JP2013502500A - イソシアネートを末端基とするプレポリマー、それらの調製方法およびそれらの使用 - Google Patents
イソシアネートを末端基とするプレポリマー、それらの調製方法およびそれらの使用 Download PDFInfo
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Abstract
本発明は、ポリウレタンの分野に関連し、特に、イソシアネートを末端基とするプレポリマー、その調製方法、およびその使用に関する。本発明は、反応成分とそれらの割合を調整し、相対的に低い型温度の下、軟質のポリウレタンフォームを調製するのに適当なイソシアネートを末端基とするプレポリマーを得る。本発明において提供されるイソシアネートを末端基とするプレポリマーを用いることにより軟質のポリウレタンフォームを調製するための方法は、型温度、製造時間およびエネルギー消費を低減でき、ならびに良好な物理的特性および機械的特性を有するポリウレタン軟質フォームを得ることができる。
Description
本発明は、ポリウレタンの分野に関連し、特に、イソシアネートを末端基とするプレポリマー、その調製方法、およびそれらの使用に関する。
良好な物理的性質、良好な機械的性質、および快適な触覚性を有するポリウレタン軟質フォームは、詰め物材料、織物の複合材料および防音材料を調製するのに幅広く使用されることが既知である。特に、詰め物産業において、ポリウレタン軟質フォームにより製造される自動車部品、家具および建具は、軽量、良好な柔軟性、良好な襲撃強度および快適な触覚性の利点を有する。
一般に、ポリウレタン軟質フォームは、イソシアネートとポリオールを反応させることにより調製される。ポリウレタン軟質フォームを調製するための方法は、一段階ルートおよびプレポリマールートを含む。例えば、ＣＮ１１３０４１０Ｃは、ＭＤＩ組成物とポリオール組成物を反応させることによる、高弾性のポリウレタン軟質フォームを調製する方法を開示する。ＣＮ１０４７１７９Ｃは、高含有量の４-４'-ＭＤＩおよびそれらの液状の変形体とポリオール組成物を反応させることによる、ポリウレタン軟質フォームを調製する方法を開示する。ＣＮ１００３５４３３０Ｃは、変性ＭＤＩ-系イソシアネート組成物により中程度の密度のポリウレタンフォームを調製するための方法を開示する。ＣＮ１３０７２２６Ｃは、高い４-４'-ＭＤＩ含有量を有するイソシアネートと、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールとを反応させることによりポリウレタン軟質フォームを調製する方法を開示する。
それにもかかわらず、ポリウレタン軟質フォームを調製するための上記方法における型温度は、６５±５℃に制御されなければならない。型温度があまりにも低い場合、フォーム表面の品質を著しく減少させる外皮の剥がれ落ち（peel skin)および/または粗い表皮を生じさせ得る。さらに、低い型温度は、反応速度を遅くし、製造効率を著しく減少させる離型時間を延ばす。
広く知られているように、ポリウレタン軟質フォームを調製する方法は、加熱可能な型を必要とする。しかし、この種の型は多くの費用とエネルギーを必要とする。したがって、産業界は、型温度と、製造時間およびエネルギー消費を減少させる新規なポリウレタン軟質フォームと、それらの調製方法を開発すること、ならびに良好な物理的性質と機械的性質を有するポリウレタン軟質フォームを得ることを、産業界自体に委ねている。
本発明の目的は、イソシアネートを末端基とするプレポリマーを提供することである。本発明の例によると、イソシアネートを末端基とするプレポリマーは、反応成分ａ１、ａ２およびａ３の反応生成物を含有し、
ａ１）イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、４５-６５重量％のジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）であって、
該ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）は、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の１００重量％に基づき、５０-７９重量％の４,４'-ジフェニルメタンジイソシアネートを含有し、
ａ２）イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、２５-４５重量％のポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）、および
ａ３）イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、５-２０重量％のポリエーテルポリオールであって、該ポリエーテルポリオールの平均官能価が２-６であり、平均分子量が２０００-１００００であり、ポリエーテルポリオールの平均エチレンオキシド含有量が、ポリーテルポリオールの１００重量％に基づき、２２-４３重量％であり、
イソシアネートを末端基とするプレポリマーのＮＣＯ含有量は、イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、２７-３０重量％である。
ａ１）イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、４５-６５重量％のジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）であって、
該ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）は、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の１００重量％に基づき、５０-７９重量％の４,４'-ジフェニルメタンジイソシアネートを含有し、
ａ２）イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、２５-４５重量％のポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）、および
ａ３）イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、５-２０重量％のポリエーテルポリオールであって、該ポリエーテルポリオールの平均官能価が２-６であり、平均分子量が２０００-１００００であり、ポリエーテルポリオールの平均エチレンオキシド含有量が、ポリーテルポリオールの１００重量％に基づき、２２-４３重量％であり、
イソシアネートを末端基とするプレポリマーのＮＣＯ含有量は、イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、２７-３０重量％である。
好ましくは、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）は、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の１００重量％に基づき、７０-７９重量％の４,４'-ジフェニルメタンジイソシアネートを含有する。
好ましくは、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）は、以下のａ２１）およびａ２２）を含有する：
ａ２１）ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの１００重量％に基づき、０-６０重量％の、一般式（I）を有する第１ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
ａ２１）ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの１００重量％に基づき、０-６０重量％の、一般式（I）を有する第１ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
ａ２２）ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの１００重量％に基づき、４０-１００重量％の、一般式（II）を有する第２ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
好ましくは、ポリエーテルポリオールの平均エチレンオキシド含有量は、ポリエーテルポリオールの１００重量％に基づき、２３-３７重量％である。
本発明の別の目的は、イソシアネートを末端基とするプレポリマーを調製する方法を提供することである。本発明の例によると、イソシアネートを末端基とするプレポリマーを調製する方法は、成分ａ１、ａ２およびａ３を反応させる工程を含み、
ａ１）イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、４５-６５重量％の、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）であって、
該ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）は、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の１００重量％に基づき、５０-７９重量％の４,４'-ジフェニルメタンジイソシアネートを含有し、
ａ２）イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、２５-４５重量％のポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）、および
ａ３）イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、５-２０重量％のポリエーテルポリオールであって、
該ポリエーテルポリオールの平均官能価が２-６であり、平均分子量が２０００-１００００であり、ポリエーテルポリオールの平均エチレンオキシド含有量が、ポリーテルポリオールの１００重量％に基づき、２２-４３重量％であり、
イソシアネートを末端基とするプレポリマーのＮＣＯ含有量は、イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、２７-３０重量％である。
ａ１）イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、４５-６５重量％の、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）であって、
該ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）は、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の１００重量％に基づき、５０-７９重量％の４,４'-ジフェニルメタンジイソシアネートを含有し、
ａ２）イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、２５-４５重量％のポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）、および
ａ３）イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、５-２０重量％のポリエーテルポリオールであって、
該ポリエーテルポリオールの平均官能価が２-６であり、平均分子量が２０００-１００００であり、ポリエーテルポリオールの平均エチレンオキシド含有量が、ポリーテルポリオールの１００重量％に基づき、２２-４３重量％であり、
イソシアネートを末端基とするプレポリマーのＮＣＯ含有量は、イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、２７-３０重量％である。
好ましくは、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）は、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の１００重量％に基づき、７０-７９重量％の４,４'-ジフェニルメタンジイソシアネートを含有する。
好ましくは、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）は、以下のａ２１）およびａ２２）を含有する：
ａ２１）ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの１００重量％に基づき、０-６０重量％の、一般式（I）を有する第１ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
ａ２１）ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの１００重量％に基づき、０-６０重量％の、一般式（I）を有する第１ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
ａ２２）ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの１００重量％に基づき、４０-１００重量％の、一般式（II）を有する第２ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
好ましくは、ポリエーテルポリオールの平均エチレンオキシド含有量は、ポリエーテルポリオールの１００重量％に基づき、２３-３７重量％である。
本発明の別の目的は、軟質ポリウレタンフォームの調製における、本発明において提供されるイソシアネートを末端基とするプレポリマーの使用を提供することである。
本発明の別の目的は、軟質ポリウレタンフォームを提供することである。本発明の例によると、軟質ポリウレタンフォームは、反応成分Ａ、ＢおよびＣの反応生成物を含有する：
Ａ）本発明においてもたらされる、イソシアネートを末端基とするプレポリマー、
Ｂ）以下のｂ１）〜ｂ５）を含有するポリオール：
ｂ１）ＢおよびＣの１００重量％に基づき、０.１-２０重量部(weight parts)の、少なくとも１種の第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールであって、
該第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの官能価が２と等しいか２よりも大きく、
第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの平均エチレンオキシド含有量が、５０重量％と等しいか５０重量％よりも大きく、
ｂ２）ＢおよびＣの１００重量％に基づき、３０-９０重量部の第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールであって、
第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールのヒドロキシル価が２５-４０ｍｇ/ＫＯＨであり、および第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの平均エチレンオキシド含有量が、３０重量％と等しいか３０重量％よりも少なく、
ｂ３）５-６０重量部のポリマーポリオール、
ｂ４）０.０１-１５重量部の連鎖延長剤、
ｂ５）０.０１-２０重量部の触媒および/またはフォーム安定剤、および
Ｃ）０.１-７重量部の水、
ただし、反応におけるＮＣＯ指数は７０-１２０である。
Ａ）本発明においてもたらされる、イソシアネートを末端基とするプレポリマー、
Ｂ）以下のｂ１）〜ｂ５）を含有するポリオール：
ｂ１）ＢおよびＣの１００重量％に基づき、０.１-２０重量部(weight parts)の、少なくとも１種の第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールであって、
該第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの官能価が２と等しいか２よりも大きく、
第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの平均エチレンオキシド含有量が、５０重量％と等しいか５０重量％よりも大きく、
ｂ２）ＢおよびＣの１００重量％に基づき、３０-９０重量部の第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールであって、
第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールのヒドロキシル価が２５-４０ｍｇ/ＫＯＨであり、および第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの平均エチレンオキシド含有量が、３０重量％と等しいか３０重量％よりも少なく、
ｂ３）５-６０重量部のポリマーポリオール、
ｂ４）０.０１-１５重量部の連鎖延長剤、
ｂ５）０.０１-２０重量部の触媒および/またはフォーム安定剤、および
Ｃ）０.１-７重量部の水、
ただし、反応におけるＮＣＯ指数は７０-１２０である。
好ましくは、反応は型中で行われ、型温度は１５-４０℃である。
本発明の別の目的は、本発明においてもたらされる軟質ポリウレタンフォームを調製する方法を提供する。本発明の例によると、軟質ポリウレタンフォームを調製する方法は、成分Ａ、ＢおよびＣを反応させる工程を含む：
Ａ）請求項１-４に記載されるようなイソシアネートの、イソシアネートを末端基とするプレポリマー、
Ｂ）以下のｂ１）〜ｂ５）を含有するポリオール：
ｂ１）ＢおよびＣの１００重量％に基づき、０.１-２０重量部の、少なくとも１種の第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールであって、
該第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの官能価が２と等しいか２よりも大きくであり、
該第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの平均エチレンオキシド含有量が５０重量％と等しいか５０重量％よりも大きく、
ｂ２）ＢおよびＣの１００重量％に基づき、３０-９０重量部の第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールであって、第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールのヒドロキシル価が２５-４０ｍｇ/ＫＯＨであり、および第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの平均エチレンオキシド含有量が３０重量％と等しいか３０重量％よりも少なく、
ｂ３）５-６０重量部のポリマーポリオール、
ｂ４）０.０１-１５重量部の連鎖延長剤、
ｂ５）０.０１-２０重量部の触媒および/またはフォーム安定剤、および
Ｃ）０.１-７重量部の水、
ただし、反応におけるＮＣＯ指数は７０-１２０である。
Ａ）請求項１-４に記載されるようなイソシアネートの、イソシアネートを末端基とするプレポリマー、
Ｂ）以下のｂ１）〜ｂ５）を含有するポリオール：
ｂ１）ＢおよびＣの１００重量％に基づき、０.１-２０重量部の、少なくとも１種の第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールであって、
該第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの官能価が２と等しいか２よりも大きくであり、
該第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの平均エチレンオキシド含有量が５０重量％と等しいか５０重量％よりも大きく、
ｂ２）ＢおよびＣの１００重量％に基づき、３０-９０重量部の第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールであって、第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールのヒドロキシル価が２５-４０ｍｇ/ＫＯＨであり、および第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの平均エチレンオキシド含有量が３０重量％と等しいか３０重量％よりも少なく、
ｂ３）５-６０重量部のポリマーポリオール、
ｂ４）０.０１-１５重量部の連鎖延長剤、
ｂ５）０.０１-２０重量部の触媒および/またはフォーム安定剤、および
Ｃ）０.１-７重量部の水、
ただし、反応におけるＮＣＯ指数は７０-１２０である。
好ましくは、反応は型中で行われ、型温度は１５-４０℃である。
本発明の別の目的は、家具、クッションまたは自動車の作成における、本発明においてもたらされる軟質ポリウレタンフォームの使用を提供する。
本発明は、反応成分とそれらの割合を調整することにより、相対的に低い型温度のもとに軟質ポリウレタンフォームを調製するのに適する、イソシアネートを末端基とするプレポリマーを得る。本発明においてもたらされるイソシアネートを末端基とするプレポリマーを用いることにより、軟質ポリウレタンフォームを調製する方法は、型温度、製造時間およびエネルギー消費を低減でき、ならびに、良好な物理的性質と機械的性質を有するポリウレタン軟質フォームを得ることができる。
イソシアネートを末端基とするプレポリマー
本発明は、反応成分とそれらの割合を調整することにより、相対的に低い型温度のもとに軟質ポリウレタンフォームを調製するのに適する、イソシアネートを末端基とするプレポリマーを得る。
本発明は、反応成分とそれらの割合を調整することにより、相対的に低い型温度のもとに軟質ポリウレタンフォームを調製するのに適する、イソシアネートを末端基とするプレポリマーを得る。
イソシアネートを末端基とするプレポリマーは、反応成分ａ１、ａ２およびａ３の反応生成物を含有する。
ａ１は、ジフェニル-メタン-ジイソシアネート（ＭＤＩ）である。ジフェニル-メタン-ジイソシアネート（ＭＤＩ）は、ジフェニル-メタン-ジイソシアネート（ＭＤＩ）の１００重量％に基づき、５０-７９重量％、好ましくは６０-７９重量％、より好ましくは７０-７９重量％の４,４'-ジフェニル-メタン-ジイソシアネートを含有する。さらに、ジフェニル-メタン-ジイソシアネート（ＭＤＩ）は、２,４'-ＭＤＩおよび/または変性ＭＤＩを更に含有できる。変性ＭＤＩは、カルボジイミド変性ＭＤＩ、ウレトンイミン(uretonimine)変性ＭＤＩ、ウレタン変性ＭＤＩ、メチルイソシアヌレート変性ＭＤＩ、ウレア変性ＭＤＩ、ビウレット変性ＭＤＩまたはエチルアロファネート変性ＭＤＩから選択できるが、これらに限定されない。
ａ１の量は、イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、４５-６５重量％である。
ａ２は、ポリメチレン-ポリフェニル-ポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）である。該ＰＭＤＩは、ジフェニル-メタン-ジイソシアネートおよびその同族体の混合物である。同族体の官能価は２よりも大きい。ポリメチレン-ポリフェニル-ポリイソシアネートの平均官能価は２.６-２.８である。
ポリメチレン-ポリフェニル-ポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）の一般式は、以下のように表わされる：
好ましくは、ポリメチレン-ポリフェニル-ポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）は、以下のａ２１）およびａ２２）を含有する：
ａ２１）ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの１００重量％に基づき、０-６０重量％の、一般式（I）を有する第１ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
ａ２１）ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの１００重量％に基づき、０-６０重量％の、一般式（I）を有する第１ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
ａ２２）ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの１００重量％に基づき、４０-１００重量％の、一般式（II）を有する第２ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
ポリメチレン-ポリフェニル-ポリイソシアネートは、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）４４Ｖ２０（バイエルから入手可能）から選択できるが、これに限定されない。
ａ２の量は、イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、２５-４５重量％である。
ａ３は、ポリエーテルポリオールである。ポリエーテルポリオールは、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオール、ポリオキシプロピレンポリオールまたは植物油ポリオール、より好ましくは、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオール、ポリオキシプロピレンポリオール、最も好ましくはポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールから選択できるが、これらに限定されない。ポリエーテルポリオールの平均官能価は２-６、好ましくは３-５、より好ましくは３-４であり、ポリエーテルポリオールの平均分子量は、２０００-１００００、好ましくは３０００-８０００、より好ましくは４０００-７０００であり、平均オキシエチレン含有量は、ポリエーテルポリオールの１００重量％に基づき、２２-４３重量％、好ましくは２３-３７重量％である。
ａ３は、１種のポリエーテルポリオールまたはポリエーテルポリオールの混合物であってもよい。例えば、ａ３は、３７の平均ＯＨ価、３の平均官能価、平均分子量４５４９および７３％の平均オキシエチレン含有量を有するポリオールを３６.３重量部と、３１.５の平均ＯＨ価、３.９の平均官能価、平均分子量６９００および１７.５％の平均オキシエチレン含有量を有するポリオールを６３.７重量部混合させることにより得ることができる。得られるａ３の平均官能価は３.６、得られるａ３の平均分子量は６０５１、および得られるａ３の平均オキシエチレン含有量は、ポリエーテルポリオールの１００重量％に基づき３７.７％である。
ａ３の量は、イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、５-２０重量％である。
イソシアネートを末端基とするプレポリマーのＮＣＯ含有量は、イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、２７-３０重量％である。
イソシアネートを末端基とするプレポリマーを調製する方法
イソシアネートを末端基とするプレポリマーは、以下の方法により調製できる：
イソシアネートを末端基とするプレポリマーは、以下の方法により調製できる：
方法１：反応釜内へａ１とａ２を導入し、次いで、反応釜内へａ３を導入し、ａ１およびａ２と混合させ反応させる。反応温度は６０-９０℃であり、最終生成物は、反応が終了した後に得ることができる。
方法２：ａ１およびａ３を反応釜内へ導入し、６０-９０℃の反応温度の下、ａ１とａ３を反応させ、次いで、反応が終了した後、反応釜内へａ２を導入し、５０-８０℃の温度にて、反応釜中でａ１とａ３の反応物質とａ２を混合させ、最終生成物は、混合が終了した後に得ることができる。
方法３：ａ１中に含有される４,４'-ＭＤＩの１００重量％に基づき、６５-８５重量％、好ましくは７０-８０重量％、最も好ましくは７３重量％の４,４'-ＭＤＩとａ２を反応釜内へ導入し、６０-９０℃の反応温度にて反応させ、反応が終了したとき、反応釜内へ、ａ１中に含有されるＭＤＩの残りとａ３とを導入し、混合し、最終生成物は混合が終了した後に得られる。
軟質ポリウレタンフォーム
本発明においてもたらされるイソシアネートを末端基とするプレポリマー（成分Ａ）は、相対的に低い型温度にてポリオール（成分ＢおよびＣ）と反応でき、より低いエネルギー消費とより少ない離型時間を用いることにより軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。得られた軟質ポリウレタンフォームは、良好な物理的性質および機械的性質を有する。
本発明においてもたらされるイソシアネートを末端基とするプレポリマー（成分Ａ）は、相対的に低い型温度にてポリオール（成分ＢおよびＣ）と反応でき、より低いエネルギー消費とより少ない離型時間を用いることにより軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。得られた軟質ポリウレタンフォームは、良好な物理的性質および機械的性質を有する。
成分Ａは、明細書におけるイソシアネートを末端基とするプレポリマー部分に関する。
成分Ｂは、第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオール、第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオール、ポリマーポリオール、鎖延長剤、触媒、および/またはフォーム安定剤を含有する。
第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの官能価は、２-６、好ましくは３-５、最も好ましくは３-４であり、第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの平均オキシエチレン含有量は、該第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの１００重量％に基づき、５０重量％と等しいか５０重量％よりも多い、好ましくは５０-９０重量％、最も好ましくは６０-８０重量％である。第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの量は、０.１-２０重量部、好ましくは０.１-１０重量部、最も好ましくは０.１-７重量部である。
第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの平均ＯＨ価は２５-４０ｍｇ/ＫＯＨであり、第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの平均オキシエチレン含有量は、第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの１００重量％に基づき、３０重量％と等しいか３０重量％よりも少ない。第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの量は、３０-９０重量部、好ましくは４０-９０重量部、より好ましくは５０-８０重量部、最も好ましくは６０-７０重量部である。
ポリマーポリオールはポリマー固体を含有する。ポリマー固体は、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルまたはそれらのコポリマーから選択できるが、これらに限定されない。ポリマーポリオールの平均分子量は、３０００-２５０００、好ましくは４０００-２００００、より好ましくは５０００-１５０００から選択できるが、これらに限定されない。ポリマーポリオールの平均官能価は、２-６、好ましくは３-５、より好ましくは３-４から選択できるが、これらに限定されない。ポリマーポリオールの量は、５-６０重量部、好ましくは１０-５０重量部、より好ましくは２０-４０重量部である。
鎖延長剤は、ＯＨ系および/またはアミン系の鎖延長剤である。ＯＨ系および/またはアミン系の鎖延長剤の平均分子量は、１０００と等しいか１０００よりも少ない。鎖延長剤は、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、グリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジエチレントリアミン、ジエチルトルエンジアミン、またはジメチルメルカプトトルエンジアミンから選択できるが、これらに限定されない。鎖延長剤の量は、０.０１-１５重量部である。
触媒はアミン系触媒または金属系触媒から選択できるが、これらに限定されない。
フォーム安定剤は、シリカンフォーム安定剤から選択できるが、これに限定されない。
触媒および/またはフォーム安定剤の量は、０.０１-２０重量部である。
成分Ｂは、他の添加剤、好ましくは（これらに限定されないが）難燃剤、カラーペーストまたは充填剤を更に含有できる。
成分Ｃは水である。水の量は、０-７重量部、好ましくは１-５重量部、より好ましくは２-６重量部である。
軟質ポリウレタンフォームを調製する方法
型中で成分Ａ、ＢおよびＣを反応させることにより、軟質ポリウレタンが得られる。
型中で成分Ａ、ＢおよびＣを反応させることにより、軟質ポリウレタンが得られる。
型は、軟質ポリウレタンフォーム調製するのに使用されている、先行技術における型から選択できるが、これらに限定されない。
型中の反応温度は１５-４０℃である。
反応によるＮＣＯ指数は７０-１２０である。ＮＣＯ指数の定義は、以下のとおりである。
Ｘ（％）＝（成分Ａ中のイソシアネート基のモル数）×１００％／（イソシアネート基と反応できる成分Ｂにおける反応基のモル数）
軟質ポリウレタンフォームの使用
軟質ポリウレタンフォームは、家具、クッション又は自動車付属品の調製に使用できる。
軟質ポリウレタンフォームは、家具、クッション又は自動車付属品の調製に使用できる。
本明細書において記載される物質は、以下のように説明される：
本発明において開示される実施例および方法は説明に役立つが、制限的ではない。
イソシアネートを末端基とするプレポリマーの調製
実施例１
ポリオール１とポリオール２の混合物の１３重量部と、３０.５重量部の４,４'-ＭＤＩを反応釜内へ導入し、混合物を７５℃にて約１００分間反応させた。その後、２２重量部のＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）１８０６と３４.５重量部のＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）４４Ｖ２０を反応釜内へ導入し、混合した。２７.７重量％のＮＣＯ含有量を有する、イソシアネートを末端基とするプレポリマー（Ａ１）が得られた。
実施例１
ポリオール１とポリオール２の混合物の１３重量部と、３０.５重量部の４,４'-ＭＤＩを反応釜内へ導入し、混合物を７５℃にて約１００分間反応させた。その後、２２重量部のＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）１８０６と３４.５重量部のＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）４４Ｖ２０を反応釜内へ導入し、混合した。２７.７重量％のＮＣＯ含有量を有する、イソシアネートを末端基とするプレポリマー（Ａ１）が得られた。
実施例２
ポリオール１とポリオール２の混合物の１０重量部を、３０重量部のＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）４４Ｍと、２４重量部のＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）１８０６と、３６重量部のＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）４４Ｖ２０との別の混合物内へ導入し、その後、１００ｐｐｍの２-クロロ酸を添加した。反応を、７５℃にて約９０分間おこなった。反応が終了した場合、冷却後に、２９.２重量％のＮＣＯ含有量を有する、イソシアネートを末端基とするプレポリマー（Ａ２）が得られた。
ポリオール１とポリオール２の混合物の１０重量部を、３０重量部のＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）４４Ｍと、２４重量部のＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）１８０６と、３６重量部のＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）４４Ｖ２０との別の混合物内へ導入し、その後、１００ｐｐｍの２-クロロ酸を添加した。反応を、７５℃にて約９０分間おこなった。反応が終了した場合、冷却後に、２９.２重量％のＮＣＯ含有量を有する、イソシアネートを末端基とするプレポリマー（Ａ２）が得られた。
実施例３
ポリオール１とポリオール２の混合物の１０重量部を、３０重量部の４,４'-ＭＤＩ内へ導入した。反応を、７５℃にて約９０分間おこなった。反応が終了した場合、２４重量部のＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）１８０６と３６重量部のＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）４４Ｖ２０を添加して混合した。２９.２重量％のＮＣＯ含有量を有する、イソシアネートを末端基とするプレポリマー（Ａ３）が得られた。
ポリオール１とポリオール２の混合物の１０重量部を、３０重量部の４,４'-ＭＤＩ内へ導入した。反応を、７５℃にて約９０分間おこなった。反応が終了した場合、２４重量部のＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）１８０６と３６重量部のＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）４４Ｖ２０を添加して混合した。２９.２重量％のＮＣＯ含有量を有する、イソシアネートを末端基とするプレポリマー（Ａ３）が得られた。
軟質ポリウレタンフォームの調製
実施例４-６および比較例Ｃ１-Ｃ３
表１において記載した反応条件のもと、イソシアネートを末端基とするプレポリマー（それぞれ、Ａ１、Ａ２およびＡ３）と成分ＢおよびＣを反応させることにより、軟質ポリウレタンフォームを得た。得られた軟質ポリウレタンフォームの物理的性質および機械的性質を表１に記載した。
実施例４-６および比較例Ｃ１-Ｃ３
表１において記載した反応条件のもと、イソシアネートを末端基とするプレポリマー（それぞれ、Ａ１、Ａ２およびＡ３）と成分ＢおよびＣを反応させることにより、軟質ポリウレタンフォームを得た。得られた軟質ポリウレタンフォームの物理的性質および機械的性質を表１に記載した。
表１によると、本発明においてもたらされたプレポリマー（Ａ１、Ａ２またはＡ３）を、成分ＢおよびＣと反応させることにより、満足した機械的性質を有する軟質ポリウレタンが調製された。この場合において、型温度は２５℃であり、離型時間は４分であった。
比較例Ｃ１によると、同じ型温度（２５℃）と同じ離型時間（４分）の場合、混合ＭＤＩ（成分Ａ４、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）３１３３）を用いることにより調製された軟質ポリウレタンフォームの外装は剥がれ落ちた。したがって、物理的性質は測定されなかった。
比較例Ｃ２によると、同じ型温度（２５℃）の場合、混合ＭＤＩ（Ｄｅｓｍｏｄｕｒ３１３３）を用いることにより調製された軟質ポリウレタンフォームは、離型時間が少なくとも１０分に延長された場合においてのみ、良好な物理的および機械的性質を有する。
比較例Ｃ３によると、同じ離型時間（４分）の場合、混合ＭＤＩ（Ｄｅｓｍｏｄｕｒ３１３３）を用いることにより調製された軟質ポリウレタンフォームは、型温度を６０℃まで上昇させた場合においてのみ、良好な物理的および機械的性質を有する。
従って、本発明においてもたらされる成分量に従い、本発明においてもたらされる、イソシアネートを末端基とするプレポリマーとポリオールとの間の反応により、より少ないエネルギー消費とより少ない離型時間を用いて、軟質ポリウレタンフォームを調製できる。得られる軟質ポリウレタンフォームは、良好な物理的性質と機械的性質を有する。
実施例７および比較例Ｃ４-Ｃ５
表２において記載した反応条件のもと、表２に記載した量に従い、イソシアネートを末端基とするプレポリマー（Ａ３）と成分Ｂおよび成分Ｃとの間の反応により、軟質ポリウレタンフォームが得られた。得られた軟質ポリウレタンフォームの物理的性質と機械的性質を、表２に記載した。
表２において記載した反応条件のもと、表２に記載した量に従い、イソシアネートを末端基とするプレポリマー（Ａ３）と成分Ｂおよび成分Ｃとの間の反応により、軟質ポリウレタンフォームが得られた。得られた軟質ポリウレタンフォームの物理的性質と機械的性質を、表２に記載した。
表２によると、本発明においてもたらされたプレポリマー（Ａ３）を、成分ＢおよびＣと反応させ、軟質ポリウレタンフォームを調製した。この場合において、型温度は２５℃であり、離型時間は４分であった。
比較例Ｃ４によると、同じ離型時間（４分）の場合、型温度を５５℃まで上昇させた場合においてのみ、ＭＤＩプレポリマー（成分Ａ５、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）２０ＩＫ４５）を用いて、軟質ポリウレタンフォームを調製できる。
比較例Ｃ５によると、同じ型温度（２５℃）と同じ離型時間（４分）の場合、ＭＤＩプレポリマー（成分Ａ５、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）２０ＩＫ４５）を用いて調製した軟質ポリウレタンフォームの表面は剥がれ落ちた。
従って、相対的に低い型温度にて、常套の、イソシアネートを末端基とするプレポリマー（例えば、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）２０ＩＫ４５）を用いることにより、良好な表面を有する軟質ポリウレタンフォームを得ることができなかった。さらに、本発明においてもたらされる成分量に従い、本発明においてもたらされる、イソシアネートを末端基とするプレポリマーとポリオールとの間の反応により、より少ないエネルギー消費とより少ない離型時間を用いて、軟質ポリウレタンフォームを調製できる。得られる軟質ポリウレタンフォームは、良好な物理的性質と機械的性質を有する。
本発明は実施例を通じて説明されるが、いかなる場合においてもこれらの実施例により制限されない。本発明の精神と目的から逸脱することなく、当業者はあらゆる改良と代替手段を作ることができる。および、本発明の保護は、この出願における請求の範囲により定義される範囲に基づく。
Claims (15)
- イソシアネートを末端基とするプレポリマーであって、
該イソシアネートを末端基とするプレポリマーは、反応成分ａ１、ａ２およびａ３の反応生成物を含有する：
ａ１）該イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、４５-６５重量％のジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）であって、
該ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）は、該ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の１００重量％に基づき、５０-７９重量％の４,４'-ジフェニルメタンジイソシアネートを含有する、該ジフェニルメタンジイソシアネート、
ａ２）該イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、２５-４５重量％のポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）、および、
ａ３）該イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、５-２０重量％のポリエーテルポリオールであって、
該ポリエーテルポリオールの平均官能価が２-６であり、平均分子量は２０００-１００００であり、該ポリエーテルポリオールの平均エチレンオキシド含有量は、該ポリーテルポリオールの１００重量％に基づき２２-４３重量％である、該ポリエーテルポリオール、
ただし、該イソシアネートを末端基とするプレポリマーのＮＣＯ含有量は、該イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき２７-３０重量％である。 - ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）が、該ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の１００重量％に基づき、７０-７９重量％の４,４'-ジフェニルメタンジイソシアネートを含有する、請求項１に記載の、イソシアネートを末端基とするプレポリマー。
- ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）が、ａ２１）およびａ２２）を含有する、請求項１に記載の、イソシアネートを末端基とするプレポリマー：
ａ２１）該ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの１００重量％に基づき、０-６０重量％の、一般式（I）を有する第１ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、
ａ２２）該ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの１００重量％に基づき、４０-１００重量％の、一般式（II）を有する第２ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、
- ポリエーテルポリオールの平均エチレンオキシド含有量が、該ポリエーテルポリオールの１００重量％に基づき、２３-３７重量％である、請求項１に記載のイソシアネートを末端基とするプレポリマー。
- 成分ａ１、ａ２およびａ３を反応させる工程を含む、イソシアネートを末端基とするプレポリマーを調製する方法：
ａ１）該イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、４５-６５重量％のジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）であって、
該ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）は、該ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の１００重量％に基づき、５０-７９重量％の４,４'-ジフェニルメタンジイソシアネートを含有する、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、
ａ２）該イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、２５-４５重量％のポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）、および、
ａ３）該イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、５-２０重量％のポリエーテルポリオールであって、
該ポリエーテルポリオールの平均官能価は２-６であり、該ポリエーテルポリオールの平均エチレンオキシド含有量は、該ポリーテルポリオールの１００重量％に基づき、２２-４３重量％である、該ポリエーテルポリオール、
ただし、該イソシアネートを末端基とするプレポリマーのＮＣＯ含有量は、該イソシアネートを末端基とするプレポリマーの１００重量％に基づき、２７-３０重量％である。 - ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）が、該ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の１００重量％に基づき、７０-７９重量％の４,４'-ジフェニルメタンジイソシアネートを含有する、請求項５に記載の方法。
- ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）が、ａ２１）およびａ２２）を含有する、請求項５に記載の方法：
ａ２１）該ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの１００重量％に基づき、０-６０重量％の、一般式（I）を有する第１ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
ａ２２）該ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの１００重量％に基づき、４０-１００重量％の、一般式（II）を有する第２ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
- ポリエーテルポリオールの平均エチレンオキシド含有量が、該ポリエーテルポリオールの１００重量％に基づき、２３-３７重量％である、請求項５に記載の方法。
- 軟質ポリウレタンフォームの調製における、請求項１から４に記載のイソシアネートを末端基とするプレポリマーの使用。
- 軟質ポリウレタンフォームであって、該軟質ポリウレタンフォームは、反応成分Ａ、ＢおよびＣの反応生成物を含有する：
Ａ）請求項１から４に記載の、イソシアネートを末端基とするプレポリマー、
Ｂ）以下のｂ１）〜ｂ５）を含有するポリオール：
ｂ１）ＢおよびＣの１００重量％に基づき、０.１-２０重量部(weight parts)の、少なくとも１種の第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールであって、
該第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの官能価が２と等しいか２よりも大きく、該第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの平均エチレンオキシド含有量が５０重量％と等しいか５０重量％よりも大きい、該第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオール、
ｂ２）ＢおよびＣの１００重量％に基づき、３０-９０重量部の第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールであって、
該第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールのヒドロキシル価が２５-４０ｍｇ/ＫＯＨであり、該第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの平均エチレンオキシド含有量が３０重量％と等しいか３０重量％よりも低い、該第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオール、
ｂ３）５-６０重量部のポリマーポリオール、
ｂ４）０.０１-１５重量部の連鎖延長剤、
ｂ５）０.０１-２０重量部の触媒および/またはフォーム安定剤、ならびに
Ｃ）０.１-７重量部の水、
ただし、反応におけるＮＣＯ指数は７０-１２０である。 - 反応が型中で行われ、該型温度が１５-４０℃である、請求項１０に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
- 成分Ａ、ＢおよびＣを反応させる工程を含む、軟質ポリウレタンフォームを調製する方法：
Ａ）請求項１から４に記載の、イソシアネートを末端基とするプレポリマー、
Ｂ）以下のｂ１）〜ｂ５）を含有するポリオール：
ｂ１）ＢおよびＣの１００重量％に基づき、０.１-２０重量部(weight parts)の、少なくとも１種の第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールであって、
該第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの官能価が２と等しいか２よりも大きく、該第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの平均エチレンオキシド含有量が５０重量％と等しいか５０重量％よりも大きい、該第１ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオール、
ｂ２）ＢおよびＣの１００重量％に基づき、３０-９０重量部の第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールであって、
該第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールのヒドロキシル価が２５-４０ｍｇ/ＫＯＨであり、該第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオールの平均エチレンオキシド含有量が３０重量％と等しいか３０重量％よりも低い、該第２ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンポリオール、
ｂ３）５-６０重量部のポリマーポリオール、
ｂ４）０.０１-１５重量部の連鎖延長剤、
ｂ５）０.０１-２０重量部の触媒および/またはフォーム安定剤、および
Ｃ）０.１-７重量部の水、
ただし、反応におけるＮＣＯ指数は７０-１２０である。 - 反応が型中で行われ、該型温度が１５-４０℃である、請求項１０に記載の方法。
- 家具、クッションまたは自動車の作成における、請求項１０に記載の軟質ポリウレタンフォームの使用。
- 家具、クッションまたは自動車の作成における、請求項１１に記載の軟質ポリウレタンフォームの使用。
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