KR20010012798A - 폴리우레탄 포움 - Google Patents

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세인트클레어데이비드쟌
헤르난데즈헥터
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오노 알버어스
셀 인터나쵸나아레 레사아치 마아츠샤피 비이부이
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Abstract

본 발명은 1,000 내지 20,000의 수 평균 분자량을 지닌 수소화된 폴리디엔; 지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트; 안정제 및 발포제를 포함하는 폴리우레탄 포움 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 폴리우레탄 포움의 제조방법 및 폴리우레탄 포움을 함유하는 제품에 관한 것이다.

Description

폴리우레탄 포움{POLYURETHANE FOAMS}
높은 회복성을 지닌 폴리우레탄 포움은 전형적으로 폴리에테르 트리올과 이소시아네이트로부터 제조된다. 폴리에테르 트리올은 전형적으로 4,500 내지 6,000의 수 평균 분자량 및 2.4 내지 2.7 하이드록실 그룹/분자의 평균 작용가를 가진다. 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐 메탄 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트/디페닐 메탄 디이소시아네이트 혼합물, 및 개질된 톨루엔 디이소시아네이트 또는 디페닐 메탄 디이소시아네이트 버젼을 이용하여 폭넓은 프로세싱 범위를 지닌 포움을 생성한다. 이소시아네이트 작용가는 전형적으로는 2.0이고, 대부분의 경우 2.3 이소시아네이트 그룹/분자보다 크지 않다. 포움형성을 촉진시키는 조건하에 2.0-2.3 이소시아네이트 그룹/분자를 지닌 이소시아네이트와 합칠 경우 폴리에테르 트리올은 회복성 포움을 형성한다. 그러나, 폴리에테르는 자외선에 노출될 경우 붕괴되고, 폴리에스테르는 덥고, 습한 조건하에서 가수분해에 의해 붕괴된다.
미국 특허 4,939,184는 양이온적으로 제조된 폴리이소부틸렌 트리올과 디올로부터 폴리우레탄 포움의 생성에 관해 기재하고 있다. 폴리이소부틸렌은 이소시아네이트, 즉 2.0의 작용가를 지닌 톨루엔 디이소시아네이트의 메타- 및 파라-이성체의 혼합물인 이소시아네이트와 미리혼합된다. 다음 물을 발포제로서 첨가하여 폴리우레탄 포움을 형성한다. 얻어진 포움은 회복성이 낮고 에너지 흡수용으로 유용하다.
국제 (PCT) 출원 WO 97/00902는 폴리디엔 디올로부터 생성된 고 회복성의 폴리우레탄 포움에 관해 기술하고 있다. 포움 회복성은 적절한 가교결합을 보장하기 위해 2.5-3.0 이소시아네이트 그룹/분자의 작용가를 지닌 방향족 폴리이소시아네이트를 첨가시켜 달성된다. 생성된 폴리디엔 디올 포움은 기존 폴리우레탄 포움과 비교해 우수한 습도 에이징성을 보인다.
미국 특허 5,710,192는 폴리디엔 디올로부터 생성된 고 회복성, 고 내인열성의 폴리우레탄 포움에 관해 기술하고 있다. 포움 회복성은 적절한 가교결합을 보장하기 위해 1.8-2.5 이소시아네이트 그룹/분자의 작용가를 지닌 적절한 양의 방향족 폴리이소시아네이트를 선택하여 달성된다. 생성된 폴리디엔 디올 포움은 우수한 내인열성을 보이고 색깔은 거의 백색에 가깝다.
앞서 기술된 포움의 몇가지 용도에서, 이들이 기후에 노출되어지게 되면 포움은 열, 습도 및 태양광에 장기간 노출시 붕괴될 것이다. 기후에 장기간 노출시 붕괴에 견딜 수 있는 회복성, 유연성, 광 안정성의 포움이 원해진다.
놀랍게도, 수소화된 폴리디엔 디올 및 지방족 또는 지환족 이소시아네이트로부터 제조된 포움이 자외선에 의한 붕괴에 강함이 밝혀졌다.
본 발명은 폴리우레탄 포움, 좀더 상세하게는 폴리올과 지방족 또는 지환족 이소시아네이트를 포함한, 내후성, 유연성 폴리우레탄 포움에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 폴리우레탄 포움의 제조방법 및 폴리우레탄 포움을 함유하는 제품에 관한 것이다.
따라서 본 발명은
1,000 내지 20,000의 수 평균 분자량을 지닌 수소화된 폴리디엔 디올;
지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트;
안정제; 및
발포제를 포함하는 폴리우레탄 포움 조성물에 관한 것이다.
포움은 우수한 광 안정성 및 자외선에 대한 저항성을 나타낸다.
본 발명은 바람직하게는 수 평균 분자량 1,000 내지 20,000, 좀더 바람직하게는 1,000 내지 10,000, 가장 바람직하게는 3,000 내지 6,000을 지닌 수소화된 폴리디엔 디올 100 중량부(pbw)를 포함하는 내구 회복성 폴리우레탄 포움이다. 여기에 20 내지 60 pbw의 지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트, 안정제, 및 발포제를 첨가한다. 좀더 바람직한 양태에서, 수소화된 폴리디엔 디올은 분자당 1.6 내지 2, 좀더 바람직하게는 1.8 내지 2 하이드록실 그룹의 작용가를 가진다. 바람직하게는 사용된 폴리이소시아네이트는 2.0-3.0 이소시아네이트 그룹/분자의 작용가를 가진다. 이소시아네이트는 바람직하게는 동수(同數)의 이소시아네이트 그룹 및 하이드록실 그룹에 가까운 농도로 첨가된다. 바람직하게는, NCO:OH 몰비는 0.9 내지 1.2 범위이다. 포움은 자외선에 대한 우수한 저항성을 나타낸다.
본 발명에 사용된 폴리디엔 디올은 전형적으로 음이온적으로 제조된다. 음이온 중합은 당해 분야의 숙련인에게 익히 공지되어있고 예를 들어 미국 특허 5,376,745, 5,391,663, 5,393,843, 5,405,911 및 5,416,168에 기재되어있다.
폴리디엔 디올의 중합은 보호된 하이드록실 그룹을 함유하는 모노리튬 개시제 또는 각 리튬 부위에 공액 디엔 단량체를 중합하는 디리튬 개시제로 개시된다. 비용 이점으로 인해, 공액 디엔은 전형적으로 1,3-부타디엔 또는 이소프렌이지만, 기타 공액 디엔도 본 발명에 효과적일 것이다. 공액 디엔이 1,3-부타디엔이고 생성된 중합체가 수소화될 경우, 음이온 중합은 원하는 양의 1,4-첨가를 위해 디에틸에테르 또는 1,2-디에톡시에탄과 같은 구조 개질제로 조절될 수 있다.
음이온 중합은 종료 전에 작용화제를 첨가하여 종결된다. 사용된 작용화제는 당해 분야의 숙련인에게 공지되어있고 미국 특허 5,391,637, 5,393,843 및 5,418,296에 기재되어있다. 바람직한 작용화제는 에틸렌 옥사이드이다.
폴리디엔 디올은 바람직하게는 수소화되어 디올 중 탄소-탄소 이중결합의 최소 90%, 바람직하게는 최소 95%가 포화되도록 안정성이 개선된다. 이들 중합체 및 공중합체의 수소화는 RANEY니켈과 같은 촉매, 백금과 같은 귀금속, 가용성 전이 금속 촉매 및 미국 특허 5,039,755에 기재된 티타늄 촉매 존재하의 수소화를 포함한 각종 기존 공정에 의해 수행될 수 있다.
수소화된 폴리디엔 디올은 안정한, 회복성 포움을 제공한다. 폴리디엔 디올은 분자당 1.6 내지 2, 좀더 바람직하게는 1.8 내지 2 말단 하이드록실 그룹을 가진다. 예를 들어, 평균 작용가 1.8은 분자의 약 80%가 디올이고 분자의 약 20%가 모노-올임을 의미한다. 산물 분자의 대다수가 2개의 하이드록실 그룹을 가지기 때문에, 산물은 디올로 여겨진다. 본 발명의 폴리디엔 디올은 수 평균 분자량 1,000 내지 20,000, 좀더 바람직하게는 1,000 내지 10,000, 가장 바람직하게는 3,000 내지 6,000을 가진다. 수소화된 폴리부타디엔 디올, 특히 40% 내지 60%의 1,2-첨가를 지닌 것들이 바람직하다.
디엔 마이크로구조는 전형적으로 클로로포름에서13C 핵 자기 공명(NMR)에 의해 결정된다. 폴리부타디엔 디올이 최소한 약 40%의 1,2-부타디엔 첨가를 가지길 원하는데, 이는 수소화 이후, 중합체가 약 40% 이하의 1,2-부타디엔 첨가를 함유한다면 실온에서 왁스 고형물일 것이기 때문이다. 바람직하게는, 1,2-부타디엔 함량은 약 40 내지 60%이다. 이소프렌 중합체는 유리 전이 온도(Tg) 및 점도를 감소시키기 위해 전형적으로 최소 80%의 1,4-이소프렌 첨가를 가진다.
본 발명에 사용된 폴리디엔 디올은 전형적으로 하이드록실 당량 약 500 내지 약 10,000, 좀더 바람직하게는 500 내지 5,000, 가장 바람직하게는 1,500 내지 3,000을 가진다. 따라서, 폴리디엔 디올의 경우, 적당한 수 평균 분자량은 1,000 내지 20,000, 좀더 바람직하게는 1,000 내지 10,000, 가장 바람직하게는 3,000 내지 6,000일 것이다.
본원에서 언급된 수 평균 분자량은 공지된 수 평균 분자량을 지닌 폴리부타디엔 표준으로 보정된 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정된 수 평균 분자량이다. GPC 분석을 위한 용매는 테트라하이드로퓨란이다.
본 발명에 사용된 이소시아네이트는 지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트이다. 포화 폴리디엔 디올은 약 2 하이드록실 그룹/분자의 작용가를 가지기 때문에, 1.8 내지 3.0, 바람직하게는 2.5 내지 3.0의 작용가를 지닌 폴리이소시아네이트를 사용하여 안정한, 고 로드베어링 및 고 회복성 포움을 생성하는 가교결합 밀도를 달성한다. 보다 낮은 작용가의 이소시아네이트를 이용하면 보다 낮은 로드베어링 능력 및 감소된 회복성을 지닌 보다 덜 안정한 포움을 생성한다. 보다높은 이소시아네이트 작용가는 물리적 성질에 악영향을 미칠 매우 높은 밀폐 셀 함량을 지닌 포움을 생성할 것이다.
적당한 지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트의 예는 이소시아네이트의 DESMODUR류(Bayer)를 포함한다. 이들은 DESMODURZ-4370, 3.0의 작용가를 지닌 이소포론 디이소시아네이트(70 중량% 자일렌) 기제 트리이소시아네이트, DESMODURN-3400, 2.5의 작용가를 지닌 헥산 디이소시아네이트 기제 디/트리이소시아네이트, 및 DESMODURW, 2.0의 작용가를 지닌 지환족 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트를 포함한다.
항산화제 및 자외선 안정제와 같은 한가지 이상의 안정제를 첨가하여 포움의 열 및 광 안정성을 추가로 증가시킨다. 본원에서 사용할 경우, 항산화제/안정제 조합은 안정제 패키지로 불릴 것이다.
안정제 패키지의 항산화제 부위의 1차 성분은 전형적으로 방해된 페놀 타입의 항산화제이다. 이러한 타입의 시판 항산화제의 예는 ETHANOX330(Albemerle Corporation), CYANOX2246(American Cyanamid), 및 IRGANOX1010 및 IRGANOX1076(Ciba Geigy)이 있다. 광범위한 2차 항산화제 및 상승제도 제형에 포함될 수 있다. 예는 부틸 ZIMATE(R.T. Vanderbilt)와 같은 아연 디알킬 디티오카바메이트, WESTINTM618(General Electric)과 같은 포스파이트 에스테르, 및 디라우릴티오-디프로피오네이트와 같은 황 함유 화합물, CYANOXLTDP(American Cyanamid)를 포함한다. 항산화제는 전형적으로 총 제형을 기준으로, 제형에서 0.1 내지 2 중량%(%w)의 농도로 사용된다.
안정제 패키지의 UV 저해제 부위는 전형적으로 UV 광 흡수 타입 화합물과 방해된 아민 광 안정제의 조합물로 구성될 것이다. 안정제의 조합이 종종 좀더 효과적인데, 이는 각종 중합체가 겪는 상이한 붕괴 메카니즘에 의한 것이다. 자외광 흡수제 및 방해된 아민 광 안정제의 조합은 본 발명의 포움에서 태양광에 의한 붕괴에 우수한 저항성을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 전형적인 흡수 타입 UV 저해제는 CYASORBUV 531(American Cyanamid)과 같은 벤조페논 타입 및 TINUVINP 및 TINUVIN328(Ciba Geigy)과 같은 벤조트리아졸 타입을 포함한다. 전형적인 방해된 아민 광 안정제는 TINUVIN770 및 TINUVIN123(Ciba Geigy) 및 SANDUVOR3056(American Cyanamid)을 포함한다. UV 저해제, CYASORBUV 1084(American Cyanamid)를 함유하는 니켈과 같은 금속을 함유하는 UV 저해제도 이용될 수 있다. 이들 UV 저해제는 일반적으로 총 제형을 기준으로, 제형에 0.5 내지 6 중량%의 농도로 포함될 것이다.
본 발명의 폴리우레탄 포움의 필수 성분은 폴리디엔 디올, 지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트, 안정제, 및 물과 같은 발포제이다. 발포제의 농도는 포움 밀도를 변화시켜가며 달라질 수 있다.
각종 발포제가 사용될 수 있다. 적당한 발포제는 할로겐화 탄화수소, 지방족 알칸, 및 지환족 알칸, 및 종종 화학 발포제로 언급되는 물을 포함한다. 충분한 염소화, 불소화된 알칸(CFC)의 오존 고갈 효과로 인해, 이러한 타입의 발포제의 사용이 바람직하지는 않지만, 본 발명의 범위내에서는 이들이 사용 가능하다. 최소 하나의 수소 원자가 할로겐 원자에 의해 치환되지 않는 할로겐화 알칸(소위 HCFC)은 보다 낮은 오존 고갈 포텐셜을 가지고 따라서 물리적으로 발포된 포움에 사용될 수 있는 바람직한 할로겐화 탄화수소이다. 매우 적당한 HCFC 타입 발포제는 1-클로로-1,1-디플루오로에탄이다. 발포제로 좀더 바람직한 것은 하이드로플루오로탄화수소로서 이는 0의 오존 고갈 포텐셜을 가지는 것으로 여겨진다.
(화학) 발포제로서 물의 사용이 또한 익히 공지되어있다. 물은 익히 공지된 HCO/H2O 반응에 따라 이소시아네이트 그룹과 반응하여, 발포를 야기하는 이산화탄소를 릴리싱한다.
지방족 및 지환족 알칸은 결국 CFC를 위한 대체 발포제로 개발되었다. 이러한 알칸의 예로는 n-펜탄, 이소펜탄, 및 n-헥산(지방족), 및 사이클로펜탄 및 사이클로헥산(지환족)이 있다.
상기 발포제는 단독 또는 둘 이상의 혼합물로 사용될 수 있음을 알 수 있다. 언급된 발포제 중, 물과 사이클로펜탄이 본 발명의 목적에 특히 적당한 발포제인 것으로 밝혀졌다. 사용 가능한 발포제의 양은 통상적으로는 물의 경우 즉, 폴리디엔 디올 100부당 0.1 내지 5 pbw 범위이고 할로겐화 탄화수소, 지방족 알칸, 및 지환족 알칸의 경우는 폴리디엔 디올 100부당 약 0.1 내지 20 pbw 범위가 사용된다. 바람직하게는, 발포제는 물이다.
물은 바람직하게는 폴리디엔 디올 100부당 0.5 내지 3.5 중량부(pbw)의 양으로 첨가된다. 불순물이 포움 반응에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 바람직하게는, 증류되거나 탈-미네랄화된 물이 사용된다.
전형적으로, 촉매 및 계면활성제가 포움의 제조에 필요하다.
교대로 하이드록실/이소시아네이트 반응을 촉진하는 성분의 혼화성을 개선시키기 위해, 계면활성제가 종종 첨가된다. 추가로, 혼합물의 표면장력이 감소되며, 이는 셀의 핵생성에 영향을 미치고 팽창 포움을 안정화시켜, 미세한 셀 구조를 만든다. 바람직하게는, 계면활성제는 실리콘 오일이다. 적당한 시판용 실리콘 오일의 예는 TEGOSTAB-B8404(TEGOSTAB는 상표명임)이다. 바람직한 실리콘 계면활성제는 DABCODC-5160이다. 존재한다면, 계면활성제는 보통 폴리디엔 디올 100 pbw당 0.05 내지 5 중량부의 양으로 첨가된다(0.05-5 phr).
원칙적으로 시스템에서 한가지 이상의 포움형성 반응을 촉진하는 것으로 알려진 촉매가 사용될 수 있다. 적당한 촉매의 예는 유럽 특허 명세서 0 358 282에 기재되어있고 3차 아민과 같은 아민, 카복실산염, 및 유기금속 촉매를 포함한다. 폴리디엔 디올로부터 폴리우레탄 포움을 제조하는데 유용한 것으로 밝혀진 아민 촉매는 DABCO33-LV 아민 촉매 및 DABCODC-1 지효성 아민 촉매이고, 둘모두 Air Products 및 Chemicals에서 입수가능하다.
적당한 3차 아민의 예는 트리에틸렌 디아민, N-메틸모폴린, N-에틸모폴린, 디에틸-에탄올-아민, N-코코모폴린, 1-메틸-4-디메틸-아미노-에틸피페라진, 3-메톡시프로필디메틸아민, N,N,N'-트리-메틸이소프로필 프로필렌디아민, 3-디에틸아미노 프로필-디에틸아민, 디메틸벤질아민 및 디메틸사이클로헥실아민이다. 촉매로 유용한 카복실산염의 예는 나트륨 아세테이트이다. 적당한 유기금속 촉매는 주석 옥토에이트, 주석 올레이트, 주석 아세테이트, 주석 라우레이트, 납 옥토에이트, 납 나프텐에이트, 니켈 나프텐에이트, 코발트 나프텐에이트 및 디부틸주석 디클로라이드를 포함한다. 폴리우레탄의 생성에서 촉매로 유용한 유기금속 화합물의 추가적인 예는 미국 특허 명세서 2,846,408에 기재되어있다. 물론, 상기 촉매의 둘 이상의 혼합물도 적용될 수 있다.
이용되는 촉매, 또는 촉매 혼합물의 양은 보통은 폴리디엔 디올 100부당, 0.01 내지 5.0 pbw 범위이고, 바람직하게는 0.2 내지 2.0 pbw 범위이다.
원한다면, 내화재(방화재), 충진제, 및 기타 첨가제가 첨가될 수 있다. 당업자는 포움형성될 수 있는 조성물에 첨가될 적절한 추가 화합물을 선택할 수 있다.
점착성 수지 및 오일도 포움의 점성 및 경도를 개질하는데 첨가될 수 있다. 그러나, 포움의 우수한 내구성을 유지하는데는, 단지 수소화된 점착 수지 및 고도로 포화된 오일이 사용되어야 한다.
폴리우레탄 포움은 바람직하게는 폴리이소시아네이트를 제외한 모든 성분들을 블렌딩하여 제조된다. 폴리올 혼합물은 바람직하게는 예열되어 블렌딩 전에 점도가 감소된다. 블렌딩 후, 혼합물을 주형에 붓기 전에 폴리이소시아네이트를 빠르게 첨가한 다음 잠시동안 교반하여 팽창 포움을 유지한다.
폴리우레탄 포움은 포움을 승온, 보통 100 내지 160℃에서 특정 시간동안, 전형적으로는 10분 내지 96시간, 바람직하게는 30분 내지 48시간 동안 가열하여 경화 처리될 수 있다. 그러나, 보통, 발열성 폴리우레탄 형성 반응에 의해 생성된 열은 완전한 경화를 보장하는데 충분하고, 본 공정은 단열적으로 수행된다.
따라서, 추가적인 측면에 따르면, 본 발명은
(i) 10,000 내지 20,000의 수 평균 분자량을 지닌 수소화된 폴리디엔 디올을 안정제 및 발포제와 블렌딩하여 블렌드를 얻고,
(ii) 이 블렌드를 지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트와 혼합하여 혼합물을 형성한 다음,
(iii) 혼합물을 포움형성시켜, 폴리우레탄 포움 조성물을 얻는 단계를 포함하는 폴리우레탄 포움 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
좀더 바람직한 양태에 따르면, 본 발명은 3,000 내지 6,000의 수 평균 분자량 및 1.8-2.0 하이드록실 그룹/분자의 작용가를 지닌 수소화된 폴리디엔 디올, 0.5-3.5 중량부의 물, 0.1-6 중량%의 안정제, 동수의 이소시아네이트 및 하이드록실 그룹(NCO:OH = 0.9-1.2)에 가까운 농도에서 2.0-3.0 이소시아네이트 그룹/분자의 작용가를 지닌 지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트, 0.4-0.8 중량부의 아민 촉매, 0.3-0.6 중량부의 지효성 아민 또는 주석 촉매, 및 0 내지 0.06 중량부의 실리콘 계면활성제를 포함하는 회복성 폴리우레탄 포움에 관한 것이다. 포움은 폴리에테르 또는 폴리에스테르 폴리올 및 방향족 이소시아네이트로 제조된 기존 포움과 비교해 붕괴에 대해 보다 우수한 저항성을 보인다.
추가적인 바람직한 양태에 따르면, 본 발명은
1,000 내지 20,000의 수 평균 분자량 및 1.6 내지 2 하이드록실 그룹/분자의 작용가를 지닌 수소화된 폴리디엔 디올을 2.0 내지 3.0 이소시아네이트 그룹/분자의 작용가를 지닌 지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트와 합친 다음;
합친 폴리디엔 디올과 지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트를 포움형성하여 태양광에 노출시 안정성을 나타내는 폴리우레탄 포움을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 생성된 폴리우레탄 포움에 관한 것이다.
좀더 바람직한 양태에 따르면, 본 발명은
1,000 내지 10,000의 수 평균 분자량 및 1.8-2.0 하이드록실 그룹/분자의 작용가를 지닌 수소화된 폴리디엔 디올 100 중량부를, 물 1 내지 2 중량부, 아민 촉매 0.4 내지 0.8 중량부, 지효성 아민 또는 주석 촉매 0.3 내지 0.5 중량부, 실리콘 계면활성제 0.02 내지 0.04 중량부, 안정제 0.1 내지 6 중량%와 혼합한 다음;
중합체 지방족 또는 지환족 이소시아네이트(여기서 이소시아네이트는 2.5-3.0 이소시아네이트 그룹/분자의 작용가를 가지고 동수의 이소시아네이트 그룹 및 하이드록실 그룹(NCO:OH = 0.9-1.2)에 가까운 농도로 첨가됨)를 첨가하는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조된 폴리우레탄 포움에 관한 것이다.
본 발명의 폴리우레탄 포움은 오래견디는 시이트 쿠션 및 심각한 노출 환경에 유용한 가스킷 및 시일과 같은 제품의 제조에 유용하다.
추가 측면에 따르면, 본 발명은 본 발명에 다른 폴리우레탄 포움을 함유하는 제품에 관한 것이다.
하기 실시예는 본 발명을 특정 양태에 한정하지는 않지만 각 실시예는 본 발명의 개개 청구항의 특허 가능성을 지지할 수 있다.
실시예
수소화된 폴리디엔 디올, 이소시아네이트, 촉매 및 계면활성제를 이용하여 7개의 포움을 제조한다. 포움 중 6개는 백색 포움을 생성하는 지방족 또는 지환족 이소시아네이트로 제조된다. 7개의 폴리디엔 포움 중 하나는 갈색-탠 포움을 생성하는 방향족 이소시아네이트로 제조되고, 비교 실시예로 제시된다. 3개의 포움도 안정제 패키지를 함유한다. 폴리에테르 트리올과 방향족 이소시아네이트를 이용하여 비교 실시예로도 이용되는 8번째 포움을 제조한다. 포움의 제형은 표 1에 나타나 있다.
실시예들의 수소화된 폴리디엔 디올은 3300의 수 평균 분자량, 1.92의 작용가 및 54%의 1,2-부타디엔 함량을 가진다. 중합체를 수소화하여 탄소-탄소 이중결합의 99% 이상을 제거한다. 사용된 트리올은 CARADOLTM36-03으로, 36의 하이드록실 수 및 2.7의 작용가를 지닌 폴리프로필렌 옥사이드 폴리에테르 트리올이다(Shell Chemicals International).
전형적인 제조에서, 중합체를 80℃로 예열한다. 이소시아네이트를 제외한 제형에서 모든 성분을 건조된 캔으로 중량을 잰 다음 2-인치(5.1 cm), 일정한 피치 임펠러가 장착된 CAFRAMO교반기를 이용하여 혼합한다. 이소시아네이트를 첨가하고 혼합을 약 45초간 계속한다. 이 시점에 이르러 매스는 포움형성을 시작하고 이를 종이 버킷에 붓는다. 포움 안정화 및 스킨 형성 후, 포움을 110℃에서 10분간 오븐에서 후-베이킹한다. 포움 밀도 및 압축 경도를 측정하기 위해 큐브-형 시료, 각 측면 50 mm를 번에서 잘라낸다.
초기 성질 시험 후, 포움을 와이어 캐이지에 두고 8월부터 시작해, 대략 7½개월간 미국 텍사스 휴스턴에서 외부 기후 조건에 노출시킨다. 노출에 이어, 포움 시료를 회수하여 압축 경도 시험을 반복한다.
밀도
블록 중량 및 치수로부터 밀도를 계산한다. 결과는 표 2에 주어진다.
압축 경도
풍화전과 후 모두 큐브 시료에서 압축 경도(ASTM D3574)를 측정한다. 큐브를 초기 치수의 25%까지 2회 압축한 다음 초기 치수의 50%로 압축한다. INSTRON시험기를 사용한다. 50% 압축에서 1분이 지난 후, 로드를 측정하고 압축 경도를 계산한다. 결과는 표 2에 주어진다.
포움 제형
포움 1(pbw) 포움 2(pbw) 포움 3(pbw) 포움 4(pbw) 포움 5(pbw) 포움 6(pbw) 포움 7(pbw) 포움 8(pbw)
중합체트리올디올 100 100 100 100 100 100 100 100
이소시아네이트CARADATETM301DESMODURWDESMODURN-3400 23.4 22.9 22.6 22.6 33.1 33.1 33.1 33.1
촉매DABCOT-12DABCO33-LVDABCODC-1 0.40.3 0.40.3 0.50.40.3 0.50.40.3 0.40.40.3 0.30.40.3 0.40.40.3 0.40.40.3
계면활성제DABCO5150 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
발포제물 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
항산화제/안정제IRGANOX1076TINUVIN328TINUVIN123 0.51.01.0 0.51.01.0 0.51.01.0
12.6의 작용가를 지닌 디페닐 메탄 디이소시아네이트(MDI) 기제 폴리이소시아네이트(Shell International Chemicals)
포움 성질
포움 1 포움 2 포움 3 포움 4 포움 5 포움 6 포움 7 포움 8
초기 성질밀도 (gm/ℓ)압축 경도(MPa) 157461 96199 98316 121522 123571 116426 122444 115425
풍화된 성질압축 경도 (MPa)에이징 변화(%)외관 51211a 187-6b 171-46c 497-5b 352-38d 248-42d 4440b 4649b
a) 분명한 표면 붕괴. 표면, 특히 햇볕을 마주하는 표면은 문지를 경우 부서지기 쉽고 분말성임.b) 붕괴 표시가 분명하지 않음c) 햇볕을 마주하는 표면상에서 매우 약한 점성임.d) 모든 표면, 특히 햇볕을 마주하는 표면상에서 상당한 점성임.
8개의 포움 모두 우수한 탄력과 회복력을 나타낸다. 그러나, 에이징 후, 기존 포움 1은 분명한 붕괴 조짐을 보인다. 이 표면은 물러지고 손가락으로 문지를 경우, 손가락에 분말 잔사가 남게된다. 햇볕을 마주하는 표면이 가장 물러진다. 붕괴가 이 표면에 한정되는 것처럼 보이는데 이는 압축 경도가 단지 약하게 증가하기 때문이다. 폴리에테르 트리올을 폴리디엔 디올(포움 2)로 대체함은 방향족 이소시아네이트 기제 폴리우레탄 포움의 옥외 내구성을 상당한 정도로 개선시킨다.
지방족 또는 지환족 이소시아네이트를 이용하지만 안정제 없이 제조된 포움 3, 5 및 6은 점착적이다. 이들 3가지 포움도 압축 경도가 약 40% 떨어진다.
지방족 또는 지환족 이소시아네이트를 기초로 하면서 안정제 패키지를 함유하는 포움, 4, 7 및 8은 우수한 안정성을 나타내고, 성질면에서 거의 변화가 없다. 정성적으로 볼때, 표면에 변화가 없고 압축 경도값은 에이징시 거의 변화하지 않는다.
본 발명은 설명을 목적으로 상세히 기술되지만, 이에 한정되지 않고 본 발명의 취지 및 범위내에서 각종 변화 및 수정을 포함할 수 있는 것으로 해석된다.

Claims (8)

1,000 내지 20,000의 수 평균 분자량을 지닌 수소화된 폴리디엔 디올;
지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트;
안정제; 및
발포제를 포함하는 폴리우레탄 포움 조성물.
제 1 항에 있어서, 폴리디엔 디올이 1.6-2 하이드록실 그룹/분자의 작용가를 가지고, 폴리이소시아네이트가 1.8-3.0 이소시아네이트 그룹/분자의 작용가를 지닌 조성물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 폴리디엔 디올이 폴리부타디엔 디올인 조성물.
제 3 항에 있어서, 폴리부타디엔 디올이 부타디엔의 1,2-첨가를 40% 내지 60% 가지는 폴리우레탄 포움.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, NCO:OH 몰비가 0.9 내지 1.2 범위인 조성물.
(i) 10,000 내지 20,000의 수 평균 분자량을 가진 수소화된 폴리디엔 디올을, 안정제 및 발포제와 블렌딩하여 블렌드를 얻고,
(ii) 블렌드를 지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트와 혼합하여 혼합물을 얻은 다음,
(iii) 혼합물을 포움형성시켜, 폴리우레탄 포움 조성물을 얻는 단계를 포함하는 폴리우레탄 포움 조성물의 제조방법.
제 6 항에 있어서, 발포제가 물인 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 폴리우레탄 포움을 함유하는 제품.
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