KR20220059949A

KR20220059949A - 폼 제형

Info

Publication number: KR20220059949A
Application number: KR1020227009833A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 스즈키
Original assignee: 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2022-05-10
Also published as: WO2021045937A1; EP4025622A1; JP2022546564A; US20220243026A1; CN114302902A

Abstract

분무형 수발포 저밀도 폴리우레탄 폼 형성 제형은 (A) 이소시아네이트 구성요소; (B) 계면활성제 조성물은 적어도 하나의 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트를 포함하고, 적어도 하나의 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트는 하나 이상의 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트인, 계면활성제 조성물을 포함하는 폴리올 구성요소; 및 (C) 물; 상기 분무형 수발포 저밀도 폴리우레탄 폼 형성 제형의 제조 공정; 및 상기 분무형 수발포 저밀도 폴리우레탄 폼 형성 제형으로부터 제조된 폴리우레탄 폼을 포함한다.

Description

폼 제형

본 발명은 분무형 폴리우레탄(PU) 폼 형성 제형에 관한 것이며; 보다 구체적으로, 본 발명은 적어도 하나의 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트를 포함하는 계면활성제 조성물을 함유하는 분무형 수발포 저밀도 PU 폼 형성 제형; 및 분무형 수발포 저밀도 PU 폼 형성 제형으로부터 제조된 경질 PU 폼에 관한 것이다.

배경

폴리우레탄 (PU) 폼 형성 제형은 당업계에 잘 알려져 있다. 전형적으로, PU 폼 형성 제형은 촉매, 발포제, 계면활성제, 난연제 및 기타 첨가제와 같은 다른 화합물의 블렌드와 함께 이소시아네이트 구성요소 (일반적으로 이소시아네이트-사이드 구성요소 또는 "A-사이드" 구성요소로 지칭됨) 및 폴리올 구성요소 (일반적으로 폴리올-사이드 구성요소 또는 "B-사이드" 구성요소로 지칭됨)과 같은 이소시아네이트 반응성 구성요소의 혼합물을 포함하는 반응성 혼합물이다.

공지된 PU 폼 형성 제형 중 일부는 경질 폼 도포를 위한 개방-셀(open-cell) 수발포 저밀도 PU 경질 폼을 제조하는 데 사용된다. 그러나 스프레이 도포에서 공지된 PU 폼 형성 제형을 사용하는 것은 일반적이지 않다.

폴리올 구성요소 (또는 B-사이드 구성요소)는 일반적으로 발포제로서 물을 함유한다. 물의 함량은 종종 >8 중량%, 일반적으로 9.5 중량% 내지 22 중량%이다. 공지된 PU 폼 제형의 경우, 물 및 폴리올, 아민 촉매, 실리콘 계면활성제 및 난연제와 같은 기타 성분 간의 상용성이 종종 문제가 된다. 그리고, 폴리올-사이드 구성요소 및 이소시아네이트-사이드 구성요소의 혼합 효율은 매우 낮은 경향 (즉, 최적 수준이 아님)이 있다. 특히, 혼합 효율은, 예를 들어, 구성요소를 스프레이하는 데 사용되는 스프레이 건으로, 구성요소 혼합물을 스프레이하는 시점에서 낮다. 따라서, 계면활성제와 같은 상용화제는 이소시아네이트-사이드 (A-사이드 구성요소) 및 폴리올-사이드 (B-사이드 구성요소)의 혼합 효율을 최적화하는 데 도움을 주기 위해 종종 사용된다. 폴리올 구성요소와 물 간의 상 분리를 억제하기 위해 고수분 (예를 들어, >8 중량% 물) 시스템을 위한 상용화제로서 사용될 수 있는 계면활성제 조성물을 개발하는 것이 바람직할 것이다.

예를 들어, 상업적으로 이용 가능한 TERGITOL™ NP9 (8 몰 내지 10 몰 EO의 에틸렌 옥사이드 (EO) 함량을 가짐)와 같은 노닐 페놀 에톡실레이트는 PU 폼 제형을 위한 상용화제로 사용되는 공지된 계면활성제이다. 그러나, 노닐 페놀 에톡실레이트 계면활성제는, 특히 계면활성제가 수계와 접촉해야 하는 경우, 독성이 있고 환경적으로 바람직하지 않은 것으로 간주된다. 또한, 계면활성제가 사람과 접촉할 확률은 특히, 계면활성제가 예를 들어 건설 현장에서 스프레이 어플리케이터(spray applicator)를 사용하는 작업자에 의해 도포되는 분무형 폼 시스템에 통합될 경우 매우 높다. 따라서, 전 세계적으로 노닐 페놀 에톡실레이트의 사용이 감소하고 있다. 분무형 PU 폼 제형에서 상용화제로서 사용될 때 여전히 효율적인 상용화 효과를 제공하는 무독성 계면활성제 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

따라서, 분무형 폼 형성 제형을 제조하기 위한 PU 기반 폼 형성 제형의 중요한 성분은 무독성 또는 적은 독성인 계면활성제를 포함할 것이다. 그러나, 노닐-페놀 에톡실레이트 (NPE) 이외의 다양한 계면활성제 및 계면활성제의 혼합물이 당업계에 알려져 있고 PU 폼을 제조하는 데 유용하지만, 모든 계면활성제가 동일하게 동작하는 것은 아니며 많은 계면활성제가 문제를 가지고 있다. 예를 들어, JP06110431B2는 NPE를 함유하지 않는 유화제 제형을 개시하고; JP06110431B2는 폴리올, 물, 촉매 및 10 내지 15의 특정 평균 친수성-친유성 균형 (HLB) 값을 갖는 알킬 알코올 에톡실레이트계 유화제를 포함하는 혼합물과 이소시아네이트 구성요소를 접촉시키는 것을 개시한다. JP06110431B2에 교시된 유화제 (계면활성제)는 공간 충전(space-filling)을 위한 분무형 물 폴리우레탄 폼으로 유용하고; 하기와 같은 화학 구조를 갖는다:

JP06110431B2에 개시된 선형 알킬 1차 알코올 에톡실레이트 유화제를 사용할 때의 문제점은 계면활성제가 저온에서 결정화되는 경향이 있다는 것이다. 예를 들어, 7 몰 내지 9 몰의 EO 수준을 갖는 11개의 탄소 원자 (C11)를 갖는 선형 알킬 알코올 (이는 9 몰 EO를 갖는 노닐 페놀 에톡실레이트의 오프셋으로 간주됨)의 경우, 결정화 온도는 약 14℃이다. 따라서, 상용화제로서 유용하기 위해서는, 계면활성제 화합물이 폴리올 혼합물에서 보다 넓은 온도 범위, 예를 들어, 3℃ 내지 50℃에서 안정적 (즉, 결정화가 일어나지 않아야 함)이어야 한다. 또한, 상기 참고문헌에 개시된 선형 알킬 1차 알코올 에톡실레이트는 높은 수분 함량 (예를 들어, >8 중량%의 수분 함량)을 갖는 개시된 폴리올 시스템에서 제한된 상용성을 가지며; 따라서 제조된 폴리올 혼합물은 흐릿한(hazy) 경향이 있고, 폴리올 혼합물 중의 구성요소는 짧은 시간 (예를 들어, <24시간) 내에 분리되는 경향이 있다. 상기 안정성 및 상용성 문제를 해결하는 계면활성제 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

JP2005075860A는 높은 치수 안정성 (예를 들어, 폼의 현저한 수축이 발생하지 않음)을 갖는 경량 개방-셀 경질 폴리우레탄 폼의 제조를 개시하고 있다. 경질 폼은 발포제로 물 및 저장 안정성 폴리올 조성물을 사용하여 제조된다. JP2005075860A에서는 모노올 성분이 다른 첨가제보다 더 나은 상용성을 나타내기 때문에 경질 폼 형성 시스템에서 계면활성제 첨가제로 모노올을 사용하는 것을 제안한다. JP2005075860A에 기재된 모노올 화합물은, 모노올 알콕실레이트 (에틸렌옥사이드 및/또는 프로필렌옥사이드가 사용됨)의 1개의 탄소 원자 내지 10개의 탄소 원자 (C1-C10)의 사슬 길이와 같은 <C11의 사슬 길이를 갖는다. JP2005075860A에 개시되어 있는 모노올 화합물을 사용할 때의 문제점은, 모노올 화합물의 융점이 낮다는 것이다. 따라서, 모노올 화합물은: (1) 다른 구성요소와 우수한 상용성을 나타내지 않으며; (2) 폴리올 혼합물 구성요소에서 우수하지 못한 안정성을 갖는다. 상기 참고문헌에는 다른 계면활성제가 교시되어 있지 않다.

미국 특허 출원 공개 번호 US20070238800A1은 하기를 함유하는 저장 안정성 이소시아네이트 반응성 구성요소 (예를 들어, 폴리올)를 개시한다: (1) 지방족 알코올 에톡실레이트와 조합된 (2) 알코올 또는 페놀 당량 당 적어도 25 몰의 중합된 에틸렌 옥사이드 및 17 이상의 HLB 값을 갖는 지방족 페놀 에톡실레이트. US20070238800A1에 개시된 저장 안정성 이소시아네이트 반응성 구성요소는 우레탄 폼 및 탄성 중합체 제조, 반응성 구성요소, 및 우레탄 폼 및 탄성 중합체 생산에 유용하다. 그러나, US20070238800A1에 교시된 조성물을 사용하는 것의 단점은 생성된 폴리올 혼합물이 흐릿한 경향이 있고, 폴리올 혼합물의 구성요소가 시간이 지남 (예를 들어, <3일)에 따라 분리되는 경향이 있다는 것이다.

분무형 폼을 제조하기 위한 PU 기반 폼 형성 제형에서 노닐 페놀 에톡실레이트와 같은 공지된 계면활성제의 사용과 관련하여 경험되는 상기 문제의 관점에서, (1) 무독성이고 (및 환경적으로 허용가능한); (2) 최적의 혼합 효율을 제공하고; (3) 기타 유익한 기계적 및 화학적 특성을 나타내는 계면활성제를 제공하는 것이 바람직하다.

요약

본 발명은 다음을 포함하는 분무형 수발포 저밀도 폴리우레탄 (PU) 경질 폼 형성 제형에 관한 것이다: (A) 이소시아네이트 구성요소; (B) 신규 계면활성제 조성물을 포함하는, 폴리올 구성요소; 및 (C) 물.

광범위한 구현예에서, 본 발명에서 "분무형 수발포 저밀도 PU 경질 폼 형성 제형”은 본원에서 “분무형 PU 폼 형성 제형”으로 약칭되고 "SPUF 제형"으로 추가로 약칭되며, (1) 유리하게는 생분해성이고; (2) 수생 독성이 매우 낮고; (3) 폴리우레탄 폼 형성 제형의 폴리올 구성요소에 용이하게 혼입되어 스프레이 방법에 의해 폼 생성물을 생산할 수 있는 신규 계면활성제 조성물을 포함한다.

일 구현예에서, 본 발명의 SPUF 제형을 생산하는데 유용한 계면활성제 조성물은 적어도 하나의 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트를 포함하고, 여기서 적어도 하나의 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트는 적어도 하나의 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트이다.

바람직한 구현예에서, 본 발명의 SPUF 제형에 사용되는 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트는, 예를 들어, 8개의 탄소 원자 내지 16개의 탄소 원자 16 (C8-C16)의 선형 알킬 사슬일 수 있다. 본원에서 "저밀도"는 일 구현예에서 <20 Kg/m³의 밀도; 또 다른 구현예에서 5 Kg/m³내지 20 Kg/m³를 의미한다.

또 다른 바람직한 구현예에서, 본 발명의 SPUF 제형은, 예를 들어, 하기와 같은 적어도 2종의 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트의 조합을 포함하는 계면활성제 조성물을 함유한다: (a) 9 몰의 EO 함량 및 13.3의 평균 HLB 값을 갖는 제1 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트 (예를 들어, SOFTANOL™ 90; Nihon Shokubai로부터 입수가능함); 및 (b) 6 몰의 EO 함량 및 10.8의 평균 HLB를 갖는 제2 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트 (예를 들어, ECOSURF™ EH6; The Dow Chemical Company로부터 입수가능함).

예를 들어, 계면활성제 조성물의 제1 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트는 10개의 탄소 원자 내지 16개의 탄소 원자 (C10-C16)의 선형 알킬 사슬 및 평균 9 몰의 EO 함량 (예컨대, SOFTANOL™ 90)을 포함할 수 있고; 제2 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트는 8개의 탄소 원자 내지 12개의 탄소 원자 (C8-C12)의 선형 알킬 사슬 및 2-에틸 헥실 알코올 에톡실레이트 (예를 들어, ECOSURF™ EH6)와 같은 평균 6 몰의 EO 함량을 포함할 수 있다. 제1 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트 대 제2 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트의 비는, 예를 들어, 중량으로 50 대 50일 수 있다.

또 다른 구현예에서, 본 발명은 SPUF 제형의 생산 공정을 포함한다.

본 발명의 여전히 또 다른 구현예는 SPUF 제형으로부터 제조된 PU 폼에 관한 것이다.

본 발명의 SPUF 제형을 제조하는데 유리한 신규 계면활성제 조성물은 독성이 있는 통상적인 노닐 페놀 에톡실레이트의 대체물로서 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 유용한 계면활성제 조성물은 상용화제로 사용될 수 있으며; 상용화제로서 사용되는 경우, 계면활성제 조성물은, 예를 들어: (1) 고수분 폴리올 시스템과 혼합된 계면활성제 조성물의 증가된 상용성, (2) 3℃ 내지 50℃의 넓은 온도 범위에서 증가된 상용성; (3) 폴리올 혼합물 시스템의 증가된 저장 안정성, 즉, 계면활성제 조성물 없이 폴리올 시스템 혼합물은 용이하게 상 분리를 거치는 단계; (4) 3℃ 내지 50℃의 상기 온도 범위에서 이소시아네이트로 포밍(foaming) 특성을 안정화시키는 단계 (5) 분무 공정에서 SPUF 제형의 폴리올-사이드 구성요소와 이소시아네이트-사이드 구성요소 간의 우수한 혼합 특성; (6) 우수한 폼 셀 구조; 및 (7) 계면활성제 조성물은 핵생성 및 폼 셀 크기 제어에 기여하는 실리콘 계면활성제와 함께 용이하게 사용될 수 있다는 몇 가지 개선 사항을 나타낸다.

본 명세서 전반에 걸쳐 사용된 바와 같이, 문맥이 명백하게 달리 표시되지 않는 한, 하기에 주어진 약어는 다음과 같은 의미를 갖는다: "="는 "같음"을 의미하고; @는 "-에서"를 의미하고; "<"는 "미만"을 의미하고; ">"는 "초과"을 의미하고; "≤"은 "이하"를 의미하고; "≥"는 "이상"을 의미하고; g = 그램(들); mg = 밀리그램(들); kg = 킬로그램; mol = 몰; Kg/m³ = 입방미터당 킬로그램; L = 리터(들); mL = 밀리리터(들); g/L = 리터당 그램; rpm = 분당 회전수; Mw = 분자량; m = 미터(들); μm = 마이크론: mm = 밀리미터(들); cm = 센티미터(들); min= 분(들); s = 초(들); hr = 시간(들); ℃ = 섭씨 도(들); MPa = 메가파스칼; W/mK = 미터당 와트-켈빈; ng/(s·m2·Pa) = 파스칼 제곱미터당 나노그램; mPa.s = 밀리파스칼-초; kPa = 킬로파스칼; Pa.s/m² = 제곱미터당 파스칼-초; % = 백분율, vol % = 부피 백분율 및 wt% = 중량%.

본원에 언급된 모든 백분율은 달리 표시되지 않는 한 중량 백분율 (중량%)이다.

온도는 섭씨 도 (℃)이며 "주변 온도" 또는 "실온"은 달리 명시되지 않는 한 20℃ 내지 25℃를 의미한다.

본원에서 계면활성제 조성물과 관련하여 "페놀-프리 에톡실레이트"는 에톡실레이트 화합물의 백본 구조에 페놀 에톡실레이트 기를 함유하지 않거나 최소량 (예를 들어, 0 중량% 내지 1.0 중량%의 농도)을 함유하지만, 대신에 에톡실레이트 화합물의 에톡실레이트 화합물의 백본 구조에 지방족 에톡실레이트 기를 함유하는 계면활성제 조성물을 의미한다.

본원에서 "선형 알킬 사슬"은 일 구현예에서 8개 이상의 탄소 원자 (C8); 또 다른 구현예에서 8개의 탄소 원자 내지 15개의 탄소 원자 (C8-C15)를 갖는 알킬 사슬을 의미한다.

조성물과 관련하여 "저장 안정성"은 상 분리를 나타내지 않는 조성물이다. 폴리올 구성요소와 같은 이소시아네이트 반응성 구성요소의 저장 안정성은 상 분리 없는 균일한 물질(material)을 제공하는 데 중요하며, 이는 결국 균일한 품질의 최종 생성물을 제공한다.

광범위한 구현예에서, 본 발명의 SPUF 제형은 계면활성제 조성물을 포함하며, 여기서 계면활성제 조성물은, 예를 들어, 적어도 하나의 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트를 포함하고, 여기서 적어도 하나의 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트는 적어도 하나의 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트이다.

바람직한 구현예에서, 계면활성제 조성물은 하기와 같은 혼합물을 포함한다: (a) 제1 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트; 및 (b) 제2 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트. 다른 선택적인 성분이 계면활성제 조성물에 첨가될 수 있다.

본 발명의 계면활성제 조성물을 제조하는데 사용되는 제1 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트는, 예를 들어 선형 알킬 사슬 (C13) 2차 알코올 에톡실레이트 (9 몰 EO); 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

바람직한 구현예에서, 본 발명에 유용한 제1 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트는 상업적으로 입수가능한 화합물, 예컨대 SOFTANOL™ 90 (Nihon Shokubai로부터 입수 가능함); 및 TERGITOL™ 15-S-9 (The Dow Chemical Company로부터 입수가능함), 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

제1 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트의 사슬 길이는 일 구현예에서 10개의 탄소 원자 내지 16개의 탄소 원자 (C10-C16)이고, 또 다른 구현예에서 12개의 탄소 원자 내지 14개의 탄소 원자 (C12-C14)이다.

제1 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트는 일 구현예에서 3 몰 내지 12 몰; 또 다른 구현예에서 7 몰 내지 9 몰; 및 여전히 또 다른 구현예에서 8 몰 내지 9 몰의 함량을 갖는다.

제1 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트는 일 구현예에서 7.9 내지 14.5; 또 다른 구현예에서 12.1 내지 14.5; 및 여전히 또 다른 구현예에서 12.1 내지 13.3의 평균 HLB 값을 갖는다.

본 발명의 계면활성제 조성물에 사용되는 제1 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트의 양은, 예를 들어, 계면활성제 조성물 중 화합물의 총량을 기준으로 일 구현예에서 1 중량% 내지 15 중량%, 또 다른 구현예에서 2 중량% 내지 15 중량%, 여전히 또 다른 구현예에서 5 중량% 내지 10 중량%일 수 있다.

본 발명의 계면활성제 조성물의 제조에 사용되는 제2 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트는, 예를 들어, 2-에틸 헥실 알코올 에톡실레이트; n-파라핀 옥사이드 2차 알코올 에톡실레이트; 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

또 다른 바람직한 구현예에서, 제2 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트는 ECOSURF™EH6, TERGITOL™CA60 및 ECOSURF™EH9, TERGITOL™CA90 (모두 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능함)과 같은 상업적으로 입수가능한 화합물; 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

제2 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트는 일 구현예에서 3 몰 내지 14 몰; 및 또 다른 구현예에서 5 몰 내지 10 몰; 및 여전히 또 다른 구현예에서 6 몰 내지 9 몰의 EO 함량을 갖는다.

제2 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트는 일 구현예에서7 내지 15; 또 다른 구현예에서 9 내지 15; 여전히 또 다른 구현예에서 9 내지 13의 평균 HLB를 갖는다.

본 발명의 계면활성제 조성물에 사용되는 제2 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트의 양은, 예를 들어, 폴리올 구성요소 중 화합물의 총량을 기준으로 일 구현예에서 1 중량% 내지 15 중량%, 또 다른 구현예에서 1 중량% 내지 10 중량%, 여전히 또 다른 구현예에서 5 중량% 내지 10 중량%일 수 있다.

일반적으로, 구성요소 (a)인 제1 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트 및 구성요소 (b)인 제2 선형 알킬 사슬을 포함하는 계면활성제는 구성요소 (a) 대 구성요소 (b)의 비율, 예를 들어, 일 구현예에서 중량으로 1 대 99, 또 다른 구현예에서 중량으로 25대 75, 여전히 또 다른 구현예에서 중량으로 50 대 50을 포함한다.

PU 폼 형성에 유용한 SPUF 제형의 제조에 사용하기 위한 계면활성제 조성물의 생산 공정의 광범위한 구현예는, 예를 들어, 하기를 단순히 완전하게 혼합하는 것을 포함한다: 상기 기재된, 구성요소 (a)인 제1 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트; 상기 기재된, 구성요소 (b)인 제2 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트; 및 (c) 혼합물을 제조하기 위해 사용되는 통상적인 혼합 장비 및 기술을 통해 처리될 수 있는 계면활성제 혼합물을 형성하기 위한 임의의 선택적인 성분(ingredient). 혼합 순서나 시퀀스는 중요하지 않다.

구성요소 (a) 내지 (c)는, 예를 들어, 일 구현예에서 10℃ 내지 60℃, 또 다른 구현예에서 15℃ 내지 55℃, 및 여전히 또 다른 구현예에서 25℃ 내지 50℃의 온도에서 혼합될 수 있다. 10℃ 미만의 온도에서 구성요소를 혼합하면, 조성물의 점도가 높을 수 있다 (예를 들어, > 800mPa-s). 60℃ 이상의 온도에서 구성요소를 혼합하면, 조성물에서의 수분 증발이 발생하여 조성물의 최종 수분 함량을 조정하기 어려울 수 있다. 그리고, 구성요소 (a) 내지 (c)의 혼합은 임의의 압력에서 수행될 수 있다. 일 바람직한 구현예에서, 예를 들어, 혼합 압력은 대기압 (즉, 1.013 25 bar 또는 1 atm)이다.

상기 기재된 공정에 따라 생산된 생성된 계면활성제 조성물에 의해 나타나는 유리한 특성 중 일부는, 예를 들어, 물과 계면활성제가 강하게 혼합되더라도 구성요소를 혼합하는 단계 동안 포밍이 덜 발생할 수 있음을 포함할 수 있다. 포밍의 정도는 혼합 단계 동안 시각적 관찰에 의해 결정된다.

광범위한 구현예에서, 본 발명의 SPUF 제형은 하기 구성요소의 반응성 혼합물을 포함한다: (A) 적어도 하나의 폴리이소시아네이트 화합물을 포함하는 적어도 하나의 이소시아네이트 구성요소; (B) 상기 기재된 계면활성제 조성물을 포함하는 적어도 하나의 폴리올 구성요소; 및 (C) 물. 일 구현예에서, SPUF 제형의 폴리올 구성요소는, 예를 들어, (Bi) 적어도 하나의 폴리올 화합물, (Bii) 상기 기재된 계면활성제 조성물; (Biii) 적어도 하나의 실리콘 화합물; (Biv) 적어도 하나의 난연제; (Bv) 적어도 하나의 아민 촉매; 및 폴리올 구성요소 (B)의 화합물의 혼합물에 첨가되거나 SPUF 제형에 대한 별도의 첨가제로서 첨가되는 물 구성요소 (C)를 포함한다. 바람직한 구현예에서, 물은 폴리올 구성요소 (B)에 첨가된다.

바람직한 경우 다른 선택적인 구성요소를 SPUF 제형에 첨가할 수 있다. 상기 구성요소의 혼합물은 반응성 SPUF 제형을 형성하며, 이는 예를 들어 스프레이 장치를 사용하여 일단 함께 혼합되면, 최종적으로 반응하여 폴리우레탄 폼 생성물을 형성한다.

본 발명의 구성요소 (A)인 이소시아네이트 구성요소는, 예를 들어 디페닐메탄 디이소시아네이트의 혼합물을 포함하는 하나 이상의 폴리이소시아네이트 화합물; 디페닐메탄 디이소시아네이트의 이성질체 및 동족체 (예를 들어, 2,2'- 및 2,4'- 이성질체와 같은 둘 이상의 이성질체); 및 4,4'-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 (MDI); 고분자 MDI 또는 조질의 MDI(crude MDI)와 같은 MDI의 고분자량 올리고머; 및 이들의 혼합물을 포함한다.

일 바람직한 구현예에서, 폴리이소시아네이트 화합물은, 예를 들어 고분자 MDI, 및 실온에서 반응성 혼합물에 낮은 초기 점도를 제공하기 위한 전형적으로 저점도 등급 MDI를 포함할 수 있다. 예를 들어, 25℃에서 고분자 MDI의 점도는 일 구현예에서 50mPa.s 내지 2,000mPa.s; 또 다른 구현예에서 50 mPa.s 내지 400 mPa.s; 여전히 또 다른 구현예에서 100 mPa.s 내지 250 mPa.s이다. 폴리이소시아네이트 화합물의 점도는 ASTM D445에 기재된 공정에 의해 측정된다.

또 다른 바람직한 구현예에서, 폴리이소시아네이트 화합물은 PAPI™ 27 및 PAPI™ 135 (둘 모두 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능함)와 같은 상업적으로 입수가능한 화합물; 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

전형적으로, 조성물이 스프레이 폼 도포에 사용될 때 본 발명의 반응성 조성물에 사용되는 폴리이소시아네이트 화합물의 양은, 예를 들어 폴리이소시아네이트 화합물과 폴리올 화합물 사이의 부피 비율이 1:1일 수 있다.

전술한 바와 같이, 구성요소 (B)인 폴리온 구성요소는, 예를 들어 (Bi) 적어도 하나의 폴리올 화합물; (Bii) 상기 기재된 계면활성제 조성물; (Biii) 적어도 하나의 실리콘 화합물; (Biv) 적어도 하나의 난연제; 및 (Bv) 적어도 하나의 아민 촉매; 및 (Bvi) 물을 포함한 몇 가지 화합물의 혼합물을 포함한다.

본 발명의 폴리올 구성요소는 예를 들어, (Bi) 예를 들어 폴리옥시 프로필렌 옥시에틸렌 폴리올을 포함하는 적어도 하나 이상의 폴리올 화합물; 에틸렌 옥사이드 캡핑된 폴리옥시 프로필렌 폴리올; 폴리옥시 프로필렌 옥시에틸렌 모노올; 테트라메틸렌 에테르 글리콜; 폴리에스테르 폴리올; 폴리옥시 부틸렌 폴리올; 폴리에테르 폴리에스테르 공중합체; 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

바람직한 구현예에서, 폴리올 화합물은, 예를 들어 수크로스 개시된 폴리옥시프로필렌 폴리올; 글리세린 개시된 폴리옥시프로필렌 폴리올; 에틸렌 디아민 개시된 폴리올 등; 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

또 다른 바람직한 구현예에서, 폴리올 화합물은 VORANOL™ 4701 폴리올, VORANOL™4240, VORANOL™EP1900, VORANOL™™ 360, VORANOL™446, VORANOL™482, VORANOL™490, VORANOL™640, VORANOL™800, VORANOL™391, VORANOL™CP1055, VORANOL™8010G, VORANOL™2070, VORANOL™8595, VORANOL™1000LM, VORANOL™2000LM, VORANOL™WD2104 (모두 The Dow Chemical Company에서 입수 가능함); 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 바람직한 구현예에서, 조성물이 스프레이 폼 도포에 사용될 때 폴리이소시아네이트 화합물과 폴리올 화합물 사이의 부피 비율 1:1이 본 발명의 반응성 조성물에 사용된다.

폴리올 구성요소에 사용되는 계면활성제 조성물은 상기 기재된 계면활성제 조성물이다.

본 발명의 폴리올 구성요소에 사용되는 계면활성제 조성물의 양은, 예를 들어, 일 구현예에서 1 중량% 내지 15 중량%, 또 다른 구현예에서 5 중량% 내지 14 중량%, 여전히 또 다른 구현예에서 8 중량% 내지 12 중량%일 수 있다.

본 발명에서 별도의 첨가제, 구성요소 (C) 또는 구성요소 (B)의 추가 첨가제로서 사용되는 물은, 예를 들어 음용수; 증류수; 탈이온수; 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 그리고, 본 발명의 폴리올 구성요소 (B)에 사용되는 물의 양은, 예를 들어, 일 구현예에서 5 중량% 내지 20 중량%, 또 다른 구현예에서 8 중량% 내지 20 중량%일 수 있다.

폴리디메틸실록산 백본 및 폴리(에틸렌 옥사이드-코-프로필렌 옥사이드) 펜던트기로 이루어진 그래프트(grafted) 공중합체는 연질 폴리우레탄 폼의 기포를 안정화시키는 계면활성제로 사용할 수 있다.

본 발명에 사용되는 난연제는 예를 들어, 트리스(1-클로로-2-프로필) 포스페이트 (TCPP)를 포함할 수 있다. 폴리우레탄 폼에 일반적으로 사용되는 다른 난연제 도한 사용할 수 있다.

아민 촉매는 본 발명의 조성물에서 겔화 반응과 발포 반응 사이의 제어 및 균형뿐만 아니라 폼 형성 동안 폼 특성의 최적화 및 경화 속도에서 중요한 역할을 한다. 3차 아민은 단독으로 또는 유기주석 촉매와 함께 폴리우레탄 폼 제조에서 촉매로 사용할 수 있다.

반응성 혼합물 중 상기 구성요소 (A), (B) 및 (C)에 더하여, 본 발명의 반응성 혼합물은 다른 추가 선택적인 화합물 또는 첨가제를 또한 포함할 수 있으며; 이러한 선택적인 화합물은 임의의 구성요소 (A), (B) 또는 (C)와 함께 혼합물에 첨가되거나 별도의 첨가로서 첨가될 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 선택적인 첨가제 또는 제제는 이의 용도 또는 기능에 대해 당업계에 공지된 하나 이상의 다양한 선택적인 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 선택적인 첨가제, 제제 또는 구성요소는 내부 이형제, 윤활제, 기타 난연제, 기타 표면 활성 첨가제, 안료, 염료, UV 안정제, 가소제, 및 정진균 또는 정균 물질, 외부 이형제, 내부 이형제 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 실리콘 오일과 같은 외부 이형제는 내부 이형제 대신 또는 추가로 사용될 수 있다.

본 발명의 반응성 혼합물에 첨가되는 경우, 사용되는 선택적인 화합물의 양은, 예를 들어 일 구현예에서 0 중량% 내지 5 중량%, 또 다른 구현예에서 0.1 중량% 내지 2 중량% 및 여전히 또 다른 구현예에서 0.1 중량% 내지 1 중량%일 수 있다.

PU 폼 형성에 유용한 SPUF 제형의 생산 공정의 광범위한 구현예는, 예를 들어 하기 구성요소를 단순히 완전하게 혼합하는 것을 포함한다: (A) 폴리이소시아네이트; (B) 폴리올, (C) 물 및 (D) SPUF 제형을 제조하는 데 사용되는 통상적인 혼합 장비 및 기술을 통해 처리될 수 있는 반응성 혼합물을 형성하기 위한 선택적인 성분.

반응물은, 예를 들어, 일 구현예에서 5℃ 내지 60℃, 또 다른 구현예에서 15℃ 내지 55℃, 및 여전히 또 다른 구현예에서 25℃ 내지 50℃의 온도에서 혼합될 수 있다. 그리고, 반응물의 혼합은 예를 들어 대기압을 포함하는 임의의 압력에서 수행될 수 있다.

SPUF 제형의 유익한 특성 중 하나는 제형의 점도이다. 예를 들어, 25℃에서 제형의 점도는 일 구현예에서 100mPa.s 내지 1,000mPa.s; 또 다른 구현예에서 150 mPa.s 내지 500 mPa.s, 및 여전히 또 다른 구현예에서 150 mPa.s 내지 300 mPa.s이다. SPUF 제형의 점도는 ASTM D445에 기재된 공정으로 측정할 수 있다.

본 발명의 폼 생성물은 상기 기재된 반응성 혼합물을 기재(substrate)의 표면에 스프레이함으로써 생산된다. 예를 들어, 스프레이 공정에서, 상기 기재된 구성요소는 구성요소를 하나의 스트림으로 혼합하는 스프레이 건과 같은 작동 수단을 갖는 스프레이 장치에 주입되고; 스프레이 건의 작동 수단이 작동될 때, 스트림은 반응하기 시작하는 반응성 혼합물의 형태로, 즉 반응성 혼합물이 기재의 표면에 접촉하면서 폼을 형성하기 시작하는 반응성 혼합물의 형태로 스프레이 건을 빠져나간다.

SPUF 제형 (반응성 혼합물)은 스프레이 건과 같은 통상적인 혼합 및 스프레이 장치를 사용하여 스프레이될 수 있다. 스프레이 건을 사용한 구성요소의 혼합 및 스프레이는, 예를 들어, 일 구현예에서 -10℃ 내지 45℃ 및 또 다른 구현예에서 -5℃ 내지 45℃의 온도에서 수행될 수 있다. SPUF 제형의 스프레이는 일년 중, 즉 겨울부터 여름까지 사계절 내내 수행될 수 있다. 그러나, 너무 낮은 온도 (즉, < -10℃)에서 SPUF 제형을 스프레이하면 스프레이된 SPUF 제형과 스프레이된 기재의 접착력이 약한 경향이 있어 박리가 발생할 수 있다. 다른 한편으로, 너무 높은 온도 (즉, > 45℃)에서 SPUF 제형을 스프레이하면 스프레이된 SPUF 제형의 폼 반응성이 너무 빨라서 생성된 폼이 바람직한 것보다 거칠 수 있다.

SPUF 제형의 구성요소의 혼합 및 스프레이는, 예를 들어, 일 구현예에서 3 MPa 내지 18 MPa 및 또 다른 구현예에서 6 MPa 내지 10 MPa의 압력에서 수행될 수 있다. 스프레이 압력 3 MPa 미만에서는 스프레이의 방출 유량(discharge flow rate)이 너무 낮아 작업을 완료하는 데 더 오랜 시간이 걸릴 수 있다.

PU 폼 생성물을 생산하는 공정은 반응에 의해 수행된다. 본 발명의 공정을 수행할 때, SPUF 제형의 반응 구성요소, 즉 폴리이소시아네이트, 이소시아네이트 반응성 화합물, 계면활성제, 발포제, 촉매, 및 PU 폼 형성 제형에 통상적으로 사용되는 임의의 기타 첨가제 및 보조제는; 반응성 혼합물이 예를 들어 수지 스프레이 건을 사용하여 기재의 표면으로 전달될 때 반응한다.

일반적인 구현예에서, 본 발명의 폴리우레탄 폼 생성물의 생산 공정은 저압 스프레이 방법을 포함한다. 공정은 실온에서 반응성 혼합물을 스프레이하는 것을 포함한다.

일반적인 구현예에서, 폴리우레탄 폼 생성물의 생산 공정은 예를 들어, 하기를 혼합하는 (I) 단계를 포함한다: (a) 폴리이소시아네이트; (b) 바람직한 경우, 반응성 혼합물을 형성하기 위한; 폴리올; 및 기타 선택적인 구성요소를 혼합하는 단계; (II) 상기 기재된 구성요소를 혼합하여 반응성 혼합물을 형성한 후, 바람직한 기재의 표면 상에 반응성 혼합물을 스프레이하는 단계; 및 (III) 생성된 스프레이된 반응성 혼합물을 스프레이 조건 하에 반응시켜 폴리우레탄 폼 생성물을 형성하도록 하는 단계.

상기 기재된 공정에 따라 생산된 생성된 폼 생성물에 의해 나타나는 유익한 특성 중 일부는 예를 들어 하기를 포함할 수 있다: (1) 폼 생성물의 열전도율은 JIS A1412에 기재된 공정에 따라 측정했을 때 일반적으로 0.040 W/(mK) 미만이고; (2) 폼 생성물의 투습도는 JIS K7225에 기재된 공정에 따라 측정했을 때 일반적으로 30 ng/(s·m2·Pa)이고; (3) 폼 생성물의 연소 시간은 120초 이내이고 연소 범위는 JIS A9511에 기재된 공정에 따라 측정했을 때 60 mm 이하가 되도록 가연성이 개선된다.

본 발명의 공정에 의해 생산된 폴리우레탄 폼 생성물은, 예를 들어 상업용 건물 및 주거용 주택의 단열 적용, 소음 저감 적용, 진동 저감 적용, 및 스튜디오 룸의 잡소리(harshness) 저감 적용에 사용될 수 있다.

실시예

하기 실시예는 본 발명을 추가로 상세하게 예시하기 위해 제시되지만 청구범위의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 달리 표시되지 않는 한, 모든 부 및 백분율은 중량 기준이다.

본 발명의 실시예 (Inv. Ex.) 및 비교 실시예 (Comp. Ex.)에 사용되는 다양한 용어 및 명칭은 하기에 설명되어 있다:

"EO"는 에틸렌 옥사이드를 뜻한다.

"PO"는 프로필렌 옥사이드를 뜻한다.

"Mw"는 중량을 기준으로 한 분자량을 뜻한다.

"TCPP"는 트리스 클로로프로필 포스페이트를 뜻한다.

"MDI"는 디페닐메탄 디이소시아네이트, 이성질체 및 동족체, 및 4,4'-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 뜻한다.

발명 실시예 및 비교 실시예에 사용된 다양한 성분, 구성요소, 첨가제 또는 원료는 하기 표 I에 설명되어 있다:

표 I - 원료

테스트 방법

핸드 포밍 테스트

다양한 샘플에 대한 핸드 포밍 테스트는 하기와 같이 수행된다: 폴리올 예비 혼합물을 3초 동안 3,000 rpm에서 고분자 MDI, PAPI™ 27과 혼합한다. 폴리올/이소시아네이트의 혼합 비율은 하기와 같다: 1,000 mL 플라스틱 컵에 폴리올 28 g/이소시아네이트 32 g.

관찰된 반응성

크림 시간, 상승 시간 및 폼 높이를 포함한 핸드 포밍 테스트에 대한 요건은 표 II에 요약되어 있다.

표 II

스프레이 폼 도포의 경우, 크림 시간은 3초 내지 7초와 같이 더 빨라야 하며; 그렇지 않으면 분무형 혼합물이 처지기 시작한다 (즉, 분무형 액체가 수직 벽의 표면에 떨어지거나 흘러내림). 상승 시간은 중요하며 예를 들어 12초 내지 16초 이내로 빨라야 한다. 상승 시간이 지연되면 폼 두께가 불규칙해지고 종종 박리가 발생할 수 있다. 폼 높이는 폼의 밀도와 관련이 있다. 폼의 밀도가 너무 낮은 경우 (예를 들어, < 5Kg/m³), 폼의 단열 성능이 너무 낮을 수 있으며; 폼의 기계적 특성은 너무 부서지기 쉽고, 강도가 약하고 쉽게 박리되는 등 열악할 수 있다. 폼의 밀도가 너무 높은 경우 (예를 들어, > 20Kg/m³), 폼의 고밀도는 불필요하고 비경제적이다.

상용성 검사(시각적)

혼합물을 "투명함"에서 "흐릿함"으로 순위를 지정하여 액체 혼합물 샘플을 육안으로 확인한다. "투명함"은 좋은 상용성을 의미한다. "흐릿함"은 상 분리 및 나쁜 상용성을 의미한다.

제형에서의 TERGITOL™NP9를 다른 계면활성제로 드롭-인 대체한다.

폼 외관 검사(시각적)

폼의 셀 구조 및 외관을 폼의 육안 검사로 수행한다. 폼의 외관은 25℃ 및 3 ℃에서 확인한다.

상기 테스트 결과는 표 III에 설명되어 있다.

표 III - 제형 및 테스트 결과

비교 실시예 A 및 C 내지 E - 제형 샘플

폼 형성 제형의 다양한 액체 혼합물 샘플의 제1 세트를 투명한 용기 (유리병)에 넣고 25℃의 온도에서 혼합물의 구성요소의 상용성을 육안으로 확인하기 위해 정렬시켰고; 폼 형성 제형의 다양한 액체 혼합물 샘플의 제2 세트를 투명한 유리병에 넣고 3℃의 온도에서 혼합물의 구성요소의 상용성을 육안으로 확인하기 위해 정렬시켰다. 샘플을 육안으로 관찰한 결과는 하기와 같다:

비교 실시예 A의 제형은 계면활성제로서 TERGITOL™ NP9를 사용하였고; 제형은 3℃ 및 25℃에서 우수한 상용성을 나타냈다.

비교 실시예 D의 제형은 계면활성제로서 DOWANOL™ EPh6을 사용하였고; 3℃ 및 25℃에서 우수한 상용성을 나타냈다.

비교 실시예 C의 제형은 계면활성제로서 ECOSURF™ EH6을 사용하였고; 3℃ 및 25℃에서 흐릿한 외관을 나타냈다.

비교 실시예 E의 제형은 계면활성제로서 ECO-36을 사용하였고; 3℃ 및 25℃에서 흐릿한 외관을 보였다.

비교 실시예 B, F 및 G - 제형 샘플

폼 형성 제형의 다양한 액체 혼합물 샘플의 제1 세트를 용기 (유리병)에 넣고 25℃의 온도에서 혼합물의 구성요소의 상용성을 육안으로 확인하기 위해 정렬시켰고; 폼 형성 제형의 다양한 액체 혼합물 샘플의 제2 세트를 투명한 유리병에 넣고 3℃의 온도에서 혼합물의 구성요소의 상용성을 육안으로 확인하기 위해 정렬시켰다. 샘플을 육안으로 관찰한 결과는 하기와 같다:

비교 실시예 F의 제형은 계면활성제로서 SOFTANOL™ 70을 사용하였고; 제형은 3℃ 및 25℃에서 우수한 상용성을 나타냈다.

비교 실시예 B의 제형은 계면활성제로서 SOFTANOL™ 90을 사용하였고; 제형은 25℃에서 우수한 상용성을 나타냈지만, 3℃에서는 약간 흐릿한 것으로 나타났다.

비교 실시예 G의 제형은 계면활성제로서 SOFTANOL™ 120을 사용하였고; 제형은 3℃ 및 25℃에서 흐릿한 외관을 나타냈다.

실시예 1 내지 3 - 제형 샘플

SPUF 제형의 다양한 액체 혼합물 샘플의 제1 세트를 용기 (유리병)에 넣고 25℃의 온도에서 혼합물의 구성요서의 상용성을 육안으로 확인하기 위해 정렬시켰고; SPUF 제형의 다양한 액체 혼합물 샘플의 제2 세트를 투명한 유리병에 넣고 3℃의 온도에서 혼합물의 구성요소의 상용성을 육안으로 확인하기 위해 정렬시켰다. 샘플을 육안으로 관찰한 결과는 하기와 같다:

본 발명의 실시예 3의 SPUF 제형은 25/75의 SOFTANOL™70/ECOSURF™EH6의 비율로 SOFTANOL™70 및 ECOSURF™EH6의 혼합 계면활성제를 사용하였고; SPUF 제형은 25℃에서 우수한 상용성을 나타냈지만, 3℃에서는 약간 흐릿한 것으로 나타났다.

본 발명의 실시예 2의 SPUF 제형은 50/50의 SOFTANOL™70/ECOSURF™EH6의 비율로 SOFTANOL™70 및 ECOSURF™EH6의 혼합 계면활성제를 사용하였고; SPUF 제형은 3℃ 및 25℃에서 우수한 상용성을 나타냈다.

본 발명의 실시예 1의 SPUF 제형은 75/25의 SOFTANOL™70/ECOSURF™EH6의 비율로 SOFTANOL™70 및 ECOSURF™EH6의 혼합 계면활성제를 사용하였고; SPUF 제형은 3℃ 및 25℃에서 흐릿한 외관을 나타냈다.

비교 실시예 A 및 C 내지 E - 폼 샘플

크림 시간, 상승 시간, 폼 높이 및 폼 셀 구조 (시각적)를 포함하는 폼 구조의 반응성을 확인하기 위해 용기 (병)에 형성된 다양한 폼 샘플 세트를 정렬시켰고; 폼 샘플은 상기 기재된 폼 형성 제형의 액체 혼합물로 제조한다. 폼 샘플은 하기와 같다:

비교 실시예 A의 제형 (계면활성제로서 TERGITOL™NP9가 사용됨)를 사용하여 생산된 폼 샘플은 반응성이 우수하고 높이가 충분한 우수한 폼이다.

비교 실시예 C의 제형 (계면활성제로서 ECOSURF™ EH6이 사용됨)을 사용하여 생산된 폼 샘플은 ECOSURF™ EH6이 TERGITOL™ NP9와 매우 유사한 발포 특징을 갖는 폼을 제공함을 나타낸다.

비교 실시예 D의 제형 (계면활성제로서 DOWANOL™ EPh6이 사용됨)을 사용하여 생산된 폼 샘플은 비교 실시예 A의 폼 샘플보다 약간 더 빠른 상승 시간을 나타냈다. 폴리올 예비 혼합물의 낮은 점도로 인해 혼합이 잘되었음에도 불구하고 약간의 폼 수축이 발생하였다.

비교 실시예 E의 제형 (계면활성제로서 ECO-36이 사용됨)을 사용하여 생산된 폼 샘플은 상이한 발포 특징을 나타냈다. 폼의 터치감(touch feeling) (촉감)은 제형이 대략 3의 관능기 수를 가졌기 때문에 비교 실시예 A의 폼 샘플보다 단단하였다.

비교 실시예 A, B, F 및 G - 폼 샘플

크림 시간, 상승 시간, 폼 높이 및 폼 셀 구조 (시각적)를 포함하는 폼 구조의 상용성을 확인하기 위해 용기 (병)에 형성된 다양한 폼 샘플 세트를 정렬시켰고; 폼 샘플은 상기 기재된 폼 형성 제형의 액체 혼합물로부터 제조된다. 폼 샘플은 하기와 같다:

비교 실시예 F의 제형 (계면활성제로서 SOFTANOL™ 70이 사용됨)를 사용하여 생산된 폼 샘플은 유사한 상용성을 나타냈지만 TERGITOL™NP9를 계면활성제로 사용한 폼 샘플과 비교하여 더 낮은 폼 높이를 나타냈다.

비교예 B의 제형 (계면활성제로서 SOFTANOL™90이 사용됨)을 사용하여 생산된 폼 샘플은 TERGITOL™NP9를 계면활성제로 사용한 폼 샘플과 유사한 상용성 및 폼 높이를 나타냈지만, 폼 샘플의 폼 셀 크기 TERGITOL™NP9를 계면활성제로 사용한 폼 샘플보다 약간 더 거칠다.

비교 실시예 G의 제형 (계면활성제로서 SOFTANOL™ 120이 사용됨)를 사용하여 생산된 폼 샘플은 비교 실시예 A보다 폼 샘플의 낮은 폼 높이로 인해 더 빠른 상용성을 나타냈다. 폼 셀 구조는 거칠다.

비교 실시예 A의 제형 (계면활성제로서 TERGITOL™NP9이 사용됨)을 사용하여 생산된 폼 샘플을 기준 폼 샘플로 사용하였다.

실시예 1 내지 3 - 폼 샘플

크림 시간, 상승 시간, 폼 높이 및 폼 셀 구조 (시각적)를 포함하는 폼 구조의 상용성을 확인하기 위해 용기 (병)에 형성된 다양한 폼 샘플 세트를 정렬시켰고; 폼 샘플은 상기 기재된 SPUF의 액체 혼합물로부터 제조된다. 폼 샘플은 하기 SPUF 제형을 사용하여 생산되었다:

본 발명의 실시예 3의 SPUF 제형은 SOFTANOL™70/ECOSURF™EH6 = 25/75를 계면활성제로 사용하였다.

본 발명의 실시예 2의 SPUF 제형은 SOFTANOL™70/ECOSURF™EH6 = 50/50를 계면활성제로 사용하였다.

본 발명의 실시예 1의 SPUF 제형은 SOFTANOL™70/ECOSURF™EH6 = 75/25를 계면활성제로 사용하였다.

상기 기재된 모든 폼 샘플은 우수한 외관, 유사한 반응성 및 유사한 폼 높이를 나타낸다.

본 발명의 실시예 1, 2 및 3의 SPUF 제형으로부터 제조된 폼 샘플은 계면활성제로서 TERGITOL™NP9를 사용한 비교 실시예 A의 제형으로부터 제조된 폼 샘플과 비교할 때 우수한 상용성, 우수한 반응성 및 우수한 폼 높이를 나타낸다.

SOFTANOL™90 비율이 높을수록 폼 셀 크기가 더 큰 것으로 밝혀졌다.

비교 실시예 A의 제형 (계면활성제로서 TERGITOL™NP9가 사용됨)로 제조된 폼 샘플은 우수한 상용성, 우수한 반응성 및 우수한 폼 높이를 나타낸다. TERGITOL™NP9는 우수한 계면활성제이지만, TERGITOL™NP9는 물질에 대한 생식 독성으로 간주된다. 따라서, TERGITOL™NP9를 계면활성제로 사용하여 생성된 스프레이 폼의 잔여물은 하수 시스템으로 버리지 않는다. 반면에, 스프레이 어플리케이터는 건설 중에 TERGITOL™NP9 또는 해당 폼 미스트를 흡입할 수 있다. 스프레이 어플리케이터에 대한 이러한 잠재적 노출은 스프레이 어플리케이터에 건강 위험을 초래할 수 있다. 스프레이 어플리케이터는 스프레이 어플리케이터가 스프레이를 흡입하는 것을 방지하기 위해 항상 적절한 보호 장비를 사용하는 것은 아니다.

비교 실시예 B의 제형 (계면활성제로서 SOFTANOL™ 90이 사용됨)로 제조된 폼 샘플은 상용성이 우수하면서 더 큰 셀 크기를 나타낸다.

비교 실시예 C의 제형 (계면활성제로서 ECOSURF™EH6이 사용됨)로 제조된 폼 샘플은 우수한 반응성 및 우수한 폼 높이를 나타내면서 흐릿한 외관과 같은 나쁜 상용성을 나타낸다.

비교 실시예 D의 제형 (계면활성제로서 DOWANOL™ EPh6이 사용됨)로 제조된 폼 샘플은 우수한 상용성을 나타냈지만; 폼 샘플은 일부 폼 수축을 나타낸다. 흡입 독성은 또한 폼의 스프레이 도포에 대한 잠재적인 바람직하지 않은 문제일 수 있다.

비교 실시예 E의 제형 (계면활성제로서 ECO-36이 사용됨)로 제조된 폼 샘플은 나쁜 상용성을 나타낸다.

비교 실시예 F의 제형 (계면활성제로서 SOFTANOL™ 70이 사용됨)로 제조된 폼 샘플은 비교적 우수한 상용성을 나타냈지만; 비교 실시예 F는 비교 실시예 A보다 더 낮은 폼 높이를 갖는다. 폼 높이가 낮은 폼을 제공하면 스프레이 도포의 발포 효율이 불량해질 수 있다.

비교 실시예 G의 제형 (계면활성제로서 SOFTANOL™ 120이 사용됨)로 제조된 폼 제품은 우수한 상용성을 나타냈지만; 폼 생성물의 폼 셀은 거칠다.

ECOSURF™EH6과 SOFTANOL™90의 조합을 계면활성제로 포함하는 제형으로 제조된 상기 기재된 폼 샘플을 제외하고, 계면활성제의 다른 조합 (예를 들어, ECOSURF™EH6 및 SOFTANOL™70, SOFTANOL™120, DOWANOL™EPh6)을 포함하는 제형으로부터 우수한 특성을 갖는 바람직한 폼 샘플을 제조하기 위해 시도했지만 PU 폼의 거친 셀이 형성되고/하거나 생성된 폼 형성 제형이 나쁜 상용성 (흐릿한 외관)을 나타내기 때문에 성공하지 못했다.

기타 구현예

본 발명의 일 구현예는 적어도 하나의 2차 알킬 알코올 에톡실레이트는 적어도 하나의 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트인, 적어도 하나의 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트를 포함하는 수발포 저밀도 폴리우레탄 분무형 폼 형성 제형을 생산하는데 사용하기 위한 계면활성제 조성물을 포함한다.

수발포 저밀도 폴리우레탄 분무형 폼 형성 제형을 생산하기 위해 사용되는 상기 계면활성제 조성물은 폴리올 구성요소 및 이소시아네이트 구성요소와의 우수한 혼합 특성을 갖는다. 또한, 상기 계면활성제 조성물은 유리하게는 무독성이다.

상기 계면활성제 조성물은 적어도 2종의 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트의 혼합물을 포함하고; 계면활성제 조성물은 9 몰의 에틸렌 옥사이드 함량 및 11.3 평균 친수성-친유성 균형을 갖는 제1 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트를 포함하고; 계면활성제 조성물은 6 몰의 에틸렌 옥사이드 함량 및 10.8의 평균 친수성-친유성 균형을 갖는 제2 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트를 포함한다.

상기 계면활성제 조성물은 제1 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트 대 제2 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트의 중량비가 50 대 50의 비율로 포함된다.

본 발명의 또 다른 구현예는 (A) 적어도 하나의 이소시아네이트 구성요소; 및 (B) 적어도 하나의 폴리올 구성요소는 상기 계면활성제 조성물을 포함하는, 적어도 하나의 폴리올 구성요소를 포함하는 수발포 저밀도 폴리우레탄 분무형 폼 형성 제형을 포함한다.

상기 제형의 적어도 하나의 폴리이소시아네이트 구성요소는 PAPI™ 27과 같은 고분자 MDI이고; 적어도 하나의 폴리이소시아네이트 구성요소의 농도는 약 100 중량%이다.

상기 제형의 적어도 하나의 폴리올 구성요소는 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 또는 이들의 혼합물이고; 적어도 하나의 폴리올 구성요소의 농도는, 예를 들어, 일 구현예에서 40 중량% 내지 60 중량%이다.

상기 계면활성제 조성물을 포함하는 수발포 저밀도 폴리우레탄 분무형 폼 형성 제형은 미세한 폼 셀 구조를 갖는 폼 생성물을 제공하기 위해 사용될 수 있다.

Claims

분무형 수발포 저밀도 폴리우레탄 폼 형성 제형으로서,
(A) 이소시아네이트 구성요소;
(B) 계면활성제 조성물을 포함하는 폴리올 구성요소로서, 상기 계면활성제 조성물은 적어도 하나의 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트를 포함하고, 상기 적어도 하나의 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트는 적어도 하나의 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트인, 폴리올 구성요소; 및
(C) 물
을 포함하는, 분무형 수발포 저밀도 폴리우레탄 폼 형성 제형.
제1항에 있어서, 상기 계면활성제 조성물은 8 중량% 내지 22 중량%의 고수분 함량을 함유하는 폴리올 구성요소와 상용성인, 제형.
제1항에 있어서, 상기 계면활성제 조성물은 3℃ 내지 50℃의 온도 범위에서 폴리올 구성요소와 상용성이고; 상기 폴리올 구성요소는 3℃ 내지 50℃의 온도 범위에서 상 분리를 일으키지 않도록 저장 안정성을 갖는 폴리올 혼합물을 제공하는, 제형.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트는 적어도 2종의 상이한 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트의 혼합물이고; 상기 혼합물은 9 몰의 에틸렌 옥사이드 함량 및 13.3의 평균 친수성-친유성 균형을 갖는 제1 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트를 포함하고; 상기 혼합물은 6 몰의 에틸렌 옥사이드 함량 및 10.8의 평균 친수성-친유성 균형을 갖는 제2 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트를 포함하는, 제형.
제4항에 있어서, 상기 제1 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트는 12개의 탄소 원자 내지 14개의 탄소 원자의 선형 알킬 사슬을 갖고; 상기 제2 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트는 2-에틸 헥실 알코올 에톡실레이트인, 제형.
분무형 수발포 저밀도 폴리우레탄 폼 형성 제형의 생산 공정으로서,
(A) 이소시아네이트 구성요소;
(B) 계면활성제 조성물을 포함하는 폴리올 구성요소로서, 상기 계면활성제 조성물은 하나 이상의 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트를 포함하고, 상기 하나 이상의 페놀-프리 2차 알킬 알코올 에톡실레이트는 하나 이상의 선형 알킬 사슬 페놀-프리 2차 알코올 에톡실레이트인, 폴리올 구성요소; 및
(C) 물
을 혼합하는 단계를 포함하는, 공정.
폴리우레탄 폼의 생산 공정으로서,
(I) 기재의 표면 상에 제1항의 제형을 스프레이하는 단계; 및
(II) 상기 제형이 단계 (II)로부터 기재의 표면과 접촉함에 따라, 상기 제형을 반응시켜 폴리우레탄 폼을 형성하는 단계를 포함하는, 공정.
폴리우레탄 폼으로서, 제1항의 분무형 수발포 저밀도 폴리우레탄 폼 형성 제형으로부터 제조된, 폴리우레탄 폼.