JP2014514426A - 発泡体組成物及びその使用 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ポリオールと、イソシアナートと、ポリオールとイソシアナートとの反応を加速することが可能な第1の触媒と、第1の触媒よりも緩やかな速度でポリオールとイソシアナートとの反応を開始させることが可能な第2の触媒とを含む、発泡体組成物を提供する。この発泡体組成物の調製方法も提供される。

Description

本発明は、発泡体組成物、同組成物の調製方法、及びその使用に関する。特に、発泡体組成物は、フォームラミネート生地物品に使用するためのものであってもよい。
ポリウレタンフォーム混合物を布基材上へ注入する上での固有の欠点は、ミキシングヘッドからの発泡体混合物の高圧流に起因して、ゲル化反応の初期段階の間、並びにポリウレタン材料及び糸の親油性又は疎油性により原料が糸の界面へ拡散する間に、ポリウレタン混合物が布に浸透することである。結果として、ポリウレタンミキシングヘッドノズルの衝撃ゾーンにおける布の領域で最も浸透が起こりやすい。
発泡体組成物の原料が布を通って浸透するのを防ぐために、布と発泡体基材の間に複合材層を使用することが一般的である。複合材層は、上述した基材間の結合性を高める目的に役立ち、発泡体組成物の原料が布へ浸透するのを防ぐ物理的バリアとして作用しながら良好な耐摩耗性を発泡体と布の複合材に与える。しかし、そのような複合材を基材内で使用する上での欠点は、結果として通気性が損なわれることである。例えば、これは乗客とシートの間で熱及び水分の蓄積を引き起こすことになる自動車のシートに当てはまることがあり、これはシートを非常に不快なものにし、一定時間にわたってシートに損傷をもたらすことさえある。
複合材層が使用されない既存の技術としては、EP 0210587及びEP 1901828に記載されているような現場発泡(PIP)技術が挙げられる。非バリア法であるPIP技術では、製造される製品の要求される通気性及び浸透性に応じて様々な密度のPUフォームの薄いフィルムが使用される。PUフィルムの圧縮密度比が高いほど、通気性及び浸透性が低い。
US5124368に記載されているものなどの別の方法では、通気性を改善しながら浸透を遅らせるために一時的バリアが利用される。発泡体組成物が布の上に導入される前に、熱可塑性基材が一時的バリアとして布の上に導入される。いったん発泡体組成物が布に触れて硬化が起きると、次いで製品は高温にさらされ、ここで熱可塑性バリアは溶融する。しかしこの方法は、期待される通気性値を達成せず、したがって通気性が必須の要素ではない用途に限定される。さらに、より薄い布の場合には、熱可塑性物質はいったん溶融すると布を通って移行し、布の手触りを変えてしまう。
別の方法は、クリーム/ゲル化時間を短縮し、そのクリーム時間における粘度の急激な増加を引き起こす触媒を採用することにより、反応性を高めた系を使用することである。この方法の例はFR 2470566に記載されている。したがって、発泡体組成物が布の糸内部の空間を通過することができないので、粘度の特有の上昇が、衝撃による浸透を低減することになる。浸透を防ぐためのそのような系の使用はまた、反応時間を短縮し硬化時間を加速させることができ、全体のサイクル時間を短縮する。しかし、反応時間の短縮及び硬化時間の加速というこの同じ特性に起因して、この系は大きい物品を製造するのには使用できない。なぜなら、発泡体組成物の全投与量を注入し金型中にセットすることができる前に、クリーミング及びゲル化が終了することになるからである。これは、様々な密度、弾力及び不均一な硬化を伴う、注入の場所から外側へ向かう層のリングを製品に残すことになる。そのような方法を使用することによるさらなる結果は、高レベルの触媒が最終製品中に残留することである。これは、フォギング及び布の着色による品質欠陥を引き起こすだけでなく、肌に接触することになった場合には健康問題となる。
EP 0210587 EP 1901828 US5124368 FR 2470566
したがって、改善された発泡体組成物及びフォームラミネート生地物品の製造方法が必要とされている。
本発明は、これらの問題に対処することを目指し、改善された発泡体組成物を提供する。特に、本発明による発泡体組成物は、フォームラミネート生地物品における使用に適している場合がある。フォームラミネート生地物品の改善された製造方法も提供される。
第1の態様によれば、
少なくとも1つのポリオールを添加する工程と、
少なくとも1つのイソシアナートを添加する工程と、
触媒を添加する工程と
を含み、
触媒は第1の触媒及び第2の触媒を含み、第1の触媒は、少なくとも1つのポリオールと少なくとも1つのイソシアナートとの反応を加速することが可能であり、第2の触媒は、第1の触媒よりも緩やかな速度で、少なくとも1つのポリオールと少なくとも1つのイソシアナートとの反応を開始させることが可能である、
発泡体組成物の調製方法が提供される。
本発明の目的において、第1の触媒を標準触媒と呼んでもよく、第2の触媒を遅延作用触媒と呼んでもよい。
任意の適切な標準触媒及び遅延作用触媒を本発明の目的のために使用してもよい。特に、遅延作用触媒は有機の遅延作用触媒であってもよい。
少なくとも1つの標準触媒は標準ゲル化触媒及び標準発泡触媒を含んでいてもよい。任意の適切な標準ゲル化触媒及び標準発泡触媒を本発明の目的のために使用してもよい。例えば、標準ゲル化触媒としては、限定はされないが、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、N-(3-ジメチルアミノプロピル)-N,N-ジイソプロパノールアミン、ジブチル錫ジラウラート、及び第一錫オクトアートを挙げることができる。例えば、標準発泡触媒としては、限定はされないが、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N-ジメチルエタノールアミン、及びN,N,N'-トリメチル-N'-ヒドロキシエチル-ビスアミノエチルエーテルを挙げることができる。
適切な量の標準ゲル化触媒及び標準発泡触媒を添加してもよい。特に、標準ゲル化触媒対標準発泡触媒の比は約2:1〜25:1、2.5:1〜23:1、3:1〜20:1、4:1〜18:1、5:1〜15:1、8:1〜12:1、9:1〜10:1の範囲であってもよい。さらにとりわけ、標準ゲル化触媒対標準発泡触媒の比は約3:1〜20:1の範囲であってもよい。
少なくとも1つの遅延作用触媒は遅延作用ゲル化触媒及び遅延作用発泡触媒を含んでいてもよい。任意の適切な遅延作用ゲル化触媒及び遅延作用発泡触媒を本発明の目的のために使用してもよい。例えば、遅延作用ゲル化触媒としては、限定はされないが、上記に挙げた標準ゲル化触媒のアミノ基を適切な酸と反応させてなるものを挙げることができる。特に、アミノ基を有機酸と反応させる。酸は、2-ヒドロキシプロピオン酸、ギ酸、乳酸、又は当業者に既知の任意の他の適切な酸であってもよい。例えば、遅延作用発泡触媒としては、限定はされないが、上記に挙げた標準発泡触媒のアミノ基を適切な酸と反応させてなるものを挙げることができる。特に、アミノ基を有機酸と反応させる。酸は、2-ヒドロキシプロピオン酸、ギ酸、乳酸、又は当業者に既知の任意の他の適切な酸であってもよい。
適切な量の遅延作用ゲル化触媒及び遅延作用発泡触媒を添加してもよい。特に、遅延作用ゲル化触媒対遅延作用発泡触媒の比は、約0.2:1〜5:1、0.5:1〜3:1、0.8:1〜2.5:1、0.9:1〜2.2:1、1:1〜2:1、1.5:1〜1.8:1の範囲であってもよい。さらにとりわけ、遅延作用ゲル化触媒対遅延作用発泡触媒の比は約1:1〜4:1の範囲であってもよい。
特定の態様によれば、標準ゲル化触媒の量と遅延作用ゲル化触媒の量とのバランスを取ってもよい。特に、標準ゲル化触媒対遅延作用ゲル化触媒の比は0.1:1〜15:1、0.8:1〜12:1、1:1〜10:1、2:1〜8:1、5:1〜6:1であってもよい。さらにとりわけ、標準ゲル化触媒対遅延作用ゲル化触媒の比は約0.5:1〜10:1の範囲であってもよい。
特定の態様によれば、標準発泡触媒の量と遅延作用発泡触媒の量とのバランスを取ってもよい。特に、標準発泡触媒対遅延作用発泡触媒の比は0.5:1〜15:1、0.8:1〜12:1、1:1〜10:1、2:1〜8:1、5:1〜6:1であってもよい。さらにとりわけ、標準発泡触媒対遅延作用発泡触媒の比は約1:1〜10:1の範囲であってもよい。
任意の適切なポリオールを本発明の目的のために使用してもよい。例えば、ポリオールはポリエーテル又はポリエステルであってもよい。特定の態様によれば、ポリオールは300〜7000Da、500〜6500Da、1000〜6000Da、2000〜5500Da、3500〜5000Da、4000〜4500Daの範囲の分子量を有していてもよい。別の特定の態様によれば、少なくとも1つのポリオールは二官能性ポリオール、三官能性ポリオール、四官能性ポリオール、又はそれらの組み合わせを含んでいてもよい。少なくとも1つのポリオールは第一級ヒドロキシル基末端ポリオールを含んでいてもよい。特に、少なくとも1つのポリオールはエチレンオキシド末端ポリオールを含んでいてもよい。
任意の適切なイソシアナートを本発明の目的のために使用してもよい。特定の態様によれば、少なくとも1つのイソシアナートは約2.4〜49%のイソシアナート含量を備えていてもよい。特に、イソシアナート含量は5〜45%、10〜40%、17〜38%、20〜30%、25〜35%であってもよい。さらにとりわけ、イソシアナート含量は約28〜32%であってもよい。別の特定の態様によれば、少なくとも1つのイソシアナートは芳香族イソシアナート、脂肪族イソシアナート、プレポリマーイソシアナート、又はそれらの組み合わせを含んでいてもよい。適切なイソシアナートの例としては、限定はされないが、トルエンジイソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート、又はそれらの組み合わせが挙げられる。
少なくとも1つのイソシアナートを任意の適切な量で添加してもよい。特に、添加されるイソシアナートの量はポリオール100部に対し約20〜100、30〜90、35〜85、40〜80、50〜70、55〜65部の量であってもよい。さらにとりわけ、添加されるイソシアナートの量はポリオール100部に対し約30〜55部の量であってもよい。
この方法は、少なくとも1つの界面活性剤を添加する工程をさらに含んでいてもよい。任意の適切な界面活性剤を本発明の目的のために使用してもよい。例えば、界面活性剤はケイ素系界面活性剤であってもよい。特に、界面活性剤は約5000〜30000Daの分子量を備えていてもよい。
この方法は、少なくとも1つの発泡剤を添加する工程をさらに含んでいてもよい。任意の適切な発泡剤を本発明の目的のために使用してもよい。例えば、発泡剤は水、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、又はそれらの組み合わせであってもよい。特に、発泡剤は水であってもよい。
少なくとも1つの発泡剤を任意の適切な量で添加してもよい。特に、添加される発泡剤の量はポリオール100部に対し約1〜15、2〜10、3〜8、6〜7部の量であってもよい。
この方法は、組成物を所定量の時間で硬化させて発泡体物品を形成する工程をさらに含んでいてもよい。特に、所定の時間は≧30秒であってもよい。さらにとりわけ、所定の時間は60〜90秒であってもよい。
第2の態様によれば、本発明は上記の方法により調製される発泡体組成物を提供する。特に、この方法から調製される発泡体組成物はフォームラミネート生地物品における使用に適している場合がある。
第3の態様によれば、
少なくとも1つのポリオールと、
少なくとも1つのイソシアナートと、
触媒と
を含み、
触媒は第1の触媒及び第2の触媒を含み、第1の触媒は、少なくとも1つのポリオールと少なくとも1つのイソシアナートとの反応を加速することが可能であり、第2の触媒は、第1の触媒よりも緩やかな速度で、少なくとも1つのポリオールと少なくとも1つのイソシアナートとの反応を開始させることが可能である、
発泡体組成物が提供される。
上記のように、第1の触媒を標準触媒と呼んでもよく、第2の触媒を遅延作用触媒と呼んでもよい。
発泡体組成物は任意の適切な用途において使用するためのものであってもよい。例えば、発泡体組成物はフォームラミネート生地物品に使用するためのものであってもよい。
任意の適切なポリオール、イソシアナート、標準触媒及び遅延作用触媒を本発明の目的のために使用してもよい。例えば、ポリオール、イソシアナート、標準触媒及び遅延作用触媒は上記のようなものであってもよい。
特定の態様によれば、標準ゲル化触媒の量と遅延作用ゲル化触媒の量とのバランスを取ってもよい。特に、発泡体組成物中に存在する標準ゲル化触媒対遅延作用ゲル化触媒の比は0.1:1〜15:1、0.8:1〜12:1、1:1〜10:1、2:1〜8:1、5:1〜6:1であってもよい。さらにとりわけ、標準ゲル化触媒対遅延作用ゲル化触媒の比は約0.5:1〜10:1の範囲であってもよい。
特定の態様によれば、標準発泡触媒の量と遅延作用発泡触媒の量とのバランスを取ってもよい。特に、発泡体組成物中に存在する標準発泡触媒対遅延作用発泡触媒の比は、0.5:1〜15:1、0.8:1〜12:1、1:1〜10:1、2:1〜8:1、5:1〜6:1であってもよい。さらにとりわけ、標準発泡触媒対遅延作用発泡触媒の比は約1:1〜10:1の範囲であってもよい。
発泡体組成物は少なくとも1つの界面活性剤を含んでいてもよい。任意の適切な界面活性剤を本発明の目的のために使用してもよい。例えば、界面活性剤は上記のようなものであってもよい。
発泡体組成物は少なくとも1つの発泡剤を含んでいてもよい。任意の適切な発泡剤を本発明の目的のために使用してもよい。例えば、発泡剤は上記のようなものであってもよい。
本発明の第4の態様によれば、
布を第1の金型に接触させる工程と、
本発明の任意の態様による発泡体組成物を第2の金型に供給する工程と、
布を発泡体組成物に接触させることができるように、第1の金型及び第2の金型を互いに向き合わせ所定の衝突速度で突き合わせる工程と、
発泡体組成物を所定の時間で硬化させて発泡体物品を形成する工程と、
発泡体物品を取り出す工程と
を含む、フォームラミネート生地物品の製造方法が提供される。
所定の衝突の速度は任意の適切な衝突の速度であってもよい。特定の態様によれば、所定の衝突の速度は約≦3mm/秒であってもよい。特に、所定の衝突の速度は約0.1〜1、0.5〜0.8、0.6〜0.75mm/秒であってもよい。
所定の時間は任意の適切な時間であってもよい。特定の態様によれば、所定の時間は≧30秒であってもよい。特に、所定の時間は約45秒〜2時間、60秒〜1時間、90秒〜45分、5分〜30分、10分〜20分、15分〜18分であってもよい。さらによりわけ、所定の時間は約60〜90秒であってもよい。
特定の態様によれば、この方法は取り出す工程の後に発泡体物品をトリミングする工程をさらに含んでいてもよい。
第5の態様によれば、本発明の第4の態様に従う方法により製造されるフォームラミネート生地物品を含む製品が提供される。製品は任意の適切な製品であってもよい。例えば、製品は、限定はされないが、自動車のシート、ヘッドレスト、家具、潜水服、又は防護服を含んでいてもよい。製品はまた、胸を覆う衣料品を含んでいてもよい。特に、胸を覆う衣料品は、ブラジャー、特にブラジャーのカップであってもよい。
本発明が完全に理解され容易に実施され得るように、ここで、非限定的な例によって、単なる例示的な実施形態を説明することとし、この説明は添付の説明図に関連する。
雄型の側断面の正投影図である。 布ライナーで覆われた雄型の側断面の正投影図である。 雌型の側断面の正投影図である。 布ライナーで覆われた雌型の側断面の正投影図である。 雌型の中に注入されている発泡体組成物を示す側断面の正投影図である。 雄型及び雌型の半閉鎖の位置を示す側断面の正投影図である。 本発明の一態様による方法で作られた膝当ての断面図である。
本発明の発泡体組成物は、ゲル化反応及び起泡反応を促進し、同時に早すぎる硬化を防ぐ、改善された発泡体組成物を提供することを目指す。したがって、本発明の発泡体組成物は、ゲル化反応と硬化反応との間の均衡のとれた反応速度を実現する。
第1の態様によれば、
少なくとも1つのポリオールを添加する工程と、
少なくとも1つのイソシアナートを添加する工程と、
触媒を添加する工程と
を含み、
触媒は第1の触媒及び第2の触媒を含み、第1の触媒は、少なくとも1つのポリオールと少なくとも1つのイソシアナートとの反応を加速することが可能であり、第2の触媒は、第1の触媒よりも緩やかな速度で、少なくとも1つのポリオールと少なくとも1つのイソシアナートとの反応を開始させることが可能である、
発泡体組成物の調製方法が提供される。
本発明の目的において、第1の触媒を標準触媒と呼んでもよく、第2の触媒を遅延作用触媒と呼んでもよい。
本発明の方法により調製される発泡体組成物は、任意の適切な用途において使用するためのものであってもよい。例えば、発泡体組成物はフォームラミネート生地物品に使用するためのものであってもよい。発泡体は任意の適切な発泡体であってもよい。例えば、発泡体はポリウレタンフォームであってもよい。
標準触媒は、発泡体の形成においてイソシアナートとポリオールとの反応を加速する触媒と定義することができる。標準触媒は、発泡体の形成においてイソシアナートと水との反応も加速することもできる。
標準触媒は、発泡体の形成においてゲル化反応及び/又は発泡反応に寄与する。特定の態様によれば、標準触媒はアミン触媒であってもよい。特に、標準触媒は第3級アミン触媒であってもよい。
少なくとも1つの標準触媒は標準ゲル化触媒及び標準発泡触媒を含んでいてもよい。標準ゲル化触媒は、発泡体の形成において主にゲル化のプロセスを触媒する触媒と定義することができる。発泡体は、ポリウレタン又はその誘導体であってもよい。標準発泡触媒は、主にイソシアナートと水との反応を触媒してカルバミン酸を生じる触媒と定義することができ、カルバミン酸の分解は二酸化炭素の生成をもたらし、これは発泡体の形成において発泡セルの生成に寄与する。発泡体は、ポリウレタン又はその誘導体であってもよい。
任意の適切な標準ゲル化触媒及び標準発泡触媒を、本発明の目的のために使用してもよい。例えば、標準ゲル化触媒としては、限定はされないが、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、N-(3-ジメチルアミノプロピル)-N,N-ジイソプロパノールアミン、ジブチル錫ジラウラート、及び第一錫オクトアートを挙げることができる。例えば、標準発泡触媒としては、限定はされないが、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N-ジメチルエタノールアミン、及びN,N,N'-トリメチル-N'-ヒドロキシエチル-ビスアミノエチルエーテルを挙げることができる。
適切な量の標準ゲル化触媒及び標準発泡触媒を添加してもよい。特に、標準ゲル化触媒対標準発泡触媒の比は、約2:1〜25:1、2.5:1〜23:1、3:1〜20:1、4:1〜18:1、5:1〜15:1、8:1〜12:1、9:1〜10:1の範囲であってもよい。さらにとりわけ、標準ゲル化触媒対標準発泡触媒の比は約3:1〜20:1の範囲であってもよい。本発明において言及される比は重量比である。
遅延作用触媒は、一定時間後に触媒活性が開始される触媒と定義することができる。遅延作用触媒は、室温ではあまり活性ではないが、初期の反応の発熱が発泡体の塊を温めると有効となり得る。触媒活性は、触媒のブロッキング剤の脱マスキング又は熱活性化のいずれかにより熱が発生することによって開始され得る。特に、遅延触媒は、反応混合物の温度がいったん約50℃に到達し、且つ触媒に含まれる酸性基が触媒の構造の残部から分離すると、機能し始めることができる。
特定の態様によれば、遅延作用触媒は有機の遅延作用触媒であってもよい。遅延作用触媒は、マスキングされたアミン触媒を含んでいてもよい。特に、遅延作用触媒はマスキングされた第3級アミン触媒を含んでいてもよい。例えば、第3級アミン触媒は酸によりマスキングされていてもよい。第3級アミン触媒をマスキングして遅延作用触媒を形成するために、任意の適切な酸を使用してもよい。適切な酸の例としては、限定はされないが、ギ酸、乳酸、2-ヒドロキシブタン酸、マレイン酸、フマル酸が挙げられる。特に、第3級アミン触媒は等モルの濃度の2-ヒドロキシプロピオン酸によってマスキングされてもよい。
例えば、遅延作用触媒の触媒活性は約40〜60℃で開始され得る。特に、温度は約50℃であってもよい。適切な温度において、得られる酸のヒドロキシル基を発泡体組成物中のイソシアナートと反応させる。
少なくとも1つの遅延作用触媒は、遅延作用ゲル化触媒及び遅延作用発泡触媒を含んでいてもよい。遅延作用ゲル化触媒は、ゲル化反応を遅らせる任意の適切な触媒であってもよい。遅延作用発泡触媒は、発泡反応を遅らせる任意の適切な触媒であってもよい。
任意の適切な遅延作用ゲル化触媒及び遅延作用発泡触媒を本発明の目的のために使用してもよい。例えば、遅延作用ゲル化触媒としては、限定はされないが、上記に挙げた標準ゲル化触媒のアミノ基を適切な酸と反応させてなるものを挙げることができる。特に、アミノ基を有機酸と反応させる。酸は、2-ヒドロキシプロピオン酸、ギ酸、乳酸、又は当業者に既知の任意の他の適切な酸であってもよい。さらにとりわけ、遅延作用ゲル化触媒は、2-ヒドロキシプロピオン酸でブロックされた1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンであってもよい。例えば、遅延作用発泡触媒としては、限定はされないが、上記に挙げた標準発泡触媒のアミノ基を適切な酸と反応させてなるものを挙げることができる。特に、アミノ基を有機酸と反応させる。酸は、2-ヒドロキシプロピオン酸、ギ酸、乳酸、又は当業者に既知の任意の他の適切な酸であってもよい。さらにとりわけ、遅延作用発泡触媒は、2-ヒドロキシプロピオン酸でブロックされたビス(ジメチルアミノエチル)エーテルであってもよい。
適切な量の遅延作用ゲル化触媒及び遅延作用発泡触媒を添加してもよい。特に、遅延作用ゲル化触媒対遅延作用発泡触媒の比は約0.2:1〜5:1、0.5:1〜3:1、0.8:1〜2.5:1、0.9:1〜2.2:1、1:1〜2:1、1.5:1〜1.8:1の範囲であってもよい。さらにとりわけ、遅延作用ゲル化触媒対遅延作用発泡触媒の比は約1:1〜4:1の範囲であってもよい。
発泡体組成物を調製するために添加される標準ゲル化触媒の量と遅延作用ゲル化触媒の量とのバランスを取ってもよい。発泡体組成物の調製において適切な量の標準ゲル化触媒及び遅延作用ゲル化触媒を添加することにより、発泡体組成物にその後硬化工程が施されたときに、ゲル化反応が急速に進行することなく適切な速度のゲル化反応が実現される。ゲル化反応が早すぎる場合、発泡反応が不十分であるため、得られる発泡体の密度がより高くなる場合がある。したがって、得られる発泡体は、気泡が多く詰め込まれた減圧ボイド及び不十分な粘弾性特性を有する場合がある。
特定の態様によれば、標準ゲル化触媒対遅延作用ゲル化触媒の比は0.1:1〜15:1、0.8:1〜12:1、1:1〜10:1、2:1〜8:1、5:1〜6:1であってもよい。特に、標準ゲル化触媒対遅延作用ゲル化触媒の比は約0.5:1〜10:1の範囲であってもよい。
発泡体組成物を調製するために添加される標準発泡触媒の量と遅延作用発泡触媒の量とのバランスを取ってもよい。発泡体組成物の調製において適切な量の標準発泡触媒及び遅延作用発泡触媒を添加することにより、発泡体組成物にその後硬化工程が施されたときに、起泡反応が急速に進行することなく適切な速度の発泡反応又は起泡反応が実現される。発泡反応が早すぎる場合、二酸化炭素の急速な生成及びそれに付随する二酸化炭素の中心部への拡散は、膨張するガスの圧力に耐えるほどの程度まで重合されていない媒体中にセルの形成をもたらす場合がある。得られる発泡体は崩壊するか、又はブリスター及び不均一な細孔サイズを生じさせるセルの癒合をもたらす場合がある。これは、高密度のポリマーの領域がブリスターの周辺に蓄積されるために、得られる発泡体においてブリスターに加えて硬いスポットの形成をもたらす場合がある。
特定の態様によれば、標準発泡触媒対遅延作用発泡触媒の比は0.5:1〜15:1、0.8:1〜12:1、1:1〜10:1、2:1〜8:1、5:1〜6:1であってもよい。さらにとりわけ、標準発泡触媒対遅延作用発泡触媒の比は約1:1〜10:1の範囲であってもよい。
任意の適切なポリオールを本発明の目的のために使用してもよい。本発明の目的のために採用されるポリオール又はそのブレンドは、製造しようとする発泡体の最終用途によって決まる。特定の発泡体の用途は、ポリオールの選択に影響を与え得る。ポリオールの分子量又はヒドロキシル価は、ポリオールが発泡体に転化した際に特定の種類の発泡体をもたらすように選択してもよい。
特に、ポリオールの分子量及びヒドロキシル価の選択は、得られる発泡体の得られる活性及び他の弾性特性に基づいていてもよい。例えば、硬質又は半硬質の発泡体製品の場合、当技術分野において既知の、より低分子量で且つより高ヒドロキシル価のポリオールを使用することが可能である。
例えば、ポリウレタンを作るのに適したポリオールを選択してもよい。特に一段発泡法によりポリウレタンを作るのに有用であるポリオールは、軟質スラブストック発泡体、軟質成形発泡体、半軟質発泡体及び硬質発泡体の調製において当技術分野で現在採用される種類のいずれかである。
特定の態様によれば、ポリオールは300〜7000Da、500〜6500Da、1000〜6000Da、2000〜5500Da、3500〜5000Da、4000〜4500Daの範囲の分子量を有していてもよい。例えば、発泡体組成物から調製しようとする発泡体が軟質発泡体である場合、発泡体組成物に添加されるポリオールの分子量は、約3500〜7000Daの範囲であってもよい。特に、発泡体組成物に添加されるポリオールの分子量は、約4500〜6000Daの範囲であってもよい。例えば、発泡体組成物から調製しようとする発泡体が半軟質発泡体である場合、発泡体組成物に添加されるポリオールの分子量は、約1000〜2500Daの範囲であってもよい。特に、発泡体組成物に添加されるポリオールの分子量は、約1500〜2000Daの範囲であってもよい。例えば、発泡体組成物から調製しようとする発泡体が硬質発泡体である場合、発泡体組成物に添加されるポリオールの分子量は、約250〜900Daの範囲であってもよい。特に、発泡体組成物に添加されるポリオールの分子量は、約350〜500Daの範囲であってもよい。
ポリオールは、約15〜700、20〜750、30〜650、45〜500、50〜450、70〜300、75〜350、85〜250、100〜175の範囲のヒドロキシル価を有していてもよい。特に、発泡体組成物から調製しようとする発泡体が軟質発泡体である場合、ポリオールのヒドロキシル価は約20〜70である。ヒドロキシル価は、1グラムのポリオールから調製される完全にフタル化又はアセチル化された誘導体を完全に加水分解するのに必要な水酸化カリウムのミリグラム数と定義される。発泡体組成物から調製しようとする発泡体が半軟質発泡体である場合、ポリオールのヒドロキシル価は約100〜300である。発泡体組成物から調製しようとする発泡体が硬質発泡体である場合、ポリオールのヒドロキシル価は約250〜900である。
別の特定の態様によれば、少なくとも1つのポリオールは、二官能性ポリオール、三官能性ポリオール、四官能性ポリオール、又はそれらの組み合わせを含んでいてもよい。例えば、軟質発泡体に関して、好ましい官能性、すなわちポリオールの1分子当たりの平均のヒドロキシル基の数は、約2〜約4、とりわけ約2.3〜約3.5である。硬質発泡体に関して、好ましい官能性は、約2〜約8、とりわけ約3〜約5である。ポリオールは、ジオール、トリオール、テトラオール、及び低温硬化条件下での反応性要件によって決定づけられるようなエチレンオキシドでエンドキャップされたさらに高い官能性のポリオールを含んでいてもよい。エチレンオキシドは、使用する場合、ポリマー鎖に沿って任意の方法で取り込まれてもよい。特に、エチレンオキシドは内部ブロック中に、末端ブロックとして取り込まれるか、又はポリオール鎖に沿ってランダムに分布していてもよい。全体で、エチレンオキシド含量は全ポリマーの8〜30%であってもよい。例えば、ポリオールはポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオールであってもよい。特に、ポリオールはポリ(オキシプロピレン)ポリオールであってもよい。
少なくとも1つのポリオールは、第1級ヒドロキシル基末端ポリオールを含んでいてもよい。特に、第1級ヒドロキシル基末端ポリオールは、より高いレベルの活性を得るのに使用することができる。特に、少なくとも1つのポリオールは、エチレンオキシド末端ポリオールを含んでいてもよい。当業者であれば、第1級ヒドロキシル基末端ポリオールが第2級ヒドロキシル基末端ポリプロピレンポリオールよりも約5倍反応性が高いことを理解する。ポリオールの分子量も得られる発泡体の軟らかさを決定する。ポリオールはASTM D-4273により測定した場合に少なくとも75%の第1級ヒドロキシル基を有することを特徴としてもよい。特に、ポリオールはASTM D-4273により測定した場合に少なくとも85%の第1級ヒドロキシル基を有していてもよい。特定の態様によれば、ポリオールは、20〜30%の末端エチレンヒドロキシル基及び約20〜40のヒドロキシル価を有する70%のペンダントポリプロピレン基を有していてもよい。特に、ポリオールは約22〜29のヒドロキシル価を有していてもよい。
本発明の目的に適したポリオールの例としては、限定はされないが、Lupranol 2046(BASF)及びVoranol 4701(Dow Chemicals)が挙げられる。
本発明による少なくとも1つのポリオールは、コポリマーポリオールも含んでいてもよい。コポリマーポリオールの使用は、得られる発泡体に弾力及び耐荷力をもたらす。コポリマーポリオールは任意の適切なポリオールであってもよい。例えば、コポリマーポリオールは、約20〜45%、特に30〜40%のスチレンアクリロニトリル含量を含み、ヒドロキシル価が約25〜30、分子量が約3500〜6000Daの範囲、特に3800〜4000Daの範囲であるポリオールであってもよい。コポリマーポリオールとしては、限定はされないが、Lupranol 4800(BASF)及びVoranol 3943A(Dow Chemicals)を挙げることができる。
少なくとも1つのポリオールは、上記のような末端第1級ヒドロキシル基を有する改質剤のポリオールも含んでいてもよい。ポリオールは、約6000〜10000Daの範囲、特に約7000Daのより高い分子量を、約20〜25のヒドロキシル価と共に有していてもよい。そのようなポリオールの例はLupranol 2090(BASF)である。これらのポリオールは適度な交差反応性を促進するために三官能性である。
少なくとも1つのポリオールはまた、発泡体の弾性率及び強度を保つために発泡体組成物中に含まれていてもよい。ポリオールは自己触媒アミノ開始ポリオールであってもよい。自己触媒ポリオールは、他の特性に悪影響を及ぼさずに触媒の量を減少させゲル化の速度を促進することができる。これらのポリオールの例としては、限定はされないが、Voranol Voractive 7010(Dow Chemicals)及びVoranol Voractive 8000(Dow Chemicals)が挙げられる。
少なくとも1つのポリオールは、分子量が約3400Da、ヒドロキシル価が約60であるエチレンジアミノ開始四官能性自己触媒ポリオール(Lupranol VP9350(BASF)など)を含んでいてもよい。
ポリオール混合物におけるより高次の反応性を確実にするために、発泡体組成物中の少なくとも1つのポリオールは、約3250〜8000Daの分子量を有し約25〜38のアミン価を有するポリエーテルトリアミン又はテトラアミンを含んでいてもよい。これらのポリオールは発泡体組成物中で使用される触媒濃度を最小限にすることができる。そのようなアミンの例としては、約4000〜6000の分子量を有するポリエーテルトリアミンが挙げられる。
これらの従来のポリオールに加えて、ポリマーポリオールを単独で又は他のポリオールと混合して使用してもよい。ポリマーポリオールは当技術分野において良く知られている。そのような組成物は、ポリオール中に溶解又は分散させた1種又は複数種のエチレン性不飽和モノマーをフリーラジカル触媒の存在下で重合させてポリオール中のポリマー粒子の安定な分散液を形成することによって製造してもよい。これらのポリマーポリオール組成物は、それらから製造されるポリウレタンフォームに、対応する非修飾ポリオールによって実現されるよりも高い耐荷特性を与えるという価値のある特性を有する。
モノマー含量は、典型的には、予測される最終用途に必要な所望の固形含量を実現するように選択してもよい。一般に、所望の粘度及び安定性特性を実現することになるような得られるポリマーの含量又は固形含量を有するポリマーポリオールを形成するのが通常望ましい。典型的な高弾性(HR)発泡体配合物に関して、最大で約45重量パーセント以上の固形含量が実現可能であり実現することができる。
任意の適切なイソシアナートを本発明の目的のために使用してもよい。特定の態様によれば、少なくとも1つのイソシアナートは約2.4〜49%のイソシアナート含量を含んでいてもよい。特に、イソシアナート含量は5〜45%、10〜40%、17〜38%、20〜30%、25〜35%であってもよい。さらにとりわけ、イソシアナート含量は約28〜32%であってもよい。
イソシアナート含量は、イソシアナート、修飾イソシアナート又はプレポリマーイソシアナート中の反応性イソシアナート(-NCO基)の重量パーセントとして定義することができる。
別の特定の態様によれば、少なくとも1つのイソシアナートは、芳香族イソシアナート、脂肪族イソシアナート、プレポリマーイソシアナート、又はそれらの組み合わせを含んでいてもよい。少なくとも1つのイソシアナートは、2次的なアロファナート及びビウレット反応による架橋及び遅延硬化を回避する。例えば、ポリウレタンフォームの製造に有用である有機ポリイソシアナートとしては、少なくとも2つのイソシアナート基を含有する有機化合物を挙げることができ、一般には、既知の芳香族又は脂肪族ポリイソシアナートのいずれかとなる。そのような化合物は当技術分野において良く知られている。適切な有機ポリイソシアナートとしては、炭化水素ジイソシアナート(例えばアルキレンジイソシアナート及びアリーレンジイソシアナート)、例えば2,4-及び4,4'-メチレンジフェニルジイソシアナート(MDI)並びに2,4-及び2,6-トルエンジイソシアナート(TDI)など、並びに既知のトリイソシアナート及びポリメチレンポリ(フェニレンイソシアナート)(ポリマーMDI又はクルードMDIとしても知られる)が挙げられる。特に、イソシアナートは、トルエンジイソシアナート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアナート(MDI)、又はそれらの組み合わせであってもよい。
例えば、モノマーTDIについては、イソシアナート含量は約48.2%であるが、MDIについては、イソシアナート含量は約33.6%である。
他の適切なポリイソシアナートの非限定的な例は、2,4-ジイソシアナトトルエン; 2,6-ジイソシアナトトルエン; メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアナート); 1,8-ジイソシアナトオクタン; 1,5-ジイソシアナト-2,2,4-トリメチルペンタン; 1,9-ジイソシアナトノナン; 1,4-ブチレングリコールの1,10-ジイソシアナトプロピルエーテル; 1,11-ジイソシアナトウンデカン; 1,12-ジイソシアナトドデカン; ビス(イソシアナトヘキシル)スルフィド; 1,4-ジイソシアナトベンゼン; 3,5-ジイソシアナト-o-キシレン; 4,6-ジイソシアナト-m-キシレン; 2,6-ジイソシアナト-p-キシレン; 2,4-ジイソシアナト-1-クロロベンゼン; 2,4-ジイソシアナト-1 -ニトロベンゼン; 2,5-ジイソシアナト-1-ニトロベンゼン; 4,4'-ジフェニルメチレンジイソシアナート; 2,4'-ジフェニルメチレンジイソシアナート;及びポリメチレンポリ(フェニレンイソシアナート)、並びにそれらの混合物である。
軟質及び半軟質発泡体に関して、好ましいイソシアナートは一般に、例えば、重量でそれぞれ約80%及び約20%の比率、並びにまたそれぞれ約65%及び約35%の比率である、2,4-トルエンジイソシアナート及び2,6-トルエンジイソシアナート(TDI)の混合物;好ましくは重量で約80%のTDI及び約20%のクルードポリマーMDIから、約50%のTDI及び約50%のクルードポリマーMDIの比率である、TDI及びポリマーMDIの混合物;並びにMDI型のあらゆるポリイソシアナートである。硬質発泡体に関して、好ましいイソシアナートは、例えばMDI型のポリイソシアナート、好ましくは粗ポリマーMDIである。
少なくとも1つのイソシアナートを任意の適切な量で添加してもよい。特に、添加されるイソシアナートの量は、ポリオール100部に対し約20〜100、30〜90、35〜85、40〜80、50〜70、55〜65部の量であってもよい。さらにとりわけ、添加されるイソシアナートの量はポリオール100部に対し約30〜55部の量であってもよい。
この方法は、少なくとも1つの界面活性剤を添加する工程をさらに含んでいてもよい。任意の適切な界面活性剤を本発明の目的のために使用してもよい。例えば、界面活性剤はケイ素系界面活性剤であってもよい。特に、界面活性剤は約5000〜30000Daの分子量を含んでいてもよい。
ケイ素系界面活性剤は、得られる発泡体におけるセルの安定化及びセルの均一な分布を実現することができる。ケイ素系界面活性剤はポリ(ジメチルシロキサン)油の誘導体であってもよく、ここでポリシロキサンは、5〜30個の炭素原子、とりわけ10〜15個の炭素原子から成る末端ポリオキシアルキレンブロックコポリマー基と、ケイ素-炭素又はケイ素-酸素-炭素結合を介して連結している。それぞれのポリオキシアルキレンブロックは、ポリシロキサン骨格中の異なるケイ素原子に結合しており、分岐した分子構造又は直鎖状の分子構造をもたらす。末端ポリシロキサンブロックは、シロキサン骨格を形成するシロキシ基に加えて、トリアルキルシロキシ基によりエンドキャップされていてもよい。ポリシロキサンブロックは二官能性シロキシ単位によりエンドキャップされていてもよく、二官能性シロキシ単位の残りの2つの原子価は有機基への結合により満たされていてもよい。そのような有機基の例としては、アルキル、アリール、アリールアルキル、又はそのような基のハロゲン置換誘導体を含めた、1〜12個の炭素原子を有するヒドロカルビル基が挙げられる。ポリオキシアルキレン基は、オキシエチレン単位、オキシプロピレン単位、又はそれらの組み合わせで構成されていてもよい。これらのブロックはヒドロキシル基が末端となっているか、又はアルキル、アリール、アリールアルキル、アシルカルバミルなどの一価の基でキャップされていてもよい。特定の態様によれば、ケイ素系界面活性剤は、分子構造の30〜70%を構成するシロキサン基を含んでいてもよい。ケイ素から炭素へ連結した基は加水分解性ではないが、一方ケイ素、酸素から炭素への連結は加水分解性であり、したがって前者の基は長期的効果のために利用されるが、後者は短期的利益のために使用される。
適切なケイ素系界面活性剤の例としては、「加水分解性」ポリシロキサン-ポリオキシアルキレンブロックコポリマー、「非加水分解性」ポリシロキサン-ポリオキシアルキレンブロックコポリマー、シアノアルキルポリシロキサン、アルキルポリシロキサン、及びポリジメチルシロキサン油が挙げられる。界面活性剤の他の例としては、高速の系における穏やかな界面活性剤作用の実現に寄与するTegostab 8736LF2 (Evonik)、及び製品の要求に応じた均一なセルサイズをもたらす規則的なセルサイズ分布の実現に寄与するTegostab 4690 (Evonik)を挙げることができる。
使用される界面活性剤の種類及び必要な量は、当業者により理解されるように製造される発泡体の種類によって決まる。ケイ素系界面活性剤はそのままで又はグリコールなどの溶媒に溶解させて使用してもよい。軟質発泡体に関して、反応混合物は、100部に対し約0.1〜6部、特に0.7〜2.5部のケイ素系界面活性剤を含有してしてもよい。軟質成形発泡体に関して、反応混合物は、100部に対し約0.1〜5部、特に0.5〜2.5部のケイ素系界面活性剤を含有していてもよい。硬質発泡体に関して、反応混合物は、100部に対し約0.1〜5部、特に0.5〜3.5部のケイ素系界面活性剤を含有していてもよい。発泡体組成物の調製において添加される界面活性剤の量は、必要とされる発泡体セル構造及び発泡体の安定化を実現するように調整してもよい。
特定の態様によれば、発泡体構造のセルサイズは、組成物中の界面活性剤濃度を低下させることにより増加させてもよい。別の特定の態様によれば、発泡体構造のセルサイズは、界面活性剤の強さを低下させることにより増加させてもよい。加えて、組成物のより良好な手触り、発泡体組成物の布への浸透の低減、又は布の発泡体への接着性の改善など、より制御された発泡体-布の相互作用を実現するため、任意の適切な方法により組成物の密度を低下させてもよい。発泡体組成物の密度を低下させる方法の例は、液体二酸化炭素を用いてポリオール及びイソシアナートを含む発泡体組成物を予備起泡させることを含む。
この方法は、少なくとも1つの発泡剤を添加する工程をさらに含んでいてもよい。任意の適切な発泡剤を本発明の目的のために使用してもよい。例えば、発泡剤は、水、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、又はそれらの組み合わせであってもよい。特に、発泡剤は水であってもよい。
少なくとも1つの発泡剤を任意の適切な量で添加してもよい。特に、添加される発泡剤の量はポリオール100部に対し約1〜15、2〜10、3〜8、6〜7部の量であってもよい。
任意の適切な発泡剤を本発明の目的のために使用してもよい。例えば、発泡剤は、水及び/又はハロゲン化炭化水素であってもよい。適切なハロゲン化炭化水素の例としては、限定はされないが、トリクロロモノフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロモノフルオロメタン、ジクロロメタン、トリクロロメタン、1,1-ジクロロ-1-フルオロエタン、1,1,2-トリクロロ-1,2,2-トリフルオロエタン、ヘキサフルオロシクロブタン、及びオクタフルオロシクロブタンが挙げられる。特定の態様によれば、ハロカーボン発泡剤の使用は避ける。特に、少なくとも1つの発泡剤は水であってもよい。
別の部類の発泡剤としては、加熱するとガスを遊離する熱的に不安定な化合物、例えばN,N'-ジメチル-N,N'-ジニトロソテレフタルアミド、アミン、アミンフォルメート、ギ酸などが挙げられる。
採用される発泡剤の量は、発泡体における望ましい密度などの要因に伴って変動してもよい。特定の態様によれば、少なくとも1つの発泡剤は、ポリオール100部に対し約0.5〜20、1.5〜5、2.5〜3部の量で存在してもよい。
軟質及び硬質発泡体の両方の形成において、水を反応性発泡剤として使用してもよい。軟質スラブストック発泡体の製造において、水をポリオール100部に対し約2〜6.5部、特に3.5〜5.5部の濃度で使用してもよい。TDI成形発泡体の水分レベルは100部に対し約3〜4.5部の範囲であってもよい。MDI成形発泡体に関して、水分レベルは100部に対し約2.5〜5部の範囲であってもよい。硬質発泡体の水分レベルは、100部に対し例えば0.5〜5部、特に0.5〜1部の範囲であってもよい。
この方法は任意の他の適切な添加剤を添加する工程をさらに含んでいてもよい。特定の態様によれば、この方法は架橋剤を添加する工程を含んでいてもよい。例えば、架橋剤をポリウレタンフォーム製造に使用するための発泡体組成物の調製において使用してもよい。架橋剤は典型的には通常350Da未満の分子量を有する小分子であり、これはイソシアナートと反応するための活性水素を含有する。架橋剤の官能性は3を上回り、好ましくは3と5の間である。使用される架橋剤の量は、100部に対し約0.1部と約20部の間で変動してもよく、使用される量は必要とされる発泡体の安定化又は発泡体の硬度を実現するように調整される。架橋剤の例としては、グリセリン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、及びテトラヒドロキシエチルエチレンジアミンが挙げられる。
特定の態様によれば、この方法はバランス触媒を添加する工程を含んでいてもよい。バランス触媒は、ゲル化反応及び発泡反応を同等に促進することにより触媒プロセスに寄与する触媒と定義することができる。バランス触媒は特定の反応性要件に基づいて添加してもよい。特に、バランス触媒の添加は、2つの競合する反応であるゲル化反応及び発泡反応のバランスを実現することにつながり、これはさらにその結果として得られる均一なセルサイズ分布を有する発泡体をもたらし、ブリスター及びセル崩壊の形態による破損の防止をもたらすことができる。任意の適切なバランス触媒を本発明の目的のために使用してもよい。例えば、ビス(ジメチルアミノプロピル)メチルアミンなどのバランス触媒を添加してもよい。適切なバランス触媒の他の例としては、限定はされないが、Polycat 77(Momentive)を挙げることができる。
発泡体は開放セル構造を含んでいてもよい。特に、多くの軟質発泡体は開放セル構造を含み、これは寸法安定性ももたらす場合がある。特定の態様によれば、この方法は少なくとも1つのセル開放剤を添加する工程を含んでいてもよい。任意の適切なセル開放剤を本発明の目的のために使用してもよい。特に、セル開放剤はエチレンオキシドポリオールであってもよい。例えば、エチレンオキシドポリオールは約2000Daの分子量を有していてもよい。エチレンオキシドポリオールは、発泡体の形成の間、硬化段階中に大多数のセル膜を除去することができる。セル開放剤の目的は、発泡体組成物から調製される発泡体に特定の特性をもたらすことである。例えば、セル開放剤を含むことにより、発泡体組成物から調製される発泡体は通気性となると考えることができる。通気性であることにより、発泡体が発泡体の構造全体に空気を循環させる能力を有することを当業者であれば理解する。
任意の適切な量のセル開放剤を添加してもよい。特に、セル開放剤はポリオール100部に対し2〜3部の量で添加してもよい。さらにとりわけ、添加されるセル開放剤の量はポリオール100部に対し約2.5部であってもよい。
この方法は、組成物を所定の時間で硬化させて発泡体物品を形成する工程をさらに含んでいてもよい。特に、所定の時間は≧30秒であってもよい。さらにとりわけ、所定の時間は60〜90秒の間であってもよい。
第2の態様によれば、本発明は上記の方法により調製される発泡体組成物を提供する。この方法により調製される発泡体組成物はフォームラミネート生地物品における使用に適している場合がある。
第3の態様によれば、
少なくとも1つのポリオールと、
少なくとも1つのイソシアナートと、
触媒と
を含み、
触媒は第1の触媒及び第2の触媒を含み、第1の触媒は、少なくとも1つのポリオールと少なくとも1つのイソシアナートとの反応を加速することが可能であり、第2の触媒は、第1の触媒よりも緩やかな速度で、少なくとも1つのポリオールと少なくとも1つのイソシアナートとの反応を開始させることが可能である、
発泡体組成物が提供される。
上記のように、第1の触媒を標準触媒と呼んでもよく、第2の触媒を遅延作用触媒と呼んでもよい。
発泡体組成物は任意の適切な用途において使用するためのものであってもよい。例えば、発泡体組成物はフォームラミネート生地物品に使用するためのものであってもよい。
任意の適切なポリオール、イソシアナート、標準触媒及び遅延作用触媒を、本発明の目的のために使用してもよい。特に、ポリオール、イソシアナート、標準触媒及び遅延作用触媒は、上記のようなものであってもよい。
発泡体組成物中に含まれる標準ゲル化触媒の量と遅延作用ゲル化触媒の量とのバランスを取ってもよい。発泡体組成物中に適切な量の標準ゲル化触媒及び遅延作用ゲル化触媒を添加することにより、発泡体組成物がその後硬化されるとき、ゲル化反応が急速に進行することなく適切な速度のゲル化反応が実現される。ゲル化反応が早すぎる場合、発泡反応が不十分であるため、得られる発泡体の密度がより高くなる場合がある。したがって、得られる発泡体は気泡が多く詰め込まれた減圧ボイド及び不十分な粘弾性特性を有する場合がある。
特定の態様によれば、標準ゲル化触媒対遅延作用ゲル化触媒の比は0.1:1〜15:1、0.8:1〜12:1、1:1〜10:1、2:1〜8:1、5:1〜6:1であってもよい。特に、標準ゲル化触媒対遅延作用ゲル化触媒の比は約0.5:1〜10:1の範囲であってもよい。
発泡体組成物に含まれる標準発泡触媒の量と遅延作用発泡触媒の量とのバランスを取ってもよい。適切な量の標準発泡触媒及び遅延作用発泡触媒を発泡体組成物に添加することにより、発泡体組成物がその後硬化されるとき、起泡反応が急速に進行することなく適切な速度の発泡反応又は起泡反応が実現される。発泡反応が早すぎる場合、二酸化炭素の急速な生成及びそれに付随する二酸化炭素の中心部への拡散は、膨張するガスの圧力に耐えるほどの程度まで重合されていない媒体中にセルの形成をもたらす場合がある。得られる発泡体は崩壊するか、又はブリスター及び不均一な細孔サイズを生じさせるセルの癒合をもたらす場合がある。これは、高密度のポリマーの領域がブリスターの周辺に蓄積されるために、得られる発泡体においてブリスターに加えて硬いスポットを生じさせる場合がある。
特定の態様によれば、標準発泡触媒対遅延作用発泡触媒の比は0.5:1〜15:1、0.8:1〜12:1、1:1〜10:1、2:1〜8:1、5:1〜6:1であってもよい。さらにとりわけ、標準発泡触媒対遅延作用発泡触媒の比は約1:1〜10:1の範囲であってもよい。
発泡体組成物は少なくとも1つの界面活性剤を含んでいてもよい。任意の適切な界面活性剤を本発明の目的のために使用してもよい。特に、界面活性剤は上記のようなものであってもよい。
発泡体組成物は少なくとも1つの発泡剤を含んでいてもよい。任意の適切な発泡剤を本発明の目的のために使用してもよい。特に、発泡剤は上記のようなものであってもよい。
発泡体組成物は他の適切な添加剤をさらに含んでいてもよい。適切な添加剤の例としては、限定はされないが、架橋剤、バランス触媒及びセル開放剤が挙げられる。特に、架橋剤、バランス触媒及びセル開放剤は、上記のようなものであってもよい。
本発明の第4の態様によれば、
布を第1の金型に接触させる工程と、
本発明の任意の態様による発泡体組成物を第2の金型に供給する工程と、
布を発泡体組成物に接触させることができるように第1の金型及び第2の金型を互いに向き合わせ所定の衝突速度で突き合わせる工程と、
発泡体組成物を所定の時間で硬化させて発泡体物品を形成する工程と、
発泡体物品を取り出す工程と
を含む、フォームラミネート生地物品の製造方法が提供される。
本発明の方法において、布が発泡体組成物に接触する際に布と発泡体組成物の間にバリアはない。言い換えれば、第1の金型及び第2の金型が互いに向き合わせ突き合わされる工程において、布と発泡体組成物の間で直接の接触がある。
所定の衝突速度は、発泡体組成物と布の間の相対的な衝突と定義することができる。
所定の衝突速度は、任意の適切な衝突速度であってもよい。例えば、所定の衝突速度は、発泡体組成物と布の間の衝撃が最小限であるような速度であってもよい。特定の態様によれば、所定の衝突速度は約≦3mm/秒であってもよい。特に、所定の衝突速度は約0.1〜1、0.5〜0.8、0.6〜0.75mm/秒であってもよい。とりわけ、所定の封鎖の速度は約1mm/秒である。発泡体組成物と布の間の衝突時間は、ゲル化反応のための時間に相当するように制御される。例えば、その時間は、発泡体組成物が第2の金型に注入された後の約5〜10秒であってもよい。
布を発泡体組成物に接触させることができるように第1の金型及び第2の金型を互いに向き合わせ所定の衝突速度で突き合わせる工程は、任意の適切な手段により行ってもよい。例えば、この工程はモーターにより行ってもよい。特に、この工程は、プログラム可能なデバイスを用いた制御された動きを可能にするモーターによって駆動されるサーボアタッチメントにより行ってもよい。
硬化工程は所定の時間で行ってもよい。特に、硬化工程はゲル化反応及び発泡反応が完了するまで行われる。所定の時間は任意の適切な量の時間であってもよい。特定の態様によれば、所定の時間は≧30秒であってもよい。特に、所定の時間は約45秒〜2時間、60秒〜1時間、90秒〜45分、5分〜30分、10分〜20分、15分〜18分であってもよい。とりわけ、所定の時間は約60〜90秒であってもよい。硬化工程は第1の金型及び第2の金型を互いに突き合わせた後に開始するとみなすことができる。
特定の態様によれば、この方法は、発泡体組成物を第2の金型に供給する工程の前に、布を第2の金型と接触させる工程を含んでいてもよい。任意の適切な布を本発明の目的のために使用してもよい。例えば、布は40〜300gsmの間で一層又は二層であってもよい。
別の特定の態様によれば、この方法は、第1の金型及び第2の金型を互いに向き合わせて突き合わせる前に、第1の金型及び第2の金型を所定の温度に加熱する工程をさらに含んでいてもよい。所定の温度は、この方法で使用される発泡体組成物に応じて任意の適切な温度であってもよい。特に、所定の温度は約40〜80℃であってもよい。
本発明の方法は、浸透の問題が回避されるため有利である。これは、ゲル化反応と発泡反応のバランス、並びに所定の衝突の速度により実現される発泡体組成物及び布の最小限の衝撃の点から実現されるものである。特に、ゲル化反応の最後は発泡体組成物と布の衝突と同期させる。この時点で、発泡体組成物の粘度は上昇してしまっているので、発泡体組成物の布への浸透は起こらない。さらに、発泡体の布に対する接着特性は最大に維持される。さらにとりわけ、所定の衝突速度は発泡体組成物と布の間の接触点で衝撃を最小限にし、それにより発泡体組成物の布への浸透を引き起こすことなく発泡体組成物と布の相互作用が発泡反応中に続くことを確実にする。
特定の態様によれば、この方法は取り出す工程の後に発泡体物品をトリミングする工程をさらに含んでいてもよい。このように、取り出す工程の後に発泡体物品の所望の形状及びサイズを実現することが可能である。
特定の態様によれば、本発明の方法は高圧ポリウレタン混合ユニットにおいて行ってもよい。混合ユニットは可変投与量のミキシングヘッドを含んでいてもよい。
第5の態様によれば、本発明の第4の態様に従う方法により製造されるフォームラミネート生地物品を含む製品が提供される。製品は任意の適切な製品であってもよい。例えば、製品は、限定はされないが、自動車のシート、ヘッドレスト、家具、潜水服、又は防護服を含んでいてもよい。特に、防護服は膝当てであってもよい。製品は胸を覆う衣料品も含んでいてもよい。特に、胸を覆う衣料品は、ブラジャー、特にブラジャーのカップであってもよい。
ここまで本発明を全般的に説明したが、本発明は、例証のために提示され限定的であることを意図しない以下の実施例を参照することによって、より容易に理解されることになる。
(実施例)
本発明の実施例は両面ラミネートされた膝当ての製造を例示する。
配合物の調製
表1にそれぞれP1、P2及びP3と示される3種類の別々の配合物を調製した:
Figure 2014514426
フォームラミネート生地物品の調製方法
膝当ての調製に使用される装置及びプロセスは図1〜図7に示す通りである。図1〜図4を参照すると、第1の雄型4及び第2の雌型5が提供され、各々が内蔵の永久磁石6を含む。予備成形された雄の布ライナー1及び予備成形された雌の布ライナー2は、第1の雄型4及び第2の雌型5にそれぞれ適合する。予備成形された雄の布ライナー1及び予備成形された雌の布ライナー2の各々は、1平方メートル当たり200グラム(gsm)の重量を有する100%ポリエステルのスムース生地でできている。予備成形された雄の布ライナー1を布締め付けリング7により第1の雄型4の上へ磁気的に固定する(図2を参照)。同様に、予備成形された雌の布ライナー2も別の布締め付けリング7により第2の雌型5の上へ磁気的に固定する(図4を参照)。具体的には、約3mmの直径を有する鋼線リング7を、永久磁石6が埋め込まれた溝へ差し込む。
第1の雄型4及び第2の雌型5の各々の空洞容積は約25mLであり、最も厚い場所は約8mmであり、最も薄い場所は予備成形された布ライナー1、2の厚さと等しく約1mmである。第1の雄型4及び第2の雌型5の各々はアルミニウムでできており、各金型が独自の温度調整された水循環加熱システム(図示せず)を有するように構築されている。
装置は、装置の使用中に第1の雄型4を駆動するモーターも含む。
使用の際、予備成形された雄の布ライナー1及び予備成形された雌の布ライナー2が第1の雄型4及び第2の雌型5の上にそれぞれ固定された後、第1の雄型4及び第2の雌型5は、第1の雄型4及び第2の雌型5の加熱システムを通る循環する温水によって約45℃の温度に加熱される。
いったん第1の雄型4及び第2の雌型5を適切な温度に加熱したら、第2の雌型5を静置する。Henneke MXミキシングヘッド8(1秒当たりの投入量が10g〜100gであるMX8ミキシングヘッドを有するHenneck Microline 45装置;及びMX8又は1秒当たりの投入量が150g〜2000gであるMX12ミキシングヘッドを有するHenneck Baseline 1400F装置)を用いて、表1に示す配合物P1を混合及び定量し、第2の雌型5に注入する(図5を参照)。ミキシングヘッド8はイソシアナート及びポリオールの混合槽を含む。ミキシングヘッド8の圧力は表1に示す通りである。ミキシングヘッド8における混合時間は約0.5秒であり、ポリオール及びイソシアナートの槽の温度は約25℃で維持される。
配合物を第2の雌型5に注入した直後に、第1の雄型4と第2の雌型5との距離が約25mmになるまで第1の雄型4を100mm/秒の速度で下降させる。0.01〜100mm/秒の動作速度が可能なFestoサーボユニット(MTR-AC-5S-3s-AB)(図示せず)を使用して衝突の速度を制御する。この時間の間、図6に示すように発泡体が第1の雄型4と第2の雌型5との間の隙間を通って自由に膨張する。第1の雄型4をこの位置で約8秒間維持し、次いで第2の雌型5に向かって約0.8mm/秒の速度でさらに下降させ、第1の雄型4及び第2の雌型5を互いに向けて完全に突き合わせる。配合物を約90秒間硬化させ、その後完成品を離型する。型割線における余剰の材料は、はさみを用いて余剰の材料を切り落とすことにより手作業でトリミングされる。
配合物P2及びP3を用いてこのプロセスを繰り返してさらなる完成品を得た。
P1、P2、及びP3の3種類の配合物から形成された完成品の各々の浸透性を、254nmの紫外線下で紫外線蛍光の存在/非存在によって試験した。規格AATCC 124/143を基準としてラミネーション品質を測定する。結果を表2に示す。
Figure 2014514426
表1に示すように、配合物P1はポリエーテルアミンCTA6000 Tri amineをポリオール100部に対し5部(pphp)の量で含有していた。したがって、配合物P1は適量のゲル化触媒(ポリオール100部に対し1.5部(pphp)のTegoamin 33)を含有していたため、配合物P1を使用した場合により速いゲル化時間が実現されたことがわかる。配合物P1は、発泡体の布への浸透を低減又は取り除くのに寄与するTegoamin MS40及びTegoamin MS50などの遅延作用ゲル化触媒も含有していた。
使用される発泡剤(すなわち水)の量は、金型空洞の不完全な充填をも生じさせる不十分な発泡反応に起因して、形成される最終発泡体の密度に影響を与える。配合物P2及びP3から調製される発泡体は増加した密度をもたらした。特に、配合物P2を使用した場合、金型空洞の完全な充填は実現されなかった。これは配合物P2が配合物P1及びP3と比較して遅延作用触媒を全く含有していなかったためである。
さらに、配合物P2において、1種類のみの界面活性剤(すなわちTegostab B4690)が高濃度で使用されたため、ゲル化及び硬化の段階の間に十分な安定化が実現されず、配合物から形成された得られる発泡体において不十分な通気性及び不均一なセル分布をもたらした。したがってセル開放剤単独での使用は通気性発泡体を得るのに十分ではないことが明らかである。

Claims (47)

  1. 少なくとも1つのポリオールを添加する工程と、
    少なくとも1つのイソシアナートを添加する工程と、
    触媒を添加する工程と
    を含み、
    前記触媒は第1の触媒及び第2の触媒を含み、第1の触媒は、少なくとも1つのポリオールと少なくとも1つのイソシアナートとの反応を加速することが可能であり、第2の触媒は、第1の触媒よりも緩やかな速度で、少なくとも1つのポリオールと少なくとも1つのイソシアナートとの反応を開始させることが可能である、
    フォームラミネート生地物品に使用するための発泡体組成物の調製方法。
  2. 前記第2の触媒が有機の遅延作用触媒である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1の触媒が標準ゲル化触媒及び標準発泡触媒を含む、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記標準ゲル化触媒対前記標準発泡触媒の比が2:1〜25:1の範囲である、請求項3に記載の方法。
  5. 前記標準ゲル化触媒が、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、N-(3-ジメチルアミノプロピル)-N,N-ジイソプロパノールアミン、ジブチル錫ジラウラート、及び第一錫オクトアートから成る群から選択される、請求項3又は4に記載の方法。
  6. 前記標準発泡触媒が、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N-ジメチルエタノールアミン、及びN,N,N'-トリメチル-N'-ヒドロキシエチル-ビスアミノエチルエーテルから成る群から選択される、請求項3から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記第2の触媒が遅延作用ゲル化触媒及び遅延作用発泡触媒を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記遅延作用ゲル化触媒対前記遅延作用発泡触媒の比が0.2:1〜5:1の範囲である、請求項7に記載の方法。
  9. 前記遅延作用ゲル化触媒が、請求項5に記載の標準ゲル化触媒のアミノ基を2-ヒドロキシプロピオン酸、ギ酸及び乳酸から成る群から選択される酸と反応させてなるものである、請求項7又は8に記載の方法。
  10. 前記遅延作用発泡触媒が、請求項6に記載の標準発泡触媒のアミノ基を2-ヒドロキシプロピオン酸、ギ酸及び乳酸から成る群から選択される酸と反応させてなるものである、請求項7から9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記標準ゲル化触媒対前記遅延作用ゲル化触媒の比が0.1:1〜15:1の範囲である、請求項7に記載の方法。
  12. 前記標準発泡触媒対前記遅延作用発泡触媒の比が0.5:1〜15:1の範囲である、請求項7に記載の方法。
  13. 少なくとも1つの前記ポリオールが300〜7000Daの範囲の分子量を有するポリオールを含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 少なくとも1つの前記ポリオールが、二官能性ポリオール、三官能性ポリオール、四官能性ポリオール、又はそれらの組み合わせを含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 少なくとも1つの前記ポリオールが第一級ヒドロキシル基末端ポリオールを含む、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
  16. 少なくとも1つの前記ポリオールがエチレンオキシド末端ポリオールを含む、請求項15に記載の方法。
  17. 少なくとも1つの前記イソシアナートが約2.4〜49%のイソシアナート含量を備える、請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 少なくとも1つの前記イソシアナートが、芳香族イソシアナート、脂肪族イソシアナート、プレポリマーイソシアナート、又はそれらの組み合わせを含む、請求項1から17のいずれか一項に記載の方法。
  19. 少なくとも1つの前記イソシアナートが、トルエンジイソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート、又はそれらの組み合わせを含む、請求項1から18のいずれか一項に記載の方法。
  20. 少なくとも1つの前記イソシアナートがポリオール100部に対し約20〜100部(pphp)の量で添加される、請求項1から19のいずれか一項に記載の方法。
  21. 少なくとも1つの界面活性剤を添加する工程をさらに含む、請求項1から20のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記界面活性剤がケイ素系界面活性剤である、請求項21に記載の方法。
  23. 前記界面活性剤が5000〜30000Daの分子量を備える、請求項22に記載の方法。
  24. 少なくとも1つの発泡剤を添加する工程をさらに含む、請求項1から23のいずれか一項に記載の方法。
  25. 前記発泡剤が、水、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項24に記載の方法。
  26. 前記発泡剤がポリオール100部に対し約1〜15部(pphp)の量で存在する、請求項24又は25に記載の方法。
  27. 前記組成物を所定量の時間で硬化させて発泡体物品を形成する工程をさらに含む、請求項1から26のいずれか一項に記載の方法。
  28. 請求項1から26のいずれか一項に記載の方法によって調製された発泡体組成物。
  29. 少なくとも1つのポリオールと、
    少なくとも1つのイソシアナートと、
    触媒と
    を含み、
    前記触媒は第1の触媒及び第2の触媒を含み、第1の触媒は、少なくとも1つのポリオールと少なくとも1つのイソシアナートとの反応を加速することが可能であり、第2の触媒は、第1の触媒よりも緩やかな速度で、少なくとも1つのポリオールと少なくとも1つのイソシアナートとの反応を開始させることが可能である、
    フォームラミネート生地物品に使用するための発泡体組成物。
  30. 前記第2の触媒が有機の遅延作用触媒である、請求項29に記載の発泡体組成物。
  31. 前記第1の触媒が請求項3から6のいずれか一項において定義される通りである、請求項29又は30に記載の発泡体組成物。
  32. 前記第2の触媒が請求項7から10のいずれか一項において定義される通りである、請求項29から31のいずれか一項に記載の発泡体組成物。
  33. 前記標準ゲル化触媒対前記遅延作用ゲル化触媒の比が0.1:1〜15:1の範囲である、請求項32に記載の発泡体組成物。
  34. 前記標準発泡触媒対前記遅延作用発泡触媒の比が0.5:1〜15:1の範囲である、請求項32に記載の発泡体組成物。
  35. 少なくとも1つの前記ポリオールが請求項13から16のいずれか一項において定義される通りである、請求項29から34のいずれか一項に記載の発泡体組成物。
  36. 少なくとも1つの前記イソシアナートが請求項17から20のいずれか一項において定義される通りである、請求項29から35のいずれか一項に記載の発泡体組成物。
  37. 少なくとも1つの界面活性剤をさらに含む、請求項29から36のいずれか一項に記載の発泡体組成物。
  38. 前記界面活性剤が請求項22又は23において定義される通りである、請求項37に記載の発泡体組成物。
  39. 少なくとも1つの発泡剤をさらに含む、請求項29から38のいずれか一項に記載の発泡体組成物。
  40. 前記発泡剤が請求項25又は26において定義される通りである、請求項39に記載の発泡体組成物。
  41. 布を第1の金型に接触させる工程と、
    請求項29から40のいずれか一項に記載の発泡体組成物を第2の金型に供給する工程と、
    前記布を前記発泡体組成物に接触させることができるように、第1の金型及び第2の金型を互いに向き合わせ所定の衝突速度で突き合わせる工程と、
    前記発泡体組成物を所定の時間で硬化させて発泡体物品を形成する工程と、
    前記発泡体物品を取り出す工程と
    を含む、フォームラミネート生地物品の製造方法。
  42. 取り出す工程の後に、前記発泡体物品をトリミングする工程をさらに含む、請求項41に記載の方法。
  43. 前記所定の衝突速度が約≦3mm/秒である、請求項41又は42に記載の方法。
  44. 前記所定の衝突速度が約0.1〜1mm/秒である、請求項43に記載の方法。
  45. 前記所定の時間が≧30秒である、請求項41から44のいずれか一項に記載の方法。
  46. 請求項41から45のいずれか一項に記載の方法により製造されるフォームラミネート生地物品を含む製品。
  47. 自動車のシート、ヘッドレスト、家具、潜水服、胸を覆う衣料品、又は防護服を含む、請求項46に記載の製品。
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