JP6654693B2 - 低い初期収縮を実証する一成分窓割り発泡体配合物 - Google Patents

Description

本発明は、一成分ポリウレタン発泡体に関する。

序論
一成分ポリウレタン発泡体シーラント（「一成分発泡体」または「ＯＣＦ」）は、発泡剤及び典型的には触媒と組み合わせたポリオール及びイソシアネートのプレポリマーを含む配合物である。ＯＣＦは、非発泡状態で存在しかつ加圧容器から施され得る、ポリイソシアネートとポリオールとのプレポリマーを含有する単一の配合物であることを特徴とし、発泡剤が配合物を膨張させると、プレポリマーは空気中の水分と反応してポリマー発泡体を形成する。ＯＣＦ配合物は、二成分発泡体配合物とは区別される。二成分発泡体配合物は、配合物の適用まで別々に保持される２つの別個の反応物、すなわち「Ａ−側」及び「Ｂ−側」を含む。適用時に、Ａ−側及びＢ−側を混合し、それらが発泡するにつれて反応してポリマー発泡体を形成する。Ａ−側はポリイソシアネートを含み、Ｂ−側はポリオールを含む。したがって、ＯＣＦ配合物は、適用前にポリイソシアネートとポリオールとのプレポリマーを含む一方で、二成分発泡体配合物は、ポリイソシアネート及びポリオール成分を適用まで別々に維持している。

ＯＣＦ配合物は、シーラントとして建築物構築に有用である。ＯＣＦ配合物の１つの特に望ましい用途は、窓及びドアの開口部などの窓割り（ｆｅｎｅｓｔｒａｔｉｏｎ）開口部の周囲の空気シーラントとしてである。窓割り開口部シーラントとしてのＯＣＦ配合物の１つの課題は、ＯＣＦ配合物が発泡して窓割り開口部の周囲の隙間を埋めるときに過度の膨張圧力を避ける必要性である。ＯＣＦ配合物の典型的な適用場所は、窓フレーム及びドア枠の周囲である。ＯＣＦ配合物が過度な圧力で膨張すると、発泡体は、窓フレーム及び／またはドア枠を動かす場合があり、それにより窓またはドアがもはやその開口部に適切に嵌まらなくなる。ＯＣＦ配合物の様々な開発は、この問題を避けるために窓割り用途の発泡圧力を変更することに焦点を当ててきた。

窓割り開口部シーラント用途のためのＯＣＦ配合物の別の課題は、発泡体が適用される時間と硬化する時間との間の発泡体の初期収縮を避けることである。発泡圧力を低下させることの結果は、適用後かつ硬化前（すなわち、適用から２４時間以内）にＯＣＦ配合物によって生成された発泡体の収縮であり得る。そのような収縮は、発泡体が形成しようとするエアシールに裂け目が生じるように、シーラント発泡体がそれが適用される１つ以上の表面から剥離することを不要に引き起こし得る。最も実用的な関心事であるために、シーラント発泡体は、温度（例えば、摂氏２３度〜摂氏４０度、好ましくは摂氏１０度〜摂氏４０度）及び相対湿度（３０％以上、好ましくは２０％以上、同時に６０％以下、好ましくは８０％以下、より好ましくは１００％以下）の両方の広い範囲（最終使用用途の間に直面する典型的な環境条件を包含する）にわたってほとんど〜全く収縮がないことを経験すべきである。

窓割り開口部に好適なシーラントとなるように十分に低い発泡圧力を生成し（一般に、発泡中は２．０キロパスカル未満の圧力）、かつ温度（例えば、摂氏２３度〜摂氏４０度、好ましくは摂氏１０度〜摂氏４０度）及び相対湿度（３０％以上、好ましくは２０％以上、同時に６０％以下、好ましくは８０％以下、より好ましくは１００％以下）の両方の広い範囲にわたって適用から２４時間以内にほとんど〜全く収縮がない（すなわち、その元の表面積の少なくとも９７％、好ましくは少なくとも９８％を保持する）ことを経験するＯＣＦ配合物を特定することが望ましい。

本発明は、窓割り開口部に好適なシーラントとなるように十分に低い発泡圧力を生成し（一般に、発泡中は２．０キロパスカル未満の圧力）、かつ温度（例えば、摂氏２３度〜摂氏４０度、好ましくは摂氏１０度〜摂氏４０度）及び相対湿度（３０％以上、好ましくは２０％以上、同時に６０％以下、好ましくは８０％以下、より好ましくは１００％以下）の両方の広い範囲にわたって適用から２４時間以内にほとんど〜全く収縮がない（すなわち、その元の表面積の少なくとも９７％、好ましくは少なくとも９８％を保持する）ことを経験するＯＣＦ配合物を提供する。

本発明は、過度の圧力を伴わずに膨張を達成しつつ適用後かつ硬化前の短期間の収縮を避けるように、鎖延長剤のモノマーサイズ及び濃度と組み合わせたポリオール官能価と分子量との驚くべき有効なバランスの発見の結果である。

第１の態様では、本発明は、プレポリマー、発泡剤、及び、任意に、追加の添加剤を含む一成分発泡体配合物であって、そのプレポリマーが、（ａ）ジオールとトリオールとのブレンドを含むポリマーポリオール成分であって、そのポリマーポリオール成分が、ＡＳＴＭ Ｄ４２７４−１１（方法Ｄ）を使用して決定される１分子当たり２．３〜２．８５の範囲のヒドロキシル官能価の平均ヒドロキシル官能価を有し、そのポリマーポリオール成分が、方程式（２）に従って計算される１モル当たり４，５００〜１０，０００グラムの範囲の有効平均分子量

［数］

を有する、ポリマーポリオール成分、

（ｂ）１分子当たり３〜６個の炭素原子ならびにヒドロキシル及びアミン官能価からなる群から選択される２〜４の反応性官能価を有する１種類以上の鎖延長剤分子と、（ｃ）ＡＳＴＭ Ｄ７２５２−０６（２０１１）ｅ１によって決定される１分子当たり２．１〜３．０の範囲の−ＮＣＯ官能価の官能価を有するポリイソシアネートと、（ｄ）触媒と、を含むプレポリマー反応物の反応生成物であり、その一成分発泡体配合物が、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ず、ポリマーポリオール成分（ａ）が、ポリマーポリオール成分（ａ）及び鎖延長剤分子（ｂ）によって提供される総ヒドロキシル及びアミン官能価に対して４０−８５モルパーセントの反応性官能価を提供し、ポリイソシアネートが、ＡＳＴＭ Ｄ２５７２−９７（２０１０）によって決定される、配合物中のイソシアネート及びポリオールの総重量を基準として平均で１２−２０重量パーセントの未反応−ＮＣＯ官能基となるようなポリオール及び鎖延長剤分子に対する濃度で存在する、配合物である。

本発明は、窓割り開口部の周囲のシーラントとしての使用に理想的に適している。

試験方法は、日付が試験方法番号と共に示されていない場合は、この文書の優先日時点で最新の試験方法を参照する。試験方法に対する参照は、試験協会及び試験方法番号の両方に対する参照を含有する。以下の試験方法の略語及び識別子が本明細書に適用される。ＡＳＴＭは、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓを指し、ＥＮは、Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｎｏｒｍを指し、ＤＩＮは、Ｄｅｕｔｓｃｈｅｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔ ｆｕｒ Ｎｏｒｍｕｎｇを指し、ＩＳＯは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎを指す。

「複数」とは２つ以上を意味する。「及び／または」は、「及び、または代替物として」を意味する。全ての範囲は、他に示さない限り端点を含む。

成分の特徴の値（例えば、官能価及び分子量）は、成分の製造者または供給者によって特定された値を意味する公称値であり得る。公称値は、同じ値を決定するために本明細書で特定された任意の試験方法によって得られる値に対応することが期待される。

一態様では、本発明は一成分発泡体（ＯＣＦ）配合物である。一成分発泡体配合物は、発泡剤及び典型的には触媒と組み合わせたプレポリマーを含む。ＯＣＦは、非発泡状態で存在する単一の配合物であり、加圧容器から施されるときに膨張及び硬化してポリウレタン発泡体になる。本発明のプレポリマーは、ポリマーポリオール成分、鎖延長剤分子、及びポリイソシアネートを含む、またはそれらからなるプレポリマー反応物の反応生成物である。

ポリマーポリオール成分は、１種以上のポリマーポリオールであり、２．３〜２．８５の範囲の平均ヒドロキシル官能価を有することによって特徴付けられる。ＡＳＴＭ Ｄ４２７４−１１（方法Ｄ）に従ってポリマーポリオール成分の平均ヒドロキシル官能価を測定する。

公称ヒドロキシル官能価が知られているｎ種の異なるポリオールを含むポリマーポリオール成分の平均ヒドロキシル官能価

［数］

は、方程式（１）で表される。

（式中、ｆ_ｉはポリオールｉのヒドロキシル官能価であり、ｗ_ｉはポリオールｉの重量分率であり、Ｍ_ｉはゲル浸透クロマトグラフィによって決定されるポリオールｉの数平均分子量である。）

ポリマーポリオール成分中のポリオールのヒドロキシル官能価は、ポリマーポリオール成分全体の平均ヒドロキシル官能価が２．３〜２．８５の範囲である限り、任意の値であり得る。望ましくは、ポリマーポリオール成分は、ジオール（２のヒドロキシル官能価）とトリオール（３のヒドロキシル官能価）との組み合わせを含むか、またはそれからなる。

ポリマーポリオール成分はまた、１モル当たり４，５００〜１０，０００グラムの範囲の有効平均分子量を有する。有効平均分子量は、方程式（２）を使用して決定される。

Ｍ_ｉは数平均分子量であり、ｗ_ｉはポリオールｉの重量分率である。ゲル浸透クロマトグラフィを使用して本明細書で言及される数平均分子量を決定する。ポリマーポリオール成分は、１モル当たり６，０００〜１２，０００グラムの範囲の数平均分子量を有する少なくとも１種のジオール、及び好ましくはジオールの場合には５０重量％を超える量を含有することが望ましく、より好ましくはポリマーポリオール成分中の各ジオールがその範囲の数平均分子量を有する。同時に、またはあるいは、ポリマーポリオール成分は、１モル当たり５００〜６０００グラムの範囲の数平均分子量を有する少なくとも１種のトリオール、及び好ましくは５０重量％を超えるトリオールを有することが望ましく、更により好ましくはポリマーポリオール成分中の各トリオールがその範囲の数平均分子量を有する。

ポリマーポリオール成分の濃度は、ＯＣＦ配合物中のポリオール、鎖延長剤、及びイソシアネートの総重量に対して、典型的には３０重量％以上、好ましくは３５重量％以上であり、より好ましくは４０重量％以上であり得る一方で、同時に典型的には５０重量％未満、好ましくは４５重量％以下、より好ましくは４０重量％以下、更により好ましくは３５重量％以下であり得る。ポリマーポリオール成分がジオール及びトリオールのみからなるか、または他のポリオールを含むかにかかわらず、トリオールの濃度は、望ましくは５重量％以上であり、１０重量％以上、２０重量％以上、更に３０重量％以上であり得る一方で、同時に典型的には４０重量％未満、好ましくは３５重量％未満であり、３４重量％以下、３３重量％以下、３２重量％以下、３１重量％以下、３０重量％以下、２５重量％以下、または更に２０重量％以下であり得、重量％はジオール及びトリオールの合計重量に対するものである。トリオールの濃度が５重量％未満である場合、得られる発泡体は、求められる低い収縮要件を達成しない傾向がある。逆に、トリオールの濃度が４０重量％以上である場合、得られる発泡体は、不要に柔軟性でない傾向となり、過度の発泡圧力が生じて配合物が窓割り開口部に望ましくないものとなり得る。

ポリマーポリオール成分は、ポリマーポリオール成分及び鎖延長剤分子によって提供される反応性官能価の総数に対して４０−８５モルパーセントの反応性官能価を提供する。この計算の場合、「反応性官能価」はヒドロキシル及びアミン部分を指す。

好適なポリマーポリオール成分には、ポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオールが含まれる。ポリエステルポリオールには、ポリカルボン酸及び２〜１２個の炭素原子を有する多官能性アルコール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には、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含まれる。これらのポリカルボン酸のいずれかと組み合わせられ得る好適な多官能アルコールの例には、エチレングリコール、プロピレングリコールを含むプロパンジオール、ブタンジオール、及びヘキサンジオールが含まれる。

ポリエーテルポリオールには、アルキレンオキシド（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からなる群から選択されるもの）を、ジオールの場合は２つの活性水素原子を有する開始剤と、及びトリオールの場合は３つの活性水素原子を有する開始剤ならびに３つを超えるヒドロキシル官能基を有するポリオールの場合は３つを超える活性水素原子を有する開始剤と反応させることによって従来の合成手段を使用して得られるものが含まれる。好適な開始剤の例には、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、トリメタノイルプロパン、トリエタノールアミン、スクロース、及び芳香族系開始剤、またはこれらの混合物が含まれる。望ましいポリオールは、プロピレンオキシドまたはプロピレン及びエチレンオキシドの組み合わせを使用して得られるものである。一旦反応すると、ポリエーテルポリオールは、モノマーのアルキレンオキシド及び開始剤を本質的に含まず、ポリエステルポリオールは、ポリカルボン酸及び多官能性アルコールを本質的に含まない。「本質的に含まない」とは、ポリマーポリオール成分全体の重量を基準として、１重量％未満、好ましくは０．５重量％以下、より好ましくは０．１重量％以下の特定の成分を含有することを意味し、０．０５重量％以下、更に０．０１重量％以下であり得、または完全に特定の成分を含まない場合がある。

鎖延長剤分子は、単一の種類の分子または異なる分子の組み合わせであり得る。望ましくは、鎖延長剤分子は、３〜６個の炭素原子及びヒドロキシル及びアミン部分から選択される２〜４個の官能基を有するオリゴマーからなる群から選択される。好ましくは、鎖延長剤上の唯一の官能基はヒドロキシル官能価である。一実施形態では、鎖延長剤は、ヒドロキシル官能基のみを有し得、及び／または２〜４個のヒドロキシル基を有し得る。より望ましくは、鎖延長剤は、ブタンジオール、ペンタンジオール、及びグリセロールからなる群から選択される。鎖延長剤は、低分子量オリゴマー（典型的には、ゲル浸透クロマトグラフィによって決定して１モル当たり３００グラム未満）である。そのようなものとして、それらは、より高分子量のポリマーポリオール成分と区別される。

鎖延長剤分子は、ポリマーポリオール成分１００重量部を基準として、０．５重量部以上の濃度で存在し、１重量部以下、２重量部以上、３重量部以上、または更に４重量部以上の濃度で存在し得る一方で、同時に典型的には、５重量部以下の濃度で存在し、４重量部以下、３重量部以下、更に２重量部以下の濃度で存在し得る。

１つの特に望ましい実施形態では、ポリマーポリオール成分は、ジオールとトリオールとの組み合わせからなり、ジオールは、１モル当たり６，０００〜１２，０００グラムの範囲の数平均分子量を有し、トリオールは、１モル当たり５００〜６０００グラムの範囲の分子量を有し、トリオールは、ポリマーポリオール成分の５重量％以上、典型的には４５重量％以下を占め、鎖延長剤分子は、１モル当たり６０〜３００グラムの範囲の数平均分子量を有するオリゴマー鎖延長剤であり、ジオール１００重量部当たり０．５〜５重量部の濃度で存在する。

ポリマーイソシアネートは、２．１以上で同時に３．０以下の官能価を有する。官能価は、１分子当たりの反応性基の平均数のことを指す。ポリマーイソシアネートの場合、官能価は、イソシアネート分子１モル当たりの−ＮＣＯ官能基のモルのことを指す。官能価が２．１未満である場合、ポリマーイソシアネートは、取り扱いが困難になる傾向があるが、その理由は、それは、しばしば２５℃で固体であり、二量体を形成する傾向にあるからである。官能価が３．０を超える場合、コストが不要に高くなり、粘度が不要に高くなる傾向がある。ＡＳＴＭ Ｄ７２５２−０６（２０１１）ｅ１に従ってポリマーイソシアネートの官能価を決定する。

好適なポリマーイソシアネートには、脂肪族、脂環式、芳香脂肪族、及び好ましくは芳香族ポリイソシアネートが含まれる。好適なポリマーイソシアネートの例には、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（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−ジイソシアネートなど）、脂環式ジイソシアネート（シクロヘキサン１，３−及び１，４−ジイソシアネート；１−シオシアナト−３，３，５−トリメチル−５−イソシアナトメチルシクロヘキサン；２，４−及び２，６−ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート及び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及び対応する異性体混合物など）、ならびに好ましくは芳香族ジイソシアネート及びポリイソシアネート（４，４’−、２，４’−、及び２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート；ポリメチレンポリフェニルイソシアネート；４，４’−、２，４’−、及び２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネートの混合物；ならびにポリメチレンポリフェニルイソシアネート（ＰＭＤＩ））が含まれる。

ポリマーイソシアネートは、配合物中のイソシアネート及びポリオールの総重量を基準として、１０重量パーセント（重量％）以上、好ましくは１２重量％以上であり、１５重量％以上であり得る一方で、同時に２０重量％以下、好ましくは１８重量％以下であり、１６重量％以下の範囲の未反応−ＮＣＯ官能基の濃度を提供するのに十分な濃度で配合物中に存在する。−ＮＣＯ官能基の濃度が１０重量％未満である場合、配合物は、泡立って発泡体を形成する場合に不要に過度の崩壊を経験する。−ＮＣＯ官能基の濃度が２０重量％を超える場合、弾性回復が減少し、不要に低くなる傾向があり得る。ＡＳＴＭ Ｄ２５７２−９７（２０１０）に従って未反応−ＮＣＯ官能基の濃度を決定する。

触媒は望ましくはアミン触媒である。好適なアミン触媒には、第１級、第２級、及び第３級アミンが含まれ、第３級アミン触媒が特に望ましい。アミン触媒は、ヒドロキシルまたは活性水素とイソシアネート官能基との間の反応を開始させる働きをする。好適なアミン触媒の例には、ジメチルエタノールアミン（ＤＭＥＡ）、ビス（Ｎ，Ｎ−ジメチル−３−アミノ−プロピル）アミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン（ＣＭＣＨＡ）、テトラエチレンジアミン、及びこれらの混合物が含まれる。アミン触媒以外の好適な触媒には、ジブチルスズジメルカプチド及びジブチルスズカルボキシレートなどの有機金属化合物が含まれる。

特に望ましい触媒は、２，２’−ジモルホリノジエチルエーテル（ＤＭＤＥＥ）、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルモルホリン、及びＮ，Ｎ’−ジモルホリンジエチルエーテルなどのモルホリン化合物である。

触媒は、望ましくは、−ＮＣＯ官能基１グラムモル当たり重量で少なくとも５ミリ当量の窒素（ｍｅｑＮ／ｇｍｏｌＮＣＯ）、好ましくは１０ｍｅｑＮ／ｇｍｏｌＮＣＯ以上、より好ましくは１５ｍｅｑＮ／ｇｍｏｌＮＣＯ以上の濃度でＯＣＦ配合物中に存在し、同時に、望ましくは、１００ｍｅｑＮ／ｇｍｏｌＮＣＯ以下、好ましくは７５ｍｅｑＮ／ｇｍｏｌＮＣＯ以下、最も好ましくは５０ｍｅｑＮ／ｇｍｏｌＮＣＯ以下の濃度で存在する。

一般に、プレポリマーは、一成分発泡体配合物の総重量を基準として、６０重量％以上、好ましくは６５重量％以上、より好ましくは７０重量％以上の濃度で存在する一方で、同時に典型的には９０重量％以下、好ましくは８５重量％以下、より好ましくは８０重量％以下の濃度で存在する。

ＯＣＦ配合物は発泡剤を更に含む。発泡剤は、加圧容器から噴霧されたときに配合物を泡立たせて発泡体にする働きをする。得られる発泡体の望ましい密度を達成するために、発泡剤は、発泡剤を有しないＯＣＦ配合物１キログラムを基準として、典型的には、１．５モル以上、好ましくは２モル以上の濃度で存在し、２．５モル以上、３モル以上、更に４モル以上であり得、同時に典型的には、６モル以下、好ましくは５モル以下、より好ましくは４．５モル以下であり、４モル以下、３モル以下、更に２モル以下であり得る。望ましくは、発泡剤は、一成分発泡体配合物全体の重量に対して、１０重量％以上、好ましくは１２重量％以上の範囲の濃度で存在し、１５重量％以上であり得る一方で、同時に一般に２０重量％以下、好ましくは１８重量％以下であり、１６重量％以下であり得る。

好適な発泡剤には、ヘプタン、ヘキサン、ｎ−ペンタン、イソ−ペンタン、ｎ−ブタン、イソ−ブタン、プロパン、シクロヘキサン、及びシクロペンタンなどのアルカン；フラン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチラール、及びヘプタフルオロジメチルエーテルなどのエーテル；アセトン及びメチルエチルケトンなどのケトン；メチルホルメート、ジメチルオキサレート、及びエチルアセテートなどのアルキルカルボキシレート；及び塩化メチレン、ジフルオロモノクロロメタン、ジフルオロメタン、１，１，１，２−テトラフルオロエタン、ジフルオロエタン、１−クロロ−２，２，２−トリフルオロエタン、２，２−ジクロロ−２−フルオロエタン、エチルクロライド、ジクロロエタン、ペンタフルオロプロパン、ヘプタフルオロプロパンなどのハロゲン化アルカン；ヒドロハロオレフィン、及びトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン；ならびに二酸化炭素、アルゴン、及び窒素からなる群から選択されるものが含まれる。

望ましくは、発泡剤は、イソブタン、プロパン、及びジメチルエーテルを含むか、またはそれらからなり、より望ましくは、これらの成分を、一成分発泡体配合物全体の重量に対して１０〜１８重量％の合計濃度で含むか、またはそれらからなる。

ＯＣＦ配合物は、１種以上の追加の添加剤のうちの任意の１種または任意の組み合わせを更に含む得、または含まない場合がある。追加の添加剤の例には、界面活性剤（シリコーン界面活性剤など）、難燃剤（ハロゲン化及び／またはリン含有難燃剤など）、着色剤、及び赤外線減衰剤（カーボンブラック、グラファイト、及び二酸化チタンなど）が含まれる。望ましくは、ＯＣＦ配合物は、シリコーン界面活性剤及び難燃剤の一方または両方を含む。

本発明のＯＣＦ配合物は、トルエンジイソシアネートに関連する起こり得る健康上の問題を避けるために、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。

本発明のＯＣＦ配合物は、特に窓割り開口部の周囲のシーラント配合物として有用である。ＯＣＦ配合物は、膨張及び硬化して、比較的低い発泡圧力（一般に２．０キロパスカル（ｋＰａ）未満、好ましくは１．８ｋＰａ以下、より好ましくは１．５ｋＰａ以下、更により好ましくは１．３ｋＰａ以下、更により好ましくは１．０ｋＰａであり、０．５ｋＰａ以下であり得る一方で、同時に一般に０．０１ｋＰａ以上であり、０．０５ｋＰａ以上または０．１ｋＰａ以上であり得る）を有し、同時に広い温度範囲にわたってほとんど〜全く収縮がない経験を有するポリウレタン発泡体となる。すなわち、ＯＣＦ配合物は、膨張及び硬化して、適用から２４時間以内に元の表面積の少なくとも９７％、好ましくは９８％以上の保持率、好ましくは９９％以上の保持率、より好ましくは少なくとも１００％の保持率を保持し、１００％を超える保持率（膨張に相当する）であり得るポリウレタン発泡体となる。一般に、収縮は、１４０％未満の保持率、好ましくは１３０％以下の保持率である。この収縮性能は、温度（摂氏２３度以上、好ましくは摂氏１０度以上、同時に摂氏４０度以下）及び相対湿度（３０％以上、好ましくは２０％以上、同時に６０％以下、好ましくは８０％以下、より好ましくは１００％以下）の両方の広い範囲にわたって達成可能である。

この特性の組み合わせは、配合物を、窓割り開口部の周囲の隙間をシールするのに特に望ましいものにする。

試験方法
収縮。発泡体ビーズの表面積の変化を２４時間にわたって計算することによって、発泡体の収縮を特徴付ける。発泡を施してビーズを形成する前に、配合物の缶を２１℃で２４時間保存する。指定された温度及び湿度で、黒いカードストック基材上に、およそ１３センチメートルの長さ及び１．９ｃｍの幅の５−６個のビーズを噴霧する。基材上に各ビーズを噴霧した直後にビーズのトップダウン写真を撮り、基材上にそれらを噴霧してから２４時間後に各ビーズの第２の写真を撮る。Ｃａｎｎｏｎ Ｒｅｂｅｌ（商標）Ｔ３ｉカメラを使用してビーズの画像を撮影する（Ｃａｎｏｎ Ｒｅｂｅｌは、Ｃａｎｏｎ Ｋａｂｕｓｈｉｋｉ Ｋａｉｓｈａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの商標である）。ルーラーは、黒色のカードストック基材上にあり、分析前に画像を計るために使用される。噴霧の間及びその後の２４時間の間に、発泡体ビーズの周囲の温度及び相対湿度を設定値に維持する。Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ（ＮＩＨ）のＩｍａｇｅＪソフトウェアで使用するために書かれたマクロを使用して、写真内の各ビーズの画像のピクセルでの面積を決定する。噴霧直後のビーズ面積で除した２４時間でのビーズ面積の比を計算する。５−６個のビーズの比を平均し、１００％を乗じて２４時間後に保持された面積のパーセントを得る。

３つの異なる条件下で所与のサンプルの収縮を特徴付けて異なる気候状況下で評価する。

［表］

９７％を超える収縮値（保持される面積のパーセント）が許容可能であると考えられる。

最大発泡圧力。４つのロードセル（モデルＬＣＣＢ−１００、１００重量ポンドで１ボルト当たり３ミリボルトで出力）及び電流を重量ポンドに変換するデータ収集ソフトウエアプログラム（ＤＡＳＹＬＡＢ８．０）を使用してＡｍｅｒｉｃａｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ’ｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＡＡＭＡ）ｍｅｔｈｏｄ ８１２−０４に記載された方法に従って最大発泡圧力を測定する。配合物の缶は、試験の前に２４時間、試験温度及び湿度でコンディショニングされる。各サンプルについて方法を８回実行し、最大発泡圧力を達成するための８つの値を平均する。２．０キロパスカル（ｋＰａ）未満の発泡圧力が許容可能であると考えられる一方で、１．５ｋＰａ以下の発泡圧力が更により望ましい。

基準参考
参考のために、７つの市販の一成分発泡体配合物について最大発泡圧を決定した。いずれの材料も、２．０ｋＰａ未満の最大発泡圧力値を達成しない。結果を表１に示す。

Ｈａｎｄｉ−Ｆｏａｍは、ＩＣＰ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ ａｎｄ Ｓｅａｌａｎｔｓ，Ｉｎｃ．の商標である。ＤＲＡＦＴＳＴＯＰは、ＤＡＰ Ｂｒａｎｄｓ Ｃｏｍｐａｎｙの商標である。ＱｕａｄＦｏａｍは、Ａｃｃｅｌｌａ Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＬＬＣの商標である。Ｔｏｕｃｈ ｎ’ Ｓｅａｌは、Ｃｌａｙｔｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの商標である。ＳｏｕｄａＦｏａｍは、Ｓｏｕｄａｌ，ｎａａｍｌｏｚｅ ｖｅｎｎｏｏｔｓｃｈａｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの商標である。ＴＹＴＡＮは、Ｓｅｌｅｎａ Ｍａｒｋｅｔｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌの商標である。

実験実施例及び比較例
表２は、各比較例（比較例（Ｃｏｍｐ Ｅｘ））及び各実施例（実施例（Ｅｘ））の配合物中の各成分の重量％を示している。得られた配合物の特徴付けを表３に示す。とりわけ、各サンプル配合物は２．７のポリイソシアヌレート官能価を有する。

プラスチック容器内でまずＢ−側成分と一緒に混合し、次いで４８時間以内にＡ−側成分と配合することにより、比較例（比較例（Ｃｏｍｐ Ｅｘ））及び実施例（実施例（Ｅｘ））のＯＣＦ配合物を調製する。エアロゾル缶内でＢ−側及びＡ−側成分を一緒に配合することは以下の方法を使用する。

指定された量のＡ−側及び次いでＢ−側成分を、以下に記載のレシピに従ってエアロゾル缶に計量導入する。大理石を入れ、次いで缶クリンパーを使用してバルブを缶にクリンプしてＡ−側及びＢ−側の成分ならびに大理石をエアロゾル缶内にシールする。発泡剤を、充填及び移送バルブが装着されたガラスビュレットを介して容量測定的にエアロゾル缶に添加する。缶を６０回振とうし、次いで収縮及び最大発泡圧力について配合物を特徴付けする前に１０日間保存する。

各配合物の発泡剤は、１１重量％のプロパン、６８重量％のイソブタン、最大で１重量％のｎ−ブタン、及び２０重量％のジメチルエーテルのブレンドであり、重量％は総発泡剤重量に対するものである。

各配合物のＡ−側成分は、ＰＡＰＩ（商標）２７ポリマーＭＤＩ（ＰＡＰＩはＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙの商標である）である。ＰＡＰＩ２７は、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）を含有し、かつ１モル当たり３４０グラムの平均分子量、２．７の官能価、１３４．０のイソシアネート当量、２５℃で１５０−２２０センチポイズの粘度、２５℃で１ミリリットル当たり１．２３グラムの密度、及び３１．４重量％の−ＮＣＯ含有量を有するポリメチレンポリフェニルイソシアネートである。

Ｂ−側成分は、鎖延長剤を含まない比較例Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇ、及びＪを除き、トリオール、ジオール、オリゴマー鎖延長剤、着色剤、界面活性剤、触媒、及び難燃剤からなる。

各サンプルについて、着色剤、界面活性剤、触媒、及び難燃剤は同じである。着色剤は、ＲＥＡＣＴＩＮＴ（商標）Ｙｅｌｌｏｗ Ｘ１５（ＲＥＡＣＴＩＮＴは、Ｍｉｌｌｉｋｅｎ＆Ｃｏｍｐａｎｙの商標である）として入手可能なレモンイエロー着色剤である。界面活性剤は、ＮＩＡＸ（商標）Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｌ−５３４０界面活性剤（ＮＩＡＸは、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．の商標である）として入手可能な有機シリコーン界面活性剤である。触媒は、ＪＥＦＦＣＡＴ（商標）ＤＭＤＥＥ（ＪＥＦＦＣＡＴは、ＪＰ Ｍｏｒｇａｎ Ｃｈａｓｅ Ｂａｎｋの商標である）として入手可能な２，２’−ジモルホリノジエチルエーテルである。難燃剤は、ＦＹＲＯＬ（商標）ＰＣＦ（ＦＹＲＯＬは、ＩＣＬ−ＩＰ Ａｍｅｒｉｃａ Ｉｎｃの商標である）として入手可能なトリス（２−クロロイソプロピル）ホスフェートである。

各サンプルのジオール、トリオール、及び鎖延長剤は以下の通りである。

［表］

ジオール１は、２．０の公称官能価及びおよそ４０００のヒドロキシル当量を有するポリプロピレンオキシドポリオールである。
ジオール２は、２．０の公称官能価及びおよそ２０００のヒドロキシル当量を有するポリプロピレンオキシドポリオールである。
ジオール３は、２．０の公称官能価及びおよそ５００のヒドロキシル当量を有するポリプロピレンオキシドポリオールである。
トリオール１は、３の公称官能価及びおよそ３６０のヒドロキシル当量を有するグリセリンプロポキシル化ポリエーテルトリオールである。
トリオール２は、３の公称官能価及びおよそ１８００のヒドロキシル当量を有するグリセリンプロポキシル化ポリエーテルトリオールである。

望ましいＯＣＦ配合物は、上述の最大発泡圧力試験に従って２．０キロパスカル未満の最大発泡圧力をもたらし、上述の収縮試験によって決定して適用の２４時間以内にその元の表面積の少なくとも９７％、好ましくは少なくとも９８％を保持する発泡体を生成する。

比較例Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇ、及びＪは、望ましいＯＣＦ配合物を達成するために鎖延長剤の必要性を明らかにしている。

比較例Ｂ、Ｃ、及びＤは、ポリオールの平均分子量が低すぎる場合、最大発泡圧力が不要に高いことを明らかにしている。

比較例Ｆ、Ｇ、及びＨは、ポリオールの平均ヒドロキシル官能価が高すぎる場合、最大発泡圧力はまた不要に高いことを明らかにしている。

比較例Ｉ及びＪは、平均ヒドロキシル官能価が低すぎる場合、収縮が不要に高いことを明らかにしている。

実施例１−９は、ＯＣＦ配合物が現在特許請求されている特性の範囲内にある場合、望ましいＯＣＦ配合物がもたらされることを明らかにしている。

（態様）
（態様１）
プレポリマー、発泡剤、及び、任意に、追加の添加剤を含む一成分発泡体配合物であって、前記プレポリマーが、
ａ．ジオールとトリオールとのブレンドを含むポリマーポリオール成分であって、前記ポリマーポリオール成分が、ＡＳＴＭ Ｄ４２７４−１１（方法Ｄ）を使用して決定される１分子当たり２．３〜２．８５の範囲のヒドロキシル官能価の平均ヒドロキシル官能価を有し、前記ポリマーポリオール成分が、方程式（２）に従って計算される１モル当たり４，５００〜１０，０００グラムの範囲の有効平均分子量
を有する、ポリマーポリオール成分と、
ｂ．１分子当たり３〜６個の炭素原子ならびにヒドロキシル及びアミン官能価からなる群から選択される２〜４の反応性官能価を有する１種類以上の鎖延長剤分子と、
ｃ．ＡＳＴＭ Ｄ７２５２−０６（２０１１）ｅ１によって決定される１分子当たり２．１〜３．０の範囲の−ＮＣＯ官能価の官能価を有するポリイソシアネートと、
ｄ．触媒と、を含むプレポリマー反応物の反応生成物であり、
前記一成分発泡体配合物が、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ず、前記ポリマーポリオール成分（ａ）が、前記ポリマーポリオール成分（ａ）及び前記鎖延長剤分子（ｂ）によって提供される総ヒドロキシル及びアミン官能価に対して４０〜８５モルパーセントの前記反応性官能価を提供し、前記ポリイソシアネートが、ＡＳＴＭ Ｄ２５７２−９７（２０１０）によって決定される、前記配合物中のイソシアネート及びポリオールの総重量を基準として平均で１２〜２０重量パーセントの未反応−ＮＣＯ官能基となるようなポリオール及び鎖延長剤分子に対する濃度で存在する、配合物。
（態様２）
前記ポリマーポリオール成分が、ジオール及びトリオールからなるブレンドである、態様１に記載の一成分発泡体配合物。
（態様３）
前記ジオールが、１モル当たり６０００〜１２，０００グラムの範囲の数平均分子量を有し、前記トリオールが、１モル当たり５００〜６０００グラムの範囲の数平均分子量を有し、数平均分子量がゲル浸透クロマトグラフィで決定される、態様２に記載の一成分発泡体配合物。
（態様４）
前記トリオールが、ジオール及びトリオールの総重量を基準として５重量パーセント以上３５重量パーセント未満の範囲の濃度で存在する、態様２に記載の一成分発泡体配合物。
（態様５）
前記鎖延長剤が、ポリマーポリオール成分（ａ）１００重量部当たり０．５〜５重量部の濃度で存在する、先行態様のいずれか１項に記載の一成分発泡体配合物。
（態様６）
前記鎖延長剤分子の官能価の全てがヒドロキシルである、先行態様のいずれか１項に記載の一成分発泡体配合物。
（態様７）
前記鎖延長剤分子が、ブタンジオール、ペンタンジオール、及びグリセロールからなる群から選択される、先行態様のいずれか１項に記載の一成分発泡体配合物。
（態様８）
前記発泡剤が、一成分発泡体配合物全体の重量に対して１０〜１８重量パーセントの範囲の濃度で存在する、先行態様のいずれか１項に記載の一成分発泡体配合物。
（態様９）
前記触媒が、２，２’−ジモルホリノジエチルエーテルである、先行態様のいずれか１項に記載の一成分発泡体配合物。
（態様１０）
前記一成分発泡体配合物が、シリコーン界面活性剤を更に含む、先行態様のいずれか１項に記載の一成分発泡体配合物。
（態様１１）
前記一成分発泡体配合物が、難燃剤を更に含む、先行態様のいずれか１項に記載の一成分発泡体配合物。

Claims (11)

1. プレポリマー、発泡剤、及び、任意に、追加の添加剤を含む一成分発泡体配合物であって、前記プレポリマーが、
   ａ．ジオールとトリオールとのブレンドを含むポリマーポリオール成分であって、前記ポリマーポリオール成分が、ＡＳＴＭ Ｄ４２７４−１１（方法Ｄ）を使用して決定される１分子当たり２．３〜２．８５の範囲のヒドロキシル官能価の平均ヒドロキシル官能価を有し、前記ポリマーポリオール成分が、方程式（２）に従って計算される１モル当たり４，５００〜１０，０００グラムの範囲の有効平均分子量
   を有する、ポリマーポリオール成分と、
   ｂ．１分子当たり３〜６個の炭素原子ならびにヒドロキシル及びアミン官能価からなる群から選択される２〜４の反応性官能価を有する１種類以上の鎖延長剤分子と、
   ｃ．ＡＳＴＭ Ｄ７２５２−０６（２０１１）ｅ１によって決定される１分子当たり２．１〜３．０の範囲の−ＮＣＯ官能価の官能価を有するポリイソシアネートと、
   ｄ．触媒と、を含む反応物の反応生成物であり、
   前記一成分発泡体配合物が、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ず、前記ポリマーポリオール成分（ａ）が、前記ポリマーポリオール成分（ａ）及び前記鎖延長剤分子（ｂ）によって提供される総ヒドロキシル及びアミン官能価に対して４０〜８５モルパーセントの前記反応性官能価を提供し、前記ポリイソシアネートが、ＡＳＴＭ Ｄ２５７２−９７（２０１０）によって決定される、前記配合物中のイソシアネート及びポリオールの総重量を基準として平均で１２〜２０重量パーセントの未反応−ＮＣＯ官能基となるようなポリオール及び鎖延長剤分子に対する濃度で存在する、配合物。
2. 前記ポリマーポリオール成分が、ジオール及びトリオールからなるブレンドである、請求項１に記載の一成分発泡体配合物。
3. 前記ジオールが、１モル当たり６０００〜１２，０００グラムの範囲の数平均分子量を有し、前記トリオールが、１モル当たり５００〜６０００グラムの範囲の数平均分子量を有し、数平均分子量がゲル浸透クロマトグラフィで決定される、請求項２に記載の一成分発泡体配合物。
4. 前記トリオールが、ジオール及びトリオールの総重量を基準として５重量パーセント以上３５重量パーセント未満の範囲の濃度で存在する、請求項２に記載の一成分発泡体配合物。
5. 前記鎖延長剤が、ポリマーポリオール成分（ａ）１００重量部当たり０．５〜５重量部の濃度で存在する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の一成分発泡体配合物。
6. 前記鎖延長剤分子の官能価の全てがヒドロキシルである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の一成分発泡体配合物。
7. 前記鎖延長剤分子が、ブタンジオール、ペンタンジオール、及びグリセロールからなる群から選択される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の一成分発泡体配合物。
8. 前記発泡剤が、一成分発泡体配合物全体の重量に対して１０〜１８重量パーセントの範囲の濃度で存在する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の一成分発泡体配合物。
9. 前記触媒が、２，２’−ジモルホリノジエチルエーテルである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の一成分発泡体配合物。
10. 前記一成分発泡体配合物が、シリコーン界面活性剤を更に含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の一成分発泡体配合物。
11. 前記一成分発泡体配合物が、難燃剤を更に含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の一成分発泡体配合物。