JP2022512743A - ヒドロキシル末端プレポリマーを含む改良された粘弾性軟質発泡体 - Google Patents
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Abstract
本発明は、イソシアネート成分を、56~250のヒドロキシル価及び2超の平均官能価を有するポリオールブレンドを含むイソシアネート反応性成分、並びにヒドロキシル末端プレポリマーと反応させることを含む粘弾性軟質ポリウレタン発泡体を作製する方法に関する。本発明はまた、粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。【選択図】なし
Description
本発明は、新規の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体、及びこれらの粘弾性ポリウレタン発泡体を作製する方法に関する。ヒドロキシル末端プレポリマーを含む粘弾性軟質発泡体は、改善された90%圧縮永久歪み及び25%でのIFD値を示す。加えて、これらの発泡体は、タンデルタで測定した場合に低いTgを維持し、15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比が5以下であることが好ましい。
記憶発泡体又は低反発発泡体とも称される粘弾性ポリウレタン発泡体の人気は、近年、枕、マットレスのトッパー又は層、及びボックス発泡体のベッドとして大幅に増加している。また、他の家庭用及びオフィス用家具と並んで、自動車用途にも使用されている。この使用の増加により、空気の流れが大きく、圧縮永久歪みの減少及び引裂き強度の向上等の物理的特性が改善された、より高品質の粘弾性発泡体が求められている。一般的な消費者の苦情は、夜間に及び/又は室温に応じてマットレスの硬度又は堅さが変化することである。粘弾性軟質発泡体の硬度又は堅さは、多くの場合、温度に関連している。最近の開発は、粘弾性軟質発泡体の温度感受性を解決することに向けられている。最近、15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比が5以下~約1であり、タンデルタで測定した場合に20℃未満のTgを有する発泡体は、温度変化に対する感受性が低いことがわかった。
この分野での最近の開発にもかかわらず、引き続き、温度感受性の低下を維持しながら、発泡体の圧縮永久歪み及びIFD値を更に改善する必要がある。本発明はこの課題を解決することに関するものである。
新規の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体は、
(1)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分、
(2)イソシアネート反応性成分であって、
(a)約56~約250のヒドロキシル価を有し、平均官能価が約2超であり、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して20重量%~100重量%のポリオールブレンドであって、
(i)56以下のヒドロキシル価を有し、単官能性ポリエーテル(a)(i)の総重量に対して20重量%以下の共重合オキシエチレンを含む単官能性ポリエーテルと、
(ii)47~300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2であり、ポリエーテルポリオール(a)(ii)の総重量に対して、約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールと、
(iii)約47~約300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2超~約8であり、ポリエーテルポリオール(a)(iii)の総重量に対して、約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールと、
を含み、
ここで、(a)前記ポリオールブレンドは、20重量%~50重量%の(i)前記単官能性ポリエーテルを含み、(a)の残部は成分(ii)及び成分(iii)を含み、前記残部の10重量%~90重量%は成分(ii)を含み、前記残部の90重量%~10重量%は成分(iii)を含む、ポリオールブレンドと、
任意に、
(b)平均官能価2~8を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、ポリエーテルポリオール(2)(b)の総重量に対して少なくとも50重量%の共重合オキシエチレンを含む、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して最大80重量%のポリエーテルポリオールと、
を含む、イソシアネート反応性成分、
並びに、
(3)ヒドロキシル末端プレポリマーであって、
(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分と、
(b)イソシアネート反応性成分であって、
(i)公称官能価が約3であり、100~200の範囲のヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオール、又は、
(ii)ヒマシ油、
を含む、イソシアネート反応性成分と、
の反応生成物を含み、
ここで、(3)(b)前記イソシアネート反応性成分と(3)(a)前記ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分(a)との当量比は5:1~10:1、又は好ましくは5:1~6:1の範囲である、ヒドロキシル末端プレポリマーの、
(4)発泡剤、
(5)触媒、及び、
(6)界面活性剤、
の存在下での反応生成物を含む。
(1)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分、
(2)イソシアネート反応性成分であって、
(a)約56~約250のヒドロキシル価を有し、平均官能価が約2超であり、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して20重量%~100重量%のポリオールブレンドであって、
(i)56以下のヒドロキシル価を有し、単官能性ポリエーテル(a)(i)の総重量に対して20重量%以下の共重合オキシエチレンを含む単官能性ポリエーテルと、
(ii)47~300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2であり、ポリエーテルポリオール(a)(ii)の総重量に対して、約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールと、
(iii)約47~約300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2超~約8であり、ポリエーテルポリオール(a)(iii)の総重量に対して、約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールと、
を含み、
ここで、(a)前記ポリオールブレンドは、20重量%~50重量%の(i)前記単官能性ポリエーテルを含み、(a)の残部は成分(ii)及び成分(iii)を含み、前記残部の10重量%~90重量%は成分(ii)を含み、前記残部の90重量%~10重量%は成分(iii)を含む、ポリオールブレンドと、
任意に、
(b)平均官能価2~8を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、ポリエーテルポリオール(2)(b)の総重量に対して少なくとも50重量%の共重合オキシエチレンを含む、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して最大80重量%のポリエーテルポリオールと、
を含む、イソシアネート反応性成分、
並びに、
(3)ヒドロキシル末端プレポリマーであって、
(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分と、
(b)イソシアネート反応性成分であって、
(i)公称官能価が約3であり、100~200の範囲のヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオール、又は、
(ii)ヒマシ油、
を含む、イソシアネート反応性成分と、
の反応生成物を含み、
ここで、(3)(b)前記イソシアネート反応性成分と(3)(a)前記ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分(a)との当量比は5:1~10:1、又は好ましくは5:1~6:1の範囲である、ヒドロキシル末端プレポリマーの、
(4)発泡剤、
(5)触媒、及び、
(6)界面活性剤、
の存在下での反応生成物を含む。
粘弾性軟質ポリウレタン発泡体を作製する方法は、
(1)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分、
(2)イソシアネート反応性成分であって、
(a)約56~約250のヒドロキシル価を有し、平均官能価が約2超である、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して20重量%~100重量%のポリオールブレンドであって、
(i)56以下のヒドロキシル価を有し、単官能性ポリエーテル(a)(i)の総重量に対して20重量%以下の共重合オキシエチレンを含む単官能性ポリエーテルと、
(ii)47~300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2であり、ポリエーテルポリオール(a)(ii)の総重量に対して、約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールと、
(iii)約47~約300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2超~約8であり、ポリエーテルポリオール(a)(iii)の総重量に対して、約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールと、
を含み、
ここで、(a)前記ポリオールブレンドは、20重量%~50重量%の(i)1つ以上の単官能性ポリエーテルを含み、(a)の残部は成分(ii)及び成分(iii)を含み、前記残部の10重量%~90重量%は成分(ii)を含み、前記残部の90重量%~10重量%は成分(iii)を含む、ポリオールブレンドと、
任意に、
(b)平均官能価2~8を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、ポリエーテルポリオール(2)(b)の総重量に対して少なくとも50重量%の共重合オキシエチレンを含む、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して最大80重量%の1つ以上のポリエーテルポリオールと、
を含む、イソシアネート反応性成分、
並びに、
(3)ヒドロキシル末端プレポリマーであって、
(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分と、
(b)イソシアネート反応性成分であって、
(i)公称官能価が約3であり、100~200の範囲のヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオール、又は、
(ii)ヒマシ油、
を含む、イソシアネート反応性成分と、
の反応生成物を含み、
ここで、(3)(b)前記イソシアネート反応性成分と(3)(a)前記ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分(a)との当量比は5:1~10:1、又は好ましくは5:1~6:1の範囲である、ヒドロキシル末端プレポリマーを、
(4)発泡剤、
(5)触媒、及び、
(6)界面活性剤、
の存在下で反応させることを含む。
(1)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分、
(2)イソシアネート反応性成分であって、
(a)約56~約250のヒドロキシル価を有し、平均官能価が約2超である、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して20重量%~100重量%のポリオールブレンドであって、
(i)56以下のヒドロキシル価を有し、単官能性ポリエーテル(a)(i)の総重量に対して20重量%以下の共重合オキシエチレンを含む単官能性ポリエーテルと、
(ii)47~300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2であり、ポリエーテルポリオール(a)(ii)の総重量に対して、約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールと、
(iii)約47~約300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2超~約8であり、ポリエーテルポリオール(a)(iii)の総重量に対して、約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールと、
を含み、
ここで、(a)前記ポリオールブレンドは、20重量%~50重量%の(i)1つ以上の単官能性ポリエーテルを含み、(a)の残部は成分(ii)及び成分(iii)を含み、前記残部の10重量%~90重量%は成分(ii)を含み、前記残部の90重量%~10重量%は成分(iii)を含む、ポリオールブレンドと、
任意に、
(b)平均官能価2~8を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、ポリエーテルポリオール(2)(b)の総重量に対して少なくとも50重量%の共重合オキシエチレンを含む、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して最大80重量%の1つ以上のポリエーテルポリオールと、
を含む、イソシアネート反応性成分、
並びに、
(3)ヒドロキシル末端プレポリマーであって、
(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分と、
(b)イソシアネート反応性成分であって、
(i)公称官能価が約3であり、100~200の範囲のヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオール、又は、
(ii)ヒマシ油、
を含む、イソシアネート反応性成分と、
の反応生成物を含み、
ここで、(3)(b)前記イソシアネート反応性成分と(3)(a)前記ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分(a)との当量比は5:1~10:1、又は好ましくは5:1~6:1の範囲である、ヒドロキシル末端プレポリマーを、
(4)発泡剤、
(5)触媒、及び、
(6)界面活性剤、
の存在下で反応させることを含む。
他の実施の形態では、粘弾性ポリウレタン発泡体用のイソシアネート反応性成分(2)及び粘弾性ポリウレタン発泡体を作製する方法は、(c)(a)(ii)及び(a)(iii)とは異なり、約10~約300のOH価を有し、平均官能価が約2~約8であり、成分(c)100重量%に対して0重量%~45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオール、及び/又は(d)一般にポリマーポリオールとも称される1つ以上の充填ポリオールの少なくとも1つを含み得る。
別の実施の形態では、ポリオールブレンド(2)(a)は、in-situ形成ポリオールブレンドを含む。これらのin-situ形成ポリオールブレンド(a)を、本明細書に記載されるポリウレタン発泡体及び/又は粘弾性ポリウレタン発泡体を作製する方法で使用することができる。in-situ形成ポリオールブレンド(a)は、
A)
(1)約56未満のヒドロキシル価を有する1つ以上の単官能性化合物を含む初期スターター(Si)と、
(2)DMC(二重金属シアン化物)触媒と、
を含む混合物を反応容器に導入すること、
B)該反応容器に、
(1)プロピレンオキシドとエチレンオキシドとを100:0~20:80の重量比で含むエポキシド、
を供給すること、
C)エポキシド混合物と初期スターター(Si)とを反応させ、単官能性化合物の当量が少なくとも10重量%増加し、約1500~約6000の値に達するまでエポキシドを供給することにより重合を続けること、
D)エポキシドを供給し続けながら、継続的に、
(1)2超~約6の公称官能価、及び約28~約400の当量を有する1つ以上の低分子量スターター(Sc)、
を反応容器に加えること、
E)連続スターター(Sc)の添加を完了すること、並びに、
F)反応容器内で混合物を重合し続け、それにより、
(a)約56~約250の全体のヒドロキシル価、及び約2超の平均官能価を有するin-situ形成ポリオールブレンドであって、
(i)56以下のヒドロキシル価を有し、(a)(i)100重量%に対して20重量%以下の共重合オキシエチレンを含む1つ以上の単官能性ポリエーテルと、
(ii)47~300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2であり、ポリエーテルポリオール(a)(ii)の総重量に対して約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールと、
(iii)約47~約300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2超~約8であり、ポリエーテルポリオール(a)(iii)の総重量に対して約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールと、
を含み、
ここで、(a)ポリオールブレンドは、20重量%~50重量%の(i)1つ以上の単官能性ポリエーテルを含み、(a)の残部は成分(ii)及び成分(iii)を含み、上記残部の10重量%~90重量%は、成分(ii)を含み、上記残部の90重量%~10重量%は成分(iii)を含む、in-situ形成ポリオールブレンド、
を形成させること、
並びに、任意に、
(II)in-situ形成ポリオールブレンド(a)を、
(b)平均官能価2~8を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、ポリエーテルポリオール(b)の総重量に対して少なくとも50%の共重合オキシエチレンを含む、成分(a)及び成分(b)100重量%に対して最大80重量%の1つ以上のポリエーテルポリオールと、
混和すること、
によって調製される。
A)
(1)約56未満のヒドロキシル価を有する1つ以上の単官能性化合物を含む初期スターター(Si)と、
(2)DMC(二重金属シアン化物)触媒と、
を含む混合物を反応容器に導入すること、
B)該反応容器に、
(1)プロピレンオキシドとエチレンオキシドとを100:0~20:80の重量比で含むエポキシド、
を供給すること、
C)エポキシド混合物と初期スターター(Si)とを反応させ、単官能性化合物の当量が少なくとも10重量%増加し、約1500~約6000の値に達するまでエポキシドを供給することにより重合を続けること、
D)エポキシドを供給し続けながら、継続的に、
(1)2超~約6の公称官能価、及び約28~約400の当量を有する1つ以上の低分子量スターター(Sc)、
を反応容器に加えること、
E)連続スターター(Sc)の添加を完了すること、並びに、
F)反応容器内で混合物を重合し続け、それにより、
(a)約56~約250の全体のヒドロキシル価、及び約2超の平均官能価を有するin-situ形成ポリオールブレンドであって、
(i)56以下のヒドロキシル価を有し、(a)(i)100重量%に対して20重量%以下の共重合オキシエチレンを含む1つ以上の単官能性ポリエーテルと、
(ii)47~300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2であり、ポリエーテルポリオール(a)(ii)の総重量に対して約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールと、
(iii)約47~約300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2超~約8であり、ポリエーテルポリオール(a)(iii)の総重量に対して約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールと、
を含み、
ここで、(a)ポリオールブレンドは、20重量%~50重量%の(i)1つ以上の単官能性ポリエーテルを含み、(a)の残部は成分(ii)及び成分(iii)を含み、上記残部の10重量%~90重量%は、成分(ii)を含み、上記残部の90重量%~10重量%は成分(iii)を含む、in-situ形成ポリオールブレンド、
を形成させること、
並びに、任意に、
(II)in-situ形成ポリオールブレンド(a)を、
(b)平均官能価2~8を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、ポリエーテルポリオール(b)の総重量に対して少なくとも50%の共重合オキシエチレンを含む、成分(a)及び成分(b)100重量%に対して最大80重量%の1つ以上のポリエーテルポリオールと、
混和すること、
によって調製される。
開示される発明の構造、機能、特性、及び使用の全体的な理解を提供するために、本明細書では様々な実施形態が記載され、解説される。本明細書に記載及び解説されている様々な実施形態は、非限定的で非網羅的であることが理解される。したがって、本発明は、本明細書に開示される様々な非限定的で非網羅的な実施形態の記載によって限定されない。様々な実施形態に関連して記載される特徴及び特性を、他の実施形態の特徴及び特性と組み合わせることができる。かかる修飾及びバリエーションは、本明細書の範囲内に含まれることが意図されている。したがって、特許請求の範囲を、本明細書に明示的又は本質的に記載されている、或いは明示的又は本質的に支持されている任意の特徴又は特性を列挙するように補正することができる。さらに、出願人(複数の場合もある)は、先行技術に存在する可能性のある特徴又は特性を積極的に放棄するために特許請求の範囲を補正する権利を留保する。したがって、任意のかかる補正は、米国特許法第112条及び同法第132条(a)の要件に準拠している。本明細書に開示及び説明される様々な実施形態は、本明細書に様々に記載されるような特徴及び特性を含むか、それのみからなるか、又は本質的にそれらのみからなり得る。
本明細書において特定される任意の特許、刊行物又は他の開示資料は、特に明記しない限り、その全体が引用することにより本明細書の一部をなすが、組み込まれる資料が既存の定義、声明、又は本明細書に明示的に記載される他の開示資料と矛盾しない場合に限られる。したがって、必要な範囲で、本明細書に記載されている明示的な開示は、引用することにより本明細書の一部をなす矛盾する任意の資料に優先する。引用することにより本明細書の一部をなすと言われているが、本明細書に記載の既存の定義、声明、又は他の開示資料と矛盾する任意の資料又はその一部は、その組み込まれた資料及び既存の開示資料との間で矛盾が生じない範囲でのみ組み込まれる。本出願人(複数の場合もある)は、引用することにより本明細書の一部をなす任意の主題又はその一部を明示的に列挙するために、本明細書を補正する権利を留保する。
本明細書では、特に明記されていない限り、全ての数値パラメーターは、「約」という用語によって全ての場合に前置き及び修飾されていると理解されるものとし、数値パラメーターは、パラメーターの数値を決定するために使用される基礎となる測定技術の固有の変動特性を有する。少なくとも、均等論の適用を特許請求の範囲に限定する試みとしてではなく、本明細書に記載されている各数値パラメーターは、少なくとも報告された有効桁数に照らし、通常の丸め手法を適用することにより解釈されるべきである。
また、本明細書に列挙されている任意の数値範囲は、列挙されている範囲内に包含される同じ数値精度の全ての部分範囲を含むことを意図している。例えば、「1.0~10.0」の範囲は、列挙されている最小値1.0と列挙されている最大値10.0との間の(及びそれを含む)全ての部分範囲、すなわち、1.0以上の最小値及び10.0以下の最大値を有する部分範囲、例えば、2.4~7.6等を含むことを意図している。本明細書に列挙されている任意の最大数値限定は、そこに包含される全てのより低い数値限定を含むことを意図し、本明細書に列挙されている任意の最小数値限定は、それに包含される全てのより高い数値限定を含むことを意図している。したがって、本出願人(複数の場合もある)は、本明細書に明示的に列挙される範囲内に包含される任意の部分範囲を明示的に列挙するために、特許請求の範囲を含めて本明細書を補正する権利を留保する。かかる範囲はいずれも、任意のかかる部分範囲を明示的に列挙するように補正することが米国特許法第112条及び同法第132条(a)の要件に準拠するように、本明細書に本質的に記載されることを意図している。
本明細書で使用される文法冠詞「1つの、或る(one)」、「1つの(a)」、「1つの(an)」、及び「その(the)」は、特に明記しない限り、「少なくとも1つ」又は「1つ以上」を含むことを意図している。そのため、冠詞は、本明細書では、冠詞の文法上の1つ又は2つ以上(すなわち、「少なくとも1つ」)の目的語を指すために使用される。例として、「1つの成分(a component)」は、1つ以上の成分を意味し、したがって、おそらくは2以上の成分が企図され、記載される実施形態の実施において採用又は使用され得る。さらに、使用に関連して別段の定めがない限り、単数名詞の使用には複数形が含まれ、複数名詞の使用には単数形が含まれる。
公称分子量は、公称数平均当量にスターター官能価を掛けたものである。公称ヒドロキシル価は、56100を公称当量で割ったものに等しい。
本明細書で使用される場合、「公称官能価」という用語は、ポリエーテルポリオールの調製に使用されるスターター化合物又は開始剤の官能価のみに基づくポリエーテルポリオールの官能価を指す。公称官能価は典型的には、特定の化合物の官能価を説明するために使用される。
本明細書で使用される場合、「平均官能価」という用語は、記載されているポリエーテルポリオール又はポリエーテルポリオールブレンドの1分子あたりに存在する反応性基(例えば、ヒドロキシル、アミン等)の平均数を指す。この用語は、典型的には、ポリエーテルポリオールが異なる官能価を有する2つ以上のスターター化合物若しくは開始剤から調製される場合、及び/又は個々のポリエーテルポリオールが異なる官能価を有するポリエーテルポリオールのブレンドを使用する場合のいずれかにおいて使用される。
本明細書の全てのヒドロキシル価(すなわち、OH価)は、ASTM D4274-11に従って決定され、mg KOH/gポリオールで報告されている。
イソシアネート指数は、発泡体配合物全体に存在するイソシアネート反応性基と反応するために必要なイソシアネート官能基の相対的な化学量論量である。イソシアネート指数は、本出願ではパーセンテージで表されるため、配合物中の等しい化学量論量のイソシアネート官能基及びイソシアネート反応性官能基は、100%のイソシアネート指数を提供する。
本明細書で使用される場合、「ヒドロキシル末端プレポリマー」という用語は、末端ヒドロキシル基を含み、イソシアネート成分を、イソシアネート官能基に対して化学量論的に過剰のイソシアネート反応性基が存在するイソシアネート反応性成分(例えば、ポリエーテルポリオール)と反応させることによって形成される組成物を指す。ヒドロキシル末端プレポリマーは、イソシアネート反応性成分のOH基とイソシアネート成分のNCO基との当量比が1:1を超える。
本明細書で使用される場合、「粘弾性軟質発泡体」又は「粘弾性軟質ポリウレタン発泡体」という用語は、低反発ポリウレタン発泡体を指し、一般に記憶発泡体と呼ばれる。これらの発泡体は通常、圧力ポイントを緩和することを目的として発泡体に置かれた任意の重しを均一に支持し、重しが取り除かれると発泡体はゆっくりと元の形状に回復する。これらの発泡体は、主に寝具及び枕等に使用される。
本発明の成分(1)として使用される適切なジイソシアネート及びポリイソシアネートとしては、例えば、1分子あたり2つ以上の遊離NCO基を含み、軟質ポリウレタン発泡体を作製するのに有用であることが知られているイソシアネート官能性化合物が挙げられる。適切なイソシアネート官能性化合物としては、芳香族、脂肪族、及び脂環式のジイソシアネート及び/又はポリイソシアネートが挙げられる。幾つかの例としては、トルエンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ナフタレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、高分子MDI、及びカルボジイミド、エステル、尿素、ウレタン、アロファネート、イソシアヌレート、ビウレット又は他の官能基により修飾されたポリイソシアネート等、並びにそれらの混合物が挙げられる。適切なポリイソシアネートとしては、トルエンジイソシアネート(通常は2,4-異性体と2,6-異性体との混合物であるTDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(通常は2,2’-異性体、2,4’-異性体及び4,4’-異性体の混合物であるMDI)、及びそれらの様々な混合物が挙げられる。一実施形態では、イソシアネート官能性化合物は、トルエンジイソシアネートを含む。
イソシアネート反応性成分(2)において、ポリオールブレンド(a)は、約56~約250の全体的なヒドロキシル価及び約2を超える平均官能価を有する。このポリオールブレンドは、少なくとも約56、又は少なくとも約70、又は少なくとも約80、又は少なくとも約90のヒドロキシル価を有し得る。このポリオールブレンドはまた、約250以下、又は120未満、又は約118以下、又は約110以下のヒドロキシル価を有し得る。in-situ形成ポリオールブレンド(a)は、少なくとも約56~約250以下、又は少なくとも約70~120未満、又は少なくとも約80~118以下、又は少なくとも約90~約110等を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間の範囲のヒドロキシル価を有し得る。
イソシアネート反応性成分(2)において、ポリオールブレンド(a)はまた、典型的には、約2を超える平均官能価を有する。このポリオールブレンドは、約2を超える、又は少なくとも約2.1の平均官能価を有し得る。このポリオールブレンドの平均官能価はまた、約6以下、又は約4以下であり得る。ポリオールブレンド(a)は、約2超~約6以下、又は少なくとも約2.1~約4以下等を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間の範囲の平均官能価を有し得る。
粘弾性軟質ポリウレタン発泡体及び粘弾性軟質発泡体を作製する方法に適した(2)イソシアネート反応性成分は、
(a)約56~約250(又は、少なくとも約70~120未満、又は少なくとも約80~118以下、又は少なくとも約90~約110)のヒドロキシル価を有し、平均官能価が約2超であり、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して20重量%~100重量%のポリオールブレンドであって、
(i)56以下のヒドロキシル価を有し、(a)(i)100重量%に対して20重量%以下の共重合オキシエチレンを含む1つ以上の単官能性ポリエーテルと、
(ii)47~300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2であり、ポリエーテルポリオール(a)(ii)の総重量に対して約5%~約45%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールと、
(iii)約47~約300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2超~約8であり、ポリエーテルポリオール(a)(iii)の総重量に対して約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールと、
を含み、
ここで、(2)(a)ポリオールブレンドは、20重量%~50重量%の(i)1つ以上の単官能性ポリエーテルを含み、(a)の残部は成分(ii)及び成分(iii)を含み、残部の10重量%~90重量%は成分(ii)を含み、残部の90%~10%は成分(iii)を含む、ポリオールブレンド、
並びに、任意に、
(b)平均官能価2~8を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、ポリエーテルポリオール(2)(b)の総重量に対して少なくとも50%の共重合オキシエチレンを含む、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して最大80重量%の1つ以上のポリエーテルポリオール、
を含む。
(a)約56~約250(又は、少なくとも約70~120未満、又は少なくとも約80~118以下、又は少なくとも約90~約110)のヒドロキシル価を有し、平均官能価が約2超であり、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して20重量%~100重量%のポリオールブレンドであって、
(i)56以下のヒドロキシル価を有し、(a)(i)100重量%に対して20重量%以下の共重合オキシエチレンを含む1つ以上の単官能性ポリエーテルと、
(ii)47~300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2であり、ポリエーテルポリオール(a)(ii)の総重量に対して約5%~約45%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールと、
(iii)約47~約300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2超~約8であり、ポリエーテルポリオール(a)(iii)の総重量に対して約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールと、
を含み、
ここで、(2)(a)ポリオールブレンドは、20重量%~50重量%の(i)1つ以上の単官能性ポリエーテルを含み、(a)の残部は成分(ii)及び成分(iii)を含み、残部の10重量%~90重量%は成分(ii)を含み、残部の90%~10%は成分(iii)を含む、ポリオールブレンド、
並びに、任意に、
(b)平均官能価2~8を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、ポリエーテルポリオール(2)(b)の総重量に対して少なくとも50%の共重合オキシエチレンを含む、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して最大80重量%の1つ以上のポリエーテルポリオール、
を含む。
別の実施形態では、(2)(a)及び(2)(b)の相対量は、100重量%のイソシアネート反応性成分(2)に対して、20重量%~100重量%の(2)(a)、及び最大80重量%の(2)(b)であるか、又は85重量%~99重量%の(2)(a)及び1重量%~15重量%の(2)(b)である。
成分(2)(a)(i)に適した単官能性ポリエーテルには、56以下、又は28以下のヒドロキシル価を有するモノオールが含まれる。
(2)(a)(i)に適したスターターには、例えば、メタノール、エタノール、フェノール、アリルアルコール、長鎖アルコール等の低分子量単官能性スターター、及びそれらの混合物に複数当量のエポキシドを付加することによって形成されるポリオキシアルキレンモノオールが含まれる。適切な長鎖アルコールの例としては、個々に又は混合物として用いることができるC12、C13、C14及び/又はC15モノオールが挙げられる。適切なエポキシドとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド等、及びそれらの混合物を挙げることができる。エポキシドを、よく知られている技術、並びにアルカリ金属、アルカリ金属水酸化物及びアルコキシド、二重金属シアン化物錯体、また他多数を含む様々な触媒を使用して重合することができる。適切な単官能性スターターは、例えば、最初にジオール又はトリオールを生成し、次いで残りのヒドロキシル基の1つを除く全てをエーテル、エステル又は他の非反応性基に変換することによっても作製され得る。適切な単官能性スターターとしては、例えば、米国特許第6,391,935号及び同第6,821,308号に記載されているモノオールが挙げられ、これらの開示は引用することにより本明細書の一部をなす。
一実施形態では、ポリオキシアルキレンモノオールスターターは、56以下のヒドロキシル価を有するポリオキシプロピレンモノオールを含む。これらの化合物は、DMCが触媒するエポキシドの付加を促進し、ポリオールブレンド(2)(a)の製造に良好なビルド比を提供する。
単官能性ポリエーテルはまた、一実施形態では、単官能性ポリエーテルの総重量に対して、最大約20重量%の共重合オキシエチレンを含むものとして特徴付けられ得る。この重量パーセントには、開始剤又はスターター、及び付加された全てのエポキシド(複数の場合もある)が含まれる。これらの単官能性ポリエーテルは、単官能性ポリエーテル100重量%に対して、約20重量%以下、又は約15重量%以下、又は約10重量%以下の共重合オキシエチレンを含み得る。これらの単官能性ポリエーテルはまた、共重合オキシエチレンの単官能性ポリエーテルの総重量に対して、0%超、又は少なくとも約2%又は少なくとも約5%を含み得る。単官能性ポリエーテル中に存在する共重合オキシエチレンの量は、0重量%超~約20重量%以下、又は少なくとも約2重量%~約15重量%以下、又は少なくとも約5重量%~約10重量%以下等を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間で変化し得る。
単官能性ポリエーテルは、単官能性ポリエーテルの総重量に対して、これらが20%未満の共重合オキシエチレンを含むという条件で、事実上任意の所望のオキシアルキレン単位の配置を有することができる。この重量パーセントには、開始剤又はスターター、及び付加された全てのエポキシド(複数の場合もある)が含まれる。一般に、全てのオキシエチレン単位がポリオキシアルキレンモノオールの末端に縮合されていないため、モノオールの第一級ヒドロキシル基含有量は23重量%未満である。適切な単官能性ポリエーテルの幾つかの例としては、POホモポリマー、ブロックEO-POコポリマー、ランダムEO/POコポリマーが挙げられ、EO又はEOとPOとの混合物による「チップド(tipped)」POポリマーが可能であるが、好ましくはない。これらの「チップド」POポリマーは、EOとPOとの混合物を使用して、特定のオキシエチレン含有量及び/又は所望の第一級ヒドロキシル含有量(23%未満)、又は他の任意の所望の構成を達成する必要がある。いわゆるPOホモポリマーは、共重合オキシエチレンの上記の量を満たすという条件で適切である。
成分(2)(a)(ii)に適したポリエーテルポリオールは、典型的には、約47~約300のヒドロキシル価、及び2の公称官能価を有する。これらのポリエーテルポリオールは、少なくとも約47から、又は少なくとも約70からのヒドロキシル価を有し得る。ポリエーテルポリオールはまた、300以下、又は240以下のヒドロキシル価を有し得る。適切なポリエーテルポリオールはまた、少なくとも約47~約300、又は少なくとも約70~約240を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間の範囲のヒドロキシル価を有し得る。これらのポリエーテルポリオール(2)(a)(ii)は、例えば、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、エチレングリコール、トリプロピレングリコール、水、メチル-1,3-プロパンジオール等の低分子量スターター、及びそれらの混合物から調製され得る。
成分(2)(a)(ii)に適したポリエーテルポリオールは、約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含む。これらのポリエーテルポリオールは、ポリエーテルポリオール(2)(a)(ii)の総重量に対して、少なくとも約5%、又は少なくとも約10%、又は少なくとも約15%の共重合オキシエチレンを含み得る。これらのポリエーテルポリオールは、ポリエーテルポリオール(2)(a)(ii)の総重量に対して、約45%以下、又は約40%以下、又は約35%以下の共重合オキシエチレンを含み得る。ポリエーテルポリオールの総重量には、スターター又は開始剤、及び付加された全てのエポキシド(複数の場合もある)が含まれる。本明細書の適切なポリエーテルポリオールは、特に明記しない限り、少なくとも約5重量%~約45重量%以下、又は少なくとも約10重量%~約40重量%以下、又は少なくとも約15重量%~約35重量%以下等を含む、上記に開示される上限値と下限値との間の任意の量の共重合オキシエチレンを含み得る。
これらのポリエーテルポリオール(2)(a)(ii)は、ブロックEO-POコポリマー、EOキャップドポリオキシプロピレン、ランダムEO/POコポリマー、所望の量の共重合オキシエチレン及び/又は特定の一級ヒドロキシル含有量、又は他の任意の所望の構成を達成するEOとPOとの混合物による「チップド」POポリマーであり得る。エポキシドを、よく知られている技術、並びにアルカリ金属、アルカリ金属水酸化物及びアルコキシド、二重金属シアン化物錯体、また他多数を含む様々な触媒を使用して重合することができる。
成分(2)(a)(iii)に適したポリエーテルポリオールは、典型的には、約47~約300のヒドロキシル価、及び2超~約8の公称官能価を有する。これらのポリエーテルポリオールはまた、少なくとも約47から、又は少なくとも約70からのヒドロキシル価を有し得る。ポリエーテルポリオールはまた、300以下、又は240以下のヒドロキシル価を有し得る。適切なポリエーテルポリオールはまた、少なくとも約47~約300、又は少なくとも約70~約240を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間の範囲のヒドロキシル価を有し得る。ポリエーテルポリオールはまた、2超又は少なくとも約3の公称官能価を有し得る。ポリエーテルポリオールの公称官能価はまた、約8以下、又は約6以下であり得る。適切なポリエーテルポリオールは、2超~約8、又は少なくとも約3~約6等を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間の範囲の公称官能価を有し得る。これらのポリエーテルポリオール(2)(a)(iii)は、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、スクロース、ソルビトール等の低分子量スターター、及びそれらの混合物から調製することができる。
成分(2)(a)(iii)に適したポリエーテルポリオールは、約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含む。これらのポリエーテルポリオールは、ポリエーテルポリオール(2)(a)(iii)の総重量に対して、少なくとも約5%、又は少なくとも約10%、又は少なくとも約15%の共重合オキシエチレンを含み得る。これらのポリエーテルポリオールは、ポリエーテルポリオール(2)(a)(iii)の総重量に対して、約45%以下、又は約40%以下、又は約35%以下の共重合オキシエチレンを含み得る。ポリエーテルポリオールの総重量には、スターター又は開始剤、及び付加された全てのエポキシド(複数の場合もある)が含まれる。本明細書の適切なポリエーテルポリオールは、特に明記しない限り、少なくとも約5重量%~約45重量%以下、又は少なくとも約10重量%~約40重量%以下、又は少なくとも約15重量%~約35重量%以下等を含む、上記に開示される上限値と下限値との間の任意の量の共重合オキシエチレンを含み得る。
これらのポリエーテルポリオール(2)(a)(iii)は、ブロックEO-POコポリマー、EOキャップドポリオキシプロピレン、ランダムEO/POコポリマー、所望の量の共重合オキシエチレン及び/又は特定の一級ヒドロキシル含有量、又は他の任意の所望の構成を達成するEOとPOとの混合物による「チップド」POポリマーであり得る。エポキシドを、よく知られている技術、並びにアルカリ金属、アルカリ金属水酸化物及びアルコキシド、二重金属シアン化物錯体、また他多数を含む様々な触媒を使用して重合することができる。
本発明によれば、ポリオールブレンド(2)(a)は、約20重量%~約50重量%、又は約25重量%~約45重量%の(i)単官能性ポリエーテルを含み、ポリオールブレンドの残部は成分(ii)及び(iii)を含み、残部の約10重量%~約90重量%、又は約15重量%~85重量%は成分(ii)を含み、残部の約90重量%~約10重量%、又は約85重量%~15重量%は成分(iii)を含む。
イソシアネート反応性成分(2)は、(2)(b)1つ以上のポリエーテルポリオールを更に含む。適切なポリエーテルポリオール(2)(b)には、2~8の平均官能価を有し、ヒドロキシル価が少なくとも約20~約300以下であり、ポリエーテルポリオール(2)(b)の総重量に対して少なくとも50%の共重合オキシエチレンを含むポリオールが含まれる。前述のように、これらのポリエーテルポリオールは、ポリエーテルポリオール(2)(a)(ii)及び(2)(a)(iii)とは異なる。成分(2)(b)に適したポリエーテルポリオールは、一般に連続気泡(cell opening)ポリオールと称されることがある。
成分(2)(b)用のこれらのポリエーテルポリオールは、少なくとも約20mg KOH/g、又は少なくとも約30mg KOH/g、又は少なくとも約35mg KOH/gのヒドロキシル価を有し得る。加えて、ポリエーテルポリオールは、一般に、約300mg KOH/g以下、又は約170mg KOH/g以下、又は約50mg KOH/g以下のヒドロキシル価を有する。本発明の適切なポリエーテルポリオールは、特に明記しない限り、少なくとも約20mg KOH/g~約300mg KOH/g以下、又は少なくとも約30mg KOH/g~約170mg KOH/g以下、又は少なくとも約35mg KOH/g~約50mg KOH/g以下等を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間のヒドロキシル価を特徴とし得る。
これらのポリエーテルポリオール(2)(b)の範囲の平均官能価は、少なくとも2、又は少なくとも約2.5である。また、平均官能価は典型的には、約8以下、又は約6以下である。ポリエーテルポリオール(2)(b)の平均官能価は、少なくとも約2~約8以下、又は少なくとも約2.5~約6以下等を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間の範囲であり得る。
成分(2)(b)として使用される適切なポリエーテルポリオールはまた、ポリエーテルポリオールの総重量に対して、少なくとも50重量%~約99重量%以下の共重合オキシエチレンを含み得る。ポリエーテルポリオールの総重量には、スターター又は開始剤、及び付加された全てのエポキシド(複数の場合もある)が含まれる。これらのポリエーテルポリオールは、ポリエーテルポリオールの総重量に対して、少なくとも約50重量%、又は少なくとも約60重量%、又は少なくとも約70重量%の共重合オキシエチレンを含み得る。これらのポリエーテルポリオールはまた、ポリエーテルポリオールの総重量に対して、約99%以下、又は約90%以下、又は約85%以下の共重合オキシエチレンを含み得る。本明細書の適切なポリエーテルポリオールは、少なくとも約50重量%~約99重量%以下、又は少なくとも約60重量%~約90重量%以下、又は少なくとも約70重量%~約85重量%以下の共重合オキシエチレン等を含む、上記に開示される値の間の任意の量の共重合オキシエチレンを含み得る。
成分(2)(b)に適したポリエーテルポリオールの幾つかの例には、2つ以上の活性水素を有する化合物(例えば、グリコール、トリオール、テトロール、ヘキソール、多官能性アミン及び当業者に知られている他の多官能性スターター)を、前述のようなエポキシドの1つ以上の等価物と反応させることによって都合よく作られる化合物が含まれる。これらのポリエーテルポリオール(b)に適したスターターの例としては、例えば、グリセリン、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、エチレングリコール、トリメチロールプロパン、スクロース、ソルビトール、トリプロピレングリコール、水、メチル-1,3-プロパンジオール、ペンタエリスリトール等の低分子量スターター、及びそれらの混合物が挙げられる。
成分(2)(b)に適したエポキシドとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド等、及びそれらの混合物を挙げることができる。エポキシドを、よく知られている技術、並びにアルカリ金属、アルカリ金属水酸化物及びアルコキシド、二重金属シアン化物錯体、また他多数を含む様々な触媒を使用して重合することができる。
これらのポリエーテルポリオールは、ポリエーテルポリオールの総重量に対して、それらが少なくとも50%の共重合オキシエチレンを含むという条件で、オキシアルキレン単位の任意の所望の配置を有することができる。そのため、ポリエーテルポリオール(2)(b)は、EOホモポリマー、ブロックEO-POコポリマー、EOキャップドポリオキシプロピレン、POキャップドポリオキシエチレン、ランダムEO/POコポリマー、所望の量の共重合オキシエチレン及び/又は特定の一級ヒドロキシル含有量、又は他の任意の所望の構成を達成するEOとPOとの混合物による「チップド」POポリマーであり得る。
本明細書のイソシアネート反応性成分(2)は、成分(2)(c)及び/又は成分(2)(d)を更に含み得る。成分(2)(c)及び/又は成分(2)(d)は、成分(2)(a)、成分(2)(b)、成分(2)(c)及び成分(2)(d)100重量%に対して、0重量%~約50重量%、又は約1重量%~約40重量%の量で存在し得る。
一実施形態では、これらのイソシアネート反応性成分(2)は、(2)(c)約10~約300のOH価を有し、平均官能価が約2~約8であり、成分(2)(c)の総重量に対して0重量%~45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールを更に含む。
ポリエーテルポリオール(2)(c)として使用されるのに適した化合物には、少なくとも約2~約8以下の平均官能価を有し、ヒドロキシル価が少なくとも約10~約300以下であり、ポリエーテルポリオール(2)(c)の総重量に対して0重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含むポリオールが含まれる。これらのポリエーテルポリオールは、ポリエーテルポリオール(2)(a)(ii)及びポリエーテルポリオール(2)(a)(iii)とは異なる。
成分(2)(c)用のこれらのポリエーテルポリオールは、少なくとも約10mg KOH/g、又は少なくとも約20mg KOH/g、又は少なくとも約25mg KOH/gからのヒドロキシル価を有し得る。加えて、ポリエーテルポリオールは、一般に、約300mg KOH/g以下、又は約150mg KOH/g以下、又は約75mg KOH/g以下のヒドロキシル価を有する。本発明の適切なポリエーテルポリオールは、特に明記しない限り、少なくとも約10mg KOH/g~約300mg KOH/g以下、又は少なくとも約20mg KOH/g~約150mg KOH/g以下、又は少なくとも約25mg KOH/g~約75mg KOH/g以下等を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間のヒドロキシル価を特徴とし得る。
これらのポリエーテルポリオール(2)(c)の平均官能価は、少なくとも約2~約8以下の範囲である。これらのポリエーテルポリオールはまた、少なくとも約2、又は少なくとも約2.5、又は少なくとも約3の平均官能価を有し得る。これらのポリエーテルポリオールは、8以下、又は6以下、又は4以下の平均官能価を有し得る。加えて、これらのポリエーテルポリオールは、少なくとも約2~約8以下、又は少なくとも約2.5~約6以下、又は少なくとも約3~約4以下等を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間の平均官能価を有し得る。
成分(2)(c)に適したポリエーテルポリオールの幾つかの例には、2つ以上の活性水素を有する化合物(例えば、グリコール、トリオール、テトロール、ヘキソール、多官能性アミン及び当業者に知られている他の多官能性スターター)を前述のようなエポキシドの1つ以上の等価物と反応させることによって都合よく作られる化合物が含まれる。これらのポリエーテルポリオール(2)(c)に適したスターターの例としては、例えば、グリセリン、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、エチレングリコール、トリメチロールプロパン、スクロース、ソルビトール、トリプロピレングリコール、水、メチル-1,3-プロパンジオール、ペンタエリスリトール等の低分子量スターター、及びそれらの混合物が挙げられる。
成分(2)(c)に適したエポキシドとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド等、及びそれらの混合物を挙げることができる。エポキシドを、よく知られている技術、並びにアルカリ金属、アルカリ金属水酸化物及びアルコキシド、二重金属シアン化物錯体、また他多数を含む様々な触媒を使用して重合することができる。
一実施形態では、イソシアネート反応性成分(2)は、(2)(d)ポリマーポリオールとしても知られている1つ以上の充填ポリオールを更に含み得る。本発明に適した充填ポリオールの例としては、例えば、(2)(d)(i)スチレン/アクリロニトリルポリマーポリオール、(2)(d)(ii)イソシアネートとアルカノールアミンとのin-situでの反応によって形成されるポリウレタンの分散液であるポリイソシアネート重付加(PIPA)ポリオール、(2)(d)(iii)ポリヒドラゾジカーボンアミド(polyhydrazodicarbonamide)分散ポリオール(PHDポリオールとしても知られている)、及び(2)(d)(iv)それらの混合物が挙げられる。
本明細書の適切な(2)(d)(i)SANポリマーポリオールは、ポリオール担体(又はベースポリオール)中でのモノマー(すなわち、スチレン及びアクリロニトリル)のフリーラジカル重合によって調製されて、ポリオール担体(又はベースポリオール)中に分散されたフリーラジカルポリマーを生成する。従来、SANポリマーポリオールの固形分は、SANポリマーポリオール組成物の総重量に対して、約5重量%~最大約60重量%の固形物である。固形分の量は、SANポリマーポリオール組成物の総重量に対して、約5重量%~約60重量%、又は約10重量%~約50重量%の固形物等を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間の範囲であり得る。
本発明に適したSANポリマーポリオールは、ベースポリオール中でのアクリロニトリル及びスチレンのin-situでの重合によって調製される。本明細書の成分(2)(d)として使用されるのに適したSANポリマーポリオールの例としては、例えば、限定されるものではないが、米国特許第5,321,077号、同第5,324,774号、同第5,364,906号、同第5,358,984号、同第5,453,469号、同第5,488,085号、同第5,496,894号、同第5,554,662号、同第5,594,066号、同第5,814,699号、同第5,824,712号、同第5,916,994号、同第5,995,534号、同第5,990,185号、同第6,117,937号、同第6,455,603号、同第6,472,447号、同第6,624,209号、同第6,713,599号、同第6,756,414号、同第7,179,882号、同第7,759,423号、同第7,776,969号、同第8,383,733号、同第8,835,565号、同第8,946,313号、同第8,987,396号、同第9,505,881号、同第10,040,903等に開示されるSANポリマーポリオールが挙げられ、これらの開示は引用することにより本明細書の一部をなす。
成分(d)に適したポリイソシアネート重付加(PIPA)ポリオールは、ポリオール担体(すなわち、ベースポリオール)に分散されたポリウレタン粒子を含む。PIPAポリオール中のポリウレタン粒子は、イソシアネートとアルカノールアミン(例えば、トリエタノールアミン)との反応によってin-situで形成される。PIPAポリオールの固形分は、典型的には、PIPA組成物の総重量に対して、5重量%~最大約60重量%の範囲であり得る。固形分の量は、PIPA組成物の総重量に対して、約5重量%~約60重量%、又は約10重量%~約50重量%の固形物等を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間の範囲であり得る。
適切なPIPAポリオールの例は、例えば、米国特許第4,374,209号及び同第5,292,778号に見ることができ、これらの開示は引用することにより本明細書の一部をなす。
本発明の成分(2)(d)として使用されるのに適したポリヒドラゾジカーボンアミドポリオール(一般にPHDポリオール又はPHD分散ポリオールとも称される)としては、例えば、典型的には、ベースポリオール中でのジアミン及び/又はヒドラジン等のアミン基含有化合物とのイソシアネート混合物のin-situでの重合によって作製される化合物が含まれる。適切なベースポリオールは、典型的には、ポリエーテルポリオール及びポリオキシアルキレンポリオールを含む。PHDポリマーポリオールを作製する方法は、例えば、米国特許第4,089,835号及び同第4,260,530号に記載され、これらの開示は引用することにより本明細書の一部をなす。
PHDポリオールは、典型的には、PHDポリオールの総重量に対して、約3重量%~約30重量%の範囲内の固形分を有する。PHDポリオールは、PHDポリオールの総重量に対して、約3重量%~約30重量%、又は約5重量%~約25重量%等を含む、これらの上限値と下限値との間の任意の組み合わせの範囲の固形分を有し得る。
PHDポリマー修飾ポリオールは、典型的には、ベースポリオール、好ましくはポリエーテルポリオール中でのジアミン及び/又はヒドラジンとのイソシアネート混合物のin-situでの重合によって作製される。PHDポリマーポリオールを作製する方法は、例えば、米国特許第4,089,835号、同第4,260,530号及び同第4,324,715号に記載されており、これらの開示は引用することにより本明細書の一部をなす。
一実施形態では、ポリオールブレンド(2)(a)は、発泡体ミックスヘッド(mixhead)の前に連続的に添加され、インラインで混合され得る。
別の実施形態では、ポリオールブレンド(2)(a)は、in-situ形成ポリオールブレンドを含み得る。
ポリオールブレンド(2)(a)はまた、成分(2)(a)(i)、成分(2)(a)(ii)及び成分(2)(a)(iii)を組み合わせることによって調製される混合物を含み得る。
(2)(a)としての使用に適したin-situ形成ポリオールブレンドは、
A)
(1)約56未満のヒドロキシル価を有する1つ以上の単官能性化合物を含む初期スターター(Si)と、
(2)DMC(二重金属シアン化物)触媒と、
を含む混合物を反応容器に導入すること、
B)該反応容器に、
(1)プロピレンオキシドとエチレンオキシドとを100:0~20:80の重量比で含むエポキシド、
を供給すること、
C)エポキシド混合物と初期スターター(Si)とを反応させ、単官能性化合物の当量が少なくとも10重量%増加し、約1500~約6000の値に達するまでエポキシドを供給することにより重合を続けること、
D)エポキシドを供給し続けながら、継続的に、
(1)2超~約6の官能価、及び約28~約400の当量を有する1つ以上の低分子量スターター(Sc)、
を反応容器に加えること、
E)連続スターター(Sc)の添加を完了すること、並びに、
F)反応容器内で混合物を重合し続け、それにより、
(a)約56~約250の全体のヒドロキシル価、及び2超の平均官能価を有するin-situ形成ポリオールブレンドであって、
(i)56以下のヒドロキシル価を有し、単官能性ポリエーテル(a)(i)100重量%に対して20重量%未満の共重合オキシエチレンを含む1つ以上の単官能性ポリエーテルと、
(ii)47~300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2であり、ポリエーテルポリオール(a)(ii)100重量%に対して約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールと、
(iii)約47~約300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2超~約8であり、ポリエーテルポリオール(a)(iii)100重量%に対して約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールと、
を含み、
ここで、(a)上記ポリオールブレンドは、20重量%~50重量%の(i)上記単官能性ポリエーテルモノオールを含み、(a)の残部は成分(ii)及び成分(iii)を含み、上記残部の10重量%~90重量%は、成分(ii)を含み、上記残部の90重量%~10重量%は成分(iii)を含む、in-situ形成ポリオールブレンド、
を形成させること、
並びに、任意に、
(II)得られるin-situ製造ポリオールブレンド(a)を、
(b)平均官能価2~8を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、ポリエーテルポリオール(b)100重量%に対して少なくとも50%の共重合オキシエチレンを含む、成分(a)及び成分(b)100重量%に対して最大80重量%の少なくとも1つのポリエーテルポリオールと、
組み合わせること、
によって形成され得る。
A)
(1)約56未満のヒドロキシル価を有する1つ以上の単官能性化合物を含む初期スターター(Si)と、
(2)DMC(二重金属シアン化物)触媒と、
を含む混合物を反応容器に導入すること、
B)該反応容器に、
(1)プロピレンオキシドとエチレンオキシドとを100:0~20:80の重量比で含むエポキシド、
を供給すること、
C)エポキシド混合物と初期スターター(Si)とを反応させ、単官能性化合物の当量が少なくとも10重量%増加し、約1500~約6000の値に達するまでエポキシドを供給することにより重合を続けること、
D)エポキシドを供給し続けながら、継続的に、
(1)2超~約6の官能価、及び約28~約400の当量を有する1つ以上の低分子量スターター(Sc)、
を反応容器に加えること、
E)連続スターター(Sc)の添加を完了すること、並びに、
F)反応容器内で混合物を重合し続け、それにより、
(a)約56~約250の全体のヒドロキシル価、及び2超の平均官能価を有するin-situ形成ポリオールブレンドであって、
(i)56以下のヒドロキシル価を有し、単官能性ポリエーテル(a)(i)100重量%に対して20重量%未満の共重合オキシエチレンを含む1つ以上の単官能性ポリエーテルと、
(ii)47~300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2であり、ポリエーテルポリオール(a)(ii)100重量%に対して約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールと、
(iii)約47~約300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2超~約8であり、ポリエーテルポリオール(a)(iii)100重量%に対して約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールと、
を含み、
ここで、(a)上記ポリオールブレンドは、20重量%~50重量%の(i)上記単官能性ポリエーテルモノオールを含み、(a)の残部は成分(ii)及び成分(iii)を含み、上記残部の10重量%~90重量%は、成分(ii)を含み、上記残部の90重量%~10重量%は成分(iii)を含む、in-situ形成ポリオールブレンド、
を形成させること、
並びに、任意に、
(II)得られるin-situ製造ポリオールブレンド(a)を、
(b)平均官能価2~8を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、ポリエーテルポリオール(b)100重量%に対して少なくとも50%の共重合オキシエチレンを含む、成分(a)及び成分(b)100重量%に対して最大80重量%の少なくとも1つのポリエーテルポリオールと、
組み合わせること、
によって形成され得る。
一般に、DMC触媒作用を使用して重合可能な任意のエポキシドは、単官能性ポリエーテル及び2つの異なるポリエーテルポリオールを含むポリオールブレンドのin-situでの製造に使用することができる。適切なエポキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド(例えば、1,2-ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド)、スチレンオキシド等、及びそれらの混合物が挙げられる。当該技術分野でよく理解されているように、DMC触媒及びヒドロキシル含有スターターを使用するエポキシドの重合は、ポリエーテルポリオールをもたらす。
DMC触媒の存在下でエポキシドと共重合する他のモノマーを本発明の方法に含めて、他のタイプのエポキシドポリマーを作ることができる。幾つかの例としては、米国特許第3,404,109号(その開示は引用することにより本明細書の一部をなす)に記載されているように、ポリエーテルを与えるオキセタンと共重合したエポキシド、又は米国特許第5,145,883号及び同第3,538,043号(これらの開示は引用することにより本明細書の一部をなす)に記載されているようにポリエステル若しくはポリエーテルエステルを与える無水物と共重合したエポキシド、又は米国特許第4,826,887号、同第4,826,952号、同第4,826,953号、同第6,713,599号、同第7,977,501号、同第8,134,022号、同第8,324,419号、同第8,946,466号及び同第9,249,259号(これらの開示は引用することにより本明細書の一部をなす)、並びに米国特許出願公開第2015/0232606号に記載されているもの等のポリエーテルカーボネートポリオールを形成する二酸化炭素と共重合したエポキシドが挙げられる。
この方法に従って、最初に投入されるスターター(Si)を使用し、この最初に投入されるスターター(Si)は、連続的に添加されるスターター(Sc)とは異なる。最初に投入されるスターターSiは、エポキシド付加のための部位としての役割を果たすことができる1分子あたりに1個の活性水素を有する1つ以上の化合物で、全部又は大部分が構成されている。好ましいスターターは、例えば、メタノール、エタノール、フェノール、アリルアルコール、長鎖アルコール等の低分子量単官能性スターター及びそれらの混合物に複数当量のエポキシドを付加することによって形成されるポリエーテルモノオールである。適切なエポキシドとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド等、及びそれらの混合物を挙げることができる。エポキシドを、よく知られている技術、並びにアルカリ金属、アルカリ金属水酸化物及びアルコキシド、二重金属シアン化物錯体、また他多数を含む様々な触媒を使用して重合することができる。適切な単官能性スターターは、例えば、最初にジオール又はトリオールを生成し、次いで残りのヒドロキシル基の1つを除く全てをエーテル、エステル又は他の非反応性基に変換することによっても作製され得る。
ポリエーテルモノオールスターターの1つの適切なクラスSiは、約56以下のヒドロキシル価を有するポリオキシプロピレンモノオールを含む。これらの化合物は、DMCが触媒するエポキシドの付加を促進し、本明細書でin-situ形成ポリエーテルポリオールブレンドの製造に適したビルド比を提供する。
本発明の方法において、使用されるSiの量は、例えば、反応器の寸法、Siの同一性、Si及び標的生成物の当量、Scの当量、並びにその他の要因を含む多くの要因に依存する。一般に、Siの量は、Si及びScの全モルの約2モル%~約75モル%の範囲内である。スターターの総量(St)は、連続的に添加されるスターターの量(Sc)と最初に投入されるスターターの量(Si)との合計に等しい。そのため、ST=SC+Siである。
適切な触媒は、二重金属シアン化物(DMC)触媒を含む。当該技術分野で知られている任意のDMC触媒は、本発明の方法での使用に適している。これらのよく知られている触媒は、水溶性金属塩(例えば、塩化亜鉛)と水溶性金属シアン化物塩(例えば、ヘキサシアノコバルト酸カリウム)との反応生成物である。適切なDMC触媒の調製は、例えば、米国特許第5,158,922号、同第4,477,589号、同第3,427,334号、同第3,941,849号、同第5,470,813号、及び同第5,482,908号を含む多くの参考文献に記載されており、これらの開示は引用することにより本明細書の一部をなす。DMC触媒の1つの適切なタイプは、ヘキサシアノコバルト酸亜鉛である。
DMC触媒には有機錯化剤が含まれる。前述の参考文献に開示されているように、錯化剤は、活性触媒に必要である。適切な錯化剤は、DMC化合物と錯化することができる水溶性ヘテロ原子含有有機化合物、及び水溶性脂肪族アルコールである。適切な脂肪族アルコールの例は、tert-ブチルアルコールである。DMC触媒は、米国特許第5,482,908号に記載されているように、有機錯化剤に加えて、ポリエーテルを含み得て、その開示は引用することにより本明細書の一部をなす。
この方法で使用するのに適したDMC触媒は、米国特許第5,482,908号及び同第5,470,813号等に記載される高活性触媒であり、これらの開示は引用することにより本明細書の一部をなす。高活性により、触媒を非常に低い濃度で、そしておそらくin-situ形成ポリオールブレンドの完成したブレンドから触媒を除去する必要性を克服するのに十分に低い濃度で使用することが可能になる。
本発明の方法はまた、連続的に添加される多官能性スターター(Sc)を必要とする。KOH触媒及びDMC触媒プロセスを含む、ポリエーテルポリオールを作製するための従来のプロセスは、重合の開始時に使用する触媒及び全てのスターターを反応器に投入し、次いでエポキシドを連続的に添加する。本発明に適したin-situ形成ポリオールブレンドを形成するプロセスでは、DMC触媒及び最初の単官能性スターター(Si)を反応器に投入し、続いてエポキシドを供給し、モノオールが所望の当量に達するまで重合させる。この時点で、連続的に添加される多官能性スターター(Sc)の供給が開始され、連続スターター(Sc)の添加が完了するまで、連続エポキシド供給に対して連続的に制御された速度で進行する。エポキシドの供給を、所望の全体的なOH価に達するまで続ける。Scをエポキシドと混合して添加することも、別のストリームとして添加することもできる。
Scは、典型的には、低分子量ポリオール又は低分子量ポリオールのブレンドである。本出願で定義される低分子量ポリオールは、約2個のヒドロキシル基から約8個のヒドロキシル基を有する。同時又は順次のいずれかで、異なる官能価を有する2つ以上のScを添加することも有益な場合がある。Sc又は複数のScの官能価を、得られるポリオールの平均官能価が2.0超~最大約6、又は約2.5~最大約3であるように選択する必要がある。これらの低分子量ポリオールは、少なくとも約2個のヒドロキシル基、又は2個を超えるヒドロキシル基、又は少なくとも約2.5個のヒドロキシル基を有し得る。これらの低分子量ポリオールはまた、約8個以下のヒドロキシル基、又は約6個以下のヒドロキシル基、又は約3個以下のヒドロキシル基を有し得る。Scに使用される低分子量ポリオールは、少なくとも2個のヒドロキシル基から約8個以下のヒドロキシル基、又は約2個超~約6個、又は少なくとも約2.5個~約3個以下のヒドロキシル基等を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間の範囲の任意の数のヒドロキシル基を含み得る。
Scに適した低分子量ポリオールは、2超~約8の公称官能価、及び約28~約400の当量を有する。
適切な低分子量ポリオールの例としては、例えば、グリセリン、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、エチレングリコール、トリメチロールプロパン、スクロース、ソルビトール、トリプロピレングリコール等の化合物、及びそれらの混合物が挙げられる。一実施形態では、連続的に添加されるスターターは、プロピレングリコール及びグリセリンを含む。これらのポリオール又は2つ以上の活性水素を有する他のスターターへの複数のエポキシドの付加によって調製される低分子量ポリエーテルポリオールもまた、Scとして用いることができる。
Scはまた、例えば、アルコール、チオール、エノール化可能な水素を含むアルデヒド及びケトン、マロン酸エステル、フェノール、カルボン酸及び無水物、芳香族アミン、アセチレン等の化合物、並びにそれらの混合物を含む、従来のDMC触媒エポキシド重合に適した開始剤であることが知られている、1分子あたり少なくとも2つの活性水素を有する他の化合物であり得る。適切な活性水素含有化合物の例は、米国特許第3,900,518号、同第3,941,849号及び同第4,472,560号に見られ、これらの開示は引用することにより本明細書の一部をなす。
使用されるScの量は、使用されるスターターの総量の少なくとも約25モルパーセントである。
モル%Sc=(モルSc/(モルSc+モルSi))×100
モル%Sc=(モルSc/(モルSc+モルSi))×100
前述のように、本発明の方法では多種多様なエポキシドを用いることができる。プロピレンオキシド及びエチレンオキシドは、最も一般的に使用されるエポキシドである。本発明の方法に特有の特徴は、エポキシドの組成を変化させて、最終生成物中のポリエーテルモノオール構成成分及びポリエーテルポリオール構成成分の組成を制御できることである。例えば、プロピレンオキシドは、モノオールの重合中、連続的に添加されるスターターであるScの添加を開始する前に、単独で添加することができる。Scの添加を開始した後、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドのブレンドを供給して、ポリ(オキシエチレン-オキシプロピレン)コポリマーで構成される高官能性ポリエーテルポリオールを得ることができる。DMC触媒作用によるオキシド付加は、主に低当量のポリエーテルポリオールで発生するため、ポリエーテルモノオール成分の大部分はポリ(オキシプロピレン)のままである可能性がある。これらの順序を逆にすることにより、ポリエーテルモノオールをより高いポリ(オキシエチレン)含有量で製造することができ、ポリエーテルポリオールを主にポリ(オキシプロピレン)にすることができた。
エポキシド組成はまた、モノオールの最初の重合中、及び/又はScの添加中及び/又は添加後の或る時点で変化され得る。これは、単官能性ポリエーテル及びポリエーテルポリオール内のオキシエチレン又はオキシプロピレンの分布を制御するための柔軟性を提供し、単官能性ポリエーテル及びポリエーテルポリオールの第一級対第二級ヒドロキシル官能価、したがって最終組成物中の構成成分の相対的反応性の或る程度の制御を可能にする。このようにして、粘弾性ポリウレタン発泡体等の目的の用途の反応性及び性能の要件を満たすように生成物を設計することが可能である。
in-situ形成ポリオールブレンド(2)(a)は、本質的に、本明細書で上記のポリオールブレンド(2)(a)に対応し、同じ全体的なヒドロキシル価及び平均官能価を特徴とする。
前述のように、in-situ形成ポリオールブレンド(2)(a)は、(i)56以下のヒドロキシル価を有し、20重量%以下の共重合オキシエチレンを含む1つ以上の単官能性ポリオールと、(ii)47~300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2であり、約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールと、(iii)約47~約300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2超~約6であり、約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールとを含む。in-situ形成ポリオールブレンドのこれらの個々の成分(i)、成分(ii)及び成分(iii)は、本質的に、ヒドロキシル価、公称官能価、及び共重合オキシエチレンの含有量に関して先に記載されるポリオールブレンド(2)(a)の個々の成分(i)、成分(ii)及び成分(iii)に対応する。
in-situで調製されたポリオールブレンドと任意に組み合わせることができる成分(II)(b)として使用するのに適したポリエーテルポリオールは、2~8の平均官能価、20~300のヒドロキシル価を有し得て、ポリエーテルポリオール(II)(b)100重量%に対して少なくとも50%の共重合オキシエチレンを含み得る。
in-situ形成ブレンドに適したこれらのポリエーテルポリオール(b)は、本質的に、上記のポリオールブレンド(a)に添加するのに適しており、ヒドロキシル価、平均官能価及び共重合オキシエチレンの含有量に関して前述されるポリエーテルポリオール(2)(b)に対応する。
一実施形態では、in-situ形成ポリオールブレンド(a)は、(II)(c)約10~約300のOH価、及び約2~約8の平均官能価を有する1つ以上のポリエーテルポリオール、及び/又は(d)1つ以上の充填ポリオールを更に含み得る。本明細書で適切な1つ以上のポリエーテルポリオール(c)及び1つ以上の充填ポリオール(d)は、ヒドロキシル価、官能価等に関して、ポリオールブレンド(a)に関して前述されるポリエーテルポリオール(c)及び充填ポリオール(d)に本質的に対応する。
本明細書の成分(3)として使用するのに適したヒドロキシル末端プレポリマーは、(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分と、(b)イソシアネート反応性成分であって、(i)約3の公称官能価、及び100~200の範囲のヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオール、又は(ii)ヒマシ油を含む、イソシアネート反応性成分との反応生成物を含み、ここで、(3)(b)イソシアネート反応性成分と(3)(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分(a)との当量比は5:1~10:1、又は好ましくは5:1~6:1の範囲である。
ヒドロキシル末端プレポリマーの成分(a)として使用するのに適したジイソシアネート及び/又はポリイソシアネートとしては、例えば、芳香族、脂肪族、及び脂環式のジイソシアネート及びポリイソシアネートが挙げられる。例としては、トルエンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ナフタレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、高分子MDl、及びカルボジイミド、エステル、尿素、ウレタン、アロファネート、イソシアヌレート、ビウレット又は他の官能性により修飾されたポリイソシアネート等、並びにそれらの混合物が挙げられる。好ましいポリイソシアネートは、TDI(通常、2,4-異性体及び2,6-異性体の混合物)、MDI、及びこれらの混合物である。一実施形態では、好ましい高分子ジフェニルメタンジイソシアネートは、45重量%超、又は好ましくは少なくとも60重量%、又はより好ましくは少なくとも70重量%の単量体MDI含有量を有する。より高い単量体イソシアネート含有量を有するイソシアネート成分は、典型的には、より低い粘度を有するヒドロキシル末端プレポリマーを形成する。
ヒドロキシル末端プレポリマー(3)のイソシアネート反応性成分(b)は、(i)約3の公称官能価、及び100~200の範囲のヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオール、又は(ii)ヒマシ油を含み、ここで、(3)(b)イソシアネート反応性成分と(3)(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分(a)との当量比は、5:1~10:1、又は好ましくは5:1~6:1の範囲である。
ポリエーテルポリオール(i)は、典型的には、スターターとして3つの活性水素を有する化合物を1つ以上のエポキシドと反応させることによって作製される。3つの活性水素を有する適切な化合物としては、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリエタノールアミン等の化合物、及びそれらの混合物が挙げられる。適切なエポキシドとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド、エピクロリヒドリン等、又はそれらの混合物が挙げられる。エポキシドを、よく知られている技術、並びにアルカリ金属、アルカリ金属水酸化物及びアルコキシド、二重金属シアン化物錯体、また他多数を含む様々な触媒を使用して重合することができる。これらのポリエーテルポリオール(i)は、典型的には、100%のプロピレンオキシドを用いて調製される。一実施形態では、ポリエーテルポリオール(i)を調製するために使用されるエポキシドは、0:100~50:50の重量比のEOとPOとの混合物、又は0:100~30:70の重量比のEOとPOとの混合物を含む。そのため、これらのポリエーテルポリオールは、POホモポリマー、ブロックEO-POコポリマー、ランダムEO/POコポリマー等であり得る。
ヒドロキシル末端プレポリマーを調製するために使用されるイソシアネート反応性成分はまた、(ii)ヒマシ油を含み得る。
(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分と、(b)イソシアネート反応性成分であって、(i)約3の公称官能価、及び100~200の範囲のヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオールを含む、イソシアネート反応性成分との反応生成物を含む、本発明のヒドロキシル末端プレポリマーは、Anton PaarのSVM 3000/G2 Stabinger粘度計を使用して測定した場合、典型的には25℃で2500mPa・s以下、又は好ましくは25℃で約2000mPa・s以下の粘度を有する。
粘弾性ポリウレタン発泡体の製造プロセスは、(1)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分を含むイソシアネート官能性成分と、(2)イソシアネート反応性成分と、(3)ヒドロキシル末端プレポリマーとを、(4)発泡剤、(5)触媒、及び(6)界面活性剤を含む成分の存在下で反応させることを含み、ここで、イソシアネート官能性成分及びイソシアネート反応性成分を、95~110のイソシアネート指数で反応させる。適切なイソシアネート反応性成分(2)は、(a)約56~約250のヒドロキシル価を有し、平均官能価が約2超である、成分(a)及び成分(b)100重量%に対して20重量%~100重量%のポリオールブレンドであって、(i)56以下のヒドロキシル価を有し、(a)(i)の総重量に対して20重量%未満の共重合オキシエチレンを含む1つ以上の単官能性ポリエーテルと、(ii)約47~約300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2であり、(a)(ii)の総重量に対して約5重量%~約45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールと、(iii)47~300のヒドロキシル価を有し、公称官能価が2超~8であり、ポリエーテルポリオール(iii)の総重量に対して5%~45%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオールとを含み、ここで、(a)ポリオールブレンドは、20重量%~50重量%の(i)1つ以上の単官能性ポリエーテルを含み、(a)の残部は成分(ii)及び成分(iii)を含み、残部の10重量%~90重量%は成分(ii)を含み、残部の90重量%~10重量%は成分(iii)を含む、ポリオールブレンド、並びに任意に、(b)平均官能価2~8を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、成分(b)100重量%に対して少なくとも50%の共重合オキシエチレンを含む、成分(a)及び成分(b)100重量%に対して最大80重量%の1つ以上のポリエーテルポリオールを含む。
本発明の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体は、約10%以下、又は約5%以下、又は約2.5%以下の90%圧縮永久歪み、及び少なくとも約9lbfの25%IFD値を特徴とする。そのため、本明細書の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体は、約10%以下の90%圧縮永久歪み及び少なくとも9lbfの25%IFD値、又は約5%以下の90%圧縮永久歪み及び少なくとも9lbfの25%IFD値、又は約2.5%以下の90%圧縮永久歪み及び少なくとも9lbfの25%IFD値を特徴とし得る。一実施形態では、粘弾性軟質ポリウレタン発泡体は、比較的低いTg及び5以下の15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比を維持しながら、上記のように低い90%圧縮永久歪み及び25%IFD値を有する。本明細書で使用される場合、低いTgとは、タンデルタによって測定した場合、発泡体が20℃未満のTgを有することを意味する。
本発明の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体は、好ましくは、15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比が5以下、又は4以下、又は3以下である。15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比は、典型的には、1以上、又は1.1以上、又は1.2以上にもなる。そのため、得られる粘弾性軟質発泡体は、典型的には、5以下~1以上、又は4以下~1.1以上、又は3以下~1.2以上等を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの範囲の15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比を有する。貯蔵弾性率の比は、15℃での貯蔵弾性率の値を30℃での貯蔵弾性率の値で割ることによって計算される。
加えて、得られる粘弾性ポリウレタン発泡体は、好ましくは、20℃未満、又は18℃未満、又は17℃以下のTgを有する。別の実施形態では、イソシアネート反応性成分(2)が(b)2~8の平均官能価を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、ポリエーテルポリオール(2)(b)の総重量に対して少なくとも50重量%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールを更に含む場合、得られる粘弾性ポリウレタン発泡体は、タンデルタで測定した場合に16℃未満又は15℃未満のTgを有する。
本明細書の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体は、約1.0lb/ft3~約6.0lb/ft3、好ましくは2.0lb/ft3~5.0lb/ft3の範囲の密度を有する。
本明細書で粘弾性ポリウレタン発泡体を作製するために使用されるイソシアネート指数は、95超~約110の範囲である。
加えて、粘弾性軟質ポリウレタン発泡体を作製する方法において、イソシアネート反応性成分(2)は、(2)(c)約10~約300のOH価を有し、平均官能価が約2~約8であり、成分(2)(c)100重量%に対して0重量%~45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオール、及び/又は(2)(d)1つ以上の充填ポリオールの少なくとも1つを更に含み得る。本方法に適したポリエーテルポリオール(2)(c)及び充填ポリオール(2)(d)は、本質的に、イソシアネート反応性組成物に関して前述したものに対応する。
適切なイソシアネート官能性化合物は、トルエンジイソシアネート(通常、2,4-異性体及び2,6-異性体の混合物であるTDI)、及びそれらの様々な混合物を含む。
一実施形態では、発泡体改質剤又は発泡体加工助剤を配合物に添加して、加工を強化し、粘弾性軟質発泡体の変形に対する寸法安定性及び沈降の低減を提供することにより、コールドフロー及び/又はディッシングに対して粘弾性軟質発泡体を安定化するのを支援する。これらの加工助剤又は改質剤は、典型的には、鎖延長剤及び/又は架橋剤である。一般に、鎖延長剤及び/又は架橋剤は、2個~8個の活性水素基を含む比較的小さな分子である。鎖延長剤及び/又は架橋剤は、少なくとも2個の活性水素基、又は少なくとも3個の活性水素基を含み得る。鎖延長剤及び/又は架橋剤はまた、8個以下の活性水素基、又は6個以下の活性水素基を含み得る。適切な鎖延長剤及び/又は架橋剤は、少なくとも2個~8個以下の活性水素基、又は少なくとも3個~6個以下の活性水素基等を含む、これらの上限値と下限値との間の範囲の任意の組み合わせで任意の数の活性水素基を含み得る。適切な鎖延長剤及び/又は架橋剤は、ポリオール100部あたり0部~4部の量で添加される。本発明の反応混合物に含まれ得る適切な鎖延長剤及び/又は架橋剤の幾つかの例としては、ジエタノールアミン(DEOA)、エチレングリコール(EG)、ジエチレングリコール(DEG)、プロピレングリコール(PG)、ジプロピレングリコール(DPG)、1,4-ブタンジオール(BDO)、Arcol DP1022、Ortegol 204、Geolite 206、及びGeolite 210が挙げられる。これらの助剤の幾つかは、例えば、米国特許第4,950,694号及び同第5,539,011号に記載され、その開示は引用することにより本明細書の一部をなす。加工添加剤は、TDIがイソシアネート成分として使用される場合、本発明によれば特に有用である。これらの鎖延長剤及び/又は架橋剤は、ポリオール100部あたり、0部以上、又は0.3部以上の量で存在し得る。鎖延長剤及び/又は架橋剤はまた、ポリオール100部あたり4部以下、又は2部以下の量で存在し得る。存在する鎖延長剤及び/又は架橋剤の量は、ポリオール100部あたり0部~4部、又は0.3部~2部等を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間の範囲であり得る。これらの異なる発泡体改質剤又は加工助剤の組み合わせを使用することも時には有益となり得る。
加えて、発泡体改質剤又は加工助剤は、少なくとも300、又は少なくとも600のOH価を有し得る。
本発明に適した発泡剤(4)としては、例えば、化学発泡剤、すなわち、例えば水及びギ酸等の発泡ガスを生成するイソシアネート反応剤、並びにアセトン、二酸化炭素、クロロフルオロカーボン、高フッ素化及び/又は過フッ素化炭化水素、塩素化炭化水素、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族及び/又は脂環式炭化水素、又はメチラール等のアセタール等の物理発泡剤が挙げられる。これらの物理的発泡剤は通常、系のポリオール成分に添加される。しかしながら、物理的発泡剤はまた、イソシアネート成分中に、又はポリオール成分とイソシアネート成分との両方の組み合わせとして添加することもできる。物理的発泡剤を、ポリオール成分のエマルジョンの形態で、高フッ素化及び/又は過フッ素化炭化水素と一緒に使用することも可能である。乳化剤を使用する場合、それらは通常、側鎖として結合したポリオキシアルキレン及びフルオロアルカンラジカルを含み、約5重量%~30重量%のフッ素含有量を有するオリゴマーアクリレートである。かかる製品は、プラスチック化学により十分によく知られており、米国特許第4,972,002号に記載されており、その開示は引用することにより本明細書の一部をなす。
使用される発泡剤又は発泡剤混合物の量は、成分(2)及び成分(3)100重量%に対して、0.5重量%~20重量%の範囲であり得る。発泡剤の量に関して本明細書で使用される場合、イソシアネート反応性成分は、本明細書で上記に記載されるように、(2)イソシアネート反応性成分及び(3)ヒドロキシル末端プレポリマー(3)の両方を含む。場合によっては、存在する発泡剤の量は、成分(2)及び成分(3)100重量%に対して、少なくとも0.5重量%又は少なくとも0.75重量%であり得る。存在する発泡剤の量はまた、成分(2)及び成分(3)100重量%に対して、約20重量%以下、又は約10重量%以下であり得る。発泡剤は、成分(2)及び成分(3)100重量%に対して、少なくとも約0.5重量%~約20重量%以下、又は少なくとも約0.75重量%~約10重量%以下等を含む、上記のこれらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間の範囲の任意の量で存在し得る。
水が発泡剤である場合、典型的には、存在する水の量は、成分(2)及び成分(3)100重量%に対して、少なくとも約0.5%~約10%の範囲であり得る。場合によっては、存在する発泡剤の量は、成分(2)及び成分(3)100重量%に対して、少なくとも0.5重量%又は少なくとも0.75重量%であり得る。発泡剤として存在する水の量はまた、成分(2)及び成分(3)100重量%に対して、約10重量%以下、又は約7重量%以下であり得る。発泡剤は、成分(2)及び成分(3)100重量%に対して、少なくとも約0.5重量%~約10重量%以下、又は少なくとも約0.75重量%~約7重量%以下等を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間の範囲の任意の量で存在し得る。水の添加は、記載されている他の発泡剤の使用と組み合わせて行うことができる。本発明によれば、水が好ましい発泡剤である。また、ポリオール又は樹脂ブレンドに分散され、例えば、当業者に知られているHeneckeのNovaflex、CarDio(Cannon Viking Limited)及びBeamech(CO2)の機器等で使用される圧力低下装置を通過することによって泡立てられる加圧二酸化炭素と共に水を使用することが好ましい。
粘弾性軟質発泡体は、界面活性剤の存在下で生成され、これは硬化するまで粘弾性軟質発泡体を安定させるのに役立つ。適切な界面活性剤は、ポリウレタン業界でよく知られているものである。多種多様な有機ケイ素界面活性剤が市販されている。適切な界面活性剤の例は、Momentive Performance Materialsの製品であるNiax L-620界面活性剤、及びEvonik-Goldschmidtの製品であるTegostab B8244である。当業者に知られている他の多くのシリコーン界面活性剤を、これらの適切なシリコーンの代わりに使用することができる。界面活性剤は、典型的には、成分(2)及び(3)100重量%に対して、少なくとも約0.1部~約4部の範囲内の量で使用される。界面活性剤は、成分(2)及び成分(3)100重量%に対して、少なくとも約0.1部又は少なくとも約0.2部の範囲の量で存在し得る。
界面活性剤はまた、成分(2)及び成分(3)100重量%に対して、約4部以下、又は約3部以下の範囲の量で存在し得る。界面活性剤の量は、成分(2)及び成分(3)100重量%に対して、少なくとも約0.1部~約4部、又は少なくとも約0.2部~約3部等を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間の範囲であり得る。
イソシアネート反応性成分及び水とポリイソシアネートとの反応を触媒するために、少なくとも1つのポリウレタン触媒が必要である。この目的のため、有機アミンと有機スズ化合物との両方を使用するのが一般的である。適切なポリウレタン触媒は当該技術分野でよく知られており、網羅的な一覧が米国特許第5,011,908号にあり、その開示は引用することにより本明細書の一部をなす。適切な有機スズ触媒として、カルボン酸のスズ塩及びジアルキルスズ塩が挙げられる。例としては、オクタン酸第一スズ、ジラウリン酸ジブチルスズ、二酢酸ジブチルスズ、オレイン酸第一スズ等が挙げられる。オクタン酸第一スズが特に好ましい。好ましい有機アミン触媒は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ビス(2,2’-ジメチル-アミノ)エチルエーテル、N-エチルモルホリン、ジエチレントリアミン等の第三級アミンである。
別の実施形態では、適切なアミン触媒は、ポリウレタン発泡体マトリックスに化学的に結合し、臭気及びVOC放出への寄与を排除するか、又はVOC放出に寄与しないように十分に高い分子量である非放出性バランスアミン(non-emissive balanced amines)を含む。これらは、不揮発性(non-fugitive)アミン触媒とも称される。これらの触媒の例としては、Air productsのDabco NE-300及びDabco NE-500、東ソー株式会社のN,N-ビス(3-ジメチル-アミノプロピル)-N-イソプロパノールアミン(Jeffcat ZR 50として市販)、N-(3-ジメチルアミノプロピル)-N,N-ジイソプロパノールアミン(Jeffcat DPAとして市販)、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン-2-メタノール(RZETAとして市販)が挙げられる。
ポリウレタン触媒は、典型的には、成分(2)及び成分(3)100重量%に対して、約0.01部~約3部の範囲内の量で使用される。ポリウレタン触媒は、成分(2)及び成分(3)100重量%に対して、少なくとも約0.01部又は少なくとも約0.1部からの量で存在し得る。ポリウレタン触媒は、成分(2)及び成分(3)100重量%に対して、約3部以下、又は約2部以下の量で存在し得る。ポリウレタン触媒は、成分(2)及び成分(3)100重量%に対して、少なくとも約0.01部~約3部、又は少なくとも約0.1部~約2部等を含む、これらの上限値と下限値との任意の組み合わせの間の範囲の任意の量で存在し得る。
難燃剤、酸化防止剤、色素、染料、液体及び固体充填剤、並びに他の多くの市販の添加剤も、従来の量で粘弾性軟質発泡体に含めることができる。
粘弾性軟質発泡体は、業界でよく知られている方法を使用して作製される。これらの方法には、連続又は不連続のフリーライズスラブストック発泡体(free-rise slabstock foam)プロセス及び成形発泡体プロセスが含まれ得る。典型的なスラブストックプロセスでは、イソシアネートは、混合ヘッドを通過した後に、移動するコンベヤーに溢流するトラフに入ることで、他の配合化学物質と一緒に連続的に混合される。
或いは、反応する混合物は、移動するコンベヤーに直接堆積される。別の実施形態では、高圧液体二酸化炭素が1つ以上の配合成分、典型的にはポリオールに供給され、混合ヘッドに入り、樹脂ブレンドが泡立て装置を通過し、そこで圧力が下げられ、結果として生じる泡がコンベヤーに堆積される。粘弾性軟質発泡体は、コンベヤーを下って移動するにつれて膨張及び上昇して、連続発泡体スラブを形成し、これが硬化及び保管に望まれる長さのブロック又はバン(buns)に切断される。1日以上硬化させた後、これらの発泡体バンを最終用途に望まれる形状に切断することができる。不連続プロセスでは、反応物はヘッドを介して、又は大きな混合チャンバー内ですばやく混合される。次いで、反応混合物を、大きな箱又は他の適切な容器に堆積させ、そこで発泡体の膨張が起こり、容器の横方向の寸法のバンを形成する。
典型的な成形粘弾性軟質発泡体プロセスは、通常、特定量のイソシアネートストリーム(「A」側)を特定量の残りの配合成分(「B」側)と迅速に組み合わせて混合するワンショットアプローチを採用している。「B」側ストリームに含まれない1つ以上の特定の成分を取り込むために、追加のストリームを使用することができる。混合物をただちに型に入れた後、閉じる。粘弾性軟質発泡体が膨張して型を満たし、型の形状及び寸法を有する部品を製造する。
あまり好ましくないが、粘弾性軟質発泡体を作製するためのイソシアネート末端プレポリマーアプローチも使用することができる。このアプローチでは、イソシアネート反応性混合物のかなりの部分がポリイソシアネートと反応し、次いで、得られたイソシアネート末端プレポリマーが残りの成分と反応する。
本明細書全体で使用及び言及されるように、気流を、Amscor Model 1377自動発泡体気孔率試験機を使用して、R.E. Jones and G. Fesman, "Journal of Cellular Plastics," January, 1965, Vol. No. 1, pp. 200-216(その開示は引用することにより本明細書の一部をなす)によって記載されるNOPCO試験手順に従って測定した。2インチ×2インチ×1インチ片の発泡体を、それ自体を製造後に発泡体ブロックから切り取った試験片の中央付近から切り取った。毎分標準立方フィート(すなわちscfpm)として表される気流は、大気圧より0.5水柱インチ小さい圧力差で1インチの厚さを通して測定した。気流は発泡体の上昇方向であった。
変形からの発泡体の回復速度を定義するために使用される試験は、ASTM D 3574-11 Test Mに記載されている、95%高さ回復時間である。約3秒未満の回復速度は、弾力性のある発泡体タイプで観察されるような高速回復発泡体を示す。約3秒以上の回復速度は、しばしば「粘弾性」又は「記憶」発泡体と呼ばれる回復の遅い発泡体を示す。
実施例で報告されている他の粘弾性軟質発泡体の物理的特性は、ASTM D3574-11に記載されている標準手順に従って測定された。
粘弾性軟質発泡体の商業的製造は、界面活性剤、1つ以上の触媒、及び粘弾性軟質発泡体を作製するのに適しているポリウレタン化学の分野で知られている他の様々な化合物の存在下で、適切なポリイソシアネート、発泡剤、及びイソシアネート反応性成分又は混合物を一緒に混合することを含む。(2)(a)ポリオールブレンド、及び(2)(b)2~8の平均官能価を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、ポリエーテルポリオールの総重量に対して少なくとも50重量%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールを含む上記のポリオールブレンドに加えて使用される他のイソシアネート反応性化合物(2)には、ポリウレタン化学の分野でよく知られている他の従来のポリオールが含まれる。これらには、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリマーポリオール、アミン末端ポリエーテル、ポリチオエーテル、ポリアセタール及びポリカーボネート等の比較的高分子量の化合物、並びに様々な低分子量鎖延長剤及び/又は架橋剤が含まれ、これはいずれもイソシアネート成分のイソシアネート基と反応することができるヒドロキシル基及び/又はアミン基を含み得る。
加えて、本明細書の粘弾性ポリウレタン発泡体に使用されるイソシアネート反応性成分(2)は、(2)(c)約10~約300のOH価を有し、平均官能価が約2~約8であり、成分(2)(c)100重量%に対して0重量%~45重量%の共重合オキシエチレンを含む1つ以上のポリエーテルポリオール、及び/又は(2)(d)一般にポリマーポリオールとも称される1つ以上の充填ポリオールの少なくとも1つを更に含み得る。
様々な粘弾性ポリウレタン発泡体のタンデルタによって測定されるガラス転移温度(Tg)は、動的機械分析によって本明細書に記載されているように決定された。タンデルタは、貯蔵弾性率(材料のエネルギー散逸の尺度)に対する損失弾性率の比であり、或る範囲の温度で測定した場合、タンデルタは一般に、それらの温度でのポリウレタン発泡体の粘弾性の指標である。本明細書に記載のDMA法を使用して、特許請求の範囲に記載される本発明による粘弾性軟質発泡体のタンデルタ応答及びTg(ピークタンデルタ値)を決定する必要がある。粘弾性ポリウレタン発泡体は、様々な内部のハードドメインとソフトドメインとで構成されているため、Tgは他の幾つかの材料ほど明確な数字ではない。その結果、DMA(動的機械分析)の結果を評価する際にTgを測定及び決定する様々な方法が存在する。結果は、DMA試験の実施に使用されるプロトコルの影響を受ける可能性がある。本明細書では、次のプロトコルを使用してDMA検査を行った。
発泡体サンプルの動的機械分析(DMA:Dynamic Mechanical Analysis)を、8mmのデュアルカンチレバー固定具を備えたTA InstrumentsのQ800 DMAを使用して行った。サンプルの寸法は通常、12.7mm×40mm×3mmであった。-100℃の平衡化期間があり、温度が上昇する前に発泡体のサンプル及び機器を安定させた。発泡体サンプルは、1℃/分のランプ速度を使用して-100℃~100℃で評価した。サンプルを、1Hzの周波数で20μmの振動たわみに供した。
15℃~30℃の範囲での貯蔵弾性率、特に15℃~30℃での貯蔵弾性率の比を評価すると、発泡体の温度感受性がわかりやすくなり、比が高いほど特性の変化率が大きいことを示す。発泡体のTg(タンデルタ曲線のピーク又は任意の他の一点計測として測定)のみを考慮すると、通常の使用温度での発泡体の温度感受性に正確に対応しない。したがって、発泡体の全体的な性能を正確に評価するには、Tgと15℃~30℃での貯蔵弾性率の比との両方を考慮することが推奨される。
第1の実施形態では、本発明は、粘弾性軟質ポリウレタン発泡体を作製する方法であって、(1)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネートを、(2)イソシアネート反応性成分であって、(a)56mg KOH/gポリオール~約250mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、平均官能価が2超である、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して20重量%~100重量%のポリオールブレンドであって、(i)56mg KOH/gポリオール以下のヒドロキシル価を有し、単官能性ポリエーテル(a)(i)の総重量に対して20%以下の共重合オキシエチレンを含む単官能性ポリエーテルと、(ii)47mg KOH/gポリオール~300mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、公称官能価が2であり、ポリエーテルポリオール(a)(ii)の総重量に対して、5%~45%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールと、(iii)47mg KOH/gポリオール~300mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、公称官能価が2超~8であり、ポリエーテルポリオール(a)(iii)の総重量に対して、5%~45%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールとを含み、ここで、(a)ポリオールブレンドが20重量%~50重量%の(i)単官能性ポリエーテルを含み、残部は成分(ii)及び成分(iii)を含み、残部の10重量%~90重量%は成分(ii)を含み、残部の90重量%~10重量%は成分(iii)を含む、ポリオールブレンドと、任意に、(b)平均官能価2~8を有し、ヒドロキシル価が20mg KOH/gポリオール~300mg KOH/gポリオールであり、ポリエーテルポリオール(2)(b)の総重量に対して少なくとも50%の共重合オキシエチレンを含む、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して最大80重量%のポリエーテルポリオールとを含む、イソシアネート反応性成分、並びに(3)ヒドロキシル末端プレポリマーであって、(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分と、(b)イソシアネート反応性成分であって、(i)公称官能価が約3であり、100~200の範囲のヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオール、又は(ii)ヒマシ油を含む、イソシアネート反応性成分との反応生成物を含み、ここで、(3)(b)イソシアネート反応性成分と(3)(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分(a)との当量比は5:1~10:1の範囲である、ヒドロキシル末端プレポリマーと、(4)発泡剤、(5)触媒、及び(6)界面活性剤の存在下で反応させることを含む、方法に関する。
第2の実施形態では、本発明は、ヒドロキシル末端プレポリマーが、(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分と、(b)イソシアネート反応性成分であって、(i)公称官能価が約3であり、100~200の範囲のヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオールを含む、イソシアネート反応性成分との反応生成物を含み、ヒドロキシル末端プレポリマーが25℃で2500mPa・s未満、好ましくは25℃で2000mPa・s未満の粘度を有する、第1の実施形態によるf方法に関する。
第3の実施形態では、本発明は、ヒドロキシル末端プレポリマーが、5:1~6:1の範囲の(3)(b)イソシアネート反応性成分と(3)(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分(a)との当量比で調製される、第1又は第2の実施形態による方法に関する。
第4の実施形態では、本発明は、(3)(a)ヒドロキシル末端プレポリマーのポリイソシアネート成分が、45重量%超、好ましくは少なくとも60重量%、より好ましくは少なくとも70重量%の単量体MDI含有量を有する高分子ジフェニルメタンジイソシアネートを含む、第1~第3の実施形態の1つによる方法に関する。
第5の実施形態では、本発明は、(3)(b)(i)ポリエーテルポリオールが、触媒の存在下でのスターター化合物とプロピレンオキシドとの反応生成物を含む、第1~第4の実施形態の1つによる方法に関する。
第6の実施形態では、本発明は、(3)(b)(i)ポリエーテルポリオールが、触媒の存在下でのスターター化合物とアルキレンオキシドとの反応生成物を含み、アルキレンオキシドが0:100超~50:50の重量比のエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの混合物を含む、第1~第5の実施形態の1つによる方法に関する。
第7の実施形態では、本発明は、(2)(a)ポリオールブレンドが、70mg KOH/gポリオール~120mg KOH/gポリオール未満のヒドロキシル価を有し、平均官能価が少なくとも2.1である、第1~第6の実施形態の1つによる方法に関する。
第8の実施形態では、本発明は、得られた粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が、ASTM D-3574-11によって測定した場合、約10%以下の90%圧縮永久歪み及び少なくとも9lbfの25%IFD値を有する、第1~第7の実施形態の1つによる方法に関する。
第9の実施形態では、本発明は、得られる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が、ASTM D-3574-11によって測定した場合、約5%以下、好ましくは約2.5%以下の90%圧縮永久歪みを有する、第8の実施形態による方法に関する。
第10の実施形態では、本発明は、得られた粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が更に、5以下かつ1以上の15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比を有し、タンデルタで測定した場合のTgが20℃未満である、第8又は第9の実施形態の1つによる方法に関する。
第11の実施形態では、本発明は、得られる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が、更に、4以下かつ1.1以上の15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比を有し、タンデルタで測定した場合のTgが18℃未満である、第8又は第9の実施形態の1つによる方法に関する。
第12の実施形態では、本発明は、得られる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が、更に、3以下かつ1.2以上の15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比を有し、タンデルタで測定した場合のTgが17℃以下である、第8又は第9の実施形態の1つによる方法に関する。
第13の実施形態では、本発明は、(2)イソシアネート反応性成分が、0重量%を超える(b)2~8の平均官能価を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、ポリエーテルポリオール(2)(b)の総重量に対して少なくとも50重量%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールを更に含み、得られる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が、更に、3以下かつ1.2以上の15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比を有し、タンデルタで測定した場合のTgが16℃未満である、第8又は第9の実施形態の1つによる方法に関する。
第14の実施形態では、本発明は、(2)イソシアネート反応性成分が、0重量%を超える(b)2~8の平均官能価を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、ポリエーテルポリオール(2)(b)の総重量に対して少なくとも50重量%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールを更に含み、得られる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が、更に、3以下かつ1.2以上の15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比を有し、タンデルタで測定した場合のTgが15℃未満である、第8又は第9の実施形態の1つによる方法に関する。
第15の実施形態では、本発明は、(2)イソシアネート反応性成分が、(c)10mg KOH/gポリオール~300mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、平均官能価が2~8であり、100重量%の成分(c)に対して0重量%~45重量%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールであって、ポリエーテルポリオール(a)(ii)及び(a)(iii)とは異なる、ポリエーテルポリオール(c)、及び/又は(d)充填ポリオールの少なくとも1つを更に含む、第1~第14の実施形態の1つによる方法に関する。
第16の実施形態では、本発明は、(2)(a)ポリオールブレンドが、in-situ形成ポリオールブレンドを含む、第1~第15の実施形態の1つによる方法に関する。
第17の実施形態では、本発明は、粘弾性軟質ポリウレタン発泡体であって、(1)ジイソシアネート又はポリイソシアネート成分と、(2)イソシアネート反応性成分であって、(a)56mg KOH/gポリオール~約250mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、平均官能価が2超であり、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して20重量%~100重量%のポリオールブレンドであって、(i)56mg KOH/gポリオール以下のヒドロキシル価を有し、単官能性ポリエーテル(a)(i)の総重量に対して20%以下の共重合オキシエチレンを含む単官能性ポリエーテルと、(ii)47mg KOH/gポリオール~300mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、公称官能価が2であり、ポリエーテルポリオール(a)(ii)の総重量に対して5%~45%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールと、(iii)47mg KOH/gポリオール~300mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、公称官能価が2超~8であり、ポリエーテルポリオール(a)(iii)の総重量に対して5%~45%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールとを含み、ここで、(a)ポリオールブレンドは、20重量%~50重量%の(i)上記単官能性ポリエーテルを含み、残部は成分(ii)及び成分(iii)を含み、残部の10重量%~90重量%は成分(ii)を含み、残部の90重量%~10重量%は成分(iii)を含む、ポリオールブレンドと、任意に、(b)平均官能価2~8を有し、ヒドロキシル価が20mg KOH/gポリオール~300mg KOH/gポリオールであり、ポリエーテルポリオール(2)(b)の総重量に対して少なくとも50%の共重合オキシエチレンを含む、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して最大80重量%のポリエーテルポリオールとを含む、イソシアネート反応性成分、並びに(3)ヒドロキシル末端プレポリマーであって、(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分と、(b)イソシアネート反応性成分であって、(i)公称官能価が約3であり、100~200のヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオール、又は(ii)ヒマシ油を含む、イソシアネート反応性成分との反応生成物を含み、ここで、(3)(b)上記イソシアネート反応性成分と(3)(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分(a)との当量比は5:1~10:1の範囲である、ヒドロキシル末端プレポリマーとの、(4)発泡剤、(5)触媒、及び(6)界面活性剤の存在下での反応生成物を含む、粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。
第18の実施形態では、本発明は、(3)ヒドロキシル末端プレポリマーが、(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分と、(b)イソシアネート反応性成分であって、(i)公称官能価が約3であり、100~200の範囲のヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオールを含む、イソシアネート反応性成分との反応生成物を含み、ヒドロキシル末端プレポリマーが25℃で2500mPa・s未満、好ましくは25℃で2000mPa・s未満の粘度を有する、第17の実施形態による粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。
第19の実施形態では、本発明は、ヒドロキシル末端プレポリマーが、5:1~6:1の範囲の(3)(b)イソシアネート反応性成分と(3)(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分(a)との当量比で調製される、第17又は第18の実施形態の1つによる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。
第20の実施形態では、本発明は、(3)(a)ヒドロキシル末端プレポリマーのポリイソシアネート成分が、45重量%超、好ましくは少なくとも60重量%、より好ましくは少なくとも70重量%の単量体MDI含有量を有する高分子ジフェニルメタンジイソシアネートを含む、第17~第19の実施形態の1つによる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。
第21の実施形態では、本発明は、(3)(b)(i)ポリエーテルポリオールが、触媒の存在下でのスターター化合物とプロピレンオキシドとの反応生成物を含む、第17~第20の実施形態の1つによる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。
第22の実施形態では、本発明は、(3)(b)(i)ポリエーテルポリオールが、触媒の存在下でのスターター化合物とアルキレンオキシドとの反応生成物を含み、上記アルキレンオキシドが0:100超~50:50の重量比のエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの混合物を含む、第17~第21の実施形態の1つによる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。
第23の実施形態では、本発明は、(2)(a)上記ポリオールブレンドが、70mg KOH/gポリオール~120mg KOH/gポリオール未満のヒドロキシル価を有し、平均官能価が少なくとも2.1である、第17~第22の実施形態の1つによる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。
第24の実施形態では、本発明は、得られた粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が、ASTM D-3574-11によって測定した場合、約10%以下の90%圧縮永久歪み及び少なくとも9lbfの25%IFD値を有する、第17~第23の実施形態の1つによる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。
第25の実施形態では、本発明は、得られる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が、ASTM D-3574-11で測定した場合、約5%以下、好ましくは約2.5%以下の90%圧縮永久歪みを有する、第24の実施形態による粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。
第26の実施形態では、本発明は、粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が更に、5以下かつ1以上の15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比を有し、タンデルタで測定した場合のTgが20℃未満である、第24又は第25の実施形態の1つによる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。
第27の実施形態では、本発明は、粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が、更に、4以下かつ1.1以上の15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比を有し、タンデルタで測定した場合のTgが18℃未満である、第24又は第25の実施形態の1つによる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。
第28の実施形態では、本発明は、粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が、更に、3以下かつ1.2以上の15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比を有し、タンデルタで測定した場合のTgが17℃以下である、第24又は第25の実施形態の1つによる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。
第29の実施形態では、本発明は、(2)イソシアネート反応性成分が、0重量%を超える(b)2~8の平均官能価を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、ポリエーテルポリオール(2)(b)の総重量に対して少なくとも50%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールを更に含み、得られる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が、更に、3以下かつ1.2以上の15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比を有し、タンデルタで測定した場合のTgが16℃未満である、第24又は第25の実施形態の1つによる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。
第30の実施形態では、本発明は、(2)イソシアネート反応性成分が、0重量%を超える(b)2~8の平均官能価を有し、ヒドロキシル価が20~300であり、ポリエーテルポリオール(2)(b)の総重量に対して少なくとも50%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールを更に含み、得られる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が、更に、3以下かつ1.2以上の15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比を有し、タンデルタで測定した場合のTgが15℃未満である、第24又は第25の実施形態の1つによる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。
第31の実施形態では、本発明は、(2)イソシアネート反応性成分が、(c)10mg KOH/gポリオール~300mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、平均官能価が2~8であり、100重量%の成分(c)に対して0重量%~45重量%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールであって、ポリエーテルポリオール(a)(ii)及び(a)(iii)とは異なる、ポリエーテルポリオール(c)、及び/又は(d)充填ポリオールの少なくとも1つを更に含む、第17~第30の実施形態の1つによる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。
第32の実施形態では、本発明は、(2)(a)ポリオールブレンドがin-situ形成ポリオールブレンドを含む、第17~第31の実施形態の1つによる粘弾性軟質ポリウレタン発泡体に関する。
以下の実施例は、本発明の方法の詳細を更に説明する。前述の開示に記載されている本発明は、これらの実施例によって趣旨又は範囲のいずれにおいても限定されるものではない。当業者は、以下の手順の条件の既知のバリエーションを使用できることを容易に理解するであろう。特に明記されていない限り、全ての温度は摂氏であり、全ての部及びパーセンテージはそれぞれ重量部及び重量パーセントである。
試験方法:
ヒドロキシル価:ヒドロキシル価を、ASTM D-4274-11に従って決定し、mg KOH/gポリオールで報告する。
粘度:ポリエーテルポリオールの粘度を、Anton PaarのSVM 3000/G2 Stabinger粘度計を使用して25℃で測定した。
ヒドロキシル価:ヒドロキシル価を、ASTM D-4274-11に従って決定し、mg KOH/gポリオールで報告する。
粘度:ポリエーテルポリオールの粘度を、Anton PaarのSVM 3000/G2 Stabinger粘度計を使用して25℃で測定した。
本明細書で報告される他の発泡体の物理的特性を、ASTM D3574-11に記載されている標準的な手順に従って測定した。
本明細書で使用される場合、「pphp」は、百分率(parts per hundred parts)を表す。
実施例では、以下の材料を使用した。
ポリオールA:米国特許第6,491,846号(その開示は引用することにより本明細書の一部をなす)に記載されている手順に従って、モノオール、ジオール、及びトリオールをDMC触媒でアルコキシル化することによって調製された、in-situで調製された多官能性ポリオール。スターターは、Neodol 25のプロポキシル化から作製された1600MW(OH価35)モノオールを含み、これを82/18の重量比のプロピレンオキシドとエチレンオキシドとの混合物で、約17.8mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価までアルコキシル化する。この時点で、62.3%対37.7%の重量比のグリセリンとプロピレングリコールとの混合物を、約125mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価に達するまで、82/18の重量比のプロピレンオキシドとエチレンオキシドとの混合物と共に連続的に添加する。この時点で、プロピレングリコール及びグリセリンの供給を停止し、公称ヒドロキシル価が100mg KOH/gポリオールに達するまで、プロピレンオキシド及びエチレンオキシドを55/45の重量比で連続的に添加する。この生成物は、約2.4の全体の官能価を有し、公称ヒドロキシル価が約100mg KOH/gポリオールであった。
ポリオールB:KOH触媒作用によって調製された、約37mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、約73%の共重合オキシエチレンを含む、グリセリン開始ポリ(オキシプロピレンオキシエチレン)ポリオール
ポリオールC:DMC触媒作用によって調製された、約56mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、約8%の共重合オキシエチレンを含む、グリセリン/プロピレングリコール開始ポリ(オキシプロピレンオキシエチレン)ポリオール
ポリオールD:KOH触媒作用によって調製された、約56mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、約9%の共重合オキシエチレンを含む、グリセリン開始ポリ(オキシプロピレンオキシエチレン)ポリオール
ポリオールE:KOH触媒作用によって調製された、約168mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、重合オキシプロピレンを約100%含む、グリセリン開始ポリ(オキシプロピレン)ポリオール
ポリオールF:KOH触媒作用によって調製された、約112mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、重合オキシプロピレンを約100%含む、グリセリン開始ポリ(オキシプロピレン)ポリオール
ポリオールG:KOH触媒作用によって調製された、約140mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、約25%の共重合オキシエチレンを含む、グリセリン開始ポリ(オキシプロピレンオキシエチレン)ポリオール
ポリオールH:KOH触媒作用によって調製された、約57mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、重合オキシプロピレンを約100%含む、グリセリン開始ポリ(オキシプロピレン)ポリオール
ポリオールI:KOH触媒作用によって調製された、約238mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、重合オキシプロピレンを約100%含む、グリセリン開始ポリ(オキシプロピレン)ポリオール
ポリオールJ:DMC触媒作用によって調製された、約238mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、重合オキシプロピレンを約100%含む、グリセリン/プロピレングリコール開始ポリ(オキシプロピレン)ポリオール
ポリオールK:約164のOH価、及び約3の官能価を有するヒマシ油
発泡体改質剤A:Momentive Performance MaterialsからArcol DP-1022として市販されている、約1240mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有する発泡体改質剤
発泡体改質剤B:Evonik IndustriesからOrtegol 204として市販されている、約2420mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有する遅延作用型の架橋剤
界面活性剤A:Momentive Performance MaterialsからNiax L-618として市販されているシリコーン界面活性剤
触媒A:Momentive Performance MaterialsからNiax A-33として市販されているアミン触媒
触媒B:Momentive Performance MaterialsからNiax A-1として市販されているアミン触媒
触媒C:EvonikからDabco T-9として市販されているオクタン酸スズ
イソシアネートA:2,4-異性体が80%、2,6-異性体が20%であり、48.3%のNCO含有量を有するトルエンジイソシアネート
イソシアネートB:25℃での粘度がおよそ25mPa・s、NCO含有量が約32.8%、及び単量体MDI含有量が少なくとも70重量%の低官能性高分子ジフェニルメタンジイソシアネート(pMDI)
イソシアネートC:25℃での粘度がおよそ200mPa・s、NCO含有量が約31.5%、及び単量体MDI含有量が45重量%未満の高官能性高分子ジフェニルメタンジイソシアネート(pMDI)
イソシアネートD:25℃での粘度がおよそ30mPa・s、NCO含有量が約32.5%、及び単量体MDI含有量が少なくとも70重量%の2,4’-MDIに富む低官能性高分子ジフェニルメタンジイソシアネート(pMDI)
イソシアネートE:25℃での粘度がおよそ45mPa・s、NCO含有量が約32%、及び単量体MDI含有量が少なくとも60重量%の2,4’-MDIに富む中官能性高分子ジフェニルメタンジイソシアネート(pMDI)
イソシアネートF:25℃での粘度がおよそ180mPa・s、NCO含有量が約31.6%、及び単量体MDI含有量が45重量%超の2,4’-MDIに富む高官能性高分子ジフェニルメタンジイソシアネート(pMDI)
ヒドロキシル末端プレポリマー1~15(すなわち、HTP1~HTP16)を、次の手順を使用して調製した。ポリオールを適切な容器に入れ、35℃に温めた後、イソシアネートを加え、反応混合物上に窒素ブランケットを維持しながら、混合物をおよそ3分間混合した。混合しながら、反応を促進するために触媒を加えた。混合を約45分間続けた後、容器を50℃のオーブンに一晩入れた。混合物を冷却した後、生成物を撹拌し、25℃でのブルックフィールド粘度をAnton PaarのSVM 3000/G2 Stabinger粘度計を使用して測定した。
表2のフリーライズベンチスケール発泡体(free-rise bench scale foams)を、以下の手順を使用して調製した。ポリオール、水、シリコーン界面活性剤、アミン触媒、及び任意のその他の非イソシアネート添加剤を、バッフルが取り付けられた円筒形の容器に加えた。内容物を、2つのタービンインペラを備えた撹拌機により2400rpmで60秒間混合した。この時にスズ触媒Cを添加した。次いで、混合物を15秒間脱気した。脱気後、内容物を2400rpmで15秒間混合し、その間、残りの混合時間が約10秒になったときにイソシアネートを加えた。次いで、混合物を14×14×6インチの段ボール箱に注ぎ、反応が完了するまでそこで自由に上昇させた。少なくとも約6インチの高さのバンを与えるのに十分なバッチサイズを採用した。新たに調製したバンを120℃のオーブンで20分間硬化させた後、周囲条件で最低1日間硬化させた。発泡中及び硬化中に行われた観察結果を表に示す。次に、バンを12×12×4インチにトリミングし、ローラーで3回押しつぶして、最小の厚さを約0.5インチにした。次いで、これらのサンプルを、試験前に標準温度(約23℃)及び湿度(約50%)で少なくとも16時間調整した。
本発明は、例示の目的で前述に詳細に記載されてきたが、かかる詳細は、その目的のためだけであり、それが特許請求の範囲によって制限され得る場合を除いて、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者によって変更が加えられ得ることを理解されたい。
Claims (26)
- 粘弾性軟質ポリウレタン発泡体を作製する方法であって、
(1)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分を、
(2)イソシアネート反応性成分であって、
(a)56mg KOH/gポリオール~約250mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、平均官能価が2超であり、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して20重量%~100重量%のポリオールブレンドであって、
(i)56mg KOH/gポリオール以下のヒドロキシル価を有し、単官能性ポリエーテル(a)(i)の総重量に対して20%以下の共重合オキシエチレンを含む単官能性ポリエーテルと、
(ii)47mg KOH/gポリオール~300mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、公称官能価が2であり、ポリエーテルポリオール(a)(ii)の総重量に対して、5%~45%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールと、
(iii)47mg KOH/gポリオール~300mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、公称官能価が2超~8であり、ポリエーテルポリオール(a)(iii)の総重量に対して、5%~45%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールと、
を含み、
ここで、(a)前記ポリオールブレンドは、20重量%~50重量%の(i)前記単官能性ポリエーテルを含み、残部は成分(ii)及び成分(iii)を含み、前記残部の10重量%~90重量%は成分(ii)を含み、前記残部の90重量%~10重量%は成分(iii)を含む、ポリオールブレンドと、
任意に、
(b)平均官能価2~8を有し、ヒドロキシル価が20mg KOH/gポリオール~300mg KOH/gポリオールであり、ポリエーテルポリオール(2)(b)の総重量に対して少なくとも50%の共重合オキシエチレンを含む、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して最大80重量%のポリエーテルポリオールと、
を含む、イソシアネート反応性成分、
並びに、
(3)ヒドロキシル末端プレポリマーであって、
(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分と、
(b)イソシアネート反応性成分であって、
(i)公称官能価が約3であり、100~200の範囲のヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオール、又は、
(ii)ヒマシ油、
を含む、イソシアネート反応性成分と、
の反応生成物を含み、
ここで、(3)(b)前記イソシアネート反応性成分と(3)(a)前記ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分(a)との当量比は5:1~10:1の範囲である、ヒドロキシル末端プレポリマーと、
(4)発泡剤、
(5)触媒、及び、
(6)界面活性剤、
の存在下で反応させることを含む、方法。 - (3)前記ヒドロキシル末端プレポリマーが、
(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分と、
(b)イソシアネート反応性成分であって、
(i)公称官能価が約3であり、100~200の範囲のヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオールを含む、イソシアネート反応性成分と、
の反応生成物を含み、得られるヒドロキシル末端プレポリマーが25℃で2500mPa・s未満の粘度を有する、請求項1に記載の方法。 - 前記ヒドロキシル末端プレポリマーが25℃で2000mPa・s未満の粘度を有する、請求項2に記載の方法。
- 前記ヒドロキシル末端プレポリマーが、5:1~6:1の範囲の(3)(b)前記イソシアネート反応性成分と(3)(a)前記ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分との当量比で調製される、請求項1に記載の方法。
- (3)(a)前記ポリイソシアネート成分が、45重量%超の単量体MDI含有量を有する高分子ジフェニルメタンジイソシアネートを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記高分子ジフェニルメタンジイソシアネートが、少なくとも60重量%の単量体MDI含有量を有する、請求項5に記載の方法。
- (3)(b)(i)前記ポリエーテルポリオールが、触媒の存在下でのスターター化合物とプロピレンオキシドとの反応生成物を含む、請求項1に記載の方法。
- (3)(b)(i)前記ポリエーテルポリオールが、触媒の存在下でのスターター化合物とアルキレンオキシドとの反応生成物を含み、前記アルキレンオキシドが0:100超~50:50の重量比のエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの混合物を含む、請求項1に記載の方法。
- (2)(a)前記ポリオールブレンドが、70mg KOH/gポリオール~120mg KOH/gポリオール未満のヒドロキシル価を有し、平均官能価が少なくとも2.1である、請求項1に記載の方法。
- 前記得られた粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が、ASTM D-574-11によって測定した場合、約10%以下の90%圧縮永久歪み及び少なくとも9lbfの25%IFD値を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記得られた粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が更に、5以下の15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比を有し、タンデルタで測定した場合のTgが20℃未満である、請求項10に記載の方法。
- (2)前記イソシアネート反応性成分が、
(c)10mg KOH/gポリオール~300mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、平均官能価が2~8であり、100重量%の成分(c)に対して0重量%~45重量%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールであって、ポリエーテルポリオール(a)(ii)及び(a)(iii)とは異なる、ポリエーテルポリオール(c)、
及び/又は、
(d)充填ポリオール、
の少なくとも1つを更に含む、請求項1に記載の方法。 - (2)(a)前記ポリオールブレンドが、in-situ形成ポリオールブレンドを含む、請求項1に記載の方法。
- 粘弾性軟質ポリウレタン発泡体であって、
(1)ジイソシアネート又はポリイソシアネート成分、
(2)イソシアネート反応性成分であって、
(1)56mg KOH/gポリオール~約250mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、平均官能価が2超であり、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して20重量%~100重量%のポリオールブレンドであって、
(i)56mg KOH/gポリオール以下のヒドロキシル価を有し、単官能性ポリエーテル(a)(i)の総重量に対して20%以下の共重合オキシエチレンを含む単官能性ポリエーテルと、
(ii)47mg KOH/gポリオール~300mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、公称官能価が2であり、ポリエーテルポリオール(a)(ii)の総重量に対して5%~45%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールと、
(iii)47mg KOH/gポリオール~300mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、公称官能価が2超~8であり、ポリエーテルポリオール(a)(iii)の総重量に対して5%~45%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールと、
を含み、
ここで、(a)前記ポリオールブレンドは、20重量%~50重量%の(i)前記単官能性ポリエーテルを含み、残部は成分(ii)及び成分(iii)を含み、前記残部の10重量%~90重量%は成分(ii)を含み、前記残部の90重量%~10重量%は成分(iii)を含む、ポリオールブレンドと、
任意に、
(2)平均官能価2~8を有し、ヒドロキシル価が20mg KOH/gポリオール~300mg KOH/gポリオールであり、ポリエーテルポリオール(2)(b)の総重量に対して少なくとも50%の共重合オキシエチレンを含む、成分(2)(a)及び成分(2)(b)100重量%に対して最大80重量%のポリエーテルポリオールと、
を含む、イソシアネート反応性成分、
並びに、
(3)ヒドロキシル末端プレポリマーであって、
(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分と、
(b)イソシアネート反応性成分であって、
(i)公称官能価が約3であり、100~200のヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオール、
又は、
(ii)ヒマシ油、
を含む、イソシアネート反応性成分と、
の反応生成物を含み、
ここで、(3)(b)前記イソシアネート反応性成分と(3)(a)前記ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分(a)との当量比は5:1~10:1の範囲である、ヒドロキシル末端プレポリマーの、
(4)発泡剤、
(5)触媒、及び、
(6)界面活性剤、
の存在下での反応生成物を含む、粘弾性軟質ポリウレタン発泡体。 - (3)前記ヒドロキシル末端プレポリマーが、
(a)ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分と、
(b)イソシアネート反応性成分であって、
(i)公称官能価が約3であり、100~200の範囲のヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオールを含む、イソシアネート反応性成分と、
の反応生成物を含み、得られるヒドロキシル末端プレポリマーが25℃で2500mPa・s未満の粘度を有する、請求項14に記載の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体。 - 前記ヒドロキシル末端プレポリマーが25℃で2000mPa・s未満の粘度を有する、請求項14に記載の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体。
- 前記ヒドロキシル末端プレポリマーが、5:1~6:1の範囲の(3)(b)前記イソシアネート反応性成分と(3)(a)前記ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネート成分との当量比で調製される、請求項14に記載の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体。
- (3)(a)前記ポリイソシアネート成分が、45重量%超の単量体MDI含有量を有する高分子ジフェニルメタンジイソシアネートを含む、請求項14に記載の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体。
- (3)(a)前記高分子ジフェニルメタンジイソシアネートが、少なくとも60重量%の単量体MDI含有量を有する、請求項18に記載の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体。
- (3)(b)(i)前記ポリエーテルポリオールが、触媒の存在下でのスターター化合物とプロピレンオキシドとの反応生成物を含む、請求項14に記載の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体。
- (3)(b)(i)前記ポリエーテルポリオールが、触媒の存在下でのスターター化合物とアルキレンオキシドとの反応生成物を含み、前記アルキレンオキシドが0:100超~50:50の重量比のエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの混合物を含む、請求項14に記載の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体。
- (2)(a)前記ポリオールブレンドが、70mg KOH/gポリオール~120mg KOH/gポリオール未満のヒドロキシル価を有し、平均官能価が少なくとも2.1である、請求項14に記載の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体。
- 前記得られた粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が、ASTM D-574-11によって測定した場合、約10%以下の90%圧縮永久歪み及び少なくとも9lbfの25%IFD値を有する、請求項14に記載の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体。
- 前記得られた粘弾性軟質ポリウレタン発泡体が更に、5以下の15℃での貯蔵弾性率と30℃での貯蔵弾性率との比を有し、タンデルタで測定した場合のTgが20℃未満である、請求項23に記載の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体。
- (2)前記イソシアネート反応性成分が、
(c)10mg KOH/gポリオール~300mg KOH/gポリオールのヒドロキシル価を有し、平均官能価が2~8であり、100重量%の成分(c)に対して0重量%~45重量%の共重合オキシエチレンを含むポリエーテルポリオールであって、ポリエーテルポリオール(a)(ii)及び(a)(iii)とは異なるポリエーテルポリオール(c)、
及び/又は、
(d)充填ポリオール、
の少なくとも1つを更に含む、請求項14に記載の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体。 - (2)(a)前記ポリオールブレンドが、in-situ形成ポリオールブレンドを含む、請求項14に記載の粘弾性軟質ポリウレタン発泡体。
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