JP2022525863A - ヒドロハロオレフィン発泡剤を含有する二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物 - Google Patents

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リャオ、ロンヤン
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ディディピー スペシャルティ エレクトロニック マテリアルズ ユーエス,エルエルシー
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Abstract

貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物であって、前記組成物が、(a)1種以上のポリイソシアネート及び1種以上の触媒を含むA側成分と;(b)1種以上のポリオールを含むB側成分とを含み;さらに、1種以上のヒドロハロオレフィン発泡剤をA側成分かB側成分かのどちらかに、又は両方に含み;ここで、A側成分及びB側成分が両方とも、別々に、50℃で2週間の熟成後に600ppm未満のフッ化物イオンを発生させる組成物が開示される。【選択図】なし

Description

ヒドロハロオレフィン発泡剤をA側成分か若しくはB側成分かのどちらか、又は両方に含む二成分(A側及びB側)ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物であって、触媒をA側成分配合物に添加することによって改善された貯蔵寿命を有する、組成物が本明細書に記載される。さらに、これらの二成分組成物の製造及び使用方法が本明細書に記載される。本明細書で開示される組成物は、例えば、空気密閉及び間隙充填のための、又は絶縁、及び/若しくは他の家庭及び工業用途向けの膨張性フォームとして利用することができる。
二成分組成物は、1つの混合組成物において一緒に貯蔵する及び/又は輸送することができない反応性システムのために使用されることが多い。二成分組成物は、ガスを発生させるか、又は発熱反応が低沸点液体成分をガスへ変換し得るかのどちらかである反応性システムであって、生成物がフォームを形成することができ、そのフォームが固体フォームとして硬化する反応性システムにとって特に有利である。このシナリオは、建造構造物中の空隙を含む空間を充填するために利用することができる、その場反応及びフォーム生成を可能にする。二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレー(2C-SPU)フォーム組成物は、そのような用途(空気密閉及び間隙充填)において有用性を見出し、典型的には、イソシアネート成分(A側成分)をポリオール成分(B側成分)と共に同時に供給して混合物を生み出し、次いで混合物を計量分配装置から吹付ける(又は吹付け操作中に混合を達成する)ことによって適用され、ここで、A側成分は、典型的には単量体イソシアネート、高分子イソシアネート、又は2つのブレンド、及び、任意選択的に、発泡剤を含み;B側成分は、典型的には、1種以上のポリオール、発泡剤、触媒、界面活性剤、及び、任意選択的に、難燃剤を含む。
2C-SPUフォームシステムは、一般に、2つのクラス:ガス状発泡剤(GBA)をA及びB成分の1つ又は両方に含有するもの、並びにA及びB成分中にGBAを含まないもの(「GBA-Free 2C-SPUフォームシステム」)に分類される。GBAは、25度摂氏(℃)で0.23メガパスカル(MPa)超の蒸気圧を有する発泡剤である。典型的な従来のGBAには、ブタン、ペンタンなどの低級アルカン;並びにトリクロロフルオロメタン(CFC-11)、ジクロロジフルオロメタン(CFC-12)、1,1,2,2-テトラフルオロエタン(HFC-134)、及び1,1,1,2-テトラフルオロエタン(HFC-134a)などの多くのハロゲン化若しくは部分ハロゲン化低級アルカン(例えば、1~6個炭素ハロゲン化アルカン)が含まれる。GBAは、2C-SPUにおいて起泡助剤として有益であるのみならず、噴射剤として及びそれらが中にある成分の粘度を下げるために働く。より低粘度の成分は、それらが、計量分配装置の流路を通って流れるためにより少ない圧力を必要とするので、計量分配するのがより容易である。
GBA-Free 2C-SPUフォームシステムは、2つの成分をスプレーガンへ計量供給するための容積式ポンプ装置か、又は2C-SPUフォームシステムを計量分配するときにA及びB成分と同時に起こる別個の第3供給としての加圧ガスかのどちらかの使用を必要とする。加圧ガスの要件は、計量分配装置が、GBAを含有する2C-SPUフォームシステムについての2つの供給とは対照的に少なくとも3つの同時供給を必要とすることを意味する。
GBA-Free 2C-SPUフォームシステムは、高圧システムか又は低圧システムかのどちらかとして分類することができる。本明細書では、4メガパスカル(MPa)超の計量分配圧力を必要とするシステムである、高圧システムにおいて、上で記載されたような容積式ポンプは、計量供給を可能にし、スプレーを造形するのに役立ち、且つ、2C-SPUを計量分配するために使用される計量分配スプレーヘッドをきれいにするために用いることができる。本明細書では、4MPa(580psig)以下、典型的には2MPa(290psig)よりも低い圧力で計量分配することができるシステムである、低圧システムにおいて、第3供給加圧ガス(例えば窒素又は空気)が、A及びB成分のための原動力及び混合力として使用される。
一般に、計量分配操作は、GBAを含む低圧2C-SPUフォームシステムが、GBAを含まない低圧システムほど複雑ではなく、且つ、GBAを含まない高圧システムに対して必要とされる高価な及び機械的に複雑な計量分配ハードウェアの使用を回避するので、それを用いるとより便利である。しかしながら、低級アルカン(ブタン、ペンタン等)のより高い可燃性と、世界市場でのクロロフロオロカーボン並びにハイドロフルオロカーボン(CFC-11、CFC-12、HFC-134及びHFC-134aなどの)などの現役発泡剤への増加しつつある規制圧力とのために、ヒドロフルオロオレフィン(HFO)などの、ヒドロハロオレフィン(HHO)が、今、それらが低い地球温暖化係数(GWP)を提供するので代替発泡剤として考慮されつつある。ヒドロハロオレフィンには、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(1233zd(E))などの、ヒドロクロロフルオロオレフィン、並びにトランス-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(1234ze(E))、2,3,3,3-テトラフルオロプロパ-1-エン(1234yf)及び1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロブタ-2-エン(1336mzzm(Z))などのヒドロフルオロオレフィンが含まれる。残念ながら、ヒドロフルオロオレフィンなどの、ヒドロハロオレフィン発泡剤を使ったポリウレタン及びポリイソシアヌレート配合物の開発は、現在の触媒とHHO(例えば、HFO)発泡剤(ガス状及び/又は液体HHO発泡剤)との間の副反応によって引き起こされる貯蔵寿命安定性問題のために大きな難問である。従来のHFC含有配合物についての典型的な貯蔵寿命安定性は、少なくとも15ヶ月であるが、現在のHFO含有配合物の貯蔵寿命安定性は、一般に2ヶ月未満である。市販製品は少なくとも12ヶ月の貯蔵寿命安定性を有するべきであると考えられる。
ハイドロフルオロカーボンの代わりに発泡剤としての炭化水素の添加などの、この問題を回避するための様々なアプローチが探求されてきたが、このアプローチは、炭化水素の高い可撚性のために、少なくとも量の観点から、限定され得るように思われるであろう。別のアプローチは、B側成分に非アミン触媒を使用する取組みに見られる(例えば、米国特許出願公開第2018/0105633 A1号明細書を参照されたい)が、今まで、このアプローチは、ほとんどの非アミン触媒がHHO発泡剤で不安定性という同じ問題を有するので弾みがついておらず、代替触媒が、アミン触媒で得られた低いNCOインデックス配合物における発泡化学の反応性にマッチすることを全く特定されていない。類似のアプローチは、例えば、B側成分中の窒素含有量がB側成分配合物の%として1%未満の窒素であるような、程度までB側成分中のいかなるアミン含有量をも最小限にする又は排除することに重点を置いている(例えば、国際特許公開第2016/164671 A1パンフレットを参照されたい)。
ヒドロハロオレフィンのはるかにより低い地球温暖化係数のためにハイドロハロカーボン(ハイドロフルオロカーボンなどの)をヒドロハロオレフィンで置き換えることに十分な興味があるように思われるが、今まで、低圧二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物を配合する試みは、成功に結び付いていない。
それ故、ヒドロハロオレフィン発泡剤を含有する二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物であって、改善された貯蔵寿命を有し、且つ、現在の配合物(ハイドロフルオロカーボン発泡剤を使った)を使用して製造されたものに匹敵する安定したフォームを製造することができる組成物が必要とされている。本発明は、これらの、並びに他の、重要な目的を指向する。
本発明は、二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレート低圧スプレーフォームのためにガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤を使って配合物の貯蔵寿命の劇的な改善を記載する。配合物の「B」側成分は、1種以上のポリオールと、金属錯体又は求核性有機化合物から選択することができるゲル化触媒と、ガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤であるか又はガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤を含む1種以上のB側ガス状発泡剤とを含む。任意選択的に、配合物の「B」側成分は、1種以上の界面活性剤、1種以上の難燃剤、及び/又は1種以上の液体発泡剤をさらに含み得る。配合物の「A」側成分は、1種以上のポリイソシアネートと、ある種のアミン化合物から選択することができる1種以上の発泡触媒と、任意選択的に、1種以上の界面活性剤と、ガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤であり得るか又はガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤を含み得る1種以上のA側ガス状発泡剤とを含む。
ウレタン結合を形成するためにポリオールとイソシアネートとの間の反応を促進することができる触媒は、ゲル化(gelation)触媒(又はゲル化(gelling)触媒)と定義することができる。低圧スプレーフォーム配合物中のゲル化触媒は、求核的配位子を持った金属錯体又はカリウムカルボキシレート塩であることができる。カリウムカルボキシレート塩は、3個のイソシアネート基の縮合反応を促進してイソシアヌレート部分を生成する三量化触媒としても使用される。アミン系触媒は、水とイソシアネートとの間の反応を加速させて二酸化炭素と尿素とを生成することができ、発泡触媒として知られている(ゲル化反応にも寄与しながら)。
金属触媒(ゲル化触媒)か若しくはアミン系触媒(発泡触媒)かのどちらか、又は両方が、ヒドロハロオレフィンの存在下にある場合、望ましくない副反応が、一般に、ヒドロハロオレフィン発泡剤(例えば、ヒドロフルオロオレフィン、HFO、発泡剤などの)と起こり、熟成時に悪化するより遅い反応性時間をもたらす。加えて、シリコーン界面活性剤及び/又は触媒などの配合物成分とさらに反応して不十分な発泡特性をもたらし得る、フッ化物イオンが放出され得る。
本発明における新規アプローチでは、ゲル化触媒(1種以上の金属錯体又は求核性有機化合物などの)が、ガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤(HFOなどの)の存在下でB側成分(ポリオール配合物)に添加され;発泡触媒(1種以上のある種のアミン化合物などの)が、任意選択的にガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤の存在下でA側成分(イソシアネート配合物)に添加される。低圧二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォームのためのガス状HHO(HFOなどの)を使った配合物の貯蔵寿命は、このアプローチで劇的に改善することができる。
一実施形態では、本発明は、(a)1種以上のポリイソシアネート及び1種以上の触媒を含むA側成分と;(b)1種以上のポリオールを含むB側成分とを含み;さらに、A側成分かB若しくは側成分かのどちらかに、又は両方に1種以上のヒドロハロオレフィン発泡剤を含む貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物であって、A側成分及びB側成分が両方とも、別々に、50℃で2週間の熟成後に600ppm未満のフッ化物イオンを発生させる組成物を含む、組成物からなる、又は組成物から本質的になる組成物に関する。
ある実施形態では、A側成分中の1種以上の触媒は、発泡触媒である。
ある実施形態では、A側成分中の1種以上の触媒は、N-複素環化合物である。ある実施形態では、A側成分中の1種以上の触媒は、N,X-複素環化合物であり;1つのそのような実施形態では、A側成分中の1種以上の触媒は、モルホリノ化合物である。
いくつかの実施形態では、A側成分とB側成分との混合時に製造されるフォームは、例えば、シーラント又は絶縁フォームなどの、空気密閉又は間隙充填用途において使用することができる。
本発明は、以降の詳細な説明、実施例、及び特許請求の範囲、並びにそれらの以前及び以降の説明を参照することにより、より容易に理解することができる。しかしながら、本発明は、特に明記しない限り、開示された具体的な組成物、物品、デバイス、システム、及び/又は方法に限定されず、したがって、もちろん、変動し得ることが理解されるべきである。本発明の態様は、組成物法定分類などの、特定の法定分類で説明及び特許請求できるが、これは、便宜上に過ぎず、当業者は、本発明の各態様が任意の法定分類において説明及び特許請求できることを理解するであろう。
本発明は様々な形態で具象化することができるが、幾つかの実施形態の以下の説明は、本開示が本発明の例示と見なされるべきであり、且つ、例示された具体的な実施形態に本発明を限定することを意図しないことを理解した上で行われる。見出しは、便宜上与えられているに過ぎず、決して本発明を限定すると解釈されるべきではない。本開示の任意の見出し又は任意の部分で例示される実施形態は、本開示の同じ若しくは任意の他の見出し又は他の部分で例示される実施形態と組み合わせられ得る。
それの全ての可能な変形で本明細書に記載される要素の任意の組み合わせは、本明細書で特に指示がない限り又は文脈で特に明らかに矛盾しない限り、本発明によって包含される。
特に明らかに明記しない限り、本明細書で説明される任意の方法又は態様は、その工程が特定の順序で行われることを要求すると解釈されることは決して意図されない。したがって、方法請求項が、特許請求の範囲又は説明において工程が特定の順序に限定されることを具体的に述べていない場合、いかなる意味においても、順序が推論されることを決して意図しない。これは、工程の配置若しくは動作フローに関する論理的事柄、文法構成若しくは句読点から導出される単純な意味、又は本明細書に記載される実施形態の数若しくはタイプを含む、解釈のためのあらゆる可能な非表現ベース(non-express basis)に当てはまる。上述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は両方とも典型的及び説明的であるに過ぎず、限定的ではないことが理解されるべきである。
本明細書で言及される全ての刊行物は、刊行物に引用されるものと関連して方法及び/又は材料を開示及び説明するために、参照により本明細書に援用される。
本明細書で用いられる専門用語は、単に特定の態様を説明するためのものであり、限定的であることを意図しないことが理解されるべきである。特に定義しない限り、本明細書で用いられる全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書において及び後に続く特許請求の範囲において、本明細書で定義される多くの用語が言及されるであろう。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」、及び「その(the)」は、文脈がそうでないことが明確に指示しない限り、複数の指示対象を含む。
本明細書で用いるところでは、用語「及び/又は」は、「及び、又は代替として」を意味する。
本明細書で用いるところでは、用語「任意選択の」又は「任意選択的に」は、後述する事象、条件、成分、又は状況が、生じても又は生じなくてもよいこと、並びにその説明には、前記事象、条件、成分、又は状況が生じる事例及び生じない事例が含まれることを意味する。
本明細書で用いるところでは、句「に十分な」(例えば、「に十分な条件」)は、十分な値又は条件が発現されるための機能又は特性を果たすことができるそのような値又は条件を意味する。下記に指摘されるように、必要とされる正確な値又は特定の条件は、用いられる材料及び/又は加工条件などの、広く認められた変数に応じて、実施形態ごとに変わり得る。
用語「重量による」は、そうでないと明記しない限り、成分と組み合わせて用いられる場合、その成分が含まれる配合物又は組成物の総重量を基準とする。例えば、組成物又は物品中の特定の要素又は成分が8重量%(又は8wt.%)の量で存在すると言われる場合、この百分率は100%の全体組成百分率に関することが理解される。いくつかの例では、成分の重量パーセントは、水なし(例えば組成物の総重量を基準として約1重量%未満、約0.5重量%未満、約0.1重量%未満、約0.05重量%未満、又は約0重量%の水)組成物の重量を示す、「乾量基準」の組成物の総重量を基準とする。百分率として表されない要素又は成分について、重量部は、合計100部になっても又はならなくてもよい。それらは、部の総数に比べて相対的な量で部の数として簡単にリストアップされる。
本明細書で数値、例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10などの数値を開示する場合、以下の文は典型的にはそのような数値に従う。「前述の数字のそれぞれは、用語「約」、「少なくとも約」、又は「約~未満」で先行されることができ、前述の数字のいずれも、非限定的な範囲を記載するために単独で、又は限定的な範囲を記載するために組み合わせて用いることができる。」この文は、前述の数字のそれぞれが、単独で(例えば、4)用いることができ、語「約」で先行されることができ(例えば、約8)、句「少なくとも約」で前置されることができ(例えば、少なくとも約2)、句「約~未満」で前置されることができ(例えば、約7未満)、又は範囲を画定するための前置の語又は句のいずれかと任意に組み合わせて若しくは組み合わせなしで(例えば2~9、約1~4、8~約9、約1~約10等)で使用できることを意味する。さらに、範囲が「約X以下」と記載されている場合、この句は、代わりに「約X」と「約X未満」との組み合わせである範囲と同じものである。例えば、「約10以下」は、「約10、又は約10未満」と同じものである。そのような取り替え可能な範囲の記載が本明細書では意図されている。他の範囲形式が本明細書で開示されるが、形式上の相違は、物質に相違があることを暗示すると解釈されるべきではない。
本出願に明記された様々な定量値における数値の使用は、特に明示的に指示しない限り、規定範囲内の最小値及び最大値が両方とも語「約」で先行されるかのように近似値として記述される。このように、表示値からのわずかな差異は、表示値と実質的に同じ結果を達成するために用いられ得る。また、範囲の開示は、列挙された最小値及び最大値の間の全ての値並びにそのような値によって形成され得る任意の範囲を含む連続的な範囲を意図している。また、列挙された数値を任意の他の列挙された数値へ分割することによって形成され得る任意の及び全ての比率(並びに任意のそのような比率の範囲)も本明細書で開示される。したがって、当業者は、多くのそのような比率、範囲、及びその比率の範囲が本明細書で提示される数値に明確に由来するものであってもよく、全ての例において、そのような比率、範囲、及びその比率の範囲が本発明の様々な実施形態を表すことを十分理解するであろう。
本明細書で用いるところでは、用語「実質的に含まない」は、組成物の総重量を基準として、約1重量%未満、例えば、約0.5重量%未満、約0.1重量%未満、約0.05重量%未満、又は約0.01重量%未満の表示物質を有する組成物を意味する。
本明細書で用いるところでは、用語「実質的に」は、組成物について用いられる場合、組成物の総重量を基準として、少なくとも約60重量%、例えば、少なくとも約70重量%、少なくとも約80重量%、少なくとも約90重量%、少なくとも約95重量%、少なくとも約98重量%、少なくとも約99重量%、又は約100重量%の特定の特徴又は成分を意味する。
ヒドロキシル(OH)価は、反応のために利用可能な反応性ヒドロキシル基の量の尺度である。OH価は、ASTM D 4274-88によって測定される。本明細書で開示されるポリオールの全当量は、OH価を用いて式:
Figure 2022525863000001
から得られる。
%NCOは、反応のための反応性イソシアネート基の量の尺度である。%NCOは、ASTM D 2575-97によって測定される。本明細書で開示されるpMDIの全当量は、%NCOを用いて式:
Figure 2022525863000002
から得られる。
本明細書で用いるところでは、及び当技術分野で用いられるように、ポリウレタン又はポリイソシアヌレートフォーム配合物のイソシアネート(NCO)インデックスは、配合物中の利用可能なポリオール-OH基と反応するために必要とされる(理論的な)イソシアネート基の量で割られた配合物中の(実際の)イソシアネート基の量である。100のインデックスが-NCO及び-OHの化学量論的当量に対応するように、この比に100を乗じる(100超のインデックスは、過剰のイソシアネートに等しい)。配合物インデックスは、フォームの所望の特性及び最終用途に応じて広く変わり得る。例えば、軟質ポリウレタンフォームは、30~100の配合物インデックスを有し得、硬質ポリウレタンフォームは、より典型的には100~250を有し得る。ポリイソシアヌレート(硬質)フォーム配合物についてのインデックスは、通常、かなりより高く、通常、約250~約400などの、250超である。
一般に、ポリウレタンは、1分子当たり2個以上のイソシアネート基を含有するイソシアネート(R-(N=C=O)n)、すなわち、ポリイソシアネートを、1分子当たり平均で2個以上のヒドロキシル基を含有するポリオール(R’-(OH)n)と反応させることによって製造され;重合反応は、ウレタン結合-RNHCOOR’-を含有するポリマーを作る。室温で、ポリイソシアネートとポリオールとの間の反応は、ほとんど即時に始まり、だから2つの成分は、所望の発泡プロセスの前に一緒に貯蔵されない。典型的には、それらは、ポリイソシアネートを含有するA側成分、及びポリオールを含有するB側成分として貯蔵される。典型的には、自立フォーム又は空間充填フォームの形成のために、触媒が使用されてフォームの発泡とゲル化とのバランスを最適化する。200超のNCOインデックスを配合する際に、三量化触媒をB側成分に添加することができる。触媒には、例えば、発泡触媒としての1種以上のアミン、例えば、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、4,4’-(オキシジ-2,1-エタンジイル)-ビスモルホリン(DMDEE)、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)若しくは1,8-ジアザビシクロ-[5.4.0]ウンデカ-7-エン(DBU)又はN1-(2-(ジメチルアミノ)エチル)-N2,N2-ジメチルエタン-1,2-ジアミンなどの、第三級アミン並びにゲル化(gelation)触媒(又はゲル化(gelling)触媒)としての1種以上の金属化合物又は1種以上のカルボキシレート塩、例えばジブチルスズジラウレート若しくはオクタン酸スズ(一般に、スズカルボキシレート若しくはジアルキルスズジカルボキシレート)又はオクタン酸ビスマス若しくはオクタン酸カリウム若しくはピバル酸カリウムなどが含まれ得る。カリウムカルボキシレート塩は、配合物中で三量化触媒としても働き、ここで、NCOインデックスは200超であることが望ましい。ほとんどの触媒は、ポリイソシアネートと反応するか又はポリイソシアネートのそれ自体との反応を引き起こすので、触媒は、慣例的に、ポリオールと配合される(B側成分に含まれる)。便宜上、そのとき、全ての他の配合物構成要素は、通常、B側成分に含まれる。例外として、発泡剤は、通常、A側成分及びB側成分の両方に置かれる。A側成分は、任意選択的に、1種以上の発泡剤及び/又は界面活性剤と共に、1種以上のポリイソシアネートだけに慣例的に限定される。
ポリイソシアヌレートフォームは、イソシアネートの割合がより高いことを除いて、ポリウレタンフォームを製造するために使用されるものに類似の出発原料及び配合物構成要素から製造される。しかしながら、ポリイソシアヌレートの結果として生じる化学構造は、イソシアネート基が三量化して、さらにイソシアヌレート基と結合する、N-ペンダントポリオール基を有する6員(交互-C-N-)イソシアヌレート環構造を形成する状態で、著しく異なる。
両方の場合(ポリウレタンフォーム及びポリイソシアヌレートフォーム)に、A側及びB側成分は、別個の容器に入れられ、貯蔵されるか、又は同じ容器内の別個の区画中に貯蔵される。A側成分配合物及びB側成分配合物は、通常、別々にしておかれ、別個のラインを通して計量分配ユニットへ配送され、このユニットは、典型的には、混合及びスプレーの形態で組み合わせた2つの成分の計量分配を達成する。
本明細書で、複素環アミンは、定義によって少なくとも2個の異なる元素の原子を環構造の環状骨格中に有する、少なくとも1つの複素環、並びに少なくとも1個のアミン基を含有する化合物である。一般に、当技術分野において、ほとんどの環化合物が複素環の環状骨格中に炭素を含有するので、(環状環構造を記載する際に、及び特に複素環の環状骨格との関連で)用語「ヘテロ原子」の最も一般的な意味が、炭素ではない原子であるけれども、ヘテロ原子は、炭素でも水素でもない原子を意味する。
本明細書で用いるところでは、用語「N-複素環アミン」は、元素の少なくとも1つが窒素原子である、少なくとも2個の異なる元素を含む、少なくとも1つの複素環、並びに少なくとも1個のアミン基を含有する化合物を意味する。したがって、「N-複素環アミン」は、(少なくとも1つの)複素環の環状骨格中に少なくとも1個のヘテロ原子を有し、その少なくとも1個は窒素原子である。それは、2個以上の窒素原子を複素環中に有し得る、及び/又はそれは、また、1個以上の他のヘテロ原子(酸素若しくは硫黄などの)を複素環構造に含み得る。本明細書では、「N,N-複素環アミン」及び「N,X-複素環アミン」は、用語「N-複素環アミン」内のサブセットである。誤解を避けるために、環状環構造の骨格に結合しているペンダント基上に存在するヘテロ原子は、複素環の環状骨格中のヘテロ原子のカウントには含まれない。
本明細書で用いるところでは、「N,N-複素環アミン」は、環状環構造の環状骨格中に少なくとも2個の窒素原子を含有する複素環アミンを意味する。
本明細書で用いるところでは、「N,X-複素環アミン」は、上で記載されたような複素環アミンを意味し、ここで、Xは、窒素以外のヘテロ原子であり;例えば、Xは、酸素(O)又は硫黄(S)であり得よう。したがって、「N,X-複素環アミン」は、複素環の環状骨格に少なくとも2個のヘテロ原子を有し、そのうちの少なくとも1つは、窒素原子であり、そのうちの少なくとも1つは、窒素以外のヘテロ原子である。それは、2個以上の窒素原子を複素環中に有し得る、及び/又は、それは、また、2個以上の他のヘテロ原子(酸素又は硫黄などの)を複素環構造中に有し得る。
本明細書で取り組まれる問題は、HHO(HFOを含む)発泡剤を使用する場合のポリウレタン又はポリイソシアヌレートフォーム配合物の不十分な貯蔵寿命安定性である。ハロゲン化物イオン、X-は、貯蔵中の触媒とHHO発泡剤との間の望まれない副反応の副生成物である(フッ化物イオン、F-は、貯蔵中の触媒とHFO発泡剤との間の望まれない副反応の副生成物である)。発生したハロゲン化物イオン(フッ化物イオン)の量は、50℃で加熱する加速熟成研究を用いて評価される。(1週間50℃での熟成は、室温(25℃)で1~3ヶ月の熟成におよそ等しい)。
本明細書で、いくつかの実施形態では、二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物は、A側成分及びB側成分が両方とも、別々に、50℃で2週間の熟成後に600ppm未満のハロゲン化物イオン(フッ化物イオン)を発生させる場合に「貯蔵安定性がよい」と考えられるか;又は、いくつかの実施形態では、そのような組成物は、A側成分及びB側成分が両方とも、別々に、50℃で2週間の熟成後に200ppm未満のハロゲン化物イオン(フッ化物イオン)を発生させる場合に「貯蔵安定性がよい」と考えられる。さらに、いくつかの実施形態では、二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物は、A側成分及びB側成分が両方とも、別々に、2ヶ月期間にわたって固体若しくはゲルへのゲル化に関して安定であり、並びにA側成分及びB側成分が両方とも、別々に、50℃で2週間の熟成後に600ppm(又は、いくつかの実施形態では、200ppm)未満のハロゲン化物イオン(フッ化物イオン)を発生させる場合に「貯蔵安定性がよい」と考えられる。
本明細書では、用語「ゲル」は、化学におけるその通常の意味で用いられる。国際純正応用化学連合(International Union of Pure and Applied Chemistry)(IUPAC)によって与えられた一般的な定義は、ゲルを「流体によってその全体体積の全体にわたって膨張させられる非流体コロイド状網状構造又はポリマー網状構造」として記載している(Alemanら、2007)。本明細書で用いるところでは、ゲルは、容易には吹付けできないであろう。
一般に、ポリウレタンの合成のための好適なポリイソシアネートには、脂肪族、脂環式、アリール脂肪族及び芳香族ポリイソシアネートが含まれる。ポリイソシアネートは、高分子イソシアネート、単量体イソシアネート、又は単量体イソシアネートと高分子イソシアネートとのブレンドであり得る。好適なポリイソシアネートの例としては、アルキレン部分に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、1,12-ドデカンジイソシアネート;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;及びヘキサメチレン1,6-ジイソシアネート(HDI)などの)、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(CHDI);5-イソシアナト-1-(イソシアナトメチル)-1,3,3-トリメチル-シクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート、又はIPDIとしても知られる);2,4-及び2,6-ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート並びに対応する異性体混合物;4,4’-、2,2’-及び2,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)及び対応する異性体混合物などの)、並びに芳香族ジイソシアネート及び芳香族ポリイソシアネート、例えば、2,4-及び2,6-トルエンジイソシアネート及びそれの対応する異性体混合物;4,4’-、2,4’-及び2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート及びそれらの対応する異性体混合物;並びにポリメチレンポリフェニルイソシアネート(高分子MDI又はp(MDI)などが挙げられる。本発明のいくつかの実施形態では、ポリウレタン又はポリイソシアヌレートフォームは、p(MDI)などの、高分子ポリイソシアネート化合物を含み得る又は高分子ポリイソシアネート化合物からなり得る1種以上のポリイソシアネートから形成される。いくつかの実施形態では、組成物は、100~10000、望ましくは100~5000、又は100~2500の範囲の当量を有するp(MDI)を含むことができる。本発明のいくつかの実施形態では、ポリウレタンポリマーは、1種以上の脂肪族又は脂環式ポリイソシアネート化合物から形成される。いくつかの実施形態では、1種以上の脂肪族又は脂環式ポリイソシアネートは、イソホロンジイソシアネートを含む。いくつかの実施形態では、1種以上の脂肪族又は脂環式ポリイソシアネートは、イソホロンジイソシアネートである。いくつかの実施形態では、本発明のポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォームは、トルエンジイソシアネートに関連する起こり得る健康問題に対する懸念を回避するために、トルエンジイソシアネート及びトルエンジイソシアネートの反応生成物を含まない。いくつかの実施形態では、本発明のポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォームは、単量体芳香族ポリイソシアネートに関連する起こり得る健康問題に対する懸念を回避するために、単量体芳香族ポリイソシアネート及び単量体芳香族ポリイソシアネートの反応生成物を実質的に含まない。商業的に入手可能なポリイソシアネートには、Lupranate(登録商標)M20S(BASF Corp.,Ludwigshafen,Germany)、Mondur(登録商標)MR(Covestro,Leverkusen,Germany)、及びPAPITM 27(Dow Chemical Co.,Midland,MI,USA)が含まれるが、それらに限定されない。
ポリオール成分は、一般に、1つ若しくは2つ以上の高分子ポリオールであり、2.0以上の、典型的には2.0~7.0の範囲の平均ヒドロキシル官能価を有することで特徴付けられる。高分子ポリオール成分についての平均ヒドロキシル官能価は、ASTM D4274-11(方法D)に従って測定することができる。高分子ポリオール成分におけるポリオールのヒドロキシル官能価は、いかなる値でもあることできるが、全体高分子ポリオール成分の平均ヒドロキシル官能価が所望の範囲、例えば、2.0~7.0(しかしそれに限定されない)にあるように選択されるべきである。
ポリウレタン合成のための好適な高分子ポリオール成分には、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、及びポリカーボネートポリオール、並びにポリカプロラクトンポリオール、ポリアクリレートポリオール、ポリブタジエンポリオール、及びポリスルフィドポリオールが含まれる。これらは、個別に、又はお互いに任意の所望の混合物で使用することができる。ポリイソシアヌレートフォームは、一般に、ポリエステルポリオールを使用する。
ポリエーテルポリオールには、エポキシド(エチレンオキシド、プロピレンオキシド及びブチレンオキシド、又はそれらの組み合わせからなる群から選択されるものなどのアルキレンオキシド)を、(ジオールに対しては)2個の活性水素原子を有する開始剤、又は(トリオールに対しては)3個の活性水素原子を有する開始剤、又は(3個超のヒドロキシル官能基を持ったポリオールに対しては)3個超の活性水素原子を有する開始剤と反応させることによる従来の合成手段を用いて得られるものが含まれる。好適な開始剤の例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオールなどの脂環式ジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン、エチレンジアミン、トリエタノールアミン、スクロース、及び芳香族系開始剤、又はそれらの混合物が挙げられる。望ましいポリオールは、エチレンオキシド、又はプロピレンオキシド、又はエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの組み合わせを使用して得られるもの(すなわちポリ(エチレンオキシド-プロピレンオキシド))である。別の一般的に使用されるポリエーテルポリオールは、ポリテトラメチレングリコールポリオールである。ポリエーテルポリオールは、商業的に入手可能であり、例えば、VoranolTM 360、VoranolTM 370若しくはVoranolTM RN482(The Dow Chemical Co.,Midland,MI,USA);又はJEFFOL(登録商標)SG-360若しくはJEFFOL(登録商標)SG-522(Huntsman Corp.,The Woodlands,TX,USA);又はCarpol(登録商標)SP-477、Carpol(登録商標)GSP-280若しくはCarpol(登録商標)GSP-355(Carpenter Co.,Richmond,VA,USA)であるが、それらに限定されない。
ポリエステルポリオールには、ポリカルボン酸と、2~12個の炭素原子を有するものなどの多官能性アルコールとを使用する従来の合成手段から得られるものが含まれる。好適なポリカルボン酸の例としては、グルタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、及びテレフタル酸が挙げられる。これらのポリカルボン酸のいずれかと組み合わせることができる好適な多官能性アルコールの例としては、エチレングリコール、プロパンジオール(プロピレングリコールなど)、ブタンジオール、ヘキサンジオール、及びネオペンチルグリコールが挙げられる。例えば、ポリ(ネオペンチルグリコールアジペート)は、ネオペンチルグリコール及びアジピン酸を使用して合成することができる。ポリエステルポリオールは、商業的に入手可能であり、例えば、Terol(登録商標)350若しくはTerol(登録商標)352(HuntsmanCorp.,The Woodlands,TX,USA);又はSTEPANPOL(登録商標)PS-2352若しくはSTEPANPOL(登録商標)PS-2412(Stepan Company,Northfield,IL,USA);又はTerate(登録商標)3512若しくはTerate(登録商標)3512A(INVISTA,Wichita,KS,USA)であるが、それらに限定されない。
ポリカーボネートポリオールには、多官能性アルコール(例えば、上で開示されたものを含む、ジオール)と、例えばジフェニルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート又はホスゲンなどの、炭素酸誘導体との反応から得られるものが含まれる。例えば、ポリヘキサメチレンカーボネートは、エチレンカーボネート(又はジメチルカーボネート)と1,6-ヘキサンジオールとのエステル交換重縮合によって合成することができる。ポリカーボネートポリオールは、商業的に入手可能であり、例えば、DESMOPHEN(登録商標)C 2100(Covestro AG,Leverkusen,Germany)であるが、それに限定されない。
いくつかの実施形態では、組成物は、30~10000、より好ましくは30~5000、最も好ましくは30~2500の範囲の当量(g/eq)を有する、1種以上の高分子ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、又はそれらの組み合わせを含むことができる。
本発明におけるイソシアネート及びポリオールの量は、一般に、ポリウレタンフォーム配合物については約30~300の配合物インデックスを与えるようなものである。特定の実施形態では、ポリウレタンフォーム配合物のインデックス(100を乗じた、イソシアネート-NCO基対ポリオール-OH基の比率)は、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250又は300である。前述の数字のそれぞれは、語「約」、「少なくとも約」、又は「約~未満」で先行されることができ、前述の数字のいずれも、非限定的な範囲を記載するために単独で、又は限定的な範囲を記載するために組み合わせて用いることができる。硬質フォーム向けに設計された実施形態では、ポリウレタンフォーム配合物についてのインデックスは、100~300であり、望ましくは、100~250、又は100~200である。軟質フォーム向けに設計された別の実施形態では、フォーム配合物についてのインデックスは、30~100、望ましくは、35~95、又は40~80である。
ポリイソシアヌレートフォーム配合物についてのインデックスは、通常、かなりより高く、通常、約150~約400などの、150超である。特定の実施形態では、ポリイソシアヌレートフォーム配合物のインデックス(イソシアネート-NCO基対ポリオール-OH基の比率の100倍)は、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390又は400である。前述の数字のそれぞれは、語「約」、「少なくとも約」、又は「約~未満」で先行されることができ、前述の数字のいずれも、非限定的な範囲を記載するために単独で、又は限定的な範囲を記載するために組み合わせて用いることができる。ある実施形態では、ポリイソシアヌレートフォーム配合物についてのインデックスは、180~400であり、望ましくは200~350、又は250~350である。
微細な湿潤フォームの製造を容易にする及び任意選択的に、硬化フォームについての特殊な用途向けの向上した特性を提供するために、A側成分及びB側成分の組み合わせられた構成要素は、2つのパック成分の吹付け及び組み合わせ時に、発泡性プレウレタン又はプレイソシアヌレート組成物が与えられるように最小限に配合され得る。例えば、加圧容器から計量分配するために、配合物は、1種以上の噴射剤、例えば、当技術分野において公知のような液化可溶な発泡ガス(発泡剤)を含み得る。発泡剤は、多くの場合、当技術分野においては周囲温度及び圧力での(例えば、25℃及び1気圧での)発泡剤の状態に応じてガス状発泡剤又は液体発泡剤と言われる。A側成分、及び、別々に、B側成分は、1種以上のガス状発泡剤、若しくは1種以上の液体発泡剤、又は1種以上のガス状発泡剤及び1種以上の液体発泡剤の両方を含み得る。
任意選択的に、他の公知の発泡剤が共発泡剤として機能し得るが、望ましくは、より低い地球温暖化係数を有するという理由で、第一の発泡剤は、1種以上のヒドロハロオレフィンである。好適なヒドロハロオレフィンには、3~4個の炭素原子及び少なくとも1個のC-C二重結合を含有するフルオロアルケン又はクロロフルオロアルケンが含まれる。
A側成分中か若しくはB側成分中かのどちらかの、又は両方で好適なガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤には、ヒドロフルオロオレフィン、例えば、3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO);1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO1234ze);2,3,3,3-テトラフルオロプロパ-1-エン(HFO1234yf);1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO1225ye);1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO1225zc);1,1,2,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO1225yc);(Z)-1,1,1,2,3-ペンタフルオロプロペン(HFO1225yez(Z));又はそれらの組み合わせが含まれるが、それらに限定されない。
A側成分中か若しくはB側成分中かのどちらか中、又は両方中の好適な液体ヒドロハロオレフィン発泡剤には、ヒドロフルオロオレフィン、例えば、(Z)-1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロブタ-2-エン(HFO 1336mzzm(Z));及び、例えば、(E)-1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO 1233zd(E))などの、ヒドロクロロフルオロオレフィンが含まれるが、それらに限定されない。
いくつかの実施形態では、好ましいヒドロハロオレフィンは、(E)-1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(1233zd(E))、(E)-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(1234ze(E))、及び(Z)-1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロブタ-2-エン(1336mzzm(Z))、並びにこれらの組み合わせの1つ以上から選択される。望ましくは、A側成分中か若しくはB側成分中かのどちらか中、又は両方中のヒドロハロオレフィンは、1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO 1234ze)を含む。全発泡剤含有量は、組み合わせられたA側及びB側成分配合物の1~40重量%、又は発泡性プレウレタン又はプレイソシアヌレート構成要素の総重量のより一般的に3~30重量%、又は3~25重量%、又は10~20重量%であり得る。発泡剤は、より一般的にはB側(ポリオール)成分に含まれるが、任意選択的に、A側及びB側成分の両方中に存在し得る(A側及びB側成分中の発泡剤の重量%は、等しくても又は等しくなくてもよい)。例えば、水を除いて、発泡剤含有量は、B側成分配合物の1~45重量%、又はより一般的にはB側成分配合物の5~40重量%、又は10~35重量%であり得;並びに、水を除いて、発泡剤含有量は、A側成分配合物の0~30重量%、又はより一般的にはA側成分配合物の0~20重量%、又は5~20重量%、又は5~15重量%であり得る。望ましくは、全発泡剤含有量(組み合わせられたA側及びB側成分)の少なくとも50重量%、又は少なくとも75重量%がHHOであり;いくつかの実施形態では、全発泡剤含有量の少なくとも90重量%、又は、いくつかの実施形態では、発泡剤の全てがHHOである。いくつかの実施形態では、全発泡剤含有量(組み合わせられたA側及びB側成分)の少なくとも50重量%、又は少なくとも75重量%がHFOであり;いくつかの実施形態では、全発泡剤含有量の少なくとも90重量%、又は、いくつかの実施形態では、発泡剤の全てがHFOである。
当技術分野において公知のような、任意選択の共発泡剤は、タイプの点で特に制限されず、例えば、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン等、並びに、又は代わりに、単独で又は組み合わせて使用され得る、例えば、トリクロロフルオロメタン(CFC-11)、ジクロロジフルオロメタン(CFC-12)、1,1,2,2-テトラフルオロエタン(HFC-134)、1,1,1,2-テトラフルオロエタン(HFC-134a)、及び1,1-ジフルオロエタン(HFC-152a)等などのクロロフルオロカーボン(CFC)及び/又はハイドロフルオロカーボン(HFC)を含み得る。二酸化炭酸、窒素、アルゴン等などの、他の補助ガスもまた使用され得る。
任意選択的に、水は、それがイソシアネートと反応して、順繰りに共発泡剤として働く、二酸化炭素を生成するので、例えば、総組成物重量の0~10重量%の量で、これらの組成物に組み入れられ得る。本明細書で用いるところでは、用語「発泡剤」及び「共発泡剤」には、水は、類似の効果を有し得るけれども含まれない。
従来、ポリウレタン及びポリイソシアヌレートフォームは、3つのタイプの触媒、例えば:発泡触媒、ゲル化触媒及び三量化触媒の1つ以上を使用して製造される。従来のゲル化触媒には、例えば、スズカルボキシレート、ビスマスカルボキシレート、亜鉛カルボキシレート、ジルコニウムカルボキシレート、及びニッケルカルボキシレートなどの、様々な金属錯体が含まれる。例としては、オクタン酸第一スズ(2-エチルヘキサン酸スズ(II))、スズメルカプチド及びジブチルスズジラウレート(概してジアルキルスズジカルボキシレート)が挙げられる。従来の発泡触媒には、より一般的に、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、又は1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)などの、様々な第三級アミンが含まれる。200超のNCOインデックスを持った配合物中の従来の三量化触媒には、例えば、オクタン酸カリウム又はピバル酸カリウムなどの、カリウムカルボキシレート塩が含まれる。そのような触媒は、より高い又はより低い量が使用され得るが、普通は、0.25重量%~3.0重量%の量で有効である。慣例的に、例えば、HFC及びCFC発泡剤を使用する場合、B側成分は、完全に配合された成分であり、触媒及び全ての他の添加物を含むが、一方、A側成分は、任意選択的に、イソシアネートを計量分配するのに、及びA側成分を計量分配しながらB側配合物構成要素と混合するのに役立つための発泡剤と共に、単に1種以上のソシアネート成分である。一般的に使用される触媒は、それらが、イソシアネートと反応するか、又はイソシアネートをそれ自体と反応させるかのどちらかで、数日内に完全に凝固する容器内容物をもたらすので、A側成分に添加することができない。このアプローチは、役立たずと考えられてきた。
上で暗示されたように、HFC及びCFC発泡剤は、間もなく規制されるであろうし、そのような二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物での使用のためにもはや利用されないであろう。HFO発泡剤は、配合物が貯蔵安定性がよくない並びに貯蔵された配合物から製造されたフォームが劣った及び満足できない品質のものであることを除いて、少なくとも、はるかにより低い地球温暖化係数を有するという観点から、好適な代替物であるように思われる。
全く予想外にも、出願人は、ある種のアミンが、実際に、イソシアネートと貯蔵安定性がよいことを発見した。例えば、4-(2-ヒドロキシエチル)モルホリン、ジモルホリノジエチルエーテル、4-(2-クロロエチル)モルホリン、4-エチルモルホリン、又は4-(2-アミノエチル)モルホリンなどの、N-複素環アミンが、イソシアネートと混合された場合に貯蔵安定性がよいことが見出される。配合物のB側成分にゲル化触媒、及び配合物のA側成分にN-複素環アミン入れると、A側か若しくはB側かのどちらか又は両方に1種以上のHFO発泡剤を含む貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物が提供され、その貯蔵安定性がよい組成物は、HFC及びCFC発泡剤を使用する従来の方法から製造されるものと品質の点で等しい、完全に満足できる(しかしより環境にやさしい)フォームを生成する。
当技術分野において公知のような他の任意選択の添加物には、粘度調整剤(増粘剤)、界面活性剤、難燃剤、不凍剤、防腐剤、共溶媒、セル安定剤、着色剤、充填材、顔料、殺生物剤、殺真菌剤、殺藻剤等が含まれるが、それらに限定されない。そのような添加物は、全体発泡性プレウレタン又はプレイソシアヌレート構成要素の5~30%を構成し得る。
いくつかの実施形態では、全体発泡性A側成分及びB側成分構成要素は、全体発泡性A側成分及びB側成分構成要素に対して例えば、0.1~10重量%などの、10重量%以下の、イオン性界面活性剤、石鹸、又はワックスを含む。いくつかの実施形態では、発泡性A側及びB側構成要素は、全体発泡性A側及びB側構成要素体に対して0.3重量%未満のイオン性界面活性剤、石鹸、又はワックスを含む。そのようなイオン性界面活性剤、石鹸、又はワックスは、使用される場合、普通は、配合物のB側成分に添加される。いくつかの実施形態では、発泡性A側及びB側構成要素は、イオン性界面活性剤、石鹸、又はワックスを含まない。
シリコーン界面活性剤などの、当技術分野において公知のような他の界面活性剤もまた、又は或いはまた、使用され得る。いくつかの実施形態では、シリコーン界面活性剤は、ポリシロキサン-ポリオキシアルキレンブロックコポリマーである。或いはまた、又は加えて、非シリコーン非イオン界面活性剤が使用され得る。そのような界面活性剤は、配合物のA側及びB側成分のどちらか又は両方に、(総A側及びB側成分配合物重量の0.25~5.0重量%、望ましくは1.0重量%~4.0重量%の総量で)添加され得るが、普通は、B側成分配合物重量の0.25~5.0重量%、望ましくは1.0重量%~4.0重量%の量で配合物のB側成分に添加される。
ポリウレタン及びポリイソシアヌレートフォームは、多くの建物及び建造用途において有用性を見出し、だから完全に配合された組成物は、(組み合わせられたA側及びB側成分配合物重量の0~30重量%、望ましくは1.0重量%~10重量%の総計量で)難燃剤を任意選択的に組み入れ得る(及び多くの場合組み入れる)。当技術分野において公知のような、好適な難燃剤には、例えば、トリエチルホスフェート、トリス(クロロプロピル)ホスフェート、トリス(2-クロロエチル)ホスフェート、トリス(2,3-ジブロモプロピル)ホスフェート、ジエチルエチルホスホネート、ジエチル(ブロモジフルオロメチル)-ホスホネート、テトラブロモフタレートジオール等などの、アルキルホスフェート、ハロアルキルホスフェート、アルキルホスホネート、ハロアルキルホスホネート、又はハロゲン化ポリオールが含まれる(が、それらに限定されない)。
特定の実施形態では、本明細書に記載される配合A側成分及び配合B側成分の両方は、別々に、50℃で2週間加熱した後に、0ppm~600ppmのフッ化物イオン濃度範囲を示すことができる。50℃で2週間加熱した後のA側成分及びB側成分のどちらか又は両方のフッ化物イオン濃度(ppm単位での)は、0、0.1、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、120、140、150、160、180、200、220、240、250、260、280、300、320、340、350、360、380、400、450、500、550又は600であり得る。前述の数字のそれぞれは、語「約」、「少なくとも約」、又は「約~未満」で先行されることができ、前述の数字のいずれも、非限定的な範囲を記載するために単独で又は限定的な範囲を記載するために組み合わせて用いることができる。例えば、いくつかの実施形態では、50℃で2週間加熱した後のフッ化物イオン濃度は、約600pp未満、例えば0.1ppm~600ppmであることができ、望ましくは300ppm未満、又は250ppm未満、又は200ppm未満である。望ましくは、50℃で2週間加熱した後のフッ化物イオン濃度は、例えば、150ppm未満、例えば0.1ppm~150ppm、100ppm未満、例えば0.1ppm~100ppm、又は50ppm未満、例えば0.1ppm~50ppm、又は30ppm未満、例えば0.1ppm~30ppmなどの、ゼロであるか、又はゼロに近い。
配合物貯蔵寿命不安定性は、特徴的なポリウレタン/ポリイソシアヌレート反応パラメーターに影響を及ぼす。吹付け用途向けには、短いゲル化時間及び不粘着時間が、少なくとも6ヶ月の保存期限後でさえも絶対不可欠である。50℃で4週間の熟成後の反応性変化の許容できる範囲は、同じ配合物のフレッシュ試料と比較してゲル化時間又は不粘着時間の30%未満の増加である。ある実施形態では、A側成分とB側成分との組み合わせは、フレッシュに調製され及び組み合わせられた成分について生じるゲル化時間及び不粘着時間と比較して、成分が50℃で4週熟成させられた場合に30%未満だけ変化しているゲル化時間及び不粘着時間をもたらす。望ましくは、A側成分とB側成分との組み合わせは、フレッシュに調製され及び組み合わせられた成分について生じるゲル化時間及び不粘着時間と比較して、成分が50℃で4週熟成させられた場合に20%未満だけ変化しているゲル化時間及び不粘着時間をもたらす。
さらに、熟成配合物に由来するフォームは、フレッシュ配合物に由来するフォームと同じ又はそれに類似の特性を実証すべきである。フォームの開放気泡含有量の測定は、フォーム品質の評価のための良好な分析ツールである。望ましくは、吹付け二成分フォーム組成物に由来する吹付けフォームの開放気泡含有量は、好ましくは25%以下、望ましくは、20%以下である。
いくつかの実施形態では、表面の近傍で空間充填層又は空間充填体積を提供する方法であって、前記方法が、本発明の発泡性A側成分及びB側成分構成要素の発泡混合物又は発泡前混合物を前記表面に適用する工程と;発泡性構成要素の発泡試料を硬化させて安定したフォームをもたらす工程とを含む、それらの工程からなる、又はそれら工程から実質的になる方法が提供される。例えば、表面の近傍で空間充填層又は空間充填体積を提供する方法であって、本方法が、(a)(i)1種以上のポリイソシアネート及び1種以上の触媒、並びに、任意選択的に、1種以上のヒドロハロオレフィン発泡剤を含むA側成分と;(ii)1種以上のポリオール及び1種以上のヒドロハロオレフィン発泡剤を含むB側成分とを含む発泡性組成物を提供する工程(ここで、A側成分及びB側成分は両方とも、別々に、50℃で2週間の熟成後に600ppm未満のフッ化物イオンを発生させる)と;(b)発泡性組成物の発泡試料又は発泡前試料を前記表面に適用する工程と;(c)発泡性組成物の発泡試料を48kg/m3未満の密度を有するフォームに硬化させる工程とを含む、それらの工程からなる、又はそれら工程から実質的になる方法が本明細書で開示される。いくつかの実施形態では、発泡性組成物の発泡試料又は発泡前試料を適用する工程は、発泡性組成物を加圧容器から計量分配することによって行われる。
いくつかの実施形態では、本発明の発泡性組成物から製造されるフォームが提供される。いくつかの実施形態では、フォームは、加圧容器から計量分配され、乾燥させられてフォームを形成する。フォームの物性は、所望の用途に応じてある程度調整することができる。例えば、フォームは、軟質フォーム、硬質フォーム又は半硬質フォームであり得、独立気泡構造、開放気泡構造又は開放気泡と独立気泡との混合を有し得る。乾燥軟質ポリウレタンフォームは、約4.8~約24.0kg/m3、望ましくは約6.4~約16.0kg/m3の密度を有し得、乾燥硬質ポリウレタンフォームは、約16.0~約48.0g/m3、望ましくは約24.0~約40.0kg/m3の密度を有し得る。乾燥硬質ポリイソシアヌレートフォームは、約16.0~約48.0kg/m3、望ましくは約24.0~約40.0kg/m3の密度を有し得る。フォームは、多くの分野及び用途、例えば、限定なしに、パッケージング、建物及び建設資材、並びに多くのそれ以上などに使用され得る。建物及び建設において、フォームは、2つの表面、又は2つの表面の部分の間の空間を充填するために、建物外面における隙間を通しての空気伝播を阻止するために、又は断熱及び/若しくは防音を提供するために、又は表面の望まれていない移動を防ぐために、又は表面の移動による摩耗若しくはガタつきを防ぐために使用され得る。軟質フォームは、また、コーキング材、シーラント又はガスケットとしても利用される。
本明細書で開示されるいくつかの実施形態は、以下の条項に示され、これらの条項(又はそれらの部分)のいずれかの組み合わせが、実施形態を明確にするために行われ得る。例えば、ある実施形態に記載される組成物が、追加の特徴又は請求項要素に従って変わり得る場合に、他の実施形態に記載される他の組成物もまた、その同じ追加の特徴又は請求項要素に従って変わり得ることが理解されるべきである。さらに、組成物を利用する本明細書に記載される方法もまた、そのような組成変動によって変わり得る。
条項1:貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物であって、(a)1種以上のポリイソシアネート及び1種以上の触媒、例えば、1種以上の発泡触媒を含むA側成分と;(b)1種以上のポリオールを含むB側成分とを含み;さらに、A側成分か若しくはB側成分かのどちらかに、又は両方に1種以上のヒドロハロオレフィン発泡剤を含み;ここで、A側成分及びB側成分が両方とも、別々に、50℃で2週間の熟成後に600ppm未満、又は300ppm未満のフッ化物イオンを発生させる組成物。いくつかの実施形態では、A側成分か若しくはB側成分かのどちらか中の、又は両方中の1種以上のヒドロハロオレフィン発泡剤は、ガス状ヒドロキシヘキサノフェノン発泡剤であるか又はガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤を含む。
条項2:A側成分中の1種以上の触媒が、発泡剤であるか又は発泡剤を含む、条項1の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
条項3:A側成分中の1種以上の触媒が、アミンであるか又はアミンを含む、条項1の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
条項4:A側成分中の1種以上の触媒が、第三級アミンであるか又は第三級アミンを含む、条項1の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
条項5:A側成分中の1種以上の触媒が、N-複素環化合物であるか又はN-複素環化合物を含む、条項1の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
条項6:A側成分中の1種以上の触媒が、ピロリジン類、ピロリドン類、イミダゾリジン類、ピラゾリジン類、オキサゾリジン類、イソオキサゾリジン類、チアゾリジン類、イソチアゾリジン類、ピペリジン類、ピペラジン類、モルホリン類、チオモルホリン類、モルホリノン類、及びモルホリンジオン類から選択されるN-複素環化合物であるか又はN-複素環化合物を含む、条項1の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
条項7:A側成分中の1種以上の触媒が、N,X-複素環化合物であるか又はN,X-複素環化合物を含む、条項1~6のいずれか一項の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
条項8:A側成分中の1種以上の触媒が、モルホリノ化合物であるか又はモルホリノ化合物を含む、条項1~7のいずれか一項の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
条項9:モルホリノ化合物が、4-(2-ヒドロキシエチル)モルホリン、ジモルホリノジエチルエーテル、4-(2-クロロエチル)モルホリン、4-エチルモルホリン、若しくは4-(2-アミノエチル)モルホリン、又はそれらの組み合わせである、条項8の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
条項10:モルホリノ化合物が、4-(2-ヒドロキシエチル)モルホリンである、条項8の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
条項11:モルホリノ化合物が、ジモルホリノジエチルエーテルである、条項8の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
条項12:ヒドロハロオレフィン発泡剤が、A側成分中に存在する、条項1~11のいずれか一項の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。いくつかの実施形態では、ヒドロハロオレフィン発泡剤は、ガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤であるか又はガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤を含む。
条項13:ヒドロハロオレフィン発泡剤が、B側成分中に存在する、条項1~11のいずれか一項の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。いくつかの実施形態では、ヒドロハロオレフィン発泡剤は、ガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤であるか又はガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤を含む。
条項14:ヒドロハロオレフィン発泡剤が、A側成分及びB側成分の両方中に存在する、条項1~11のいずれか一項の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。いくつかの実施形態では、ヒドロハロオレフィン発泡剤は、ガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤であるか又はガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤を含む。
条項15:1種以上のヒドロハロオレフィン発泡剤がヒドロフルオロオレフィン発泡剤である、条項1~11のいずれか一項の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。いくつかの実施形態では、ヒドロフルオロオレフィン発泡剤は、ガス状ヒドロフルオロオレフィン発泡剤であるか又はガス状ヒドロフルオロオレフィン発泡剤を含む。
条項16:1種以上のヒドロハロオレフィン発泡剤が、ヒドロフルオロオレフィン発泡剤である、条項12~14のいずれか一項の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。いくつかの実施形態では、ヒドロフルオロオレフィン発泡剤は、ガス状ヒドロフルオロオレフィン発泡剤であるか又はガス状ヒドロフルオロオレフィン発泡剤を含む。
条項17:ヒドロフルオロオレフィン発泡剤が、3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO);1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO 1234ze);2,3,3,3-テトラフルオロプロパ-1-エン(HFO 1234yf);1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO 1225ye);1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO 1225zc);1,1,2,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO 1225yc);(Z)-1,1,1,2,3-ペンタフルオロプロペン(HFO1225yez(Z));又はそれらの組み合わせから選択される、条項15又は16のいずれか一項の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
条項18:フォーム配合物インデックスが、100~400である、条項1~17のいずれか一項の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
条項19:A側成分及びB側成分が両方とも、別々に、50℃で2週間の熟成後に200ppm未満のフッ化物イオンを発生させる、条項1~18のいずれか一項の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。いくつかの実施形態では、A側成分及びB側成分は両方とも、別々に、50℃で2週間の熟成後に150ppm未満、又は100ppm未満のフッ化物イオンを発生させる。
条項20:貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物であって、
(a)下記:
(i)1種以上のポリイソシアネート、(ii)1種以上の発泡剤、(iii任意選択的に、1種以上のヒドロハロオレフィンA側発泡剤、及び(iv)任意選択的に、1種以上の界面活性剤を含むA側成分と;
(b)下記:
(i)1種以上のポリオール、(ii)1種以上のゲル化触媒、(iii)1種以上のヒドロハロオレフィンB側発泡剤、(iv)任意選択的に、1種以上の難燃剤、及び(v)任意選択的に、1種以上の界面活性剤
を含むB側成分と
を含む組成物。
条項21:1種以上のヒドロハロオレフィンA側発泡剤若しくは1種以上のヒドロハロオレフィンB側発泡剤、又はA側発泡剤及びB側発泡剤の両方の少なくとも1つが、ガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤である、条項20の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。いくつかの実施形態では、1種以上のヒドロハロオレフィンA側発泡剤若しくは1種以上のヒドロハロオレフィンB側発泡剤、又はA側発泡剤及びB側発泡剤の両方の少なくとも1つは、ヒドロフルオロオレフィン発泡剤である。いくつかの実施形態では、1種以上のヒドロハロオレフィンA側発泡剤若しくは1種以上のヒドロハロオレフィンB側発泡剤、又はA側発泡剤及びB側発泡剤の両方の少なくとも1つは、ガス状ヒドロフルオロオレフィン発泡剤である。
条項22:A側成分中の1種以上の発泡触媒が、モルホリノ化合物であるか又はモルホリノ化合物を含む、条項20又は21の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
条項23:モルホリノ化合物が、4-(2-ヒドロキシエチル)モルホリン、ジモルホリノジエチルエーテル、4-(2-クロロエチル)モルホリン、4-エチルルホリン、若しくは4-(2-アミノエチル)モルホリン、又はそれらの組み合わせである、条項22の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
条項24:表面の近傍で空間充填層又は空間充填体積を提供する方法であって、本方法が、
(a)下記:
(i)1種以上のポリイソシアネート及び1種以上の触媒、例えば、発泡触媒、並びに、任意選択的に、1種以上のヒドロハロオレフィン発泡剤を含むA側成分;並びに
(ii)1種以上のポリオール及び1種以上のヒドロハロオレフィン発泡剤を含むB側成分
を含む発泡性組成物を提供する工程
(ここで、A側成分及びB側成分は両方とも、別々に、50℃で2週間の熟成後に600ppm未満、又は300ppm未満のフッ化物イオンを発生させる)と;
(b)発泡性組成物の発泡試料又は発泡前試料を前記表面に適用する工程と;
(c)発泡性組成物の発泡試料を48kg/m3未満の密度を有するフォームに硬化させる工程と
を含む、これらの工程からなる、又はこれらの工程から本質的になる方法。いくつかの実施形態では、1種以上のヒドロハロオレフィンA側発泡剤若しくは1種以上のヒドロハロオレフィンB側発泡剤、又はA側発泡剤及びB側発泡剤の両方の少なくとも1つは、ガス状ヒドロハロオレフィン発泡剤である。いくつかの実施形態では、1種以上のヒドロハロオレフィンA側発泡剤若しくは1種以上のヒドロハロオレフィンB側発泡剤、又はA側発泡剤及びB側発泡剤の両方の少なくとも1つは、ヒドロフルオロオレフィン発泡剤である。いくつかの実施形態では、1種以上のヒドロハロオレフィンA側発泡剤若しくは1種以上のヒドロハロオレフィンB側発泡剤、又はA側発泡剤及びB側発泡剤の両方の少なくとも1つは、ガス状ヒドロフルオロオレフィン発泡剤である。
条項25:A側成分中の1種以上の触媒が、モルホリノ化合物であるか又はモルホリノ化合物を含む、条項24の方法。
条項26:モルホリノ化合物が、4-(2-ヒドロキシエチル)モルホリン、ジモルホリノジエチルエーテル、4-(2-クロロエチル)モルホリン、4-エチルモルホリン、若しくは4-(2-アミノエチル)モルホリン、又はそれらの組み合わせである、条項25の方法。
条項27:A側成分及びB側成分が両方とも、別々に、50℃で2週間の熟成後に200ppm未満、又は100ppm未満のフッ化物イオンを発生させる、条項24~26のいずれか一項の方法。
本明細書では、言い回し「含む(comprises)」(若しくは「含む(comprising)」、「からなる(consists of)」(若しくは「からなる(consisting of)」若しくは「から本質的になる(consists essentially of)」(若しくは「から本質的になる(consisting essentially of)」、又は類似の表現の使用を包含するいかなる実施形態、条項又は特許請求の範囲も、それらについてこれらの代替のいずれかが存在する実施形態、条項又は特許請求の範囲を包含する。
本発明は、以下の実施例においてさらに明確にされ、実施例では、全ての部及び百分率は、別に明記しない限り、重量による。これらの実施例は、本発明の好ましい実施形態を示す一方で、単に例証のつもりで示され、且つ、決して限定的なものと解釈されるべきでないことが理解されるべきである。上記の考察及びこれらの実施例から、当業者は、本発明の必須の特徴を確認することができ、それの主旨及び範囲を逸脱することなく、様々な用法及び条件にそれを適合させるために本発明の様々な変更及び修正を行うことができる。
触媒とHFOとの間の副反応後のフッ化物イオンの形成のために、フッ化物イオン測定は、HFOを含む配合物の貯蔵寿命を評価するための有用なアプローチであることができる。貯蔵寿命を評価するために、試料配合物を、加速条件として50℃で2時間加熱した。50℃で2週間の加熱は、室温で2~6ヶ月間の熟成におよそ等しい。フッ化物イオンの測定の前に、泡立ちが止むまで開放した容器中で混合物をかき混ぜることによって試料から揮発性物質(発泡剤)を除去した。
B側試料のフッ化物イオンの濃度を測定するために、1.0mLのB側試料を20mLのガラスセンチレーションバイアルに添加し、10mLピペットを用いて9.0mLのDI水を添加した。混合物を激しく振盪して内容物を全て水相にもたらした。キャップをねじり開けることによってビルト圧力を解除した。試料を24時間開放容器中に放置した。
前処理として、A側試料のフッ化物イオン濃度を測定する前に、0.15gのA側成分を、風袋を量った、きれいな、20mLのガラスバイアル中へ量り取り、1グラムのアセトン/MeOH(80/20重量比)と組み合わせた。10mLのピペットを用いて、9.0mLのDI水を1mLのA側試料混合物に添加して1:10希釈を行った。混合物を激しく振盪して内容物を全て水相にもたらした。キャップをねじり開けることによってビルト圧力を解除した。
実験材料の10容積%水溶液を5分間非分配のままにして、いかなる水不溶性材料をも分離させた。必要ならば、ピペットによって水相をきれいなバイアルにデカンテーションして不溶性材料による装置の汚染を回避した。
実験試料中の遊離フッ化物イオンの測定のために、上で記載されたように調製された1.0mLの希薄水溶液を、1.0mLのTISAB II緩衝液(1,2-シクロヘキサンジニトリロ四酢酸-CDTA、Fisher Scientificあり又はなしの)で希釈した。フッ化物イオン濃度は、フッ化物イオン選択性電極(Orion model 9609BNWP,Thermo Scientific)を備えたベンチトップ計器(Orion Versa Star Pro又はOrion Dual Star,Thermo Scientific)を用いて機器使用説明書に従って実験溶液において定量化した。希釈前の実験試料中のフッ化物イオンの濃度を外挿するために、測定されたフッ化物イオン濃度に、実験試料に対して希薄水性試料の希釈倍率(この場合には、66.7)を乗じた。使用前に、等しい部分TISAB II緩衝液で希釈された10~10,000ppmのフッ化物イオンを有するフッ化物イオン標準を使用して計器を機器使用説明書に従って較正した。それ故、TISAB II緩衝液での試料の希釈は、実験試料中のフッ化物レベルを計算するときに考慮に入れない。さらに、10~10,000ppmの機器の較正範囲内で、機器精度は±1%であると考えられる。
実験試料から実際の遊離フッ化物イオン濃度を計算するために、測定値に、希釈倍率(B側試料については×10及びA側試料については×66.7)を乗じた。
実施例1
この実施例は、市販配合物中の従来の高い地球温暖化係数HFC発泡剤の代わりに、より低い地球温暖化係数HFO発泡剤を使用する、直接ドロップイン置換の可能性を評価する。典型的には、HFC発泡剤及び発泡触媒は、B側成分配合物に導入する(表1では対照として示す)。表1での比較は、同じ配合物を使用するが、B側成分中のHFC発泡剤の代わりにHFO発泡剤を使用する。表1は、フォーム配合反応パラメーターへの混合及びフォーム形成前のA側及びB側配合物の熟成の影響を示す。一般に、50℃で1週間のA側又はB側配合物成分の熟成は、周囲条件(およそ25℃)下で1~3ヶ月間のその配合物成分の熟成とほぼ同等であると考えられる。
Figure 2022525863000003
対照配合物(比較例 1A:B側配合物中にHFC発泡剤及び触媒)は、妥当な貯蔵寿命安定性を示し、フォームは、配合物が50℃で7週間熟成された後に製造される場合にそれでも良質のものである。残念ながら、同じ配合物中のHFCの代わりのHFOのストレートのドロップイン置換は、同じ貯蔵寿命安定性を再現することができない(比較例 1B)。配合物反応性は、かなりより遅い反応パラメーター(ゲル化時間、立上り時間及び不粘着時間)によって示されるように、同様の熟成(50℃で7週間)後にはるかに低下し、熟成配合物に由来するフォームは、許容できない品質のものである(それらは、崩壊又は部分崩壊に関して不安定であり、高い開放気泡含有量を有し、且つ、変色/黄変に悩まされる)。HFOガス状発泡剤の変更は、この問題を解決しない。
実施例2
従来、全ての公知の発泡触媒は、A側成分中のイソシアネートと反応するか、又はイソシアネートをそれ自体と反応させるかのどちらかであるので、発泡触媒は、A側成分配合物中に使用されない。この影響は全く激烈であり;例えば、第三級アミンは、A側成分を2~3日以内に固体又はゲル(半固体)として完全に硬化させる。これが起こる場合、A側成分は、フォームを形成するためにスプレーするという所望の目的のために使用できない。実施例1における比較1Bは、HFO発泡剤の存在下でのB側成分中の触媒に起因する不十分な安定性を示しており、HFO発泡剤の存在下での配合物のA側成分においてアミン発泡触媒が機能できるチャンスは全くないように思われる。この実施例は、後者の全くありそうもない可能性を探求する。表2及び3は、この実施例のための、それぞれ、A側及びB側処方を示す。
Figure 2022525863000004
Figure 2022525863000005
フォームは、次の通り配合物から調製した:蓋付きの適切なサイズのプラスチック容器中へ、(ポリオール、界面活性剤、着色剤、触媒、難燃剤を含むことができるが、それらに限定されない)B側成分の全てを、処方に従って量り取った。適切なサイズのエアロゾル缶及びバルブを組み立て、風袋重量を得た。エアロゾル缶中へ、B側混合物及び任意の揮発性のしかし液体状態の発泡剤(例えば、HFC-245fa、HFO-1233zd)をレシピに従って(缶が体積でおよそ75%満たされるように)量り取った。次いで、缶クリンパーを使用してバルブをクリンプし、別の風袋重量を得た。規定のガス状発泡剤(例えば、HFC-134a、HFO-1234ze)を、次いで、充填バルブ及びトランスファーバルブを備えたガラスビュレットを介して容積測定により添加した。発泡剤の実際の重量を記録し、ターゲットに達するために、必要ならば、追加の発泡剤を添加した。缶を次いで、窒素で加圧する又は一時的に(フレッシュ分析については24時間を超えないか、又は熟成若しくは加速熟成研究についてはより長い期間)貯蔵する前に60振盪間振盪した。A側成分を、A側処方を用いて別個の缶で同様に調製した。缶を次いで、試験前に窒素で加圧した。FROTH-PAKTM 12 Sealant Foam Insulation Kits(商業的に入手可能な)向けに設計された計量分配システムを用いて缶をスプレーし、反応パラメーター(立上り時間、ゲル化時間、不粘着時間等)及びフォーム特性を測定した。
表4は、フォーム配合物反応パラメーターへの混合及びフォーム形成前のA側及びB側配合物の熟成の影響を示す。
Figure 2022525863000006
HFO発泡剤が使用され、アミン発泡触媒(ジモルホリノジエチルエーテル、DMDEE)が従来配合のB側成分中に存在する場合(対照、比較例 2A、表2)に、フォーム形成は、配合物A側及びB側成分の熟成後により遅い反応パラメーター(ゲル化時間、立上り時間及び不粘着時間)を示し、配合物成分が50℃で4週間熟成された後に製造されるフォームは、満足できない貯蔵寿命を示す:すなわち、フォームは、変色(黄変)及び部分的なフォーム崩壊に悩まされ;それらは、また、90%超の開放気泡含有量を有する。熟成後のB側成分配合物の分析は、アミン発泡剤とHFOとの副反応に起因する非常に高いフッ化物イオン濃度(上記の比較例2Aにおいて1535ppm)を示す。他方で、実施例2Aにおいて、HFO発泡剤が使用され、同じアミン発泡剤(ジモルホリノジエチルエーテル、DMDEE)がB側成分中の代わりに配合A側成分中に存在する場合(表3)、反応パラメーターは、配合物A側及びB側成分の熟成後に遅くならず、配合物成分が50℃で4週間熟成された後に製造されるフォームは、満足できる貯蔵寿命を示し;全ての従来の考え方に反して、それらは、変色なし及びフォーム崩壊なしの良質フォーム(25%未満の開放気泡含有量)を生成する。A側成分配合物中のフッ化物イオン濃度は、無視でき(7ppm)、B側成分配合物中のフッ化物イオン濃度もまた非常に低い(28ppm)。HFO発泡剤がA側及びB側成分配合物の両方に使用されたとしても、望ましくない副反応は、A側成分において起こらない。
より低い反応性及びより遅い反応時間は、フッ化物イオンを放出する触媒とHFO発泡剤との副反応と相関関係がある。HFC発泡剤はそれらのより高い地球温暖化係数のために段階的に廃止されつつあるが、類似の副反応がHFC発泡剤で起こらない。熟成時の成分配合物中のフッ化物イオンの放出及び増加は、様々な成分配合物の相対的な貯蔵寿命安定性を測定するための便利な方法である。一般に、約600ppm超のフッ化物イオン含有量は、市販候補品として考えられるのに十分な貯蔵寿命安定性に欠ける配合物に等しいことが分かった。好ましくは、A側成分及びB側成分は両方とも、別々に、50℃で2週間の熟成後に600ppm未満のフッ化物イオンを発生させるか、又は、いくつかの実施形態では、50℃で2週間の熟成後に200ppm未満のフッ化物イオンを発生させる。
実施例3
公知の発泡触媒は、それらがイソシアネートと反応するか、又はイソシアネートをそれ自体と反応させるかのどちらかであるので、A側成分配合物と相容れない。この実施例は、A側成分配合物と相性がよい、且つ、フッ化物イオンの最小限の放出のみを引き起こす発泡触媒の範囲を探求するものである。表5は、様々な発泡触媒について熟成後のA側成分配合物中のフッ化物イオン濃度を示す。
Figure 2022525863000007
通常の第三級アミンなどの、従来の発泡触媒は、A側成分配合物において相容れず、容器中で配合物の凝固を引き起こす。これには、比較例3A~3F:トリエチルアミン、DABCO(1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン)、DBU(1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン)、N,N-ジメチル-シクロヘキシルアミン、N-メチル-ジシクロヘキシルアミン、N1-(2-(ジメチルアミノ)エチル)-N2,N2-ジメチルエタン-1,2-ジアミン発泡触媒並びにジメチルスズ-ジラウリルメルカプチド(比較例 3H)などのいくつかのゲル化触媒が含まれる。それらは、A側成分配合物に使用することができない。N,X-複素環アミンのみが、A側成分配合物と相性がよく、これらの化合物は、A側成分配合物中の無視できるフッ化物イオン放出及び蓄積によって示されるようにHFO発泡剤と最小限の副反応を引き起こすことが分かった。A側成分において相性がよいそれらの触媒は、不安定であるシステムに安定性を提供しない(例えば、ジメチルスズ-ジラウリルメルカプチドと、相性がよい、且つ、いかなる有意なフッ化物イオン放出をも引き起こさない、DMDEEの組み合わせによって示されるように;この組み合わせ、比較例 3Iは不安定である)。例示的なアミン発泡触媒には、実施例3A~3E:4-(2-ヒドロキシエチル)モルホリン、ジモルホリノジエチルエーテル、4-(2-クロロエチル)モルホリン、4-エチルモルホリン及びb4-(2-アミノエチル)モルホリンが含まれる(表5)。
温度範囲及び圧力範囲などの、物理的特性、又は化学式などの、化学的特性について範囲が本明細書で用いられる場合、その中の範囲及び特定の実施形態の全ての組み合わせ、及びサブコンビネーションが包含されることが意図される。
この文書に引用される又は記載される各特許、特許出願、及び刊行物の開示は、それらの全体を、参照により本明細書によって援用される。
当業者は、本発明の好ましい実施形態への多くの変更及び修正が行われ得ること、及びそのような変更及び修正が本発明の主旨から逸脱することなく行われ得ることを十分理解するであろう。それ故、添付の特許請求の範囲は、本発明の主旨及び範囲に入るような全てのそのような等価の変形をカバーすることが意図される。

Claims (15)

  1. 貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物であって、
    a)1種以上のポリイソシアネート及び1種以上の触媒を含むA側成分と;
    b)1種以上のポリオールを含むB側成分と
    を含み、
    さらに、前記A側成分か前記B側成分かのどちらかに、又は両方に1種以上のヒドロハロオレフィン発泡剤を含み、
    ここで、前記A側成分及び前記B側成分が両方とも、別々に、50℃で2週間の熟成後に600ppm未満のフッ化物イオンを発生させる
    組成物。
  2. 前記A側成分中の前記1種以上の触媒が、発泡触媒であるか又は発泡触媒を含む、請求項1に記載の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
  3. 前記A側成分中の前記1種以上の触媒が、アミンであるか又はアミンを含む、請求項1に記載の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
  4. 前記A側成分中の前記1種以上の触媒が、N-複素環化合物であるか又はN-複素環化合物を含む、請求項1に記載の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
  5. 前記A側成分中の前記1種以上の触媒が、N,X-複素環化合物であるか又はN,X-複素環化合物を含む、請求項1に記載の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
  6. 前記A側成分中の前記1種以上の触媒が、モルホリノ化合物であるか又はモルホリノ化合物を含む、請求項1に記載の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
  7. 前記モルホリノ化合物が、4-(2-ヒドロキシエチル)モルホリン、ジモルホリノジエチルエーテル、4-(2-クロロエチル)モルホリン、4-エチルモルホリン、若しくは4-(2-アミノエチル)モルホリン、又はそれらの組み合わせである、請求項6に記載の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
  8. 1種以上のヒドロハロオレフィン発泡剤が、ヒドロフルオロオレフィン発泡剤である、請求項1に記載の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
  9. 前記ヒドロフルオロオレフィン発泡剤が、3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO);1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO 1234ze);2,3,3,3-テトラフルオロプロパ-1-エン(HFO 1234yf);1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO 1225ye);1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO 1225zc);1,1,2,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO 1225yc);(Z)-1,1,1,2,3-ペンタフルオロプロペン(HFO 1225yez(Z));又はそれらの組み合わせから選択される、請求項8に記載の貯蔵安定性がよい二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
  10. 二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物であって、
    a)下記:
    i)1種以上のポリイソシアネート、
    ii)1種以上の発泡触媒、
    (iii)任意選択的に、1種以上のヒドロハロオレフィン発泡剤、及び
    iv)任意選択的に、1種以上の界面活性剤
    を含むA側成分と;
    b)下記:
    i)1種以上のポリオール、
    ii)1種以上のゲル化触媒、
    iii)1種以上のヒドロハロオレフィン発泡剤、
    iv)任意選択的に、1種以上の難燃剤、及び
    v)任意選択的に、1種以上の界面活性剤
    を含むB側成分と
    を含む組成物。
  11. 前記1種以上の発泡触媒が、モルホリノ化合物であるか又はモルホリノ化合物を含む、請求項10に記載の二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
  12. 前記モルホリノ化合物が、4-(2-ヒドロキシエチル)モルホリン、ジモルホリノジエチルエーテル、4-(2-クロロエチル)モルホリン、4-エチルモルホリン、若しくは4-(2-アミノエチル)モルホリン、又はそれらの組み合わせである、請求項11に記載の二成分ポリウレタン又はポリイソシアヌレートスプレーフォーム組成物。
  13. 表面の近傍で空間充填層又は空間充填体積を提供する方法であって、前記方法が、
    (a)下記:
    (i)1種以上のポリイソシアネート及び1種以上の触媒、並びに、任意選択的に、1種以上のヒドロハロオレフィン発泡剤を含むA側成分と;
    (ii)1種以上のポリオール及び1種以上のヒドロハロオレフィン発泡剤を含むB側成分と
    を含む発泡性組成物を提供する工程
    (ここで、A側成分及びB側成分は両方とも、別々に、50℃で2週間の熟成後に600ppm未満のフッ化物イオンを発生させる)と;
    (b)前記発泡性組成物の発泡試料又は発泡前試料を前記表面に適用する工程と;
    (c)前記発泡性組成物の前記発泡試料を48kg/m3未満のフォーム密度まで硬化させる工程と
    を含む方法。
  14. 前記A側成分中の前記1種以上の触媒が、モルホリノ化合物であるか又はモルホリノ化合物を含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記モルホリノ化合物が、4-(2-ヒドロキシエチル)モルホリン、ジモルホリノジエチルエーテル、4-(2-クロロエチル)モルホリン、4-エチルモルホリン、若しくは4-(2-アミノエチル)モルホリン、又はそれらの組み合わせである、請求項14に記載の方法。
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