JP2021017596A - 成形puフォーム物品 - Google Patents
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Abstract
【課題】少なくとも20時間の期間にわたる圧縮後に元の形状を復元するのに非常に適した成形PUフォーム物品を提供する。【解決手段】ポリウレタンフォームが、少なくとも1つの式(1a)の化合物及び少なくとも1つの式(1b)の化合物と少なくとも1つの発泡剤との存在下で、少なくとも1つのポリオール成分と少なくとも1つのイソシアネート成分との反応によって得られる、成形PUフォーム物品、好ましくはマットレス及び/又はクッションが記載される。【選択図】 なし
Description
本発明は、ポリウレタン(PU)フォームの分野に関する。本発明は、特に、成形PUフォーム物品、例えばマットレス及び/又はクッションの提供に関する。
成形PUフォーム物品、例えばポリウレタンフォーム含有マットレス及び/又はクッションは、従来技術で古くから知られており、世界中で用いられている。より大きな改善を達成しようとする試みは、これまで尽きることがない。最適化の必要性は現在まで十分に満たされていない。
成形PUフォーム物品に関する1つの問題は、その輸送及び保管である。成形PUフォーム物品、例えばマットレスは非常に嵩高く、そのため、空間面の配慮から、保管及び輸送のために圧縮されることが多く、特に圧縮かつ真空パックされることが多い。大手流通業者は、圧縮してロール状に巻いた形態でのマットレスの出荷を増やしている。
このような包装は、特にマットレスに広く使用されている。真空包装では、マットレスを、例えばプラスチック製のバッグに入れる。この予め包装したマットレスを、次いで、プレス機に入れ、バッグの一端を開放した状態で圧縮する。空気が抜ける。次いで、バッグの開放端を、気密するように溶接封止する。こうして得られた真空包装を、次いで、ロール状に巻いて外袋の中に入れる。外袋がマットレスをロール状に保つので、マットレスは再膨張できない。
圧延中に機械によって達成される程度までマットレスを平坦化するには、例えばマットレスに応じて40,000〜250,000Nの力を必要とする。これは、4〜25トンの質量によって加えられる重力に対応する。
すぐにわかるとおり、成形PUフォーム物品の圧縮に関連するこのような力は、材料の疲労を生じ得る。長時間の圧縮後でも元の寸法に復元できる成形PUフォーム物品を提供することは、非常に重要な問題である。
こうした状況を背景に、本発明は、少なくとも20時間の期間にわたる圧縮後に元の形状を復元するのに非常に適した成形PUフォーム物品、特にポリウレタンフォームを含むマットレス及び/又はクッション等を提供することを明確な目的とする。
本発明に関して、驚くべきことに、この目的は、本発明の対象物によって達成できることが判明した。
本発明は、成形PUフォーム物品、好ましくはマットレス及び/又はクッションであって、当該ポリウレタンフォームが、少なくとも1つの式(1a)の化合物及び少なくとも1つの式(1b)の化合物と、少なくとも1つの発泡剤との存在下で、少なくとも1つのポリオール成分と少なくとも1つのイソシアネート成分との反応によって得られることを特徴とし、
ここで式(1a)及び(1b)は次のように定義される:
ここで式(1a)及び(1b)は次のように定義される:
[式(1a)中:
Xは、酸素、窒素又はアミン(NR3又はNR3R4)、特に酸素を表し、
Yは、アミンNR8R9又はエーテルOR9、特にアミンNR8R9[式中、R8=メチル及びR9=アミノプロピルである]を表し、
R1,2は、1〜8個の炭素原子を有する同一又は異なる炭化水素基、フェニル、シクロヘキシル又は水素、好ましくはメチル、エチル、イソプロピル又は水素、特に好ましくはメチル又は水素、特にメチルを表し、
R3〜9は、1〜8個の炭素原子を有する同一又は異なる炭化水素基であり、任意にNH若しくはNH2基、フェニル、シクロヘキシル又は水素を有することができ、好ましくはメチル、エチル、イソプロピル、アミノアルキル又は水素、特に好ましくはメチル、アミノプロピル又は水素、特にメチル又はアミノプロピルを表し、
m=1〜4、好ましくは2及び3、特に2であり、
n=2であり、
i=0〜3、好ましくは0、1及び2、特に1であり、
但し、基X、Y又はR1〜9のうちの少なくとも1つは、ポリウレタンマトリックスと反応性である官能基、好ましくはイソシアネート反応性官能基、特に好ましくはNH又はOHを有することを条件とする]、
Xは、酸素、窒素又はアミン(NR3又はNR3R4)、特に酸素を表し、
Yは、アミンNR8R9又はエーテルOR9、特にアミンNR8R9[式中、R8=メチル及びR9=アミノプロピルである]を表し、
R1,2は、1〜8個の炭素原子を有する同一又は異なる炭化水素基、フェニル、シクロヘキシル又は水素、好ましくはメチル、エチル、イソプロピル又は水素、特に好ましくはメチル又は水素、特にメチルを表し、
R3〜9は、1〜8個の炭素原子を有する同一又は異なる炭化水素基であり、任意にNH若しくはNH2基、フェニル、シクロヘキシル又は水素を有することができ、好ましくはメチル、エチル、イソプロピル、アミノアルキル又は水素、特に好ましくはメチル、アミノプロピル又は水素、特にメチル又はアミノプロピルを表し、
m=1〜4、好ましくは2及び3、特に2であり、
n=2であり、
i=0〜3、好ましくは0、1及び2、特に1であり、
但し、基X、Y又はR1〜9のうちの少なくとも1つは、ポリウレタンマトリックスと反応性である官能基、好ましくはイソシアネート反応性官能基、特に好ましくはNH又はOHを有することを条件とする]、
[式(1b)中:
Xは、酸素、窒素、ヒドロキシル、アミン(NR3又はNR3R4)又は尿素(N(R5)C(O)N(R6)又はN(R5)C(O)NR6R7)、特に尿素(N(R5)C(O)N(R6)又はN(R5)C(O)NR6R7)又は窒素を表し、
Yは、アミン(NR8R9)又はエーテル(OR9)、特にアミン(NR8R9)[式中R8及び9=メチルである]を表し、
R1,2は、1〜8個の炭素原子を有する同一又は異なる炭化水素基であり、任意にOH基、フェニル、シクロヘキシル又は水素を有することができ、好ましくはメチル、エチル、イソプロピル、−C2H3(OH)CH3、−C2H4OH又は水素、特に好ましくはメチル、−C2H3(OH)CH3、−C2H4OH又は水素、特にメチル又は水素を表し、
R3〜9は、1〜8個の炭素原子を有する同一又は異なる炭化水素基であり、任意にOH若しくはNH/NH2基、フェニル、シクロヘキシル又は水素を有することができ、好ましくはメチル、エチル、イソプロピル、−C2H3(OH)CH3、−C2H4OH、アミノアルキル又は水素、特に好ましくはメチル、−C2H3(OH)CH3、−C2H4OH、アミノプロピル又は水素、特に水素又はメチルを表し、
m=1〜4、好ましくは2及び3、特に3であり、
n=3であり、
i=0〜3、好ましくは0、1及び2、特に1又は2であり、
但し、基X、Y又はR1〜9のうちの少なくとも1つは、ポリウレタンマトリックスと反応性である官能基、好ましくはイソシアネート反応性官能基、特に好ましくはNH又はOHを有することを条件とする]、成形PUフォーム物品、好ましくはマットレス及び/又はクッションを提供する。
Xは、酸素、窒素、ヒドロキシル、アミン(NR3又はNR3R4)又は尿素(N(R5)C(O)N(R6)又はN(R5)C(O)NR6R7)、特に尿素(N(R5)C(O)N(R6)又はN(R5)C(O)NR6R7)又は窒素を表し、
Yは、アミン(NR8R9)又はエーテル(OR9)、特にアミン(NR8R9)[式中R8及び9=メチルである]を表し、
R1,2は、1〜8個の炭素原子を有する同一又は異なる炭化水素基であり、任意にOH基、フェニル、シクロヘキシル又は水素を有することができ、好ましくはメチル、エチル、イソプロピル、−C2H3(OH)CH3、−C2H4OH又は水素、特に好ましくはメチル、−C2H3(OH)CH3、−C2H4OH又は水素、特にメチル又は水素を表し、
R3〜9は、1〜8個の炭素原子を有する同一又は異なる炭化水素基であり、任意にOH若しくはNH/NH2基、フェニル、シクロヘキシル又は水素を有することができ、好ましくはメチル、エチル、イソプロピル、−C2H3(OH)CH3、−C2H4OH、アミノアルキル又は水素、特に好ましくはメチル、−C2H3(OH)CH3、−C2H4OH、アミノプロピル又は水素、特に水素又はメチルを表し、
m=1〜4、好ましくは2及び3、特に3であり、
n=3であり、
i=0〜3、好ましくは0、1及び2、特に1又は2であり、
但し、基X、Y又はR1〜9のうちの少なくとも1つは、ポリウレタンマトリックスと反応性である官能基、好ましくはイソシアネート反応性官能基、特に好ましくはNH又はOHを有することを条件とする]、成形PUフォーム物品、好ましくはマットレス及び/又はクッションを提供する。
更なる慣用添加剤、活性物質及び補助剤も、任意に有利に用い得ることは理解されよう。マットレスは、本発明に関連して、特に非常に好ましい。これは、以下の好ましい実施形態の全てにも有利に当てはまる。
したがって、式(1a)及び(1b)の化合物を使用してこのように提供される成形PUフォーム物品は、少なくとも20時間の期間にわたる長時間の圧縮後でも元の形状を復元するのに非常に適している。
更なる利点は、関連する成形PUフォーム物品は、アミン放出に関して、特に低放出であることである。
本発明の文脈において、アミンに関する「低放出」は、具体的にはマットレス及び/又はクッションを製造するため、好ましくはマットレスを製造するための軟質ポリウレタンフォームが、DIN規格DIN EN ISO 16000−9:2008−04に基づく試験室法によって適切に測定され、試験室装填の24時間後に≧0μg/m3〜≦40μg/m3、好ましくは≦10μg/m3、特に好ましくは≦5μg/m3のアミン放出量を有することを意味すると理解されるべきである。この方法は、欧州特許出願公開第3205680(A1)号、具体的には段落[0070]に詳細に記載されており、これを参照により本明細書に援用する。
更なる利点は、関連する成形PUフォーム物品は、CertiPur及び/又はVDA278のような放出規格にも適合し得ることである。CertiPurによる「低放出」は、揮発性有機物質の総放出量が、ISO16000−9及びISO16000−11の方法に従って測定したときに500μg/m3未満であることを意味すると理解されるべきである。VDA278による「低放出」は、PUフォームがDaimler Chrysler PB VWL 709の方法の規格に適合することを意味すると理解されるべきである。VDA278規格は、実施例にも記載されている。
PUフォーム(ポリウレタンフォーム)及びその製品は、当業者に周知であり、それ自体は更なる説明を必要としない。成形物品は、種々の形状の成形体である。好ましい形状は、例えば球形、立方形、円柱形等の幾何学形状である。成形PUフォーム物品は、ポリウレタンフォーム製のこのような成形体である。本発明に関連して特に好ましい成形PUフォーム物品は、マットレス及び/又はクッション、更にはフォームブロック全般である。
マットレス自体及びその製造は公知である。マットレスは、通常、例えばフォーム、ラテックス、天然産物を含むマットレスコア及び/又はスプリングコアと、マットレスを囲むカバーとからなる。対応する構成がクッションにも当てはまる。本出願の文脈において、マットレス及び/又はクッションという用語は、ポリウレタンフォーム製の少なくとも1つのセクションがマットレス及び/又はクッション中に存在することを意味すると理解されるべきである。これは、マットレス及び/又はクッションの少なくとも一部分は、ポリウレタンフォーム又は異なる複数のポリウレタンフォームからなることを意味する、と理解されることが好ましい。この部分は、マットレスの総重量及び/又はクッションの総重量に基づいて、少なくとも1重量%又は5重量%又は25重量%、好ましくは少なくとも50重量%、特に少なくとも75重量%を占めることができる。マットレス及び/又はクッションは、カバー以外の全体がポリウレタンフォームからなることも可能である。
ポリウレタンフォームの製造は、それ自体は公知である。ポリウレタンフォームは、重付加反応において、少なくとも1つの発泡剤(例えば水)の存在下、少なくとも1つのポリオール成分と少なくとも1つのイソシアネート成分との試行及び試験された反応によって形成される。この反応が、各場合についても上に定義した少なくとも1つの式(1a)の化合物及び少なくとも1つの式(1b)の化合物の存在下で実施されることが、本発明にとって不可欠である。
本発明の好ましい実施形態において、本発明によるポリウレタンフォームは、好ましくは熱硬化軟質ポリウレタンフォーム、低温硬化性軟質ポリウレタンフォーム又は粘弾性軟質ポリウレタンフォーム等の軟質ポリウレタンフォームであり、又はこれらの軟質フォームの組み合わせ、例えば、これらの軟質フォームのうち2つ又は3つが使用される。上記の各軟質フォームの種類の区別は、それ自体当業者に公知であり;当該分野で相応に確立された周知の技術用語であるが、それにもかかわらず本明細書で簡単に説明する。
低温硬化性軟質フォーム製造において、熱硬化軟質フォームとの決定的な違いは、高反応性のポリオールと、任意に低分子量架橋剤も用いられることであり、ここで架橋剤は高官能性イソシアネートによって機能すると想定される。従って、イソシアネート基とヒドロキシ基の反応は、早ければフォームの膨張段階(−NCOとH2OからのCO2生成)で起こる。この急速なポリウレタン反応は、通常、粘度上昇の結果として、発泡工程においてフォームに比較的高い固有安定性をもたらす。低温硬化性軟質ポリウレタンフォームは、通常、その外側帯の安定化が重要な役割を果たす高弾性フォームである。その高い固有安定性から、セル(気泡)は一般に、発泡操作の終了時には十分に開放しておらず、更に機械的に押し潰す必要がある。押潰しに必要な力(「force to crush」(FTC))は、オープンセル(連続気泡)含有量の指標を与える。オープンセル含有量が高く、低い押潰し力しか必要としないフォームが一般的に望ましい。金型発泡において、低温硬化性軟質ポリウレタンフォームは、熱硬化軟質ポリウレタンフォームと対照的に、より低い温度、例えば≦90℃の温度で製造される。
オープンセル軟質ポリウレタンフォームは、通常、1〜250mm水柱の範囲、特に1〜50mm水柱の範囲の気体透過性(「気孔率」とも呼ばれる)を有する(好ましくは、フォーム試料を通過する際の圧力差を測定することにより決定される)。この目的のために、例えば、厚さ5cmのフォームディスクを平滑な台座上に配置する。このフォームプレート上に、重量800g(10cm×10cm)で、中心孔(直径2cm)及びホース接続部を有するプレートを配置する。8L/分の一定の空気流を中心孔を通してフォーム試料に流す。フォームのクローズドセルが多いほど圧力が高くなり、水柱表面が下方に押され、測定値が大きくなる。
熱硬化軟質フォームは、通常、用途に応じて、8〜80kg/m3のフォーム密度を有する。特に高品質マットレスの製造のための低温硬化性軟質フォームは、通常25〜80kg/m3の密度範囲で製造される。特に、そのようなフォームをマットレス、マットレス構成要素、及び/又はクッションとして使用する場合、当該フォームは、消費者の地域的需要及び必要性、要求及び好みに応じて区別される。
低温硬化性軟質フォームの重要な特徴は、高い反発弾性(「ボールリバウンド」(BR)又は「弾性」とも呼ばれる)である。反発弾性を測定する方法は、例えば、DIN EN ISO 8307:2008−03に記載されている。この試験では、一定の質量を有する鋼球を特定の高さから試験片上に落下させ、次いで、落下高さに対する反発高さを%単位で測定する。低温硬化性軟質フォームの場合、典型的な値は、通常、≧55%の範囲である。従って、低温硬化性軟質フォームは、しばしばHRフォーム(HR:High Resilience(高弾性))とも呼ばれる。比較すると、熱硬化軟質ポリウレタンフォームは、通常15%〜60%以下の反発値を有する。
特異な分類のポリウレタンフォームは、粘弾性フォームのポリウレタンフォームである。これらは「メモリーフォーム」としても知られており、低反発弾性(好ましくは<10%)と、圧縮後の緩やかな復元(好ましくは2〜10秒の復元時間)の両方を示す。この種の材料は、従来技術において周知であり、特にそのエネルギー吸収特性と吸音特性でも高く評価されてもいる。典型的な粘弾性フォームは、通常、従来の軟質ポリウレタンフォームと比較して、気孔率が低く、かつ密度が高い(又はフォーム密度(FD)が高い)。クッションのフォーム密度は、通常30〜50kg/m3であり、従って粘弾性フォームの典型的な密度スケールの下限にあり、一方でマットレスの密度は通常40〜130kg/m3である。
従来のポリウレタンフォームでは、重合中に硬質相と軟質相(低ガラス転移温度)が交互に配置され、互いに自発的に分離して「バルクポリマー」内に形態学的に異なる相を形成する。このような材料は、「相分離した」材料とも呼ばれる。これに関連して、粘弾性ポリウレタンフォームは、上記の相分離が起こったとしても不完全にしか起こらない特殊な場合である。粘弾性フォームの場合、ガラス転移温度は、好ましくは−20℃〜+15℃の範囲であり、一方、熱硬化軟質ポリウレタンフォーム及び低温硬化性軟質ポリウレタンフォームのガラス転移温度は、対照的に、通常−35℃未満である。主としてポリマーのガラス転移温度に基づくこのような「構造的粘弾性」は、圧縮空気の効果に起因する(主に)オープンセルを有するポリウレタンフォームの粘弾性とは区別されるべきである。これは、後者の場合は、実質的にクローズドのセル、すなわち小さな開口部のみを有するセルがフォーム材料内に存在するためである。開口部のサイズが小さいために、空気が圧縮後徐々にしか戻らず、結果として復元が遅くなる。
様々な軟質ポリウレタンフォームは、フォーム密度に応じて分類されるだけでなく、しばしば、特定の用途のために耐荷重能力とも呼ばれるその圧縮強度に応じても分類される。従って、熱硬化軟質ポリウレタンフォームのDIN EN ISO 3386−1:2015−10に準拠するCLD(圧縮荷重たわみ)40%の圧縮強度は、通常、2.0〜8.0kPaの範囲である。低温硬化性軟質フォームは一般に2.0〜5.0kPa、より具体的には2.5〜4.5kPaの値を有するが、粘弾性ポリウレタンフォームは通常0.1〜5.0kPa、より具体的には0.5〜3.0kPaの値を有する。
本発明の好ましい実施形態では、本発明に従って使用されるポリウレタンフォーム、特に軟質ポリウレタンフォームは、反発弾性、フォーム密度、及び/又は気孔率(任意にフォームを押潰した後、特に低温硬化性軟質ポリウレタンフォームの場合)に関して、以下の好適な特性を有する。すなわち、DIN EN ISO 8307:2008−03に準拠して測定された反発弾性率が1〜80%、及び/又はフォーム密度が5〜150kg/m3、及び/又は気孔率が1〜250mm水柱、特に1〜50mm水柱である。上記のとおり、反発弾性、フォーム密度、及び/又は気孔率に関する3つの基準を全て満たすことが特に好ましい。特に、本発明に従って使用される軟質ポリウレタンフォームは、DIN EN ISO 3386−1:2015−10に準拠するCLD40%の圧縮強度が0.1〜8.0kPaである。
熱硬化軟質ポリウレタンフォーム、低温硬化性軟質ポリウレタンフォーム及び粘弾性軟質ポリウレタンフォーム、並びにこれらの製造は、それ自体公知である。本発明の目的に適した熱硬化軟質ポリウレタンフォームは、特に、DIN EN ISO 3386−1:2015−10に準拠するCLD40%の圧縮強度が2.0〜8.0kPa、及び/又はDIN EN ISO 8307:2008−03に準拠して測定された反発弾性率が15〜60%、及び/又はフォーム密度が8〜80kg/m3、及び/又は気孔率が1〜250mm水柱、特に1〜50mm水柱である。可能性のある製造方法は、例えば欧州特許出願公開第2481770(A2)号又は欧州特許出願公開第2182020(A1)号に記載されている。本発明の目的に適した低温硬化性軟質ポリウレタンフォームは、特に、DIN EN ISO 3386−1:2015−10に準拠するCLD40%の圧縮強度が2.0〜5.0kPa、特に2.5〜4.5kPa、及び/又はDIN EN ISO 8307:2008−03に準拠して測定される反発弾性率が≧55%、及び/又はフォーム密度が25〜80kg/m3及び/又は気孔率(フォームを押潰した後)が1〜250mm水柱、特に1〜50mm水柱である。可能性のある製造方法は、例えば、欧州特許第1777252(B1)号に記載されている。本発明の目的に適した粘弾性軟質ポリウレタンフォームは、特に、ガラス転移温度が−20℃〜+15℃、及び/又はDIN EN ISO 3386−1:2015−10に準拠するCLD40%の圧縮強度が0.1〜5.0kPa、特に0.5〜3.0kPa、及び/又はDIN EN ISO 8307:2008−03に準拠して測定された反発弾性率が<10%、及び/又はフォーム密度が30〜130kg/m3、及び/又は気孔率(フォームを押潰した後)が1〜250mm水柱、特に1〜50mm水柱である。適用可能な製造方法は、例えば国際公開第2013/131710(A2)号に記載されている。ガラス転移温度は、動的機械分析(DMA)(DIN 53513:1990−03)又は示差走査熱量測定(DSC)(ISO 11357−2:2013)を使用して測定することができる。厳密に言うと、この温度は、特定の温度範囲に及ぶガラス転移領域である。報告されているガラス転移温度は平均値である。
本発明の成形PUフォーム物品、特に本発明のマットレスは、本発明の好ましい実施形態において、高さが少なくとも1cm〜50cm以下、幅が少なくとも20cm〜300cm以下、長さが少なくとも20cm〜300cm以下である。好ましい寸法は、例えば、高さが5cm〜40cmの範囲、幅が70cm〜200cmの範囲、長さが150cm〜220cmの範囲である。本発明の成形PUフォーム物品、特に本発明のクッションは、本発明の好ましい実施形態において、高さが少なくとも1cm〜40cm以下、幅が少なくとも15cm〜200cm以下、長さが少なくとも15cm〜200cm以下であり、ここで好ましい寸法は、例えば、高さが2cm〜30cmの範囲、幅が15cm〜50cmの範囲、長さが15cm〜50cmの範囲である。
本発明の更に好ましい実施形態では、成形PUフォーム物品はマットレスであり、好ましくはマルチゾーンマットレスの形態である。異なるゾーンは、特にそれぞれの硬度が異なる。このようなマルチゾーンマットレスとその製造は、それ自体公知である。マルチゾーンマットレスは商業的に広く販売されている。特に、マットレスは、マットレスの長手方向に延びて適切な幅が設けられた硬度の異なる7つまでのゾーンを有する。マットレスがその面積全体に分布する様々な硬度のゾーンを有し、該ゾーンが特に、マットレス内の切れ目及び/又は中空空間によって形成されているとき、これは本発明の好ましい実施形態を構成する。
本発明の更に好ましい実施形態では、成形PUフォーム物品は、低温硬化性ポリウレタンフォームマットレス、粘弾性軟質ポリウレタンフォームマットレス、熱硬化ポリウレタンフォームマットレス、ポリウレタンゲルフォームマットレス、ラテックスマットレス、又はボックススプリングマットレスである。これらの種類のマットレスは、当業者に公知であり、上記の名称で世界中に販売されている。熱硬化フォームマットレスは、通常、市場では単純化のためにフォームマットレスと呼ばれている。本発明の目的で使用されるマットレスという用語には、対応するマットレスカバー及び下敷きも包まれる。
本発明の好ましい実施形態では、成形PUフォーム物品、好ましくは、マットレスは成形PUフォーム物品が、その出発体積を基準にして少なくとも20%、好ましくは少なくとも30%、特に少なくとも60%圧縮され、この圧縮形態を、補助手段、特に包装手段によって、少なくとも20時間維持するという特徴を有する。
好適な補助手段、特に包装手段として、バッグ及び/又はフィルム、例えば、ロール状マットレスの分野で公知のバッグ及び/又はフィルムである。バッグ及び/又はフィルムは、任意の所望の手段によって、例えばクリップによって、又は粘着テープによって、又は溶接によって、封止されてもよい。補助手段の機能は、成形PUフォーム物品のエンドユーザが上記成形物品を再び通常の方法で使用することを希望するまで、圧縮形状を維持することである。補助手段、特に包装手段を取り除いた後、圧縮された成形物品は再度膨張し、最善の場合はその元の形状及びサイズを復元する。本発明は、少なくとも20時間の期間にわたる圧縮後の寸法復元の改善を可能にする。
更に好ましい実施形態では、成形PUフォーム物品は圧縮及び真空パックされた状態であり、特に真空パック及び圧縮された状態のロール状マットレスである。
本発明に関連して使用され得る種々のPUフォームの提供は、それ自体公知であり、PUフォームが少なくとも1つの式(1a)の化合物と少なくとも1つの式(1b)の化合物の存在下で製造されるという条件で、実績のある全ての方法を利用することが可能である。
原則的に、対応するPUフォームの製造はこれ以上の説明を必要としないが、本発明の目的に使用されるPUフォームの製造について、いくつかの好ましい詳細を以下に示す。本発明の主題を、以下の実施例により説明するが、本発明はこれらの例示的な実施形態に限定されるものではない。化合物の範囲、一般式又は化合物の分類が以下に規定される場合、これらは、明示的に言及されている化合物の対応する範囲又は群のみならず、個々の値(範囲)又は化合物を除外することによって得ることができる化合物の全ての部分範囲及び部分群を包含する。本願の記載において文献が引用される場合、その内容全体は、特に文献が引用された文脈を形成する主題に関して、本発明の開示内容の一部を形成することを意図する。別段の記載がない限り、百分率は重量パーセント単位の数値である。以下に平均値が報告される場合、別段の記載がない限り、問題の値は重量平均である。測定により決定されたパラメータが以下に報告される場合、別段の記載がない限り、測定値は25℃の温度及び101,325Paの圧力で測定されている。別段の記載がない限り、本発明の文脈におけるフォームの圧縮は、フォームが、好ましくは、特に少なくとも20時間の期間にわたって、その開始体積を基準にして少なくとも20%、好ましくは少なくとも30%、特に少なくとも60%圧縮されることを意味する。
本発明の目的で、ポリウレタンはイソシアネート、特にポリイソシアネート及び適切なイソシアネート反応性分子とから誘導される全ての反応生成物である。当該反応生成物には、ポリイソシアヌレート、ポリ尿素、及びアロファネート−、ビウレット−、ウレトジオン−、ウレトンイミン−若しくはカルボジイミド−含有イソシアネート又はポリイソシアネート反応生成物が含まれる。言うまでもなく、様々な軟質ポリウレタンフォーム、例えば、熱硬化、低温硬化性又は粘弾性軟質ポリウレタンフォームを製造しようとする当業者は、それぞれに所望の種類のポリウレタン、特にポリウレタンフォームの種類を得るために、各場合の目的に必要な物質、例えばイソシアネート、ポリオール、安定剤、界面活性剤等を適切に選択することができる。出発材料、触媒、並びに使用される補助剤及び添加剤は、例えば、Kunststoffhandbuch[Plastics Handbook]、第7巻、Polyurethane[Polyurethanes]、Carl−Hanser−Verlag Munich、初版 1966、第2版 1983及び第3版 1993に記載されている。以下の化合物、成分及び添加剤は、単に例として挙げられ、当業者に公知の他の物質によって置換及び/又は補充されることができる。
使用されるイソシアネート成分は、好ましくは2つ以上のイソシアネート官能基を有する1つ以上の有機ポリイソシアネートである。使用されるポリオール成分は、好ましくは、2つ以上のイソシアネート反応性基を有する1つ以上のポリオールである。
本発明の目的のためのイソシアネート成分として好適なイソシアネートは、少なくとも2つのイソシアネート基を有する全てのイソシアネートである。それ自体公知の全ての脂肪族、脂環式、アリール脂肪族、及び好ましくは芳香族の多官能性イソシアネートが一般的に使用できる。イソシアネートは、好ましくは、イソシアネート消費成分の合計に対して、60〜350mol%、より好ましくは60〜140mol%の範囲で使用される。
具体例は、アルキレン基に4〜12個の炭素原子を有するアルキレンジイソシアネート、例えばドデカン1,12−ジイソシアネート、2−エチルテトラメチレン1,4−ジイソシアネート、2−メチルペンタメチレン1,5−ジイソシアネート、テトラメチレン1,4−ジイソシアネート及び好ましくはヘキサメチレン1,6−ジイソシアネート(HMDI)、脂環式ジイソシアネート(例えばシクロヘキサン1,3−及び1,4−ジイソシアネート等)及びこれらの異性体の任意の混合物、1−イソシアナト−3,3,5−トリメチル−5−イソシアナトメチルシクロヘキサン(略してイソホロンジイソシアネート又はIPDI)、ヘキサヒドロトリレン2,4−及び2,6−ジイソシアネート並びに対応する異性体混合物、並びに好ましくは芳香族ジイソシアネート及びポリイソシアネート、例えばトリレン2,4−及び2,6−ジイソシアネート(TDI)及び対応する異性体混合物、ジフェニルメタン2,4’−及び2,2’−ジイソシアネート(MDI)とポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート(粗製MDI)の混合物及び粗製MDIとトリレンジイソシアネート(TDI)の混合物である。有機ジイソシアネート及びポリイソシアネートは、個別に又はそれらの混合物の形態で使用することができる。
ウレタン、ウレトジオン、イソシアヌレート、アロファネート、及び他の基を組み込むことによって修飾された、修飾イソシアネートと呼ばれるイソシアネートを使用することも可能である。
従って、特に好ましく用いられる有機ポリイソシアネートは、トリレンジイソシアネートの種々の異性体(純粋形態又は種々の組成物の異性体混合物としてのトリレン2,4−及び2,6−ジイソシアネート(TDI))、「粗製MDI」又は「高分子MDI」として知られるジフェニルメタン4,4’−ジイソシアネート(MDI)(MDIの4,4’異性体だけでなく2,4’及び2,2’異性体と、2以上の環を有する生成物を含む)、並びに「純MDI」と呼ばれ、主に2,4’及び4,4’異性体混合物及び/又はそれらのプレポリマーから構成される二環生成物である。特に好適なイソシアネートの例は、例えば、欧州特許第1712578号、欧州特許第1161474号、国際公開第00/58383号、米国特許出願公開第2007/0072951号、欧州特許第1678232号、及び国際公開第2005/085310号に詳述されており、これらの全体を参照により本明細書に援用する。
本発明の目的のためのポリオール成分として好適なポリオールは、2つ以上のイソシアネート反応性基、好ましくはOH基を有する全ての有機物質、及びそれらの配合物である。好ましいポリオールは、全てのポリエーテルポリオール及び/又はポリエステルポリオール、並びに/又はポリウレタン系であり、特にポリウレタンフォームの製造に慣例的に使用されるヒドロキシル含有脂肪族ポリカーボネート、特にポリエーテルポリカーボネートポリオール及び/又は充填ポリオール(ポリマーポリオール)、例えばSAN、PHD及びPIPAポリオールのような分散形態で40%以上の固体含量まで固体有機充填剤を含有するもの、及び/又は触媒活性な官能基を含む自己触媒性ポリオール、特にアミノ基、及び/又は「天然油系ポリオール」(NOP)として知られる天然由来のポリオールである。ポリオールは、通常、官能価が1.8〜8、かつ数平均分子量が500〜15000g/molの範囲にある。10〜1200mgKOH/gのOH価を有するポリオールが通常使用される。数平均分子量は、典型的には、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて、特に参照物質としてポリプロピレングリコール、及び溶離剤としてテトラヒドロフラン(THF)を用いて測定される。OH価については、特にDIN規格DIN53240:1971−12に準拠して測定することができる。得られるフォームに必要な特性に応じて、例えば、米国特許出願公開第2007/0072951(A1)号、国際公開第2007/111828号、米国特許出願公開第2007/0238800号、米国特許第6359022号又は国際公開第96/12759号に記載されているような、適切なポリオールを使用することができる。更なるポリオールは当業者に公知であり、例えば、欧州特許出願公開第0380993号又は米国特許第3346557号に見出すことができる。
本明細書の好ましい実施形態の1つ、特に、型成形された高弾性軟質フォームの製造のための好ましい実施形態は、第一級ヒドロキシ基を含む2官能性及び/又は3官能性ポリエーテルアルコール、特に鎖末端にエチレンオキシドブロックを有するものを、好ましくは50%超、より好ましくは80%超の量で使用する。特に上記のフォームの製造に好適なこの実施形態に要求される特性によると、本願明細書に記載のポリエーテルアルコールだけでなく、第一級ヒドロキシル基を有し、主にエチレンオキシドをベースとし、特にエチレンオキシドブロックの割合が>70%、好ましくは>90%である更なるポリエーテルアルコールも使用することが好ましい。この好適な実施形態に記載されている全てのポリエーテルアルコールは、好ましくは官能価が2〜8、特に好ましくは2〜5、数平均分子量が2500〜15,000g/mol、好ましくは4500〜12,000g/molの範囲であり、通常はOH価が5〜80、好ましくは20〜50mgKOH/gの範囲である。
特に軟質スラブストックフォームの製造のための本発明の更に好適な実施形態は、第二級ヒドロキシル基を有する2官能性及び/又は3官能性ポリエーテルアルコール、特に鎖末端にプロピレンオキシドブロック、若しくはランダムなプロピレンオキシド及びエチレンオキシドブロックを有するもの、又はプロピレンオキシドブロックのみをベースとするものを、好ましくは50%超、より好ましくは90%超の量で使用する。このようなポリエーテルアルコールは、好ましくは官能価が2〜8、特に好ましくは2〜4、数平均分子量が500〜8000g/mol、好ましくは800〜5000g/mol、特に好ましくは2500〜4500g/molであり、通常はOH価が10〜100、好ましくは20〜60mgKOH/gの範囲である。
特に型成形された高弾性軟質フォームの製造のための本発明の更に好適な実施形態では、自己触媒性ポリオールが使用される。
特に粘弾性ポリウレタンフォームの製造のための本発明の更に好適な実施形態では、種々の、好ましくは2又は3つの多官能性ポリエステルアルコール及び/又はポリエーテルアルコールの混合物を使用することが好ましい。本明細書で使用されるポリオールの組合せは、通常、好ましくはOH価が100〜270mgKOH/gである高官能価の低分子量「架橋剤」ポリマー、及び/又は従来の高分子量軟質スラブストックフォームポリオール又はHRポリオール、及び/又はエチレンオキシドの割合が高く、かつセル開放特性を有する、好ましくはOH価が20〜40mgKOH/gの「ハイパーソフト」ポリエーテルポリオールからなる。
イソシアネートとポリオールとの好ましい比は、配合物の指数として表した場合、すなわち、イソシアネート基のイソシアネート反応性基(例えばOH基、NH基)に対する化学両論比に100を乗じた値として表した場合に、10〜1000、好ましくは40〜350、より好ましくは70〜140の範囲である。指数が100であることは、反応基のモル比が1:1であることを表す。
用途によっては、本発明に従って、本発明の式(1a)及び(1b)の化合物だけでなく追加触媒も使用することが好ましい場合がある。
「追加触媒」という表現は、本発明の目的のために、イソシアネート反応を触媒することができる、及び/又はポリイソシアネート反応生成物、特にポリウレタンフォームの製造において、触媒、共触媒又は活性化剤として使用することができる、従来技術から公知の全ての化合物を包含する。
本発明の目的に好適な追加触媒には、例えば上記の反応の1つ、特に(ポリオールとイソシアネートとの)ゲル化反応、(イソシアネートと水との)発泡反応、及び/又はイソシアネートの二量体化若しくは三量体化を触媒する物質が含まれる。このような触媒は、好ましくは窒素含有化合物、より好ましくはアミン及びアンモニウム塩、並びに/又は金属化合物である。
本発明の目的に触媒として好適な追加の窒素含有化合物は、アミントリエチルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジシクロヘキシルメチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレン−1,2−ジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルプロピレン−1,3−ジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,4−ブタンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ヘキサンジアミン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、1−(2−アミノエチル)ピロリジン、1−(3−アミノプロピル)ピロリジン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジプロピレントリアミン、N,N−ビス[3−(ジメチルアミノ)プロピル]−N’,N’−ジメチルプロパン−1,3−ジアミン、トリエチレンジアミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン−2−メタノール、1,2−ジメチルイミダゾール、N−(2−ヒドロキシプロピル)イミダゾール、1−イソブチル−2−メチルイミダゾール、N−(3−アミノプロピル)イミダゾール、N−メチルイミダゾール、N−エチルモルホリン、N−メチルモルホリン、2,2,4−トリメチル−2−シラモルホリン、N−エチル−2,2−ジメチル−2−シラモルホリン、N−(2−アミノエチル)モルホリン、N−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン、2,2’−ジ−モルホリノジエチルエーテル、N,N’−ジメチルピペラジン、N−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N,N−ジメチルベンジルアミン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジン、1−(3−ヒドロキシプロピル)ピロリジン、ビス(2−ジメチルアミノエチルエーテル)、トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−1,3,5−トリアジン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エン、1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノナ−5−エン、1,5,7−トリアザビシクロ[4,4,0]デカ−5−エン、N−メチル−1,5,7−トリアザビシクロ[4,4,0]デカ−5−エン、1,4,6−トリアザビシクロ[3,3,0]オクタ−4−エン、1,1,3,3−テトラメチルグアニジン、tert−ブチル−1,1,3,3−テトラメチルグアニジン、グアニジン、ビス−N,N−(ジメチルアミノエトキシエチル)イソホロンジカルバメート、3−ジメチルアミノ−N,N−ジメチルプロピオンアミド及び2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールである。従来技術から公知の好適な追加の窒素含有触媒は、例えば、Evonikから商品名TEGOAMIN(登録商標)及びDABCO(登録商標)として調達可能である。
追加触媒として好適な金属含有化合物は、例えば、金属有機又は有機金属化合物、金属有機又は有機金属塩、有機金属塩、無機金属塩からなる群から、及び荷電又は非荷電金属含有配位化合物、特に金属キレート錯体からなる群から選択され得る。本発明の文脈において「金属有機又は有機金属化合物」という表現は、特に、炭素−金属直接結合を有する金属化合物の使用を包含し、これは本明細書で金属オルガニル(例えばスズオルガニル)又は有機金属化合物(例えば有機スズ化合物)とも呼ばれる。本発明の文脈において「有機金属又は金属有機塩」という表現は、特に、塩特性を有する金属有機又は有機金属化合物、すなわち、アニオン又はカチオンのいずれかが有機金属の性質であるイオン性化合物(例えば、有機スズ酸化物、有機スズ塩化物又は有機スズカルボン酸塩)の使用を包含する。本発明の文脈において「有機金属塩」という表現は、特に、炭素−金属直接結合を有さず、同時に金属塩であり、そのアニオン又はカチオンのいずれかは有機化合物である金属化合物(例えばスズ(II)カルボン酸塩)の使用を包含する。本発明の文脈において「無機金属塩」という表現は、特に、アニオン又はカチオンのいずれも有機化合物ではない金属化合物又は金属塩、例えば金属塩化物(例えばスズ(II)塩化物)、純金属酸化物(例えばスズ酸化物)又は混合金属酸化物(すなわち複数の金属を含有するもの)、及び/又は金属ケイ酸塩若しくはアルミノケイ酸塩の使用を包含する。本発明の文脈において「配位化合物」という表現は、特に、1つ以上の中心粒子と1つ以上の配位子とから形成される金属化合物の使用を包含し、上記中心粒子は、荷電又は非荷電金属(例えば、金属−又はスズ−アミン錯体)である。本発明の目的で、「金属−キレート錯体」という表現は、特に、金属中心に対し少なくとも2つの配位又は結合位置を有する配位子を有する金属含有配位化合物(例えば、金属−若しくはスズ−ポリアミン、又は金属−若しくはスズ−ポリエーテル錯体)の使用を包含する。本発明の目的のための追加触媒として好適な金属化合物、特に上記定義による化合物は、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、スカンジウム、イットリウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、水銀、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、スズ、鉛、及び/又はビスマスを含む全ての金属化合物、このましくはナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、チタン、ジルコニウム、モリブデン、タングステン、亜鉛、アルミニウム、スズ、及び/又はビスマス、更に好ましくはスズ、ビスマス、亜鉛、及び/又はカリウムから選択され得る。
好適な金属含有配位化合物には、例えば、ニッケル(II)アセチルアセトネート、亜鉛(II)アセチルアセトネート、銅(II)アセチルアセトネート、モリブデンジオキソアセチルアセトネート等の任意の金属アセチルアセトネート、任意の鉄アセチルアセトネート、任意のコバルトアセチルアセトネート、任意のジルコニウムアセチルアセトネート、任意のチタンアセチルアセトネート、任意のビスマスアセチルアセトネート、及び任意のスズアセチルアセトネートが含まれる。本発明の目的のための追加触媒として、具体的に上記に規定されるような特に好適な有機金属塩及び有機金属塩は、例えば、有機スズ、スズ、亜鉛、ビスマス及びカリウム塩、特に対応する金属カルボン酸塩、アルコキシド、チオレート及びメルカプトアセテート、例えば、ジブチルスズジアセテート、ジメチルスズジラウレート、ジブチルスズジラウレート(DBTDL)、ジオクチルスズジラウレート(DOTDL)、ジメチルスズジネオデカノエート、ジブチルスズジネオデカノエート、ジオクチルスズジネオデカノエート、ジブチルスズジオレエート、ジブチルスズビス−n−ラウリルメルカプチド、ジメチルスズビス−n−ラウリルメルカプチド、モノメチルスズトリス−2−エチルヘキシルメルカプトアセテート、ジメチルスズビス−2−エチルヘキシルメルカプトアセテート、ジブチルスズビス−2−エチルヘキシルメルカプトアセテート、ジオクチルスズビスイソオクチルメルカプトアセテート、スズ(II)アセテート、スズ(II)2−エチルヘキサノエート(スズ(II)オクトエート)、スズ(II)イソノナノエート(スズ(II)3,5,5−トリメチルヘキサノエート)、スズ(II)ネオデカノエート、スズ(II)リシノールエート、亜鉛(II)アセテート、亜鉛(II)2−エチルヘキサノエート(亜鉛(II)オクトエート)、亜鉛(II)イソノナノエート(亜鉛(II)3,5,5−トリメチルヘキサノエート)、亜鉛(II)ネオデカノエート、亜鉛(II)リシノールエート、ビスマスアセテート、ビスマス2−エチルヘキサノエート(ビスマスオクトエート)、ビスマスイソノナノエート、ビスマスネオデカノエート、ギ酸カリウム、酢酸カリウム、カリウム2−エチルヘキサノエート(カリウムオクトエート)、カリウムイソノナノエート、カリウムネオデカノエート、及び/又はカリウムリシノールエートである。好適な追加金属触媒は、概してかつ好ましくは、問題となる固有臭がなく、本質的に毒物学的に安全であるように、かつ得られるポリウレタン系、特にポリウレタンフォームの触媒関連放出物が最小レベルとなるように、選択される。
追加のアミン及び金属化合物の他に、追加触媒としてアンモニウム塩を使用することも可能である。好適な例は、ギ酸アンモニウム及び/又は酢酸アンモニウムである。
好適な追加触媒は、例えば、独国特許第102007046860号、欧州特許第1985642号、欧州特許第1985644号、欧州特許第1977825号、米国特許出願公開第2008/0234402号、欧州特許第0656382(B1)号及び米国特許出願公開第2007/0282026(A1)号、並びに上記特許文献で引用された特許に記載されている。
使用される追加触媒の好適な量は、触媒の種類によって導かれ、好ましくは0.01〜10.0pphpの範囲、より好ましくは0.02〜5.00pphp(=ポリオール100重量部当たりの重量部)の範囲、又はカリウム塩については0.10〜10.0pphpである。
式(1a)及び(1b)の化合物は、例えば、好適な溶媒及び/又は更なる添加剤とともに使用できる。任意の溶媒として、従来技術から公知の全ての好適な物質を使用することが可能である。用途に応じて、非プロトン性非極性溶媒、非プロトン性極性溶媒、及びプロトン性溶媒を使用することが可能である。好適な非プロトン性非極性溶媒は、例えば、以下の物質の分類又は以下の官能基を有する物質の分類から選択され得る;芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素(アルカン(パラフィン)及びオレフィン)、カルボン酸エステル及びポリエステル、(ポリ)エーテル、及び/又は極性の低いハロゲン化炭化水素。好適な非プロトン性極性溶媒は、例えば、以下の物質の分類又は以下の官能基を有する物質の分類から選択できる;ケトン、ラクトン、ラクタム、ニトリル、カルボキサミド、スルホキシド、及び/又はスルホン。好適なプロトン性溶媒は、例えば、以下の物質の分類又は以下の官能基を有する物質の分類から選択できる;アルコール、ポリオール、(ポリ)アルキレングリコール、アミン、カルボン酸、特に脂肪酸並びに/又は第一級及び第二級アミド。特に好ましいのは、発泡操作において容易に使用でき、フォームの特性に悪影響を及ぼさない溶媒である。例えば、イソシアネート反応性化合物は、反応によりポリマーマトリックス中に組み込まれ、フォーム中でいかなる放出物も発生しないことから好適である。その例は、OH官能性化合物、例えば、(ポリ)アルキレングリコール、好ましくはモノエチレングリコール(MEG又はEG)、ジエチレングリコール(DEG)、トリエチレングリコール(TEG)、1,2−プロピレングリコール(PG)、ジプロピレングリコール(DPG)、トリメチレングリコール(プロパン−1,3−ジオール、POD)、テトラメチレングリコール(ブタンジオール、BDO)、ブチルジグリコール(BDG)、ネオペンチルグリコール、2−メチルプロパン−1,3−ジオール(Ortegol CXT)、及びこれらの高級同族体、例えば平均分子量が200〜3000のポリエチレングリコール(PEG)である。特に好ましいOH官能性化合物には更に、平均分子量が200〜4500、特に400〜2000のポリエーテルが含まれ、その中でも好ましくは水−、メチル−、エチル−、アリル−、ブチル−又はノニル開始ポリエーテル、特にプロピレンオキシド(PO)及び/又はエチレンオキシド(EO)ブロックをベースとするポリエーテルが含まれる。
式(1a)及び(1b)の化合物を溶解形態で又は溶媒と組み合わせて使用する場合、又は式(1a)及び(1b)の化合物と追加触媒との予め混合した触媒の組み合わせを溶解形態で又は溶媒と組み合わせて使用する場合、全触媒の総合計の溶媒に対する質量比は、好ましくは100:1〜1:10、好ましくは50:1〜1:5、より好ましくは25:1〜1:4である。
使用可能な任意の添加剤には、従来技術により公知であり、ポリウレタン、特にポリウレタンフォームの製造に用途を見出す全ての物質、例えば発泡剤、好ましくはCO2を生成するための水、及び必要な場合には更なる物理的発泡剤、架橋剤及び鎖延長剤、酸化分解に対する安定剤(酸化防止剤と呼ばれる)、難燃剤、界面活性剤、殺生物剤、セル精製剤、セルオープナー、固形充填剤、帯電防止添加剤、核剤、増粘剤、染料、顔料、着色ペースト、香料、乳化剤、緩衝物質、及び/又は追加触媒活性物質、特に上記で定義したようなものが含まれる。
水は、ポリウレタンフォームの製造において一般に発泡剤として使用される。水濃度が0.10〜15.0pphp(pphp=ポリオール100重量部当たりの重量部)となるような量の水を使用することが好ましい。
好適な物理的発泡剤を使用することも可能である。物理的発泡剤は、例えば、液化CO2及び揮発性液体、例えば3、4又は5個の炭素原子を有する炭化水素、好ましくはシクロペンタン、イソペンタン及びn−ペンタン、酸素含有化合物(ギ酸メチル、アセトン及びジメトキシメタン等)、又は塩素化炭化水素、好ましくはジクロロメタン及び1,2−ジクロロエタンである。
水及び物理的発泡剤以外に、イソシアネートと反応してガス、例えばギ酸を発生する他の化学発泡剤を使用することも可能である。
任意の架橋剤及び任意の鎖延長剤は、イソシアネートに対して反応性である低分子量の多官能化合物である。好適な化合物は、ヒドロキシル末端又はアミン末端物質、例えば、グリセロール、ネオペンチルグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、トリエタノールアミン(TEOA)、ジエタノールアミン(DEOA)及びトリメチロールプロパン等である。使用濃度は、通常、ポリオール100部に対して0.1〜5部であるが、配合物によっては上記範囲から逸脱することもある。粗製MDIを現場発泡で使用する場合、同様に架橋機能が想定される。従って、低分子量架橋剤の含有量は、粗製MDI量の増加に応じて低下し得る。
酸化分解に対する好適な任意の安定剤、いわゆる酸化防止剤には、好ましくは、全ての一般的に使用されるフリーラジカル捕捉剤、過酸化物捕捉剤、UV吸収剤、光安定剤、金属イオン汚染物質に対する錯化剤(金属不活性化剤)が含まれる。以下の物質の分類又は以下の官能基を含有する物質の分類の化合物が好ましく、それぞれの親分子上の置換基は、特にイソシアネートに対して反応性の基を有する置換基であることが好ましい:2−(2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−ヒドロキシベンゾフェノン、安息香酸及び安息香酸塩、フェノール、特に芳香族にtert−ブチル及び/又はメチル置換基を含むもの、ベンゾフラノン、ジアリールアミン、トリアジン、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ヒドロキシルアミン、アルキル及びアリールホスファイト、スルフィド、カルボン酸亜鉛、ジケトン。
本発明において好適な任意の難燃剤は、従来技術により本目的に適するとみなされる全ての物質である。好ましい難燃剤は、例えば、ハロゲンを含まない有機リン酸塩等の液体有機リン化合物、例えばリン酸トリエチル(TEP)、ハロゲン化ホスフェート、例えばトリス(1−クロロ−2−プロピル)ホスフェート(TCPP)及びトリス(2−クロロエチル)ホスフェート(TCEP)、及び有機ホスホネート、例えばジメチルメタンホスホネート(DMMP)、ジメチルプロパンホスホネート(DMPP)、又はポリリン酸アンモニウム(APP)及び赤リン等の固形物質である。好適な難燃剤には、ハロゲン化化合物、例えばハロゲン化ポリオール、及び膨張性グラファイト及びメラミン等の固形物質が更に含まれる。
ポリウレタンフォームのフォーム特性は、特にシロキサン又は有機変性シロキサンを使用するその製造過程において、場合により影響を受け得るため、従来技術で公知の物質を使用することが可能である。それぞれのフォームの種類(硬質フォーム、熱硬化軟質フォーム、粘弾性フォーム、エステルフォーム、低温硬化性軟質フォーム(HRフォーム)、半硬質フォーム)に特に好適な化合物を使用することが好ましい。好適な(有機変性)シロキサンは、例えば以下の文献に記載されている:欧州特許第0839852号、欧州特許第1544235号、独国特許第102004001408号、欧州特許第0839852号、国際公開第2005/118668号、米国特許出願公開第20070072951号、独国特許2533074号、欧州特許第1537159号、欧州特許第533202号、米国特許第393369号、欧州特許第0780414号、独国特許4239054号、独国特許4229402号、欧州特許第867465号。これらの化合物は、従来技術に記載されているように製造することができる。好適な例は、例えば、米国特許第41447847号、欧州特許第0493836号及び米国特許第4855379号に記載されている。
任意の(フォーム)安定剤として、従来技術から公知の全ての安定剤を使用することが可能である。ウレタンフォームの製造に一般的に使用されるポリジアルキルシロキサン−ポリオキシアルキレンコポリマーをベースとするフォーム安定剤を使用することが好ましい。これらの化合物の構造は、好ましくは、例えば、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの長鎖コポリマーが、ポリジメチルシロキサンラジカルに結合されるような構造である。ポリジアルキルシロキサンとポリエーテル部分との結合は、SiC結合又はSi−O−C結合を介してもよい。構造的には、ポリエーテル又は異なる複数のポリエーテルが、末端又は側方位置でポリジアルキルシロキサンに結合されていてもよい。ここで、アルキル基又は種々のアルキル基は、脂肪族、脂環式又は芳香族であり得る。メチル基は、特に有利である。ポリジアルキルシロキサンは線状であってもよく、又は分岐を含んでいてもよい。好適な安定剤、特にフォーム安定剤は、米国特許第2834748号、米国特許第2917480号及び米国特許第3629308号に記載されている。好適な安定剤は、TEGOSTAB(登録商標)の商品名でEvonik Industries AGから入手可能である。
本発明に関連して、異なるキャリア媒体を有する組成物の一部として、シロキサンも使用できる。有用なキャリア媒体には、例えば、モノエチレングリコール(MEG)、ジエチレングリコール(DEG)、プロピレングリコール(PG)又はジプロピレングリコール(DPG)等のグリコール、アルコキシレート、又は合成及び/若しくは天然由来の油が含まれる。
シロキサンは、好ましくは、完成したポリウレタンフォーム中のシロキサンの質量比率が0.01〜10重量%、好ましくは0.1〜3重量%となるような量で、ポリウレタンフォームを製造するための組成物に添加されてもよい。
軟質ポリウレタンフォームの製造において、少なくとも式(1a)及び(1b)の発明化合物と、少なくとも1つのポリオール成分と、任意に少なくとも1つのイソシアネート成分と、任意に1つ以上の発泡剤とを含む組成物を製造及び/又は使用すること、並びにこの組成物を反応させることが有利となり得る。
本発明に関連して、式(1a)及び(1b)の本発明の化合物は、対応する四級化及び/又はプロトン化された化合物も明確に包含する。しかしながら、本発明に関連して、四級化されていない又はプロトン化されていない形態の式(1a)及び(1b)の化合物を使用することが特に好ましい。式(1a)及び(1b)の化合物に起こり得る四級化は、四級化試薬として知られる任意の試薬を使用して実施されてもよい。硫酸ジメチル、塩化メチル又は塩化ベンジル等のアルキル化剤、好ましくはメチル化剤、特に硫酸ジメチル等を、四級化剤として使用することが好ましい。四級化は、同様に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド又はブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを使用し、好ましくはその後に無機又は有機酸を用いて中和して実施することができる。四級化されている場合、式(1a)及び(1b)の化合物は、一箇所又は複数箇所で四級化されていてもよい。式(1a)及び(1b)の化合物は、一箇所だけ四級化されていることが好ましい。一箇所だけ四級化されている場合、式(1a)及び(1b)の化合物は、窒素原子で四級化されることが好ましい。式(1a)及び(1b)の化合物は、有機又は無機酸との反応によって対応するプロトン化化合物に変換され得る。これらのプロトン化化合物は、例えば、ポリウレタン反応の低速化を達成しようとする場合、又は使用中に反応混合物の流動挙動を強化しようとする場合に好ましい。有機酸として、例えば、以下に挙げるすべての有機酸、例えば1〜36個の炭素原子を有するカルボン酸(芳香族又は脂肪族、直鎖状又は分岐鎖状)、例えばギ酸、乳酸、2−エチルヘキサン酸、サリチル酸及びネオデカン酸、又はポリアクリル酸若しくはポリメタクリル酸等のポリマー酸を使用することが可能である。無機酸としては、例えば、リン系酸、硫黄系酸、又はホウ素系酸を使用することが可能である。
式(1a)及び(1b)の化合物は、ポリオール成分100部(pphp)に対して0.01〜20.0部(pphp)、好ましくは0.01〜5.00部、特に好ましくは0.02〜3.00部の質量分率に相当する総量で使用されることが好ましい。
本発明によるポリウレタンフォームの製造は、当業者が精通している全ての方法、例えば手動混合法、又は好ましくは発泡機、特に低圧若しくは高圧発泡機を用いて行うことができる。その際、バッチプロセス又は連続プロセスを使用することができる。
当業者に公知のポリウレタンフォームの製造プロセス全てを使用することが可能である。例えば、発泡操作は、バッチ式プラント又は連続式プラントにおいて、水平方向又は垂直方向のいずれかで行うことができる。本発明で用いられる組成物は、CO2技術にも同様に有用である。低圧及び高圧機械での使用が可能であり、加工される組成物は、混合室に直接計量供給することができ、又は混合室に供給される前に成分の1つと混合され、その後混合室に入れることもできる。原料タンク内での混和も可能である。
特に本発明の目的に非常に好ましい軟質ポリウレタンフォームは、特に以下の組成を有する:
本発明は更に、成形PUフォーム物品の製造において、少なくとも20時間の期間にわたる圧縮後の寸法復元が改善された成形PUフォーム物品を提供するための、少なくとも1つの式(1a)の化合物と少なくとも1つの式(1b)の化合物との組み合わせ[ここで(1a)及び(1b)は各事例において上に定義したとおりである]の使用を提供し、成形PUフォーム物品は、少なくとも1つの発泡剤の存在下で、少なくとも1つのポリオール成分と少なくとも1つのイソシアネート成分との反応によって入手される。
本発明は更に、少なくとも20時間の期間にわたる圧縮後の成形PUフォーム物品の寸法復元を復元するための、少なくとも1つの式(1a)の化合物と少なくとも1つの式(1b)の化合物との組み合わせ[ここで(1a)及び(1b)は各事例において上に定義したとおりである]の使用を提供し、成形PUフォーム物品は、少なくとも1つの式(1a)の化合物及び少なくとも1つの式(1b)の化合物の存在下、少なくとも1つ発泡剤の存在下で、少なくとも1つのポリオール成分と少なくとも1つのイソシアネート成分との反応によって入手可能である。
本発明は更に、マットレス及び/又はクッション、特にマットレスにおける軟質ポリウレタンフォームの使用を提供し、当該軟質ポリウレタンフォームは、少なくとも1つの式(1a)の化合物及び少なくとも1つの式(1b)の化合物[ここで(1a)及び(1b)は各々上に定義したとおりである]の存在下で少なくとも1つのポリオール成分と少なくとも1つのイソシアネート成分を反応させることによって入手される。これに関連して、上記の事項が特に参照され、これは本主題にも適用可能である。
本発明に係る使用は、少なくとも20時間の期間にわたる圧縮後の寸法復元が改善されたマットレス及び/又はクッションの提供を可能にする。本発明に係る使用は、少なくとも20時間の期間にわたる圧縮後のマットレス及び/又はクッションの寸法復元を可能にする。
本発明は更に、成形PUフォーム物品、好ましくはマットレス及び/又はクッションを、保管及び/又は輸送するための方法であって、
(a)第1工程では、少なくとも1つの式(1a)の化合物及び少なくとも1つの式(1b)の化合物[ここで(1a)及び(1b)は各々上に定義したとおりである]と、少なくとも1つの発泡剤との存在下で、少なくとも1つのポリオール成分と少なくとも1つのイソシアネート成分との反応によって、成形PUフォーム物品が提供され、
(b)任意の後続工程では、得られた成形PUフォーム物品を任意に更なる加工に供して、当該物品を適用のために準備してもよく、
(c)最終工程では、成形PUフォーム物品(任意に適用のために準備した)を、その出発体積を基準にして少なくとも20%、好ましくは少なくとも30%、特に少なくとも60%圧縮し、任意に真空パックして、補助的手段、特に包装手段によって圧縮形態に維持し、保管及び/又は輸送へと送る、
方法を提供する。
(a)第1工程では、少なくとも1つの式(1a)の化合物及び少なくとも1つの式(1b)の化合物[ここで(1a)及び(1b)は各々上に定義したとおりである]と、少なくとも1つの発泡剤との存在下で、少なくとも1つのポリオール成分と少なくとも1つのイソシアネート成分との反応によって、成形PUフォーム物品が提供され、
(b)任意の後続工程では、得られた成形PUフォーム物品を任意に更なる加工に供して、当該物品を適用のために準備してもよく、
(c)最終工程では、成形PUフォーム物品(任意に適用のために準備した)を、その出発体積を基準にして少なくとも20%、好ましくは少なくとも30%、特に少なくとも60%圧縮し、任意に真空パックして、補助的手段、特に包装手段によって圧縮形態に維持し、保管及び/又は輸送へと送る、
方法を提供する。
本発明は更に、少なくとも1つの式(1a)の化合物及び少なくとも1つの式(1b)の化合物[ここで(1a)及び(1b)は各々上に定義したとおりである]と、任意にグリコール、ポリエーテル及び/又はPUフォーム製造の目的に適した他の溶媒とを含む混合物を提供する。
実施例:
軟質ポリウレタンフォームの物理的特性:
製造した軟質ポリウレタンフォームを、以下の物理的特性a)〜g)に従って評価した:
軟質ポリウレタンフォームの物理的特性:
製造した軟質ポリウレタンフォームを、以下の物理的特性a)〜g)に従って評価した:
a)ライズ段階(rise phase)終了後のフォームの後退(=へたり):発泡直後と、発泡から3分後の泡高の違いから、へたり又は更なる膨張が見出される。泡高については、センチメートル尺に固定されたニードルを用いて、フォームの頂中央部の最大値を測定する。負の値は、発泡後のフォームのへたりを表し;正の値は、それに対応してフォームの更なるライズを表す。
b)泡高:フリーライズしたフォームの3分後の高さ。泡高はセンチメートル(cm)で報告される。
c)ライズタイム:反応成分の混合終了からポリウレタンフォームの吹き出しまでの時間。
d)フォーム密度(FD):ASTM D 3574−11、TestAの記載に従って、コア密度を測ることにより決定する。フォーム密度は、kg/m3で報告される。
e)動圧測定による気孔率:フォームの気体透過性を、DIN EN ISO 4638:1993−07に従ってフォームの動圧計測により測定した。計測された動圧はmm水柱で報告し、動圧値が低い程、よりオープンなフォームであることを表す。値は、0〜300mmの範囲で測定した。
動圧は、窒素源、圧力計を備える減圧弁、流量調節ねじ、洗浄瓶、流量計、T継手、アプリケータノズル、及び水を満たした目盛り付きガラス管を含む装置を用いて測定した。アプリケータノズルは、辺長100×100mm、重さ800g、出口開口部の内径5mm、下方アプリケータリングの内径20mm、及び下方アプリケータリングの外径30mmである。
減圧弁を用いて窒素導入圧を1バールに設定し、かつ流量を480L/時間に設定することによって、測定を行う。目盛り付きガラス管内の水量は、圧力差が生じず、かつ圧力差が読み取れないように設定する。寸法250×250×50mmの試験片を測定するために、アプリケータノズルを試験片の角部上に、その縁部と同一面になるように配置し、かつ一度試験片の中央(推定)(それぞれの場合に表面積が最も大きい側面上)に配置する。一定の動圧が確立されてから結果を読み取る。
評価は、得られた5つの測定の平均を取ることによって実施する。
f)空気流法による気孔率:動圧0〜60mmの範囲のオープンセル含有量をより明確に区別するため、動圧測定に加えて、ASTM D 3574(2011−00)を参照した空気流法によって気孔率を更に測定した。完成したフォームから寸法5cm×5cm×2.5cmの試験サンプル12点を切り出し、この方法のために構成された分析機器に逐次挿入した。この機器の構成は、ASTM D 3574(2011−00)に記載されている。分析機器は、差圧を一定に保つのにちょうど十分な空気を、試験片を通して吸引することによって、機器の内側と周囲大気との間に125Paの差圧を生じる。従って、試験片を通る空気流はフォームの気孔率の指標である。0〜6SCFM(標準立方フィート毎分)の範囲の値が測定された。比較的低い値は、よりクローズドなフォームを特徴付ける。
g)cm当たりのセルの数(セル数):セル数は、切断面上で目視により判定した(DIN EN 15702による測定)。
完全を期すために、VDA278の分析原理も以下に記載する。
VDA278分析原理:
材料は、当該材料から気体放出可能な有機物質の種類及び量に関して特徴付けされる。この目的のために、2つの半定量的経験値を決定して、揮発性有機化合物の放出(VOC値)及び更には凝縮性物質の割合(フォギング値)を推定する。個々の放出物質も決定される。この分析では、試料を熱抽出し、放出物をガスクロマトグラフィーによって分離し、質量分析法によって検出する。このようにして得られたVOC画分の全体的濃度を、トルエン当量に算術変換し、結果としてVOC値を得る;FOG分率はヘキサデカン当量で表され、FOG値を得る。
材料は、当該材料から気体放出可能な有機物質の種類及び量に関して特徴付けされる。この目的のために、2つの半定量的経験値を決定して、揮発性有機化合物の放出(VOC値)及び更には凝縮性物質の割合(フォギング値)を推定する。個々の放出物質も決定される。この分析では、試料を熱抽出し、放出物をガスクロマトグラフィーによって分離し、質量分析法によって検出する。このようにして得られたVOC画分の全体的濃度を、トルエン当量に算術変換し、結果としてVOC値を得る;FOG分率はヘキサデカン当量で表され、FOG値を得る。
この分析方法は、自動車の型成形部品に使用される非金属材料(フォームも含む)からの放出を決定する役割を果たす。
熱分解分析(TDA)では、少量の材料を規定された方法で脱着管内で加熱し、加熱の過程で放出された揮発性物質を、温度プログラム可能な蒸発器のコールドトラップ内で不活性ガスの流れによりクライオフォーカスする。加熱段階が終了した後、コールドトラップを280℃まで素早く加熱する。フォーカスされた物質はこの過程で蒸発する。その後、ガスクロマトグラフィー分離カラム内で分離され、質量分析法によって検出される。参照物質を用いたキャリブレーションにより、放出物の半定量的予測が可能になり、「μg/g」で表される。使用される定量的参照物質は、VOC分析(VOC値)についてはトルエンであり、フォギング値についてはn−ヘキサデカンである。シグナルピークは、質量スペクトル及び保持指数を用いて物質に割当てることができる。ソース:VDA 278/10.2011,www.vda.de
分析:
試験片:試料調製、試料採取、及び試料寸法:
フォームを離型した後、21℃及び相対湿度約50%で24時間保管する。次いで、型成形品の試料を、(冷却した)成形品の幅全体に均一に分布した適切かつ代表的な部位で採取する。次いで、このフォームをアルミニウム箔で包み、ポリエチレンバッグ内に封入する。
脱着管に導入されるフォーム試料の量は、各々の場合に10〜15mgである。
試験片:試料調製、試料採取、及び試料寸法:
フォームを離型した後、21℃及び相対湿度約50%で24時間保管する。次いで、型成形品の試料を、(冷却した)成形品の幅全体に均一に分布した適切かつ代表的な部位で採取する。次いで、このフォームをアルミニウム箔で包み、ポリエチレンバッグ内に封入する。
脱着管に導入されるフォーム試料の量は、各々の場合に10〜15mgである。
試験手順:VOC/FOG熱脱着:
封入した試料を、受領後直ちに直接測定に送る。分析開始前に、試料を化学天秤で0.1mgの精度で秤量し、対応する量のフォームを脱着管の中央に入れる。ヘリウム流を試料上に流し、試料を90℃で30分間加熱する。全ての揮発性物質を、液体窒素で冷却したコールドトラップに回収する。30分後、コールドトラップを280℃に加熱する。蒸発物質を、上記のガスクロマトグラフィーカラムを用いて互いに分離し、次いで、質量分析法により分析する。
封入した試料を、受領後直ちに直接測定に送る。分析開始前に、試料を化学天秤で0.1mgの精度で秤量し、対応する量のフォームを脱着管の中央に入れる。ヘリウム流を試料上に流し、試料を90℃で30分間加熱する。全ての揮発性物質を、液体窒素で冷却したコールドトラップに回収する。30分後、コールドトラップを280℃に加熱する。蒸発物質を、上記のガスクロマトグラフィーカラムを用いて互いに分離し、次いで、質量分析法により分析する。
以下の記載は、本発明の状況において圧縮後の寸法復元性の試験を可能にするロール変形試験(rolling deformation test)である。ロール変形試験は、本発明の主題の更なる部分を形成する。
ロール変形試験:
目的:
本試験は、ロール状に巻かれたマットレスの状態を実験室でシミュレートすることを目的とする。これには有意義な業界標準が存在しないことから、マットレスフォームのロール巻きを小スケールでシミュレートする新たな試験を開発した。
目的:
本試験は、ロール状に巻かれたマットレスの状態を実験室でシミュレートすることを目的とする。これには有意義な業界標準が存在しないことから、マットレスフォームのロール巻きを小スケールでシミュレートする新たな試験を開発した。
試料の調製:
12cm(幅)、16cm(長さ)及び2.5cm(厚さ)の寸法を有する試験片を、手動発泡したフォームブロックから、例えば帯鋸を用いて切り取る。手動発泡したフォームブロックの中央の位置を選択する。試験片は、製造中のフォームのライズ方向が試験片の長さ及び幅に対して直角となるように切り取る。試験片に、フェルトペンでマークを付ける。
12cm(幅)、16cm(長さ)及び2.5cm(厚さ)の寸法を有する試験片を、手動発泡したフォームブロックから、例えば帯鋸を用いて切り取る。手動発泡したフォームブロックの中央の位置を選択する。試験片は、製造中のフォームのライズ方向が試験片の長さ及び幅に対して直角となるように切り取る。試験片に、フェルトペンでマークを付ける。
試験手順:
試験片の12cmの縁部を直径5〜8mmの細い金属棒で圧縮する。次いで、手で、フォームの試験片をこの金属棒の周りに巻き付ける。フォームをしっかりと圧縮し、直径約3〜4cmのロールを形成する。このロールを手動でこの圧縮状態に保持し、ボール紙の筒の中に完全に入れる。ボール紙の筒は、内径4cmで、長さが少なくとも13cmである。ロール状のフォームが筒に完全に挿入されると、直ちに金属棒を取り除く。取り除く際の摩擦を最小限に抑えるために、フォームを巻く前に金属棒にわずかにグリースを塗ってもよい。その後、フォームは筒内部に充満する。フォームの圧縮は、筒の縁部よりも中心部の方がはるかに激しい。次いで、ロールを、制御された一定条件下(温度:21℃、周囲湿度:60%)で7日間保管する。168時間後、フォームを筒から手で取り出し、平面上に置いて、フォームがロールから展開するのを観察する。フォームの膨張は、妨害又は影響を受けてはならない。
試験片の12cmの縁部を直径5〜8mmの細い金属棒で圧縮する。次いで、手で、フォームの試験片をこの金属棒の周りに巻き付ける。フォームをしっかりと圧縮し、直径約3〜4cmのロールを形成する。このロールを手動でこの圧縮状態に保持し、ボール紙の筒の中に完全に入れる。ボール紙の筒は、内径4cmで、長さが少なくとも13cmである。ロール状のフォームが筒に完全に挿入されると、直ちに金属棒を取り除く。取り除く際の摩擦を最小限に抑えるために、フォームを巻く前に金属棒にわずかにグリースを塗ってもよい。その後、フォームは筒内部に充満する。フォームの圧縮は、筒の縁部よりも中心部の方がはるかに激しい。次いで、ロールを、制御された一定条件下(温度:21℃、周囲湿度:60%)で7日間保管する。168時間後、フォームを筒から手で取り出し、平面上に置いて、フォームがロールから展開するのを観察する。フォームの膨張は、妨害又は影響を受けてはならない。
評価:
フォームを、10分間放置して膨張させる。次いで、試験片を評価する。最も重要な判定基準は、フォームが元の厚さを完全に復元するか、あるいは(特により激しく圧縮された端部で)なおも圧縮ゾーンを有するか、という点である。場合によっては、圧縮で生じた溝が試験片の表面上に依然として見られる。低評価の試験片は、終了時にロール状のままである。膨張後の試験片にわずかな屈曲があるのは普通であり、評価で考慮されない。評価には、以下の等級を使用した:
+++:試験片が完全に展開され、圧縮線又は圧縮された外観が全くなく、膨張が急速に起こり、5分後にすでに完了している。
++:試験片は、全ての部位で2.5cmの厚さを回復している。10分後に、表面に目に見える凹み及び溝が残っていない(特に、より激しく圧縮された端部で)。
+:試験片は、全ての部位で2.5cmの厚さを回復している。しかし、表面に目に見える凹み及び溝がわずかに残っている(特に、より激しく圧縮された端部で)。
0:試験片は、より厳しく圧縮された端部でわずかな圧縮を示す。その部分の厚さは2.0cmを超えるが2.5cm未満である。この端部に凹みがはっきりと見える。
−:試験片は、より厳しく圧縮された端部でわずかな圧縮を示す。その部分の試料厚さは1cmを超えるがまだ2.0cmより明らかに小さい。
−−:試験片は、より厳しく圧縮された端部で激しい圧縮を示す。その部分の試料厚さは1cm未満である。試料はこの端部でまだ初期のロール状である。
−−−:試験片は、より激しく圧縮された端部においてロール状で圧縮されたままである。
評価は、好ましくは少なくとも2名によって実施される。結果を文書化する。本発明に関連して、評価は、一貫性のある結果に達した4名によって実施した。
フォームを、10分間放置して膨張させる。次いで、試験片を評価する。最も重要な判定基準は、フォームが元の厚さを完全に復元するか、あるいは(特により激しく圧縮された端部で)なおも圧縮ゾーンを有するか、という点である。場合によっては、圧縮で生じた溝が試験片の表面上に依然として見られる。低評価の試験片は、終了時にロール状のままである。膨張後の試験片にわずかな屈曲があるのは普通であり、評価で考慮されない。評価には、以下の等級を使用した:
+++:試験片が完全に展開され、圧縮線又は圧縮された外観が全くなく、膨張が急速に起こり、5分後にすでに完了している。
++:試験片は、全ての部位で2.5cmの厚さを回復している。10分後に、表面に目に見える凹み及び溝が残っていない(特に、より激しく圧縮された端部で)。
+:試験片は、全ての部位で2.5cmの厚さを回復している。しかし、表面に目に見える凹み及び溝がわずかに残っている(特に、より激しく圧縮された端部で)。
0:試験片は、より厳しく圧縮された端部でわずかな圧縮を示す。その部分の厚さは2.0cmを超えるが2.5cm未満である。この端部に凹みがはっきりと見える。
−:試験片は、より厳しく圧縮された端部でわずかな圧縮を示す。その部分の試料厚さは1cmを超えるがまだ2.0cmより明らかに小さい。
−−:試験片は、より厳しく圧縮された端部で激しい圧縮を示す。その部分の試料厚さは1cm未満である。試料はこの端部でまだ初期のロール状である。
−−−:試験片は、より激しく圧縮された端部においてロール状で圧縮されたままである。
評価は、好ましくは少なくとも2名によって実施される。結果を文書化する。本発明に関連して、評価は、一貫性のある結果に達した4名によって実施した。
試験の障害及び制約:
試験では、試験片の正しい寸法及び均一なロール巻きを確実としなければならない。フォーム試験片は、一定のセル構造パラメータ、すなわち、特に一定のセルサイズ及び一定の空気透過性を有しなければならない。グリースが試料に浸透しないよう、金属棒のグリースはつけすぎないようにしなければならない。一定の保管条件を維持しなければならない。様々な評価等級を付与された試験片を比較に利用できる状態を保たなければならない。
試験では、試験片の正しい寸法及び均一なロール巻きを確実としなければならない。フォーム試験片は、一定のセル構造パラメータ、すなわち、特に一定のセルサイズ及び一定の空気透過性を有しなければならない。グリースが試料に浸透しないよう、金属棒のグリースはつけすぎないようにしなければならない。一定の保管条件を維持しなければならない。様々な評価等級を付与された試験片を比較に利用できる状態を保たなければならない。
試験の精度:
2名以上での評価による試験の性能は、通常は一貫性のある判定をもたらす。2連での測定も、通常は同じ結果が得られた。したがって、試験は非常に信頼できることが証明されている。
2名以上での評価による試験の性能は、通常は一貫性のある判定をもたらす。2連での測定も、通常は同じ結果が得られた。したがって、試験は非常に信頼できることが証明されている。
軟質フォーム−発泡実施例:
実施例1:軟質ポリウレタンフォーム(軟質スラブストックフォーム)の製造
式(1a)及び(1b)の本発明の化合物の性能試験を、表3に示すフォーム配合物を使用して実施した。
実施例1:軟質ポリウレタンフォーム(軟質スラブストックフォーム)の製造
式(1a)及び(1b)の本発明の化合物の性能試験を、表3に示すフォーム配合物を使用して実施した。
発泡操作では、各事例に400gのポリオールを使用し、他の配合物構成成分は、それに従って再計算した。1.00部の成分は、この物質が、例えば、ポリオール100g当たり1.00gであることを示す。
発泡は、いわゆる手動混合プロセスで実施した。表3に示すように、配合物1を様々なアミン触媒と共に使用した。この目的で、ポリオール、それぞれのアミン触媒混合物、スズ触媒のスズ(ll)2−エチルヘキサノエート、水及びフォーム安定剤を、最初にペーパーカップに入れ、ディスクスターラーを用いて1000rpmで60秒間撹拌した。最初の撹拌の後、イソシアネート(TDI)を反応混合物に添加し、2500rpmで7秒間撹拌した後、直ちにペーパーライナー付きの箱(底面積30cm×30cm、高さ30cm)に移した。注入した後、この発泡ボックス内でフォームが膨張した。理想的な場合、フォームは最大ライズ高さの達成時に吹き出し、その後わずかに後退した。これにより、フォーム気泡のセル膜が開放され、フォームのオープンセル構造が得られた。触媒特性を評価するため、以下の特性パラメータを求めた:ライズタイム、ライズ高さ、ライズ段階終了後のフォームの後退(=へたり)。
得られたフォームブロックから、規定されたフォーム本体を切り取り、更に分析した:試験片について、以下の物理的特性を求めた:セル数、動圧測定による気孔率、空気流法による気孔率、フォーム密度(FD)及び室温におけるロール変形。
本発明による化合物の特性及び得られた軟質スラブストックフォームの物理的特性の評価結果を表4にまとめる。DABCO(登録商標)DMEAを、比較の従来技術の触媒として使用した。比較触媒を除いて、各事例において等モル量のアミンを用い、結果として、ポリオール100重量部に対する重量部への変換は、わずかに異なる使用量をもたらした。比較触媒については、定性的に比較可能な発泡結果を生じる、出来るだけ少ないモル量を用いた。
ロール変形試験の厳密な再現性にとって、セル数及び気孔率が同程度であることはきわめて重要である。触媒使用量は、完成したフォームが12〜14個/cmのセル数及び30mm水柱未満の気孔率を有するように選択した。空気流法は、このオープンセルの気孔率範囲における精度がきわめて高い。この理由から、この方法による2.00〜4.00SCFMの気孔率を選択し、個別の比較可能なペアにおいて、気孔率の最大差として±0.4を選択した。
表4から明らかなように、本発明の式(1a)の化合物(ここではDABCO(登録商標)NE300)と式(1b)の化合物(ここではDABCO(登録商標)NE750及びDABCO(登録商標)NE1082)との組み合わせは、ロール変形試験において本発明ではない触媒の組み合わせと比較して大きな利点を示す。
ロール変形後の試験片の形状復元は、明らかに改善された。したがって、本発明の放出物のない発泡及びゲル触媒の組み合わせを用いて製造されたフォームは全て、元の厚さである2.5cmを復元し、10分の静置時間の後、表面には溝があったとしてもごくわずかであった。対照的に、本発明ではない触媒を用いて製造したフォーム試料は、全て、フォーム圧縮を示し、様々な度合いで元のフォームの高さ及び形状を復元することができない。本発明によるフォームは、アミン放出に関して、特に低放出であることも証明された。本発明の有利な性質は、低温硬化性軟質フォーム(スラブストックフォーム及び型成形フォーム)及び粘弾性フォーム等の他の種類のフォームの場合でも確認された。
Claims (15)
- 成形ポリウレタン(PU)フォーム物品、好ましくはマットレス及び/又はクッションであって、前記ポリウレタンフォームが、少なくとも1つの式(1a)の化合物及び少なくとも1つの式(1b)の化合物と少なくとも1つの発泡剤との存在下で、少なくとも1つのポリオール成分と少なくとも1つのイソシアネート成分との反応によって得られることを特徴とし、
ここで式(1a)及び(1b)は次のように定義される:
Xは、酸素、窒素又はアミン(NR3又はNR3R4)、特に酸素を表し、
Yは、アミンNR8R9又はエーテルOR9、特にアミンNR8R9[式中、R8=メチル及びR9=アミノプロピルである]を表し、
R1,2は、1〜8個の炭素原子を有する同一又は異なる炭化水素基、フェニル、シクロヘキシル又は水素、好ましくはメチル、エチル、イソプロピル又は水素、特に好ましくはメチル又は水素、特にメチルを表し、
R3〜9は、1〜8個の炭素原子を有する同一又は異なる炭化水素基を表し、任意にNH若しくはNH2基、フェニル、シクロヘキシル又は水素を有することができ、好ましくはメチル、エチル、イソプロピル、アミノアルキル又は水素、特に好ましくはメチル、アミノプロピル又は水素、特にメチル又はアミノプロピルを表し、
m=1〜4、好ましくは2及び3、特に2であり、
n=2であり、
i=0〜3、好ましくは0、1及び2、特に1であり、
但し、基X、Y又はR1〜9のうちの少なくとも1つは、ポリウレタンマトリックスと反応性である官能基、好ましくはイソシアネート反応性官能基、特に好ましくはNH又はOHを有することを条件とする]、
Xは、酸素、窒素、ヒドロキシル、アミン(NR3又はNR3R4)又は尿素(N(R5)C(O)N(R6)又はN(R5)C(O)NR6R7)、特に尿素(N(R5)C(O)N(R6)又はN(R5)C(O)NR6R7)又は窒素を表し、
Yは、アミン(NR8R9)又はエーテル(OR9)、特にアミン(NR8R9)[式中R8及び9=メチルである]を表し、
R1,2は、1〜8個の炭素原子を有する同一又は異なる炭化水素基を表し、任意にOH基、フェニル、シクロヘキシル又は水素を有することができ、好ましくはメチル、エチル、イソプロピル、−C2H3(OH)CH3、−C2H4OH又は水素、特に好ましくはメチル、−C2H3(OH)CH3、−C2H4OH又は水素、特にメチル又は水素を表し、
R3〜9は、1〜8個の炭素原子を有する同一又は異なる炭化水素基を表し、任意にOH若しくはNH/NH2基、フェニル、シクロヘキシル又は水素を有することができ、好ましくはメチル、エチル、イソプロピル、−C2H3(OH)CH3、−C2H4OH、アミノアルキル又は水素、特に好ましくはメチル、−C2H3(OH)CH3、−C2H4OH、アミノプロピル又は水素、特に水素又はメチルを表し、
m=1〜4、好ましくは2及び3、特に3であり、
n=3であり、
i=0〜3、好ましくは0、1及び2、特に1又は2であり、
但し、基X、Y又はR1〜9のうちの少なくとも1つは、ポリウレタンマトリックスと反応性である官能基、好ましくはイソシアネート反応性官能基、特に好ましくはNH又はOHを有することを条件とする]、
成形PUフォーム物品、好ましくはマットレス及び/又はクッション。 - 前記PUフォームが、特に熱硬化性の軟質ポリウレタンフォーム、低温硬化性軟質ポリウレタンフォーム又は粘弾性の軟質ポリウレタンフォーム等の軟質ポリウレタンフォームであることを特徴とする、請求項1に記載の成形PUフォーム物品、好ましくはマットレス及び/又はクッション。
- 前記軟質ポリウレタンフォームにおいて、DIN EN ISO 8307:2008−03に準拠して測定された反発弾性率が1〜80%、及び/又はフォーム密度が5〜150kg/m3及び/又は気孔率が任意にフォームを押潰した後に1〜250mm水柱、特に1〜50mm水柱である、請求項1又は2に記載の成形PUフォーム物品、好ましくはマットレス及び/又はクッション。
- 前記軟質ポリウレタンフォームにおいて、DIN EN ISO 3386−1:2015−10に準拠するCLD40%の圧縮強度が0.1〜8.0kPaである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の成形PUフォーム物品、好ましくはマットレス及び/又はクッション。
- 前記軟質ポリウレタンフォームが熱硬化軟質ポリウレタンフォームであり、好ましくは、DIN EN ISO 3386−1:2015−10に準拠するCLD40%の圧縮強度が2.0〜8.0kPa、及び/又はDIN EN ISO 8307:2008−03に準拠して測定された反発弾性率が15〜60%、及び/又はフォーム密度が8〜80kg/m3、及び/又は気孔率が1〜250mm水柱、特に1〜50mm水柱であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の成形PUフォーム物品、好ましくはマットレス及び/又はクッション。
- 前記軟質ポリウレタンフォームが低温硬化性軟質ポリウレタンフォームであり、好ましくはDIN EN ISO 3386−1:2015−10に準拠するCLD40%の圧縮強度が2.0〜5.0kPa、特に2.5〜4.5kPa、及び/又はDIN EN ISO 8307:2008−03に準拠して測定された反発弾性率が≧55%、及び/又はフォーム密度が25〜80kg/m3、及び/又は気孔率が、好ましくはフォームを押潰した後に1〜250mm水柱、特に1〜50mm水柱であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の成形PUフォーム物品、好ましくはマットレス及び/又はクッション。
- 前記軟質ポリウレタンフォームが粘弾性の軟質ポリウレタンフォームであり、好ましくはガラス転移温度が−20℃〜+15℃、及び/又はDIN EN ISO 3386−1:2015−10に準拠するCLD40%の圧縮強度が0.1〜5.0kPa、特に0.5〜3.0kPa、及び/又はDIN EN ISO 8307:2008−03に準拠して測定された反発弾性率が<10%、及び/又はフォーム密度が30〜130kg/m3、及び/又は気孔率が、好ましくはフォームを押潰した後に、1〜250mm水柱、特に1〜50mmであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の成形PUフォーム物品、好ましくはマットレス及び/又はクッション。
- 前記成形PUフォーム物品が、高さが少なくとも1cm〜50cm以下、幅が少なくとも20cm〜300cm以下、好ましくは少なくとも70cm〜200cm以下、長さが少なくとも20cm〜300cm以下、好ましくは少なくとも150cm〜220cm以下であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の成形PUフォーム物品、好ましくはマットレス。
- 前記成形PUフォーム物品が、その出発体積を基準にして少なくとも20%、好ましくは少なくとも30%、特に少なくとも60%圧縮され、圧縮された形態を補助手段、特に包装手段によって、少なくとも20時間維持することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の成形PUフォーム物品、好ましくはマットレス。
- 前記成形PUフォーム物品が圧縮され、かつ好ましくは真空パックされた状態であることを特徴とする、請求項9に記載の成形PUフォーム物品、好ましくはマットレス。
- ロール状マットレスであることを特徴とする、請求項10に記載の成形PUフォーム物品。
- 少なくとも20時間の期間にわたる圧縮後の成形PUフォーム物品の寸法復元を改善するための、少なくとも1つの式(1a)の化合物と少なくとも1つの式(1b)の化合物との組み合わせ[ここで(1a)及び(1b)は各々請求項1に定義したとおりである]の使用であって、前記成形PUフォーム物品が、少なくとも1つの式(1a)の化合物及び少なくとも1つの式(1b)の化合物の存在下、少なくとも1つの発泡剤の存在下で、少なくとも1つのポリオール成分と少なくとも1つのイソシアネート成分との反応によって得られる、使用。
- 成形PUフォーム物品、好ましくはマットレス及び/又はクッションを保管するため及び/又は輸送するための方法であって、
(d)第1工程において、少なくとも1つの式(1a)の化合物及び少なくとも1つの式(1b)の化合物[ここで(1a)及び(1b)は各々請求項1に定義したとおりである]と、少なくとも1つの発泡剤との存在下で、少なくとも1つのポリオール成分と少なくとも1つのイソシアネート成分との反応によって、成形PUフォーム物品が提供され、
(e)任意の後続工程において、得られた前記成形PUフォーム物品を任意に更なる加工に供して、前記物品を適用のために準備してもよく、
(f)最終工程において、前記成形PUフォーム物品(任意に適用のために準備したもの)を、その出発体積を基準にして少なくとも20%、好ましくは少なくとも30%、特に少なくとも60%圧縮し、任意に補助的手段、特に包装手段によって真空パックし、圧縮された状態で保管され、圧縮形態に維持し、保管及び/又は輸送のために送る、
方法。 - 少なくとも20時間の期間にわたった圧縮後の寸法復元が改善され、特に放出特性が改善された、(好ましくは圧縮された)マットレス及び/又はクッションを提供するための、マットレス及び/又はクッション、特にマットレスにおける軟質ポリウレタンフォームの使用であって、前記軟質ポリウレタンフォームが少なくとも1つの式(1a)の化合物及び少なくとも1つの式(1b)の化合物[ここで(1a)及び(1b)は各々請求項1に定義したとおりである]の存在下で、少なくとも1つのポリオール成分と少なくとも1つのイソシアネート成分との反応によって入手される、使用。
- 少なくとも1つの式(1a)の化合物及び少なくとも1つの式(1b)の化合物[ここで、(1a)及び(1b)は各々請求項1に定義されるとおりである]と、任意にグリコール、ポリエーテル及び/又はPUフォーム製造の目的に適したその他の溶媒と、を含む混合物であって、前記式(1a)及び(1b)の化合物を溶解した形態で又は溶媒と組み合わせて使用する場合、又は前記式(1a)及び(1b)の化合物と追加触媒との予め混合した触媒の組み合わせを溶解した形態で又は溶媒と組み合わせて使用する場合において、全触媒の合計量の溶媒に対する質量比は、好ましくは100:1〜1:10、より好ましくは50:1〜1:5、更に好ましくは25:1〜1:4である、混合物。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201962876062P | 2019-07-19 | 2019-07-19 | |
US62/876,062 | 2019-07-19 |
Publications (1)
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