KR20220061164A - 가요성 폴리우레탄 발포체, 그의 제조 방법 및 그의 용도 - Google Patents

가요성 폴리우레탄 발포체, 그의 제조 방법 및 그의 용도 Download PDF

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프라빈 차우다리
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Abstract

본 발명은 철도에 사용하기 위한 감소된 가연성, 연기 및 독성을 갖는 폴리우레탄 발포체에 관한 것이다.

Description

가요성 폴리우레탄 발포체, 그의 제조 방법 및 그의 용도
본 발명은 철도에 사용하기 위한 감소된 가연성, 연기 및 독성을 갖는 폴리우레탄 발포체에 관한 것이다.
유기 디이소시아네이트 및/또는 폴리이소시아네이트를 촉매, 발포제, 난연제, 보조제 및/또는 첨가제의 존재하에서 적어도 2개의 반응성 수소 원자를 함유하는 화합물, 예를 들면 폴리옥시알킬렌폴리아민 및/또는 바람직하게는 유기 폴리히드록실 화합물, 특히 예를 들면 300 내지 6,000 g/mol의 분자량을 갖는 폴리에테롤 및 필요할 경우 약 400 g/mol 이하의 분자량을 갖는 사슬 연장제 및/또는 가교제와 반응시켜 얻은 폴리우레탄(PU) 발포체는 공지되어 있으며, 다수회 기재되어 있다. 상기 PU 발포체는 자동차용 시트/팔걸이, 발포된 카펫 백킹 및 가구와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 분야에서의 넓은 적용예를 갖는다.
특히 실내 철도 부품을 위한 철도 적용예는 연소시 화염 전파, 열 방출 및 연기 생성과 같은 난연성 성질에 대한 높은 표준을 필요로 한다. 유럽 연합은 각 회원국에서 현재 실행중인 각종 표준을 대체하기 위하여 이른바 EN-45545의 철도 적용예에 대한 신규한 조화 화재 표준의 도입을 승인하였다. 그러한 표준은 상기 적용예에 사용되는 물질에 허용된 열 방출, 연기 밀도 및 독성 및 화염 확산에 대한 엄격한 요건을 부과한다. EN-45545에서의 연기 밀도(Ds-4)는 ISO 5659-2에 의하여 측정한 4 분 후의 연기 밀도이며, EN-45545에서의 열 방출은 ISO 5660-1에 의하여 측정한 열 방출의 최대 평균 비율(MARHE)이며, EN-45545에서의 화염 확산은 ISO 5658-2에 의하여 측정한 소화시 임계 열 유속(CFE)이다.
위험 수준(HL1 내지 HL3)이 지정되며, 이는 화재의 결과로서 신체적 손상의가능성 정도를 반영한다. 상기 수준은 체류 시간을 기준으로 하며, 작동 및 설계 카테고리와 관련되어 있다. HL1은 가장 낮은 위험 수준이며, 통상적으로 비교적 안전한 조건(자동차의 용이한 대피) 하에서 운행하는 차량에 적용 가능하다. HL3은 가장 높은 위험 수준이며, 가장 위험한 작용/설계 카테고리(예를 들면 지하 철도 차량에서 자동차의 어려운 및/또는 시간이 소요되는 대피)를 나타낸다. 각각의 적용예 유형의 경우, 위험 수준에 대한 상이한 테스트 요건이 규정된다.
의자/매트리스에 대한 실내장식품 조립을 포함한 DIN EN 45545-2 R21 적용예의 경우, 요건이 매우 엄격하다. 특히, HL3 카테고리의 경우, ISO 5660-1에 의하여 측정한 50 kW/㎡ 이하의 MARHE, ISO 5659-2에 의하여 측정한 200 ㎡/㎡ 미만의 연기 광학 밀도(Ds) 및 ISO 5659-2에 의하여 측정한 0.75 미만의 독성 지수(CITg)는 달성하기 어렵다. 그러한 표준은 야간 여행 열차, 즉 장거리를 이동하는 열차에 특히 요구된다.
감소된 가연성, 연기 및 독성 요건 이외에, PU 발포체의 기계적 성질은 절충되지 않을 것이 요구된다. 발포 공정 중에 적절한 첨가제 또는 난연제 패키지의 혼입은 생성되는 PU 발포체에서 불량하거나 또는 분해된 기계적 성질을 초래한다. 그럼에도 불구하고, 철도 적용예에 적절한 PU 발포체를 제공하고자 하는 시도가 수회 이루어졌었다. 예를 들면, EP 3 101 045 A1에는 철도 차량의 좌석, 접이식 침대 및 침상의 덮개에 사용하기 위한 감소된 가연성, 감소된 연기 발생 및 낮은 연기 독성을 갖는 PU 발포체가 기재되어 있다. PU 발포체 형성 배합물은 대부분 인산염에 기초한 난연제의 혼합물을 포함한다.
추가적으로, PU 발포체 배합물도 또한 기재되어 있는 최신 문헌이 수개 존재한다. 그러나, 이들은 철도 적용예에 대한 EN-45545 요건을 충족하지 않는다. US 6,660,783 B2에는 탄성이 크며, 허용 가능한 기계적 성질을 갖는 상기 PU 발포체 1종이 기재되어 있다. 또 다른 US 6,087,410 B1에는 PU 발포체의 제조 방법이 기재되어 있는데, 여기서 발포체 형성 배합물 중에 첨가제, 예컨대 난연제를 혼합할 수 있다.
난연제가 발포 중에 첨가될 수 있는 PU 발포체 배합물이 해당 기술분야에 공지되어 있기는 하지만, 철도에서의 적용예를 위한 EN-45545 요건을 충족하는 PU 발포체를 얻는 것과 관련하여서는 그리 많이 기재되어 있지 않다. 특히, R21 적용예를 위한 EN-45545-2의 요건을 충족하는 PU 발포체는 해당 기술분야에 공지되어 있지 않다. 추가로, 허용 가능한 기계적 성질을 갖는 상기 배합물은 해당 기술분야에서 공지되어 있지 않다.
그러므로, 본 발명의 목적은 철도 적용예에 대한 EN-45545-2 요건을 충족하는 PU 발포체를 제공하고자 하는 것이며, 기계적 성질을 손상시키지 않으면서 감소된 가연성, 연기 및 독성을 갖는다.
놀랍게도, 상기 확인된 목적은 하기에 기재된 바와 같이 및 청구범위에서 반영되는 바와 같이 본 발명에 의하여 충족되는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 한 측면에서, 본 발명은
(A) 이소시아네이트 성분 및
(B) (a) 1.9 내지 5.0의 평균 작용가 및 10 mg KOH/g 내지 1,000 mg KOH/g의 OH 값을 갖는 적어도 1종의 폴리에테르 폴리올
(b) 적어도 1종의 계면활성제,
(c) 적어도 1종의 아민 촉매 및
(d) 물을 포함하는 이소시아네이트 반응성 성분을 포함하는 반응성 조성물을
(C) 난연제 혼합물의 총 중량을 기준으로 하여 (i) 70 중량% 내지 99 중량%의 팽창성 그라파이트 및 (ii) 1 중량% 내지 30 중량%의 폴리인산암모늄을 포함하는 난연제 혼합물의 존재하에서 반응시켜 얻으며, 여기서 난연제 혼합물과 이소시아네이트 반응성 성분의 중량비가 1:5 내지 5:1인 폴리우레탄 발포체에 관한 것이다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트 성분을 포함하는 반응성 조성물을 난연제 혼합물의 존재하에서 반응시키는 것에 의한 전술한 폴리우레탄 발포체의 제조 방법에 관한 것으로서, 여기서 난연제 혼합물과 이소시아네이트 반응성 성분의 중량비는 1:5 내지 5:1이다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 전술한 폴리우레탄 발포체를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 전술한 성형품의 제조 방법에 관한 것이다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 전술한 폴리우레탄 발포체를 포함하는 철도 부품에 관한 것이다.
본 발명의 조성물 및 배합물을 기재하기에 앞서, 본 발명은 기재된 특정한 조성물 및 배합물로 한정되지 않는데, 이는 상기 조성물 및 배합물이 물론 변경될 수 있기 때문인 것으로 이해한다. 또한, 본 발명의 범주가 첨부된 청구범위에 의하여서만 제한될 것이므로 본원에 사용된 용어는 제한되지 않는 것으로 이해하여 한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "포함하는(comprising)", "포함하다(comprise)" 및 "~로 이루어진(comprised of)"은 "포함하는(including)", "포함하다(include)" 또는 "함유하는(containing)", "함유하다(contains)"와 동의어이며, 포괄적이거나 또는 개방형이며, 추가적인, 나열되지 않은 구성원, 성분 또는 방법 단계를 배제하지 않는다. 본원에 사용된 바와 같이 용어 "포함하는(comprising)", "포함하다(comprise)" 및 "~로 이루어진(comprised of)"은 용어 "~로 이루어진(consisting of)", "이루어지다(consist)" 및 "~로 이루어지다(consist of)"를 포함한다.
더욱이, 상세한 설명 및 청구범위에서 용어 "제1의", "제2의", "제3의" 또는 "(a)", "(b)", "(c)", "(d)" 등은 유사한 성분 사이에서 식별에 사용되며, 반드시 순차적인 또는 연대 순서를 기재하지 않는다. 사용된 바와 같은 용어는 적절한 상황 하에서 서로 교환 가능하며, 본원에 기재된 본 발명의 실시양태는 본원에 기재 또는 예시된 것보다 상이한 시퀀스로 작동될 수 있는 것으로 이해한다. 용어 "제1의", "제2의", "제3의" 또는 "(A)", "(B)" 및 "(C)" 또는 "(a)", "(b)", "(c)", "(d)", "i", "ii" 등이 방법의 단계 또는 용도 또는 검정에 관한 것인 경우, 단계 사이에서의 시간 또는 시간 간격 일관성이 없으며, 즉 단계는 동시에 실시될 수 있거나 또는 상기 또는 하기에서 기재된 바와 같이 본원에서 달리 나타내지 않는다면 수초, 수분, 수시간, 수일, 수주, 수개월 또는 심지어 수년의 시간 간격이 있을 수 있다.
하기 구절에서, 본 발명의 상이한 측면이 보다 상세하게 정의된다. 상기 정의된 바와 같은 각각의 측면은 반대의 의미로 명백하게 나타내지 않는다면 임의의 기타 측면 또는 측면들과 조합될 수 있다. 특히, 바람직하거나 또는 이로운 것으로 나타낸 임의의 특징은 바람직하거나 또는 이로운 것으로 나타낸 임의의 특징 또는 특징들과 조합될 수 있다.
본 명세서 전체에서 "하나의 실시양태" 또는 "실시양태"에 관한 언급은 실시양태와 관련하여 기재된 특정한 특징, 구조 또는 특성은 본 발명의 적어도 하나의 실시양태에 포함된다는 것을 의미한다. 그래서, 본 명세서 전체에서의 다양한 부위에서 "하나의 실시양태에서" 또는 "한 실시양태에서"의 출현은 모두 동일한 실시양태를 지칭할 필요는 없으나, 지칭될 수도 있다. 더욱이 특정한 특징, 구조 또는 특성이 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있는데, 이는 하나 이상의 실시양태에서 본 개시내용으로부터 해당 기술분야의 기술자에게 자명하기 때문이다. 더욱이, 본원에 기재된 일부 실시양태는 기타 실시양태에 포함된 기타 특징이 아닌 일부를 포함하는 한편, 상이한 실시양태의 특징의 조합은 본 발명의 범주 내에 포함시키고자 하며, 상이한 실시양태를 형성하는데, 이는 해당 기술분야의 기술자에 의하여 이해될 것이기 때문이다. 예를 들면 첨부된 청구범위에서, 임의의 청구된 실시양태는 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
더욱이, 본 명세서 전체에서 정의된 범위는 마찬가지로 말단 값을 포함하며, 즉 1 내지 10의 범위는 1 및 10 둘다 상기 범위에 포함된다. 혼동을 피하기 위하여, 본 출원인은 적용되는 법에 따라 임의의 균등예로 부여되어야 한다.
PU 발포체
본 발명의 한 측면은
(A) 이소시아네이트 성분 및
(B) (a) 1.9 내지 5.0의 평균 작용가 및 10 mg KOH/g 내지 1,000 mg KOH/g의 OH 값을 갖는 적어도 1종의 폴리에테르 폴리올
(b) 적어도 1종의 계면활성제,
(c) 적어도 1종의 아민 촉매 및
(d) 물을 포함하는 이소시아네이트 반응성 성분을 포함하는 반응성 조성물을
(C) 난연제 혼합물의 총 중량을 기준으로 하여 (i) 70 중량% 내지 99 중량%의 팽창성 그라파이트 및 (ii) 1 중량% 내지 30 중량%의 폴리인산암모늄을 포함하는 난연제 혼합물의 존재하에서 반응시켜 얻으며, 여기서 난연제 혼합물과 이소시아네이트 반응성 성분의 중량비가 1:5 내지 5:1인 PU 발포체에 관한 것인 실시양태 1이다.
한 실시양태에서, 실시양태 1에서의 PU 발포체는 가요성 PU 발포체이다. 가요성 PU 발포체는 DIN EN ISO 845에 의하여 측정된 50 kg/㎥ 내지 120 kg/㎥의 밀도를 갖는다.
또 다른 실시양태에서, 실시양태 1에서의 이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트 반응성 성분 (B)는 1.0:4.0 내지 4.0:1.0의 (A):(B)의 혼합비로 존재한다.
또 다른 실시양태에서, 실시양태 1에서의 이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트 반응성 성분 (B)는 40 내지 200의 지수로 존재한다. 또 다른 실시양태에서, 지수는 40 내지 180 또는 40 내지 160이다. 또 다른 실시양태에서, 지수는 40 내지 150 또는 50 내지 150 또는 60 내지 140이다. 또 다른 실시양태에서, 지수는 60 내지 130 또는 60 내지 120 또는 60 내지 110 또는 60 내지 100 또는 80 내지 100이다. 이소시아네이트 지수는 이소시아네이트 반응성 기에 대한 NCO 기의 몰비를 기재한다. 100의 지수는 1:1의 비에 관한 것이다.
본 맥락에서, 이소시아네이트 성분 (A)는 A측 성분 또는 이소측으로 지칭할 수 있는 한편, 이소시아네이트 반응성 성분은 B측 성분 또는 수지측으로 지칭할 수 있다.
이소시아네이트 성분 (A)
하나의 실시양태에서, 실시양태 1에서 이소시아네이트 성분 (A)는 방향족 이소시아네이트 또는 지방족 이소시아네이트를 포함한다. 이소시아네이트는 지방족 또는 방향족 이소시아네이트의 단량체 및 중합체 형태 둘다를 포함하는 것으로 이해하여야 한다. 용어 "중합체"에 의하면, 서로 독립적으로 상이한 올리고머 및 동족체를 포함하는 지방족 또는 방향족 이소시아네이트의 중합체 등급을 지칭한다.
한 실시양태에서, 이소시아네이트는 20 중량% 내지 50 중량% 또는 20 중량% 내지 40 중량% 또는 30 중량% 내지 40 중량% 또는 30 중량% 내지 35 중량%의 NCO 함유량을 갖는다.
하나의 실시양태에서, 지방족 이소시아네이트는 테트라메틸렌 1,4-디이소시아네이트, 펜타메틸렌 1,5-디이소시아네이트, 헥사메틸렌 1,6-디이소시아네이트, 데카메틸렌 디이소시아네이트, 1,12-도데칸 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,4,4-트리메틸-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2-메틸-1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트, 시클로부탄-1,3-디이소시아네이트, 1,2-, 1,3- 및 1,4-시클로헥산 디이소시아네이트, 2,4- 및 2,6-메틸시클로헥산 디이소시아네이트, 4,4'- 및 2,4'-디시클로헥실디이소시아네이트, 1,3,5-시클로헥산 트리이소시아네이트, 이소시아나토메틸시클로헥산 이소시아네이트, 이소시아나토에틸시클로헥산 이소시아네이트, 비스(이소시아나토메틸)-시클로헥산 디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아나토디시클로헥실메탄, 펜타메틸렌 1,5-디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트 및 그의 혼합물로부터 선택된다.
하나의 실시양태에서, 실시양태 1에서의 이소시아네이트 성분 (A)는 방향족 이소시아네이트를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 실시양태 1에서의 이소시아네이트 성분 (A)는 방향족 이소시아네이트만으로 이루어진다.
적절한 방향족 이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트; 중합체 톨루엔 디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트; 중합체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트; m-페닐렌 디이소시아네이트; 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트; 4-클로로-1,3-페닐렌 디이소시아네이트; 2,4,6-톨루일렌 트리이소시아네이트, 1,3-디이소프로필페닐렌-2,4-디이소시아네이트; 1-메틸-3,5-디에틸페닐렌-2,4-디이소시아네이트; 1,3,5-트리에틸페닐렌-2,4-디이소시아네이트; 1,3,5-트리이소프로필-페닐렌-2,4-디이소시아네이트; 3,3'-디에틸-비스페닐-4,4'-디이소시아네이트; 3,5,3',5'-테트라에틸-디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트; 3,5,3',5'-테트라이소프로필디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트; 1-에틸-4-에톡시-페닐-2,5-디이소시아네이트; 1,3,5-트리에틸벤젠-2,4,6-트리이소시아네이트; 1-에틸-3,5-디이소프로필벤젠-2,4,6-트리이소시아네이트, 톨리딘 디이소시아네이트, 1,3,5-트리이소프로필벤젠-2,4,6-트리이소시아네이트 및 그의 혼합물로부터 선택된다.
또 다른 실시양태에서, 방향족 이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트; 중합체 톨루엔 디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트; 중합체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트; m-페닐렌 디이소시아네이트; 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트; 4-클로로-1; 3-페닐렌 디이소시아네이트; 2,4,6-톨루일렌 트리이소시아네이트, 1,3-디이소프로필페닐렌-2,4-디이소시아네이트; 1-메틸-3,5-디에틸페닐렌-2,4-디이소시아네이트; 1,3,5-트리에틸페닐렌-2,4-디이소시아네이트; 1,3,5-트리이소프로필-페닐렌-2,4-디이소시아네이트; 3,3'-디에틸-비스페닐-4,4'-디이소시아네이트; 3,5,3',5'-테트라에틸-디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트; 3,5,3',5'-테트라이소프로필디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 및 1-에틸-4-에톡시-페닐-2,5-디이소시아네이트로부터 선택된다.
기타 실시양태에서, 방향족 이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트; 중합체 톨루엔 디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트; 중합체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트; m-페닐렌 디이소시아네이트; 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트; 4-클로로-1; 3-페닐렌 디이소시아네이트 및 2,4,6-톨루일렌 트리이소시아네이트로부터 선택된다. 기타 실시양태에서, 방향족 이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트; 중합체 톨루엔 디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 및/또는 중합체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트; m-페닐렌 디이소시아네이트로부터 선택된다. 추가의 실시양태에서, 이소시아네이트는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 및/또는 중합체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 포함한다.
메틸렌 디페닐 디이소시아네이트는 3종의 상이한 이성질체 형태, 이른바 2,2'-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(2,2'-MDI), 2,4'-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(2,4'-MDI) 및 4,4'-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(4,4'-MDI)로 이용 가능하다. 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트는 기술적 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트로 지칭되는 단량체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 및 중합체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트로 분류될 수 있다. 중합체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트는 올리고머 종 및 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 이성질체를 포함한다. 그래서, 중합체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트는 단일 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 이성질체 또는, 2 또는 3종의 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 이성질체의 이성질체 혼합물을 함유할 수 있으며, 나머지는 올리고머 종이다. 중합체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트는 2.0 초과의 이소시아네이트 작용가를 갖는 경향이 있다. 이성질체 비뿐 아니라, 올리고머 종의 양은 상기 생성물에서 광범위하게 변동될 수 있다. 예를 들면, 중합체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트는 통상적으로 30 중량% 내지 80 중량%의 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 이성질체를 함유할 수 있으며, 나머지는 상기 올리고머 종이다. 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 이성질체는 종종 4,4'-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 2,4'-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 및 매우 낮은 수준의 2,2'-메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 혼합물이다.
또 다른 실시양태에서, 이소시아네이트와 폴리올의 반응 생성물 및, 기타 디이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트와의 혼합물을 사용할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 실시양태 1에서의 이소시아네이트 성분 (A)는 상기 기재된 바와 같이 중합체 MDI이다.
한 실시양태에서, 실시양태 1에서의 이소시아네이트 성분 (A)는 이소시아네이트와 비반응성인 성분을 추가로 포함할 수 있다. 상기 성분은 상기 기재된 바와 같이 난연제, 계면활성제, 촉매 및 기타 첨가제를 포함한다.
이소시아네이트 반응성 성분 (B)
한 실시양태에서, 실시양태 1에서의 이소시아네이트 반응성 성분 (B)는
(a) 1.9 내지 5.0의 평균 작용가 및 10 mg KOH/g 내지 1,000 mg KOH/g의 OH 값을 갖는 적어도 1종의 폴리에테르 폴리올
(b) 적어도 1종의 계면활성제,
(c) 적어도 1종의 아민 촉매 및
(d) 물을 포함한다.
하나의 실시양태에서, 실시양태 1에서의 폴리에테르 폴리올은 1.9 내지 5.0의 평균 작용가 및 10 mg KOH/g 내지 1,000 mg KOH/g의 OH 값을 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 평균 작용가는 1.9 내지 4.0이며, OH 값은 10 내지 500 mg KOH/g이다. OH 값은 DIN 53240에 의하여 측정된다.
적절한 폴리에테르 폴리올은 공지의 방법에 의하여, 예를 들면 촉매로서 알칼리 금속 수산화물, 예를 들면 수산화나트륨 또는 수산화칼륨 또는 알칼리 금속 알콕시드, 예를 들면 소듐 메톡시드, 소듐 에톡시드, 포타슘 에톡시드 또는 포타슘 이소프로폭시드를 사용한 음이온성 중합에 의하여 및 적어도 1종의 아민 함유 출발 분자의 첨가에 의하여 또는 알킬렌 모이어티에서 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 옥시드 1종 이상으로부터의 촉매로서 루이스산, 예컨대 오염화안티몬, 불소화붕소 에테레이트 등 또는 퓰러토를 사용한 양이온 중합에 의하여 얻을 수 있다.
출발 분자는 일반적으로 그의 평균 작용가가 2.0 내지 5.0가 되도록 선택된다. 임의로, 적절한 출발 분자의 혼합물을 사용한다.
폴리에테르 폴리올을 위한 출발 분자는 아민 함유 및 히드록실 함유 출발 분자를 포함한다. 적절한 아민 함유 출발 분자는 예를 들면 지방족 및 방향족 디아민, 예컨대 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 부틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 페닐렌디아민, 톨루엔디아민, 디아미노디페닐메탄 및 그의 이성질체를 포함한다.
기타 적절한 출발 분자는 알칸올아민, 예를 들면 에탄올아민, N-메틸에탄올아민 및 N-에틸에탄올아민, 디알칸올아민, 예를 들면 디에탄올아민, N-메틸디에탄올아민 및 N-에틸디에탄올아민 및 트리알칸올아민, 예를 들면 트리에탄올아민 및 암모니아를 추가로 포함한다.
하나의 실시양태에서, 아민 함유 출발 분자는 에틸렌디아민, 페닐렌디아민, 톨루엔디아민 및 그의 이성질체로부터 선택된다.
히드록실 함유 출발 분자는 당 알콜, 예를 들면 글루코스 및 펜타에리트리톨; 다가 페놀, 레졸, 예를 들면 페놀 및 포름알데히드로부터 형성된 올리고머 축합 생성물, 트리메틸올프로판, 글리세롤, 글리콜, 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 및 그의 축합 생성물, 예컨대 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜, 예를 들면 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 및 물 또는 그의 조합으로부터 선택된다.
하나의 실시양태에서, 히드록실 함유 출발 분자는 글리세롤이다.
2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 적절한 알킬렌 옥시드는 예를 들면 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드, 테트라히드로푸란, 1,2-부틸렌 옥시드, 2,3-부틸렌 옥시드 및 스티렌 옥시드이다. 알킬렌 옥시드는 단독으로, 대안으로 연속하여 또는 혼합물로서 사용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 알킬렌 옥시드는 프로필렌 옥시드 및/또는 에틸렌 옥시드이다. 기타 실시양태에서, 알킬렌 옥시드는 50 중량% 초과의 프로필렌 옥시드를 포함하는 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드의 혼합물이다.
출발 분자, 특히 히드록실 함유 출발 분자는 알킬렌 옥시드와의 알콕실화 반응에 의하여 폴리에테르 폴리올을 얻는다. 본원에 기재된 바와 같은 에틸렌 옥시드 캡핑된 폴리프로필렌 옥시드의 혼합물을 함유하는 폴리에테르 폴리올은 특히 발포제로서 물을 사용하여 잘 가공되는 것으로 밝혀졌다. 본원에서 우수한 가공은 공업적 설정에서 우수한 품질의 발포체를 일관적으로 생성하는 반응성 조성물의 능력을 지칭한다. 우수한 가공은 시간 경과에 따라 발포체가 생성되므로 일관되게 균일한 기포 구조, 완전한 몰드 충전, 일관되게 우수한 표면 외관, 일관된 발포체 밀도 및 발포체 물리적 성질에서의 일관성에 의하여 나타난다.
하나의 실시양태에서, 실시양태 1에서의 폴리에테르 폴리올은 말단 EO 블록 및 3.0의 작용가를 갖는, 개시제 분자로서 글리세롤과 프로필렌 옥시드 및 에틸렌 옥시드의 첨가 반응에 의하여 생성된 35 mg KOH/g의 OH 값을 갖는 제1의 폴리에테르 폴리올이다.
또 다른 실시양태에서, 실시양태 1에서의 폴리에테르 폴리올은 말단 PO 블록 및 3.0의 작용가를 갖는, 개시제 분자로서 글리세롤과 프로필렌 옥시드 및 에틸렌 옥시드의 첨가 반응에 의하여 생성된 41 mg KOH/g의 OH 값을 갖는 제2의 폴리에테르 폴리올이다.
또 다른 실시양태에서, 실시양태 1에서의 폴리에테르 폴리올은 제1의 폴리에테르 폴리올 및 제2의 폴리에테르 폴리올을 포함하는 혼합물이다.
또 다른 실시양태에서, 실시양태 1에서의 폴리에테르 폴리올은 이소시아네이트 반응성 성분의 총 중량을 기준으로 하여 70 중량% 내지 98 중량%의 양으로 존재한다.
하나의 실시양태에서, 해당 기술분야에 공지된 각종 계면활성제는 본 발명에 사용될 수 있다. 계면활성제의 한 유형은 실리콘계 계면활성제이다. 본 발명을 위한 실리콘계 계면활성제는 가수분해성 폴리에테르-폴리실록산 블록 공중합체, 비가수분해성 폴리에테르-폴리실록산 블록 공중합체, 시아노알킬폴리실록산, 폴리에테르 실록산, 폴리디메틸실록산 및 폴리에테르 개질된 디메틸폴리실록산으로부터 선택된다. 하나의 실시양태에서, 실시양태 1에서 이소시아네이트 반응성 성분에서의 계면활성제는 폴리에테르 폴리실록산 및/또는 폴리에테르 실록산을 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 폴리에테르 폴리실록산은 하기 화학식 (I)의 폴리에테르 폴리실록산이다:
Figure pct00001
상기 식에서,
R1, R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로 알킬, 알케닐, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알킬알콕시, R9-C(=O)-, R10-NH-C(=O)-, R11Si(R12)(R13)-, R14-O-(-R15-O-)j-(CnH2n-)k-로부터 선택되며;
R9, R10, R11, R12 및 R13은 서로 독립적으로 알킬, 알케닐, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알킬알콕시로부터 선택되며;
R14 및 R15는 서로 독립적으로 2가 알킬렌, 시클로알킬렌, 알케닐, 아릴로부터 선택되며;
n은 1 내지 10의 정수이며;
j 및 k는 서로 독립적으로 0 내지 10의 정수이며;
x 및 y는 서로 독립적으로 1 내지 10,000의 정수이다.
본원에서 용어 "알킬"은 화학식 CpH2p +1에 의하여 나타낸 선형 또는 분지형 알킬 포화 탄화수소 라디칼을 포함한 아시클릭 포화 지방족 기를 지칭하며, 여기서 p는 1, 2, 3, 4 등과 같은 탄소 원자의 개수를 나타낸다.
하나의 실시양태에서, 알킬은 비치환된 선형 또는 분지형 C1-C30 알킬 기를 지칭한다. 비치환 선형 C1-C30 알킬은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 에이코실, 헤니코실, 도코실, 트리코실, 테트라코실, 펜타코실, 헥사코실, 헵타코실, 옥타코실, 논코실 및 트리아콘틸로부터 선택된다. 또 다른 실시양태에서, 이는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실 및 에이코실로부터 선택된다.
용어 "알케닐"은 화학식 CpH2p -1에 의하여 나타내며, 여기서 p가 1, 2, 3, 4 등과 같은 탄소 원자의 개수를 나타내는 선형 알케닐 불포화 탄화수소 라디칼을 포함하는 비치환된, 선형 아시클릭 불포화 지방족 기를 지칭한다.
하나의 실시양태에서, 알케닐은 1-프로페닐, 1-부테닐, 1-펜테닐, 1-헥세닐, 2-헥세닐, 1-헵테닐, 2-헵테닐, 1-옥테닐, 2-옥테닐, 1-노네닐, 2-노네닐, 1-데세닐, 2-데세닐, 1-운데세닐, 2-운데세닐, 1-도데세닐, 2-도데세닐, 1-트리데세닐, 2-트리데세닐, 1-테트라데세닐, 2-테트라데세닐, 1-펜타데세닐, 2-펜타데세닐, 1-헥사데세닐, 2-헥사데세닐, 1-헵타데세닐, 2-헵타데세닐, 1-옥타데세닐, 2-옥타데세닐, 1-노나데세닐, 2-노나데세닐, 1-에이코세닐, 2-에이코세닐, 2-헤니코세닐, 2-도코세닐, 2-트리코세닐, 2-테트라코세닐, 2-펜타코세닐, 2-헥사코세닐, 2-옥타코에닐, 2-노나코세닐 및 2-트리아콘테닐로부터 선택된 비치환된 선형 C2-C30 알케닐을 지칭한다. 또 다른 실시양태에서, 이는 1-프로페닐, 1-부테닐, 1-펜테닐, 1-헥세닐, 2-헥세닐, 1-헵테닐, 2-헵테닐, 1-옥테닐, 2-옥테닐, 1-노네닐, 2-노네닐, 1-데세닐, 2-데세닐, 1-운데세닐, 2-운데세닐, 1-도데세닐, 2-도데세닐, 1-트리데세닐, 2-트리데세닐, 1-테트라데세닐, 2-테트라데세닐, 1-펜타데세닐, 2-펜타데세닐, 1-헥사데세닐, 2-헥사데세닐, 1-헵타데세닐, 2-헵타데세닐 및 1-옥타데세닐로부터 선택된다. 또 다른 실시양태에서, 비치환된 선형 C2-C30 알케닐은 1-프로페닐, 1-부테닐, 1-펜테닐, 1-헥세닐, 2-헥세닐, 1-헵테닐, 2-헵테닐, 1-옥테닐, 2-옥테닐, 1-노네닐, 2-노네닐, 1-데세닐, 2-데세닐, 1-운데세닐, 2-운데세닐, 1-도데세닐, 2-도데세닐, 1-트리데세닐, 2-트리데세닐, 1-테트라데세닐, 2-테트라데세닐, 1-펜타데세닐 및 2-펜타데세닐로부터 선택된다. 또 다른 실시양태에서, 비치환된 선형 C2-C30 알케닐은 1-프로페닐, 1-부테닐, 1-펜테닐, 1-헥세닐, 2-헥세닐, 1-헵테닐 및 2-헵테닐로부터 선택된다.
용어 "시클로알킬"은 모노시클릭 또는 비시클릭 3 내지 10원 포화 시클로지방족 라디칼을 갖는 비치환된 또는 분지형 C3-C10 시클로알킬을 지칭한다. 비치환된 또는 분지형 C3-C10 시클로알킬은 모노시클릭 또는 비시클릭 C3-C10 화합물이다. 비치환된 또는 분지형 C3-C10 모노시클릭 및 비시클릭 시클로알킬의 대표적인 예는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 비시클로[2.2.1]헵틸 및 비시클로[3.1.1]헵틸로부터 선택된다. C3-C10 모노시클릭 및 비시클릭 시클로알킬은 상기 기재된 바와 같이 하나 이상의 동일하거나 또는 상이한 알킬 기로 추가로 분지화될 수 있다. 분지형 C3-C10 모노시클릭 및 비시클릭 시클로알킬의 대표적인 예는 메틸 시클로헥실, 디메틸 시클로헥실 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
용어 "아릴"은 바람직하게는 6 내지 14개의 탄소 원자를 가지며, 여기서 적어도 1종의 카르보시클릭 고리가 4p+2π 전자계를 가지며, 'p'가 방향족 고리의 개수인 모노시클릭, 비시클릭 또는 트리시클릭 탄화수소 고리계를 지칭한다. 아릴 모이어티는 비치환된, 일치환되거나 또는 동일하게 또는 상이하게 다치환될 수 있다. 아릴 모이어티의 예는 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸 또는 안트라세닐을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
용어 "헤테로아릴"은 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 또는 14개의 탄소 원자 또는 심지어 5, 6, 9 또는 10개의 원자를 가지며, 1 내지 4개의 탄소 원자가 산소, 황 및 질소를 포함한 동일하거나 또는 상이한 헤테로원자에 의하여 교체되는 방향족 모노시클릭, 비시클릭 또는 트리시클릭 탄화수소를 지칭한다. 헤테로아릴 모이어티는 산소, 황 및 질소로부터 독립적으로 선택된 1, 2, 3, 4 또는 5개 또는 1, 2 또는 3개의 헤테로원자를 포함할 수 있다. 헤테로아릴 모이어티는 비치환된 또는 일치환될 수 있거나 또는 동일하거나 또는 상이하게 다치환될 수 있다. 적절한 헤테로아릴 모이어티의 대표적인 예는 푸릴, 피리딜, 옥사졸릴, 티아졸릴, 피라졸릴, 피리미디닐, 피롤릴, 이속사졸릴, 트리아졸릴, 테트라졸릴, 피리다지닐, 이소티아졸릴, 벤조티아졸릴, 벤조옥사졸릴, 벤즈이미다졸릴, 퀴놀리닐 및 이소퀴놀리닐로부터 선택된다.
용어 "알킬렌"은 상이한 모이어티와 조합된 아시클릭 포화 탄화수소 쇄를 지칭한다. 알킬렌 기의 대표적인 예는 -CH2-CH2-, -CH2-CH(CH3)-, -CH2-CH(CH2CH3)-, -CH2-CH(n-C3H7)-, -CH2-CH(n-C4H9)-, -CH2-CH(n-C5H11)-, -CH2-CH(n-C6H13)-, -CH2-CH(n-C7H15)-, -CH2-CH(n-C8H17)-, -CH(CH3)-CH(CH3)-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -(CH2)5-, -(CH2)6-, -(CH2)8-, -(CH2)10-, -C(CH3)2-, -CH2-C(CH3)2-CH2- 및 -CH2-[C(CH3)2]2-CH2-로부터 선택된다. 하나의 실시양태에서, C2-C10 알킬렌은 -CH2-CH2-, CH2-CH(CH3)-, -CH2-CH(CH2CH3)-, -CH2-CH(n-C3H7)-, -CH2-CH(n-C4H9)-, -CH2-CH(n-C6H13)- 및 -(CH2)4- 중 하나 이상으로부터 선택된다.
하나의 실시양태에서, 화학식 (I)의 폴리에테르 폴리실록산은 하기 화학식 (I)(a)의 폴리에테르 폴리실록산이다:
Figure pct00002
상기 식에서,
R1, R2, R3 및 R4는 서로 독립적으로 알킬, 알케닐, R14-O-(-R15-O-)j-(CnH2n -)k-로부터 선택되며;
R14 및 R15는 서로 독립적으로 2가 알킬렌, 시클로알킬렌, 알케닐, 아릴로부터 선택되며;
n은 1 내지 10의 정수이며;
j 및 k는 서로 독립적으로 0 내지 10의 정수이며;
z는 1 내지 10,000의 정수이다.
하나의 실시양태에서, R2 및 R3은 서로 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐 및 데실로부터 선택된 알킬이다. 또 다른 실시양태에서, 이는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸 및 헥실로부터 선택된다. 또 다른 실시양태에서, R2 및 R3은 동일하며, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸 및 헥실로부터 선택된다. 또 다른 실시양태에서, R2 및 R3은 메틸로 이루어진다.
또 다른 실시양태에서, n은 화학식 (I)(a)에서 1 내지 8의 정수이거나 또는 1 내지 6의 정수이거나 또는 심지어 1 내지 4의 정수이다.
또 다른 실시양태에서, x 및 y는 서로 독립적으로 화학식 (I)(a)에서 1 내지 10,000의 정수이거나 또는 1 내지 5,000의 정수이거나 또는 1 내지 1,000의 정수이거나 또는 1 내지 500의 정수이거나 또는 10 내지 500의 정수이거나 또는 심지어 10 내지 250의 정수이거나 또는 심지어 10 내지 100의 정수이다.
본 맥락에서, x 및 y에 의하여 나타낸 연결은 해당 기술분야의 기술자가 이해하는 바와 같이 블록 중합체 구조 또는 랜덤 중합체 구조를 형성하기 위하여 분포된다.
또 다른 실시양태에서, 비이온성 계면활성제는 하기 화학식 (II)에 의하여 나타낸 폴리에테르 실록산을 포함한다:
Figure pct00003
상기 식에서,
R5, R6, R7 및 R8은 서로 독립적으로 알킬, 알케닐, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알킬알콕시, R9-C(=O)-, R10-NH-C(=O)-, R11Si(R12)(R13)-, R14-O-(-R15-O-)j-(CnH2n-)k-로부터 선택되며;
R9, R10, R11, R12 및 R13은 서로 독립적으로 알킬, 알케닐, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알킬알콕시로부터 선택되며;
R14 및 R15는 서로 독립적으로 2가 알킬렌, 시클로알킬렌, 알케닐, 아릴로부터 선택되며;
m은 1 내지 10의 정수이며;
j 및 k는 서로 독립적으로 0 내지 10의 정수이며;
z는 1 내지 10,000의 정수이다.
하나의 실시양태에서, 폴리에테르 실록산은 하기 화학식 (II)(a)에 의하여 나타낸다:
Figure pct00004
상기 식에서,
R5, R6, R7 및 R8은 서로 독립적으로 알킬, 알케닐, R14-O-(-R15-O-)j-(CnH2n -)k-로부터 선택되며;
R14 및 R15는 서로 독립적으로 2가 알킬렌, 시클로알킬렌, 알케닐, 아릴로부터 선택되며;
m은 1 내지 10의 정수이며;
j 및 k는 서로 독립적으로 0 내지 10의 정수이며;
z는 1 내지 10,000의 정수이다.
하나의 실시양태에서, 실시양태 1에서의 계면활성제는 이소시아네이트 반응성 성분의 총 중량을 기준으로 하여 0.01 중량% 내지 5.0 중량%의 양으로 존재한다.
또 다른 실시양태에서, 실시양태 1에서의 아민 촉매는 3급 아민을 포함한다. 적절한 촉매는 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리에틸렌디아민, 디메틸에탄올아민, N-메틸모르폴린, N,N-디메틸벤질아민, N,N-디메틸에탄올아민, N,N,N',N'-테트라메틸-1,4-부탄디아민, N,N-디메틸피페라진, 비스(디메틸아미노에틸)에테르, 비스(2-디메틸아미노에틸)에테르, 모르폴린,4,4'-(옥시디-2,1-에탄디일)비스, 트리에틸렌디아민, 펜타메틸 디에틸렌 트리아민, 디메틸 시클로헥실 아민, N-아세틸 N,N-디메틸 아민, N-코코-모르폴린, N,N-디메틸 아미노메틸 N-메틸 에탄올 아민, N,N,N'-트리메틸-N'-히드록시에틸 비스(아미노에틸)에테르, N,N-비스(3-디메틸-아미노프로필)N-이소프로판올아민, (N,N-디메틸)아미노-에톡시 에탄올, N,N,N',N'-테트라메틸 헥산 디아민, 1,8-디아자비시클로-5,4,0-운데센-7, N,N-디모르폴리노디에틸 에테르, N-메틸 이미다졸, 디메틸아미노프로필아민, 디메틸아미노프로필 디프로판올아민, 비스(디메틸아미노프로필)아미노-2-프로판올, 테트라메틸아미노 비스(프로필아민), (디메틸(아미노에톡시에틸))((디메틸 아민)에틸)에테르, 트리스(디메틸아미노프로필)아민, 디시클로헥실 메틸 아민, 비스(N,N-디메틸-3-아미노프로필)아민 및 1,2-에틸렌 피페리딘 및 메틸히드록시에틸 피페라진, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-2-메탄올, N-(3-디메틸아미노프로필)-N,N-디이소프로판올아민 및 그의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 아민 촉매는 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리에틸렌디아민, 디메틸에탄올아민, N-메틸모르폴린, N,N-디메틸벤질아민, N,N-디메틸에탄올아민, N,N,N',N'-테트라메틸-1,4-부탄디아민, N,N-디메틸피페라진, 비스(디메틸아미노에틸)에테르, 비스(2-디메틸아미노에틸)에테르, 모르폴린,4,4'-(옥시디-2,1-에탄디일)비스, 트리에틸렌디아민, 펜타메틸 디에틸렌 트리아민, 디메틸 시클로헥실 아민, N-아세틸 N,N-디메틸 아민, N-코코-모르폴린, N,N-디메틸 아미노메틸 N-메틸 에탄올 아민, N,N,N'-트리메틸-N'-히드록시에틸 비스(아미노에틸)에테르, N,N-비스(3-디메틸-아미노프로필)N-이소프로판올아민, (N,N-디메틸) 아미노-에톡시 에탄올, N,N,N',N'-테트라메틸 헥산 디아민, 1,8-디아자비시클로-5,4,0-운데센-7, N,N-디모르폴리노디에틸 에테르, N-메틸 이미다졸, 디메틸아미노프로필아민, 디메틸아미노프로필 디프로판올아민, 비스(디메틸아미노프로필)아미노-2-프로판올, 테트라메틸아미노 비스(프로필아민), (디메틸(아미노에톡시에틸))((디메틸 아민)에틸)에테르 및 트리스(디메틸아미노 프로필)아민으로부터 선택된다.
또 다른 실시양태에서, 실시양태 1에서의 아민 촉매는 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리에틸렌디아민, 디메틸에탄올아민, N-메틸모르폴린, N,N-디메틸벤질아민, N,N-디메틸에탄올아민, N,N,N',N'-테트라메틸-1,4-부탄디아민, N,N-디메틸피페라진, 비스(디메틸아미노에틸)에테르, 비스(2-디메틸아미노에틸)에테르, 모르폴린,4,4'-(옥시디-2,1-에탄디일)비스, 트리에틸렌디아민, 펜타메틸 디에틸렌 트리아민, 디메틸 시클로헥실 아민, N-아세틸 N,N-디메틸 아민, N-코코-모르폴린, N,N,N',N'-테트라메틸 헥산 디아민, 1,8-디아자비시클로-5,4,0-운데센-7, N,N-디모르폴리노디에틸 에테르, N-메틸 이미다졸, 디메틸아미노프로필아민, 디메틸아미노프로필 디프로판올아민, 비스(디메틸아미노프로필)아미노-2-프로판올, 테트라메틸아미노 비스(프로필아민), (디메틸(아미노에톡시에틸))((디메틸 아민)에틸)에테르 및 트리스(디메틸아미노 프로필)아민으로부터 선택된다.
또 다른 실시양태에서, 실시양태 1에서의 아민 촉매는 트리에틸렌디아민, 디메틸에탄올아민, N-메틸모르폴린, N,N-디메틸벤질아민, N,N-디메틸에탄올아민, N,N,N',N'-테트라메틸-1,4-부탄디아민, 모르폴린,4,4'-(옥시디-2,1-에탄디일)비스, 트리에틸렌디아민, 펜타메틸 디에틸렌 트리아민, 1,8-디아자비시클로-5,4,0-운데센-7, N,N-디모르폴리노디에틸 에테르, N-메틸 이미다졸 및 디메틸아미노프로필아민이다.
또 다른 실시양태에서, 실시양태 1에서의 아민 촉매는 트리에틸렌디아민 및/또는 디메틸아미노프로필아민을 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 실시양태 1에서의 아민 촉매는 적절한 용매와 함께 존재할 수 있다. 예를 들면, 1,4-부탄디올 및 디프로필렌 글리콜은 적절한 용매로서 사용될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 실시양태 1에서의 아민 촉매는 이소시아네이트 반응성 성분의 총 중량을 기준으로 하여 0.01 중량% 내지 5.0 중량%의 양으로 존재한다.
이소시아네이트 반응성 성분은 또한 물을 포함하며, 이는 발포제의 기능을 수행한다. 하나의 실시양태에서, 실시양태 1에서의 물은 이소시아네이트 반응성 성분의 총 중량을 기준으로 하여 1.0 중량% 내지 10.0 중량%의 양으로 존재한다.
또 다른 실시양태에서, 실시양태 1에서의 이소시아네이트 반응성 성분은 적어도 1종의 첨가제를 추가로 포함한다. 적절한 첨가제는 발포제, 기포 개방제, 염료, 안료, IR 흡수 물질, 안정화제, 가소제, 대전방지제, 정진균제, 정균제, 가수분해 조절제, 경화제, 산화방지제, 알킬렌 카르보네이트, 카르본아미드 및 피롤리돈으로부터 선택된다. 첨가제는 이소시아네이트 반응성 성분의 총 중량을 기준으로 하여 0.1 중량% 내지 5.0 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
난연제 혼합물
하나의 실시양태에서, 난연제 혼합물은 난연제 혼합물의 총 중량을 기준으로 하여 (i) 70 중량% 내지 99 중량%의 팽창성 그라파이트 및 (ii) 1 중량% 내지 30 중량%의 폴리인산암모늄을 포함한다. 난연제 혼합물은 이소시아네이트 반응성 성분에 직접 첨가되어 실시양태 1에서의 반응성 조성물을 얻을 수 있다. 대안으로, 난연제 혼합물은 실시양태 1에서의 반응성 조성물을 얻기 위하여 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트 반응성 성분과 유사한 별도의 성분으로서 첨가될 수 있다.
난연제 혼합물과 이소시아네이트 반응성 성분의 중량비는 1:5 내지 5:1이다. 하나의 실시양태에서, 중량비는 1:3 내지 3:1이다. 또 다른 실시양태에서, 이는 1:2이다.
하나의 실시양태에서, 실시양태 1에서의 난연제 혼합물 중의 팽창성 그라파이트는 해당 기술분야에 널리 공지되어 있다. 그의 예는 진한 황산, 질산 또는 또 다른 상기 무기 산 및 진한 질산, 과염소산, 과망간산, 중크롬산염 또는 또 다른 상기 강한 산화제에 의하여 천연 인상 그라파이트, 열분해 그라파이트, 키쉬(Kish) 그라파이트 또는 또 다른 상기 분말을 처리하여 그라파이트 층간 화합물을 성장시킨 탄소의 층상 구조를 유지하는 결정질 화합물을 포함한다. 암모니아, 지방족 저급 아민, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물 등에 의하여 중화된 팽창성 그라파이트를 사용하는 것이 바람직하다. 지방족 저급 아민의 예는 모노메틸 아민, 디메틸 아민, 트리메틸 아민, 에틸 아민 등을 포함한다. 알칼리 금속 화합물 및 알칼리 토금속 화합물의 예는 칼륨, 나트륨, 칼슘, 바륨, 마그네슘 등의 수산화물, 산화물, 탄산염, 황산염, 유기 산 염 등을 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 실시양태 1에서의 난연제 혼합물 중의 팽창성 그라파이트는 예를 들면 그라파이트 메쉬의 판 사이에 혼입된, 탄화수소 고리의 2개의 유리 양의 원자가에 부착된, 2개의 유리 음의 원자가를 갖는 H2SO4 또는 SO4를 사용한 그라파이트로 형성된다. PU 발포체 연소시, 상기 그라파이트는 그의 부피의 100 내지 200 배로 팽창하여 SO3 및/또는 SO2 및 물을 방출한다. 그리하여 절연 방식으로 작용하는 느슨한 팽창된 매스가 형성된다.
팽창성 그라파이트 이외에, 실시양태 1에서의 난연제 혼합물은 또한 폴리인산암모늄을 포함한다. 폴리인산암모늄은 그의 난연제 성질에 대하여 공지되어 있다. 폴리인산암모늄은 폴리인산 및 암모니아의 무기 염이다. 폴리인산암모늄의 화학식은 [NH4PO3]n이며, 여기서 n은 100 초과이다. 폴리인산암모늄의 쇄 길이(n)는 둘다 가변성이며, 분지형일 수 있으며, 100 초과, 바람직하게는 1,000 초과일 수 있다.
하나의 실시양태에서, 폴리인산암모늄은 캡슐화될 수 있거나 또는 캡슐화되지 않을 수 있다. 적절한 캡슐화된 폴리인산암모늄은 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 제4,347,334호, 제4,467,056호 및 제4,639,331호에 기재되어 있다. 상기 캡슐화된 폴리인산암모늄은 개개의 폴리인산암모늄 입자를 둘러싼 경화된 수 불용성 수지를 함유한다. 수지는 페놀-포름알데히드 수지, 에폭시 수지, 표면 반응된 실란, 표면 반응된 멜라민 또는 멜라민-포름알데히드 수지일 수 있다.
난연제 혼합물의 일부로서 또는 이소시아네이트 반응성 성분 및/또는 이소시아네이트 성분에 직접 임의로 첨가될 수 있는 기타 난연제는 트리스(2-클로로에틸)포스페이트(TCEP), 트리스(2-클로로프로필)포스페이트(TCPP), 트리스(2,3-디브로모프로필)포스페이트, 트리스(1,3-디클로로프로필)포스페이트, 트리스(2-클로로이소프로필)포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리(2,2-디클로로이소프로필)포스페이트, 디에틸-N,N-비스(2-히드록시에틸)아미노에틸포스포네이트, 트리스(2,3-디브로모프로필)포스페이트, 트리(1,3-디클로로프로필)포스페이트, 인산디암모늄, 디에틸 에탄포스포네이트(DEEP), 트리에틸 포스페이트(TEP), 디메틸 프로판포스포네이트(DMPP), 디페닐 크레실 포스페이트(DPK) 및 레소르시놀-비스(디페닐)포스페이트(RDP)로부터 선택된 인 화합물을 포함한다. 상기 난연제는 반응성 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 통상적으로 15 중량% 이하의 양으로 존재한다.
방법
본 발명의 또 다른 측면은 난연제 혼합물의 존재하에서 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트 성분을 포함하는 반응성 조성물을 반응시켜 전술한 폴리우레탄 발포체를 제조하며, 여기서 난연제 혼합물과 이소시아네이트 반응성 성분의 중량비는 1:5 내지 5:1인 실시양태 2이다.
하나의 실시양태에서, 이소시아네이트 반응성 성분 및 난연제 혼합물은 이소시아네이트 성분과 반응하기 전 혼합된다.
PU 발포체를 생성하기에 적절한 기술은 해당 기술분야의 기술자에게 널리 공지되어 있다. 본 발명의 이점 중 하나는 실시양태 1에서의 반응성 조성물이 임의의 통상적인 발포 기술을 사용하여 얻을 수 있으며, 조성물이 경화되어 PU 발포체를 형성하기에 충분한 시간을 허용하는 것이다.
하나의 실시양태에서, 실시양태 2에 기재된 방법은 슬라브스톡(slabstock) 방법 또는 밀폐된 몰드 성형 방법일 수 있다. 슬라브스톡 발포체는 사용에 요구되는 형상 및 크기로 절단되는 커다란 번(bun)이다. 밀폐된 몰드 성형 방법은 이른바 고온 성형 방법 또는 저온 성형 방법일 수 있으며, 여기서 발포는 밀폐된 몰드 내에서 실시된다. 발포체를 경화시킨 후, 몰드를 개방하고, 발포체를 꺼낸다. 몰드 내의 발포체의 표면 상에 인테그랄(integral) 스킨이 형성될 수 있다. 필름, 직물, 가죽 또는 기타 커버스톡은 반응성 조성물에 투입되기 전 몰드에 삽입되어 실시양태 2에서의 PU 발포체를 생성할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 실시양태 2에서의 PU 발포체를 생성하기 위하여, 실시양태 1에서의 이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트 반응성 성분 (B)를 혼합하여 반응성 조성물을 우선 얻는다. B측 성분은 본원에 기재된 바와 같은 적절한 양의 폴리에테르 폴리올, 계면활성제, 아민 촉매, 물, 난연제 혼합물 및 임의로 첨가제를 포함하는 사전 혼합물이다. B측 성분의 조성에 의존하여, 상기 성분을 혼합하기 위하여 40℃ 초과의 상승된 온도가 요구될 수 있다. 바람직하게는, B측 성분은 40℃ 미만의 온도에서 함께 혼합된다. 그 후, B측 성분을 A측 성분과 적절한 혼합비로 혼합한다. 생성된 반응성 조성물을 반응성 조성물을 경화시키기에 충분한 조건으로 처리하여 PU 발포체를 얻는다. 반응성 조성물을 적절한 몰드에 투입하며, 그리하여 발포 또는 경화 반응이 몰드 내에서 실시되어 원하는 PU 발포체를 형성한다.
또 다른 실시양태에서, 난연제 혼합물과 예비혼합된 A측 성분 및, B측 성분을 적절한 혼합 디바이스 내에서 혼합하고, 몰드에 직접 부을 수 있다. 이를 위하여, 노즐을 사용할 수 있으며, 혼합은 고압, 예를 들면 50 bar 초과에서 실시된다. 그 후, 반응성 조성물을 제공된 PU 발포체에 충분한 조건으로 몰드에 부을 수 있다.
PU 발포체는 본원에 기재된 바와 같이 EN-45545-2 표준을 충족한다. EN-45545-2 표준은 예를 들면 열차를 위한 철도 차량에 사용되는 물질 및 제품의 연소 중에 화염 양상에 대한 요건을 명시한다. 상기 표준에 의하면, 테스트에 의하여 PU 발포체 그 자체뿐 아니라, 임의의 물질 조성물의 열 발생, 산소 소비, 연기 밀도 및 연기 독성은 필수적이다. 용어 "임의의 물질 조성물"은 통상적으로 예를 들면 직물, 천연 가죽, 인조 가죽 등, 중합체, 합판, 목판, 특수 직물 등을 위한 코팅 물질을 지칭한다.
PU 발포체는 본원에 기재된 바와 같이 DIN EN ISO 845에 의하여 측정한 50 kg/㎥ 내지 120 kg/㎥의 밀도를 가지며, 또한 EN-45545-2에 대한 요건을 충족한다. 즉, 환언하면, PU 발포체는 ISO 5660-1 HL3에 의하여 측정한 50 kW/㎡ 이하의 열 방출의 최대 평균 열 방출(MARHE), 둘 모두 ISO 5659-2 HL3에 의하여 측정한 200 ㎡/㎡ 미만의 연기 광학 밀도(Ds)및 0.75 미만의 독성 지수(CITg)를 갖는다.
성형품
본 발명의 또 다른 측면은 상기 기재된 PU 발포체를 포함하는 성형품에 관한 실시양태 3이다. PU 발포체는 임의의 원하는 형상으로 성형되고, EN-45545-2 표준에 관한 감소된 가연성, 연기 및 독성을 요구하는 목적을 위하여 사용될 수 있으며, 특히 R21 HL3 카테고리의 요건을 충족한다.
성형품의 제조 방법
본 발명의 또 다른 측면은 상기 기재된 성형품의 제조 방법에 관한 실시양태 4이며, 상기 방법은 PU 발포체를 몰드 내에서 성형시키는 단계를 포함한다. 하나의 실시양태에서, 반응성 조성물은 적절한 몰드에 직접 처리할 수 있으며, 원하는 형상을 갖는 PU 발포체를 얻기에 충분한 조건을 제공할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 성형품은 철도 부품이다.
철도 부품
본 발명의 또 다른 측면은 PU 발포체를 포함하는 철도 부품에 관한 실시양태 5이다. 하나의 실시양태에서, 철도 부품은 성형된 또는 압출된 열차 좌석 부품 또는 클래딩이다.
또 다른 실시양태에서, 실시양태 5에서의 클래딩은 룸 칸막이, 플랩, 박스, 후드 및 루버로부터 선택된 실내 수직면; 실내 도어 또는, 실내 및 실외 도어용 라이닝; 윈도우 절연체; 주방 실내면; 천장 패널, 플랩, 박스, 후드 및 루버로부터 선택된 실내 수평면; 오버헤드 및 수직 수하물 선반, 수하물 컨테이너 및 칸(compartment)으로부터 선택된 수하물 보관소; 운전석의 패널 및 표면으로부터 선택된 운전석 적용물품(application); 갱웨이(gangway) 멤브레인의 내부면(벨로스) 및 내부 라이닝으로부터 선택된 갱웨이의 내부면; 윈도우 프레임; 하방 표면을 갖는 선택적 접이식 테이블; 에어 덕트의 내부면 또는 외부면 또는 승객 정보를 위한 디바이스이다.
특히, 철도 부품은 철도 차량의 좌석, 접이식 침대 및 침상의 실내장식품을 포함한다. 철도 부품은 DIN EN 45545-2 표준에 의한 가연성 요건을 충족한다.
본 발명은 해당 종속 참조 및 관계로부터 발생하는 하기 실시양태 및 실시양태의 조합에 의하여 보다 상세하게 예시된다.
I. (A) 이소시아네이트 성분 및
(B) (a) 1.9 내지 5.0의 평균 작용가 및 10 mg KOH/g 내지 1,000 mg KOH/g의 OH 값을 갖는 적어도 1종의 폴리에테르 폴리올
(b) 적어도 1종의 계면활성제,
(c) 적어도 1종의 아민 촉매 및
(d) 물을 포함하는 이소시아네이트 반응성 성분을 포함하는 반응성 조성물을
(C) 난연제 혼합물의 총 중량을 기준으로 하여 (i) 70 중량% 내지 99 중량%의 팽창성 그라파이트 및 (ii) 1 중량% 내지 30 중량%의 폴리인산암모늄을 포함하는 난연제 혼합물의 존재하에서 반응시켜 얻으며, 여기서 난연제 혼합물과 이소시아네이트 반응성 성분의 중량비가 1:5 내지 5:1인 폴리우레탄 발포체.
II. 난연제 혼합물과 이소시아네이트 반응성 성분의 중량비가 1:3 내지 3:1인 실시양태 I에 의한 폴리우레탄 발포체.
III. 난연제 혼합물과 이소시아네이트 반응성 성분의 중량비가 1:2인 실시양태 I 또는 II에 의한 폴리우레탄 발포체.
IV. 이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트 반응성 성분이 40 내지 200의 지수로 존재하는 실시양태 I 내지 III 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
V. 이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트 반응성 성분이 60 내지 100의 지수로 존재하는 실시양태 I 내지 IV 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
VI. 이소시아네이트 성분 (A) 및 이소시아네이트 반응성 성분이 80 내지 100의 지수로 존재하는 실시양태 I 내지 V 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
VII. 이소시아네이트 성분이 방향족 이소시아네이트 또는 지방족 이소시아네이트를 포함하는 실시양태 I 내지 VI 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
VIII. 방향족 이소시아네이트가 톨루엔 디이소시아네이트; 중합체 톨루엔 디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트; 중합체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트; m-페닐렌 디이소시아네이트; 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트; 4-클로로-1; 3-페닐렌 디이소시아네이트; 2,4,6-톨루일렌 트리이소시아네이트, 1,3-디이소프로필페닐렌-2,4-디이소시아네이트; 1-메틸-3,5-디에틸페닐렌-2,4-디이소시아네이트; 1,3,5-트리에틸페닐렌-2,4-디이소시아네이트; 1,3,5-트리이소프로필-페닐렌-2,4-디이소시아네이트; 3,3'-디에틸-비스페닐-4,4'-디이소시아네이트; 3,5,3',5'-테트라에틸-디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트; 3,5,3',5'-테트라이소프로필디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트; 1-에틸-4-에톡시-페닐-2,5-디이소시아네이트; 1,3,5-트리에틸벤젠-2,4,6-트리이소시아네이트; 1-에틸-3,5-디이소프로필벤젠-2,4,6-트리이소시아네이트, 톨리딘 디이소시아네이트, 1,3,5-트리이소프로필벤젠-2,4,6-트리이소시아네이트 및 그의 혼합물로부터 선택되는 실시양태 VII에 의한 폴리우레탄 발포체.
IX. 방향족 이소시아네이트가 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 및/또는 중합체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 포함하는 실시양태 VII 또는 VIII에 의한 폴리우레탄 발포체.
X. 적어도 1종의 폴리에테르 폴리올이 1.9 내지 4.0의 평균 작용가 및 10 내지 500 mg KOH/g의 OH 값을 갖는 실시양태 I 내지 IX 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
XI. 적어도 1종의 폴리에테르 폴리올이 이소시아네이트 반응성 성분의 총 중량을 기준으로 하여 70 중량% 내지 98 중량%의 양으로 존재하는 실시양태 I 내지 X 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
XII. 적어도 1종의 계면활성제가 폴리에테르 폴리실록산 및/또는 폴리에테르 실록산으로부터 선택되는 실시양태 I 내지 XI 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
XIII. 적어도 1종의 계면활성제가 이소시아네이트 반응성 성분의 총 중량을 기준으로 하여 0.01 중량% 내지 5.0 중량%의 양으로 존재하는 실시양태 I 내지 XII 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
XIV. 적어도 1종의 계면활성제가 이소시아네이트 반응성 성분의 총 중량을 기준으로 하여 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 양으로 존재하는 실시양태 I 내지 XIII 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
XV. 적어도 1종의 아민 촉매가 3급 아민을 포함하는 실시양태 I 내지 XIV 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
XVI. 적어도 1종의 아민 촉매가 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리에틸렌디아민, 디메틸에탄올아민, N-메틸모르폴린, N,N-디메틸벤질아민, N,N-디메틸에탄올아민, N,N,N',N'-테트라메틸-1,4-부탄디아민, N,N-디메틸피페라진, 비스(디메틸아미노에틸)에테르, 비스(2-디메틸아미노에틸)에테르, 모르폴린,4,4'-(옥시디-2,1-에탄디일)비스, 트리에틸렌디아민, 펜타메틸 디에틸렌 트리아민, 디메틸 시클로헥실 아민, N-아세틸 N,N-디메틸 아민, N-코코-모르폴린, N,N-디메틸 아미노메틸 N-메틸 에탄올 아민, N,N,N'-트리메틸-N'-히드록시에틸 비스(아미노에틸)에테르, N,N-비스(3-디메틸-아미노프로필)N-이소프로판올아민, (N,N-디메틸) 아미노-에톡시 에탄올, N,N,N',N'-테트라메틸 헥산 디아민, 1,8-디아자비시클로-5,4,0-운데센-7, N,N-디모르폴리노디에틸 에테르, N-메틸 이미다졸, 디메틸아미노프로필아민, 디메틸아미노프로필 디프로판올아민, 비스(디메틸아미노프로필)아미노-2-프로판올, 테트라메틸아미노 비스(프로필아민), (디메틸(아미노에톡시에틸))((디메틸 아민)에틸)에테르, 트리스(디메틸아미노 프로필)아민, 디시클로헥실 메틸 아민, 비스(N,N-디메틸-3-아미노프로필)아민 및 1,2-에틸렌 피페리딘 및 메틸-히드록시에틸 피페라진, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-2-메탄올, N-(3-디메틸아미노프로필)-N,N-디이소프로판올아민 및 그의 혼합물로부터 선택되는 실시양태 I 내지 XV 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
XVII. 적어도 1종의 아민 촉매가 트리에틸렌디아민 및/또는 디메틸아미노프로필아민을 포함하는 실시양태 I 내지 XVI 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
XVIII. 적어도 1종의 아민 촉매가 이소시아네이트 반응성 성분의 총 중량을 기준으로 하여 0.01 중량% 내지 5.0 중량%의 양으로 존재하는 실시양태 I 내지 XVII 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
XIX. 적어도 1종의 아민 촉매가 이소시아네이트 반응성 성분의 총 중량을 기준으로 하여 0.01 중량% 내지 2.0 중량%의 양으로 존재하는 실시양태 I 내지 XVIII 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
XX. 물이 이소시아네이트 반응성 성분의 총 중량을 기준으로 하여 1.0 중량% 내지 10.0 중량%의 양으로 존재하는 실시양태 I 내지 XIX 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
XXI. 물이 이소시아네이트 반응성 성분의 총 중량을 기준으로 하여 1.0 중량% 내지 5.0 중량%의 양으로 존재하는 실시양태 I 내지 XX 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
XXII. 이소시아네이트 반응성 성분이 적어도 1종의 첨가제를 추가로 포함하는 실시양태 I 내지 XXI 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
XXIII. 적어도 1종의 첨가제가 발포제, 기포 개방제, 염료, 안료, IR 흡수 물질, 안정화제, 가소제, 대전방지제, 정진균제, 정균제, 가수분해 조절제, 경화제, 산화방지제, 알킬렌 카르보네이트, 카르본아미드 및 피롤리돈으로부터 선택되는 실시양태 XXII에 의한 폴리우레탄 발포체.
XXIV. 적어도 1종의 첨가제가 이소시아네이트 반응성 성분의 총 중량을 기준으로 하여 0.1 중량% 내지 5.0 중량%의 양으로 존재하는 실시양태 XXII 또는 XXIII에 의한 폴리우레탄 발포체.
XXV. 팽창성 그라파이트가 난연제 혼합물의 총 중량을 기준으로 하여 75 중량% 내지 85 중량%의 양으로 존재하는 실시양태 I 내지 XXIV중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
XXVI. 폴리인산암모늄이 난연제 혼합물의 총 중량을 기준으로 하여 5 중량% 내지 15 중량%의 양으로 존재하는 실시양태 I 내지 XXV 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
XXVII. 폴리우레탄 발포체가 DIN EN ISO 845에 의하여 측정한 50 kg/㎥ 내지 120 kg/㎥의 밀도, ISO 5660-1 HL3에 의하여 측정한 50 kW/㎡ 이하의 최대 평균 열 방출, 둘 모두 ISO 5659-2 HL3에 의하여 측정한 200 ㎡/㎡ 미만의 연기 광학 밀도 및 0.75 미만의 독성 지수를 갖는 실시양태 I 내지 XXVI 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체.
XXVIII. 난연제 혼합물의 존재하에 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트 성분을 포함하는 반응성 조성물을 반응시키는 것에 의한 실시양태 I 내지 XXVII 중 하나 이상에 의한 폴리우레탄 발포체의 제조 방법으로서, 여기서 난연제 혼합물과 이소시아네이트 반응성 성분의 중량비가 1:5 내지 5:1인 제조 방법.
XXIX. 이소시아네이트 성분과 반응시키기 전 이소시아네이트 반응성 성분 및 난연제 혼합물을 혼합하는 실시양태 XXVIII에 의한 방법.
XXX. 실시양태 I 내지 XXVII 중 하나 이상에 의한 또는 실시양태 XXVIII 또는 XXIX에 의하여 얻은 폴리우레탄 발포체를 포함하는 성형품.
XXXI. 폴리우레탄 발포체를 몰드 내에서 성형시키는 단계를 포함하는, 실시양태 XXX에 의한 성형품의 제조 방법.
XXXII. 실시양태 I 내지 XXVII 중 하나 이상에 의한 또는 실시양태 XXVIII 또는 XXIX에 의하여 얻은 폴리우레탄 발포체를 포함하는 철도 부품.
XXXIII. 철도 부품이 성형된 또는 압출된 열차 좌석 부품 또는 클래딩인 실시양태 XXXII에 의한 철도 부품.
XXXIV. 클래딩이 룸 칸막이, 플랩, 박스, 후드 및 루버로부터 선택된 실내 수직면; 실내 도어 또는, 실내 및 실외 도어용 라이닝; 윈도우 절연체; 주방 실내면; 천장 패널, 플랩, 박스, 후드 및 루버로부터 선택된 실내 수평면; 오버헤드 및 수직 수하물 선반, 수하물 컨테이너 및 칸으로부터 선택된 수하물 보관소; 운전석의 패널 및 표면으로부터 선택된 운전석 적용물품; 갱웨이 멤브레인의 내부면(벨로스) 및 내부 라이닝으로부터 선택된 갱웨이의 내부면; 윈도우 프레임; 하방 표면을 갖는 선택적 접이식 테이블; 에어 덕트의 내부면 또는 외부면 또는 승객 정보를 위한 디바이스인 실시양태 XXXII에 의한 철도 부품.
XXXV. 철도 부품이 DIN EN 45545-2에 의한 가연성 요건을 충족하는 실시양태 XXXII 내지 XXXIII 중 하나 이상에 의한 철도 부품.
실시예
본 발명은 하기와 같은 비제한적인 실시예에 의하여 예시된다.
Figure pct00005
Figure pct00006
PU 발포체를 생성하기 위한 반응성 조성물의 일반적인 합성
전술한 원료는 A측 및 B측 성분 모두에서 표 1에 언급된 양(모두 중량%)으로 첨가하였다. 난연제 혼합물과 함께 A측 및 B측 성분 둘다를 혼합 컵에 첨가하고, 1,500의 rpm에서 혼합하여 원하는 지수를 얻었다. A측 및 B측 성분의 온도는 20±2℃ 사이에서 유지하였으며, 혼합비(수지측:이소측)는 100:30-35에서 유지하였다.
그리하여 얻은 PU 발포체는 하기 표 1 및 2에 보고된 성질에 대하여 테스트하였다.
Figure pct00007
Figure pct00008
본 발명의 PU 발포체는 각각의 표준 방법에 의하여 MARHE, 연기 광학 밀도 및 독성 지수에 대하여 테스트하였다. 결과를 하기 표 3에 요약하였다.
Figure pct00009
상기에서 명백한 바와 같이, PU 발포체는 DIN EN 45545-2의 요건을 충족한다. 보다 중요하게는, 본 발명의 PU 발포체 IE 1 및 IE 2는 ≤50 kW/㎡의 MARHE 값, <200 ㎡/㎡의 연기 광학 밀도(Ds) 및 <0.75의 독성 지수(CITg)를 갖는다. 그래서, 본 발명의 PU 발포체는 철도 부품을 제조하는데 사용될 수 있다.

Claims (15)

  1. (A) 이소시아네이트 성분 및
    (B) (a) 1.9 내지 5.0의 평균 작용가 및 10 mg KOH/g 내지 1,000 mg KOH/g의 OH 값을 갖는 적어도 1종의 폴리에테르 폴리올,
    (b) 적어도 1종의 계면활성제,
    (c) 적어도 1종의 아민 촉매 및
    (d) 물
    을 포함하는 이소시아네이트 반응성 성분을 포함하는 반응성 조성물을
    (C) 난연제 혼합물의 총 중량을 기준으로 하여 (i) 70 중량% 내지 99 중량%의 팽창성 그라파이트 및 (ii) 1 중량% 내지 30 중량%의 폴리인산암모늄을 포함하는 난연제 혼합물의 존재하에서 반응시켜 얻는 폴리우레탄 발포체로서,
    난연제 혼합물과 이소시아네이트 반응성 성분의 중량비가 1:5 내지 5:1인 폴리우레탄 발포체.
  2. 제1항에 있어서, 난연제 혼합물과 이소시아네이트 반응성 성분의 중량비가 1:2인 폴리우레탄 발포체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 이소시아네이트 성분이 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 및/또는 중합체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 포함하는 폴리우레탄 발포체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 1종의 폴리에테르 폴리올이 이소시아네이트 반응성 성분의 총 중량을 기준으로 하여 70 중량% 내지 98 중량%의 양으로 존재하는 폴리우레탄 발포체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 1종의 계면활성제가 이소시아네이트 반응성 성분의 총 중량을 기준으로 하여 0.01 중량% 내지 5.0 중량%의 양으로 존재하는 폴리우레탄 발포체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 1종의 아민 촉매가 이소시아네이트 반응성 성분의 총 중량을 기준으로 하여 0.01 중량% 내지 5.0 중량%의 양으로 존재하는 폴리우레탄 발포체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 이소시아네이트 반응성 성분이 적어도 1종의 첨가제를 더 포함하는 폴리우레탄 발포체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 팽창성 그라파이트가 난연제 혼합물의 총 중량을 기준으로 하여 75 중량% 내지 85 중량%의 양으로 존재하는 폴리우레탄 발포체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리인산암모늄이 난연제 혼합물의 총 중량을 기준으로 하여 5 중량% 내지 15 중량%의 양으로 존재하는 폴리우레탄 발포체.
  10. 이소시아네이트 성분 및 이소시아네이트 성분을 포함하는 반응성 조성물을 난연제 혼합물의 존재하에서 반응시키는 것에 의한 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 폴리우레탄 발포체의 제조 방법으로서, 여기서 난연제 혼합물과 이소시아네이트 반응성 성분의 중량비가 1:5 내지 5:1인 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 또는 제10항에 따라 얻은 폴리우레탄 발포체를 포함하는 성형품.
  12. 폴리우레탄 발포체를 몰드 내에서 성형시키는 단계를 포함하는, 제11항에 따른 성형품의 제조 방법.
  13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 또는 제10항에 따라 얻은 폴리우레탄 발포체를 포함하는 철도 부품.
  14. 제13항에 있어서, 철도 부품이 성형된 또는 압출된 열차 좌석 부품 또는 클래딩인 철도 부품.
  15. 제14항에 있어서, 클래딩이 룸 칸막이, 플랩, 박스, 후드 및 루버로부터 선택된 실내 수직면; 실내 도어 또는, 실내 및 실외 도어용 라이닝; 윈도우 절연체; 주방 실내면; 천장 패널, 플랩, 박스, 후드 및 루버로부터 선택된 실내 수평면; 오버헤드 및 수직 수하물 선반, 수하물 컨테이너 및 칸(compartment)으로부터 선택된 수하물 보관소; 운전석의 패널 및 표면으로부터 선택된 운전석 적용물품(application); 갱웨이(gangway) 멤브레인의 내부면(벨로스) 및 내부 라이닝으로부터 선택된 갱웨이의 내부면; 윈도우 프레임; 하방 표면을 갖는 선택적 접이식 테이블; 에어 덕트의 내부면 또는 외부면 또는 승객 정보를 위한 디바이스인 철도 부품.
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