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JP5957001B2 - 自己破砕性ポリウレタン系 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、ポリウレタンフォーム、より詳細には軟質ポリウレタンフォームに関する。
軟質ポリウレタンフォームは、十分に認識された商品である。軟質フォームは、その製造において使用される、成形（molded）又はフリーライズ（free-rise）いずれかの工程によって特徴付けることができる。フリーライズフォームは、連続スラブストック工程で製造されることが多い。成形フォームは、典型的には所望の完成品の形状を有する密閉チャンバ内で製造される。軟質フォームは、家具、マットレス、自動車及び多数の他の用途において広く使用される。しかし、これらのフォームタイプでは本来、大多数のセルウィンドウ（cell window）が製造時点には完全又は部分的に原形を保ったままとなるので、エアフローを強化するため、並びにクッション作用及び最終用途の特性要件を達成するための破砕工程が必要になる。極反応性の系、例えば反応及び型が高温で維持される成形台座において遭遇する系については、フォームは主として密閉気泡構造を示す場合があるので、部品の収縮又は反りを回避するために即時の高温破砕が必要になる。
フォーム破砕は、別個の処理工程を必要とするので、それにより製造のコスト及び所要時間が増加する。さらに、過度の高破砕力はフォームを十分に開放させられなかったり、又は破砕工程が部品を永久的に変形させたりフォームを引き裂いたりすると、所定の用途では使用できないフォームを生じさせることがある。
さらに、一部のポリウレタンフォームは低い難燃性を有する場合がある。軟質ポリウレタンフォームの場合、低い難燃性はフォームの開放起泡性及びフォームの単位重量当たりの大きな表面積によって強化することができる。このため、フォームの所望の物理的特性を維持するとともに難燃性を有しながら、破砕工程を必要としないポリウレタンフォームに対する必要性が存在する。
本発明の実施形態には、少なくとも以下の反応生成物を含むポリウレタンフォームが含まれる：
ａ）２０〜３０％の遊離ＮＣＯ含有量を有し、少なくとも以下の反応生成物を含む少なくとも１つのイソシアネート成分と：
ａ１）前記イソシアネート成分の５０〜７０重量％の、１０〜３５重量％の２，４’−メチレンジフェニルイソシアネートと６５〜９０重量％の４，４’−メチレンジフェニルイソシアネートとの混合組成物を有する１つ以上のイソシアネート；
ａ２）前記イソシアネート成分の１０〜３０重量％の、３２０〜５００の数平均分子量及び２．２〜３の平均官能価を有する１つ以上のポリメチレンポリフェニルイソシアネート；及び
ａ３）前記イソシアネート成分の１０〜２５重量％の、６０００〜８０００の数平均分子量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであって、前記１つ以上のポリエーテルポリオールの４５〜７０重量％のポリオキシエチレン含有量及び５０〜８０％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオール；
ｂ）以下含む少なくとも１つのポリオール成分：
ｂ１）前記ポリオール成分の３０〜４５重量％の、５０００〜７０００の数平均分子量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであって、前記１つ以上のポリエーテルポリオールの１０〜２０重量％のポリオキシエチレン含有量及び７０〜９０％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオール；
ｂ２）前記ポリオール成分の３５〜５０重量％の、１５００〜１９００の結合（combined）数平均当量を有するポリエーテルポリオールであって、前記１つ以上のポリエーテルポリオールの１０〜２５重量％のポリオキシエチレン含有量及び７０〜８５％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオール；及び
ｂ３）前記ポリオール成分の約５〜２０重量％の、１つ以上のポリエーテルコポリマーポリオール。
本発明の実施形態は、少なくとも混合ヘッド内のａ）少なくとも１つのイソシアネート成分及びｂ）少なくとも１つのポリオール成分を２５〜３５℃の温度に維持された型内へ統合する工程を含む、ポリウレタンフォームを製造するための方法をさらに含み、ここで：
前記ａ）少なくとも１つのイソシアネート成分は、２０〜３０％の遊離ＮＣＯ含有量を有し、少なくとも以下の反応生成物を含み：
ａ１）前記イソシアネート成分の５０〜７０重量％の、１０〜３５重量％の２，４’−メチレンジフェニルイソシアネートと６５〜９０重量％の４，４’−メチレンジフェニルイソシアネートとの混合組成物を有する１つ以上のイソシアネート；
ａ２）前記イソシアネート成分の１０〜３０重量％の、３２０〜５００の数平均分子量及び２．２〜３の平均官能価を有する１つ以上のポリメチレンポリフェニルイソシアネート；及び
ａ３）前記イソシアネート成分の１０〜２５重量％の、６０００〜８０００の数平均分子量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであって、前記１つ以上のポリエーテルポリオールの４５〜７０重量％のポリオキシエチレン含有量及び５０〜６０％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオール；
前記ｂ）少なくとも１つのポリオール成分は以下を含む：
ｂ１）前記ポリオール成分の３０〜４５重量％の、５０００〜７０００の数平均分子量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであって、前記１つ以上のポリエーテルポリオールの１０〜２０重量％のポリオキシエチレン含有量及び７０〜９０％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオール；
ｂ２）前記ポリオール成分の３５〜５０重量％の、１５００〜１９００の結合数平均当量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであって、前記１つ以上のポリエーテルポリオールの１０〜２５重量％のポリオキシエチレン含有量及び７０〜８５％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオール；及び
ｂ３）前記ポリオール成分の約５〜２０重量％の、１つ以上のポリエーテルコポリマーポリオール。
本発明の実施形態は、製造後の破砕工程を必要としないポリウレタン軟質フォームを提供する。これらの「自己破砕性」軟質フォームは、崩壊したり、表皮剥離することがなく、離型後に空洞を形成することもないが、それでも好適な物理的特性、例えば一様な気泡サイズ、高品質の表面外観、圧縮永久歪、耐疲労性などを維持する。さらに驚くべきことに、本ポリウレタン軟質フォームの実施形態は難燃性を有し、例えば本ポリウレタン軟質フォームは、カリフォルニア州消費者問題局家庭内装及び断熱局、技術広報１１７（State Of California, Department of Consumer Affairs, Bureau of Home Furnishings and Thermal Insulation, Technical Bulletin 117）の要件を満たすことが見いだされている。
本発明の実施形態は、フォームが製造され得るような、より大きな加工自由度も提供する。加工自由度は、発泡工程からは逸脱するがそれでも商業化が許容される加工及び発泡特性要件を維持することが可能な許容限度を意味する。発泡工程の要素は、成分及び／又は型温度、離型時間及びフォーム硬化時間不安定性を含んでよい。例えば、本発明の実施形態によると、型温度は、離型後のフォームの表皮剥離を全く観察することなく５分間未満の離型時間を維持しながら、周囲温度、又は２５〜３５℃に維持され得る。
実施形態は、少なくともａ）２０〜３０％の遊離ＮＣＯ含有量を有する少なくとも１つのイソシアネート成分とｂ）少なくとも１つのポリオール成分との反応生成物であってよいポリウレタンフォームを含む。
ａ）少なくとも１つのイソシアネート成分は、少なくとも以下の反応生成物であってよい。
ａ１）イソシアネート成分の５０〜７０重量％の、１０〜３５重量％の２，４’−メチレンジフェニルイソシアネートと６５〜９０重量％の４，４’−メチレンジフェニルイソシアネートとの混合組成物を有する１つ以上のイソシアネート、
ａ２）イソシアネート成分の１０〜３０重量％の、３２０〜５００の数平均分子量及び２．２〜３．５の平均官能価を有する、１つ以上のポリメチレンポリフェニルイソシアネート、及び
ａ３）イソシアネート成分の１０〜２５重量％の、６０００〜８０００の結合数平均分子量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであって、１つ以上のポリエーテルポリオールの４５〜７０重量％のポリオキシエチレン含有量及び５０〜８０％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオールの１。
ｂ）少なくとも１つのポリオール成分は以下を含んでよい：
ｂ１）ポリオール成分の３０〜４５重量％の、５０００〜７０００の数平均分子量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであって、１つ以上のポリエーテルポリオールの１０〜２０重量％のポリオキシエチレン含有量及び７０〜９０％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオール；
ｂ２）ポリオール成分の３５〜５０重量％の、１５００〜１９００の結合数平均当量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであって、１つ以上のポリエーテルポリオールの１０〜２５重量％のポリオキシエチレン含有量及び７０〜８５％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオール；及び
ｂ３）ポリオール成分の約５〜２０重量％の、１つ以上のポリエーテルコポリマーポリオール。
成分ａ１）は、ａ）の５０〜７０重量％であってよい。ａ）の５０〜７０重量％の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、量は、約５０、５５、６０若しくは６５重量％の下限〜約５５、６０、６５若しくは７０重量％の上限までの範囲内にあってよい。
成分ａ１）は、例えばａ１）の１０〜３５重量％が２，４’−メチレンジフェニルイソシアネートであるようなイソシアネートの１つ以上の組み合わせを含むことができる。ａ１）の１０〜３５重量％の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、量は、約１０、１５、２０若しくは２５重量％の下限〜約２０、２５、３０若しくは３５重量％の上限までの範囲内にあってよい。
成分ａ１）は、例えばａ１）の６５〜９０重量％が４，４’−メチレンジフェニルイソシアネートであるようなイソシアネートの１つ以上の組み合わせを含むことができる。ａ１）の６５〜９０重量％の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、量は、約６５、７０、７５若しくは８０重量％の下限〜約７５、８０、８５若しくは９０重量％の上限までの範囲内にあってよい。
２，４’−メチレンジフェニルイソシアネート、４，４’−メチレンジフェニルイソシアネート及びそれらの混合物は、一般にＭＤＩと呼ばれ、全てを使用できる。適切なＭＤＩ製品は、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から商標名ＩＳＯＮＡＴＥの下で入手することができ、２，４−ＭＤＩ／４，４’ＭＤＩの適切な比率は、１つ以上の異なるＩＳＯＮＡＴＥ製品を組み合わせることによって得ることができる。１つの実施形態では、ＩＳＯＮＡＴＥ ＯＰ３０及びＩＳＯＮＡＴＥ Ｍ１２５の組み合わせを使用できる。
成分ａ２）は、ａ）の１０〜３０重量％であってよい。ａ）の１０〜３０重量％の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、量は、約１０、１５若しくは２０重量％の下限〜約２０、２５若しくは３０重量％の上限までの範囲内にあってよい。
成分ａ２）は、３２０〜５００の数平均分子量及び２．２〜３．５の平均官能価を有する１つ以上のポリメチレンポリフェニルイソシアネートを含む。適切なポリメチレンポリフェニルイソシアネートは、モノマーＭＤＩ中のポリメチレンポリフェニレンイソシアネートの混合物である。特に適切なポリマーＭＤＩ製品は、５〜５０重量％、より好ましくは１０〜４０重量％の遊離ＭＤＩ含有量を有する。そのようなポリマーＭＤＩ製品は、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から商標名ＰＡＰＩ及びＶＯＲＡＮＡＴＥの下で入手できる。特に好ましいポリイソシアネートは、２．６〜３．３イソシアネート基／分子の平均イソシアネート官能価及び１３０〜１７０のイソシアネート当量を有するポリマーＭＤＩ製品である。そのタイプの適切な市販で入手できる製品には、ＰＡＰＩ ２７、ＶＯＲＡＮＡＴＥ Ｍ２２９、ＶＯＲＡＮＡＴＥ ２２０、ＶＯＲＡＮＡＴＥ ２９０、ＶＯＲＡＮＡＴＥ Ｍ５９５及びＶＯＲＡＮＡＴＥ Ｍ６００が含まれ、全てがＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できる。
成分ａ３）は、ａ）の１０〜２５重量％であってよい。ａ）の１０〜２５重量％の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、量は、約１０、１５若しくは２０重量％の下限〜約１５、２０若しくは２５重量％の上限までの範囲内にあってよい。
成分ａ３）は、６０００〜８０００の結合数平均分子量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであってよい。６０００〜８０００の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、結合数平均分子量は、約６０００、６５００、７０００若しくは７５００の下限〜約７０００、７５００若しくは８０００の上限までの範囲内にあってよい。
成分ａ３）は、ａ３）の４５〜７０重量％のポリオキシエチレン含有量を有していてよい。ａ３）の４５〜７０重量％の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、含有量は、約４５、４７、４９、５０、５２、５５、５７、５９、６０、６１、６２、６３、６４若しくは６５重量％の下限〜約６６、６７、６８、６９若しくは７０重量％の上限までの範囲内にあってよい。
成分ａ３）は、５０〜８０％の第１級ＯＨ含有量を有していてよい。ａ３）の５０〜６０重量％の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、含有量は、約５０、５２、５５、５７、５９、６０、６１、６２、６３、６４若しくは６５重量％の下限〜約６６、６７、６８、６９、７０、７５若しくは８０重量％の上限までの範囲内にあってよい。
成分ａ３）は、約２〜約６の公称官能価（nominal functionality）を有していてよい。２〜６の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、官能価は、約２、３若しくは４の下限〜約３、４、５若しくは６の上限までの範囲内にあってよい。
ａ３）の実施形態は、５５〜７０％のポリオキシエチレンキャップ及び５０〜６０％の第１級ＯＨを有する、グリセリン開始ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールを含むことができる。そのタイプの適切な市販で入手できる製品には、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できるＩＰ０１０が含まれる。
成分ａ）は、プレポリマーを生成するために、成分ａ１）及びａ２）と成分ａ３）との反応を促進するためのａ４）少なくとも１つの触媒を場合により含むことができる。ウレタン触媒の例には、ベンゾイルクロライド；第３級アミン、例えばトリエチルアミン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２．］オクタン（ＤＡＢＣＯ）、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、１，２−ジメチルイミダゾール；並びにスズ化合物、例えばスズ（ＩＩ）アセテート、スズ（ＩＩ）オクタノエート、スズ（ＩＩ）ラウレート、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジマレエート、ジオクチルスズジアセテート及びジブチルスズジクロライドが含まれる。触媒は、場合により単独で、又は触媒の混合物として使用される。
成分ａ１）及びａ２）と成分ａ３）との反応は、２０〜１００℃の温度に加熱することができ、１〜６時間で終了する。１つの実施形態では、この反応は７０℃へ約９０分間加熱される。
成分ｂ１）は、ｂ）の３０〜４５重量％であってよい。ａ３）の３０〜４５重量％の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、含有量は、約３０、３５若しくは４０重量％の下限〜約３５、４０若しくは４５重量％の上限までの範囲内にあってよい。
成分ｂ１）は、５０００〜７０００の数平均分子量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであってよい。５０００〜７０００の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、結合数平均分子量は、約５０００、５５００、６０００若しくは６５００の下限〜約５５００、６０００、６５００若しくは７０００の上限までの範囲内にあってよい。
成分ｂ１）は、ｂ１）の１０〜２０重量％のポリオキシエチレン含有量を有していてよい。ｂ１）の１０〜２０重量％の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、含有量は、約１０、１２、１４、１５、１６若しくは１８重量％の下限〜約１４、１５、１６、１８若しくは２０重量％の上限までの範囲内にあってよい。
成分ｂ１）は、７０〜９０％の第１級ＯＨ含有量を有していてよい。７０〜９０％の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、第１級ＯＨ含有量は、約７０、７５若しくは８０％の下限〜約７５、８０、８５若しくは９０％の上限までの範囲内にあってよい。
成分ｂ１）は、約２〜約６の公称官能価を有していてよい。２〜６の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、官能価は、約２、３若しくは４の下限〜約３、４、５若しくは６の上限までの範囲内にあってよい。
ｂ１）の実施形態は、ポリオキシエチレンキャップを備えるグリセリン開始ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールを含む。
成分ｂ２）は、ｂ）の３５〜５０重量％であってよい。ｂ１）の３５〜５０重量％の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、量は、約３５、４０若しくは４５重量％の下限〜約４０、４５若しくは５０重量％の上限までの範囲内にあってよい。
成分ｂ２）は、１５００〜１９００の結合数平均当量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであってよい。１５００〜１９００の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、結合数平均当量は、約１５００、１５５０、１６００、１６５０若しくは１７００の下限〜約１５５０、１６００、１６５０、１７００、１７５０、１８００若しくは１９００の上限までの範囲内にあってよい。
成分ｂ２）は、ｂ２）の１０〜２５重量のポリオキシエチレン含有量を有していてよい。１０〜２５の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、ポリオキシエチレン含有量は、約１０、１２、１４、１５、１６、１８若しくは２０重量％の下限〜約１４、１５、１６、１８、２０、２２若しくは２５重量％の上限までの範囲内にあってよい。
成分ｂ２）は、７０〜８５％の第１級ＯＨ含有量を有していてよい。７０〜８５％の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、第１級ＯＨ含有量は、約７０、７５若しくは８０％の下限〜約７５、８０、８５若しくは８５％の上限までの範囲内にあってよい。
ｂ２）の実施形態は、４．５〜５の平均官能価及びポリオキシエチレンキャップを有するグリセロール及び／又はソルビトールを用いて開始されたポリオキシプロピレンポリオキシエチレンポリオールを含む。そのタイプの適切な市販で入手できる製品には、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できるＳＰＥＣＦＬＥＸ ＮＣ６３２が含まれる。
成分ｂ３）は、ｂ）の５〜２０重量％であってよい。ｂ）の５〜２０重量％の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、含有量は、約５、７、９、１０、１２、１４、１５若しくは１７重量％の下限〜約１０、１２、１４、１５、１７、１９若しくは２０重量％の上限までの範囲内にあってよい。
成分ｂ３）は、５００以上の当量及び分散ポリマー相を有するモノアルコール又はポリオールを含有するポリマーポリオールであってよい。分散ポリマー相は、エチレン性不飽和モノマーの粒子（それらの内、スチレン、アクリロニトリル及びスチレン−アクリロニトリルコポリマーが特に重要である）、ポリウレア粒子又はポリウレタン粒子であってよい。分散相は、ポリマーポリオールの５〜６０重量％を構成してよい。実施形態は、３０〜５０％のコポリマー化スチレン及びアクリロニトリル（ＳＡＮ）を含有するグラフト化ポリエーテルポリオールを含む。そのタイプの適切な市販で入手できる製品には、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できるＳＰＥＣＦＬＥＸ ＮＣ７００が含まれる。
ｂ）少なくとも１つのポリオール成分は、場合によりｂ）の０．５〜７重量％の量のｂ４）水をさらに含むことができる。ｂ）の０．５〜７重量％の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、含有量は、約０．５、１、１．５、２、２．５、３、３．５、４若しくは４．５重量％の下限〜約１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５、６若しくは７重量％の上限までの範囲内にあってよい。
ｂ）少なくとも１つのポリオール成分は、場合によりｂ）の０．１〜７重量％の量の１つ以上のｂ５）界面活性剤をさらに含むことができる。ｂ）の０．５〜７重量％の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、含有量は、約０．１、０．５、１、１．５、２、２．５、３、３．５、４若しくは４．５重量％の下限〜約１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５、６若しくは７重量％の上限までの範囲内にあってよい。
界面活性剤の例には、非イオン性界面活性剤及び湿潤剤、例えばプロピレンオキシド及びその次にエチレンオキシドのプロピレングリコール、固体若しくは液体有機シリコーン、及び長鎖アルコールのポリエチレングリコールエーテルへの連続的添加によって調製される非イオン性界面活性剤が含まれる。イオン性界面活性剤、例えば長鎖アルキル酸サルフェートエステル、アルキルスルホン酸エステル及びアルキルアリールスルホン酸の第３級アミン塩若しくはアルカノールアミン塩も又使用できる。プロピレンオキシド及びその次にエチレンオキシドのプロピレングリコールへの連続的添加によって調製される界面活性剤は、固体若しくは液体有機シリコーンと同様に好ましい。有用な有機シリコーン界面活性剤の例には、市販で入手できるポリシロキサン／ポリエーテルコポリマー、例えばＴＥＧＯＳＴＡＢ（Ｅｖｏｎｉｋ ＡＧ社の商標）Ｂ−８４６２、Ｂ−８４０４及びＢ−８８７１、Ｂ−８７１５ＬＦ、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ社から入手できるＤＣ−１９８及びＤＣ−５０４３界面活性剤、並びにＭｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社からのＮＩＡＸ Ｌ−６２７及びＮＩＡＸ Ｌ−６１８界面活性剤が含まれる。
ｂ）少なくとも１つのポリオール成分は、場合によりｂ）の０．００１５〜４重量％の量の１つ以上のｂ６）触媒をさらに含むことができる。ｂ）の０．００１５〜４重量％の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、含有量は、約０．００１５、０．０１、０．１、０．５、１、１．５、２、２．５若しくは３重量％の下限〜約０．５、１、１．５、２、２．５、３、３．５若しくは４重量％の上限までの範囲内にあってよい。
広範囲の材料がポリウレタン形成反応を触媒することが公知であり、第３級アミン；第３級ホスフィン、例えばトリアルキルホスフィン及びジアルキルベンジルホスフィン、様々な金属キレート剤、例えばアセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、トリフルオロアセチルアセトン、エチルアセトアセテートなどから、金属、例えばＢｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉを用いて入手できる金属キレート剤；強酸の酸性金属塩、例えば塩化第二鉄、塩化第二スズ、塩化第一スズ、三塩化アンチモン、ビスマスニトレート及びビスマスクロライド；強塩基、例えばアルカリ及びアルカリ土類金属ヒドロキシド、アルコキシド及びフェノキシド、様々な金属アルコレート及びフェノレート、例えばＴｉ（ＯＲ）４、Ｓｎ（ＯＲ）４及びＡｌ（ＯＲ）３（式中、Ｒはアルキル若しくはアリールである）、及びアルコレートとカルボン酸、β−ジケトン及び２−（Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノ）アルコールとの反応生成物；アルカリ土類金属、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｎ若しくはＡｌカルボキシレート塩；並びに四価スズ化合物、及び三価若しくは五価ビスマス、アンチモニー若しくはヒ素化合物が含まれる。好ましい触媒には、第３級アミン触媒及び有機スズ触媒が含まれる。市販で入手できる第３級アミン触媒の例には：トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，４−ブタンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルピペラジン、１，４−ジアゾビシクロ−２，２，２−オクタン、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、トリエチレンジアミン及びジメチルアルキルアミンが含まれるが、このときアルキル基は４〜１８個の炭素原子を含有する。これらの第３級アミン触媒の混合物が使用されることが多い。市販で入手できるアミン触媒の例には、ＮＩＡＸ Ｃａｔａｌｙｓｔ ＤＭＥＥ（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製の第３級アミン触媒）、ＮＩＡＸ触媒Ｃ−１７４（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製のアミンブロー触媒）、ＮＩＡＸ Ａ１及びＮＩＡＸ Ａ９９（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から入手できるプロピレングリコール中のビス（ジメチルアミノエチル）エーテル）、ＮＩＡＸ Ｂ９（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から入手できるポリアルキレンオキシドポリオール中のＮ，Ｎ−ジメチルピペラジン及びＮ−Ｎ−ジメチルヘキサデシルアミン）、ＤＡＢＣＯ ８２６４（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から入手できるジプロピレングリコール中のビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、トリエチレンジアミン及びジメチルヒドロキシエチルアミン）、及びＤＡＢＣＯ ３３ＬＶ（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から入手できるジプロピレングリコール中のトリエチレンジアミン）、ＮＩＡＸ Ａ−４００（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から入手できる水及び商標権のあるヒドロキシル化合物中の商標権のある第３級アミン／カルボン酸塩及びビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル）；ＮＩＡＸ Ａ−３００（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から入手できる水中の商標権のある第３級アミン／カルボン酸塩及びトリエチレンジアミン）；ＰＯＬＹＣＡＴ ５８（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から入手できる商標権のあるアミン触媒）、ＰＯＬＹＣＡＴ ５（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から入手できるペンタメチルジエチレントリアミン）及びＰＯＬＹＣＡＴ ８（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から入手できるＮ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン）が含まれる。有機スズ触媒の例は、塩化第二スズ、塩化第一スズ、オクタン酸第一スズ、オクタン酸第二スズ、オレイン酸第一スズ、ジメチルスズジラウレート、ジブチルスズジラウレート、式ＳｎＲｎ（ＯＲ）４−ｎ（式中、Ｒは、アルキル若しくはアリールであり、ｎは０〜２である）の他の有機スズ化合物などである。有機スズ触媒は、一般に、使用される場合は、１つ以上の第３級アミン触媒と結び付けて使用される。重要な市販で入手できる有機スズ触媒には、ＫＯＳＭＯＳ ２９（Ｅｖｏｎｉｋ ＡＧ社製のオクタン酸第一スズ）、ＤＡＢＣＯ Ｔ−９及びＴ−９５触媒（どちらもＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から入手できるオクタン酸第一スズ組成物）が含まれる。
ポリウレタン軟質フォームは、ａ）少なくとも１つのイソシアネート成分及びｂ）少なくとも１つのポリオール成分を任意の添加物と一緒に結合することによって製造することができる。イソシアネートのａ）少なくとも１つのイソシアネート成分及びｂ）少なくとも１つのポリオール成分は、６０〜１１０のイソシアネート指数で反応させることができる。６０〜１１０の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、指数は、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０若しくは９５の下限〜約７５、８０、８５、９０、９５、９９、１００、１０５若しくは１１０の上限までの範囲内にあってよい。
スラブストックフォームは、便宜的には、フォーム成分を混合する工程及びそれらを、そこで反応混合物が反応し、雰囲気に対して自由に（時々はフィルム若しくは他の軟質カバーの下で）上昇（フリーライズ）して硬化するトラフ若しくは他の領域内に分注する工程によって調製される。一般的な工業規模のスラブストックフォーム製造においては、フォーム成分（又はそれらの様々な混合物）は独立して混合ヘッドへポンプ輸送され、混合ヘッドでそれらは混合され、紙若しくはプラスチックでライニングされているコンベヤ上に分注される。発泡及び硬化する工程は、コンベヤ上で行われ、フォームバンが形成される。結果として生じるフォームは、１００ｋｇ／ｍ３未満の密度を有する。１００ｋｇ／ｍ３未満の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、密度は、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５若しくは８０の下限〜４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０若しくは９５の上限までの範囲内にあってよい。
成型フォームは、本発明の実施形態によって、反応物質をそこで発泡反応が発生して成型フォームを製造する密閉型に輸送する工程によって製造することができる。型が周囲温度を有意に超える温度には予熱されないいわゆる「常温成形」工程又は型が硬化を推進するために加熱される「高温成形」工程のいずれかが場合により使用される。成形フォームは、１００ｋｇ／ｍ３未満の密度を有していてよい。１００ｋｇ／ｍ３未満の全ての個別値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されている；例えば、密度は、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５若しくは８０の下限〜４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０若しくは９５の上限までの範囲内にあってよい。
実施形態は、常温成形工程並びに高温成形工程の両方を含む。しかし驚くべきことに、離型温度が周囲温度又は２５〜３５℃に維持された場合でさえ、離型後にフォームの表皮剥離を全く観察することなく５、４若しくは３分間未満の離型時間を達成できることが見いだされている。実施形態は、周囲温度又は２５〜３５℃の離型温度で表皮剥離を伴わない３〜４分間の離型時間を含む。
結果として生じる軟質フォームは、２５ｄＮ未満の破砕力（ｆｏｒｃｅ−ｔｏ−ｃｒｕｓｈ：ＦＴＣ）値を有する。２５ｄＮ未満のＦＴＣ値は、易破砕系、又はいわゆる「自己破砕性」フォーム（すなわち、フォームの収縮若しくは反りを回避するために機械的に破砕させる必要のないフォーム）に関連する。一部の実施形態では、ＦＴＣ値は、２０ｄＮ未満である。ＦＴＣは、その初期厚さの所定％（典型的には５０％又は４０ｍｍ）に試験片を圧縮するために必要とされる力（ニュートン（Ｎ））である。数値が＞２ＫＮである場合には、この圧縮はより低い数値に減少され得る。
結果として生じるフォームは、好適な物理的特性、例えば一様な気泡サイズ及び高品質の表面外観をさらに有している。
実施形態は、少なくとも１２ｄＮのグリーン耐荷重性（GLB:Green Load Bearing）を有するフォームをさらに含む。本試験は、機械的に破砕された、又は手作業で破砕されたフォーム上で実施される；試験片は再び、その初期厚さの所定％（典型的には５０％若しくは４０ｍｍ）に再び圧縮され、最終厚さに達した３０秒後に測定される。
実施形態は、ＩＳＯ１８５６を遵守して指数７５で６．４％の圧縮永久歪及び／又は指数９５で５．９％の圧縮永久歪を有するフォームも含む。
実施形態は、ＩＳＯ３３８５に従って８００００サイクル及び７５の指数で２４時間後に０．９％未満の疲労試験高さ損失（fatigue test height loss）及び／又はＩＳＯ３３８５に従って８００００サイクル及び７５の指数で２４時間後に１０％未満の疲労試験負荷損失を有するフォームも含む。
実施形態は、ＩＳＯ３３８５に従って８００００サイクル及び８５の指数で２４時間後に０．８％未満の疲労試験高さ損失及び／又はＩＳＯ３３８５に従って８００００サイクル及び８５の指数で２４時間後に１３％未満の疲労試験負荷損失を有するフォームも含む。
実施形態は、少なくとも８６％の破断点伸びを有するフォームも含む。
実施形態は、２０００年３月のカリフォルニア州消費者問題局家庭内装及び断熱局、技術広報１１７（室内装飾家具において使用される弾力性充填材料の難燃性を試験するための要件、試験方法及び装置、セクションＡパート１（Ｃａｌ １１７）によって開発された燃焼試験を合格することのできるフォームも含む。
本明細書に記載した実施形態によって調製された軟質フォームは、様々な包装及びクッション用途、例えばマットレス、マットレストッパー、ピロー、包装、バンパーパッド、スポーツ及び医療機器、ヘルメットライナー、シート、家具、椅子、オフィス用シートクッション、オフィス用シートバックレスト、オフィス用シートアームレストなどにおいて有用である。
以下の実施例は、本発明の実施形態を例示するために提供するが、その範囲を限定することは意図していない。全ての部及びパーセンテージは、他に規定しない限り重量による。
以下の材料を使用した：
ＩＳＯＮＡＴＥ＊ ３０ ＯＰ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できる２．０の官能価及び１２５ｇ／当量の当量を有する３２．５％の４，４’−メチレンジフェニルイソシアネート、６７．５％の２，４’−メチレンジフェニルイソシアネート混合物。
ＩＳＯＮＡＴＥ＊ ５０ ＯＰ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できる２．０の官能価及び１２５ｇ／当量の当量を有する４９．６％の４，４’−メチレンジフェニルイソシアネート、５０．４％の２，４’−メチレンジフェニルイソシアネート混合物。
ＩＳＯＮＡＴＥ＊ Ｍ １２５ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できる４，４’−メチレンジフェニルジイソシアネート（純粋ＭＤＩ）をベースとするイソシアネート。
ＶＯＲＡＮＡＴＥ＊ Ｍ ２２０ 高反応性、３４０〜３８０の平均分子量、約３１％の総イソシアネート含有量及び２．７の平均官能価を備える低粘性ポリメチレンポリフェニルイソシアネート。
ＩＰ ０１０ 約７８００の数平均分子量、６１〜６５％のＰＯ／ＥＯキャップ及び５０〜６０％の第１級ＯＨを有する、グリセリン開始ＰＯポリエーテルポリオール。
ＳＰＥＣＦＬＥＸ＊ ＮＦ ８４４ Ｄｏｗ ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できる、シリコーン界面活性剤ブレンド。
ポリエーテルポリオール 約５７００の数平均分子量、およそ１４．５％のポリオキシエチレンキャップ及び約８５％の第１級ＯＨを有する、グリセリン開始ＰＯポリエーテルポリオール。
ＳＰＥＣＦＬＥＸ＊ ＮＣ ６３２ およそ４．７の平均官能価、およそ１５．２％のポリオキシエチレンキャップドパーセンテージを有する、グリセロール及びソルビトールを用いて開始された、およそ７７％の最終第１級ＯＨを備える、１，７００当量のポリオキシプロピレンポリオキシエチレンポリオール。Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できる。
ＶＯＲＡＮＯＬ＊ ＣＰ ４６１０ １１％（総重量に基づく）のエチレンオキシドキャップを備え、４，８００の平均分子量を有する、グリセロール開始プロピレンオキシドポリエーテルトリオール。Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できる。
ＶＯＲＡＬＵＸ＊ ＨＬ ４００ ベースポリオールとして分子量３０００のポリエーテルトリオール及び４０重量％のスチレン／アクリロニトリル固体を含有するポリマーポリオール。
ＳＰＥＣＦＬＥＸ＊ ＮＣ ７００ ４０％のコポリマー化スチレン及びアクリロニトリル（ＳＡＮ）を含有するグラフト化ポリエーテルポリオール。Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できる。
ＮＩＡＸ触媒ＤＭＥＥ Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社からの第３級アミン触媒。
ＮＩＡＸ触媒Ｃ−１７４ Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社からのアミンブロー触媒。
ＤＥＯＡ Ａｌｄｒｉｃｈ社から入手できるジエタノールアミン９９％。
ＰＯＬＹＣＡＴ １５ Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から入手できるＮ，Ｎ−ビス−（３−ジメチルアミノプロピル）−アミン。
ＤＡＢＣＯ ＮＥ ３００ 非腐食性遅延作用ゲル触媒。Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社から入手できる。
ＴＥＧＯＳＴＡＢ Ｂ−８７１５ＬＦ Ｅｖｏｎｉｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社から入手できる低噴霧シリコーンベース界面活性剤。
＊ＩＳＯＮＡＴＥ、ＳＰＥＣＦＬＥＸ、ＶＯＲＡＬＵＸ、ＶＯＲＡＮＡＴＥ及びＶＯＲＡＮＯＬは、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社の登録商標である。
イソシアネート成分
１つは実験用及び１つは比較用の２つのイソシアネート成分を調製する。使用した材料及び各材料の相対量は表１に提示した。イソシアネートブレンドは、イソシアネート及びシリコーン界面活性剤（比較例のため）（ＳＰＥＣＦＬＥＸ＊ ＮＦ ８４４）を投入し、次に適正な時間に渡りドラムローラによって混合することによって調製する。次に混合しながらポリオール（ＩＰ０１０）を加えることによってプレポリマーを生成する。この反応は、適切な反応装置内を７０℃で９０分間加熱することによって競合させる。
Figure 0005957001
ポリオール成分
１つは実験用及び１つは比較用の２つのポリオール成分を調製する。使用した材料及び各材料の相対量は表２に提示した。配合ポリオールは、ベースポリオール、シリコーン界面活性剤、触媒、架橋剤、添加物を順番に投入し、次にブレードスターラーによって適性に混合した後に含水量をチェックすることによって調製される。所望の最終の水分は、残りの必要な水を加え、次に周囲温度で１５分間に渡り混合することによって得られる。
Figure 0005957001
フォーム実施例Ｅ１〜Ｅ３及び比較例ＣＥ１〜ＣＥ３
実験用イソシアネート成分及び実験用ポリオール成分は、フォーム実施例Ｅ１〜Ｅ３を形成するために様々な指数で混合し、他方比較用イソシアネート成分及び比較用ポリオール成分は、比較例ＣＥ１〜ＣＥ３を生成するために様々な指数で混合する。ポリウレタンフォームは、計量及び正確に成分を適正に分注するための高圧機械を使用するワンショット工程によって製造する。成分を２５℃に保持し、混合ヘッド（ＦＰＬ １４‘インチ混合ヘッド）へ１６０バールで、及び型内へ２５０ｇ／秒で移す。フォームは、３種の異なるイソシアネート指数（７５、８５及び９５）で製造する。正方形の型及びエポキシシート型を使用し、２５〜３５℃の温度に設定した水の再循環によって加熱し、離型させるために溶媒をベースとする離型剤（ＡＣＭＯＳＩＬタイプ）を用いて処理する。離型時間は、３〜４分間に固定する。比較例は、最適よりは劣る外観を示す：数箇所の陥没、表皮剥離及び数個の空洞が観察される。しかし実施例は、陥没も表皮剥離も空洞も示さず、一様な気泡サイズ、高品質の表面外観及び優れた柔らかな手触り感を有する。
フォームの主要な物理的特性は、以下の表３、
表４及び
表５に見いだすことができる。全品目の物理的機械的試験は、およそ５５ｋｇ／ｍ３（４５０ｍｍ×３００ｍｍ×７５ｍｍ）のバルク密度で、正方形部品上で、全サンプルが安定レベルの硬化に達した後に、周囲条件下で少なくとも３日間実施する（２３℃、５０％相対湿度）。
Figure 0005957001
Figure 0005957001
Figure 0005957001
破砕力（ＦＴＣ）及びグリーン耐荷重性（ＧＬＢ）は、どちらも５Ｌの内部容積（３００ｍｍ×３５０ｍｍ×７５ｍｍ）を備える角胴形を有する圧縮装置を用いて測定する。以下の発泡方法に従う：
・正方形の型内へ剥離剤を均質に塗布する。
・空のカップをはかりの上に置き、ゼロへリセットする。
・正確な量のポリオール成分をカップ内へ測り入れる。
・はかりをゼロにリセットし、次に迅速及び正確にイソシアネートの量を計量する。
・はかりからカップを取り上げ、自動ミキサーのシート内に配置する。
・混合したら、材料を５Ｌの内部容積を備える正方形の型内に注入する。残っている材料が標準方法で指示された範囲と一致していることを保証する。
・型の蓋を下げる。
このサイクル（３〜４分間）の終了時、角胴形を有する内部容積５Ｌを備える型からフォームを破砕させないように注意を払いながらフォームを取り出す。離型時点から３０秒以内に、破砕力をダイナモメータプレート機器（ＩＮＳＴＲＯＮ ４４６４）を使用して測定する。この機器によって与えられる「ピーク値」は「破砕力」値とされる。
次に、フォームは破砕ローラを使用して完全に破砕し、その後に直ちにフォームを初期厚さの５０％へ圧縮するダイナモメータプレートを用いてグリーン硬度（Green Hardness）をチェックし、標的厚さに達した３０秒後に測定した数値が「グリーン硬度」値である。
測定は、統計的に有意である各指数で３又は４回繰り返す。低イソシアネート指数（７５：１００、ＣＥ１及びＥ１）並びに高イソシアネート指数（９５：１００、ＣＥ３及びＥ３）でのＡｎｏｖａ分析（分散分析）を実施する。
図１及び２は低イソシアネート指数（７５：１００）でのＦＴＣ及びＧＬＢを（各々）示しており、図３及び４は高イソシアネート指数（９５：１００）でのＦＴＣ及びＧＬＢを（各々）示している。低イソシアネート指数では、ＦＴＣが実施例（Ｅ１）と比較例（ＣＥ１）との間でオーバーラップしているのが明らかである。しかしＧＬＢについては、実施例（Ｅ１）の方が比較例（ＣＥ１）より良好に機能することが明らかである。同様に、高イソシアネート指数では、ＦＴＣが実施例（Ｅ３）と比較例（ＣＥ３）との間でオーバーラップしているのが明らかである。しかしＧＬＢについては、実施例（Ｅ３）の方が比較例（ＣＥ３）より良好に機能することが明らかである。ＧＬＢの数値が高いほど、離型時点でフォームがより良好に硬化することを意味する。ＦＴＣの匹敵する数値は、実施例の試験片が比較例と少なくとも同程度に開放していること、及びどちらの系も「易破砕系」と呼べることを意味している。
難燃性、フォーム実施例Ｅ４〜Ｅ７及び比較例ＣＥ４〜ＣＥ７
フォーム実施例Ｅ４〜Ｅ７及び比較例ＣＥ４〜ＣＥ７は、フォーム実施例Ｅ１〜Ｅ３及び比較例ＣＥ１〜ＣＥ３各々と同一方法で、しかし表６及び７に示した指数を用いて調製する。これらのフォームは、２０００年３月のカリフォルニア州消費者問題局家庭内装及び断熱局、技術広報１１７（室内装飾家具において使用される弾力性充填材料の難燃性を試験するための要件、試験方法及び装置、セクションＡパート１（Ｃａｌ １１７）に従って燃焼試験を受ける。軟質フォームは、チェーンソーを用いて試験片（３０４．８ｍｍ×７６．２ｍｍ×１２．７ｍｍ）に切断する。各調製物に対して、１０片の試験片を試験する（５片は老化前、５片は老化後に）。試験片を火炎に１２秒間曝露し、次に残炎時間（ＡＦＴ）及び炭化長を記録する。試験の要件は以下の通りである：
１．全試験片の平均炭化長は６インチを超えてはならない。
２．いずれかの個別試験片の最高炭化長が８インチを超えてはならない。
３．溶融材料又は試験片から落下した他の断片の残炎時間を含む平均燃焼時間は５秒間を超えてはならない。
４．溶融材料又は試験片から落下した他の断片の残炎時間を含む最大燃焼時間は１０秒間を超えてはならない。
５．溶融材料又は試験片から落下した他の断片の残光時間を含む平均残光時間は１５秒間を超えてはならない。
６．弾力性気泡状材料は２２０°Ｆ（１０４℃）に設定した強制空気循環式オーブン内での２４時間に渡る老化の前及び後のどちらにおいても上記の要件を満たさなければならない。
Figure 0005957001
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本発明の実施形態によるフォームは比較例より広範囲のイソシアネート指数において合格の結果を生じさせることは明らかである。
上記は本発明の実施形態に向けられているが、本発明のその他や又別の実施形態はその基本的な範囲から逸脱せずに考案することができ、その範囲は下記の特許請求の範囲によって決定される。
なお、本発明には以下の態様が含まれる。
［１］ 少なくとも以下の反応生成物を含むポリウレタンフォーム：
ａ）２０〜３０％の遊離ＮＣＯ含有量を有し、少なくとも以下の反応生成物を含む少なくとも１つのイソシアネート成分と：
ａ１）前記イソシアネート成分の５０〜７０重量％の、１０〜３５重量％の２，４’−メチレンジフェニルイソシアネートと６５〜９０重量％の４，４’−メチレンジフェニルイソシアネートとの混合組成物を有する１つ以上のイソシアネート；
ａ２）前記イソシアネート成分の１０〜３０重量％の、３２０〜５００の数平均分子量及び２．２〜３の平均官能価を有する１つ以上のポリメチレンポリフェニルイソシアネート；及び
ａ３）前記イソシアネート成分の１０〜２５重量％の、６０００〜８０００の数平均分子量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであって、前記１つ以上のポリエーテルポリオールの４５〜７０重量％のポリオキシエチレン含有量及び５０〜８０％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオール；
ｂ）以下を含む少なくとも１つのポリオール成分：
ｂ１）前記ポリオール成分の３０〜４５重量％の、５０００〜７０００の数平均分子量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであって、前記１つ以上のポリエーテルポリオールの１０〜２０重量％のポリオキシエチレン含有量及び７０〜９０％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオール；
ｂ２）前記ポリオール成分の３５〜５０重量％の、１５００〜１９００の結合数平均当量（combined number average equivalent weight）を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであって、前記１つ以上のポリエーテルポリオールの１０〜２５重量％のポリオキシエチレン含有量及び７０〜８５％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオール；及び
ｂ３）前記ポリオール成分の約５〜２０重量％の、１つ以上のポリエーテルコポリマーポリオール。
［２］ 前記フォームは、２５ｄＮ未満の破砕力（force-to-crush）を有する、［１］に記載のポリウレタンフォーム。
［３］ 前記フォームは、２０ｄＮ未満の破砕力を有する、［１］に記載のポリウレタンフォーム。
［４］ 前記フォームは、少なくとも１２ｄＮのグリーン耐荷重性（Green Load Bearing）を有する、［１］〜［３］のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
［５］ 前記フォームは、表皮剥離を伴わずに５分間未満の離型時間で型から離型する、［１］〜［４］のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
［６］ 前記離型時間は、表皮剥離を伴わずに３〜４分間である、［５］に記載のポリウレタンフォーム。
［７］ 前記型は、２５℃〜３５℃の温度に維持される、［５］〜［６］のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
［８］ 前記フォームは、ＩＳＯ１８５６によると、７５の指数で６．４％の圧縮永久歪を有する、［１］〜［７］のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
［９］ 前記フォームは、ＩＳＯ１８５６によると、９５の指数で５．９％の圧縮永久歪を有する、［１］〜［７］のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
［１０］ 前記フォームは、ＩＳＯ３３８５によると、８００００サイクル及び７５の指数で２４時間後に０．９％未満の疲労試験高さ損失を有する、［１］〜［９］のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
［１１］ 前記フォームは、ＩＳＯ３３８５によると、８００００サイクル及び８５の指数で２４時間後に０．８％未満の疲労試験高さ損失を有する、［１］〜［９］のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
［１２］ 前記フォームは、ＩＳＯ３３８５によると、８００００サイクル及び７５の指数で２４時間後に１０％未満の疲労試験負荷損失を有する、［１］〜［１１］のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
［１３］ 前記フォームは、ＩＳＯ３３８５によると、８００００サイクル及び８５の指数で２４時間後に１３％未満の疲労試験負荷損失を有する、［１］〜［１１］のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
［１４］ 前記フォームは、少なくとも８６％の破断点伸びを有する、［１］〜［１３］のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
［１５］ ポリウレタンフォームを製造するための方法であって、
少なくとも混合ヘッド内のａ）少なくとも１つのイソシアネート成分及びｂ）少なくとも１つのポリオール成分を２５〜３５℃の温度に維持された型内へ統合する工程を含み、
前記ａ）少なくとも１つのイソシアネート成分は、２０〜３０％の遊離ＮＣＯ含有量を有し、少なくとも以下の反応生成物を含み：
ａ１）前記イソシアネート成分の５０〜７０重量％の、１０〜３５重量％の２，４’−メチレンジフェニルイソシアネートと６５〜９０重量％の４，４’−メチレンジフェニルイソシアネートとの混合組成物を有する１つ以上のイソシアネート；
ａ２）前記イソシアネート成分の１０〜３０重量％の、３２０〜５００の数平均分子量及び２．２〜３の平均官能価を有する１つ以上のポリメチレンポリフェニルイソシアネート；及び
ａ３）前記イソシアネート成分の１０〜２５重量％の、６０００〜８０００の数平均分子量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであって、前記１つ以上のポリエーテルポリオールの４５〜７０重量％のポリオキシエチレン含有量及び５０〜６０％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオール；
前記ｂ）少なくとも１つのポリオール成分は、以下を含む方法：
ｂ１）前記ポリオール成分の３０〜４５重量％の、５０００〜７０００の数平均分子量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであって、前記１つ以上のポリエーテルポリオールの１０〜２０重量％のポリオキシエチレン含有量及び７０〜９０％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオール；
ｂ２）前記ポリオール成分の３５〜５０重量％の、１５００〜１９００の結合数平均当量（combined number average equivalent weight）を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであって、前記１つ以上のポリエーテルポリオールの１０〜２５重量％のポリオキシエチレン含有量及び７０〜８５％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオール；及び
ｂ３）前記ポリオール成分の約５〜２０重量％の、１つ以上のポリエーテルコポリマーポリオール。
［１６］ ［１５］の方法によって作られた、［１］〜［１４］のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
［１７］ 前記ポリウレタンフォームは、２０００年３月のカリフォルニア州消費者問題局家庭内装及び断熱局、技術広報１１７［室内装飾家具において使用される弾力性充填材料の難燃性を試験するための要件、試験方法及び装置（Requirements, Test Procedure and Apparatus for Testing the Flame Retardance of Resilient Filling Materials Used in Upholstered Furniture）］、セクションＡパート１（Ｃａｌ １１７）に従って測定された、６インチ未満の平均炭化長、５秒間未満の平均残炎時間及び１５秒間未満の平均残光時間を有する、［１］〜［１６］のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
［１８］ ［１］〜［１７］のいずれか一項に記載のポリウレタンフォームを含む物品。
［１９］ ［１］〜［１７］のいずれか一項に記載のポリウレタンフォームを含む椅子。
図１及び２は低イソシアネート指数（７５：１００）でのＦＴＣ及びＧＬＢを（各々）示している。 図１及び２は低イソシアネート指数（７５：１００）でのＦＴＣ及びＧＬＢを（各々）示している。 図３及び４は高イソシアネート指数（９５：１００）でのＦＴＣ及びＧＬＢを（各々）示している。 図３及び４は高イソシアネート指数（９５：１００）でのＦＴＣ及びＧＬＢを（各々）示している。

Claims (18)

  1. 少なくとも以下の反応生成物を含むポリウレタンフォーム：
    ａ）２０〜３０％の遊離ＮＣＯ含有量を有し、少なくとも以下の反応生成物を含む少なくとも１つのイソシアネート成分と：
    ａ１）前記イソシアネート成分の５０〜７０重量％の、１０〜３５重量％の２，４’−メチレンジフェニルイソシアネートと６５〜９０重量％の４，４’−メチレンジフェニルイソシアネートとの混合組成物を有する１つ以上のイソシアネート；
    ａ２）前記イソシアネート成分の１０〜３０重量％の、３２０〜５００の数平均分子量及び２．２〜３の平均官能価を有する１つ以上のポリメチレンポリフェニルイソシアネート；及び
    ａ３）前記イソシアネート成分の１０〜２５重量％の、６０００〜８０００の数平均分子量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであって、前記１つ以上のポリエーテルポリオールの４５〜７０重量％のポリオキシエチレン含有量及び５０〜８０％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオール；
    ｂ）以下を含む少なくとも１つのポリオール成分：
    ｂ１）前記ポリオール成分の３０〜４５重量％の、５０００〜７０００の数平均分子量を有するポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールであって、前記ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールの１０〜１５未満重量％のポリオキシエチレン含有量及び８０超〜９０％の第１級ＯＨ含有量を有する前記ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオール；
    ｂ２）前記ポリオール成分の３５〜５０重量％の、１５００〜１９００の結合数平均当量（combined number average equivalent weight）を有するポリオキシプロピレンポリオキシエチレンポリオールであって、前記ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンポリオールの１５〜２５重量％のポリオキシエチレン含有量及び７０〜８０％の第１級ＯＨ含有量を有する前記ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンポリオール；及び
    ｂ３）前記ポリオール成分の５〜２０重量％の、１つ以上のポリエーテルコポリマーポリオール。
  2. 前記フォームは、２５ｄＮ未満の破砕力（force-to-crush）を有し、ここで、前記破砕力は、前記フォームの試験片の初期厚さの５０％に前記試験片を圧縮するために必要とされる力のピーク値（Ｎ）であり、前記試験片は、横３００ｍｍ、縦３５０ｍｍ、及び高さ７５ｍｍの寸法を有する、請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
  3. 前記フォームは、２０ｄＮ未満の破砕力を有すし、ここで、前記破砕力は、前記フォームの試験片の初期厚さの５０％に前記試験片を圧縮するために必要とされる力のピーク値（Ｎ）であり、前記試験片は、横３００ｍｍ、縦３５０ｍｍ、及び高さ７５ｍｍの寸法を有する、請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
  4. 前記フォームは、少なくとも１２ｄＮのグリーン耐荷重性（Green Load Bearing）を有し、ここで、前記グリーン耐荷重性は、前記フォームの試験片の破砕前の初期厚さの５０％に破砕後の前記試験片を圧縮するために必要な力のピーク値（Ｎ）であり、前記試験片は、横３００ｍｍ、縦３５０ｍｍ、及び高さ７５ｍｍの寸法を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
  5. 前記フォームは、表皮剥離を伴わずに５分間未満の離型時間で型から離型する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
  6. 前記離型時間は、表皮剥離を伴わずに３〜４分間である、請求項５に記載のポリウレタンフォーム。
  7. 前記型は、２５℃〜３５℃の温度に維持される、請求項５〜６のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
  8. 前記フォームは、ＩＳＯ１８５６によると、７５の指数で６．４％の圧縮永久歪を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
  9. 前記フォームは、ＩＳＯ１８５６によると、９５の指数で５．９％の圧縮永久歪を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
  10. 前記フォームは、ＩＳＯ３３８５によると、８００００サイクル及び７５の指数で２４時間後に０．９％未満の疲労試験高さ損失を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
  11. 前記フォームは、ＩＳＯ３３８５によると、８００００サイクル及び８５の指数で２４時間後に０．８％未満の疲労試験高さ損失を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
  12. 前記フォームは、ＩＳＯ３３８５によると、８００００サイクル及び７５の指数で２４時間後に１０％未満の疲労試験負荷損失を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
  13. 前記フォームは、ＩＳＯ３３８５によると、８００００サイクル及び８５の指数で２４時間後に１３％未満の疲労試験負荷損失を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
  14. 前記フォームは、少なくとも８６％の破断点伸びを有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
  15. ポリウレタンフォームを製造するための方法であって、
    少なくとも混合ヘッド内のａ）少なくとも１つのイソシアネート成分及びｂ）少なくとも１つのポリオール成分を２５〜３５℃の温度に維持された型内へ統合する工程を含み、
    前記ａ）少なくとも１つのイソシアネート成分は、２０〜３０％の遊離ＮＣＯ含有量を有し、少なくとも以下の反応生成物を含み：
    ａ１）前記イソシアネート成分の５０〜７０重量％の、１０〜３５重量％の２，４’−メチレンジフェニルイソシアネートと６５〜９０重量％の４，４’−メチレンジフェニルイソシアネートとの混合組成物を有する１つ以上のイソシアネート；
    ａ２）前記イソシアネート成分の１０〜３０重量％の、３２０〜５００の数平均分子量及び２．２〜３の平均官能価を有する１つ以上のポリメチレンポリフェニルイソシアネート；及び
    ａ３）前記イソシアネート成分の１０〜２５重量％の、６０００〜８０００の数平均分子量を有する１つ以上のポリエーテルポリオールであって、前記１つ以上のポリエーテルポリオールの４５〜７０重量％のポリオキシエチレン含有量及び５０〜６０％の第１級ＯＨ含有量を有するポリエーテルポリオール；
    前記ｂ）少なくとも１つのポリオール成分は、以下を含む方法：
    ｂ１）前記ポリオール成分の３０〜４５重量％の、５０００〜７０００の数平均分子量を有するポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールであって、前記ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールの１０〜１５未満重量％のポリオキシエチレン含有量及び８０超〜９０％の第１級ＯＨ含有量を有する前記ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオール；
    ｂ２）前記ポリオール成分の３５〜５０重量％の、１５００〜１９００の結合数平均当量（combined number average equivalent weight）を有するポリオキシプロピレンポリオキシエチレンポリオールであって、前記ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンポリオールの１５〜２５重量％のポリオキシエチレン含有量及び７０〜８０％の第１級ＯＨ含有量を有する前記ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンポリオール；及び
    ｂ３）前記ポリオール成分の５〜２０重量％の、１つ以上のポリエーテルコポリマーポリオール。
  16. 前記ポリウレタンフォームは、２０００年３月のカリフォルニア州消費者問題局家庭内装及び断熱局、技術広報１１７［室内装飾家具において使用される弾力性充填材料の難燃性を試験するための要件、試験方法及び装置（Requirements, Test Procedure and Apparatus for Testing the Flame Retardance of Resilient Filling Materials Used in Upholstered Furniture）］、セクションＡパート１（Ｃａｌ １１７）に従って測定された、６インチ未満の平均炭化長、５秒間未満の平均残炎時間及び１５秒間未満の平均残光時間を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
  17. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載のポリウレタンフォームを含む物品。
  18. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載のポリウレタンフォームを含む椅子。
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