JP5600079B2 - ポリエーテルポリオールから製造された軟質ポリウレタンフォーム - Google Patents
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Description
Q(NCO)n
〔式中、
nは、2〜4の整数、好ましくは2であり、
Qは、2〜18個、好ましくは6〜10個のC原子を有する脂肪族炭化水素基、4〜15個、好ましくは5〜10個のC原子を有する脂環式炭化水素基、6〜15個、好ましくは6〜13個のC原子を有する芳香族炭化水素基、または8〜15個、好ましくは8〜13個のC原子を有する芳香脂肪族炭化水素基を表す。〕
好適なDMC触媒は基本的に既知であり、上で列挙した先行技術に詳細に記載されている。例えば、EP-A 700 949、EP-A 761 708、WO 97/40086、WO 98/16310、DE-A 197 45 120、DE-A 197 57 574 および DE-A 198 102 269 に記載されている改良高活性DMC触媒を好ましくは使用する。典型例は、EP-A 700 949 に記載されており、複金属シアン化物化合物(例えば、ヘキサシアノコバルト(III)酸亜鉛)および有機錯体配位子(例えば、tert-ブタノール)に加えて、500g/molを超える数平均分子量を有するポリエーテルも含有する高活性DMC触媒である。
好ましく使用するポリオールは、ポリエーテルポリオール(特に、ポリ(オキシアルキレン)ポリオール)およびポリエステルポリオールである。
触媒を、イソシアネートに対して反応性である少なくとも2個の水素原子を有する化合物の総量を基準に、たいてい約0.001〜10質量%の量で使用する。
DMC触媒の製造(EP-A 700 949 による)
蒸留水20ml中塩化亜鉛12.5g(91.5mmol)の溶液を激しく攪拌しながら(24,000回転/分)、蒸留水70ml中ヘキサシアノコバルト酸カリウム4g(12mmol)の溶液に添加する。その直後に、tert-ブタノール50gと蒸留水50gとの混合物を得られた懸濁液に添加し、次いでその全体を10分間激しく攪拌する(24,000回転/分)。次いで、平均分子量2,000を有するプロピレングリコール1g、tert-ブタノール1gおよび蒸留水100gの混合物を添加し、3分間攪拌する(1,000回転/分)。固体を濾過により取出し、次いで tert-ブタノール70g、蒸留水30gおよび上記ポリエーテル1gの混合物を用いて10分間攪拌し(10,000回転/分)、再濾過する。最後に、生成物をもう一度 tert-ブタノール100gと上記ポリエーテル0.5gとの混合物を用いて10分間攪拌する(10,000回転/分)。濾過後、触媒を恒量まで50℃標準圧力下で乾燥する。
元素分析および熱重量分析:
コバルト=11.6質量%、亜鉛=24.6質量%、tert-ブタノール=3.0質量%、ポリエーテル=25.8質量%
実施例1
グリセロールとプロピレンオキシドとからイットリウムトリフラート(Yttriumtriflat)触媒作用(100ppm)により製造し、触媒を分離していないポリ(オキシプロピレン)トリオール出発化合物(ヒドロキシル価=431mgKOH/g)746.7gおよびDMC触媒0.6g(製造する長鎖ポリオールの量に対して100ppm)を保護ガス(窒素)下で10L容量ガラス耐圧フラスコに入れ、攪拌しながら105℃に加熱する。次いでプロピレンオキシド(約100g)を、全圧が1.5barに上昇するまで一度に添加する。次いでさらなるプロピレンオキシドを、圧力降下の促進が観察された時にだけ添加する。この促進された圧力降下は、触媒が活性化したことを示す。次いで残りのプロピレンオキシド(3,408.4g)を、一定の全圧1.5barで連続的に供給する。全てのプロピレンオキシドの添加、および105℃での後反応時間5時間の後にエチレンオキシド581.6gおよびプロピレンオキシド1,163.2gを混合ブロック中に温度100〜110℃で添加する。後反応時間5時間の後、揮発留分を105℃(1mbar)で留去し、次いで内容物を室温に冷却し、酸化防止剤(3,5-ジtert-ブチル-4-ヒドロキシトルエン、BHT)6gを添加する。
得られた長鎖ポリエーテルポリオールは、OH価54.7mgKOH/gおよび二重結合含有量7mmol/kgを有する。
プロピレンオキシド1,182.0g、エチレンオキシド581.6gとプロピレンオキシド2,326.5gとの混合ブロック、およびプロピレンオキシド1,163.2gの末端ブロックを使用したこと以外は実施例1の手順と同じである。
生成物は、OH価54.4mgKOH/gおよび二重結合含有量8mmol/kgを有する。
KOH触媒作用によりTMPとプロピレンオキシドとから製造したポリ(オキシプロピレン)トリオール出発化合物(ヒドロキシル価=380mgKOH/g)872.7gおよびDMC触媒0.3g(製造する長鎖ポリオールの量に対して50ppm)を保護ガス(窒素)下で10L容量ガラス耐圧フラスコに添加し、攪拌しながら105℃に加熱する。次いでプロピレンオキシド(541.3g)とエチレンオキシド(4,586.0g)との混合物を、一定の全圧1.5barで連続的に添加する。後反応時間5時間の後、揮発留分を105℃(1mbar)で留去し、次いで内容物を室温に冷却し、酸化防止剤(3,5-ジtert-ブチル-4-ヒドロキシトルエン、BHT)6gを添加する。
得られた長鎖ポリエーテルポリオールは、OH価58.5mgKOH/gおよび二重結合含有量2mmol/kgを有する。
プロピレンオキシド4,614.6gとエチレンオキシド512.7gとからなる混合ブロックを使用したこと以外は実施例3の手順と同じである。
得られた長鎖ポリエーテルポリオールは、OH価58.1mgKOH/gおよび二重結合含有量7mmol/kgを有する。
エチレンオキシド3,589.1gとプロピレンオキシド1,538.2gとからなる混合ブロックを使用したこと以外は実施例3の手順と同じである。
生成物は、OH価59.1mgKOH/gおよび二重結合含有量2mmol/kgを有する。
エチレンオキシド1,719.8gとプロピレンオキシド3,407.4gとからなる混合ブロックを使用したこと以外は実施例3の手順と同じである。
生成物は、OH価58.5mgKOH/gおよび二重結合含有量4mmol/kgを有する。
グリセロールとプロピレンオキシドとからイットリウムトリフラート(Yttriumtriflat)触媒作用(100ppm)により製造し、触媒を分離していないポリ(オキシプロピレン)トリオール出発化合物(ヒドロキシル価=431mgKOH/g)746.7gおよびDMC触媒0.6g(製造する長鎖ポリオールの量に対して100ppm)を保護ガス(窒素)下で10L容量ガラス耐圧フラスコに入れ、攪拌しながら105℃に加熱する。次いでプロピレンオキシド(約100g)を、全圧が1.5barに上昇するまで一度に添加する。次いでさらなるプロピレンオキシドを、圧力降下の促進が観察された時にだけ添加する。この促進された圧力降下は、触媒が活性化したことを示す。次いで残りのプロピレンオキシド(5,153.3g)を、一定の全圧1.5barで連続的に供給する。全てのプロピレンオキシドの添加、および105℃での後反応時間5時間の後に、揮発留分を105℃(1mbar)で留去し、次いで内容物を室温に冷却する。
得られた長鎖ポリエーテルポリオールは、OH価54.4mgKOH/gおよび二重結合含有量10mmol/kgを有する。
軟質フォームの製造:
自由フォーム
a)常温硬化成形フォーム
ポリオール配合物を、配合指示に従い高速実験室用秤で秤り取る。これに関して対応するポリエーテル(場合によりポリエーテル混合物)を、この目的のために準備した通例の実験室用厚紙製ビーカーに添加し、25℃に加熱する。簡単に内容物をかき混ぜた後、全ての必要な添加剤を配合項目に従い添加する。ポリエーテル配合物を25℃に加熱した後、試料を LM-34 攪拌機を最大速(4,200回転/分)で使用して30秒間攪拌し、均一混合物を製造し、空気との均一な装填を確保する。これに関して、攪拌トレイが容器の板金底に触れないことを確保するよう注意すべきである。
硬化時間(「糸延伸時間」)は、ポリマー形成反応の尺度であり、予想される硬化時間の少し前に細くて丸い木製ロッドを上昇している反応混合物に繰り返し挿入することにより測定される(実験値)。混合開始から丸い木製ロッドを引抜いた時に糸(TDIまたはTDI/MDI系)またはくぼみ(MDI系)が形成されるかまたは吊り下がったままであるまでの期間が、硬化時間である。
ライズタイムは、混合開始からフォームの垂直高さが最大になった時までの間の期間であると理解される。
ポリエーテル、水、活性化剤および安定剤を30秒間攪拌し(LM-34 攪拌機、4,200回転/分)、次いで、架橋剤(スズオクトエートSO)を秤り取り、反応混合物と混合する。次いで計算量のイソシアネートをポリエーテル配合物と一緒に反応容器に添加する。これに関して、イソシアネート成分の流出時間を約3秒に確保するよう注意すべきである。次いで成分を反応容器内でLM-34 攪拌機を4,200回転/分で用いて攪拌する。
混合物がクリーム状粘稠度を呈した(上昇し始めた)時、即座に反応混合物の部分を木箱で固定された小さな紙製包みに移す。
ライズタイム:用語「ライズタイム」は、混合開始からフォームの垂直高さが最大になった時までの間の間隔であると理解される。熱硬化フォームの場合、収縮も観察される。
ライズタイム終了後30秒に、小包を150℃に加熱したキャビネットに置く。滞留時間5分。
反応混合物を、市販離型剤を供給した金型(金型温度50〜60℃)に移す。金型を、フタで密閉し、フォーム圧力に対抗し器具を密閉に維持するためにプレス機または密閉式容器に移す。5分後にフタを外し、フォームが連続気泡構造を有する(無収縮)までフォームを機械的圧縮(例えば、パンチまたはローラーを用いる手動により、あるいは減圧により)で加工する。
反応混合物を金型(金型温度40〜45℃)に移し、金型を穴のあいたフタで閉める。
ライズタイム終了(収縮)後30秒に、金型を150℃の加熱キャビネットに置く。滞留時間15分。
加熱キャビネットから取り出した後、熱金型に離型剤(Acmos(登録商標) 32-574、Acmos Chemie GmbH & Co.、D-28199 ブレーメン)を吹付ける。
100質量部の比較例1からのポリエーテル、
3.0質量部の水、
0.5質量部のシリコーン安定剤(OS(登録商標) 15、Th. Goldschmidt AG、D-45127 エッセン)、
0.1質量部のN,N'-ジメチルエタノールアミン(DMEA)、
0.05質量部のアミン触媒(Niax(登録商標) A1、Witco Osi)、
0.34質量部のスズオクトエート、
35.6質量部のトリレンジイソシアネート(2,4-異性体65質量%、2,6-異性体35質量%、Desmodur(登録商標) T 65、Bayer AG)
を完全に混合し、発泡させてフォームを形成した。ブロックは、スズ触媒(0.24〜0.38質量部)を変化させることによって、またはNCO/OH比(標数102〜108)によっても修正できない水平の内部亀裂を示した。
100質量部の実施例4からのポリエーテル、
4.0質量部の水、
0.4質量部のシリコーン安定剤(OS(登録商標) 25、Th. Goldschmidt AG、D-45127 エッセン)、
0.1質量部のDMEA、
0.05質量部のアミン触媒(Niax(登録商標) A1、Witco Osi)、
0.18質量部のスズオクトエート、
51.2質量部のトリレンジイソシアネート(2,4-異性体80質量%、2,6-異性体20質量%、Desmodur(登録商標) T 80、Bayer AG)
を完全に混合し、発泡させてフォームブロックを形成した。無亀裂で整った気泡構造を有する連続フォームが得られた。
100質量部の実施例6からのポリエーテル、
4.0質量部の水、
0.4質量部のシリコーン安定剤(OS(登録商標) 25、Th. Goldschmidt AG、D-45127 エッセン)、
0.1質量部のDMEA、
0.05質量部のアミン触媒(Niax(登録商標) A1、Witco Osi)、
0.18質量部のスズオクトエート、
51.2質量部の Desmodur(登録商標) T 65
を完全に混合し、発泡させてフォームブロックを形成した。無亀裂で整った気泡構造を有するフォームが得られた。
配合において超軟質の品質を得るために、実施例5からのポリエーテルを、活性な通例のポリエーテルとの混合物として発泡させた:
75質量部の実施例5からのポリエーテル、
25質量部の三官能性ポリエーテル(OH価35mgKOH/g、第1級OH基>80mol%、Desmophen(登録商標) 3900 I、Bayer AG)、
3.50質量部の水、
0.8質量部のシリコーン安定剤(OS(登録商標) 15、Th. Goldschmidt AG、D-45127 エッセン)、
0.7質量部のDMEA、
0.25質量部のアミン触媒(catalyst 33LV、Air Products GmbH、D-45527 ハッチンゲン)、
2.0質量部のTCPP(トリクロロプロピルホスフェート)、
45.4質量部の Desmodur(登録商標) T 80
を完全に混合し、発泡させてフォームブロックを形成した。無亀裂で整った気泡構造を有する超軟質弾性フォームが得られた。
100質量部の実施例2からのポリエーテル、
3.0質量部の水、
0.8質量部のシリコーン安定剤(OS(登録商標) 22、Th. Goldschmidt AG、D-45127 エッセン)、
0.1質量部のDMEA、
0.05質量部のアミン触媒(Niax(登録商標) A1、Witco Osi)、
0.18質量部のスズオクトエート、
40.5質量部の Desmodur(登録商標) T 80
を完全に混合し、発泡させてフォームブロックを形成した。無亀裂フォームが得られた。
配合:
50.0質量部の実施例1からのポリエーテル、
50.0質量部の三官能性ポリエーテル(OH価28mgKOH/g、第1級OH基>80mol%、Desmophen(登録商標) VP PU 10WF22、Bayer AG)、
3.6質量部の水、
0.15質量部のアミン触媒(Niax(登録商標) A1、Witco Osi)、
0.4質量部のアミン触媒(catalyst 33LV、Air Products GmbH、D-45527 ハッチンゲン)、
1.25質量部のジエタノールアミン、
0.50質量部のシリコーン安定剤(Tegostab(登録商標) B 8708、Th. Goldschmidt AG、D-45127 エッセン)、
62.8質量部のモノマー高含有量4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート(ポリマー留分を含有、NCO含有量32.3質量%、VP PU Desmodur(登録商標) 3230、Bayer AG)。
高品質自由フォームが得られた。
配合:
100.0質量部の実施例2からのポリエーテル、
3.5質量部の水、
0.05質量部のスズオクトエート
0.15質量部のアミン触媒(Niax(登録商標) A1、Witco Osi)、
0.50質量部のシリコーン安定剤(Tegostab(登録商標) B 4900、Th. Goldschmidt AG、D-45127 エッセン)、
62.8質量部の Desmodur(登録商標) T 80。
高品質成形フォームが得られた。フォームの空気透過性を測定するために、図1〜3に示す装置を用いて気流に対する流れ抵抗を測定した。
次の値が測定された:フォームコアの流れ抵抗:水柱100mm、フォーム+外皮の流れ抵抗:水柱300mm。
配合
100質量部の実施例1からのポリエーテル、
3.5質量部の水、
0.15質量部のアミン触媒(Niax(登録商標) A1、Witco Osi)、
0.10質量部のスズオクトエート
0.50質量部のシリコーン安定剤(Tegostab(登録商標) B 4900、Th. Goldschmidt AG、D-45127 エッセン)、
40.6質量部の Desmodur(登録商標) T 80。
高品質成形フォームが得られた。試料の流れ抵抗を、実施例12に記載の手順に従い測定した。次の値が測定された:フォームコアの流れ抵抗:水柱50mm、フォーム+外皮の流れ抵抗:水柱160mm。
30.0質量部の実施例1からのポリエーテル、
70.0質量部の Desmophen(登録商標) 3426 L、
3.5質量部の水、
0.09質量部のスズオクトエート
1.00質量部のシリコーン安定剤(Tegostab(登録商標) B 4900、Th. Goldschmidt AG、D-45127 エッセン)、
40.6質量部の Desmodur(登録商標) T 80。
高品質成形フォームが得られた。
Claims (4)
- ポリイソシアネートと、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドからなる少なくとも1種の連鎖並びにエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドからなる末端基を含有し、700〜50,000g/molの数平均分子量を有するDMC触媒作用により製造されたポリエーテルポリオールとの反応の生成物であり、該ポリエーテルポリオールは、50mol%を超える割合の第1級OH基を有し、該ポリエーテルポリオール中のオキシエチレン単位全含有量は30質量%を越える軟質ポリウレタンフォーム。
- 常温硬化成形フォームであることを特徴とする請求項1に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
- 超軟質ブロックフォームであることを特徴とする請求項1に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
- ポリイソシアネートを、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドからなる少なくとも1種の連鎖並びにエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドからなる末端基を含有し、700〜50,000g/molの間の数平均分子量を有するDMC触媒作用により製造され、50mol%を超える割合の第1級OH基及び30質量%を越えるオキシエチレン単位全含有量を有するポリエーテルポリオールと反応させる軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
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