KR20180026448A - 폴리우레탄에 관련된 개선 - Google Patents

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Abstract

가요성 폴리우레탄 포옴을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은 상기 폴리우레탄 포옴을 제공하기 위해 폴리에테르 폴리올을 포옴-형성 반응물과 반응시키는 단계를 포함하고, 여기서 상기 폴리에테르 폴리올은 적어도 50 ppm의 잠재적 알데하이드 함량을 포함하고/하거나, 상기 폴리에테르 폴리올은 적어도 200 ppm의 유리 알데하이드 함량을 포함하는 알킬렌 옥사이드의 개환 중합으로부터 얻어질 수 있다. 본 방법에 의해 얻어질 수 있는 포옴, 및 폴리에테르 폴리올의 용도가 또한 개시된다.

Description

폴리우레탄에 관련된 개선
본 발명은 가요성 폴리우레탄 포옴에 관한 것이다. 특히, 배타적이지 않지만, 본 발명은 폴리우레탄 포옴을 제조하는 방법, 이로써 얻을 수 있는 포옴 및 가요성 폴리우레탄 포옴의 제조에서 폴리에테르 폴리올의 용도에 관한 것이다.
가요성 폴리우레탄 (PU) 포옴은 다수의 산업 및 소비자 적용에서 광범위한 용도가 밝혀졌다. 이 인기도는 그것의 광범위한 기계적 특성과 쉽게 제조될 수 있는 능력에 기인한다. 주요 응용 분야는 자동차 및 항공기 산업, 겉천이 씌워진 씌운 가구 및 기술 물품이다. 예를 들면, 전체 포옴 시트, 시트용 최상부 패드 및 등과 머리용 구속물 모두는 가요성 폴리우레탄 포옴으로 만들어졌으며 자동차 및 비행기에서 널리 사용된다. 다른 용도는 카페트 백킹, 침구 및 매트리스로서 가요성 폴리우레탄 포옴, 오토바이용 발포성 시트 안장, 차체와 그것의 조명 사이의 가스킷, 소음과 진동을 줄이기 위한 엔진용 공기 필터와 자동차 부품 및 엔진 부품 상의 절연층의 립 씰을 포함한다. 가요성 폴리우레탄 포옴은 요망된 용도에 따라 다양한 물리적 특성을 가질 수 있다.
당해 분야의 숙련가에게 잘 알려진 바와 같이, 폴리우레탄은 하이드록실 (-OH) 기와 이소시아네이트 (-N=C=O) 기의 반응으로부터 형성된다. 폴리우레탄 생산의 가장 흔한 방법은 폴리에테르 폴리올과 이소시아네이트의 반응을 통해서이다. 가교결합제, 발포제, 촉매 및 다른 첨가제가 또한 필요에 따라 폴리우레탄 제형에 포함될 수 있다.
가요성 폴리우레탄의 생산에 사용된 폴리에테르 폴리올은 전형적으로 알킬렌 옥사이드 (예컨대, 예를 들면, 프로필렌 옥사이드 (PO) 및/또는 에틸렌 옥사이드 (EO)) 및 다양한 개시제 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 수크로오스 및/또는 소르비톨로부터 유래된다. 폴리에테르 폴리올의 생산을 위한 공지된 공정은 알칼리 금속 촉매의 존재에서 알킬렌 옥사이드의 개환 중합 및 복합체 금속 시아나이드 착물 촉매의 존재에서 알킬렌 옥사이드의 개환 중합을 포함한다.
일부 적용을 위해, 가요성 폴리우레탄 포옴의 영구압축변형률 특성이 특히 중요하다. 물질의 영구압축변형률은 (이것에 적용된) 힘이 제거될 때 남아 있는 영구적 변형이다.
영구압축변형률은 습식 또는 건식 조건하에서 측정될 수 있다. 포옴에서 습성 및 건성 영구압축변형률 특성의 측정은 아래에 상세히 기재되어 있다. 이러한 측정에서 0의 영구압축변형률 값은 영구압축변형률 시험 후 포옴이 더 이상 압축되지 않는다 (즉, 포옴이 그것의 압축 이전 높이로 완전히 이완되었다)는 것을 의미한다. 증가하는 영구압축변형률 값은 압축 시험의 완료 후 점점 더 압축되어 지는 포옴과 관련이 있다.
유익하게는 낮은 습성 및/또는 건조 영구압축변형률을 나타내는 가요성 폴리우레탄 포옴을 갖는 것이 특히 바람직할 수 있다. 낮은 영구압축변형률이 특히 중요한 적용의 예에는 좌석, 특히 자동차 좌석 및 침구를 포함한다. 낮은 영구압축변형률은 포옴 블록이 압축되어 목적지로 소송된 후 그 다음 추가 가공 또는 판매되기 전에 압축 해제되는 포옴 블록의 수송에 대해 또한 바람직하다.
유익하게는 낮은 습성 및/또는 건조 영구압축변형률을 나타내는 가요성 폴리우레탄 포옴을 생산하기 위한 다양한 접근법이 당해 기술에 공지되어 있다. 가장 흔한 접근법은 포옴 제형에 첨가제를 부가하는 것이다. 대안적으로 포옴 제조자는 영구압축변형률을 개선하는데 어느 정도까지 도움이 되는, 포옴 블록을 얻는 다양한 방법 (셀 개방 제제, 폴리머 폴리올 및 포옴의 기계적 분쇄)을 채용한다.
본 발명의 목적은 유익하게는 낮은 습성 및/또는 건조 영구압축변형률을 나타내는 가요성 폴리우레탄 포옴을 제공하고 및/또는 이러한 포옴을 효율적으로 및/또는 저비용으로 제공하는 것이다.
폴리에테르 폴리올에 특정 알데하이드산 종의 존재는 상기 폴리에테르 폴리올로부터 가요성 폴리우레탄 (PU) 포옴을 제조할 때 유리한 영구압축변형률 특성으로 이어질 수 있다는 것이 이제 밝혀졌다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 가요성 폴리우레탄 포옴을 제조하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 상기 폴리우레탄 포옴을 제공하기 위해 폴리에테르 폴리올을 포옴-형성 반응물과 반응시키는 단계를 포함하고, 여기서 상기 폴리에테르 폴리올은 적어도 백만 중량당 50 부 (ppm)의 잠재적 알데하이드 함량을 포함하고 및/또는 상기 폴리에테르 폴리올은 적어도 백만 중량당 200 부 (ppm)의 유리 알데하이드 함량을 포함하는 알킬렌 옥사이드의 개환 중합으로부터 얻어질 수 있다.
또한, 제2 측면으로부터, 본 발명은 본 발명의 제1 측면의 방법에 의해 얻어질 수 있는 폴리우레탄 포옴을 제공한다. 한층 더, 제3 측면으로부터, 본 발명은 그와 같은 폴리우레탄 포옴을 포함하는 형상화된 물품을 제공한다.
제4 측면으로부터, 본 발명은 얻어진 포옴의 영구압축변형률에 영향을 미치는, 특히 감소하는 목적을 위해 가요성 폴리우레탄 포옴의 제조에, 적어도 50 ppm의 잠재적 알데하이드 함량을 포함하고 및/또는 적어도 200 ppm의 유리 알데하이드 함량을 포함하는 알킬렌 옥사이드의 개환 중합으로부터 얻어질 수 있는 폴리에테르 폴리올의 사용을 제공한다. 영구압축변형률은 적합하게 습성 영구압축변형률 또는 건조 영구압축변형률일 수 있다. 용도는, 예를 들면, 본 명세서에 한정된 또는 기재된 임의의 포옴 제조 공정에 따를 수 있다.
폴리에테르 폴리올의 전체 알데하이드 함량은 유리 알데하이드 함량, 및/또는 폴리에테르 폴리올의 결합된 모이어티로부터 유리되어 이용가능한 잠재적 알데하이드 함량으로 구성된다는 것이 본 명세서에서 이해된다. 알데하이드는 알데하이드 작용기 (-CHO)를 함유하는 화합물이다.
잠재적 알데하이드 함량은 폴리에테르 폴리올 폴리머 구조에 편입된 알데하이드 전구체 모이어티로부터 방출되어 이용가능한 알데하이드 함량이다. 예를 들면, 잠재적 알데하이드 함량은 유리 알데하이드, 또는 이들의 마스킹된 버전 (예컨대 같은 자리 디올 예를 들면 -C(OH)2-), 또는 그것의 유도체 예컨대 헤미아세탈 예를 들면 -COR(OR')-)과 폴리에테르 폴리올의 반응에 의해 편입될 수 있다. 폴리에테르 폴리올의 알코올 기는 알데하이드 작용기 (또는 이들의 마스킹된 버전)와 반응하여 불안정성 화학 결합을 형성할 수 있다. 이러한 불안정성 화학 결합은 에테르 및/또는 에스테르 결합을 포함할 수 있다. 그러나, 잠재적 알데하이드 함량은 다른 수단에 의해 폴리에테르 폴리올 구조 안으로 편입된 전구체 모이어티로부터 이용가능할 수 있다는 것이 가능하다.
모든 알데하이드 함량은 폴리에테르 폴리올의 총 중량을 기준으로 알데하이드의 중량에 의해 측정된다.
선행기술 편견과는 달리, 적어도 50 ppm의 잠재적 알데하이드 함량을 포함하고 및/또는 적어도 200 ppm의 유리 알데하이드 함량을 포함하는 알킬렌 옥사이드의 개환 중합으로부터 얻어질 수 있는 폴리에테르 폴리올은 폴리우레탄 포옴의 관점에서 특정한 이점을 제공한다는 것이 밝혀졌다.
구체적으로, 이러한 폴리에테르 폴리올로부터 제조된 폴리우레탄 포옴은 유익하게는 낮은 습성 및/또는 건조 영구압축변형률 특성을 나타내는 것이 밝혀졌다.
알데하이드 함량은 단지 소량으로 요구된다. 선행기술에서, 이것은 해로운 것으로 간주되기 때문에, 폴리에테르 폴리올 또는 알킬렌 옥사이드 전구체에서 알데하이드 함량을 감소시키는 작용이 일반적으로 취해졌다. 알데하이드 함량이 놀랍게도 이로울 수 있다는 것이 이제 밝혀졌다. 폴리우레탄 포옴을 제조하는 전반적인 방법, 및 이러한 방법을 위한 기재가 따라서 간소화될 수 있고 더 효과적으로 될 수 있다. 예를 들면, 폴리에테르 폴리올 생산 동안, 및/또는 알킬렌 옥사이드 생산 동안 1종 이상의 알데하이드 스트립핑 또는 정제 단계가 생략될 수 있다.
폴리에테르 폴리올의 잠재적 알데하이드 함량은, 예를 들면 이하에서 "측정 기술" 부문에서 기재된 바와 같이, 산성 조건 (예를 들면 pH 3 아래), 특히 강산으로, 더욱 특히 인산하에서 폴리에테르 폴리올의 결합된 모이어티로부터 알데하이드를 유리한 후, 예를 들면 이하에서 "측정 기술"에서 기재된 바와 같이, 화염 이온화 검출을 갖는 모세관 기체 크로마토그래피에 의해 결정될 수 있다. 잠재적 알데하이드 함량을 결정하기 위해 폴리에테르 폴리올의 결합된 모이어티로부터 알데하이드를 유리한 후 결정된 잠재적 알데하이드 함량과 유리 알데하이드 함량의 합으로부터 유리 알데하이드 함량을 차감하는 것이 필요할 수 있다. 대안적으로, 유리 알데하이드 함량은 잠재적 알데하이드 함량이 결정되기 전 폴리올로부터 박리될 수 있다.
폴리에테르 폴리올의 잠재적 알데하이드 함량은 폴리에테르 폴리올 내 결합된 모이어티로부터 이용가능한 1종 이상의 알데하이드 (즉 상기 산성 조건 하에서 유리된 알데하이드)를 포함하거나 이로 구성되도록 취해질 수 있다. 잠재적 알데하이드 함량은 필연적으로 폴리에테르 폴리올의 총 잠재적 알데하이드 함량을 나타내지는 않는다. 그러나, 본 발명의 일부 구현예에서, 잠재적 알데하이드 함량은 폴리에테르 폴리올 내 결합된 모이어티로부터 이용가능한 모든 알데하이드로 구성되는데, 즉 잠재적 알데하이드 함량은 폴리에테르 폴리올의 총 잠재적 알데하이드 함량이다.
잠재적 알데하이드 함량은, 예를 들면, 상기 산성 조건 하에서 폴리에테르 폴리올로부터 유리된 선형, 분지형 또는 환형 알데하이드를 포함하거나 이로 구성되도록 취해질 수 있다. 적합하게, 잠재적 알데하이드 함량은 2 내지 12개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 6개의 탄소 원자, 그리고 가장 바람직하게는 2 또는 3 탄소 원자를 함유하는 1종 이상의 알데하이드를 포함하거나 이로 구성될 수 있다. 잠재적 알데하이드 함량은 선택적으로 복수의 알데하이드 작용기를 갖는 알데하이드를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 잠재적 알데하이드 함량은 상기 산성 조건 하에서 폴리에테르 폴리올로부터 유리된 프로피온알데하이드 (PA) 및 아세트알데하이드 (AA)를 포함하거나 이로 구성될 수 있다. 일 구현예에서, 잠재적 알데하이드 함량은 상기 산성 조건 하에서 폴리에테르 폴리올로부터 유리된 PA를 포함하거나 이로 구성될 수 있다. 일 구현예에서, 알데하이드 함량은 상기 산성 조건 하에서 폴리에테르 폴리올로부터 유리된 AA를 포함하거나 이로 구성될 수 있다.
잠재적 알데하이드 함량, 선택적으로 총 잠재적 알데하이드 함량은 폴리에테르 폴리올의 총 중량을 기준으로 적어도 50　ppm이다. 적합하게, 잠재적 알데하이드 함량, 선택적으로 총 잠재적 알데하이드 함량은 폴리에테르 폴리올의 총 중량을 기준으로 적어도 75 ppm, 특히 적어도 100 ppm, 또는 적어도 150 ppm이다.
일 구현예에서, 잠재적 알데하이드 함량, 선택적으로 총 잠재적 알데하이드 함량은 폴리에테르 폴리올의 총 중량을 기준으로 최대 200 ppm, 최대 300 ppm, 최대 500 ppm, 최대 1000 ppm, 최대 2000 ppm, 또는 최대 5000 ppm이다.
일 구현예에서, 잠재적 알데하이드 함량, 선택적으로 총 잠재적 알데하이드 함량은 50 내지 500 ppm의 범위, 100 내지 300　ppm의 범위, 또는 150 내지 250 ppm의 범위이다.
일 구현예에서, 잠재적 알데하이드 함량, 선택적으로 총 잠재적 알데하이드 함량은 50 내지 500 ppm PA, 특히 100 내지 300 ppm PA를 포함하거나 이로 구성될 수 있다.
일 구현예에서, 잠재적 알데하이드 함량, 선택적으로 총 알데하이드 함량은 1 내지 200 ppm AA, 특히 5 내지 50 ppm AA를 포함하거나 이로 구성될 수 있다.
폴리에테르 폴리올은 선택적으로 유리 알데하이드 함량을 포함할 수 있다. 폴리에테르 폴리올의 유리 알데하이드 함량은 폴리에테르 폴리올 내 1종 이상의 알데하이드를 포함하거나 이로 구성되도록 취해질 수 있다. 이러한 알데하이드는 적합하게는 잠재적 알데하이드 함량에 관해 상기에 기재된 바와 같다. 유리 알데하이드 함량은 필연적으로 폴리에테르 폴리올의 총 유리 알데하이드 함량을 나타내지는 않는다. 그러나, 본 발명의 일부 구현예에서, 유리 알데하이드 함량은 폴리에테르 폴리올 내 모든 유리 알데하이드로 구성되는데, 즉 유리 알데하이드 함량은 폴리에테르 폴리올의 총 유리 알데하이드 함량이다.
폴리에테르 폴리올의 유리 알데하이드 함량은, 예를 들면 산 처리는 없지만 이하에서 "측정 기술" 부문에 기재된 바와 같이, 화염 이온화 검출을 갖는 모세관 기체 크로마토그래피에 의해 결정될 수 있다.
일 구현예에서 폴리올의 유리 알데하이드 함량, 선택적으로 폴리올의 총 유리 알데하이드 함량은 최대 100 ppm, 특히 최대 75 ppm, 바람직하게는 최대 50 ppm, 예컨대 최대 10 ppm이다. 일부 구현예에서, 폴리올의 유리 알데하이드 함량, 선택적으로 폴리올의 총 유리 알데하이드 함량은 적어도 0.1 ppm, 예컨대 적어도 0.2 ppm, 특히 적어도 1 ppm이다.
본 방법에서 제조되어 지는 폴리우레탄 포옴은 적합하게는 슬랩재 공정에 의해 제조된 가요성 폴리우레탄 포옴이다. 가요성 폴리우레탄 포옴을 제조하기에 적합한 폴리에테르 폴리올은 상대적으로 높은 수 평균 분자량 (예를 들면 2500 내지 10000 달톤, 바람직하게는 2700 내지 4000 달톤, 가장 바람직하게는 2800 내지 3500 달톤의 범위) 및 상대적으로 낮은 명목 작용기 (Fn) (예를 들면 2 내지 4의 범위, 바람직하게는 2 내지 3.5의 범위, 가장 바람직하게는 2.5 내지 3의 범위)를 가지는 경향이 있다.
PO 및/또는 EO 기반 폴리에테르 폴리올의 하이드록실 값 (OH-값, ASTM D 4274D)은 적합하게 15 내지 150mg KOH/g의 범위, 보다 적합하게 20 내지 75mg KOH/g의 범위, 특히 32 내지 64mg KOH/g의 범위일 수 있다.
일 구현예에서, 폴리에테르 폴리올은 촉매의 존재에서 알킬렌 옥사이드의 개환 중합을 포함하는 공정에 의해 수득될 수 있다. 적합하게, 폴리에테르 폴리올은 알킬렌 옥사이드의 중합을 수행하기 위해, 촉매의 존재에서, PO 및/또는 EO와 복수의 활성 수소 원자를 갖는 개시제 (출발제)를 반응시키는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조될 수 있다.
알킬렌 옥사이드는 (a) 알킬렌 옥사이드를 함유하는 반응 혼합물을 생성하기 위해 알켄을 적합한 산화제와 반응시키는 단계, (b) 단계 (a)에서 수득된 반응 혼합물로부터 습성 조물질 알킬렌 옥사이드를 분리하는 단계, 및 선택적으로 (c) 건조 조물질 알킬렌 옥사이드를 얻기 위해 적어도 1종의 증류 처리에 의해 습성 조물질 알킬렌 옥사이드로부터 물을 제거하는 단계를 포함하는 공정에서 일반적으로 생산된다.
단계 (b)는 일반적으로 (b1) 반응 혼합물로부터 미반응된 알켄을 제거하는 단계, 및 (b2) 적어도 1종의 증류 처리에 의해 단계 (b1)에서 수득된 혼합물로부터 습성 조물질 알킬렌 옥사이드를 분리하는 단계로 구성된다.
이렇게 수득된 습식 또는 건식 조물질 알킬렌 옥사이드는 본 명세서에서 조물질 알킬렌 옥사이드로 추가로 언급되는 것으로, 알킬렌 옥사이드에 근접한 비점을 가지고 및/또는 알킬렌 옥사이드와 공비 혼합물을 형성하는 미세한 양의 부산물을 여전히 함유한다. 이러한 불순물은 알데하이드, 예컨대 낮은 비점 알데하이드 PA 및/또는 AA를 포함한다.
알킬렌 옥사이드 유도체의 제조로부터 유래하는 50 내지 100 ppmw의 범위로 불순물의 극소량으로의 존재조차도 DE-A-101,43,195에 언급된 바와 같은 폴리에테르 폴리올의 제조에 바람직하지 않은 것으로 간주된다. 또한, 조물질 알킬렌 옥사이드가 종래의 염기-촉매화된 폴리올 제조에 이용되는 경우, 수득된 폴리에테르 폴리올은 일반적으로 불포화된 구조에서 낮은 명목 작용기 및 높은 함량을 나타낸다. 이것은 폴리우레탄 포옴의 제조에 사용하기에는 적합하지 않게 한다는 것으로 이해된다.
일반적으로, 99.99중량 % 초과의 알킬렌 옥사이드 함량을 갖는 단지 실질적으로 정제된 알킬렌 옥사이드 (더욱이 본 명세서에서는 일명 순수한 알킬렌 옥사이드)는 알킬렌 옥사이드 유도체의 제조에 만족스러운 것으로 일반적으로 간주된다. 그러나, 상기 공정의 단계 (b) 및 선택적인 단계 (c)에 유용한 증류 장치에서, 알킬렌 옥사이드의 불충분한 분리 능력 또는 허용될 수 없는 손실에 기인하여 오염물질은 요망된 수준으로 알킬렌 옥사이드로부터 제거될 수 없다.
따라서, 순수한 알킬렌 옥사이드는 일반적으로 단계 (b) 또는 (c)로부터 수득된 조물질 알킬렌 옥사이드를 추가 정제 처리 (d)로 제공함으로써 조물질 알킬렌 옥사이드로부터 제조된다.
추가 정제 (d)는 일반적으로 단계 (a)에서 유래하는 불순물의 제거가 특히 어렵기 때문에 다중 처리 단계를 포함한다. 이 추가 정제는 복잡한 설비를 필요로 하고, EP-A-0,755,716, US-A-3,578,568 및 WO 02/070497에 설명된 바와 같이, 알킬렌 옥사이드의 요망되지 않는 취급을 수반할 뿐만 아니라 다량의 에너지를 소비한다. 정제 처리는 정제된 알킬렌 옥사이드에서 고분자량의 폴리 (알킬렌 옥사이드)를 생성할 수 있는데, 이는 US-A-4,692,535 및 WO-A-02/070497에 기재된 바와 같이 수득된 알킬렌 옥사이드로부터 제조된 폴리에테르 폴리올에 관한 적용 문제를 야기하는 것으로 공지되어 있다. 따라서, 폴리에테르 폴리올의 제조를 위한 순수한 알킬렌 옥사이드는 일반적으로 그것의 제조로부터 유래하는 불순물뿐만 아니라 정제 처리 자체 동안에 생성되는 불순물을 제거하도록 처리된다.
일 구현예에서, 본 발명에 유용한 폴리에테르 폴리올은 적어도 200 ppm의 유리 알데하이드 함량을 포함하는 알킬렌 옥사이드의 개환 중합으로부터 얻을 수 있다.
유용하고 사실상 유리한 폴리우레탄 포옴은, 예를 들면 상기에 기재된 바와 같이, 예를 들면 습성 또는 조물질 알킬렌 옥사이드로부터 유래된 폴리에테르 폴리올일 수 있는, 그와 같은 폴리에테르 폴리올로부터 제조될 수 있다는 것은 예기치 못한 것이다.
알킬렌 옥사이드 내 유리 알데하이드 함량은 폴리에테르 폴리올을 제조하는데 사용된 알킬렌 옥사이드의 총 중량을 기준으로 하며, 화염 이온화 검출 ("상부공간 GC")을 갖는 상부공간 모세관 기체 크로마토그래피에 의해 측정될 수 있다. 그와 같은 공정에 적당한 조건은 예를 들면 이하의 표 1에 제시되어 있다. 보정은 공지된 알데하이드 농도를 갖는 샘플을 사용하여 수행될 수 있다.
알킬렌 옥사이드의 유리 알데하이드 함량은 알킬렌 옥사이드에 유리된 1종 이상의 알데하이드를 포함하거나 이로 구성될 수 있다. 유리 알데하이드 함량은 필연적으로 알킬렌 옥사이드의 총 알데하이드 함량을 나타내지는 않는다. 그러나, 본 발명의 일부 구현예에서, 유리 알데하이드 함량은 폴리에테르 폴리올 내 유리된 모든 알데하이드로 구성되는데, 즉 유리 알데하이드 함량은 폴리에테르 폴리올의 총 유리 알데하이드 함량이다.
일 구현예에서, 알킬렌 옥사이드의 유리 알데하이드 함량, 선택적으로 총 유리 알데하이드 함량은 적어도 300 ppm, 적합하게 적어도 400 ppm 또는 더욱이 적어도 500 ppm의 양으로 존재한다.
일 구현예에서, 알킬렌 옥사이드의 유리 알데하이드 함량, 선택적으로 총 유리 알데하이드 함량은 최대 750 ppm, 최대 최대 2000 ppm, 최대 5000 ppm, 최대 7000 ppm, 또는 최대 10000 ppm의 양으로 존재한다.
일 구현예에서, 유리 알데하이드 함량, 선택적으로 총 유리 알데하이드 함량은 800 내지 6000　ppm의 범위인 양으로 알킬렌 옥사이드에 존재한다.
일 구현예에서, 알킬렌 옥사이드의 유리 알데하이드 함량, 선택적으로 총 유리 알데하이드 함량은 500 내지 3000　ppm의 범위인 양으로 PA, 및/또는 200 내지 3000　ppm의 범위인 양으로 AA를 포함하거나 이로 구성될 수 있다.
일 구현예에서, 알킬렌 옥사이드의 유리 알데하이드 함량, 선택적으로 총 유리 알데하이드 함량은 300 내지 1000　ppm의 범위인 양으로 PA, 및/또는 5 내지 100　ppm의 범위인 양으로 AA를 포함하거나 이로 구성될 수 있다.
일 구현예에서, 폴리에테르 폴리올은 조물질 알킬렌 옥사이드로부터, 그리고 특히 조물질 PO 및/또는 EO로부터 얻어질 수 있다.
알킬렌 옥사이드는 "습성" 또는 "건조"일 수 있다. 일 구현예에서, 알킬렌 옥사이드는 500 내지 5000 ppm의 범위, 예컨대 750 내지 3000 ppm의 범위인 양으로 물을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 알킬렌 옥사이드는, 있다면, 1 내지 200 ppm의 범위, 예컨대 10 내지 100 ppm의 범위인 양으로 물을 포함한다.
PO 및 EO 모이어티가 폴리에테르 폴리올에 존재하는 경우 이들은 바람직하게는 무작위로 공중합될 수 있다.
폴리에테르 폴리올을 제공하기 위한 개환 중합은 복합체 금속 시아나이드 착물 촉매의 존재 및/또는 알칼리 금속 촉매의 존재에서 수행될 수 있다.
PO 기반 폴리에테르 폴리올을 생산하기 위한 복합체 금속 시아나이드 착물 촉매가 당해 기술에 공지되어 있다. 복합체 금속 시아나이드 착물 촉매는 빈번하게 또한 이중 금속 시아나이드 (DMC) 촉매로 언급된다. 복합체 금속 시아나이드 착물 촉매는 전형적으로 하기 식 (1)에 의해 표시된다:
Figure pct00001
여기서 각각의 M1 및 M2은 금속이고, X는 할로겐 원자이고, R은 유기 리간드이고, 그리고 각각의 a, b, c, d, e, f, g, h 및 i는 금속의 원자 균형, 배위되는 유기 리간드의 수, 등에 의존하여 가변성인 수이다.
상기 식 (1)에서, M1은 바람직하게는 Zn(II) 또는 Fe(II)로부터 선택된 금속이다. 상기 식에서, M2는 바람직하게는 Co(III) 또는 Fe(III)로부터 선택된 금속이다. 그러나, 당해 기술에서 공지되어 있는 바와 같이, 다른 금속 및 산화 상태 또한 사용될 수 있다
상기 식 (1)에서, R은 유기 리간드이고 그리고 바람직하게는 알코올, 에테르, 케톤, 에스테르, 아민 및 아미드로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물이다. 그와 같은 유기 리간드로서, 수용성인 것이 사용될 수 있다. 구체적으로, tert-부틸 알코올, n-부틸 알코올, 이소-부틸 알코올, tert-펜틸 알코올, 이소펜틸 알코올, N, N-디메틸 아세트아미드, 글라임 (에틸렌 글리콜 디메틸 에테르), 디글라임 (디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르), 트리글라임 (트리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르), 에틸렌 글리콜 모노-tert-부틸에테르, 이소-프로필 알코올 및 디옥산으로부터 선택된 1종 이상의 화합물이 유기 리간드(들)로서 사용될 수 있다. 디옥산은 1,4-디옥산 또는 1,3-디옥산일 수 있고 바람직하게는 1,4-디옥산이다. 가장 바람직하게는, 복합체 금속 시아나이드 착물 촉매에서 유기 리간드 또는 유기 리간드 중 하나는 tert-부틸 알코올이다. 또한, 알코올 유기 리간드로서, 폴리올, 바람직하게는 폴리에테르 폴리올이 사용될 수 있다. 더 바람직하게는, 500 내지 2,500 달톤, 바람직하게는 800 내지 2,200 달톤의 범위인 수 평균 분자량을 갖는 폴리 (프로필렌 글리콜)이 유기 리간드 또는 유기 리간드 중 하나로서 사용될 수 있다. 가장 바람직하게는, 이러한 폴리(프로필렌 글리콜)은 유기 리간드로 tert-부틸 알코올과 조합하여 사용된다. 복합체 금속 시아나이드 착물 촉매는 공지된 생산 방법에 의해 생산될 수 있다.
그와 같은 방법에 의해 수득된 반응 생성물은 세정되고 그 다음 여과되어 질 수 있고 그리고 이로써 수득된 케이크 (고형 성분)는 건조되어 복합체 금속 시아나이드 착물 촉매를 분말 형태로 제조될 수 있다. 대안적으로, 반응 생성물을 세정한 후 유기 리간드 및 복합체 금속 시아나이드 착물 촉매를 함유하는 수용액은 폴리에테르 폴리올에 분산될 수 있고, 그리고 그 다음, 과잉량의 물 및 유기 리간드는 복합체 금속 시아나이드 착물 촉매를 슬러리 형태로 제조하기 위해 증류되어 질 수 있다. 이러한 분산 폴리올로는 폴리에테르 폴리올이 사용될 수 있다. 폴리에테르 폴리올은 바람직하게는 알칼리 촉매 또는 양이온성 촉매의 존재에서 다가 알코올 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리메틸올 프로판 또는 글리세롤과 알킬렌 옥사이드의 개환 중합에 의해 얻어질 수 있는 2 내지 12 하이드록실 기 및 300 내지 5,000 달톤의 수 평균 분자량을 갖는 폴리에테르 폴리올이다. 그와 같은 폴리에테르 폴리올은 또한 슬러리 형태인 복합체 금속 시아나이드 착물 촉매를 사용하여 폴리에테르 폴리올을 후속적으로 생산할 때 개시제로서 사용될 수 있다.
이러한 분산 폴리올에서 하이드록실 기의 수는 바람직하게는 2 내지 8, 특히 바람직하게는 2 내지 3이다. 상기 분산 폴리올을 제조하기 위해 사용되는 알킬렌 옥사이드는 프로필렌 옥사이드, 1,2-부틸렌 옥사이드, 2,3-부틸렌 옥사이드, 에피클로로히드린, 옥세탄 또는 테트라하이드로푸란일 수 있다. 이들은 이들 중 2종 이상의 혼합물로 조합하여 사용될 수 있다. 프로필렌 옥사이드 및/또는 에틸렌 옥사이드가 바람직하다. 가장 바람직하게는, 상기 분산 폴리올은 500 내지 1,500 달톤의 수 평균 분자량을 갖는 폴리 (프로필렌 글리콜)이다.
일 구현예에서, 개시제는 디올, 트리올, 폴리에테르 폴리올 또는 이들의 혼합물이다. 개시제로서, 2 내지 12 하이드록실 기의 다가 알코올 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리메틸올 프로판 또는 글리세롤, 또는 폴리에테르 모노올 또는 폴리에테르 폴리올 (중간 개시제)이 사용될 수 있다. 적합하게, 알칼리 촉매 또는 양이온성 촉매의 존재에서 상기 언급된 다가 알코올과 알킬렌 옥사이드의 개환 중합에 의해 얻어질 수 있는, 2 내지 12 하이드록실 기 및 300 내지 1,000 달톤의 수 평균 분자량을 갖는 폴리에테르 모노올 또는 중간 개시제가 사용될 수 있다. 상기 언급된 다가 알코올에서 하이드록실 기의 수는 바람직하게는 2 내지 8, 특히 바람직하게는 2 또는 3이다. 가장 바람직하게는, 프로필렌 글리콜 (MPG), 글리세롤 또는 양자의 조합이 개시제로 사용된다.
개시제는 알킬렌 옥사이드의 중합을 수행하기 위해 알킬렌 옥사이드 및/또는 촉매와 함께 반응기에 계속해서 도입될 수 있다. 그와 같은 경우에 개시제로서, 저분자량을 갖는 다가 알코올이 사용될 수 있다. 저분자량을 갖는 그와 같은 다가 알코올로서, 최대 400의 분자량을 갖는 다가 알코올, 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리메틸올 프로판 또는 글리세롤이 사용될 수 있다. 또한 그와 같은 경우에, 가장 바람직하게는, 프로필렌 글리콜 (MPG), 에틸렌 글리콜 (MEG), 디에틸렌 글리콜 (DEG), 글리세롤 또는 이들의 조합이 개시제로 사용된다.
대안적으로, PO 및/또는 EO 기반 폴리에테르 폴리올을 제조하기 위해 배치 방법이 사용될 수 있다. 이러한 배치 방법은, 당해 기술에서 공지되어 있는 바와 같이, 복합체 금속 시아나이드 촉매의 존재에서 또는 알칼리-금속 촉매, 예를 들면 KOH의 존재에서 수행될 수 있다.
복합체 금속 시아나이드 촉매화된 중합은 일반적으로 알칼리-금속 촉매화된 중합보다 더 낮은 분자량 화합물 (특히 저분자량 모노올)을 생산하는 경향이 있다.
상기 폴리에테르 폴리올은 유익하게는 폴리우레탄 포옴을 제조하기 위해 사용된 폴리에테르 폴리올 단독일 수 있다. 따라서 포옴은 폴리에테르 폴리올 및 포옴-형성 반응물을 구성하는 반응물 혼합물로부터 제조될 수 있다. 그러나, 폴리에테르 폴리올은 또한, 당해 기술에서 공지되어 있는 바와 같이 1종 이상의 다른 폴리에테르 폴리올과 함께 사용될 수 있다. 습성 및/또는 건조 영구압축변형률에서 상당한 이점을 제공하기 위해, 상기 폴리에테르 폴리올은 바람직하게는 폴리우레탄 포옴을 제조하기 위해 사용된 폴리에테르 폴리올 전체 양의 적어도 50% w/w, 바람직하게는 적어도 70% w/w, 더 바람직하게는 적어도 95% w/w를 구성할 수 있다.
당해 기술에서 공지된 바와 같이, 포옴-형성 반응물은 전형적으로 발포제의 존재에서 폴리이소시아네이트를 포함할 것이다.
폴리이소시아네이트는 예를 들면 방향족 폴리이소시아네이트 예컨대 톨릴렌 디이소시아네이트 (TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트 또는 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트, 지방족 폴리이소시아네이트 예컨대 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 자일렌 디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트, 라이신 디이소시아네이트 또는 테트라메틸크실릴렌 디이소시아네이트, 지환족 폴리이소시아네이트 예컨대 이소포론 디이소시아네이트, 또는 이들의 변형된 생성물일 수 있다. 예를 들면, 폴리이소시아네이트는 80 % w/w의 2,4-톨릴렌 디이소시아네이트 및 20 % w/w의 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트의 혼합물이고, 그 혼합물은 "TDI-80"으로 시판되고 있다.
본 발명의 폴리우레탄 제조 공정에서, 폴리이소시아네이트 내 이소시아네이트 (NCO) 기 대 폴리에테르 폴리올 및 임의의 물 내 하이드록실 (OH) 기의 몰비는 최종 폴리우레탄 포옴이 유리 말단 NCO 기를 함유하지 않도록 될 수 있다.
상기 NCO/OH의 몰비는 바람직하게는 0.7/1 내지 1.5/1이다. 1/1의 NCO/OH의 몰비는 이소시아네이트 지수 100에 상응한다.
본 발명의 폴리우레탄 포옴을 제조하기 위해 사용된 발포제의 유형은 중요하지 않다. 예를 들면, 적합한 발포제는 물, 아세톤, 가스성 또는 액체 이산화탄소, 할로겐화된 탄화수소 예컨대 메틸렌 염화물, 지방족 알칸 및 지환족 알칸을 포함한다. 완전히 염소화된, 불소화된 알칸 (CFC)의 오존 파괴 효과로 인해, 본 발명의 범주 내에서 이러한 유형의 발포제를 사용하는 것이 가능할 수 있지만, 일반적으로 이러한 유형의 발포제의 사용은 바람직하지 않다. 적어도 1종의 수소 원자가 할로겐 원자에 의해 치환되지 않은 할로겐화된 알칸 (소위 HCFC)는 임의의 오존 파괴 효과를 갖지 않거나 거의 갖지 않고 따라서 물리적으로 취입된 포옴에 사용되는 바람직한 할로겐화된 탄화수소이다. 매우 적합한 HCFC 유형 발포제는 1- 클로로-l,1-디플루오로에탄이다. 메틸렌 염화물과 (화학) 발포제로서 물의 사용이 또한 잘 알려져 있다. 물은 공지된 NCO/H2O 반응에 따라 이소시아네이트 기와 반응하고, 이로써 발포가 일어나도록 하는 이산화탄소를 방출한다. 지방족 및 지환족 알칸이, 최종적으로, CFC에 대한 대안적인 발포제로 개발되었다. 이러한 알칸의 예는 n-펜탄 및 n-헥산 (지방족) 및 사이클로펜탄 및 사이클로헥산 (지환족)이다. 상기 발포제는 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있다고 이해될 것이다. 발포제가 사용되어 지는 양은 통상적으로 적용되는 것, 즉: 물의 경우에는, 폴리에테르 폴리올의 100 중량부 당 0.1 내지 10 (php), 바람직하게는 0.1 내지 5 php; 그리고 할로겐화된 탄화수소, 지방족 알칸 및 지환족 알칸의 경우에는 약 0.1 내지 50 php, 바람직하게는 0.1 내지 20 php이다.
추가로, 본 발명의 폴리우레탄 제조 공정 동안 다른 성분, 예컨대 1종 이상의 폴리우레탄 촉매, 계면활성제 및/또는 가교결합제가 또한 존재할 수 있다. 폴리우레탄 촉매는 당해 기술에 공지되어 있고 그리고 많은 상이한 화합물을 포함한다. 본 발명의 목적상, 적합한 촉매는 주석-, 납- 또는 티타늄-기반 촉매, 바람직하게는 주석-기반 촉매, 예컨대 카복실산의 주석 염 및 디알킬 주석 염을 포함한다. 구체적인 예는 옥토산 제일주석, 올레산제일주석, 디부틸주석 디라우레이트, 디부틸주석 아세테이트 및 디부틸주석 디아세테이트이다. 다른 적합한 촉매는 3차 아민, 예컨대, 예를 들면, 비스 (2,2'-디메틸아미노) 에틸 에테르, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리에틸렌디아민 및 디메틸에탄올- 아민 (DMEA)이다. 상업적으로 입수가능한 3차 아민 촉매는 상표명 NIAX, TEGOAMIN 및 DABCO (모두 상표명)으로 시판되는 것들이다. 촉매는 전형적으로 폴리에테르 폴리올의 100 중량부당 0.01 내지 2.0 중량부 (php)의 양으로 사용된다. 촉매의 바람직한 양은 0.05 내지 1.0 php이다.
포옴 안정제 (계면활성제)의 사용이 잘 알려져 있다. 유기규소 계면활성제는 폴리우레탄 생산에 포옴 안정제로서 가장 통상적으로 적용된다. 아주 다양한 이러한 유기규소 계면활성제가 상업적으로 입수가능하다. 일반적으로, 이러한 포옴 안정제는 폴리에테르 폴리올의 100 중량부당 0.01 내지 5.0 중량부 (php)의 양으로 사용된다. 안정제의 바람직한 양은 0.25 내지 1.0 php이다.
폴리우레탄 포옴의 생산에 가교결합제의 사용이 또한 잘 알려져 있다. 다작용성 글리콜 아민이 이러한 목적을 위해 유용한 것으로 공지되어 있다. 본 가요성 폴리우레탄 포옴의 제조에서 가장 빈번하게 사용되고 또한 유용한 다작용성 글리콜 아민은, 때로는 DEOA로 약칭되는 디에탄올 아민이다. 모든 사용하는 경우, 가교결합제는 폴리에테르 폴리올의 100 중량부당 최대 3.0 중량부 (php)의 양으로 적용되지만, 0.1 내지 1.5 php의 범위인 양이 가장 적합하게 적용된다.
또한, 다른 공지된 보조물, 예컨대 충전제 및 난연제가 또한 폴리우레탄 제조 공정 동안 사용될 수 있다.
적합하게, 난연제는 "난연 효과적인 양", 즉 화염 저항 표준, 예를 들면 BS 5852, 파트 2, Crib 5 또는 Cal 117 섹션 A - 파트 1을 통과하기에 충분한 폴리우레탄 포옴에 화염 저항을 부여하기에 충분한 총 난연제의 양으로 존재할 수 있다.
보충의 할로겐화된 포스페이트 난연제는 예를 들면, 명칭 Antiblaze® 하에서 트리스-모노-클로로-프로필-포스페이트 (TMCP)로 상업적으로 입수가능하다.
본 발명은 개선된 영구압축변형률 특성을 갖는 포옴을 제공할 수 있다. 일 구현예에서, 포옴은 최대 10, 바람직하게는 최대 8, 더 바람직하게는 최대 6의 건조 및/또는 습성 영구압축변형률 값을 갖는다.
포옴의 영구압축변형률은, 폴리에테르 폴리올의 알데하이드 함량을 포함하지 않지만 달리는 동일한 폴리에테르 폴리올과 동일한 조건하에서 제조된 동일한 포옴에 비해 감소될 수 있다.
일 구현예에서, 포옴의 영구압축변형률은 적어도 5%, 바람직하게는 적어도 7%, 더 바람직하게는 적어도 10%, 또는 더욱이는 적어도 20% 감소된다.
적합하게, 영구압축변형률은 90 용적 % 미만, 바람직하게는 80 용적 % 미만으로 압축을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 영구압축변형률은 75% 압축 (CS75)에서 측정된다.
본 명세서의 상세한 설명 및 청구항 전반을 통해, 단어 "포함한다" 및 "함유한다"와 상기 단어의 변형, 예를 들면 "포함하는" 및 "포함하다"는 "비제한적으로 포함하는"을 의미하며, 그리고 다른 모이어티, 첨가제, 성분, 정수 또는 단계를 배제하지 않는다. 더욱이 문맥상 달리 요구되지 않는 한, 단수는 복수를 포함한다: 특히, 부정 관사가 사용되는 경우, 명세서는 문맥상 달리 요구되지 않는 한 단수뿐만 아니라 복수를 고려하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 각각의 측면의 바람직한 특징은 임의의 다른 측면과 관련하여 기재된 바와 같을 수 있다. 본 발명의 다른 특징은 하기 실시예로부터 분명해질 것이다. 일반적으로 언급하면, 본 발명은 본 명세서 (임의의 수반하는 청구항 및 도면을 포함함)에 개시된 특징 중 임의의 신규한 것 또는 임의의 신규한 조합으로 확장된다. 따라서, 본 발명의 특정한 측면, 구현예 또는 실시예와 관련하여 기재된 특징, 정수, 특성, 화합물, 화학 모이어티 또는 기는 이들과 양립불가능하지 않는 한, 본 명세서에서 기재된 임의의 다른 측면, 구현예 또는 실시예에 적용 가능한 것으로 이해되어야 한다. 더욱이, 달리 언급되지 않는 한, 본 명세서에서 개시된 임의의 특징은 동일하거나 유사한 목적을 제공하는 대안적인 특징으로 대체될 수 있다.
상한과 하한이 특성에 대해 인용되는 경우 임의의 하한과 임의의 상한의 조합에 의해 한정된 값의 범위가 또한 암시될 수 있다.
본 명세서에서, 특성에 대한 언급은 - 달리 언급되지 않는 한 - 주위 조건 하에서, 즉 대기압에서 그리고 약 20℃의 온도에서 측정된 특성에 관한 것이다.
본 발명은 이제 하기 측정 기술이 이용되는 비-제한적인 실시예를 참조하여 추가로 설명될 것이다.
측정 기술
달리 구체화되지 않는 한 본 명세서 전반에 걸친 관련된 파라미터를 결정하기 위해 하기 측정 기술이 사용된다.
(i) 폴리에테르 폴리올 또는 포옴의 알데하이드 함량
폴리에테르 폴리올 (2.0g)을 상부공간 바이알 안에 넣고 85% 오르토-인산 산 (20μL)을 첨가했다. 바이알은 PTFE-라이닝된 격막을 갖는 알루미늄 캡의 수단으로 즉시 밀봉된다. 상부공간 바이알은 균질하고 맑은 시험 용액이 수득될 때까지 혼합기 또는 초음파 배쓰를 사용하여 진탕된다.
그것의 증기-액체 평형에 도달 후, 바이알 내 상부공간은 화염 이온화 검출을 갖는 모세관 기체 크로마토그래피에 의해 분석된다 (조건에 대해서는 표 1 참조). 수득한 휘발성 성분 농도는 실질적으로 유사한 상부공간 조건을 사용한 외부 표준화로 확인 및 정량화된다. 이런 식으로 전체 알데하이드 함량/농도가 결정될 수 있다.
잠재적 알데하이드 함량은 결정된 전체 알데하이드 함량으로부터 (동일한 크로마토그래피 기술에 의해 개별적으로 측정될 수 있는) 폴리올 내 유리 알데하이드의 임의의 농도를 차감함에 의해 결정될 수 있다. 대안적으로, 잠재적 알데하이드 함량은, 그 다음 잠재적 알데하이드 함량과 동등하게 되는, 전체 알데하이드 함량을 측정하기 전 폴리올로부터 유리 알데하이드를 제거함에 의해 결정될 수 있다.
동일한 방법이 폴리우레탄 포옴, 예를 들면 본 발명의 방법으로부터 수득된 포옴에 적용될 수 있다.
Figure pct00002
( ii ) 포옴의 습성 및 건성 영구압축변형률
시료 (50 mm × 50 mm × 25 mm)를 절단하고 적어도 12 시간 동안 23± 2도로 컨디셔닝한다. 시료의 초기 두께를 측정하고 압축될 때 이들이 접촉하지 않는 충분한 공간을 가진 하부 플레이트 상에 놓는다. 비압축성 스페이서 (시험되는 시료의 높이의 75%임)를 하부 플레이트 상에 놓는다. 시료의 배열을 방해하지 않으면서 최상부 플레이트를 시료 상으로 위치시킨다. 고정 나사를 조임에 의해 플레이트를 균일하게 조이고, 이로써 시편을 압축한다. 비압축성 스페이서는 시료가 그것의 초기 높이의 75%를 넘어 압축되는 것을 방지한다. 즉, 영구압축변형률은 75% 압축 (CS75)에서 측정되어 지는 것이다.
건조 영구압축변형률 값을 결정하기 위해, 압축된 플레이트를 70℃의 온도로 유지된 핫 에어 오븐 내부에 유지시킨다.
습성 영구압축변형률 값을 결정하기 위해, 압축된 플레이트를 40℃ 및 95%의 상대 습도로 유지된 습도 챔버 내부에 위치시킨다.
시료는 22시간 동안 시험 조건하에 둔다. 시료를 플레이트에서 꺼내어 30분 동안 회복시키고, 이들 30분의 회복 시간 후에 시료의 두께를 측정한다.
초기 두께에 대한 영구압축변형률 (CS) 특성은 아래와 같이 측정된다:
Figure pct00003
여기서 To = 시험 시료의 초기 두께, Tf = 시험 시료의 최종 두께. 이들 결과의 평균 값이 기록된다.
폴리우레탄 포옴이 시험 기간에 걸쳐 75% 압축으로부터 회복/이완되지 않으면, 이것은 25의 CS 값 (즉, 100 - 75/100 × 100)을 가질 것이다. 따라서 25보다 더 낮은 CS 값은 폴리우레탄 포옴이 압축으로부터 부분적으로 회복되었음을 나타낸다. 따라서, CS 값이 낮으면 낮을수록 시험 시간 프레임에서의 압축으로부터 폴리우레탄 포옴의 회복이 더 커진다. 폴리우레탄 포옴은 각각의 압축 용도 사이의 압축 용도로부터 가능한 한 많이 이완하는 것이 바람직하기 때문에 낮은 CS 값이 일반적으로 바람직하다.
( iii ) 다른 측정 기술
달리 구체화되지 않는 한, 본 명세서에서 이용된 다른 측정 기술은 당해 기술에서 표준인 것들이다.
실시예 1 - 폴리에테르 폴리올의 제조
3개의 스톡 폴리에테르 폴리올 (폴리올 1 내지 폴리올 3: 표 3 참조) 각각을 아래와 같이 제조하였다:
중간체 디올 (124.1g; 개시제 글리콜, PO 기재, 분자량 400), 중간체 트리올 (771.2g; 개시제 글리세린, PO 기재, 분자량 670) 및 촉매 (100mg; DMC 촉매 ARCOL 촉매 3 ex Bayer Materials Science)의 혼합물을 5 리터 반응 용기에서 130℃로 가열하고 그리고 PO 공급원 (92g; 표 2 참고)을 첨가했다.
Figure pct00004
촉매가 활성화될 때 (압력 강하로 표시됨), EO 공급원 (280g; ex Shell, 유리 알데하이드 30 ppm) 및 PO 공급원 (2735g; 표 2 참고)의 혼합물을 그런 다음 3시간에 걸쳐 첨가했다. 반응을 130℃에서 30분 동안 교반하고 그 다음 약 100 mbar에서 15분 동안 박리시켰다. 반응 혼합물을 그런 다음 95℃로 냉각시키고, 그리고 반응 혼합물을 다시 진공 (약 20 mbar)에 의해 2시간 동안 130℃ 및 100 mBar에서 박리시키고 그 다음 20분 동안 질소 가스 퍼지하였다. 수득한 폴리에테르 폴리올에서 PA 및 AA 알데하이드 함량으로 구성되는 유리 알데하이드 함량을 색상 (ASTM D 1209), OH 값 및 점도와 같이 측정하였다. 그 후에, 유리 알데하이드 수준을 0.2 ppm 미만으로 감소하도록 폴리올을 박리시키고 잠재적 알데하이드 함량을 측정하였다. 특성은 표 3에 주어진다:
Figure pct00005
실시예 2
PU 포옴은 개별적인 화학적 조건, 물리적 조건 및 수득한 특성이 아래 표 4 내지 표 8에 제공된, 하기 일반적인 방법을 사용하여, (비교 PU 1 내지 비교 PU 5를 제공하기 위해) 폴리올 1, (PU 1, PU 2 및 PU 3을 제공하기 위해) 폴리올 2, (PU 4 및 PU 5를 제공하기 위해) 폴리올 3을 사용하여 제조하였다:
폴리에테르 폴리올 (즉 폴리올 1 내지 폴리올 3 중 하나)을 제1 플라스틱 비이커에 넣는다. 발포제 (물 및/또는 메틸렌 염화물), 아민 촉매 (Niax A33) 및 실리콘 (Niax L580)을 그런 다음 첨가한다. 제1 비이커의 내용물을 1700-1800 rpm에서 30초 동안 사전혼합한다.
주사기 내 주석 촉매 (Niax D-19; 폴리에테르 폴리올 내 10% w/w 농도)를 그런 다음 상기 사전혼합물 안으로 주입하고 그리고 혼합을 10초 동안 계속한다. 톨루엔 디이소시아난트 (TDI)를 그런 다음 제2 비이커로부터 혼합물에 첨가하고 그리고 혼합을 추가로 5초 동안 계속한다. 교반을 그런 다음 중단하고 혼합물을 종이 박스에 부었다. 투명한 액체가 우유빛으로 변하기 시작할 때 크림 시간이 기록된다. 후속적으로, 포옴 전체 상승 시간, 발포 시간 및 겔화 시간이 기록된다.
포옴의 건조 및 습성 영구압축변형률 특성은 인장 강도 및 연신과 같이 측정되었다. 그 결과는 또한 아래 표 4 내지 표 8에 나타낸다.
Figure pct00006
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
Figure pct00010
PU 1 내지 PU 5 대 상응하는 비교 PU 1 내지 비교 PU 5의 습성 및 건성 영구압축변형률 (CS) 값의 상대적인 비교는 표 9에 제공되어 있다. 구체적으로, 보고된 CS 값은 75% CS 값 (CS75)이다. 표 9에서의 값은, 영구압축변형률 시험 하에서 비교 실시예에 비해 본 발명 실시예의 개선된 회복/이완의 척도를 제공하기 위해, 대응하는 참조예와 비교된 본 발명 실시예의 습성 및 건성 CS 값의 상대적인 하락 (감소)를 제공한다.
예를 들면, PU 1 및 비교 PU 1은 각각 4.6 및 5.3의 건조 영구압축변형률을 갖는다. 따라서, PU 1은 시험 조건하에서 비교 PU 1보다 압축으로부터 더 많이 회복하였다. 따라서 상대적 비교로 PU 1의 건조 영구압축변형률은 비교 PU 1에 비해 13% 더 낮고 그래서 PU 1은 시험 조건하에서 비교 PU 1보다 13% 더 많이 이완/회복했다.
Figure pct00011
표 9는 각각의 PU 1 내지 PU 5가 낮은 건조 영구압축변형률을 가졌고, 그리고 대응하는 대조 실시예 (즉, 비교 PU 1 내지 비교 PU 5)의 건조 영구압축변형률보다 더 낮다, 즉 13 내지 50%의 범위내이다는 것을 나타낸다.
표 9는 또한 각각의 PU 1 내지 PU 5가 낮은 습성 영구압축변형률을 가졌고, 그리고 대응하는 대조 실시예 (즉, 비교 PU 1 내지 비교 PU 5)의 습성 영구압축변형률보다 더 낮다, 즉 8 내지 23%의 범위내이다는 것을 나타낸다.
일반적으로, 각각의 PU 1 내지 PU 5는 습성 시험 조건 하에서보다 건조 시험 조건 하에서 더 낮은 영구압축변형률을 가진다.
따라서, 본 발명에 따라 제조된 (즉 폴리올 2 또는 폴리올 3, 즉 알데하이드 함량을 포함하는 것을 사용하여 제조된) PU 1 내지 PU 5는 비교 PU 1 내지 비교 PU 5 (즉 알데하이드 함량이 실질적으로 없는, 즉 25 ppm 미만의 알데하이드 함량을 함유하는 대조 폴리올을 사용하여 제조됨)에 비교될 때 유익하게는 더 낮은 습성 및 건성 영구압축변형률 특성 (습성 및/또는 건조 압축으로부터 폴리우레탄 포옴의 개선된 회복/이완)을 나타낸다. 본 발명은 따라서 최종 사용자에 의해 원하는 대로 압축으로부터 개선된 회복/이완 특성을 갖는 폴리우레탄 포옴에 대한 접근을 가능하게 한다.

Claims (15)

  1. 가요성 폴리우레탄 포옴(foam)을 제조하는 방법으로서, 상기 폴리우레탄 포옴을 제공하기 위해 폴리에테르 폴리올을 포옴-형성 반응물과 반응시키는 단계를 포함하되, 상기 폴리에테르 폴리올은 적어도 50 ppm의 잠재적 알데하이드 함량을 포함하고/하거나, 상기 폴리에테르 폴리올은 적어도 200 ppm의 유리 알데하이드 함량을 포함하는 알킬렌 옥사이드의 개환 중합으로부터 얻어질 수 있는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리에테르 폴리올은 최대 500　ppm의 양의 상기 잠재적 알데하이드 함량을 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리에테르 폴리올은 100 내지 300　ppm의 범위의 양의 상기 잠재적 알데하이드 함량을 포함하는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잠재적 알데하이드 함량은 PA를 포함하는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잠재적 알데하이드 함량은 AA를 포함하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잠재적 알데하이드 함량은 PA 및 AA로 구성되는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잠재적 알데하이드 함량은 100 내지 200　ppm의 범위의 양의 PA를 포함하는, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리에테르 폴리올은 복합체 금속 시아나이드 착물 촉매의 존재에서 상기 알킬렌 옥사이드를 구성하는 PO 및/또는 EO의 개환 중합을 포함하는 공정에 의해 제조되는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알킬렌 옥사이드는 500 내지 6000　ppm의 범위의 유리 알데하이드 함량을 포함하는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알킬렌 옥사이드는 500 내지 3000　ppm의 범위의 PA 및 200 내지 3000　ppm의 범위의 AA를 포함하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알킬렌 옥사이드는 300 내지 800　ppm의 범위의 PA 및 5 내지 100　ppm의 범위의 AA를 포함하는, 방법.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 방법에 의해 얻어질 수 있는 폴리우레탄 포옴.
  13. 청구항 12에서 청구된 바와 같은 폴리우레탄 포옴을 포함하는 형상화된 물품.
  14. 얻어진 포옴의 영구압축변형률에 영향을 미칠 목적으로 가요성 폴리우레탄 포옴의 제조에서, 적어도 50 ppm의 잠재적 알데하이드 함량을 포함하는 폴리에테르 폴리올 및/또는 적어도 200 ppm의 유리 알데하이드 함량을 포함하는 알킬렌 옥사이드의 개환 중합으로부터 얻어질 수 있는 폴리에테르 폴리올의 용도.
  15. 제14항에 있어서, 상기 얻어진 포옴의 영구압축변형률에 영향을 미치는 것은, 폴리에테르 폴리올이 알데하이드 함량을 포함하지 않는 것을 제외하고 동일한 폴리에테르 폴리올로 동일한 조건하에서 제조된 동일한 포옴에 비해 영구압축변형률을 감소시키는 것을 포함하는, 용도.
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