JPH06100783A - 軟質ポリウレタンフオームのための改良界面活性剤組成物 - Google Patents

軟質ポリウレタンフオームのための改良界面活性剤組成物

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JPH06100783A
JPH06100783A JP4188973A JP18897392A JPH06100783A JP H06100783 A JPH06100783 A JP H06100783A JP 4188973 A JP4188973 A JP 4188973A JP 18897392 A JP18897392 A JP 18897392A JP H06100783 A JPH06100783 A JP H06100783A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 少量の一般式 【化1】Aam [式中、Aはアニオン性有機部分、Mは金属カチオン、
aは、Mの電荷に対応する数、mは、Aのアニオン性部
分の電荷に対応する数である] 有機酸の塩を添加することにより、従来の軟質ポリウレ
タンフォームのための界面活性剤を改良することができ
る。 【効果】 軟質ポリウレタンフォームの上昇の高さ、気
泡構造などを向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の分野】本発明は、ポリウレタンフォーム製造の
ためのポリシロキサン−ポリエーテル界面活性剤、特に
界面活性剤の高い有効性の達成及び維持のために少量の
有機酸の塩を含むポリシロキサン−ポリエーテル界面活
性剤組成物に関する。
【0002】
【発明の背景】ポリウレタンフォームは、触媒、発泡剤
及び気泡安定剤の存在下でポリオールと有機ポリイソシ
アナートの反応により製造される材料であり、多くの場
合他の添加剤も同様に含まれる。
【0003】多様なこれらの試薬の各々は周知であり、
成分の特定の組み合わせを適当に選択することにより非
常に異なる性質のフォームを製造することができる。従
って例えばポリエステルポリオール、ポリエーテルポリ
オール及びこれらの混合物に基づくフォーム組成物が硬
質フォーム、従来の軟質フォーム、高レジリエンスフォ
ームを形成する組成物であることが周知である。
【0004】いくつかの種類のフォームの各々で用いら
れる界面活性剤は、一般にシロキサン−ポリエーテルブ
ロックコポリマーであり、これらはそれを使用する組成
物の特定の種類に依存して互いに異なる。そのようなシ
ロキサンポリエーテルコポリマーは2種類であり、ポリ
エーテルブロックがSi−O−C結合を経てシロキサン
ブロックに結合している“加水分解性”シロキサン−ポ
リエーテルブロックコポリマー、及びポリエーテルブロ
ックがSi−C結合を経てシロキサンブロックに結合し
ている“非加水分解性”シロキサン−ポリエーテルブロ
ックコポリマーである。
【0005】シロキサン−ポリエーテルブロックコポリ
マー界面活性剤は、非常に複雑な構造の混合物であり、
その正確な組成は容易に定義することができない。この
“非加水分解性”と呼ばれるシロキサン−ポリエーテル
コポリマーの場合、シロキサンブロックは比較的広い分
子量分布を有する。シロキサンブロックの分子量分布内
に、ポリエーテルブロックの数及びその結合部位の間隔
に基づく二次的分布がある。シロキサンに結合している
ポリエーテルの種々の分子種の分布も複雑であり、多く
の場合分子量及び極性の異なるポリエーテルの配合物で
ある。
【0006】アリル−開始ポリエーテルの二重結合を横
切ってSi−H部分を付加することによる、そのような
シリコン−ポリエーテルコポリマーの製造に通常用いら
れる反応であるヒドロシリル化を促進するために使用す
る白金触媒も、定義が不十分である。この触媒が均一で
あることを示唆する証拠もあり、不均一であることを示
す証拠もある。ケイ素及びアリル−含有ポリエーテル反
応物中の微量の不純物は、ヒドロシリル化反応に強い影
響を与える。反応物が白金阻害剤を比較的含まない場合
ヒドロシリル化は速く、ポリエーテルが反応する順序は
無作為であるように見える。ある種の微量の不純物の存
在は、反応速度及び選択性の両方に影響する。又、脱水
縮合などの副反応が起こり、ポリエーテル結合部位の消
失及びシロキサンの架橋が起こる。
【0007】従って、その製造の間に適したパラメータ
ーを正確に管理しないと、生成界面活性剤の構造がかな
り変動する可能性がある。上記の変動が、得られるシロ
キサン−ポリエーテルコポリマー界面活性剤の品質及び
その統一性に与える影響の程度は、製造するべき特定の
界面活性剤の公称構造及び反応物の製造ならびに精製方
法に非常に依存する。
【0008】ある公称構造を持ち、ある方法により製造
する各界面活性剤に関して、実際の最適“シーリング性
能”レベルがある。多量の界面活性剤のほとんどが、与
えられたウレタンフォーム中でこのレベル又はその近辺
で働くが、表面上同一の材料の組成物のあるものは、い
くらか性能が不十分である。界面活性剤の性能を向上さ
せ、その最高の性能及びその統一性を得るために、界面
活性剤を改良する方法を持つことが非常に望ましい。し
かし本発明の前には、従来の軟質ポリウレタンフォーム
の製造で使用するためのシロキサン−ポリエーテルコポ
リマー界面活性剤の性能を向上させる方法は、技術文献
及び特許文献中に開示されておらず、技術的に知られて
いないようである。
【0009】有機スルホン酸又はカルボン酸塩をあるシ
リコン界面活性剤と組み合わせて硬質ウレタンフォーム
及びポリエステルフォームに使用できることが、長年知
られていた。ある場合にはこれらの有機化合物は、単独
の界面活性剤として使用される。有機スルホン酸又はカ
ルボン酸塩が、これらの2種類のフォーム中で補助−界
面活性剤又は単独の界面活性剤として機能する能力は、
硬質及びポリエステルフォームで使用されるポリオール
の高い極性のためであると通常考えられてきた(表面張
力の低下に関する議論につき、U.S.特許3,59
4,334を参照)。
【0010】アニオン性有機界面活性剤は、従来の軟質
ポリウレタンフォーム中で界面活性剤として機能しな
い。これは、これらが従来の軟質ポリウレタンフォーム
で使用される極性の低いポリエーテルの表面張力を適度
に低下させるのに十分な程表面活性でないからであると
されている。
【0011】U.S.特許4,751,251は、硬質
ポリウレタン及び硬質ポリイソシアヌレートフォームの
ための界面活性剤組成物を開示しており、この界面活性
剤組成物は、それぞれ約15−約50%の(1)有機界
面活性剤、(2)シロキサン−ポリオキシアルキレン界
面活性剤及び(3)水、炭素数が1−3のアルコール又
はその混合物を含む。
【0012】U.S.特許4,686,240は、pK
a値が1以上のBroensted酸のアルカリ金属又
はアルカリ土類金属塩であるフォーム改良剤を用いた従
来の軟質フォーム及び高レジリエンスポリウレタンフォ
ームの製造法を扱っている。開示されている数種類のフ
ォーム改良剤の中に、アルカリ及びアルカリ土類金属と
カルボン酸の塩がある。これらのフォーム改良剤は、フ
ォーム組成物中で従来のシリコン−ポリエーテル界面活
性剤と共に使用される。塩のアニオンは、ポリオール、
ポリエーテル、シリコン−ポリエーテルコポリマー又は
炭化水素と結合することができる。一般にフォ−ム改良
剤は、フォ−ム改良剤と界面活性剤の合計量中の実質的
割合で使用する。フォーム製造法においては、必要な成
分を混合し、すぐに発泡する。特許’240では、アリ
ールスルホネートの場合、基になるスルホン酸のpKa
がこの特許の場合に許される最低値である1以下なので
フォーム改良剤としてスルホネート塩を除いてある。フ
ォーム改良剤を界面活性剤と併せて使用することに関す
る指示はない。
【0013】U.S.特許4,184,022は、炭素
環状エステルポリオール及びレゾールポリエーテルポリ
オールに基づき、カルボン酸のアルカリ金属塩を含む触
媒を使用する硬質ポリイソシアヌレートフォームを開示
している。フォーム形成組成物は、界面活性剤も含むこ
とができる。このようなカルボン酸塩は、イソシアヌレ
ートフォームにおいて触媒として通常使用される。
【0014】U.S.特許4,146,498は、ポリ
エステルウレタンフォームのある性質の改良のための添
加剤を扱っている。フォーム形成組成物は、有機界面活
性剤を含み、シリコン界面活性剤も含むことができる。
明細書は、シリコン界面活性剤及び有機界面活性剤の両
方を、ポリオール反応物100部当たり最高約5部の量
で使用することを指示している。
【0015】U.S.特許4,107,069は、硬質
ポリウレタンフォームの原料を扱っており、これらの原
料はカルボン酸のアルカリ金属塩及びシリコン界面活性
剤の両方を含んでいる。
【0016】U.S.特許4,088,615は、ポリ
エステルウレタンフォームにおける有機界面活性剤及び
シリコン界面活性剤の使用を開示している。これらの材
料は、大体同量で用いる。
【0017】U.S.特許3,821,122は、界面
活性剤の製造中に炭素数が10−35のスルホン酸のア
ルカリ塩をその中でその場生成することにより、従来の
軟質ポリウリタンフォームのための加水分解性シリコン
界面活性剤の曇り点(すなわち水への溶解度)を改良す
ることができることを開示している。
【0018】U.S.特許3,669,913は、従来
の軟質ポリウレタンフォームにおいて、ノニオン性有機
界面活性剤を非加水分解性シロキサンオキシアルキレン
界面活性剤と組み合わせて使用することを開示してい
る。
【0019】U.S.特許3,594,334は、軟質
ポリエステルウレタンフォームの安定化のために、アニ
オン性有機界面活性剤(スルホネート及びカルボキシレ
ート)とシロキサン−ポリオキシアルキレンコポリマー
界面活性剤のある組み合わせの使用を開示している。
【0020】U.S.特許3,562,786は、カチ
オン性、アニオン性、ノニオン性又は両性有機界面活性
剤とシロキサン−オキシアルキレンコポリマー界面活性
剤の混合物を開示しており、有機界面活性剤は、湿潤及
び発泡などの用途で使用する界面活性剤の水溶液の表面
張力の低下のために使用する。本発明のシロキサン−オ
キシアルキレンコポリマー界面活性剤は、言及されてい
る非常に広く一般的な開示に示唆されていないし、シロ
キサン中に0から最高20のジメチルシロキシ単位を持
つ界面活性剤を例示している実施例のいずれにも示され
ていない。言及されている組成物の、軟質ポリウレタン
フォームにおける利用は含まれていないようである。
【0021】Chemical Abstracts
88巻、90441pに抜粋されているドイツ特許26
15804は、ポリエーテルポリオールとポリエステル
ポリオールの混合物に基づくポリウレタンフォームの安
定剤として使用する、シロキサン−ポリエーテル及びス
ルホン化ひまし油の混合物を開示している。スルホン化
ひまし油は、シロキサン−ポリエーテル界面活性剤の量
の4倍の量で使用された。
【0022】Chemical Abstract 8
7巻、185851rは、エステルポリウレタンの安定
化のための、20−65%のシロキサン−ポリオキシエ
チレンブロックコポリマー界面活性剤を10−25%の
アニオン性界面活性剤と組み合わせて含む組成物を議論
している。
【0023】Chemical Abstracts
109巻、39033gは、ポリエステルポリウレタン
フォームの安定化のための、有機界面活性剤と組み合わ
せたシリコン界面活性剤の利用を開示している。
【0024】ポリエステルフォームにおける触媒として
のアミンカルボキシレート塩の利用が、欧州特許E.
P.63−930に記載されている。
【0025】上記の通り、有機界面活性剤及びシリコン
界面活性剤を硬質フォーム又はポリエステルフォームな
どの特別なフォームで使用することができることは、文
献により認められてきたが、従来の軟質ポリウレタンフ
ォームで使用するための本発明の界面活性剤組成物は、
示唆されていなかった。
【0026】
【発明の概略】本発明は、従来の軟質ポリウレタンフォ
ーム製造における使用を目的とした非加水分解性シリコ
ン−ポリエーテル界面活性剤の改良法、及び改良界面活
性剤組成物を提供する。本方法により強化される主なフ
ォームの性質は、フォームの高さ、フォームの気孔率、
及びフォームの気泡構造の均一性である。
【0027】本発明の改良界面活性剤組成物は、a)約
99.98−約90重量%の、従来の柔軟性ポリウレタ
ンフォームにおける使用に適した種類の、エンドキャッ
プ基を除いて少なくとも26個のケイ素原子を含むシロ
キサン鎖を有する“非加水分解性”シロキサン−ポリエ
ーテルコポリマー界面活性剤;及びb)約0.02−約
10重量%の、一般式Aamを持つ有機酸の塩を含む混
合物であり、上記で示した量は、シロキサン−ポリエー
テルコポリマー界面活性剤及び有機酸の塩の合計量に基
づく。式Aamにおいて、Aは、アニオン性有機部分で
あり、有機部分の炭素数が少なくとも2、好ましくは2
−25であり、アニオン性部分がスルホネート、ホスフ
ェート、ホスフィネート、ホスホネート及びカルボキシ
レートから成る群より選んだアニオンであり;Mは、周
期表のIa、IIa及びIIb族の金属のカチオン、
R’4+及びR’4+から成る群より選んだカチオンで
あり、ここでR’は、炭素数が1−18のアルキル又は
フェニル−置換アルキル基であり;添字aは、Mの電荷
に対応する数であり、添字mは、Aのアニオン性部分の
電荷に対応する数である。
【0028】“非加水分解性”シロキサン−ポリエーテ
ルコポリマー界面活性剤を、反応する軟質ポリウレタン
フォーム組成物を安定させ、高品質のフォームの製造を
容易にする能力に関して改良する方法は、そのような界
面活性剤に、少量の一般式A[式中、Aは、アニ
オン性有機部分であり、有機部分の炭素数が少なくとも
2、好ましくは2−25であり、アニオン性部分がスル
ホネート、ホスフェート、ホスフィネート、ホスホネー
ト及びカルボキシレートから成る群より選んだアニオン
であり;Mは、周期表のIa、IIa及びIIb族の金
属のカチオン、R’及びR’から成る群よ
り選んだカチオンであり、ここでR’は、炭素数が1−
18のアルキル又はフェニル−置換アルキル基であり;
添字aは、Mの電荷に対応する数であり、添字mは、A
のアニオン性部分の電荷に対応する数である]を有する
有機酸の塩を加える段階を含む。有機酸の塩は、界面活
性剤と有機酸の塩の編合物中でその約0.02−約10
重量%の量で使用する。
【0029】有機酸の塩と共に用いるシロキサン−ポリ
エーテルコポリマー界面活性剤は、従来の軟質ポリウレ
タンフォームで使用する種類の“非加水分解性”シリコ
ンポリエーテルコポリマーである。以下の議論におい
て、これらの材料を主界面活性剤と呼ぶ。これらの材料
では、ポリエーテル単位がSi−炭化水素−O結合を経
てシロキサンに結合している。このような界面活性剤及
びその製造法は、文献により周知である。特に本発明の
目的の場合、シロキサン−ポリエーテルコポリマー界面
活性剤は、コポリマー主鎖が少なくとも26個のSi−
O−Si結合を有し、Si原子の50%以上が少なくと
も2個のメチル基を有し、オキシエチレン単位及びオキ
シプロピレン単位の原子質量の合計がコポリマーの平均
分子量の少なくとも50%に上るシロキサン−ポリエー
テルコポリマー界面活性剤である。これらの材料は、一
般式Iにより書き表すことができる。
【0030】
【数1】
【0031】式中、α+ζ=γ+2;α=0から(γ+
2)、好ましくはγ+2;β=25から150、好まし
くは40から120、最も好ましくは50から100;
γ=0から15、好ましくは0から3、最も好ましくは
0;δ=1から40、好ましくは4から15、最も好ま
しくは5から12;ε=0から20、好ましくは0;ζ
=0から(γ+2)、好ましくは0;及びδ+ζ≧4。
【0032】式Iにおいて、α,β,γ,δ,ε及びζ
の合計は、26以上200以下、好ましくは45から1
25、最も好ましくは60から100である。
【0033】基Rは、−(CHR’)nO(C24O)x
(C23R”O)zQ、又はこれらの混合物であり、平
均組成においてn=2から10、好ましくは3であり、
x+z=20から250、好ましくは25から100で
ある。
【0034】基R’は、H、炭素数が1−3のアルキ
ル、フェニル、又はアルキル置換基の炭素数が1−3の
アルキル置換フェニルであり、R’は、H又は炭素数が
1−3のアルキルであることが好ましく、Hであること
が最も好ましい。R’基は、同一又は異なることができ
る。
【0035】基R”は、炭素数が1−18のアルキル、
フェニル、又はアルキル置換基の炭素数が1−4のアル
キル置換フェニルであり、メチルであることが好まし
い。
【0036】基Qは:H;炭素数が1−18のアルキ
ル;ベンジル;アルキル置換基の炭素数が1−4のアル
キル置換ベンジル;−CO22、ここでR2は炭素数が
1−2のアルキル;−CONHR3、ここでR3は炭素数
が1−3のアルキル、フェニル、又はアルキル置換基の
炭素数が1−4のアルキル置換フェニル;及び−COR
4、ここでR4は炭素数が1−4のアルキル、フェニル又
はアルキル置換基の炭素数が1−4のアルキル置換フェ
ニルである、から成る群より選ぶ。
【0037】Qは、炭素数が1−4のアルキル又はR4
が炭素数が1−4のアルキルであるCOR4であること
が好ましく、メチル又はアセトキシであることが最も好
ましい。
【0038】R5は、炭素数が2−18のアルキル、フ
ェニル、炭素数が2−3のフェニル置換アルキル、又は
炭素数が2−18のシアノ−あるいはフルオロ−置換ア
ルキルである。炭素数が2−18のアルキルであること
が最も好ましい。
【0039】好ましい主界面活性剤は、一般的に上記で
記載した中でγ=0、ε=0、α,β,δ、ε及びζの
合計が45以上125以下であり、置換基Rに関する平
均組成中のx+zが25−100である材料である。
【0040】特に好ましい主界面活性剤は、一般的に上
記で記載した中でγ=0、ε=0、ζ=0、δ=4から
40、及びγ,β及びδの合計が60以上100以下で
ある材料である。
【0041】この定義中に含まれる特に好ましい界面活
性剤は、分子量の異なる少なくとも2種類のポリエーテ
ル−含有材料を含み、1種類は少なくとも60重量%の
エチレンオキシドの残基を含み、他は少なくとも50重
量%のプロピレンオキシドの残基を含む。
【0042】シロキサン主鎖を持ち、ポリアルキレンオ
キシド基が結合したシロキサン−ポリエーテルコポリマ
ーの製造法は、周知である。代表的発明は、U.S.特
許4,147,847及び4,855,379に記載さ
れており、その関連部分をここに参照として挿入する。
【0043】典型的に本発明のシロキサン−ポリエーテ
ルコポリマー界面活性剤は、一般平均式M**DxD’y
M**のポリヒドリドシロキサンを、クロロ白金酸など
のヒドロシリル化触媒の存在下で適当に選んだアリル−
開始オキシアルキレンポリマー又はその配合物と反応さ
せることにより製造する。ポリヒドリドシロキサンの式
において、M**は、(CH32(H)SiO1/2又は
(CH33SiO1/2であり、Dは、(CH32SiO
2/2であり、D’は、(CH3)(H)SiO2/2であ
る。アリル−開始オキシアルキレンポリマーは、末端ビ
ニル基を持つポリエーテルであり、任意に2−置換され
ていることができ、エチレンオキシド、プロピレンオキ
シド又は両方から誘導した多数の単位を含む。
【0044】これらの試薬を溶媒を用いて、又は用いず
に混合し、約70−85℃に加熱し、その後ヒドロシリ
ル化触媒を加えると温度が約10−15℃上昇し、最後
に混合物を試料採取してアルコールと塩基を加えて発生
する水素を測定することによりSiH基を分析する。揮
発性溶媒を使用する場合、これを真空中で除去し、一般
にNaHCO3などの弱酸を用いて混合物を中和し、そ
の後濾過する。
【0045】一般平均式M**DxD’yM**のポリヒ
ドリドシロキサンは、文献により周知の方法で製造す
る。M**が(CH33SiO1/2の場合、ヘキサメチ
ルジシロキサンなどのアルキルジシロキサン、ポリヒド
リドシロキサンポリマー、及びオクタメチルシクロテト
ラシロキサンなどのアルキルシクロシロキサンを、硫酸
などの強酸の存在下で反応させる。M**が(CH32
(H)SiO2/2の場合、ジヒドリドテトラメチルジシ
ロキサンなどのヒドリドアルキルジシロキサン、ポリヒ
ドリドシロキサンポリマー、及びオクタメチルシクロテ
トラシロキサンなどのアルキルシクロシロキサンを、硫
酸などの強酸の存在下で反応させる。
【0046】ポリエーテルとも呼ばれるアリル−開始オ
キシアルキレンポリマーは、同様に文献により周知の方
法で製造する。任意に2−位に置換基を有するアリルア
ルコールを、酸又は塩基の存在下でエチレンオキシド、
プロピレンオキシド、又は両方と合わせ、末端ヒドロキ
シル基を持つ所望のポリエーテルを得る。これを典型的
に、それぞれハロゲン化メチル又は無水酢酸などのアル
キル化剤又はアシル化剤とさらに反応させることにより
キャップする。もちろん他のエンドキャップを使用する
こともできる。
【0047】上記で説明した通り、本発明の組成物中で
シロキサン−ポリエーテルコポリマー界面活性剤と組み
合わせて用いる有機酸の塩は、一般式Aamを有する材
料である。この式において、Aは、アニオン性有機部分
であり、有機部分の炭素数が少なくとも2、好ましくは
2−25、最も好ましくは6−20であり、アニオン部
分は、スルホネート、ホスフェート、ホスフィネート、
ホスホネート及びカルボキシレートから成る群より選
ぶ。
【0048】特にAは、 i)有機部分が、炭素数が2−25のアルキル、フェニ
ル、又は炭素数が1−18のアルキル基を少なくともひ
とつ含むアルキル置換フェニルであり、スルホネート基
の数が1−3の有機スルホネート; ii)有機部分が、炭素数が2−25のアルキル、フェ
ニル、又は炭素数が1−18のアルキル基を少なくとも
ひとつ含むアルキル置換フェニルであり、カルボキシレ
ート基の数が1−3である有機カルボキシレート; iii)各有機部分の炭素数が4−25である有機ホス
ェート; iv)各有機部分の炭素数が4−25である有機ホスフ
ィネート;及び v)Pに結合している有機基の炭素数が1−18であ
り、Oに結合している有機基の炭素数が4−18である
有機ホスホネートから成る群より選んだ有機部分であ
る。
【0049】好ましいアニオン性有機部分は、有機スル
ホネート及びカルボキシレートなどの材料であり、この
種の最も好ましい材料は、アルキルベンゼンスルホネー
トである。
【0050】Mは、周期表のIa、IIa及びIIb族
の金属のカチオン、R’4+及びR’4+から成る群よ
り選んだカチオンであり、R’は、炭素数が1−18の
アルキル基又はフェニル置換アルキル基である。添字a
は、M上の電荷に対応する数であり、添字mは、A上の
電荷に対応する数である。
【0051】好ましいカチオンは、Ia族の金属のカチ
オンであり、最も好ましいカチオンは、ナトリウム及び
カリウムのカチオンである。
【0052】本発明で有用な有機スルホン酸塩の例は、
アルキルベンゼンスルホネート、例えばドデシルベンゼ
ンナトリウムスルホネート、p−トルエンナトリウムス
ルホネート及びスルホン化石油である。
【0053】本発明で有用な有機カルボン酸塩の例は、
オレイン酸、ステアリン酸、リノレン酸及びパルミチン
酸などの脂肪酸、及び不飽和脂肪酸の2量体のナトリウ
ム又はカリウム塩である。
【0054】本発明で有用な有機ホスフェート塩の例
は、ジアルキルナトリウム又はカリウムホスフェート、
例えばジオクチルナトリウムホスフェート、ジクレシル
ナトリウム又はカリウムホスフェート及びジドデシルナ
トリウムホスフェートである。
【0055】本発明で有用な有機ホスフィネート塩の例
は、ビス−(2,4,4−トリメチルペンチル)ホスフ
ィン酸ナトリウム塩などのアルキルホスフィネートであ
る。
【0056】本発明で有用な有機ホスホネート塩の例
は、オクチルホスホネートなどのアルキルホスホネート
である。
【0057】本発明の改良界面活性剤組成物の製造にお
いてシロキサン−ポリエーテルコポリマーと組み合わせ
て用いる有機酸の塩の量は一般に、これらの材料の合計
量の約0.02−約10重量%、好ましくはこれらの材
料の合計量の約0.05−約5重量%、最も好ましくは
組成物中のこれらの材料の合計量の約0.1−2重量%
である。下記の実施例に示す通り、組成物中の界面活性
剤及び有機酸の塩の合計重量の約0.2−約1重量%の
量で有機酸の塩を用いることが十分であることが多い。
【0058】本発明の改良界面活性剤組成物は、ポリエ
ーテルのモノ−、ジ−又はトリオール、低分子量グリコ
ール、又はノニオン性界面活性剤などの希釈剤を含むこ
とができる。この希釈剤は、基本的に改良界面活性剤組
成物の界面活性剤の性質に実質的影響を与えないが、最
後に改良界面活性剤組成物を用いるポリウレタンフォー
ム組成物中で化学的に活性な材料であることができる。
好ましい希釈剤は、エチレンオキシド及びプロピレンオ
キシド単位、及び少なくとも1個のヒドロキシル基を含
むポリエーテルなどの材料である。
【0059】適した希釈剤の例は、ジプロピレングリコ
ール、エトキシル化ノニルフェノール及びエチレンオキ
シド及びプロピレンオキシド単位を持ち、約50%のエ
チレンオキシド単位を含むブチルアルコール開始ポリエ
ーテルなどの材料である。
【0060】使用する場合希釈剤は、有機酸の塩、シロ
キサン−ポリエーテル界面活性剤及び希釈剤の組成物の
約1−約75重量%の量で使用する。
【0061】本発明の改良界面活性剤組成物は、199
1年2月12日出願のUS特許出願07/654,23
2に開示されているようなシロキサン−ポリエーテルコ
ポリマーセルオープナー材料を含むことができ、この文
献をここに参照として挿入する。そのようなセルオープ
ナー材料を使用する場合、それは組成物中の主界面活性
剤の重量に基づいて約0.05−約40%、好ましくは
約0.5−約25%、最も好ましくは約1−約20重量
%の量で組成物中にて使用する。名前が示す通りセルオ
ープナー材料は、界面活性剤組成物を用いて作るポリウ
レタンフォームの気孔率をそうでない場合より高くし、
さらにフォームの上昇の高さを増加させることができ
る。
【0062】アニオン性有機塩の、軟質ポリウレタンフ
ォーム界面活性剤における機構的役割は、わからない。
【0063】本発明で有用な有機酸の塩の多くは、有機
界面活性剤として分類することができる。しかし下記に
示すパラ−トルエンナトリウムスルホネートを用いた例
は、シロキサン−ポリエーテル界面活性剤の性能の向上
に有効であるために、有機酸の塩が界面活性である必要
はないことを示している。アニオン性有機界面活性剤に
おける熟練者は、パラ−トルエンナトリウムスルホネー
トは界面活性性に必要な疎水基を欠くためにその表面活
性が、周知の界面活性剤であるドデシルベンゼンナトリ
ウムスルホネートの少なくとも100分の1であり、従
って有機界面活性剤の資格がないことを知っている。
【0064】0.4重量%又はそれ以下の有機酸の塩を
シロキサン−ポリエーテル界面活性剤に加えると好まし
い反応が認められるという事実は、利点が単に第2の気
泡安定化界面活性剤の添加のみによる結果ではないこと
を示している。軟質ポリウレタンフォームの製造では典
型的に1%かそれ以下のシロキサン−ポリエーテル界面
活性剤を使用する。従ってシロキサン−ポリエーテルコ
ポリマー界面活性剤中で、組成物の5重量%の量で有機
酸の塩を用いても、ポリウレタンフォーム組成物全体の
100万部当たりわずか500部である。この濃度は、
補助−界面活性剤効果を引き出すには低すぎる。
【0065】有機酸の塩を同量又は2倍量の希少シロキ
サン−ポリエーテル界面活性剤で置換しても、低量の有
機酸の塩の使用により得られた好ましい結果を得ること
はできない。ほとんどのウレタンフォームにおける用途
でシリコン活性剤は、フォームの上昇において優れた高
さを与えるのに有機界面活性剤より有効なので、これは
予想外である。
【0066】又、塩の少なくともいくらか(特にスルホ
ネート)は十分中性であり、シロキサン−ポリエーテル
界面活性剤のシロキサン部分又はポリエーテル部分を含
む塩基−触媒の化学は予想されない。同様に有機酸の塩
が、アルカリ金属カルボキシレート、ヒドロキシド又は
アルコキシドなどの塩基を用いた場合に起こるイソシア
ナートの3量化などの発泡反応の化学に影響すること
は、予想できない。
【0067】典型的に有機酸の塩は水溶液の形態で商品
として入手されるので、シロキサン−ポリエーテル界面
活性剤中に水溶液の形態で導入される。有金属酸の塩を
粉末の形態で入手することもあり、その場合はその形態
で加える。有機酸の塩のための他のキャリヤー、例えば
ポリエーテル又はグリコールも使用することができる。
【0068】ほとんどの場合、シロキサン−ポリエーテ
ルコポリマー界面活性剤及び有機酸塩添加剤は、使用す
る量で完全に溶解性であり、ほとんど混合を必要としな
い。溶解を向上するために強力な混合が必要であること
を示す証拠は、どの場合にも見いだされなかった。
【0069】処理において使用する濃度で有機添加剤が
シロキサン−ポリエーテル界面活性剤に完全に溶解性で
あることが好ましいが、それは不可欠ではない。実施例
14では、水中の比較的多量のドデシルベンゼンナトリ
ウムスルホネートをシロキサン−ポリエーテル界面活性
剤に加え、得られた混合物は曇っていたが、フォームの
性能の向上は認められた。おそらくある程度の溶解度は
必要であるが、所望のフォーム性能の向上に必要な溶解
度は、有機酸の塩の組成に大きく依存して変わるであろ
う。酢酸ナトリウムなどの塩は、所望の向上を与えるの
に十分な程溶解性ではない。有機酸の塩の溶解度は、ア
ニオン性官能基、即ちスルホネート、ホスフェートなど
の性質、ならびに無機置換基に対する有機置換基の比率
及びカチオンの性質、すなわちそれがナトリウムである
か又はテトラメチルアンモニウムであるかに依存するの
で、どの特徴が適した溶解度を与えるのに必要であるか
を正確に定義するのは不可能である。
【0070】一般に実施例に示すシロキサン−ポリエー
テル界面活性剤の性能は、室温で有機酸の塩とシロキサ
ン−ポリエーテル界面活性剤を混合し、混合物を少なく
とも1時間、好ましくは数時間放置することによりその
可能なシーリング性能のレベル又はその近辺のレベルに
上げることができた。ある場合には、成分の混合物を約
60℃から約140℃、好ましくは約80℃から約12
0℃に少なくとも1時間、好ましくは数時間加熱するこ
とにより、室温において得られた性能より向上した性能
を示した。一般に有機酸の塩は、水溶液として商業的に
入手するので、ある場合には、処理の間に又は処理の後
で含水量を下げることができる温度に系を加熱するのが
望ましい。120℃のような高い処理温度は、フォーム
性能を所望通りに向上させる界面活性剤組成物を与え
た。これらの場合、長期の加熱にも界面活性剤の性質の
劣化は示されなかった。
【0071】本発明の界面活性剤組成物は、ポリウレタ
ンフォームの製造において文献により周知の方法で使用
する。ポリウレタンフォームの製造法は:(a)ポリオ
ールのみ、又はある場合にはツェレウィチノフ活性水素
原子を持つ他のポリマーと組み合わせたポリオール、及
び(b)有機ポリイソシアナートを、任意に(c)ポリ
ウレタン生成物を製造するための添加剤の存在下で反応
させる段階を含む。フォームを製造する場合、これらの
添加剤には一般に触媒、発泡剤(水であることもでき
る)、架橋剤、気泡安定剤、及び気泡軟化剤、例えばO
rtegolTM300、OrtegolTM310、Ge
oliteTMGM−90、及びCaraporTM200
1が含まれる。反応及び発泡操作は、いずれの適した方
法によっても行うことができ、ワンショット法により行
うのが好ましい。
【0072】本発明の界面活性剤組成物を用いてポリウ
レタンフォームを製造する場合、ポリイソシアナート反
応物との反応に1種類かそれ以上のポリエーテルポリオ
ールを使用してウレタン結合を得る。そのようなポリオ
ールは、1分子当たり平均少なくとも2より少し大、典
型的には2.1−6個のヒドロキシル基を有する。それ
らは典型的に炭素、水素、及び酸素から成る化合物、及
びさらにリン、ハロゲン及び/又は窒素を含むことがで
きる化合物も含む。そのようなポリエーテルポリオール
は、文献により周知であり、商品として入手可能であ
る。
【0073】ポリウレタンフォームの製造に有用なポリ
オールは、(U.S.特許3,346,557に記載さ
れているような)ポリエーテルポリオール、及び(Re
28,715及び再発行29,118、U.S.特許
3,652,639、U.S.特許3,823,20
1、U.S.特許3,850,861、U.S.特許
4,454,255、U.S.特許4,458,03
8、U.S.特許4,550,194、U.S.特許
4,390,645及びU.S.特許4,431,75
4に記載されているような)ポリマーポリオールであ
る。
【0074】本発明の記載に従ってポリエーテルポリウ
レタンフォームを製造するのに有用な有機ポリイソシア
ナートは、文献により周知であり、少なくとも2個のイ
ソシアナート基を含む有機化合物である。そのような化
合物又はその混合物のいずれも、使用することができ
る。
【0075】適した有機ポリイソシアナートには、炭化
水素ジイソシアナート(例えばアルキレンジイソシアナ
ート及びアリーレンジイソシアナトー)、ならびに周知
のトリイソシアナートが含まれる。適したポリイソシア
ナートの例は、文献及び多くの特許、例えばU.S.特
許2,683,730;2,950,263;3,01
2,008;3,344,162;及び3,362,9
79に記載の2,4−ジイソシアナートトルエン、2,
6−ジイソシアナートトルエン(TDI)、メチレンビ
ス(4−シクロヘキシルイソシアナート)、イソホロン
ジイソシアナート、1,2−ジイソシアナートエタン、
1,3−ジイソシアナートプロパン、1,2−ジイソシ
アナートプロパン、1,4−ジイソシアナートブタン、
1,5−ジイソシアナートペンタン、1,6−ジイソシ
アナートヘキサン、ビス(3−イソシアナートプロピ
ル)エーテル、ビス(3−イソシアナートプロピル)ス
ルフィド、1,7−ジイソシアナートヘプタン、1,5
−ジイソシアナート−2,2−ジメチルペンタン、1,
6−ジイソシアナート−3−メトキシヘキサン、1,8
−ジイソシアナートオクタン、1,5−ジイソシアナー
ト−2,2,4−トリメチルペンタン、1,9−ジイソ
シアナートノナン、1,10−ジイソシアナートデカ
ン、1,4−ジイソシアナートシクロヘキサン及びその
異性体、1,4−ブチレングリコールの1,10−ジイ
ソシアナートプロピル)エーテル、1,11−ジイソシ
アナートウンデカン、1,12−ジイソシアナートドデ
カン、ビス(イソシアナートヘキシル)スルフィド、
3,5−ジイソシアナート−o−キシレン、4,6−ジ
イソシアナート−m−キシレン、2,6−ジイソシアナ
ート−p−キシレン、テトラメチルキシリレンジイソシ
アナート、2,4−ジイソシアナート−1−クロロベン
ゼン、2,4−ジイソシアナート−1−ニトロベンゼ
ン、2,5−ジイソシアナート−1−ニトロベンゼン、
2,4’及び4,4’−ジフェニルメタンジイソシアナ
ート(MDI)及びその誘導体、3,3−ジフェニル−
メチレンジイソシアナート、及びポリメチレンポリ(フ
ェニレンイソシアナート)ならびにこれらの混合物であ
る。
【0076】他の芳香族ポリイソシアナートには、p−
フェニレンジイソシアナート、ジアニシジンジイソシア
ナート、ビトリレンジイソシアナート、ナフタレン−
1,4−ジイソシアナート、ビス(3−メチル−4−イ
ソシアナートフェニル)メタン及び4,4’−ジフェニ
ルプロパンジイソシアナートが含まれる。好ましいポリ
イソシアナートは、トルエンジイソシアナート(TD
I)、80%の2,4−トルエンジイソシアナートと2
0%の2,6−トルエンジイソシアナートの混合物であ
る。65%の2,4−トルエンジイソシアナートと35
%の2,6−トルエンジイソシアナートの混合物も使用
できる。
【0077】ウレタン形成反応は、通常少量の触媒、好
ましくはアミン触媒、通常第3アミンの存在下で行う。
【0078】反応混合物の成分中にアミン触媒の他に少
量のある種の金属触媒を含むことも好ましい。そのよう
な補足的触媒は、ポリエーテルに基づくポリウレタンフ
ォーム製造の技術で周知である。例えば有用な金属触媒
には、錫、特にオクタン酸の錫化合物が含まれる。
【0079】ポリウレタンフォームの製造に有用などの
ような周知の触媒も使用することができる。代表的触媒
には:(a)第3アミン、例えばビス(2,2’−ジメ
チルアミノ)エチルエーテル、トリメチルアミン、トリ
エチルアミン、N−メチルモルホリン、N−エチルモル
ホリン、N,N−ジメチルベンジルアミン、N,N−ジ
メチルエタノールアミン、N,N,N’,N’−テトラ
メチル−1,3−ブタンジアミン、トリエタノールアミ
ン、1,4−ジアザビシクロ−[2.2.2]オクタ
ン、ヘキサメチレンテトラミン、ピリジンオキシドな
ど;(b)第3ホスフィン、例えばトリアルキルホスフ
ィン、ジアルキルベンジルホスフィンなど;(c)アル
カリ及びアルカリ土類金属ヒドロキシド、アルコキシド
及びフェノキシドなどの強酸;(d)強酸の酸性金属
塩、例えば塩化第2鉄、塩化第2錫、塩化第1錫など;
(e)種々の金属のキレート、例えばアセチルアセト
ン、ベンゾイルアセトン、トリフルオロアセチルアセト
ン、エチルアセトアセテート、サリチルアルデヒド、シ
クロペンタノン−2−カルボン酸塩、アセチルアセトン
イミン、サリチルアルデヒドイミンなどと、Be,M
g,Zn,Cd,Pb,Ti,Zr,Sn,As,B
i,Cr,Mo,Mn,Fe,Co,Niなどの金属又
はMoO2 ++、UO2 ++などのイオンから得られるキレー
ト;(f)種々の金属のアルコレート及びフェノレー
ト、例えばRがアルキル又はアリールの場合のTi(O
R)4、Sn(OR)4、Sn(OR)2、Al(OR)3
など、及びアルコレートとカルボン酸、ベータジケトン
及び2(N,N−ジアルキルアミノ)アルカノールの反
応生成物、例えば該方法又は同等の方法により得られる
周知のチタンのキレート;(g)有機酸と種々の金属、
例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、Al、Sn、
Pb、Mn、Co、Bi及びCuなどの塩、例えば酢酸
トナリウム、ラウリン酸カリウム、ヘキサン酸カルシウ
ム、酢酸第1錫、オクタン酸第1錫、オレイン酸第1
錫、オクタン酸鉛、マンガン及びコバルトナフテネート
などの金属ドライヤーなど;及び(h)4価の錫、3価
及び5価のAs、Sb及びBiの有機金属誘導体ならび
に鉄及びコバルトの金属カルボニルが含まれる。
【0080】特に言及する価値のある有機錫化合物の中
には、カルボン酸のジアルキル錫塩、例えばジブチル錫
ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マ
レート、ジラウリル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジア
セテート、ジブチル錫−ビス(4−メチルアミノカプロ
エート)などがある。同様にトリアルキル錫ヒドロキシ
ド、ジアルキル錫オキシド、ジアルキル錫ジアルコキシ
ド又はジアルキル錫ジクロリドを使用することができ
る。これらの化合物の例には、トリメチル錫ヒドロキシ
ド、トリブチル錫ヒドロキシド、トリオクチル錫ヒドロ
キシド、ジブチル錫オキシド、ジオクチル錫オキシド、
ジラウリル錫オキシド、ジブチル錫−ビス(イソプロポ
キシド)、ジブチル錫−ビス(2−ジメチルアミノペン
チレート、ジブチル錫ジクロリド、ジオクチル錫ジクロ
リドなどが含まれる。
【0081】第3アミンを、活性水素/イソシアナート
反応の促進のための主触媒として、又は上記の金属触媒
のひとつかそれ以上と組み合わせて第2触媒として使用
することができる。金属触媒又は金属触媒の組み合わせ
を、アミンを使用せずに促進剤として使用することもで
きる。触媒は少量で、例えば反応混合物の重量に基づい
て約0.001−約5%の量で使用する。
【0082】代表的架橋剤の例には、グリコールアミン
類;ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノ
エタノールアミン、メチルジエタノールアミン、イソプ
ロパノールアミン、2−ヒドロキシエチルピペラジン、
アミノエチルエタノールアミン、2−アミノエタノー
ル、QuadrolR、アミン類;アミノエチルピペリ
ジン、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミ
ン、ジイソプロパノールアミン、グリコール類;ソルビ
トール、エチレングリコール、グリセリンが含まれるが
これらに限られるものではない。
【0083】水などの発泡剤は、典型的に二酸化炭素を
その場生成するために用いる。通常反応の発熱により気
化する別の発泡剤も用いる。適した発泡剤には、例えば
一般にポリオールの合計重量に基づいて約0.1−約1
0重量%の水、又は反応の発熱により気化する他の適し
た発泡剤、あるいは水と他の発泡剤の組み合わせが含ま
れる。ポリウレタン発泡剤の例には、ハロゲン化炭化水
素、例えばトリクロロモノフルオロメタン、ジクロロジ
フルオメタン、ジクロロモノフルオロメタン、ジクロロ
メタン、トリクロロメタン、1,1−ジクロロ−1−フ
ルオロエタン、1,1,2−トリクロロ−1,2,2−
トリフルオロエタン、ヘキサフルオロシクロブタン、オ
クタフルオロシクロブタンなどが含まれる。他の種類の
発泡剤には、加熱すると気体を発生する末端不安定化合
物、例えばN,N’−ジメチル−N,N’−ジニトロソ
テレフタルアミド、アミンホルメート、蟻酸などが含ま
れる。フォーム製造のための一般的に好ましい発泡法
は、水の使用又は水とトリクロロモノフルオロメタンな
どのフルオロカーボン発泡剤の組み合わせの使用であ
る。発泡剤の使用量は、発泡製品に所望の密度などの因
子と共に変わる。
【0084】フォームに特殊に性質を与えるために、他
の添加剤ももちろん使用することができる。例は、難燃
剤、顔料、静電防止剤及び加工助剤である。
【0085】本発明の製品ポリエーテル−ベースポリウ
レタンフォームは、文献により周知のいずれの加工法に
よっても製造することができ、例えば特に“ワンショッ
ト”法により製造することができる。この方法に従い、
ポリイソシアナートとポリエーテルポリオールの反応を
発泡操作と同時に行うことにより発泡製品が得られる。
界面活性剤を1種類かそれ以上の発泡剤、ポリエーテ
ル、ポリオール及び触媒成分との予備混合物として反応
混合物に加えるのが簡便なこともある。
【0086】フォーム組成物の種々の成分の相対的量
は、厳密に重要ではないことを理解するべきである。ポ
リエーテルポリオール及びポリイソシアナートがフォー
ム形成組成物中の大部分の量を占める。混合物中のこれ
らの2成分の相対的量は、文献により周知である。発泡
剤、触媒及び界面活性剤はそれぞれ反応混合物の発泡に
十分な少量で存在する。触媒は触媒量で、すなわち反応
を触媒してウレタンを合理的な速度で製造するのに必要
な量で存在し、界面活性剤は、所望の性質を与えるのに
十分な量で存在する。
【0087】典型的製造の場合、ポリエーテルポリオー
ル、界面活性剤組成物、アミン触媒及び発泡剤を共に混
合し、その後オクタン酸第1錫を撹拌しながら加え、最
後にトルエンジイソシアナートを混合し、組成物を発泡
させて重合させる。
【0088】本発明のフォームは、織物の内張り、クッ
ション、マットレス、詰め物、カーペットの下敷、包
装、ガスケット、封止剤、断熱剤などの製造に有利に使
用することができる。これらは又、難燃剤としての用途
にも有利に使用することができる。
【0089】
【材料の定義及び同定】本文では以下の言葉を下記の定
義で使用する。読者の便利のために種々の材料も下記に
定義する。
【0090】風量という言葉は、厚さが0.5インチで
直径が2インチのフォームの円形の部分を0.5インチ
の圧力で通過する空気の体積を言う。単位は、1分当た
りの標準立方フィートで表す。風量の測定のための市販
の代表的装置は、Kearny,New Jersey
のCustom Scientific Instru
ments Inc.,により製造され、Nopco
CS−145とされている。
【0091】シリコン−ポリエーテルコポリマーの合成
に使用するポリエーテルは、種々のポリエーテル化合物
の分布であるアリル−開始材料である。アルキレンオキ
シド単位の平均数は、添字により示す。公称分子量は、
混合物を構成する化合物の平均分子量である。
【0092】配合平均分子量(BAMW)は、シリコン
−ポリエーテルコポリマーの合成に使用したポリエーテ
ルの混合物の秤量平均分子量であり、秤量の場合は混合
物中の材料の相対的量を考慮する。配合平均分子量は、
混合物を構成するポリエーテルの全体的平均原子質量で
ある。この言葉は、本文でシリコン−ポリエーテルコポ
リマー中のポリエーテルを言うのにも用いる。
【0093】NIAXRPolyol 16−56は、
AC West VirginiaPolyol Co
mpnyの有標製品である。
【0094】一般に受け入れられている使用法に従い、
以下の記号を下記に定義する:Mは、(CH33SiO
1/2を示し;M’は、(H)(CH32SiO1/2を示
し;Dは、(CH32SiO2/2を示し;D’は、
(H)(CH3)SiO2/2を示し;D”は、R(C
3)SiO2/2を示し、ここでRは、ポリエーテル−含
有基である。
【0095】この用語において、酸素原子に関する分数
の分子は、その単位のケイ素原子に結合する酸素原子の
数を示し、分母は、酸素原子が結合するケイ素原子の数
を示す。
【0096】シロキサンの単位は、簡便のために酸素原
子の共有を示さない方法で書く場合もある。例えばD
は、(CH32SiO又はMe2SiOと示す場合もあ
る。D”は、R(CH3)SiO又はR(Me)SiO
と書く場合もあり、他も同様である。上記の通り、CH
3は“Me”と省略することがある。従って以下の仮定
の材料
【0097】
【化3】 は、Me3SiO(Me)2SiO(Me)(H)SiO
(Mr(R)SiOSi(Me)2H、又はMDD’
D”M’と書くことができる。
【0098】シロキサンがある種の単位を多数含む場
合、これらの平均数は、式中の添字により示す。そのよ
うな添字は、その単位が連続していることを示してはお
らず、実際に特別な状況を除いてそれらは連続していな
い。
【0099】L−31は、一般式MD’45-50Mのポリ
ヒドリドメチルシロキサンポリマーである。
【0100】トルエンジイソシアナート(TDI)は、
約80%の2,4−異性体と20%の2,6−異性体の
混合物であった。
【0101】NiaxR Catalyst A−20
0は、Union CarbideChemicals
and Plastics Company,In
c.の有標製品である。
【0102】DBSSは、ドデシルベンゼンナトリウム
スルホネートを示す。
【0103】PTSSは、パラ−トルエンナトリウムス
ルホネートを示す。
【0104】実施例24のナトリウムホスフィネート
は、ビス−(2,4,4−トリメチルペンチル)ホスフ
ィン酸ナトリウム塩である。
【0105】本文で使用するpphpという言葉は、ポ
リオール100部当たりの部を意味する。
【0106】以下の実施例及び表において、SiH液体
の構造は平衡分布であり、実際に少量の環状材料及び大
量の直線状化合物を含む。界面活性剤の合成において、
揮発性の比較的高い成分を除去せずに平衡分布全体を使
用したが、これらの揮発性物質を除去し、再循環するこ
とができる。これらのシロキサンコポリマーで使用した
エンドブロッカーのひとつはMMであり、炭化水素不純
物を含むことが多い。種々の製造において使用した装填
重量は、活性成分を表す。
【0107】同様に、ヒドロシリル化反応で使用するポ
リエーテルは不活性成分を含み、それは主にアリル基を
含まないポリエーテルである。ポリエーテルの配合平均
分子量及び量を計算する場合、不活性成分の量を補正す
ることが必要である。本研究においては、使用するポリ
エーテルがエチレンオキシド及びプロピレンオキシドの
両方を含む場合は常に、製造反応を通じてプロピレンオ
キシドに対するエチレンオキシドの固定した比率を用い
た。
【0108】以下の実施例は、本発明を説明するもので
あり、制限するものではない。
【0109】
【実施例】実験法 シリコン−ポリエーテルコポリマーの製造に使用した方
法は、本発明で記載するコポリマー全部に関して基本的
に同一であり、多くの特許において公開されている方法
と基本的に同一である。
【0110】本出願で示す実施例のいくつかにおいて、
シロキサン−ポリエーテルコポリマー界面活性剤及び有
機酸の塩を予備混合し、室温で少なくとも1時間放置し
た。ある場合には、材料を予備混合し、80℃−120
℃の温度で2−4時間加熱した。詳細は、表に示す。
【0111】SiH液体の調製 テフロンブレードを持つガラス撹拌棒及び空気駆動の撹
拌モーターを備えた500mlの丸底フラスコに、所望
量のヘキサメチルジシロキサン(MM)、オクタメチル
シクロテトラシロキサン(D4)、L−31及び硫酸を
装填した。フラスコを周囲温度で24時間撹拌した。そ
の後フラスコの内容物を、過剰の湿らせた重炭酸ナトリ
ウムでゆっくり中和した。生成物を0.5重量%の活性
炭で処理し、加圧濾過により無色の液体を得、そのSi
H含有量及び粘度を特性化した。製造に使用した装填材
料を表1に示す。
【0112】
【表1】 表1 SiH液体の製造に使用した装填材料 生成物 MM(g) 環状D4(g) L−31g 2SO4(g) 液体A 7.53 276 16.1 6.24 液体B 7.74 266 26.1 6.24シロキサン−ポリエーテルコポリマーの製造 テフロンブレードを持つガラス撹拌棒及び空気駆動の撹
拌モーターを備えた500mlの丸底フラスコに、所望
のポリエーテル又はポリエーテルの配合物(30モル%
過剰を使用)、SiH液体及びトルエンを装填した。フ
ラスコに温度計、コンデンサー及び窒素散布管をつけ
た。窒素をゆっくりパージしながら混合物を約80℃に
加熱し、その後クロロ白金酸のエタノール溶液(10m
gPt/ml)を加えて15ppmのPtを与えた。数
度の発熱があり、“曇り”から“透明”への変化が観察
された。約半時間の後この材料の試料は、発酵管中のK
OHのエタノール溶液を用いた反応により決定して残留
SiHを示さなかった。材料を重炭酸ナトリウムを用い
て中和し、125o/分におけるストリッピングにより
トルエンを除去し、加圧濾過した。製造に使用した装填
材料を表2に示す。
【0113】
【表2】 表2 シロキサン−ポリエーテルコポリマーの製造に使用した装填材料 SiH液体 ポリエーテル トルエン 名称 グラム 組成物 グラム BAMW 液体A 50.6 P−1,P−3 149.6 2250 85.6 液体B 51.8 P−1,P−2 184.4 1300 85.6 P−1=分子量が4032であり、37.1%のエチレ
ンオキシド残基及び60.4%のプロピレンオキシド残
基を含む、アリル−開始アセトキシキャップポリエーテ
ル。
【0114】P−2=分子量が584であり、82.9
%のエチレンオキシド残基及び0.0%のプロピレンオ
キシド残基を含む、アリル−開始アセトキシキャップポ
リエーテル。
【0115】P−3=分子量が1498であり、35.
2%のエチレンオキシド残基及び58.1%のプロピレ
ンオキシド残基を含む、アリル−開始アセトキシキャッ
プポリエーテル。
【0116】界面活性剤と有機酸の塩の配合 界面活性剤と有機酸の塩の配合物の製造法は、最低所要
時間が満たされれば、重要でない。組成物は、空気雰囲
気下で調製した。典型的に、テフロンブレード及び空気
駆動撹拌モーターを備えた開口フラスコに界面活性剤を
装填した。これに、示した量の有機酸の塩を加えた。ほ
とんどの場合有機酸の塩(40%)は、水溶液として加
えた。得られた溶液を示した時間(少なくとも1時間)
撹拌した。温度は、示す通り周囲温度、80℃、85℃
又は120℃であった。生成物をさらに加工せずに発泡
試験をした。
【0117】下表3に示すポリウレタンフォーム組成物
において、界面活性剤を評価した。
【0118】
【表3】 表3 ポリウレタンフォーム試験組成物 材料 pphp(重量) NIAXRPolyol16−56 100 蒸留水 5.5 NIAXRCatalyst A−200 0.2 メチレンクロリド 10.0 オクタン酸第1錫 0.23 トルエンジイソシアナート(TDI)a 69.44 界面活性剤 変動 表3の脚注 a)TDIは、化学量論量の112%の量で使用した。
【0119】ポリウレタンフォームの製造及び試験法 実験室、ポリオール及びTDIの温度を記録した。32
オンスの紙コップにNIAX Polyol 16−5
6(250g)、評価する界面活性剤、アミン/水予備
混合物(13.75gの水及び0.5gのNIAX C
atalystA−200を含む)及びメチレンクロリ
ド(25g)を装填した。混合物を15秒間撹拌した後
撹拌を止めた。20秒の合計経過時間の後、反応混合物
にオクタン酸第1錫(0.575g、0.46ml)を
加えた。撹拌を開始し、混合物を8秒間撹拌した後、8
0/20トルエンジイソシアナート(173.6g、化
学量論量の112%)を加え、さらに7秒間撹拌を続け
た。その後撹拌機を止め、反応混合物を5ガロンのプラ
スチックのバケツに入れた。吹き出し時のフォームの最
高の高さ、超音波深度モニターによる記録紙上での一定
の上昇における頂上陥没の量、及び上昇時間を記録し
た。その後、典型的に120−125℃にて約10−1
5分間硬化した。フォームの中心からコア試料を切断し
た。コア試料を厚さが1/2インチの片に薄く切った。
フォームの底から3.5−4インチの間の片を使用して
通気性(0.5インチの圧力で直径が2インチの円形断
面を通る通風体積)を決定した。フォームの高さは、最
初の頂上陥没後に得られたフォームの高さと定義した。
【0120】これらの種類のある界面活性剤の場合、フ
ォーム組成物中の界面活性剤の使用量が多すぎると通風
が悪くなることが当然考えられる。界面活性剤の最適量
は、上昇の高さと通風の最も良い組み合わせを与える量
である。
【0121】シロキサン−ポリエーテルコポリマー界面
活性剤と有機酸の塩の種々の組成物を用いて製造したフ
ォームについての試験の結果を、下表4及び5に記録す
る。これらの表において、有機酸塩添加剤の量は、シロ
キサン−ポリエーテル界面活性剤、有機酸の塩及び水の
混合物全体の%として示し;試験濃度は、フォーム中で
使用した界面活性剤組成物の量であり、ポリオール10
0部当たりの部で表し;得られた試験用フォームの通風
は、1分当たりの標準立方フィートの単位で示す。シロ
キサン−ポリエーテルコポリマー界面活性剤の各種類に
ついて界面活性剤材料の数種類の組成物を試験した。以
下の本文中でA型及びB型と呼ぶシロキサンポリエーテ
ルは、表1に記載のSiH液体に基づいており、表2に
示した試薬を用いて製造した。最左欄に示す番号は、実
施例の実験番号を示す。B型の界面活性剤の場合、試験
用フォーム配合物中で一般に受け入れられる性能は、少
なくとも36cmの上昇の高さ、及び少なくとも4sc
fmの通風を与える。しかしこのような結果は、最適性
能を示していない。
【0122】
【表4】 表4.A型シロキサン−ポリエーテル 組成物#1 温度 試験 フォーム特性 添加剤 時間 濃度 上昇(cm) 通風 1. なし(標準) 0.6 37.7 6.1 2.0.4%DBSS 80℃/6時間 0.6 38.2 6.8 0.6%水 組成物#2 温度 試験 フォーム特性 添加剤 時間 濃度 上昇(cm) 通風 3.なし(標準) 0.6 37.4 6.8 4.0.4%DBSS 室温/24時間 0.6 38.0 7.4 0.6%水 表4に示す結果は、シロキサン−ポリエーテル界面活性
剤の2種類の組成物の各々に、界面活性剤組成物の0.
4重量%の量でDBSSわ加えると、ポリウレタンフォ
ーム製造におけるその性能が改良され、この界面活性剤
の場合、添加剤を含む界面活性剤組成物を加熱するかど
うかは、問題でないことを示している。各組成物は、許
容できる性能を示すが、有機酸の塩を加えることにより
各々の性能は改良される。
【0123】
【表5】 表5.B型シロキサン−ポリエーテル界面活性剤 組成物#1 温度 試験 フォーム特性 添加剤 時間 濃度 上昇(cm) 通風 5. なし(標準) 0.6 35.0 2.3a 6. 0.4%DBSS 室温/15分 0.6 37.4 3.1b 0.6%水 7. 0.4%DBSS 室温/24時間 0.6 37.8 4.8c 0.6%水 8. 0.4%DBSS 室温/72時間 0.6 38.5 4.9d 0.6%水 9. 0.4%DBSS 85℃/4時間 0.6 39.2 5.0 0.6%水 10.0.4%DBSS 120℃/1時間 0.6 38.8 4.8 0.6%水 11.0.2%DBSS 85℃/1時間 0.6 39.4 5.0 0.3%水 12.0.4%DBSS 85℃/1時間 0.6 37.4 4.5 0.6%水 13.0.8%DBSS 85℃/1時間 0.6 38.4 4.6 1.2%水 14.1.6%DBSS 85℃/1時間 0.6 38.2 5.0 2.4%水 15.0.4%PTSS 85℃/2時間 0.6 39.4 4.4 組成物#2 温度 試験 フォーム特性 添加剤 時間 濃度 上昇(cm) 通風 16.なし(標準) 0.6 37.4 4.7 17.0.4%DBSS 85℃/4時間 0.6 38.2 5.0 組成物#3 温度 試験 フォーム特性 添加剤 時間 濃度 上昇(cm) 通風 18.なし(標準) 0.6 35.5 3.3 19.0.4%DBSS 85℃/4時間 0.6 38.2 4.7 0.6%水 20.0.4%オレイン酸 85℃/7時間 0.6 38.4 5.6 カリウム 0.6%水 組成物#4 温度 試験 フォーム特性 添加剤 時間 濃度 上昇(cm) 通風 21.なし(標準) 0.6 37.4 6.0 22.0.4%DBSS 80℃/6時間 0.6 37.9 7.5 0.6%水 組成物#5 温度 試験 フォーム特性 添加剤 時間 濃度 上昇(cm) 通風 23.なし(標準) 1.4 32.2 (a) 24.ナトリウムホスフィ 85℃/4時間 1.4 37.4 2.4 ネート 組成物#6 温度 試験 フォーム特性 添加剤 時間 濃度 上昇(cm) 通風 25.なし(標準) 0.5 34.8 3.4b 26.0.4%DBSS 室温/92時間 0.5 37.4 3.8c 0.6%水 27.0.4%DBSS 120℃/4時間 0.5 37.6 5.3 0.6%水 表5の脚注 (a)フォーム中の気孔が風量測定を妨げた。
【0124】(b)フォームの頂上が裂け、内部に大き
な空隙。
【0125】(c)フォームの頂上が裂けた。
【0126】(d)頂上の裂けも内部空隙もなし。
【0127】表5の実施例6は、有機酸の塩の添加後1
5分で、フォーム製造における界面活性剤の性能が実質
的に向上することを示し、実施例7は、混合後24時間
で界面活性剤の性能が、特に優れた風量(気孔率又は通
気性)を持つフォームを与える点でさらに向上すること
を示している。実施例8は、その後のエージングはさら
にわずかな向上を与えるのみであることを示す。
【0128】実施例9−10は、界面活性剤を加熱する
と、加熱なしで用いた処理界面活性剤と比較していくら
か上昇の高さを増すらしいことを示す。実施例11−1
3は、添加剤の使用量は、界面活性剤組成物の性能に実
質的影響を与えるように思われないが、組成物を1時間
という短時間でも85℃に加熱すると、より高温又はよ
り長時間加熱するのと実質的に同一の結果を与えること
を示す。実施例15は、有機界面活性剤でない有機酸の
塩の添加も、試験界面活性剤の性能を向上させるために
働くことを示す。
【0129】実施例17は、非改良界面活性剤がその性
能シーリング近辺の性能を有する場合、有機酸の塩の添
加による性能の向上は、いくらか穏やかであることを示
す。
【0130】実施例19及び20は、カルボキシレート
−含有有機酸の塩、オレイン酸カリウムを界面活性剤に
加えると、DBSSを用いた場合と同様の性能を向上を
得ることができるが、組成物を異なる時間で加熱したの
で、直接の比較は不可能であることを示す。両方共、得
られるフォームの上昇の高さ及び通気性を実質的に向上
させる。
【0131】実施例22は、DBSS−改良界面活性剤
が、最初もかなり良い性能を持っていた界面活性剤の性
能を向上させることを示す。この場合の加熱は、他の実
験より少し低温であるが、結果に有意な影響があったと
は思われない。
【0132】実施例24は、挙げたナトリウムホスフィ
ネートを用いると、性能の悪い非改良界面活性剤から製
造したフォームと比較して、得られるフォームの上昇の
高さ及び気泡構造の両方を向上させることを示してい
る。
【0133】実施例26及び27は、組成物を加熱する
ことなく界面活性剤に有機酸の塩を加えると、界面活性
剤の性能を向上させるが、改良界面活性剤組成物を加熱
すると、上昇の高さ及び通気性をさらに向上させること
ができることを示す。
【0134】本発明の主たる特徴及び態様は、以下の通
りである。
【0135】1. a)約99.98−約90重量%の、従来の柔軟性ポリ
ウレタンフォームにおける使用に適した種類の、エンド
キャップ基を除いて少なくとも26個のケイ素原子を含
むシロキサン鎖を有する“非加水分解性”シロキサン−
ポリエーテルコポリマー界面活性剤;及び b)約0.02−約10重量%の、一般式
【0136】
【化4】Aam、 [式中、*Aは、アニオン性有機部分であり、有機部分
の炭素数が少なくとも2であり、アニオン性部分がスル
ホネート、ホスフェート、ホスフィネート、ホスホネー
ト及びカルボキシレートから成る群より選んだアニオン
であり;*Mは、周期表のIa、IIa及びIIb属の
金属のカチオン、R’4+及びR’4+から成る群より
選んだカチオンであり、ここでR’は、炭素数が1−1
8のアルキル又はフェニル−置換アルキル基であり;*
aは、Mの電荷に対応する数であり、*mは、Aのアニ
オン性部分の電荷に対応する数である]を有する有機酸
の塩を含む混合物であり、上記の量は、シロキサン−ポ
リエーテルコポリマー界面活性剤及び有機酸の塩の合計
に基づいていることを特徴とする組成物。
【0137】2.第1項に記載の組成物において、該シ
ロキサン−ポリエーテルコポリマー界面活性剤が公称一
般式
【0138】
【数2】
【0139】[式中、 α+ζ=γ+2; α=0から(γ+2); β=25から150; γ=0から15; δ=1から40; ε=0から20; ζ=0から(γ+2); δ+ζ≧4であり、 α,β,γ,δ,ε及びζの合計は、26以上200以
下であり;Rは、−(CHR’)nO(C24O)x(C
23R”O)zQ、又はこれらの混合物であり、平均組
成において n=2から10; x+z=20から250; R’は、H、炭素数が1−3のアルキル、フェニル又は
アルキル置換基の炭素数が1−3のアルキル置換フェニ
ルであり、数個のR’基がある場合それらは、同一又は
異なることができ;R”は、炭素数が1−18のアルキ
ル、フェニル、又はアルキル置換基の炭素数が1−4の
アルキル置換フェニルであり;Qは:H;炭素数が1−
18のアルキル;ベンジル;アルキル置換基の炭素数が
1−4のアルキル置換ベンジル;−CO22、ここでR
2は炭素数が1−2のアルキル;−CONHR3、ここで
3は炭素数が1−3のアルキル、フェニル又はアルキ
ル置換基の炭素数が1−4のアルキル置換フェニル;及
び−COR4、ここでR4は炭素数が1−4のアルキル、
フェニル又はアルキル置換基の炭素数が1−4のアルキ
ル置換フェニルである;から選び;R5は、炭素数が2
−18のアルキル、フェニル、炭素数が2−3のフェニ
ル置換アルキル、又は炭素数が2−18のシアノ−ある
いはフルオロ−置換アルキルである]を持つことを特徴
とする組成物。
【0140】3.第1項に記載の組成物において、該有
機酸の塩をドデシルベンゼンナトリウムスルホネート、
パラ−トルエンナトリウムスルホネート、オレイン酸カ
リウム及びビス−(2,4,4−トリメチルペンチル)
ホスフィン酸ナトリウム塩から成る群より選ぶことを特
徴とする組成物。
【0141】4.第1項に記載の組成物において、該シ
ロキサン−ポリエーテル界面活性剤と該有機酸の塩の混
合物を、少なくとも1時間エージングし、60℃−14
0℃の温度に加熱することを特徴とする組成物。
【0142】5.“非加水分解性”シロキサン−ポリエ
ーテルコポリマー界面活性剤を、反応ポリウレタンフォ
ーム組成物を安定させ、高品質のフォームの製造を容易
にする能力に関して改良する方法において:該界面活性
剤に、一般式
【0143】
【化5】Aam [式中、*Aは、アニオン性有機部分であり、有機部分
の炭素数が少なくとも2であり、アニオン性部分がスル
ホネート、ホスフェート、ホスフィネート、ホスホネー
ト及びカルボキシレートから成る群より選んだアニオン
であり;*Mは、周期表のIa、IIa及びIIb属の
金属のカチオン、R’4+及びR’4+から成る群より
選んだカチオンであり、ここでR’は、炭素数が1−1
8のアルキル又はフェニル−置換アルキル基であり;*
aは、Mの電荷に対応する数であり、*mは、Aのアニ
オン性部分の電荷に対応する数である]を有する有機酸
の塩を加えることから成り、得られる該界面活性剤及び
該有機酸の塩の混合物に基いて約0.02−約10重量
%の量で該有機酸の塩を使用することを特徴とする方
法。
【0144】6.第5項に記載の方法において、“非−
加水分解性”シロキサン−ポリエーテルコポリマー界面
活性剤が公称一般式
【0145】
【数3】
【0146】[式中、 α+ζ=γ+2; α=0から(γ+2); β=25から150; γ=0から15; δ=1から40; ε=0から20; ζ=0から(γ+2); δ+ζ≧4であり、 α,β,γ,δ,ε及びζの合計は、26以上200以
下であり;Rは、−(CHR’)nO(C24O)x(C
23R”O)zQ、又はこれらの混合物であり、平均組
成において n=2から10; x+z=20から250; R’は、H、炭素数が1−3のアルキル、フェニル又は
アルキル置換基の炭素数が1−3のアルキル置換フェニ
ルであり、数個のR’基がある場合それらは、同一又は
異なることができ;R”は、炭素数が1−18のアルキ
ル、フェニル、又はアルキル置換基の炭素数が1−4の
アルキル置換フェニルであり;Qは:H;炭素数が1−
18のアルキル;ベンジル;アルキル置換基の炭素数が
1−4のアルキル置換ベンジル;−CO22、ここでR
2は炭素数が1−2のアルキル;−CONHR3、ここで
3は炭素数が1−3のアルキル、フェニル又はアルキ
ル置換基の炭素数が1−4のアルキル置換フェニル;及
び−COR4、ここでR4は炭素数が1−4のアルキル、
フェニル又はアルキル置換基の炭素数が1−4のアルキ
ル置換フェニルである;から選び;R5は、炭素数が2
−18のアルキル、フェニル、炭素数が2−3のフェニ
ル置換アルキル、又は炭素数が2−18のシアノ−ある
いはフルオロ−置換アルキルである]を持つことを特徴
とする方法。
【0147】7.第5項に記載の方法において、該有機
酸の塩をドデシルベンゼンナトリウムスルホネート、パ
ラ−トルエンナトリウムスルホネート、オレイン酸カリ
ウム及びビス−(2,4,4−トリメチルペンチル)ホ
スフィン酸ナトリウム塩から成る群より選ぶことを特徴
とする方法。
【0148】8.第5項に記載の組成物において、該シ
ロキサン−ポリエーテル界面活性剤と該有機酸の塩の混
合物を、少なくとも1時間エージングし、60℃−14
0℃の温度に加熱することを特徴とする方法。
【0149】9.第1項に記載の組成物の成分を用いて
製造した軟質ポリウレタンフォーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 //(C08G 18/00 101:00) (72)発明者 リチヤード・テツクス・ロバートソン アメリカ合衆国ウエストバージニア州 25415ペンズボロ・ルート2

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】a)約99.98−約90重量%の、従来
    の柔軟性ポリウレタンフォームにおける使用に適した種
    類の、エンドキャップ基を除いて少なくとも26個のケ
    イ素原子を含むシロキサン鎖を有する“非加水分解性”
    シロキサン−ポリエーテルコポリマー界面活性剤;及び b)約0.02−約10重量%の、一般式 【化1】Aam [式中、 *Aは、アニオン性有機部分であり、有機部分の炭素数
    が少なくとも2であり、アニオン性部分がスルホネー
    ト、ホスフェート、ホスフィネート、ホスホネート及び
    カルボキシレートから成る群より選んだアニオンであ
    り; *Mは、周期表のIa、IIa及びIIb族の金属のカ
    チオン、R’4+及びR’4+から成る群より選んだカ
    チオンであり、ここでR’は、炭素数が1−18のアル
    キル又はフェニル−置換アルキル基であり; *aは、Mの電荷に対応する数であり、 *mは、Aのアニオン性部分の電荷に対応する数であ
    る]を有する有機酸の塩を含む混合物であり、上記の量
    は、シロキサン−ポリエーテルコポリマー界面活性剤及
    び有機酸の塩の合計に基づいていることを特徴とする組
    成物。
  2. 【請求項2】 “非加水分解性”シロキサン−ポリエー
    テルコポリマー界面活性剤を、反応ポリウレタンフォー
    ム組成物を安定させ、高品質のフォームの製造を容易に
    する能力に関して改良する方法において:該界面活性剤
    に、一般式 【化2】Aam [式中、 *Aは、アニオン性有機部分であり、有機部分の炭素数
    が少なくとも2であり、アニオン性部分がスルホネー
    ト、ホスフェート、ホスフィネート、ホスホネート及び
    カルボキシレートから成る群より選んだアニオンであ
    り; *Mは、周期表のIa、IIa及びIIb族の金属のカ
    チオン、R’4+及びR’4+から成る群より選んだカ
    チオンであり、ここでR’は、炭素数が1−18のアル
    キル又はフェニル−置換アルキル基であり; *aは、Mの電荷に対応する数であり、 *mは、Aのアニオン性部分の電荷に対応する数であ
    る]を有する有機酸の塩を加えることから成り、得られ
    る該界面活性剤及び該有機酸の塩の混合物に基いて約
    0.02−約10重量%の量で該有機酸の塩を使用する
    ことを特徴とする方法。
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