JP4066069B2 - ポリウレタン発泡体の性能を高める方法 - Google Patents
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Description
第1の広い実施形態において、本発明は、ワンショット発泡法、準プレポリマー法及びプレポリマー法を使用するポリウレタン発泡体を製造する方法を提供する。
発泡体は、発泡剤(単数又は複数)及び当業者に知られている任意選択的な添加剤、及び、(a)ビス(ジメチルアミノプロピル)アミノ−2−プロパノール、ビス(ジメチルアミノプロピル)アミン、ジメチルアミノプロピルジプロパノールアミン、ビス(ジメチルアミノ)−2−プロパノール、N,N,N’−トリメチル−N’−ヒドロキシエチル−ビス(アミノエチル)エーテル及びこれらの混合物からなる群より選択される特定の反応性第三級アミン化合物、及び、(b)ヒドロキシカルボン酸塩及びハロカルボン酸塩からなる群より選択される少なくとも1つの特定の反応性第三級アミン化合物のカルボン酸塩を含む触媒系の触媒有効量の存在下に、有機ポリイソシアネートを多官能のイソシアネート反応性化合物と反応させることによって製造する。
本発明は、軟質及び半軟質ポリウレタン発泡体の製造及び硬質ポリウレタン発泡体を製造する方法に広く関わる。本明細書で使用する「ポリウレタン」という用語は、ポリイソシアネートと、2つ以上の反応点を含有するイソシアネート反応性化合物(例えば、ポリオール、第一級及び第二級ポリアミン、水)との反応生成物をいう。これらの反応生成物は、一般に、当業者にはポリウレタン又はポリウレタン(ユリア)として知られている。本発明は、ワンショット発泡法、準プレポリマー法、及び、プレポリマー法を使用する軟質、半軟質及び硬質発泡体の製造に特に適する。本発明によれば、ポリウレタンの反応速度論は、(a)ビス(ジメチルアミノプロピル)アミノ−2−プロパノール、ビス(ジメチルアミノプロピル)アミン、ジメチルアミノプロピルジプロパノールアミン、ビス(ジメチルアミノ)−2−プロパノール、N,N,N’−トリメチル−N’−ヒドロキシエチル−ビス(アミノエチル)エーテル、及びこれらの混合物からなる群より選択される第三級アミン化合物、及び、(b)上記の第三級アミン化合物(単数又は複数)とヒドロキシ及び/又はハロカルボン酸(即ち、ヒドロキシル官能性又はハロゲン官能性又はその両方の官能性を有するカルボン酸)との反応生成物を含む触媒を発泡混合物中に含めることによって、部分的に制御される。本発明のポリウレタン製造方法は、典型的には、例えば、ポリオール、一般には約15から約700までのヒドロキシル価を有するポリオール、有機ポリイソシアネート、発泡剤及び当業者に知られている任意選択的な添加剤、及び、単数又は複数の触媒であって、少なくともその1つがこの特定の反応性第三級アミン(単数又は複数)とヒドロキシ及び/又はハロカルボン酸(即ち、この特定の反応性第三級アミン(単数又は複数)及びその塩)である触媒の反応を含む。軟質及び半軟質発泡体の配合物(以後、単純に軟質発泡体という)は、また、発泡剤及び任意選択的な添加剤として、一般に、例えば、水、有機低沸点補助発泡剤又は任意選択的な非反応性ガス、シリコーン界面活性剤、任意選択的な触媒、及び任意選択的な架橋剤(単数又は複数)を包含する。硬質発泡体の配合物は、しばしば、低沸点有機材料及び水の両方を発泡のために含有する。
a)ポリヒドロキシアルカンと一つ以上のアルキレンオキシド、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等との反応から誘導されるポリエーテル・ポリオール、
b)高官能度アルコール、糖アルコール、糖類及び/又は高官能度アミン、所望の場合には低官能度のアルコール及び/又はアミンとアルキレンオキシド(例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等)との反応から誘導されるポリエーテル・ポリオール、
c)亜リン酸及びポリ亜リン酸とアルキレンオキシド(例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等)との反応から誘導されるポリエーテル・ポリオール、
d)ポリ芳香族アルコールとアルキレンオキシド(例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等)との反応から誘導されるポリエーテル・ポリオール、
e)アンモニア及び/又はアミンとアルキレンオキシド(例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等)との反応から誘導されるポリエーテル・ポリオール、
f)多官能開始剤(例えば、ジオール)とヒドロキシカルボン酸又はそのラクトン(例えば、ヒドロキシルカプロン酸又はε−カプロラクトン)との反応から誘導されるポリエステル・ポリオール、
g)シュウ酸エステルとジアミン(例えば、ヒドラジン、エチレンジアミン等)との、ポリエーテル・ポリオール中における反応から直接誘導されるポリオキサミン酸エステル・ポリオール、
h)ジイソシアネートとジアミン(例えば、ヒドラジン、エチレンジアミン等)との、ポリエーテル・ポリオール中における反応から直接誘導されるポリユリアポリオール。
軟質及び半軟質発泡体用として、好ましいイソシアネートは、一般に、例えば、2,4−トルエンジイソシアネートと2,6−トルエンジイソシアネートの、重量基準でそれぞれ約80%と約20%、或いは約65%と約35%の割合の混合物(TDI);TDIとポリマーMDIの混合物、好ましくは、重量基準で約80%のTDIと約20%の粗ポリマーMDIから約50%のTDIと約50%の粗ポリマーMDIまでの割合の混合物;及び、全てのMDIタイプのポリイソシアネートである。硬質発泡体用として、好ましいイソシアネートは、例えば,MDIタイプのポリイソシアネートであり、好ましくは、粗ポリマーMDIである。
1.適当な混合容器(厚紙カップ)に逐次添加するための準備として、各配合物成分を計量する。
2.水、触媒、及びジエタノールアミン(DEOA)の予備混合物を適当な容器に用意した。
3.ポリオール、気泡開放剤(cell opener)(MDI配合物用)、上記予備混合物、及びシリコーン界面活性剤を、厚紙カップ中でボール盤を使用して2000rpmで十分に混合する。
4.イソシアネートを加え、他の反応物成分と混合した。
5.反応混合物を30×30×10cmのアルミニウムの型に流し込んだ。型温度は、サーモスタットで制御した温水を循環することによって60℃(TDI)又は50℃(MDI)に制御した。型のふたには四隅にベント開口があった。
(表1)
表1
物理特性 試験法
密度 ASTM D 3574 試験a
出口時間 出口時間とは、イソシアネートを反応混合物中へ添加してから型の4つの
ベントに発泡体の押出し物が最初に現れるまでの秒単位の経過時間である
。
破砕力 破砕力(Force−to−crush,FTC)とは、脱型1分後に発
泡体パッドを標準の323cm2(50平方インチ)のインデンタで元厚
の50%までゆがめるのに要する最大の力である。それは、発泡体の硬度
の測定に使用するものと同じ構成を使用する荷重試験機で測定する。荷重
試験機は、クロスヘッド速度50.8cm/分のものを使用する。FTC
の値は、発泡体の気泡開放度と良好な相関をもつ尺度である(即ち、その
値が低いほど発泡体の気泡は開放している)。
ホットILD 押し込み荷重ゆがみ(indentation load deflec
tion,ILD)は、脱型3分後にFTCの測定で使用したものと同じ
パッドについて測定する。FTCの測定に続いて発泡体パッドを機械的ク
ラッシャで完全に破砕した後、50%圧縮したILDの測定値をとる。
HACS 湿潤老化(120℃、相対湿度100%で5時間)ISO2440の後の
、圧縮永久歪(70℃、22時間で75%の圧縮、ISO/DIS 18
56)
用語又は略語 意味
ポリオールOH28 OH価28の反応性トリオール
ポリオールOH32 OH価32の高反応性トリオール
ポリオールOH18.5 OH価18,5の高反応性グラフト化トリオール
TDI 80/20 2,4−トリレンジイソシアネートの80重量
%と2,6−トリレンジイソシアネートの20
重量%の混合物
MDI メチレンジフェニルジイソシアネート及びその
混合物
DEOA ジエタノールアミン
C1 ジメチルアミノプロピルジプロパノールアミン
C2 ビス(ジメチルアミノプロピル)アミン
C3 ビス(ジメチルアミノプロピル)アミノ−2−
プロパノール
C4 ビス(ジメチルアミノ)−2−プロパノール
C5 N,N,N’−トリメチル−N’−ヒドロキシ
エチル−ビス(アミノエチル)エーテル
C6 N,N−ジメチルアミノエチル−N’−メチル
アミノエタノール
C7 ジメチルアミノエトキシエタノール
C8 ジメチルアミノプロピルアミン
g グラム
mg ミリグラム
s 秒
min 分
kg キログラム
cm センチメートル
% 重量パーセント
phpp ポリオール100重量部当りの重量部
C 摂氏度
N ニュートン
ILD 押し込み荷重ゆがみ
FTC 破砕力(破砕する力)
表2は、MDI成形発泡体に、第三級アミンのヒドロキシ及び/又はハロカルボン酸反応生成物を添加することによって得られた、MDI成形発泡体のHACSの著しい改良を示している。
以下の反応性第三級アミン及びそれらの塩を使用しても、MDI成形発泡体のHACSの改良又は顕著な改良は観察されなかった。
N,N−ジメチルアミノエチル−N’−メチルアミノエタノール、
ジメチルアミノエトキシエタノール、
ジメチルアミノプロピルアミン。
Claims (17)
- ポリウレタン発泡体の製造のための方法であって、当業者に知られている発泡剤(単数又は複数)及び任意選択的な添加剤、並びに、
(a)ビス(ジメチルアミノプロピル)アミノ−2−プロパノール、ビス(ジメチルアミノプロピル)アミン、ジメチルアミノプロピルジプロパノールアミン、ビス(ジメチルアミノ)−2−プロパノール、N,N,N’−トリメチル−N’−ヒドロキシエチル−ビス(アミノエチル)エーテル及びこれらの混合物からなる群より選択される特定の反応性第三級アミン化合物、及び、
(b)ヒドロキシカルボン酸塩及びハロカルボン酸塩からなる群より選択される少なくとも1つの前記特定の反応性第三級アミン化合物のカルボン酸塩
を含む触媒系の触媒有効量の存在下に、有機ポリイソシアネートを多官能性イソシアネート反応性化合物と反応させる工程を含む、上記方法。 - 上記特定の反応性第三級アミンが、ビス(ジメチルアミノプロピル)アミノ−2−プロパノールである、請求項1に記載の方法。
- 上記特定の反応性第三級アミンが、ビス(ジメチルアミノプロピル)アミンである、請求項1に記載の方法。
- 上記特定の反応性第三級アミンが、ジメチルアミノプロピルジプロパノールアミンである、請求項1に記載の方法。
- 上記特定の反応性第三級アミンが、ビス(ジメチルアミノ)−2−プロパノールである、請求項1に記載の方法。
- 上記特定の反応性第三級アミンが、N,N,N’−トリメチル−N’−ヒドロキシエチル−ビス(アミノエチル)エーテルである、請求項1に記載の方法。
- 有機ポリイソシアネートを多官能性イソシアネート反応性化合物と触媒系の触媒有効量の存在下に反応させる工程が、そのカルボン酸が、サリチル酸、ベンジル酸、ヒドロキシ安息香酸、ジヒドロキシ安息香酸、トリヒドロキシ安息香酸、グルコン酸、クエン酸、グリコール酸、ジメチロールプロピオン酸、リンゴ酸、乳酸、酒石酸、2−ヒドロキシメチルプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、クロロプロピオン酸、ブロモプロピオン酸、ジクロロプロピオン酸、ジブロモプロピオン酸、クロロ酢酸、ジクロロ酢酸、ブロモ酢酸、ジブロモ酢酸、ブロモ酪酸、ブロモイソ酪酸、ジクロロフェニル酢酸、ブロモマロン酸、ジブロモコハク酸、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピオン酸、ジクロロフタル酸、クロロマレイン酸、フルオロ安息香酸、クロロ安息香酸、ブロモ安息香酸、ジフルオロ安息香酸、ジクロロ安息香酸、ジブロモ安息香酸、ジブロモサリチル酸、2−ブロモカプリル酸、2−ブロモヘキサデカン酸、2,2−ジクロロ−1−メチルプロピオン酸及びこれらの混合物からなる群より選択される触媒系を含む、請求項7に記載の方法。
- 上記発泡剤が、反応性発泡剤、物理的発泡剤及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項1に記載の方法。
- 上記反応性発泡剤が水である、請求項9に記載の方法。
- 上記物理的発泡剤が、揮発性炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ヒドロフルオロカーボン、クロロフルオロカーボン、非反応性ガス及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項9に記載の方法。
- 上記任意選択的な添加剤が、触媒、架橋剤、界面活性剤及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項1に記載の方法。
- 上記任意選択的な触媒が、第三級アミン、有機スズ化合物、カルボキシレートウレタン触媒及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項12に記載の方法。
- 上記触媒系がその場で調製される、請求項1に記載の方法。
- 発泡剤及び任意選択的に、少なくとも1つの添加剤、並びに、
(a)ビス(ジメチルアミノプロピル)アミノ−2−プロパノール、ビス(ジメチルアミノプロピル)アミン、ジメチルアミノプロピルジプロパノールアミン、ビス(ジメチルアミノ)−2−プロパノール、N,N,N’−トリメチル−N’−ヒドロキシエチル−ビス(アミノエチル)エーテル及びこれらの混合物からなる群より選択される特定の反応性第三級アミン化合物、及び、
(b)ヒドロキシカルボン酸塩及びハロカルボン酸塩からなる群より選択される前記特定の反応性第三級アミン化合物の少なくとも1つのカルボン酸塩
を含む触媒系の存在下における、有機ポリイソシアネートと多官能性イソシアネート反応性化合物との反応から誘導される繰り返し単位を有するポリウレタン発泡体。 - 上記触媒系が、(a)ビス(ジメチルアミノプロピル)アミノ−2−プロパノール、ビス(ジメチルアミノプロピル)アミン、ジメチルアミノプロピルジプロパノールアミン、ビス(ジメチルアミノ)−2−プロパノール、N,N,N’−トリメチル−N’−ヒドロキシエチル−ビス(アミノエチル)エーテル及びこれらの混合物からなる群より選択される特定の反応性第三級アミン化合物と、
(b)以下の式:
- 上記カルボン酸が、サリチル酸、ベンジル酸、ヒドロキシ安息香酸、ジヒドロキシ安息香酸、トリヒドロキシ安息香酸、グルコン酸、クエン酸、グリコール酸、ジメチロールプロピオン酸、リンゴ酸、乳酸、酒石酸、2−ヒドロキシメチルプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、クロロプロピオン酸、ブロモプロピオン酸、ジクロロプロピオン酸、ジブロモプロピオン酸、ブロモ酪酸、ブロモイソ酪酸、ジクロロフェニル酢酸、ブロモマロン酸、ジブロモコハク酸、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピオン酸、ジクロロフタル酸、クロロマレイン酸、フルオロ安息香酸、クロロ安息香酸、ブロモ安息香酸、ジフルオロ安息香酸、ジクロロ安息香酸、ジブロモ安息香酸、ジブロモサリチル酸、2−ブロモカプリル酸、2−ブロモヘキサデカン酸、2,2−ジクロロ−1−メチルプロピオン酸及びこれらの混合物からなる群より選択される、請求項16に記載のポリウレタン発泡体。
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