KR20210068481A - 수분 보유 용도를 위한 친수성 폴리우레탄 폼 - Google Patents

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다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

친수성 폴리우레탄 폼은 특정 이소시아네이트 및 옥시에틸렌 함량을 갖는 디페닐메탄 기반 유사-예비중합체로 제조된다. 상기 폼은 압축력을 받는 경우에도 물을 보유하는 능력이 매우 우수하다. 그들은 또한 물로 포화되었을 때 많아 봐야 보통 정도의 팽윤을 나타낸다. 상기 폼은 그린 루프 또는 블루 루프 시스템과 같은 물 격납 시스템의 하나의 층으로서 유용하다.

Description

수분 보유 용도를 위한 친수성 폴리우레탄 폼
본 발명은 친수성 폼, 친수성 폼을 제조하는 방법 및 친수성 폼 성분을 함유하는 물 관리 시스템에 관한 것이다.
건물이나 기타 구조물의 옥상 또는 도로 및 주차 구조물과 같은 다른 대형 수평면 상에 모인 침전물은 지역 하수도 시스템으로 빈번히 배출된다. 이것은 하수도 시스템에 부담을 주거나 용량을 압도할 수 있으며, 특히 폭우가 내리거나 눈이나 얼음이 빠르게 녹을 때 더욱 그렇다. 이로 인해 홍수, 처리되지 않은 흘러나온 물의 배출 및 기타 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제에 대응하여, 상기 물의 일부 또는 전부를 포획하여 물이 하수도 시스템으로 전혀 보내지지 않거나 장기간에 걸쳐 더 점진적으로 배출될 수 있도록 하는 것이 제안되고 있다.
따라서, 소위 "블루" 및 "그린" 루프 구조가 개발되고 있다. "블루" 루프 구조에는 물을 포획하고 보유하여 시간이 지남에 따라 제어된 속도로 방출되도록 하는 연못 메커니즘이 포함된다. "그린" 루프 구조는 물을 포획하고 그 물의 일부를 살아있는 식물이 재배되는 초목 층에 제공한다. 초목은 대사 과정에서 물을 사용하고, 또한 증산을 통해 물을 대기로 다시 소산시킨다. 또한, 보통 블루 및 그린 루프 시스템 모두에는 초목이 사용할 수 있는 양을 초과하거나 시스템의 저장 용량을 초과하는 물의 제어된 배출을 위한 메커니즘이 포함된다.
포획된 물은 종종 고정상으로, 건물 구조의 상단에 많은 양의 고인 물이 있는 것은 일반적으로 바람직하지 않다. 또한, 루프 구조의 상부 표면은 보행 이동 (예를 들어, 수리 및 유지보수를 위한 것), HVAC, 전력 및 기타 시스템과 같은 건물 기계, 레크리에이션 데크, 지지 구조물 및 장비의 무게 및, 그린 루프의 경우 토양, 이의 용기 및 초목의 무게를 견디도록 무게를 지탱 가능해야 한다.
포획된 물을 고정상화 하는데 사용하기 위해 친수성 폼이 제안되어 왔다. 이러한 폼은 물을 흡수하고 보유하는 "스펀지" 역할을 한다. 블루 루프 시스템에서 친수성 폼은 루프 구조의 전체 또는 일부에서 연속 또는 불연속 층을 형성한다. 폼은 부드럽고 압축 가능하기 때문에, 루프 구조가 폼 층을 손상시키지 않으면서 무게를 지탱할 수 있도록 친수성 폼 위에 직접 또는 간접적으로 단단하고 무게를 지탱하는 층을 구성하는 것이 일반적이다. 그린 루프 시스템에서, 친수성 폼 층은 전형적으로 상부 초목 층뿐만 아니라 상기 중량 지탱 층을 포함할 수 있는 다른 루프 구조 바로 밑에 다시 위치한다.
친수성 폼 층이 매립될 때, 그것은 위에 놓인 구조물의 무게를 지탱해야만 한다. 따라서 폼은 종종 압축 상태이다. 많은 해면질 재료와 마찬가지로, 이러한 친수성 폼 층으로 사용하도록 제안되는 친수성 폼은 압축력 하에 배치될 때 물을 방출하는 경향이 있다. 이는 폼의 보수 능력(water-holding capacity)을 감소시킨다.
바람직한 것은 친수성 폴리우레탄 폼과 높은 보수 능력을 나타내고 압축력 하에서도 그 보수 능력의 많은 비율을 유지하는 건축 층 재료이다. 또한, 하나 이상의 층에서 물을 흡수할 수 있고 그러한 층이 심지어 압축되어 있는 동안에도 흡수된 물을 보유할 수 있는 다층 구조를 제공하고, 그러한 다층 구조를 포함하는 물 관리 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
일 양태에서 본 발명은 친수성 폴리우레탄 폼으로서, 상기 친수성 폴리우레탄 폼은,
a) 물,
b) 유사-예비중합체, 및
c) 하나 이상의 계면활성제
를 포함하며, 상기 유사-예비중합체는 유사-예비중합체의 중량을 기준으로 5 내지 15 중량%의 이소시아네이트 함량을 갖고 55 내지 75 중량%의 옥시에틸렌 단위를 함유하고, 상기 유사-예비중합체는 i) 에틸렌 옥사이드 또는 이들 둘 이상의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체와 ii) 적어도 60 중량%가 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트인 디페닐메탄 디이소시아네이트를 적어도 80 중량% 포함하는 과량의 유기 폴리이소시아네이트와의 반응 생성물이고, 여기서 에틸렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체는 에틸렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체의 하나 이상의 중량을 기준으로 적어도 90 중량%의 평균 옥시에틸렌 함량을 갖고, 350 이상의 수 평균 하이드록실 당량을 가지며, 여기서 성분 b)는 0.5 내지 50의 이소시아네이트 지수를 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 것인, 친수성 폴리우레탄 폼의 제조 방법이다.
제3 양태에서 본 발명은 유사-예비중합체의 중량을 기준으로 5 내지 15 중량%의 이소시아네이트 함량을 갖고 55 내지 75 중량%의 옥시에틸렌 단위를 함유하는 유사-예비중합체로서, 상기 유사-예비중합체는 i) 에틸렌 옥사이드 또는 이들 둘 이상의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체와 ii) 적어도 60 중량%가 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트인 디페닐메탄 디이소시아네이트를 적어도 80 중량% 포함하는 과량의 유기 폴리이소시아네이트와의 반응 생성물이고, 여기서 에틸렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체는 에틸렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체의 하나 이상의 중량을 기준으로 적어도 90 중량%의 평균 옥시에틸렌 함량을 갖고, 350 이상의 수 평균 하이드록실 당량을 갖는다.
본 발명은 또한 단층 또는 다층 매트이고, 여기서 매트는 본 발명의 제1 양태의 친수성 폴리우레탄 폼의 적어도 하나의 층을 포함하고/하거나 본 발명의 제2 양태에 따라 제조된다.
본 발명은 또한 본 발명의 친수성 폴리우레탄 폼을 포함하는 물 격납 시스템이다. 물 격납 시스템은 예를 들어 블루 루프, 그린 루프, 청록 루프일 수 있거나 또는 주차장, 주차시설, 차고, 활주로, 도로, 다리 등과 같은 다른 구조물의 떨어지고/지거나 흐르는 빗물을 포획하고 저장하는 시스템일 수 있다.
특정 양태에서, 본 발명의 물 격납 시스템은, 적어도 하나의 차수 층, 직접 또는 간접적으로 차수 층의 적어도 일부의 상부에 본 발명의 친수성 폴리우레탄 폼의 적어도 하나의 층, 및 친수성 폴리우레탄 폼 층의 적어도 일부의 상부에 직접 또는 간접적으로 위치하는 적어도 하나의 상부 표면 층을 포함하며, 물 격납 시스템은 상부 표면 층 상에 축적된 물을 친수성 폼 층으로 배수하기 위한 수단을 포함한다.
도면은 본 발명의 물 격납의 실시양태의 횡단면도이다.
유사-예비중합체는 디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI), 및 에틸렌 옥사이드의 하나 이상의 중합체를 포함하는 유기 폴리이소시아네이트의 반응 생성물이다. 유기 폴리이소시아네이트 (약 125의 이소시아네이트 당량을 갖는 MDI 제외)는 존재하는 경우, 예를 들어 최대 300 또는 최대 200의 이소시아네이트 당량을 가질 수 있다.
"유사-예비중합체"는, 반응 생성물이 폴리에테르 및 유기 폴리이소시아네이트 분자의 반응에서 형성된 유리 (미반응) 유기 폴리이소시아네이트 및 이소시아네이트-말단 예비중합체 분자의 혼합물임을 의미한다. 유리 유기 폴리이소시아네이트의 양은, 예를 들어 예비중합체의 총 중량의 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 15% 또는 적어도 20%에서 최대 50%, 최대 35%, 최대 30% 또는 최대 25%까지 구성할 수 있다.
MDI는 유기 폴리이소시아네이트 중량의 적어도 80%를 구성한다. 그것은 적어도 85%, 적어도 90% 또는 적어도 95%를 구성할 수 있으며, 최대 100% 또는 최대 99%를 구성할 수 있다. MDI는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 (4,4'-MDI) 또는 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 (2,4'-MDI)와의 혼합물을 포함한다. MDI 중량의 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 75% 또는 적어도 80%는 4,4'- 이성질체일 수 있다. 4,4'- 이성질체는 MDI 중량의 최대 100%, 최대 99% 또는 최대 98%를 구성할 수 있다.
일부 실시양태에서, 유기 폴리이소시아네이트는 1.95 내지 2.15, 바람직하게는 1.95 내지 2.05의 수 평균 이소시아네이트 작용기 및 123 내지 128, 바람직하게는 124 내지 126의 이소시아네이트 당량을 가질 수 있다.
유기 폴리이소시아네이트는 최대 20 중량%, 바람직하게는 최대 10 중량%, 최대 5 중량% 또는 최대 2 중량%의 다른 이소시아네이트-함유 화합물을 함유할 수 있지만, 이들 다른 화합물의 일부 또는 전부는 없을 수 있다. 다른 이소시아네이트-함유 화합물의 예로는 2,2'-디페닐메탄 디이소시아네이트 (시판되는 MDI 제품에서 종종 매우 적은 수준으로 존재함), 3개 이상의 고리를 갖는 폴리페닐렌 폴리메틸렌 폴리이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 하나 이상의 지방족 폴리이소시아네이트 등뿐만 아니라, 예를 들어 뷰렛, 알로포네이트, 우레아, 우레탄, 이소시아누레이트 및/또는 카르보디이미드 결합 중 임의의 하나 이상을 함유하는 이소시아네이트-함유 화합물을 포함한다.
유기 폴리이소시아네이트는 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량% 또는 적어도 80 중량%의 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트를 함유할 수 있다.
가장 바람직한 유기 폴리이소시아네이트는 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량% 또는 적어도 80 중량%의 4,4'-MDI, 최대 40 중량%, 바람직하게는 최대 30 중량% 또는 최대 20 중량%의 2,4'-MDI 및 0 내지 2 중량%의 기타 이소시아네이트 화합물을 함유하는 MDI 제품이다.
에틸렌 옥사이드의 하이드록실-말단 중합체는 에틸렌 옥사이드의 단독 중합체 또는 에틸렌 옥사이드와 하나 이상의 다른 알킬렌 옥사이드, 특히 1,2-프로필렌 옥사이드의 하이드록실-말단 랜덤 또는 블록 공중합체이다. 에틸렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체는 하나 이상의 하이드록실-말단 예비중합체의 중량을 기준으로 하여 적어도 90%의 평균 옥시에틸렌 함량을 가지며, 2 내지 2.5의 수 평균 공칭 하이드록실 작용기를 갖고 적어도 350의 수 평균 하이드록실 당량을 갖는다. 에틸렌 옥사이드의 중합체가 둘 이상 존재할 때, 이러한 옥시에틸렌 함량, 작용기 및 당량 값은 혼합물에 포함된 개별 에틸렌 옥사이드 중합체보다는 전체적으로 혼합물에 적용된다. 에틸렌 옥사이드 중합체의 혼합물이 존재하는 경우, 혼합물이 전술한 옥시에틸렌 옥사이드 값, 작용기 및 당량을 갖는다면 혼합물의 개별 성분은 이러한 값 내외의 작용기 및 당량을 가질 수 있다.
에틸렌 옥사이드 중합체 또는 혼합물의 옥시 에틸렌 옥사이드 함량은 중합체 또는 혼합물의 총 중량에 대한 중합체 또는 혼합물 내 옥시에틸렌 (-O-CH2-CH2-) 단위의 중량비의 100% 배수이다. 에틸렌 옥사이드 중합체 또는 혼합물의 옥시에틸렌 함량은 예를 들어 적어도 92 중량% 또는 적어도 94 중량%일 수 있고 최대 100%, 최대 99%, 최대 98% 또는 최대 97%일 수 있다.
에틸렌 옥사이드 중합체 또는 혼합물의 수 평균 하이드록실 당량은 예를 들어 적어도 400 또는 적어도 450일 수 있고, 일부 실시 양태에서 최대 2000, 최대 1500, 최대 1200, 최대 1000 또는 최대 750일 수 있다. 당량은 잘 알려진 적정 수를 사용하고 당량 = 56,100 ÷ 하이드록실 수라는 관계식에 따라 하이드록실 수로부터 당량을 계산하여 중합체 g 당 mg KOH 중 하이드록실 수를 측정함으로써 계산한다. 평균 공칭 하이드록실 작용기는 적어도 2.0 또는 적어도 2.1일 수 있으며, 예를 들어 최대 2.4 또는 최대 2.3일 수 있다.
에틸렌 옥사이드 중합체로서 또는 에틸렌 옥사이드 중합체 혼합물의 성분으로서 에틸렌 옥사이드 단독 중합체를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 에틸렌 옥사이드 단독 중합체는 예를 들어 적어도 350, 적어도 400 또는 적어도 450, 및 예를 들어 최대 2000, 최대 1500, 최대 1200, 최대 1000 또는 최대 750의 하이드록실 당량을 가질 수 있다. 2 내지 4, 특히 2 내지 3의 공칭 하이드록실 작용기를 가질 수 있으며, 단독 에틸렌 옥사이드 중합체로 사용되는 경우 2이다. 에틸렌 옥사이드 중합체 혼합물의 성분으로 사용되는 경우, 이러한 단독 중합체는 예를 들어 혼합물의 적어도 30 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량%, 또는 적어도 70 중량%를 구성할 수 있다. 이러한 에틸렌 옥사이드 단독 중합체는 실온 고체일 수 있다.
에틸렌 옥사이드 또는 이를 포함하는 혼합물이 상기 명시된 에틸렌 옥사이드 함량, 하이드록실 당량 및 하이드록실 작용기를 갖는다면, 에틸렌 옥사이드와 하나 이상의 다른 알킬렌 옥사이드 (특히 1,2-프로필렌 옥사이드)의 공중합체는 유용한 에틸렌 옥사이드 중합체이다. 이러한 공중합체는 바람직하게는 공중합체의 총 중량을 기준으로 옥시에틸렌 기를 적어도 50 중량% 함유한다. 특히 관심 있는 공중합체는 옥시에틸렌 기 50 내지 95 중량%, 바람직하게는 60 내지 95 중량% 및 상응하게 2-메틸옥시프로필렌 기 5 내지 50 중량%, 바람직하게는 5 내지 40중량%를 함유하는 에틸렌 옥사이드 및 1,2-프로필렌 옥사이드의 랜덤 또는 블록 공중합체이다.
분지화제 및/또는 사슬 연장제는 유사-예비중합체가 형성될 때 선택적으로 존재한다. 이러한 분지화제 또는 사슬 연장제는 250 이하 또는 125 이하의 하이드록실 당량을 가질 수 있고, 분지화제의 경우 분자 당 적어도 3개의 하이드록실 기를 가질 수 있고, 사슬 연장제의 경우 분자 당 정확히 2개의 하이드록실 기를 가질 수 있다. 이들이 완전히 존재한다면, 이들은 에틸렌 옥사이드 중합체 또는 이들의 혼합물 100 중량부 당 최대 5 중량부, 바람직하게는 최대 2 중량부의 양으로 적절하게 존재한다.
유사-예비중합체를 생성하는 반응 혼합물에 하나 이상의 다른 이소시아네이트 반응성 물질이 존재할 수 있지만, 존재하는 경우 에틸렌 옥사이드 중합체 또는 이들의 혼합물의 100 중량부 당 최대 5 중량부, 바람직하게는 최대 2 중량부와 같이 소량으로 존재하는 것이 바람직하다.
일부 실시양태에서, 유사-예비중합체는 폴리이소시아네이트(들), 에틸렌 옥사이드 중합체(들) 및 하나 이상의 분지화제 및/또는 사슬 연장제의 반응 생성물이다. 다른 실시양태에서, 유사-예비중합체는 폴리이소시아네이트(들) 및 에틸렌 옥사이드 중합체(들) 둘만의 반응 생성물이다. 이러한 각각의 경우, 에틸렌 옥사이드 중합체는 가장 바람직하게는 상기 기재된 바와 같은 에틸렌 옥사이드의 단독 중합체, 또는 상기 기재된 바와 같은 하나 이상의 에틸렌 옥사이드 단독 중합체 및 에틸렌 옥사이드와 다른 알킬렌 옥사이드 (특히, 1,2-프로필렌 옥사이드)의 하나 이상의 랜덤 또는 블록 공중합체로 구성된 에틸렌 옥사이드 중합체의 혼합물이다.
폴리에테르(들) (및 분지화제 및 사슬 연장제와 같은 선택적 이소시아네이트 반응성 물질)의 당량 및 옥시에틸렌 함량은 유기 폴리이소시아네이트의 양 및 당량과 함께 선택되어 반응 후 유사-예비중합체의 중량의 5 내지 15 중량%의 이소시아네이트 함량 및 유사-예비중합체의 중량의 55 내지 75 중량%의 옥시에틸렌 함량을 갖는 유사-예비중합체를 생성한다. 이소시아네이트 함량은 적어도 6% 또는 적어도 6.5%일 수 있으며, 예를 들어 최대 12%, 최대 10% 또는 최대 9%일 수 있다.
유사-예비중합체의 이소시아네이트 함량은 잘 알려진 적정 방법을 사용하여 측정할 수 있다.
유사-예비중합체의 옥시에틸렌 함량은 에틸렌 옥사이드 중합체(들)의 옥시에틸렌 함량 및 반응성 출발 물질의 중량, 즉, 유사-예비중합체 제조에 사용되는 에틸렌 옥사이드 중합체(들) 및 유기 폴리이소시아네이트의 중량뿐만 아니라 사용될 수도 있는 임의의 분지화제, 사슬 연장제 및/또는 기타 이소시아네이트 반응성 물질의 중량의 중량으로부터 편리하게 계산된다.
유사-예비중합체는 전술한 바와 같이 유기 폴리이소시아네이트 및 이소시아네이트 반응성 물질을 혼합하고 생성된 반응 혼합물을 이소시아네이트 기 및 하이드록실 기가 반응하여 우레탄 결합을 형성하는 조건에 적용함으로써 편리하게 제조된다. 이 반응은 고온 (예컨대 60 내지 180 ℃) 및 바람직하게는 질소, 헬륨 또는 아르곤과 같은 불활성 대기 하에서 편리하게 수행된다. 반응은 일반적으로 생성물이 목표하는 또는 일정한 이소시아네이트 함량에 도달할 때까지 계속되며, 이는 본질적으로 출발 물질의 모든 하이드록실 기의 소비를 나타낸다.
유사-예비중합체를 형성하는 반응은 우레탄 촉매, 즉, 이소시아네이트 기와 물, 및/또는 하이드록실 기가 반응하여 우레탄 기를 형성하는 반응을 위한 촉매의 존재하에 하기에 기재된 바와 같이 수행될 수 있다.
대안적으로, 유사-예비중합체는 우레탄 촉매의 실질적인 부재 하에 제조될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 반응 혼합물은 바람직하게는 백만분의 1 중량부 이하의 금속 및 백만분의 100 중량부 이하의 아민 화합물을 함유한다. 따라서 생성된 유사-예비중합체는 이러한 물질을 (존재하는 경우) 유사하게 소량으로 포함한다. 이러한 실시양태에서, 에틸렌 옥사이드 중합체(들)는 바람직하게는 아민 개시되지 않고 그렇지 않으면 우레탄 촉매로서 활성을 나타내는 아민 기를 함유하지 않는다.
폼은 폼-안정화 계면활성제의 존재 하에 유사-예비중합체를 물과 반응시켜 제조한다.
폼 안정화 계면활성제는 중합체가 경화될 때까지 발포 과정 동안 형성된 기포를 안정화시키는데 도움을 준다. 폴리우레탄 폼을 제조하는데 일반적으로 사용되는 다양한 실리콘 계면활성제가 본 발명의 폼을 제조하는데 사용될 수 있다. 자가분산형 또는 수용성인 계면활성제가 바람직하다. 이러한 실리콘 계면활성제의 예는 상표명 Tegostab™ (Th. Goldschmidt and Co.), Niax™ (GE OSi Silicones) 및 Dabco™ (Air Products and Chemicals) 하에 상업적으로 입수 가능하다. 다른 유용한 계면활성제는 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드 및/또는 부틸렌 옥사이드의 블록 공중합체를 포함하며, 여기서 폴리(에틸렌 옥사이드) 블록 또는 블록들은 블록 공중합체 총 중량의 35 내지 75%를 구성한다. 이러한 블록 공중합체는 하나 이상의 하이드록실 기를 가질 수 있다. 계면활성제(들)는 폴리올 혼합물 100 중량부 당 0.25 내지 5 또는 0.5 내지 2.5 중량부의 양으로 존재할 수 있다.
폼 형성 반응 혼합물은 다양한 다른 성분을 포함할 수 있다. 이러한 다른 성분은 예를 들어 폴리올, 폴리아민 및 아미노 알코올과 같은 하나 이상의 이소시아네이트 반응성 물질을 포함할 수 있다. 이러한 이소시아네이트 반응성 물질의 예는 사슬 연장제, 가교제, 폴리에테르 폴리올, 아민-말단 폴리에테르, 폴리에스테르 폴리올 등을 포함한다. 이러한 추가 이소시아네이트 반응성 물질이 존재하는 경우, 이들은 바람직하게는 물과 추가 이소시아네이트 반응성 물질의 총 결합된 중량의 최대 25%, 바람직하게는 최대 10%와 같이 소량으로 존재한다. 추가 이소시아네이트 반응성 물질은 없을 수 있다.
폼 형성 반응 혼합물은 우레탄 촉매를 포함할 수 있다. 적합한 촉매는 예를 들어 3차 아민, 시클릭 아미딘, 3차 포스핀, 다양한 금속 킬레이트, 산성 금속염, 강 염기, 다양한 금속 알코올레이트 및 페놀레이트, 및 유기산의 금속염을 포함한다. 금속 함유 촉매의 예로는 주석, 비스무트, 코발트 및 아연 염이 있다. 가장 중요한 촉매는 3차 아민 촉매, 시클릭 아미딘, 아연 촉매 및 주석 촉매이다. 3차 아민 촉매의 예는 트리메틸아민, 트리에틸아민, N-메틸모르폴린, N-에틸모르폴린, N,N-디메틸벤질아민, N,N-디메틸에탄올아민, N,N,N',N'-테트라메틸-1,4-부탄디아민, N,N-디메틸피페라진, 1,4-디아조비시클로-2,2,2-옥탄, 비스(디메틸아미노에틸)에테르, 트리에틸렌디아민 및 디메틸알킬아민 (여기서 알킬 기는 4 내지 18개의 탄소 원자를 포함함)을 포함한다. 이러한 3차 아민 촉매의 혼합물이 자주 사용된다.
DMEA (디메틸에탄올아민) 또는 DMAPA (디메틸아미노프로필 아민)와 같은 반응성 아민 촉매, 또는 자가촉매 폴리올로 작용하는 아민 개시 폴리올도 사용될 수 있다.
주석 촉매는 염화 제2 주석, 염화 제1 주석, 제1 주석 옥토에이트, 제1 주석 올레에이트, 디메틸 주석 디라우레이트, 디부틸 주석 디라우레이트, 주석 리시놀레이트 및 화학식 SnRn(OR)4-n (여기서 R은 알킬 또는 아릴이고 n은 0 내지 4)의 기타 주석 화합물 등을 포함한다. 아연 및 주석 촉매는 일반적으로 사용되는 경우 하나 이상의 3차 아민 촉매와 함께 사용된다.
촉매는 전형적으로 소량으로 사용되며, 예를 들어 각각의 촉매는 존재하는 경우 유사-예비중합체 100 중량부 당 약 0.0015 내지 약 5 또는 0.1 내지 0.5 중량부로 사용된다. 촉매는 생략될 수 있다.
폼 형성 반응 혼합물은 또한 착색제, 살진균제, 살충제, 안료, 선택적 제초제 등과 같은 다양한 액체 기능성 성분을 함유할 수 있다. 존재하는 경우, 이들은 바람직하게는 반응 혼합물의 총 중량의 최대 10% 또는 최대 5%를 구성한다.
친수성 폴리우레탄 폼은 상기 성분들을 결합하여 반응 혼합물을 형성하고 생성된 반응 혼합물을 이소시아네이트 작용성 유사-예비중합체 및 물 (및 기타 이소시아네이트 반응성 성분)이 반응하여 폴리우레탄 폼을 형성하는 조건에 적용시켜 제조된다.
성분들의 비율은 0.5 내지 50의 이소시아네이트 지수를 제공하도록 선택된다. 이소시아네이트 지수는 (모든 반응 이전에) 반응 혼합물에 제공되는 이소시아네이트 반응성 기에 대한 이소시아네이트 기의 비율의 100배이며, 물은 2개의 이소시아네이트 반응성 기를 갖는 것으로 간주된다. 이소시아네이트 지수는 예를 들어 0.5 내지 25, 1 내지 25, 2 내지 20 또는 2 내지 15일 수 있다.
반응 혼합물의 물 지수는 예를 들어 적어도 200, 적어도 400, 적어도 500 또는 적어도 650일 수 있고, 예를 들어 최대 20,000, 최대 15,000, 최대 12,000 또는 최대 10,000일 수 있다. 물 지수는 (모든 반응 이전에) 반응 혼합물에 제공되는 이소시아네이트 기의 당량에 대한 물 당량의 비율의 100배이며, 물은 역시나 2개의 이소시아네이트 반응성 기를 갖는 것으로 간주된다.
계면활성제(들)는 물과 유사-예비중합체가 결합되어 반응 혼합물을 형성하기 전에 물과 편리하게 결합된다. 대안적으로, 계면활성제(들)는 물과 유사-예비중합체가 결합되는 때 동시에 다른 성분과 결합될 수 있다. 계면활성제(들)는 물 및 유사-예비중합체의 나머지와 결합되기 전에 물의 일부와 결합될 수 있다.
물과 유사-예비중합체를 혼합하면 자발적으로 경화가 일어나기 때문에 반응을 수행하기 위해서는 넓은 범위의 조건들이 적합하다. 경화 온도는 최저 0℃부터 최고, 예를 들어 100℃까지일 수 있다. 실온 근처의 온도 또는 약간 높은 온도가 전적으로 적합하며 일반적으로 선호된다. 따라서, 경화 온도는 적어도 15℃ 또는 적어도 20℃ 및 최대 50℃, 40℃ 또는 35℃일 수 있다. 경화 반응은 셀을 형성하고 경화가 진행됨에 따라 반응 혼합물을 팽창시키는 이산화탄소 기체를 생성한다.
경화 단계는 개방된 용기에서 수행될 수 있으며, 여기서 상승 폼은 대기의 중량 및/또는 박막의 중량에 대해 팽창한다. 이러한 자유-상승 공정은 반응 혼합물이 상승하고 경화되는 홈통에 반응 혼합물을 분배하여 수행할 수 있다.
경화 단계는 대신 폐쇄된 몰드와 같은 폐쇄된 용기에서 수행될 수 있으며, 여기서 팽창은 공동의 내부 치수에 의해 제한되어 몰드 공동의 크기와 모양에 상응하는 크기와 모양을 갖는 폼을 생성한다.
경화 단계는 반응 혼합물을 벨트에 분배하거나 기판을 이동시키고, 원하는 두께로 측정하고, 측정된 반응 혼합물을 벨트 또는 기판 상에 경화시켜 매트 또는 롤스톡을 형성함으로써 수행될 수 있다.
대안적으로 친수성 폴리우레탄 폼은 반응 혼합물의 다양한 성분이 결합되고 생성된 반응 혼합물이 폼이 필요한 표면에 스프레이 되는 폼 스프레이 방법을 사용하여 제자리에서 형성될 수 있다.
반응 혼합물의 물의 양은 유사-예비중합체의 이소시아네이트 기의 양을 훨씬 초과한다. 이 때문에, 경화된 폼은 적어도 부분적으로 폼의 셀에 포함된 액체 형태로 있을 수 있는 상당한 양의 수분을 종종 포함한다. 이러한 과잉 물의 일부 또는 전부를 제거하기 위해 건조 단계가 수행될 수 있다.
이러한 건조 단계는, 예를 들어 폼을 통해 건조 기체를 통과시키고, 폼을 건조 대기 하에 놓아두고/두거나 폼을 예를 들어 50 내지 150℃의 온도로 가열함으로써 수행할 수 있다. 원하는 수분 함량에 도달할 때까지 건조를 수행할 수 있다. 일부 실시양태에서, 건조는 일정한 폼 중량이 달성될 때까지 수행되며, 이는 폼으로부터 잔류 물의 제거를 나타낸다.
본 발명의 친수성 폴리우레탄 폼은 ASTM D3574에 따라 측정했을 때, 예를 들어 40 내지 144 kg/m3의 폼 밀도를 가질 수 있다. 본 발명의 중요한 이점은 80 kg/m3 이하의 폼 밀도를 쉽게 얻을 수 있다는 것이다. 일부 실시양태에서, 폼 밀도는 48 내지 80 kg/m3 또는 48 내지 64 kg/m3이다.
친수성 폴리우레탄 폼은 물을 흡수한다. 폼은 10.16 cm Х 10.16 cm Х 2.54 cm 두께의 폼 샘플에서 측정할 때 바람직하게는 적어도 150 g 물/2.54 cm 두께의 보수 능력을 나타낸다. 폼은 적어도 165g의 물/2.54 cm 두께 또는 적어도 180 g 물/2.54 cm 두께의 보수 능력을 나타낼 수 있다.
폼은 물로 포화되었을 때 바람직하게는 최대 150%, 바람직하게는 최대 125%의 팽윤을 나타낸다.
일정한 중량이 얻어질 때까지 (적어도 15시간) 100℃에서 직선 폼 샘플 약 4 인치 Х 4 인치 Х 1 인치 두께 (10.16 cm Х 10.16 cm Х 2.54 cm)를 건조하고, 건조된 폼의 크기와 무게를 측정하여 보수 능력 및 팽윤 각각을 측정한다. 그런 다음 폼을 22±3℃에서 적어도 12시간 동안 물에 담근 다음 제거하고 22±3℃에서 2시간 동안 격자 또는 배수시설 위에 놓아두어 과도한 물을 배수시킨다. 그런 다음 샘플의 무게를 다시 재고 그 치수를 다시 측정한다. 팽윤은 얻은 부피 (습윤 및 배수된 샘플의 부피에서 건조된 시료의 부피를 뺀 부피)를 건조된 샘플의 부피로 나눈 값으로 계산된다.
보수는 다음과 같이 샘플 두께의 함수로 계산된다.
보수 (g/in) = (중량2시간,건조 - 중량건조) ÷ 두께2시간,건조
여기서 중량2시간,건조는 2시간 동안 침지 및 배수 후 샘플의 중량, 중량건조는 침지 전 건조된 샘플의 중량, 두께2시간,건조는 2시간 동안 침지 및 배수 후 샘플의 두께이다.
본 발명의 친수성 폼의 장점은 압축력을 받을 때에도 흡수된 물을 보유하는 능력이다. 이 특성은 폼이 폼 위에 위치하는 하나 이상의 층 또는 기타 구조물의 무게를 지탱하는 물 격납 시스템의 구성 요소로서 폼을 사용할 때 매우 유용하다. 바람직하게는, 보수 측정 방법에 따라 측정한 경우 폼은 75 lb/ft2 (3.591 kPa)의 압축력 인가 하일 때 흡수된 물의 적어도 90%, 더욱 바람직하게는 적어도 95%를 보유한다. 일부 실시양태에서 폼은 가해진 압축력이 150 lb/ft2 (7.182 kPa) 하일 때 흡수된 물의 적어도 75%를 보유한다.
수분 보유는 보수와 동일한 일반적인 방식으로 측정된다. 침지 및 배수된 샘플을 중량 재고 측정한 후 샘플을 3분 동안 연속적으로 로드한다. 각 하중이 적용되고 제거된 후 폼의 무게가 측정되며, 무게 손실은 폼 압축으로 인한 수분 손실에 기인한다. 주어진 압축력에서의 수분 보유는 침지 및 배수된 폼의 수분 중량의 백분율로 계산되며, 이는 다음과 같다:
Figure pct00001
.
압축력 하에서도 흡수된 물을 보유하는 이러한 능력 때문에, 본 발명의 폼은 물 격납 시스템의 구성 요소로 사용될 때 특별한 이점을 갖는다. 이러한 물 격납 시스템에서, 시스템에 들어오는 물은 예를 들어 배수, 펌핑 또는 기타 방법에 의해 이것이 흡수 및 보유되는 친수성 폴리우레탄 폼 구성 요소로 전달된다. 중력 작용; 격납 시스템의 다른 층 및/또는 구성 요소를 통한 위킹; 건조; 등에서와 같은 다양한 메커니즘을 통해 물이 가역적으로 흡수되고 친수성 폼 구성 요소에서 제거될 수 있다.
본 발명의 물 격납 시스템은 예를 들어, 블루 루프, 그린 루프, 블루-그린 루프, 또는 주차장, 주차시설, 활주로, 도로, 교량 등과 같은 다른 구조물의 떨어지고/지거나 흐르는 강수를 포획하고 저장하기 위한 시스템일 수 있다.
특정 실시양태에서, 물 격납 시스템은 물 격납 시스템 내에 함유된 하나 이상의 층 또는 본체의 형태로 본 발명의 친수성 폴리우레탄 폼을 포함한다. 층의 형태인 경우, 친수성 폴리우레탄 폼의 두께는 예를 들어 적어도 10 mm, 적어도 25 mm 또는 적어도 50 mm, 예를 들어 최대 1 m 이상, 최대 250 cm, 최대 100 cm, 최대 50 cm 또는 최대 25 cm일 수 있다.
물 격납 시스템은 친수성 적어도 일부의 폴리우레탄 폼 층의 상부에 직접 또는 간접적으로 위치하는 적어도 하나의 상부 표면 층을 포함할 수 있다. 건물, 주차장, 차고, 도로 등과 같은 옥외 구조물의 경우일 때 상부 표면 층이 대기에 노출되어 강수 (예컨대 비, 우박, 진눈깨비, 및 눈 등)가 그 위에 떨어질 수 있다. 친수성 폼은 존재할 수 있는 바와 같이 상부 표면 층 및/또는 임의의 중간 층의 중량의 일부 또는 전부를 직접 또는 간접적으로 지탱할 수 있다.
물론 상부 표면층의 구성과 구조는 특정 설치의 기능에 따라 선택될 것이다. 상부 표면 층은 예를 들어 보도 또는 도로일 수 있다. 이러한 보도 또는 도로는 예를 들어 콘크리트, 철근 콘크리트, 석재, 세라믹 타일, 마카담, 폴리머 콘크리트, 강철, 알루미늄, 기타 금속, 목재 또는 기타 적절한 재료로 구성될 수 있다.
상부 표면 층은 초목 층일 수 있다. 그러한 초목 층은 적어도 토양 층을 포함할 것이며, (적어도 성장기 동안) 초목 자체뿐만 아니라 토양을 보유하기 위한 하나 이상의 용기를 포함할 수 있다. 토양 층 및/또는 이의 용기는 친수성 폴리우레탄 폼 바로 위에 존재할 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 추가 층 또는 구조물이 상부 표면 층과 친수성 폴리우레탄 폼 층 사이에 존재할 수 있다. 여기에는 상부 층 지지대, 또는 기타 구조적 또는 기능적 특징부와 같은 다양한 구조물 층이 포함될 수 있다.
물 격납 시스템은 상부 표면 층에 떨어지는 물을 친수성 폼 층으로 배수하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 그러한 수단은 층들에 기공 또는 다른 개구를 포함하여 물이 그 층(들)을 통해 아래의 친수성 폴리우레탄 폼으로 침투한다. 예를 들어, 물 격납 시스템이 그린 루프 시스템의 전체 또는 일부를 형성할 때, 물은 토양 및 (있는 경우) 토양 용기를 통해 밑에 있는 친수성 폼 층으로 스며듦으로써 상부 초목 층에서 배수될 수 있다. 다른 실시양태에서, 그러한 수단은 물이 친수성 폴리우레탄 폼으로 흘러내릴 수 있는 통로인 하나 이상의 도관에 선택적으로 결합된 배수구 또는 다른 개구부를 포함할 수 있다.
물 격납 시스템은 친수성 폴리우레탄 폼에 배어드는 물을 포획하고 그것이 밑의 구조물 상으로 더 아래로 스며드는 것을 방지하기 위해 친수성 폴리우레탄 폼 바로 아래에 직접 또는 간접적으로 하나 이상의 차수 층을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 그린 또는 블루 루프에서, 이 차수 재료는 예를 들어 루프 막 자체 또는 다른 차단 층일 수 있다.
도면은 본 발명의 물 격납 시스템의 실시양태를 도시한다. 물 격납 시스템(9)은 일반적으로 지지 구조물(1); 선택적 단열/방근 구조물(2); 차수 층(3); 배수 층(4); 필터 또는 분리 직물(5); 성장 매체 층(6) 및 초목 층(7)을 포함한다. 본 발명의 친수성 폴리우레탄 폼은 배수 층(4)의 전부 또는 일부를 형성한다.
지지 구조물(1)은 위에 놓인 구조물을 지지하는 하중 지지 층이다. 이는 콘크리트, 철근 콘크리트, 목재, 합성물, 유기 중합체 또는 적재된 중량을 지탱할 수 있는 기타 건축 자재일 수 있다. 예를 들어 루프, 포장된 구역, 지면 또는 기타 요소의 중량을 지탱하는 기타 구조물일 수 있다.
선택적인 단열/방근 구조물(2)은, 존재하는 경우, 물이 지지 구조물(1)로 흘러내려 가는 것을 방지하고/하거나 초목 층(7)에서 자라는 식물의 뿌리가 지지 구조물(1)로 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 도시된 예시적 실시양태에서, 단열/방근 구조물(2)은 방수 막(2A) 및 보드 단열 층(2B)을 포함한다. 방수 막(2A)은 일반적으로 열가소성 올레핀, 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체 또는 폴리염화비닐과 같은 열가소성 고무이다. 보드 단열 층(2B)은, 예를 들어 발포 폴리스티렌, 발포 폴리우레탄, 발포 폴리이소시아누레이트 등과 같은 발포 경질 폴리머 보드일 수 있다.
차수 층(3)은 예를 들어 방수 막(2A)에 대해 설명한 바와 같이 방수 막일 수 있다.
도시된 예시적 실시양태에서, 배수 시스템(4)은 지오텍스타일 층(4A), 즉, 물이 하나 이상의 배수 수단 (도시되지 않음)으로 흐르는 것을 용이하게 하는 기능을 갖는 반-다공성 직물을 포함하며, 이를 통해 물이 물 격납 시스템으로부터 하수도 또는 기타 시스템으로 제거될 수 있다. 배수 수단은 배수 시스템(4)을 통과하는 물이 물 격납 시스템으로부터 제거되는 임의의 배수 또는 다른 도관 시스템을 포함할 수 있다. 이는 배수구, 파이프, 홈통 또는 기타 유체 도관뿐만 아니라 플러그, values, 펌프, 흐름 제어 시스템 등과 같은 관련 흐름 관리 장치로 구성될 수 있다.
지오텍스타일은 예를 들어 미국 주도로 및 교통 행정관 협회(American Association of State Highway and Transportation Officials) 클래스 1 또는 클래스 2의 지오텍스타일일 수 있다. 적합한 지오텍스타일의 예는 50 내지 500 g/m2의 중량인 폴리프로필렌 직물이고, 예컨대 Optigreen Separation Fabric으로서 상용으로 입수 가능하다. 층(4A)은 선택적이며 그 기능은 친수성 폴리우레탄 폼 층(4B)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 친수성 폴리우레탄 폼 층(4B)은 바닥 표면에 하나 이상의 채널을 갖는 것으로 제조될 수 있으며, 이 채널은 물이 흐를 수 있고 물 격납 시스템으로부터 제거될 수 있는 경로를 형성한다.
도시된 예시적 실시양태에서, 배수 시스템(4)은 다공성 직물(4C) 및 역학적 저장 시스템(4D)을 추가로 포함하고, 이들 각각은 선택적이며 친수성 폼 층(4B)으로 대체될 수 있다. 역학적 저장 시스템(4D)은 예를 들어, 딤플에 물이 수집되는 딤플 시트 또는 직물일 수 있다. 이러한 딤플 시트는 "애그 카톤(egg carton)" 구조라고도 칭하며, 딤플이 채워졌을 때 과잉 물이 낮은 층으로 흐를 수 있는 개구부를 갖는 것으로 설계될 수 있다.
따라서, 배수 시스템(4)은 친수성 폴리우레탄 폼 층(4B) 단독으로 구성될 수 있거나, 또는 바람직할 수 있는 다른 임의의 층뿐만 아니라 층(4A, 4C 및 4D) 중 임의의 하나 이상을 갖는 친수성 폴리우레탄 폼(4B)을 포함할 수 있다.
도시된 예시적 실시양태에서, 물 격납 시스템(9)의 층(5)는 물이 통과하도록 하는 동안 토양이 낮은 층으로 세척되어 내려가는 것을 방지하는 기능을 하는 분리 직물이다. 따라서 분리 직물은 물에는 다공성이지만 토양이 통과하지 못할 만큼 충분히 작은 구멍을 갖는다. 분리 직물(5)는 전술한 바와 같은 지오텍스타일, 또는 다른 직조 또는 부직 섬유 재료일 수 있다.
층(6)은 유기물을 포함하고 무기물을 포함할 수도 있는 성장 매개 층이다. 층(6)은 바람직하게는 각각 ASTM E2399에 따라 측정될 때 최대 보수 능력에서의 수분 함량의 적어도 35% 및 최대 보수 능력에서의 다공성의 적어도 6%를 갖는다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위해 제공되지만, 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아니다. 달리 나타내지 않는 한, 모든 부 및 백분율은 중량 기준이다.
실시예 1 및 비교예 A-B
A. 유사-예비중합체 형성
QP (Quasi-Prepolymer) 1은 표 1에 표시된 성분으로 제조하였다. 에틸렌 옥사이드 단독 중합체 (폴리올 A)는 용융되어 폴리올 B와 결합되었다. 혼합물을 수분 함량 250 ppm 미만까지 건조하였다. 미량의 벤조일 클로라이드를 건조된 폴리올에 첨가하고 교반하였다. 폴리이소시아네이트를 개별적으로 50℃로 가열하고 폴리올과 결합하였다. 생성된 반응 혼합물을 일정한 이소시아네이트 함량이 얻어질 때까지 질소 하에 75℃에서 가열하였다. 유사-예비중합체를 실온으로 냉각하고 질소 하에 저장하였다.
QP-A 및 QP-B를 표 1에 나열된 성분으로 동일한 일반적인 방식으로 제조하였다. QP-A의 경우 두 폴리올 모두 실온 액체이므로 녹일 필요없이 결합하였다.
각 경우의 NCO 함량은 ASTM D5155에 따라 측정하였다. 유사-예비중합체의 옥시에틸렌 함량은 출발 물질의 함량으로부터 계산하였다. 이소시아네이트의 4,4'- 함량은 출발 이소시아네이트의 함량으로부터 계산하였다. 결과 값을 표 1에 나타내었다.
폴리올 A는 1000 분자량이고, 공칭 에틸렌 옥사이드의 이작용성 단독 중합체이다. 이는 100% 옥시에틸렌 기를 포함하며 실온 고체이다. 폴리올 A는 Carbowax™ 1000으로서 더 다우 케미칼 컴퍼니(The Dow Chemical Company)에서 상용으로 입수 가능하다.
폴리올 B는 공칭 하이드록실 작용기가 3이고 수 평균 분자량이 약 5,000 g/몰인 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 공중합체이다. 이는 75% 옥시에틸렌 기를 포함한다. 폴리올 B는 VORANOL™ CP-1421 폴리올로서 더 다우 케미칼 컴퍼니에서 상용으로 입수 가능하다.
폴리올 C는 공칭 하이드록실 작용기가 2이고 수 평균 분자량이 약 2,400 g/몰인 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 공중합체이다. 이는 64% 옥시에틸렌 기를 포함한다. 폴리올 A는 UCON™ PCL-270 폴리올로서 더 다우 케미칼 컴퍼니에서 상용으로 입수 가능하다.
폴리올 D는 트리메틸올프로판이다.
이소시아네이트 A는 98% 4,4'-MDI와 2% 2,4'-MDI의 혼합물이다. 이는 33.5%의 이소시아네이트 함량을 갖는다. 이소시아네이트 A는 ISONATE™ 125M 폴리이소시아네이트로서 더 다우 케미칼 컴퍼니에서 입수 가능하다.
이소시아네이트 B는 50% 4,4'-MDI와 50% 2,4'-MDI의 혼합물이다. 이는 33.5%의 이소시아네이트 함량을 갖는다. 이소시아네이트 B는 ISONATE™ 50 O,P 폴리이소시아네이트로서 더 다우 케미칼 컴퍼니에서 입수 가능하다.
이소시아네이트 C는 80% 2,4-톨루엔 디이소시아네이트와 20% 2,6-톨루엔 디이소시아네이트의 혼합물이다.
성분 중량부
QP-1 QP-A* QP-B*
폴리올 A 52 58 7
폴리올 B 13 4 62
폴리올 C 0 0 0
폴리올 D 0 0 0
이소시아네이트 A 21 0 18.6
이소시아네이트 B 14 0 12.4
이소시아네이트 C 0 38 0
물성
NCO 함량, % 7% 10% 7%
4,4'-MDI 이성질체 함량 80% N/A 62%
폴리올 평균 옥시에틸렌 함량 95% 100% 66%
QP 옥시에틸렌 함량 62% 58% 46%
*비교예
B. 친수성 폼의 제조
친수성 폼 실시예 1 및 비교예 폼 A-B는 각각 유사-예비중합체 1 및 A-B로 제조하였다.
계면활성제 A는 시판되는 실리콘 폼-안정화 계면활성제이다.
계면활성제 B는 분자량이 약 2500이고 공칭 하이드록실 작용기가 2인 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 블록 공중합체이다.
물 54.4부, 계면활성제 A 5부 및 계면활성제 B 1부를 혼합하여 수성 상을 형성하였다. 각 경우에 유사-예비중합체 39.7부를 실온에서 수성 상과 결합하고 고속 실험실 믹서로 10-20초 동안 혼합하였다. 생성된 반응 혼합물을 11.2 cm Х 11.2 cm Х 2.54 cm 개방 몰드에 붓고 자유롭게 떠오르게 하였다. 발포가 완료된 후 폼을 10분 동안 휴지시켰다. 크라운을 제거하여 11.2 cm Х 11.2 cm Х 2.54 cm 폼 바디를 만들었다.
폼은 물성 시험을 수행하기 전에 주위 온도와 습도에서 밤새 컨디셔닝하였다. 보수, 수분 보유 및 팽윤은 상기 기재된 바와 같이 측정하였다.
시험 결과를 표 2에 나타내었다.
물성 실시예 1 비교예 A* 비교예 B*
보수 (가압 없음, g/2.54 cm 두께 194 123 228
하기 적용 압력 하에서의 수분 보유율, %:
-12.5 lb/ft2 (0.599 kPa) 99 85 99
-50 lb/ft2 (2.394 kPa) 97 72 86
-62.5 lb/ft2 (2.993 kPa) 96 68 78
-75 lb/ft2 (3.591 kPa) 94 62 68
-112.5 lb/ft2 (5.387kPa) 91 57 58
-150 lb/ft2 (7.182 kPa) 81 50 46
총 팽윤, % 112 81 159
*비교예
표 2의 데이터가 입증하는 바와 같이, 본 발명의 실시예는 훨씬 우수한 수분 보유를 나타낸다.

Claims (13)

  1. 친수성 폴리우레탄 폼으로서,
    a) 물,
    b) 유사-예비중합체, 및
    c) 하나 이상의 계면활성제
    를 포함하는 반응 혼합물의 반응 생성물이고,
    상기 유사-예비중합체는 유사-예비중합체의 중량을 기준으로 5 내지 15 중량%의 이소시아네이트 함량을 갖고 55 내지 75 중량%의 옥시에틸렌 단위를 함유하고, 상기 유사-예비중합체는 1) 에틸렌 옥사이드 또는 이들 둘 이상의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체와 ii) 적어도 60 중량%가 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트인 디페닐메탄 디이소시아네이트를 적어도 80 중량% 포함하는 과량의 유기 폴리이소시아네이트와의 반응 생성물이고, 여기서 에틸렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체는 에틸렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체의 중량을 기준으로 적어도 90 중량%의 평균 옥시에틸렌 함량을 갖고, 2 내지 2.5의 수 평균 공칭 하이드록실 작용기를 갖고, 350 이상의 수 평균 하이드록실 당량을 가지며, 여기서 성분 b)는 0.5 내지 50의 이소시아네이트 지수를 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 것인
    친수성 폴리우레탄 폼.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에틸렌 옥사이드는 이들 둘 이상의 하이드록실-말단 중합체는 하나 이상의 에틸렌 옥사이드 단독 중합체를 포함하는, 친수성 폴리우레탄 폼.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 에틸렌 옥사이드 또는 이들 둘 이상의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체는 50 내지 95 중량%의 옥시에틸렌 기 및 이에 상응하여 5 내지 50 중량%의 2-메틸옥시프로필렌 기를 함유하는 에틸렌 옥사이드와 1,2-프로필렌 옥사이드의 랜덤 또는 블록 공중합체를 하나 이상 포함하는, 친수성 폴리우레탄 폼.
  4. 친수성 폴리우레탄 폼의 제조 방법으로서,
    A. 반응 혼합물을 형성하는 단계로서:
    a) 물;
    b) 유사-예비중합체, 상기 유사-예비중합체는 유사-예비중합체의 중량을 기준으로 5 내지 15 중량%의 이소시아네이트 함량을 갖고 55 내지 75 중량%의 옥시에틸렌 단위를 함유하고, 상기 유사-예비중합체는 1) 에틸렌 옥사이드 또는 이들 둘 이상의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체와 2) 적어도 60 중량%가 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트인 디페닐메탄 디이소시아네이트를 적어도 80 중량% 포함하는 과량의 유기 폴리이소시아네이트와의 반응 생성물이고, 여기서 에틸렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체는 에틸렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물의 하나 이상의 하이드록실-말단 중합체의 중량을 기준으로 적어도 90 중량%의 평균 옥시에틸렌 함량을 갖고, 350 이상의 수 평균 하이드록실 당량을 가지며, 여기서 성분 b)는 0.5 내지 50의 이소시아네이트 지수를 제공하기에 충분한 양으로 존재함; 및
    c) 하나 이상의 계면활성제;
    를 포함하는 반응 혼합물을 형성하는 단계, 및
    B. 단계 A에서 형성된 반응 혼합물을 경화하는 단계를 포함하는,
    친수성 폴리우레탄 폼의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 에틸렌 옥사이드 또는 이들 둘 이상의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체는 하나 이상의 에틸렌 옥사이드 단독 중합체를 포함하는, 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 에틸렌 옥사이드 또는 이들 둘 이상의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체는 50 내지 95 중량%의 옥시에틸렌 기 및 이에 상응하여 5 내지 50 중량%의 2-메틸옥시프로필렌 기를 함유하는 에틸렌 옥사이드와 1,2-프로필렌 옥사이드의 랜덤 또는 블록 공중합체를 하나 이상 포함하는, 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응 혼합물은 2 내지 25의 이소시아네이트 지수 및 400 내지 12,000의 물 지수를 갖는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 친수성 폴리우레탄 폼을 포함하고/하거나 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조되는 물 격납 시스템.
  9. 물 격납 시스템으로서, 적어도 하나의 차수 층, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 그리고/또는 직접 또는 간접적으로 상기 차수 층의 적어도 일부의 상부에 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 친수성 폴리우레탄 폼의 적어도 하나의 층, 및 상기 친수성 폼 층의 적어도 일부의 상부에 직접 또는 간접적으로 위치하는 적어도 하나의 상부 표면 층을 포함하고, 상기 물 격납 시스템은 상부 표면 층에 떨어지는 물을 친수성 폼 층으로 배수하기 위한 배수 수단을 포함하는, 물 격납 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 상부 표면 층은 토양 및 초목 층을 포함하고, 상기 배수 수단은 친수성 폼 층과 유체 연통하는 토양 층의 기공을 포함하는, 물 격납 시스템.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 친수성 폴리우레탄 폼 층은 바닥 표면에 하나 이상의 채널을 가지며, 이 채널은 물이 흐를 수 있고 물이 물 격납 시스템으로부터 제거될 수 있는 경로를 형성하는, 물 격납 시스템.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 차수 층 바로 아래에 직접 또는 간접적으로 루프 구조물을 추가로 포함하는 물 격납 시스템.
  13. 유사-예비중합체로서, 유사-예비중합체의 중량을 기준으로 5 내지 15 중량%의 이소시아네이트 함량을 갖고 55 내지 75 중량%의 옥시에틸렌 단위를 함유하고, 상기 유사-예비중합체는 i) 에틸렌 옥사이드 또는 이들 둘 이상의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체와 ii) 적어도 60 중량%가 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트인 디페닐메탄 디이소시아네이트를 적어도 80 중량% 포함하는 과량의 유기 폴리이소시아네이트와의 반응 생성물이고, 여기서 에틸렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체는 에틸렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물의 하이드록실-말단 중합체의 하나 이상의 중량을 기준으로 적어도 90 중량%의 평균 옥시에틸렌 함량을 갖고, 350 이상의 수 평균 하이드록실 당량을 갖는, 유사-예비중합체.
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