JPH06504075A - ポリウレタンカーペットの裏打ち処理 - Google Patents
ポリウレタンカーペットの裏打ち処理Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ポリウレタンカーペットの裏打ち処理
本発明はポリウレタン裏付基体、並びにそれを作るための処理及び組成物に関す
る。
ポリウレタンフォーム層の取付けられたカーベント及びその他の基体はよく知ら
れており、そして例えば米国特許第3,755,212号、第3.821,13
0号、第3,862,879号、第4,022,941号、第4,171.39
5号、第4,278.482号、第4,286,003号、第4,405,39
3号、第4,483.894号、第4,512.831号、第4,515,64
6号、第4,595.436号、第4,611.044号、第4,657,79
0号、第4,696,849号、第4,853,054号及び第4.853,2
80号に記載されている。商業的実用上、これらのポリウレタン裏付基体材料は
トルエンジイソシアネート(TDI)を基礎とするポリウレタン形成用組成物か
ら調製されている。しかしながら、操作性のため、本用途においてジフェニルメ
タンジイソシアネートヘース材料をTDIに代用することが所望される。
TDl、ヘース起泡化ポリウレタンは良好な引張強度、耐荷力、引裂強度及び弾
性を含む物理特性の優れたバランスを有している。−〇+ヘース系によりこれら
の特性を重複させる従来の試みはこの優れたバランスを達成せしめることに失敗
している。一般に、M[lI系は、TDIヘース系により授けられるのと同等の
耐荷、引張、引裂及び伸び特性を授けようと配合するとき、粗悪な弾性をもたら
してしまう。
弾性はこれらの系において、典型的にはハードセグメントレベルの低下(連鎖延
長剤の少ない利用)により改善されうるが、しかしこの低下により、引張、引裂
、耐荷及び伸びの損失が生ずる。
ある観点において、本発明はポリウレタン裏付基体を調製する方法における改善
であり、ここでは未硬化ポリウレタン形成用組成物をこの基体の表面に適用し規
格化(gauged) シ、そしてそれに接着された裏地を形成するために硬化
させる。
この改善は、
(A) 1000〜5000の平均当量を有するイソシアネ−1・反応性材料又
はその混合物、
(B)有効量のブローイング剤、及び
(C)90〜130のイソシアネート指数を提供する量のポリイソシアネート(
ここでかかるポリイソシアネートの少なくとも3ON量%は、10〜30重量%
のNCO含有量を有するMDI ソフトセグメントプレポリマーである)
を含むポリウレタン形成用組成物の利用を含んで成る。
本発明は、TD[ヘースイソシアネートによってのみ従来達成されたものに匹敵
する物理特性、例えば引張強度、引裂強度、耐荷及び弾性の組合せを提供するM
DIヘースイソシアネートの利用を可能とする。
して例えば米国特許第3+ 755+ 212号、第3,821,130号、第
3,862,879号、第4,022,941号、第4.171,395号、第
4,278,482号、第4,286,003号、第4,405,393号、第
4,483,894号、第4,512,831号、第4,515,646号、第
4,595.436号、第4,611,044号、第4,657,790号、第
4,696,849号、第4.853,054号及び第4,853,280号に
記載されている。
本性において、本明細書に記載のポリウレタン形成用配合物を調製し、次いでそ
れが不粘着性状態へと硬化する前に適当な基体の少なくとも一面に適用する。別
の態様において、層を適用及び規格化するため、該組成物を、任意の有意な硬化
が起こす前に、装置、例えばドクターナイフ、エアーナイフ又は押出機を利用し
てこの基体に通用する。他方、該組成物を移動ベルト又はその他の適当な装置と
で層へと形成せしめて部分的に硬化させ、次いでダブルヘルド(ダブルハンド)
ラミネーター又は移動ベルトのような装置を用いて基体に、貼付けられたフオー
ムクツシコンと共に合体させることができる。通用及び規格化の後、この層を有
利には熱の適用を介して、例えば加熱用プレート、対流オーブン、赤外線オーブ
ン又はその他の適当な装置により硬化させる。100〜170°Cの硬化温度で
1〜120分間が適当である。むろん、硬化時間は温度に依存する。
ポリウレタン形成用組成物の最終硬化の前の全ての時点にてこの基体を取扱うこ
とが好ましく、なぜなら機械的に誘発される応力が最少限となるからである。コ
ート化基体を貯蔵又は輸送のためにロールに巻く、又は小さな断片へと切断する
前にこれを約40℃以下の温度へと冷やすことが好ましい。
いくつかの用途においては、例えばカーペットの下敷の製造においては、基体の
両面にポリウレタンをコートすることが所望される。
このことは、基体の一方の面にコートを行い、これをひっくり返して反対の面に
コートを行うことによって簡単に行われる。むろん多重層のポリウレタンも所望
するならば基体に通用することができる。
更に、多重層の基体を利用することができる。例えば、第2基体を硬化性ポリウ
レタン層の上に重ね、これにより、このポリウレタンが硬化したとき、中間ポリ
ウレタン層を有するサンドイッチ構造が獲得できる。特に着目されるのは米国特
許第4,853.280号に記載されているような、最上カーペント面、中間ポ
リウレタンフォーム層及び非布帛スクリムの最下剥離層を存するカーペントサン
ドイッチ構造である。
本発明のポリウレタン形成用組成物は、1000〜5000当量を有する少なく
とも1種のイソシアネート反応性材料、有効量のブローイング剤、及び90〜1
30のイソシアネート指数を提供する量のポリイソシアネートを含み、ここでか
かるポリイソシアネートの少なくとも30重量%は10〜30重量%のNCO含
有量を有するMDI ソフトセグメントプレポリマーであり、前記プレポリマー
は90〜130のイソシアネート指数を提供するような量で用いられる。これば
様々な任意的な成分を更に含んでよく、好適に含まれるそのいつくかを以下に記
載する。
該イソシアネート反応性材料(成分(A))は、分子当り1.8〜4のイソシア
ネート反応性基の平均「官能価Jがイソシアネート反応性基当り1000〜50
00の当量を有する有機材料又はそれらの混合物である。この当量は好ましくは
1000〜3000、より好ましくは1300〜2500である。
該成分(A)材料又はその混合物は好ましくは1.4〜3、より好ましくは1.
8〜2.2、最も好ましくは1.9〜2.1の平均官能価を有する。本明細書で
の官能価についての言及は、見かけ上と対比して、この材料の実際の官能価を意
味する。ポリエーテル、特に好適な酸化プロピレンのポリマーの場合、実際の官
能価は見かけ上の官能価より一般に低く、これら活性化水素/その製造に用いた
開始化合物の分子、の平均の数に相当する。これは重合の際の一価不純物の生成
に原因する。ポリエーテルの実際の官能価は既知方法で末端不飽和の量から計算
できる。
該イソシアネート反応性基にはヒドロキシル、第1もしくは第2アミン、千オー
ル、カルボン酸、イミン又はイソシアネート反応性水素原子を有するその他の基
が含まれる。これらのうち、第2アミン、ヒドロキシル及びイミン基がその反応
性により好ましく、そしてヒドロキシル基が価格及び最適なる反応性に基づいて
最も好ましい。
該成分(A)材料は様々な組成物であってよいが、しかしながら好ましくはポリ
エーテル及びポリエーテルであり、ポリエーテルが特に好ましい。ポリエーテル
のうちで、環状エーテル、例えばC2−C4酸化アルキレン及びテトラヒドロフ
ランのポリマーが好ましく、そして酸化プロピレンのポリマー及び微量の酸化エ
チレンとそれとのコポリマーがより好ましい。最も好ましいのは、ポリマーの1
5〜30重量%を構成するポリ(オキシエチレン)単位の内部又は末端ブo 7
りを有する酸化プロピレンのポリマー、特に1900〜2500の当量を有する
それである。多価開始剤の存在下における環状エーテルの重合によるかかるポリ
エーテルの調製はよく知られており、そして例えば米国特許第2,902,47
8号、第3,040,076号、第3,317,508号、第3.341,59
7号及び第3,445,525号に記載されている。
ブローイング剤も本性で利用される。本発明において、「ブローイング剤」なる
語は、この反応混合物の中に含まれうる任意のガス、並びに該ポリウレタン層の
形成において遭遇する条件のもとで揮発する、分解する、反応する又はそうでな
ければガスを発生するその他の物質を含むようにやや広く用いている。起泡化は
該ポリウレタンの密度を下げる好ましい方法であり、従って好ましいブローイン
グ剤は空気、窒素、アルゴン、ヘリウム又はこの反応混合物に対して不活性なそ
の他のいくつかのガスである。空気及び窒素が最も好ましいガスである。それに
代わる、又はガスと一緒に、水、低沸点有機化合物、例えばハロゲン化及び非ハ
ロゲン化型、いわゆる「アゾ」ブローイング剤Iが利用できる。
該ブローイング剤は該ポリウレタンに所望の密度を授けるのに十分な量で用いる
。一般に、該ポリウレタンは1〜50、好ましくは2〜35、より好ましくは5
〜25ボンド/フイート3の密度を、ガスで起泡化させたときに有するであろう
。別のブローイング剤を用いるとき、その密度は有利には3〜30、好ましくは
3〜21ポンド/フイート3である。
本発明において用いられるポリイソシアネートは10〜30重量%のしながら混
ぜものを含まないプレポリマーは通常固体である。従って、それをその融点より
高い温度で利用する、又はそれが30重量%のポリイソシアネート配合物を少な
くとも構成することを前提として少なくとも1種のその他のポリイソシアネート
との配合物として利用することが好ましい。
rMDIのソフトセグメントプレポリマー」とは、少なくとも2個のイソシアネ
ート反応性基及びO″CC以下gを有する、理論的過剰量のジフェニルメタンジ
イソシアネート(MDI)又はその誘導体の反応生成物を意味する。MDIの誘
導体とは、アニリン−ホルムアルデヒド縮合生成物(一般にポリマー性MDIと
して知られる)、カルボジイミド改質MDI生成物(一般に「液状MDI Jと
して知られる)のホスゲン化により得られる二環又は高級生成物を意味し、この
MDIはアロファネート又はビウレット結合により改質され、少なくとも30重
量%のNCO含有量を好ましくは有する。純粋なMDI 、分子当り約2.2以
下のイソシアネート基の平均官能価を有する純粋とポリマー性MDI との混合
物、及び液状M[lI生成物が価格、入手性及び性能に基づいて好ましい。
プレポリマーを調製するうえで用いるイソシアネート反応性材料は有利には、5
00〜5000、好ましくは1000〜1oooの当量を有する有機ポリマーで
ある。成分(A)に関連付けて既に説明したこれらの材料が適切であり、且つ、
好ましい。農も好ましいのは、酸化プロピレンのポリマー、又は大部分の酸化プ
ロピレンとわずがな部分の酸化エチレンとのプロ、りもしくはランダムコポリマ
ーである。該プレポリマーの:JR製のうえで用いるイソシア名−ト反応性材料
は有利には1.4〜3.0、好ましくは1.8〜2.8、そしてより好ましくは
1.9〜2.2の平均官能価を有する。
該プレポリマーはMDI又はその誘導体とイソシアネート反応性材料とを所望の
比率で、典型的には高めた温度で反応させることによって調製される。成分の比
率は、このプレポリマーが10〜30重量%、好ましくは15〜27重量%のN
CO含有量を有するように選ぶ。イソシアネートとイソシアネート反応性材料と
の反応のために以下に記述する触媒が利用されうる。この反応は好ましくは水分
を実質的に有さずに行う。MDIプレポリマーの調製のだめの適切な条件は例え
ば米国特許第4,478.960号に記載されている。
該プレポリマーを調製するうえで利用するM[lI又はその誘導体及びイソシア
ネート反応性材料は、このプレポリマーが分子当り1.9〜2.5、好ましくは
1.9〜2.4、より好ましくは1.95〜2.3のイソシアネート5の平均官
能価を有するように一緒に選ぶことが最も好ましい。
上記の成分に加えて、その他の任意的な、しかしながら所望される材料が利用で
きうる。これらには連鎖伸長剤、架橋剤、充填剤、界面活性剤、着色剤、静電防
止剤、補強ファイバー、酸化防止剤、防腐側及び水除去剤が含まれる。これらの
うちで、連鎖伸長剤、充填剤、界面活性剤及び触媒が好ましい。
本発明において有用な連鎖伸長剤には、約500まで、好ましくは31〜200
、より好ましくは50−150の当量及び分子当り約2個のイソシアネート反応
性基を有する化合物が含まれる。このイソじ/アネート反応性基はヒドロキシル
、メルカプタン、第1もしくは第2アミン又はイミンであることができ、ヒドロ
キシル基又は立体障害もしくはブロックアミン基を含むものが好ましい。最も好
ましいのはヒドロキシル末端化連鎖伸長剤である。これらは、a、W−アルキレ
ングリコール及びグリコールエーテル、例えばエチレングリコール、1.4−ブ
タンジオール、1,6−へキサメチレングリコール、ジプロピルグリコール、ト
リプロピレングリコール、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコール;
シクロヘキサンジメタール及び分散ビスフェニールである。適切なアミン連鎖伸
長剤にはメチレンビス(0−クロロアニリン) 、NaC1−ブロック化メチレ
ンジアニリン及びジエチルトルエンジアミンが含まれる。
生地のような基体のための裏地を作るうえで、有利には微量の連鎖伸長剤を用い
る。好ましくは100重量部の成分(A)当り、5〜50、より好ましくは、5
〜25部の連鎖伸長剤を用いる。
適切な触媒には有機金属化合物及び第三アミン化合物が含まれる。
適切な有機金属化合物には錫、鉛、鉄、ビスマス及び水銀の化合物が含まれる。
好ましい有機錫触媒には第二錫カルボン酸塩、例えばオクタン酸銀及びオレイン
酸銀、並びに第一錫化合物、例えばジメチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジラウ
レート、ジエチル錫ジアセテート、ジ(2−エチルヘキシル)錫酸化物、ジアル
キル錫ビス(アルキルメルカプトエステル)、例えばジ(n−ブチル)錫ビス(
イソオクチルメルカプトアセテート)及びジ(イソオクチル)錫ビス(イソオク
チルメルカプトアセテ−日が含まれる。好ましい第三アミン触媒にはトリアルキ
ルアミン及び複素環アミン、例えばアルキルモルホリン、1.4−ジメチルピペ
ラジン、トリエチレンジアミン、ビス(N、N−ジメチルアミノエチル)エーテ
ル及びN。
N、N’ 、N’−テトラメチル−1,3−ブタンジアミンが含まれる。遅延作
用触媒、例えば鉄ペンタンジオン又はビスマスカルボン酸塩の利用が米国特許第
4,611,044号に記述の通りしばしば好ましい。
有機金属触媒は有利には成分(A000部当り0.001〜0,1、好ましくは
0.005〜0.05部の範囲の量で利用される。第三アミン触媒は有利には成
分(A)100部当り0.01〜5、好まし、くは0.1〜2部の範囲の量でf
lJ用される。
界面活性剤の利用が好ましく、そして界面活性剤のうちで、酸化エチレンのブロ
ックコポリマー又は主たる量の酸化エチレン及び微量の酸化プロピレンとジメチ
ルシロキサンとの混合物が好ましい。
より好ましい界面活性剤は15〜40重量%のポリジメチルシロキサンを含むブ
ロックコポリマーであって、ポリエーテルブロックが少なくとも641%のすキ
シエチレン単位を含み、そして分子量が30.000以下である、米国特許第4
,483,894号に記述のブロックコポリマーである。硬化を起こすまで発泡
性反応混合物の泡を安定化させ、且つ、均一な気泡化フオームを作るのに十分な
量の界面活性剤を利用する。一般に、かかる界面活性剤は成分(A)100重量
部当り0.01〜2部の範囲の量で用いられる。
価格を下げるため及びいくつかの物理特性を改善させるためにこの反応混合物に
充填剤を含ませることが通常所望される。有用な充填剤には炭酸カルシウム、ア
ルミニウム酸水和物、二酸化チタン、酸化鉄、硫酸バリウムが含まれる。起泡化
系において、この充填剤を成分(A)100部当りに5〜300、好ましくは2
0〜200、より好ましくは50〜130部の範囲の量で用いる。若干高めの負
荷が吹き込み系において用いられうる。
本発明に従ってポリウレタン−裏打ち基体を調製するうえで、ポリウレタン形成
用組成物の個々の成分を混ぜ合わせ、次いで基体の一面上に好ましくは均一な厚
みの層として適用する。ポリイソシアネート(及びこの系が起泡化であるときは
ブローイング剤)を除く全ての成分を予め混ぜ合わせて「8部」を形成すること
がしばしば好ましい。これはポリウレタン形成用組成物を調製するときの成分の
秤量及び混合を闇単にする。起泡化ポリウレタン裏地を調製するうえで、全ての
成分を混ぜ合わせ、次いでこの混合物にガスを、例えば0akes又はFire
stoneフォーマ−のような装置を用いて配合することが好ましい。
該基体はポリウレタンの層の硬化に基づいて接着させることのでに非布帛カーペ
・ノドである。
該ポリウレタン形成用組成物の量はこの基体の所望される特徴に依存して、平方
ヤード当り5〜500又はそれより多くのオンスにわたって広く利用されうる。
カーペットを作るため、10〜200、好ましくは30〜120オンスのポリウ
レタンフォームを平方ヤード当り適用する。
米国特許第4,853,054号に記述の通り、この基体が生地であるとき、実
質的に非気泡性プレコートを利用することが通常好ましい。
適切なプレコートには米国特許第4,296,159号及び第4,696,84
9号に記述のラテックスプレコード又はポリウレタンプレコートが含まれる。平
方ヤード当り3〜70、好ましくは5〜40オンスのプレコート重量が適切であ
る。
本発明に従って作られたコート化基体は選ばれる基体に従い、例、tばカーベン
ト、カーペットバンド、ドラベリー、テニスボール、人口M戯画、壁紙およびほ
こり削除カバーのような様々な目的に有用であるゆ
以1:の実施例は本発明の例示のために捉示し、これは何ら限定を意味するもの
ではない。何らかの記述がない限り、全ての部及び%は重置で示す。
実−施■上
B部組酸物は表1に示す成分を混合することにより調製した。
表1
■2000当量、18%の酸化エチレンキャンプ化ポリ(酸化プロピレン)、1
.70の実際の官能価を有する。
■2000当量、18%の酸化エチレンキャップ化ボ鼎酸化プロピレン)、2.
30の実際の官能価を有する。
サンプルNo、1を、表1に記載の成分をポリイソシア翠−トAと105の指数
で混ぜ合わせ、次いで0akesフォーマ−の中で約420 g /フォート起
泡密度へと空気を起泡させることによって調製した。ポリイソシアネートAは、
純粋な4.4′−門DIを、2100当量の2.2の実際の官能価を有する14
%酸化エチレンキャップ化ポリ(酸化プロピレン)と反応させることにより調製
した183当量のプレポリマー50重量%を含む配合物である。ポリイソソアネ
−1−Aの残りの部分は2.3の平均官能価及び約12重量%の0゜p′含有量
を有するポリマー性MDIである。
ループカーベントの反対面に適用した。通用し、そして約1/4″の厚みに規格
化した後、ポリウレタン層を120’Cで8分間硬化させた。
物理特性試験のため、この混合物の一部を剥離性基体の上で規格化し、上記の通
りに硬化させ;そして試験のためにこの基体が剥離した。物理特性試験の結果を
以下の表2に示す。
比較サンプルAはポリイソシアネート成分を除き、サンプルNo、1と同一の方
法で調製した。比較サンプルAにおいて、2.3の平均官能価及び12重量%の
o、 p′含有量を有するポリマー性MDIと、181当量のプレポリマー(4
,4’ −MDI と、ジプロピレングリコールとトリプロピレングリコールと
の45155の混合物とを反応させることにより調製)の50150の配合物を
用いた.物理特性試験の結果を表2に報告する。
比較サンプルB−Dは、周知のMDIベース系が許容される弾性を得るためにど
れだけ引張、耐荷及び引裂強度の犠牲を必要とするかを示している。比較サンプ
ルBは炭酸カルシウムの量が47部のみであることを除き、比較サンプルAと同
じである。比較サンプルCは比較サンプルBと同じであるが、ただしジエチレン
グリコールのレベルを7.7部まで下げ、そしてポリオールA及びポリオールB
のそれぞれを46. 15部まで上げている。比較サンプルDは比較サンプルB
と同じであるが、ただしジエチレングリコールのレベルを6.5部まで下げ、そ
してポリオールA及びポリオールBのそれぞれを46.75部まで1−げている
、それぞれの物理特性試験の結果を表2に報告する。
表2
■
3574−81テストE, AST門3574−81テストF 、 ’ AST
M 3574−81テストH。
サンプルNo.1は比較サンプルAと、引張強度における若干の低下及び弾性率
における50%の改善を除き性質がほぼ同等である。プレポリマーの調製におけ
る連鎖伸長剤の利用に基づき比較サンプルNo. 1はより高いレベルの連鎖伸
長鎖をαむため、より低い引張強度が予測される。比較サンプルB,C及びDは
強度特性(引張、ILD 、引裂)と弾性との関係を示した。これらのサンプル
は、弾性を改善する改質(連鎖伸長剤のレー、ルを下げる)は、弾性を劇的に低
め、比較サンプルBにおいては許容されない弾性が得られたことを示した。
従って、許容される強度特性のみを示す比較サンプルAとBは、粗悪な弾性の犠
牲にてのみ得られる。
国際調査報告
フロントページの続き
(51) Int、 C1,5識別記号 庁内整理番号C08G 18/72
NFF 8620−4JC09J175104 JFG 8620−4J//(
CO8G 18/40
101:00)
I
Claims (7)
- 1.未硬化ポリウレタン形成用組成物を基体の表面に適用し、規格化し、次いで それに接着された裏地を形成するために硬化させるポリウレタン裏付基体の製造 方法であって、その改善が、(A)1000〜5000の平均当量を有するイソ シアネート反応性材料又はその混合物、 (B)有効量のブローイング剤、及び (C)90〜130のイソシアネート指数を提供する量のポリイソシアネート( ここでかかるポリイソシアネートの少なくとも30重量%は、10〜30重量% のNCO含有量を有するMDIソフトセグメントポリマーである) を含むポリウレタン形成用組成物の利用を含んで成る方法。
- 2.前記ソフトセグメントプレポリマーが理論過剰量のMDI、ポリマー性MD I又は液状MDI、並びに1000〜3000の当量及び1.4〜3.0の平均 官能価を有する有機ポリマーの反応生成物である、請求項1に記載の方法。
- 3.前記有機ポリマーがヒドロキシル末端化ポリマー又は大部分の酸化プロピレ ンと微量の酸化エチレンとのブロックもしくはランダムコポリマーである、請求 項2に記載の方法。
- 4.成分(A)が1.8〜2.2の官能価を有する、酸化プロピレン又は酸化プ ロピレンと微量の酸化エチレンとのコポリマーである、請求項3に記載の方法。
- 5.前記ポリウレタン形成用組成物がシリコーン界面活性剤及び連鎖伸長剤を更 に含む、請求項3に記載の方法。
- 6.前記基体が生地である、請求項5に記載の方法。
- 7.ポリウレタン形成用層の表面に、その硬化の前に剥離層を適用する請求項6 に記載の方法。
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