JP2018188674A - 高強度ポリウレタンフォーム組成物及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ポリイソシアネートと反応性ポリマーとの間の反応から誘導されるポリウレタンフォームは、家具、マットレス、消費財、建設材料、自動車部品などの絶縁から製造までの範囲の用途において広範に用いられている。
にもかかわらず、改良された性能特性を有するポリウレタンフォーム組成物、特に、現在の材料と同等またはこれより軽い重量で優れた強度及び耐久性を有する処方物への要求が残っている。
定義
Optical Resolutions p.268 (E.L.Eliel,Ed.,Univ.of Notre Dame Press,Notre
Dame,IN1972)を参照されたい。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物を含むポリウレタンフォーム組成物の耐荷重特性を増加させるための方法であって、ポリオール成分に、1つ以上のエポキシド及び二酸化炭素の共重合から誘導されるポリカーボネートポリオールを組み込むステップを含み、ポリカーボネートポリオールが、ポリオール成分中に存在する全ポリオールの約2重量%〜約50重量%、約5重量%〜約25重量%、約2重量%〜約10重量%、約10重量%〜約20重量%、約20重量%〜約30重量%、または約30重量%〜約50重量%の量で添加される、前記方法。
(項目2)
ポリオール成分が、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、脂肪族ポリオール、及びこれらのうちいずれか2つ以上の混合物からなる群から選択される1つ以上のポリオールを含み;好ましくは、ポリオール成分が、ポリエーテルポリオールを実質的に含む、項目1に記載の方法。
(項目3)
添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物のASTM D3574に従って測定される圧縮力撓み(CFD)値が、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物のCFD値より大きい、項目1に記載の方法。
(項目4)
添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物のCFD値が、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物のCFD値より少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%または少なくとも50%大きい、項目3に記載の方法。
(項目5)
CFD値が、比較されるフォーム組成物の密度に関して標準化される、項目3または4に記載の方法。
(項目6)
添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物と、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物とが、実質的に同じ密度を有するように、フォーム組成物が処方される、項目3または4に記載の方法。
(項目7)
フォーム組成物が、軟質ポリウレタンフォームを含み、またはフォーム組成物が、粘弾性ポリウレタンフォームを含み、またはフォーム組成物が、硬質ポリウレタンフォームを含む、項目1に記載の方法。
(項目8)
添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物のASTM D3574に従って測定される密度が、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物の密度より低く、添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物のASTM D3574に従って測定される圧縮力撓み(CFD)値が、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物のCFD値より大きい、項目1に記載の方法。
(項目9)
添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物の密度が、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物の密度より少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも40%または少なくとも50%低い、項目8に記載の方法。
(項目10)
添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物のCFD値が、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物のCFD値より少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%または少なくとも50%大きい、項目8または9に記載の方法。
(項目11)
ポリカーボネートポリオールが、構造:
式中、R1、R2、R3、及びR4は、各出現において、ポリマー鎖中にあり、−H、フッ素、場合により置換されているC1〜40脂肪族基、場合により置換されているC1〜20ヘテロ脂肪族基、及び場合により置換されているアリール基からなる群から独立して選択され、ここで、R1、R2、R3、及びR4のうちいずれか2つ以上が、介在原子と一緒になって、1つ以上のヘテロ原子を場合により含有する1つ以上の場合により置換されている環を形成していてよい;を有する第1の繰り返し単位を含有し、
好ましくは、ポリカーボネートポリオールが、構造:
好ましくは、式中R1は、各出現において、ポリマー鎖中にあり、独立して、−H、または−CH3である;を有する第1の繰り返し単位を含有する、項目1に記載の方法。
(項目12)
ポリカーボネートポリオールが、約500g/mol〜約20,000g/mol、約1,000g/mol〜約5,000g/mol、約1,000g/mol〜約3,000g/mol、もしくは約1,000g/mol〜約3,000g/molのMnを有し、または約1,000g/mol、約1,200g/mol、約1,500g/mol、約2,000g/mol、約2,500g/molもしくは約3,000g/molのMnを有することを特徴とする、項目11に記載の方法。
(項目13)
脂肪族ポリカーボネートポリオールは、鎖端の98%超、99%超、または99.5%超が、イソシアネートに対して反応性の基であることを特徴とする、項目11に記載の方法。
(項目14)
イソシアネートに対して反応性の鎖端が、−OH基を含む、項目13に記載の方法。
(項目15)
ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物を含むポリウレタンフォーム組成物であって、ポリオール成分が、1つ以上のエポキシド及び二酸化炭素の共重合から誘導されるポリカーボネートポリオールを含み、ポリカーボネートポリオールが、ポリオール成分中に存在する全ポリオールの約2重量%〜約50重量%、約5重量%〜約25重量%、約2重量%〜約10重量%、約10重量%〜約20重量%、約20重量%〜約30重量%、または約30重量%〜約50重量%の量で存在し、添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物のASTM D3574に従って測定される圧縮力撓み(CFD)値が、ポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物のCFD値より大きいことを特徴とする、前記ポリウレタンフォーム組成物。
(項目16)
ポリオール成分が、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、脂肪族ポリオール、及びこれらのうちいずれか2つ以上の混合物からなる群から選択される1つ以上のポリオールを含み;好ましくは、ポリオール成分が、ポリエーテルポリオールを実質的に含む、項目15に記載のポリウレタンフォーム組成物。
(項目17)
ポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物のCFD値が、ポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物のCFD値より少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%または少なくとも50%大きい、項目15に記載のポリウレタンフォーム組成物。
(項目18)
CFD値が、比較されるフォーム組成物の密度に関して標準化される、項目17に記載のポリウレタンフォーム組成物。
(項目19)
添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物と、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物とが、実質的に同じ密度を有するように、フォーム組成物が処方される、項目17に記載のポリウレタンフォーム組成物。
(項目20)
フォーム組成物が、軟質ポリウレタンフォームを含み、またはフォーム組成物が、粘弾性ポリウレタンフォームを含み、またはフォーム組成物が、硬質ポリウレタンフォームを含む、項目15に記載のポリウレタンフォーム組成物。
(項目21)
ポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物のASTM D3574に従って測定される密度が、ポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物の密度より低い、項目15に記載のポリウレタンフォーム組成物。
(項目22)
ポリカーボネートポリオールを含むフォームの密度が、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物の密度より少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%または少なくとも50%低い、項目21に記載のポリウレタンフォーム組成物。
(項目23)
測定されるCFD値が、ポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物のCFD値より少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%または少なくとも50%大きい、項目21に記載のポリウレタンフォーム組成物。
(項目24)
ポリカーボネートポリオールが、構造:
式中、R1、R2、R3、及びR4は、各出現において、ポリマー鎖中にあり、−H、フッ素、場合により置換されているC1〜40脂肪族基、場合により置換されているC1〜20ヘテロ脂肪族基、及び場合により置換されているアリール基からなる群から独立して選択され、ここで、R1、R2、R3、及びR4のうちいずれか2つ以上が、介在原子と一緒になって、1つ以上のヘテロ原子を場合により含有する1つ以上の場合により置換されている環を形成していてよい;を有する第1の繰り返し単位を含有し;
好ましくは、ポリカーボネートポリオールが、構造:
好ましくは、式中、R1は、各出現において、ポリマー鎖中にあり、独立して、−H、または−CH3である;を有する第1の繰り返し単位を有する、項目15に記載のポリウレタンフォーム組成物。
(項目25)
ポリカーボネートポリオールが、約500g/mol〜約20,000g/mol、約1,000g/mol〜約5,000g/mol、もしくは約1,000g/mol〜約3,000g/molのMnを有し、または約1,000g/mol、約1,200g/mol、約1,500g/mol、約2,000g/mol、約2,500g/molもしくは約3,000g/molのMnを有することを特徴とする、項目24に記載のポリウレタンフォーム組成物。
(項目26)
ポリカーボネートポリオールは、鎖端の98%超、99%超、または99.5%超が、イソシアネートに対して反応性の基であることを特徴とする、項目25に記載のポリウレタンフォーム組成物。
(項目27)
イソシアネートに対して反応性の鎖端が、−OH基を含む、項目26に記載のポリウレタンフォーム組成物。
(項目28)
イソシアネート成分とポリオール成分との間の反応生成物を含む座席用フォームであって、ポリオール成分が、約5重量%〜約20重量%の、構造:
式中、
R1は、各出現において、ポリマー鎖中にあり、独立して、−H、または−CH3である;を有する第1の繰り返し単位を有するポリカーボネートポリオールを含み、
ポリカーボネートポリオールが、約1,000g/mol〜約5,000g/molのMnを有し;
ポリカーボネートポリオールは、鎖端の99%超が、イソシアネートに対して反応性である基であることを特徴とする、前記座席用フォーム。
(項目29)
イソシアネート成分とポリオール成分との間の反応生成物を含む粘弾性フォーム物品であって、ポリオール成分が、約5重量%〜約20重量%の、構造:
式中、
R1は、各出現において、ポリマー鎖中にあり、独立して、−H、または−CH3である;を有する第1の繰り返し単位を有するポリカーボネートポリオールを含み、
ポリカーボネートポリオールが、約1,000g/mol〜約5,000g/molのMnを有し;
ポリカーボネートポリオールは、鎖端の99%超が、イソシアネートに対して反応性である基であることを特徴とする、前記粘弾性フォーム物品。
David Eaves; Handbook of Polymer Foam,Smithers Rapra Press; 2004(ISBN 978-1859573884)
Shau-Tarng Lee et al.; Polymeric Foam: Science and Technology,CRC Press
2006(ISBN 978-0849330759)
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The Polyurethanes Book,J.Wiley & Sons、2003(ISBN 978-0470850411)
市販のポリウレタンフォーム組成物は、2つの成分:例えば、希釈剤、溶媒、共反応体などのさらなる材料と場合によりブレンドされている1つ以上のポリイソシアネート化合物を含有するイソシアネート成分(当該分野においてA側混合物と称される場合が多い)、及びさらなる反応体、溶媒、触媒、または添加剤と場合によりブレンドされている1つ以上のポリオールを含むポリオール成分(当該分野においてB側混合物と典型的には称される);を組み合わせることによって典型的には製造される。
D3574−08試験Fによって測定される)引裂強度;(ASTM D3574−08試験Cによって測定される)圧縮力撓み(CFD);ならびに(ASTM D3574−08試験Kによって測定される)140℃22時間の乾熱エージング後の引張強度及び伸びのうち1つ以上の特性が、ポリカーボネートポリオールを添加するステップを用いずに処方される対応する参照フォームのものと比較して向上されることを特徴とする。
D3574−08試験Cによって測定されるCFDの組み合わせを有することを特徴とする。ある一定の実施形態において、該方法は、CFD値が25%撓みで少なくとも0.45psi、25%撓みで少なくとも0.5psi、または25%撓みで少なくとも0.52psiであることを特徴とする。ある一定の実施形態において、該方法は、ASTM
D3574−08試験Cによって測定される強化フォーム配合剤のCFD値が、50%撓みで少なくとも0.5psiであることを特徴とする。ある一定の実施形態において、該方法は、ASTM D3574−08試験Cによって測定される強化フォーム配合剤のCFD値が、50%撓みで少なくとも0.55psi、50%撓みで少なくとも0.60psi、50%撓みで少なくとも0.65psi、50%撓みで少なくとも0.7psi、または50%撓みで少なくとも0.75psiであることを特徴とする。ある一定の実施形態において、該方法は、ASTM D3574−08試験Cによって測定される強化フォーム配合剤のCFD値が、65%撓みで少なくとも0.7psiであることを特徴とする。ある一定の実施形態において、該方法は、ASTM D3574−08試験Cによって測定される強化フォーム配合剤のCFD値が、65%撓みで少なくとも0.75psi、65%撓みで少なくとも0.80psi、65%撓みで少なくとも0.85psi、65%撓みで少なくとも0.9psi、または65%撓みで少なくとも1psiであることを特徴とする。ある一定の実施形態において、上記CFD値は、約2〜2.6pcfの密度を有するフォーム組成物に関するものである。ある一定の実施形態において、上記CFD値は、約2.2〜2.6pcfの密度、または約2.4pcfの密度を有するフォーム組成物に関するものである。ある一定の実施形態において、上記CFD値は、約2〜2.6pcfの密度を有し、10%未満の充填ポリオール、5%未満の充填ポリオール、3%未満の充填ポリオール、2%未満の充填ポリオール、1%未満の充填ポリオールを含有することをさらに特徴とし、または充填ポリオールを実質的に含まないことを特徴とするフォームに関するものである。ある一定の実施形態において、上記フォーム配合剤は、座席用フォームに用いられるのに好適な快適特性を有することを特徴とする。
Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,1997に見出され得る。ある一定の実施形態において、A側処方物は、本明細書の終わりに見られるタイトル「イソシアネート試薬」の別表Bに記載されているイソシアネート試薬の1つ以上を含有する。
a)CO2及び1つ以上のエポキシドのコポリマーを含むポリカーボネートポリオールを、過剰のポリイソシアネート(またはその反応性等価物)と反応させて、イソシアネート末端ポリカーボネートポリオールを付与するサブステップ、ならびに
b)イソシアネート末端ポリカーボネートポリオールをフォーム組成物のイソシアネート成分に添加するサブステップ。
さらなる成分をA−及び/またはB側処方物(例えば、触媒、発泡剤、顔料、安定剤、難燃剤、セルオープナー、界面活性剤、反応性希釈剤、抗菌剤など)に添加すること;
A側及びB側成分を加熱、冷却、混合または合わせること;ならびに
フォーム配合剤を成形、押出、発泡、噴霧、加熱、硬化、エージングまたは他の場合には処理すること;
を挙げることができる。
別の態様において、本発明は、高強度ポリウレタンフォーム組成物を包含する。ある一定の実施形態において、本発明組成物は、所定の密度において向上された強度、または良好な快適特性と組み合わせたより高い圧縮力撓みを含む、予想外の特性の組み合わせを有する。これらのフォーム組成物は、フォーム産業において満たされていない要件を満足させており、該組成物が、高強度または良好な摩耗特性が低密度または低コストフォームへの所望と現在において比較検討される必要がある用途において大きな価値を有すると予想される。
Polymers” Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,1997に見出され得る。ある一定の実施形態において、本発明フォームは、上記ポリオール処方物のいずれかと、本明細書の終わりに見られるタイトル「イソシアネート試薬」の別表Bに記載されているイソシアネート試薬の1つ以上を含有するA側処方物との反応生成物を含む。
ある一定の実施形態において、本発明の組成物は、1つ以上のエポキシド及び二酸化炭素の共重合から誘導されるポリカーボネートポリオールと組み合わされたポリエーテルポリオールを含むB側組成物から誘導される高強度軟質ポリウレタンフォーム組成物を含む。ある一定の実施形態において、ポリカーボネートポリオールは、最終のB側組成物が100部のポリエーテルポリオールを基準にして約1重量部〜約100重量部のポリカーボネートポリオールを含有するような量で存在する。ある一定の実施形態において、ポリカーボネートポリオールは、ポリカーボネートポリオールが、得られるB側処方物において100部のポリエーテルポリオールを基準にして約5部、約10部、約20部、約30部、約40部、約60部、約80部、または約100部を含むような量で存在する。ある一定の実施形態において、脂肪族ポリカーボネートポリオールは、ポリ(プロピレンカーボネート)を含む。ある一定の実施形態において、当該脂肪族ポリカーボネートポリオールは、ポリ(エチレンカーボネート)を含む。ある一定の実施形態において、当該脂肪族ポリカーボネートポリオールは、ポリ(エチレン−コ−プロピレンカーボネート)を含む。
粘弾性(VE)フォームは、低分子量の疎水性ポリオール、プロピレンオキシド及びエチレンオキシドから生成される高分子量のポリオール、ならびに低分子量鎖延長剤の混合物を用いて生成される典型的には水発泡フォームである。これらのフォームは、オープンセル構造を促進する比較的低いイソシアネート指数で通常は生成される。発泡率とオープンセル形態とを平衡させるために、これらのフォームならびに種々の界面活性剤の調製において、高レベルの親水性のオキシエチレン基を有するポリオールが用いられる。軟質(柔軟)フォームを生成するために、VEフォームの生成において、イソシアネート、例えば、TDIまたは4,4’−及び2,4’−MDIの混合物が典型的には用いられる。炭酸カルシウムまたは他の充填剤がこれらの処方物に添加されて、密度(及び耐荷重特性)を増加させかつ粘着性を低減させることもできる。
D3574−08試験Eによって測定される)破断点引張強度;(ASTM D3574−08試験Fによって測定される)引裂強度;(ASTM D3574−08試験Cによって測定される)圧縮力撓み(CFD);ならびに(ASTM D3574−08試験Kによって測定される)140℃22時間の乾熱エージング後の引張強度及び伸びのうち1つ以上の特性が、ポリカーボネートポリオール添加剤を用いずに処方される対応する参照フォームのものと比較して向上されることを特徴とする。
別の態様において、本発明は、新規の物性の組み合わせを有するフォーム組成物を包含する。ある一定の実施形態において、本発明は、ポリエーテルポリオールを実質的に含むB側混合物とMDIまたはTDIの1つ以上を含むA側混合物との反応生成物を含む軟質ポリウレタンフォームであって、以下の組み合わせを有することを特徴とする:
ASTM D 3574−08試験Aによる40kg/m3未満の密度;
ASTM D 3574−08試験Cによる1psi(または3kPa)超の65%におけるCFD;及び
2.0〜3.0のSAG因子(65%圧縮におけるCFDを25%圧縮におけるCFDで除算することによってASTM D 3574−08試験Cから得られる);
フォームを提供する。
別の態様において、本発明は、過剰のポリイソシアネートと上記脂肪族ポリカーボネートポリオールのいずれかとの反応によって誘導されるイソシアネート末端ポリオールを包含する。かかる組成物は、ポリウレタンフォーム配合剤のA側処方物に組み込まれて、向上した強度を付与することができる。スキーム1は、かかる材料がどのようにして作製され得るかの代表例を示す:
以下に、本発明の原理による高強度軟質ポリウレタンフォームの配合を示す。これらの材料は、本明細書に定義された脂肪族ポリカルボナートポリオール添加剤を用いて作製された。具体的には、本明細書の以降に「ノボマーポリオール」と称され、以下の配合で用いられる該脂肪族ポリカルボナートポリオールは、以下の特性を有する:
原材料
この評価で用いられた原材料のリストを、表1に示す。ノボマーポリオールをはじめとする材料は全て、供給業者から受け取ったままの状態で使用した。
ル化グリセロール)を、反応性セルオープナーとして用いた。ジエタノールアミンを、共触媒及び架橋剤として用いた。
フリーライズ水発泡性フォームを、ポリ−G 85−29ポリオールと適合性がある、それぞれ5%、10%、15%、20%、及び25%のノボマー58−103C及びノボマー74−276ポリオールを用いて調製した(表2〜4)。フォームは全て、2,4’−MDIリッチ・イソシアネートであるモンドール(Mondur)MRS−2を用いてイソシアネート指数90で調製した(表3〜5)。
て、そして用いずに調製した。
− フォーム密度(テストA)
− ボールリバウンドによる反発性(テストH)
− 破断点引張強度(テストE)
− 破断伸び(テストE)
− 引裂強度(テストF)
− CFD、圧縮力撓み(テストC)
− ヒステリシス(手順B − CFDヒステリシス損失)
− 乾燥一定撓み圧縮永久ひずみ(テストD)
− 湿潤一定撓み圧縮永久ひずみ(テストD&湿潤熱老化、テストL)
− 140℃で22時間の乾燥熱老化の後の引張強さ及び伸び(改変加熱老化テストK)
ポリオールの反応性
ポリウレタンフォームを、モデルHR軟質フォーム配合剤中の従来のポリオール ポリ−G 85−29の代替として、5%、10%、15%、20%及び25%で調製した。ポリ−G 85−29のドロップイン交換としてPPCポリオール58−103−Cポリオールを参照フォーム配合剤に導入した場合、クリームタイム、ゲルタイム、及びライズタイムとして測定された反応プロファイル(フォーミングプロファイル)に有意な影響を及ぼさなかった。しかしフォームは、調製後にクローズドセル構造及び収縮を示した(表3A)。触媒の調整後及びジエタノールアミン(反応性触媒/架橋剤)の量を1重量部から2重量部に増加させた後に、オープンセル構造を有する安定したフォームが得られた(表3A及び3B)。
ノボマーポリオールを基剤とするフリーライズフォームは、単独のポリオールとしてポリ−G 85−29ポリオールを用いて調製された参照フォーム、並びに10%及び25%グラフトポリオール スペシフレックスNC−701と共に調製された参照フォームと類似の白色を示した。ノボマーポリオールを有するフォームの見かけのセル構造は、均一であり、参照フォームと類似していた。
** SAG因子:65%でのCFD/25%でのCFD及び50%でのCFD/25%でのCFD
** SAG因子:65%でのCFD/25%でのCFD及び50%でのCFD/25%でのCFD
** SAG因子:65%でのCFD/25%でのCFD及び50%でのCFD/25%でのCFD
** SAG因子:65%でのCFD/25%でのCFD及び50%でのCFD/25%でのCFD
グラフトポリオール(スペシフレックスNC−701)を用いて調製された参照フリーライズフォームもまた、ベースポリオール(ポリ−G 85−29)を単独のポリオールとして用いて調製された参照フォームに比較して、若干低い反発性及び若干高いヒステリシスを示した(表3A及び5)。グラフトポリオールを基剤とするフォームに比較して、ノボマーポリオールを基剤とするフォームは、同じ荷重で若干低い反発性及び若干高いヒステリシスを示した(表3B、4、及び5)。
ノボマーポリオールの反応性は、参照ポリオールのポリ−G 85−29及びグラフトポリオールであるスペシフレックスNC−701の反応性と同等であった。しかし、オープンセル構造を得るためには、触媒及びジエタノールアミン量の若干の調整(反応性触媒/架橋剤)が、必要であった。
以下に、本発明の原理に従う粘弾性ポリウレタンフォームの配合を示す。これらの材料は、本明細書に定義された脂肪族ポリカルボナートポリオール添加剤を用いて作製された。具体的には、本明細書の以降に「ノボマーポリオール」と称され、以下の配合で用いられる該脂肪族ポリカルボナートポリオールは、以下の特性を有する:
この評価で用いられた原材料のリストを、表1Bに示す。ノボマーポリオールをはじめとする材料は全て、受け取ったままの状態で使用した。
フリーライズ水発泡性フォームを、石油系の市販ポリオールの代わりに0%、10%、及び20%のノボマー58−103C、ノボマー74−217及びノボマー74−277ポリオールを用いて調製した。VEフォームも、石油を基剤とする市販のポリオールの代わりに最大30%及び45%レベルの3種のノボマーポリオールの混合物を用いて調製した(表2B〜5B)。参照VEフォーム及びノボマーポリオールを基剤とするVEフォームは、充填剤としてのCaCO3も用いて調製した(表2B〜5B)。
− フォーム密度(テストA)
− ボールリバウンドによる反発性(テストH)
− 破断点引張強度(テストE)
− 破断伸び(テストE)
− 引裂強度(テストF)
− CFD、圧縮力撓み(テストC)
− ヒステリシス(手順B − CFDヒステリシス損失)
− 乾燥一定撓み圧縮永久ひずみ(テストD)
− 湿潤一定撓み圧縮永久ひずみ(テストD&湿潤熱老化、テストL)
測定した。以下の測定パラメータを利用した:
・ 試料の寸法 2インチ×2インチ×1インチ
・ インデンター・フット(Indentor Foot)の面積:64mm2
・ 速度:500mm/分
・ 押込み:80%
・ 保持時間:60秒
・ −80〜+200℃の温度率(temperature rate)、1分あたり20℃の加熱速
度での窒素下のDSC(TAインスツルメント(TA Instrument)のDSC Q10)
・ −80〜+130℃の温度率、1分あたり3℃の加熱速度での窒素下のDMA(TAインスツルメントのDMA 2980)
モデルVEフォーム配合は、3種の異なる市販ポリエーテルトリオール、つまりそれぞれ等価重量約236、約468及び約1603のポリ−G 30−240、ポリ−G 76−120、及びポリ−G 85−34を基剤とした(表1B〜5B)。等価重量約416のエトキシル化グリセロールであるルマルズPOE26を、セルオープニングポリオールとして用いた(表1B〜5B)。ジエチレングリコール(DEG)を、鎖延長剤として用いた。ダブコ33LV及びニアックスA−1を、触媒として用いた。ダブコ33LV触媒は、ゲル化反応(イソシアネートとポリオールとの反応)及び泡化反応(イソシアネートと水との反応)を促進する。ニアックスA−1は、泡化触媒である。
25%、50%及び65%の撓みでの圧縮力撓み(CFD)は、ノボマーポリオールの導入により上昇した(表2B〜5B及び図6、10、12及び15)。密度に関して標準化したCFD値から、ノボマーポリオールでのフォームが、参照フォームに比較して高いCFD(より良好な耐荷重特性)を有することが明確に示される(表2B〜5B及び図7、10、13、及び16)。CFDのグラフを、図6〜19に示す。
選択されたフォームのDMA及びDSCのグラフを、図18〜23に示す。DMA及びDSCのグラフの転移を、次のページの表に要約している。
VE配合剤中のノボマーポリオールの反応性は、この試験で用いられた参照ポリオールの反応性と同等であった。PUシステムの反応性は、セルオープニングポリオールをはじめとする、この試験で用いられた市販のポリオールのいずれかの10%及び20%ドロップイン交換の後に、有意な影響を受けなかった。PUシステムの反応性は、市販のポリオールを3種のノボマーポリオールの混合物で30%及び45%のドロップイン交換を行った後に、有意な影響を受けなかった。ノボマーポリオールによりオープンセルフォームを得るのに、触媒の調整は必要なかった。
以下に、本発明の原理に従って調製された高強度TDI系ポリウレタンフォームの配合及び特性を示す。これらの材料は、座席用フォームに適用するための適合性を評価するために作製された。TDIフォームは、本明細書に定義された脂肪族ポリカルボナートポリオール添加剤を用いて作製された。具体的には、本明細書の以降に「ノボマーポリオール」と称され、以下の配合で用いられる該脂肪族ポリカルボナートポリオールは、以下の特性を有する:
この評価で用いられた原材料のリストを、表Ex3−1a及びEx3−1bに示す。ノボマーポリオールをはじめとする材料は全て、供給業者から受け取ったままの状態で使用した。
フォーミング実験において、高反発軟質フォームを目的とする配合を、参照として使用した。この配合は、ポリ−G 85−29エチレンオキシドを先端とするポリエーテルトリオール(ポリオール)と、触媒活性のある高官能性EOキャップ・ポリエーテルポリオールであるボラノール−ボラクティブ6340との混合物を基剤とする。スペシフレックスNC−701を、グラフト化ポリエーテルポリオールとして用いた。ルマルズPOE26(エトキシル化グリセロール)を、反応性セルオープナーとして用いた。ジエタノールアミンを、共触媒及び架橋剤として用いた。
フリーライズ水発泡性フォームを、0%、10%、及び20%のスペシフレックスNC−701グラフトポリオールによりイソシアネート指数90で調製した(表Ex3−2〜Ex3−5)。参照成形フォームは、0%、10%、15%、20%、及び25%のスペシフレックスNC−701グラフトポリオールで調製した(表Ex3−6〜Ex3−10)
− フォーム密度(テストA)
− ボールリバウンドによる反発性(テストH)
− 破断点引張強度(テストE)
− 破断伸び(テストE)
− 引裂強度(テストF)
− CFD、圧縮力撓み(テストC)
− ヒステリシス(手順B − CFDヒステリシス損失)
− 乾燥一定撓み圧縮永久ひずみ(テストD)
− 湿潤一定撓み圧縮永久ひずみ(テストD&湿潤熱老化、テストL)
− 140℃で22時間の乾燥熱老化の後の引張強さ及び伸び(改変加熱老化テストK)
ポリオールの相溶性
24時間後、ノボマーPPC−2kd−PEOLポリオールは、ポリ−G85−29ポリオールとボラノール6340ポリオールとの50/50混合物と、最大25%レベルまで相溶性があった。
ポリ−G 85−29及びボラノール・ボラクティブ6340のドロップイン交換として、4種の異なるノボマーポリオールを参照フォーム配合剤に導入した場合、クリームタイム、ゲルタイム、及びライズタイムとして測定された反応プロファイル(フォーミングプロファイル)に有意な影響を及ぼさなかった(表Ex3−2〜Ex3−5)。触媒の調整は、必要でなかった。
ノボマーポリオールを基剤とするフリーライズフォームは、グラフトポリマーであるスペシフレックスNC−701を用いて、又は用いずに調製された参照フォームと類似の白色を示した。ノボマーポリオールを有するフォームの見かけのセル構造は、均一であり、参照フォームと類似していた。
この試験では、フリーライズフォームは、ほとんどが、エポキシド−CO2系ポリオールの反応性及びフォーミングプロファイルへの影響を評価するために調製された。フリーライズTDIフォームは、同レベルのノボマーポリオールで調製されたMDI系HRフォーム(実施例1)に比較して、有意に高い反発性を示した。10%及び25%ノボマーポリオール74−276を用いて調製されたMDI系フォームは、それぞれ49%及び36%の反発性を示した。10%及び26.9%の同じポリオールを基剤とするTDIフォームは、53%及び42%の反発性を示した。10%及び16.7%ノボマーポリオール58−103を用いて調製されたTDIフォームは、それぞれ55%及び45%の反発性を示し、10%及び15%の同じポリオールを用いて調製されたMDIフォームは、43%及び39%の反発性を示した。
先に記載された成形フォームの密度は、およそ2.4pcf(約38kg/m3)であり、これはクライスラー材質標準MS−DC−649に従う座席適用のためのタイプIV
HRフォームの範囲内である(図33)。2つのタイプの成形フォームも、密度3.5pcf(〜56kg/m3)を目的として調製された。20%ポリオール74−176(表Ex3−8Aの名称6B)及び15%ポリオール80−148(表Ex3−10の名称7B)を基剤とする両方のフォームは、より低い密度で調製されたフォームに比較して、高いCFD特性、高い引張強さ及び高い引裂強度を示した。より重要なこととして、両方のフォームは、低いヒステリシス損失、並びに低い湿潤及び乾燥圧縮永久ひずみを示した(表Ex3−8A及びEx3−10)。
ポリ−G 85−29及びボラノール・ボラクティブ6340のドロップイン交換として4種の異なるノボマーポリオールを4種の参照フォーム配合剤に導入した場合、クリームタイム、ゲルタイム、及びライズタイムとして測定された反応プロファイル(フォーミングプロファイル)に有意な影響を及ぼさなかった。
前述の事柄は、本発明の特定の非限定的実施形態の記載であった。したがって本発明の実施形態が、本発明の原理の適用の例示に過ぎないことが理解されなければならない。本明細書において例示された実施形態の詳細を参照することは、特許請求の範囲を限定するものではなく、実施形態自体は、本発明の本質と見なされる特色を列挙するものである。
この節は、本発明の方法及び組成物において有用性を有する脂肪族ポリカルボナートポリオールの幾つかを説明する。本明細書において参照される脂肪族ポリカルボナートポリオールは、1つ以上のエポキシドと二酸化炭素との共重合により得られる。適切なポリオールの例及びそれを作製する方法は、全体が参照により本明細書に取り込まれるPCT国際公開第2010/028362号に開示されている。
R1、R2、R3、及びR4は、ポリマー鎖中の各出現において独立して、−H、フッ素、場合により置換されたC1−30脂肪族基、場合により置換されたC1−20ヘテロ脂肪族基、及び場合により置換されたC6−10アリール基からなる群から選択され、ここでR1、R2、R3、及びR4の任意の2つ以上は、場合により介入する原子と一緒になって、場合により1つ以上のヘテロ原子を含む、1つ以上の場合により置換された環を形成することができ;
Yは、各出現において独立して、−H、又は上記のような別の反応性末端基を含む部分の結合部位であり;
nは、各出現において独立して、約2〜約100の整数であり;
((Z))は、多価部分であり;
x及びyは、それぞれ独立して、0〜6の整数であり、xとyの合計は、2〜6となる)を有する脂肪族ポリカルボナートポリオールを含む。
約500g/mol〜約3,000g/molの平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも85%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q1で示されるポリ(エチレンカルボナート);
約500g/molの平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも85%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q1で示されるポリ(エチレンカルボナート);
約1000g/molの平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも85%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q1で示されるポリ(エチレンカルボナート);
約2,000g/molの平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも85%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q1で示されるポリ(エチレンカルボナート);
約3,000g/molの平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも85%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q1で示されるポリ(エチレンカルボナート);
約500g/mol〜約3,000g/molの平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも95%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q2で示されるポリ(プロピレンカルボナート);
約500g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも95%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q2で示されるポリ(プロピレンカルボナート);
約1,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも95%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q2で示されるポリ(プロピレンカルボナート);
約2,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも95%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q2で示されるポリ(プロピレンカルボナート);
約3,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも95%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q2で示されるポリ(プロピレンカルボナート);
約500g/mol〜約3,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも90%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q3で示されるポリ(エチレン−コ−プロピレンカルボナート);
約500g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも90%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q3で示されるポリ(エチレン−コ−プロピレンカルボナート);
約1,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも90%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q3で示されるポリ(エチレン−コ−プロピレンカルボナート);
約2,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも90%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q3で示されるポリ(エチレン−コ−プロピレンカルボナート);
約3,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも90%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q3で示されるポリ(エチレン−コ−プロピレンカルボナート);
約500g/mol〜約3,000g/molの数平均分子量(例えば、各nは、約4〜約16である)、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも95%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q4で示されるポリ(エチレンカルボナート);
約500g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも85%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q4で示されるポリ(エチレンカルボナート);
約1,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも85%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q4で示されるポリ(エチレンカルボナート);
約2,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも85%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q4で示されるポリ(エチレンカルボナート);
約3,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも85%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q4で示されるポリ(エチレンカルボナート);
約500g/mol〜約3,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも95%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q5で示されるポリ(プロピレンカルボナート);
約500g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも95%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q5で示されるポリ(プロピレンカルボナート);
約1,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも95%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q5で示されるポリ(プロピレンカルボナート);
約2,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも95%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q5で示されるポリ(プロピレンカルボナート);
約3,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも95%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q5で示されるポリ(プロピレンカルボナート);
約500g/mol〜約3,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも90%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q6で示されるポリ(エチレン−コ−プロピレンカルボナート);
約500g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも90%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q6で示されるポリ(エチレン−コ−プロピレンカルボナート);
約1,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも90%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q6で示されるポリ(エチレン−コ−プロピレンカルボナート);
約2,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも90%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q6で示されるポリ(エチレン−コ−プロピレンカルボナート);
約3,000g/molの数平均分子量、約1.25未満の多分散性指数、少なくとも95%のカルボナート結合、及び少なくとも98%の−OH末端基を有する式Q6で示されるポリ(エチレン−コ−プロピレンカルボナート);
からなる群から選択される。
Rqは、該ポリマー内での各出現においてに独立して、−H又は−CH3であり;
Raは、−H又は−CH3であり;
q及びq’は、独立して、約2〜約40の整数であり;
nは、上記、本明細書の実施例、及び実施形態に定義された通りである)を有する。
cは、ポリマー鎖における各出現において独立して、0〜6の整数であり;
dは、ポリマー鎖における各出現において独立して、1〜11の整数であり;
Rq、n、q、及びq’のそれぞれは、先に定義された通りであり、本明細書内の分類及び下位分類に記載される)を有する。
このセクションは、本発明の方法及び組成物において利用するポリイソシアネートのいくつかを記載する。本発明の組成物は、イソシアネート試薬またはこれらの反応生成物を含む。これらのイソシアネート試薬の目的は、脂肪族ポリカーボネートポリオールにおける反応性末端基と反応して、鎖延長及び/または架橋を通して、より高分子量の構造を形成することである。
別表C:添加剤
ある一定の実施形態において、本発明のB側混合物は、上記の脂肪族ポリカーボネートポリオールを、例えばポリウレタンフォーム組成物において常套的に用いられる1つ以上のさらなるポリオールと組み合わせて含む。さらなるポリオールが存在する実施形態において、かかるポリオールは、全ポリオール含量の最大で約95重量%を構成してよく、ポリオール混合物の残りは、上記セクションIならびに本明細書における実施例及び具体的な実施形態に記載されている1つ以上の脂肪族ポリカーボネートポリオールから構成されている。
よい。ポリエーテルとして、多価アルコール、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、ヒドロキノン、レゾルシノールグリセロール、グリセリン、1,1,1−トリメチロール−プロパン、1,1,1トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、1,2,6−ヘキサントリオール、a−メチルグルコシド、スクロース、及びソルビトールのアルキレンオキシド付加生成物が挙げられる。フェノール、例えば、ビスフェノールAとして一般的に公知の2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−プロパンから誘導される化合物も用語「多価アルコール」内に含まれる。ポリオール組成物において、少なくとも2つの第1級もしくは第2級アミン基を有する化合物、4つ以上の水酸基を有する多価アルコール、例えばスクロース、または少なくとも4つの水酸基を有する多価アルコールを使用する開始剤及び少なくとも2つの第1級もしくは第2級アミン基を有する化合物の混合物によって開始される少なくとも1つのポリオールが特に好ましい。アルキレンオキシドと縮合されていてよい好適な有機アミン開始剤として、芳香族アミン、例えば、アニリン、N−アルキルフェニレン−ジアミン、2,4’−、2,2’−、及び4,4’−メチレンジアニリン、2,6−または2,4−トルエンジアミン、隣接トルエンジアミン、o−クロロアニリン、p−アミノアニリン、1,5−ジアミノナフタレン、メチレンジアニリン、アニリン及びホルムアルデヒドの種々の縮合生成物、ならびに異性体ジアミノトルエン;ならびに脂肪族アミン、例えば、モノ−、ジ−、及びトリアルカノールアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、メチルアミン、トリイソプロパノールアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノブタン、及び1,4−ジアミノブタンが挙げられる。好ましいアミンとして、モノエタノールアミン、隣接トルエンジアミン、エチレンジアミン、及びプロピレンジアミンが挙げられる。本発明における使用に企図されるさらに別のクラスの芳香族ポリエーテルポリオールは、例えば、米国特許第4,883,826号;同第4,939,182号;及び同第5,120、815号に開示されている、「マンニッヒ」ポリオールと頻繁に呼ばれるマンニッヒ系ポリオール、フェノール/ホルムアルデヒド/アルカノールアミン樹脂のアルキレンオキシド付加物である。
ある一定の実施形態において、B側混合物は、ポリオール(及び存在する場合、水)とポリイソシアネートとの反応のための1つ以上の触媒を含有する。第3級アミン化合物及び有機金属化合物を含めた任意の好適なウレタン触媒が用いられてよい。例示的な第3級アミン化合物として、トリエチレンジアミン、N−メチルモルホリン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルエチレンジアミン、1−メチル−4−ジメチルアミノエチルピペラジン、3−メトキシ−N−ジメチルプロピルアミン、N−エチルモルホリン、ジエチルエタノールアミン、N−ココモルホリン、N,N−ジメチル−N’,N’−ジメチルイソプロピルプロピレンジアミン、N,N−ジエチル−3−ジエチルアミノプロピルアミンジメチルベンジルアミン、1,8−ジアザビシクロウンデカ−7−エン(DBU)、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)トリアザビシクロデセン(TBD)、及びN−メチルトリアザビシクロデセンが挙げられる。(MTBD)例示的な有機金属触媒として、有機水銀、有機鉛、有機鉄及び有機スズ触媒が挙げられ、これらの中でも有機スズ触媒が好ましい。好適なスズ触媒として、塩化第一スズ、カルボン酸のスズ塩、例えば、ジラウリン酸ジブチルスズ、ならびに他の有機金属化合物(例えば、米国特許第2,846,408号などに開示されている)が挙げられる。ポリイソシアネートの三量体化によりポリイソシアヌレートを生ずるための触媒、例えば、アルカリ金属アルコキシドが、本明細書において場合により使用されてもよい。かかる触媒は、ポリウレタンまたはポリイソシアヌレート形成速度を測定可能に増加させる量で用いられる。
ンタメチルジエチレントリアミン、DBUフェノール塩、ジメチルシクロヘキシルアミン、2,4,6−トリス(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノール(DMT−30)、1,3,5−トリス(3−ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−s−トリアジン、アンモニウム塩及びこれらの任意の化合物または処方物からなる群から選択される。
ある一定の実施形態において、本発明のB側混合物は、発泡剤を含有する。発泡剤は、化学発泡剤であってよく(典型的には、A側成分と反応してCO2または他の揮発性化合物を遊離させる分子)、または、物理発泡剤であってよい(典型的には、フォーム形成の際に揮発する低沸点を有する化合物。多くの発泡剤が当該分野において公知であり、従来の方法論に従って本発明のB側組成物に適用されてよい。発泡剤及び添加量の選択は、常套の実験事項であり得る。
ある一定の実施形態において、本発明のB側混合物は、イソシアネートに対して反応性の1つ以上の小分子を含む。ある一定の実施形態において、本発明B側混合物に含まれる反応性小分子は、アルコール、アミン、カルボン酸、チオール、及びこれらのいずれか2つ以上のの組み合わせからなる群から選択される、1つ以上の官能基を有する有機分子を含む。いくつかの実施形態において、非ポリマー性小分子は、1,000g/mol未満、または1,500g/mol未満の分子量を有する。
本発明のA側またはB側混合物は、上記成分に加えて、ポリウレタンフォーム技術の分野において公知である種々の添加剤を場合により含有していてよい。かかる添加剤として、限定されないが、相溶化剤、着色剤、界面活性剤、難燃剤、帯電防止化合物、抗菌剤、UV安定剤、可塑剤、及びセルオープナーを挙げることができる。
ある一定の実施形態において、本発明のB側混合物は、1つ以上の好適な着色剤を含む。多くのフォーム製品は、製造の際に色分けされ、製品グレードを特定して、黄変を隠し、または消費者製品を作製する。フォームを着色する歴史的方法は、常套の顔料または染料においてブレンドすることであった。典型的な無機着色剤は、二酸化チタン、酸化鉄及び酸化クロムを含んでいた。有機顔料は、アゾ/ジアゾ染料、フタロシアニン及びジオキサジン、ならびにカーボンブラックに由来していた。これらの着色剤が直面する典型的な課題として、高い粘度、摩耗傾向、フォーム不安定、フォームスコーチ、色の移動及び利用可能な色の限定された範囲が挙げられていた。ポリオール結合着色剤の開発における最近の進展は、以下に記載されている:
Miley, J. W.; Moore, P. D. “Reactive Polymeric Colorants For Polyurethane”, Proceedings Of The SPI-26th Annual Technical Conference; Technomic: Lancaster, Pa., 1981; 83-86
Moore, P. D.; Miley, J. W.; Bates, S. H.; “New Uses For Highly Miscible Liquid Polymeric Colorants In The Manufacture of Colored Urethane
Systems”; Proceedings of the SPI-27th Annual Technical/Marketing Conference; Technomic: Lancaster, Pa., 1982; 255-261
Bates, S. H.; Miley, J. W. “Polyol-Bound Colorants Solve Polyurethane
Color Problems”; Proceedings Of The SPI-30th Annual Technical/ Marketing Conference; Technomic: Lancaster, Pa., 1986; 160-165
Vielee, R. C.; Haney, T. V. “Polyurethanes”; In Coloring of Plastics;Webber, T. G., Ed., Wiley-Interscience: New York, 1979, 191-204
ある一定の実施形態において、本発明のB側混合物は、1つ以上の好適なUV安定剤を含む。芳香族イソシアネートに基づくポリウレタンは、光への暴露によるエージングの際に黄色の暗い影になる。ポリウレタン風化現象のレビューは、Davis, A.; Sims, D. Weathering Of Polymers; Applied Science: London, 1983, 222-237に提示され
ている。黄変は、大部分のフォーム用途には問題ではない。光保護剤、例えば、ヒドロキシベンゾトリアゾール、ジブチルチオカルバミン酸亜鉛、2,6−ジ−tert−ブチルカテコール、ヒドロキシベンゾフェノン、ヒンダードアミン及びホスファイトは、ポリウレタンの光安定性を改善するのに用いられている。色顔料も成功裏に用いられている。
ある一定の実施形態において、本発明のB側混合物は、1つ以上の好適な難燃剤を含む。低密度のオープンセル軟質ポリウレタンフォームは、大きな表面積及び高い空気透過性を有するため、十分な点火源及び酸素の適用により燃焼する。この可燃性を低減するのに難燃剤が添加される場合が多い。任意の具体的なフォームへの難燃剤の選択は、該フォームの意図される用役用途及び該用途を左右する付随の可燃性試験シナリオに左右される場合が多い。添加剤によって影響され得る可燃性の態様として、初期の点火性、燃焼速度及び発煙性が挙げられる。
暖かく湿度が高いある一定の条件下では、ポリウレタンフォームは、微生物による攻撃を受けやすい。これが懸念事項であるとき、細菌、酵母または菌類に対する添加剤が製造の際にフォームに添加される。ある一定の実施形態において、本発明のB側混合物は、1つ以上の好適な静菌剤を含む。
ある一定の実施形態において、本発明のB側混合物は、1つ以上の好適な可塑剤を含む。非反応性液体は、フォームを軟化させまたは粘度を低減させて、加工を改良するのに用いられている。軟化効果は、より低い等量のポリオールを用いることによって補償され得、これにより、より高度に架橋されたポリマー構造が得られる。これらの材料は、フォーム密度を増加させ、多くの場合、物性に悪い影響を及ぼす。
ある一定の実施形態において、本発明のB側混合物は、1つ以上の好適なセルオープナーを含む。いくつかのポリウレタンフォームにおいては、冷却の際に収縮しないフォームを得るためにセルオープナーを添加することが必要である。セルの開口を誘発する公知の添加剤として、シリコーン系消泡剤、ワックス、微粉化固体、液状ペルフルオロカーボン(perfluocarbon)、パラフィン油、長鎖脂肪酸、及び高濃度のエチレンオキシドを用い
て作製されたある一定のポリエーテルポリオールが挙げられる。
ある一定の実施形態において、本発明のB側混合物は、1つ以上の好適な帯電防止化合物を含む。いくつかの軟質フォームは、包装、衣類、及び静電荷の蓄積を最小限にするように電気抵抗を最小限にすることが望ましい他の用途において用いられる。このことは、イオン性金属塩、カルボン酸塩、リン酸エステル及びこれらの混合物の添加を通して常套的に達成されている。これらの剤は、本質的に導電性であることによって、または空気から水分を吸収することによってのいずれかで機能する。所望の最終結果は、フォームの表面抵抗を数桁低減させる。
ある一定の実施形態において、本発明のB側混合物は、1つ以上の好適な相溶化剤を含む。相溶化剤は、2つ以上の非混和性成分を一緒にして均一な液相を与えることを可能にする分子である。多くのかかる分子がポリウレタン業界において公知であり、アミド、アミン、炭化水素油、フタレート、ポリブチレングリコール、ウレアが挙げられる。
ある一定の実施形態において、本発明は、以下の項にあるように記載され得る。
1.ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物を含むポリウレタンフォーム組成物の耐荷重特性を増加させるための方法であって、ポリオール成分に、1つ以上のエポキシド及び二酸化炭素の共重合から誘導されるポリカーボネートポリオールを組み込むステップを含み、ポリカーボネートポリオールが、ポリオール成分中に存在する全ポリオールの約2重量%〜約50重量%の量で添加される、方法。
2.ポリオール成分が、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、脂肪族ポリオール、及びこれらのうちいずれか2つ以上の混合物からなる群から選択される1つ以上のポリオールを含む、項1に記載の方法。
3.ポリオール成分が、ポリエーテルポリオールを実質的に含む、項1に記載の方法。
4.ポリカーボネートポリオールが、ポリオール成分中に存在する全ポリオールの約5重量%〜約25重量%の量で添加される、項1に記載の方法。
5.ポリカーボネートポリオールが、ポリオール成分中に存在する全ポリオールの約2重量%〜約10重量%の量で添加される、項4に記載の方法。
6.ポリカーボネートポリオールが、ポリオール成分中に存在する全ポリオールの約10重量%〜約20重量%の量で添加される、項4に記載の方法。
7.ポリカーボネートポリオールが、ポリオール成分中に存在する全ポリオールの約20重量%〜約30重量%の量で添加される、項4に記載の方法。
8.ポリカーボネートポリオールが、ポリオール成分中に存在する全ポリオールの約30重量%〜約50重量%の量で添加される、項4に記載の方法。
9.添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物のASTM D3574に従って測定される圧縮力撓み(CFD)値が、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物のCFD値より大きい、項1に記載の方法。
10.添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物のCFD値が、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物のCFD値より少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%または少なくとも50%大きい、項9に記載の方法。
11.添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォームのCFD値が、添加されるポリカーボネートポリオールを用いない対応するフォームのCFD値より少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%または少なくとも50%大きい、項10に記載の方法。
12.CFD値が、比較されるフォーム組成物の密度に関して標準化される、項9〜11のいずれか一項に記載の方法。
13.添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物と、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物とが、実質的に同じ密度を有するように、フォーム組成物が処方される、項9〜11のいずれか一項に記載の方法。
14.フォーム組成物が、軟質ポリウレタンフォームを含む、項1に記載の方法。
15.フォーム組成物が、粘弾性ポリウレタンフォームを含む、項1に記載の方法。
16.フォーム組成物が、硬質ポリウレタンフォームを含む、項1に記載の方法。
17.添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物のASTM D3574に従って測定される密度が、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物の密度より低く、添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物のASTM D3574に従って測定される圧縮力撓み(CFD)値が、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物のCFD値より大きい、項1に記載の方法。
18.添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物の密度が、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物の密度より少なくとも10%低い、項18に記載の方法。
19.添加されるポリカーボネートポリオールを用いたフォームの密度が、添加されるポリカーボネートポリオールを用いない対応するフォームの密度より少なくとも20%低い、項18に記載の方法。
20.添加されるポリカーボネートポリオールを用いたフォームの密度が、添加されるポリカーボネートポリオールを用いない対応するフォームのCFD値より少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも40%または少なくとも50%大きい、項19に記載の方法。
21.添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物のCFD値が、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物のCFD値より少なくとも10%大きい、項17〜19のいずれか一項に記載の方法。
22.添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォームのCFD値が、添加されるポリカーボネートポリオールを用いない対応するフォームのCFD値より少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%または少なくとも50%大きい、項21に記載の方法。
23.ポリカーボネートポリオールが、構造:
24.ポリカーボネートポリオールが、構造:
25.R1が、各出現において、ポリマー鎖中にあり、独立して、−H、または−CH3である、項24に記載の方法。
26.ポリカーボネートポリオールが、約500g/mol〜約20,000g/molのMnを有することを特徴とする、項25に記載の方法。
27.ポリカーボネートポリオールが、約1,000g/mol〜約5,000g/molのMnを有することを特徴とする、項26に記載の方法。
28.ポリカーボネートポリオールが、約1,000g/mol〜約3,000g/molのMnを有することを特徴とする、項26に記載の方法。
29.ポリカーボネートポリオールが、約1,000g/mol、約1,200g/mol、約1,500g/mol、約2,000g/mol、約2,500g/molまたは約3,000g/molのMnを有することを特徴とする、項28に記載の方法。
30.脂肪族ポリカーボネートポリオールは、鎖端の98%超、99%超、または99.5%超が、イソシアネートに対して反応性の基であることを特徴とする、項25に記載の方法。
31.イソシアネートに対して反応性の鎖端が、−OH基を含む、項25に記載の方法。32.ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物を含むポリウレタンフォーム組成物であって、ポリオール成分が、1つ以上のエポキシド及び二酸化炭素の共重合から誘導されるポリカーボネートポリオールを含み、ポリカーボネートポリオールが、ポリオール成分中に存在する全ポリオールの約2重量%〜約50重量%の量で存在し、添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物のASTM D3574に従って測定される圧縮力撓み(CFD)値が、ポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物のCFD値より大きいことを特徴とする、ポリウレタンフォーム組成物。
33.ポリオール成分が、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、脂肪族ポリオール、及びこれらのうちいずれか2つ以上の混合物からなる群から選択される1つ以上のポリオールを含む、項32に記載のポリウレタンフォーム組成物。
34.ポリオール成分が、ポリエーテルポリオールを実質的に含む、項32に記載のポリウレタンフォーム組成物。
35.ポリカーボネートポリオールが、ポリオール成分中に存在する全ポリオールの約5重量%〜約25重量%の量で存在する、項32に記載のポリウレタンフォーム組成物。
36.ポリカーボネートポリオールが、ポリオール成分中に存在する全ポリオールの約2重量%〜約10重量%の量で存在する、項32に記載のポリウレタンフォーム組成物。
37.ポリカーボネートポリオールが、ポリオール成分中に存在する全ポリオールの約10重量%〜約20重量%の量で存在する、項32に記載のポリウレタンフォーム組成物。38.ポリカーボネートポリオールが、ポリオール成分中に存在する全ポリオールの約20重量%〜約30重量%の量で存在する、項32に記載のポリウレタンフォーム組成物。39.ポリカーボネートポリオールが、ポリオール成分中に存在する全ポリオールの約30重量%〜約50重量%の量で存在する、項32に記載のポリウレタンフォーム組成物。40.ポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物のCFD値が、ポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物のCFD値より少なくとも10%大きい、項32に記載のポリウレタンフォーム組成物。
41.ポリカーボネートポリオールを用いたフォームのCFD値が、ポリカーボネートポリオールを用いない対応するフォームのCFD値より少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%または少なくとも50%大きい、項40に記載のポリウレタンフォーム組成物。
42.CFD値が、比較されるフォーム組成物の密度に関して標準化される、項40または41に記載のポリウレタンフォーム組成物。
43.添加されるポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物と、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物とが、実質的に同じ密度を有するように、フォーム組成物が処方される、項40または41に記載のポリウレタンフォーム組成物。
44.フォーム組成物が、軟質ポリウレタンフォームを含む、項32に記載のポリウレタンフォーム組成物。
45.フォーム組成物が、粘弾性ポリウレタンフォームを含む、項32に記載のポリウレタンフォーム組成物。
46.フォーム組成物が、硬質ポリウレタンフォームを含む、項32に記載のポリウレタンフォーム組成物。
47.ポリカーボネートポリオールを含むフォーム組成物のASTM D3574に従って測定された密度が、ポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物の密度より低い、項32に記載のポリウレタンフォーム組成物。
48.ポリカーボネートポリオールを含むフォームの密度が、添加されるポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物の密度より少なくとも10%低い、項47に記載のポリウレタンフォーム組成物。
49.添加されるポリカーボネートポリオールを用いたフォームの密度が、添加されるポリカーボネートポリオールを用いない対応するフォーム組成物のCFD値より少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%または少なくとも50%大きい、項47に記載のポリウレタンフォーム組成物。
50.測定されるCFD値が、ポリカーボネートポリオールを欠く対応するフォーム組成物のCFD値より少なくとも10%大きい、項47〜49のいずれかに記載のポリウレタンフォーム組成物。
51.ポリカーボネートポリオールを用いたフォームのCFD値が、添加されるポリカーボネートポリオールを用いない対応するフォームのCFD値より少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%または少なくとも50%大きい、項50に記載のポリウレタンフォーム組成物。
52.ポリカーボネートポリオールが、構造:
53.ポリカーボネートポリオールが、構造:
55.ポリカーボネートポリオールが、約500g/mol〜約20,000g/molのMnを有することを特徴とする、項54に記載のポリウレタンフォーム組成物。
56.ポリカーボネートポリオールが、約1,000g/mol〜約5,000g/molのMnを有することを特徴とする、項55に記載のポリウレタンフォーム組成物。
57.ポリカーボネートポリオールが、約1,000g/mol〜約3,000g/molのMnを有することを特徴とする、項55に記載のポリウレタンフォーム組成物。
58.ポリカーボネートポリオールが、約1,000g/mol、約1,200g/mol、約1,500g/mol、約2,000g/mol、約2,500g/molまたは約3,000g/molのMnを有することを特徴とする、項55に記載のポリウレタンフォーム組成物。
59.ポリカーボネートポリオールは、鎖端の98%超、99%超、または99.5%超が、イソシアネートに対して反応性の基であることを特徴とする、項55に記載のポリウレタンフォーム組成物。
60.イソシアネートに対して反応性の鎖端が、−OH基を含む、項59に記載のポリウレタンフォーム組成物。
61.ポリオール成分とポリイソシアネート成分との間の反応生成物を含む座席用フォームであって、ポリオール成分が、約5重量%〜約20重量%の、構造:
R1は、各出現において、ポリマー鎖中にあり、独立して、−H、または−CH3である;を有する第1の繰り返し単位を有するポリカーボネートポリオールを含み、
ポリカーボネートポリオールが、約1,000g/mol〜約5,000g/molのMnを有し;
ポリカーボネートポリオールは、鎖端の99%超が、イソシアネートに対して反応性である基であることを特徴とする、座席用フォーム。
62.イソシアネート成分とポリオール成分との間の反応生成物を含む粘弾性フォーム物品であって、ポリオール成分が、約5重量%〜約20重量%の、構造:
R1は、各出現において、ポリマー鎖中にあり、独立して、−H、または−CH3である;を有する第1の繰り返し単位を有するポリカーボネートポリオールを含み、
ポリカーボネートポリオールが、約1,000g/mol〜約5,000g/molのMnを有し;
ポリカーボネートポリオールは、鎖端の99%超が、イソシアネートに対して反応性である基であることを特徴とする、粘弾性フォーム物品。
後に切断及び破砕した。
** SAG因子:65%でのCFD/25%でのCFD及び50%でのCFD/25%でのCFD
後に切断及び破砕した。
** SAG因子:65%でのCFD/25%でのCFD及び50%でのCFD/25%でのCFD
** SAG因子:65%でのCFD/25%でのCFD及び50%でのCFD/25%でのCFD
** SAG因子:65%でのCFD/25%でのCFD及び50%でのCFD/25%でのCFD
以下に、本発明の原理に従う粘弾性ポリウレタンフォームの配合を示す。これらの材料は、本明細書に定義された脂肪族ポリカルボナートポリオール添加剤を用いて作製された。具体的には、本明細書の以降に「ノボマーポリオール」と称され、以下の配合で用いられる該脂肪族ポリカルボナートポリオールは、以下の特性を有する:
Claims (1)
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