JP5371760B2 - 高い通気量を有する粘弾性フォーム - Google Patents
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Description
[H−X](n-p)−R−[X−Z]p (I)
PEPO−1は、The Dow Chemical Companyから商品呼称Voranol 3150ポリオールで市販されている、3官能価、336当量 100%パーセントプロピレンオキシドポリエーテルポリオールである;
PEPO−2は、The Dow Chemical Companyから商品呼称Voranol 4053ポリオールで市販されている、プロピレンオキシドとエチレンオキシドの6.9官能価、1800当量 ランダムコポリマーである;
PEPO−3は、The Dow Chemical Companyから商品呼称Voranol 3943ポリオールで市販されている、43重量%のスチレンとアクリロニトリルのコポリマーを含有する、3官能価、1030当量 ポリエーテルポリオールである;
PEPO−4は、The Dow Chemical Companyから商品呼称DWK 4066.01ポリオールで市販されている、153から171mg KOH/(g ポリオール)のヒドロキシル数を有する、3.08官能価 ポリエーテルポリオールである;
NOPO−1は、大豆油からの脂肪酸を使用して調製した、100%の第一ヒドロキシル含有量と86から92のヒドロキシル数(OH#)を有する、3−官能性天然油ポリオールである。500ppmの第一錫オクトアート(City Chemical Co.から市販されている)を触媒として使用して、ヒドロキシメチル化大豆脂肪酸メチルエステルと分子量624のポリ(エチレンオキシド)トリオールを4.1:1のモル比で反応させることによって製造する。得られたポリエステルは、25℃で2000cPの粘度、620のヒドロキシ当量、1860のMn、3612のMw、および1.54の多分散性を有する。NOPO−1は、平均で約3.0個のヒドロキシル基/分子を有する。NOPO−1は、構造式I(式中、Xは、−O−であり、およびn=3)に対応する。
水は、脱イオン水である。
MOD−1は、GE Advanced Materials,Siliconesから商品呼称Niax L−627で市販されている有機シリコーン界面活性剤である。
MOD−2は、GE Advanced Materials,Siliconesから商品呼称Niax L−540で市販されている有機シリコーン界面活性剤である。
MOD−3は、BYK Chemieから商品呼称DISPERBYK 190(商標)190分散剤で市販されている水溶性ブロックコポリマーである。
MOD−4は、GE Advanced Materials,Siliconesから商品呼称Niax L−625で市販されている有機シリコーン界面活性剤である。
MOD−5は、GE Advanced Materials,Siliconesから商品呼称Niax L−5614で市販されている有機シリコーン界面活性剤である。
MOD−6は、Aminoquimicaからの商品名Amiflex HPでのフォーム硬化剤製品である。
CAT−1は、GE Advanced Materials,Siliconesから商品呼称Niax(商標)A1触媒で市販されているビス(ジメチルアミノエチル)エーテル触媒である。
CAT−2は、GE Advanced Materials,Siliconesから商品呼称Niax(商標)A300で市販されているアミン触媒である。
CAT−3は、Air Products and Chemicals,Inc.から商品呼称Dabco(商標)33LV触媒で市販されている、67パーセントジプロピレングリコール中のジエチレントリアミンの33パーセント溶液である;
CAT−4は、安定化第一錫オクタノエート(Air Products and Chemicals,Inc.から商品呼称Dabco(商標)T9触媒で市販されており、入手できる、軟質スラブストックフォームにおいて使用されるゲル化剤)である。
CAT−5は、Air Products and Chemicals,Inc.から商品呼称Dabco(商標)TL触媒で市販されているアミン触媒である。
CAT−6は、N,N−ジメチルエタノールアミン(Air Products and Chemicals,Inc.からDabco(商標)DMEAとして入手できるアミン触媒)である。
NCO−1は、The Dow Chemical Companyから商品呼称ISONATE(商標)TDI−80で市販されている、軟質フォームの製造に使用されるトルエンジイソシアネートの2,4−異性体と2,6−異性体の80/20ブレンドである。
1.少なくとも1種の天然油由来ポリオールと1つより多くのイソシアネート基を有する少なくとも1種の芳香族化合物との反応生成物である、粘弾性ポリウレタンフォーム。
2.少なくとも約0.5、0.6、0.8、1.0または1.2L/秒のいずれかの通気量を有する粘弾性ポリウレタンフォーム。この場合、前記フォームは、コポリマーポリオールが実質的に不在の状態で作り、機械で網状化しておらず、すなわち網状化する前であり、ならびに好ましくは、前記フォームを製造する際に少なくとも1つの天然油由来ポリオールを使用し、ならびに好ましくは前記フォームは、65%IFDによって示される、少なくとも約30N、45N、60N、75Nもしくは90Nのいずれかの硬度(さらに好ましくは、約40から約85kg/m3の密度で);または少なくとも約40N、50N、67N、80Nもしくは90Nのいずれかの硬度(さらに好ましくは、少なくとも約50kg/m3から多くとも56kg/m3の密度で、もしくはTDIを用いて約90のNCO指数で製造して、さらに好ましくはその両方で)を有する。
3.A)少なくとも1種のポリオールと少なくとも1種のポリイソシアネートと水と少なくとも1種の触媒を含む反応混合物を作る段階(この場合、前記ポリオールは、少なくとも1種の天然油由来ポリオールを含む)と;
B)前記反応混合物を、その反応混合物を発泡および硬化させるために十分な条件に付して、粘弾性ポリウレタンフォームを作る段階と、
を含む粘弾性フォームの製造方法。
4.実施形態3のプロセスによって製造された実施形態1もしくは2のフォームまたはそれらの組み合わせを含む物品。
5.フォームが、天然油由来ポリオールの代わりに、当量、平均官能価、および第一ヒドロキシル基の全ヒドロキシル基に対する比率について同様のまたは同じ値を有する少なくとも1つの従来のポリエーテルポリオールが用いられることを除いて同じ配合から作られたフォームのものより大きい、少なくとも通気量およびまた好ましくはIFDによって示される硬度を有し、好ましくは、前記ポリエーテルポリオールのこれらの値の少なくとも1つ、好ましくは2つ、最も好ましくは3つが、天然油ポリオールのものの少なくとも約50、25または10パーセントのいずれかの範囲内である、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
6.少なくとも1種の天然油由来ポリオールが、(a)開始脂肪酸ポリエステルアルコール、(b)ヒマおよびダイズエポキシド生成物、(c)第二アルコールアルコキシル化生成物、(d)他のアルコキシル化天然油化合物または(e)(a)、(b)、(c)および(d)の任意の選択物もしくは組み合わせ、のうちの少なくとも1つから選択される、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
7.天然油由来ポリオールが、脂肪酸誘導体と、少なくとも1種のグリシン、スクロースまたはこれらの組み合わせから好ましくは選択される、少なくとも1種のポリオール、ポリアミン、アミノアルコールまたはこれらの組み合わせのうちの少なくとも1種との反応によって作られたポリエステルである、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
8.天然油由来ポリオールが、アルコキシル化天然油ポリオールであり、前記アルコキシル化剤が、エチレンオキシド、プロピレンオキシドまたはこれらの組み合わせから好ましくは選択されるアルキレンオキシドである、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
9.少なくとも1種の天然油由来ポリオールが、以下の特徴、
(a)分子1個につき、平均で少なくとも約2.0、2.4、2.7もしくは3個のいずれかから、多くとも約6、8もしくは12個のいずれかのヒドロキシル基;
(b)少なくとも約200、300もしくは500のいずれかから、多くとも約1000、1500もしくは2000のいずれかの当量;または
(c)少なくとも約400もしくは600から、多くとも約800または1000の分子量、
のうちの少なくとも1つ、好ましくは2つ、さらに好ましくは3つを有する、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
10.天然油由来ポリオールとは異なる少なくとも1種の従来のポリエーテルポリオールが追加で使用される、上記実施形態のいずれかのフォーム、プロセスまたは物品。
11.少なくとも1種の従来のポリエーテルポリオールが、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールまたはこれらの組み合わせから選択される、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
12.従来のポリオールが、有利には、以下のこと、
(a)分子1個につき約2.5から約6個のヒドロキシル基の官能価;
(b)約200から約1000の当量;または
(c)約600または650のいずれかから、約3000または4500の分子量、
の少なくとも1つ、好ましくは2つ、さらに好ましくは3つを有する、上記実施形態のいずれかのフォーム、プロセスまたは物品。
13.少なくとも1種のポリオール、好ましくは天然油由来ポリオールが、第一ヒドロキシル基、さらに好ましくは少なくとも20、50または100のいずれかのパーセント第一ヒドロキシル基を有する、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
14.少なくとも1種の第一ポリオールが、約3から約6個の官能基および約3000から約4500の分子量を有し、ならびに第二ポリオールが、約2から約3個のヒドロキシル基および約450から約800の分子量を有し、ならびに第一および第二ポリオールの少なくとも一方が、天然油由来ポリオールである、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
15.少なくとも約3個のヒドロキシル基の官能価および少なくとも約1000の分子量を有する少なくとも1種の天然油由来ポリオールが使用される、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
16.天然油由来ポリオールまたはその組み合わせが、そのフォームを製造するために使用される全ポリオール(併せたポリオール成分の重量とも呼ばれる)の約1、10、20、30または50のいずれかの重量パーセントから、約70、75、80、90または100のいずれかの重量パーセントである、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
17.イソシアネートが、トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリジフェニルメタンジイソシアネートまたはこれらの組み合わせから選択される、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
18.イソシアネートが、分子1個につき、平均で、少なくとも約1.8または1.9個から、約4、3.5または2.5個のいずれかまでのイソシアネート、またはこれらの組み合わせを有する、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
19.イソシアネートが、約80重量パーセントの2,4TDIと20重量パーセントの2,6TDIの混合物である、上記実施形態のいずれかのフォーム、プロセスまたは物品。
20.水が、併せたポリオール成分全体の重量に基づき、約0.5、0.6、0.8、1.0pphpのいずれかから、約1.5、1.8、2.0、2.5pphpのいずれかの量で、フォームを製造するために使用される、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
21.イソシアネートまたはその組み合わせが、70、75、80もしくは85のいずれかから、約90、96、100、105もしくは110のいずれか、好ましくは、イソシアネートがTDIの異性体、MDIの異性体もしくはそれらの組み合わせから選択されるときには約80、85もしくは90のいずれかから、約100、105もしくは110のいずれか、または好ましくは、イソシアネートがPMDIもしくはその組み合わせであるときには約65、70、80もしくは85のいずれかから、約90、95もしくは100のいずれか、のイソシアネート指数に相当する量で使用される、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
22.フォームが、少なくとも1種のゲル化触媒および少なくとも1種の発泡触媒が存在する状態で作られる、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
23.触媒が、アミンおよび錫触媒から選択され、好ましくは、前記錫触媒が、第一錫オクトアート、 ジブチル錫ジラウレートまたはこれらの組み合わせであり、さらに好ましくは、1つの実施形態ではジブチル錫ジラウレート、さらに好ましくはもう1つの実施形態では第一錫オクトアートであり;好ましくは、アミン触媒が1種のみで使用される、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
24.フォームが、少なくとも1種の界面活性剤または混和剤が存在する状態で作られる、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
25.連鎖延長剤または架橋剤のいずれか、好ましくはその両方が、実質的に存在しないまたは避けられる、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
26.水が、使用される唯一の発泡剤である、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
27.水以外の発泡剤が、使用されない、または故意量に満たない量、好ましくは約0.5pphp未満の量で存在する、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
28.水が、少なくとも1種の追加の発泡剤と共に使用される、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
29.フォームが、有利には、以下のこと、
(a)少なくとも約0.5、0.6、0.8、1.0もしくは1.2L/秒のいずれかの通気量(好ましくは、この場合、コポリマーポリオールが実質的に存在しない状態で作られ、機械で網状化されていない(もしくは、機械で網状化される前である));
(b)天然油由来ポリオールの代わりに、当量、平均官能価、および第一ヒドロキシル基の全ヒドロキシル基に対する比率について同様のまたは同じ値を有する少なくとも1種の従来のポリエーテルポリオールが用いられていることを除いて同じ配合から作られたフォームのものより、少なくとも約50、100もしくは200のいずれかのパーセント大きい通気量(好ましくは、この場合、前記ポリエーテルポリオールのこれらの値の少なくとも1つ、好ましくは2つ、最も好ましくは3つは、天然油ポリオールのものの少なくとも約50、25または10のいずれかのパーセントの範囲内である);
(c)天然油由来ポリオールの代わりに、当量、平均官能価、および第一ヒドロキシル基の全ヒドロキシル基に対する比率について同様のまたは同じ値を有する少なくとも1種の従来のポリエーテルポリオールが用いられていることを除いて同じ配合から作られたフォームのものより大きい硬度(好ましくは、この場合、前記ポリエーテルポリオールのこれらの値の少なくとも1つ、好ましくは2つ、最も好ましくは3つは、天然油ポリオールのものの少なくとも約50、25または10のいずれかのパーセントの範囲内である);
(d)少なくとも約30N、45N、60N、75Nもしくは90Nのいずれか(さらに好ましくは、約40から約85kg/m3の密度で);または少なくとも約40N、50N、67N、80Nもしくは90Nのいずれか(さらに好ましくは、少なくとも約50kg/m3から多くとも56kg/m3の密度で、もしくはTDIを用いて約90のNCO指数で製造して、さらに好ましくはその両方で)、の65%IFDによって示される硬度、
の少なくとも1つ、好ましくは少なくとも2つ、さらに好ましくは少なくとも3つ、最も好ましくは4つを有する、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
30.フォームが、(a)少なくとも1種の天然油由来ポリオールおよび水を含む天然油由来ポリオール組成物を作る段階と;(b)少なくとも1種のゲル化触媒および少なくとも1種の発泡触媒と前記天然油由来ポリオール組成物を混合して、触媒ポリオール混合物を作る段階と;(c)pMDIの場合は少なくとも約65および多くとも約95、あるいはイソシアネートがTDIもしくはMDIまたはこれらの組み合わせであるときには少なくとも約80および多くとも105、のイソシアネート指数に相当する量でイソシアネートを供給する段階と;(c)前記イソシアネートと前記触媒ポリオール混合物を混合する段階と、を含むプロセスによって作られる、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
31.フォームが、コンフォート用途、マットレス、枕、座席、吸音、振動減衰、ハーシュネス低減、包装、バンパーパッド、スポーツ用具、医療器具、安全装置、ヘルメットライナー、操縦席、耳栓、騒音減衰、またはこれらの組み合わせにおいて使用される、上記実施形態のいずれかのフォーム、方法または物品。
Claims (5)
- 少なくとも1種の天然油由来ポリオールと平均で1つより多くのイソシアネート基を有する少なくとも1種の芳香族化合物との反応生成物である、粘弾性ポリウレタンフォームであって、
前記少なくとも1種の天然油由来ポリオールが、下記(I)の平均構造を有するヒドロキシメチル含有ポリエステルポリオールであり、
[H−X](n-p)−R−[X−Z]p (I)
(式中、Rは、n個のヒドロキシルおよび/または第一もしくは第二アミン基を有する開始剤化合物の残基であり、nは、少なくとも2であり;それぞれのXは、独立して、−O−、−NH−または−NR’−であり、R’は、不活性置換されているアルキル、アリール、シクロアルキルまたはアラルキル基であり;pは、ヒドロキシメチル含有ポリエステルポリオール分子1個あたりの[X−Z]基の平均数を表す1からnの数であり;Zは、脂肪酸の残基を含む線状または分岐鎖である。)
前記ヒドロキシメチル含有ポリエステルポリオールが、開始剤化合物中のヒドロキシル、第一アミンおよび第二アミン基それぞれについてヒドロキシメチル含有脂肪酸またはそのエステルに由来する繰り返し単位を平均で少なくとも1.3個有し、かつ、400から15,000までの当量を有し、 前記少なくとも1種の天然油由来ポリオールが、フォームを製造するために使用される全ポリオールの20〜80重量パーセントで存在し、ポリオールの残分が、少なくとも1種のポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールまたはそれらの組み合わせであり、
前記粘弾性ポリウレタンフォームが、コポリマーポリオールが実質的に存在しない状態で作られ、機械で網状にされていない場合、または機械的に網状化される前に測定されたとき、少なくとも0.5L/秒の通気量と、少なくとも30Nの65%IFDによって示されるような硬度とを有する、前記粘弾性ポリウレタンフォーム。 - 天然油由来ポリオールの代わりに、当量、平均官能価および第一ヒドロキシル基の全ヒドロキシル基に対する比率について類似したまたは同じ値を有する少なくとも1種の従来のポリエーテルポリオールが用いられることを除いて同じ配合から作られたフォームのものより大きい通気量を有する、請求項1に記載のフォーム。
- 少なくとも1種の天然油由来ポリオールが、少なくとも1種の開始脂肪酸ポリエステルアルコールである、請求項1または2に記載のフォーム。
- A)少なくとも1種のポリオールと少なくとも1種のポリイソシアネートと水と少なくとも1種の触媒とを含む反応混合物を作る段階(この場合、前記ポリオールは、少なくとも1種の天然油由来ポリオールを含む)と;
B)前記反応混合物を、発泡および硬化させるために十分な条件に付して、粘弾性ポリウレタンフォーム、すなわち、ASTM D3574−Test Hの手順に従って測定して多くとも25パーセントの反発弾性を有するフォームを作る段階と、
を含む粘弾性フォームの製造方法であって、
前記少なくとも1種の天然油由来ポリオールが、下記(I)の平均構造を有するヒドロキシメチル含有ポリエステルポリオールであり、
[H−X](n-p)−R−[X−Z]p (I)
(式中、Rは、n個のヒドロキシルおよび/または第一もしくは第二アミン基を有する開始剤化合物の残基であり、nは、少なくとも2であり;それぞれのXは、独立して、−O−、−NH−または−NR’−であり、R’は、不活性置換されているアルキル、アリール、シクロアルキルまたはアラルキル基であり;pは、ヒドロキシメチル含有ポリエステルポリオール分子1個あたりの[X−Z]基の平均数を表す1からnの数であり;Zは、脂肪酸の残基を含む線状または分岐鎖である。)
前記ヒドロキシメチル含有ポリエステルポリオールが、開始剤化合物中のヒドロキシル、第一アミンおよび第二アミン基それぞれについてヒドロキシメチル含有脂肪酸またはそのエステルに由来する繰り返し単位を平均で少なくとも1.3個有し、かつ、400から15,000までの当量を有し、 前記少なくとも1種の天然油由来ポリオールが、フォームを製造するために使用される全ポリオールの20〜80重量パーセントで存在し、ポリオールの残分が、少なくとも1種のポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールまたはそれらの組み合わせであり、
前記粘弾性フォームが、コポリマーポリオールが実質的に存在しない状態で作られ、機械で網状にされていない場合、または機械的に網状化される前に測定されたとき、少なくとも0.5L/秒の通気量と、少なくとも30Nの65%IFDによって示されるような硬度とを有する、前記製造方法。 - コンフォート用途、マットレス、枕、座席、吸音、振動減衰、ハーシュネス低減、包装、バンパーパッド、スポーツ用具、医療器具、安全装置、ヘルメットライナー、操縦席、耳栓、騒音減衰、またはこれらの組み合わせにおいて使用される、請求項1から3のいずれか一項に記載のフォームを含む物品。
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