JP2007501097A - 変性植物油ポリオールを含む高性能ポリウレタンカーペットバッキング - Google Patents

Abstract

４．５ｋｇ（ＡＳＴＭ Ｄ１３３５）よりも大きいタフト結合を示す、住宅用、商業用及びレクリエーション用カーペットのためのカーペットバッキングは、ポリイソシアネート、活性水素含有化合物及びポリオール反応生成物のポリウレタン反応生成物を含む。典型的には、ポリオール反応生成物は、ポリオールと植物油との反応生成物であり、そして約５０重量％よりも少ない未反応植物油を含む。植物油は、好ましくはパーム油、サフラワー油、カノラ油、大豆油、綿実油及び菜種油から選択される。好ましい態様に於いて植物油はブローされている。典型的には、ポリオール反応生成物中の未反応植物油の量は約３４重量％よりも少ない。得られるポリウレタン反応生成物の硬質セグメントはポリウレタン反応生成物の少なくとも２０重量％を構成する。本発明のカーペットバッキングはプレコート、ラミネート又は発泡被覆として使用することができる。

Description

本発明は４．５ｋｇ（ＡＳＴＭ Ｄ１３３５）よりも大きいタフト結合（tuftbind）を示すポリウレタン反応生成物の高性能カーペットバッキングに関する。このポリウレタン反応生成物は、ポリイソシアネート、活性水素含有化合物及びポリオールと植物油とのポリオール反応生成物（但し、ポリイソシアネートと反応しない、ポリオール反応生成物中の植物油の量は５０重量％と等しいか、それより小さい）から誘導される。

一般的に、タフトカーペットは、最低限、一次バッキング及びプレコートを通るタフト繊維からなる。タフトカーペットは、また、追加の層、例えばラミネート層、二次層及びフォーム（発泡）層を有していてよい。更に、タフトカーペットは一層より多い二次層を有していてよい。

プレコート、即ちカーペットに適用される第一の被覆（coating）は、カーペットタフトを一次バッキングに固定するために必要である。従って、カーペットバッキングに於けるプレコートの目的は、ピリング及び毛羽立ち耐性、タフト結合並びに縁糸抜き(edge ravel)のような繊維固定強度特性、難燃性、寸法安定性、抗菌／抗真菌活性並びに液体バリヤー機能性を提供することである。タフトカーペットを、追加の層又は下張り床に接着するための接着剤を含むこともできる。別法として、ラミネート層を、プレコート無しに、適用することができる。しかしながら、ラミネート層を単独で適用するときよりも、プレコートも適用するときに、より良い固定が達成される。

１９８１年以降、一体型取り付けクッション及びラミネートカーペットバッキングシステムに於いて使用するポリウレタンプレコートが、開発され、商品化されてきた。プレコート、ラミネート及び発泡層は、しばしばポリウレタン材料から製造される。このようなポリウレタン層は、典型的には、カーペット製造場所で、イソシアネート配合物（formulation）（Ａ液(A-side)配合物）及びポリオール配合物（Ｂ液(B-side)配合物）から製造される。これは、ときには、「Ａ＋Ｂ化学」として参照される。ポリウレタンポリマーを製造するために天然油系ポリオールを使用することが、６０年以上の間知られている。Ａ＋Ｂ化学によりポリウレタン層を製造する際に、この方法の特殊な性能特性を達成するために、特殊化された装置へのかなりの投資が必要である。

別法として、ポリウレタン層を、水性ポリウレタン（ＰＵ）分散液として、適用することができる。水性ＰＵ分散液は、ポリウレタン反応剤を有機溶媒中で重合させ、続いて得られた溶液を水中に分散させ、そして続いて、任意的に、有機溶媒を除去することによって製造することができる。特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７及び特許文献８（これらを参照して本明細書に含める）参照。また、水性ポリウレタン分散液は、特許文献９（これを参照して本明細書に含める）に開示されているように、最初にプレポリマーを形成し、次にこのプレポリマーを水中に分散させ、そして最後に、水中で連鎖延長を実施することによって製造することができる。この例に於いて、水性ポリウレタン分散液は、好ましくは、連続相として水を含むであろう。Ｊｅｎｋｉｎｅｓ等に付与された特許文献１０には、ポリウレタン形成性組成物をタフト又は織物品の下側に適用することによって製造された一体型バッキングを有するタフト又は織物品を製造することが開示されている。

ポリウレタン形成性組成物として、ポリウレタン層は、ブローン(blown)配合物として適用することができる。このブローン配合物は、一般的に、Ａ液成分とＢ液成分とを、機械的に導入するか又は化学的に生成される気体の存在下で混合して、硬化したポリウレタン中でセル様構造をもたらす気泡を形成することによって製造される。ポリウレタン配合物の中への気体の機械的泡立ては、また、「起泡（frothing）」と命名される。

歴史的に、ポリウレタンを製造するために使用されるポリオールは、エチレンオキシド又はプロピレンオキシドから誘導される。典型的には、このようなポリオールはポリエステルポリオール又はポリエーテルポリオールである。このようなポリオールは重大な欠点を有する。例えば、これらは石油から誘導されるので、これらは再生不可能な天然資源である。ポリオールの製造は、大量のエネルギーを必要とする。これらの製造は油取引に依存性であるので、それらの価格は石油の価格と共に絶えず変動するので、それらの価格は予測できない傾向がある。このようなポリオールを製造するための高いコストに照らして、代替物が探し求められてきた。

一つのこのような代替は、ポリオールの原料として植物油を使用することである。植物油を使用する際の困難の一つは、未反応植物油の量のために、ポリマーの機能を調節することが不可能であることに起因する。その結果、得られるポリウレタン生成物は、この産業によって要求される比較的厳密な仕様に適合させることができない。この欠陥を取り除くためのアプローチは、最近、特許文献１１、特許文献１２及び特許文献１３に示された。これらの文献のそれぞれには、植物油反応生成物から誘導されたカーペット材料が開示されている。残念ながら、このような製品のタフト結合は、許容できず、工業規格に不合格である。

米国特許第３，４３７，６２４号明細書 米国特許第４，０９２，２８６号明細書 米国特許第４，２３７，２６４号明細書 米国特許第４，７４２，０９５号明細書 米国特許第４，８５７，５６５号明細書 米国特許第４，８７９，３２２号明細書 米国特許第５，０３７，８６４号明細書 米国特許第５，２２１，７１０号明細書 国際特許出願公開第９８／４１５５２号明細書（１９９８年９月２４日公開） 米国特許第４，２９６，１５９号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１２１３２８Ａ１号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１１９３２１Ａ１号明細書 米国特許出願公開第２００２／００９０４８８Ａ１号明細書

従って、植物油から誘導され、そして工業規格で許容されるタフト結合を有するカーペットバッキングを製造することが望ましい。本発明のカーペットバッキングは、４．５ｋｇ（ＡＳＴＭ Ｄ１３３５）よりも大きいタフト結合を示す。

４．５ｋｇ（ＡＳＴＭ Ｄ１３３５）よりも大きいタフト結合を示す、住宅用、商業用及びレクリエーション用カーペットのためのカーペットバッキングは、ポリイソシアネート、活性水素含有化合物及びポリオール反応生成物のポリウレタン反応生成物を含む。ポリオール反応生成物は、ポリオールと植物油との反応生成物である。ポリオール反応生成物中の未反応植物油の量は、（ポリオール反応生成物の全重量％基準で）５０重量％以下である。（本明細書で使用する用語「未反応植物油」は、ポリイソシアネートと反応しないポリオール反応生成物中の植物油の一部を指す）。この植物油は、好ましくはパーム油、サフラワー油、カノラ油、大豆油、綿実油及び菜種油から選択される。好ましい態様に於いて植物油はブロー(blow)される。

好ましい態様に於いて、得られるポリウレタンの硬質セグメントはポリウレタンの少なくとも２０重量％を構成する。

本発明のカーペットバッキングは、プレコート、ラミネート又は発泡被覆として使用することができる。

本発明の高性能ポリウレタンカーペットバッキングは、活性水素含有化合物、ポリオール反応生成物及びポリイソシアネートから誘導される。このポリオール反応生成物は、５０重量％以下の未反応植物油を含む。本発明のポリウレタンカーペットバッキングは、４．５ｋｇよりも大きい、好ましくは５．０ｋｇよりも大きい、更に好ましくは６．８ｋｇよりも大きい、最も好ましくは９．０ｋｇよりも大きい、タフト結合（ＡＳＴＭ Ｄ１３３５）を示す。

本発明のポリウレタンカーペットバッキングは、更に、ピリング及び毛羽立ち耐性（３＋等級）並びに縁糸抜き（０．９ｋｇ超）のような優れた繊維強度特性を示す。性能カーペットバッキングに帰属する他の特性には、可撓性（１３．６ｋｇ未満、ハンドパンチ(hand punch)）、難燃性（０．４５ワット／ｃｍ²超）、寸法安定性（０．４％未満）、抗菌／抗真菌活性（１００％接触阻害で２ｍｍ超成長自由ゾーン）、低２４時間全揮発性有機成分（ＴＶＯＣ）（５００ｕｇ／ｍ²−時未満）、液体バリヤー機能性（英国漏出通過(British spill passage)）並びにバッキング離層及びジッパリング(zippering)に対する優れたキャスター椅子抵抗（castor chair resistance）（２５０００サイクル超）が含まれる。

本発明のカーペットバッキングのポリウレタン反応生成物は、Ａ液とＢ液との反応生成物である。Ａ液反応剤はイソシアネートからなり、そしてＢ液はポリオール反応生成物及び活性水素含有物質を含む。任意的な連鎖延長剤（群）、架橋剤（群）、触媒（群）及びその他の添加剤（群）は、更にＢ液反応剤の一部として含ませることができ、又は別個のポート（群）を通して独立に導入することができる。他の添加剤には、界面活性剤、発泡剤、起泡剤、難燃剤、顔料、耐電防止剤、強化繊維、酸化防止剤、保存剤及び酸スキャベンジャー等が含まれてよい。

本発明のカーペットバッキングは、住宅用及び商業用カーペット産業に於いて並びにボート、自動車、パティオ等のようなレクリエーション用途のための敷物に於いて、特別の適用性を有する。

Ｂ液のポリオール反応生成物は、多官能性アルコール又は多官能性化合物（「第一ポリオール」）と植物油とのエステル交換反応生成物である。第一ポリオールとしての具体例は、グリセリン、単糖類、二糖類及び多糖類である。このような変性植物油の官能度は、実質的に調節され、従って、その官能度が遺伝子又は環境理由の観点でしばしば異なる、先行技術の植物油系ポリオールよりも、工業のために一層望ましい。このポリオール反応生成物は、（ポリオール反応生成物１００重量部基準で）５０重量部以下の未反応植物油を含むことができる。ポリオール反応生成物の５０重量部よりも多い未反応植物油の量を使用することによって、タフト結合及び縁糸抜き、揮発性有機化学品及び劣った硬化特性のようなカーペットバッキング強度特性に於ける欠陥が実証される。

ポリオールと反応してポリオール反応生成物を生成する植物油は、これらに限定するものではないが、パーム油、サフラワー油、ひまわり油、カノラ油、菜種油、綿実油、亜麻仁油及びヤシ油を含む。これらの植物油を使用するとき、これらは好ましくはブローされている。ブローン（blown）植物油は、典型的には、約１００〜約１８０、更に典型的に約１６０のヒドロキシル価を有し、他方、非ブローン植物油は、典型的に、約３０〜約４０のヒドロキシル価を有する。しかしながら、この植物油は、粗製植物油又は除去された粗製油中にソープ原料及びワックス化合物を有する粗製植物油であってよい。

このポリオール反応生成物は、ポリオール反応生成物中の未反応植物油の量が、（ポリオール反応生成物１００部当たり）５０部以下である以外は、特許文献１３（参照して本明細書中に含める）に開示されている変性植物油についてのものと同様の方法で製造することができる。好ましい態様に於いて、ポリオール反応生成物中の未反応植物油の量は、約３４重量％未満、好ましくは２５重量％以下である。二段エステル交換反応工程に於ける第一段としての具体例は典型的に、第一ポリオールとしてのグリセリンを約２３０°Ｆに加熱し、そして有利には攪拌する。第二段に於いて、好ましくは糖類化合物、典型的には単糖類、二糖類、多糖類、糖アルコール、蔗糖、蜂蜜又はこれらの混合物を含有する、少なくとも２個のヒドロキシル基を有する成分を、グリセリンの中に飽和するまでゆっくり導入する。これは、ヒドロキシル官能度を増加させるために役立つ。好ましい糖類成分は、フルクトース及び蔗糖である。好ましくは、重量基準で、２部の糖類化合物を、１部の多官能性アルコールに添加する。グリセリンは糖類化合物成分の担体であるが、これは幾らかの官能性ヒドロキシル基を追加する。糖類成分は、追加の糖類成分をグリセリン溶液に添加できなくなるまでゆっくり添加する。多官能性アルコール及び糖類成分は、初期エステル交換反応を受けて、新しいエステル生成物（前駆体）を生成すると信じられる。そのようなものとして、新しいポリオールの官能度は、選択可能である。アルコールの官能度が大きくなると、最終の新しいポリオールの官能度が大きくなる。次に、約２００〜３００グラムの植物油を少なくとも約１８０°Ｆに加熱し、そしてこの植物油を、加熱したグリセリン／糖類エステル、即ち第一エステル交換反応生成物とゆっくり反応させる。（エステル交換反応触媒、例えばデュポン社(DuPont)によってタイゾル(Tyzor)（登録商標）ＴＯＴとして販売されているチタン酸テトラ−２−エチルヘキシルを、加熱の代わりに又は加熱に加えて使用することができる。また、公知の酸及び当業者に公知である他のエステル交換反応触媒を使用することもできる）。次いで、この植物油及び第一エステル交換反応生成物を、得られるポリオールの官能度を増加させる第二エステル交換反応に付すことができる。植物油に添加する糖類成分の量を低下させると、このポリオール反応生成物を、ポリウレタンを作るために使用するとき、イソシアネート基と架橋させるために利用可能な官能基の数が低下する。この方法に於いて、本発明のエステル交換反応工程によって製造される最終ポリオールの官能度を、調節し、設計することができる。従って、より硬質のウレタン生成物が、使用する糖類成分の量を増加させることによって生成する。更に、多官能性アルコールのより高い官能度によって、この新しいポリオールを使用して生成させたウレタン生成物の官能度を増加させることができる。

好ましい様式に於いて、ポリオール反応生成物は、８００よりも小さい重量平均分子量を有するポリオール約２０重量部以下から誘導する。８００よりも小さい重量平均分子量を有するポリオールとしては、スクロース、グリセリン、ジプロピレングリコール及びこれらのブレンドが好ましい。

ポリオール反応生成物は、更に、植物油のプロポキシル化、ブトキシル化又はエトキシル化によって製造することができる。従って、植物油、粗製植物油、ブローン植物油又は糖類（多官能性化合物）と多官能性アルコールとの反応生成物又は前記のエステル交換反応工程に従って製造された最終植物油系エステル交換反応ポリオールへの、プロピレンオキシドの付加（プロポキシル化）、エチレンオキシドの付加（エトキシル化）、ブチレンオキシドの付加（ブトキシル化）又は任意の他の公知のアルケンオキシドの付加は、それによって生成するポリオールの官能度を更に増加させ、そして本発明に於けるポリオール反応生成物として適する。

活性水素含有化合物は、少なくとも１個の、電気陰性原子、例えば窒素、酸素又は硫黄に直接結合した水素原子を含む官能基を有する化合物である。種々の種類の活性水素化合物、例えばアミン、アルコール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びメルカプタンが、ポリウレタンポリマー製造の当業者に公知である。本発明の実施に於いて使用するために適している活性水素化合物は、第一級ヒドロキシルによって末端閉塞されたものを含む、約１０，０００よりも小さい分子量を有するポリオールであってよい。活性水素化合物の具体例は、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリウレアポリオールである。ポリエステルポリオールは、一般的に、プロピレンオキシド又はエチレンオキシドから誘導されるものを含む。軟質フォームのために、２，５００よりも大きい分子量を有するポリエステルポリオール又はポリエーテルポリオールが、一般的に使用される。半硬質フォームのためには、２，０００〜６，０００の分子量を有するポリエステルポリオール又はポリエーテルポリオールが、一般的に使用され、他方、硬質フォームのためには、２００〜４，０００の分子量を有する短い鎖のポリオールが一般的に使用される。一般的に、より高い分子量のポリオール及びより低い官能度のポリオールは、より低い分子量のポリオール及びより高い官能度のポリオールよりも一層軟質のフォームを製造する傾向がある。Ｂ液中のこのような活性水素含有化合物の量は、約２５〜約５０部、好ましくは約５０〜約８５部の間である。

反応速度を制御するために、そして最終生成物品質をもたらすために、少なくとも１種の触媒を、Ｂ液又は独立ポートに更に添加することができる。ポリウレタン反応生成物のＢ液は、更に、架橋剤若しくは連鎖延長剤及び／又は発泡剤を含んでいてよい。

発泡剤又は起泡剤は、典型的には、ポリウレタンフォームを形成するために使用し、そして反応の間に気体又は蒸気を発生させるために添加する。このような試薬は、典型的には、泡を形成するための気体の液体の中への機械的導入（機械的起泡）によって導入する。起泡したポリウレタンフォームを製造する際に、全ての成分を混合し、次いで、オークス(Oakes)又はファイヤストーン(Firestone)発泡機のような装置を使用して、気体をこの混合物の中にブレンドするのが好ましい。カーペットバッキングのための泡の製造の際に、安定な泡を得る必要はない。カーペットバッキング製造工程に於いて、起泡した泡を、展開ツール、例えばロールの上のブレード、ベッドプレートの上のロール又はナイフを使用して、カーペットの裏側に展開させる。発泡剤は、最終フォーム中の気孔セルのサイズを作る際に助けになり、一般的に、比較的低い沸点を有する溶媒又は水である。適当な発泡剤の例には、気体及び／又は気体の混合物、例えば空気、二酸化炭素、窒素、アルゴン、ヘリウム等、液体、例えば水、揮発性ハロゲン化アルカン、例えば種々のクロロフルオロメタン及びクロロフルオロエタンが含まれる。発泡剤としては、デラウエア州ウィルミントン(Wilmington)のイー・アイ・デユポン・デ・ニモアス社(E.I.Dupont de Nemours Company)から入手できるヒドロクロロフルオロカーボン冷媒である１３４Ａ ＨＣＦＣ、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、アセトン、ヒドロフルオロカーボン、シクロペンタン、塩化メチレン、炭化水素、アゾ発泡剤、例えばアゾビス（ホルムアミド）及び水又はこれらの混合物のような一般的な発泡剤を含むことができる。現在、圧縮気体が好ましい。他の可能性のある発泡剤は大豆から誘導される乳酸エチルである。他の反応剤の量は反応で使用される特定の発泡剤に適応するように調節することができる。

ここで、ポリウレタンポリマーに於ける強度特性を構築するために、任意の連鎖延長剤又は架橋剤を使用することができる。一般的に、連鎖延長剤は、連鎖延長剤１当量と反応するイソシアネート１当量基準で、プリポリマー中に存在するイソシアネート官能基の約ゼロ（０）〜約７０％と反応するために十分な量で使用する。連鎖延長剤とイソシアネートとの間の反応を促進するために、触媒を任意的に使用することができる。

適当な連鎖延長剤又は架橋剤は、典型的には、１分子当たり約２個又はそれ以上の活性水素基を有する低当量重量活性水素含有化合物である。典型的には、連鎖延長剤又は架橋剤の分子量は、３００よりも小さい。連鎖延長剤は、典型的には、２個の活性水素基を有し、他方、架橋剤は、３個又はそれ以上の活性水素基を有する。この活性水素基はヒドロキシル基、メルカプチル基又はアミノ基であってよい。連鎖延長剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、トリプロピレングリコール（ＴＰＧ）、１，４−ブタンジオール及びジプロピレングリコール（ＤＰＧ）が好ましい。連鎖延長剤は、更に、アミンであってよく、これは更に、ブロックしたり、カプセル化したり又は他の方法でより低い反応性にしたりすることができる。他の物質、特に水は、鎖長を延長する機能をすることができ、従って、水は本発明の目的のための連鎖延長剤である。

連鎖延長剤は、更に、アミン、例えばアミン末端停止したポリエーテル、例えばハンツマン・ケミカル社(Huntsman Chemical Company)からのジェファミン(Jeffamine)Ｄ−４００、アミノエチルピペラジン、２−メチルピペラジン、１，５−ジアミノ−３−メチルペンタン、イソホロンジアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、アミノエチルエタノールアミン、トリエチレンテトラミン、トリエチレンペンタミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、その立体異性形及びそれらの塩の何れかでのリジン、ヘキサンジアミン、ヒドラジン並びにピペラジンから選択することができる。本発明の実施に於いて、連鎖延長剤は、水溶液として使用することができるが、他のジオール及びトリオール又はより大きい官能性アルコールを使用することができる。プレコート及びラミネートコート応用のために、トリプロピレングリコール及びジプロピレングリコールの混合物が、本発明の実施に於いて特に有利であることが見出された。ジエチレングリコールは、フォームコートのために好ましい連鎖延長剤である。架橋剤の適切な混合物によって、殆ど全ての所望の構造特徴の設計したウレタン製品を作ることができる。

触媒は本発明の実施に於いて任意的である。本発明に於いて使用するのに適している触媒には、第三級アミン及び有機金属化合物、類似の化合物並びにこれらの混合物が含まれる。例えば、適当な触媒としては、ジ−ｎ−ブチルスズビス（メルカプト酢酸イソオクチルエステル）、ジメチルスズジラウレート、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズスルフィド、オクタン酸第一スズ、オクタン酸鉛、第二鉄アセチルアセトネート、ビスマスカルボキシレート、トリエチレンジアミン、Ｎ−メチルモルホリン、類似の化合物及びこれらの混合物が含まれる。非粘着状態（tack-free state）までの比較的早い硬化を得ることができるような触媒の量が有利に使用される。有機金属触媒を使用する場合には、このような硬化は、重量でポリウレタン形成性組成物の１００部当たり約０．０１〜約０．５部を使用して得ることができる。第三級アミン触媒を使用する場合、触媒は、好ましくは重量でポリウレタン形成性組成物の１００部当たり約０．０１〜約３部の第三級アミン触媒を使用して、適当な硬化を与える。アミン型触媒及び有機金属触媒の両方を組み合わせて使用することができる。

また、当該技術分野で公知のように、発泡ウレタン製品を形成するとき、Ｂ液反応剤は、更に、界面活性剤を含むことができる。ここで有用な適当な界面活性剤は、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤又は非イオン性界面活性剤であってよい。アニオン性界面活性剤の例としてはスルホン酸塩、カルボン酸塩及びリン酸塩が含まれる。カチオン性界面活性剤の例としては第四級アミンが含まれる。非イオン性界面活性剤の例としてはエチレンオキシドを含有するブロックコポリマー及びシリコーン界面活性剤が含まれる。本発明の実施で有用な界面活性剤は、外部界面活性剤又は内部界面活性剤であってよい。外部界面活性剤は、分散液の製造の間にポリマーと化学的に反応して共有結合を形成することのない界面活性剤である。内部界面活性剤は分散液製造の間にポリマーの中に化学的に反応するようになる界面活性剤である。界面活性剤は、本発明の配合物中に、ポリウレタン成分の１００重量部当たり約０．０１〜約２０重量部の範囲内の量で含有させることができる。好ましくは、本発明の配合物には、内部界面活性剤ではないポリウレタンプレポリマーが含有されている。

更に、液体表面張力に影響を与え、そしてそれによって形成される泡のサイズ、そして結局は最終ウレタンフォーム製品中の硬化した気孔セルのサイズに影響を与える機能をするシリコーン界面活性剤を使用することができる。これは、発泡体密度及び発泡体反撥弾性（発泡体の弾性の指数）に影響を与え得る。また、界面活性剤は、発泡体の中により大きいセルを生成させるセル開放剤(cell-opening agent)として機能する。これは、均一な発泡体密度、増加した反撥弾性及びより軟質の発泡体になる。

更に、Ｂ液には、一般的な充填材のような無機又は有機充填材、例えばガラス繊維と共に、粉砕ガラス、炭酸カルシウム、アルミナ三水和物、炭素、アラミド、シリカ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、タルク、ベントナイト、三酸化アンチモン、カオリン、フライアッシュ、窒化ホウ素又は他の公知の充填材が含まれていてよい。本発明の実施に於いて、ポリウレタン分散液中の適当な充填材含有量は、ポリウレタンの１００部当たり約１００〜約１０００部の充填材であってよい。好ましくは、充填材は、少なくとも約４００ｐｐｈ、更に好ましくは少なくとも約３００ｐｐｈ、最も好ましくは少なくとも約１５０〜約２００ｐｐｈの量で含有させることができる。

本発明の配合物のポリイソシアネート成分は、任意の有機ポリイソシアネート、変性ポリイソシアネート、イソシアネート系プリポリマー及びこれらの混合物を使用して製造することができる。これらには、脂肪族及びシクロ脂肪族イソシアネート並びに芳香族イソシアネートが含まれてよい。適当なイソシアネートには、２，４−及び２，６−トルエンジイソシアネート並びに対応する異性体混合物；４，４′−、２，４′−及び２，２′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）並びに対応する異性体混合物；４，４′−、２，４′−及び２，２′−ジフェニルメタンジイソシアネート並びにポリフェニルポリメチレンポリイソシアネートＰＭＤＩの混合物並びに変性ジフェニルメタンジイソシアネートが含まれる。ＰＭＤＩとＭＤＩとの混合物が好ましい。最も好ましくは、本発明のプリポリマー配合物を製造するために使用されるポリイソシアネートはＭＤＩプリポリマー及びＰＭＤＩである。

更に、イソシアネートとして適しているのはプリポリマーイソシアネートである。プリポリマーイソシアネートは、イソシアネート、好ましくはジイソシアネート、最も好ましくはジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）のある種の形とポリオールとの反応生成物である。このポリオールは、植物油、例えば本明細書に記載した植物の任意の又は適当な数の反応性ヒドロキシル（ＯＨ）基を有する任意の他の油であってよい。大豆油が使用するために特に有利である。プリポリマージイソシアネートを作るために、ポリオールをイソシアネートと混合し、そして反応が終結するまでイソシアネートと反応させる。このプリポリマーの中には、幾らかの未反応イソシアネート（ＮＣＯ）基が存在していてよい。その代わりに、Ａ液プリポリマーが形成された後、追加のイソシアネートを添加することができる。

ジイソシアネートと、約８００よりも小さい、好ましくは４００よりも小さい分子量を有する活性水素含有物質との反応から形成される単位を構成する、得られるポリウレタン反応生成物の硬質セグメント内容物は、ポリウレタン反応生成物の少なくとも２０重量％を構成する。得られるポリウレタンの軟質セグメント内容物は、ジイソシアネートと活性水素含有物質との反応からの単位を構成し、８００よりも大きい、更に好ましくは１０００よりも大きい、最も好ましくは１，８００よりも大きい分子量を有する。

本発明のポリウレタン材料（生成物）は、Ａ液反応剤とＢ液反応剤とを、当該技術分野で一般的に公知のものと同じ方法で一緒にすることによって製造される。Ａ液反応剤とＢ液反応剤とを一緒にする際に、使用する具体的な反応剤及び濃度に依存して、数秒（約２〜４秒）から数時間又は数日までのどこかで完結に達し得る発熱反応が起こる。成分は、下記の実施例に示すように、異なった結果をもたらすために、量を変化させて一緒にすることができる。

カーペットバッキングはタフト、一次バッキング及びプレコートバッキングから構成することができる。一般的に、タフトは一次バッキングを通して相互連結されており、他方、一次バッキングは一般的にポリプロピレンを含む。プレコートバッキングは、更に好ましくはポリウレタン反応生成物を含む。

プレコートは、典型的には、カーペットに適用された第一の被覆である。カーペットバッキングに於けるプレコートの目的は、ピリング及び毛羽立ち耐性、タフト結合並びに縁糸抜きのような繊維固定強度特性、難燃性、寸法安定性、抗菌／抗真菌活性並びに液体バリヤー機能性を提供することである。

プレコートに適用される第二の被覆は、続いて織又は不織二次布帛が適用される、ラミネート被覆又は発泡体被覆である。プレコート及びラミネート又は発泡体被覆は、２４時間ＴＶＯＣ及びキャスター椅子性能に寄与する。英国漏出通過は、プレコートにラミネート又は発泡体被覆を適用することによって改良することができる。

本明細書に記載した配合物は、ポリウレタンバッキングしたカーペットを製造する技術分野に於いて一般的な又は一般的でない方法を使用して、耐湿性バッキングに適用することができる。例えばポリウレタン形成性組成物を、好ましくは均一な厚さの層として、カーペット基体の１個の表面上に適用することができる。本発明のポリウレタン分散液は、プレコート、ラミネート皮膜又はフォーム皮膜として適用することができる。

ポリウレタン形成性組成物は、カーペット基体の１個の表面に適用し、その後これを非粘着状態にまで硬化させることができる。その代わりに、完全に反応したイソシアネート官能基を含むポリウレタン分散液を、適当な基体（substrate）に適用し、それによってポリマーを硬化させる必要性を除くことができる。典型的には、ポリウレタン形成性組成物は、一次バッキングに結合されている表面に適用するが、メッシュ又はフリースのような二次バッキングに適用することができる。この組成物は、ドクターナイフ、エアーナイフ又は押出機のような装置を使用して適用して、層を適用し、標準寸法に合わせることができる。その代わりに、この組成物を、移動ベルト又は他の適当な装置上で層に形成し、そして脱水及び／又は部分的に硬化させ、次いで、ダブルベルト（ダブルバンドとしても知られている）、ラミネーター又は適用された発泡体クッションを有する移動ベルトのような装置を使用して、カーペット基体に合体させることができる。使用されるポリウレタン形成性組成物の量は、織物の特徴に依存して、約５オンス／平方ヤードから約５００オンス／平方ヤードまで広範囲に変化させることができる。層を適用し、標準寸法に合わせた後、任意の適当な熱源、例えば赤外線オーブン、対流オーブン又は加熱プレートからの熱を使用して、配合物から水を除去する。

本発明の実施に於いて、ポリウレタンカーペットバッキングを製造する際に使用される任意の段階は、連続方式で実施することができる。例えば、第一段階に於いて、プレポリマーを、適当な活性水素含有化合物から連続方式で製造することができ、このプレポリマーを、第一段階でそれが得られたままの状態で、水との混合装置の中に供給して、水性懸濁液を得ることができ、この水性懸濁液を、カーペット基体に連続方式で適用して、ポリウレタンバッキングしたカーペットを得ることができる。

以下の実施例は、それらの好ましい態様で本発明の実施を例示する。本明細書の特許請求の範囲の範囲内の他の態様は、本明細書及び本明細書に開示されたような本発明の実施を考慮することから、当業者に明らかであろう。本明細書は、実施例と共に、例示のみとして考慮され、本発明の範囲及び精神は、前記の特許請求の範囲によって示されることはいうまでもない。

他の方法で記載しない限り、本明細書に記載した分子量は全て重量平均分子量である。

下記の物質を例に於いて使用した。

Ｖ９２８７Ａはボラノール(VORANOL)（登録商標）９２８７Ａポリオール、アルキルジフェニルアミンで安定化された、２０００分子量１２％エチレンオキシド閉塞したジオール、ザ・ダウ・ケミカル社(The Dow Chemical Company)の製品を指す。

ソイオイル(SoyOyl)（登録商標）ＧＣ５Ｎ、３０重量％の未反応植物油含有量を有する、官能度を増加させるためにスクロース及びグリセリンのブレンドでエステル交換反応された、１３０ヒドロキシル価３官能性ブローン大豆油ポリオール、ウレタン・ソイ・システムズ社(Urethane Soy Systems Corporation)（ＵＳＳＣ）の製品。ポリイソシアネートと反応しない、このポリオール反応生成物中の植物油の量は、約３０重量％である。

Ｔ１２はダブコ(Dabco)（登録商標）Ｔ１２、ジブチルスズジラウレート非遅延作用触媒、エア・プロダクト・アンド・ケミカルズ社(Air Product and Chemicals, Inc.)の製品を指す。

Ｄ７０はジョージア・マーブル(Georgia Marble)Ｄ７０、７０重量％が３２５メッシュの篩を通過するような採石炭酸カルシウム粉砕物、ジョージア・マーブル社の製品を指す。

イソネート(Isonate)（登録商標）７５９４イソシアネートはイソネート７５００及びパピ(PAPI)（登録商標）７９４０の５０／５０重量％ブレンド、ザ・ダウ・ケミカル社の製品である。

Ｉ７５９４はパピ（登録商標）７９４０イソシアネートを指し、２．３官能性、３２重量％のイソシアネートを有するポリフェニレンポリ芳香族ポリイソシアネート（６０％）である（ここで、純粋なＭＤＩ（４０％）には、１４重量％の２，４′−ジフェニルメタンジイソシアネートが含まれる）。

ＵＬ６はフォムレズ(Fomrez)（登録商標）ＵＬ６、ジブチルスズジイソオクチルメルカプトアセテート遅延作用触媒、クロンプトンのオーエスアイ・スペシャルティーズ(OSI Specialties of Crompton)の製品を指す。

Ｐ１２００はポリグリコール１２００、１２００分子量のプロピレンオキシドジオール、ザ・ダウ・ケミカル社の製品を指す。

コード(Code)５０２７は、エトキシル化ドデシルノールリン酸エステル、粘度降下剤、フィブロ・ケム社(Fibro Chem Inc.)の製品を指す。

Ｉ７５６０は、イソネート（登録商標）７５６０イソシアネートを指し、イソネート７５００イソシアネートと４０重量％のルプラネート(Lupranate)（登録商標）ＭＭ１０３イソシアネート又はルビネート(Rubinate)（登録商標）１６０８イソシアネートとの６０／４０重量％ブレンドである。

イソネート（登録商標）７５００イソシアネートは、２３重量％のイソシアネートを有するジプロピレン／トリプロピレンＭＤＩプリポリマー、ザ・ダウ・ケミカル社の製品である。

ルプラネート（登録商標）ＭＭ１０３イソシアネートは、２９．４％のイソシアネートを有する低ＶＯＣ液化ＭＤＩ、ＢＡＳＦ社の製品である。

ルビネート（登録商標）１６０８イソシアネートは、２９．４％のイソシアネートを有する低ＶＯＣ液化ＭＤＩ、ハンツマン社の製品である。

例１
ブレンドタンク内で、４４７５ｋｇのボラノール（登録商標）９２８７Ａポリオール、３８４．５ｋｇのジプロピレングリコール、３８４．５ｋｇのトリプロピレングリコール、１７４８ｋｇのソイオイルＧＣ５Ｎ（登録商標）、１１，１８９ｋｇのジョージア・マーブルＤ７０及び４．２ｋｇのダブコ（登録商標）Ｔ−１２を一緒に混合することによって、ポリウレタン反応生成物を製造した。次いで、この１６０ロード(load)配合物を４９℃の温度で混合した。次いで、この配合物をランタンク(run tank)に移した。

オークス（登録商標）ブレンダーに、１６０ロード配合物（３７．６ｋｇ／分）、７．７ｋｇ／分のイソネート（登録商標）７５９４イソシアネート及び０．１７ｋｇ／分のボラノール９２８７ポリオール中の５重量％のＵＬ６を計量し、そして混合した。被覆重量を制御するために、変化するレベルの空気をオークスに添加した。次いで、このプレコートを、トラバーシング(traversing)ホースを介して、カーペットの裏側上のパドルローリング(puddle rolling)に適用した。プレコートを、コーティングナイフを使用して、カーペットスタイル２４８５（ジェイアンドジェイ・インダストリーズ社(J&J Industries, Inc.)から入手可能）の上に堆積させた。カーペット及び適用したプレコートを、チェーン駆動テンターピンによってガス火オーブンの中に輸送し、そして３００℃で４分間硬化させた。次いで、硬化カーペットプレコートバッキングを、第二適用に進め、そこで、機械的に起泡したポリウレタンクッションを、同様の方法で適用した。不織ポリエステルスクリム（ウェスタン・ノンウォーブンス社(Western NonWovens)から入手可能）をフロスの中に敷き、このコンポジットを、最終硬化のために第二硬化範囲を通して輸送した。このカーペットを点検し、コアの上に巻き付け、そして輸送のためにラッピングした。

このカーペットを、性能特性について試験した。これは、ピリング及び毛羽立ち耐性（４．５等級）、タフト結合（１１．１Ｋｇ）、ＡＳＴＭ Ｄ１３３５並びに縁糸抜き（１．５Ｋｇ）を示した。縁糸抜き試験は、インストロンダイ切断した３個の２インチ×６インチのカーペットサンプル（カーペットの左、右及び中心からそれぞれ１個、切断した左及び右サンプルは、カーペットの縁から１インチよりも近くない）を使用して実施した。サンプルを、少なくとも２４時間、２３℃±３℃、５０％湿度±５％でコンディショニングした。サンプルは、２個の完全なタフト列から引き抜くことによって調製した。これは、ニードル・ノーズ・プライヤー(needle nose pliers)を使用して達成した。全ての余分の一次バッキング、発泡体又はスクリムを、第三タフト列から鋏によってトリミング除去した。次のタフト列約１．５〜２インチの全ヤーン長さを、調製した長さに沿って引いた。引張荷重セル（１００又は１０ポンドで設定）を装着し、セルを１０分間加温した。インストロンの上に空気ジョーを設置した。クロスヘッドレバーを点検して、それらが、それらの適正な位置になっていることを確実にした。右レバーは、機械の後ろに押さなくてはならず、そして左レバーは機械の前の方に引かなくてはならない。インストロンをメーカーの取扱説明書に従って操作し、最大張力を８の設定で、そして速度を１０の設定で設定した。試験片を、製造した縁を上に向けて、インストロンの下側ジョーの中に置いた。部分的に糸抜きしなかったタフト列を、上側ジョーの中に固定した。コントロールパネル上の「Ｕｐ」ボタンを押すことによって、試験を開始した。次いで、結果を記録した。

測定した他の特性は下記の通りであった。可撓性（１０．１Ｋｇ、ハンドパンチ）、ハンドパンチは、荷重セルに取り付けた２．２５インチ（５．７ｃｍ）外径の中実円柱を使用して、カーペットの９インチ×９インチ（２２．９ｃｍ×２２．９ｃｍ）片を、５．５インチ（１４ｃｍ）内径の円筒の中に、１２．０インチ（３０．５ｃｍ）／分の速度で０．５インチ（１．２７ｃｍ）押すために必要である力として測定した。難燃性（０．５１ワット／ｃｍ²）、ＡＳＴＭ Ｅ６４８−９４。２４時ＴＶＯＣ（３１６ｕｇ／ｍ²−時）、試験は、エアー・クォリティ・サイエンス(Air Quality Science)規格に従って実施した、バッキング剥離及びジッパリングに対するキャスター椅子抵抗（２５０００サイクル）、英国漏出通過（British spill passage）（水中のメチレンブルー染料の溶液１００ｍＬを、１メートルの高さから、カーペットの１２×１２インチ（３０．５ｃｍ×３０．５ｃｍ）片の上に注ぎ、そして４時間放置した）。サンプルをレザーナイフで彫って、内部が見えるようにした。バッキングの中に又はバッキングを通過して浸透した青色染料が見えなかった場合に、合格等級を与えた。

例２〜５
一体型カーペットバッキングサンプルを、下記のようにして製造した。指定量のボラノール（登録商標）９２８７Ａポリオール、ジプロピレングリコール（ＤＰＧ）、トリプロピレングリコール（ＴＰＧ）、ソイオイルＧＣ５Ｎ（登録商標）、ジョージア・マーブルＤ７０、Ｐ１２００、コード５０２７及びダブコ（登録商標）Ｔ−１２を、４００ｍＬの三つ口プラスチックカップ(tripour plastic cup)の中に導入した。このカップを固定し、化合物を、３インチのカウルズ刃（cowles blade）を使用して２０００ｒｐｍで、４９℃の温度まで混合した。この組成物を室温にまで冷却させた。次いで適当な量のイソネート（登録商標）７５６０イソシアネートを添加し、そして得られた組成物を、温度をモニターしながら１５００ｒｐｍで混合した。この混合物が８０°Ｆに達したとき、適当な量の触媒、ＵＬ−６及びＴ−１２を添加した。この組成物を３０秒間混合し続けた。３０秒後に、混合を終了し、次いで４インチ直径のパドル(puddle)を、テンターに張った目標カーペットスタイルの上にパドルとして注いだ。一体皮膜を、掻き取り刃(scrape down blade)を使用して適用した。このカーペットをテンターから外し、そして表面を下に向けて１３０℃のオーブンの中に置いた。このサンプルを６分間硬化させた。

表Ｉに記載したように、プレコート中のＳｏｙＯｙｌ ＧＣ５Ｎ含有量と、仕上がりカーペットのタフト結合との間に、より低い含有量はより高いタフト結合に対応するという、統計的に有意の相関関係が存在した。

タフト結合（１ｋｇ／ｍ²に対して正規化した）及び大豆油含有量を図１にグラフで示す。図１は５０部よりも多い大豆植物油が、タフト結合を５ｋｇ（ＡＳＴＭ Ｄ１３３５）よりも下に低下させることを示している。

例６〜１７
一体型カーペットバッキングサンプルを、下記のようにして製造した。指定量のボラノール（登録商標）９２８７Ａポリオール、ジプロピレングリコール（ＤＰＧ）、ＳｏｙＯｙｌ ＧＣ５Ｎ（登録商標）及びジョージア・マーブルＤ７０を、４００ｍＬの三つ口プラスチックカップの中に導入した。このカップを固定し、４９℃の温度まで混合を行った。この組成物を室温にまで冷却させた。次いで適当な量のイソネート（登録商標）７５９４イソシアネートを添加し、そして得られた組成物を、温度をモニターしながら１５００ｒｐｍで混合した。この混合物が８０°Ｆに達したとき、適当な量の触媒、ＵＬ−６及びＴ−１２を添加した。この組成物を３０秒間混合し続けた。３０秒後に、混合を終了し、次いで４インチ直径のパドルを、テンターに張った目標カーペットスタイルの上にパドルとして注いだ。一体皮膜を、掻き取り刃を使用して適用した。このカーペットをテンターから外し、そして表面を下に向けて２６６°Ｆのオーブンの中に置いた。このサンプルを６分間硬化させた。

表ＩＩに記載したように、例１６を除いて、配合が５０部のＧＣ５Ｎを超えた場合に、タフト結合は５ｋｇよりも下に低下した。

前記から、多数の変形及び修正が、本発明の新規な概念の真の精神及び範囲から逸脱することなく実施できることが観察されるであろう。

タフト結合及び大豆油含有量をグラフで示す。

Claims (23)

1. ポリイソシアネート、活性水素含有化合物及び第一ポリオールと植物油とのポリオール反応生成物のポリウレタン反応生成物のカーペットバッキングであって、ポリオール反応生成物中の未反応植物油の量が約５０重量％よりも少なく、そして更にカーペットバッキングのタフト結合が４．５ｋｇ（ＡＳＴＭ Ｄ１３３５）よりも大きいカーペットバッキング。
2. カーペットバッキングのタフト結合が５．０ｋｇ（ＡＳＴＭ Ｄ１３３５）よりも大きい請求項１に記載のカーペットバッキング。
3. カーペットバッキングのタフト結合が６．８ｋｇ（ＡＳＴＭ Ｄ１３３５）よりも大きい請求項２に記載のカーペットバッキング。
4. カーペットバッキングのタフト結合が９．０ｋｇ（ＡＳＴＭ Ｄ１３３５）よりも大きい請求項３に記載のカーペットバッキング。
5. ポリオール反応生成物が重量平均分子量が８００よりも小さいポリオール約２０重量部以下から誘導される請求項１に記載のカーペットバッキング。
6. 重量平均分子量が８００よりも小さいポリオールがスクロース、グリセリン、ジプロピレングリコール及びこれらのブレンドである請求項５に記載のカーペットバッキング。
7. 植物油がパーム油、サフラワー油、カノラ油、大豆油、綿実油及び菜種油から選択される請求項１に記載のカーペットバッキング。
8. 植物油が大豆油である請求項７に記載のカーペットバッキング。
9. 植物油がブローされている請求項１に記載のカーペットバッキング。
10. ブローン植物油がブローンパーム油、ブローンサフラワー油、ブローンカノラ油、ブローン大豆油、ブローン綿実油及びブローン菜種油から選択される請求項９に記載のカーペットバッキング。
11. ブローン植物油がブローン大豆油である請求項１０に記載のカーペットバッキング。
12. ポリイソシアネート、活性水素含有化合物及び第一ポリオールと植物油とのポリオール反応生成物のポリウレタン反応生成物を含んでなる住宅用又は商業用カーペットに使用するカーペットバッキングであって、ポリオール反応生成物が、約５０重量％よりも少ない未反応植物油を含み、そして更に、ポリオール反応生成物が、重量平均分子量が８００よりも小さいポリオール約２０重量部以下から誘導され、そして更に、カーペットバッキングのタフト結合が４．５ｋｇ（ＡＳＴＭ Ｄ１３３５）よりも大きいカーペットバッキング。
13. カーペットバッキングのタフト結合が５．０ｋｇ（ＡＳＴＭ Ｄ１３３５）よりも大きい請求項１２に記載のカーペットバッキング。
14. カーペットバッキングのタフト結合が６．８ｋｇ（ＡＳＴＭ Ｄ１３３５）よりも大きい請求項１３に記載のカーペットバッキング。
15. カーペットバッキングのタフト結合が９．０ｋｇ（ＡＳＴＭ Ｄ１３３５）よりも大きい請求項１４に記載のカーペットバッキング。
16. カーペットバッキングがプレコート、ラミネート又は発泡被覆である請求項１２に記載のカーペットバッキング。
17. ポリオール反応生成物中の未反応植物油の量が約３４重量％よりも少ない請求項１２に記載のカーペットバッキング。
18. 植物油がパーム油、サフラワー油、カノラ油、大豆油、綿実油及び菜種油から選択される請求項１２に記載のカーペットバッキング。
19. 植物油が大豆油である請求項１８に記載のカーペットバッキング。
20. 植物油がブローされている請求項１８に記載のカーペットバッキング。
21. 約２００重量部以下の充填材を更に含む請求項１２に記載のカーペットバッキング。
22. 請求項１に記載のカーペットバッキングを含む住宅用又は商業用カーペット。
23. 請求項１２に記載のカーペットバッキングを含む住宅用又は商業用カーペット。