JPH037690B2 - - Google Patents

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JPH037690B2
JPH037690B2 JP56215978A JP21597881A JPH037690B2 JP H037690 B2 JPH037690 B2 JP H037690B2 JP 56215978 A JP56215978 A JP 56215978A JP 21597881 A JP21597881 A JP 21597881A JP H037690 B2 JPH037690 B2 JP H037690B2
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JP
Japan
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foamed sponge
weight
prepolymer
isocyanate
diphenylmethane diisocyanate
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Application number
JP56215978A
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Japanese (ja)
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JPS57133113A (en
Inventor
Reberetsuto Gusurii Jeemuzu
Yuura Aakuetsuto Suuzu
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WR Grace and Co
Original Assignee
WR Grace and Co
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Publication date
Application filed by WR Grace and Co filed Critical WR Grace and Co
Publication of JPS57133113A publication Critical patent/JPS57133113A/en
Publication of JPH037690B2 publication Critical patent/JPH037690B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/16Performing reselection for specific purposes
    • H04W36/18Performing reselection for specific purposes for allowing seamless reselection, e.g. soft reselection

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、湿つているとき最小の膨潤と乾燥期
間中カールしない特性を有するセルローススポン
ジの一般的外観及びふき取り特性を有するポリウ
レタンレポリマーからつくることができるスポン
ジに関する。 ふき取りスポンジ又は洗浄パツトもしくは浴室
用マツトの如きスポンジをベースとする複合体
(composites)に使用するセルロースフオームを
ポリウレタンフオームで代替することはスポンジ
工業の最終目標であつた。一般に、十分有用に親
水性である先行技術のポリウレタンフオームはそ
れらがたとえば75〜100容量%より多い程度湿つ
ている場合大巾に膨潤する傾向がある。それらは
ゆつくりと且つ不均一に乾燥してそれらが乾燥す
るにつれてカール又はしわ寄りを生じる。この特
性は家庭スポンジ用途には好ましくはない。フロ
ツクド壁カバー(flocked wall coverings)に対
する代替物としてポリウレタンフオームを使用す
ることが提唱された。しかしながら、これらのフ
オーム及び得られるバツクリング(buckling)の
カール及びしわ寄りを生じるという性質の点から
みて、これらのフオームは、フロツクド壁カバー
用代替物として使用するのに適していない。 米国特許第3806474号においては、親水性ポリ
エステルウレタンフオームが開示されている。し
かしながら、このフオームは急速に完全湿潤
(wet out)せず清浄な表面が得られるようにふ
き取り(wiping)をしない。 米国特許第4160076号において、親水性ポリウ
レタンをベースとする疑似天然スポンジが開示さ
れている。しかしながら、これが天然スポンジに
疑似するとしても、それらが湿潤すると大に膨潤
するというポリウレタンスポンジの問題を依然と
して有する。 常用のポリウレタンフオームは、メチレン−ビ
ス(フエニルイソシアネート)であるMDIから
つくられた。これらのフオームMDIが結晶性を
付与するため硬質又は半軟質である。 それらはMDIそれ自体が疎水性である故に一
般に疎水性である。英国特許第874430号におい
て、柔軟なポリウレタンフオームは、少なくとも
二つのヒドロキシル基を有するポリエーテルポリ
オールと、ジアリールメタンジイソシアネート及
び2より大きい官能性を有するポリイソシアネー
ト5〜10重量%から成るポリイソシアネート混合
物との少量の水の存在下における反応によつて製
造される。触媒は任意の態様において使用するこ
とができる。これらのフオームは親水性ではなく
且つ、大量のフアイバー、充填剤、防腐剤又は他
の水溶性もしくは水分散性成分をフオーム内に移
送させるのに十分な量の水を使用して製造されな
いことそして任意の触媒の場合に望ましくない触
媒残留物が残存することがあるという欠点を有す
る。 米国特許第4237240号において、高い荷重支持
及び高エネルギー吸収容量を有する柔軟なMDI
をベースとするフオームが、ポリエステルポリオ
ール又はポリエステルポリオール含有率がポリオ
ール混合物の少なくとも60重量%であるポリエス
テルポリオール及びポリエーテルポリオールの混
合物及び少量の水とジフエニルメタンジイソシア
ネートの反応によつてつくられる。特許請求の範
囲に記載の如く、触媒が使用される。これらのフ
オームはフオームにおける望ましくない触媒残留
物を含む上記英国特許第874430号の欠点と同じ欠
点を有し、更にそれらはより高価なポリエステル
ポリオールの使用を必要とする。 英国特許第12090558号において、柔軟な親水性
ポリウレタンフオームは、加水分解安定性が得ら
れるように酸化プロピレンでキヤツプされた酸化
エチレンのブロツク共重合体少なくとも10重量%
を含有するポリエーテルポリオールとポリイソシ
アネートを反応させることによつて製造すること
ができる。この方法は脂肪酸が少なくとも二つの
二価錫塩及び/又は少なくとも一つの三級アミン
を触媒として使用することを必要とする。この方
法によつて製造されたフオーム生成物は親水性で
あるが、少量の水を使用してしかつくられないと
いう欠点を有する。更に、親水性フオーム生成物
を製造するのに疎水性であるMDIを使用すると
いう教示はなく、得られるフオームは望ましくな
い触媒残留物を含有するであろう。 本発明の目的は、良好な水保持及びふき取り安
定性(wiping stability)を有する収縮が15容量
%より少なく、カール発生がなく迅速に乾燥す
る。32.5〜65.0Kg/m3(2〜4lb/ft3)の密度を
有する改良されたポリウレタンフオームを提供す
ることである。 本発明の他の目的は、フロツクド壁カバー又は
種々の他のフオーム用途に対する基質として並び
にスポンジ用として使用できる良好な寸法安定性
を有する改良されたポリウレタンフオームを提供
することである。 これらの目的及び他の目的は本発明の説明が進
行するにつれて明らかとなるであろう。 新規なポリウレタンポリマーは、少なくとも50
重量%のオキシエチレン基を有するポリ(オキシ
C2〜4アルキレン)ジオール、MDIとMDIの誘導
体を含有するイソシアネートの混合物より成る
2.0より大きい官能性を有するジフエニルメタン
ジイソシアネート含有イソシアネート、及び3又
は4のヒドロキシル官能性を有するモノメリツク
ポリオール架橋剤から誘導された。このプレポリ
マーは触媒の不存在下に水と反応してセルロース
スポンジの多くの特性を有する耐久性ポリウレタ
ンスポンジを生成することができる。これらのフ
オームは白色であり、従つて審美学上快いもので
あり、医療及び健康監督用途(medical and
health care applications)にとつて望ましい。 好ましい成分はカーボワツクス1000
(Carbowax1000)の如く80重量%より多くのオ
キシエチレン基を有するジオール、架橋剤として
トリメチロールプロパン(TMOP)及びイソシ
アネートとして、約2.1の官能性を有するアプジ
ヨールポリマーケミカル(Upjohn Polymer
Chemicals)のイソシアネート生成物をベースと
する、以後MDIと称するメチレン−ビス(フエ
ニルイソシアネート)であるイソネート143L
(isocyamate Isonate143L)を含む。 好ましい処法においては、ユニオンカーバイド
のポリ(オキシエチレン)ジオール生成物である
カーボワツクス(Carbowax)が最終生成物に水
吸収特性を付与するように使用される。上記好ま
しいTMOPが加えられて架橋剤としてのその作
用によつてフオーム生成物に強度を与える。ジオ
ール(カーボワツクスの如き)対モノメリツクポ
リオール架橋剤(TMOPの如き)のモル比がほ
ぼ4:1乃至8:1好ましくは約6:1の範囲に
あることは重要である。同様に、プレポリマーに
おけるイソシアネート当量対ヒドロキシ当量の比
は約3〜4:1、好ましくは3.3〜3.7:1の範囲
にあるべきである。 イソシアネート含有生成物は全体のプレポリマ
ーの50重量%より多くするべきであり、それは
2.0より大きい官能性を有するべきである。これ
は単一のイソシアネートのみとして2.0にすぎな
い官能性を有する純粋なMDIを排除するのであ
ろう。好ましいイソシアネート源としてのイソネ
ート143Lの使用は望ましい。何故ならばそれは
ダイマー、トリマー及び2.0より大きい水準まで
官能性を増加させ、且つプレポリマーの貯蔵安定
性並びにフオームの強度及び寸法安定性に貢献す
ると考えられるカルボジイミド成分を含有するか
らである。 遊離MDIの実際の含有率は、官能性が2.0より
大きい限りこのイソシアネート含有生成物におい
て上下に調節することができる。たとえば、追加
の純粋なMDIを加えることができる。 スポンジの耐久性を更に改良するために、約10
%又はそれ以下の量の相対的に短い約1.27cm(1/
2インチ)又はそれ以下のフアイバを水性懸濁液
に加える。好ましいフアイバーはポリエステルフ
アイバーである。フオーム形成機械を通して混合
物をポンプ送りできるように、増粘剤又は懸濁剤
を水性相に加えることができる。たとえば、高分
子量アクリル酸重合体であるカルボポール941を
加えることができ、それは水酸化アンモニウムの
如き塩基によつてPH7の水準に中和することがで
きる。 スポンジフオームは水とプレポリマーを好まし
くは両者を加熱しながら反応させることによつて
つくられる。フオーム気泡(foam cell)を制御
するように表面活性剤を水に加えることができ
る。 2.0より大きい官能性を有する好ましいイソシ
アネート含有生成物は、ジフエニルメタンジイソ
シアネート(MDI)及びMDIのイソシアネート
含有誘導体の混合物である。この要件をかなえる
一つの商業的製品はカルボジイミドを形成するよ
うにMDIを反応させることによつて生成される
イソネート143Lであり、この物質は次いで三官
能性環状アダクトを形成するように反応する。
MDI、カルボシイミド及び環状アダクトの混合
物は平衡にある。この混合物は、優勢量の純粋な
ジフエニルメタンジイソシアネートと劣勢量のジ
フエニルメタンジイソシアネートのカルボシイミ
ド及び三官能性環状アダクトを含んでいる。下記
A及びB成分の混合物は143Lシステムを構成す
る。 本明細書に使用される、ジフエニルメタンジイ
ソシアネートの誘導体なる用語は出発物質として
MDIからつくられた生成物を意味する。それは
アダクト、ダイマー及びトリマーを含むであろ
う。それはMDIからつくられないポリメチレン
ポリフエニルイソシアネートの如き物質を含まな
いであろう。 プレポリマーを製造するのに使用されるジオー
ルは少なくとも50重量%オキシエチレン基好まし
くは少なくとも80重量%のオキシエチレン基を有
するポリ(オキシC2〜4アルキレン)ジオールであ
る。かくしてジオールがオキシプロピレン又はオ
キシブチレン又はその混合物を有する場合には、
この最小量のオキシエチレンも又存在しなければ
ならない。好ましいジオールは少なくとも80重量
%のオキシエチレン基を有し、そして製品名カー
ボワツクス下にユニオンカーバイドによつてつく
られた親水性ポリ(オキシエチレン)ジオールで
ある。単一イソシアネート源としてイソネート
143Lを使用する場合には、分子量約1000のカー
ボワツクスが使用することが好ましい。600乃至
1100の分子量を有する他のカーボワツクス処法を
使用することができるが最も好ましい形態は950
乃至1050の分子量を有する。カーボワツクス1000
の商業銘柄を製造する場合に製造されるのはこの
範囲の生成物である。約600より低に分子量型が
使用されるならば、プレポリマーから製造された
得られるスポンジはその親水性を失うであろう。
何故ならばいかなるスポンジ処法も大量の相対的
に疎水性イソネートを必要とするのであろうか
ら。 同様に、1100より高い分子量形態のカーボワツ
クスを使用する場合には、得られるスポンジはそ
の架橋密度及びその寸法安定性及び剛性を大巾に
失なうであろう。 プレポリマーから製造されるべき最終フオーム
生成物に架橋強度を与えるために、モル当り3又
は4ヒドロキシル当量を有する相対的に短い、低
分子量の単量体ポリオールが加えられる。実施例
はトリメチロールエタン、トリメチロールプロパ
ン、グリセロール、トリエタレノールアミン、ペ
ンタエリスリトール又はその混合物である。好ま
しいポリオールは式 を有するトリメチロールプロパン、TMOPであ
る。 プレポリマーを製造するのに、カーボワツクス
の如きジオール対短い架橋ポリオールの比を制御
することも望ましい。一般に、モルは約4:1乃
至8:1の範囲にあるべきであり、好ましい割合
は約6:1である。余りにも多すぎるポリオール
が存在するように割合が余りにも低すぎるなら
ば、プレポリマーから製造された得られるスポン
ジはその親水性を失ないそしてフオームも又貧弱
なフオーム構造を有するであろう。他方、もし割
合がTMOPの如きポリオールが少なく存在する
ように増加するならば、その場合には弱い、砕け
やすいフオームが得られ、これは微細な気泡及び
部分的に閉じた気泡により特徴づけられている。
これらの二つの物質に対して表わされるモル比は
各材料からの存在するヒドロキシ当量の相対的数
を規定する。かくして好ましいジオールカーボワ
ツクス1モル対好ましいポリオールTMOP1モル
の割合では、カーボワツクスはTMOPからの3
当量に対して12当量のヒドロキシルを寄与する。 カーボワツクス1000は、ヒドロキシル基当り
500の当量を有するが、134の分子量を有する
TMOPはヒドロキシル基当り45の当量を有する。
イソネート143LLはヒドロキシル基と組合わすの
に使用されるので、必要とされるイソシアネート
の量はTMOPの量、に対して非常に鋭敏であり、
従つてTMOPの量は組対的に注意深く制御され
る。 反応体におけるイソシアネート対ヒドロキシル
基の割合は3〜4の範囲にあるべきであり、更に
好ましくは約3.3乃至3.7であるべきである。プレ
ポリマーが製造されるとき、ポリイソシアネート
成分の一つのイソシアネート基はヒドロキシル基
と反応して未反応の残留イソシアネート基を残
す。プレポリマーのこれらの遊離イソシアネート
基は水と反応してポリ尿素結合を形成し、分子量
の同時的増加と発泡したスポンジを形成するのを
助長するCO2の放出を伴なう。 イソシアネート含有生成物は、スポンジに必要
な剛性を与えるように50重量%より多くのプレポ
リマーより成るべきである。 成分を反応させてプレポリマーを生成する場合
に、反応が約1時間行なわれた後滴定によつてイ
ソシアネート水準を測定することは有利である。
この続み取り及びその後の滴定から、ヒドロキシ
ル基のすべてがイソシアネートと反応するであろ
う理論的点である水準の下乃至付近にイソシアネ
ート水準を減じるのに必要な追加の反応時間を決
定することができる。反応を更に多く続けすぎる
と、イソシアネート水は更に減じ、その場合には
プレポリマー粘度は増加し、その後プレポリマー
を水と混合することにより困難ならしめる。プレ
ポリマー成分を過剰に反応させることはフオーム
密度を増加させそして得られるフオームの水吸収
性を減じさせる。 フアイバーは、好ましくはフオーム組成物に挿
入するため水性相に加えられて十分な構造剛性を
与える。ポリエステルフアイバーは特に有利であ
り、そしてそれらは約1.27cm(1/2インチ)又は
それ以下の長さに切断することができる。水性懸
濁液に関して、フアイバーは、好ましくは約10重
量%より多くを構成しないけれども種々の量で加
えることができる。何故ならばそのレベルより上
では、懸濁液はポンプ送りするのに余りにも困難
であるからである。 高分子量の懸濁剤又は増粘剤は二つの機能を果
たすように加えられる。第一に、それま、成分を
懸濁状態に保持し、その故に水がフアイバから排
出されず、フアイバは浮上しない。第二には、増
粘剤はフアイバに対する潤滑剤として作用し、そ
の故にそれらはからまらず、脱水せずそして混合
ポンプを通つて進むとき詰まらせる(jam up)。
増粘剤の例はポリオツクスWSR(Polyox
WSR)、ナトロゾル(Natrosol)、キサンタンゲ
ゴム(Xanthan gums)、及び約百万等の高い分
子量を有するダウノセパランAP30(Dow′s
Separan AP30)の如きポリアクリルアミドであ
る。 好ましい懸濁剤又は増粘剤はカルボポール934
(Carbopol934)、カルボポール940(Carbopol940)
及び特にカルボポール941(Carbopol941)の如き
B.F.Goodrich Chemical Co.によつて製造され
たカルボポール樹脂(Carbopol resins)である。
カルボポール樹脂は酸部分(acid moiety)を有
するアクリル酸ポリマーであるので、水酸化ナト
リウム又はアンモニウムの如き中和剤を加えるこ
とができる。カルボポールに対する中和剤の如き
水酸化アンモニウムを加えると、水性相の粘度の
有利な増加がある。水酸化アンモニウムはカルボ
ポールより安価であるの同じ量の増粘を有するよ
り経済的処法をつくることができ、これはより少
ないカルボポールを使用する。 懸濁剤又は増粘剤の一部は表面活性特性を有す
ることができ、故にそれらは得られるスポンジの
気泡寸法を制御する表面活性剤システムの一部で
あることもできる。 表面活性剤は、正しい気泡寸法、形状を有し、
潰れ(collapse)又は裂け目(splits)のない良
好な外観を有するフオームを与えるように選ばれ
る。ポリウレタンフオームに有用であることが知
られている表面活性剤をこの場合に使用すること
ができる。好ましい表面活性剤の例はミシガン
州、ワイアンドツト(Wyandotte、Michigan)
のBASFワイアンドツト社社(BASF
Wyandotte Corp)によつて製造されたプルロニ
ツクポリオール(Pluronic Polyol)表面活性剤
の如きオキシエチレン及びオキシプロピレンのブ
ロツク共重合体である。好ましい表面活性剤はプ
ルロニツクL−62(Pluronic L−62)である。 ポリウレタンフオームを製造する際に、好まし
い工程はほぼ等量の水性懸濁液をプレポリマー混
合物と共に加え、次いで二つを相互に混合するこ
とである。水性懸濁液の組成はプレポリマー樹脂
100部を基準として表わすこともできる。かくし
て樹脂100部当り水100部は100phr水と書かれる。
プレポリマー混合物対水性懸濁液の量の割合は広
い範囲にわたつて変えることができる。しかしな
がら、もし水性懸濁液の量が余りにも大きけれ
ば、得られるフオームの強度は低下する。他方も
し水性懸濁液の量が余りにも減少すると水性懸濁
液を介して供給されるホフアイバ及び充填剤を十
分に加えることは不可能であろう。 プレポリマーを発泡させる好ましい方法は水性
懸濁液、たとえばプルロニツクL−62表面活性剤
の2%溶液及びプレポリマーを約35℃の温度に加
熱することである。これらは水性懸濁液約100重
量部対プレポリマー約80重量部の割合で一緒に注
ぎ又はポンプで送り込み、ドリルモータに取付け
られたブレードの如き機械的撹拌機によつて15〜
30秒までの間ただちに撹拌する。この時間の長さ
は完全な混合を可能とするが認め得る程度の化学
反応が起こさせない。この混合物は金型にただち
に注がれ、金型においてフオーム生成物の膨らみ
(rising)及び硬化(curing)が起こる。 添加されるフアイバー、願料、増粘に依存し
て、最善の表面活性剤はL−520(Union
Carbide)の如き高度に疎水性シリコン型又は他
のシリコーン表面活性剤からBrij−58(ICI−
America)又ICIの他のBrij、Span又はTween製
品の如き非常に親水性タイプまで変えることがで
きる。一般用途に対してプルロニツクス、特にL
−62、L−72、L−92、P−75又はP−85
(BASF−Wyandotte)の如き非イオン性表面活
性剤が好ましい。これらの表面活性剤の使用はポ
リウレタンフオーム製品の処法における当業者に
とつてはなじみ深いものであろう。 これらのフオームは発泡の条件に依存して、米
国特許第4160076号に開示されたSEASPONGER
と同様な有利な構造を有することができる。その
スポンジはセルロース性スポンジの外観及びふき
取り特性を有する。それは直径が数ミリメートル
である大きい気泡(細孔)を有するがこれらの気
泡の壁は多数のピンホールが開いている。これ
は、厚い気泡壁であるが開口が毛細管作用によつ
て水を吸上げそして吸収するすぐれた能力の故に
高度の強度及び剛性をスポンジに与える。それ
は、微細気泡(fine−celled)(滑らか)又は網状
(reticulated)であると等級づけられる他の柔軟
なウレタンフオームとは異なる。網状フオームは
それらが繊維状外観を有するように気泡膜の大部
分は除去されている。それらは炉及び空気調和機
におけるフイルタとして使用される。SEA
SPONGEフオーム及び本発明のフオームは、
対照的に無傷のしかし穴の開いた気泡膜を有す
る。これは市場でのなじみ深いポリウレタンスポ
ンジとも異なる。何故ならばそれらは重合体それ
自体の中へと水を吸収しそして乾燥状態でふきと
りをするからである。 本発明の基本的観点を述べてきたが、下記実施
例によりその特定の態様を説明する。 スポンジを評価するのに使用される試験 下記試験方法を使用する。試験すべきすべての
フオーム試料を乾燥状態で均一な2.54cm×7.62cm
×12.7cm(1″×3″×5″)寸法に切断して、そして
105±5℃で水分を含まない一定重量に乾燥する。
試料の重量はほぼ0.1グラムである。10個の代表
的試料の群を試験に使用した。 A 乾燥状態からの完全湿潤時間(Wet−Out
time) 水を満たしたパンの中に、十分に乾燥したフ
オームを表面に浮上させる。全試料が湿潤す
る、即ち水が現われ、そして試料の全頂部表面
を湿潤するのに必要な時間を秒で記録する。 B 湿潤状態からの完全湿潤時間 フオームは完全に湿潤され、そして洗浄絞り
機(washing machine wringer)を通過して
均一な湿り気を得る。湿つたフオームは水を満
たしたパンの表面に浮上する。全試料が完成に
湿潤するのに必要な時間は0.1秒と記録される。 C 洗浄機耐久性の決定 2.54cm×7.62cm×12.7cm(1″×3″×5″)試料
を105℃±5℃で1時間乾燥した後、その重量
を±0.02グラムまで秤る。メイタグタイプ
(Maytag type)においては、水を満たした鉛
直方向洗浄機に48個の試料を入れ、そして72時
間撹拌する。試料を乾燥し、再び重量を測定す
る。 重量%損失=(始めの乾燥重量−最終乾燥重量)×10
0/始めの乾燥重量 たとえフオームが72時間の期間一つのピース
にて存続しないとしても、この試験は非常に厳
しい試験であるのでスポンジとしての使用又は
他のフオーム用途に対しては満足すべきもので
あり得る。もしスポンジが72時間の期間存続し
ないならば、結果は目に見える劣化が観察され
る観測期間を時間で記録する。 D 引裂強度の決定 2.54cm×7.62cm×12.7cm(1″×3″×5″))試料
を6.35cm(2−1/2″)の距離で2.54cm×7.62cm
(1″×3″)面において裂く。スコツトテスター、
モデルJ−1(Scott Tester、Model J−1)
(又は均等物)のジヨウを上部ジヨウ及び下部
ジヨウ間の1インチ開口に設定する。裂け目区
域の一つをスコツトテスタのジヨウの各々にク
ランプする。デスターを作動し、引裂抵抗をポ
ンドで記録する。 E 破断応力の決定 スポンジ又は同様な材料を試験するためのジ
ヨウを備えたインストロンテスタ(Instron
Tester)を使用して靭性(tenacity)を決定す
る。インストロンテスタのジヨウを上部ジヨウ
及び下部ジヨウ間の2.54cm(1インチ)開口に
設定する。各ジヨウにおける7.62cm(3イン
チ)寸法をクランプし、そしてテスタを作動す
る。靭性をポンドで記録する。この値を試料と
接触しているジヨウの巾で靭性を割ることによ
りKg/m3(ポンド/平方インチ)に転化する。 F 空気透過性の決定 使用される試験装置は管の端部上に位置した
試料の部分によつて管に接続されたフアンから
成る。スポンジの上流側の空気圧を測定する。
空気ゲージ圧はもし材料が不浸透性であるなら
ば続みが0.60であるように校正される。もし続
みがゼロであるならば非常に高い多孔性と非常
に開放した気泡構造を示しスポンジを横切る圧
力降下は殆んどない。 G 弾性率 これは1%伸びにおいて応力−歪曲線から測
定する。 実施例 1(参考例) この実施例は本発明に従つて使用されるプレポ
リマーの製造を説明する。 カーボワツクス1000(412g、0.4モル)及びト
リメチロールプロパン(9.05g、0.0675モル)の
混合物を〜0.003気圧(2トル)の減圧下に70℃
で2時間加熱することによつて乾燥した。乾燥
し、脱ガスしたポリオール混合物にイソネート
143L(3.55当量のイソシアネート)507.5gを加え
た。温度を2−1/2時間70℃に保持し、この時間
の後生成物のイソシアネート含有率はグラム当り
2.67ミリ当量であることが見出された。それは25
℃における19000cpの初期粘度を有していた。80
℃での2週間の貯蔵試験の後粘度は30000cpにし
か増加しなかつた。 実施例 2 この実施例は実施例1のプレポリマーを使用す
る本発明に従うフオームの製造を説明する。ビー
カーに35℃に加熱したプレポリマー700g及び3
℃に加熱され、そしてプルロニツクL−62、ワイ
アンドツト社の非イオン性表面活性剤14gを含有
する水溶液686gを加えた。それらをドリルモー
タで15秒一緒に撹拌し、次いで金型に注いだ。乾
燥したフオーム生成物は立方メートル当り
34.05kg(立方フイート当り2.1ポンド)の密度を
有していた。 ほぼ2.54cm×7.62cm×13.97cm(1″×3″×5−1/
2″)の寸法を有するスポンジをフオームブロツク
から切断した。水で飽和すると、その重量の8〜
9倍の水をしたたり落ちることなく保持し、容量
は275.35cm3から308.13cm3(16.8立方インチから
18.8立方インチ)にしか増加しなかつた(12%増
加)。手で絞ると、その乾燥重量の約90%を除い
てすべての水を放出した。それは同じ寸法のセル
ローススポンジに似た外観及びふき取り特性を有
していた。 実施例 3(参考例) このプレポリマーは生成物がグラム当り2.61ミ
リ当量のイソシアネート含有率持つた後反応を停
止したことを除いて実施例1と同じ反応体及び条
件を使用して製造した。 実施例 4(参考例) このプレポリマーは、生成物がグラム当り2.70
ミリ当量のイソシアネート含有率を持つた後反応
を停止したことを除いて実施例1と同じ反応体及
び条件を使用して製造した。 実施例 5及び6 これらの実施例は実施例3及び4のプレポリマ
ーを使用すること及び強化フアイバを加えること
の効果を説明する。 実施例5において、実施例3のプレポリマー
700gを水686g及び表面活性剤プルロニツクL−
62 14gを含有する水溶液と混合した。 実施例6において、実施例4のプレポリマー
700gを水683.2g、表面活性剤プルロニツクL−
62 14g、バージニア州のウエバー市(Weber
City Virginia)のミニフアイバー社(Mini
Fibers、Inc)によつて製造された1.27cm(1/2イ
ンチ)フアイバである35gのポリエステルフアイ
バ2、水酸化アンモニウムの33%溶液7.0gで中
和された増粘剤カルボポール941 2.8gを含有す
る水溶液と混合した。結果を表1に記載する。
The present invention relates to sponges that can be made from polyurethane repolymers that have the general appearance and wiping properties of cellulose sponges with minimal swelling when wet and non-curling properties during drying. It has been a goal of the sponge industry to replace cellulose foam with polyurethane foam in sponge-based composites such as wiping sponges or cleaning pads or bath mats. In general, prior art polyurethane foams that are sufficiently hydrophilic to be useful tend to swell significantly when they are wetted by more than, for example, 75-100% by volume. They dry slowly and unevenly and curl or wrinkle as they dry. This characteristic is not desirable for household sponge applications. The use of polyurethane foam as an alternative to flocked wall coverings has been proposed. However, in view of the curling and wrinkling nature of these foams and the resulting buckling, these foams are not suitable for use as replacements for flocked wall coverings. In US Pat. No. 3,806,474 a hydrophilic polyester urethane foam is disclosed. However, this foam does not wet out quickly and does not wipe to obtain a clean surface. In US Pat. No. 4,160,076 a pseudo-natural sponge based on hydrophilic polyurethane is disclosed. However, even though this simulates a natural sponge, it still has the problem of polyurethane sponges that they swell a lot when wet. A commonly used polyurethane foam is made from MDI, which is methylene-bis(phenylisocyanate). These forms MDI are hard or semi-soft due to their crystallinity. They are generally hydrophobic since MDI itself is hydrophobic. In British Patent No. 874430, a flexible polyurethane foam is made of a polyisocyanate mixture consisting of a polyether polyol having at least two hydroxyl groups and a diarylmethane diisocyanate and 5 to 10% by weight of a polyisocyanate with a functionality greater than 2. Produced by reaction in the presence of small amounts of water. Catalysts can be used in any embodiment. These foams are not hydrophilic and are not manufactured using sufficient amounts of water to transport large amounts of fibers, fillers, preservatives, or other water-soluble or water-dispersible ingredients into the foam; The disadvantage with any catalyst is that undesirable catalyst residues may remain. In U.S. Pat. No. 4,237,240, a flexible MDI with high load bearing and high energy absorption capacity
A foam based on is made by reacting diphenylmethane diisocyanate with a polyester polyol or a mixture of polyester polyols and polyether polyols in which the polyester polyol content is at least 60% by weight of the polyol mixture and a small amount of water. A catalyst is used as described in the claims. These foams have the same drawbacks as that of GB 874,430, including undesirable catalyst residues in the foam, and furthermore they require the use of more expensive polyester polyols. In British Patent No. 12090558, a flexible hydrophilic polyurethane foam is made of at least 10% by weight of a block copolymer of ethylene oxide capped with propylene oxide to provide hydrolytic stability.
It can be produced by reacting a polyether polyol containing polyisocyanate. This method requires that the fatty acid be catalyzed by at least two divalent tin salts and/or at least one tertiary amine. The foam products produced by this method are hydrophilic, but have the disadvantage that they can only be made using small amounts of water. Furthermore, there is no teaching of using MDI, which is hydrophobic, to produce hydrophilic foam products, and the resulting foam would contain undesirable catalyst residues. The object of the present invention is to have a shrinkage of less than 15% by volume with good water retention and wiping stability, dry quickly without curling. An object of the present invention is to provide an improved polyurethane foam having a density of 32.5 to 65.0 kg/m 3 (2 to 4 lb/ft 3 ). Another object of the present invention is to provide an improved polyurethane foam having good dimensional stability that can be used as a substrate for flocked wall coverings or various other foam applications as well as for sponge applications. These and other objects will become apparent as the description of the invention proceeds. The novel polyurethane polymer has at least 50
Poly(oxyethylene) with oxyethylene groups in weight%
C 2-4 alkylene) diol, consisting of a mixture of isocyanates containing MDI and derivatives of MDI
Diphenylmethane diisocyanate-containing isocyanates with a functionality greater than 2.0 and monomeric polyol crosslinkers with a hydroxyl functionality of 3 or 4 were derived. This prepolymer can be reacted with water in the absence of a catalyst to produce a durable polyurethane sponge that has many of the properties of cellulose sponge. These foams are white in color and are therefore aesthetically pleasing and suitable for medical and health supervision applications.
desirable for health care applications). Preferred ingredient is Carbo Wax 1000
(Carbowax 1000), trimethylolpropane (TMOP) as a crosslinking agent and upjohn polymer chemical (Upjohn Polymer) with a functionality of about 2.1 as an isocyanate.
Isonate 143L, a methylene-bis(phenyl isocyanate), hereinafter referred to as MDI, based on the isocyanate products of
(isocyamate Isonate143L). In a preferred process, Union Carbide's poly(oxyethylene) diol product, Carbowax, is used to impart water absorption properties to the final product. The preferred TMOP is added to impart strength to the foam product through its action as a crosslinking agent. It is important that the molar ratio of diol (such as Carbowax) to monomeric polyol crosslinker (such as TMOP) is in the range of approximately 4:1 to 8:1, preferably about 6:1. Similarly, the ratio of isocyanate equivalents to hydroxy equivalents in the prepolymer should be in the range of about 3 to 4:1, preferably 3.3 to 3.7:1. The isocyanate-containing product should be more than 50% by weight of the total prepolymer;
Should have a sensuality greater than 2.0. This would exclude pure MDI with a functionality of only 2.0 as only a single isocyanate. The use of Isonate 143L as the preferred isocyanate source is desirable. This is because it contains dimers, trimers, and a carbodiimide component that increases functionality to levels greater than 2.0 and is believed to contribute to the storage stability of the prepolymer and the strength and dimensional stability of the foam. The actual content of free MDI can be adjusted up or down in this isocyanate-containing product as long as the functionality is greater than 2.0. For example, you can add additional pure MDI. To further improve the durability of the sponge, approx.
% or less relatively short approximately 1.27 cm (1/
2 inches) or less of fiber is added to the aqueous suspension. The preferred fiber is polyester fiber. Thickening or suspending agents can be added to the aqueous phase to allow the mixture to be pumped through a foaming machine. For example, Carbopol 941, a high molecular weight acrylic acid polymer, can be added, which can be neutralized to a pH level of 7 with a base such as ammonium hydroxide. Sponge foam is made by reacting water and a prepolymer, preferably while heating both. Surfactants can be added to the water to control foam cells. Preferred isocyanate-containing products with functionality greater than 2.0 are mixtures of diphenylmethane diisocyanate (MDI) and isocyanate-containing derivatives of MDI. One commercial product that meets this requirement is isonate 143L, which is produced by reacting MDI to form a carbodiimide, which material is then reacted to form a trifunctional cyclic adduct.
The mixture of MDI, carbosiimide and cyclic adduct is in equilibrium. The mixture contains a predominant amount of pure diphenylmethane diisocyanate and a minor amount of the carbosiimide and trifunctional cyclic adduct of diphenylmethane diisocyanate. The mixture of components A and B below constitutes the 143L system. As used herein, the term derivatives of diphenylmethane diisocyanate refers to
Refers to products made from MDI. It will include adducts, dimers and trimers. It will not contain materials such as polymethylene polyphenyl isocyanate that are not made from MDI. The diol used to prepare the prepolymer is a poly( oxyC2-4 alkylene) diol having at least 50% by weight oxyethylene groups, preferably at least 80% by weight oxyethylene groups. Thus, if the diol comprises oxypropylene or oxybutylene or mixtures thereof:
This minimum amount of oxyethylene must also be present. Preferred diols are hydrophilic poly(oxyethylene) diols having at least 80% by weight oxyethylene groups and made by Union Carbide under the product name Carbowax. Isonates as a single isocyanate source
When using 143L, it is preferable to use a carbo wax with a molecular weight of about 1000. 600~
Although other carbo wax formulations with a molecular weight of 1100 can be used, the most preferred form is 950.
It has a molecular weight of 1050 to 1050. carbo wax 1000
It is this range of products that is produced when producing commercial grades of. If a molecular weight type lower than about 600 is used, the resulting sponge made from the prepolymer will lose its hydrophilicity.
This is because any sponge treatment would require large amounts of relatively hydrophobic isonates. Similarly, if a molecular weight form higher than 1100 is used, the resulting sponge will significantly lose its crosslink density and its dimensional stability and stiffness. Relatively short, low molecular weight monomeric polyols having 3 or 4 hydroxyl equivalents per mole are added to provide crosslinking strength to the final foam product to be produced from the prepolymer. Examples are trimethylolethane, trimethylolpropane, glycerol, triethanolamine, pentaerythritol or mixtures thereof. Preferred polyols have the formula is trimethylolpropane, TMOP. It is also desirable to control the ratio of diols such as carbowaxes to short crosslinked polyols in making the prepolymers. Generally, the moles should be in the range of about 4:1 to 8:1, with a preferred ratio of about 6:1. If the proportion is too low such that too much polyol is present, the resulting sponge made from the prepolymer will not lose its hydrophilicity and the foam will also have poor foam structure. On the other hand, if the proportion is increased such that less polyol such as TMOP is present, then a weak, brittle foam is obtained, which is characterized by fine and partially closed cells. There is.
The molar ratio expressed for these two materials defines the relative number of hydroxy equivalents present from each material. Thus, in the ratio of 1 mole of the preferred diol carbowax to 1 mole of the preferred polyol TMOP, the carbowax is
contributes 12 equivalents of hydroxyl to the equivalent weight. Carbo Wax 1000 is based on hydroxyl group.
has an equivalent weight of 500 but has a molecular weight of 134
TMOP has an equivalent weight of 45 per hydroxyl group.
Since isonate 143LL is used in combination with hydroxyl groups, the amount of isocyanate required is very sensitive to the amount of TMOP,
The amount of TMOP is therefore carefully controlled in pairs. The ratio of isocyanate to hydroxyl groups in the reactants should be in the range of 3 to 4, more preferably about 3.3 to 3.7. When the prepolymer is prepared, one isocyanate group of the polyisocyanate component reacts with the hydroxyl groups leaving unreacted residual isocyanate groups. These free isocyanate groups of the prepolymer react with water to form polyurea bonds, with a concomitant increase in molecular weight and the release of CO2 , which facilitates the formation of a foamed sponge. The isocyanate-containing product should consist of more than 50% by weight of prepolymer to give the sponge the necessary stiffness. When reacting the components to form a prepolymer, it is advantageous to measure the isocyanate level by titration after the reaction has been carried out for about one hour.
From this follow-up and subsequent titration, it is possible to determine the additional reaction time required to reduce the isocyanate level below or near the theoretical point at which all of the hydroxyl groups would react with the isocyanate. can. If the reaction continues too much, the isocyanate water is further reduced, in which case the prepolymer viscosity increases, making it more difficult to subsequently mix the prepolymer with water. Overreacting the prepolymer components increases the foam density and reduces the water absorption of the resulting foam. The fibers are preferably added to the aqueous phase for insertion into the foam composition to provide sufficient structural rigidity. Polyester fibers are particularly advantageous, and they can be cut to lengths of about 1/2 inch or less. For aqueous suspensions, the fibers can be added in varying amounts, although preferably they constitute no more than about 10% by weight. This is because above that level the suspension is too difficult to pump. High molecular weight suspending or thickening agents are added to serve two functions. First, it keeps the ingredients in suspension so that water does not drain out of the fibers and the fibers do not float. Second, the thickener acts as a lubricant to the fibers so they do not tangle, dehydrate and jam up as they pass through the mixing pump.
An example of a thickener is Polyox WSR (Polyox
WSR), Natrosol, Xanthan gums, and Dow's
Polyacrylamide such as Separan AP30). A preferred suspending or thickening agent is Carbopol 934
(Carbopol934), Carbopol 940 (Carbopol940)
and especially Carbopol941
Carbopol resins manufactured by BFGoodrich Chemical Co.
Since Carbopol resins are acrylic acid polymers with acid moieties, neutralizing agents such as sodium or ammonium hydroxide can be added. There is an advantageous increase in the viscosity of the aqueous phase when adding ammonium hydroxide as a neutralizing agent for carbopol. Ammonium hydroxide is cheaper than carbopol and can create a more economical formulation with the same amount of thickening, which uses less carbopol. Some of the suspending agents or thickeners may have surface-active properties, so they may also be part of a surfactant system that controls the cell size of the resulting sponge. The surfactant has the correct cell size, shape,
It is chosen to give a form with good appearance without collapse or splits. Surfactants known to be useful with polyurethane foams can be used in this case. An example of a preferred surfactant is Wyandotte, Michigan.
BASF Wyandot Co., Ltd. (BASF
Pluronic Polyol surfactants manufactured by Wyandotte Corp. are block copolymers of oxyethylene and oxypropylene. A preferred surfactant is Pluronic L-62. In producing polyurethane foams, the preferred process is to add approximately equal amounts of the aqueous suspension with the prepolymer mixture and then mix the two together. The composition of the aqueous suspension is a prepolymer resin
It can also be expressed based on 100 copies. Thus, 100 parts water per 100 parts resin is written as 100 phr water.
The ratio of amounts of prepolymer mixture to aqueous suspension can vary over a wide range. However, if the amount of aqueous suspension is too large, the strength of the resulting foam will be reduced. On the other hand, if the amount of aqueous suspension is reduced too much, it will not be possible to fully add the fibers and fillers supplied via the aqueous suspension. A preferred method of foaming the prepolymer is to heat an aqueous suspension, such as a 2% solution of Pluronic L-62 surfactant, and the prepolymer to a temperature of about 35°C. These are poured or pumped together in a ratio of about 100 parts by weight of aqueous suspension to about 80 parts by weight of prepolymer and are mixed with a mechanical agitator, such as a blade attached to a drill motor, for 15 to 10 minutes.
Stir immediately for up to 30 seconds. This length of time allows complete mixing but does not allow any appreciable chemical reaction to occur. This mixture is immediately poured into a mold, where rising and curing of the foam product occurs. Depending on the fibers added, application materials, and thickening, the best surfactant is L-520 (Union
from highly hydrophobic silicone type or other silicone surfactants such as Brij-58 (ICI-
America) or even highly hydrophilic types such as ICI's other Brij, Span or Tween products. Pluronics for general use, especially L
-62, L-72, L-92, P-75 or P-85
Nonionic surfactants such as (BASF-Wyandotte) are preferred. The use of these surfactants will be familiar to those skilled in the art of formulating polyurethane foam products. Depending on the foaming conditions, these foams can be
can have a similar advantageous structure. The sponge has the appearance and wiping properties of a cellulosic sponge. It has large cells (pores) several millimeters in diameter, but the walls of these cells are perforated with numerous pinholes. This gives the sponge a high degree of strength and stiffness due to the thick cell walls but excellent ability of the openings to wick and absorb water by capillary action. It differs from other flexible urethane foams that are graded as fine-celled (smooth) or reticulated. The reticulated foams have most of the cell membrane removed so that they have a fibrous appearance. They are used as filters in furnaces and air conditioners. SEA
The SPONGE foam and the foam of the present invention are
In contrast, it has an intact but perforated cell membrane. This is different from the familiar polyurethane sponges on the market. This is because they absorb water into the polymer itself and wipe dry. Having described the basic aspects of the invention, the following examples illustrate specific aspects thereof. Tests Used to Evaluate Sponges The following test methods are used. All foam samples to be tested are dry and uniform 2.54 cm x 7.62 cm.
Cut to x12.7cm (1″ x 3″ x 5″) dimensions, and
Dry at 105±5°C to a constant weight without moisture.
The weight of the sample is approximately 0.1 grams. A group of 10 representative samples were used for testing. A Wet-Out time from dry state
time) In a pan filled with water, float the thoroughly dry foam to the surface. The time required for the entire sample to become wet, ie, for water to appear and wet the entire top surface of the sample, is recorded in seconds. B. Complete wetting time from wet condition The foam is fully wetted and passed through a washing machine wringer to obtain uniform wetness. The wet foam rises to the surface of the water-filled pan. The time required for complete wetting of the entire sample is recorded as 0.1 seconds. C. Determination of Washer Durability After drying a 2.54cm x 7.62cm x 12.7cm (1″ x 3″ x 5″) sample at 105°C ± 5°C for 1 hour, weigh it to the nearest ±0.02 grams. Maytag For the Maytag type, place 48 samples in a vertical washer filled with water and stir for 72 hours. Dry the samples and weigh again. Weight % loss = (initial dry weight - final dry weight) x 10
0/Initial Dry Weight This test is very demanding and should not be considered satisfactory for use as a sponge or for other foam applications, even though the foam will not last in one piece for a period of 72 hours. could be. If the sponge does not persist for a period of 72 hours, the results record the observation period in hours during which visible deterioration is observed. D. Determination of Tear Strength 2.54cm x 7.62cm x 12.7cm (1″ x 3″ x 5″) sample at a distance of 6.35cm (2-1/2″)
Tear at the (1″ x 3″) plane. Scotto tester,
Model J-1 (Scott Tester, Model J-1)
(or equivalent) with a 1 inch opening between the upper and lower jaws. Clamp one of the tear areas to each of the jaws of the Scott tester. Activate the Destar and record the tear resistance in pounds. E. Determination of breaking stress An Instron tester equipped with an instrument for testing sponges or similar materials.
Determine tenacity using a tester. Set the Instron tester's jaws to a 2.54 cm (1 inch) opening between the upper and lower jaws. Clamp the 7.62 cm (3 inch) dimension in each tube and activate the tester. Record toughness in pounds. Convert this value to kg/m 3 (pounds per square inch) by dividing the toughness by the width of the tube in contact with the sample. F. Determination of air permeability The test apparatus used consists of a fan connected to the tube by a part of the sample located on the end of the tube. Measure the air pressure upstream of the sponge.
Air gauge pressure is calibrated to continue to be 0.60 if the material is impermeable. If the continuation is zero, it indicates a very high porosity and a very open cell structure with very little pressure drop across the sponge. G Modulus of Elasticity This is measured from the stress-strain curve at 1% elongation. Example 1 (Reference Example) This example describes the preparation of a prepolymer used according to the invention. A mixture of Carbo Wax 1000 (412 g, 0.4 mol) and trimethylolpropane (9.05 g, 0.0675 mol) was heated at 70°C under a vacuum of ~0.003 atm (2 Torr).
It was dried by heating for 2 hours. Isonate into dry and degassed polyol mixture
507.5 g of 143 L (3.55 equivalents of isocyanate) was added. The temperature was held at 70°C for 2-1/2 hours and after this time the isocyanate content of the product per gram
It was found to be 2.67 meq. That's 25
It had an initial viscosity of 19000 cp at °C. 80
After a two week storage test at 0.degree. C. the viscosity increased only to 30,000 cp. Example 2 This example describes the preparation of a foam according to the invention using the prepolymer of Example 1. 700g of prepolymer heated to 35℃ in a beaker and 3
686 g of an aqueous solution containing 14 g of Pluronik L-62, a nonionic surfactant from Wyandot Co., was added. They were stirred together with a drill motor for 15 seconds and then poured into molds. Dry foam product per cubic meter
It had a density of 34.05 kg (2.1 pounds per cubic foot). Approximately 2.54cm x 7.62cm x 13.97cm (1″ x 3″ x 5-1/
A sponge with dimensions of 2") was cut from the foam block. When saturated with water, the
Holds 9x more water without dripping, capacity ranges from 275.35cm3 to 308.13cm3 (16.8 cubic inches)
18.8 cubic inches) (12% increase). When squeezed by hand, it released all but about 90% of its dry weight. It had a similar appearance and wiping properties to a cellulose sponge of the same dimensions. Example 3 (Reference Example) This prepolymer was prepared using the same reactants and conditions as Example 1, except that the reaction was stopped after the product had an isocyanate content of 2.61 milliequivalents per gram. Example 4 (Reference Example) This prepolymer has a product of 2.70 g/g.
It was prepared using the same reactants and conditions as Example 1, except that the reaction was stopped after having milliequivalent isocyanate content. Examples 5 and 6 These examples illustrate the effect of using the prepolymers of Examples 3 and 4 and adding reinforcing fibers. In Example 5, the prepolymer of Example 3
700g of water and 686g of surfactant Pluronic L-
62 was mixed with an aqueous solution containing 14 g. In Example 6, the prepolymer of Example 4
700g, water 683.2g, surfactant Pluronic L-
62 14g, Weber, Virginia
Mini Fiber Co., Ltd. (City Virginia)
35 g of Polyester Fiber 2, a 1.27 cm (1/2 inch) fiber manufactured by Fibers, Inc., 2.8 g of the thickener Carbopol 941 neutralized with 7.0 g of a 33% solution of ammonium hydroxide. mixed with the containing aqueous solution. The results are listed in Table 1.

【表】 実施例5の生成物は水と水性相からの表面活性
剤のみ含有していた。これらのスポンジは異常な
性質を有していた。それらは輝白色と十分に発達
した(developed)均一なSEA SPONGE 型構
造を有していた。密度は34.54Kg/m3(2.13lb/ft
)と云う非常に低い値であつた。このスポンジ
が乾燥すると、それは周囲の条件に依存して剛性
であつてもよいが湿つていると軟質である。初期
の完全乾燥時間は相対的に長いけれども、湿つて
いるときはそれは高度に吸収性である。スボンジ
は大量の水を保持し、十分に洗浄し、十分にふき
取りを行なうことができ、そして適度な洗浄機耐
久値を有する。空気透過性は適度であるが、容量
膨潤は非常に低い。このスポンジは良好な外観及
び表面感触を有する。 実施例6からの試料は、カルボポール941及び
スポンジを製造するのに使用される水性懸濁液中
の5phrフアイバを含有する実施例5のフオーム
の繊維強化体である。このスポンジは非常に激し
い72時間洗浄機試験に0重量%損失で通ることが
できた。湿つた及び乾燥状態に対する引裂強度は
高かつた。非常に良好な空気透過性であつて、開
放気泡構造を示す。気泡構造は実施例5における
フオームとして審美学上快いものと考えられない
かも知れないがこのフオームは十分に洗浄し、そ
して満足できるようにふき取りをする。これは非
常に耐久性であり、そして大きなスポンジであ
る。 実施例 7 この実施例は水に何らの表面活性剤を加えない
スポンジフオームの製造を説明する。 表面活性剤が水中に存在しないことを除いて実
施例2における方法に従つてフオームは製造され
た。得られた親水性フオームは48.64Kg/m3(3
ポンド/立方フイート)の密度を有し、そしてそ
れは、小さくて部分的に閉じた気泡構造の故に微
細なテキストチヤー(finer texture)を有する
ことを除いて実施例2におけるフオームと類似し
ていた。
Table: The product of Example 5 contained only water and surfactant from the aqueous phase. These sponges had unusual properties. They had a bright white color and a well-developed uniform SEA SPONGE type structure. The density is 34.54Kg/ m3 (2.13lb/ft
3 ), which was a very low value. When this sponge is dry, it may be rigid depending on the surrounding conditions, but when wet it is soft. Although the initial drying time is relatively long, it is highly absorbent when wet. Sponges hold large amounts of water, clean well, wipe well, and have reasonable machine durability. Air permeability is moderate, but volume swelling is very low. This sponge has a good appearance and surface feel. The sample from Example 6 is a fiber reinforcement of the foam of Example 5 containing Carbopol 941 and 5 phr fibers in the aqueous suspension used to make the sponge. This sponge was able to pass a very aggressive 72 hour washer test with 0% weight loss. Tear strength for wet and dry conditions was high. It has very good air permeability and exhibits an open cell structure. Although the cellular structure may not be considered aesthetically pleasing as the foam in Example 5, the foam cleans well and wipes satisfactorily. This is very durable and has a large sponge. Example 7 This example describes the production of sponge foam without adding any surfactant to the water. The foam was prepared according to the method in Example 2, except that no surfactant was present in the water. The hydrophilic foam obtained was 48.64Kg/m 3 (3
lb/ft) and was similar to the foam in Example 2 except that it had a finer texture due to the small, partially closed cell structure.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 湿つているとき最小の膨潤を有し、そして乾
燥してもカールを生じない発泡したスポンジであ
つて、 (a) 少なくとも50重量%のオキシエチレン基と多
くても1100の公称数平均分子量とを有し、公称
モル当り2ヒドロキシル当量を有するポリ(オ
キシC2〜4アルキレン)ジオール、 (b) 優勢量の純粋なジフエニルメタンジイソシア
ネートと劣勢量のジフエニルメタンジイソシア
ネートのカルボジイミド及び三官能性環状アダ
クトとの混合物より成る2.0より大きい官能性
を有するジフエニルメタンジイソシアネート含
有イソシアネート生成物、並びに (c) モル当り3又は4ヒドロキシル当量を有する
モノメリツクポリオール架橋剤から誘導され、
該イソシアネート生成物はプレポリマーの50重
量%より多い重量%より成り、 該ジオール及びポリオール架橋剤は4:1乃至
8:1の範囲のモル比で存在し、そして イソシアネート当量対全ヒドロキシル当量の割
合は3:1乃至4:1の範囲にあるプレポリマー
より成る樹脂相と水性相を相互に混合しそして反
応させることにより製造された発泡したスポン
ジ。 2 ポリ(オキシC2〜4アルキレン)ジオールの公
称数平均分子量が600乃至1100であり、ジオール
は少なくとも80重量%のオキシエチレン基を有す
る特許請求の範囲第1項記載の発泡したスポン
ジ。 3 該ポリオール架橋剤、トリメチロールプロパ
ン、トリメチロールエタン、グリセロール、トリ
エタノールアミン、ペンタエリスリトール及びそ
の混合物から成る群より選ばれる特許請求の範囲
第1項記載の発泡したスポンジ。 4 該ポリオール架橋剤がトリメチロールプロパ
ンである特許請求の範囲第3項記載の発泡したス
ポンジ。 5 湿つているとき最小の膨潤を有し、そして乾
燥してもカールを生じない発泡したスポンジであ
つて、 (a) 少なくとも50重量%のオキシエチレン基と多
くても1100の公称数平均分子量とを有し、公称
モル当り2ヒドロキシル当量を有するポリ(オ
キシC2〜4アルキレン)ジオール、 (b) 優勢量の純粋なジフエニルメタンジイソシア
ネートと劣勢量のジフエニルメタンジイソシア
ネートのカルボジイミド及び三官能性環状アダ
クトとの混合物より成る2.0より大きい官能性
を有するジフエニルメタンジイソシアネート含
有イソシアネート生成物、並びに (c) モル当り3又は4ヒドロキシル当量を有する
モノメリツクポリオール架橋剤から誘導され、
該イソシアネート生成物はプレポリマーの50重
量%より多い重量%より成り、 該ジオール及びポリオール架橋剤は4:1乃至
8:1の範囲のモル比で存在し、そして イソシアネート当量対全ヒドロキシル当量の割
合は3:1乃至4:1の範囲にあるプレポリマー
より成る樹脂相と表面活性剤を含有する水性相を
相互に混合しそして反応させることにより製造さ
れた発泡したスポンジ。 6 該表面活性剤が、得られる液体生成物が20重
量%の酸化エチレンを含有するような酸化エチレ
ンで1750の分子量のポリ(オキシプロピレン)を
キヤツプすることによつて製造されたジオールで
ある特許請求の範囲第5記記載の発泡したスポン
ジ。 7 湿つているとき最小の膨潤を有し、そして乾
燥してもカールを生じない発泡したスポンジであ
つて、 (a) 少なくとも50重量%のオキシエチレン基と多
くても1100の公称数平均分子量とを有し、公称
モル当り2ヒドロキシル当量を有するポリ(オ
キシC2〜4アルキレン)ジオール、 (b) 優勢量の純粋なジフエニルメタンジイソシア
ネートと劣勢量のジフエニルメタンジイソシア
ネートのカルボジイミド及び三官能性環状アダ
クトとの混合物より成る2.0より大きい官能性
を有するジフエニルメタンジイソシアネート含
有イソシアネート生成物、並びに (c) モル当り3又は4ヒドロキシル当量を有する
モノメリツクポリオール架橋剤から誘導され、
該イソシアネート生成物はプレポリマーの50重
量%より多い重量%より成り、 該ジオール及びポリオール架橋剤は4:1乃至
8:1の範囲のモル比で存在し、そして イソシアネート当量対全ヒドロキシル当量の割
合は3:1乃至4:1の範囲にあるプレポリマー
より成る樹脂相と強化フアイバを含有する水性相
を相互に混合しそして反応させることにより製造
された発泡したスポンジ。 8 該強化フアイバが1.27cm又はそれより小さい
長さのポリエステルフアイバである特許請求の範
囲第7項記載の発泡したスポンジ。 9 湿つているとき最小の膨潤を有し、そして乾
燥してもカールが生じない発泡したスポンジであ
つて、 (a) 少なくとも50重量%のオキシエチレン基と多
くても1100の公称数平均分子量とを有し、公称
モル当り2ヒドロキシル当量を有するポリ(オ
キシC2〜4アルキレン)ジオール、 (b) 優勢量の純粋なジフエニルメタンジイソシア
ネートと劣勢量のジフエニルメタンジイソシア
ネートのカルボジイミド及び三官能性環状アダ
クトとの混合物より成る2.0より大きい官能性
を有するジフエニルメタンジイソシアネート含
有イソシアネート生成物、並びに (c) モル当り3又は4ヒドロキシル当量を有する
モノメリツクポリオール架橋剤から誘導され、
該イソシアネート生成物はプレポリマーの50重
量%より多い重量%より成り、 該ジオール及びポリオール架橋剤は4:1乃至
8:1の範囲のモル比で存在し、そして イソシアネート当量対全ヒドロキシル当量の割
合は3:1乃至4:1の範囲にあるプレポリマー
より成る樹脂相と増粘剤又は懸濁剤を含有する水
性相を相互に混合しそして反応させることにより
製造された発泡したスポンジ。 10 該増粘剤又は懸濁剤が高分子量ポリカルボ
ン酸である特許請求の範囲第9項記載の発泡した
スポンジ。 11 該ポリカルボン酸が1250000の分子量を有
するポリアクリル酸重合体である特許請求の範囲
第10項記載の発泡したスポンジ。 12 該ポリカルボン酸が中和されている特許請
求の範囲第10項記載の発泡したスポンジ。 13 該ポリカルボン酸が水酸化アンモニウムで
中和されている特許請求の範囲第12項記載の発
泡したスポンジ。
Claims: 1. A foamed sponge that has minimal swelling when wet and does not curl when dry, comprising (a) at least 50% by weight of oxyethylene groups and at most 1100 (b) a predominant amount of pure diphenylmethane diisocyanate and a minor amount of diphenylmethane diisocyanate; a diphenylmethane diisocyanate-containing isocyanate product having a functionality greater than 2.0 consisting of a mixture of a carbodiimide and a trifunctional cyclic adduct; and (c) a monomeric polyol crosslinker having 3 or 4 hydroxyl equivalents per mole. ,
the isocyanate product comprises greater than 50% by weight of the prepolymer, the diol and polyol crosslinkers are present in a molar ratio ranging from 4:1 to 8:1, and the ratio of isocyanate equivalents to total hydroxyl equivalents A foamed sponge made by mixing together and reacting a resin phase and an aqueous phase consisting of a prepolymer ranging from 3:1 to 4:1. 2. The foamed sponge of claim 1, wherein the poly( oxyC2-4 alkylene) diol has a nominal number average molecular weight of 600 to 1100, and the diol has at least 80% by weight of oxyethylene groups. 3. The foamed sponge of claim 1, wherein the polyol crosslinker is selected from the group consisting of trimethylolpropane, trimethylolethane, glycerol, triethanolamine, pentaerythritol and mixtures thereof. 4. The foamed sponge of claim 3, wherein the polyol crosslinking agent is trimethylolpropane. 5. A foamed sponge which has minimal swelling when wet and which does not curl when dry, having (a) at least 50% by weight of oxyethylene groups and a nominal number average molecular weight of at most 1100; (b) a carbodiimide of pure diphenylmethane diisocyanate in a predominant amount and a minor amount of diphenylmethane diisocyanate and a trifunctional cyclic (c) a monomeric polyol crosslinker having 3 or 4 hydroxyl equivalents per mole;
the isocyanate product comprises greater than 50% by weight of the prepolymer, the diol and polyol crosslinkers are present in a molar ratio ranging from 4:1 to 8:1, and the ratio of isocyanate equivalents to total hydroxyl equivalents A foamed sponge made by mixing and reacting with each other a resin phase consisting of a prepolymer and an aqueous phase containing a surfactant in a ratio ranging from 3:1 to 4:1. 6. A patent in which the surfactant is a diol prepared by capping a 1750 molecular weight poly(oxypropylene) with ethylene oxide such that the resulting liquid product contains 20% by weight ethylene oxide. A foamed sponge according to claim 5. 7 A foamed sponge which has minimal swelling when wet and does not curl when dry, having (a) at least 50% by weight of oxyethylene groups and a nominal number average molecular weight of at most 1100; (b) a carbodiimide of pure diphenylmethane diisocyanate in a predominant amount and a minor amount of diphenylmethane diisocyanate and a trifunctional cyclic (c) a monomeric polyol crosslinker having 3 or 4 hydroxyl equivalents per mole;
the isocyanate product comprises greater than 50% by weight of the prepolymer, the diol and polyol crosslinkers are present in a molar ratio ranging from 4:1 to 8:1, and the ratio of isocyanate equivalents to total hydroxyl equivalents A foamed sponge made by mixing and reacting with each other a resin phase consisting of a prepolymer and an aqueous phase containing reinforcing fibers in the range of 3:1 to 4:1. 8. The foamed sponge of claim 7, wherein said reinforcing fibers are polyester fibers having a length of 1.27 cm or less. 9 A foamed sponge having minimal swelling when wet and no curling when dry, having (a) at least 50% by weight of oxyethylene groups and a nominal number average molecular weight of at most 1100; (b) a carbodiimide of pure diphenylmethane diisocyanate in a predominant amount and a minor amount of diphenylmethane diisocyanate and a trifunctional cyclic (c) a monomeric polyol crosslinker having 3 or 4 hydroxyl equivalents per mole;
the isocyanate product comprises greater than 50% by weight of the prepolymer, the diol and polyol crosslinkers are present in a molar ratio ranging from 4:1 to 8:1, and the ratio of isocyanate equivalents to total hydroxyl equivalents A foamed sponge prepared by mixing and reacting with each other a resin phase consisting of a prepolymer and an aqueous phase containing a thickening or suspending agent in the range of 3:1 to 4:1. 10. The foamed sponge of claim 9, wherein said thickening or suspending agent is a high molecular weight polycarboxylic acid. 11. The foamed sponge of claim 10, wherein the polycarboxylic acid is a polyacrylic acid polymer having a molecular weight of 1,250,000. 12. The foamed sponge according to claim 10, wherein the polycarboxylic acid is neutralized. 13. The foamed sponge of claim 12, wherein the polycarboxylic acid is neutralized with ammonium hydroxide.
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JPS5155398A (en) * 1974-09-17 1976-05-15 Bayer Ag Joonkokano kodanryokuseihoriuretanhatsuhotaino seizohoho

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