JP6110431B2 - 水発泡ポリウレタンスプレーフォーム用のnpeを含まない乳化剤 - Google Patents
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Description
乳化剤は、通常、それらの化学構造に親水性(水適合)部分と親油性(油適合)部分の両方を持っている。スプレーフォーム配合物に使用されることが多い乳化剤はノニルフェノールエトキシレートすなわちNPEであり、その一般構造は図1に示されている。NPEでは、親水部分はヒドロキシル末端を持つエチレンオキシド鎖を含み、その長さが分子の親水性に影響を及ぼす。本願発明の比較例で使用されるNPEは、鎖内にで9モルのエチレンオキシドを持っている(NPE−9)。乳化剤の親油性な部分は、脂肪族鎖を含んでいることが多い。NPEに関しては、親油性部分はノニルフェノールである。乳化剤の親水性部分と親油性部分のバランスは、一般的に、HLB数(親水性−親油性バランス)とも呼ばれる。方程式(1)に示されているように、HLBは、5で割ることによって、乳化剤の親水部分の質量%から計算できる。HLB数は約1〜約20の範囲をとることができ、番号が小さいほど非常に親油性が強い構造を表し、そしてより大きな数がより親水性の構造を表す。乳化剤のHLBが、全組成物の平均親水性内容物から計算され、かつ乳化剤がいくつかの分子組成を有する配合製品であることに留意しなければならない。さらに、HLBは、単純に乳化剤の疎水性部分と親油性部分のバランスの序列を提供するのに使用されるので、2種類の大きく異なった構造物が同じ計算HLBを有する場合がある。
本発明の乳化剤は、図2に示した一般構造のアルキルアルコールエトキシレートである。分子の親油性部分は、脂肪族炭素鎖から成り、そしてそれは、直鎖であっても分岐していてもよく、5〜30個の炭素を含んでいる。親油性部分は、石油から誘導された炭素、又はダイズ、ヤシ、トウモロコシなどの天然油起源、若しくはバイオマスなどの他の再生可能な資源から得られた再生可能な炭素のいずれかを含む。分子の親水部分は、実質的に、1〜40のエチレンオキシド反復単位を含むエチレンオキシドである。分子の親水部分はヒドロキシル基で終わっている。分子のエチレンオキシド部分は、実質的にエチレンオキシドであるが、分子は、全体の融点を下げるために最少量のプロピレンオキシド又はブチレンオキシドを含むこともある。プロピレンオキシド又はブチレンオキシドの量は、乳化剤の全体の平均分子量の約10質量%以下にすぎない。
B液プレミックスを、5ガロン容のバケット内でポリオール、難燃剤、乳化剤、界面活性剤、触媒、及び水を一緒に混ぜ合わせることによって調製した。約5ガロンのそれぞれのプレミックスとイソシアネートを機械のポット内に入れた。スプレーに使用される装置は、住宅及び市販適用のポリウレタンスプレーフォーム向けにその分野で利用されるものと同等である。ここに示したすべての作業を、標準的な換気型スプレーブース内で1対1の体積比のポリオールプレミックス対イソシアネートにておこなった。段ボールの挿入物を、壁の間柱の間にスプレーするための基板として使用した。機械スプレー作業に使用される装置と処理パラメータを表2に示す。
表1で列挙した配合物の一連の相安定度サンプルを、様々なレベルの比較例NPE−9と本発明の乳化剤Aを使用して調製した。不十分な乳化系は室温にてわずか24時間後には分離し得るので、相安定度に関して一部の判定はすぐにできた。しかしながら、ポリオールプレミックスの貯蔵安定度の要件は、当該技術分野において最長で3〜6カ月になる可能性がある。この検討におけるサンプルを、45℃のオーブンに入れ、そして最長8日間、静置した。サンプルをオーブンから定期的に取り出し、生じた分離の量を定量化するために計測をおこなった。図3に示したように、相分離の程度をパーセント安定度として計測した。パーセント安定性度を、全サンプルの高さに対する分離した層の底面の高さを計測することによって決定した。
本発明の実施形態としては、以下の実施形態を挙げることができる。
(付記1)少なくとも1種のイソシアネートを、約30〜約200のイソシアネート指数にて、少なくとも1種のポリオール、水、少なくとも1種の触媒、及び少なくとも1種の乳化剤を含むイソシアネート反応性混合物と接触させることを含み、得られたフォームが約6〜約32kg/m 3 の密度を有するポリウレタンフォームを製造する方法であって、前記イソシアネート反応性混合物は約2〜約30質量%が水であり、約1〜約30質量%が乳化剤であり、かつノニルフェノールエトキシレート(NPE)を実質的に含まず、前記乳化剤が少なくとも1種のアルキルアルコールエトキシレートを含み、かつ約10〜約15の平均HLB計算値を有する、方法。
(付記2)前記乳化剤が、ダイズ、ヤシ、キャノーラ、又は他の天然油糧種子由来の再生可能な炭素量を有するアルコールエトキシレートを含む、付記1に記載の方法。
(付記3)前記乳化剤が2種以上のアルキルアルコールエトキシレートの混合物を含み、該混合物の平均HLBが約10〜約15である、付記1に記載の方法。
(付記4)前記アルキルアルコールエトキシレートの混合物が、約10未満のHLB計算値を有する1又は複数の構造体を少なくとも約5質量%含む、付記3に記載の方法。
(付記5)前記アルキルアルコールエトキシレートが、分子式R−(OCH 2 CH 2 ) x OH(式中、Rは5〜20個の炭素原子を有する直鎖、分岐、飽和又は部分不飽和の炭化水素であり、xは1〜40である)を含む、付記1に記載の方法。
(付記6)B液が物理的発泡剤をさらに含む、付記1に記載の方法。
(付記7)前記発泡剤が、炭化水素、ヒドロフルオロカーボン、及びヒドロフルオロオレフィンからなる群より選択される少なくとも1種の要素を含む、付記6に記載の方法。
(付記8)前記乳化剤が、平均HLBが約10〜約15である2峰性分布のHLBを有するアルキルエトキシレートアルコールの混合物を含む、付記3に記載の方法。
(付記9)前記乳化剤が、非種子供給源由来の再生可能な炭素量を含む、付記1に記載の方法。
(付記10)前記非種子供給源がバイオマス及びショ糖のうち1又は複数を含む、付記9に記載の方法。
(付記11)前記乳化剤が約5〜約50%の水をさらに含み、その水の量が前記乳化剤の凝固点を抑えて前記乳化剤が約20℃で液体であるようにするのに十分なものである、付記1に記載の方法。
(付記12)前記触媒が、1又は複数の三級アミン及び金属カルボキシレートから選択される、付記1に記載の方法。
(付記13)ポリウレタンフォームがスプレー塗布される、付記1に記載の方法。
(付記14)前記ポリウレタンフォームが6〜16kg/m 3 の密度を有する、付記1に記載の方法。
(付記15)約30〜約200のイソシアネート指数にて、少なくとも1種のポリオール、水、少なくとも1種の触媒、及び約10〜約15のHLB計算値を有する少なくとも1種のアルキルアルコールエトキシレート乳化剤を含むイソシアネート反応性混合物を含む、組成物。
(付記16)NPEを実質的に含まない、付記15に記載の組成物。
(付記17)前記乳化剤が、以下の化学構造:
(付記18)少なくとも1種のイソシアネートを、30〜200のイソシアネート指数にて、少なくとも1種のポリオール、水、少なくとも1種の触媒、及び少なくとも1種の乳化剤を含むイソシアネート反応性混合物と接触させることを含み、得られたフォームが約6〜約32kg/m 3 の密度を有するポリウレタンフォームを製造する方法であって、前記イソシアネート反応性混合物は約2〜約30質量%が水であり、約1〜約30質量%が乳化剤であり、かつノニルフェノールエトキシレート(NPE)を実質的に含まず、前記乳化剤が少なくとも1種のアルキルアルコールエトキシレートを含み、かつ約10〜約15の平均HLB計算値を有する、方法。
(付記19)前記イソシアネート反応性混合物が、スズ、カリウム、又はビスマスの金属触媒をさらに含む、付記1に記載の方法。
(付記20)前記アルキルアルコールエトキシレートの混合物が、約15超のHLB計算値を有する1又は複数の構造体を少なくとも約5質量%含む、付記3に記載の方法。
(付記21)付記18に記載の方法によって製造されたフォーム。
Claims (19)
- 少なくとも1種のイソシアネートを、少なくとも1種のポリオール、水を含む発泡剤、少なくとも1種の触媒、及び少なくとも1種の乳化剤を含むイソシアネート反応性混合物と接触させることを含む水発泡ポリウレタンフォームを製造する方法であって、前記乳化剤が該乳化剤の全体の平均分子量の10質量%以下のプロピレンオキシド量を有する少なくとも1種のアルキルアルコールエトキシレートを含み、前記フォームがオープンセルフォームを含み、前記乳化剤の平均HLB計算値が11〜14である、方法。
- 前記乳化剤が、ダイズ、ヤシ、キャノーラ、又は他の天然油糧種子由来の再生可能な炭素量を有するアルコールエトキシレートを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記乳化剤が2種以上のアルキルアルコールエトキシレートの混合物を含み、該混合物の平均HLB計算値が11〜14である、請求項1に記載の方法。
- 前記アルキルアルコールエトキシレートの混合物が、10未満のHLB計算値を有する1又は複数の構造体を少なくとも5質量%含む、請求項3に記載の方法。
- 前記アルキルアルコールエトキシレートが、分子式R−(OCH2CH2)xOH(式中、Rは5〜20個の炭素原子を有する直鎖、分岐、飽和又は部分不飽和の炭化水素であり、xは1〜40である)を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記乳化剤が、平均HLB計算値が11〜14である2峰性分布のHLB計算値を有するアルキルエトキシレートアルコールの混合物を含む、請求項3に記載の方法。
- 前記乳化剤が、非種子供給源由来の再生可能な炭素量を含み、前記非種子供給源がバイオマス及びショ糖のうち1又は複数を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記乳化剤が5〜50質量%の水をさらに含み、その水の量が前記乳化剤の凝固点を抑えて前記乳化剤が20℃で液体であるようにするのに十分なものである、請求項1に記載の方法。
- 前記触媒が、1又は複数の三級アミン及び金属カルボキシレートから選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1種のイソシアネートとイソシアネート反応性混合物の接触生成物をスプレーすることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ポリウレタンフォームが6〜16kg/m3の密度を有する、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1種のイソシアネートと、少なくとも1種のポリオール、2〜30質量%の水を含む少なくとも1種の発泡剤、少なくとも1種の触媒、及び11〜14の平均HLB計算値を有する少なくとも1種のアルキルアルコールエトキシレート乳化剤を含むイソシアネート反応性混合物とを含み、前記乳化剤が該乳化剤の全体の平均分子量の10質量%以下のプロピレンオキシド量を有する、相安定組成物。
- ノニルフェノールエトキシレート(NPE)を実質的に含まない(実質的に含まないとは、NPEが乳化剤の5質量%未満であることを意味する)、請求項12に記載の組成物。
- 前記乳化剤が、以下の化学構造:
- 少なくとも1種のイソシアネートを、30〜200のイソシアネート指数にて、少なくとも1種のポリオール、水を含む発泡剤、少なくとも1種の触媒、及び少なくとも1種の乳化剤を含むイソシアネート反応性混合物と接触させることを含み、得られたフォームがオープンセルフォームを含みかつ6〜32kg/m3の密度を有するポリウレタンフォームを製造する方法であって、前記イソシアネート反応性混合物は2〜30質量%が水であり、1〜30質量%が乳化剤であり、かつノニルフェノールエトキシレート(NPE)を実質的に含まず(実質的に含まずとは、NPEが乳化剤の5質量%未満であることを意味する)、前記乳化剤が少なくとも1種のアルキルアルコールエトキシレートを含み、かつ11〜14の平均HLB計算値を有し、前記乳化剤が該乳化剤の全体の平均分子量の10質量%以下のプロピレンオキシド量を有する、方法。
- 前記イソシアネート反応性混合物が、スズ、カリウム、又はビスマスの金属触媒をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記アルキルアルコールエトキシレートの混合物が、15超のHLB計算値を有する1又は複数の構造体を少なくとも5質量%含む、請求項3に記載の方法。
- 前記スプレーが壁の間柱の間にスプレーすることを含む、請求項10に記載の方法。
- 少なくとも1種のポリオール、水、少なくとも1種の触媒、及び11〜14の平均HLB計算値を有する少なくとも1種のアルキルアルコールエトキシレート乳化剤から本質的になり、前記乳化剤が該乳化剤の全体の平均分子量の10質量%以下のプロピレンオキシド量を有する、水発泡ポリウレタンフォームを製造するためのイソシアネート反応性組成物。
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