【発明の詳細な説明】
粒状有機固体を含むポリウレタンフォームおよびその製造方法
本発明は特定の有機粒状固体を含むポリウレタンフォームおよびその製造方法
に関する。
ポリウレタンフォームは一般に、発泡剤の存在下で、ポリイソシアネートとポ
リエステルポリオール若しくはポリエーテルポリオールのようなポリアールとを
反応させることにより調製される。軟質ポリウレタンフォームを調製するときに
、通常には、ポリオールは500〜5000の当量を有する。一般に、このようなフォ
ームは引張強度および耐引裂性を含めた魅力的な物性を有するが、特定の用途で
は、耐力特性およびレジリエンスが足りないと考えることができる。
ポリウレタンフォームの耐力特性およびレジリエンスは充填剤の使用により向
上しうることが知られている。軟質ポリウレタンフォームの耐力特性を高めるた
めに、珪酸アルミニウム、炭酸カルシウム、カオリン、シリカおよびカーボンブ
ラックのような無機充填剤を使用することは米国特許第3,441,523号;第3,598,77
2号および第4,278,770号に記載されている。ポリウレタンフォームを調製すると
きに、スチレン−アクリロニトリル（ＳＡＮ）、ポリ尿素付加物（ＰＨＤ）およ
びポリイソシアネート−ポリアミン（ＰＩＰＡ）製品を含めた有機充填剤を使用
することは米国特許第4,374,209号、第3,325,421号、第4,042,537号、第4,093,5
67号、第4,093,567号、第3,385,351号、第3,304,273号、第3,523,093号および第
3,110,695号に記載されている。別の有機充填剤の使用は、米国特許第3,755,211
号…50℃を越えるガラス転移温度を有するポリマー
物質を含む水性ラテックスの存在下でのポリウレタンフォームの調製を開示して
おり、50℃未満のガラス転移温度を有する物質の使用は所望の物性を改良するこ
とが報告されていない;ベルギー特許第836,259号…ポリウレタンフォームの調製
時に、高いガラス転移温度の、ポリブタジエン上にグラフト化した網状のスチレ
ン-アクリロニトリルコポリマーを充填剤として使用することを開示している;お
よび米国特許第3,699,340号…充填剤として、50℃を越えるガラス転移温度を有
することが報告されている粒状ポリエチレンの存在下で、ポリウレタンフォーム
を調製することが開示されている;を含めた文献に記載されている。
ポリウレタンフォームの調製における充填剤の広く見える知識およびその使用
にも係わらず、ポリウレタンフォームの一般的なコンフォート性（comfort prop
erties）を改良し、そして商業的有用性を向上させる必要性が依然として存在す
る。特に、より良好なコンフォート性を維持しまたは付与しながらポリウレタン
フォームのSAGファクターまたは耐力性を向上させることが望まれている。「コ
ンフォート性」とは、フォームが、柔軟な感触を有し且つその耐力表面上に置か
れた物体の形状または形態に容易に順応することができることと理解される。
SAGファクターは65%撓みで観測される圧縮荷重撓み（CLD）または押込荷重値
（ILD）の25%撓みで観測される圧縮荷重撓み（CLD）または押込荷重値（ILD）に
対する比であると一般に理解される。軟質ポリウレタンフォームは、通常、1.5
〜2.5のSAGファクターを示し、そしてSAGファクターが大きいほど、強い支持力
を付与するポリウレタンフォームであると一般に考えられる。上記の充填剤の使
用はフォームのSAGファクターを限界レベルまで向上させることができるが、同
時に、不利なことに、フォームの全体のコンフォート
性を悪化させるようにその硬度を増加させる。従って、向上したSAGファクター
を有するフォームを提供し、且つ、維持されたまたは改良された「コンフォート
性」を有するフォームを提供する発泡方法を開発することが望ましいであろう。
驚くべきことに、今回、0℃未満のガラス転移温度を有する粒状有機固体の使
用により、このようなポリウレタンフォームが得られることが判った。
第一の態様において、本発明は、水および0℃未満のガラス転移温度を有する
粒状有機ポリマーの存在下で、有機ポリイソシアネートとポリアールとを反応さ
せることにより得られるポリウレタンフォームであって、但し、ポリイソシアネ
ートがトルエンジイソシアネートであるときには、ポリアールはポリエーテルポ
リオールであって、このポリエーテルポリオールが3000を越える分子量を有し、
ここで、フォームが
a）65%の圧縮率での圧縮荷重撓みの25%圧縮率での圧縮荷重撓みに対する比であ
るSAGファクターが少なくとも2.8であり、
b）5%圧縮率での圧縮荷重撓み/5の40%圧縮率での圧縮荷重撓み/40に対する比で
あるコンフォート性が2.5以下であることを示すことを特徴とするポリウレタン
フォームである。
第二の態様において、本発明は、水および粒状有機ポリマーの存在下で有機ポ
リイソシアネートとポリアールとを反応させることによるポリウレタンフォーム
を製造する方法であって、
a）ポリイソシアネートとポリアールの合計の重量を基準に1〜20重量%で存在す
る粒状有機ポリマーが0℃未満のガラス転移温度を有し、
b）ポリイソシアネートが50〜125のイソシアネート反応指数を提供するような量
で存在し、そして、
c）ポリイソシアネートがトルエンジイソシアネートであるときには、ポリアー
ルはポリエーテルポリオールであってこのポリエーテルポリオールが3000を越え
る分子量を有する、方法である。
第三の態様において、本発明は成分として有機ポリイソシアネートおよびポリ
アール組成物を有する2成分ポリウレタンフォーム生成系であり、
a）ポリイソシアネートはトルエンジイソシアネート、ウレタン-変性トルエンジ
イソイソシアネート、メチレンジフェニルイソシアネート、ウレタン-変性メチ
レンジフェニルイソシアネート、カルボジイミド-変性メチレンジフェニルイソ
シアネートまたはそれらの混合物であり、
b）ポリアール組成物は
（i）1000〜12000の分子量を有するポリエーテルポリオールまたはポリエステル
ポリオールであり、但し、ポリイソシアネートがトルエンジイソシアネートであ
るときには、ポリアールはポリエーテルポリオールであり、このポリエーテルポ
リオールが3000を越える分子量を有する、
（ii）（a）および（b）の合計重量を基準に1〜20重量%の、0℃未満のガラス転
移温度を有する粒状有機ポリマー、および、
（iii）（b）の合計重量基準で100部当たりに1〜10部の水、を含むことを特徴と
する2成分ポリウレタンフォーム生成系である。
驚くべきことに、このような粒状有機ポリマーをポリウレタンフォーム中に取
り入れることにより、前記粒状有機ポリマーの非存在下で調製した同様のポリウ
レタンフォームと比較して、改良されたコンフォート性とともに向上したSAGフ
ァクターが得られることが判った。本発明のフォームは、軟質ポリウレタンフォ
ームであると
きに、アップホルステリーおよびクッション、例えば、ベッドを含めた多くの用
途分野に適切である。
図１は軟質ポリウレタンフォームの典型的な応力歪み曲線の一般的な例を示す
。示したセグメント「勾配5」および「勾配40」の比は本発明のフォームの特徴
である「コンフォート性」を決定する。
本発明によると、ポリウレタンフォーム、特に軟質フォームは反応条件下でポ
リイソシアネートとポリアールを発泡剤および特定の粒状有機ポリマー（時々、
以下で「POP」を呼ぶ）の存在下で接触させることにより調製される。
「POP」は0℃未満のガラス転移温度を有し、好ましくは、-25℃未満、そして
より好ましくは-45℃未満、そして有利には少なくとも-100℃、そして好ましく
は少なくとも-75℃のガラス転移温度を有する。ポリウレタンフォームのポリマ
ーマトリックス中の「POP」の分散を促進するために、粒子の平均の径は有利に
は0.5μm未満、好ましくは0.085〜0.4μm、そしてより好ましくは0.1〜0.3μmで
ある。適切な「POP」物質は天然ゴム、イソプレン、ネオプレン、ポリブタジエ
ン、ブタジエン-スチレンコポリマーおよびブタジエンとアクリロニトリル、メ
タクリロニトリルまたはアクリル酸若しくはメタクリル酸のエステルまたはビニ
ルピリジンとのコポリマーを含む。好ましい「POP」物質は天然ゴム、ビニルピ
リジン/ブタジエン、ポリブタジエンおよび特にスチレン/ブタジエンポリマーで
ある。このような物質は、必要なガラス転移温度を示すためには、有利には架橋
を実質的に含まない線状ポリマーである。「実質的に含まない」とは架橋度が4%
未満であり、好ましくは2%未満であるポリマーであると理解される。所望のガラ
ス転移温度を付与するためには、スチレン含有ポリマーの場合、スチレンモノマ
ー含有量を制限することが有利である。従って、スチレン含有率
は有利には、ポリマーの総重量基準で5〜60重量%であり、そして好ましくは20〜
50重量%であり、ポリマーの残部が特にブタジエンを含む存在している他のモノ
マーからなることが好ましい。同一の理由で、スチレンモノマーが「ランダムに
」分布しているスチレン含有ポリマーは「ブロック」ポリマーよりも特に好まし
い。本発明における使用に適切なスチレン/ブタジエンラテックスを調製する手
順は当業者によく知られており、そして、例えば、米国特許第3,563,946号のよ
うな公開公報に掲載されている。
「POP」は得られるフォームのSAG性能の所望の向上を得るために充分な量で存
在する。通常に、このような量は、存在するポリイソシアネートおよびポリアー
ルの合計の重量を基準に1〜20重量%、好ましくは1〜10重量%、そしてより好まし
くは3〜10重量%、そして最も好ましくは3〜8重量%である。一般に、このような
「POP」は、発泡プロセスで、「POP」が不連続相である分散体またはラテックス
として導入されてよい。分散体の連続相はポリアールまたはポリイソシアネート
であってよいが、有利には水である。連続相がポリアールまたはポリイソシアネ
ートであるとき、適切且つ好ましい物質は下記に記載の通りである。通常、この
ようなラテックスはその総重量を基準に20〜80重量%、好ましくは30重量%から、
より好ましくは40重量%から、そして好ましくは75重量%まで、より好ましくは70
重量%までのPOP含有率を有するであろう。本発明の特に好ましい態様において、
「POP」は既に述べたようにスチレン/ブタジエンポリマーであり、そしてそれは
発泡プロセス中に水性ラテックスの状態で導入される。
市販の適切な水性のスチレン/ブタジエンラテックスの例はGoodyearからLPF 6
733A（35%スチレン/65%ブタジエンを含むと理解される）、LPF 6758A（29%スチ
レン/71%ブタジエン）、およびPLIOLITE
5356（25%スチレン/75%ブタジエン）として指定される製品;INTEX 2003（35%ス
チレン/65%ブタジエン）およびINTEX 132（24%スチレン/76%ブタジエン）として
指定される製品を含むEnichemから市販の製品を含む。通常には、このような市
販品は50〜75重量%の固体含有率を有し、0.14〜0.3ミクロンの粒径を有し、そし
て-75〜-45℃のガラス転移温度を有することが観測される。
ポリウレタンフォームを調製するために使用されるポリアールは、有利にはイ
ソシアネート基と反応することができる２個以上の活性水素原子を有する１種以
上の物質を含む。このような物質はアミン、アミン末端ポリオキシアルキレン、
アルコール、特にポリエステルおよびより特にポリエーテルポリオールを含む。
顕著に適切なポリエステルポリオールおよびポリエーテルポリオールは1000〜12
000、好ましくは3000から、より好ましくは4000から、そして好ましくは10000ま
での分子量を有するものを含む。ポリウレタンフォームがトルエンジイソシアネ
ートであるポリイソシアネートから調製されるならば、ポリアールは、3000以上
、好ましくは3300以上の分子量、そしてより好ましくは4000以上の分子量を有す
るポリエーテルポリオールである。有利には、このようなポリオールは１分子当
たり1.7〜4個、そして好ましくは２〜３個のヒドロキシル基を有する。ポリエー
テルポリオールはポリオキシプロピレンまたはポリ（オキシプロピレン-オキシ
エチレン）ポリオール或いはそれらの組み合わせであってよい。ポリ（オキシプ
ロピレン-オキシエチレン）ポリオールはポリオキシプロピレンポリオールでキ
ャッピングされたオキシエチレン、および、エチレンおよびプロピレンオキシド
と活性水素含有開始剤とを反応させることにより得られた他のランダムまたはブ
ロック付加物を含む。適切なポリエーテルポリオールの例はThe Dow Chemical C
ompanyからVORANOLの商標で市販さ
れているもの、例えば、VORANOL 4711、VORANOL 6001、VORANOL 3322およびVORA
NOL 1421を含む。0℃を越えるガラス転移温度、好ましくは少なくとも25℃のガ
ラス転移温度を有する粒状有機ポリマーを分散しているポリエーテルポリオール
も存在するであろう。このような有機ポリマーを含有する適切なポリオールはス
チレン/アクリロニトリル（SAN）、ポリ尿素（PHD）およびポリイソシアネート-
ポリアミン（PIPA）タイプのポリマーポリオールを含む。適切な市販のSANポリ
マーポリオールの例はThe Dow Chemical Companyから市販されているものを含み
、そしてVORANOL CP-8020、VORANOL CP-8010、VORANOL CP-8030として指定され
る製品、および、指定コードHN200〜HN206との組み合わせでVORALUXとして指定
される製品を含む。本発明の方法で使用されるときに、0℃を越えるガラス転移
温度を有する粒状有機ポリマーを分散しているポリオールは、存在しているポリ
イソシアネートおよびポリアールの合計重量を基準に1〜20重量%、好ましくは1
〜10重量%の前記粒状有機ポリマーを提供するような量で存在する。このような
第二の粒状有機ポリマーは存在している「POP」に加えられる。更に、上記のポ
リアールには、N-H含有物質およびモノアルコールが存在してよく、ポリウレタ
ンフォームを調製するためのその使用は米国特許第4,981,880号;第4,950,694号
および第4,950,695号に開示されている。
発泡剤は有利にはポリアールの合計で100重量部当たりに1〜10部、好ましくは
2.5〜8部、そしてより好ましくは3.5〜6.5部の量の水を含む。物理発泡剤は必要
に応じて存在してよい。このような物理発泡剤はフルオロカーボンおよびクロロ
フルオロカーボン、例えば、ジクロロトリフルオロエタン（R-123）、ジクロロ
フルオロエタン（R-141a）、クロロジフルオロエタン（R-142b）、テトラフルオ
ロエタン（R-134a）およびクロロジフルオロメタン（R-22）;炭化水素
、例えば、ブタン、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサンおよびシクロヘキサン
;および同伴ガス、例えば、空気、アルゴン、窒素および二酸化炭素を含む。本
発明の特に好ましい態様において、発泡剤は本質的に水からなる。通常には、発
泡剤は、10〜250kg/m3、好ましくは15kg/m3から、より好ましくは20kg/m3から、
そして最も好ましくは25kg/m3から、そして好ましくは100kg/m3まで、より好ま
しくは80kg/m3の密度を有するポリウレタンフォームを生じるような量で存在す
る。
フォームを調製するために使用されるポリイソシアネートは、脂肪族ポリイソ
シアネートであるか、または好ましくは芳香族ポリイソシアネートであることが
でき、それは少なくとも1.8個、そして好ましくは1.9個〜2.4個のイソシアネー
ト基を１分子当たりに有する。適切な芳香族ポリイソシアネートは、メチレンジ
フェニルイソシアネート、ウレタン-変性メチレンジフェニルイソシアネート、
カルボジイミド-変性メチレンジフェニルイソシアネート、トルエンジイソシア
ネート、ウレタン-変性トルエンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニル
ポリイソシアネートまたはそれらの少なくとも２種の混合物を含む。メチレンジ
フェニルイソシアネート（MDI）は4,4'-、2,4'-異性体およびそれらの混合物を
含む。好ましいポリイソシアネートはメチレンジフェニルイソシアネートおよび
特に米国特許第5,114,989号に記載されているようなウレタン-変性メチレンジフ
ェニルイソシアネート組成物である。米国特許第5,114,989号は、少なくとも40
重量%の4,4'-MDIを含むポリイソシアネートと、平均で2〜4の官能価、2200〜350
0のヒドロキシル当量および40〜68重量%のオキシエチレン含有率を有するポリオ
キシアルキレンポリオールとを反応させることにより調製されたイソシアネート
末端プレポリマーを含むポリイソシアネート組成物を開示
している。得られるフォームのSAGファクターの性能のためには、合計ポリイソ
シアネートの少なくとも2重量%から、好ましくは少なくとも8重量%から、より好
ましくは少なくとも15重量%から、そして最も好ましくは少なくとも20重量%から
、50重量%までの量で、2,4'-メチレンジフェニルイソシアネート、2,4'-MDIのウ
レタン-変性若しくはカルボジイミド-変性付加物を含むポリイソシアネート混合
物を使用することが有利である。存在するポリイソシアネートの合計量は、通常
には、50〜125、好ましくは60から、より好ましくは70から、そして好ましくは1
05まで、より好ましくは95までのイソシアネート反応指数を提供するような量で
ある。イソシアネート反応指数100とは、例えば、ポリアールおよび水のイソシ
アネート反応性水素原子1個当たりに1個のイソシアネート基が存在していること
に相当する。
更に、上記の成分に加えて、他の物質は必要に応じて発泡プロセスにおいて存
在し、前記物質はウレタン促進触媒、気泡安定剤および難燃剤を含む。気泡安定
剤は珪素界面活性剤を含み、例えば、シロキサン-オキシアルキレンコポリマー
、例えば、Th GoldschmidtからB-4113およびB-4690を含めてTEGOSTABの商標で販
売されている製品、およびDC 5258で指定された製品を含めてDow Corningから販
売されている製品を含む。ウレタン基の生成を促進するために使用されることが
できる適切な触媒は、第三級アミンおよび有機金属化合物、特に錫化合物を含む
。第三級アミン化合物の例は、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン、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、ビス（ジメチルアミノエチ
ル）エーテルおよび1,4-ジアゾビシクロ［2,2,2］オクタンを含み、錫化合物の
例はオクタン酸第一錫およびジブチル錫ジラウレートを含む。触媒としてアミン
および／または錫化合物の組み合わせは有利になるで
あろう。ポリウレタンフォームにある程度の難燃性を付与することが望まれると
きには、アンチモン-、燐-または窒素含有物質、例えば、メラミン、トリス（ク
ロロエチル）ホスホネートまたは好ましくはハロゲンを含まない燐化合物、例え
ば、トリエチルホスフェートが存在することができる。
本発明に係るポリウレタンフォームを調製するときに、ポリイソイシアネート
は、発泡剤および「POP」の存在下で、反応条件下で、ポリアールと接触される
。有利には、ポリアール、発泡剤および「POP」はポリイソシアネートとの反応
前に予備混合されていてよい。軟質フォームの適切な製造手順は、有利に存在し
うる任意成分としての添加剤の更なる説明を含めて、例えば、Gunter Oertelに
よる“Polyurethanes Handbook”，Hanser Publishers，Munich，ISBN 0-02-948
920-2（1985）;W．Gumらによる“Reaction Polymers”，Hanser Publishers，Mu
nich，ISBN 3-446-15690-9（1992）;および米国特許第3,874,988号に記載されて
いる通りである。
上記で議論した密度を有することに加えて、ポリウレタンフォームは、有利に
は、65%および25%圧縮率で観測される圧縮荷重撓み（CLD）に関して、CLD（65%
）:CLD（25%）の比（即ち、以下SAGファクターと呼ぶ）が少なくとも2.8:1であ
り、好ましくは少なくとも3:1であり、より好ましくは少なくとも3.5:1であり、
そして最も好ましくは4:1〜9:1であるような65%および25%圧縮率で観測される圧
縮荷重撓み（CLD）を有する。本発明のフォームは、更に有利には2.5以下、好ま
しくは2以下、より好ましくは1.5以下、そして最も好ましくは１以下の「コンフ
ォート性」を示す。「コンフォート性」が低いほど、望ましい快適な感触を有す
ると考えられるフォームであることを示す。本発明の特に好ましい態様において
、有利には、MDI-ベースのフォームは、0.5〜2の「コンフォート性」と
4.7〜9のSAGファクターを示し、そして有利には、TDI-ベースのフォームは0.5〜
2の「コンフォート性」と2.8〜9のSAGファクターを示す。本発明の目的で、「コ
ンフォート性」という用語は、図１を参照して、勾配５/勾配40の比と規定され
る。
ここで、
勾配5=5%撓みでの荷重（kPa）/5であり、そして
勾配40=40%撓みでの荷重（kPa）/40である。
本発明は次の実施例により例示され、ここで、特に指示がないかぎり、全ての
部および百分率は重量基準である。得られたフォームの性質は次の試験手順によ
り観測されもたのが報告される：引張強さおよび伸び率-DIN 53571;圧縮荷重撓
み（CLD）-DIN 53577;押込荷重値（IDL）-DIN 53576;レジリエンス-ASTM 3574-8
6。
ポリウレタンフォームを調製するために、実施例中、次に示した物質を使用す
る。
ポリオールA-VORANOL CP6001、6000の分子量のグリセリン開始ポリオキシプロピ
レン-オキシエチレンポリエーテルポリオール
ポリオールB-VORANOL CP1421、5000の分子量のグリセリン開始ポリオキシプロピ
レン-オキシエチレンポリエーテルポリオール
ポリオールC-VORANOL CP3322、3000の分子量のグリセリン開始ポリオキシプロピ
レン-オキシエチレンポリエーテルポリオール
ポリオールD-VORAX HN204、15重量%の粒状のスチレン/アクリロニトリルポリマ
ー（Tg;+110℃〜120℃）を分散して含む4800の分子量のグリセリン開始ポリオキ
シプロピレン-オキシエチレンポリエーテルポリオール
触媒-3:1の重量比の、Air Productsから入手可能な工業所有権が付与されたアミ
ン触媒DABCO 33LVおよびUnion Carbide Corporationから入手可能な工業所有権
が付与されたアミン触媒NIAX Al、
界面活性剤-DC 5258、Dow Corningから入手可能な珪素ベースの界面活性剤、
MDI（70:30）-70:30の重量比の4,4'-メチレンジフェニルイソシアネートおよび2
,4'-メチレンジフェニルイソシアネート、
TDI-80:20の重量比の2,4-トルエンジイソシアネートおよび2,6-トルエンジイソ
シアネート、
プレポリマーA-米国特許第5,114,989号に開示のように得られる29重量%のNCO含
有率を有するウレタン-変性MDI組成物、
下記に記載の通りの水性ラテックス。
例１
表１に示した配合表により、反応体を20℃で10分間、3000rpmで均質混合し、
そして得られた混合物をボックスに注ぐハンドミックス手順により軟質ポリウレ
タンフォームを調製する。水性ラテックスが存在しない比較例では、同量の水を
別個に導入する。観測された得られた自由発泡フォームの性質を表１に示す。
表１に報告した性質は、低いガラス転移温度を有する粒状有機ポリマーを含む
フォームのSAGファクターおよび「コンフォート性」の利益を明らかに示す。SAG
ファクター性能の向上は、前記粒状有機ポリマーなしで調製された同様のフォー
ムのSAGファクターと比較して、通常には少なくとも25%であり、そして頻繁には
40%以上である。示した例は、また、トルエンジイソシアネート（TDI）を使用す
るよりもメチレンジフェニルイソシアネート（MDI）を使用するほうが有利であ
ることも示す。更に、フォーム1から6までを参照して、より高い2,4'-MDI異性体
含有率のメチレンジフェニルイソシアネートを使用することが望ましいことも示
す。TDIベースのフォーム7は比較のフォームG、HおよびJと比較したときに、高
分子量のポリエーテルポリオールとの組み合わせで粒状ポリマーを使用すること
が望ましいことを示す。例２
様々な粒状有機ポリマーの存在下で、様々なイソシアネート指数でプレポリマ
ーＡと下記イソシアネート組成物とを反応させることにより、実験室用ディスペ
ンシングユニットを使用してポリウレタンフォーム8〜22を調製する。前記イソ
シアネート組成物は
100部のVORANOL CP 6001
3.0部のジエタノールアミン、水中で90重量%、
0.8部の界面活性剤、DC5258
0.15部のDABCO 33LV
0.05部のNIAX、
一定の反応性を示すように変えたオクタン酸第一錫、
を含む。
各場合においてイソシアネート反応性組成物は合計で3.5部の水を含む。ラテ
ックスの状態での粒状有機ポリマーの存在下でフォームが調製されるときには、
加えられるラテックスの量はこの水の量を提供するような量である。表２は観測
された得られた自由発泡フォームの反応指数および物性を示す。異なった指数の
異なったラテックスはある範囲のSAGファクターおよびコンフォート性を有する
フォームを提供した。与えられたラテックスでの最適のSAGファクターおよびコ
ンフォート性はルーチンの検査およびイソシアネート指数の変化により決められ
る。
本発明のポリウレタンフォームにより示されるSAGファクターおよびコンフォ
ート性の大きさは、スチレン/ブタジエンラテックスから調製した70kg/m3の通常
のポリオレフィンフォームのSAGファクターおよびコンフォート性と比較したと
きに、よりよく評価されうる。この場合、このようなポリオレフィンフォームは
4.1のSAGファクター;1.6のコンフォートファクター;および58%のレジリエンスを
示す。例３
ポリウレタンフォーム23〜28および比較例Kは、23℃の成分温度および25kg/m3
のポリオールスループットで運転しているHennecke UBT高圧フォームディスペン
サーユニットを使用して調製される。
フォーム23〜26および比較例KはプレポリマーAと表３に示したポリオール組成
物を105のイソシアネート指数で反応させることにより得られ、フォーム27はTDI
80/20と示した組成物とを反応させ
ることにより同様に得られる。得られたフォームの物性の幾つかを表３に報告す
る。フォーム25〜27はPOPに加えてスチレン/アクリロニトリルポリマーを含む軟
質ポリウレタンを示す。フォーム28は95のイソシアネート指数で、ラテックスJ
の存在下で、プレポリマーAと表3に示したポリオール組成物とを反応させること
により得られる。ラテックスJの「POP」は-15℃のガラス転移温度を有し、そし
て、2%架橋度を有するランダム分布の40%スチレンおよび60%ブタジエンモノマー
を含むと理解される。ラテックスJの使用は、得られるフォームのSAGおよびコン
フォート性に有利ではあるが、より低いガラス転移温度を有する他のラテックス
と同一の程度には向上しない。
燃焼性が改質したフォーム物性が望まれるときには、例えば、粒状のメラミン
または塩素化ゴムを入れることにより、このことが達成されることが期待される
。
【手続補正書】特許法第１８４条の８
【提出日】１９９５年３月２日
【補正内容】
１）明細書
国際出願明細書第１頁（明細書翻訳文第１頁第１２行〜第２頁第９行「ポリウレ
タンフォームの…記載されている。」）
ポリウレタンフォームの耐力特性およびレジリエンスは充填剤の使用により向
上しうることが知られている。軟質ポリウレタンフォームの耐力特性を高めるた
めに、珪酸アルミニウム、炭酸カルシウム、カオリン、シリカおよびカーボンブ
ラックのような無機充填剤を使用することは米国特許第3,441,523号;第3,598,77
2号および第4,278,770号に記載されている。ポリウレタンフォームを調製すると
きに、スチレン−アクリロニトリル（ＳＡＮ）、ポリ尿素付加物（ＰＨＤ）およ
びポリイソシアネート−ポリアミン（ＰＩＰＡ）製品を含めた有機充填剤を使用
することは米国特許第4,374,209号、第3,325,421号、第4,042,537号、第4,093,5
67号、第4,093,567号、第3,385,351号、第3,304,273号、第3,523,093号および第
3,110,695号に記載されている。別の有機充填剤の使用は、米国特許第3,755,211
号…50℃を越えるガラス転移温度を有するポリマー物質を含む水性ラテックスの
存在下でのポリウレタンフォームの調製を開示しており、50℃未満のガラス転移
温度を有する物質の使用は所望の物性を改良することが報告されていない；ベル
ギー特許第836,259号…ポリウレタンフォームの調製時に、高いガラス転移温度
の、ポリブタジエン上にグラフト化した網状のスチレン-アクリロニトリルコポ
リマーを充填剤として使用することを開示している;および米国特許第3,699,340
号…充填剤として、50℃を越えるガラス転移温度を有することが報告されている
粒状ポリエチレンの存在下で、ポリウレタンフォームを調製することが開示され
ている;を含めた文献に記載されている。欧州特許出願公開第EP-A-65,872
号は発泡したポリマーマトリックスの特定の直径に対して制御された粒径で選択
される通常には100〜1000μmの接合変性粒子を含む軟質ポリウレタンフォームを
開示している。米国特許第2,993,013号は、高分子量多価ヒドロキシル化合物と
モル過剰のポリイソシアネートとを反応させ、イソシアネート末端ポリマーを提
供し、そして、次に、このポリマーを水性ラテックス中に存在する水と反応させ
ることによりポリ尿素-ポリウレタンフォームを提供することにより調製された
気泡製品を開示している。
国際出願明細書第２頁（明細書翻訳文第３頁第７行〜第４頁第２０行「第一の態
様において、…２成分ポリウレタンフォーム生成系である。」）
第一の態様において、本発明は、水および粒状有機ポリマーの存在下で、有機
ポリイソシアネートとポリアールとを反応させることにより得られるポリウレタ
ンフォームであって、ここで、
i）前記粒状有機ポリマーは0℃未満のガラス転移温度を有し、且つ、0.5μm未満
の粒径を有し、
ii）メチレンジフェニルイソシアネート、ウレタン-変性メチレンジフェニルイ
ソシアネート、カルボジイミド-変性メチレンジフェニルイソシアネート、トル
エンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートまたはそ
の少なくとも２種の混合物であるポリイソシアネートが、ポリアールおよび水に
対して、50〜125のイソシアネート反応指数を提供するような量で存在し、
iii）ポリイソシアネートがトルエンジイソシアネートであるときには、ポリア
ールはポリエーテルポリオールであって、このポリエーテルポリオールが3000を
越える分子量を有し、ここで、
a）粒状ポリマーはポリイソシアネートおよびポリアールの合計重量を基準とし
て3〜20重量%の量で存在し;そしてフォームが、
b）65%の圧縮率での圧縮荷重撓みの25%圧縮率での圧縮荷重撓みに対する比であ
るSAGファクターが少なくとも2.8であり、
c）5%圧縮率での圧縮荷重撓み/5の40%圧縮率での圧縮荷重撓み/40に対する比で
あるコンフォート性が2.5以下であることを示すことを特徴とするポリウレタン
フォームである。
第二の態様において、本発明は、水および粒状有機ポリマーの存在下で有機ポ
リイソシアネートとポリアールとを反応させることに
より、少なくとも2.8のSAGファクターおよび2.5以下のコンフォート性を示す、
ポリウレタンフォームを製造する方法であって、
a）ポリイソシアネートとポリアールの合計重量を基準に3〜20重量%で存在する
粒状有機ポリマーが0℃未満のガラス転移温度を有し、且つ、0.5μmの粒径を有
し、
b）メチレンジフェニルイソシアネート、ウレタン-変性メチレンジフェニルイソ
シアネート、カルボジイミド-変性メチレンジフェニルイソシアネート、トルエ
ンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートまたはその
少なくとも２種の混合物であるポリイソシアネートが、ポリアールおよび水に対
して、50〜125のイソシアネート反応指数を提供するような量で存在し、
c）ポリイソシアネートがトルエンジイソシアネートであるときには、ポリアー
ルはポリエーテルポリオールであって、このポリエーテルポリオールが3000を越
える分子量を有する。
第三の態様において、本発明は成分として有機ポリイソシアネートおよびポリ
アール組成物を有する２成分ポリウレタンフォーム生成系であり、
a）ポリイソシアネートはトルエンジイソシアネート、メチレンジフェニルイソ
シアネート、ウレタン-変性メチレンジフェニルイソシアネート、カルボジイミ
ド-変性メチレンジフェニルイソシアネートまたはその少なくとも２種の混合物
であり、そして、
b）ポリアール組成物は
（i）1000〜12000の分子量を有するポリエーテルポリオールまたはポリエステル
ポリオールであり、但し、ポリイソシアネートがトルエンジイソシアネートであ
るときには、ポリアールはポリエーテルポリオールであり、このポリエーテルポ
リオールが3000を越える分子量を有する、
（ii）（a）および（b）の合計重量を基準に3〜20重量%の、0℃未満のガラス転
移温度を有する粒状有機ポリマー、および、
（iii）（b）の合計重量基準で100部当たりに1〜10部の水、
を含むことを特徴とする２成分ポリウレタンフォーム生成系である。
２）請求の範囲（請求の範囲翻訳文第２０頁〜第２３頁）
請求の範囲
１．水および粒状有機ポリマーの存在下で、有機ポリイソシアネートと1000〜
12000の分子量のポリアールとを反応させることにより得られるポリウレタンフ
ォームであって、ここで、
i）前記粒状有機ポリマーは0℃未満のガラス転移温度を有し、且つ、0.5μm未満
の粒径を有し、
ii）メチレンジフェニルイソシアネート、ウレタン-変性メチレンジフェニルイ
ソシアネート、カルボジイミド-変性メチレンジフェニルイソシアネート、トル
エンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートまたはそ
の少なくとも2種の混合物である前記ポリイソシアネートが、前記ポリアールお
よび水に対して、50〜125のイソシアネート反応指数を提供するような量で存在
し、
iii）ポリイソシアネートがトルエンジイソシアネートであるときには、ポリア
ールはポリエーテルポリオールであって、このポリエーテルポリオールが3000を
越える分子量を有し、ここで、
a）前記粒状ポリマーは前記ポリイソシアネートおよびポリアールの合計重量を
基準として3〜20重量%の量で存在し;そしてフォームが、
b）65%の圧縮率での圧縮荷重撓みの25%圧縮率での圧縮荷重撓みに対する比であ
るSAGファクターが少なくとも2.8であり、
c）5%圧縮率での圧縮荷重撓み/5の40%圧縮率での圧縮荷重撓み/40に対する比で
あるコンフォート性が2.5以下であることを示すことを特徴とするポリウレタン
フォーム。
２．前記ポリイソシアネートがメチレンジフェニルイソシアネート若しくはウ
レタン-変性メチレンジフェニルイソアシネート若しくはカルボジイミド-変性メ
チレンジフェニルイソアシネート、またはそれらの混合物を含み、且つ、前記フ
ォームが4.7〜9のSAGファクターおよび0.5〜2のコンフォート性を示す請求の範
囲１記載のポリウレタンフォーム。
３．前記ポリイソシアネートがトルエンジイソシアネートを含み、且つ、フォ
ームが2.8〜9のSAGファクターおよび0.5〜2のコンフォート性を示す請求の範囲
１記載のポリウレタンフォーム。
４．水および粒状有機ポリマーの存在下で有機ポリイソシアネートと1000〜12
000の分子量のポリアールとを反応させることによりポリウレタンフォームを製
造する方法であって、
a）前記ポリイソシアネートと前記ポリアールの合計重量を基準に3〜20重量%で
存在する前記粒状有機ポリマーが0℃未満のガラス転移温度を有し、且つ、0.5μ
m未満の粒径を有し、
b）メチレンジフェニルイソシアネート、ウレタン-変性メチレンジフェニルイソ
シアネート、カルボジイミド-変性メチレンジフェニルイソシアネート、トルエ
ンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートまたはその
少なくとも2種の混合物である前記ポリイソシアネートが、ポリアールおよび水
に対して、50〜125のイソシアネート反応指数を提供するような量で存在し、
c）ポリイソシアネートがトルエンジイソシアネートであるときには、ポリアー
ルはポリエーテルポリオールであって、このポリエーテルポリオールが3000を越
える分子量を有する、
ポリウレタンフォームを製造する方法。
５．成分として有機ポリイソシアネートおよびポリアール組成物を有する2成
分ポリウレタンフォーム生成系であり、
a）前記ポリイソシアネートはトルエンジイソシアネート、メチレンジフェニル
イソシアネート、ウレタン-変性メチレンジフェニルイソシアネート、カルボジ
イミド-変性メチレンジフェニルイソシアネートまたはその少なくとも２種の混
合物であり、
b）前記ポリアール組成物は
（i）1000〜12000の分子量を有するポリエーテルポリオールまたはポリエステル
ポリオールであり、但し、ポリイソシアネートがトルエンジイソシアネートであ
るときには、ポリアールはポリエーテルポリオールであり、このポリエーテルポ
リオールが3000を越える分子量を有する、
（ii）（a）および（b）の合計重量を基準に3〜20重量%の、0℃未満のガラス転
移温度および0.5μmの粒径を有する粒状有機ポリマー、および、
（iii）（b）の合計重量基準で100部当たりに1〜10部の水、
を含むことを特徴とする２成分ポリウレタンフォーム生成系。
６．前記粒状有機ポリマーがスチレン/ブタジエン、ビニルピリジン/ブタジエ
ン、ポリブタジエン、アクリロニトリル/ブタジエン、イソプレン、ネオプレン
または天然ゴムである請求の範囲１〜５の発明。
７．前記粒状有機ポリマーが-75℃〜-25℃のガラス転移温度を有し、且つ、20
〜50重量%のスチレンおよび80〜50重量%のブタジエンを含むスチレン/ブタジエ
ンポリマーである請求の範囲１〜５記載の発明。
８．前記粒状有機ポリマーが、水性分散体の総重量基準で20〜80重量%の粒状
有機ポリマーを含む水性分散体として導入される請求の範囲４記載のフォーム。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ
Ｃ０８Ｇ 101:00）
Ｃ０８Ｌ 75:04