JP2016532768A - ポリウレタンフォーム及び関連する方法及び物品 - Google Patents

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Abstract

【解決手段】ポリウレタンフォームは、芳香族イソシアネート化合物と、発泡剤と、数平均分子量が６００〜２０００原子質量単位であり、１分子当たり平均で１．５〜３個のヒドロキシル基を有するポリ（フェニレンエーテル）を含むポリオールとを含む反応混合物から調整される。ポリ（フェニレンエーテル）の使用は、より速いポリウレタンの生成と、増加された圧縮応力撓みに関連する。このポリウレタンは、寝具、家具、自動車の内装品、大量輸送機関の内装品（座席、詰め物、計器パネル、ドアパネル、ハンドル、アームレスト、及びヘッドレスト）、床下敷き（フォーム、再接着剤）、梱包材、布地、裏材及びガスケット材アプリケーション、音響減衰材、及び目詰め材を含む物品の形成に有用である。【選択図】なし

Description

ポリウレタンは、少なくとも２個のヒドロキシル基を持つ化合物と少なくとも２個のイソシアネート基を持つ化合物から調整される。例えば、D. Randall及びS. Leeによる「ポリウレタンブック」、ニューヨーク、John Wiley & Sons、２００３年と、K. Uhligによる「ポリウレタンの発見」、ニューヨーク、Hanser Gardner、１９９９年参照。イソシアネート化合物のイソシアネート基は、ヒドロキシル化合物のヒドロキシル基と反応して、ウレタン結合を形成する。多くの場合、ヒドロキシル化合物は、低分子量のポリエーテル又はポリエステルである。イソシアネート化合物は、脂肪族又は芳香族であってもよく、直鎖ポリウレタンの調整においては、一般に二官能基（すなわち、ジイソシアネート）である。しかし、より多くの官能基を有するイソシアネート化合物が熱硬化性ポリウレタンの調整において用いられている。ポリウレタン樹脂のファミリーは、ヒドロキシル化合物及びイソシアネート化合物の構成的特徴における膨大なバリエーションのために、非常に複雑である。この多様性により、多数のポリマー構造及び性能プロフィールがもたらされる。実際、ポリウレタンは硬い又は軟らかい固体でも、エラストマーでもありえ、又はフォーム（多孔性）構造を有しうる。
弾力性のあるポリウレタンフォームは、寝具、家具、輸送機関の内装品、カーペットの下敷き、及び梱包材を含むアプリケーションに用いられている。しかし、生成速度の増加、圧縮応力撓みの増加、引裂強度の増加、及び引張強度の増加の１以上を示す弾力性のあるポリウレタンフォームが依然として望まれる。
１つの実施の形態は、ポリウレタンフォームであって、数平均分子量が６００〜２０００原子質量単位であり、１分子当たり平均で１．５〜３個のヒドロキシル基を有するポリ（フェニレンエーテル）を含むポリオールと、１分子当たり平均で少なくとも２個のイソシアネート基を有する芳香族イソシアネート化合物と、発泡剤と、を含む反応混合物の生成物を含み、前記反応混合物は、６５〜９５のイソシアネートインデックスにより特徴付けられ、前記ポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−０８、試験Ａに準拠して２３℃で測定した密度が０．０１〜０．１６ｇ／ｃｍ３であることを特徴とするポリウレタンフォームである。
別の実施の形態は、ポリウレタンフォームを含む物品であって、前記ポリウレタンフォームは、数平均分子量が６００〜２０００原子質量単位であり、１分子当たり平均で１．５〜３個のヒドロキシル基を有するポリ（フェニレンエーテル）を含むポリオールと、１分子当たり平均で少なくとも２個のイソシアネート基を有する芳香族イソシアネート化合物と、発泡剤と、を含む反応混合物の生成物を含み、前記反応混合物は、６５〜９５のイソシアネートインデックスにより特徴付けられ、前記ポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−０８、試験Ａに準拠して２３℃で測定した密度が０．０１〜０．１６ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする物品である。
別の実施の形態は、ポリウレタンフォームを生成する方法であって、発泡剤の存在下でポリオールと芳香族イソシアネート化合物を反応させてポリウレタンフォームを生成するステップを含み、前記ポリオールは、数平均分子量が６００〜２０００原子質量単位であり、１分子当たり平均で１．５〜３個のヒドロキシル基を有するポリ（フェニレンエーテル）を含み、前記芳香族イソシアネート化合物は、１分子当たり平均で少なくとも２個のイソシアネート基を有し、前記反応は、６５〜９５のイソシアネートインデックスにより特徴付けられ、前記ポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−０８、試験Ａに準拠して２３℃で測定した密度が０．０１〜０．１６ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする方法である。
これら及び別の実施の形態が、以下に詳述される。
本発明者は、生成速度の増加、圧縮応力撓みの増加、引裂強度の増加、及び引張強度の増加の１以上を示す弾力性のあるポリウレタンフォームが、低分子量の多官能ポリ（フェニレンエーテル）を含むポリオール、芳香族イソシアネート化合物、及び発泡剤から調整可能であることを確認した。ポリウレタン生成反応は、６５〜９５のイソシアネートインデックスにより特徴付けられ、得られる弾力性のあるフォームは、０．０１〜０．１６ｇ／ｃｍ３の密度を有する。
したがって、１つの実施の形態は、ポリウレタンフォームであって、数平均分子量が６００〜２０００原子質量単位であり、１分子当たり平均で１．５〜３個のヒドロキシル基を有するポリ（フェニレンエーテル）を含むポリオールと、１分子当たり平均で少なくとも２個のイソシアネート基を有する芳香族イソシアネート化合物と、発泡剤と、を含む反応混合物の生成物を含み、前記反応混合物は、６５〜９５のイソシアネートインデックスにより特徴付けられ、前記ポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−０８、試験Ａに準拠して２３℃で測定した密度が０．０１〜０．１６ｇ／ｃｍ３であることを特徴とするポリウレタンフォームである。
このポリウレタンフォームを生成するために使用される反応混合物は、ポリ（フェニレンエーテル）を含むポリオールを含む。本明細書で使用される「ポリオール」という用語は、少なくとも２個のヒドロキシル基を含む有機化合物を指す。ポリ（フェニレンエーテル）は、６００〜２０００原子質量単位の数平均分子量を有する。この範囲内で、数平均分子量は、７００〜１５００原子質量単位、具体的には７００〜１２００原子質量単位であってもよい。ポリ（フェニレンエーテル）は、１分子当たり平均で１．５〜３個のヒドロキシル基を有する。この範囲内で、１分子当たりのヒドロキシル基の数は、１．７〜２．５個、具体的には１．７〜２．２個であってもよい。
ある実施の形態において、ポリ（フェニレンエーテル）は、下記の構造を有する、２個の末端ヒドロキシル基を有するヒドロキシ二末端ポリ（フェニレンエーテル）を含み、
Figure 2016532768
 ここで、Ｑ１は、それぞれ個々に、ハロゲン原子、Ｃ１−Ｃ１２のヒドロカルビルチオ基、Ｃ１−Ｃ１２のヒドロカルビロキシ基、少なくとも２つの炭素原子がハロゲン原子と酸素原子を隔てているＣ２−Ｃ１２のハロヒドロカルビロキシ基、又は三級ヒドロカルビル基ではない置換又は無置換のＣ１−Ｃ１２のヒドロカルビル基であり、Ｑ２は、それぞれ個々に、水素原子、ハロゲン原子、Ｃ１−Ｃ１２のヒドロカルビルチオ基、Ｃ１−Ｃ１２のヒドロカルビロキシ基、少なくとも２つの炭素原子がハロゲン原子と酸素原子を隔てているＣ２−Ｃ１２のハロヒドロカルビロキシ基、又は三級ヒドロカルビル基ではない置換又は無置換のＣ１−Ｃ１２のヒドロカルビル基であり、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ個々に、水素原子、ハロゲン原子、Ｃ１−Ｃ１２のヒドロカルビルチオ基、Ｃ１−Ｃ１２のヒドロカルビロキシ基、少なくとも２つの炭素原子がハロゲン原子と酸素原子を隔てているＣ２−Ｃ１２のハロヒドロカルビロキシ基、又は三級ヒドロカルビル基ではない置換又は無置換のＣ１−Ｃ１２のヒドロカルビル基であり、ｍ及びｎは、それぞれ個々に、０〜２０であり、ただし、ｍとｎの和は少なくとも３であり、Ｙは下記から選択され、
Figure 2016532768
 Ｒ３〜Ｒ６は、それぞれ個々に、水素原子又はＣ１−Ｃ１２のヒドロカルビル基である。ヒドロキシ二末端ポリ（フェニレンエーテル）は、下記の構造を有する２価フェノールと、
Figure 2016532768
 下記の構造を有する１価フェノールとの共重合により調整することができる。
Figure 2016532768
 ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｑ１、及びＱ２は、上記で定義された通りである。本明細書において用いられる「ヒドロカルビル基」という用語は、それ自体で用いられる場合も、接頭辞、接尾辞、又は別の用語のフラグメントとして用いられる場合も、「置換されたヒドロカルビル基」として明示しない限り、炭素及び水素のみを含む残基を指す。残基は、脂肪族、芳香族、直鎖、環状、二環式、分岐鎖、飽和、又は不飽和であってもよい。残基は、脂肪族、芳香族、直鎖、環状、二環式、分岐鎖、飽和、及び不飽和の炭化水素部分の組み合わせを含んでもよい。ヒドロカルビル残基が置換されているものとして記載される場合、ヒドロカルビル残基は、炭素及び水素原子に加えてヘテロ原子を含んでもよい。
ある実施の形態において、ポリ（フェニレンエーテル）は、下記の構造を有するヒドロキシ二末端ポリ（フェニレンエーテル）を含み、
Figure 2016532768
 ここで、Ｑ５及びＱ６は、それぞれ個々に、メチル基又はジ−ｎ−ブチルアミノメチル基であり、ａ及びｂは、それぞれ個々に、０〜２０であり、ただし、ａとｂの和は少なくとも３である。これらの実施の形態において、このポリ（フェニレンエーテル）は、ジ−ｎ−ブチルアミンを含む触媒の存在下における、２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパンと２，６−ジメチルフェノールの共重合により調整することができる。
ある実施の形態において、ポリオールは、ポリ（フェニレンエーテル）からなる。別の実施の形態において、ポリオールは、ポリオールの重量を基準として、５〜５０重量％の量のポリ（フェニレンエーテル）を含む。ポリオールがポリ（フェニレンエーテル）からなるのではない場合、ポリオールは、ジエチレングリコール、ジエタノールアミン、ジプロピレングリコール、エトキシ化されたグリセリン、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、プロピレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、及びエチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオールなどの、少なくとも２個のヒドロキシル基を含む１以上の追加の有機化合物を更に含んでもよい。
ある実施の形態において、反応混合物は、ポリオール、芳香族イソシアネート化合物、及び発泡剤の総重量を基準として、４０〜８４重量％の量のポリオールを含んでもよい。この範囲内で、ポリオールの量は、４５〜８０重量％であってもよい。
反応混合物は、ポリオールに加えて、１分子当たり平均で少なくとも２個のイソシアネート基を有する芳香族イソシアネート化合物を含む。ある実施の形態において、１分子当たりのイソシアネート基の数は、２〜４、具体的には２〜３、より具体的には２〜２．５であってもよい。芳香族イソシアネート化合物の特定の例は、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチル−１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、１，１２−ドデカメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−１，３−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、１−イソシアネート−２−イソシアネートメチルシクロペンタン、１−イソシアネート−３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサン、ビス（４−イソシアネートシクロヘキシル）メタン、２，４'−ジシクロヘキシル−メタンジイソシアネート、１，３−ビス（イソシアネートメチル）−シクロヘキサン、１，４−ビス（イソシアネートメチル）−シクロヘキサン、ビス（４−イソシアネート−３−メチル−シクロヘキシル）メタン、α，α，α'，α'−テトラメチル−１，３−キシリレンジイソシアネート、α，α，α'，α'−テトラメチル−１，４−キシリレンジイソシアネート、１−イソシアネート−１−メチル−４（３）−イソシアネートメチルシクロヘキサン、２，４−ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート、２，６−ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート、１，３−フェニレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、２，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ジイソシアネートナフタレン、１分子当たり平均で２より多く４以下のイソシアネート基を有するジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー、又はそれらの混合物を含む。ある実施の形態において、芳香族イソシアネート化合物は、１分子当たり平均で２より多く４以下のイソシアネート基を有するジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー、及びそれらの組み合わせを含む。
ある実施の形態において、芳香族イソシアネート化合物は、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエン２，６−ジイソシアネート、トルエン２，４−ジイソシアネート、１分子当たり平均で２より多く４以下のイソシアネート基を有するジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー、又はそれらの組み合わせを含む。
ある実施の形態において、反応混合物は、ポリオール、芳香族イソシアネート化合物、及び発泡剤の総量を基準として、１５〜５５重量％の量の芳香族イソシアネート化合物を含む。この範囲内で、芳香族イソシアネート化合物の量は、２０〜５０重量％であってもよい。
反応混合物は、ポリオール及び芳香族イソシアネート化合物に加えて、発泡剤を含む。この方法において有用な発泡剤は、物理発泡剤、化学発泡剤、及びそれらの組み合わせを含む。物理発泡剤は、例えば、Ｃ３〜Ｃ５のヒドロフルオロアルカン及びＣ３〜Ｃ５のヒドロフルオロアルケンであってもよい。ヒドロフルオロアルカン及びヒドロフルオロアルケンの発泡剤は、１以上の水素原子及び／又はフッ素以外のハロゲン原子を更に含んでもよい。ある実施の形態において、ヒドロフルオロアルカン及びヒドロフルオロアルケンの発泡剤は、１気圧において１０〜４０℃の沸点を有する。具体的な物理発泡剤は、１，１−ジフルオロエタン、１，１，１，２−テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン、１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン、２−ブロモペンタフルオロプロペン、１−ブロモペンタフルオロプロペン、３−ブロモペンタフルオロプロペン、，３，４，４，５，５，５−ヘプタフルオロ−１−ペンテン、３−ブロモ−１，１，３，３−テトラフルオロプロペン、２−ブロモ−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、１−ブロモ−２，３，３，３−テトラフルオロプロペン、１，１，２，３，３，４，４−ヘプタフルオロブタ−１−エン、２−ブロモ−３，３，３−トリフルオロプロペン、Ｅ−１−ブロモ−３，３，３−トリフルオロプロペン−１、（Ｚ）−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン、３，３，３−トリフルオロ−２−（トリフロオロメチル）プロペン、１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン、１，１，１−トリフルオロ−２−ブテン、及びそれらの組み合わせを含む。物理発泡剤は、使用される場合、ポリオール、芳香族イソシアネート化合物、及び発泡剤の総重量を基準として、２〜２０重量％存在してもよい。この範囲内で、物理発泡剤の量は、２．５〜１５重量％であってもよい。
化学発泡剤は、イソシアネート基と反応して二酸化炭素を遊離させるカルボン酸及び水を含む。化学発泡剤、及びとくに水は、使用する場合、ポリオール、芳香族イソシアネート化合物、及び発泡剤の総重量を基準として、０．２〜５重量％の量を用いてもよい。この範囲内で、化学発泡剤の量は、０．２〜３重量％であってもよい。
反応混合物は、オプションで、例えば、触媒、界面活性剤、難燃剤、煙抑制剤、充填材及び／又は補強材、抗酸化剤、ＵＶ安定剤、帯電防止剤、赤外線吸収剤、粘度降下剤、顔料、染料、離型剤、抗菌剤、殺虫剤、及びそれらの組み合わせなどの添加剤を更に含んでもよい。
ポリウレタン生成反応は、ウレタン結合を形成するための触媒の不存在下で実行されてもよい。または、反応は触媒の存在下で実行されてもよい。好適な触媒は、第三級アミン、及びスズ、ビスマス、及び亜鉛の金属化合物を含む。第三級アミン触媒は、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン、ＤＡＢＣＯ）、ジメチルシクロヘキシルアミン（ＤＭＣＨＡ）、ジメチルエタノールアミン（ＤＭＥＡ）、Ｎ−エチルモルホリン、及びそれらの組み合わせを含む。特定の金属化合物は、カルボン酸ビスマス及びカルボン酸亜鉛、有機スズ化合物（ジラウリン酸ジブチルスズ、及びオクタン酸第一スズなどのカルボン酸スズを含む）、スズ、ビスマス、及び亜鉛の酸化物、及びスズ、ビスマス、及び亜鉛のメルカプチドを含む。
反応混合物は、オプションで、溶媒を更に含んでもよい。好適な溶媒は、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、アニソール、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、及びそれらの組み合わせなどの芳香族系溶媒を含む。
または、ヒドロキシ二末端ポリ（フェニレンエーテル）と有機ジイソシアネートとの反応は、溶媒の不存在下、すなわち塊状で実行されてもよい。
界面活性剤は、例えば、ポリオルガノシロキサン、ポリオルガノシロキサンポリエーテルコポリマー、フェノールアルコキシレート（例えば、エトキシ化されたフェノール）、アルキルフェノールアルコキシレート（例えば、エトキシ化されたノニルフェノール）、及びそれらの組み合わせを含む。界面活性剤は、乳化剤及び／又はフォーム安定剤として機能することができる。
難燃剤は、例えば、有機リン酸エステル・有機リン酸塩（リン酸メラミン、リン酸アンモニウム、リン酸トリエチル及びリン酸トリス（２−クロロプロピル）などのリン酸トリアルキル、リン酸トリフェニル及びリン酸ジフェニルクレジルなどのリン酸トリアリールを含む）、亜リン酸エステル（亜リン酸トリアルキル、亜リン酸トリアリール、及び亜リン酸アルキル−アリール混合物を含む）、ホスホン酸エステル（エチルホスホン酸ジエチル、メチルホスホン酸ジメチルを含む）、ポリリン酸塩（ポリリン酸メラミン、ポリリン酸アンモニウムを含む）、ポリホスファイト、ポリホスホネート、ホスフィン酸塩（トリス（ジエチルホスフィン酸）アルミニウムを含む）などの有機リン化合物、メラミンシアヌレート、テトラブロモフタレートエステル及び塩素化パラフィンなどのハロゲン化難燃材、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化コバルトなどの金属水酸化物、及び上記の金属水酸化物の水和物、及びそれらの組み合わせを含む。難燃材は、反応性難燃剤（リン基を含むポリオール、１０−（２，５−ジヒドロキシフェニル）−１０Ｈ−９−オキサ−１０−ホスファ−フェナントレン−１０−オキシド、リン含有ラクトン系ポリエステル、エチレングリコールビス（ジフェニルホスフェート）、ネオペンチルグリコールビス（ジフェニルホスフェート）、アミン基及びヒドロキシル基官能化シロキサンオリゴマーを含む）であってもよい。これらの難燃剤は、単独で、又は他の難燃剤と組み合わせて用いられてもよい。
添加剤は、使用する場合、一般に、反応混合物の総重量を基準として、総量で０．０１〜３０重量％の量を使用される。この範囲内で、添加剤の総量は、０．０２〜１０重量％であってもよい。
反応混合物は、６５〜９５のイソシアネートインデックスにより特徴付けられる。一般に、ポリウレタン（及びポリイソシアヌレート）のフォームを調整するために用いられる反応混合物は、下記の式にしたがって算出されるイソシアネートインデックスにより特徴付けられる。
Figure 2016532768
 ここで、MolesNCOは反応混合物中のイソシアネート基のモル数であり、MolesOHは反応混合物中の水以外の起源からのＯＨ基（アルコール及びカルボン酸のＯＨ基を含む）のモル数であり、MolesHOHは反応混合物中の水からのＯＨ基のモル数であり、MolesNHは反応混合物中のＮＨ基のモル数である。本実施例の反応混合物は、６５〜９５、具体的には７０〜９０のイソシアネートインデックスにより特徴付けられる。
ポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−０８、試験Ａに準拠して２３℃で測定した密度が０．０１〜０．１６ｇ／ｃｍ３である。この範囲内で、密度は、０．０２〜０．１２ｇ／ｃｍ３、具体的には０．０２〜０．０８ｇ／ｃｍ３、より具体的には０．０３〜０．０７ｇ／ｃｍ３であってもよい。
ポリウレタンフォームを調整するために、温度を制御され、添加剤を添加されたポリオール成分とイソシアネート成分が、完全に混合される。反応はその後すぐに開始し、発熱しながら進行する。反応混合物は、架橋が進行してフォーム構造が維持されるようになった結果、反応生成物が固体状態に到達するまで、発生した発泡ガスにより断続的に発泡する。
下記の段階は、反応及び発泡プロセスの特性である。
・ミックス時間は、反応物を混合するのに要する時間を示す。
・クリーム時間は、反応物の混合の開始から、初めての明確な発泡膨張の出現までの経過時間である。多くの場合、反応混合物が膨張を開始したときに、色の変化により明瞭に確認できる。ゆっくりした反応混合物においては、熟練した観察を必要とする。
・ゲル時間は、反応物の混合と、流動性のない半固体のゼリー状の系の形成との間の時間である。これは、フォームが寸法安定性を有するのに十分なゲル強度に発達したときの時間である。ゲル時間以降、フォームが膨張する速度は低下する。
・ライズ時間は、混合の開始から、視覚的に知覚可能な膨張の終了までの時間である。したがって、これは、発泡膨張がやむまでの時間である。膨張プロセスが終了したとき、フォームの表面はまだべとついている。
・タックフリー時間は、混合の開始から、フォームの表面がもはやべとついたりくっついたりしない程度に十分に硬化した時点までの経過時間である。べたつきがなくなった時点は、木製のロッドでフォームの表面を繰り返し試験することにより判定できる。
ポリウレタンフォームのとくに具体的な実施の形態において、反応混合物は、全ての重量％は、ポリオール、芳香族イソシアネート化合物、及び発泡剤の総重量を基準として、５〜３５重量％、具体的には１０〜３０重量％、より具体的には１５〜２５重量％のポリ（フェニレンエーテル）を含む４０〜８４重量％、具体的には４５〜８０重量％のポリオールと、１５〜５５重量％、具体的には２０〜５０重量％の芳香族イソシアネート化合物と、１〜５重量％、具体的には２〜４重量％、より具体的には２〜３重量％の発泡剤とを含む。
ポリウレタンフォームのとくに具体的な別の実施の形態において、ポリ（フェニレンエーテル）は、２，６−ジメチルフェノール及び２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパンを含むモノマーのコポリマーであり、ポリオールは、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、プロピレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオール、又はそれらの組み合わせを更に含み、芳香族イソシアネート化合物は、２，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエン２，６−ジイソシアネート、トルエン２，４−ジイソシアネート、１分子当たり平均で２より多く４以下のイソシアネート基を有するジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー、又はそれらの組み合わせを含み、発泡剤は水を含み、反応混合物は、全ての重量％は、ポリオール、芳香族イソシアネート化合物、及び発泡剤の総重量を基準として、５〜３５重量％のポリ（フェニレンエーテル）を含む４０〜８４重量％のポリオールと、１５〜５５重量％の芳香族イソシアネート化合物と、１〜５重量％の発泡剤と、を含む。
本発明は、ポリウレタンフォームを含む物品を含む。したがって、１つの実施の形態は、ポリウレタンフォームを含む物品であって、ポリウレタンフォームは、数平均分子量が６００〜２０００原子質量単位であり、１分子当たり平均で１．５〜３個のヒドロキシル基を有するポリ（フェニレンエーテル）を含むポリオールと、１分子当たり平均で少なくとも２個のイソシアネート基を有する芳香族イソシアネート化合物と、発泡剤と、を含む反応混合物の生成物を含み、反応混合物は、６５〜９５のイソシアネートインデックスにより特徴付けられ、ポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−０８、試験Ａに準拠して２３℃で測定した密度が０．０１〜０．１６ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする物品である。
ポリウレタンフォームを含む具体的な物品は、寝具、家具、自動車の内装品、大量輸送機関の内装品（座席、詰め物、計器パネル、ドアパネル、ハンドル、アームレスト、及びヘッドレスト）、床下敷き（フォーム、再接着剤）、梱包材、布地、裏材及びガスケット材アプリケーション、音響減衰材、及び目詰め材を含む。
ある実施の形態において、物品は、スラブストックフォームプロセスにより調整される。このプロセスにおいて、原料が混合され、移動しているコンベヤーに注がれ、反応及び発泡される。発泡して得られるフォームは、一般に２〜４フィートの高さの「スラブ」を形成する。連続的なスラブは、「バンズ」に切断され、貯蔵され、２４時間経過するまで硬化される。硬化されたフォームは、つづいて、有用な形状に作り上げられる。スラブストックプロセスは、家具、寝具、及びカーペットクッションに使用されるフォームのために用いられてもよい。スラブストックプロセスは、フリーライズ発泡の例である。
別の実施の形態において、物品は、成形フォームプロセスにより調整される。成形フォームプロセスにおいて、原料が混合され、特別な形状の型に注がれ、そこで発泡反応が生じる。したがって、成形されたフォームは、フォームが生成される型の空洞の形状を有する多孔質発泡生成物である。成形フォームプロセスは、自動車のクッション材、コントラクト用家具のクッション材、及び住宅用の布張りされたデザインのためのクッション材のために用いられてもよい。
物品のとくに具体的な実施の形態において、ポリ（フェニレンエーテル）は、２，６−ジメチルフェノール及び２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパンを含むモノマーのコポリマーであり、ポリオールは、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、プロピレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオール、又はそれらの組み合わせを更に含み、芳香族イソシアネート化合物は、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエン２，６−ジイソシアネート、トルエン２，４−ジイソシアネート、１分子当たり平均で２より多く４以下のイソシアネート基を有するジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー、又はそれらの組み合わせを含み、発泡剤は水を含み、反応混合物は、全ての重量％は、ポリオール、芳香族イソシアネート化合物、及び発泡剤の総重量を基準として、５〜３５重量％のポリ（フェニレンエーテル）を含む４０〜８４重量％のポリオールと、１５〜５５重量％の芳香族イソシアネート化合物と、１〜５重量％の発泡剤とを含む。
本発明は、ポリウレタンフォームを生成する方法を含む。したがって、１つの実施の形態は、発泡剤の存在下でポリオールと芳香族イソシアネート化合物を反応させてポリウレタンフォームを生成するステップを含み、ポリオールは、数平均分子量が６００〜２０００原子質量単位であり、１分子当たり平均で１．５〜３個のヒドロキシル基を有するポリ（フェニレンエーテル）を含み、芳香族イソシアネート化合物は、１分子当たり平均で少なくとも２個のイソシアネート基を有し、反応は、６５〜９５のイソシアネートインデックスにより特徴付けられ、ポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−０８、試験Ａに準拠して２３℃で測定した密度が０．０１〜０．１６ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする方法である。
方法の具体的な実施の形態において、ポリオール、芳香族イソシアネート化合物、及び発泡剤の総重量を基準として、ポリオールは、４０〜８４重量％の量で用いられ、５〜３５重量％のポリ（フェニレンエーテル）を含み、芳香族イソシアネート化合物は、１５〜５５重量％の量で用いられ、発泡剤は、１〜５重量％の量で用いられる。
下記の実施例において、発熱反応は室温で開始された。一般に、反応温度は、反応速度及び反応の発熱の利益を最大化するように調整されてもよい。
方法の別の具体的な実施の形態において、ポリ（フェニレンエーテル）は、２，６−ジメチルフェノール及び２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパンを含むモノマーのコポリマーであり、ポリオールは、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、プロピレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオール、又はそれらの組み合わせを更に含み、芳香族イソシアネート化合物は、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエン２，６−ジイソシアネート、トルエン２，４−ジイソシアネート、１分子当たり平均で２より多く４以下のイソシアネート基を有するジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー、又はそれらの組み合わせを含み、発泡剤は水を含み、ポリオール、芳香族イソシアネート化合物、及び発泡剤の総重量を基準として、ポリオールは、４０〜８４重量％の量で用いられ、５〜３５重量％のポリ（フェニレンエーテル）を含み、芳香族イソシアネート化合物は、１５〜５５重量％の量で用いられ、発泡剤は、１〜５重量％の量で用いられる。
本明細書において開示される全ての範囲は端点を含み、端点は互いに独立して組み合わせ可能である。本明細書において開示されるそれぞれの範囲は、開示された範囲内にある任意の点又はサブ範囲の開示を構成する。
本発明は、少なくとも以下の実施の形態を含む。
実施の形態１：ポリウレタンフォームであって、数平均分子量が６００〜２０００原子質量単位であり、１分子当たり平均で１．５〜３個のヒドロキシル基を有するポリ（フェニレンエーテル）を含むポリオールと、１分子当たり平均で少なくとも２個のイソシアネート基を有する芳香族イソシアネート化合物と、発泡剤と、を含む反応混合物の生成物を含み、前記反応混合物は、６５〜９５のイソシアネートインデックスにより特徴付けられ、前記ポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−０８、試験Ａに準拠して２３℃で測定した密度が０．０１〜０．１６ｇ／ｃｍ３であることを特徴とするポリウレタンフォーム。
実施の形態２：前記ポリ（フェニレンエーテル）は、１価フェノール及び２価フェノールを含むモノマーのコポリマーであることを特徴とする実施の形態１に記載のポリウレタンフォーム。
実施の形態３：前記１価フェノールは、２，６−ジメチルフェノールを含み、前記２価フェノールは、２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパンを含むことを特徴とする実施の形態２に記載のポリウレタンフォーム。
実施の形態４：前記ポリオールは、前記ポリオールの重量を基準として、５〜５０重量％の量の前記ポリ（フェニレンエーテル）を含むことを特徴とする実施の形態１から３のいずれかに記載のポリウレタンフォーム。
実施の形態５：前記ポリオールは、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、プロピレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオール、又はそれらの組み合わせを更に含むことを特徴とする実施の形態１から４のいずれかに記載のポリウレタンフォーム。
実施の形態６：前記芳香族イソシアネート化合物は、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチル−１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、１，１２−ドデカメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−１，３−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、１−イソシアネート−２−イソシアネートメチルシクロペンタン、１−イソシアネート−３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサン、ビス（４−イソシアネートシクロヘキシル）メタン、２，４'−ジシクロヘキシル−メタンジイソシアネート、１，３−ビス（イソシアネートメチル）−シクロヘキサン、１，４−ビス（イソシアネートメチル）−シクロヘキサン、ビス（４−イソシアネート−３−メチル−シクロヘキシル）メタン、α，α，α'，α'−テトラメチル−１，３−キシリレンジイソシアネート、α，α，α'，α'−テトラメチル−１，４−キシリレンジイソシアネート、１−イソシアネート−１−メチル−４（３）−イソシアネートメチルシクロヘキサン、２，４−ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート、２，６−ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート、１，３−フェニレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、２，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ジイソシアネートナフタレン、１分子当たり平均で２より大きく４以下のイソシアネート基を有するジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー、又はそれらの組み合わせを含むことを特徴とする実施の形態１から５のいずれかに記載のポリウレタンフォーム。
実施の形態７：前記芳香族イソシアネート化合物は、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエン２，６−ジイソシアネート、トルエン２，４−ジイソシアネート、１分子当たり平均で２より多く４以下のイソシアネート基を有するジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー、又はそれらの組み合わせを含むことを特徴とする実施の形態１から５のいずれかに記載のポリウレタンフォーム。
実施の形態８：前記発泡剤は水を含むことを特徴とする実施の形態１から７のいずれかに記載のポリウレタンフォーム。
実施の形態９：前記反応混合物は、ウレタン結合を形成するための触媒を更に含むことを特徴とする実施の形態１から８のいずれかに記載のポリウレタンフォーム。
実施の形態１０：前記反応混合物は、全ての重量％は、前記ポリオール、前記芳香族イソシアネート化合物、及び前記発泡剤の総重量を基準として、５〜３５重量％の前記ポリ（フェニレンエーテル）を含む４０〜８４重量％の前記ポリオールと、１５〜５５重量％の前記芳香族イソシアネート化合物と、１〜５重量％の前記発泡剤と、を含むことを特徴とする実施の形態１から９のいずれかに記載のポリウレタンフォーム。
実施の形態１１：前記ポリ（フェニレンエーテル）は、２，６−ジメチルフェノール及び２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパンを含むモノマーのコポリマーであり、前記ポリオールは、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、プロピレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオール、又はそれらの組み合わせを更に含み、前記芳香族イソシアネート化合物は、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエン２，６−ジイソシアネート、トルエン２，４−ジイソシアネート、１分子当たり平均で２より多く４以下のイソシアネート基を有するジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー、又はそれらの組み合わせを含み、前記発泡剤は水を含み、前記反応混合物は、全ての重量％は、前記ポリオール、前記芳香族イソシアネート化合物、及び前記発泡剤の総重量を基準として、５〜３５重量％の前記ポリ（フェニレンエーテル）を含む４０〜８４重量％の前記ポリオールと、１５〜５５重量％の前記芳香族イソシアネート化合物と、１〜５重量％の前記発泡剤と、を含むことを特徴とする実施の形態１に記載のポリウレタンフォーム。
実施の形態１２：ポリウレタンフォームを含む物品であって、前記ポリウレタンフォームは、数平均分子量が６００〜２０００原子質量単位であり、１分子当たり平均で１．５〜３個のヒドロキシル基を有するポリ（フェニレンエーテル）を含むポリオールと、１分子当たり平均で少なくとも２個のイソシアネート基を有する芳香族イソシアネート化合物と、発泡剤と、を含む反応混合物の生成物を含み、前記反応混合物は、６５〜９５のイソシアネートインデックスにより特徴付けられ、前記ポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−０８、試験Ａに準拠して２３℃で測定した密度が０．０１〜０．１６ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする物品。
実施の形態１３：寝具、家具、自動車の内装品、大量輸送機関の内装品（座席、詰め物、計器パネル、ドアパネル、ハンドル、アームレスト、及びヘッドレスト）、床下敷き（フォーム、再接着剤）、梱包材、布地、裏材及びガスケット材アプリケーション、音響減衰材、及び目詰め材からなる群から選択されることを特徴とする実施の形態１２に記載の物品。
実施の形態１４：前記ポリ（フェニレンエーテル）は、２，６−ジメチルフェノール及び２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパンを含むモノマーのコポリマーであり、前記ポリオールは、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、プロピレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオール、又はそれらの組み合わせを更に含み、前記芳香族イソシアネート化合物は、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエン２，６−ジイソシアネート、トルエン２，４−ジイソシアネート、１分子当たり平均で２より多く４以下のイソシアネート基を有するジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー、又はそれらの組み合わせを含み、前記発泡剤は水を含み、前記反応混合物は、全ての重量％は、前記ポリオール、前記芳香族イソシアネート化合物、及び前記発泡剤の総重量を基準として、５〜３５重量％の前記ポリ（フェニレンエーテル）を含む４０〜８４重量％の前記ポリオールと、１５〜５５重量％の前記芳香族イソシアネート化合物と、１〜５重量％の前記発泡剤と、を含むことを特徴とする実施の形態１２又は１３に記載の物品。
実施の形態１５：ポリウレタンフォームを生成する方法であって、発泡剤の存在下でポリオールと芳香族イソシアネート化合物を反応させてポリウレタンフォームを生成するステップを含み、前記ポリオールは、数平均分子量が６００〜２０００原子質量単位であり、１分子当たり平均で１．５〜３個のヒドロキシル基を有するポリ（フェニレンエーテル）を含み、前記芳香族イソシアネート化合物は、１分子当たり平均で少なくとも２個のイソシアネート基を有し、前記反応は、６５〜９５のイソシアネートインデックスにより特徴付けられ、前記ポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−０８、試験Ａに準拠して２３℃で測定した密度が０．０１〜０．１６ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする方法。
実施の形態１６：前記ポリオール、前記芳香族イソシアネート化合物、及び前記発泡剤の総重量を基準として、前記ポリオールは、４０〜８４重量％の量で用いられ、５〜３５重量％の前記ポリ（フェニレンエーテル）を含み、前記芳香族イソシアネート化合物は、１５〜５５重量％の量で用いられ、前記発泡剤は、１〜５重量％の量で用いられる
ことを特徴とする実施の形態１５に記載の方法。
実施の形態１７：前記ポリ（フェニレンエーテル）は、２，６−ジメチルフェノール及び２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパンを含むモノマーのコポリマーであり、前記ポリオールは、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、プロピレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオール、又はそれらの組み合わせを更に含み、前記芳香族イソシアネート化合物は、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエン２，６−ジイソシアネート、トルエン２，４−ジイソシアネート、１分子当たり平均で２より多く４以下のイソシアネート基を有するジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー、又はそれらの組み合わせを含み、前記発泡剤は水を含み、前記ポリオール、前記芳香族イソシアネート化合物、及び前記発泡剤の総重量を基準として、前記ポリオールは、４０〜８４重量％の量で用いられ、５〜３５重量％の前記ポリ（フェニレンエーテル）を含み、前記芳香族イソシアネート化合物は、１５〜５５重量％の量で用いられ、前記発泡剤は、１〜５重量％の量で用いられることを特徴とする実施の形態１５に記載の方法。
本発明は、以下の限定的でない実施例により更に説明される。
［実施例１〜２６、比較実施例１〜８］
これらの実施例において用いた原材料を表１に要約する。全ての材料は、供給元から受領したまま用いた。
Figure 2016532768
ポリオールの含有量を算出する目的で、ＰＰＥ−２ＯＨ、ＰＯＬＹ−Ｇ（登録商標）８５−２９、ＰＯＬＹ−Ｇ（登録商標）３０−２４０、ＰＯＬＹ−Ｇ（登録商標）７６−１２０、ＰＯＬＹ−Ｇ（登録商標）８５−３４、ＶＯＲＡＮＯＬ（登録商標）ＶＯＲＡＣＴＩＶ（登録商標）６３４０、ＬＵＭＵＬＳＥ（登録商標）ＰＯＥ２６、ＴＥＧＯＳＴＡＢ（登録商標）Ｂ４６９０、ＴＥＧＯＳＴＡＢ（登録商標）Ｂ８８７１、ジエチレングリコール、ジエタノールアミン、及びＤＡＢＣＯ（登録商標）３３ＬＶの寄与をカウントした。ＬＵＭＵＬＳＥ（登録商標）ＰＯＥ２６はセルオープナーとしても機能し、ＴＥＧＯＳＴＡＢ（登録商標）Ｂ４６９０及びＴＥＧＯＳＴＡＢ（登録商標）Ｂ８８７１は界面活性剤としても機能し、ジエチレングリコール及びジエタノールアミンは鎖延長剤としても機能し、ＤＡＢＣＯ（登録商標）３３ＬＶは触媒としても機能することに留意すべきである。
全てのフォームは、高トルクミキサー（CRAFSTMAN（登録商標）１０インチドリルプレス、モデル番号137.219000）を用いて、毎分３１００回転（ｒｐｍ）の速度で調整した。高弾性フォームの場合、フォーム系のポリオール成分及びイソシアネート成分は、実施例に記載したように７又は１０秒間混合した。その後、混合物を開いたポリエチレン容器に移し、フリーライズさせた。クリーム時間、ゲル時間、及びライズ時間を含む発泡プロフィールを全てのフォームについて測定した。ライズ時間の後、硬化（後硬化）を完了させるために、フォームを直ちに空気循環炉に入れた。後硬化の条件（時間及び温度）は、実施例及び比較実施例に示す。
実施例に記載したように、試験の前に、最小で１週間、全てのフォームを実験室条件下に置いた。下記の特性をＡＳＴＭ Ｄ３５７４−０８に準拠して測定した。
・フォーム密度（試験Ａ）
・ボールのはね返りによる弾性（試験Ｈ）
・破断時引っ張り強さ（試験Ｅ）
・破断時伸び（試験Ｅ）
・引裂強さ（試験Ｆ）
・ＣＦＤ、圧縮力撓み（試験Ｃ）
・ヒステリシス（手順Ｂ−ＣＦＤヒステリシス損失）
・乾式定撓み圧縮永久歪み（試験Ｄ）
・湿式定撓み圧縮永久歪み（試験Ｄ及び高温高湿経時、試験Ｌ）
ＡＳＴＭ Ｄ５１３２−０４を修正した独自の方法にしたがって、水平燃焼速度として燃焼性を測定した。
高弾性フレキシブルフォームを標的としたモデルフォーミュレーションとして、ＰＯＬＹ−ＧＴＭ８５−３６エチレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール（ポリオール）、反応性セルオープナーとしてＬＵＭＵＬＳＥ（登録商標）ＰＯＥ２６（エトキシ化されたグリセロール）、共触媒／架橋剤としてジエタノールアミン、及びジイソシアネートとしてＭＯＮＤＵＲ（登録商標）ＭＲＳ−２をベースとした比較実施例１を用いた。
比較実施例１、及び実施例１、２、３、及び４は、それぞれ、０％、１０％、２０％、３０％、及び４０％のＰＰＥ−２ＯＨを含むフォーミュレーションで調整した。これらのフリーライズの水発泡フォームを３．６重量部の水で調整し、イソシアネートインデックスは９０であった。フォーミュレーション、反応プロファイル、及び特性を表２に示す。
Figure 2016532768
ポリ（フェニレンエーテル）の含有量を増加させると、クリーム時間、ゲル時間、及び脱気時間の値の減少により示されるように、反応性が増加した。圧縮力撓み（ＣＦＤ）の値は、ポリ（フェニレンエーテル）の含有量を増加させると顕著に増加し、引張強度及び引裂強度の値も同様であった。ＣＦＤ、引張、及び引裂強度の値の増加は、ポリ（フェニレンエーテル）がフレキシブルフォームの耐荷重特性及び靱性を増加させる可能性を有することを示す。
比較実施例２、及び実施例５、６、７、及び８のフォーミュレーションは、ＭＤＩベースのメモリーフォームをターゲットとした。イソシアネートインデックスが７０であるフリーライズの水発泡フォームを、０、１０、１５、２０、及び３０％のポリ（フェニレンエーテル）で調整した。フォーミュレーション、反応プロファイル、及び特性を表３に示す。
Figure 2016532768
ポリ（フェニレンエーテル）の含有量を増加させると、クリーム時間、ゲル時間、及びライズ時間の値により証明されるように、反応性が増加した。ポリ（フェニレンエーテル）の含有量の増加は、圧縮力撓み（ＣＦＤ）の値の増加にも関係していた。ポリ（フェニレンエーテル）の導入は、とくに中程度のポリ（フェニレンエーテル）の含有量において、引張及び引裂強度の値の増加にも関係していた。ＣＦＤの値の増加は、ポリ（フェニレンエーテル）がフレキシブルフォームに耐荷重特性を付与する可能性を有することを示す。
比較実施例３、及び実施例９、１０、及び１１のフォーミュレーションは、ＭＤＩベースのメモリーフォームをターゲットとした。イソシアネートインデックスが８０であるフリーライズの水発泡フォームを、０、１０、２０、及び３０％のポリ（フェニレンエーテル）で調整した。フォーミュレーション、反応プロファイル、及び特性を表４に示す。
Figure 2016532768
ポリ（フェニレンエーテル）の含有量を増加させると、クリーム時間、ゲル時間、及びライズ時間の値により証明されるように、反応性が増加した。ポリ（フェニレンエーテル）の含有量の増加は、圧縮力撓み（ＣＦＤ）の値の増加にも関係していた。
トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）ベースのフレキシブルフォームを調整した。表５のフォーミュレーションは、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール（ポリオール）ＰＯＬＹ−ＧＴＭ８５−３６、及び触媒活性のある高官能エチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオールＶＯＲＡＮＯＬ（登録商標）−ＶＯＲＡＣＴＩＶＥ（登録商標）６３４０の組み合わせをベースとした。反応性セルオープナーとしてＬＵＭＵＬＳＥ（登録商標）ＰＯＥ２６（エトキシ化されたグリセロール）、共触媒／架橋剤としてジエタノールアミン、及びイソシアネートとしてＬＵＰＲＡＮＡＴＥ（登録商標）Ｔ８０ Ｔｙｐｅ１を用いた。
比較実施例４、及び実施例１２、１３、及び１４のフォーミュレーションは、高弾性フレキシブルフォームをターゲットとした。イソシアネートインデックスが全て９０であるフリーライズの水発泡フォームを、０、１０、２０、及び３０％のポリ（フェニレンエーテル）で調整した。３．６重量部の水を発泡剤として調整したフリーライズフォームのフォーミュレーション、反応プロファイル、及び特性を表５に示す。
Figure 2016532768
ポリ（フェニレンエーテル）の含有量を増加させると、クリーム時間、ゲル時間、及びライズ時間の値が概して減少することにより示されるように、フォーム系の反応性が増加した。ポリ（フェニレンエーテル）の含有量の増加は、圧縮力撓み（ＣＦＤ）の値の増加にも関係していた。ポリ（フェニレンエーテル）の導入は、とくに中程度のポリ（フェニレンエーテル）の含有量において、引張及び引裂強度の値の増加にも関係していた。ＣＦＤの値の増加は、ポリ（フェニレンエーテル）がフレキシブルフォームに耐荷重特性を付与する可能性を有することを示す。
３つのフォーミュレーションを成形したフォームで評価した。成形したフォームは、３０．４８×３０．４８×５．０８ｃｍ（１２×１２×１２インチ）の寸法のアルミニウム金型を用いて調整した。金型を８０℃に予熱した。混合物を金型に注入した後、浮き蓋を０．４ＭＰａの圧力で上面に配置した。離型時間は約４．５分であった。
比較実施例５、及び実施例１５及び１６のフォーミュレーションは、前段落に記載した成形した高弾性フレキシブルフォームを調整するために用いた。イソシアネートインデックスが９０である成形したフォームを、０、１０、及び２０％のポリ（フェニレンエーテル）と、発泡剤としての３．６重量部の水で調整した。成形したフォームのフォーミュレーション、硬化条件、及び特性を表６に要約する。
Figure 2016532768
引張及び引裂強さは、ポリ（フェニレンエーテル）の導入により顕著に増加した。ポリ（フェニレンエーテル）がフォーミュレーションの一部である場合のこれらの特性の改良は、フォームの靱性の改良を示す。
比較実施例６、及び実施例１７、１８、及び１９のフォーミュレーションは、高弾性フレキシブルフォームをターゲットとした。イソシアネートインデックスが９０であるフリーライズの水発泡フォームを、０、１０、２０、及び３０％のポリ（フェニレンエーテル）で調整した。３．２重量部の水を発泡剤として調整したフリーライズフォームのフォーミュレーション、反応プロファイル、及び特性を表７に要約する。
Figure 2016532768
ポリ（フェニレンエーテル）の含有量を増加させると、クリーム時間、ゲル時間、及びライズ時間の値の減少により示されるように、フォーム系の反応性が増加した。引張及び引裂強さの値は、ポリ（フェニレンエーテル）の含有量の増加により増加した。２５％、５０％、及び６５％の撓みで測定した圧縮力撓み（ＣＦＤ）は、ポリ（フェニレンエーテル）の含有量の増加により増加した。ポリ（フェニレンエーテル）がフォーミュレーションの一部である場合のこれらの特性の改良は、フォームの耐荷重特性及び靱性の改良を示す。
比較実施例７、及び実施例２０、２１、及び２２のフォーミュレーションは、高弾性フレキシブルフォームをターゲットとした。イソシアネートインデックスが９０であるフリーライズの水発泡フォームを、０、１０、２０、及び３０％のポリ（フェニレンエーテル）で調整した。２．２重量部の水を発泡剤として調整したフリーライズフォームのフォーミュレーション、反応プロファイル、及び特性を表８に要約する。
Figure 2016532768
ポリ（フェニレンエーテル）の含有量を増加させると、クリーム時間、ゲル時間、及びライズ時間の値の減少により証明されるように、フォーム系の反応性が増加した。２５％、５０％、及び６５％の撓みで測定した圧縮力撓み（ＣＦＤ）は、ポリ（フェニレンエーテル）の含有量の増加により増加した。これは、フォームの耐荷重特性の改良を示す。
比較実施例８、及び実施例２３、２４、及び２５のフォーミュレーションは、成形した高弾性フレキシブルフォームを調整するために用いた。イソシアネートインデックスが９０である成形したフォームを、０、１０、３０、及び４０％のポリ（フェニレンエーテル）と、発泡剤としての２．２重量部の水で調整した。成形したフォームのフォーミュレーション、硬化条件、及び特性を表９に要約する。
Figure 2016532768
引張及び引裂強さの値は、ポリ（フェニレンエーテル）の導入により増加した。概して、５０％及び６５％の撓みで測定した圧縮力撓み（ＣＦＤ）は、ポリ（フェニレンエーテル）の含有量の増加により増加した。ポリ（フェニレンエーテル）がフォーミュレーションの一部である場合のこれらの特性の改良は、フォームの耐荷重特性及び靱性の改良を示す。

Claims (17)

  1. ポリウレタンフォームであって、
    数平均分子量が６００〜２０００原子質量単位であり、１分子当たり平均で１．５〜３個のヒドロキシル基を有するポリ（フェニレンエーテル）を含むポリオールと、
    １分子当たり平均で少なくとも２個のイソシアネート基を有する芳香族イソシアネート化合物と、
    発泡剤と、
    を含む反応混合物の生成物を含み、
    前記反応混合物は、６５〜９５のイソシアネートインデックスにより特徴付けられ、
    前記ポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−０８、試験Ａに準拠して２３℃で測定した密度が０．０１〜０．１６ｇ／ｃｍ３である
    ことを特徴とするポリウレタンフォーム。
  2. 前記ポリ（フェニレンエーテル）は、１価フェノール及び２価フェノールを含むモノマーのコポリマーであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
  3. 前記１価フェノールは、２，６−ジメチルフェノールを含み、前記２価フェノールは、２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパンを含むことを特徴とする請求項２に記載のポリウレタンフォーム。
  4. 前記ポリオールは、前記ポリオールの重量を基準として、５〜５０重量％の量の前記ポリ（フェニレンエーテル）を含むことを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
  5. 前記ポリオールは、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、プロピレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオール、又はそれらの組み合わせを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
  6. 前記芳香族イソシアネート化合物は、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチル−１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、１，１２−ドデカメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−１，３−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、１−イソシアネート−２−イソシアネートメチルシクロペンタン、１−イソシアネート−３−イソシアネートメチル−３，５，５−トリメチル−シクロヘキサン、ビス（４−イソシアネートシクロヘキシル）メタン、２，４'−ジシクロヘキシル−メタンジイソシアネート、１，３−ビス（イソシアネートメチル）−シクロヘキサン、１，４−ビス（イソシアネートメチル）−シクロヘキサン、ビス（４−イソシアネート−３−メチル−シクロヘキシル）メタン、α，α，α'，α'−テトラメチル−１，３−キシリレンジイソシアネート、α，α，α'，α'−テトラメチル−１，４−キシリレンジイソシアネート、１−イソシアネート−１−メチル−４（３）−イソシアネートメチルシクロヘキサン、２，４−ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート、２，６−ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート、１，３−フェニレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、２，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ジイソシアネートナフタレン、１分子当たり平均で２より大きく４以下のイソシアネート基を有するジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー、又はそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
  7. 前記芳香族イソシアネート化合物は、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエン２，６−ジイソシアネート、トルエン２，４−ジイソシアネート、１分子当たり平均で２より多く４以下のイソシアネート基を有するジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー、又はそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
  8. 前記発泡剤は水を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のポリウレタンフォーム。
  9. 前記反応混合物は、ウレタン結合を形成するための触媒を更に含むことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のポリウレタンフォーム。
  10. 前記反応混合物は、
    全ての重量％は、前記ポリオール、前記芳香族イソシアネート化合物、及び前記発泡剤の総重量を基準として、
    ５〜３５重量％の前記ポリ（フェニレンエーテル）を含む４０〜８４重量％の前記ポリオールと、
    １５〜５５重量％の前記芳香族イソシアネート化合物と、
    １〜５重量％の前記発泡剤と、
    を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のポリウレタンフォーム。
  11. 前記ポリ（フェニレンエーテル）は、２，６−ジメチルフェノール及び２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパンを含むモノマーのコポリマーであり、
    前記ポリオールは、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、プロピレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオール、又はそれらの組み合わせを更に含み、
    前記芳香族イソシアネート化合物は、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエン２，６−ジイソシアネート、トルエン２，４−ジイソシアネート、１分子当たり平均で２より多く４以下のイソシアネート基を有するジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー、又はそれらの組み合わせを含み、
    前記発泡剤は水を含み、
    前記反応混合物は、
    全ての重量％は、前記ポリオール、前記芳香族イソシアネート化合物、及び前記発泡剤の総重量を基準として、
    ５〜３５重量％の前記ポリ（フェニレンエーテル）を含む４０〜８４重量％の前記ポリオールと、
    １５〜５５重量％の前記芳香族イソシアネート化合物と、
    １〜５重量％の前記発泡剤と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
  12. ポリウレタンフォームを含む物品であって、
    前記ポリウレタンフォームは、
    数平均分子量が６００〜２０００原子質量単位であり、１分子当たり平均で１．５〜３個のヒドロキシル基を有するポリ（フェニレンエーテル）を含むポリオールと、
    １分子当たり平均で少なくとも２個のイソシアネート基を有する芳香族イソシアネート化合物と、
    発泡剤と、
    を含む反応混合物の生成物を含み、
    前記反応混合物は、６５〜９５のイソシアネートインデックスにより特徴付けられ、
    前記ポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−０８、試験Ａに準拠して２３℃で測定した密度が０．０１〜０．１６ｇ／ｃｍ３である
    ことを特徴とする物品。
  13. 寝具、家具、自動車の内装品、大量輸送機関の内装品、床下敷き、梱包材、布地、裏材及びガスケット材アプリケーション、音響減衰材、及び目詰め材からなる群から選択されることを特徴とする請求項１２に記載の物品。
  14. 前記ポリ（フェニレンエーテル）は、２，６−ジメチルフェノール及び２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパンを含むモノマーのコポリマーであり、
    前記ポリオールは、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、プロピレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオール、又はそれらの組み合わせを更に含み、
    前記芳香族イソシアネート化合物は、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエン２，６−ジイソシアネート、トルエン２，４−ジイソシアネート、１分子当たり平均で２より多く４以下のイソシアネート基を有するジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー、又はそれらの組み合わせを含み、
    前記発泡剤は水を含み、
    前記反応混合物は、
    全ての重量％は、前記ポリオール、前記芳香族イソシアネート化合物、及び前記発泡剤の総重量を基準として、
    ５〜３５重量％の前記ポリ（フェニレンエーテル）を含む４０〜８４重量％の前記ポリオールと、
    １５〜５５重量％の前記芳香族イソシアネート化合物と、
    １〜５重量％の前記発泡剤と、
    を含むことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の物品。
  15. ポリウレタンフォームを生成する方法であって、
    発泡剤の存在下でポリオールと芳香族イソシアネート化合物を反応させてポリウレタンフォームを生成するステップを含み、
    前記ポリオールは、数平均分子量が６００〜２０００原子質量単位であり、１分子当たり平均で１．５〜３個のヒドロキシル基を有するポリ（フェニレンエーテル）を含み、
    前記芳香族イソシアネート化合物は、１分子当たり平均で少なくとも２個のイソシアネート基を有し、
    前記反応は、６５〜９５のイソシアネートインデックスにより特徴付けられ、
    前記ポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−０８、試験Ａに準拠して２３℃で測定した密度が０．０１〜０．１６ｇ／ｃｍ３である
    ことを特徴とする方法。
  16. 前記ポリオール、前記芳香族イソシアネート化合物、及び前記発泡剤の総重量を基準として、
    前記ポリオールは、４０〜８４重量％の量で用いられ、５〜３５重量％の前記ポリ（フェニレンエーテル）を含み、
    前記芳香族イソシアネート化合物は、１５〜５５重量％の量で用いられ、
    前記発泡剤は、１〜５重量％の量で用いられる
    ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
  17. 前記ポリ（フェニレンエーテル）は、２，６−ジメチルフェノール及び２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパンを含むモノマーのコポリマーであり、
    前記ポリオールは、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、プロピレンオキシドキャップされたポリエーテルトリオール、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオール、又はそれらの組み合わせを更に含み、
    前記芳香族イソシアネート化合物は、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエン２，６−ジイソシアネート、トルエン２，４−ジイソシアネート、１分子当たり平均で２より多く４以下のイソシアネート基を有するジフェニルメタンジイソシアネートのオリゴマー、又はそれらの組み合わせを含み、
    前記発泡剤は水を含み、
    前記ポリオール、前記芳香族イソシアネート化合物、及び前記発泡剤の総重量を基準として、
    前記ポリオールは、４０〜８４重量％の量で用いられ、５〜３５重量％の前記ポリ（フェニレンエーテル）を含み、
    前記芳香族イソシアネート化合物は、１５〜５５重量％の量で用いられ、
    前記発泡剤は、１〜５重量％の量で用いられる
    ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
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