JPH06192367A - 柔軟なフォームの製造方法 - Google Patents
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Abstract
する。 【構成】 イソシアネート含有プレポリマー及び水を含
むイソシアネート反応性組成物をジアルキルイミダゾー
ル触媒の存在下で反応せしめることによって柔軟なポリ
ウレタンフォームを製造するための方法に関する。
Description
製造方法に関する。そのような方法は広く知られてい
る。EP第392788号においては、プレポリマー及
び水から柔軟なポリウレタンフォームを調製するための
方法が記載されている。この方法は良好な品質の十分に
水−発泡されたフォームを供給するが、その工程は、特
に低密度のフォームを調製するためには、上昇時間の短
い範囲をもたらす比較的高い初期反応性の観点からかな
り扱いにくいように思われる。
とによって、その反応性が遅延され、なめらかな上昇プ
ロフィール及び上昇時間の長い範囲を付与することが見
出された。
価及び500〜5000の数平均当量を有するイソシア
ネート反応性ポリマーと理論的過剰のポリイソシアネー
ト組成物とを反応せしめることによって得られるよう
な、2〜15重量%の遊離NCO含有率を有する液体イ
ソシアネート−含有プレポリマー組成物、及びイソシア
ネート反応性化合物の合計量に基づいて計算して少なく
とも50重量%の水を含んで成るイソシアネート反応性
組成物を、触媒量の1,2−ジアルキル−イミダゾール
(前記アルキル基は1〜4個の炭素原子を有する)の存
在下で反応せしめることによって柔軟なポリウレタンフ
ォームを製造するための方法に関する。
過剰のポリイソシアネート及びイソシアネート反応性ポ
リマー、たとえば未反応ポリイソシアネート及び反応が
完結された後に添加されるポリイソシアネートの反応生
成物として定義される。
ルの使用は、EP第410467号及びEP第4518
26号に一般的に開示されている。それらの開示される
触媒は、ポリイソシアネート及びポリオールの反応のた
めに使用される。さらに、本発明の方法に使用される触
媒に構造的にひじょうに関連する前記特許に開示される
触媒のいくつかは、この後、実施例においてさらに明確
にされるように、有用でないように思われる。
出願第76.06827号の両者は、ポリイソシアネー
ト及び水からポリウレアフォームを調製する際、イミダ
ゾール触媒の使用を開示する。使用されるポリイソシア
ネートは、本発明のプレポリマー型のものではない。
ロカーボン発泡剤、たとえばトリクロロフルオロメタン
の不在下で、及びより好ましくは、いづれか物理的な発
泡剤の不在下で行なわれる。ある用途に関しては、水は
使用される唯一のイソシアネート反応性成分であり得
る。他の用途に関しては、水は、2〜6個のイソシアネ
ート反応基及び500以下、好ましくは250以下の平
均分子量を有する連鎖延長剤、及びこの後に記載される
高分子量のいづれかのポリオールと共に使用され得る。
プレポリマーと反応されるイソシアネート反応性組成物
における高分子量ポリオールと共に連鎖延長剤の量は、
重量に基づいて水の量を越えないであろう。好ましく
は、使用されるイソシアネート反応性成分の95重量%
が水である。
ールは、イソシアネートプレポリマーとの反応の前に組
合され得る。このイソシアネート反応性組成物の量は、
プレポリマー100重量部当たり1〜20、及び好まし
くは2〜15重量部である。
イミダゾール(ここでアルキル基は1〜4個の炭素原子
を有する)から選択され得る。両アルキル基は、メチ
ル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブ
チル及び第三ブチル基からお互い独立して選択され得;
メチル及びエチルが最っとも好ましい基である。適切な
化合物の例は、1,2−ジメチル−イミダゾール;1,
2−ジエチル−イミダゾール;1−メチル,2−エチル
−イミダゾール;1,2−ジプロピル−イミダゾール及
び1,2−ジブチル−イミダゾールである。触媒は一般
的に、イソシアネート及びイソシアネート反応性成分の
合計重量に基づいて計算して、0.1〜5及び好ましく
は0.2〜3重量%の量で使用される。触媒は、反応の
前、イソシアネート反応性成分に添加され得る。反応の
前、水への添加が好ましい。
プレポリマーは、EP第392788号に開示されるも
のから選択され得る。好ましいイソシアネートプレポリ
マーは、ポリマーポリオール及び理論的過剰のジフェニ
ルメタン ジイソシアネート組成物から製造される。好
ましいポリマーポリオールは、2〜3の平均公称官能価
及び1000〜4000の数平均等量を有する。
又は主鎖)が異なる複数のイソシアネート反応性ポリマ
ーの混合物は、そのような混合物が本明細書に特定され
る平均官能価及び平均当量基準に致する場合、使用され
得る。
方法は、当業界において十分に記載されており、そのよ
うなポリオールの例として、ポリエステル、ポリエステ
ルアミド、ポリチオエーテル、ポリカーボネート、ポリ
アセタール、ポリオレフィン、ポリシロキサン、及び特
にポリエーテルを言及することができる。
環状酸化物、たとえば酸化エチレン、酸化プロピレン、
酸化ブチレン又はテトラヒドロフランの、必要な場合、
多官能価開始剤の存在下での重合により得られる生成物
を包含する。適切な開始剤化合物は、多くの活性水素原
子を含み、そして水及びポリオール、たとえばエチレン
グリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコ
ール、シクロヘキサンジメタノール、レソルシノール、
ビスフェノールA、グリセロール、トリメチロールプロ
パン、1,2,6−ヘキサントリオール又はペンタエリ
トリトールを包含する。開始剤及び/又は環状酸化物の
混合物が使用され得る。
業界において十分に記載されているように二又は三官能
価開始剤への酸化エチレン及びプロピレンの同時又は連
続的添加により得られるポリオキシプロピレンジオール
及びトリオール並びにポリ(オキシエチレン−オキシプ
ロピレン)ジオール及びトリオールを包含する。オキシ
アルキレン単位の合計重量に基づいて、10〜80重量
%のオキシエチレン含有率を有するランダムコポリマ
ー、25重量%までのオキシエチレン含有率を有するブ
ロックコポリマー及び50重量%までのオキシエチレン
含有率を有するランダム/ブロックコポリマーが言及さ
れ得る。前記ジオール及びトリオールの混合物が特に有
用である。他の特に有用なポリエーテルポリオールは、
テトラヒドロフランの重合により得られるポリテトラメ
チレングリコールを包含する。
は、合計オキシアルキレン残基の10〜25重量%の平
均オキシエチレン含有率を有するポリエーテルポリオー
ルから成る。オキシエチレン含有率の異なるポリオール
の混合物を用いる可能性の他に、官能価、当量及び/又
はポリマー主鎖の異なる複数のポリオールの混合物が、
そのような混合物が本明細に特定される平均官能価及び
平均当量基準に一致する場合に使用され得る。
多価アルコール、たとえばエチレングリコール、プロピ
レングリコール、ジエチレングリコール、1,4−ブタ
ンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサ
ンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ビス(ヒド
ロキシエチル)テレフタレート、グリセロール、トリメ
チロールプロパン、ペンタエリトリトール又はポリエー
テルポリオール又はそのような多価アルコールの混合
物、及びポリカルボン酸、特にジカルボン酸又はそれら
のエステル形成誘導体、たとえば琥珀酸、グルタル酸及
びアジピン酸又はそれらのジメチルエステル、セバシン
酸、無水フタル酸、無水テトラクロロフタル酸又はジメ
チルテレフタレート又はそれらの混合物のヒドロキシを
末端基とする反応生成物を包含する。ポリエステルアミ
ドは、ポリエステル化混合物におけるアミノアルコー
ル、たとえばエタノールアミンの包含により得られる。
ポリオールと共にラクトン、たとえばカプロラクトン、
又はヒドロキシカルボン酸、たとえばヒドロキシカプロ
ン酸の重合により得られるポリエステルがまた使用され
得る。
は、チオジクリコールのみ又は他のグリコール、酸化ア
ルキレン、ジカルボン酸、ホルムアルデヒド、アミノア
ルコール又はアミノカルボン酸との縮合により得られる
生成物を包含する。
は、ジオール、たとえば、1,3−プロパンジオール、
1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、
ジエチレングリコール又はテトラエチレングリコールと
ジアリールカーボネート、たとえばジフェニルカーボネ
ートとの、又はホスゲンとの反応により得られる生成物
を包含する。
は、グリコール、たとえばジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール又はヘキサンジオールとホルムアル
デヒドとを反応反応せしめることによって調製されるも
のを包含する。適切なポリアセタールはまた、環状アセ
タールの重合により調製され得る。
ロキシ末端基を有するブタジエンホモー及びコポリマー
を包含し、そして適切なポリシロキサンポリオールはポ
リジメチルシロキサンジオール及びトリオールを包含す
る。
のポリオールにおける付加又は縮合ポリマーの分散体又
は溶液を含んで成る。そのような変性ポリオールは、当
業界において十分に記載されている″ポリマー″ポリオ
ールとして言及されており、そしてポリマーポリオー
ル、たとえばポリエーテルポリオールにおける1又は複
数のビニルモノマー、たとえばスチレン及びアクリロニ
トリルの現場重合により、又はポリマーポリオールにお
けるポリイソシアネート及びアミノー又はヒドロキシル
−官能化合物、たとえばトリエタノールアミンの現場反
応により得られる生成物を包含する。
るために特に興味あるポリマー変性ポリオールは、2〜
3の官能価、1000〜3000の当量及び合計オキシ
アルキレン残基の重量に基づいて5〜50重量%、好ま
しくは5〜30重量%の酸化エチレン含有率を有するポ
リ(オキシエチレン/オキシプロピレン)ポリオールに
おけるスチレン及び/又はアクリロニトリルの現場重合
により得られる生成物、及び2〜3の官能価、1000
〜3000の当量及び合計オキシアルキレン残基に基づ
いて5〜50重量%、好ましくは5〜30重量%の酸化
エチレン含有率を有するポリ(オキシエチレン/オキシ
プロピレン)ポリオールにおけるポリイソシアネート及
びアミノ又はヒドロキシ官能化合物(たとえばトリエタ
ノールアミン)の現場反応により得られる生成物であ
る。分散されたポリマー5〜50%を含むポリオキシア
ルキレングリコールが特に有用である。50ミクロン以
下の分散されたポリマーの粒度が好ましい。
ジフェニルメタンジイソシアネート組成物は、少なくと
も2重量%の2,4′−異性体を含む及び少なくとも5
5重量%の4,4′−異性体を含む変性されていないジ
フェニルメタンジイソシアネートを包含する。従って、
適切なイソシアネートは、少なくとも2重量%〜40重
量%、好ましくは30重量%及びより好ましくは20重
量%の2,4′−異性体及び5重量%以下の2,2′−
異性体を含む異性体混合物を包含する。他の適切なジフ
ェニルメタンジイソシアネート組成物は、それらのジフ
ェニルメタンジイソシアネートの変性形、すなわちウレ
タン、アロファネート、ウレア、ビウレット、カルボジ
イミド、ウレトニミン又はイソシアヌレート残基の導入
による既知の手段で変性されたMDIを包含する。それ
らのいわゆるMDI変異体は特に、少なくとも25重量
%のNCO含有率を有するウレトニミン変性MDI及び
少なくとも20重量%のNCO含有率を有するポリエー
テル基材のプレポリマーを包含する。
ルメタンジイソシアネート組成物がまた、プレポリマー
の調製に使用され得る。そのような生成物は、EP−A
−0103996に記載されるような、MDIにおける
ポリ尿素分散体を包含する。ポリマー充填剤を含む他の
組成物は、MDIに基づくプレポリマー及び分散された
ポリマー粒子を含む上記″ポリマー″ポリオールを包含
する。これらの生成物においては、分散されたポリマー
粒子は50ミクロン以下の平均粒度を有することが一般
的に好ましい。
ジフェニルメタンジイソシアネート組成物は、ポリメチ
レンポリフェニレンポリイソシアネートを含む組成物を
包含する。従って、少なくとも50重量%の純粋なMD
I、及び35〜65重量%のジイソシアネートを含むい
わゆるポリマーMDI50重量%までを含む混合物が使
用され得、ここで前記MDIにおける残留物は、ほとん
ど、2以上のイソシアネート官能価を有するポリメチレ
ンポリフェニレンポリイソシアネートてある。純粋なM
DI及び高い割合(100重量%まで)の前記高い官能
価ポリイソシアネートを含むポリマーMDI組成物の混
合物がまた使用され得る。
追加のジフェニルメタンジイソシアネート組成物は、上
記MDIタイプ及び20重量%までのもう1種のポリイ
ソシアネートの混合物又はポリイソシアネートの混合物
を包含する。MDIとの混合に使用され得る他のポリイ
ソシアネートは、脂肪族、脂環式及びアル脂肪族ポリイ
ソシアネート、特にジイソシアネート、たとえばヘキサ
メチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネー
ト、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、4,
4′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート及びm
−及びp−テトラメチルキシレンジイソシアネート及び
特に、芳香族ポリイソシアネート、たとえばトリレンジ
イソシアネート、フェニレンジイソシアネート及びMD
I組成物を包含する。
マーは、ジフェニルメタンジイソシアネート組成物とイ
ソシアネート反応性ポリマーとを、プレポリマーの調製
のために従来技術に十分に記載されている条件下で反応
せしめることによって調製され得る。40℃〜90℃の
反応温度が一般的に、ポリオールからのウレタン基含有
プレポリマー又はポリアミンからのウレア基含有プレポ
リマーの調製のために適切であるが、所望には、反応
は、ウレタン基をアロファネート基に及びウレア基をビ
ウレット基に転換するために既知条件下で続けられ得
る。特定範囲内に最終NCO含有率を達成するために
は、イソシアネート:イソシアネート反応性基(たとえ
ばNCO/OH)の初期比が典型的には3:1〜20:
1の範囲内である。プレポリマーは、4〜12%のNC
O含有率を有するプレポリマーを付与するために、3.
5:1〜15:1、特に4:1〜10:1の範囲でのイ
ソシアネート:イソシアネート反応性基の初期比で出発
材料を反応せしめることによって製造される。
マー組成物はさらに、NCO含有率が2〜15重量%内
に存続する条件下で、他のポリイソシアネート組成物、
特に追加のジフェニルメタンジイソシアネート組成物と
共に、イソシアネートを末端基に有するプレポリマー組
成物の調製について言及されるようにしてブレンドされ
得る。
アネートを末端基に有するプレポリマーは、必要な場
合、従来の添加剤の存在下で水と反応せしめられる。そ
のような添加剤は、追加の触媒、たとえば第三アミン及
び錫化合物;界面活性剤及びフォーム安定剤、たとえば
シロキサン−オキシアルキレンコポリマー;連鎖延長
剤、たとえば低分子量ジオール、トリオール、ジアミ
ン、トリアミン及びジイミン、たとえばエチレングリコ
ール、グリセロール、ジエチレングリコール、ジプロピ
レングリコール、ジエチルトルエンジアミン及びトリエ
タノールアミン;難燃剤様メラミン;有機及び無機充填
剤、顔料及び内部用離型剤を包含する。成形され又はス
ラブフトックフォームは、連続、半連続又は断続的製造
技法を用いてプレポリマーから製造され得る。
ましくは45〜105のイソシアネート指数で行なわれ
る。本発明は次の例により例示され、ここですべての部
及び%は、特にことわらない限り、重量によってであ
る。
ーA及び13.4pbwのプレポリマーBの混合物。プ
レポリマーAは、3の官能価、14重量%(tip)の
酸化エチレン含有率及び約4500の分子量を有するポ
リオール及び10重量%の2,4′異性体含有率を有す
る純粋MDIの反応生成物であり、そのプレポリマーは
6.5重量%のNCO含有率を有する。プレポリマーB
は、ポリマーMDI(30.7重量%のNCO含有率;
2.7の官能価及び42重量%のジイソシアネート含有
率)と約4000の分子量、3の官能価及び75重量%
の酸化エチレン含有率(ランダムに分配された)を有す
るポリオール4重量%との反応生成物であり;プレポリ
マーBのNCO含有率は29.4重量%である。本発明
の実験に使用される場合、プレポリマーのNCO含有率
は9.6重量%である。 触媒1 :Union Carbideから入手で
きるNiax A1。 触媒2 :Air Productsから入手でき
るD33 LV。 触媒3 :水中に80重量%溶液として添加される
1−メチル−イミダゾール。 触媒4 :Texacoから入手できるTexoc
at ZF10。 触媒5 :水中に80重量%溶液として添加される
1,2−ジメチルイミダゾール。 触媒6 :水/HCl(pH=2)に80重量%溶液
として添加される1,2−ジメチルイミダゾール。
せしめ、そして反応を可能にし;水の合計量は3.33
重量部である。使用される触媒の量(重量部)及び型
は、いくつかの物理的てデータと共に表1に示されてい
る。
気を有した。例1,2及び3は比較例である。
Claims (5)
- 【請求項1】 2〜6の平均公称官能価及び500〜5
000の数平均当量を有するイソシアネート反応性ポリ
マーと理論的過剰のポリイソシアネート組成物とを反応
せしめることによって得られるような、2〜15重量%
の遊離NCO含有率を有する液体イソシアネート−含有
プレポリマー組成物、及びイソシアネート反応性化合物
の合計量に基づいて計算して少なくとも50重量%の水
を含んで成るイソシアネート反応性組成物を、触媒量の
1,2−ジアルキル−イミダゾール(前記アルキル基は
1〜4個の炭素原子を有する)の存在下で反応せしめる
ことによって柔軟なポリウレタンフォームを製造するた
めの方法。 - 【請求項2】 前記イソシアネート反応性組成物の量が
プレポリマー組成物100重量部当たり1〜20重量部
であることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記使用される触媒の量がイソシアネー
ト及びイソシアネート反応性成分の合計重量に基づいて
計算されて0.1〜5重量%であることを特徴とする請
求項1記載の方法。 - 【請求項4】 前記アルキル基が1又は2個の炭素原子
を有することを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 前記イソシアネート反応性組成物の量が
プレポリマー組成物100重量部当たり1〜20重量部
であり、そして前記使用される触媒の量がイソシアネー
ト及びイソシアネート反応性成分の合計重量に基づいて
計算して0.1〜5重量%であり、そして前記アルキル
基が1又は2個の炭素原子を有することを特徴とする請
求項1記載の方法。
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