JPH061820A - ポリウレタン発泡体における水の制御された放出用の水和塩システム - Google Patents

ポリウレタン発泡体における水の制御された放出用の水和塩システム

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JPH061820A
JPH061820A JP3155974A JP15597491A JPH061820A JP H061820 A JPH061820 A JP H061820A JP 3155974 A JP3155974 A JP 3155974A JP 15597491 A JP15597491 A JP 15597491A JP H061820 A JPH061820 A JP H061820A
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hydrated salt
hydrated
kal
water
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JP3155974A
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Rocco L Mascioli
エル マシオリ ロコ
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/02Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by the reacting monomers or modifying agents during the preparation or modification of macromolecules
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04Polyurethanes

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 水の制御された放出を可能にする新規な水和
塩システムを使用し、水発泡のみにより、環境破壊につ
ながるハロカーボンを必要としないしかも発泡体の物理
的性質を劣化させることのない新規なポリウレタン樹脂
発泡体を提供する。 【構成】 本発明のポリウレタン発泡体組成物は、ポリ
ウレタン触媒の存在下およびさらに80℃以上の温度で
水を放出する少なくとも2種の水和塩を含む水和塩シス
テムの存在下にポリオールとポリイソシアネートとを反
応させた反応生成物からなる。

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組成物の合成およ
びその組成物の製造方法に関し、そして一面においてさ
らに特定的には水和塩(hydrated salt
s)から放出する水を用いて発生した二酸化炭素を用い
て発泡させるポリウレタン組成物に関する。
【0002】
【発明の背景】適当な触媒の存在下にポリイソシアネー
トをポリヒドロキシ含有化合物と反応させることにより
形成されたポリウレタンフォーム(発泡体)は家具や自
動車等のクッション用の詰め物材料として広く受け入れ
られている。ポリウレタン発泡体はまたスポンジ類にお
いて、および個人の保護・衛生品類のような液体吸収性
を必要とする他の用途のためにそしてまた新製品包装の
ために用いられる。
【0003】ポリウレタン発泡体を製造する技術および
科学は発泡剤を放出して細胞塊を形成しながら重合を制
御することを包含する。発泡体を発泡するガスはまたポ
リウレタン発泡体細胞を充填する。通常用いられる発泡
剤は二酸化炭素、フルオロカーボンおよび塩化メチレン
である。ポリウレタン発泡体の得られる密度は発泡剤の
量および性能によって制御される。水とイソシアネート
との反応により発泡剤として二酸化炭素を発生させるこ
とができるけれども、化学的発泡作用を増大させるかま
たは置き換えるための、低沸点不活性液体、特にフルオ
ロカーボンの使用は、取り込まれたフルオロカーボンガ
スの低い熱伝導特性のような、最終発泡体において或る
種の性質の利点に導いた。
【0004】しかしながら発泡剤としておよび他の目的
のために用いられるクロロフルオロカーボン(CF
s )は一般に不活性CFCs が紫外光により最終的に
分解される上層大気圧中でオゾンの激減化に結びつくと
今や疑われている。この問題を避けるために、水との反
応からの二酸化炭素を用いてのみ発泡されたポリウレタ
ン樹脂が回復した関心を獲得した。
【0005】発泡用成分の反応の速度は使用される触媒
の性質によって制御される。二酸化炭素を遊離するため
の水とイソシアネートとの反応を制御するために第三級
アミンを加えることが認められる。ポリオールとイソシ
アネートの重合は金属塩、特に例として錫塩により触媒
作用される。良好な発泡体を製造するために、重合およ
び発泡の速度は、第三級アミンおよび錫触媒の量を調節
することにより注意深くバランスがとられなくてはなら
ない。
【0006】さらに可撓性ポリウレタン発泡体の硬さを
調節する主要なパラメーターは、硬セグメント/軟セグ
メント比における各セグメントの相対的量と重合体鎖に
おけるそれらの分布との両方である。硬セグメントと軟
セグメントとのバランスは最適な物理的性質を生成する
ために必要である。
【0007】可撓性発泡体のための典型的な配合物は軟
セグメント用のポリオール100部、硬セグメント及び
CO2 発生のための水3部からなるだろう。化学量論か
ら、3部およびそれ以上の水の水準で硬セグメントはポ
リオールの軟化特性を押さえる有意義なパーセンテージ
となることが明らかであろう。配合物中の水の高い割合
の故に、水−イソシアネート反応は非常に迅速に起こ
る。
【0008】最終製品の品質を改良するために水−ポリ
オール−イソシアネート反応を制御するための多くの試
みが行なわれて来た。例えば水−イソシアネート反応速
度を遅くするために、しばしばアミン塩は触媒として用
いられる。特定の例はトリエチレンジアミンの蟻酸塩で
ある。クリーム(cream)時間(水反応)は重合反
応(ポリオール)を進行させるためにやや遅らせる。
【0009】ポリウレタン配合物に水和塩を用いること
が示唆されて来た。例えば西独特許第947,833号
はイソシアネート基により置き代えられることができる
少なくとも2つの基を含有する高分子量ポリエステルと
ジイソシアネートとの反応生成物から得られた明らかに
硬い多孔質の発泡材料を記載している。上記混合物に、
結晶化の水を含有する塩または吸収水を有する界面活性
剤を加えると、発泡剤として働く二酸化炭素を発生す
る。これらの塩および界面活性物質は水または低分子有
機ヒドロキシル化合物の代わりに推進剤として用いられ
る。そのような推進剤の例は結晶化の水を含有するほう
砂および含水活性炭素である。
【0010】米国特許第3,169,826号は水和炭
酸マグネシウムを製造する方法に関しそして製造された
特定の塩は比較的に低い速度および約100℃以下の温
度で水を遊離してそれによりポリエステルとポリイソシ
アネートとの間の反応中発泡速度を制御してポリウレタ
ン発泡体を生成することを偶然に記載している。英国特
許第1,214,478号によれば、微粉砕人造硫酸カ
ルシウム二水和物は、それが狭い温度範囲にわたって水
を遊離するので細胞状ポリウレタンの製造において特に
有用であることが分かった。
【0011】イソシアネート末端プレポリマーおよび結
晶水含有化合物からつくられた硬質ポリウレタン発泡体
を記載する特開昭58−67,713号に関するアブス
トラクト(ケミカルアブストラクト99:213682
e,1983)はまた関心がもたれるものである。特に
Na2 SO4 ・10H2 OとNa2 SO4 との混合物を
記載している。
【0012】さらに注目すべきものは、(a)少なくと
も1種の芳香族ポリイソシアネートを含有するポリイソ
シアネート成分、(b)ポリヒドロキシル成分、(c)
水および(または)二酸化炭素であってよい発泡剤、
(d)触媒および(e)ゼオライト吸着剤に基づく反応
混合物からのフルオロカーボン不含有硬質ポリウレタン
発泡体の製造する方法を記載している米国特許第4,8
82,363号である。ゼオライト吸着剤は一般式、化
1;
【化1】(M′,M″0.5 2 O・Al2 3 ・ySi
2 ・zH2
【0013】(式中、M′はナトリウムまたはカリウム
陽イオンを表し;M″はカルシウムまたはマグネシウム
陽イオンを表し;yは2〜6の値を有し、xはタイプの
ものは2〜3のy値を有しそしてyタイプのものは3〜
6のy値を有しそしてzは0または5.5までの数(x
タイプ)の表すかあるいは0または8までの数(yタイ
プ)を表す)を有する合成ファウジアサイト(fauj
asite)ゼオライトであってよい。
【0014】あまり重要ではないが特願昭50−284
27号は、ポリオールおよびイソシアネートに、フルオ
ロカーボンのような発泡剤、そして触媒としてのアミン
および(または)有機スズ化合物を加えることによるポ
リウレタン発泡体を製造する方法においてそれらに少な
くとも1種の含水アルカリ金属化合物を加えることを特
徴とする方法を記載している。これらの含水アルカリ金
属化合物は硼酸ナトリウム、燐酸ナトリウム、炭酸ナト
リウム、みょうばん等を包含する。これらの材料は発泡
反応が影響されることを予想とかまたは示唆なしに共触
媒として用いられている。フルオロカーボンがいぜんと
して発泡剤として用いられている。
【0015】さらにポリウレタン発泡体の製造方法にお
いてアミン触媒とともに仕込まれる公知のセオライト分
子ふるいの使用に関する西独特許第1,173,240
号がある。触媒を形成する第三級アミンおよび20オン
グストローム単位より大でない直径を有する微粉砕結晶
質分子ふるいと一緒に不活性水和塩が用いられる。結晶
化塩化バリウム(BaCl2 ・2H2 O)、結晶化塩化
第一マンガン(MnCl2 ・4H2 O)、結晶化亜硫酸
カルシウム(CaSO3 ・2H2 O)または結晶化乳酸
カルシウム((CaC3 5 3 2 ・5H2 O)のよ
うな上記西独特許のための不活性水和塩は約50〜15
0℃の温度で水を放出する。ナトリウム塩またはカリウ
ム塩がこの目的のためにあまり適していないことに注目
される。
【0016】しかしながら、これらの文献の配合物の或
るものはフルオロカーボンの使用を避けていないそして
硬質発泡体に限定されている点で、多くは広くポリウレ
タンに向けられていない。さらに、水和塩は酸性かまた
は塩基性のいずれかである。有効な水源であるべき割合
で用いられる場合の酸性塩を用いての問題はそれらが触
媒のアミン基に早すぎて結びつく傾向があることであ
る。塩基性塩を用いての問題は非常に多くの副反応が起
こる傾向がありそして希望するより多くの三量体化が起
こることである。さらに、なんらかの添加剤が使用され
るとき得られたポリウレタン発泡体の性質における劣化
の問題がありそしてこれと同じことが水和塩を用いても
言えるるとは事実である。まったくその性質を劣化させ
なかったそして特に先行技術の方法にはなかった、発泡
剤として水のみを使用し、しかも制御されたやり方で水
を発生する改良されたポリウレタン組成物を見出すこと
は有用であろう。
【0017】
【発明の概要】したがって、システムが発泡剤として二
酸化炭素を発生させるために制御されたやり方で水を提
供し、それによりフルオロカーボンの使用を避けること
を助ける、ポリウレタン組成物用水和塩システムを提供
することが本発明の目的である。
【0018】得られたポリウレタン組成物の性質に悪影
響しないポリウレタン組成物において使用するための新
規水和塩システムを提供することが本発明のなお他の目
的である。
【0019】利用できるポリウレタン技術で容易に使用
できる水和塩システムを提供することが本発明の他の目
的である。
【0020】本発明のこれらのおよび他の目的を実施す
るにあたって、ポリウレタン触媒の存在下にそしてさら
に80℃以上の温度で水を放出する少なくとも2種の水
和塩を含む水和塩システムの存在下にポリオールとポリ
イソシアネートとの反応の生成物を含むポリウレタン発
泡体組成物が、一つの形態で提供される。
【0021】有利にするためにそして一度に1種のみの
塩を使用する先行技術の配合物の有害な作用を避けるた
めに水和塩の特定の配合物が使用されることができるこ
とが見出された。水反応はこれらの水和塩システム中に
化学結合されている水の放出により制御されることがで
きる。水は反応の熱が発生されるにつれて比較的にゆっ
くりと放出される。水のゆっくりとした放出は重合反応
からの発泡体の軟セグメントをつくる。水の制御された
放出で、重合反応と発泡反応との注意深く制御されたバ
ランスをとることができる。究極的に、最大の物理的性
質がウレタン重合体において得られそしてこれらの水和
塩システム添加剤の使用がポリウレタン発泡体の性質を
汚さないことを見出したことは驚くべきことである。典
型的には、性質における損失は添加剤の量に比例するこ
とが予測されるがしかしこの一般的な原理がこの場合に
おいて適用されないことが分かった。
【0022】本発明の水和塩システムは約80℃以上の
温度で水を放出する少なくとも2種の水和塩を必要とす
る。これらの水和塩システムが先行技術の配合物で起こ
るような単一種の水和塩を用いての問題を避ける事実は
システム中において酸性塩と塩基性塩との両方の使用が
システムのpHを調節することを助けそして同時に水発
生上の大きな制御を提供する事実と関係があるかもしれ
ない。即ちpHおよび水量生成は両方ともに、或る種の
塩の対を用いることにより同じ材料で調節されることが
できる。例えば、ほう砂(テトラ硼酸ナトリウム10水
和物)は単独で使用されてはあまりにも塩基性でありそ
してみょうばん(硫酸カリウムアルミニウム12水和
物)は単独で用いられてはあまりにも酸性であり、前に
記載した貧弱な結果を与える。しかしながら水源として
それらの塩を混合することにより、良好な結果を提供し
た約9であるようにpHを調節できた。本発明の一面に
おいて、全体のシステムのpHは約6〜約9、好ましく
は約7〜約8の範囲にあるべきである。
【0023】本発明の一つの面において、水和塩は 硫酸カリウムアルミニウム12水和物(みょうばん) KAl(SO4)2 ・12H2O; 燐酸ナトリウム12水和物 Na3PO4・12H2O; 硫酸アルミニウム18水和物 Al2(SO4)3 ・18H2O; 硫酸ナトリウム10水和物 Na2SO4・10H2O; 炭酸ナトリウム7水和物 Na2CO3・7H2O; 硫酸アンモニウムアルミニウム12水和物(みょうばん) AlNH4(SO4)2 ・12H2O; 燐酸マグネシウム22水和物 Mg3(PO4)2 ・22H2O; 硼酸ナトリウム10水和物(ほう砂) Na2B4O7 ・10H2O;および それらの混合物 を包含する群から選ばれることができるがしかしそれら
に限定されない。2種より多くの水和塩または或る場合
において有用であることが予想される。異なる水収容能
力およびpHを有する塩がシステムに必要とされるのに
応じて選ばれることができそして発泡体配合物の要件で
あり得る。
【0024】ポリウレタン配合物において有用であると
して知られるかまたは予想される特定の水和塩システム
は (a)KAl(SO4)2 ・12H2 O及びNa2 4
7 ・10H2 O; (b)KAl(SO4)2 ・12H2 O及びNa3 PO4
・12H2 O; (c)Al2(SO4)3 ・18H2 O及びNa2 4 7
・10H2 O; (d)Al2(SO4)3 ・18H2 O及びNa3 PO4
12H2 O; (e)Al2(SO4)3 ・18H2 O及びNa2 CO3
7H2 O; (f)KAl(SO4)2 ・12H2 O及びMg3 (PO
4 2 ・22H2 O; (g)Na2 SO4 ・10H2 O及びNa3 PO4 ・1
2H2 O;そして (h)AlNH4 (SO4 2 ・12H2 O及びNa2
4 7 ・10H2 O を包含するがしかし必ずしもそれらに限定されない。こ
れらのシステムの混合物は同様に用いられていてもよ
い。ほう砂および種々の形態のみょうばんはそれらが容
易に手に入れることができるので特に好ましい水和塩シ
ステムである。
【0025】ポリウレタン配合物において用いられる水
和塩システムの量は、(1)反応中遊離されるべき水の
量、(2)もし存在する場合、水和塩システム中に結合
されていない配合物に加えられるべき水の量、および
(3)使用される特定の水和塩システムを包含するがこ
れらに限定されない多くのファクターにより左右される
だろう。存在するポリオールの100重量部(pbw)
に基づいて通常用いられる合計水含有量は約0.5〜8
pbwの範囲にありそして一面において、約1.0〜約
7pbwの範囲にある。したがって、これらのパラメー
ター内で水和塩システムの割合自体はポリオールの10
0pbwに基づいて、5pbwほどの低さから25pb
wほどの高までの範囲にわたることができるだろう。非
常に一般的には水和塩システムの重量の約25%は発熱
中水として離れてイソシアネートと反応してCO2 を生
成する。
【0026】すべての水が水和塩により発生される配合
物が考えられるかもしれないが、多くの場合において塩
に結合されてない追加の水が望ましいだろう。さらに、
フルオロカーボンを包含してさえ追加の発泡剤がまた使
用できるけれども、良好な性質を有するポリウレタン発
泡体がなんらの追加のハロカーボン発泡剤を必要とする
ことなしに製造されることができる。
【0027】順序上、水和塩システムは本方法において
多くの点において加えられることができるがしかし好ま
しくはイソシアネート成分中には加えられない。一つの
面において水和塩はポリオール成分に加えられるのが好
ましい。塩は非常に微細な粒子として物理的に加えられ
るべきである。この物理的形態はポリオール中懸濁液中
にこれらをとどまらせるのに助けとなる。
【0028】本発明によれば残りのポリウレタン発泡体
成分は、従来的ものであることが予想され、これは本発
明が標準の配合物と相容れることができることを示す。
例えば、種々の比較的に高い分子量のポリエーテルおよ
び(または)ポリエステルポリオールが本発明のポリウ
レタン組成物のために有用であると予想される。これら
のポリオールは酸化エチレン(EO)で封鎖されたポリ
オール類およびEOで封鎖されていないポリオール類な
らびに酸化プロピレン(PO)含有ポリオール類および
(または)酸化ブチレン含有ポリオール類を包含するが
しかし必ずしもこれらに限定されない。ポリオールは適
当な開始剤に加えられたこれらの種々の酸化アルキレン
のブロックまたはランダム分布を含んでよい。一つの面
において、ポリオールは好ましくは約300〜10,0
00の分子量を有しそして典型的には、上に複数の反応
性水素を有する開始剤を1つまたはそれ以上の酸化アル
キレンと反応させることによりつくられる。適当な開始
剤はグリセリン、アルカノールアミン、アルキルアミ
ン、アリールアミンまたは芳香族アミン、庶糖、ソルビ
トール、トリメチロールプロパン(TMP)、α−メチ
ルグルコシド、β−メチルグルコシドまたは他のメチル
グルコシド、フェノール樹脂、アニリン樹脂および混合
フェノールアニリンの樹脂、例えばメチレンジアニリン
の樹脂またはビスフェノールAの樹脂、マンニッヒ縮合
物およびそれらの混合物を例えば包含するがしかしそれ
らに限定されない。ポリオールは開始剤を所望の数のモ
ルの酸化アルキレンでアルコキシル化することによって
造られてもよい。好ましくは酸化アルキレンは2〜4個
の炭素原子を有しそしてしたがって注目されるものとし
てEO、PO、酸化ブチレンまたはそれらの混合物であ
る。酸化アルキレン類は添加の際に混合されてもよくあ
るいは別にポリオール開始剤鎖に加えられてブロックま
たは封鎖キャップを形成してもよい。一つの面におい
て、酸化エチレンと酸化プロピレンとの混合物が開始剤
に加えられる。アルコキシル化反応は触媒作用されても
よいしまたは触媒作用されなくてもよい。KOHの他の
触媒が使用されることができるがKOHは通常使用され
る触媒である。例えば二重金属シアン化物触媒、特に亜
鉛ヘキサシアノコバルテートが使用されてもよいそして
米国特許第3,029,505号、同第3,900,5
18号、同第3,941,049号および同第4,35
5,100号(これらの特許を参照することにより本明
細書に組み入れる)に記載された方法に従ってポリオー
ル類は造られてもよい。別本として適当な上に挙げたポ
リオール成分を完全に置き代えるかまたはそれらと組み
合わせて種々の重合体ポリオールをまた使用してもよ
い。好ましくは比較的に高い分子量のポリアルキレント
リオールは混合ポリプロピレンオキシド/ポリエチレン
オキシドコポリマートリオールである。
【0029】典型的には、従来の方法でポリウレタン発
泡体を造るのに触媒が使用される。そのような触媒は次
の触媒の1種またはそれ以上を包含する:
【0030】(a)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、N,N−ジメチルピペラジ
ン、1,4−ジアザビシクロ〔2.2.2〕オクタン、
トリエチレンジアミン等のような第三級アミン;
【0031】(b)トリアルキルホスフイン、ジアルキ
ルベンジルホスフイン等のような第三級ホスフイン;
【0032】(c)アルカリ金属の水酸化物、アルカリ
土類金属の水酸化物、アルカリ金属のアルコキシド、ア
ルカリ土類金属のアルコキシド、アルカリ金属のフェノ
キシドおよびアルカリ土類金属のフェノキシドのような
強塩酸;
【0033】(d)塩化第二鉄、塩化第二スズ、塩化第
一スズ、三塩化アンチモン、硝酸ビスマスおよび塩化ビ
スマス等のような強酸の酸性金属塩;
【0034】(e)(i)Be、Mg、Zn、Cd、P
d、Ti、Zr、Sn、As、Bi、Cr、Mo、F
e、Co、およびNiのような種々の金属と、(ii)
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、アセト酢酸エチル、サリチルアルデ
ヒド、シクロペンタノン−1−カルボキレート、アセチ
ルアセトイミン、ビス−アセチルアセトンアルキレンジ
アミン、サリチルアルデヒドイミン等と、から得られる
ことができるキレートのような種々の金属のキレート;
【0035】(f)Ti(OR)4 、Sn(OR)4
Al(OR)3 等(但し、Rはアルキルまたはアリー
ル)のような種々の金属のアルコレート及びフェノー
ル、アルコレートとカルボン酸との反応生成物、βケト
ンおよび2−(N、N−ジアルキルアミノ)アルコー
ル;
【0036】(g)例えば酢酸ナトリウム、オクタン酸
第一スズ、オレイン酸第一スズ、オクタン酸鉛、金属乾
燥剤例えばナフテン酸マンガンやナフテン酸コバルト、
等を包含する、アルカリ金属、アルカリ土類金属、A
l、Sn、Pb、Mn、Co、NiおよびCuのような
種々の金属との有機酸の塩;そして
【0037】(h)4価のスズ、3価のAs、Sb、お
よびBi、5価のAs、SbおよびBi、の有機金属誘
導体、鉄の金属カルボニルおよびコバルトの金属カルボ
ニル。
【0038】勿論、上記ポリウレタン触媒の任意の組み
合わせが使用できる。通常、使用される触媒の量はポリ
オールの100pbwに基づいて約0.01〜5.0p
bwの範囲にある。さらにしばしば使用される触媒の量
は約0.2〜約2.0pbwである。
【0039】ポリウレタン組成物のためのポリオール
は、従来の方法に従って上記触媒の1種またはそれ以上
の存在下にポリイソシアネートと反応される。使用され
るポリイソシアネートはトルエンジイソシアネート(T
DIS )、重合状イソシアネートおよび脂肪族ジイソシ
アネートのような任意の芳香族または脂肪族ジイソシア
ネートであってよい。代表的な芳香族ポリイソシアネー
トはm−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレン
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、2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−
トルエンジイソシアネート、ジアニシジンジイソシアネ
ート、ビトリレンジイソシアネート、ナフタレン−1,
4−ジイソシアネート、ジフェニレン−4,4′−ジイ
ソシアネート;脂肪族−芳香族ジイソシアネート、例え
ばキシリレン−1,4−ジイソシアネート、キシリレン
−1,2−ジイソシアネート、キシリレン−1,3−ジ
イソシアネート、ビス(4−イソシアナートフェニル)
メタン、ビス(3−メチル−4−イソシアナートフェニ
ル)メタンおよび4,4−ジフェニルプロパンジイソシ
アネートを包含するがしかしそれらに限定されない。適
当な脂肪族ジイソシアネートはイソホロンジイソシアネ
ート、ヘキサメチレンジイソシアネートおよびメチレン
−ビス−シクロヘキシルイソシアネートを包含する。本
発明の一面において、トルエンジイソシアネートが好ま
しい。
【0040】使用に適する芳香族ポリイソシアネートは
約2〜約4の官能度を有するメチレン架橋ポリフェニル
ポリイソシアネート混合物を包含する。これらの後者の
イソシアネート化合物は塩酸および(または)他の酸性
触媒の存在下、ホルムアルデヒドと第一級芳香族アミ
ン、例えばアニリンとの反応により従来的に造られる対
応するメチレン架橋ポリフェニルポリアミンをホスゲン
化することにより一般的に製造される。
【0041】細胞寸法および細胞構造を調節するための
添加剤、例えばジメチルポリシロキサンのようなシリコ
ーン界面活性剤はまた発泡用混合物に加えられてもよ
い。公知のタイプの充填剤、染料または可塑剤はまた勿
論使用されてもよい。これらのおよび他の添加剤は当業
者に周知である。
【0042】
【実施例】本発明は以下の実施例に関連してさらに記載
されている。これらの実施例は単なる例示であってこれ
らに限定されるものではない。
【0043】例1〜6
【0044】単一種の水和塩を用いる例:
【0045】次の例は直下に示される配合物を用いて行
なわれた。単一種の水和塩および水の割合ならびに発泡
体特性は第1表に示される。 タノール(Thanol )3020ポリオール(pbw) 100 水(pbw) 5.5 シリコーンL−6202界面活性剤(pbw) 1.5 33LV/Al(2/1)第3級アミン触媒(pbw) 0.5 T−9アルキルヘキサン酸第一スズであるスズ触媒(pbw) 0.3 イソシアネート指数 1.1
【0046】
【表1】 単一種の水和塩を用いて造られた発泡体 塩のタイプ Na2B4O7・10H2O Na2SO4 ・10H2O 例番号 塩の量pbw 無し 20 20 20 20 20 追加の水pbw 5.5 0 0.5 1.0 0.5 1.0 クリーム時間(秒) 7 20 7 5 7 5 上昇時間(秒) 55 100 80 100 80 76 密度pcf 1.7 2.6 2.1 1.7 2.1 2.1
【0047】密度および活性に基づいて、20部のNa
2 4 7 ・10H2 O(ほう砂)を加えると約4部の
水を放出した。これらの発泡体は少量を用いて造られそ
して高い発熱は生じなかった。Na2 SO4 ・10H2
Oを含有する発泡体を測定することにより、増大した発
熱の例が2.5倍のファクターにより示された。密度は
2.4から1.4に減少し放出された水の量が発泡体に
おいて発生した熱に依存することを示す。
【0048】例7〜10
【0049】水和塩システムを用いる例:
【0050】例7〜例9は複合水和塩システム、即ち
2:1の重量比でほう砂(テトラ硼酸ナトリウム10水
和物)およびみょうばん(硫酸カリウムアルミニウム1
2水和物)の混合物を使用する。この水和塩システムは
約9のpHを有した。例10は比較のための提供されそ
してSPI study:31stAnnualSPI
Technical/MarketingConfer
ence,1988,pp81−124から引用して作
成した。
【0051】両方の塩は80℃より高くそして90℃よ
り低い温度で水を放出し、これは反応の発熱を最小にす
るのに好ましい。
【0052】可撓性発泡体は3000の分子量のポリオ
ールおよび約1.4ポンド/フート3 の密度を有する発
泡体をつくるのに代表的な成分を用いてつくられた。水
はこれらの発泡体の作成において唯一の可変量でありそ
してそれは約2.1〜約2.5部であった。発泡体はマ
ックスホーム(Maxfoam)機上で生成された。
【0053】得られた密度の発泡体および物理的性質に
基づいて、システムおにける合計の水は4.5部と予想
される。これは混合塩からの25重量%の損失に相当す
る。例7、8および9の物理的性質のデータは例10の
SPI Studyの結果に匹敵できる。分かるように
塩システムを加える場合に物理的損失はなかった。
【0054】水和塩を用いる場合に見られた他の利点は
制御された発熱である。我々は水単独を用いる場合と比
較したとき、25℃の減少したバン(bun)温度を示
した。
【0055】
【表2】 ほう砂/みょうばん水和塩システムを用いるポリウレタン発泡体 例番号 ポリオール3020 100 100 100 TDl (指数) 60(105) 60(105) 60(105) アミン触媒 2部のAl/1部の33LV 1.0 1.0 1.0 (例7〜9に スズ触媒T-10 0.2 0.2 0.2 匹敵する シリコーンL-6202 1.5 1.5 1.5 割合) 水 2.3 2.5 2.1 ほう砂/みょうばん塩 8.0 8.0 8.0 無し発泡体の性質 密度,pcf 1.4 1.3 1.4 1.29-1.44 IFD 25% 27.3 27.8 29.2 33.7-36.7 65% 55.1 55.9 59.0 59.8-63.7 25%戻り 18.8 18.9 20.0 23.7-24.0 空気流cfm 4.9 4.5 5.0 4.0-5.3 引き裂き強度pli 3.2 2.7 2.7 1.9-2.9 引張強度psi 14.8 15.2 15.1 14.7-17.7 伸び % 268 270 258 154-206 圧縮硬化 % 50% 9.2 9.2 7.9 − 90% 9.7 12.5 8.7 4.0-7.5 ボールはね返り 45.0 46.0 45.0 −
【0056】特許請求の範囲においてのみ定義される本
発明の精神および範囲から離れることなしに、本水和塩
システムおよび本発明のポリウレタン発泡体配合物およ
びそれらの製造方法において多くの変更がなされること
ができる。例えば当業者は記載されたパラメータ内で温
度、圧力、反応体、割合および添加の態様を調節して特
に有利な性質を有するポリウレタン発泡体を提供するこ
とができる。特に記載されたもののほかに、他の水和塩
類および組み合わせは本発明の特許請求された精神およ
び範囲内でまた用いられてもよい。
【0057】本発明の技術によりウレタン配合物に水を
導入することにより多量の水が重合体に加えられること
ができる。したがって、望ましくない発泡剤の使用を排
除でき、しかも良好な性質および低い密度を有する発泡
体をなお得ることができる。水の制御された放出は重合
中の急騰した発熱の危険を減少させる。これらの種々の
塩を重合体に導入するとまた引火性を減少させる。
【0058】用語解説:
【0059】 Al触媒 ニアックス(Niax)ポリウレタン触媒;ユニオンカーバ イドケミカルコンパニーによりつくられたプロピレングリコ ール中70%ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、 ──────────────────────────── 33LV触媒 エイアプロダクツアンドケミカルインコーポレーテッドにより つくられたDabco33LV第3級アミン触媒、 ──────────────────────────── 3020ポリオール タノール(Thanol)F−3020ポリオール;ア ルコ(ARCO)ケミカルコンパニーによりつくられた 54〜57のヒドロキシル数を有する酸化プロピレンの 3000分子量の可撓性厚板原料ポリエーテルポリオー ル、 ───────────────────────── T−10触媒 ジ−(2エチルヘキシル)フタレート中のアルキルヘキサン酸 第一スズの40〜50%溶液、 ──────────────────────────── シリコーンL−6202 ユニオンカーバによりつくられたシリコーン界面活 性剤 ───────────────────────
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 C08L 75:04

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリウレタン触媒の存在下およびさらに
    80℃以上の温度で水を放出する少なくとも2種の水和
    塩を含む水和塩システムの存在下にポリオールとポリイ
    ソシアネートとの反応生成物を含むポリウレタン発泡体
    組成物。
  2. 【請求項2】 反応生成物を生成する成分の合計におい
    て水和塩システムの割合が、反応中約0.5〜8重量部
    の水を放出するのに十分な割合である請求項1のポリウ
    レタン発泡体組成物。
  3. 【請求項3】 水和塩システムの2種の塩の一方が酸性
    でありそして他方が塩基性である請求項1のポリウレタ
    ン発泡体組成物。
  4. 【請求項4】 塩システムのpHが酸性水和塩と塩基性
    水和塩との割合を調節することによってのみ、約6〜約
    9の範囲内にあるように調節される請求項3のポリウレ
    タン発泡体組成物。
  5. 【請求項5】 ポリウレタン反応がハロカーボン発泡剤
    の不存在下に行なわれる請求項1のポリウレタン発泡体
    組成物。
  6. 【請求項6】 水和塩システムの塩がKAl(SO4)2
    ・12H2 O;Na3 PO4 ・12H2 O;Al2(SO
    4)3 ・18H2 O;Na2 4 7 ・10H2 O;Na
    2 SO4 ・10H2 O;Na2 CO3 ・7H2 O;Al
    NH4 (SO4 2 ・12H2 O;Mg3 (PO4 2
    ・22H2 O;およびそれらの混合物からなる群から選
    ばれる請求項1のポリウレタン発泡体組成物。
  7. 【請求項7】 水和塩システムが (a)KAl(SO4)2 ・12H2 O及びNa2 4
    7 ・10H2 O; (b)KAl(SO4)2 ・12H2 O及びNa3 PO4
    ・12H2 O; (c)Al2(SO4)3 ・18H2 O及びNa2 4 7
    ・10H2 O; (d)Al2(SO4)3 ・18H2 O及びNa3 PO4
    12H2 O; (e)Al2(SO4)3 ・18H2 O及びNa2 CO3
    7H2 O; (f)KAl(SO4)2 ・12H2 O及びMg3 (PO
    4 2 ・22H2 O; (g)Na2 SO4 ・10H2 O及びNa3 PO4 ・1
    2H2 O;そして (h)AlNH4 (SO4 2 ・12H2 O及びNa2
    4 7 ・10H2 O からなる系の群から選ばれる請求項1のポリウレタン発
    泡体組成物。
  8. 【請求項8】 水和塩システムがほう砂およびみょうば
    んを含む請求項1のポリウレタン発泡体組成物。
  9. 【請求項9】 ポリウレタン触媒の存在下およびさらに
    80℃以上の温度で水を放出する少なくとも2種の水和
    塩を含む水和塩システムの存在下にポリオールとポリイ
    ソシアネートとの反応生成物を含み、 しかも該反応生成物を生成する成分の合計における水和
    塩システムの割合が、ハロカーボン発泡剤不存在下に、
    反応中約0.5〜8重量部の水を放出するのに十分な割
    合である、ポリウレタン発泡体組成物。
  10. 【請求項10】 水和塩システムの2種の塩の一方が酸
    性でありそして他方が塩基性である請求項9のポリウレ
    タン発泡体組成物。
  11. 【請求項11】 塩システムのpHが、酸性水和塩と塩
    基性水和塩の割合を調節することによってのみ、約6〜
    約9の範囲内にあるように調節される請求項10のポリ
    ウレタン発泡体組成物。
  12. 【請求項12】 水和塩システムの塩がKAl(SO4)
    2 ・12H2 O;Na3 PO4 ・12H2 O;Al2(S
    4)3 ・18H2 O;Na2 4 7 ・10H2 O;N
    2 SO4 ・10H2 O;Na2 CO3 ・7H2 O;A
    lNH4 (SO4 2 ・12H2 O;Mg3 (PO4
    2 ・22H2 O;およびそれらの混合物からなる群から
    選ばれる請求項9のポリウレタン発泡体組成物。
  13. 【請求項13】 水和塩システムが (a)KAl(SO4)2 ・12H2 O及びNa2 4
    7 ・10H2 O; (b)KAl(SO4)2 ・12H2 O及びNa3 PO4
    ・12H2 O; (c)Al2(SO4)3 ・18H2 O及びNa2 4 7
    ・10H2 O; (d)Al2(SO4)3 ・18H2 O及びNa3 PO4
    12H2 O; (e)Al2(SO4)3 ・18H2 O及びNa2 CO3
    7H2 O; (f)KAl(SO4)2 ・12H2 O及びMg3 (PO
    4 2 ・22H2 O; (g)Na2 SO4 ・10H2 O及びNa3 PO4 ・1
    2H2 O;そして (h)AlNH4 (SO4 2 ・12H2 O及びNa2
    4 7 ・10H2 O からなる系の群から選ばれる請求項9のポリウレタン発
    泡体組成物。
  14. 【請求項14】 水和塩システムがほう砂とみょうばん
    を含む請求項9のポリウレタン発泡体組成物。
  15. 【請求項15】 ポリウレタン触媒の存在下、およびさ
    らに80℃以上の温度で水を放出する少なくとも2種の
    水和塩を含む水和塩システムの存在下にポリオールとポ
    リイソシアネートとを反応させることを特徴とするポリ
    ウレタン発泡体組成物を製造する方法。
  16. 【請求項16】 反応生成物を生成する成分の合計にお
    ける水和塩システムの割合が反応中約0.5〜約8重量
    部の水を放出するのに十分な割合である請求項15の方
    法。
  17. 【請求項17】 水和塩システムの2種の塩の一方が酸
    性でありそして他方が塩基性である請求項15の方法。
  18. 【請求項18】 塩システムのpHが、酸性水和塩と塩
    基性水和塩との割合を調節することによってのみ約6〜
    約9の範囲内にあるように調節される請求項17の方
    法。
  19. 【請求項19】 ポリウレタン反応がハロカーボン発泡
    剤の不存在下に行なわれる請求項15の方法。
  20. 【請求項20】 水和塩システムの塩がKAl(SO4)
    2 ・12H2 O;Na3 PO4 ・12H2 O;Al2(S
    4)3 ・18H2 O;Na2 4 7 ・10H2 O;N
    2 SO4 ・10H2 O;Na2 CO3 ・7H2 O;A
    lNH4 (SO4 2 ・12H2 O;Mg3 (PO4
    2 ・22H2 O;およびそれらの混合物からなる群から
    選ばれる請求項15の方法。
  21. 【請求項21】 水和塩システムが (a)KAl(SO4)2 ・12H2 O及びNa2 4
    7 ・10H2 O; (b)KAl(SO4)2 ・12H2 O及びNa3 PO4
    ・12H2 O; (c)Al2(SO4)3 ・18H2 O及びNa2 4 7
    ・10H2 O; (d)Al2(SO4)3 ・18H2 O及びNa3 PO4
    12H2 O; (e)Al2(SO4)3 ・18H2 O及びNa2 CO3
    7H2 O; (f)KAl(SO4)2 ・12H2 O及びMg3 (PO
    4 2 ・22H2 O; (g)Na2 SO4 ・10H2 O及びNa3 PO4 ・1
    2H2 O;そして (h)AlNH4 (SO4 2 ・12H2 O及びNa2
    4 7 ・10H2 O からなる系の群から選ばれる請求項15の方法。
  22. 【請求項22】 水和塩システムがほう砂とみょうばん
    を含む請求項15の方法。
  23. 【請求項23】 ポリウレタン触媒の存在下およびさら
    に80℃以上の温度で水を放出する少なくとも2種の水
    和塩を含む水和塩システムの存在下にポリオールとポリ
    イソシアネートとを反応させ、 しかも反応生成物を生成する成分の合計における水和塩
    システムの割合が、ハロカーボン発泡剤の不存在下に、
    反応中約0.5〜8重量部の水を放出するのに十分な割
    合である、ことを特徴とするポリウレタン発泡体組成物
    を製造する方法。
  24. 【請求項24】 水和塩システムの2種の塩の一方が酸
    性でありそして2種の塩の他方が塩基性である請求項2
    3の方法。
  25. 【請求項25】 塩システムのpHが、酸性水和塩と塩
    基性水和塩との割合を調節することによってのみ約6〜
    約9の範囲内にあるように調節される請求項24の方
    法。
  26. 【請求項26】 水和塩システムの塩が、KAl(SO
    4)2 ・12H2 O;Na3 PO4 ・12H2 O;Al
    2(SO4)3 ・18H2 O;Na2 4 7 ・10H
    2 O;Na2 SO4 ・10H2 O;Na2 CO3 ・7H
    2 O;AlNH4 (SO4 2 ・12H2 O;Mg
    3 (PO4 2 ・22H2 O;およびそれらの混合物か
    らなる群から選ばれる請求項23の方法。
  27. 【請求項27】 水和塩システムが (a)KAl(SO4)2 ・12H2 O及びNa2 4
    7 ・10H2 O; (b)KAl(SO4)2 ・12H2 O及びNa3 PO4
    ・12H2 O; (c)Al2(SO4)3 ・18H2 O及びNa2 4 7
    ・10H2 O; (d)Al2(SO4)3 ・18H2 O及びNa3 PO4
    12H2 O; (e)Al2(SO4)3 ・18H2 O及びNa2 CO3
    7H2 O; (f)KAl(SO4)2 ・12H2 O及びMg3 (PO
    4 2 ・22H2 O; (g)Na2 SO4 ・10H2 O及びNa3 PO4 ・1
    2H2 O;そして (h)AlNH4 (SO4 2 ・12H2 O及びNa2
    4 7 ・10H2 O からなる系の群から選ばれる請求項23の方法。
  28. 【請求項28】 水和塩システムがほう砂およびみょう
    ばんを含む請求項23の方法。
JP3155974A 1990-05-31 1991-05-31 ポリウレタン発泡体における水の制御された放出用の水和塩システム Pending JPH061820A (ja)

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