본 발명은
(a) 하나 이상의 유기 폴리이소시아네이트와, (b) (b1) 2 내지 8의 작용가 및 20 내지 800의 하이드록시 수를 갖는 폴리올 화합물 0 내지 95중량%, 및 (b2) 1 내지 8의 작용가 및 20 내지 800의 하이드록시 수를 갖는 하나 이상의 폴리올 화합물 5 내지 100중량%를 포함하는 폴리올 조성물의 혼합물을, (c) 임의적으로 발포제(blowing agent) 및 (d) 임의적으로 폴리우레탄 발포체, 탄성중합체 및/또는코팅의 제조용으로 자체 공지된 첨가제 또는 보조제의 존재하에, 반응시킴으로써 폴리우레탄 생성물을 제조하는 방법으로서,
상기 중량%는 폴리올 성분(b)의 총량을 기준으로 하며,
상기 성분 (b2)는, (b2a) 하기 화학식 I의 개시제 분자 하나 이상을 알콕시화시킴으로써 수득된 화합물; (b2b) 폴리올 쇄의 내부에 알킬 아민을 함유하거나 폴리올 쇄에 매달린 디알킬아미노기를 함유하는 화합물로서, 상기 폴리올 쇄가 알킬아지리딘 또는 N,N-디알킬 글리시딜아민을 함유하는 하나 이상의 단량체를 하나 이상의 알킬렌 옥사이드와 공중합시킴으로써 수득되고, 상기 아민의 알킬 또는 디-알킬 잔기가 C1내지 C3알킬인 화합물; (b2c) 과량의 성분 (b2a) 또는 (b2b)과 폴리이소시아네이트와의 반응으로부터 수득된 하이드록시 팁핑(tipping)된 예비중합체; 또는 (b2d) (b2a), (b2b) 또는 (b2c)로부터 선택된 블렌드이다:
화학식 I
HmA-(CH2)n-N(R)-(CH2)p-AHm
상기 식에서,
n 및 p는 독립적으로 2 내지 6의 정수이고,
각각의 A는 독립적으로 산소, 질소 또는 수소이되, 상기 A 중 하나만이 수소일 수 있으며,
R은 C1내지 C3알킬기이고
m은 A가 수소인 경우에는 0이고, A가 산소인 경우에는 1이며, A가 질소인 경우에는2이다.
다른 실시양태에서, 본 발명은 폴리이소시아네이트(a)가 전술한 (b2a) 또는 (b2b)에서 정의한 바와 같은 폴리올 또는 이들의 혼합물과 과량의 폴리이소시아네이트의 반응 생성물인 1종 이상의 폴리이소시아네이트를 함유하는 전술한 바와 같은 방법에 관한 것이다.
추가적인 실시양태에서, 본 발명은 폴리이소시아네이트가 전술한 (b2a) 또는 (b2b)에 의해 정의된 바와 같은 과량의 폴리올 또는 이들의 혼합물과 폴리이소시아네이트의 반응에 의해 수득된 폴리올-종지된 예비중합체를 함유하는 전술한 바와 같은 방법에 관한 것이다.
본 발명은 추가로 전술한 방법중 임의의 방법에 의해 제조된 폴리우레탄 생성물을 제공한다.
다른 실시양태에서, 본 발명은 과량의 폴리이소시아네이트와 (b2a) 또는 (b2b)에 의해 정의된 바와 같은 폴리올 또는 이들의 혼합물의 반응에 기초한 이소시아네이트-종지된 예비중합체에 관한 것이다.
다른 실시양태에서, 본 발명은 (b2a) 또는 (b2b)에 의해 정의된 바와 같은 과량의 폴리올 또는 이들의 혼합물과 폴리이소시아네이트의 반응에 기초한 폴리올-종지된 예비중합체에 관한 것이다.
본 발명에서 개시한 바와 같은 결합된 알킬 아민기 함유 폴리올은, 촉매적으로 활성이고, 폴리하이드록시 또는 폴리아미노 화합물과 유기 폴리이소시아네이트의 첨가 반응 및 이소시아네이트와 물 또는 카복실산 또는 이들의 염과 같은 발포체와의 반응을 촉진한다. 폴리우레탄 반응 혼합물로의 이러한 폴리올의 첨가는, 혼합물 또는 오가노금속 촉매내의 통상적인 3급 아민 촉매를 도입할 필요성을 줄이거나 감소시킨다. 폴리우레탄 반응 혼합물로의 이들의 첨가는 성형 발포체의 제조시에 주형 거주 시간을 감소시키거나 일부 폴리우레탄 생성물 특성을 개선할 수 있다.
개시된 폴리올이 자가촉매성 활성을 보유하기 때문에, 이러한 폴리올은 동일한 조건하에서 사용되는 경우 종래의 폴리올에 비해 가요성 성형 발포체내의 동일한 성능(경화 시간)을 수득하기 위해서 1급 하이드록시에 의해 보다 소량의 캡핑, 즉 소량의 에틸렌 옥사이드 캡핑이 요구된다.
본 발명에 따르면, 폴리우레탄 생성물의 제조 과정이 제공되어 비교적 낮은 냄새 및 방출의 폴리우레탄 생성물이 제공된다. 추가로, 본 발명에 따라 제조된 폴리우레탄 생성물은 비닐 필름의 얼룩을 감소시키거나 이들에 노출된 폴리카보네이트 시이트의 열화 경향을 감소시키고, (적당한 배합물에서) 우수한 접착성을 나타내고, 특정 3급 아민 촉매의 사용와 관련된 블루 헤이즈(blue haze)를 형성하는 경항을 감소시키고, 오가노금속 촉매의 사용량의 감소/제거에 의해 보다 환경친화적이며, 이러한 신규한 폴리우레탄 생성물은 고유의 염기성을 보유하지 않기 때문에 화학분해에 의한 재활용도 용이하다. 이러한 장점은 개시제로서 화학식 I의 3급 알킬 아민을 함유하는 폴리올, 또는 폴리올 쇄의 부분으로서 알킬 아민을 함유하거나 폴리올 쇄에 매달린 디알킬아미노 기를 함유하는 폴리올을 반응 혼합물에 포함시키거나; SAN, PIPA 또는 PHD 공중합체 폴리올의 제조시에 공급물 스탁으로서상기 폴리올을 포함시키고 이들을 반응 혼합물에 첨가하거나; 폴리이소시아네이트 단독 또는 이소시아네이트 및 2급 폴리올과의 예비중합체내에 이러한 폴리올을 사용함으로서 달성된다.
본 발명에서 사용된 폴리올의 조합은, 전술한 (b1) 및 (b2)의 조합일 수 있다. 전술한 바와 같이, 폴리올이라는 용어는 이소시아네이트와 반응할 수 있는 활성 수소 원자를 함유하는 하나 이상의 기를 보유하는 물질이다. 이러한 화합물중 바람직한 것은 분자 1개당 2개 이상의 하이드록시기, 1급 또는 2급, 또는 2개 이상의 아민기, 1급 또는 2급, 카복실산기 또는 티올 기를 갖는 물질이다. 분자 1개당 2개 이상의 하이드록시기를 갖는 화합물은 폴리이소시아네이트와의 바람직한 반응성으로 인해 특히 바람직하다.
본 발명의 자가촉매성 폴리올(b2)에 의해 폴리우레탄 물질을 제조하는데 사용될 수 있는 적당한 폴리올(b1)은 당 업계에 공지되어 있고 본원에서 전술한 화합물 및 임의의 다른 시판중인 폴리올 및/또는 SAN, PIPA 또는 PHD 공중합체 폴리올을 들 수 있다. 이러한 폴리올은 문헌[Polyurethane handbook, by G. Oertel, Hanser publisher]에 기술되어 있다. 1종 이상의 폴리올 및/또는 1종 이상의 공중합체 폴리올의 혼합물을 사용하여 본 발명에 따른 폴리우레탄 발포체를 제조하는데 사용할 수 있다.
대표적인 폴리올은 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리하이드록시-종지된 아세탈 수지, 하이드록시-종지된 아민 및 폴리아민을 들 수 있다. 이러한 물질 및 다른 적당한 이소시아네이트-반응성 물질의 예로는 본원에서 참고로 인용중인 미국 특허 제 4,394,491 호에 보다 상세히 설명되어 있다. 사용가능한 선택적인 폴리올로는 폴리알킬렌 카보네이트계 폴리올 및 폴리포스페이트계 폴리올을 들 수 있다. 알킬렌 옥사이드, 예를 들어 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물을, 활성 수소 원자 2 내지 8개, 바람직하게는 2개 내지 6개를 보유하는 개시제에 첨가함으로써 제조된 폴리올이 바람직하다. 이러한 중합용 촉매는 음이온성 또는 양이온성일 수 있고, KOH, CsOH, 삼불화 붕소와 같은 촉매 또는 아연 헥사시아노코발테이트와 같은 이중 시아나이트 착체(DMC) 촉매를 들 수 있다.
사용된 폴리올 또는 이들의 혼합물은 제조될 폴리우레탄 생성물의 최종 용도에 좌우된다. 따라서, 기본 폴리올로부터 제조된 중합체/폴리올이 이소시아네이트와의 반응에 의해 폴리우레탄 생성물로 전환되는 경우 결과적으로 가요성, 반-가요성, 일체형 표피 또는 강성 발포체, RIM, 탄성중합체 또는 코팅, 또는 접착제가 형성되도록 하기 위해서 기본 폴리올의 분자량 또는 하이드록시기 수를 선택할 수 있으며 기본 폴리올의 분자량 또는 하이드록시기 수는 발포체의 유무를 고려하여 최종 생성물에 의해 좌우된다. 폴리올의 하이드록시기 수 및 분자량 또는 사용된 폴리올은 폭넓게 변할 수 있다. 일반적으로, 사용된 폴리올의 하이드록시기 수는 약 20 내지 약 800일 수 있다.
가요성 폴리우레탄 발포체의 제조에서, 폴리올은 바람직하게는 폴리에테르 폴리올 및/또는 폴리에스테르 폴리올이다. 폴리올은 일반적으로 2 내지 5, 바람직하게는 2 내지 4의 평균 작용가 및 20 내지 100mg KOH/g, 바람직하게는 20 내지70mg KOH/g의 평균 하이드록시 수를 갖는다. 추가의 개선으로서, 특정 발포체의 용도는 마찬가지로 기본 폴리올의 선택에 영향을 미친다. 예로서, 성형 발포체의 경우 기본 폴리올의 하이드록시 수는 에틸렌 옥사이드 캡핑을 보유하면서 약 20 내지 약 60일 수 있고, 슬랩스톡 발포체의 경우 하이드록시 수는 약 25 내지 약 75일 수 있고 혼합된 공급물 EO/PO(프로필렌 옥사이드)이거나 단지 약간 EO로 캡핑된다. 탄성중합체 용도의 경우, 일반적으로 비교적 낮은, 즉 약 20 내지 약 50의 하이드록시 수를 갖고 약 2,000 내지 8,000의 비교적 고 분자량의 기본 폴리올을 사용하는 것이 바람직하다.
전형적으로, 강성 폴리우레탄의 제조에 적합한 폴리올은 100 내지 10,000, 바람직하게는 200 내지 7,000의 평균 분자량을 갖는 것을 포함한다. 또한, 이러한 폴리올은 유리하게는 2 이상, 바람직하게는 3 이상 및 8 이하, 바람직하게는 6 이하의 작용가(분자당 활성 수소 원자)를 갖는다. 강성 발포체를 위해 사용되는 폴리올은 일반적으로 약 200 내지 약 1,200, 보다 바람직하게는 약 300 내지 약 800의 하이드록시 수를 갖는다.
반강성 발포체의 제조를 위해, 30 내지 80의 하이드록시 수를 갖는 삼작용성 폴리올을 사용하는 것이 바람직하다.
폴리올(b1)의 제조를 위한 개시제는 일반적으로 알킬렌 옥사이드와 반응하는 2 내지 8개의 작용기를 갖는다. 적합한 개시제 분자의 예는 물, 숙신산, 아디프산, 프탈산 및 테레프탈산과 같은 유기 카복실산, 및 다가, 특히 2가 내지 8가 알콜 또는 디알킬렌 글리콜, 예를 들면 에탄디올, 1,2- 및 1,3-프로판디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 글리세롤, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 솔비톨 및 수크로스 또는 이들의 블렌드이다. 기타 개시제는 3급 아민을 함유하는 선형 및 환식 화합물, 예를 들면 에탄올디아민, 트리에탄올디아민 및 톨루엔 디아민의 여러 이성질체를 포함한다.
자가촉매성 폴리올(b2)은 화학식 I의 알킬 아민으로 개시되거나 폴리올 쇄의 일부로서 알킬 아민을 함유하는 것이다. "폴리올 쇄의 일부로서"란 알킬 아민 그룹이 자가촉매성 폴리에테르 폴리올의 제조에서 에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드와 함께 공단량체로서 N-알킬아지리딘 또는 N,N-디알킬 글리시딜아민을 사용함으로써 쇄에 도입될 수 있음을 뜻한다. 본원에서 알킬아지리딘 또는 N,N-디알킬 글리시딜아민과 함께 사용되는 알킬이란 용어는 C1-C3알킬을 뜻한다. 바람직한 실시양태에서, 알킬 그룹은 메틸이다. 이러한 화합물의 제조방법은 당해 분야에 공지되어 있다.
자가촉매성 폴리올의 특성은 폴리올 b(1)의 경우 전술한 바와 같이 광범위하게 다양할 수 있고, 평균 분자량, 하이드록시 수, 작용가 등과 같은 변수는 배합물의 최종 용도, 즉 폴리우레판 생성물의 유형을 기준으로 하여 선택된다. 적당한 하이드록시 수, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 부틸렌 옥사이드의 함량, 작용가 및 당량을 갖는 폴리올의 선택은 당해 분야에 공지되어 있는 표준 과정이다. 예를 들면, 높은 함량의 에틸렌 옥사이드를 갖는 폴리올은 친수성이고 물-이소시아네이트 또는 우레아 반응을 촉진시키는 경향이 더 클 수 있고, 다량의 프로필렌 옥사이드 또는 부틸렌 옥사이드를 갖는 폴리올은 더 소수성이고 우레탄 반응에 유리하다. 화학식 I계 분자의 유형이 또한 촉매 활성의 유형에 영향을 미친다는 것이 명백하다. 예를 들면, A가 산소인 경우 (b2)의 친수성은 A가 질소 및/또는 수소인 경우보다 더 커진다.
개시제로서 화학식 I의 화합물을 함유하는 폴리올의 제조는 b(1)의 경우 개시한 바와 같이 당해 분야에 공지되어 있는 과정에 의해 수행될 수 있다. 일반적으로, 폴리올(b2a)은 알킬렌 옥사이드(EO, PO, BO 또는 글리시돌)의 첨가, 또는 음이온성 또는 양이온성 반응에 의한 알킬렌 옥사이드와 개시제의 조합, KOH, CsOH, DMC 촉매, 또는 프랑스 특허 제 2,053,045 호에 기술한 바와 같은 3급 옥소늄 염의 사용에 의해 제조된다. 제 1 알킬렌 옥사이드의 화학식 I의 생성물로의 첨가는 자가촉매적으로, 즉 촉매의 첨가 없이 수행될 수 있다. 이러한 반응 온도 및 압력, 공급 속도와 같은 가공 조건은 생산 수율을 최적화시키기 위해 조정된다. 폴리올 불포화도가 0.1meq/g인 것이 특히 중요하다.
일부 용도의 경우 알킬렌 옥사이드 단량체만이 사용되고, 다른 용도의 경우 단량체의 블렌드가 사용되고, 일부 경우에는 PO 첨가 후 EO 공급물 첨가, EO 첨가 후 PO 첨가 등의 단량체의 순차적인 첨가가 바람직하다. 글리시돌을 사용하는 경우 폴리올의 작용가가 증가한다. 출발 분자보다 높은 작용가를 갖는 폴리올을 수득할 수 다른 방법은 이러한 출발 물질의 디이소시아네이트와의 커플링 또는 유니온 카바이드(Union Carbide)에 의해 제조된 ERL 4221과 같은 디에폭사이드 화합물의 사용이다.
(b2a) 및 (b2b)의 폴리올은, 폴리올이 폴리이소시아네이트와 반응하여 예비중합체를 형성한 후 폴리올을 상기 예비중합체에 첨가하는 조건을 포함한다.
화학식 I의 정의를 기준으로 한 모놀은 또한 연화 첨가제 또는 점도 감소제로서 폴리우레탄 시스템에 사용될 수 있다.
폴리에스테르 폴리올은 (b2a) 및 (b2b)와 이산의 반응에 의해 제조될 수 있다. 이들은 신발 밑창과 같은 슬랩스톡 또는 탄성중합체에서 최근에 사용되는 통상적인 폴리에스테르 폴리올과 조합하여 사용될 수 있다.
폴리올 (b1) 및 (b2)의 특성에 관하여 기술된 제한은 제한하고자 함이 아니고 사용되는 폴리올에 있어서 많은 가능한 조합의 예시일 뿐이다.
화학식 I의 바람직한 실시양태에서, R은 메틸이다. 다른 바람직한 실시양태에서, R은 메틸이고, n 및 p는 동일한 값의 정수이다. 보다 바람직한 실시양태에서, n 및 p는 2 내지 4의 정수이다. 바람직하게는, A가 수소가 아닌 경우 A은 각각 산소 또는 질소이다. 보다 바람직한 실시양태에서, 하나의 A는 산소이고, 다른 하나의 A는 질소이고, 최종 폴리올(b2a)은 트리올이다.
화학식 I의 알킬 아민은 시판되고 있거나 본원에 참고로 인용되어 있는 미국 특허 제 4,605,772 호와 같은 당해 분야에 공지되어 있는 기술에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 메틸아민은 A가 산소인 화합물을 제조하기 위해 적당한 알킬렌 옥사이드와 반응한다. 바람직하게는, 알킬렌 옥사이드는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 또는 부틸렌 옥사이드이며, 이것은 각각의 A가 산소인 경우 2 내지 4의 바람직한 범위를 제공한다. 바람직한 화합물은 N-메틸디에탄올아민, N-메틸디프로판올아민, N-메틸디부탄올-아민, N-메틸에탄올-프로판올-아민이다.
각각의 A가 질소인 화합물을 제조하기 위해, 메틸 아민은 아민과 반응하고 추가의 질소를 함유하는 임의의 공지되어 있는 반응성 그룹과 반응할 수 있다. 예를 들면, 2몰의 X(CH2)nNR'R"(여기서, X는 염소, 브롬 또는 요오드이고, R' 및 R"은 H 또는 알킬 그룹일 수 있다)은 1몰의 메틸아민과 반응할 수 있다. 바람직한 화합물은 3,3'-디아미노-N-메틸디프로필아민, 2,2'-디아미노-N-메틸디에틸아민, 2,3-디아미노-N-메틸-에틸-프로필아민을 포함한다.
하나의 A가 질소이고 하나의 A가 산소인 화합물을 제조하기 위해, 본원에 참고로 인용되어 있는 일본 특허 제 09,012,516 호에 기술된 것과 같은 방법을 사용할 수 있다.
화학식 I의 시판되고 있는 화합물의 예는 N-메틸디에탄올아민, 3,3'-디아미노-N-메틸디프로필아민 및 N-(2-하이드록시에틸)-N-메틸-1,3-프로판디아민을 포함한다.
(b1)과 (b2)의 중량비는 반응 혼합물 및 특정 용도에 요구되는 반응 프로필에 첨가하고자 하는 촉매 첨가량에 따라 변한다. 일반적으로, 기본 함량의 촉매를 갖는 반응 혼합물이 특정 경화 시간을 갖는 경우 (b2)는 반응 혼합물이 10중량% 이상의 촉매를 함유하도록 하는 양으로 첨가된다. 바람직하게는, (b2)를 첨가하면 기본 함량보다 20% 낮은 촉매를 함유하는 반응 혼합물이 제공된다. 보다 바람직하게는, (b2)가 첨가되는 경우 촉매 요구량을 기본 함량보다 30% 감소시킨다. 일부용도의 경우, (b2)의 가장 바람직한 첨가량은 휘발성 3급 또는 반응성 아민 촉매 또는 오가노금속 염의 필요성이 제거되는 양이다.
예를 들면 상이한 작용가, 당량, EO/PO 비 등을 갖는 2종의 폴리올 구조를 개질시키는 발포와 겔화 반응 및 배합물내에서의 이들의 개별적인 양을 조정하고자 하는 경우, (b2) 유형의 둘 이상의 자가촉매성 폴리올의 조합물 또한 사용할 수 있고, 단일 폴리우레탄 배합물에서 만족스러운 결과를 얻는다.
폴리올(b2)의 산 중화는 또한 예를 들면 지연 작용이 요구되는 경우 고려될 수 있다. 사용되는 산은 포름산 또는 아세트산과 같은 카복실산, 아미노산, 또는 황산 또는 인산과 같은 무기산일 수 있다. 보다 바람직한 것은 미국 특허 제 5,489,618 호에 기술한 바와 같은 하이드록시 작용기를 갖는 카복실산, 또는 할로작용기 및 선택적으로 하이드록시 작용기를 갖는 카복실산 또는 아릴옥시 치환된 카복실산이다.
폴리이소시아네이트로 전처리된 폴리올 및 유리 이소시아네이트 작용기를 갖지 않는 폴리올은 또한 폴리우레탄 배합물에 사용될 수 있다. 폴리올(b2)계 이소시아네이트 예비중합체는 반응기에서 폴리올(b2)을 가열하고 교반하에 이소시아네이트를 서서히 첨가하고 이어서 제 2 폴리올을 첨가하거나 제 1 폴리올을 디이소시아네이트와 예비반응시키고 이어서 폴리올(b2)을 첨가하는 것과 같은 통상적인 방법을 사용하여 표준 장치에서 제조될 수 있다.
본 발명의 자가촉매성 폴리올과 함께 사용될 수 있는 이소시아네이트는 지방족, 지환족, 아릴지방족 또는 방향족 이소시아네이트를 포함한다. 방향족 이소시아네이트, 특히 방향족 폴리이소시아네이트가 바람직하다.
적합한 방향족 이소시아네이트의 예는 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI)의 4,4'-, 2,4'- 및 2,2'-이성질체, 이들의 블렌드 및 중합체성 및 단량체성 MDI 블렌드, 톨루엔-2,4- 및 2,6-디이소시아네이트(TDI), m- 및 p-페닐렌디이소시아네이트, 클로로페닐렌-2,4-디이소시아네이트, 디페닐렌-4,4'-디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아네이트-3,3'-디메틸디페닐, 3-메틸디페닐-메탄-4,4'-디이소시아네이트 및 디페닐에테르디이소시아네이트 및 2,4,6-트리이소시아나토톨루엔 및 2,4,4'-트리이소시아나토디페닐에테르를 포함한다.
톨루엔 이소시아네이트의 2,4- 및 2,6-이성질체의 시판되고 있는 혼합물과 같은 이소시아네이트의 혼합물이 사용될 수 있다. 톨루엔 디아민의 혼합물의 포스겐화에 의해 수득된 조질의 톨루엔 디이소시아네이트 또는 조질의 메틸렌 디페닐아민의 포스겐화에 의해 수득된 조질의 디페닐메탄 디이소시아네이트와 같은 조질의 폴리이소시아네이트는 또한 본 발명의 실행에 사용될 수 있다. 특히 바람직한 것은 메틸렌-가교 폴리페닐 폴리이소시아네이트, 및 조질의 디페닐 메틸렌 디이소시아네이트와 이들의 혼합물이다. TDI/MDI 블렌드가 또한 사용될 수 있다. MDI 또는 TDI계 예비중합체는 또한 사용되고 폴리올(b1), 폴리올(b2) 또는 이전에 기술한 임의의 다른 폴리올과 함께 제조될 수 있다. 이소시아네이트 종결 예비중합체는 과량의 폴리이소시아네이트와 아민화 폴리올 또는 이들의 이민/엔아민을 포함하는 폴리올 또는 폴리아민을 반응시킴으로써 제조된다.
지방족 폴리이소시아네이트의 예는 에틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 사이클로헥산 1,4-디이소시아네이트, 4,4'-디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트, 상기 방향족 이소시아네이트의 포화된 유사체 및 이들의 혼합물을 포함한다.
강성 또는 반강성 발포체의 제조에 바람직한 폴리이소시아네이트는 폴리메틸렌 폴리페닐렌 이소시아네이트, 디메틸메틸렌 디이소시아네이트의 2,2', 2,4' 및 4,4' 이성질체 및 이들의 혼합물이다. 가요성 발포체의 제조를 위해, 바람직한 폴리이소시아네이트는 톨루엔-2,4- 및 2,6-디이소시아네이트 또는 MDI 또는 TDI/MDI의 조합물 또는 이로부터 제조된 예비중합체이다.
폴리올(b2)계 이소시아네이트-종지된 예비중합체는 또한 폴리우레탄 배합물에 사용될 수 있다. 폴리올 이소시아네이트 반응 혼합물에서 이러한 자가촉매성 폴리올을 사용하는 경우 미반응 이소시아네이트 단량체의 존재를 감소/제거시키는 것으로 생각된다. 이것은 처리 조건 및 작업자 안전성을 개선시키므로 코팅 및 접착제 용도에서 TDI 및/또는 지방족 이소시아네이트와 같은 휘발성 이소시아네이트와 함께 특히 관심을 끈다.
강성 발포체의 경우, 유기 폴리이소시아네이트 및 이소시아네이트 반응성 화합물은 NCO 그룹의 수 또는 당량을 이소시아네이트 반응성 수소 원자 당량의 총 수로 나누고 100을 곱한 값으로 정의된 다이소시아네이트 지수가 폴리우레탄 발포체의 경우 80 내지 500, 바람직하게는 90 내지 100, 및 조합된 폴리우레탄-폴리이소시아누레이트 발포체의 경우 100 내지 300이 되는 양으로 반응한다. 가요성 발포체의 경우, 이소시아네이트 지수는 일반적으로 50 내지 120, 바람직하게는 75 내지110이다.
탄성중합체, 코팅 및 접착제의 경우, 이소시아네이트 지수는 80 내지 125, 바람직하게는 100 내지 110이다.
폴리우레탄계 발포체를 제조하기 위해, 발포체가 일반적으로 요구된다. 가요성 폴리우레탄 발포체의 제조에서, 물은 발포체로서 바람직하다. 물의 양은 바람직하게는 폴리올 100중량부를 기준으로 0.5 내지 10중량부, 보다 바람직하게는 2 내지 7중량부이다. 벨기에 특허 제 893,705 호에 기술된 카복실산 또는 염은 또한 발포체로서 사용되고, 이러한 자가촉매성 폴리올이 중화되는 경우 이들의 촉매 활성의 대부분을 상실하는 통상적인 아민 촉매보다 산에 대해 덜 민감하므로 (b2)와 같은 폴리올은 이 용도에 특히 효과적이다.
강성 폴리우레탄 발포체의 제조에서, 발포체는 물과, 물 및 탄화수소의 혼합물, 또는 전체적으로 또는 부분적으로 할로겐화된 지방족 탄화수소를 포함한다. 물의 양은 바람직하게는 폴리올 100부를 기준으로 2 내지 15중량부, 보다 바람직하게는 2 내지 10중량부이다. 물이 과량인 경우, 경화 속도는 감소하고 발포 공정 범위는 좁아지고 발포체 밀도는 낮아지거나 성형성이 불량해진다. 물과 조합되는 탄화수소, 하이드로클로로플루오로탄소 또는 하이드로플루오로탄소는 원하는 발포체의 밀도에 따라 적합하게 선택되고, 바람직하게는 폴리올 100중량부를 기준으로 40중량부 이하, 보다 바람직하게는 30중량부 이하이다. 물이 추가의 발포체로서 존재하는 경우, 일반적으로 총 폴리올 조성물의 총 중량의 0.5 내지 10, 바람직하게는 0.8 내지 6, 보다 바람직하게는 1 내지 4, 가장 바람직하게는 1 내지 3의 양으로 존재한다.
탄화수소 발포체는 휘발성 C1-C5탄화수소이다. 탄화수소의 사용은 본원에 참고로 인용되어 있는 유럽 특허 제 421 269 호 및 제 695 322 호에 개시된 바와 같이 당해 분야에 공지되어 있다. 바람직한 탄화수소 발포체는 부탄 및 그의 이성질체, 펜탄 및 그의 이성질체(사이클로펜탄 포함) 및 이들의 조합물이다.
플루오로탄소의 예는 메틸 플루오라이드, 퍼플루오로메탄, 에틸 플루오라이드, 1,1-디플루오로에탄, 1,1,1-트리플루오로에탄(HFC-143a), 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(HFC-134a), 펜타플루오로에탄, 디플루오로메탄, 퍼플루오로에탄, 2,2-디플루오로프로판, 1,1,1-트리플루오로프로판, 퍼플루오로프로판, 디클로로프로판, 디플루오로프로판, 퍼플루오로부탄 및 퍼플루오로사이클로부탄을 포함한다.
본 발명에 사용하기 위한 부분적으로 할로겐화된 클로로탄소 및 클로로플루오로탄소는 메틸 클로라이드, 메틸렌 클로라이드, 에틸 클로라이드, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1-디클로로-1-플루오로에탄(FCFC-141b), 1-클로로-1,1-디플루오로에탄 (HCFC-142b), 1,1-디클로로-2,2,2-트리플루오로에탄(HCHC-123) 및 1-클로로-1,2,2,2-테트라플루오로에탄(HCFC-124)을 포함한다.
전체적으로 할로겐화된 클로로플루오로탄소는 트리클로로모노플루오로메탄 (CFC-11), 디클로로디플루오로메탄(CFC-12), 트리클로로트리플루오로에탄(CFC-113), 1,1,1-트리플루오로에탄, 펜타플루오로에탄, 디클로로테트라플루오로에탄 (CFC-114), 클로로헵타플루오로프로판 및 디클로로헥사플루오로프로판이다. 할로탄소 발포체는 부탄, 펜탄(그의 이성질체 포함), 헥산 또는 사이클로헥산과 같은 저비점 탄화수소 또는 물과 함께 사용될 수 있다.
보조 발포제로서 기체 또는 액체 이산화탄소의 사용은 현존하는 기법을 이용하여 물이 존재하는 경우 특히 이로운데, 이는 폴리올(b2)이 통상적인 아민보다 산도에 덜 민감하기 때문이다.
상기 주요 성분 외에도, 폴리우레탄 중합체를 제조하는데 있어서 특정한 다른 성분을 사용하는 것이 종종 바람직하다. 이러한 부가적인 성분 중에는 계면활성제, 방부제, 난연제, 착색제, 산화방지제, 보강제, 안정화제 및 충전제가 있다.
폴리우레탄 발포체를 제조하는데 있어서, 일반적으로 발포 반응 혼합물이 경화할 때까지 상기 혼합물을 안정화시키기 위해 일정량의 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 계면활성제는 유리하게는 액체 또는 고체 오가노실리콘 계면활성제를 포함한다. 기타 계면활성제는 장쇄 알콜의 폴리에틸렌 글리콜 에테르, 장쇄 알킬산 설페이트 에스테르의 3급 아민 또는 알칸올아민 염, 알킬 설폰산 에스테르 및 알킬 아릴설폰산을 포함한다. 이러한 계면활성제는 붕괴에 대비하여 발포 반응 혼합물을 안정화시키고 거대 불균일 셀의 형성을 안정화시키기에 충분한 양으로 사용된다. 전형적으로, 총 폴리올(b) 100중량부당 0.2 내지 3중량부의 계면활성제가 상기 목적을 위해 충분하다.
또한, (b2)는 반강성 발포체, 충격 흡수 발포체, 수 분산성 라텍스, 탄성중합체, 일체형 표피 발포체, RIM 물질, PUR 캐스트 시스템, 페인트 및 코팅, 접착제, 결합제, 문헌["Polyurethane Handbook", G. Oertel, Hanser 출판사, 뮌헨]에기술된 모든 용도로 유용하다. 이러한 용도에 대해, 본 발명의 폴리올(b2)을 사용하는 경우 가공상의 변화가 요구되지 않는다. 단지 종래의 이동성 촉매가 감소 또는 제거될 뿐이다.
폴리올(및 존재한다면 물)과 폴리이소시아네이트의 반응을 위해 하나 이상의 촉매를 사용할 수 있다. 이소시아네이트 반응성 기를 갖는 3급 아민 화합물 및 오가노금속 화합물을 비롯하여 임의의 적합한 우레탄 촉매가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 반응은 아민 또는 오가노금속 촉매의 부재 또는 전술한 바와 같은 감소된 양의 촉매 하에서 수행된다. 3급 아민 화합물의 예는 트리에틸렌디아민, N-메틸모르폴린, N,N-디메틸사이클로헥실아민, 펜타메틸디에틸렌트리아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 비스(디메틸아미노에틸)에테르, 1-메틸-4-디메틸아미노에틸-피페라진, 3-메톡시-N-디메틸프로필아민, N-에틸모르폴린, 디메틸에탄올아민, N-코코모르폴린, N,N-디메틸-N',N'-디메틸 이소프로필프로필렌디아민, N,N-디에틸-3-디에틸아미노-프로필아민 및 디메틸벤질아민을 포함한다. 오가노금속 촉매의 예는 오가노수은, 오가노납, 오가노철 및 오가노주석 촉매를 포함하며, 이들 중에서 오가노주속 촉매가 바람직하다. 적합한 주석 촉매는 염화주석, 디부틸틴 디-라우레이트와 같은 카복실산의 주석 염, 및 미국 특허 제 2,846,408 호에 개시된 바와 같은 기타 오가노금속 화합물을 포함한다. 또한, 본원에서는 선택적으로 미국 특허 제 4,040,992 호에 기술된 바와 같은 알칼리 금속 알콕사이드 또는 4급 암모늄 카보닐레이트 염 및 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스 인코포레이티드(Air Products and Chemicals Inc.)에서 시판중인 다브코(Dabco) TMR과 같이 폴리이소시아누레이트를생성시키는 폴리이소시아네이트의 삼량체화용 촉매가 사용될 수 있다. 촉매의 양은 배합물 중에서 0.02 내지 5%로 다양할 수 있거나, 배합물 중의 0.001 내지 1%의 오가노금속 촉매가 사용될 수 있다.
가교결합제 또는 쇄 연장제가 필요에 따라 첨가될 수 있다. 가교결합제 또는 쇄 연장제는 저분자 다가 알콜, 예를 들어 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올 및 글리세린; 저분자 아민 폴리올, 예를 들어 디에탄올아민 및 트리에탄올아민; 폴리아민, 예를 들어 에틸렌디아민, 크실렌디아민 및 메틸렌-비스(o-클로로아닐린)을 포함한다. 상기 가교결합제 또는 쇄 연장제의 용도는 미국 특허 제 4,863,979 호 및 제 4,963,399 호 및 유럽 특허 제 549,120 호에 개시된 바와 같이 당해 분야에 공지되어 있으며, 상기 특허 문헌은 본원에 참고로 인용된다.
건축용으로 사용하기 위한 강성 발포체를 제조하는 경우, 난연제는 일반적으로 첨가제로서 포함된다. 임의의 공지된 액체 또는 고체 난연제가 본 발명의 자가촉매성 폴리올과 함께 사용될 수 있다. 일반적으로 상기 난연제는 할로겐 치환된 포스페이트 및 무기 난연제이다. 통상적인 할로겐 치환된 포스페이트는 트리크레실 포스페이트, 트리스(1,3-디클로로프로필) 포스페이트, 트리스(2,3-디브로모프로필) 포스페이트 및 테트라키스(2-클로로에틸)에틸렌 디포스페이트이다. 무기 난연제는 적린, 알루미늄 옥사이드 하이드레이트, 안티몬 트리옥사이드, 암모늄 설페이트, 팽창성 흑연, 우레아 또는 멜라민 시아누레이트 또는 이들 중 둘 이상의 난연제의 혼합물을 포함한다. 일반적으로, 존재하는 경우 난연제는 존재하는 총 폴리올 100중량부당 5 내지 50중량부, 바람직하게는 5 내지 25중량부의 함량으로 첨가된다.
본 발명에 의해 제조된 발포체의 용도는 산업 분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 강성 발포체는 건축 산업, 및 전자 제품 및 냉장고용 절연 소재로 사용된다. 가요성 발포체 및 탄성중합체는 가구, 구두 밑창, 자동차 시트, 태양 가리개, 핸들, 팔걸이, 도어 패널, 소음 차단재 및 계기판과 같은 용도로 사용된다. 또한, 유럽 특허 제 EP 711,221 호 또는 영국 특허 제 GB 922,306 호에 개시된 바와 같이 본 발명의 폴리우레탄 제품 목적에 재생 분말 발포체를 부가하는 것은 본 발명을 이용하여 실행될 수 있다.
폴리우레탄 제품을 제조하기 위한 가공은 당해 분야에 널리 공지되어 있다. 일반적으로 폴리우레탄 형성 반응 혼합물의 성분들을 임의의 통상적인 방식, 예를 들어 문헌["Polyurethane Handbook", G. Oertel, Hanser 출판사]에 기술된 바와 같은 목적으로 종래에 기술된 임의의 혼합 장치를 사용함으로써 함께 혼합시킬 수 있다.
폴리우레탄 제품은 사출, 주입, 분사, 캐스팅, 칼렌더링 등에 의해 연속 또는 불연속적으로 제조되고, 상기 제품은 이형제, 주형내 코팅, 또는 주형내로의 임의의 삽입물 또는 표피의 존재 유무에 상관없이 자유 발포형 또는 성형 조건하에서 제조된다. 가요성 발포체의 경우, 단일 경도 또는 이중 경도일 수 있다.
강성 발포체를 제조하는데 있어서, 공지된 원-숏(one-shot) 예비중합체 또는 반-예비중합체 기법은 충돌 혼합을 비롯한 통상적인 혼합 방법과 함께 사용될 수 있다. 또한, 강성 발포체는 슬랩스톡, 몰딩, 공동 충전물, 분사된 발포체, 거품발포체, 또는 종이, 금속, 플라스틱 또는 목판과 같은 다른 물질과의 적층체 형태로 제조될 수 있다. 가요성 발포체는 미공질 탄성중합체가 통상적으로 성형되는 동안 자유 발포되고 성형된다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위해 제시된 것으로 이로써 본 발명을 제한하는 것으로 이해해서는 안된다. 달리 제시되지 않는 한, 모든 부 및 퍼센트는 중량을 기준으로 한다.
본 실시예에서 사용되는 원료는 다음과 같다:
DEOA 100%: 순수한 디에탄올아민
니악스(Niax) L3002: 씨케이-위트코-오시 스페셜티즈(CK-Witco-Osi Specialties)에서 시판중인 규소 계면활성제
테고스탭(Tegostab) B8715 LF: 골드쉬미트 아게(Goldschmidt AG)에서 시판중인 규소계 계면활성제
테고스탭 B8719 LF: 골드쉬미트 아게에서 시판중인 규소계 계면활성제
테고스탭 B8427: 골드쉬미트 아게에서 시판중인 규소계 계면활성제
다브코 NE-1060: 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스 인코포레이티드에서 시판중인 반응성 아민 촉매
다브코 33 LV: 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스 인코포레이티드에서 시판중인 3급 아민 촉매
다브코 DMEA: 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스 인코포레이티드에서 시판중인 3급 아민 촉매
폴리캣(Polycat) 8: 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스 인코포레이티드에서 시판중인 3급 아민 촉매
도요캣(Toyocat) RX-20: 도소 코포레이션(Tosoh Corporation)에서 시판중인 반응성 아민 촉매
니악스 A-1: 씨케이-위트코-오시 스페셜티즈 인코포레이티드에서 시판중인 3급 아민 촉매
니악스 A-4: 씨케이-위트코-오시 스페셜티즈 인코포레이티드에서 시판중인 3급 아민 촉매
니악스 C-182: 씨케이-위트코-오시 스페셜티즈 인코포레이티드에서 시판중인 3급 아민 촉매들의 블렌드
보라놀(VORANOL) CP 1421: 더 다우 케미칼 캄파니(The Dow Chemical Company)에서 시판중인 32의 평균 하이드록시 수를 갖는 글리세린으로 시작되는 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 폴리올
보라놀 9815: 더 다우 케미칼 캄파니에서 시판중인 28의 평균 하이드록시 수를 갖는 글리세롤로 시작되는 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 폴리올
보라놀 CP 6001: 더 다우 케미칼 캄파니에서 시판중인 28의 평균 하이드록시 수를 갖는 글리세롤로 시작되는 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 폴리올
보라놀 CP 4702: 더 다우 케미칼 캄파니에서 시판중인 32의 평균 하이드록시 수를 갖는 글리세롤로 시작되는 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 폴리올
보라놀 CP 3001: 더 다우 케미칼 캄파니에서 시판중인 56의 평균 하이드록시 수를 갖는 글리세롤로 시작되는 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 폴리올
보라놀 EP 2001: 더 다우 케미칼 캄파니에서 시판중인 56의 평균 하이드록시 수를 갖는 디프로필렌 글리콜(DPG)로 시작되는 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 디올
1,4-BDO: 분자체로서 베일리쓰(Baylith) L 페이스트로 건조된 1,4-부탄 디올
스펙플렉스(SPECFLEX) NC-700: 더 다우 케미칼 캄파니에서 시판중인 20의 평균 하이드록시 수를 갖는 40% SAN계 공중합체 폴리올
보라놀 RH 360: 더 다우 케미칼 캄파니에서 시판중인 360의 평균 하이드록시 수를 갖는 고작용성 폴리올
이소네이트(ISONATE) M-125: 더 다우 케미칼 캄파니에서 시판중인 MDI계 이소시아네이트
이소네이트 M-140: 더 다우 케미칼 캄파니에서 시판중인 MDI계 이소시아네이트
스펙플렉스 NS 540: 더 다우 케미칼 캄파니에서 시판중인 MDI계 이소시아네이트
보라네이트(VORANATE) T-80: 더 다우 케미칼 캄파니에서 시판중인 TDI 80/20
보라네이트 M-229: 더 다우 케미칼 캄파니에서 시판중인 PMDI
폴리올(Polyol) A: N-메틸 디에탄올아민으로 시작되는 15% EO 캐핑(capping)을 갖는 1,000당량중량(EW)의 프로폭실화된 디올
폴리올 B: 3,3'-디아미노-N-메틸디프로필아민으로 시작되는 15% EO 캐핑을 갖는 1,000EW의 프로폭실화된 테트롤
폴리올 C: 폴리올 A, 이소네이트 M-125 및 보라놀 CP 4702의 동일 몰 반응에 기초된 예비중합체(폴리올 A, 보라놀 CP 4702 및 이소네이트 M-125의 화학량론적 비에서 이소시아네이트 M-125를 사용하여 50℃에서 폴리올 A를 보라놀 CP 4702와 반응시킨다. 최종 중합 반응은 75℃에서 3시간 동안 수행한다. 폴리올 C는 25℃에서 28,000mPa·s의 점도를 갖는다.)
폴리올 D: 이소네이트 M-125 2몰 및 보라놀 CP 3001 2몰과 폴리올 A 1몰과의 반응에 기초된 예비중합체(이 반응의 과정은 폴리올 C와 동일함)
폴리올 E: 에틸렌디아민으로 시작되는 16% EO 캐핑을 갖는 1,000 EW의 프로폭실화된 테트롤
폴리올 F: 3,3'-디아미노-N-메틸 디프로필아민으로 시작되는 15% EO 캐핑을 갖는 1,700 EW의 프로폭실화된 테트롤
폴리올 G: 3,3'-디아미노-N-메틸 디프로필아민으로 시작되는 200 EW의 프로폭실화된 테트롤
이소시아네이트 H: 이소네이트 M-125 2몰과 폴리올 A 1몰의 반응에 기초된 예비중합체
이소시아네이트 I: 이소네이트 M-125 2몰과 보라놀 EP 2001 1몰의 반응에 기초된 예비중합체
발포체는 모두 폴리올, 계면활성제, 가교결합제, 촉매 및 물을 예비블렌딩하고, 이어서 3,000 RPM으로 5초 동안 교반시키면서 이소시아네이트를 첨가함으로써 실험실에서 제조하였다. 혼합이 끝날 무렵, 자유 발포 형성을 위해 판지로 된 상자 또는 플라스틱 컵에 반응물을 주입하거나, 55℃로 가열된 30×30×10cm의 알루미늄 주형에 반응물을 주입한 후 밀폐시킨다. 사용되는 이형제는 클루에버 케미(Klueber Chemie)에서 시판중인 클루에버(Klueber) 41-2013이다. 자유 발포형 발포체를 사용하여 크림 시간(cream time), 겔 시간 및 최대 발포 시간(full rise time)과 같은 주 반응성 변수를 기록한다. 성형 부품의 경우, 표면 결함이 없는 최소 이형 시간에 이를 때까지 상기 부분을 수동으로 이형시키고 핸드 마킹 결점을 주시하여 평가한다. 자유 발포형 및 성형된 발포체를 둘다 이용하여 밀도(단위 ㎏/㎥)를 측정하는데, 상기 밀도를 측정하는 것은 중요한 변수이기 때문이다.
탄성중합체는 5부의 1,4-BDO를 사용하면서, 폴리올 (b1) 및 (b2) 200g 또는 폴리올(b1) 200g만을 상이한 경화 시간을 얻기 위해 다양한 양의 다브코 33 LV와 혼합하거나, 폴리올(b2) 200g만을 감소된 양의 다브코 33 LV와 혼합함으로써 제조하였다. 이러한 폴리올 (b1) 및/또는 (b2)를 먼저 진공하에서 밤새 건조시켰다. 이어서, 이소시아네이트 M-340를 본 실시예에 표시된 양으로 첨가하고, 그 혼합물을 10초 동안 설압자(tongue depressor)를 사용하여 조심스럽게 교반시켰다. 혼합 후, 여전히 액체인 반응물 175g을 테플론(Teflon, 등록상표)으로 피복된 실린더 주형(내부 직경 50㎜; 높이 100㎜)에 주입하고, 얇은 열전대를 75㎜ 깊이에서 주형의 가운데에 삽입하여 반응물의 중심 온도를 기록하였다. 본 실시예에서 중심 온도(℃)에 대한 수치는 혼합한지 10분 후에 측정하고 40분 후에 탄성중합체의 물리적실시양태에 대해 측정하였다.
실시예 1
본 발명의 폴리올을 기본으로 하는 배합물 1A 및 1B에 따라 자유 발포형 가요성 발포체를 제조하였다. 비교하기 위해 100 중량부의 폴리올 A가 존재할 때, 촉매로서 동일한 농도의 종래 아민-개시된 폴리올 또는 폴리올 A의 출발제를 사용하여, 자유 발포형 발포체를 배합물 1C 및 1D와 같이 제조하였고, 상기 2개의 발포체는 모두 본 발명에 해당하지 않는다(모든 배합물은 중량부로 표시된다). 배합물에 대한 결과 및 발포체 특성은 표 1에 나타낸다.
|
1A |
1B |
1C* |
1D* |
폴리올 A |
100 |
|
|
|
폴리올 B |
|
100 |
|
|
폴리올 E |
|
|
|
100 |
보란올 EP 2001 |
|
|
94.05 |
|
N-메틸 디에탄올아민 |
|
|
5.95 |
|
니악스 L-3002 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
물 |
4.4 |
4.4 |
4.4 |
4.4 |
스펙플렉스 NS 540 |
54.6 |
54.6 |
54.6 |
54.6 |
크림 시간(s) |
6 |
7 |
12 |
25 |
겔 시간(s) |
38 |
44 |
붕괴됨 |
붕괴됨 |
발포 시간(s) |
62 |
72 |
|
|
밀도(g/lt.) |
27.5 |
31.2 |
N/A |
N/A |
*은 본 발명의 실시예가 아니다. |
실시예 2
2개의 자유 발포형 및 2개의 성형된 가요성 PU 발포체는 아민 촉매를 함유하지 않고 본 발명의 폴리올만을 사용하여 촉매작용하는 하기 배합물 2A 및 2B를 사용하여 제조하였다. 비교를 위해, 컬럼 2C에서 보고된 바와 같이 아민 촉매를 사용하여 2개의 발포체를 제조하였다(본 발명의 실시예가 아니다). 상기 모든 발포체들의 이형 시간은 5분이었다. 배합물에 대한 결과 및 발포체 특성은 표 2에 나타낸다.
|
배합물 2A |
배합물 2B |
배합물 2C* |
가공법 |
자유 발포 |
성형 |
자유 발포 |
성형 |
자유 발포 |
성형 |
보란올 9815 |
36 |
36 |
26 |
26 |
66 |
66 |
스펙플렉스 NC 700 |
24 |
24 |
24 |
24 |
24 |
24 |
보란올 CP 1421 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
폴리올 B |
40 |
40 |
50 |
50 |
0 |
0 |
물 |
2.5 |
2.5 |
2.5 |
2.5 |
2.5 |
2.5 |
DEOA 100% |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
다브코 NE-1060 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0.25 |
0.25 |
토요캣 RX-20 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0.25 |
0.25 |
테고스탭 B8715LF |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
테고스탭 B8719LF |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
스펙플렉스 NS-540 |
38.2 |
38.2 |
38.2 |
38.2 |
38.2 |
38.2 |
보라네이트 T-80 |
4.2 |
4.2 |
4.2 |
4.2 |
4.2 |
4.2 |
|
|
|
|
|
|
|
크림 시간(s) |
16 |
|
15 |
|
18 |
|
겔 시간(s) |
143 |
|
110 |
|
130 |
|
발포 시간(s) |
210 |
|
160 |
|
220 |
|
밀도 Kg/m3 |
64 |
59.6 |
53 |
58.9 |
50.6 |
56.4 |
*은 본 발명의 실시예가 아니다. |
실시예 3
2개의 자유 발포형 발포체 및 2개의 성형 가요성 PU 발포체을, 각각 배합물 3A 및 3B에서 보고된 바와 같이 이소시아네이트 F, 폴리올 A를 기본으로 하는 예비중합체 또는 이소시아네이트 G(비교예)를 사용하여 제조하였다. 발포체 배합물에 대한 결과 및 발포체 특성은 하기 표 3에 나타낸다.
|
배합물 3A |
배합물 3B* |
가공법 |
자유 발포 |
성형 |
자유 발포 |
성형 |
보란올 9815 |
66 |
66 |
66 |
66 |
스펙플렉스 NC-700 |
24 |
24 |
24 |
24 |
보란올CP-1421 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
물 |
2.5 |
2.5 |
2.5 |
2.5 |
DEOA 100% |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
다브코 NE-1060 |
0.25 |
0.25 |
0.25 |
0.25 |
토요캣 RX-20 |
0.25 |
0.25 |
0.25 |
0.25 |
테고스탭B 8715LF |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
테고스탭 B8719LF |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
스펙플렉스 NS-540 |
36.9 |
36.9 |
36.9 |
36.9 |
보라네이트 T-80 |
4.1 |
4.1 |
4.1 |
4.1 |
이소이아네이트 H |
12.5 |
12.5 |
0 |
0 |
이소시아네이트 I |
0 |
0 |
12.5 |
12.5 |
최소 이형 시간(분) |
|
4 |
|
5 |
크림 시간(초) |
12 |
|
19 |
|
겔 시간(초) |
111 |
|
132 |
|
발포 시간(초) |
168 |
|
255 |
|
밀도 (Kg/m3) |
47.3 |
56.7 |
51.5 |
58.1 |
*은 본 발명의 실시예가 아니다. |
실시예 4
3개의 자유 발포형 발포체 4A, 4B 및 4C 및 3개의 동일한 성형 발포체를, 폴리올 A 및 폴리올 B의 상이한 배합물 3개를 사용하고, 배합물 내에 임의의 기타 촉매 없이 제조하였다. 이러한 시험을 통해, 종래의 촉매 없이도 자가촉매성 폴리올의 배합물을 사용함으로써 반응성 프로파일을 조정할 수 있음을 확인하였다. 배합물에 대한 결과 및 발포체 특성은 하기 표 4에 나타낸다.
|
4A |
4B |
4C |
보란올 9815 |
36 |
15.4 |
15.4 |
스펙플렉스 NC 700 |
24 |
24 |
24 |
폴리올 A |
20 |
20.2 |
40.4 |
폴리올 B |
20 |
40.4 |
20.2 |
보란올 CP1421 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
물 |
2.5 |
2.5 |
2.5 |
DEOA 100% |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
테고스탭 B8715LF |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
테고스탭 B8719LF |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
스펙플렉스 NS 540 |
38.2 |
38.2 |
38.2 |
보라네이트 T-80 |
4.2 |
4.2 |
4.2 |
|
|
|
|
크림 시간(초) |
17 |
13 |
12 |
겔 시간(초) |
118 |
81 |
81 |
발포 시간(초) |
155 |
129 |
105 |
자유 헹굼 밀도 |
49.8 |
53.5 |
52.6 |
|
|
|
|
최소 이형 시간(분) |
4 |
4 |
4 |
성형 밀도 |
58.9 |
58.3 |
59.2 |
실시예 5
배합물 5A 및 5B에서 볼 수 있듯이, 표준 NVH(소음, 진동 및 마모도) 배합물에 자가촉매작용 폴리올을 첨가함으로써, EPDM(에틸렌 프로필렌 디엔 단량체 고무), PA(폴리아미드) 및 EVA(에틸렌 비닐 아세테이트)의 중질 층에 대한 발포체의 접착성이 개선된다. 배합물에 대한 결과 및 발포체 특성은 하기 표 5에 나타낸다.
|
5A* |
5B |
보란올 CP 6001 |
100 |
100 |
폴리올 A |
|
10 |
보란올 CP 1421 |
3 |
3 |
니악스 L-3002 |
0.5 |
0.5 |
니악스 A-1 |
0.18 |
0.18 |
니아스 C-182 |
0.45 |
0.45 |
물 |
4.65 |
4.65 |
스펙플렉스 NS 540 |
54.6 |
54.6 |
*는 본 발명의 실시예가 아니다. |
양면 테이프를 사용하여, PA 베이킹 카펫의 조각을 3-L 폴리에틸렌 버킷의 하부에 부착하였다. 발포 혼합물을 버킷에 부었다. 3분 후, 버킷으로부터 발포체를 회수하였다. 배합물 5A로부터 제조된 발포체는 중질 층에 대한 접착성을 나타내지 않았다. 배합물 5B로부터 제조된 발포체는 PA 시이트에 부착될 폴리우레탄 층을 잔류시키는 점착성 부족을 나타내었다.
실시예 6
하기 조건 및 PVC 시이트의 존재하에서 밀페된 용기 안에서, 가열하에서 촉진된 노화 시험을 수행하였다: 이하 보고된 배합물을 사용하여 제조된 각 패드 코어로부터 50×50×50 mm(약 6g의 발포체)의 크기로 절단한 발포체 샘플을 1ℓ유리병에 넣고, 이어서 베네크-칼리코(Benecke-Kaliko)에서 구입한 회색 PVC 외피(참조 E6025373A0175A) 조각을, 병의 가장자리에 고정된 크로뮴-니켈 합금계 스트링으로 묶어 밀봉하였다. 상기 모든 병을 오븐에 넣고 72시간(3일) 동안 115℃로 가열하였다. 냉각한 후, 의류 또는 직물 표면과 같은 표면의 상대적인 색상을 측정하는 삼자극 색상 분석기인 미놀타 크롬 미터 CR 210를 사용하여 PVC 시이트의 색 변화를 측정하였다. 어떠한 발포체도 함유하지 않는 유리병 내에서 그 자체로 노화된 PVC 외피의 샘플을 대조군으로 비교했을 때, 노화후 델타 E의 측정치 및 계산치가 높아짐에 따라, 노화 후의 샘플이 보다 많이 착색될 것이다. 측정치가 작을수록, 상기 샘플은 대조군 PVC에 근접한다. 이러한 간단한 시험법은, 발포체로부터 발생하는 아민 증기가 PVC 탈염산화, 및 색상과 직물의 변화에 미치는 영향에 대한 척도이다. 예를 들어, 종래의 3급 아민으로 촉매작용한 것으로 본 발명에 포함되지 않은 발포체 6A는 20 이상의 높은 미놀타 평가치로 명백해진다. PVC 외피의 강한 암화 현상을 초래하였다. 배합물에 대한 결과 및 발포체 특성은 하기 표 6에 나타낸다.
|
6A* |
6B |
6C |
6D |
6E |
6F |
보란올 9815 |
76 |
26 |
10 |
66 |
8 |
26 |
스펙플렉스 NC-700 |
24 |
24 |
24 |
24 |
24 |
24 |
폴리올 A |
|
|
20 |
|
|
|
폴리올 B |
|
50 |
|
|
|
|
폴리올 C |
|
|
|
|
68 |
|
폴리올 D |
|
|
|
|
|
50 |
보란올 Cp-4702 |
|
|
46 |
|
|
|
보란올 CP-1421 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
물 |
2.5 |
2.5 |
2.5 |
2.5 |
2.5 |
2.5 |
DEOA 100% |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
니악스 A-1 |
0.05 |
|
|
|
|
|
니악스 A-4 |
1.6 |
|
|
|
|
|
다브코 33LV |
0.05 |
|
|
|
|
|
다브코 NE-1060 |
|
|
0.25 |
0.25 |
0.25 |
0.25 |
토요캣 RX-20 |
|
|
0.25 |
0.25 |
0.25 |
0.25 |
테고스탭 B8715LF |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
테고스탭 B8719LF |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
스펙플렉스 NS-540 |
38.2 |
38.2 |
38.2 |
36.9 |
38.2 |
38.2 |
보라네이트 T-80 |
4.2 |
4.2 |
4.2 |
4.1 |
4.2 |
4.2 |
이소시아네이트 F |
|
|
|
12.5 |
|
|
미놀타 평가치 |
|
|
|
|
|
|
델타 E |
20.2 |
3.0 |
8.1 |
7.4 |
3.3 |
5.3 |
*은 본 발명에 해당되지 않는다. |
실시예 7
촉매로서, 폴리올 A 및 F를 기본으로 하는 탄성중합체, 및 종래의 폴리올(EP 2001 및 CP 4702) 및 다브코 33 LV를 기본으로 하는 비교예를 전술한 방법을 사용하여 제조하였다. 결과는 하기 표 7에 나타낸다.
실시예 |
7A |
7B* |
7C* |
7D |
7E |
7F* |
7G* |
폴리올 A |
93.5 |
|
|
|
|
|
|
폴리올 F |
|
|
|
93.5 |
46.75 |
|
|
CP4702 |
|
|
|
|
46.75 |
93.5 |
93.5 |
EP 2001 |
|
93.5 |
93.5 |
|
|
|
|
1,4-BDO |
5.0 |
5.0 |
5.0 |
5.0 |
5.0 |
5.0 |
5.0 |
베이리쓰 L 페이스트 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
다브코 33 LV |
0 |
0 |
0.4 |
0 |
0 |
0 |
0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
이소네이트 M-340 |
34.7 |
34.4 |
34.4 |
28.3 |
28.1 |
28. |
28.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
코어 온도10℃ |
83.5 |
29.5 |
84.3 |
75.7 |
67.6 |
29.2 |
76.7 |
40℃에서의 물리적 상태 |
연질 탄성중합체 |
액체 |
연질 탄성중합체 |
경화 탄성중합체 |
경화 탄성중합체 |
액체 |
경화 탄성중합체 |
*는 본 발명에 해당되지 않는다. |
상기 결과는, 탄성중합체 배합물 중 종래의 3급 아민 촉매를 본 발명의 폴리올로 대체할 수 있음을 증명한다.
실시예 8
하기 배합에 따라, 이소시아네이트를 제외한 모든 성분을, 하기와 같이 실온에서 예비-혼합함으로써 강성 발포체를 제조하였다.
|
배합물 A |
배합물 B |
보란올 RH 360 |
94.1 |
89.1 |
폴리올 G |
0 |
5.0 |
물 |
1.8 |
1.8 |
다브코 DMEA |
1.8 |
1.6 |
폴리캣 8 |
0.8 |
0.6 |
테고스탭 B8427 |
1.5 |
1.5 |
보라네이트 M-229 |
128 |
131 |
이어서, 상기 배합물에 보라네이트 M-229를 첨가하고, 3,000 RPM에서 6초 동안 혼합한 다음, 상기 혼합물을 2ℓ 용기에 붓고, 크림 시간, 겔 시간 및 무점착시간을 기록하면서, 자유 발포시켰다.
배합물 A 및 B, 및 전술한 방법을 사용하여 2개 강성 발포체를 제조하였다. 반응성 시간은 하기 표 8에 나타낸다.
|
A* |
B |
실험 배합물 폴리올 |
사용하지 않음 |
폴리올 G |
크림 시간(초) |
21 |
18 |
겔 시간(초) |
72 |
55 |
무점착 시간(초) |
118 |
92 |
발포체 외관 |
양호 |
양호 |
*은 본 발명에 해당되지 않는다. |
상기 결과는, 종래 아민 촉매의 15%를 5 중량부의 폴리올 G로 대체함으로써 강성 발포체 시스템에서의 반응성이 보다 신속해짐을 증명한다.
본 발명의 그밖의 실시양태는, 본원에 개시된 본 발명의 설명 또는 수행을 고찰함으로써 당해 분야의 숙련자들에게 보다 명백해질 것이다. 상기 설명 및 실시예는 하기 청구의 범위에 의해 언급될 본 발명의 진정한 범주 및 진의에 따른 예시로서 이해되어야 할 것이다.