KR20150105454A - 경질 발포체 - Google Patents

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찰스 엘우드 주니어 존스
토드 윌리엄 위시네스키
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바스프 에스이
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Abstract

증가된 난연성을 갖는 경질 발포체는 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분의 반응 생성물을 포함한다. 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분을 이소시아누레이트 촉매 성분 및 카르보디이미드 촉매 성분의 존재 하에 반응시킨다. 이소시아누레이트 촉매 성분은 1,3,5-트리스(3-(디메틸아미노)프로필)-헥사히드로-s-트리아진을 포함하고 카르보디이미드 촉매 성분은 3-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드를 포함한다. 경질 발포체를 표면 상에 형성하는 방법은 이소시아네이트 성분을 제공하는 단계, 이소시아네이트-반응성 성분을 제공하는 단계, 이소시아누레이트 촉매 성분을 제공하는 단계, 카르보디이미드 촉매 성분을 제공하는 단계, 및 경질 발포체를 표면 상에 형성하기 위해 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분을 표면 상으로 분무하는 단계를 포함한다.

Description

경질 발포체 {RIGID FOAM}
본 출원은 2013년 1월 15일에 출원된 미국 가특허 출원 일련 번호 61/752,483에 대해 우선권 및 모든 이점을 주장하며, 이 가특허 출원은 그 전문이 명백히 본원에 참조로 포함된다.
본 발명의 분야
본 발명은 일반적으로는 경질 발포체, 보다 구체적으로는, 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분의 반응 생성물을 포함하는 경질 발포체, 및 경질 발포체의 형성 방법에 관한 것이다.
특별한 가연성 사양 및 허용되는 물리적 특성을 갖는 보다 양호한 성능의 경질 발포체에 대한 요구가 점점 증가하고 있다. 종래의 경질 발포체, 특히 분무 발포체가 약 2 인치 초과의 두께로 형성될 때, 그러한 발포체가 형성 동안에 특정 이소시아네이트 및 폴리올의 반응으로부터 초래되는 높은 발열 온도로 인해 내부 스코칭(scorching)을 겪는다는 것이 기술 분야에 널리 공지되어 있다. 내부 스코칭은 경질 발포체의 물리적 특성을 저하시켜, 이들을 대부분의 적용에 부적합하게 만들 뿐만 아니라, 가연성과 관련된 다른 문제를 야기할 가능성을 갖는다. 예를 들어, 이러한 종래의 경질 발포체는 연소 및 연기에 취약하고, 이들 모두 바람직하지 않다.
스코치를 줄이고, 가연성을 감소시키고, 연기를 감소시키기 위해, 많은 종래의 경질 발포체는 높은 수준의 할로겐화 난연제를 포함한다. 사실, 기술 회보 117 (TB 117)로서 기술 분야에 공지된, 캘리포니아 홈 퍼니싱 가연성 요건(California home furnishing flammability requirement)은, 1980년대 초기 이후로 캘리포니아에서 연간 수백만 파운드의 할로겐화 난연제의 사용을 초래했다. 전형적 할로겐화 난연제는 할로카본으로 분류되고 유기염소, 예컨대 PCB, 유기브로민, 예컨대 PBDE, 및 할로겐화 인 화합물, 예컨대 트리-o-크레실 포스페이트, TRIS, TEPA 등을 포함하는 경향이 있다. 할로겐화 난연제가 저렴하고 캘리포니아 요건을 충족시키도록 사용되고 있음에도 불구하고, 이들은 환경적 문제와 연관되어 왔다.
발명의 개요 및 이점
본 발명은 증가된 난연성을 갖는 경질 발포체를 제공한다. 경질 발포체는 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분의 반응 생성물을 포함한다. 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트 관능기를 갖고 이소시아네이트-반응성 성분은 이소시아네이트-반응성 관능기를 갖는다. 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분을 1개 이상의 이소시아누레이트 모이어티를 형성하기 위한 이소시아누레이트 촉매 성분의 존재 하에 그리고 1개 이상의 카르보디이미드 모이어티를 형성하기 위한 카르보디이미드 촉매 성분의 존재 하에 반응시킨다. 이소시아누레이트 촉매 성분은 1,3,5-트리스(3-(디메틸아미노)프로필)-헥사히드로-s-트리아진을 포함하고 카르보디이미드 촉매 성분은 3-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드를 포함한다. 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분은 약 150 초 이하의 상승 시간(rise time) 및 약 120 초 이하의 무점착(tack-free) 시간을 갖는 혼합물을 형성한다.
본 발명은 또한 경질 발포체를 표면 상에 형성하는 방법을 제공한다. 방법은 이소시아네이트 관능기를 갖는 이소시아네이트 성분을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 이소시아네이트-반응성 관능기를 갖는 이소시아네이트-반응성 성분을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 추가로 1개 이상의 이소시아누레이트 모이어티를 형성하기 위한 이소시아누레이트 촉매 성분을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또 추가로 1개 이상의 카르보디이미드 모이어티를 형성하기 위한 카르보디이미드 촉매 성분을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 경질 발포체를 표면 상에 형성하기 위해 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분을 표면 상으로 분무하는 단계를 포함한다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 경질 발포체 및 경질 발포체의 형성 방법을 제공한다. 경질 발포체는 분무 발포체 적용에 특히 바람직하고, 여기서 경질 발포체는 분무 발포체 절연과 같은 분무로, 예를 들어 쿠션 또는 지지체 적용으로 형성된다. 그러나, 본 발명의 경질 발포체는 분무 발포체 절연 이상의 적용을 가질 수 있는 것으로 인지되어야 한다. 하기 더 상세히 서술된 바와 같이, 경질 발포체는 종래의 난연성 첨가제의 사용을 최소화하면서 탁월한 열 안정성을 나타내고, 경질 발포체의 크래킹 및 크리핑(creeping)을 최소화하면서 빠른 경화 속도를 갖는다.
경질 발포체는 개방 또는 폐쇄 셀형일 수 있고, 발포체가 양호한 열 안정성, 저 밀도에서 높은 압축 강도, 낮은 열 전도성, 및 바람직한 장벽 특성을 가질 수 있게 하는 고도로 가교된 중합체 구조를 전형적으로 포함한다. 전형적으로, 본 발명의 경질 발포체는 실온보다 높은 유리 전이 온도 (~ 23℃±2℃ (~ 73.4±3.6℉))를 갖고, 실온에서 전형적으로 경질이다. 일반적으로 기술 분야의 숙련된 자에 의해 인지된 바와 같이, 발포체는 그의 유리 전이 온도에서 또는 그 미만에서, 특히 그의 저장 탄성률의 유리질 영역에서 경질이다. 다양한 실시양태에서, 경질 발포체는 약 1 내지 약 81, 약 16 내지 약 65, 또는 약 16 내지 약 49 킬로그램(들)/세제곱 미터 (또는 약 0.1 내지 약 5, 약 1 내지 약 4, 또는 약 1 내지 약 3 파운드(들)/세제곱 피트 (pcf))의 밀도를 갖는다.
경질 발포체는, 하기 서술된 바와 같이, 각각 ASTM 지정 E84-10에 따르는, 화염 확산 지수 값 및 연기 발생 지수 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시양태에서, 경질 발포체는, 각각 ASTM 지정 E84-10에 따라 측정시, 25 이하, 대안적으로는 20 이하, 15 이하, 10 이하, 또는 5 이하의 화염 확산 지수 값을 갖는다. 대안적으로, 경질 발포체는 0 내지 25, 5 내지 25, 10 내지 25, 15 내지 25, 또는 20 내지 25의 화염 확산 지수 값을 갖는다. 다른 실시양태에서, 경질 발포체는, 각각 ASTM 지정 E84-10에 따라 측정시, 450 이하, 대안적으로는 400 이하, 350 이하, 300 이하, 또는 250 이하의 연기 발생 값을 갖는다. 대안적으로, 경질 발포체는 0 내지 450, 250 내지 450, 300 내지 450, 350 내지 450, 또는 400 내지 450의 연기 발생 값을 갖는다. 특정 실시양태에서, 경질 발포체는, 각각 ASTM 지정 E84-10에 따라 측정시, 25 이하의 화염 확산 지수 값 및 450 이하의 연기 발생 값을 갖는다. 다른 실시양태에서, 경질 발포체는, 각각 ASTM 지정 E84-10에 따라 측정시, 25 이하의 화염 확산 지수 값 또는 450 이하의 연기 발생 값을 갖는다.
경질 발포체는 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분의 반응 생성물을 포함한다. 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트 관능기 (NCO 기)를 갖고 이소시아네이트-반응성 성분은 이소시아네이트-반응성 관능기, 예컨대 히드록실 기 (-OH) 및/또는 아민 기 (-NH)를 갖는다. 전형적으로, 이소시아네이트-반응성 관능기의 적어도 일부분은 히드록실 기이어서 NCO 기와 히드록실 기를 포함한 이소시아네이트-반응성 관능기가 반응하여 1개 이상의 폴리우레탄 모이어티를 형성한다. 명료함을 위해, 1개 이상의 폴리우레탄 모이어티는 이하에서는 "폴리우레탄 모이어티" 및/또는 "폴리우레탄 모이어티들"로 지칭된다.
실시양태에서 NCO 기 및 이소시아네이트-반응성 관능기가 히드록실 기에 부가적으로 또는 대안적으로 아민 기를 포함하는 경우, 아민 기는 일반적으로 NCO 기와 반응하여 1개 이상의 폴리우레아 모이어티를 형성한다. 명료함을 위해, 1개 이상의 폴리우레아 모이어티는 이하에서는 "폴리우레아 모이어티" 및/또는 "폴리우레아 모이어티들"로 지칭된다. 이소시아네이트-반응성 성분에는 히드록실 기가 부재할 수 있고, 이로써 오직 아민 기만 포함하여 NCO 기 및 이소시아네이트-반응성 관능기가 반응하여 폴리우레아 모이어티를 형성하는 것으로 인지되어야 한다. 전형적으로, 이소시아네이트-반응성 관능기는 히드록실 기 및 아민 기를 둘 다 포함하여 이소시아네이트-반응성 관능기 및 NCO 기의 반응은 폴리우레탄 모이어티 및 폴리우레아 모이어티를 형성한다.
이소시아네이트 및 이소시아네이트-반응성 성분을 경질 발포체에서 1개 이상의 이소시아누레이트 모이어티를 형성하기 위한 이소시아누레이트 촉매 성분의 존재 하에 반응시킨다. 보다 구체적으로, 이소시아네이트 성분의 NCO 기 중 적어도 3개가 이소시아누레이트 촉매 성분의 존재 하에 자가-반응하여 1개 이상의 이소시아누레이트 모이어티를 형성한다. 명료함을 위해, 1개 이상의 이소시아누레이트 모이어티는 이하에서는 "이소시아누레이트 모이어티" 및/또는 "이소시아누레이트 모이어티들"로 지칭된다. "자가-반응"은, 본원에서 사용된 바와 같이, 이소시아네이트 성분의 NCO 기의 제1 일부분이 이소시아네이트 성분의 NCO 기의 제2 일부분과 반응하는 것으로 해석되어야 하고, 이소시아네이트 성분은 NCO 기를 갖는 하나 이상의 단량체, 올리고머, 및/또는 중합체를 포함하여 제1 일부분 및/또는 제2 일부분은 동일한 및/또는 상이한 단량체, 올리고머, 및/또는 중합체를 갖는다. 달리 말하면, 이소시아네이트 성분의 NCO 기는 분자내, 분자간, 또는 그의 조합으로 반응할 수 있다. 이소시아누레이트 모이어티는 이소시아누레이트 촉매 성분의 존재 하에 3개의 NCO 기의 삼량체화에 의해 형성된다. 단지 R이 다가 유기 라디칼인 것인 이소시아누레이트 모이어티의 형성은 예시 목적을 위해 하기에 나타낸다:
Figure pct00001
이소시아누레이트 촉매 성분은 1,3,5-트리스(3-(디메틸아미노)프로필)-헥사히드로-s-트리아진을 포함한다. 요구되는 것은 아니지만, 1,3,5-트리스(3-(디메틸아미노)프로필)-헥사히드로-s-트리아진은 이소시아누레이트 모이어티를 형성하는 것에 의해 경질 발포체의 난연성을 증가시키는 것으로 여겨진다. 1,3,5-트리스(3-(디메틸아미노)프로필)-헥사히드로-s-트리아진은 하기 화학 구조를 갖는다:
Figure pct00002
이소시아누레이트 모이어티는 경질 발포체에서 열 안정적인 결합을 제공한다. 열 안정적인 결합은 경질 발포체가 화염에 노출되는 동안에 가연성 가스의 발생을 방해하여, 이로써 폴리우레탄 모이어티가 존재하는 경우 경질 발포체의 가연성을 감소시킨다. 그러한 것으로, 경질 발포체의 난연성은 이소시아누레이트 모이어티를 포함시킴으로써 증가한다. 전형적으로, 경질 발포체 중의 이소시아누레이트 모이어티는 경질 발포체 중의 폴리우레탄 모이어티보다 높은 열 안정성을 갖는다. 그러나, 경질 발포체 중의 이소시아누레이트 모이어티는 이소시아누레이트 모이어티의 형성으로부터 야기된 증가한 가교 밀도로 인해 경질 발포체의 취성을 증가시킨다. 이소시아누레이트 촉매 성분은 전형적으로, 각각 이소시아네이트 성분 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 20, 약 0.1 내지 약 10, 또는 약 0.1 내지 약 5 중량부의 양으로 사용되어, 이소시아누레이트 모이어티를 경질 발포체에 형성한다. 적합한 이소시아누레이트 촉매 성분의 비제한적 예는 펜실베이니아주 앨런타운 소재 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인크(Air Products and Chemicals, Inc.)로부터 상표명 폴리캣(POLYCAT)® 41 촉매 하에 상업적으로 입수가능하다.
특정 실시양태에서, 이소시아누레이트 촉매 성분은 이소시아누레이트 모이어티를 경질 발포체에 형성하도록 1,3,5-트리스(3-(디메틸아미노)프로필)-헥사히드로-s-트리아진 뿐만 아니라 하나 이상의 이소시아누레이트 촉매를 포함할 수 있다. 이소시아네이트 성분 및 물은 또한 이소시아누레이트 촉매 성분의 존재 하에 반응하여 이산화탄소 (CO2)를 형성하는 것으로 여겨진다. 1,3,5-트리스(3-(디메틸아미노)프로필)-헥사히드로-s-트리아진의 존재 하에서의 CO2의 형성은 전형적으로 다른 이소시아누레이트 촉매의 존재 하에서의 CO2의 형성보다 많다. 적합한 이소시아누레이트 촉매의 비제한적 예는 펜실베이니아주 앨런타운 소재 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인크로부터 상표명 쿠리탄(Curithane)®, 예컨대 52 촉매, 댑코(Dabco)®, 예컨대 K-15 촉매, TMR 촉매, TMR-2 촉매, TMR-3 촉매, TMR-4 촉매, 및 TMR-5 촉매, 및 폴리캣®, 예컨대 46 촉매 하에 상업적으로 입수가능하다. 다른 실시양태에서, 이소시아누레이트 촉매 성분은 1,3,5-트리스(3-(디메틸아미노)프로필)-헥사히드로-s-트리아진으로 본질적으로 이루어지거나 이것으로 이루어진다.
이소시아네이트 및 이소시아네이트-반응성 성분을 또한 1개 이상의 카르보디이미드 모이어티를 경질 발포체에 형성하기 위해 카르보디이미드 촉매 성분의 존재 하에 반응시킨다. 보다 구체적으로, 이소시아네이트 성분의 NCO 기 중 적어도 2개가 카르보디이미드 촉매 성분의 존재 하에 자가-반응하여 1개 이상의 카르보디이미드 모이어티를 형성한다. 명료함을 위해, 1개 이상의 카르보디이미드 모이어티는 이하에서는 "카르보디이미드 모이어티" 및/또는 "카르보디이미드 모이어티들"로 지칭된다. 카르보디이미드 모이어티는 카르보디이미드 촉매 성분의 존재 하에 2개의 NCO 기의 축합 반응에 의해 형성된다. 또한, CO2는 전형적으로 이 축합 반응의 부산물로서 형성된다. 특정 실시양태에서, CO2는 경질 발포체의 형성 동안에 발포제로서 사용될 수 있다. 그러나, CO2의 형성은 경질 발포체의 크래킹을 초래할 수 있다. 단지 R이 다가 유기 라디칼인 것인 카르보디이미드 모이어티의 형성은 예시 목적을 위해 하기에 나타낸다:
Figure pct00003
카르보디이미드 촉매 성분은 3-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드를 포함한다. 요구되는 것은 아니지만, 3-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드는 카르보디이미드 모이어티를 형성하는 것에 의해 경질 발포체의 난연성을 증가시키는 것으로 여겨진다. 이러한 3-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드는 단독으로 또는 다른 카르보디이미드 촉매와의 조합으로 사용될 수 있다. 3-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드는 하기 화학 구조를 갖는다:
Figure pct00004
카르보디이미드 모이어티는 경질 발포체에 열 안정적인 결합을 제공한다. 상기 서술된 바와 같이, 열 안정적인 결합은 경질 발포체가 화염에 노출되는 동안에 가연성 가스의 발생을 방해한다. 그러한 것으로, 경질 발포체의 난연성은 카르보디이미드 모이어티를 경질 발포체에 포함시킴으로써 증가한다. 이소시아누레이트 모이어티와 마찬가지로, 경질 발포체 중의 카르보디이미드 모이어티는 전형적으로 폴리우레탄 모이어티가 존재하는 경우 경질 발포체 중의 폴리우레탄 모이어티보다 높은 열 안정성을 갖는다. 그러나, 카르보디이미드 모이어티는 이소시아누레이트 모이어티보다 카르보디이미드 모이어티의 더 낮은 중합도로 인해 경질 발포체에서 이소시아누레이트 모이어티보다 큰 가요성을 갖는다. 카르보디이미드 촉매 성분은 전형적으로, 각각 이소시아네이트 성분 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 20, 대안적으로는 약 0.1 내지 약 10, 대안적으로는 약 0.1 내지 약 5 중량부의 양으로 사용되어, 카르보디이미드 모이어티를 경질 발포체에 형성한다.
특정 실시양태에서, 카르보디이미드 촉매 성분은 용매를 추가로 포함한다. 이러한 특정 실시양태에서, 용매는 트리에틸 포스페이트를 포함할 수 있다. 트리에틸 포스페이트는 하기 화학 구조를 갖는다:
Figure pct00005
트리에틸 포스페이트는, 3-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드와 조합되어, 이소시아네이트 성분의 NCO 기 중 적어도 2개 사이의 화학 반응을 촉진시키는 것을 도와 카르보디이미드 모이어티를 형성하는 것으로 여겨진다. 또한, 트리에틸 포스페이트는 3-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드와 조합된 경우 경질 발포체의 난연성에 상승 작용을 미친다.
전형적으로, 3-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드는, 각각 카르보디이미드 촉매 성분 100 중량부를 기준으로 약 10 내지 약 45, 대안적으로는 약 15 내지 약 40, 대안적으로는 약 19 내지 약 23, 대안적으로는 약 32 내지 약 36 중량부의 양으로 사용된다. 전형적으로, 트리에틸 포스페이트는, 각각 카르보디이미드 촉매 성분 100 중량부를 기준으로 약 55 내지 약 90, 대안적으로는 약 60 내지 약 85, 대안적으로는 약 64 내지 약 68, 대안적으로는 약 77 내지 약 81 중량부의 양으로 사용된다.
한 실시양태에서, 이소시아네이트 및 이소시아네이트-반응성 성분을 1개 이상의 이소시아누레이트 모이어티를 형성하기 위한 이소시아누레이트 촉매 성분의 존재 하에 반응시키고 이소시아네이트 및 이소시아네이트-반응성 성분을 1개 이상의 카르보디이미드 모이어티를 형성하기 위한 카르보디이미드 촉매 성분의 존재 하에 반응시킨다. 또 다른 실시양태에서, 이소시아네이트 및 이소시아네이트-반응성 성분을 1개 이상의 이소시아누레이트 모이어티를 형성하기 위한 이소시아누레이트 촉매 성분의 존재 하에 반응시키거나 이소시아네이트 및 이소시아네이트-반응성 성분을 1개 이상의 카르보디이미드 모이어티를 형성하기 위한 카르보디이미드 촉매 성분의 존재 하에 반응시킨다.
전형적으로, 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분을 약 100 내지 약 500, 대안적으로는 약 200 내지 약 400, 대안적으로는 약 250 내지 약 350의 이소시아네이트 지수에서 반응시켜, 경질 발포체를 형성한다. 그러나, 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분은 지수를 크게 넘을 수 있는데, 즉 이소시아네이트-반응성 성분에 대한 이소시아네이트 성분의 화학량론적 초과량이 제공될 수 있고, 이것은 경질 발포체의 치수 안정성을 최대화할 수 있는 것으로 인지되어야 한다. 또한, 경질 발포체에서 카르보디이미드 모이어티, 이소시아누레이트 모이어티, 및 폴리우레탄 모이어티의 형성은 이러한 실시양태에서는 이소시아네이트-반응성 성분에 대한 이소시아네이트 성분의 화학량론적 초과량으로 인해 비경쟁적이다. 달리 말하면, 이소시아네이트-반응성 성분은 이소시아네이트 성분의 제1 일부분과 반응하여 폴리우레탄 모이어티를 경질 발포체에 형성하고 이소시아네이트 성분의 제2 일부분은 그 자신과 반응하여 카르보디이미드 모이어티 및/또는 이소시아누레이트 모이어티를 경질 발포체에 형성한다.
이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분을 합하여 혼합물을 형성한다. 요구되는 것은 아니지만, 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분은, 경화되어 경질 발포체를 형성하기 전에 혼합물을 형성하는 것으로 여겨진다. 혼합물은 약 150 초 이하, 약 120 초 이하, 약 60 초 이하, 약 45 초 이하, 약 30 초 이하, 약 20 초 이하, 약 10 초 이하, 약 5 초 이하, 또는 약 3 초 이하의 상승 시간을 갖는다. 대안적으로, 혼합물은 약 0.01 내지 약 150 초, 약 0.1 내지 약 150, 약 0.1 내지 약 50, 약 0.1 내지 약 25, 약 0.1 내지 약 10, 또는 약 0.1 내지 약 5 초의 상승 시간을 갖는다. 혼합물은 약 120 초 이하, 약 60 초 이하, 약 45 초 이하, 약 30 초 이하, 약 20 초 이하, 약 10 초 이하, 또는 약 5 초 이하의 무점착 시간을 갖는다. 대안적으로, 혼합물은 약 0.01 내지 약 120, 약 0.1 내지 약 120, 약 0.1 내지 약 50, 약 0.1 내지 약 25, 약 0.1 내지 약 10, 또는 약 0.1 내지 약 5 초의 무점착 시간을 갖는다. 특정 실시양태에서, 혼합물은 약 0.5 초의 상승 시간 및 약 3 초의 무점착 시간을 갖는다. 다른 실시양태에서, 혼합물은 약 0.5 초의 상승 시간 또는 약 3 초의 무점착 시간을 갖는다. 한 실시양태에서, 혼합물은 150 초 이하의 상승 시간 및 약 120 초 이하의 무점착 시간을 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 혼합물은 150 초 이하의 상승 시간 또는 약 120 초 이하의 무점착 시간을 갖는다. 전형적으로, 상승 시간 및 무점착 시간은 경질 발포체의 경화 속도의 일반적 지표가 된다.
먼저 상기 소개된 경질 발포체의 이소시아네이트 성분을 다시 언급하면, 이소시아네이트 성분은 1개 이상의 이소시아네이트를 포함하고 1개 초과의 이소시아네이트를 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같은 용어 "이소시아네이트"는 단량체성 이소시아네이트로 한정되지 않고, 즉, 이소시아네이트 성분은 단량체성 이소시아네이트 및/또는 중합체성 이소시아네이트를 포함할 수 있는 것으로 인지되어야 한다. 또한, 본원에서 사용된 바와 같은 용어 "이소시아네이트"는, 예비중합체를 포함한다. 달리 말하면, 예비중합체, 예를 들어 과량의 이소시아네이트와 반응한 폴리올은, 예비중합체가 여전히 NCO 기를 갖는 경우, 본 발명에서 이소시아네이트 성분에서 또는 이소시아네이트 성분으로서 사용될 수 있다.
이소시아네이트 성분은 전형적으로 방향족 이소시아네이트, 지방족 이소시아네이트, 및/또는 그의 조합을 포함한다. 특정 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 방향족 이소시아네이트, 예컨대 MDI를 포함하고, 이것은 MDI의 임의의 이성질체에 상응할 수 있다. 이소시아네이트 성분이 방향족 이소시아네이트를 포함하는 경우, 방향족 이소시아네이트는 전형적으로 화학식 R'(NCO)z (여기서 R'은 방향족인 다가 유기 라디칼이고 z는 R'의 원자가에 상응하는 정수임)에 상응한다. 전형적으로, z는 2 이상이다.
이소시아네이트 성분은 1,4-디이소시아네이토벤젠, 1,3-디이소시아네이토-o-크실렌, 1,3-디이소시아네이토-p-크실렌, 1,3-디이소시아네이토-m-크실렌, 2,4-디이소시아네이토-1-클로로벤젠, 2,4-디이소시아네이토-1-니트로-벤젠, 2,5-디이소시아네이토-1-니트로벤젠, m-페닐렌 디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 2,4- 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트의 혼합물, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 1-메톡시-2,4-페닐렌 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-비페닐렌 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸-4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 및 3,3'-디메틸디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 트리이소시아네이트, 예컨대 4,4',4"-트리페닐메탄 트리이소시아네이트 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트 및 2,4,6-톨루엔 트리이소시아네이트, 테트라이소시아네이트, 예컨대 4,4'-디메틸-2,2'-5,5'-디페닐메탄 테트라이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 2,2'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트, 그의 상응하는 이성질체 혼합물, 및 그의 조합을 포함할 수 있으나, 이들로 제한되지 않는다.
이소시아네이트 성분이 방향족 이소시아네이트를 포함하는 경우, 이소시아네이트 성분은 개질 다가 방향족 이소시아네이트, 즉, 방향족 디이소시아네이트 및/또는 방향족 폴리이소시아네이트의 화학 반응을 통해 얻어지는 생성물을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 폴리이소시아네이트는 디이소시아네이트 및/또는 폴리이소시아네이트, 예컨대 개질 디페닐메탄 디이소시아네이트를 비롯한 우레아, 뷰렛, 알로파네이트, 카르보디이미드, 우레톤이민, 및 이소시아누레이트 및/또는 우레탄 기를 포함하나, 이들로 제한되지 않는다. 카르보디이미드 및/또는 이소시아누레이트를 포함하는 이소시아네이트 성분은 카르보디이미드 모이어티 및/또는 이소시아누레이트 모이어티를 경질 발포체에 형성하도록 자가-반응하는 이소시아네이트 성분의 NCO 기와 동일하지 않은 것으로 인지되어야 한다. 달리 말하면, 경질 발포체 중의 카르보디이미드 모이어티 및/또는 이소시아누레이트 모이어티의 계내 형성은 증가된 난연성을 제공하지만, 경질 발포체의 형성과 별개로 카르보디이미드 모이어티 및/또는 이소시아누레이트 모이어티의 형성은 증가된 난연성을 제공할 수 없다. 이소시아네이트의 우레탄 기는 상기 서술된 바와 같이, 베이스 이소시아네이트와 저 분자량 디올, 트리올, 디알킬렌 글리콜, 트리알킬렌 글리콜, 1500 g/mol 이하의 수 평균 분자량을 갖는 폴리옥시알킬렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌 글리콜, 및/또는 폴리옥시프로필렌 폴리옥시에틸렌 글리콜 또는 -트리올, 및/또는 그의 조합과의 반응을 통해 형성될 수 있다.
이소시아네이트 성분은 또한, 개별적으로 또는 폴리옥시알킬렌글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌폴리옥시에틸렌 글리콜, 폴리에스테롤, 폴리카프로락톤, 및 그의 조합과의 반응 생성물로 사용되는, 개질 벤젠 및 톨루엔 디이소시아네이트를 포함할 수 있으나, 이들로 제한되지 않는다. 이소시아네이트 성분은 또한 상기 이소시아네이트의 화학량론적 또는 비화학량론적 반응 생성물을 포함할 수 있다.
대안적으로, 이소시아네이트 성분은 1개 이상의 카르보디이미드 기를 포함한 액체 폴리이소시아네이트를 포함할 수 있다. 그러나, 경질 발포체의 형성과 별개로 형성되는 카르보디이미드 기를 포함한 이소시아네이트 성분은 경질 발포체 중의 카르보디이미드 모이어티의 형성이 제공한 것과 같은 증가된 난연성을 경질 발포체에 제공할 수 없는 것으로 인지되어야 한다. 달리 말하면, 경질 발포체 중의 카르보디이미드 모이어티의 계내 형성은 증가된 난연성을 제공하지만 카르보디이미드 기를 포함한 이소시아네이트 성분의 부가적 첨가는 증가된 난연성을 제공할 수 없다. 다양한 실시양태에서, 조질 폴리이소시아네이트, 예컨대 톨루엔디아민의 혼합물의 포스겐화에 의해 수득된 조질 톨루엔 디이소시아네이트 또는 조질 이소시아네이트의 포스겐화에 의해 수득된 조질 디페닐메탄 이소시아네이트를 또한 사용할 수 있다.
다른 실시양태에서, 경질 발포체의 이소시아네이트 성분은 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트 (PMDI), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 (4,4'-MDI), 및 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 (2,4'-MDI) 중 적어도 1개를 포함한다. 적합한 이소시아네이트 성분의 비제한적 예는 뉴저지주 플로햄 파크 소재 바스프 코포레이션(BASF Corporation)으로부터 상표명 루프라네이트(Lupranate)® M10, M20, 및 M70R 하에 상업적으로 입수가능하다.
전형적으로, 이소시아네이트 성분은 PMDI, 4,4'-MDI, 및 2,4'-MDI를 포함한다. 일반적으로, 4,4'-MDI 및 2,4'-MDI는 PMDI보다 더 반응성이다. 4,4'-MDI 및 2,4'-MDI가 더 반응성이기 때문에, 4,4'-MDI 및 2,4'-MDI로부터 카르보디이미드 모이어티의 형성은 경질 발포체에서 가속되는 것으로 여겨진다. CO2가 전형적으로 카르보디이미드 모이어티의 형성 동안에 형성되므로, CO2의 가속 형성은 경질 발포체가 균열되는 것을 유발할 수 있다. 따라서, 4,4'-MDI 및 2,4'-MDI에 비해 증가된 PMDI를 갖는 이소시아네이트 성분은 덜 크래킹을 보이는 경질 발포체를 형성할 수 있는 것으로 여겨진다.
이러한 다양한 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트 성분 100 중량부를 기준으로 약 25 내지 약 75 중량부의 PMDI를 포함한다. 한 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트 성분 100 중량부를 기준으로 약 25 내지 약 35 중량부의 PMDI를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트 성분 100 중량부를 기준으로 약 55 내지 약 65 중량부의 PMDI를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트 성분 100 중량부를 기준으로 약 65 내지 약 75 중량부의 PMDI를 포함한다.
이러한 다양한 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트 성분 100 중량부를 기준으로 약 25 내지 약 65 중량부의 4,4'-MDI를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트 성분 100 중량부를 기준으로 약 25 내지 약 35 중량부의 4,4'-MDI를 추가로 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트 성분 100 중량부를 기준으로 약 35 내지 약 45 중량부의 4,4'-MDI를 추가로 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트 성분 100 중량부를 기준으로 약 55 내지 약 65 중량부의 4,4'-MDI를 추가로 포함한다.
이러한 다양한 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트 성분 100 중량부를 기준으로 0 내지 약 30 중량부의 2,4'-MDI를 추가로 포함한다. 대안적으로, 이소시아네이트 성분은, 각각 이소시아네이트 성분 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 10, 또는 약 1 내지 약 5 중량부(들)의 2,4'-MDI를 추가로 포함한다.
전형적으로, 이소시아네이트 성분은, 각각 이소시아네이트 성분 100 중량부를 기준으로 약 5 내지 약 50, 약 15 내지 약 45, 약 25 내지 약 40, 또는 약 30 내지 약 35 중량부의 NCO 함량을 갖는다. NCO 함량을 중량%로 결정하는 것은 기술 분야의 숙련된 자에게 공지된 종래의 화학 적정 분석에 의해 이루어진다.
이소시아네이트 성분은 전형적으로 25℃에서 약 0.001 내지 약 2.5, 약 0.01 내지 약 1, 약 0.02 내지 약 0.5, 또는 약 0.03 내지 약 0.1 파스칼 초 (Pa*s) (또는 25℃에서 약 1 내지 약 2500, 약 10 내지 약 1000, 약 20 내지 약 500, 또는 약 30 내지 약 100 센티포아즈 (cps))의 동적 점도를 갖는다. 대안적으로, 이소시아네이트 성분은 전형적으로 25℃에서 약 0.01 내지 약 1, 약 0.1 내지 약 0.5, 또는 약 0.15 내지 약 0.25 Pa*s (또는 25℃에서 약 10 내지 약 1000, 약 100 내지 약 500, 또는 약 150 내지 약 250 cps)의 동적 점도를 갖는다. 대안적으로, 이소시아네이트 성분은 전형적으로 25℃에서 약 0.01 내지 약 1, 약 0.1 내지 약 0.5, 약 0.5 내지 약 0.8, 또는 약 0.65 내지 약 0.75 Pa*s (또는 25℃에서 약 10 내지 약 1000, 약 500 내지 약 800, 또는 약 650 내지 약 750 cps)의 동적 점도를 갖는다. 특정 실시양태에서, 이소시아네이트 성분은 하기에 방법과 관련하여 더 상세히 서술된 바와 같이 경질 발포체를 형성할 때 약 48 내지 약 83℃ (또는 약 120 내지 약 180℉)의 온도를 갖는다. 그러한 것으로, 25℃에서 약 0.7 Pa*s (또는 25℃에서 약 700 cps)의 동적 점도를 갖는 이소시아네이트 성분은 약 7 내지 약 30℃ (또는 약 45 내지 약 85℉)의 온도를 갖는 이소시아네이트 성분에 대해 바람직할 수 있다.
특정 실시양태에서, 이소시아네이트-반응성 성분은 폴리에스테르 폴리올을 포함한다. 전형적으로, 폴리에스테르 폴리올은 약 1 내지 약 8, 약 1 내지 약 6, 약 2 내지 약 4, 또는 약 2 내지 약 3의 공칭 관능가를 갖는다. 폴리에스테르 폴리올은 전형적으로 약 10 내지 약 1,000, 약 100 내지 약 500, 약 150 내지 약 450, 또는 약 200 내지 약 400 ㎎ KOH/g의 히드록실가를 갖는다. 폴리에스테르 폴리올은 또한 전형적으로 25℃에서 약 20 내지 약 50,000, 약 2,000 내지 약 20,000, 약 4,000 내지 약 10,000, 또는 약 5,000 내지 약 6,000 cps의 동적 점도를 갖는다. 사용되는 경우, 폴리에스테르 폴리올은 전형적으로, 각각 이소시아네이트-반응성 성분 100 중량부를 기준으로 약 35 내지 약 75, 약 40 내지 약 70, 또는 약 45 내지 약 65 중량부의 양으로 사용된다. 폴리에스테르 폴리올의 적합한 예는 텍사스주 휴스턴 소재 옥시드 엘피(Oxid, L.P.)로부터 상표명 테롤(Terol)® 11, 250, 256, 258, 305, 350, 352, 353, 375, 563, 925, 및/또는 1154 하에 상업적으로 입수가능한 방향족 폴리에스테르 폴리올을 포함하나, 이들로 제한되지 않는다.
다른 실시양태에서, 이소시아네이트-반응성 성분은 만니히(Mannich) 폴리올을 포함한다. 만니히 폴리올은 NCO 기 및 히드록실 기의 반응으로부터 폴리우레탄 모이어티의 형성을 증가시키기 위한 자가촉매 활성을 갖는다. 전형적으로, 만니히 폴리올은 약 10 내지 약 1,000, 약 50 내지 약 500, 약 100 내지 약 400, 또는 약 100 내지 약 300 ㎎ KOH/g의 총 아민가를 갖는다. 만니히 폴리올은 전형적으로 약 10 내지 약 1,000, 약 200 내지 약 800, 약 300 내지 약 700, 또는 약 400 내지 약 600 ㎎ KOH/g의 히드록실가를 갖는다. 만니히 폴리올은 또한 전형적으로 25℃에서 약 20 내지 약 50,000, 약 2,000 내지 약 20,000, 약 6,000 내지 약 15,000, 또는 약 9,000 내지 약 11,000 cps의 동적 점도를 갖는다. 사용되는 경우, 만니히 폴리올은 전형적으로, 각각 이소시아네이트-반응성 성분 100 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 30, 약 5 내지 약 25, 또는 약 10 내지 약 30 중량부의 양으로 사용된다. 만니히 폴리올의 적합한 예는 버지니아주 리치먼드 소재 카펜터 캄파니, 케미칼스 디비전(Carpenter Co. Chemicals Division)으로부터 상표명 카르폴(CARPOL)® MX-470 하에 상업적으로 입수가능하다.
다양한 실시양태에서, 경질 발포체는 또한 종래의 난연성 첨가제를 포함할 수 있다. 종래의 난연성 첨가제를 이소시아네이트-반응성 성분에 포함시켜 다양한 용도에서 경질 발포체의 증가된 난연성을 제공할 수 있다. 대안적으로, 이소시아네이트 성분은 종래의 난연성 첨가제를 포함할 수 있거나 종래의 난연성 첨가제를 이소시아네이트-반응성 성분 및/또는 이소시아네이트 성분과 별개로 경질 발포체에서 사용할 수 있다. 상업적 용도에서, 기술 분야의 숙련된 자는 종래의 난연성 첨가제를 이소시아네이트-반응성 성분에 포함시키는 여부를 선택할 수 있다. 또한 이소시아네이트-반응성 성분은 다수의 종래의 난연성 첨가제를 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 사용되는 경우, 종래의 난연성 첨가제는 임의의 양으로 사용될 수 있다.
다양한 실시양태에서, 종래의 난연성 첨가제는 인, 할로겐, 및 그의 조합의 군으로부터 선택된다. 종래의 난연성 첨가제의 예는, 적린, 암모늄 폴리포스페이트, 트리스(2-클로로에틸) 포스페이트, 트리스(2-클로로프로필) 포스페이트, 테트라키스(2-클로로에틸)에틸렌 디포스페이트, 디메틸 메탄 포스포네이트, 디메틸프로판포스포네이트, 디에틸 디에탄올아미노메틸포스포네이트, 및 그의 조합을 포함하나, 이들로 제한되지 않는다. 또 다른 실시양태에서, 종래의 난연성 첨가제는 트리크레실 포스페이트, 트리스(2-클로로에틸) 포스페이트, 트리스(2-클로로프로필) 포스페이트, 트리스(2,3-디브로모프로필) 포스페이트, 적린, 알루미늄 옥시드 히드레이트, 안티모니 트리옥시드, 비소 옥시드, 암모늄 폴리포스페이트 및 칼슘 술페이트, 몰리브데넘 트리옥시드, 암모늄 몰리브데이트, 암모늄 포스페이트, 펜타브로모디페닐옥시드, 2,3-디브로모프로판올, 헥사브로모시클로도데칸, 디브로모에틸디브로모시클로헥산, 팽창 흑연 또는 시아누르산 유도체, 멜라민 및 옥수수 전분의 군으로부터 선택된다. 부가적으로, 수화 알루미늄 옥시드, 칼슘 술페이트, 팽창 흑연, 시아누르산 유도체, 및 그의 조합을 포함하나, 이들로 제한되지 않는 다른 보조 종래의 난연성 첨가제를 본 발명에서 사용하는 것이 또한 고려된다. 1-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드 및 트리에틸 포스페이트가 인을 포함함에도 불구하고, 1-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드 및 트리에틸 포스페이트는 본 발명에서 정의한 바와 같은 종래의 난연성 첨가제가 아닌 것으로 인지되어야 한다.
특정 실시양태에서, 경질 발포체에는 종래의 난연성 첨가제가 실질적으로 부재하나, 난연성을 나타낸다. 용어 "실질적으로 부재한"은 전형적으로, 각각 경질 발포체 100 중량부를 기준으로 약 1 중량부 미만, 약 0.5 중량부 미만, 또는 약 0.1 중량부 미만의 종래의 난연성 첨가제를 포함하는 경질 발포체를 지칭한다.
이소시아네이트-반응성 성분은 또한 중합 촉매 성분을 포함할 수 있다. 대안적으로, 이소시아네이트 성분은 중합 촉매를 포함할 수 있거나 중합 촉매를 이소시아네이트-반응성 성분 및/또는 이소시아네이트 성분과 별개로 경질 발포체에서 사용할 수 있다. 중합 촉매 성분은 전형적으로 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분의 반응을 촉진시킨다. 이소시아네이트-반응성 기가 히드록실 기를 갖는 실시양태에서, 이소시아네이트 성분의 NCO 기 및 이소시아네이트-반응성 성분의 이소시아네이트-반응성 기는 중합 촉매 성분의 존재 하에 반응하여 폴리우레탄 모이어티를 형성한다. 이소시아네이트-반응성 기가 아민 기를 갖는 실시양태에서, 이소시아네이트 성분의 NCO 기 및 이소시아네이트-반응성 성분의 이소시아네이트-반응성 기는 중합 촉매 성분의 존재 하에 반응하여 폴리우레아 모이어티를 형성한다. 중합 촉매 성분은 하나 이상의 촉매를 포함할 수 있다. 중합 촉매 성분은 전형적으로 이소시아네이트-반응성 성분과 이소시아네이트 성분 간의 발열 반응을 촉진하도록 존재한다. 중합 촉매 성분은 전형적으로 발열 반응에서 소모되지 않는 것으로 인지되어야 한다. 즉, 중합 촉매 성분은 전형적으로 발열 반응에 참여하나, 소모되지 않는다. 중합 촉매 성분은 임의의 적합한 촉매 또는 기술 분야에 공지된 촉매의 혼합물을 포함할 수 있다. 적합한 촉매의 예는 아민 촉매, 금속 촉매, 및 그의 조합을 포함한다. 사용되는 경우, 촉매는 다양한 양으로 포함될 수 있다. 적합한 아민 촉매의 예는 아미딘, 예컨대 2,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로피리미딘, 3급 아민, 예컨대 트리에틸아민, 트리부틸아민, 디메틸벤질아민, N-메틸모르폴린, S-에틸모르폴린, N-시클로헥실모르폴린, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라메틸부탄디아민, N,N,N',N'-테트라메틸헥산-1,6-디아민, 펜타메틸디에틸렌트리아민, 비스(디메틸아미노에틸) 에테르, 비스(디메틸아미노프로필)우레아 디메틸피페라진, 1,2-디메틸이미다졸, 1-아자비시클로[3.3.0]옥탄 및 전형적으로는 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄, 및 알칸올아민 화합물, 예컨대 트리에탄올아민, 트리이소프로판올아민, N-메틸디에탄올아민 및 N-에틸디에탄올아민, 디메틸에탄올아민, 및 그의 조합을 포함한다. 적합한 금속 촉매의 예는 주석, 철, 납, 비스무트, 수은, 티타늄, 하프늄, 지르코늄, 철(II) 클로라이드, 아연 클로라이드, 납 옥토에이트 안정화 제1주석 옥토에이트, 유기 카르복실산의 주석(II) 염, 예컨대 주석(II) 아세테이트, 주석(II) 옥토에이트, 주석(II) 에틸헥사노에이트 및 주석(II) 라우레이트, 및 유기 카르복실산의 디알킬주석(IV) 염, 예컨대 디부틸주석 디라우레이트, 디부틸주석 디아세테이트, 디부틸주석 말리에이트 및 디옥틸주석 디아세테이트, 및 그의 조합을 포함한다. 특정 실시양태에서, 중합 촉매 성분은 디메틸에탄올아민을 포함한다. 사용되는 경우, 중합 촉매 성분은, 각각 이소시아네이트-반응성 성분 100 중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 10, 약 0.1 내지 약 5, 약 0.1 내지 약 3, 또는 약 1 내지 약 2 중량부의 양으로 사용된다.
특정 실시양태에서, 이소시아네이트-반응성 성분은 물리적 발포제, 화학적 발포제, 또는 그의 조합을 포함하나 이들로 제한되지 않는, 하나 이상의 발포제를 포함한다. 대안적으로, 이소시아네이트 성분은 발포제를 포함할 수 있거나 발포제를 이소시아네이트-반응성 성분 및/또는 이소시아네이트 성분과 별개로 경질 발포체에서 사용할 수 있다. 발포제는 물리적 발포제 및 화학적 발포제를 둘 다 포함할 수 있고, 발포제를 이소시아네이트-반응성 성분에 포함시킬 수 있다. 전형적으로, 물리적 발포제는 이소시아네이트-반응성 성분 및/또는 이소시아네이트 성분과 화학적으로 반응하여 발포 가스를 제공하지 않는 한편, 화학적 발포제는 이소시아네이트 성분 및/또는 이소시아네이트-반응성 성분과 반응하여 발포 가스를 제공한다. 물리적 발포제는 기체 또는 액체일 수 있다. 액체인 물리적 발포제는 전형적으로 가열했을 때 기체로 증발되고, 냉각되었을 때 전형적으로 액체로 되돌아 온다. 발포제는 메틸렌 클로라이드, 포름산, 아세톤, 및 액체 이산화탄소, 지방족 및/또는 지환족 탄화수소, 예컨대 할로겐화 탄화수소 및 알칸, 아세탈, 물, 알콜, 글리세롤, 포름산, 및 그의 조합을 포함할 수 있으나, 이들로 제한되지 않는다.
다양한 실시양태에서, 발포제는 휘발성 비-할로겐화 C2-C7 탄화수소, 예컨대 6개 이하의 탄소 원자를 갖는 알칸, 알켄, 시클로알칸, 디알킬 에테르, 시클로알킬렌 에테르 및 케톤, 및 히드로플루오로카본, C1-C4 히드로플루오로카본, 휘발성 비-할로겐화 탄화수소, 예컨대 선형 또는 분지형 알칸, 예컨대 부탄, 이소부탄, 2,3-디메틸부탄, n- 및 이소펜탄, n- 및 이소헥산, n- 및 이소헵탄, n- 및 이소옥탄, n- 및 이소노난, n- 및 이소데칸, n- 및 이소운데칸, 및 n- 및 이소도데칸, 알켄, 예컨대 1-펜텐, 2-메틸부텐, 3-메틸부텐, 및 1-헥센, 시클로알칸, 예컨대 시클로부탄, 시클로펜탄, 및 시클로헥산, 선형 및/또는 시클릭 에테르, 예컨대 디메틸 에테르, 디에틸 에테르, 메틸 에틸 에테르, 비닐 메틸 에테르, 비닐 에틸 에테르, 디비닐 에테르, 테트라히드로푸란 및 푸란, 케톤, 예컨대 아세톤, 메틸 에틸 케톤 및 시클로펜타논, 그의 이성질체, 히드로플루오로카본, 예컨대 디플루오로메탄 (HFC-32), 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 (HFC-134a), 1,1,2,2-테트라플루오로에탄 (HFC-134), 1,1-디플루오로에탄 (HFC-152a), 1,2-디플루오로에탄 (HFC-142), 트리플루오로메탄, 헵타플루오로프로판 (R-227a), 헥사플루오로프로판 (R-136), 1,1,1-트리플루오로에탄, 1,1,2-트리플루오로에탄, 플루오로에탄 (R-161), 1,1,1,2,2-펜타플루오로프로판, 펜타플루오로프로필렌 (R-2125a), 1,1,1,3-테트라플루오로프로판, 테트라플루오로프로필렌 (R-2134a), 디플루오로프로필렌 (R-2152b), 1,1,2,3,3-펜타플루오로프로판, 1,1,1,3,3-펜타플루오로-n-부탄, 및 1,1,1,3,3-펜타플루오로펜탄 (HFC-245fa), 그의 이성질체, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 (HFC-134a), 그의 이성질체, 및 그의 조합의 군으로부터 선택된다. 다양한 실시양태에서, 발포제는 1,1,1,3,3-펜타플루오로펜탄 (245fa), 물, 또는 그의 조합을 포함한다.
발포제로서 또는 발포제에 사용되는 경우, 1,1,1,3,3-펜타플루오로펜탄 (HFC-245fa)은, 각각 이소시아네이트-반응성 성분 100 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 20, 약 1 내지 약 15, 약 5 내지 약 15, 약 5 내지 약 10, 또는 약 8 내지 약 10 중량부의 양으로 사용된다.
발포제로서 또는 발포제에 사용되는 경우, 물은, 각각 이소시아네이트-반응성 성분 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 5, 약 0.1 내지 약 4, 또는 약 0.1 내지 약 3 중량부의 양으로 사용된다. 물이 아닌 발포제 및 물은 둘 다 상기 양 중 하나 이상으로 동시에 존재할 수 있는 것으로 또한 고려된다. 전형적으로, 발포제 및/또는 물의 양은 경질 발포체의 원하는 밀도 및 이소시아네이트-반응성 성분 중의 발포제의 용해도를 기준으로 선택된다. 비용을 줄이기 위해 사용되는 발포제의 양을 최소화하는 것이 바람직하다.
다른 실시양태에서, 이소시아네이트-반응성 성분은 또한 하나 이상의 발포 촉매를 포함할 수 있다. 대안적으로, 이소시아네이트 성분은 발포 촉매를 포함할 수 있거나 발포 촉매를 이소시아네이트-반응성 성분 및/또는 이소시아네이트 성분과 별개로 경질 발포체에서 사용할 수 있다. 특히 적합한 발포 촉매의 비제한적 예는 펜실베이니아주 앨런타운 소재 에어 프로덕츠로부터 상표명 댑코® 및 폴리캣®, 예컨대 댑코® BL-17, 댑코® BL-19, 댑코® BL-11, 댑코® BL-22, 댑코® BLX-11, 댑코® BLX-13, 댑코® NE 210, 댑코® NE 600, 댑코® T, 폴리캣® 36, 폴리캣® 5, 폴리캣® 77, 및 그의 조합 하에 상업적으로 입수가능하다. 사용되는 경우, 발포 촉매는, 각각 이소시아네이트-반응성 성분 100 중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 10, 약 0.1 내지 약 5, 또는 약 1 내지 약 3 중량부의 양으로 사용될 수 있다.
이소시아네이트-반응성 성분은 또한 실리콘, 예컨대 실리콘 계면활성제를 포함할 수 있다. 대안적으로, 이소시아네이트 성분은 실리콘을 포함할 수 있거나 실리콘을 이소시아네이트-반응성 성분 및/또는 이소시아네이트 성분과 별개로 경질 발포체에서 사용할 수 있다. 전형적으로, 실리콘 계면활성제는 이소시아네이트-반응성 성분 및 이소시아네이트 성분의 반응 생성물을 포함하는 경질 발포체의 셀 크기 및 형상을 제어한다. 특정 실시양태에서, 실리콘 계면활성제는 에어 프로덕츠로부터 상표명 댑코® DC 193 하에 상업적으로 입수가능하다. 사용되는 경우, 실리콘 계면활성제는, 각각 이소시아네이트-반응성 성분 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 10, 약 0.5 내지 약 9, 약 1 내지 약 8, 또는 약 2 내지 약 7 중량부의 양으로 사용될 수 있다.
이소시아네이트-반응성 성분은 전형적으로 가소제를 포함한다. 대안적으로, 이소시아네이트 성분은 가소제를 포함할 수 있거나 가소제를 이소시아네이트-반응성 성분 및/또는 이소시아네이트 성분과 별개로 경질 발포체에서 사용할 수 있다. 가소제는 경질 발포체를 연화시켜 이로써 CO2가 경질 발포체에서 벗어나도록 허용함으로써 경질 발포체의 크래킹을 방지하는 것으로 여겨진다. 다양한 실시양태에서, 가소제는 트리스(클로로프로필) 포스페이트를 포함한다 (또는 트리스(클로로프로필) 포스페이트이다). 사용되는 경우, 가소제는, 각각 이소시아네이트-반응성 성분 100 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 50, 약 1 내지 약 25, 약 1 내지 약 15, 약 1 내지 약 10, 또는 약 3 내지 약 7 중량부의 양으로 사용될 수 있다.
이소시아네이트-반응성 성분은 전형적으로 사슬 연장제를 포함한다. 대안적으로, 이소시아네이트 성분은 사슬 연장제를 포함할 수 있거나 사슬 연장제를 이소시아네이트-반응성 성분 및/또는 이소시아네이트 성분과 별개로 경질 발포체에서 사용할 수 있다. 사슬 연장제가 경질 발포체의 크리핑을 방지할 수 있는 것으로 여겨진다. 본 발명에서 사용하기 위해 고려되는 사슬 연장제는 히드라진, 1급 및 2급 디아민, 알콜, 아미노산, 히드록시산, 글리콜, 및 그의 조합을 포함하나, 이들로 제한되지 않는다. 사용하기 위해 고려되는 구체적 사슬 연장제는 모노 및 디-에틸렌 글리콜, 모노 및 디-프로필렌 글리콜, 1,4-부탄 디올, 1,3-부탄 디올, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 메틸 프로필렌 디올, 모노, 디 및 트리-에탄올아민, N-N'-비스-(2 히드록시-프로필아닐린), 트리메틸올프로판, 글리세린, 히드로퀴논 비스 (2-히드록시에틸) 에테르, 4,4'-메틸렌-비스(2-클로로아닐린), 디에틸톨루엔디아민, 3,5-디메틸티오-톨루엔디아민, 히드라진, 이소포론 디아민, 아디프산, 실란, 및 그의 조합을 포함하나, 이들로 제한되지 않는다. 다양한 실시양태에서, 사슬 연장제는 디프로필렌 글리콜을 포함한다 (또는 디프로필렌 글리콜이다). 사용되는 경우, 사슬 연장제는, 각각 이소시아네이트-반응성 성분 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 20, 약 1 내지 약 15, 약 1 내지 약 13, 또는 약 2 내지 약 12 중량부의 양으로 사용될 수 있다.
이소시아네이트-반응성 성분은 또한 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 대안적으로, 이소시아네이트 성분은 첨가제를 포함할 수 있거나 첨가제를 이소시아네이트-반응성 성분 및/또는 이소시아네이트 성분과 별개로 경질 발포체에서 사용할 수 있다. 적합한 첨가제는 사슬 종결제, 불활성 희석제, 아민, 소포제, 공기 방출제, 습윤제, 표면 개질제, 왁스, 불활성 무기 충전제, 분자체, 반응성 무기 충전제, 초핑된 유리, 다른 유형의 유리, 예컨대 유리 매트, 가공 첨가제, 표면-활성제, 접착 촉진제, 산화방지제, 염료, 안료, 자외선 광 안정화제, 요변성제, 노화방지제, 윤활제, 접착 촉진제, 커플링제, 용매, 레올로지 촉진제, 및 그의 조합을 포함하나, 이들로 제한되지 않는다. 첨가제는 이소시아네이트-반응성 성분 및/또는 이소시아네이트 성분 중에 임의의 양으로 사용될 수 있다.
본 발명은 경질 발포체를 표면 상에 형성하는 방법을 추가로 제공한다. 특정 실시양태에서, 표면은 배향 스탠드 보드 (OSB)를 포함한다. 경질 발포체는 증가된 난연성을 갖고 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분의 반응 생성물을 포함한다. 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분을 이소시아누레이트 촉매 성분 및 카르보디이미드 촉매 성분의 존재 하에 반응시킨다.
방법은 NCO 기를 갖는 이소시아네이트 성분을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 이소시아네이트-반응성 관능기를 갖는 이소시아네이트-반응성 성분을 제공하는 단계를 포함한다. 다양한 실시양태에서, 이소시아네이트 성분을 제공하는 단계 및 이소시아네이트-반응성 성분을 제공하는 단계는 그라코(Graco)® 리액터 H-VR 변동 비율 유압식 조절기(Variable Ratio Hydraulic Proportioner)에 의해 가능하게 된다. 달리 말하면, 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분은 그라코® 리액터 H-VR 변동 비율 유압식 조절기에 의해 제공될 수 있다.
다른 실시양태에서, 이소시아네이트 성분을 제공하는 단계 및 이소시아네이트-반응성 성분을 제공하는 단계는 이소시아네이트 성분을 이소시아네이트-반응성 성분의 부피를 기준으로 2 부피부로 제공하고 이소시아네이트-반응성 성분을 이소시아네이트-반응성 성분의 부피를 기준으로 1 부피부로 제공하는 것으로 추가로 정의된다.
다양한 실시양태에서, 이소시아네이트 성분을 제공하는 단계 및 이소시아네이트-반응성 성분을 제공하는 단계는 약 37 내지 약 94, 약 43 내지 약 88, 또는 약 49 내지 약 83℃ (또는 약 100 내지 약 200, 약 110 내지 약 190, 또는 약 120 내지 약 180℉)의 적용 온도를 가지고 이소시아네이트 성분을 제공하고/하거나 이소시아네이트-반응성 성분을 제공하는 것으로 추가로 정의된다. 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분은 동일하거나 상이한 적용 온도를 가질 수 있는 것으로 인지되어야 한다.
방법은 이소시아누레이트 모이어티를 형성하기 위해 이소시아누레이트 촉매 성분을 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 방법은 카르보디이미드 모이어티를 형성하기 위한 카르보디이미드 촉매 성분을 제공하는 단계를 또 추가로 포함한다. 전형적으로, 이소시아네이트-반응성 성분은 이소시아누레이트 촉매 성분 및 카르보디이미드 촉매 성분을 포함한다. 대안적으로, 상기 서술된 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및/또는 카르보디이미드 촉매 성분을 제공하는 단계는 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및/또는 카르보디이미드 촉매 성분을 구입하거나 달리 수득하는 것을 포함할 수 있다.
방법은 또한 경질 발포체를 표면 상에 형성하기 위해 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분을 표면 상으로 분무하는 단계를 포함한다. 다양한 실시양태에서, 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분을 분무하는 단계는 #3 모듈 및 #90 패턴 제어 디스크 (PCD)를 갖는 그라코® Gx7 스프레이 건에 의해 가능하게 된다. 달리 말하면, 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분은 그라코® Gx7을 사용하여 분무할 수 있다. 대안적으로, 방법은 혼합물을 형성하기 위해 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분을, 각각 개별적으로 또는 그의 임의의 조합으로 분무하는 단계를 포함할 수 있다.
사용되는 경우, 그라코® Gx7 스프레이 건의 #3 모듈은 전형적으로 이소시아네이트 측 및 이소시아네이트-반응성 측을 갖는다. #3 모듈의 이소시아네이트 측은 0.0225 인치에서부터 0.041 인치까지 드릴로 구멍을 뚫을 수 있고 이소시아네이트-반응성 측은 이소시아네이트 측 및 이소시아네이트-반응성 측에 균압을 허용하도록 0.018 인치의 직경을 갖는다.
특정 실시양태에서, 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분을 분무하는 단계는 0 내지 약 13800, 약 1700 내지 약 12100, 약 3400 내지 약 10400, 또는 약 5100 내지 약 8700 kPa (또는 0 내지 약 2000, 약 250 내지 약 1750, 약 500 내지 약 1500, 또는 약 750 내지 약 1250 psi)의 압력에서 분무하는 것으로 추가로 정의된다. 다양한 실시양태에서, 압력은 약 1000 psi이다.
다른 실시양태에서, 방법은 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분을 합하여 혼합물을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 혼합물은 분무 단계 전, 동안, 및/또는 후에 형성될 수 있다. 전형적으로, 혼합물은 "미스트 통과"로서 표면 상에 적용되고, 5 분간 경화하도록 허용되고, 이어서 완성 적용물로서 표면 상에 적용된다. "미스트 통과"는 경질 발포체의 표면 상에의 부착을 촉진시킨다.
다양한 실시양태에서, 방법은 트리스(클로로프로필) 포스페이트를 포함하는 가소제를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 분무하는 단계는, 경질 발포체를 표면 상에 형성하기 위해 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 카르보디이미드 촉매 성분, 및 가소제를 표면 상으로 분무하는 것으로 추가로 정의된다.
하기 실시예에 대해 많은 변경이 이루어질 수 있지만, 여전히 동일하거나 유사한 결과를 얻을 수 있는 것으로 인지되어야 한다. 따라서, 본 발명의 경질 발포체의 실시양태를 예시하는 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이고 제한하려는 것이 아니다.
실시예
일련의 경질 발포체 (발포체 1 - 8)를 본 발명에 따라 형성한다. 일련의 비교 경질 발포체 (비교 발포체 1 및 2)를 또한 본 발명에 따르지 않고 형성한다. 비교 발포체 1 및 2는 본 발명의 카르보디이미드 촉매 성분을 사용하여 형성하지 않는다. 발포체 1 - 8 및 비교 발포체 1 및 2를 형성하는데 사용되는 반응 조건과 함께, 이소시아네이트-반응성 성분 및 이소시아네이트 성분, 및 얻어진 물리적 특성은 하기 표 1에 기재되어 있다.
Figure pct00006
폴리에스테르 폴리올은 305 ㎎ KOH/g의 히드록실가, 2.2의 공칭 관능가, 및 25℃에서 5,500 cps의 동적 점도를 갖는 개질 프탈산 에스테르이다.
만니히 폴리올은 165.5 ㎎ KOH/g의 아민가, 470 ㎎ KOH/g의 히드록실가, 4의 공칭 관능가, 및 25℃에서 10,000 cps의 동적 점도를 갖는 폴리에테르 폴리올이다.
사슬 연장제는 디프로필렌 글리콜을 포함한다.
가소제는 트리스(클로로프로필) 포스페이트를 포함한다.
중합 촉매는 디메틸에탄올아민을 포함한다.
실리콘 계면활성제는 폴리실록산을 포함한다.
이소시아누레이트 촉매는 1,3,5-트리스(3-(디메틸아미노)프로필)-헥사히드로-s-트리아진을 포함한다.
발포 촉매는 비스(2-디메틸아미노에틸)에테르를 포함한다.
카르보디이미드 촉매는 3-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드를 포함한다.
용매는 트리에틸 포스페이트를 포함한다.
발포제는 1,1,1,3,3-펜타플루오로펜탄 (HFC-245fa)을 포함한다.
이소시아네이트 1은, 각각 이소시아네이트 100 중량부를 기준으로 약 59 중량부의 4,4'-MDI, 약 3 중량부의 2,4'-MDI, 및 약 28 중량부의 PMDI를 포함한다. 이소시아네이트 1은 25℃에서 약 70 cps의 동적 점도를 갖는다.
이소시아네이트 2는, 각각 이소시아네이트 100 중량부를 기준으로 약 38 중량부의 4,4'-MDI, 약 3 중량부의 2,4'-MDI, 및 약 59 중량부의 PMDI를 포함한다. 이소시아네이트 2는 25℃에서 약 200 cps의 동적 점도를 갖는다.
이소시아네이트 3은, 각각 이소시아네이트 100 중량부를 기준으로 약 28 중량부의 4,4'-MDI, 약 3 중량부의 2,4'-MDI, 및 약 69 중량부의 PMDI를 포함한다. 이소시아네이트 3은 25℃에서 약 700 cps의 동적 점도를 갖는다.
첨부된 청구범위가 상세한 설명에 기재된 표현 및 특정 화합물, 조성물, 또는 방법에 제한되지 않으며, 첨부된 청구범위의 범주 안에 속하는 특정 실시양태 사이에서 변할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 다양한 실시양태의 특정 특징부 또는 측면을 서술하기 위해 본원에서 의존하는 임의의 마쿠쉬(Markush) 군과 관련하여, 모든 다른 마쿠쉬 멤버로부터 독립적으로 각각의 마쿠쉬 군의 각 멤버로부터 상이하고, 특별하고/하거나 예상치 못한 결과를 얻을 수 있는 것으로 인지되어야 한다. 마쿠쉬 군의 각 멤버는 개별적으로 또는 조합으로 의존할 수 있고 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적 실시양태에 적절한 지원을 제공한다.
본 발명의 다양한 실시양태의 기술시 의존하는 임의의 범위 및 하위범위가 독립적으로 그리고 종합적으로 첨부된 청구범위의 범주 안에 속하는 것으로 또한 이해되어야 하고, 범위 안의 정수값 및/또는 분수값을 포함한 모든 범위가, 심지어 그러한 값이 본원에 명백히 기재되어 있지 않더라도, 기술되고 고려되는 것으로 이해된다. 기술 분야의 숙련된 자는 열거된 범위 및 하위범위가 본 발명의 다양한 실시양태를 충분히 기술하고 가능하게 하고, 그러한 범위 및 하위범위가 관련 있는 1/2, 1/3, 1/4, 1/5 등으로 추가로 상술될 수 있음을 쉽게 인지한다. 단지 한 예로서, "0.1 내지 0.9"의 범위는 하위 1/3, 즉, 0.1 내지 0.3, 중간 1/3, 즉, 0.4 내지 0.6, 및 상위 1/3, 즉, 0.7 내지 0.9로 추가로 상술될 수 있고, 이것은 개별적으로 그리고 종합적으로 첨부된 청구범위의 범위 내에 있고, 개별적으로 및/ 또는 종합적으로 의존될 수 있고, 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적 실시양태에 적절한 지원을 제공한다.
부가적으로, 범위를 정의하거나 수식하는 언어, 예컨대 "이상", "초과", "미만", "이하" 등과 관련하여, 그러한 언어는 하위범위 및/또는 상한 또는 하한을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또 다른 예로서, "10 이상"의 범위는 본질적으로 10 이상 내지 35의 하위범위, 10 이상 내지 25의 하위범위, 25 내지 35의 하위범위 등을 포함하고, 각각의 하위범위는 개별적으로 및/또는 종합적으로 의존될 수 있고, 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적 실시양태에 적절한 지원을 제공한다. 마지막으로, 개시된 범위 내의 개별적 수는 의존될 수 있고, 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적 실시양태에 적절한 지원을 제공한다. 예를 들어, "1 내지 9"의 범위는 다양한 개별적 정수, 예컨대 3, 뿐만 아니라 소수점 (또는 분수)을 포함하는 개별적 수, 예컨대 4.1을 포함하며, 이것은 의존될 수 있고, 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적 실시양태에 적절한 지원을 제공할 수 있다.
본 발명은 본원에서 예시적 방식으로 기재되었고, 사용되었던 용어는 제한보다는 설명을 위한 단어의 성질로 의도된 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 다수의 변경 및 변형이 상기 교시내용을 고려하여 가능하다. 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에서 구체적으로 기재된 것과는 다르게 실시될 수 있다. 독립항 및 종속항 (단일 및 다중 종속 둘 다)의 모든 조합의 대상은 본원에서 명백히 고려된다.

Claims (20)

1개 이상의 이소시아누레이트 모이어티를 형성하기 위한 이소시아누레이트 촉매 성분, 및
1개 이상의 카르보디이미드 모이어티를 형성하기 위한 카르보디이미드 촉매 성분
의 존재 하에서의,
이소시아네이트 관능기를 갖는 이소시아네이트 성분; 및
이소시아네이트-반응성 관능기를 갖고 만니히(Mannich) 폴리올을 포함하는 이소시아네이트-반응성 성분
의 반응 생성물을 포함하는 증가된 난연성을 갖는 경질 발포체로서,
여기서, 상기 이소시아누레이트 촉매 성분은 1,3,5-트리스(3-(디메틸아미노)프로필)-헥사히드로-s-트리아진을 포함하고, 상기 카르보디이미드 촉매 성분은 3-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드를 포함하는 것인
경질 발포체.
제1항에 있어서,
i) ASTM 지정 E84-10에 따라 측정시 25 이하의 화염 확산 지수 값;
ii) ASTM 지정 E84-10에 따라 측정시 450 이하의 연기 발생 값; 또는
iii) 상기 i) 및 ii) 둘 다
를 갖는 경질 발포체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
i) 상기 이소시아네이트 관능기 중 적어도 2개가 상기 이소시아누레이트 촉매 성분의 존재 하에 자가-반응하여 상기 1개 이상의 이소시아누레이트 모이어티를 형성하거나;
ii) 상기 이소시아네이트 관능기 중 적어도 2개가 상기 카르보디이미드 촉매 성분의 존재 하에 자가-반응하여 상기 1개 이상의 카르보디이미드 모이어티를 형성하거나; 또는
iii) 상기 i) 및 ii) 둘 다인
경질 발포체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이소시아누레이트 촉매 성분이 상기 이소시아네이트 성분 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 20 중량부의 양으로 사용된 것인 경질 발포체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카르보디이미드 촉매 성분이 상기 이소시아네이트 성분 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 20 중량부의 양으로 사용된 것인 경질 발포체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카르보디이미드 촉매 성분이 트리에틸 포스페이트를 추가로 포함하는 것인 경질 발포체.
제6항에 있어서, 각각 상기 카르보디이미드 촉매 성분 100 중량부를 기준으로, 상기 3-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드가 약 10 내지 약 45 중량부의 양으로 사용되고 상기 트리에틸 포스페이트가 약 55 내지 약 90 중량부의 양으로 사용된 것인 경질 발포체.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이소시아네이트-반응성 성분이 폴리에스테르 폴리올을 추가로 포함하는 것인 경질 발포체.
제1항에 있어서, 상기 만니히 폴리올이 상기 이소시아네이트-반응성 성분 100 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 30 중량부(들)의 양으로 사용된 것인 경질 발포체.
제8항에 있어서, 상기 폴리에스테르 폴리올이 상기 이소시아네이트-반응성 성분 100 중량부를 기준으로 약 35 내지 약 75 중량부의 양으로 사용된 것인 경질 발포체.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이소시아네이트 성분이
i) 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 및 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 중 적어도 1개를 포함하거나; 또는
ii) 각각 상기 이소시아네이트 성분 100 중량부를 기준으로, 약 25 내지 약 75 중량부의 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트, 약 25 내지 약 65 중량부의 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 및 0 내지 약 30 중량부의 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트를 포함하는 것인
경질 발포체.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
i) 상기 이소시아네이트 성분이 25℃에서 약 0.001 내지 2.5 Pa*s (또는 25℃에서 약 1 내지 약 2500 cps)의 동적 점도를 갖고/갖거나;
ii) 상기 이소시아네이트 성분 및 상기 이소시아네이트-반응성 성분이 약 100 내지 약 500의 이소시아네이트 지수에서 반응하고/반응하거나;
iii) 상기 경질 발포체가 분무로 형성되고/형성되거나;
iv) 상기 경질 발포체가 약 1 내지 약 81 킬로그램(들)/세제곱 미터 (또는 약 0.1 내지 약 5 파운드(들)/세제곱 피트)의 밀도를 갖는 것인
경질 발포체.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 가소제를 추가로 포함하고, 상기 가소제가
i) 트리스(클로로프로필) 포스페이트이거나;
ii) 이소시아네이트-반응성 성분 100 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 50 중량부의 양으로 사용되거나; 또는
iii) 상기 i) 및 ii) 둘 다인
경질 발포체.
1개 이상의 이소시아누레이트 모이어티를 형성하기 위한 이소시아누레이트 촉매 성분, 및
1개 이상의 카르보디이미드 모이어티를 형성하기 위한 카르보디이미드 촉매 성분
의 존재 하에서의,
이소시아네이트 관능기를 갖고
폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트,
4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 및
2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트
중 적어도 1개를 포함하는 이소시아네이트 성분, 및
이소시아네이트-반응성 관능기를 갖고
폴리에스테르 폴리올, 및
만니히 폴리올
을 포함하는 이소시아네이트-반응성 성분
의 반응 생성물을 포함하는 증가된 난연성을 갖는 경질 발포체로서,
여기서, 상기 이소시아누레이트 및 상기 카르보디이미드 모이어티를 형성하는 것에 의해 상기 경질 발포체의 난연성을 증가시키기 위한 상기 이소시아누레이트 촉매 성분이 1,3,5-트리스(3-(디메틸아미노)프로필)-헥사히드로-s-트리아진을 포함하고 상기 카르보디이미드 촉매 성분이 3-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드 및 트리에틸 포스페이트를 포함하고;
상기 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분은, 경화되어 상기 경질 발포체를 형성하기 전에 혼합물을 형성하고, 이때 상기 혼합물은 약 150 초 이하의 상승 시간(rise time) 및 약 120 초 이하의 무점착(tack-free) 시간을 갖고;
상기 경질 발포체가, 각각 ASTM 지정 E84-10에 따라 측정시, 25 이하의 화염 확산 지수 값 및 450 이하의 연기 발생 값을 갖는 것인
경질 발포체.
이소시아누레이트 촉매 성분 및 카르보디이미드 촉매 성분의 존재 하에서의 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분의 반응 생성물을 포함하고 증가된 난연성을 갖는 경질 발포체를 표면 상에 형성하는 방법으로서,
이소시아네이트 관능기를 갖는 이소시아네이트 성분을 제공하는 단계;
이소시아네이트-반응성 관능기를 갖는 이소시아네이트-반응성 성분을 제공하는 단계;
1개 이상의 이소시아누레이트 모이어티를 형성하기 위한 이소시아누레이트 촉매 성분을 제공하는 단계;
1개 이상의 카르보디이미드 모이어티를 형성하기 위한 카르보디이미드 촉매 성분을 제공하는 단계; 및
경질 발포체를 표면 상에 형성하기 위해 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분을 표면 상으로 분무하는 단계
를 포함하고;
여기서, 이소시아누레이트 및 카르보디이미드 모이어티를 형성하는 것에 의해 경질 발포체의 난연성을 증가시키기 위한 이소시아누레이트 촉매 성분이 1,3,5-트리스(3-(디메틸아미노)프로필)-헥사히드로-s-트리아진을 포함하고 카르보디이미드 촉매 성분이 3-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드를 포함하는 것인
방법.
제15항에 있어서, 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분을 분무하는 단계가 0 내지 약 13800 kPa (또는 0 내지 약 2000 psi)의 압력에서 분무하는 것으로 추가로 정의되는 것인 방법.
제15항 또는 제16항에 있어서, 혼합물을 형성하기 위해 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분을 합하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제17항에 있어서,
i) 혼합물이 약 150 초 이하의 상승 시간을 갖거나;
ii) 혼합물이 약 120 초 이하의 무점착 시간을 갖거나; 또는
iii) 상기 i) 및 ii) 둘 다인
방법.
제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 트리스(클로로프로필) 포스페이트를 포함하는 가소제를 제공하는 단계를 추가로 포함하고, 분무하는 단계가, 경질 발포체를 표면 상에 형성하기 위해 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 카르보디이미드 촉매 성분, 및 가소제를 표면 상으로 분무하는 것으로 추가로 정의되는 것인 방법.
이소시아누레이트 촉매 성분 및 카르보디이미드 촉매 성분의 존재 하에서의 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트-반응성 성분의 반응 생성물을 포함하고 증가된 난연성을 갖는 경질 발포체를 표면 상에 형성하는 방법으로서,
이소시아네이트 관능기를 갖고
폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트,
4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 및
2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트
중 적어도 1개를 포함하는 이소시아네이트 성분을 제공하는 단계;
이소시아네이트-반응성 관능기를 갖고
폴리에스테르 폴리올, 및
만니히 폴리올
을 포함하는 이소시아네이트-반응성 성분을 제공하는 단계;
1개 이상의 이소시아누레이트 모이어티를 형성하기 위한 이소시아누레이트 촉매 성분을 제공하는 단계;
1개 이상의 카르보디이미드 모이어티를 형성하기 위한 카르보디이미드 촉매 성분을 제공하는 단계; 및
경질 발포체를 표면 상에 형성하기 위해 이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분을 표면 상으로 0 내지 약 13800 kPa (또는 0 내지 약 2000 psi)의 압력에서 분무하는 단계
를 포함하고;
여기서, 이소시아누레이트 및 카르보디이미드 모이어티를 형성하는 것에 의해 경질 발포체의 난연성을 증가시키기 위한 이소시아누레이트 촉매 성분이 1,3,5-트리스(3-(디메틸아미노)프로필)-헥사히드로-s-트리아진을 포함하고 카르보디이미드 촉매 성분이 3-메틸-1-페닐-2-포스폴렌-1-옥시드 및 트리에틸 포스페이트를 포함하고;
이소시아네이트 성분, 이소시아네이트-반응성 성분, 이소시아누레이트 촉매 성분, 및 카르보디이미드 촉매 성분이 약 150 초 이하의 상승 시간 및 약 120 초 이하의 무점착 시간을 갖는 혼합물을 형성하고;
경질 발포체가, 각각 ASTM 지정 E84-10에 따라 측정시, 25 이하의 화염 확산 지수 값 및 450 이하의 연기 발생 값을 갖는 것인
방법.
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