KR20170041655A

KR20170041655A - 속경화 접착제 조성물

Info

Publication number: KR20170041655A
Application number: KR1020167029732A
Authority: KR
Inventors: 호세 라몬 레린 카스테야노스; 후안 마누엘 에르난데즈 가르시아
Original assignee: 다우 쿠이미카 멕시카나 에스.에이.디이 시.브이.
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2017-04-17
Also published as: JP6527166B2; JP2017512857A; CN106164122A; US20190136104A1; MX2014004304A; WO2015156657A1

Abstract

메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 기반으로 한 2-성분(2K) 폴리우레탄(PU) 접착제가 기술된다. 또한, 제조 방법 및 용도가 기술된다. 톨루엔 디이소시아네이트를 기반으로 한 2K PU와 비교하여, 기술된 접착제는 보다 낮은 점도, 및 개선된 작업자 안전성 프로파일(worker safety profile)을 갖는다.

Description

속경화 접착제 조성물{FAST CURING ADHESIVE COMPOSITION}

본 발명은 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 기반으로 한 2K 폴리우레탄 접착제 포옴(polyurethane adhesive foam)에 관한 것이다.

2-성분(2K) 폴리우레탄(PU) 접착제는 산업에서 다양한 분야에서 사용되고 있다. 이러한 접착제는 폴리우레탄과 양립 가능한 부품들을 결합시키기 위해 유용하다. 이러한 접착제는, 예를 들어, 자동차용 좌석(automotive seating)과 같은 좌석에 대해 사용되는 폴리우레탄 포옴(polyurethane foam)에 직물(fabric)을 결합시키기 위한 것으로 알려져 있다.

2K 접착제의 두 가지 부분은 일반적으로 예비폴리머 조성물(성분 A) 및 촉매 조성물(성분 B)을 포함한다. 이러한 성분들 중 하나(예를 들어, 성분 A)가 매우 점성을 나타낼 때, 가열은 점도를 낮추고 이에 의해 적용를 촉진시키기 위해 적용 공정 동안 사용될 수 있다. 성분 A는 일반적으로 이소시아네이트 조성물, 예를 들어, 이소시아네이트-기반 예비폴리머를 포함한다. 일부 일반적으로 사용되는 이소시아네이트 조성물은 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)를 기반으로 한 것이다. TDI-기반 예비폴리머는 고가이고 흡입 건강 위험과 관련이 있다.

성분 B는 일반적으로 성분 A에서 예비폴리머의 중합을 야기시키는 활성 하이드록시 화합물(예를 들어, 물 및/또는 폴리올)을 포함한다. 성분 B는 다양한 목적을 위해 하나 이상의 첨가제, 예를 들어, 경화 시간을 감소시키기 위해 아민을, 또는 적용 동안 가시성(visibility)을 위해 염료를 함유할 수 있다.

일부 상업적 공정에서, 예를 들어, 자동차용 좌석의 제작에서, 성분 A(일반적으로 실온에서 점성을 가짐)는 점도를 감소시키기 위해 예를 들어, 90℃까지 가열된다. 조성물 A 및 조성물 B는 이후에 폴리우레탄 포옴의 시트 어셈블리(seat assembly) 상에 두 조성물 모두를 분무시키는 분무 건(spray gun)으로 적용된다. 직물은 이후에, 접착제 위에 놓이고, 이에 의해 포옴 시트 어셈블리(foam seat assembly)에 직물을 접착시킨다.

어셈블리 라인(assembly line)과 같은 상업적 공정에서, 일반적으로, 2K PU 접착제가 빠르게 경화하는 것이 중요하다. 예를 들어, 2K PU 접착제가 적용되는 부분은 종종, 그러한 부분이 약화되지 않으면서 어셈블리의 다음 단계로 진행할 수 있도록 충분히 경화될 필요가 있다. 또한, 느린 경화는 어셈블리 라인의 생산성을 제한할 수 있다.

미국특허번호 제6,319,559호에는 시트를 형성시키는 결합된 단위을 형성시키도록 포옴 쿠션 부재(foam cushion member)에 외피 물질(covering material)을 결합시키는 공정에서 외피 물질에 접착제를 적용하는 방법 및 시스템이 기재되어 있다. 접착제의 베이스 물질(base material)로서, 단지 1차 성분 물질 및 2차 경화제가 사용되며, 1차 성분 물질에는 어떠한 유기 용매도 첨가되지 않는다. 사전결정된 온도의 열은 전체 유체 통로를 통해 저장 포인트(storage point)에서 분무 건까지 이의 낮아진 점도를 유지시키기 위해 가열 요소에 의해 1차 성분 물질에 연속적으로 가해지며, 이에 따라, 공기 중에서 경화제와 함께 혼합함과 동시에, 유체 상태의 가열된 1차 성분 물질이 분무 건으로부터 주입되고, 이에 의해 접착제로서 적절하게 분무화된 상태의 혼합물을 외피 물질에 적용되도록 한다.

상업적 공정을 위해 충분히 빠르게 경화하는 2K PU 접착제가 요구되고 있다.

TDI-기반 접착제에 비해 더욱 낮은 건강 위험을 나타내는 물질을 포함하는 2K PU 접착제가 요구되고 있다.

TDI-기반 접착제에 비해 더욱 낮은 점도를 가지고/거나, 보다 낮은 온도에서 적용될 수 있는 2K PU 접착제가 요구된다.

발명의 요약

놀랍게도, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI)를 기반으로 한 2K PU 접착제가 예상치 못한 장점들을 제공한다는 것을 발견하였다. 본 발명의 MDI-기반 2K PU 접착제는 개선된 조작, 및 보다 낮은 이소시아네이트 모노머 증기로 인한 감소된 흡입 건강 위험을 제공한다. 이러한 것은 공지된 TDI-기반 접착제에 비해 더욱 낮은 점도, 양호한 접착성, 및 빠른 경화 시간을 제공한다.

본 발명은 조성물 A 및 조성물 B를 포함하는 키트(kit)로서, 조성물 A가 ASTM D455에 의해 25℃에서 7500 cPs 미만의 점도를 지니고, 15 중량% 내지 50 중량%의 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 45 중량% 내지 80 중량%의 적어도 70% 1차 에틸렌 옥사이드 함량을 갖는 폴리에테르 폴리올을 조합하는 것을 포함하는 공정에 의해 제조된 폴리우레탄 예비폴리머를 포함하며; 조성물 B가 적어도 50 중량%의 반응성 하이드록시 성분, 5 중량% 내지 15 중량%의 촉매, 27 중량% 이하의 가교제, 및 15 중량% 이하의 계면활성제를 포함하는 키트를 제공한다.

본 발명은 또한, ASTM D455에 의해 25℃에서 7500 cPs 미만의 점도를 지니고, 15 중량% 내지 50 중량%의 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 45 중량% 내지 80 중량%의 적어도 70% 1차 에틸렌 옥사이드 함량을 갖는 폴리에테르 폴리올을 조합하는 것을 포함하는 공정에 의해 제조된 폴리우레탄 예비폴리머를 포함하는 조성물 A를 수득하고; 적어도 50 중량%의 반응성 하이드록시 성분, 27 중량% 이하의 가교제, 5 중량% 내지 15 중량%의 촉매, 및 15 중량% 이하의 계면활성제를 포함하는 조성물 B를 수득하고; 조성물 A와 조성물 B를 조합하는 것을 포함하는, 폴리우레탄 조성물을 제조하는 방법을 포함한다.

본 발명은 2K 폴리우레탄에 관한 것이다. 두 부분은 본원에서 조성물 A(폴리우레탄 예비폴리머) 및 조성물 B(경화제)로 지칭된다.

본 발명에 따른 2K 폴리우레탄의 조성물 A는 메틸렌 디이소시아네이트(MDI)와 폴리올을 조합함으로써 제조될 수 있는 폴리우레탄 예비폴리머이다.

임의 MDI, 바람직하게, 순수한 MDI가 조성물 A의 제조에서 사용될 수 있다. 순수한 MDI는 적어도 90 중량%, 더욱 바람직하게 적어도 95 중량%, 더욱 바람직하게 적어도 98 중량%의 4,4-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 포함하는 조성물을 의미한다. 순수한 MDI는 바람직하게, 5 중량% 미만, 더욱 바람직하게 3 중량% 미만, 더욱 바람직하게 2 중량% 미만의 다른 성분들, 예를 들어, 2,4-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 포함한다. 순수한 MDI는 상업적으로 입수 가능하고, Isonate™ 124M, 및 Isonate™ 125M(제조업체: 모두 The Dow Chemical Company)을 포함한다.

조성물 A는 바람직하게 조성물 A의 적어도 15 중량%, 더욱 바람직하게, 적어도 20 중량%, 25 중량%, 30 중량% 또는 35 중량%의 MDI를 포함한다. 조성물 A는 바람직하게, 50% 이하, 더욱 바람직하게, 45% 또는 40 중량% 이하를 포함한다. MDI의 몇몇 바람직한 양은 35%, 36%, 37%, 38%, 39% 및 40%를 포함한다.

임의 폴리올, 바람직하게, 폴리에테르 폴리올은 조성물 A의 제조에서 사용될 수 있다. 바람직한 폴리올은 유기 옥사이드(예를 들어, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 또는 혼합물)와 개시제 화합물(예를 들어, 물, 에틸렌 글리콜, 글리세린, 등)의 반응 혼합물이다. 반응이 에틸렌 옥사이드와 함께 수행되는 경우에, 또는 프로필렌 옥사이드 기반 폴리올이 추가적인 에틸렌 옥사이드로 캡핑되는 경우에, 1차 하이드록실 기가 형성된다. 다른 한편으로, 캡핑되지 않은 프로필렌 옥사이드는 2차 하이드록실 기를 야기시킨다. 1차 하이드록실 기는 2차 하이드록실 기 보다 더욱 빠르게 반응하는 경향이 있기 때문에, 바람직하다. 폴리올 중 에틸렌 옥사이드 수준, 예를 들어, 전체 또는 1차 하이드록실 함량은 NMR에 의해, 예를 들어, ASTM 4273-88에 의해 측정될 수 있다. 높은 1차 에틸렌 옥사이드 수준, 예를 들어, 70%, 75%, 80%, 90%, 95% 초과, 또는 100%의 수준을 갖는 폴리올이 바람직하다. 몇몇 적합한 에틸렌 옥사이드 수준은 75%, 77% 및 80%를 포함한다.

몇몇 적합한 상업적으로 입수 가능한 폴리에테르 폴리올은 Voranol™ 4240, Voranol™ 4701, Voranol™ 4703, Voranol™ 5815, Voranol™ CP 1421, 및 Voranol™ CP 3131을 포함하는, The Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 Voranol™ 라인(line)의 폴리에테르 폴리올을 포함한다.

조성물 A는 바람직하게 조성물 A의 적어도 45 중량%의 폴리올, 더욱 바람직하게, 적어도 50 중량%, 55 중량% 또는 60 중량%의 폴리올을 포함한다. 조성물 A는 바람직하게, 80% 이하, 더욱 바람직하게, 75%, 70% 또는 65% 이하의 폴리올을 포함한다. 폴리올의 몇몇 바람직한 양은 60%, 61%, 62%, 63%, 64% 및 65%를 포함한다.

조성물 A는 MDI 및 폴리올 이외에 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다. 이러한 다른 성분은 바람직하게, 조성물 A의 5 중량% 미만, 더욱 바람직하게 2 중량% 또는 1 중량% 미만을 차지한다.

조성물 A는 또한, 예를 들어, 겔화(gelation)를 방지하기 위해 하나 이상의 안정화제를 포함할 수 있다. 바람직한 안정화제에는 산성 화합물, 예를 들어, 벤조일 클로라이드 및/또는 인산이 있다. 바람직한 양은 중량 기준으로 500 천분율(part per thousand by weight), 400, 300, 200 또는 100 천분율 미만이다.

조성물 A는 MDI와 폴리올의 반응 생성물을 포함한다. 반응 생성물은 당업자에 의해 임의 방식으로 제조될 수 있다. 바람직한 방법에서, 폴리올은 블렌더(blender)에 첨가된다. 블렌더를 작동시킨(switch on) 후에, 이소시아네이트는 서서히 첨가되며, 반응은 완료될 때까지 실행된다.

조성물 A의 제조에서, 과량의 NCO가 바람직하게, 조성물 A 중에 적절한 NCO 수준을 보장하기 위해 사용되는데, 왜냐하면, 경화제와 반응시키기 위해 NCO가 조성물 A에 존재해야 하기 때문이다. 조성물 A는 바람직하게, 적어도 6, 바람직하게 적어도 7, 또는 7.5의 NCO 함량을 갖는다. 조성물 A는 14 이하, 바람직하게, 13 이하, 또는 12.5의 NCO 함량을 갖는다. NCO 함량은 ASTM D 5155, 1.1.1 시험 방법 A를 이용하여 측정될 수 있다.

조성물 A의 점도는 표준 시험 ASTM D 455를 이용하여 측정될 수 있다. 25℃에서 조성물 A의 점도는 바람직하게 7500 cPs 이하, 더욱 바람직하게 7100 cPs 이하이다. 25℃에서 조성물 A의 점도는 바람직하게 3500 cPs 초과, 더욱 바람직하게 3800 cPs 초과이다.

조성물 A로서 본 발명에서 사용하기에 적합한 조성물은 또한, 상업적으로 입수 가능하다. 바람직한 상업적으로 입수 가능한 조성물 A는 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능한, Specflex™ NE 414 접착제이다.

본 발명에 따른 2K 폴리우레탄의 조성물 B는 조성물 A를 경화시킬 수 있는 임의 조성물이다. 대체로, 조성물 B는 조성물 A의 성분과 반응하여 예비폴리머를 폴리우레탄으로 중합시킬 수 있는 하이드록시 기를 포함할 것이고, 또한, 다른 성분들을 포함할 수 있다.

반응성 하이드록시 기를 갖는 임의 성분은 조성물 B의 반응성 하이드록시 성분으로서 제공할 수 있다. 바람직하게, 반응성 하이드록시 기는 물 또는 폴리올, 바람직하게 물을 포함한다.

조성물 B는 바람직하게, 조성물 B의 적어도 45 중량%의 반응성 하이드록시 성분, 더욱 바람직하게, 적어도 50 중량%, 55 중량%, 또는 61 중량%의 반응성 하이드록시 성분, 바람직하게, 물을 포함한다. 조성물 B는 바람직하게, 75% 이하, 더욱 바람직하게, 70% 또는 66% 이하의 반응성 하이드록시 성분, 바람직하게 물을 포함한다. 반응성 하이드록시 성분의 일부 바람직한 양은 62%, 63%, 64%, 및 65%를 포함한다. 물 함량은 제조에서 사용되는 성분들을 기반으로 하여 계산될 수 있다. 대안적으로, 조성물의 물 함량은 표준 시험 방법 ASTM E 203 또는 동등한 방법을 이용하여 측정될 수 있다.

조성물 B에는 또한, 물이 제공되지 않을 수 있거나, 감소된 물이 제공될 수 있다. 이는 예를 들어, 수송 비용 및 저장 공간을 절약할 수 있다. 본 발명은 이러한 감소된-물 조성물(reduced-water composition)을 포함한다. 이러한 감소된-물 조성물 B는 바람직하게 사용 전 혼합에 의해 또는 인시튜(in situ)로(예를 들어, 분무 장비에서 물 유입구를 이용하여) 보다 높은 물 함량을 갖는다.

조성물 B는 또한, 바람직하게, 이소시아네이트와 반응할 수 있는 적어도 하나의 가교제를 포함한다. 몇몇 적합한 생성물은 트리에탄올아민, 디에탄올아민, 글리세린, 및 이들의 조합을 포함한다. 사용될 때, 조성물 B는 바람직하게, 조성물 B의 적어도 9 중량%, 더욱 바람직하게 적어도 12 중량%, 또는 적어도 15 중량%의 가교제를 포함한다. 조성물 B는 바람직하게, 조성물 B의 27 중량% 이하, 더욱 바람직하게 24 중량% 이하, 또는 21 중량%의 가교제를 포함한다. 몇몇 바람직한 양은 16%, 17%, 18%, 19% 및 20%를 포함한다.

조성물 B는 또한, 바람직하게, 중합 반응을 가속화시키기 위해 하나 이상의 촉매를 포함한다. 조성물 A의 중합을 촉매화할 수 있는, 임의 촉매, 바람직하게, 아민 촉매가 적합하다. 몇몇 바람직한 촉매는 Polycat 77, Dabco 33 LV, Dabco XDM 및 Dabco SA-1, Dabco 8154, Niax A-1 및 Jeffcat DMDEE를 포함한다. Niax A-1(Momentive: 70% 비스(2-디메틸아미노에틸)에테르 및 30% 디프로필렌 글리콜) 및 Jeffcat DMDEE(Hunstman: 2,2-디모르폴리노디에틸에테르)가 더욱 바람직하다. 조성물 B는 바람직하게, 조성물 B의 15 중량% 이하의 촉매, 더욱 바람직하게, 13 중량% 이하, 또는 11 중량%의 촉매를 포함한다. 조성물 B는 바람직하게, 조성물 B의 적어도 5 중량%의 촉매, 더욱 바람직하게 적어도 6 중량% 또는 7 중량%의 촉매를 포함한다. 몇몇 바람직한 양은 7%, 8%, 9%, 및 10% 촉매를 포함한다.

조성물 B는 또한, 바람직하게, 적어도 하나의 계면활성제 성분을 포함한다. 계면활성제는 바람직하게, 붕괴(collapse) 또는 변형(deformation) 없이 이의 구조를 유지시키도록 충분한 강도를 발달시키기 위해 폴리우레탄 포옴 셀의 발달(evolving)을 촉진시킨다. 계면활성제는, 바람직하게, 또한, 조성물 A 및 조성물 B를 더욱 혼화 가능하게 하여, 최종 포옴에서 더욱 완전한 반응 또는 "경화"를 촉진시킨다. 바람직한 계면활성제는 실리콘 코폴리머를 포함한다. 적합한 실리콘 코폴리머는 Momentive로부터 Niax 라인으로 상업적으로 입수 가능하고, Niax* 실리콘 L-6884, Niax* 실리콘 L-6887; Niax* 실리콘 L-6889; Niax* 실리콘 L-6900, Niax* 실리콘 L-6915LV; Niax* 실리콘 L-6988을 포함한다.

계면활성제의 양은 바람직하게 조성물 B의 적어도 4 중량%, 더욱 바람직하게 적어도 6 중량% 또는 8 중량%이다. 양은 바람직하게 15 중량% 이하, 더욱 바람직하게 13 중량% 또는 10 중량% 이하이다.

25℃에서 조성물 B의 점도(ASTM D 455)는 바람직하게 50 cPs 이하, 더욱 바람직하게 35 cPs 이하이다. 25℃에서 조성물 B의 점도는 바람직하게, 14 cPs 초과, 더욱 바람직하게 19 cPs 초과이다.

조성물 B로서 본 발명에서 사용하기에 적합한 조성물은 또한 상업적으로 입수 가능하다. 바람직한 상업적으로 입수 가능한 조성물 B는 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 Specflex™ NK 925 경화제이다.

또한, 착색제를 첨가하는 것이 편리할 수 있는데, 이러한 것이 접착제가 적절하게 적용되는 지의 여부의 검사 및 관찰을 촉진시킬 수 있기 때문이다. 착색제는 성분 A 및 성분 B 중 어느 하나 또는 둘 모두일 수 있다. 가공 이유로, 일반적으로, 착색제가, 사용될 때, 조성물 B에서, 바람직하게 단지 조성물 B에서 사용되는 것이 바람직하다. 반응성 착색제가 바람직하다. Milliken으로부터의 Reactint, 예를 들어, Reactint Black 2151을 포함하는, 다수의 적합한 착색제가 상업적으로 입수 가능하다.

본 발명의 2K PU 접착제는 당업자에 의해 결정된 임의 적합한 방식으로 적용될 수 있다. 분무에 의한 적용가 바람직하다. 분무에 의해 적용될 때, 일반적으로, 이의 점도를 선택된 장비를 이용하여 분무하기 위해 적합한 점도로 낮추기 위해 조성물 A를 가열시키는 것이 바람직하다. 본 발명의 MDI-기반 조성물의 낮은 점도로 인하여, TDI-기반 시스템을 위해 요구되는 것 보다 낮은 온도를 사용하는 것이 가능하다. 이는 개선된 작업자 안전성 및 보다 낮은 에너지 사용을 야기시킨다. 조성물 A를 가열시키는 온도는 일반적으로 95℃, 90℃, 85℃, 80℃, 또는 75℃ 이하이다. 조성물 A를 가열시키는 온도는 일반적으로 55℃, 60℃, 또는 65℃ 보다 높다. 바람직한 온도는 70℃, 80℃, 및 90℃이다.

조성물 A 및 조성물 B는 특정 사용을 위해 적합한 임의 비율로 조합될 수 있다. 조성물 A 및 조성물 B를 분무시키는 속도는 사용되는 특정 조성, 제조 시스템, 및 제조 조건에 따른다. 대체로, 조성물 A는 6 내지 10 g/sec, 바람직하게 8 g/sec의 속도로 분무된다. 조성물 B는 일반적으로 5 내지 9 g/sec, 바람직하게 7 g/sec의 속도로 분무된다. 편리하게, 조성물 A 및 조성물 B를 (각각) 8 및 7 g/sec로 분무하기 시작하고, 필요한 경우에, 예를 들어 공기 흐름을 조정함으로써 유량을 조정할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 조성물 A는 8 g/sec의 속도로 분무되며, 조성물 B는 7 g/sec의 속도로 분무된다.

(상기와 같은) 분무 속도의 측면에서 A 및 B의 혼합 비율에 대한 언급은 편리를 위한 것이다. 상기 분무 속도가 또한 질량 비율에 대해 균등한 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 상기 언급된 바람직한 구현예는 조성물 A 및 조성물 B를 8 대 7의 중량비로 조합하는 것과 동등하다.

본 발명에 따른 폴리우레탄 포옴은 바람직하게, 양호한 커버리지(coverage) 및 다른 성질을 제공하기에 충분히 조밀(dense)하지만, 제조될 최종 생성물(예를 들어, 스폰지 또는 자동차 시트)에 악영향을 미칠 정도로 조밀하지 않다. 본 발명의 폴리우레탄 포옴의 밀도는, 표면에 적용되고 경화될 때, 바람직하게 적어도 35 ㎏/㎥, 더욱 바람직하게 적어도 40 ㎏/㎥, 또는 45 ㎏/㎥이다. 밀도는 바람직하게, 65 ㎏/㎥ 이하, 더욱 바람직하게 60 ㎏/㎥ 이하, 또는 55 ㎏/㎥이다.

겔 시간(gel time)은 조성물 A 및 조성물 B가 (예를 들어, 용기에, 또는 혼합 헤드로부터 배출되어) 조합된 후에 강철 니들 또는 설압자(tongue depressor)를 포옴에 1 내지 2 cm 삽입한 후에 물질의 긴 스트링(string)이 벗어날 수 있는 포인트(point)의 시간의 양으로서 정의될 수 있다. 본 발명의 폴리우레탄 포옴의 겔 시간은 바람직하게, 충분한 조작 시간을 허용하기에 충분히 길고/거나 느리게 생산하지 않고/거나 제품 품질을 떨어뜨리지 않으면서 다음 제조 단계(또는 저장소)로 진행시키기에 충분히 짧다.

특정의 제조 공정을 위해 적합한 임의 겔 시간이 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 겔 시간은 바람직하게 적어도 10초, 더욱 바람직하게 적어도 12초 또는 14초이다. 겔 시간은 바람직하게, 26초 미만, 더욱 바람직하게 23초 또는 20초 미만이다.

크림 시간(cream time)은 조성물이 조합된 직후에 얼마나 빨리 중합 반응이 개시되는 지의 척도(indication)이다. 크림 시간은 조성물 A 및 조성물 B가 (예를 들어, 용기에서, 또는 혼합 헤드로부터 배출되어) 조합된 후 포옴의 개시가 일어나는 시간의 양으로서 규정될 수 있다. 크림 시간에, 접착제의 표면은 일반적으로, 칼라가 변화할 것이고, 대개 가스를 전개하면서 접착제의 포화의 결과로서 더욱 밝게 조정될 것이다. 반응 시간(크림 시간, 상승 시간(rise time), 및 점착성-부재 시간(tack-free time)을 포함함)은 하기 절차에 의해 용기에서 측정될 수 있다(수동 혼합으로서 언급됨): 25℃에서, 3500 rpm에서 작동하는 교반 막대가 장착된 용기에서 20 g 조성물 A 및 10 g 조성물 B를 혼합한다. 이러한 절차는 또한, 상승 시간 및 점착성-부재 시간을 위해 사용될 수 있다(하기 참조).

특정 제조 공정을 위해 적합한 임의 크림 시간은 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 수동 혼합에 의한 크림 시간은 바람직하게, 적어도 10초, 더욱 바람직하게, 적어도 12초 또는 14초이다. 수동-혼합에 의한 크림 시간은 바람직하게, 26초 이하, 더욱 바람직하게, 23초 또는 20초 이하이다. 몇몇 바람직한 크림 시간은 15초, 16초, 17초, 18초, 또는 19초를 포함한다.

조성물 A 및 조성물 B를 조합한 후에, 반응성 하이드록시 기는 NCO와 반응하여, 중합을 야기시키고, 공정에서 이산화탄소를 방출시킨다. 가스의 방출은 혼합물의 발포화 및 상승을 야기시킨다. 상승 시간은 혼합물이 조성물 A 및 조성물 B가 (예를 들어, 용기에서, 또는 혼합 헤드로부터 배출되어) 조합된 후 상승을 멈출 때까지의 시간의 양으로서 규정될 수 있다.

특정 제조 공정을 위해 적합한 임의 상승 시간은 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 수동 혼합에 의한 상승 시간은 바람직하게, 적어도 21초, 더욱 바람직하게 적어도 23초 또는 25초이다. 수동 혼합에 의한 상승 시간은 바람직하게, 35초 이하, 더욱 바람직하게, 33초 또는 31초 이하이다. 몇몇 바람직한 상승 시간은 26, 27, 28, 29, 및 30초이다.

상승 시간에 도달하였을 때, 포옴은 일반적으로 아직 굳어지지 않았고 여전히 점착성을, 예를 들어, 손의 터치(touch)에 대해 점착성을 나타낸다. 점착성-부재 시간은 조성물 A 및 조성물 B가 (예를 들어, 용기에서, 또는 혼합 헤드로부터 배출되어) 조합된 후 포옴이 터치에 대해 더 이상 점착성을 나타내지 않을 때까지의 시간의 양으로서 규정될 수 있다. 점착성-부재 시간에 도달한 직후에, 예를 들어, 시트에 직물을 접착시키거나 스폰지에 라이너를 접착시키는데 더 이상 실용적이지 않다.

특정 제조 공정을 위해 적합한 임의 점착성-부재 시간은 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 수동 혼합에 의한 점착성-부재 시간은 바람직하게, 적어도 26초, 더욱 바람직하게, 28초, 또는 30초이다. 수동 혼합에 의한 점착성-부재 시간은 바람직하게, 45초 이하, 더욱 바람직하게, 40초 또는 37초 이하이다. 몇몇 바람직한 점착성-부재 시간은 31, 32, 33, 34, 35, 및 36초이다.

본 발명은 또한, 조성물 A 및 조성물 B를 포함하는 키트를 포함한다. "키트(kit)"는, 조성물 A 및 조성물 B를 함께 사용하기 위해 이동시키는 방식으로 서로 결합되어 있는 것을 의미한다. 이에 따라, 키트는, 다른 것들 중에서, 조성물 A 및 조성물 B를 함유한 패키지(package); 및 조성물 A 및 조성물 B를 함유한 용기에 연결된 적용 디바이스(예를 들어, 분무 어플리케이터(spray applicator))를 포함한다.

실시예

본 발명의 일부 구현예들은 하기 실시예에서 기술될 것이며, 여기서, 모든 부 및 백분율은 달리 기술하지 않는 한 중량 기준이다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 조성물 A 및 조성물 B를 사용하여, P1 내지 P9로 지정된 9개의 상이한 폴리우레탄 포옴을 제조하였다. A1 및 B1을 조합함으로써 P1을 제조하였고, 다른 것들도 제조하였다. P7 내지 P9는 본 발명의 조성물 A를 사용한 것이며, P8 및 P9는 본 발명의 조성물 B를 사용한 것이다. 이에 따라, P8 및 P9는 본 발명의 조성물 A 및 본 발명의 조성물 B를 조합함으로써 제조된 본 발명의 폴리우레탄이다.

표 1

HYPOL JM 5002는 MDI-기반 예비폴리머로서, 8.5 내지 9.7% NCO; 25 C에서의 점도: 3200 cps를 갖는다. HYPOL JM 5005는 MDI-기반 예비폴리머로서, 4.5 내지 5.7% NCO; 25C에서의 점도: 8000 내지 20000 mPa-s를 갖는다. HYPOL 2002는 TDI-기반 예비폴리머로서, 6.30 내지 7.14% NCO; 25C에서의 점도: 16000 내지 21000 mPa-s를 갖는다. 이러한 제품들은 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능하다.

Specflex NE 414는 본 발명에 따른 MDI-기반 예비폴리머로서, 9% NCO; 25C에서의 점도: 5640 mPa-s를 갖는다. Specflex NK 925는 본 발명에 따른, 물, 가교제, 촉매 및 계면활성제를 포함하는 폴리우레탄 경화제이다. 두 제품 모두는 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능하다.

Dabco 8154는 블로킹된 3차 아민 촉매로서, 25C에서의 점도: 160 mPa-s를 갖는다. Dabco 33LV는 33% 트리에틸렌디아민 및 67% 디프로필렌 글리콜이다. Polycat 46은 금속-기반 삼량화 촉매, 에틸렌 글리콜 중 금속 아세테이트이다. 이러한 제품은 Air Products로부터 입수 가능하다.

Jeffcat DMDEE, 2,2-디모르폴리노디에틸에테르, 수분-경화 시스템에서 발포 또는 속경화를 위한 고비등 아민 촉매는 Hunstman으로부터 입수 가능하다.

상기 접착제를 8 g/sec(조성물 A) 및 7 g/sec(조성물 B)의 속도로 폴리우레탄 포옴(밀도 40 내지 45 ㎏/㎥를 갖는 톨루엔 디이소시아네이트) 상에 분무하였다. 자동차 시트 커버 직물을 접착제 위에 바로 놓고, 압력을 약 30초(26초 내지 32초) 동안 가하였다. 포옴을 이후에 수직 위치에 놓고, 5 파운드 중량을 직물의 상부 에지에 가하였다. 접착제가 적용될 때 중량을 60초 내에 가하였다. 30초 후에, 직물이 박리되는 거리를 측정하였다. 박리 시험(peel test)은 직물이 15 밀리리터 이하로 박리되는 경우에 통과된 것이다. 박리 시험은 직물이 15 밀리미터를 초과하여 박리되는 경우에 실패한 것이다.

포옴 P9는 박리 시험을 통과하였다.

Claims

조성물 A 및 조성물 B를 포함하는 키트(kit)로서,
조성물 A가 ASTM D455에 의해 25℃에서 7500 cPs 미만의 점도를 지니고, 15 중량% 내지 50 중량%의 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 45 중량% 내지 80 중량%의 적어도 70% 1차 에틸렌 옥사이드 함량을 갖는 폴리에테르 폴리올을 조합하는 것을 포함하는 공정에 의해 제조된 폴리우레탄 예비폴리머를 포함하며,
조성물 B가 적어도 50 중량%의 반응성 하이드록시 성분; 5 중량% 내지 15 중량%의 촉매; 27 중량% 이하의 가교제; 및 15 중량% 이하의 계면활성제를 포함하는, 키트.
폴리우레탄 조성물을 제조하는 방법으로서,
ASTM D455에 의해 25℃에서 7500 cPs 미만의 점도를 지니고, 15 중량% 내지 50 중량%의 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 45 중량% 내지 80 중량%의 적어도 70% 1차 에틸렌 옥사이드 함량을 갖는 폴리에테르 폴리올을 조합하는 것을 포함하는 공정에 의해 제조된 폴리우레탄 예비폴리머를 포함하는 조성물 A를 수득하는 단계;
적어도 50 중량%의 반응성 하이드록시 성분, 27 중량% 이하의 가교제, 5 중량% 내지 15 중량%의 촉매, 및 15 중량% 이하의 계면활성제를 포함하는 조성물 B를 수득하는 단계; 및
조성물 A와 조성물 B를 조합하는 단계를 포함하는, 폴리우레탄 조성물을 제조하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 조성물 A가 ASTM D 5155에 의해 6 내지 14의 NCO 함량을 갖는, 키트 또는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물 A가 ASTM D 455에 의해 25℃에서 3500 내지 7500 cPs의 점도를 갖는, 키트 또는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물 A 대 조성물 B의 중량비가 6:9 내지 10:5의 범위인, 키트 또는 방법.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조합이 동시에, 조성물 A를 분무시키는 것 및 조성물 B를 분무시키는 것을 포함하는, 방법.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물 B와 조합하기 전에 조성물 A를 65℃ 내지 85℃ 범위의 온도까지 가열시킴으로써 조성물 A의 점도를 낮추는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 표면에 조성물 A와 조성물 B의 조합물을 적용하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제2항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된, 폴리우레탄 조성물.
제9항에 있어서, 35 내지 65 ㎏/㎥의 밀도를 갖는, 폴리우레탄 조성물.