JP2013538916A - Ｍｄｉ−ポリウレタン発泡体の耐久性を改善するためのポリ（ブチレンオキサイド）ポリオールの使用 - Google Patents

Ｍｄｉ−ポリウレタン発泡体の耐久性を改善するためのポリ（ブチレンオキサイド）ポリオールの使用 Download PDF

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Abstract

本発明の実施形態は、粘弾特性を維持しながら高気流を有するポリウレタン発泡体に関する。一実施形態において、粘弾性ポリウレタン発泡体を調製する反応系が提供される。該反応系は、（ａ）ポリイソシアネート成分及び（ｂ）イソシアネート反応性成分を含む。イソシアネート反応性成分は、（ｉ）３５から７４重量％であり、２００から５００の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上のプロピレンオキサイドに富む（ＰＯ−リッチ）ポリオールのイソシアネート反応性成分、（ｉｉ）２４から５０重量％であり、２００から２，８００の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上のエチレンオキサイドに富む（ＥＯ−リッチ）ポリオールのイソシアネート反応性成分、及び（ｉｉｉ）２から１０重量％であり、２，０００以上の数平均当量を有する１つ又はそれ以上のブチレンオキサイドに富む（ＢＯ−リッチ）ポリエーテルのイソシアネート反応性成分を含む。

Description

本発明の実施形態はポリウレタン発泡体に関する。より具体的には、本発明の実施形態は粘弾性を有するポリウレタン発泡体に関する。
ポリウレタン発泡体は、クッション材（例えば、マットレス、枕及びシートクッション）から断熱及び医療用途の包装材に及ぶ多種多様な用途で使用されている。ポリウレタンは、該ポリマーを形成するために使用される原料の選択によって特定の用途に応じる能力を有する。
ある部類のポリウレタン発泡体は、粘弾性（ＶＥ）又は「記憶」発泡体として知られている。粘弾性発泡体は負荷応力に対して時間遅延性及び頻度依存性の反応を示す。これらは低い弾力性を有し、圧縮されると徐々に回復する。これらの性質は大抵ポリウレタンのガラス転移温度（Ｔｇ）と関連する。粘弾性はポリマーが使用温度又は使用温度に近いＴｇを有する場合に呈されることが多く、使用温度は多くの用途で室温である。
大半のポリウレタン発泡体と同様に、ＶＥポリウレタン発泡体は発泡剤の存在下でポリオール成分とポリイソシアネートとの反応により調製される。発泡剤は通常水又は水と他の物質との混合物である。ＶＥ配合物は大抵ポリオール成分の選択及び配合物中の水の量により特徴付けられる。これらの配合物で使用される主たるポリオールは、約３ヒドロキシル基／分子の官能基性及び４００〜１５００の範囲の分子量を有する。このポリオールは主としてポリウレタン発泡体のＴｇの主要決定因子であるが、他の因子、例えば水位及びイソシアネート指標も重要な役割を果たす。
圧縮永久歪みは、管理された時間及び温度条件下で圧縮された後の発泡体の永久変形の測定である。圧縮永久歪みは一般にクッション厚さの使用時減少と発泡体硬度の変化との相互関係を示すために用いられる。より低い圧縮永久歪み値が一般に粘弾性ポリウレタン発泡体には望ましい。
典型的には、粘弾性ポリウレタン発泡体は低い気流特性を有し、一般に室温（２２℃）及び気圧（１ａｔｍ）の条件下で約１．０標準立方フィート毎分（ｓｃｆｍ）（０．４７リットル／秒）未満であるため、快適な発泡体（例えば寝具類、座席及び他のクッション材）として使用する際に発汗を促す。低い気流は発泡体からの低い伝熱及び湿分移動にもつながり、（１）発泡体（ベッド）温度の上昇及び（２）水分量をもたらす。高温の結果は高い弾力性及び粘弾特性の低下である。熱及び水分の組み合わせは発泡体の疲労を促進する。その上、発泡体の気流が十分に低い場合、発泡体は製造中に収縮に見舞われ得る。
発泡体の粘弾性を維持しながら、一般に現在達している値よりも改善された圧縮永久歪み値を達成することが望ましい。さらに、気流などの特性を維持しながら圧縮永久歪み値が改善された発泡体を有することが望ましい。
本発明の実施形態はポリウレタン発泡体に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、粘弾性を維持しながら圧縮永久歪み値が改善されたポリウレタン発泡体に関する。一実施形態において、粘弾性ポリウレタン発泡体を調製する反応系が提供される。該反応系は、（ａ）ポリイソシアネート成分及び（ｂ）イソシアネート反応性成分を含む。イソシアネート反応性成分は、（ｉ）３５から７４重量％であり、２００から５００の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上のプロピレンオキサイドに富む（ＰＯ−リッチ）ポリオールのイソシアネート反応性成分、（ｉｉ）２４から５０重量％であり、２００から２，８００の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上のエチレンオキサイドに富む（ＥＯ−リッチ）ポリオールのイソシアネート反応性成分、及び（ｉｉｉ）２から１０重量％であり、２，０００以上の数平均当量を有する１つ又はそれ以上のブチレンオキサイドに富む（ＢＯ−リッチ）ポリエーテルのイソシアネート反応性成分を含む。配合物で使用するＥＯ−リッチ・ポリオールの最小量は、５００当量未満で２４重量％から１，０００当量超で２９重量％に及ぶ。
他の実施形態において、粘弾性発泡体の調製方法が提供される。該方法は、反応成分を形成する工程及び粘弾性ポリウレタン発泡体を形成するのに十分な条件で反応成分を混合する工程を含む。該反応成分は、有機ポリイソシアネート、イソシアネート反応性成分、水、及び触媒成分を含む。イソシアネート反応性成分は、２００から５００の総数平均当量をイソシアネート反応性成分の３５から７４重量％の量で有する１つ又はそれ以上のＰＯ−リッチ・ポリオール、２００から２，８００の総数平均当量をイソシアネート反応性成分の２４から５０重量％の量で有する１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオール、及び２、０００以上の数平均当量をイソシアネート反応性成分の２から１０重量％の量で有する１つ又はそれ以上のＢＯ−リッチ・ポリエーテルを含む。
本発明の実施形態はポリウレタン発泡体に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、粘弾性を維持しながら圧縮永久歪み値が改善されたポリウレタン発泡体に関する。ポリウレタン発泡体の多数の市販配合物において、ＴＤＩ系配合物より低いイソシアネート指標値に制約される傾向があるＭＤＩ系配合物では、低い圧縮永久歪み値は一般的であることが判明している。本発明者らは、粘弾性ポリウレタン発泡体におけるポリ（ブチレンオキサイド）の使用が圧縮永久歪み特性（これは多くの耐久性の予測となる）の無視できない予期せぬ増加をもたらすことを予想外に発見した。従って、本明細書に記載する実施形態は、しばしば貧弱な圧縮永久歪み特性を示すＭＤＩ系粘弾性ポリウレタン発泡体の圧縮永久歪みを改善するために用いられてもよい。
本明細書で用いられるように、「粘弾性発泡体」という用語は、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４試験Ｈに従って測定される通り、２５％未満の弾力を有する発泡体を指すことが意図される。好ましくは、発泡体は２０％未満の弾力を有する。ある実施形態において、発泡体は１５％未満又はさらに１０％未満の弾力を有する。
本明細書で用いられるように、「気流」という用語は、１２５Ｐａ（０．０１８ｐｓｉ）の圧力で発泡体の１．０インチ（２．５４ｃｍ）厚２×インチ×２インチ（５．０８ｃｍ）正方形断面を通過する空気の体積を指す。単位は立方デシメートル毎秒（即ち、リットル毎秒）で表され、標準立方フィート毎分に変換される。気流を測定するための代表的な商用ユニットは、スイス、チューリッヒのＴｅｘＴｅｓｔ ＡＧにより製造され、ＴｅｘＴｅｓｔ Ｆｘ３３００と同定される。この測定はＡＳＴＭ Ｄ ３５７４試験Ｇに従う。
本明細書で用いられるように、「ＣＦＤ ２５％」という用語は圧縮力撓み測定を指し、横方向４×４インチ及び厚さ２インチ（１０．１６×１０．１６×５．０８ｃｍ）の発泡体が厚さ軸に２５％の圧縮歪みまで圧縮され、圧縮力撓み測定が測定される前の１分間保持され、即ち、発泡体は、ＡＳＴＭ Ｄ ３５７４ Ｃの手法に従って、その原厚の７５％まで圧縮され、重量ポンド（Ｉｂｆ）又はニュートン（Ｎ）で測定される。「ＣＦＤ ６５％」及び「ＣＦＤ ７５％」は同様に発泡体原厚の３５％及び２５％の圧縮にそれぞれ対応する。
本明細書で用いられるように、数平均当量は下記の通りに組み合わされる：総数平均当量＝（Ａのグラム＋Ｂのグラム）／［（Ａのグラム／Ａの当量）＋（Ｂのグラム／Ｂの当量）］。
本明細書で用いられるように、「７５％の圧縮永久歪み」という用語は、７５％圧縮変形レベルで発泡体の上昇方向と平行に測定される圧縮永久歪み試験を表す。この試験はクッション厚の使用時減少と発泡体硬度の変化との相互関係を示すために本発明で用いられる。圧縮永久歪みは、ＡＳＴＭ Ｄ ３５７４−９５、試験Ｉの手法に従って測定され、試料の原厚の百分率として測定される。同様に、「９０％の圧縮永久歪み」とは、上記（圧縮永久歪み）と同一の測定を指すが、今回は試料の９０％圧縮変形レベルで発泡体の上昇方向と平行に測定される。
本明細書で用いられるように、「密度」という用語は本明細書で発泡体の単位体積当たりの重量を指すために用いられる。粘弾性ポリウレタン発泡体の場合、密度はＡＳＴＭ Ｄ３５７４０１、試験Ａの手法に従って測定される。有利なことに、粘弾性発泡体は、少なくとも約３、好ましくは少なくとも約３．５、より好ましくは少なくとも約４、及び好ましくは最大で約８、より好ましくは最大で約６、最も好ましくは最大で約５．５ポンド／ｆｔ３（それぞれ４８、５６、６４、１２８、９６、８８ｋｇ／ｍ３）の密度を有する。
本明細書で用いられるように、発泡体に適用される「％伸び」という用語は、発泡体の試料が破断前に達し得る線形伸びを指すために本明細書で用いられる。発泡体は引張強度を測定するために用いられる同一の方法により試験され、結果はＡＳＴＭ Ｄ−３５７４、試験Ｅの手法に従って発泡体試料の原長の百分率として表される。
本明細書で用いられるように、「官能基性」という用語、特に「ポリオール官能基性」は、ポリオールを調製するために使用され、エポキシド分子（例えばエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド）と反応し得る開始剤の活性水素の数を指すために本明細書で用いられる。これは名目官能基性（ｎｏｍｉｎａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）とも呼ばれる。ポリオール官能基性の目的上、任意の第一／第二アミン又はヒドロキシル官能基性は名目官能基性値に一旦反映される。
本明細書で用いられるように、「弾力性」という用語は弾性として認識される発泡体の性質を指すために用いられる。これはＡＳＴＭ Ｄ３５７４試験Ｈの手法に従って測定される。このボール跳ね返り試験は、公知の重量の落下鋼球が特定条件下で落下する際の発泡体の表面から跳ね返る高さを測定し、元の落下高の百分率として結果を表す。ＡＳＴＭ試験に従って測定すると、硬化ＶＥ発泡体は、有利にも最大約２０％、好ましくは最大約１０％の弾力性を示す。
本明細書で用いられるように、「支持係数（ｓｕｐｐｏｒｔ ｆａｃｔｏｒ）」という用語は、６５％圧縮（圧入）力撓み（ＣＦＤ）を２５％圧縮力撓みで除する比率を指す。
本明細書で用いられるように、「引裂強度」という用語は発泡体試料を引き裂くのに要する最大平均力を指すために本明細書で用いられ、該試料は予め縦に切り込みを入れ、発泡体試料とする。試験結果は、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−Ｆの手法に従って、リニアインチ当たりポンド（ｌｂｆ／ｉｎ）又は１メートル当たりニュートン（Ｎ／ｍ）で測定される。
本明細書で用いられるように、発泡体に適用される「引張強度」という用語は、犬用骨形状の発泡体試料が線形（一軸）伸展力下で引き延ばされながら耐え得る最大力を指すために本明細書で用いられる。応力は該材料が破断点に達するまで増加し、その時点での破断点荷重及び破断点伸びが引張強度及び伸びを算出するために用いられ、全てＡＳＴＭ Ｄ−３５７４、試験Ｅの手法に従って測定され、ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）又はキロパスカル（ｋＰａ）で測定される。
ポリウレタンの製造で使用されるイソシアネート反応性成分は一般に少なくとも２つのヒドロキシル基を有する化合物である。これらの化合物は本明細書でポリオールと呼ぶ。ポリオールはアルキレンオキサイドによる適切な出発分子（開始剤）のアルコキシル化により得られるものを含む。開始剤は２から８の反応部位を有し得る。２から４の反応部位を有する開始剤分子の例は、水、アンモニア、又は多価アルコール、例えば６２から３９９の分子量を有する二価アルコール、特にアルカンポリオール、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキサメチレンジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン又はトリメチロールエタン、又はエーテル基を含む低分子量アルコール、例えばジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ブチレングリコール又はペンタエリスリトールを含む。より高い官能基性開始剤の例には、ソルビトール、スクロース、グルコース、フルクトース又は他の糖類等を含む。これらのポリオールは従来方法により調製される通常材料である。ポリオールについて、「トリオール」又は「モノール（ｍｏｎｏｌ）」という用語が用いられる場合、出発開始剤の官能基性（例えばトリオールではグリセリン及びモノールではｎ−ブタノール）が意図される。この重合の触媒作用は、ＫＯＨ、ＣｓＯＨ、三フッ化ホウ素などの触媒、又は二重金属シアン化物錯体（ＤＭＣ）触媒、例えばヘキサシアノコバルト酸亜鉛若しくは第４級ホスファゼニウム（ｐｈｏｓｐｈａｚｅｎｉｕｍ）化合物を用いたアニオン性又はカチオン性のいずれかであり得る。アルカリ性触媒の場合、これらのアルカリ性触媒は好ましくは製造の終わりに適切な仕上げ段階により、例えば合体、ケイ酸マグネシウム分離又は酸中和により、ポリオールから取り除かれる。
一実施形態において、粘弾性ポリウレタン発泡体を調製する反応系が提供される。該反応系は、（ａ）ポリイソシアネート成分及び（ｂ）イソシアネート反応性成分を含む。反応系はさらに少なくとも１つの（ｃ）１つ又はそれ以上の発泡剤、（ｄ）１つ又はそれ以上の触媒成分、及び（ｅ）１つ又はそれ以上の界面活性剤を含んでもよい。ある実施形態において、反応系はさらに追加の添加剤を含む。
成分（ａ）は、（ｉ）約０から１０％のトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）系有機ポリイソシアネート；及び（ｉｉ）約９０から１００％のメチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）系成分を含んでもよい。一実施形態において、ＴＤＩ系成分は２，４−及び２，６−トルエンジイソシアネートの混合物であり、ＭＤＩ系成分は高分子ＭＤＩである。高分子ＭＤＩは約２．３の官能基を有し得る。
成分（ａ）は、１分子当たり平均１．８以上のイソシアネート基を有する１つ又はそれ以上の有機ポリイソシアネートを含んでもよい。イソシアネート官能基性は好ましくは約１．９から４、より好ましくは１．９から３．５、特に２．０から３．３である。
有機ポリイソシアネートは、高分子ポリイソシアネート、芳香族イソシアネート、脂環式イソシアネート、又は脂肪族イソシアネートであってもよい。例示のポリイソシアネートには、ｍ−フェニレンジイソシアネート、トルエン−２，４−ジイソシアネート、トルエン−２，６−ジイソシアネート、ヘキサメチレン−１，６−ジイソシアネート、テトラメチレン−１，４−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、ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート、メトキシフェニル−２，４−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、４，４’−ビフェニレンジイソシアネート、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニルジイソシアネート、３，３’−ジメチル−４−４’−ビフェニルジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、４，４’，４’’−トリフェニルメタントリイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート（ＰＭＤＩ）、トルエン−２，４，６−トリイソシアネート及び４，４’−ジメチルジフェニルメタン−２，２’，５，５’−テトライソシアネートを含む。好ましくは、ポリイソシアネートは、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−２，４’−ジイソシアネート、又はこれらの混合物である。ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−２，４’−ジイソシアネート及びこれらの混合物は総称的にＭＤＩと呼ばれ、全て使用できる。トルエン−２，４−ジイソシアネート、トルエン−２，６−ジイソシアネート及びこれらの混合物は総称的にＴＤＩと呼ばれ、全て使用できる。
好ましいＭＤＩ系ポリイソシアネートは、ＭＤＩ及びＭＤＩの誘導体、例えばビウレット修飾「液体」ＭＤＩ生成物及び高分子ＭＤＩを含む。好ましいポリイソシアネートは、いわゆる高分子ＭＤＩ生成物であり、該生成物は単量体ＭＤＩにおけるポリメチレン・ポリフェニレン・ポリイソシアネートの混合物である。一実施形態において、高分子ＭＤＩは全イソシアネートの７０重量％以上を占める。特に適切な高分子ＭＤＩ生成物は、５から５０重量％、より好ましくは１０から４０重量％の遊離ＭＤＩ含量を有する。このような高分子ＭＤＩ生成物は、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙからＰＡＰＩ（登録商標）及びＶＯＲＡＮＡＴＥ（登録商標）の商品名で入手できる。
特に好ましいポリイソシアネートは、２．３から３．３イソシアネート基／分子の平均イソシアネート官能基性及び１３０から１７０のイソシアネート当量を有する高分子ＭＤＩ生成物である。この種類の適切な市販製品はＰＡＰＩ（商標）ＰＢ−２１９、ＰＡＰＩ（商標）２７、ＰＡＰＩ（商標）９４、ＶＯＲＡＮＡＴＥ（商標）Ｍ２２９、ＶＯＲＡＮＡＴＥ（商標）２２０、ＶＯＲＡＮＡＴＥ（商標）２９０、ＶＯＲＡＮＡＴＥ（商標）Ｍ５９５及びＶＯＲＡＮＡＴＥ（商標）Ｍ６００を含み、これら全てがＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手できる。
特に対象となるポリイソシアネートは、約８０重量％の２，４−異性体を含む２，４−及び２，６−トルエンジイソシアネートの混合物である。特に対象となる他のポリイソシアネートは、少なくとも６０重量％の２，４−異性体を含む２，４−及び２，６−トルエンジイソシアネートの混合物である。この種類の適切な市販製品にはＶＯＲＡＮＡＴＥ（商標）Ｔ−８０を含む。
典型的に使用されるポリイソシアネートの量は、６５から１１０のイソシアネート指標を提供するのに十分である。他の実施形態において、該指標は７０から１１０であり、さらなる実施形態では８０から９０である。
成分（ｂ）は、（ｉ）３５から７４重量％であり、２００から５００の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上のＰＯ−リッチ・ポリオールのイソシアネート反応性成分、（ｉｉ）２４から５０重量％であり、２００から２，０００の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオールのイソシアネート反応性成分、及び（ｉｉｉ）２から１０重量％であり、２，０００以上の数平均当量を有する１つ又はそれ以上のＢＯ−リッチ・ポリエーテルのイソシアネート反応性成分を含むイソシアネート反応性成分である。イソシアネート反応性成分（ｂ）はさらに（ｉｖ）１０から２５重量％の１つ又はそれ以上のエチレンオキサイド−プロピレンオキサイド・モノールのイソシアネート反応性成分を含んでもよい。
１つ又はそれ以上のＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の少なくとも３５重量％、４０重量％、４５重量％、５０重量％、５５重量％、６０重量％、６５重量％又は７０重量％を占めてもよい。１つ又はそれ以上のＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の４０重量％、４５重量％、５０重量％、５５重量％、６０重量％、６５重量％、７０重量％以下又は７５重量％以下を占めてもよい。１つ又はそれ以上のＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の４５重量％から７０重量％又は約５０重量％から６０重量％を占めてもよい。
１つ又はそれ以上のＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ））は、２００から５００及び好ましくは２２０から４５０の総数平均当量を有してもよい。１つ又はそれ以上のＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ））は、２．４から４．０の官能基性を有してもよい。
ある実施形態において、イソシアネート反応性成分（ｂ）は、多価ＰＯ−リッチ・ポリオール成分、例えば２００から５００の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上の低当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ａ））、及び８００から２，０００の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上の高当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ｂ））を含む。ポリオール成分は本明細書に記載するＰＯから算出される重量パーセントを独立して含み得る。
ある実施形態において、低当量ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ａ））及び高当量ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ｂ））の両方が存在する場合、１つ又はそれ以上の低当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ａ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の少なくとも３０重量％、３５重量％、４０重量％、４５重量％、５０重量％、又は５５重量％を占めてもよい。１つ又はそれ以上の低当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ａ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の３５重量％、４０重量％、４５重量％、５０重量％、５５重量％以下、又は６０重量％以下を占めてもよい。１つ又はそれ以上の低当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ａ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の３０重量％から６０重量％又は約３５重量％から５０重量％を占めてもよい。
１つ又はそれ以上の低当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ａ））は、２００から３４０の総数平均当量を有してもよい。１つ又はそれ以上の低当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ａ））は、２から４の官能基性を有してもよい。１つ又はそれ以上の低当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ａ））は、２．５から３の官能基性を有してもよい。１つ又はそれ以上の低当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ａ））は、低当量ＰＯ−リッチ・ポリオールの全質量の少なくとも７０重量％、７５重量％、８０重量％、８５重量％、９０重量％、又は９５重量％のポリオキシプロピレン含量を有し得る。１つ又はそれ以上の低当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ａ））は、低当量ＰＯ−リッチ・ポリオールの全質量の７５重量％、８０重量％、８５重量％、９０重量％、９５重量％以下又は１００重量％以下のポリオキシプロピレン含量を有し得る。１つ又はそれ以上の低当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ａ））は、若干量の第一ヒドロキシル含量を有し得る。１つ又はそれ以上の低当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ａ））は、低当量ＰＯ−リッチ・ポリオールの全ヒドロキシル含量の２０％以上の第一ヒドロキシル含量を有し得る。１つ又はそれ以上の低当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ａ））は、低当量ＰＯ−リッチ・ポリオールの全ヒドロキシル含量の３０％以上の第一ヒドロキシル含量を有し得る。
１つ又はそれ以上の高当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ｂ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の少なくとも５重量％、１０重量％、１５重量％、又は２０重量％を占めてもよい。１つ又はそれ以上の高当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ｂ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の少なくとも１０重量％、１５重量％、２０重量％以下、又は２５重量％以下を占めてもよい。１つ又はそれ以上の高当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ｂ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の５重量％から２５重量％又は約１０重量％から１５重量％を占めてもよい。
１つ又はそれ以上の高当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ｂ））は、９００から１，２００の総数平均当量を有してもよい。１つ又はそれ以上の高当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ｂ））は、２から４の官能基性を有してもよい。１つ又はそれ以上の高当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ｂ））は、２．２から３の官能基性を有してもよい。１つ又はそれ以上の高当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ｂ））は、低当量ＰＯ−リッチ・ポリオールの全質量の少なくとも７０重量％、７５重量％、８０重量％、８５重量％、９０重量％、又は９５重量％のポリオキシプロピレン含量を有し得る。１つ又はそれ以上の高当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ｂ））は、高当量ＰＯ−リッチ・ポリオールの全質量の７５重量％、８０重量％、８５重量％、９０重量％、９５重量％又は１００重量％以下のポリオキシプロピレン含量を有し得る。１つ又はそれ以上の高当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ｂ））は、高当量ＰＯ−リッチ・ポリオールの全質量の少なくとも５重量％、８重量％、１０重量％、又は１５重量％のポリオキシエチレン含量を有し得る。１つ又はそれ以上の高当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ｂ））は、高当量ＰＯ−リッチ・ポリオールの全質量の８重量％、１０重量％、１５重量％、又は２０重量％以下のポリオキシエチレン含量を有し得る。１つ又はそれ以上の高当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ｂ））は、触媒活性ポリオール、例えばＴｈｅ ＤＯＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＣＯＭＰＡＮＹから入手可能なＶＯＲＡＮＯＬ（商標）ＶＯＲＡＣＴＩＶ（商標）を含んでもよい。１つ又はそれ以上の高当量ＰＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ｂ））は、コポリマーポリオール、例えばアクリロニトリルがグラフトしたポリエーテルポリオール、例えばＴｈｅ ＤＯＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＣＯＭＰＡＮＹから入手可能なＶＯＲＡＬＵＸ（商標）ＨＬ−４３１を含んでもよい。
ある実施形態において、１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉｉ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の少なくとも２４重量％、２９重量％、３０重量％、３５重量％、４０重量％、又は４５重量％を占めてもよい。ある実施形態において、１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉｉ））は、３０重量％、３５重量％、４０重量％、４５重量％、又は５０重量％以下を占めてもよい。１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉｉ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の３０重量％から４５重量％を占めてもよい。
ある実施形態において、１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉｉ））は、２００から２，８００の総数平均当量を有する。配合物で使用するＥＯ−リッチ・ポリオールの最小量は、５００当量未満で２４重量％から１，０００当量超で２９重量％に及ぶ。５００から１，０００当量では、該量は、式：重量パーセントのＥＯ−リッチ・ポリオール量＝［０．００４１×（総数平均当量）＋２２．６］を用いて算出してもよい。
１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉｉ））は、２００から５００の総数平均当量を有する低当量ポリオールであってもよい。１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉｉ））は、１，０００から２，８００の総数平均当量を有する高当量ポリオールであってもよい。他の実施形態において、１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉｉ））は５００より高く１，０００未満の当量を有し、又はポリオールの混合物は５００より高く１，０００未満の平均当量を提供する。１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉｉ））は、２．８から８の官能基性を有してもよい。１つ又はそれ以上の低当量ＥＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉｉ））は、２．８から６の官能基性を有してもよい。１つ又はそれ以上の高当量ＥＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉｉ））は、５．５から７の官能基性を有してもよい。１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉｉ））は、１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオールの全質量の少なくとも７０重量％、７５重量％、８０重量％、８５重量％、９０重量％、又は９５重量％のポリオキシエチレン含量を有し得る。１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉｉ））は、１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオールの全質量の７５重量％、８０重量％、８５重量％、９０重量％、９５重量％又は１００重量％以下のポリオキシエチレン含量を有し得る。１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉｉ））は、１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオールの全質量の少なくとも５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、又は２５重量％のポリオキシプロピレン含量を有し得る。１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオール（（ｂ）（ｉ）（Ｂ））は、１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオールの全質量の１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％又は３０重量％以下のポリオキシプロピレン含量を有し得る。
ある実施形態において、１つ又はそれ以上のＢＯ−リッチ・ポリエーテル（（ｂ）（ｉｉｉ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の少なくとも２重量％、３重量％、５重量％、又は８重量％を占めてもよい。ある実施形態において、１つ又はそれ以上のＢＯ−リッチ・ポリエーテル（（ｂ）（ｉｉｉ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の少なくとも３量％、５重量％、８重量％以下、又は１０重量％以下を占めてもよい。ある実施形態において、１つ又はそれ以上のブチレンオキサイド（ＢＯ）リッチ・ポリエーテル（（ｂ）（ｉｉｉ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の２重量％から１０重量％又は約３重量％から１０重量％を占めてもよい。
１つ又はそれ以上のＢＯ−リッチ・ポリエーテル（（ｂ）（ｉｉｉ））は２，０００以上の総数平均当量を有してもよい。１つ又はそれ以上のＢＯ−リッチ・ポリエーテル（（ｂ）（ｉｉｉ））は３，０００以上の総数平均当量を有してもよい。１つ又はそれ以上のＢＯ−リッチ・ポリエーテル（（ｂ）（ｉｉｉ））は４，０００以上の総数平均当量を有してもよい。１つ又はそれ以上のＢＯ−リッチ・ポリエーテル（（ｂ）（ｉｉｉ））は１から３の官能基性を有してもよい。１つ又はそれ以上のＢＯ−リッチ・ポリエーテル（（ｂ）（ｉｉｉ））は、１つ又はそれ以上のＢＯ−リッチ・ポリエーテルの全質量の少なくとも７０重量％、７５重量％、８０重量％、８５重量％、９０重量％、又は９５重量％のポリオキシブチレン含量を有してもよい。１つ又はそれ以上のＢＯ−リッチ・ポリエーテル（（ｂ）（ｉｉｉ））は、１つ又はそれ以上のＢＯ−リッチ・ポリエーテルの全質量の７５重量％、８０重量％、８５重量％、９０重量％、９５重量％、又は１００重量％以下のポリオキシブチレン含量を有してもよい。ある実施形態において、ＢＯリッチ・ポリエーテルは、ＥＯキャッピングにより第一ヒドロキシルで強化され得る。本明細書に記載の実施形態は単官能基性ＢＯ−リッチ・ポリエーテルに限定しないことも理解されるべきである。
ある実施形態において、１つ又はそれ以上のプロピレンオキサイド−共−エチレンオキサイド・モノール（（ｂ）（ｉｖ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の少なくとも１０重量％、１５重量％、又は２０重量％を占めてもよい。１つ又はそれ以上のプロピレンオキサイド−共−エチレンオキサイド・モノール（（ｂ）（ｉｖ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の少なくとも１５重量％、２０重量％、２１重量％以下又は２５重量％以下を占めてもよい。１つ又はそれ以上のプロピレンオキサイド−共−エチレンオキサイド・モノール（（ｂ）（ｉｖ））は、全イソシアネート反応性成分（ｂ）の１０重量％から２５重量％又は約１５重量％から２１重量％を占めてもよい。
１つ又はそれ以上のプロピレンオキサイド−共−エチレンオキサイド・モノール（（ｂ）（ｉｖ））は３００から８００の当量を有してもよい。１つ又はそれ以上のプロピレンオキサイド−共−エチレンオキサイド・モノール（（ｂ）（ｉｖ））は４００から６００の当量を有してもよい。１つ又はそれ以上のプロピレンオキサイド−共−エチレンオキサイド・モノール（（ｂ）（ｉｖ））は、１から２の官能基性を有してもよい。１つ又はそれ以上のプロピレンオキサイド−共−エチレンオキサイド・モノール（（ｂ）（ｉｖ））は、コポリマーの全質量の３０〜７０％のポリオキシエチレン含量を有してもよい。１つ又はそれ以上のプロピレンオキサイド−共−エチレンオキサイド・モノール（（ｂ）（ｉｖ））は、コポリマーの全質量の４０〜６０％のポリオキシエチレン含量を有してもよい。ある実施形態において、１つ又はそれ以上のプロピレンオキサイド−共−エチレンオキサイド・モノール（（ｂ）（ｉｖ））は、ランダム・ブロック・コポリマー（ＲＢＣ）及びブロックコポリマーから選択される。ある実施形態において、１つ又はそれ以上のプロピレンオキサイド−共−エチレンオキサイド・モノール（（ｂ）（ｉｖ））は、オキシエチレン及びオキシプロピレン基に等しい重量を含む。
ある実施形態において、反応系はさらに（ｃ）水を含む。含水量は反応系の１重量％から５重量％であり得る。含水量は全反応系の１重量％から２重量％であり得る。
ある実施形態において、反応系はさらに（ｄ）１つ又はそれ以上の触媒を含む。触媒は典型的には少量で使用され、例えばそれぞれの触媒は全反応系の約０．００１５から約５重量％で使用される。該量は、触媒又は触媒混合物、特定装置のゲル化と発泡反応の望ましいバランス、ポリオール及びイソシアネートの反応性、並びに当業者によく知られている他の因子に依存する。
多種多様な物質がポリウレタン発泡反応を触媒することが公知であり、第三アミン；第三ホスフィン、例えばトリアルキルホスフィン及びジアルキルベンジルホスフィン；様々な金属キレート、例えばアセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、トリフルオロアセチルアセトン、エチルアセトアセテート等から、金属、例えばＢｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉを用いて得られるもの；強酸の酸金属塩、例えば塩化鉄、塩化第二スズ、塩化第一スズ、三塩化アンチモン、硝酸ビスマス、塩化ビスマス；強塩基、例えばアルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物、アルコキシド及びフェノキシド、様々な金属アルコラート及びフェノラート、例えばＴｉ（ＯＲ）４、Ｓｎ（ＯＲ）４及びＡｌ（ＯＲ）３（式中、Ｒはアルキル又はアリールである）、アルコラートとカルボン酸との反応生成物、ベータ−ジケトン及び２−（Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノ）アルコール；アルカリ土類金属、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、又はＡｌのカルボン酸塩；並びに四価スズ化合物、及び三価又は五価ビスマス、アンチモン又はヒ素化合物を含む。好ましい触媒は第三アミン触媒及び有機スズ触媒を含む。第三アミン触媒の例は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，４−ブタンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルピペラジン、１，４−ジアゾビシクロ−２，２，２−オクタン、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、トリエチレンジアミン及びジメチルアルキルアミン（該アルキル基は４から１８炭素原子を含む）を含む。これら第三アミン触媒の混合物が大抵使用される。
市販のアミン触媒の例は、ＮＩＡＸ（商標）Ａ１及びＮＩＡＸ（商標）Ａ９９（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手できるビス（ジメチルアミノエチル）エーテルを含むプロピレングリコール）、ＮＩＡＸ（商標）Ｂ９（Ｎ，Ｎ−ジメチルピペラジン及びＮ−Ｎ−ジメチルヘキサデシルアミンを含むポリアルキレン・オキサイド・ポリオール）Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能）、ＤＡＢＣＯ（登録商標）８２６４（ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、トリエチレンジアミン及びジメチルヒドロキシエチルアミンの混合物を含むジプロピレングリコール、Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能）、ＤＡＢＣＯ（登録商標）ＢＬ−１１（ビス（Ｎ，Ｎジメチルアミノエチル）エーテルを含むジプロピレングリコールの混合物、Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能）及びＤＡＢＣＯ ３３ＬＶ（登録商標）（トリエチレンジアミンを含むジプロピレングリコール、Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能）、ＮＩＡＸ（商標）Ａ−４００（専売第四アミン／カルボン酸塩及びビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテルを含む水及び専売ヒドロキシル化合物、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能）；ＮＩＡＸ（商標）Ａ−３００（専売第三アミン／カルボン酸塩及びトリエチレンジアミンを含む水、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能）；ＰＯＬＹＣＡＴ（登録商標）５８（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手できる専売アミン触媒）、ＰＯＬＹＣＡＴ（登録商標）５（ペンタメチルジエチレントリアミン、Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能）及びＰＯＬＹＣＡＴ（登録商標）８（Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能）を含む。
有機スズ触媒の例は、塩化第二スズ、塩化第一スズ、オクタン酸スズ、オレイン酸スズ、ジラウリン酸ジメチルスズ、ジラウリン酸ジブチルスズ、式ＳｎＲｎ（ＯＲ）４−ｎの他の有機スズ化合物（式中、Ｒはアルキル又はアリールであり、ｎは０〜２である）等である。有機スズ触媒は、使用する場合、一般に１つ又はそれ以上の第三アミン触媒と併用される。対象となる市販の有機スズ触媒は、ＫＯＳＭＯＳ（登録商標）２９（Ｅｖｏｎｉｋ ＡＧのオクタン酸スズ）、ＤＡＢＣＯ（登録商標）Ｔ−９及びＴ−９５触媒（両オクタン酸スズ組成物はＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能）を含む。
ある実施形態において、反応系は、膨張し硬化する際に発泡体の安定化を助けるためにさらに（ｅ）１つ又はそれ以上の界面活性剤を含む。界面活性剤は典型的には少量で使用され、例えば、各触媒は全反応系の約０．００１５から約５重量％で使用される。ある実施形態において、界面活性剤は全反応系の約０．１重量％から約１重量％で存在し得る。該量は、界面活性剤又は界面活性剤の混合物、並びに当業者によく知られている他の因子に依存する。
界面活性剤の例は、非イオン性界面活性剤及び湿潤剤、例えばプロピレングリコールへのプロピレンオキサイド、次いでエチレンオキサイドの逐次付加により調製されるもの、固体又は液体のオルガノシリコン、及び長鎖アルコールのポリエチレン・グリコール・エーテルを含む。イオン性界面活性剤、例えば第三アミン、又は長鎖アルキル酸硫酸エステル、アルキルスルホン酸エステル及びアルキルアリールスルホン酸のアルカノールアミン塩も使用してよい。プロピレングリコールへのプロピレンオキサイド、次いでエチレンオキサイドの逐次付加により調製される界面活性剤が好ましく、固体又は液体のオルガノシリコンも同様である。有用なオルガノシリコン界面活性剤の例には市販のポリシロキサン／ポリエーテル・コポリマー、例えばＴＥＧＯＳＴＡＢ（登録商標）（Ｅｖｏｎｉｋ ＡＧの商品名）Ｂ−８４６２、Ｂ−８４０４及びＢ−−８８７１、並びにＤｏｗ ＣｏｒｎｉｎｇのＤＣ−１９８及びＤＣ−５０４３界面活性剤、並びにＭｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＭａｔｅｒｉａｌｓのＮＩＡＸ（商標）Ｌ−６１８及びＮＩＡＸ（商標）Ｌ−６２７界面活性剤が含まれる。
さらなる実施形態において、処理を改善し、より高いイソシアネート指標の使用を可能にするため、添加剤、例えば国際公開第２０００８／０２１０３４号に記載の添加剤（この開示は参照により本明細書に組み込まれる）が反応混合物に添加されてもよい。このような添加剤には、１）カルボン酸のアルカリ金属又は遷移金属の塩；２）１，３，５−トリスアルキル−又は１，３，５−トリス（Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノアルキル）−ヘキサヒドロ−ｓ−トリアジン化合物；及び３）第４級アンモニウム化合物のカルボン酸塩が含まれる。使用時には、該添加剤は一般に全１００ポリオール当たり約０．０１から１部の量で使用される。成分ｅ）添加剤は一般に反応混合物の少なくとも１つの他成分に溶解する。ポリイソシアネートに溶解させることは一般に好ましくない。
様々な追加成分が粘弾性発泡配合物に含まれ得る。これらには、例えば鎖延長剤、架橋剤、充填剤、可塑剤、煙抑制剤、香料、強化剤、染料、着色料、色素、保存剤、臭気遮蔽剤、物理的発泡剤、化学的発泡剤、難燃剤、内部離型剤、殺生物剤、抗酸化剤、ＵＶ安定剤、帯電防止剤、チキソトロープ剤、付着促進剤、セル開放剤、及びこれらの組み合わせが含まれる。
発泡性組成物は鎖延長剤又は架橋剤を含んでもよい。これらの物質が使用される場合、典型的には少量で、例えば全反応系の１００重量部当たり１０重量部まで、特に２重量部までで使用される。鎖延長剤は２イソシアネート反応基／分子を有する物質であり、一方、架橋剤は平均で２を上回るイソシアネート反応基／分子を含む。いずれの場合にも、イソシアネート反応基当たりの当量は約３０から１００未満に及び、一般に３０から７５である。イソシアネート反応基は好ましくは脂肪族アルコール、第一アミン又は第二アミン基であり、脂肪族アルコール基が特に好ましい。鎖延長剤又は架橋剤の例には、アルキレングリコール、例えばエチレングリコール、１，２−又は１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等；グリコールエーテル、例えばジエチレングリコールが含まれる。
１つ又はそれ以上の充填剤も粘弾性発泡配合物に存在し得る。充填剤は有益な方法で組成物のレオロジー特性の改変に役立ち、コストを削減し、有益な物理的特性を発泡体に与える。適切な充填剤には、ポリウレタン発泡反応中に受ける温度に安定であり溶融しない微粒子の無機及び有機物質が含まれる。適切な充填剤の例は、カオリン、モンモリロナイト、炭酸カルシウム、雲母、珪灰石、タルク、高融点熱可塑性プラスチック、ガラス、フライアッシュ、カーボンブラック二酸化チタン、酸化鉄、酸化クロム、アゾ／ジアゾ染料、フタロシアニン、ジオキサジン等を含む。充填剤は発泡性ポリウレタン組成物にチキソトロピー特性を与える。ヒュームドシリカはこのような充填剤の一例である。
使用時に、充填剤は有利には反応系の約０．５から約３０％、特に約０．５から約１０％を占める。
反応性粒子も粘弾性発泡体の特性を改変するために反応系に含まれてもよい。このような反応系は、例えば、Chemistry and Technology of Polyols for Polyurethanes,Rapra Technology Limited(2005)pp 185-227に教示されるように、コポリマーポリオール、例えばスチレン／アクリロニトリル（ＳＡＮ）を含むもの、ポリハーンストッフ（ｐｏｌｙｈａｒｎｓｔｏｆｆ）分散（ＰＨＤ）ポリオール及びポリイソシアネート重付加生成物（ＰＩＰＡ）を含む。
追加の発泡剤（水以外）は一般に発泡性ポリウレタン組成物で使用されないが、追加の物理的又は化学的発泡剤を含めることは本明細書に記載する実施形態の範囲内である。物理的発泡剤の中には、液体ＣＯ２、超臨界ＣＯ２及び様々な炭化水素、フルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボン、クロロカーボン（例えば塩化メチレン）、クロロフルオロカーボン及びヒドロクロロフルオロカーボンがある。化学的発泡剤は、高温で分解又は（イソシアナート基以外と）反応して二酸化炭素及び／又は窒素を生成する物質である。
ＶＥ発泡体はいわゆるスラブストック法で、又は様々な成形法により調製できる。スラブストック法において、成分は混合され、配合物が反応する槽又は他の領域に流し込まれ、少なくとも１つの方向に自由に膨張し、硬化する。スラブストック法は一般に連続的に商業規模で操業される。
スラブストック法では、様々な成分が個別に又は様々な部分的組み合わせで混合ヘッドに導入され、そこで混合され、分配される。成分温度は一般に混合前で１５から３５℃の範囲である。分配混合物は典型的には加熱されずに膨張し硬化する。スラブストック法において、反応混合物は自由に又は（カバーシート又はフィルムの重量により加えられ得るような）最低限の拘束下で膨張する。
反応混合物を密閉金型（ここで該混合物が膨張し硬化する）に導入することにより、成形法で粘弾性発泡体を製造することも可能である。多くの場合、金型自体は周囲条件を上回る温度に予熱される。このような金型の予熱はサイクル時間の短縮につながり得る。
本明細書に記載の実施形態に従って製造される粘弾性発泡体は、様々な包装及びクッション材用途、例えば、マットレス（マットレストッパーを含む）、枕、包装、バンパーパッド、スポーツ及び医療機器、ヘルメットライナー、パイロットシート、耳栓、並びに様々な騒音及び振動減衰用途に有用である。騒音及び振動減衰用途は、運送業、例えば自動車用途に特に重要である。
下記の実施例は本発明の実施形態を説明するために提供されるが、その範囲を限定することを意図しない。他に指定しない限り、全ての部数及び百分率は重量による。
実施例で使用する原料の説明は下記の通りである。
ポリオールＡは、グリセリン開始の三官能性プロピレンオキサイド（ＰＯ）系ポリオールであり、３３６の当量及び１６７のヒドロキシル価を有し、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙからＶＯＲＡＮＯＬ（登録商標）３１５０の商品名で市販されている。
ポリオールＢは、グリセリン開始の三官能性ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン混合供給ポリオール（８重量％ＥＯ）であり、約９９４の当量及び５６のヒドロキシル価を有し、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙからＶＯＲＡＮＯＬ（登録商標）３０１０ポリオールの商品名で入手できる。
ポリオールＣは、スクロース／グリセリンで開始する６．９官能性のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのランダムコポリマーであり、７０％を上回るエチレンオキサイドを含み、約１８００の当量及び３１のヒドロキシル価を有し、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙからＶＯＲＡＮＯＬ（登録商標）４０５３ポリオールの商品名で市販されている。
ポリオールＤは、グリセリン開始の三官能性２３６当量全プロピレンオキサイド・ポリエーテル・ポリオールであり、２３８のヒドロキシル価を有し、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙからＶＯＲＡＮＯＬ（登録商標）２０７０ポリオールの商品名で市販されている。
ポリオールＥは、グリセリン開始の三官能性ＥＯ系ポリオールであり、３３８の当量を有する。
ポリオールＦは、ポリプロピレンオキサイド−共−エチレンオキサイド・モノールであり、約５２０の当量を有し、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙからＵＣＯＮ（商標）５０−ＨＢ−１００の商品名で市販されている。
モノールＡはブタノール開始の単官能性ブチレンオキサイド（ＢＯ）系モノールであり、４，４００の当量を有する。
モノールＢはブタノール開始の単官能性ＢＯ系モノールであり、１１％エチレンオキサイド・キャッピング及び４，４００の当量を有する。
界面活性剤Ａは粘弾性ＭＤＩ発泡体用に使用されるシリコーン界面活性剤であり、ポリシロキサン−ポリオキシアルキレンから成り、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＭａｔｅｒｉａｌｓからＮＩＡＸ（商標）Ｌ−６１８界面活性剤として市販されている。
触媒Ａは、ビス（Ｎ，Ｎジメチルアミノエチル）エーテルを含むジプロピレングリコールの７０／３０混合物であり、Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃから入手できるＤＡＢＣＯ（登録商標）ＢＬ−１１触媒として市販されている。
触媒Ｂはトリエチレンジアミンを含むジプロピレングリコールの３３／６７混合物であり、Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ ＣｈｅｍｉｃａｌｓからＤＡＢＣＯ ３３ＬＶ（登録商標）として市販されている。
触媒Ｃはオクタン酸第一スズ触媒であり、Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ ＣｈｅｍｉｃａｌｓからＤＡＢＣＯ（商標）Ｔ−９として市販されている。
イソシアネートＡは２，４−及び２，６−トルエンジイソシアネートの８０／２０混合物であり、ＶＯＲＡＮＡＴＥ（商標）Ｔ−８０としてＴＨＥ ＤＯＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＣＯＭＰＡＮＹから市販されている。
イソシアネートＢは約２．３の官能基性をもつ高分子ＭＤＩであり、ＰＡＰＩ（商標）９４としてＴＨＥ ＤＯＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＣＯＭＰＡＮＹから市販されている。
イソシアネートＣは約２．２の官能基性をもつ高分子ＭＤＩであり、ＰＡＰＩ（商標）ＰＢ−２１９としてＴＨＥ ＤＯＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＣＯＭＰＡＮＹから市販されている。
試験方法
他に明記しない限り、発泡体の特性はＡＳＴＭ Ｄ３５７４により測定する。
本研究の試料は、透明プラスチック・フィルム・ライニングで裏打ちされた３８ｃｍ×３８ｃｍ×２４ｃｍの木箱を用いるボックス発泡により製造した。高剪断１６ピン（４ピンがそれぞれ４半径方向にある）ミキサーを高回転速度で使用した。ピンミキサー頭部は、ピンの末端が１ガロン円筒形混合カップの壁と１ｃｍ離れるように設計された。ポリオール成分は１ガロン円筒形混合カップで直接検量した。他の添加剤は、風袋の重さを量ったシリンジで検量し、スズ触媒を除いて１ガロンカップに添加した。イソシアネート成分を計量し、さらに攪拌することなくトリポア（ｔｒｉｐｏｕｒ）に移した。配合物の成分は、スズ触媒及びイソシアネートを除いて、まず１５秒間２，４００ｒｐｍで混合した。次いで、オクタン酸第一スズ触媒を添加し、即座にもう１５秒間（２，４００ｒｐｍ）混合した。最後に、イソシアネートを混合物に添加し、即座にもう３秒間混合した（３，０００ｒｐｍ）。全混合物はプラスチックフィルムで裏打ちされた箱に注いだ。発泡（ｂｌｏｗ ｏｆｆ）時間は最終混合段階（イソシアネートの添加段階）が開始する時点から測定した。発泡が完了した時点で、発泡体はさらに１週間硬化させた。発泡試料壁を廃棄し、残りの試料は機械的及び化学的分析で特性決定した。ポリウレタン発泡体の製造に使用した配合物は、表１、表３、及び表４で提供する。
発泡試料はＡＳＴＭ Ｄ ３５７４に従って特性決定した。製造した発泡体の機械的特性は表２、表３、及び表４で提供する。
表１は、２系列の試料である系列Ａ（Ａ００，Ａ０５，Ａ１０）及び系列Ｂ（Ａ００，Ａ０５，Ａ１０）について調査した配合物を記載し、表２は該配合物で観察された機械的特性を示す。表２で示す結果は、十分量のブチレンオキサイドの使用が製造された発泡体の圧縮永久歪みを改善することを立証する。比較実施例はＡ００及びＢ００と表示し、両方ともブチレンオキサイド系モノール（モノールＡ又はモノールＢ）を含まない。Ａ０５も比較実施例である。本明細書に記載する実施形態の配合物は、Ａ１０、Ｂ０５、及びＢ１０と表示する。系列Ａの配合物はポリオール定数の相対比率を保持しないため、もう１つの系列である系列Ｂを試験した。系列Ｂについて表１に示すように、ポリオールＡ及びポリオールＢは約４５から９の質量比で存在し、ポリオールＣは全ポリオール１００当たり約３６部で固定される。表２において、Ａ１０、Ｂ０５、及びＢ１０の９０％の圧縮永久歪み特性について改善が観察される。
Figure 2013538916
Figure 2013538916
表３は実施例＃１−１２の配合物及び９０％圧縮永久歪み結果を示す。ブチレンオキサイド系モノール（モノールＡ又はモノールＢ）を含まない比較実施例は、＃１、＃８、及び＃１０と表示する。表３はポリオールＣ（高ＥＷ「セル開放剤」ポリオール）をＥＯ−リッチ・ポリオールとして使用する配合物を示す。表４は実施例＃１３〜２０の配合物及び９０％圧縮永久歪み結果を示す。ブチレンオキサイドモノールを含まない比較実施例は、＃１３、＃１４、及び＃１６と表示する。表４はポリオールＥ（低当量全ＥＯトリオール）を使用する配合物を示す。
表３の結果は、妥当な９０％圧縮永久歪み（１５％以下）が高当量ＥＯ−リッチ・ポリオール（ＥＷ＝１７９５）では全ポリオールの１００ポリオール当たり２９部（ｐｐｈｐ）から５０ｐｐｈｐの量で、ＢＯ−リッチ・ポリエーテル・モノールでは、２ｐｐｈｐ以上で得られることを立証する。ＥＯ−リッチ・ポリオールが約３２ｐｐｈｐから約４０ｐｐｈｐで存在しＢＯ−リッチ・モノールが２ｐｐｈｐ以上で存在する範囲がより好ましい。
表４の結果は、妥当な９０％圧縮永久歪みが低当量ＥＯ−リッチ・ポリオール（ＥＷ＝３３８）では２０ｐｐｈｐ以上の量で、ＢＯ−リッチ・ポリエーテル・モノールでは０．５ｐｐｈｐ以上で得られることを立証する。ＥＯ−リッチ・ポリオールが２８ｐｐｈｐ以上の量で存在しＢＯ−リッチ・モノールが２ｐｐｈｐ以上で存在する範囲がより好ましい。
Figure 2013538916
Figure 2013538916
上記は本発明の実施形態を対象にしているが、本発明の他のさらなる実施形態が本発明の基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよい。

Claims (20)

  1. 粘弾性ポリウレタン発泡体を調製する反応系であって、
    （ａ）ポリイソシアネート成分；
    （ｂ）（ｉ）イソシアネート反応性成分の３５から７４重量％であり、２００から５００の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上のプロピレンオキサイドに富む（ＰＯ−リッチ）ポリオール；
    （ｉｉ）イソシアネート反応性成分の２４から５０重量％であり、２００から２，８００の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上のエチレンオキサイドに富む（ＥＯ−リッチ）ポリオール；及び
    （ｉｉｉ）イソシアネート反応性成分の２から１０重量％であり、２，０００以上の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上のブチレンオキサイドに富む（ＢＯ−リッチ）ポリエーテルを含み、ここで配合物で使用する前記ＥＯ−リッチ・ポリオールの最小量が５００当量未満で２４重量％から１，０００当量超で２９重量％に及ぶ、イソシアネート反応性成分；
    （ｃ）水；並びに
    （ｄ）触媒成分
    を含む反応系。
  2. 前記１つ又はそれ以上のブチレンオキサイド（ＢＯ）・リッチ・ポリエーテルが４，０００以上の総数平均当量を有し、１つ又はそれ以上のＰＯ−リッチ・ポリオールが前記イソシアネート反応性成分の６５％未満を占める、請求項１に記載の反応系。
  3. 前記イソシアネート反応性成分の重量％で５００から１，０００当量の１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオールの最小量が、２２．６＋０．００４１×（１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオールの当量の総数平均）により算出される、請求項１から２に記載の反応系。
  4. 前記１つ又はそれ以上のＰＯ−リッチ・ポリオールが、
    （ｂ）（ｉ）（Ａ）イソシアネート反応性成分の３０から６０重量％であり、２００から５００の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上のＰＯ−リッチ・ポリオール；並びに
    （ｂ）（ｉ）（Ｂ）イソシアネート反応性成分の５から２０重量％であり、８００から２，０００の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上の高当量ＰＯ−リッチ・ポリオールを含む、請求項１から３の反応系。
  5. 前記１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオールが、１，５００から２，０００の総数平均当量を有し、前記イソシアネート反応性成分の２９から５０重量％を占める、請求項１から４に記載の反応系。
  6. 前記１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオールが２００から５００の総数平均当量を有する低当量ＥＯ−リッチ・ポリオールを含む、請求項１から４に記載の反応系。
  7. 前記１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオールが１，０００から２，８００の総数平均当量、２．８から８の官能基性を有し、並びに前記イソシアネート反応性成分の３０から５０重量％を占める、請求項１から４に記載の反応系。
  8. 前記１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオールが５００超１，０００未満の総数平均当量を有する、請求項１から４に記載の反応系。
  9. （ｅ）オルガノシリコン界面活性剤をさらに含む、請求項１から８に記載の反応系。
  10. （ｉｖ）前記イソシアネート反応性成分の１０から２５重量％のポリプロピレンオキサイド−共−エチレンオキサイド・モノールをさらに含み、前記１つ又はそれ以上のエチレンオキサイド−プロピレンオキサイド・モノールが１から２の官能基性及び４００から６００の総数平均当量を有する、請求項１から９に記載の反応系。
  11. 前記１つ又はそれ以上のエチレンオキサイド−プロピレンオキサイド・モノールが前記モノールの全質量の４０〜６０重量％であるエチレンオキサイド濃度を有する、請求項１０に記載の反応系。
  12. 前記１つ又はそれ以上のＰＯ−リッチ・ポリオールがＰＯ−リッチ・ポリオールの全質量の７０％以上のポリオキシプロピレン含量を有し、前記１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオールがＥＯ−リッチ・ポリオールの全質量の７０％以上のポリオキシエチレン含量を有する、請求項１から１１に記載の反応系。
  13. 前記ポリイソシアネート成分（ａ）が、
    （ｉ）約０から１０％のトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）系有機ポリイソシアネート；及び
    （ｉｉ）約９０から１００％のメチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）系成分を含む、請求項１から１２に記載の反応系。
  14. 粘弾性発泡体の調製方法であって、
    有機ポリイソシアネート；
    イソシアネート反応性成分の３５から７４重量％の量で２００から５００の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上のプロピレンオキサイドに富む（ＰＯ−リッチ）ポリオール；
    イソシアネート反応性成分の２４から５０重量％の量で２００から２，８００の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上のエチレンオキサイドに富む（ＥＯ−リッチ）ポリオール；及び
    イソシアネート反応性成分の２から１０重量％の量で２０００以上の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上のブチレンオキサイドに富む（ＢＯ−リッチ）ポリエーテル（ＥＯ−リッチ・ポリオールの最小量は５００未満当量の２４重量％から１，０００を上回る当量の２９重量％に及ぶ）を含む、イソシアネート反応性成分；
    水；及び
    触媒成分
    を含む反応成分を形成する工程；並びに
    前記反応成分を、粘弾性ポリウレタン発泡体を形成するのに十分な条件で混合する工程を含む方法。
  15. 前記１つ又はそれ以上のＢＯ−リッチ・ポリエーテルが４，０００以上の総数平均当量を有し、前記１つ又はそれ以上のＰＯ−リッチ・ポリオールがイソシアネート反応性成分の６５％未満を占める、請求項１４記載の方法。
  16. 前記イソシアネート反応性成分の重量％で５００から１，０００当量の前記１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオールの最小量が、２２．６＋０．００４１×（１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオールの当量の総数平均）により算出される、請求項１４から１５に記載の方法。
  17. 前記１つ又はそれ以上のＰＯ−リッチ・ポリオールが、
    （ｂ）（ｉ）（Ａ）前記イソシアネート反応性成分の３０から６０重量％であり、２００から５００の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上のＰＯ−リッチ・ポリオール；並びに
    （ｂ）（ｉ）（Ｂ）前記イソシアネート反応性成分の５から２０重量％であり、８００から２，０００の総数平均当量を有する１つ又はそれ以上の高当量ＰＯ−リッチ・ポリオールを含む、請求項１４から１６に記載の方法。
  18. 前記１つ又はそれ以上のＥＯ−リッチ・ポリオールが１，５００から２，０００の総数平均当量を有し、前記イソシアネート反応性成分の２９から５０重量％を占める、請求項１４から１７に記載の方法。
  19. 前記ポリイソシアネート成分（ａ）が、
    （ｉ）約０から１０％のトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）系有機ポリイソシアネート；及び
    （ｉｉ）約９０から１００％のメチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）系成分を含む、請求項１４から１８に記載の方法。
  20. 前記イソシアネート反応性成分がポリプロピレンオキサイド−共−エチレンオキサイド・モノールを前記イソシアネート反応性成分の１０から２５重量％の量で含む、請求項１４から１９に記載の方法。
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