【実施例】
【0056】
本発明のいくつかの実施形態が、ここで以下の実施例に記載され、全ての部及び百分率は、別段の定めがない限り、重量による。以下の材料が実施例で使用される。
【0057】
DABCO KTM(商標)60触媒は、Air Productsから入手可能な非酸ブロックで活性制御された第3級アミンである。
【0058】
TOYOCAT(商標)D 60触媒は、Tosohから入手可能な表面硬化性アミン触媒である。
【0059】
Air Productsから入手可能なDABCO DC−1触媒は、遅延作用スズ触媒及びアミン触媒のブレンドである。
【0060】
DABCO T−12触媒は、Air Productsから入手可能なジラウリン酸ジブチルスズ触媒である。
【0061】
DABCO 33 LV触媒は、Air Productsから入手可能な第3級アミン触媒である。
【0062】
Momentive Performance Materialsから入手可能なNIAX A−4触媒は、水/イソシアネート反応を促進するためのアミン触媒ブレンドである。
【0063】
NIAX A−300触媒は、Momentive Performance Materialsから入手可能な第3級アミン遅延作用触媒である。
【0064】
ギ酸は、Quimica Industrial Olympusから入手可能である。
【0065】
グリセリンは、Pochteca Materias Primasから入手可能である。
【0066】
The Dow Chemical Companyから入手可能なSPECFLEX NC 701コポリマーポリオールは、共重合スチレン及びアクリロニトリルを含有し、約40重量%の固体及び約22mg KOH/gのOH価を有する、グラフトポリエーテルポリオールである。
【0067】
The Dow Chemical Companyから入手可能なVORANOL CP 6001ポリオールは、3の官能価、2,040の当量、及び約15重量%のオキシエチレン含有量を有する、グリセロール開始エチレンオキシドキャップされたポリオキシプロピレンポリオールである。
【0068】
The Dow Chemical Companyから入手可能なVORANOL 4240ポリオールは、2の官能価及び4,000の平均分子量を有する、エチレンオキシドキャップされたポリオキシプロピレンポリオールである。
【0069】
The Dow Chemical Companyから入手可能なSPECFLEX NC 630ポリオールは、4.2の官能価、1,810の当量、及び15.5重量%のオキシエチレン含有量を有する、エチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオールである。
【0070】
Coimから入手可能なDIEXTER(商標)G 156 t−63ポリオールは、890の当量及び63mg KOH/gのOH価を有する、ポリエステルポリオールである。
【0071】
The Dow Chemical Companyから入手可能なVORANOL 2110ポリオールは、2の官能価、510の当量、及び110mg KOH/gのOH価を有する、ポリオキシプロピレンポリオールである。
【0072】
The Dow Chemical Companyから入手可能なVORANOL 370ポリオールは、6.9の官能価、152の当量、及び369mg KOH/gのOH価を有する、ポリオキシプロピレンポリオールである。
【0073】
TEGOSTAB B 8715界面活性剤は、Evonik Industriesから入手可能なシリコンベースの界面活性剤である。
【0074】
The Dow Chemical Companyから入手可能なPAPI 94イソシアネートは、MDIを含有し、約2.3の官能価、約131のイソシアネート当量、及び約32重量%のNCO含有量を有する、ポリメチレンポリフェニルイソシアネートである。
【0075】
イソシアネート1は、The Dow Chemical Companyから入手可能なSPECFLEX NE 170イソシアネートである。それは、27.6〜29.2重量%のNCO含有量を有する、グリコールとジフェニルメタンジイソシアネートの反応生成物を含む、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート及びイソシアネート末端プレポリマーのブレンドである。
【0076】
イソシアネート2は、The Dow Chemical Companyから入手可能なSPECFLEX NE 396イソシアネートである。それは、MDI及びポリメチレンポリフェニルイソシアネートを含有するイソシアネート混合物とポリエーテルポリオールの反応生成物を含む、30.1〜31.6重量%のNCO含有量を有する、イソシアネート末端プレポリマーである。
【0077】
イソシアネート3は、The Dow Chemical Companyから入手可能なVORALUX HE 134イソシアネートである。それは、MDI及びポリメチレンポリフェニルイソシアネートを含有するイソシアネート混合物とポリエーテルポリオールの反応生成物を含む、29.4〜30.2重量%のNCO含有量を有する、イソシアネート末端プレポリマーである。
【0078】
イソシアネート4は、The Dow Chemical Companyから入手可能なSPECFLEX NE 136イソシアネートである。それは、プレポリマー組成物の総重量に基づき、約36.8重量%のメチレンジフェニルジイソシアネート、約23.2重量%のカルボジイミド変性メチレンジフェニルジイソシアネート、及び約23.2重量%のポリメチレンポリフェニルイソシアネートを含有するイソシアネート混合物と、3の官能価、2568の当量、及び61〜65重量%のオキシエチレン含有量を有する約16.8重量%のポリエーテルポリオールの反応生成物を含む、25〜27重量%のNCO含有量を有する、イソシアネート末端プレポリマーである。
【0079】
以下の標準的な解析装置及び方法が実施例で使用される。
【0080】
ヒドロキシル(OH)価
ポリオールのOH価は、ASTM D4274方法に従って測定される。
【0081】
イソシアネート(NCO)含有量
イソシアネート化合物のイソシアネート(NCO)含有量は、ASTM D 445方法に従って測定される。
【0082】
引き剥がし接着強度試験
多層構造の引き剥がし接着強度は、Ford Laboratory Test Method BN 151−05 Method Bに従って測定される。多層構造が9N以上の引き剥がし接着強度を有する場合、多層構造は、引き剥がし接着強度試験に合格する。引き剥がし接着強度が9N未満である場合、多層構造は、引き剥がし接着強度試験に不合格となる。
【0083】
少なくとも3つの試料が試験に使用される。試料は、50mmの幅、及び100mmの最小の剥離を可能にするのに十分な長さを有する。引き剥がし接着強度試験は、以下のように引張試験機を使用して実施される。
【0084】
1.フォームから面材料を分離する。以下のステップ(1)〜(4)として進める。接着強度が決定された後、フォームに向けて各試料を保持する。
(1)試料の長さの方向に約40mmの距離にわたって、各試験試料の幅に沿って、下地材料から面材料(コーティングまたはラミネート)を手動で分離する。これは、好適な溶媒を使用して必要に応じて補助されてもよい。
(2)引張試験機の反対側のクランプから25mmの距離に、引きクランプを設置する。固定クランプ中に分離した面材料を、そして引きクランプ中に下地材料を固定し、試料の縦軸がクランプの閉鎖したジョーと直角をなすようにする。締め付け方法は、滑りまたは材料の損傷がないことを確実にするべきである。油圧で閉鎖された平坦面のクランプは、十分であることがわかっている。
(3)機械を起動し、125mm/分の速度で試料を分離し、少なくとも100mmの分離距離に対してデータが得られることを確実にする。チャート式記録計またはインターフェースで接続されたコンピュータによって測定が行われてもよい。
(4)トラバースの最初及び最後の10%に対するデータを無視し、ピーク及びトラフの平均値を決定する。
【0085】
2.面材料に対して分離した試験試料の反対側の端部において、フォームから下地材料を手動で分離する。固定クランプ中に分離した下地材料を、そして引きクランプ中に分離したフォーム及び面材料を固定する。上記のステップ(1)〜(4)として進める。
【0086】
3.接着強度に対する試験後、試験試料上でフォームの両側を検査する。フォーム部分が剥離中に破断し、一部のフォームがいずれかの表面に付着することを可能にしたかどうかを決定する。これが生じた場合、その試験試料の「フォーム引き裂き」が生じた片側または両側に対して、「フォーム引き裂き」と表記する。「フォーム引き裂き」が1つの試験試料の片側のみで生じた場合、この結果を無視し、残りの2つの試料のその側に対する平均接着強度を報告する。「フォーム引き裂き」が2つまたは3つの試料の同じ側で生じた場合、その側に対する接着強度をフォーム引き裂きとして報告する。
【0087】
4.フォームを破断することなく、面材料または下地材料のいずれかからフォームを手動で分離することが不可能である場合、これが生じる片側または両側に対する接着強度を「フォーム引き裂き」として報告する。
【0088】
圧縮力撓み(CFD)
ポリオール組成物及びイソシアネート成分(総重量:740グラム)を、高圧機(圧力:14MPa)中で混合し、次いで、60℃で11リットルの鋳型に注入する。3分後、得られるフォームを脱型し、試験前約24時間、室温で配置する。フォームのCFD値を、ASTM D 3574−03方法に従って測定する。この試験は、フォーム試料の頂部全領域にわたって50%の圧縮をもたらすために必要な力を測定することからなる。
【0089】
反応性測定
(1)手混合実験によって測定される反応性
ポリオール組成物及びイソシアネート成分(総重量:80グラム)を、3500回転毎分(rpm)でジフィー型ミキサを使用して、室温(22〜25℃)において10秒間、1リットルの容器中で混合する。いったん全ての成分が混合されると、得られる混合物の反応性を決定する。
【0090】
(2)高圧機実験によって測定される反応性
ポリオール組成物及びイソシアネート成分(総重量:80グラム)を、Krauss Maffei高圧機(圧力:11〜18MPa、温度:30℃)中で混合し、次いで、室温で1リットルの容器に注入し、得られる混合物の反応性を決定する。
【0091】
クリーム時間は、ポリオール組成物及びイソシアネート成分の混合開始から、フォームが上昇し始めるまでの期間によって測定される。
【0092】
ゲル時間は、ポリオール組成物及びイソシアネート成分の混合開始から、フォームの1〜2センチメートルの深さにスチール針または舌圧子を挿入した後、材料の長い紐が引き出され得るまでの期間によって測定される。
【0093】
カップ上部時間は、ポリオール組成物及びイソシアネート成分の混合開始から、得られる混合物が容器の上端に到達するまでの期間によって測定される。
【0094】
上昇時間は、ポリオール組成物及びイソシアネート成分の混合開始から、フォームが上昇を止めるまでの期間によって測定される。
【0095】
指触乾燥時間は、ポリオール組成物及びイソシアネート成分の混合開始から、フォームがもはや接触に対して粘着性がなくなるまでの期間によって測定される。
【0096】
実施例(Ex)1及び比較例(Comp Ex)A〜D
4.95リットルのシリンダー鋳型を使用して、表1に示される実施例1及び比較例A〜Dの配合物から作られるフォームの自己破砕特性を測定した。鋳型は鋳型圧力を測定するのに適合し、鋳型の下部に弁を有した。弁は、鋳型を開放する前に圧力を放出するために開放され得る。鋳型を加熱し、60℃で維持した。各配合物のポリオール組成物及びイソシアネート成分(総重量:331グラム)を3500rpmでジフィー型ミキサを使用して、10秒間25℃で手混合した。次いで、得られる混合物を性能試験のために鋳型に注入した。
【0097】
最大圧力は、ポリオール組成物及びイソシアネート成分を混合した4分後の鋳型圧力であった。
【0098】
最小圧力を以下のように決定した:ポリオール組成物及びイソシアネート成分を混合した後4分後に、鋳型の下部の弁を開放した。1分後、鋳型圧力を測定し、最小圧力として定義した。自己破砕性フォームは、0の最小圧力を有すると予測される。
【0099】
上記の特性は表2に示される。比較例A〜Cの配合物から作られるフォームは、閉鎖フォームであった。比較例Dの配合物から作られるフォームは、崩壊した。実施例1の配合物から作られるフォームは、0の最小圧力(5分)を示した。それは、本発明の配合物から作られるフォームが自己破砕性フォームであることを示す。
【0100】
【表1】
【0101】
【表2】
【0102】
実施例(Ex)2及び比較例E〜J
表1に示される実施例1と同じ配合物に基づき、手混合実験を用いて実施例2を調製した。表3に示される配合物に基づき、手混合実験を用いて比較例E〜Jを調製した。
【0103】
上記の手混合試験方法によって測定される上記の配合物の反応性は、表4に示される。比較例Eの配合物から作られるポリウレタンフォームは、フォーム表面に空洞を有した。比較例Fの配合物に対する反応時間は、十分な取り扱い時間を可能にするには短すぎた。比較例Gの配合物に対する反応時間は、許容するにはあまりに長かった。比較例Iの配合物から作られるフォームは、崩壊した。比較例H及びJ、ならびに実施例2の配合物の全てが、所望の反応時間を示した。
【0104】
実施例2の配合物から作られるフォームの硬度もまた、上記の試験方法に従って決定した。そのようなフォームは、6〜8KPaのCFD値を有する十分な硬度を有した。
【0105】
【表3】
【0106】
【表4】
【0107】
多層構造1ならびに比較多層構造A及びB
表5に示される配合物に基づき、多層構造1ならびに比較多層構造A及びBを調製した。
【0108】
4つの空洞を有する二つ割りの1.22リットルの鋳型を加熱し、60℃で維持した。次いで、一片のポリウレタンフィルム(厚さ:0.001インチ(25ミクロン))を、真空系を使用して鋳型の下部に配置した。もう一片のポリウレタンフィルムを鋳型の上部に手動で配置した。各配合物のポリオール組成物及びイソシアネート成分(総重量:(2グラム)をKrauss Maffei高圧機中で混合し、次いで、60℃で維持された鋳型の空洞に注入した。混合物が第1の空洞に注入されてから20秒後、鋳型を閉鎖した。60秒後、得られる多層構造を脱型した。多層構造中のフォームの密度を、ASTM D 3574方法に従って測定した。
【0109】
配合物、得られたフォーム及び多層構造の特性は、表5に示される。比較例Hの配合物は、鋳型の4つの空洞を充填することが可能であった。しかしながら、そのような配合物から作られるフォームは、手でポリウレタンフィルムから容易に剥離された(比較多層構造A)。それは、比較例Hの配合物から作られるフォームが、ポリウレタンフィルムに対して非常に不十分な接着性を有したことを示す。
【0110】
比較例Jの配合物は、鋳型の4つの空洞を充填することが可能であった。しかしながら、そのような配合物から作られる比較多層構造Bは、Ford Laboratory Test Method BN 151−05 Method Bに従って、9N未満の引き剥がし接着強度を示し、したがって引き剥がし接着強度試験に不合格であった。
【0111】
上記の高圧機試験方法によって測定される実施例1の配合物の反応性は、表5に示される。この配合物は、鋳型の4つの空洞を充填することが可能であった所望の反応性を示した。実施例1の配合物から作られるフォームは、55kg/m
3の成形密度を有した。そのようなフォームを含む多層構造1は、80秒で脱型されることが可能であり、肉眼によって観察可能な表面欠陥はなかった。多層構造1は、Ford Laboratory Test Method BN 151−05 Method Bに従った9Nの引き剥がし接着強度要件を満たした。それは、本発明の配合物から作られるフォームが、ポリウレタンフィルムに対して十分な接着性を有したことを示す。
【0112】
多層構造2
表1に示される実施例1の配合物に基づき、多層構造2を調製した。二つ割りの4.95リットルの鋳型を加熱し、60℃で維持した。次いで、一片のポリエチレンフィルム(厚さ:40ミクロン)を、鋳型の上部に配置した。配合物のポリオール組成物及びイソシアネート成分(総重量:272グラム)をOMS高圧機中で混合し、次いで、60℃で維持された鋳型に注入した。混合物が鋳型に注入されてから20秒後、鋳型を閉鎖した。60秒後、得られる多層構造を脱型した。多層構造2中のフォームの密度を、ASTM D 3574方法に従って測定した。
【0113】
得られたフォーム及び多層構造2の特性は、表5に示される。実施例1の配合物は、鋳型を充填することが可能であった所望の反応性を示した。実施例1の配合物から作られるフォームは、55kg/m
3の成形密度を有した。そのようなフォームを含む多層構造2は、80秒で脱型されることが可能であり、肉眼によって観察可能な表面欠陥はなかった。多層構造2は、12Nの引き剥がし接着強度を達成し、Ford Laboratory Test Method BN 151−05 Method Bに従った9Nの引き剥がし接着強度要件を満たした。それは、本発明の配合物から作られるフォームが、ポリエチレンフィルムに対して十分な接着性を有したことを示す。
【0114】
【表5】
なお、本発明は次の実施態様を含む。
(1)ポリウレタンフォームを調製するための配合物であって、
(a)2つの異なるポリオキシプロピレンポリオールを含む、ポリオール組成物と、
(b)イソシアネート末端プレポリマー組成物であって、前記プレポリマー組成物の総重量に基づき、10〜48重量%のイソシアネート含有量を有し、(b1)ジフェニルメタンジイソシアネート、(b2)カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、(b3)ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、及び(b4)第3のポリエーテルポリオールの反応生成物を含む、イソシアネート末端プレポリマー組成物と、を含む、前記配合物。
(2)前記ポリオール組成物は、
(a1)2〜3.8の官能価及び85〜2,000の当量を有する、第1のポリオキシプロピレンポリオールと、
(a2)4.5〜8の官能価及び100〜175の当量を有する、第2のポリオキシプロピレンポリオールと、を含む、上記(1)に記載の前記配合物。
(3)前記ポリオール組成物は、前記ポリオール組成物の総重量に基づき、
(a1)10〜23重量%の前記第1のポリオキシプロピレンポリオールと、
(a2)3〜15重量%の前記第2のポリオキシプロピレンポリオールと、
(a3)70〜2,500の当量及び10〜25重量%のオキシエチレン含有量を有する、30〜60重量%のエチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオールと、
(a4)5〜40重量%のコポリマーポリオールと、
(a5)潜在性触媒と、
(a6)水と、を含む、上記(2)に記載の前記配合物。
(4)前記ポリオール組成物は、(a1)15〜20重量%の前記第1のポリオキシプロピレンポリオールと、(a2)4.5〜10重量%の前記第2のポリオキシプロピレンポリオールと、(a3)35〜55重量%の前記エチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオールと、(a4)10〜35重量%の前記コポリマーポリオールと、を含む、上記(3)に記載の前記配合物。
(5)前記第1のポリオキシプロピレンポリオールは、2〜3.5の官能価及び450〜1500の当量を有する、上記(2)〜(4)のいずれか1項に記載の前記配合物。
(6)前記第2のポリオキシプロピレンポリオールは、4.9〜7の官能価及び100〜160の当量を有する、上記(2)〜(5)のいずれか1項に記載の前記配合物。
(7)前記第1のポリオキシプロピレンポリオール及び前記第2のポリオキシプロピレンポリオールの総濃度は、前記ポリオール組成物の総重量に基づき、15〜28重量%である、上記(2)〜(6)のいずれか1項に記載の前記配合物。
(8)前記潜在性触媒は、アミン触媒である、上記(3)〜(7)のいずれか1項に記載の前記配合物。
(9)前記ポリオール組成物は、1グラム当たり80〜110ミリグラムの水酸化カリウムの総平均ヒドロキシル価を有する、上記(1)〜(8)のいずれか1項に記載の前記配合物。
(10)前記イソシアネート末端プレポリマー組成物は、前記プレポリマー組成物の総重量に基づき、
(b1)25〜45重量%のジフェニルメタンジイソシアネート、
(b2)15〜35重量%のカルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、
(b3)5〜30重量%のポリメチレンポリフェニルイソシアネート、
(b4)2〜4.2の官能価、800〜3,000の当量、及び40〜77重量%のオ
キシエチレン含有量を有する、10〜25重量%の前記第3のポリエーテルポリオール、の反応生成物を含む、上記(1)〜(9)のいずれか1項に記載の前記配合物。
(11)100重量部の前記ポリオール組成物当たり、52〜90重量部の前記イソシアネート末端プレポリマー組成物を含む、上記(1)〜(10)のいずれか1項に記載の前記配合物。
(12)(a)2つの異なるポリオキシプロピレンポリオールを含む、ポリオール組成物、ならびに
(b)イソシアネート末端プレポリマー組成物であって、前記プレポリマー組成物の総重量に基づき、10〜48重量%のイソシアネート含有量を有し、(b1)ジフェニルメタンジイソシアネート、(b2)カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、(b3)ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、及び(b4)第3のポリエーテルポリオールの前記反応生成物を含む、イソシアネート末端プレポリマー組成物、の反応生成物を含む、ポリウレタンフォーム。
(13)ASTM D 3574方法に従って、50〜110キログラム毎立方メートルの密度を有する、上記(12)に記載の前記ポリウレタンフォーム。
(14)ASTM D 3574方法に従って、5〜10キロパスカルの圧縮力撓み値を有する、上記(12)または(13)に記載の前記ポリウレタンフォーム。
(15)ポリウレタンフォームから作られる多層構造を調製するための方法であって、
ポリマーフィルムを鋳型中に配置することと、
(a)ポリオール組成物及び(b)イソシアネート末端プレポリマー組成物を混合し、配合物を形成することと、
前記配合物を前記鋳型に分注することと、
前記配合物を硬化させ、前記ポリマーフィルムに付着したポリウレタンフォームを形成することと、を含み、
(a)前記ポリオール組成物は、前記ポリオール組成物の総重量に基づき、(a1)2〜3.8の官能価及び85〜2,000の当量を有する、10〜23重量%の第1のポリオキシプロピレンポリオールと、
(a2)4.5〜8の官能価及び100〜175の当量を有する、3〜15重量%の第2のポリオキシプロピレンポリオールと、
(a3)70〜2,500の当量及び10〜25重量%のオキシエチレン含有量を有する、30〜60重量%のエチレンオキシドキャップされたポリエーテルポリオールと、
(a4)5〜40重量%のコポリマーポリオールと、
(a5)潜在性触媒と、
(a6)水と、を含み、
(b)前記イソシアネート末端プレポリマー組成物は、前記プレポリマー組成物の総重量に基づき、10〜48重量%のイソシアネート含有量を有し、かつ(b1)ジフェニルメタンジイソシアネート、(b2)カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、(b3)ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、及び(b4)第3のポリエーテルポリオールの反応生成物を含む、前記方法。