RU2601412C2 - Способ получения пенополиуретана - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к среде для выращивания растений. Среда для выращивания растений, полученная из пенополиуретана, характеризуется эластичностью, (измеренной в соответствии с документом ISO 8307) составляющей самое большее 40%, отклонением под нагрузкой на сжатие (ОНС) при 40%, (измеренным в соответствии с документом ISO 3386/1) составляющим, по меньшей мере, 16 кПа, плотностью сердцевины при самопроизвольном вспенивании, (измеренной в соответствии с документом ISO 845) составляющей, по меньшей мере, 20 кг/м³, и увеличением объема при насыщении водой, составляющим самое большее 25%. Заявлен также способ получения пеноматериала, подходящего для использования в качестве среды для выращивания растений. Пенополиуретан получают в результате проведения реакции между полиизоцианатом, смесью из полиольных простых полиэфиров и водой при изоцианатном индексе 90-150, где использующаяся полиольная смесь содержит, по меньшей мере, 2 полиола и где полиольная смесь включает менее чем 50% (масс.) оксиэтилена в расчете на массу полиольной смеси. Заявлено также применение пенополиуретана, полученного заявленным способом, в качестве среды для выращивания растений. Технический результат - применение пенополиуретанов по изобретению приводит к получению растений, обладающих значительно увеличенной массой растений. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил., 8 табл., 8 пр.

Description

Настоящее изобретение относится к способу получения пенополиуретана, к среде для выращивания растений, включающей такой пеноматериал, и к использованию такого пеноматериала в качестве среды для выращивания растений.

Известны среды для выращивания растений, включающие пенополиуретаны.

В публикации US 3798836 описывается нерастворимая в воде открытопористая вспененная полиуретановая матрица, включающая диспергированные в ней термопластические частицы.

В публикации US 3889417 получают гидрофильный пеноматериал в результате проведения реакции между форполимером и большим количеством воды. Данный пеноматериал может быть использован в областях применения при плодоводстве. Используемый водный индекс составляет 1300-78000. Подобный способ был описан в публикации WO 96/16099, где не приводится какого-либо специального руководства в отношении изоцианатного индекса и водного индекса; в примерах водный индекс составлял более чем 1700, а изоцианатный индекс составлял менее чем 6. Использующиеся форполимеры получают из полиолов, имеющих молекулярную массу, составляющую, по меньшей мере, 1000.

В публикации US 3970618 описывается субстрат для культивирования растений, где данный субстрат представляет собой имеющий низкую плотность (18 кг/м³) гидрофильный пенополиуретан, полученный в результате проведения реакции между полиизоцианатом и полиолом при низком индексе NCO, при этом полиол характеризуется гидроксильным числом 900-1800, а полиизоцианат является полиизоцианатом, относящимся к типу толуолдиизоцианата (ТДИ).

В публикации US 5155931 пеноматериал используют в качестве мата для растений, где данный пеноматериал получают в результате проведения реакции между органическим изоцианатом, который предпочтительно представляет собой изоцианат ТДИ, и полиолом при индексе NCO 90-120.

В публикации US 6479433 описывается среда для выращивания при плодоводстве, полученная в результате проведения реакции между форполимером и водой в присутствии избранного материала наполнителя.

В публикации US 2005/0131095 описывается способ изготовления пенополиуретанов при индексе NCO 40-150. Какого-либо специального внимания водному индексу не уделяют; в примерах индекс NCO находился в диапазоне 85-106, а водный индекс варьировался в диапазоне 93-120. Однако в данном способе использующаяся полиольная смесь характеризуется совокупным высоким уровнем содержания оксиэтилена (50-90% (масс.)) и отсутствием полиола, характеризующегося средним уровнем содержания оксиэтилена (<50% (масс.)). Полученные пеноматериалы, проиллюстрированные в примерах, являются гибкими пеноматериалами, характеризующимися эластичностью, составляющей, по меньшей мере, 60%, и отклонением под нагрузкой на сжатие при 40% (ОНС), меньшим чем 10 кПа.

В публикации WO 2011/042284 описываются гибкие пенополиуретаны, предназначенные для использования в качестве субстратов для растений. Данные пеноматериалы характеризуются плотностью 25-70 кг/м³, отклонением под нагрузкой на сжатие при 40% (ОНС) 5-15 кПа и увеличением объема при насыщении водой, составляющим самое большее 25%. Данные пеноматериалы получают при низком изоцианатном индексе 20-70 и при высоком водном индексе 200-400, что означает наличие огромной конкуренции в рецептуре между компонентами, реакционно-способными по отношению к изоцианату, с точки зрения вступления в реакцию с доступными изоцианатными компонентами, что может привести к взбиванию пены (для сливающейся воды) в случае использования пеноматериала в качестве материала субстрата.

В публикации US 5459170 описываются способы получения гибких пенополиуретанов в результате проведения реакции между полиизоцианатом, включающим, по меньшей мере, 85% (масс.) 4,4′-дифенилметандиизоцианата или его жидкого варианта, и полиольной композицией, содержащей, по меньшей мере, один поли(оксиэтиленоксиалкилен)полиол. Однако полученные пеноматериалы характеризуются чрезмерно высоким поглощением воды и демонстрируют чрезмерно большое набухание, что делает их неподходящими для использования в качестве материала субстрата для растений.

Описанные выше пенополиуретаны могли бы, кроме того, быть улучшены, в частности, в отношении характеристик поглощения и удерживания воды (далее описывающихся значениями pF₀ и pF₁), устойчивости пеноматериала и набухания при 100%-ном насыщении водой совместно с высоким отклонением под нагрузкой на сжатие при низкой плотности, предотвращении взбивания пены и предотвращении подавления роста, в частности, молодых растений (сеянцев).

К неожиданности, заявители обнаружили, что все вышеупомянутые нежелательные побочные эффекты (например, взбивание пены, подавление роста, …) можно избежать при использовании пенополиуретана, изготовленного при изоцианатном индексе в диапазоне от 90 вплоть до 150 в комбинации с конкретным выбором изоцианатов и полиольных простых полиэфиров.

Кроме того, пеноматериалы, соответствующие изобретению, демонстрируют превосходные твердости, которые делают их, в частности, очень хорошо подходящими для использования, например, в областях применения в случае озелененной кровли и ландшафтного благоустройства. Кроме того, пеноматериалы, соответствующие изобретению, демонстрируют превосходные характеристики удерживания воды и низкое набухание при 100%-ном насыщении водой, что делает их очень хорошо подходящими для использования в качестве субстрата для выращивания растений при промотировании прорастания семян и выращивания сеянцев.

Поэтому настоящее изобретение относится к пенополиуретану, подходящему для использования при выращивании растений и характеризующемуся эластичностью, составляющей самое большее 40%, отклонением под нагрузкой на сжатие (ОНС) при 40%, составляющим, по меньшей мере, 16 кПа, плотностью сердцевины при самопроизвольном вспенивании, составляющей, по меньшей мере, 20 кг/м³, и увеличением объема при насыщении водой, составляющим, самое большее, 25%.

Пенополиуретан, соответствующий изобретению, предпочтительно характеризуется значением ОНС, которое составляет, по меньшей мере, 20 кПа, а более предпочтительно, по меньшей мере, 25 кПа, плотностью, которая находится в диапазоне от 20 вплоть до 50 кг/м³, эластичностью, которая составляет самое большее 30%, и увеличением объема при насыщении водой, составляющим самое большее 20%.

Пенополиуретан, соответствующий изобретению, характеризуется, в частности, хорошими впитыванием (поглощением) воды и удерживанием воды. Поглощение воды и, в частности, удерживание воды пенополиуретаном могут быть измерены в результате определения значения pF и могут быть визуализированы при использовании кривой удерживания воды, которая является графическим представлением измеренного объемного уровня содержания воды, удерживаемого в пеноматериале, по оси Y в зависимости от приложенного вакуумметрического давления по оси Х (см. фигуру 2А).

Пенополиуретан, соответствующий изобретению, предпочтительно характеризуется значением pF₀, составляющим, по меньшей мере, 70%, предпочтительно, по меньшей мере, 80%, более предпочтительно, по меньшей мере, 90%, где значение pF₀ измеряют после воздействия на образец насыщенного водой пеноматериала, имеющий размеры 100×120×75 мм, давлением 0 см столба Н₂О в течение 30 минут.

Пенополиуретан, соответствующий изобретению, может характеризоваться значением pF₁ в диапазоне от 10% вплоть до 90%, где значение pF₁ измеряют после воздействия на образец насыщенного водой пеноматериала, имеющий размеры 100×120×75 мм, давлением -10 см столба Н₂О в течение 24 часов.

Пенополиуретан, соответствующий изобретению и подходящий для использования при выращивании сеянцев, предпочтительно характеризуется значением pF₁, составляющим, по меньшей мере, 50%, более предпочтительно, по меньшей мере, 60%, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 70%, где значение pF₁ измеряют после воздействия на образец насыщенного водой пеноматериала, имеющий размеры 100×120×75 мм, давлением - 0 см столба Н₂О в течение 24 часов.

Пеноматериал, соответствующий изобретению и характеризующийся значениями pF₁ в диапазоне от 50% вплоть до более чем 75%, в идеальном случае является подходящим для использования в качестве среды для выращивания растений в целях выращивания сеянцев. Среды для выращивания растений, соответствующие изобретению и подходящие для использования при выращивании сеянцев, могут иметь форму отдельных контейнеров, также называемых блоками для культивирования (размножения) 2 и проиллюстрированных на фигуре 1А. Упомянутые блоки для культивирования 2 могут быть расположены на более крупной среде для выращивания растений, соответствующей изобретению и которая может иметь форму сляба 1. Объединение системы для выращивания растений, в которой несколько блоков для культивирования 2 располагают на слябе 1 в соответствии с иллюстрацией на фигуре 1В, известно и является в особенности хорошо подходящим для использования при культивировании овощей, фруктов, цветов и тому подобного в оранжереях. Блоки для культивирования (размножения), соответствующие изобретению, предпочтительно характеризуются значениями pF₁ в диапазоне от 50% вплоть до более чем 75%, в то время как более крупная среда для выращивания растений (слябы), соответствующая изобретению, предпочтительно характеризуется значениями pF₁ в диапазоне от 10% вплоть до 50%. Фигура 2А иллюстрирует предпочтительные характеристики pF для слябов и блоков для размножения.

Кроме того, настоящее изобретение относится к способу получения пенополиуретана.

Способ, описанный в настоящем изобретении, может быть использован для изготовления вышеупомянутых сред для выращивания растений, полученных из пенополиуретана.

Способ, соответствующий настоящему изобретению, включает проведение реакции при изоцианатном индексе 90-150 для:

- полиизоцианата, включающего дифенилметандиизоцианат (МДИ) и его гомологи и характеризующегося изоцианатной функциональностью, составляющей 3 и более, где количество диизоцианата в расчете на совокупное количество диизоцианатов и гомологов составляет 20-80% (масс.), предпочтительно 25-70% (масс.), и

- первого полиоксиэтиленполиоксипропиленполиола, характеризующегося средней номинальной гидроксифункциональностью 2-6, средней молекулярной массой 2000-12000, уровнем содержания оксиэтилена, большим, чем 50% (масс.) в расчете на массу данного полиола, и

- второго полиоксиэтиленполиоксипропиленполиола, характеризующегося средней номинальной гидроксифункциональностью 2-6, средней молекулярной массой 2000-6000, уровнем содержания оксиэтилена 20-45% (масс.) в расчете на массу данного полиола, и

- уровня содержания воды 2-7 масс.ч, и

где массовое соотношение между первым и вторым использующимися полиолами находится в диапазоне от 60:40 до 20:80.

Пеноматериалы и способы получения пенополиуретанов были обширно описаны. Однако пеноматериалы и способы, соответствующие настоящему изобретению, описаны не были. Пеноматериалы настоящего изобретения являются уникальными, поскольку они объединяют хорошие характеристики удерживания воды с превосходными характеристиками пеноматериала, такими как устойчивость, твердость и ограниченное набухание пеноматериала при 100%-ном насыщении водой.

Пеноматериалы настоящего изобретения являются очень хорошо подходящими для использования в качестве среды для выращивания растений, поскольку они демонстрируют хорошие характеристики смачивания, удерживания воды и высвобождения воды.

Полиизоцианаты, использующиеся для получения полиизоцианата (форполимера), на современном уровне техники известны. Их в широком плане называют полимерными или сырыми изоцианатами МДИ и смесями из полимерных или сырых изоцианатов МДИ и МДИ.

Полимерные или сырые изоцианаты МДИ включают изоцианаты МДИ и гомологи, характеризующиеся изоцианатной функциональностью, составляющей 3 и более, и они хорошо известны на современном уровне техники. Их получают в результате фосгенирования смеси из полиаминов, полученных в результате проведения кислотной конденсации анилина и формальдегида.

Изготовление как полиаминовых смесей, так и полиизоцианатных смесей хорошо известно. Конденсация анилина с формальдегидом в присутствии сильных кислот, таких как хлористо-водородная кислота, приводит к получению продукта реакции, содержащего диаминодифенилметан совместно с полиметиленполифениленполиаминами, характеризующимися высшей функциональностью, при этом точная композиция известным образом зависит, помимо прочего, от соотношения анилин/формальдегид. Полиизоцианаты получают в результате фосгенирования полиаминовых смесей, и различные соотношения диаминов, триаминов и высших полиаминов приводят к получению соответствующих соотношений диизоцианата, триизоцианата и высших полиизоцианатов. Относительные соотношения диизоцианата, триизоцианата и высших полиизоцианатов в таких композициях сырых или полимерных изоцианатов МДИ определяют среднюю функциональность композиций, то есть среднее количество изоцианатных групп в расчете на одну молекулу. В результате варьирования соотношений исходных материалов средняя функциональность полиизоцианатных композиций может варьироваться от немного более чем 2 до 3 и даже более. На практике, однако, средняя изоцианатная функциональность предпочтительно находится в диапазоне 2,3-2,8. Число NCO у данных полимерных или сырых изоцианатов МДИ составляет, по меньшей мере, 30% (масс.). Полимерный или сырой изоцианат МДИ содержит дифенилметандиизоцианат, при этом остаток представляет собой полиметиленполифениленполиизоцианаты, характеризующиеся функциональностью, большей чем два. При желании данный полимерный или сырой изоцианат МДИ может быть перемешан с изоцианатом МДИ при том условии, что полиизоцианат характеризуется требуемым количеством диизоцианатов и гомологов, характеризующихся изоцианатной функциональностью, составляющей 3 и более. Полиизоцианат, использующийся в способе, соответствующем изобретению, содержат 20-80%, предпочтительно 25-70%, более предпочтительно 25-55% (масс.) изоцианата МДИ и 80-20%, предпочтительно 75-30%, а более предпочтительно 75-45% (масс.) гомологов изоцианата МДИ, при этом гомологи характеризуются изоцианатной функциональностью, составляющей 3 и более, где оба количества получают в расчете на совокупное количество полиизоцианата.

Например, такие полиизоцианаты могут быть получены в результате перемешивания в соответствующих относительных количествах продукта SUPRASEC® MPR (от компании Huntsman) - 4,4′-дифенилметандиизоцианата - и продукта SUPRASEC® 2185 (от компании Huntsman) - полимерного реагента МДИ, характеризующегося числом NCO 30,7% (масс.) и содержащего приблизительно 37,7% (масс.) диизоцианата. Также могут быть использованы и смеси из продуктов SUPRASEC® 2185 и SUPRASEC® MI 20 (получаемые в компании Huntsman), содержащие приблизительно 80 массовых частей реагента 4,4′-МДИ и приблизительно 20 массовых частей реагента 2,4′-МДИ и менее чем 2 массовые части реагента 2,2′-МДИ.

Использование полиизоцианата, характеризующегося функциональностью, составляющей 3 и более, является выгодным для изготовления пенополиуретана, предназначенного для использования в качестве субстрата для выращивания растений, характеризующегося значениями высокими pF₁ (значения pF₁>50%), поскольку изоцианаты, характеризующиеся функциональностью, составляющей 3 и более, приводят к получению пеноматериалов, включающих относительно более закрытые поры (ячеистые мембраны) и характеризующихся, таким образом, лучшими характеристиками удерживания воды.

Могут быть использованы форполимеры, полученные из вышеупомянутых полиизоцианатов. Форполимер предпочтительно характеризуется числом NCO 10-30% (масс.), и его получают в результате проведения реакции между полиизоцианатом, содержащим 20-80% (предпочтительно 25-55%) (масс.) дифенилметандиизоцианата (МДИ) и 80-20% (предпочтительно 75-45%) (масс.) гомологов данного диизоцианата, при этом гомологи характеризуются изоцианатной функциональностью, составляющей 3 и более, причем оба количества получают в расчете на количество полиизоцианата, и полиолом, характеризующимся средней молекулярной массой 62-7000 и средней номинальной гидроксильной функциональностью 2-6. Полиолы, подходящие для использования в полиизоцианатном форполимере, характеризуются средней молекулярной массой 62-7000 и средней номинальной гидроксильной функциональностью 2-6. Примеры включают этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, трипропиленгликоль, бутандиол, глицерин, триэтаноламин, триметилолпропан, 1,2,6-гексантриол, пентаэритрит, сорбит, полиоксиэтиленполиолы, полиоксипропиленполиолы, полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолы и их смеси. Предпочтительными являются полиолы, полученные в результате полимеризации этиленоксида и необязательно пропиленоксида в присутствии там, где это необходимо, полифункциональных инициаторов. Подходящие для использования инициаторные соединения содержат множество активных атомов водорода и включают воду, бутандиол, этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, циклогександиметанол, глицерин, триметилолпропан, 1,2,6-гексантриол, пентаэритрит и сорбит. Могут быть использованы смеси из инициаторов и/или циклических оксидов. Полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолы получают в результате одновременного или последовательного добавления этилен- и пропиленоксидов к инициаторам в соответствии с тем, как это полностью описано на предшествующем уровне техники. Могут быть использованы статистические сополимеры, блок-сополимеры и их комбинации. Предпочтительными являются те варианты, которые содержат, по меньшей мере, часть оксиэтиленовых групп, а предпочтительно все оксиэтиленовые группы на конце полимерной цепи (концевое или замыкающее положение звеньев). Также могут быть использованы и смеси упомянутых полиолов. Предпочтительные полиолы, подходящие для использования в полиизоцианатном форполимере, являются полиоксиэтиленполиолами и полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолами, характеризующимися средней номинальной гидроксильной функциональностью 2-4, а наиболее предпочтительно 3, средней молекулярной массой 250-1000 и уровнем содержания оксиэтилена, составляющим, по меньшей мере, 50% (масс.) в расчете на массу полиола. Такие полиолы коммерчески доступны. Одним примером является продукт Polyol 3380 от компании Perstorp.

Кроме того, в соответствии с изобретением часть полиола 1 и/или полиола 2 может быть введена в предварительную реакцию со всем количеством изоцианата или его частью. Таким образом, часть полиола 1 и/или 2 может быть использована для получения композиции полиизоцианатного форполимера. Поэтому подходящий для использования форполимер может быть получен в результате введения сначала в реакцию полиизоцианата, соответствующего изобретению, по меньшей мере, с частью первого и/или второго полиола.

Полиизоцианатные форполимеры, соответствующие изобретению, получают известным образом в результате объединения и перемешивания полиизоцианата и полиола и обеспечения прохождения для них реакции. Соотношение между полиизоцианатом и полиолом является таким, что после реакции получают форполимер, характеризующийся числом NCO 10-30% (масс.). При желании может быть использован катализатор, который улучшает образование уретановых групп.

Для получения пеноматериала, соответствующего изобретению, предпочтительно используют полиизоцианатные форполимеры. Использование форполимеров может оказаться выгодным с точки зрения образования сшивок в пенополиуретане, и в данном случае может быть получен более твердый пеноматериал.

Полиолы, которые могут быть использованы в качестве первого и второго полиола, включают продукты, получаемые в результате полимеризации этиленоксида и пропиленоксида в присутствии там, где это необходимо, полифункциональных инициаторов. Подходящие для использования инициаторные соединения содержат множество активных атомов водорода и включают воду, бутандиол, этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, циклогександиметанол, глицерин, триметилолпропан, 1,2,6-гексантриол, пентаэритрит и сорбит. Также могут быть использованы и смеси из инициаторов. Полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолы получают в результате одновременного или последовательного добавления этилен- и пропиленоксидов к инициаторам в соответствии с тем, как это полностью описано на предшествующем уровне техники. Могут быть использованы статистические сополимеры, блок-сополимеры и их комбинации, содержащие указанное количество оксиэтиленовых групп.

Первый полиольный простой полиэфир, использующийся в способе получения пеноматериала, соответствующего изобретению, характеризуется средней номинальной гидроксифункциональностью 2-6, средней молекулярной массой 2000-12000 и уровнем содержания оксиэтилена, большим чем 50% (масс.) в расчете на массу данного полиола.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления первый полиольный простой полиэфир, использующийся в способе получения пеноматериала, соответствующего изобретению, предпочтительно характеризуется средней номинальной гидроксифункциональностью 2-4, а более предпочтительно 3, средней молекулярной массой 2000-8000, а более предпочтительно 3000-6000, и уровнем содержания оксиэтилена, большим чем 60% (масс.) в расчете на массу данного полиола.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления уровень содержания ненасыщенности для первого полиольного простого полиэфира может составлять самое большее 0,03 мэкв./г, предпочтительно самое большее 0,02 мэкв./г, более предпочтительно самое большее 0,01 мэкв./г.

Второй полиольный простой полиэфир, использующийся в способе получения пеноматериала, соответствующего изобретению, характеризуется средней номинальной гидроксифункциональностью 2-6, средней молекулярной массой 2000-6000 и уровнем содержания оксиэтилена 20-45% (масс.) в расчете на массу данного полиола.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления второй полиольный простой полиэфир, использующийся в способе получения пеноматериала, соответствующего изобретению, предпочтительно характеризуется средней номинальной гидроксифункциональностью 2-4, а более предпочтительно 3, средней молекулярной массой 2000-4000 и уровнем содержания оксиэтилена 20-35% (масс.), а более предпочтительно 25-30% (масс.), в расчете на совокупную массу данного полиола.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления оксиэтиленовые группы в первом и втором полиолах являются статистически распределенными.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления уровень содержания ненасыщенности для второго полиольного простого полиэфира может составлять самое большее 0,03 мэкв./г, предпочтительно самое большее 0,02 мэкв./г, более предпочтительно самое большее 0,01 мэкв./г.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления массовое соотношение между первым полиолом и вторым полиолом, использующимися в способе получения пеноматериала, соответствующего изобретению, находится в диапазоне от 60:40 до 20:80, предпочтительно находится в диапазоне от 49:51 до 30:70.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления массовая доля использующегося второго полиольного простого полиэфира предпочтительно составляет, по меньшей мере, 50% в расчете на совокупную массу первого и второго полиольных простых полиэфиров, или, другими словами, массовое соотношение между использующимися первым и вторым полиолами находится в диапазоне от 49:51 до 20:80, более предпочтительно находится в диапазоне от 49:51 до 30:70.

Совокупный уровень содержания оксиэтилена предпочтительно является меньшим чем 50% (масс.) в расчете на совокупную массу первого и второго простых полиэфиров.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления первый и второй полиольные простые полиэфиры перед их добавлением к полиизоцианатной композиции могут быть сначала перемешаны для получения стабильной дисперсии полиольных простых полиэфиров.

Среднемассовая доля уровня содержания оксиэтилена в стабильной дисперсии полиольных простых полиэфиров предпочтительно является меньшей чем 50% в расчете на массу дисперсии.

Первые и вторые полиольные простые полиэфиры на современном уровне техники известны и/или коммерчески доступны. Примерами первого типа полиольных простых полиэфиров являются продукты Daltocel® F442, F444 и F555, из которых все получаются в компании Huntsman и характеризуются уровнем содержания оксиэтилена, большим чем 60% (масс.). Примером второго типа полиольного простого полиэфира является продукт Jeffol® G11-56 от компании Huntsman. Daltocel и Jeffol представляют собой торговые марки компании Huntsman Corporation или ее дочернего предприятия, которое было зарегистрировано в одной или нескольких, но не во всех странах.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способ получения пеноматериала, соответствующего настоящему изобретению, реализуют при изоцианатном индексе 95-120, более предпочтительно при изоцианатном индексе 100-110.

Кроме того, могут быть добавлены реакционно-способные по отношению к изоцианату удлинители цепей и/или сшиватели, имеющие среднюю молекулярную массу 60-1999. Примерами таких соединений являются бутандиол, этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, циклогександиметанол, глицерин, триметилолпропан, 1,2,6-гексантриол, пентаэритрит, сорбит и полиоксиэтиленполиолы, полиоксипропиленполиолы, полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолы и их смеси, имеющие среднюю молекулярную массу, составляющую приблизительно 200, 600 и 1000, и смеси таких соединений. Использующееся количество данных удлинителей цепей и/или сшивателей доходит вплоть до 20, а предпочтительно вплоть до 10, масс.ч. в расчете на 100 масс.ч. смеси вышеупомянутых полиольных простых полиэфиров, имеющих среднюю молекулярную массу, составляющую 2000 и более.

В реакционную смесь может быть добавлена вода в таком количестве, чтобы изоцианатный индекс находился бы в диапазоне 90-150 (предпочтительно 95-120, более предпочтительно 100-110). Количество воды (уровень содержания воды), использующееся в способе, соответствующем изобретению, предпочтительно находится в диапазоне 2-7 масс.ч., а более предпочтительно в диапазоне 3,5-6 масс.ч.

Кроме того, может быть использован катализатор, который улучшает образование уретановых групп. Предпочтительно его используют в количестве 0,1-2% (масс.) (в расчете на все ингредиенты, реакционно-способные по отношению к изоцианату). Такие катализаторы в общем случае на современном уровне техники известны. Примерами являются аминовые катализаторы, подобные триэтилендиамину, N,N-диметилэтаноламину, бис(N,N-диметиламиноэтиловому) простому эфиру, 2-(2-диметиламиноэтокси)этанолу, N,N,N′-триметил-N′-гидроксиэтилбисаминоэтиловому простому эфиру, N-(3-диметиламинопропил)-N,N-диизопропаноламину, N,N′-диэтилпиперазину и 1-(бис(3-диметиламинопропил)амино-2-пропанолу, и металлоорганические соединения, подобные октаноату двухвалентного олова и дилауринату дибутилолова. Также могут быть использованы и смеси катализаторов.

Необязательно пеноматериалы могут быть получены в присутствии добавок и вспомогательных веществ, использующихся на современном уровне техники полиуретанов, подобных антипиренам, поверхностно-активным веществам, другим пенообразователям, противодымным добавкам, окрашивающим веществам, техническому углероду, противомикробным добавкам, антиоксидантам, добавкам, облегчающим извлечение изделий из пресс-форм, наполнителям и удобрениям.

Пеноматериалы получают в результате объединения и перемешивания всех ингредиентов и обеспечения прохождения реакции. Пеноматериалы могут быть получены в соответствии со способом самопроизвольного вспенивания, способом формования в пресс-форме, способом непрерывной заливки, способом ламинирования или способом распыления. В случае изготовления пеноматериалов в пресс-форме будут использовать перезаполнение пресс-формы, составляющее самое большее 100%, предпочтительно самое большее 50%. В случае использования способа формования в пресс-форме пеноматериалы могут продемонстрировать выгодную морфологию: при расположении двух кусков из одного и того же пеноматериала друг поверх друга оба насыщаются водой, после этого нижний кусок будет впитывать меньше воды из верхнего пеноматериала, чем пеноматериал предшествующего уровня техники, полученный в отсутствие данного перезаполнения пресс-формы.

Ингредиенты могут быть поданы независимо в смесительную головку установки для вспенивания. Предпочтительно ингредиенты, реакционно-способные по отношению к изоцианату, до того, как их перемешают с полиизоцианатом, предварительно перемешивают, необязательно совместно с добавками и вспомогательными веществами, использующимися на современном уровне техники полиуретанов.

Пеноматериалы, полученные по способу настоящего изобретения, характеризуются совокупной плотностью сердцевины при самопроизвольном вспенивании, составляющей, по меньшей мере, 20 кг/м³, а предпочтительно 20-50 кг/м³, эластичностью, составляющей самое большее 40%, а предпочтительно самое большее 30%, и увеличением объема при насыщении водой, составляющим самое большее 25%, а предпочтительно самое большее 20%.

Пеноматериалы, полученные по способу настоящего изобретения, предпочтительно характеризуются отклонением под нагрузкой на сжатие (ОНС) при 40%, которое составляет, по меньшей мере, 16 кПа, более предпочтительно более чем 20 кПа.

Пеноматериалы, полученные по способу настоящего изобретения, могут характеризоваться отклонением под нагрузкой на сжатие (ОНС) при 40%, доходящим вплоть до 200 кПа.

Пеноматериалы, полученные по способу настоящего времени, кроме того, характеризуются впитыванием воды, уровнем течения воздуха и открытости пор, что делает их, в частности, подходящими для использования в качестве среды для выращивания растений.

Пеноматериалы, полученные по способу настоящего изобретения, могут быть использованы в оранжереях для культивирования цветов, фруктов, овощей и другой подходящей для использования растительности, а также для культивирования подходящей для использования растительности на озелененных стенах и озелененных кровлях и в других областях применения, относящихся к организации водного баланса для растений.

Для использования в оранжереях пеноматериал настоящего изобретения может быть, кроме того, дополнен системой капельного орошения, в которую могут быть поданы дополнительные питательные вещества.

Для использования в озелененных кровлях и ландшафтном покрытии пеноматериал настоящего изобретения может быть, кроме того, дополнен водонепроницаемой системой на основе чистой полимочевины (например, продукт Tecnocoat P-2049).

При использовании в озелененных кровлях пеноматериалы, полученные в настоящем изобретении, могут улучшить изоляцию облицовки здания. Один дополнительный слой теплоизоляции может, кроме того, улучшить эффективность использования энергии и может уменьшить затраты на отопление и охлаждение на величину вплоть до 5%.

Кроме того, использование пеноматериала настоящего изобретения в озелененных кровлях, озелененных стенах и ландшафтном покрытии может уменьшить акустическое загрязнение благодаря глушению звука и будет уменьшать количество «твердых» поверхностей, доступных для отражения звука.

Гидрофильный пеноматериал субстрата настоящего изобретения характеризуется возможностью очень эффективных организации водного баланса и удерживания воды. Для удовлетворения окончательных потребностей конечных пользователей пеноматериал может быть использован при различных толщинах и профилях.

Основные преимущества пеноматериала настоящего изобретения в сопоставлении с существующими субстратами для (культивирования) растений представляют собой нижеследующее:

- пеноматериал настоящего изобретения может вмещать вплоть до 30-кратной собственной массы в воде при ограниченном набухании (<25%);

- пеноматериал настоящего изобретения демонстрирует характеристики удерживания воды, которые являются сопоставимыми с тем, что имеет место для природных сред для выращивания растений, таких как почва;

- пеноматериал настоящего изобретения может в достаточной степени спускать избыточную нагрузку по воде при одновременном удерживании более чем 65% воды в пеноматериале;

- пеноматериал настоящего изобретения прост в обращении и установке (для удовлетворения окончательных потребностей конечных пользователей могут быть сконфигурированы различные толщины и профили);

- вследствие своей низкой массы (20-50 кг/м³) пеноматериал настоящего изобретения является идеально подходящим для использования для озелененных кровель на более старых зданиях, демонстрирующих характеристики непрочной конструкции;

- использование пеноматериала настоящего изобретения может улучшить изоляцию зданий и, таким образом, уменьшить затраты на отопление и охлаждение на величину вплоть до 5%.

В контексте настоящей заявки следующие далее термины имеют следующее далее значение:

1) изоцианатный индекс или индекс NCO или индекс:

соотношение между группами NCO и реакционно-способными по отношению к изоцианату атомам водорода, присутствующим в рецептуре, представленное в виде процентного соотношения:

.

Другими словами, индекс NCO выражает процентное соотношение между изоцианатом, фактически использующимся в рецептуре, и количеством изоцианата, теоретически требующегося для проведения реакции с количеством реакционно-способного по отношению к изоцианату водорода, использующимся в рецептуре.

Необходимо отметить то, что изоцианатный индекс в соответствии с использованием в настоящем документе рассматривается с точки зрения фактического способа вспенивания, включающего изоцианатный ингредиент и реакционно-способные по отношению к изоцианату ингредиенты, использующиеся на данной стадии реакции. В расчет принимаются только свободные изоцианатные группы и свободные реакционно-способные по отношению к изоцианату водороды (включающие водороды воды), присутствующие на фактическом этапе вспенивания.

Водный индекс представляет собой соотношение 100Y/X (%), где Y представляет собой количество воды в граммах, фактически использующееся в рецептуре, а Х представляет собой совокупное количество воды в граммах, теоретически необходимое в той же самой рецептуре для получения изоцианатного индекса 100.

2) Выражение «реакционно-способные по отношению к изоцианату атомы водорода» в соответствии с использованием в настоящем документе для целей вычисления изоцианатного индекса относится к совокупному количеству гидроксильных и аминовых атомов водорода, присутствующих в реакционно-способных композициях в форме полиолов, полиаминов и/или воды. Это означает то, что для цели вычисления изоцианатного индекса при фактическом способе вспенивания одна гидроксильная группа, как считается, содержит один реакционно-способный водород, а одна молекула воды, как считается, содержит два активных водорода.

3) Выражение «пенополиуретаны» в соответствии с использованием в настоящем документе в общем случае относится к пористым продуктам, полученным в результате проведения реакции между полиизоцианатами и соединениями, содержащими реакционно-способный по отношению к изоцианату водород, при использовании вспенивателей и, в частности, включает пористые продукты, полученные при использовании воды в качестве реакционно-способного вспенивателя, (включая реакцию между водой и изоцианатными группами с образованием мочевиновых соединительных звеньев и диоксида углерода и получением пенополимочевинополиуретанов).

4) Термин «номинальная гидроксильная функциональность» или «номинальная функциональность» или «гидроксильная функциональность» используется в настоящем документе для указания на функциональность (количество гидроксильных групп в расчете на одну молекулу) полиольной композиции в предположении того, что это функциональность (количество активных атомов водорода в расчете на одну молекулу) инициатора (инициаторов), использующегося при их получении, хотя на практике она зачастую будет несколько меньшей вследствие некоторой концевой ненасыщенности. Термин «эквивалентная масса» относится к молекулярной массе в расчете на один реакционно-способный по отношению к изоцианату атом водорода в молекуле.

5) Слово «средний» обозначает «среднечисленный».

6) Плотность измеряют для образцов пеноматериала, полученных в атмосферных условиях без использования вспомогательных пенообразователей и в соответствии с документом ISO 845.

7) Твердость ОНС: отклонение под нагрузкой на сжатие при 40%, измеренное в соответствии с документом ISO 3386/1 при том условии, что твердость измеряют для сухих и нераздробленных образцов во время первого цикла.

8) Набухание пеноматериала ΔV представляет собой увеличение объема образцов пеноматериалов при 100%-ном насыщении водой в %:

,

где V₂ представляет собой объем пеноматериала в отсутствие поглощения воды, а V₁ представляет собой объем пеноматериала при максимальном впитывании воды как при 23°С, так и при относительной влажности 50%. Для определения значения V₁ пеноматериал погружают в воду на 24 часа при давлении окружающей среды и 23°С.

9) Эластичность измеряют в соответствии с документом ISO 8307 при том условии, что эластичность измеряют для сухих и нераздробленных образцов.

10) Величины удерживания воды в данном изобретении измеряют при использовании значений pF. В контексте изобретения значения pF соответствуют объемам воды, удерживаемым в пеноматериале после погружения образца пеноматериала в воду на предварительно определенный период времени для достижения образца насыщенного водой пеноматериала, а после этого воздействия на насыщенный водой пеноматериал различными вакуумметрическими давлениями в течение предварительно определенного периода времени. На кривой pF измеренный объемный уровень содержания воды, удерживаемый в пеноматериале, графически отображается по оси Y в зависимости от приложенного вакуумметрического давления по (отрицательной) оси Х. На кривой pF значение pF₀ соответствует объему воды, удерживаемому в образце насыщенного водой пеноматериала после воздействия на упомянутый образец пеноматериала в течение предварительно определенного периода времени давлением 0 см столба Н₂О. На кривой pF значение pF₁ соответствует объему воды, удерживаемому в образце насыщенного водой пеноматериала после воздействия на упомянутый образец пеноматериала в течение предварительно определенного периода времени давлением -10 см столба Н₂О. На кривой pF значение pF_1,5 соответствует объему воды, удерживаемому в образце насыщенного водой пеноматериала после воздействия на упомянутый образец пеноматериала в течение предварительно определенного периода времени давлением -32 см столба Н₂О.

Значения pF₀ и pF₁, полученные по кривой pF, являются подходящими для использования при вычислении удерживания воды и, таким образом, доступности воды в пенополиуретане. Значения pF₀ и pF₁, кроме того, определяют в виде

,

где V_f представляет собой первоначальный объем (в мл) образца (сухого) пеноматериала, V_u представляет собой поглощение воды (обозначающее объем воды, удерживаемой в образце насыщенного водой пеноматериала после воздействия на упомянутый образец пеноматериала в течение предварительно определенного периода времени давлением 0 см столба Н₂О) в мл для образца пеноматериала при насыщении водой, а V_r-1 представляет собой объем удерживаемой воды в мл после воздействия на образец насыщенного водой пеноматериала давлением -10 см столба Н₂О в течение предварительно определенного периода времени.

Значения V_f, V_u и V_r-1 определяют следующим образом: отрезают образец пеноматериала для получения указанных размеров, таких как 100×120×75 мм или 100×120×60 мм (длина × ширина × высота). Таким образом, значение V_f образца составляет 900 мл или 720 мл. Сухую массу образца пеноматериала определяют при 105°С. После этого образец пеноматериала погружают на предварительно определенный период времени в 6 часов при атмосферном давлении и 23°С в водяную баню таким образом, чтобы над поверхностью воды в направлении высоты выступал бы 1 см образца.

После этого образец погружают полностью в водяную баню на 18 часов при атмосферном давлении и 23°С. Впоследствии образец располагают на сите при размере отверстия сита 0,5-1 см при тех же самых давлении и температуре и обеспечивают высвобождение воды в течение 30 минут. В заключение еще раз определяют массу образца пеноматериала (содержащего остаточную воду) и рассчитывают значение V_u в предположении плотности Н₂О 1 кг/дм³.

После этого насыщенный водой образец располагают на 24 часа в замкнутой среде при 23°С и к нижней поверхности образца прикладывают вакуумметрическое давление (например, до величины давления в -10 см столба Н₂О при измерении от половины высоты образца пеноматериала для измерения значения pF₁).

В заключение еще раз определяют массу образца и рассчитывают объем V_r-1 воды, удерживаемой в образце (в предположении плотности воды 1 кг/дм³).

Устройство, которое может быть использовано для измерения значений pF и может быть подходящим для использования при создании среды вакуумметрического давления на нижней поверхности образца, является так называемым устройством Sandbox, получаемым в нидерландской компании Eijkelkamp (www.eijkelkamp.com), и используется для определения значений pF.

Вычисление уровня содержания воды в пересчете на объем также описывается в документе ISO 11274 для образцов почвы после воздействия на образцы почвы метрическим давлением (см. раздел 5.5) и также может быть использовано для вычисления уровня содержания воды в образцах пеноматериала настоящего изобретения. Метрическое давление в настоящем документе соотносится с приложенным вакуумметрическим давлением в см столба Н₂О.

11) Водная буферная емкость (ВБЕ, %) может быть определена в виде pF₀-pF_1,5 (что на предшествующем уровне техники также обозначают в виде Ф₀-Ф₃₂), где

,

где V_f представляет собой первоначальный объем (в мл) образца (сухого) пеноматериала, V_u представляет собой поглощение воды (в мл) для образца пеноматериала при насыщении водой, а V_r-1,5 представляет собой объем удерживаемой воды после воздействия на образец насыщенного водой пеноматериала давлением -32 см столба Н₂О в течение предварительно определенного периода времени в мл. Значения V_f, V_u и V_r-1,5 определяют в соответствии с описанием в позиции 10).

12) Ненасыщенность полиольной смеси, которую используют в способе, соответствующем настоящему изобретению, при выражении в мэкв./г (миллиэквивалентах ненасыщенных групп в расчете на один грамм полиола) определяют в соответствии с документом ISO 17710.

Изобретение, кроме того, иллюстрируется при использовании следующих далее примеров.

Примеры 1-8

Пеноматериалы получали в результате обеспечения прохождения для указанных рецептур реакции в условиях самопроизвольного вспенивания (за исключением примера 6, который сопоставляет образцы, сформованные в пресс-форме, с образцами, полученными при самопроизвольном вспенивании).

Используют следующие далее ингредиенты:

Полиизоцианат 1 представляет собой форполимер, характеризующийся числом NCO 26,82% (масс.) и полученный в результате проведения реакции между 93 масс.ч. продукта Suprasec® 2185 от компании Huntsman и 7 масс.ч. продукта P3380 от компании Perstorp - инициированного при использовании триметилолпропана полиоксиэтиленполиола, характеризующегося числом ОН 382 мг КОН/г. Данный форполимер является, в частности, очень хорошо подходящим для использования при получении пеноматериала субстрата, характеризующегося значением pF₁>70% и предназначенного для использования в блоках для размножения.

Полиизоцианат 2 представляет собой форполимер, полученный в результате проведения реакции между 54 масс.ч. продукта Suprasec® 2185 и 36 масс.ч. продукта Suprasec® MPR и 10 масс.ч. продукта Polyol 3380 (полиоксиэтилентриол от компании Perstorp, характеризующийся числом ОН 382 мг КОН/г) и характеризующийся числом NCO, составляющим приблизительно 25,9% (масс.). Данный форполимер является, в частности, очень хорошо подходящим для использования при получении пеноматериала субстрата, характеризующегося значением pF₁ в диапазоне 10-60% и предназначенного для использования в матах для культивирования.

Полиизоцианат 3 представляет собой продукт Suprasec® 2185 от компании Huntsman (при отсутствии форполимера).

Полиизоцианат 4 представляет собой форполимер, полученный в результате проведения реакции между 30 масс.ч. реагента 4,4′-МДИ и 70 масс.ч. инициированного при использовании триола полиоксиэтилена, характеризующегося статистическим распределением оксиэтиленовых и оксипропиленовых остатков при наличии уровня содержания оксиэтилена 75% (масс.). При этом форполимер характеризуется числом NCO, составляющим приблизительно 7,85% (масс.).

Полиол 1: Daltocel® F555 - полиольный простой полиэфир от компании Huntsman, характеризующийся числом ОН, составляющим приблизительно 28 мг КОН/г, и уровнем содержания оксиэтилена, составляющим приблизительно 77% (масс.) (в расчете на полиол). Полиол 1 является подходящим для использования в качестве первого полиольного простого полиэфира, упоминаемого в данном изобретении.

Полиол 2: Jeffol® G 11-56 (также подобный коммерчески доступному продукту Daltocel® F450 - полиольному простому полиэфиру от компании Huntsman) - полиоксиэтиленполиоксипропиленполиол, характеризующийся числом ОН, составляющим приблизительно 56 мг КОН/г, уровнем содержания оксиэтилена в диапазоне 25-30% (масс.) (в расчете на полиол) и средней молекулярной массой, составляющей приблизительно 3000. Полиол 2 является подходящим для использования в качестве второго полиольного простого полиэфира, упоминаемого в данном изобретении.

Полиол 3: Daltocel® F442 - полиольный простой полиэфир от компании Huntsman, характеризующийся номинальной функциональностью 3, числом ОН, составляющим приблизительно 42 мг КОН/г, и содержащий оксиэтиленовые и оксипропиленовые группы, при этом количество оксиэтиленовых групп составляет приблизительно 75% (масс.) (в расчете на полиол). Полиол 3 является подходящим для использования в качестве первого полиольного простого полиэфира, упоминаемого в данном изобретении.

Полиол 4: Daltocel® F489 - полиольный простой полиэфир от компании Huntsman, характеризующийся номинальной функциональностью 3, числом ОН, составляющим приблизительно 28 мг КОН/г, и содержащий оксиэтиленовые и оксипропиленовые группы, при этом количество оксиэтиленовых групп составляет приблизительно 27,5% (масс.) (в расчете на полиол).

Катализатор 1: Jeffcat® DPA от компании Huntsman.

Катализатор 2: Jeffcat® ZF-10 от компании Huntsman.

Поверхностно-активное вещество 1: Tegostab® B8724LF от компании Evonik.

Поверхностно-активное вещество 2: Dabco® DC198 от компании Air Products.

Suprasec, Daltocel, Jeffol и Jeffcat представляют собой торговые марки от компании Huntsman Corporation или ее дочернего предприятия, которое было зарегистрировано в одной или нескольких, но не во всех странах.

Пеноматериалы подвергали воздействию физических испытаний для того, чтобы определить плотность, эластичность, твердость (ОНС), стабильность геометрических размеров пеноматериала или набухание (ΔV), величины удерживания воды (pF₀, pF_0,7, pF₁, pF_1,5, pF₂). Величины удерживания воды измеряют для нераздробленных образцов пеноматериала, имеющих размеры 100×120×75 мм, если только не будет указано другого.

Количества в рецептурах всегда приводятся в массовых частях (масс.ч.).

Пример 1: Сопоставление с пеноматериалами субстратов для растений современного уровня техники, полученными из полиуретана и изготовленными при низком изоцианатном индексе

В таблице 1 пеноматериалами 1 и 2 являются пеноматериалы субстратов для растений современного уровня техники, полученные из полиуретана и изготовленные при низком изоцианатном индексе. Таким образом, пеноматериалы 1 и 2 представляет собой сравнительные примеры, пеноматериалы 3 и 4 соответствуют изобретению. Пеноматериал 1 сначала раздробляли перед проведением измерений значений pF для того, чтобы вскрыть поры в пеноматериале (в противном случае поры пеноматериала являются чрезмерно закрытыми, и пеноматериал не будет впитывать воду), пеноматериалы 2, 3 и 4 не требуется предварительно раздроблять.

Пример 2: Величины удерживания воды

В таблице 2 пеноматериалами 5 и 6 являются пеноматериалы субстратов для растений современного уровня техники, полученные из полиуретана и изготовленные при низком изоцианатном индексе. Продукт Rockwool представляет собой коммерчески доступный субстрат для выращивания растений на основе минеральных волокон. Таким образом, продукт Rockwool, пеноматериалы 5 и 6 представляют собой сравнительные примеры, пеноматериалы 7 и 8 соответствуют изобретению и получаются при использовании дозирующей машины низкого давления. Пеноматериал 5 (сопоставимый с пеноматериалом 1 предшествующего уровня техники в примере 1) сначала раздробляли перед проведением измерений значений pF для того, чтобы вскрыть поры в пеноматериале (в противном случае поры пеноматериала являются чрезмерно закрытыми, и пеноматериал не будет впитывать воду).

Фигура 2В иллюстрирует кривую pF для субстратов для растений, упомянутых в таблице 2.

Значения pF измеряют для образцов, имеющих размеры 100×100×60 мм (длина × ширина × высота). Для пеноматериала 5 данные по значению pF на фигуре 2В происходят от раздробленных образцов.

Пример 3: Воздействие соотношений и композиции полиольных простых полиэфиров, использующихся для изготовления пенополиуретанов, соответствующих изобретению

В таблице 3 пеноматериалами 9-17 являются пеноматериалы, полученные из полиуретана и изготовленные при использовании реакционно-способных ингредиентов, соответствующих изобретению, но при различных соотношениях для ингредиентов, реакционно-способных по отношению к изоцианату (полиольных простых полиэфиров). Пеноматериалы 10, 11, 12, 13 и 14 получают при использовании рецептур (соотношений), соответствующих изобретению, пеноматериалы 9, 15, 16 и 17 получают ghb использовании других соотношений, и, таким образом, они представляют собой сравнительные примеры. Пример 9 характеризуется чрезмерно низким значением pF₀ и, таким образом, отсутствием хорошего удерживания воды для выращивания растений, пеноматериалы 16 и 17 являются схлопнувшимися, а пеноматериал 15 характеризовался более грубой структурой пор.

Пример 4: Воздействие уровня содержания воды в способе, использующемся для изготовления пенополиуретанов, соответствующих изобретению

В таблице 4 все пеноматериалы изготавливают в соответствии с изобретением при использовании при одной и той же изоцианатной композиции и при идентичном изоцианатном индексе 110. Пеноматериалами 18, 20 и 22 являются пеноматериалы, полученные при использовании 5,5 масс.ч. воды, а пеноматериалами 19, 21 и 23 являются пеноматериалы, полученные при использовании 6,5 масс.ч. воды. Пеноматериалы, изготовленные при использовании большего количества воды, приводят к получению пеноматериалов, характеризующихся меньшим набуханием.

Пример 5: Воздействие изоцианатной композиции в способе, использующемся для изготовления пенополиуретанов, соответствующих изобретению

В таблице 5 все пеноматериалы изготавливают в соответствии с изобретением при использовании одной и той же композиции полиольных простых полиэфиров, но при различной изоцианатной композиции. Пеноматериалами 24, 25, 27 и 28 являются пеноматериалы, полученные при использовании полиизоцианатного форполимера. Пеноматериалами 26 и 29 являются пеноматериалы, полученные при использовании полиизоцианатной композиции, которая не является форполимером. Пеноматериалы, изготовленные при использовании форполимерного изоцианата, приводят к получению большей твердости. Пеноматериалы, полученные при использовании композиции форполимерного изоцианата, являются лучшими для изготовления сред для выращивания растений, предназначенных для сеянцев, вследствие своей лучшей способности удерживать воду (значения pF₁).

Пример 6: Воздействие формования в пресс-форме во время изготовления пенополиуретанов, соответствующих изобретению

В таблице 6 все пеноматериалы изготавливают при использовании одних и тех же рецептур (соответствующих изобретению). Величина перезаполнения пресс-формы составляла 0% (без формования в пресс-форме, способ самопроизвольного вспенивания), 30%, 45% и 55%.

Пример 7: Типичная рецептура, использующаяся для изготовления пеноматериалов, соответствующих изобретению и подходящих для использования в качестве сред для выращивания растений

В таблице 7 продемонстрированы типичные рецептуры, которые являются подходящими для использования при изготовлении пеноматериалов, соответствующих изобретению. Все пеноматериалы 34-39 характеризуются очень хорошими величинами удерживания воды и являются очень хорошо подходящими для использования в качестве сред для выращивания растений. Большое значение pF₁ (pF₁>50%) делает данные пеноматериалы, в частности, подходящими для использования при выращивании сеянцев (высокая потребность в воде). Пеноматериалы в таблице 7 получают в крупногабаритной дозирующей машине низкого давления (что могло бы приводить в результате к получению несколько более «открытопористого» пеноматериала в сопоставлении с пеноматериалами, перемешанными вручную в лабораторных масштабах).

Пример 8: Результаты по выращиванию

Семенам огурца давали возможность расти в сравнительном пеноматериале 1, а также в пеноматериалах 7 и 8, которые соответствуют изобретению (см. таблицу 2 в отношении рецептур). По истечении 21 дня растения срезали поверх пеноматериала субстрата, а после этого определяли массу растений (см. таблицу 8). Пеноматериалы, соответствующие изобретению, приводят к получению растений, обладающих значительной увеличенной массой растения в сопоставлении с растениями, выращенными на сравнительном пеноматериале 1.

Таблица 1 Сравнительные пеноматериалы субстратов для растений современного уровня техники, полученные из реагента ПУ и изготовленные при низком индексе NCO.
Пример	Пеноматериал 1	Пеноматериал 2	Пеноматериал 3	Пеноматериал 4
	28012-1-17	НМ 130511-1	VM250811-8	VM250811-9
Полиизоцианат 1, масс.ч.	-	-	92,1	-
Полиизоцианат 2, масс.ч.	38,4	-	-	95,1
Полиизоцианат 4, масс.ч.	-	100	-	-
Полиол 1 (F555), масс.ч.	-	-	37	37
Полиол 2 (Jeffol® G11-56), масс.ч.	-	-	60	60
Полиол 3 (F442), масс.ч.	7,9	-	-	-
Полиол 4 (F489), масс.ч.	48	-	-	-
Катализатор 1, масс.ч.	0,3	-	1	1
Катализатор 2, масс.ч.	0,02	-	0,1	0,1
Поверхностно-активное вещество 1, масс.ч.	0,25	-	-	-
Поверхностно-активное вещество 2, масс.ч.	-	-	2	2
Вода, масс.ч.	5,1	30	-	-
Изоцианатный индекс	39	6	100	100
Водный индекс	280	1773	100	100
Эластичность, %	25,4	43,2	14,9	15,2
Плотность, нераздробленный образец, кг/м3	33,7	74	37	31,4
ОНС при 40%, нераздробленный, сухой образец, кПа	11,25	3,4	50,86	33,07
ΔV, нераздробленный образец, %	12,98	71	13,63	15,43
pF0, нераздробленный образец, %	41,5	92,3	85	88
pF0, раздробленный образец, %	76	-	-	-
pF0,7, нераздробленный образец, %	40,8	88	82	82
pF0,7, раздробленный образец, %	47	-	-	-
pF1, нераздробленный образец, %	38,8	72,8	75	49
pF1, раздробленный образец, %	14	-	-	-
pF1,5, нераздробленный образец, %	38,7	32,4	21	13
pF1,5, раздробленный образец, %	14	-	-	-
pF2, нераздробленный образец, %	38,4	31,2	20	13
pF2, раздробленный образец, %	13	-	-	-
ВБЕ (pF0-pF1,5), нераздробленный образец, %	2,8	59,9	64	75
ВБЕ (pF0-pF1,5), раздробленный образец, %	69,9	-	-	-
(-) обозначает отсутствие или непроведение измерений.

Таблица 2 Значения pF для различных субстратов для выращивания растений.
Пример	Rockwool	Пеноматериал 5	Пеноматериал 6	Пеноматериал 7	Пеноматериал 8
		28012-1-17	НМ130511-1	CV2123	CV2142
Полиизоцианат 1, масс.ч.	-	-	-	-	102,5
Полиизоцианат 2, масс.ч.	-	38,4	-	114,6	-
Полиизоцианат 4, масс.ч.	-		100	-	-
Полиол 1 (F555), масс.ч.	-	-	-	37	37
Полиол 2 (Jeffol® G11-56), масс.ч.	-	-	-	60	60
Полиол 3 (F442), масс.ч.	-	7,9	-	-	-
Полиол 4 (F489), масс.ч.	-	48	-	-	-
Катализатор 1, масс.ч.	-	0,3	-	1	1
Катализатор 2, масс.ч.	-	0,02	-	0,2	0,2
Поверхностно-активное вещество 1, масс.ч.	-	0,25	-	-	-
Поверхностно-активное вещество 2, масс.ч.	-	-	-	2	2
Вода, масс.ч.	-	5,1	30	4,5	4,5
Изоцианатный индекс	-	39	6	120	110
Водный индекс	-	280	1773	-	-
Эластичность, %	-	25,4	43,2	18	22,1
Плотность, нераздробленный образец, кг/м3	-	33,7	74	29,1	29,3
ОНС при 40%, нераздробленный, сухой образец, кПа	-	11,25	3,4	24,8	41,7
ΔV, нераздробленный образец, %	-	12,98	71	16,4	10,9
pF0, нераздробленный образец, %	96	41,5	92,3	94	96
pF0, раздробленный образец, %		76	-	-	-
pF0,7, нераздробленный образец, %	94	40,8	88	85	95
pF0,7, раздробленный образец, %		47	-	-	-
pF1, нераздробленный образец, %	63	38,8	72,8	20	88
pF1, нераздробленный образец, %		14	-	-	-
pF1,5, нераздробленный образец, %	3	38,7	32,4	10	12
pF1,5, раздробленный образец, %		14	-	-	-
pF2, нераздробленный образец, %	3	38,4	31	-	-
pF2, раздробленный образец, %		13	-	-	-
ВБЕ (pF0-pF1,5), нераздробленный образец, %	89	2,8	59,9	84	83,86
ВБЕ (pF0-pF1,5), раздробленный образец, %	-	69,9	-	-	-
(-) обозначает отсутствие или непроведение измерений.

Таблица 3 Воздействие соотношения полиольных простых полиэфиров.
№ пеноматериала	Пенома-териал 9	Пенома-териал 10	Пенома-териал 11	Пенома-териал 12	Пенома-териал 13	Пеноматериал 14	Пеноматериал 15	Пеноматериал 16	Пеноматериал 17
	VM1208 11-3	VM120811-4	VM170811-1	VM120811-2	VM190811-1	VM190811-2	VM190811-3	VM190811-4	VM190811-5
Полиизоцианат 1, масс.ч.	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Полиизоцианат 2, масс.ч.	107,5	106,6	105,7	104,8	104	103,1	102,2	101,3	100,4
Полиол 1 (F555), масс.ч.	10	20	30	40	50	60	70	80	90
Полиол 2 (Jeffol® G11-56), масс.ч.	90	80	70	60	50	40	30	20	10
Полиол 3 (F442), масс.ч.	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Полиол 4 (F489), масс.ч.	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Катализатор 1, масс.ч.	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Катализатор 2, масс.ч.	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
Поверхностно-активное вещество 1, масс.ч.	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Поверхностно-активное вещество 2, масс.ч.	2	2	2	2	2	2	2	2	2
Вода, масс.ч.	4,5	4,5	4,5	4,5	4,5	4,5	4,5	4,5	4,5
Изоцианатный индекс	110	110	110	110	110	110	110	110	110
Водный индекс	89,2	89,3	89,4	89,4	89,0	89,6	89,7	89,8	89,8
Эластичность	16	16,5	16,6	16	15,7	16,9	**16,4	*	*
Плотность, нераздробленный образец, кг/м3	26,7	28,6	31,6	33	34,3	36	**38,7	*	*
ОНС при 40%, нераздробленный, сухой образец, кПа	28,9	26,0	42,2	41,0	39,5	33,6	**30,8	*	*
ΔV, нераздробленный образец, %	8,4	7,0	9,1	12,0	14,8	16,3	**22,2	*	*
pF0, нераздробленный образец, %	43	72,5	91,5	87,1	85	76,1	**56	*	*
pF0,7, нераздробленный образец, %	-	71,6	88,9	73,9	73,2	64,5	**	*	*
pF1, нераздробленный образец, %	27,8	69,0	68,8	25	19	22,1	**	*	*
pF1,5, нераздробленный образец, %	-	26,0	13,7	11,6	13,4	20,8	**	*	*
pF2, нераздробленный образец, %	-	24,3	13,8	11,5	13,3	20,2	**	*	*
ВБЕ (pF0-pF1,5), нераздробленный образец, %	-	46,5	78	76	72	55	**	*	*
(*) обозначает схлопывание пеноматериалов. (**) обозначает наличие у пеноматериала грубой структуры пор. (-) обозначает отсутствие или непроведение измерений.

Таблица 5 Воздействие полиизоцианатной композиции.
№ пеноматериала	Пеноматериал 24	Пеноматериал 25	Пеноматериал 26	Пеноматериал 27	Пеноматериал 28	Пеноматериал 29
	VM250811-8	VM250811-9	VM250811-10	VM250811-11	VM250811-12	VM250811-13
Полиизоцианат 1, масс.ч.	92,1	-	-	101,3	-	-
Полиизоцианат 2, масс.ч.	-	95,1	-	-	104,6	-
Полиизоцианат 3, масс.ч.	-	-	80,4	-	-	88,5
Полиол 1 (F555), масс.ч.	37	37	37	37	37	37
Полиол 2 (Jeffol® G11-56), масс.ч.	60	60	60	60	60	60
Полиол 3 (F442), масс.ч.	-	-	-	-	-	-
Полиол 4 (F489), масс.ч.	-	-	-	-	-	-
Катализатор 1, масс.ч.	1	1	1	1	1	1
Катализатор 2, масс.ч.	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
Поверхностно-активное вещество 1, масс.ч.	-	-	-	-	-	-
Поверхностно-активное вещество 2, масс.ч.	2	2	2	2	2	2
Вода, масс.ч.	4,5	4,5	4,5	4,5	4,5	4,5
Изоцианатный индекс	100	100	100	ПО	ПО	ПО
Водный индекс	100	100	100	89,5	89,5	89,5
Эластичность	13,3	14,9	22,3	11	15,2	16,9
Плотность, нераздробленный образец, кг/м3	37	31,4	27,6	37	31,8	28,4
ОНС при 40%, нераздробленный, сухой образец, кПа	50,86	33,07	22,28	67,76	42,99	30,5
ΔV, нераздробленный образец, %	14,2	16,3	14,9	11,8	9,3	11,4
pF0, нераздробленный образец, %	91,3	87,1	83,5	86,7	84,5	85,4
pF0,7, нераздробленный образец, %	91,3	85	75	85,4	81,4	82,2
pF1, нераздробленный образец, %	85	40,5	20	82,7	43,7	33,4
pF1,5, нераздробленный образец, %	12,4	10,9	7	14,1	12,1	9,1
pF2, нераздробленный образец, %	12,2	10,8	6,8	13,9	11,9	8,9
ВБЕ (pF0-pF1,5), нераздробленный образец, %	78,9	76,2	76,5	72,6	72,4	76,3
(-) обозначает отсутствие или непроведение измерений.

Таблица 8 Результаты испытаний по выращиванию.
		LLP 1169 C	LLP 1170 C
	Пеноматериал 1	Пеноматериал 7	Пеноматериал 8
Полиизоцианат 1, масс.ч.	38,4	114,2
Полиизоцианат 2, масс.ч.	-	-	101,4
Полиол 1, (F555), масс.ч.	-	38	38
Полиол 2, (Jeffol® G11-56), масс.ч.	-	62	62
Полиол 3, (F442), масс.ч.	7,9	-	-
Полиол 4, (F489), масс.ч.	48	-	-
Катализатор 1, масс.ч.	0,3	1	1
Катализатор 2, масс.ч.	0,02	0,1	0,1
Поверхностно-активное вещество 1, масс.ч.	0,25	-	-
Поверхностно-активное вещество 2, масс.ч.	-	2	2
Вода	5,1	4,5	4,5
Индекс	39	120	110
Водный индекс	276,8	80,9	89,5
Дата посева	7-10-2011	7-10-2011	7-10-2011
Дата пересадки	12-10-2011	12-10-2011	12-10-2011
Сбор урожая	25-10-2011	25-10-2011	25-10-2011
Растения средней массы (г)	1,7	8,1	7,9
Относительный урожай (*) (%)	21	100	97,5
(-) обозначает отсутствие или непроведение измерений. (*) урожай по отношению к средней массе растения пеноматериала 7.

Claims (18)

1. Среда для выращивания растений, полученная из пенополиуретана, характеризующегося эластичностью, (измеренной в соответствии с документом ISO 8307) составляющей самое большее 40%, отклонением под нагрузкой на сжатие (ОНС) при 40%, (измеренным в соответствии с документом ISO 3386/1) составляющим, по меньшей мере, 16 кПа, плотностью сердцевины при самопроизвольном вспенивании, (измеренной в соответствии с документом ISO 845) составляющей, по меньшей мере, 20 кг/м³, и увеличением объема при насыщении водой, составляющим самое большее 25%.

2. Среда для выращивания растений по п. 1, где значение ОНС составляет, по меньшей мере, 20 кПа, предпочтительно, по меньшей мере, 25 кПа, плотность сердцевины при самопроизвольном вспенивании находится в диапазоне от 20 вплоть до 50 кг/м³, эластичность составляет самое большее 30%, и увеличение объема составляет самое большее 20%.

3. Среда для выращивания растений по п. 1 или 2, где объем воды, удерживаемой в пенополиуретане, имеющем размер 100×120×75 мм (при выражении в виде pF₀), насыщенном водой и подвергнутом воздействию давлением 0 см столба Н₂О, составляет, по меньшей мере, 70%, и где объем воды, удерживаемой в пенополиуретане, имеющем размер 100×120×75 мм (при выражении в виде pF₁), насыщенном водой и подвергнутом воздействию давлением -10 см Н₂О, составляет 10-90%, где значения pF₀ и pF₁, далее определяют в виде

,
где V_f представляет собой объем (в мл) образца пеноматериала,
V_u представляет собой поглощение воды (в мл) для образца пеноматериала, насыщенного водой и подвергнутого воздействию давлением 0 см столба Н₂О в течение 30 мин (в мл),
V_r-1 представляет собой объем воды, удерживаемой в образце пеноматериала, насыщенного водой и подвергнутого воздействию давлением -10 см столба Н₂О в течение 24 часов (в мл).

4. Среда для выращивания растений по п. 1, где значение pF₀ составляет предпочтительно, по меньшей мере, 80%, более предпочтительно, по меньшей мере, 90%.

5. Среда для выращивания растений по п. 1 для использования в качестве субстрата для растений при выращивании сеянцев и/или для использования в качестве блоков для размножения, где значение pF₁ составляет, по меньшей мере, 50%, более предпочтительно, по меньшей мере, 60%, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 70%.

6. Способ получения пенополиуретана по предшествующим пунктам, включающий проведение реакции, при изоцианатном индексе 90-150, между:
- полиизоцианатом, включающим дифенилметандиизоцианат (МДИ) и его гомологи и характеризующимся изоцианатной функциональностью, составляющей 3 и более, где количество диизоцианата в расчете на совокупное количество диизоцианатов и гомологов находится в диапазоне 20-80% (масс.), предпочтительно в диапазоне 25-70% (масс.), и
- первым полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолом, характеризующимся средней номинальной гидроксифункциональностью 2-6, среднечисленной молекулярной массой 2000-12000, уровнем содержания оксиэтилена, большим чем 50% (масс.) в расчете на массу данного полиола, и
- вторым полиоксиэтиленполиоксипропиленполиолом, характеризующимся средней номинальной гидроксифункциональностью 2-6, среднечисленной молекулярной массой 2000-6000, уровнем содержания оксиэтилена 20-45% (масс.) в расчете на массу данного полиола, и где
уровень содержания воды 2-7 масс.ч., и
где массовое соотношение между первым и вторым использующимися полиолами находится в диапазоне от 60:40 до 20:80.

7. Способ получения пенополиуретана по п. 6, где изоцианатный индекс составляет предпочтительно 95-120, а более предпочтительно 100-110.

8. Способ получения пенополиуретана по п. 6, где количество диизоцианата в расчете на совокупное количество диизоцианатов и гомологов составляет 25-55% (масс.).

9. Способ получения пенополиуретана по п. 6, где полиизоцианат представляет собой форполимер, характеризующийся числом NCO 10-30% (масс.), и его получают в результате проведения сначала реакции между полиизоцианатом и полиолом,
характеризующимся среднечисленной молекулярной массой 62-7000, а предпочтительно 250-1000, среднечисленной номинальной гидроксильной функциональностью 2-6, предпочтительно 2-4, а более предпочтительно 3, и уровнем содержания оксиэтилена, составляющим, по меньшей мере, 50%.

10. Способ получения пенополиуретана по п. 6, где полиизоцианат представляет собой форполимер, характеризующийся числом NCO 10-30% (масс.), и его получают в результате проведения сначала реакции между полиизоцианатом и, по меньшей мере, частью первого и/или второго полиола.

11. Способ получения пенополиуретана по п. 6, где первый простой полиэфирполиол характеризуется среднечисленной номинальной гидроксифункциональностью 2-4, а предпочтительно 3, среднечисленной молекулярной массой 2000-8000, а предпочтительно 3000-6000, уровнем содержания оксиэтилена, большим чем 60% (масс.) в расчете на массу данного полиола, и где второй полиоксиэтиленполиоксипропиленполиол характеризуется средней номинальной гидроксифункциональностью 2-4, а предпочтительно 3, среднечисленной молекулярной массой 2000-4000, уровнем содержания оксиэтилена 20-35% (масс.) в расчете на массу данного полиола, и где уровень содержания воды составляет 3,5-6 масс.ч., и где оксиэтиленовые группы в первом и втором полиолах предпочтительно являются статистически распределенными.

12. Способ получения пенополиуретана по п. 6, где совокупный уровень содержания оксиэтилена предпочтительно является меньшим чем 50% (масс.) в расчете на совокупную массу первого и второго простых полиэфиров.

13. Способ получения пенополиуретана по п. 6, где массовое соотношение между использующимися первым и вторым полиолами предпочтительно находится в диапазоне от 49:51 до 20:80, более предпочтительно от 49:51 до 30:70.

14. Способ получения пенополиуретанапо п. 6, где первый и второй полиольные простые полиэфиры перед их добавлением к полиизоцианату сначала перемешивают для получения стабильной дисперсии простых полиэфирполиолов.

15. Способ получения пенополиуретана по п. 14, где среднемассовая доля уровня содержания оксиэтилена в стабильной дисперсии полиольных простых полиэфиров является меньшей чем 50% в расчете на массу дисперсии.

16. Способ получения пенополиуретана по п. 6, дополнительно включающий добавление реакционно-способных по отношению к изоцианату удлинителей цепей и/или сшивателей, имеющих среднечисленную молекулярную массу 60-1999, и других вспомогательных веществ и добавок.

17. Способ получения пенополиуретана по п. 6, где пенополиуретан получают в пресс-форме при перезаполнении пресс-формы, составляющем самое большее 100%, предпочтительно самое большее 50%.

18. Применение пенополиуретана, полученного способом по любому из пп. 6-17 в качестве среды для выращивания растений в оранжереях, в озелененных кровлях, в озелененных стенах и/или нескольких элементах ландшафтного благоустройства.

Images