-04-26 2016-01-20 Momentive Performance Mat Jp POLYURETHANEUM FUEL COMPOSITION AND METHOD FOR PRODUCING A FLEXIBLE POLYURETHANE FOAM

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4342854A (en) * 1956-01-11 1982-08-03 Phillips Petroleum Company Solid polymers of 4-methyl-1-pentene
US3299022A (en) * 1962-04-04 1967-01-17 Exxon Research Engineering Co Polymer
US3862921A (en) * 1973-09-07 1975-01-28 English Clays Lovering Pochin Process for the production of polymer
US3897372A (en) * 1974-04-17 1975-07-29 Grace W R & Co Smoke-flame retardant hydrophilic urethane and method
US4143029A (en) * 1977-05-13 1979-03-06 Uniroyal, Inc. Flame retarded polyurethane compositions
DE2932304A1 (de) * 1979-08-09 1981-02-26 Basf Ag Stabile fuellstoff-polyol-dispersionen, ein verfahren zu deren herstellung und die verwendung zur herstellung von gegebenenfalls geschaeumten polyurethankunststoffen
DE3113588A1 (de) * 1981-04-03 1982-10-28 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Hocheleastische urethangruppen aufweisende schaumstoffe, ein verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung
GB8421967D0 (en) * 1984-08-30 1984-10-03 Hickory Springs Mfg Co Polyurethane foams
US4849459A (en) * 1985-06-27 1989-07-18 Basf Corporation Flame retardant polyurethane foams
USRE36358E (en) * 1985-06-28 1999-10-26 Basf Corporation Flame retardant polyurethane foams
GB2177405B (en) * 1985-06-28 1989-08-23 Basf Corp Flame retardant polyurethane foams
US4757093A (en) * 1987-05-21 1988-07-12 Reeves Brothers, Inc. Flame retardant melamine containing polyurethane foam
US4826884A (en) * 1987-07-20 1989-05-02 Basf Corporation Flame retardant polyurethane foams resistant to cigarette smoldering ignition
US4810729A (en) * 1987-10-23 1989-03-07 Basf Corporation Flexible flame resistant polyurethane foams
US4892893A (en) * 1989-02-17 1990-01-09 Basf Corporation Flame retardant polyurethane foams resistant to cigarette smoldering ignition
US5120771A (en) * 1989-09-13 1992-06-09 Hickory Springs Manufacturing Co. Process for the production of polyurethane foam
US5086082A (en) * 1989-09-27 1992-02-04 Pmc, Inc. Ignition resistant polyurethane foams with melamine
IT1270979B (it) * 1993-09-30 1997-05-26 Afros Spa Procedimento e apparecchiatura per la produzione in continuo di schiume poliuretaniche in blocchi
NO309077B1 (no) * 1993-07-14 2000-12-11 Foaming Techn Cardio Bv FremgangsmÕte og system for kontinuerlig tilvirkning av polyuretanskumblokker
US5665287A (en) * 1993-07-14 1997-09-09 Foaming Technologies Cardio Bv Froth process for continous manufacture of polyurethane foam slab-stocks
DE4422568C1 (de) * 1994-06-28 1996-02-15 Bayer Ag Verfahren und Vorrichtung zur Schaumherstellung mittels unter Druck gelöstem Kohlendioxid
IT1272896B (it) * 1995-01-12 1997-07-01 Foaming Techn Cardio Bv Procedimento ed apparecchiatura per la produzione continua di schiume poliuretaniche pre-espanse
US5830926A (en) * 1997-12-17 1998-11-03 Basf Corporation Flame retardant polyurethane foams

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004277741A (ja) * 2003-03-18 2004-10-07 Hennecke Gmbh ポリウレタンフォームの製造プロセス
JP4580667B2 (ja) * 2003-03-18 2010-11-17 ヘンネケ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング ポリウレタンフォームの製造プロセス
JP2018002979A (ja) * 2016-07-08 2018-01-11 株式会社イノアックコーポレーション ウレタンフォーム製造方法、およびウレタンフォームの組成物

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