JP2019523790A - コーティングを有する粘弾性ポリウレタンフォーム - Google Patents

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Abstract

コーティングされた粘弾性ポリウレタンフォームは、コーティングを上に有する粘弾性ポリウレタンフォームであって、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４に従って測定した場合に２０％以下の弾力性を有する、粘弾性ポリウレタンフォームと、粘弾性ポリウレタンフォーム上のおよびその内部に埋め込まれたコーティング材料であって、水性ポリマーエマルジョンおよびカプセル化相変化材料を含む、コーティング材料と、を含む。【選択図】なし

Description

実施形態は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物を使用して調製された粘弾性ポリウレタンフォームおよびこのような粘弾性ポリウレタンフォームを製造する方法に関する。
軟質粘弾性ポリウレタンフォーム（緩徐回復フォーム、記憶性フォーム、および高減衰フォームとしても知られる）は、圧縮からの相対的に緩徐で緩やかな回復によって特徴付けられ、粘弾性フォームは、相対的により低い弾力性を有してもよい。粘弾性フォームの例示的な用途は、形状一致、エネルギー減弱化、および／または音減衰などのフォームの特徴を利用する。例えば、粘弾性ポリウレタンフォームは、コンフォート用途（寝具および枕など）、衝撃吸収用途（運動パッドおよびヘルメットなど）、防音用途（自動車内装など）、騒音および／または振動減衰用途（耳栓、自動車パネルなど）、およびフィルター用途（真空エアフィルター、雨どい／雨受けを植物葉および融雪などの漂積物から保護するための雨どいガードなど）において使用されてもよい。
粘弾性フォームなどのフォームに対するコーティングは、部分的に、人体から環境への熱および／または水分の移動が不十分なことにより生じ得る温かい睡眠（「睡眠暑い」または「暑い睡眠」とも呼ばれる）に関連する問題を最小化、軽減、および／または回避するために提案される。例えば、暖かい睡眠は、部分的に、人体の上にある毛布および／または人体の下にあるマットレスにより生じ得る。例えば、フォーム自体（フォームは大部分が空気であり得る）と比較して、ゲル層が提供し得る、より大きい固体質量および接触面積（「ヒートシンク効果」）のために、ポリウレタン系フォーム枕上にコーティングまたはラミネートされる（成形中または製造後の段階のいずれかで）固体ポリマーゲル層が提案されてきた。固体ポリマーゲルの非通気性は、人間の頭部が通常は睡眠中に毛布で覆われず、人間の頭部が室内空気にさらされていて十分な冷却のために、枕では問題として見られない。しかしながら、使用中に毛布が人体を覆うマットレス材料では、固体ポリマーゲルの非通気性が、「ヒートシンク効果」によって克服されない不利益（例えば、暖かい睡眠、不快をもたらす人体近くの水分レベルの上昇）をもたらすと考えられる。そのため、異なる解決策が求められる。
実施形態は、コーティングを上に有する粘弾性ポリウレタンフォームであって、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４に従って測定した場合に２０％以下の弾力性を有する、粘弾性ポリウレタンフォームと、粘弾性ポリウレタンフォーム上のおよびその内部に埋め込まれたコーティング材料であって、水性ポリマーエマルジョンおよびカプセル化相変化材料を含む、コーティング材料と、を含む、コーティングされた粘弾性ポリウレタンフォームを提供することによって実現されてもよい。
あらかじめ形成された水性ポリマー分散物を調製するために使用される溶融押出装置の例示的な概略図を示す図である。 実施例１９および実施例２０ならびに比較例Ｅのコーティングされた試料を示す図である。
フォームは、フォームの上側面などから、フォーム上に塗布されたコーティング材料で充填されてもよい。フォームと共にあるコーティング材料は、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４試験Ｇ（気流試験）によって測定した場合に、高度の通気性を依然として維持し得る。コーティング材料は、相変化材料を含んでもよく、水性ポリマーエマルジョン（ラテックスまたはラテックスバインダーとも呼ばれる）を使用して調製されてもよい。コーティングは、高弾性ポリウレタン系フォーム、スラブストックポリウレタン系フォーム、および硬質ポリウレタン系フォームなどのポリウレタンフォームを含む、他のタイプのフォーム上に使用されてもよい。コーティングは、フリーライズフォームおよび成形フォームに使用されてもよい。フォームは、親水性フォームと呼ばれ得る。コーティングは、フォーム上にあってもよく、および／またはフォーム内に埋め込まれてもよい。例えば、コーティングは、フォームの外面（例えば、エンドユーザに面する上面）上に直接存在し、かつフォームのポリマーマトリクス中の空隙内に埋め込まれる両方であってもよい。コーティングは、フォームのセルストラット上にあってもよい。
実施形態は、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４試験Ｈ（反発弾性試験とも呼ばれ得る）に従って測定した場合に、２０％以下の弾力性を有するものとして特徴付けられ得る、粘弾性ポリウレタンフォーム上にコーティングを使用することに関する。例えば、弾力性は、１５％未満、１０％未満、８％未満、７％未満、４％未満、および／または３％未満であってもよい。弾力性は、１％超であってもよい。粘弾性ポリウレタンフォームは、イソシアネート成分およびイソシアネート反応性成分を含む反応系を使用して調製されてもよい。具体的には、粘弾性フォームは、イソシアネート成分とイソシアネート反応性成分との反応生成物として形成される。イソシアネート成分は、少なくとも１つのイソシアネート、例えば、イソシアネート末端プレポリマーおよび／またはポリイソシアネートを含む。イソシアネート反応性成分は、イソシアネート反応性水素原子基、例えば、ヒドロキシル基および／またはアミン基を有する少なくとも１つの化合物を含む。イソシアネート成分および／またはイソシアネート反応性成分は、触媒、硬化剤、界面活性剤、発泡剤、ポリアミン、および／または充填剤などの添加剤を含んでもよい。
実施形態によれば、イソシアネート反応性成分は、少なくとも３つの成分を含む。具体的には、イソシアネート反応性成分は、ポリオール成分、添加剤成分、およびあらかじめ形成された水性ポリマー分散物を含む。
ポリオール成分は、イソシアネート反応性成分の５０．０重量％〜９９．８重量％（例えば、粘弾性ポリウレタンフォームを形成するための反応系における主要成分となるように、６０．０重量％〜９９．８重量％、７０．０重量％〜９９．５重量％、８０．０重量％〜９９．０重量％、９０．０重量％〜９９．０重量％等）を占める。ポリオール成分は、少なくとも１つのポリエーテルポリオールを含み、任意選択で、少なくとも１つのポリエステルポリオールを含んでもよい。
添加剤成分は、触媒、硬化剤、界面活性剤、発泡剤、ポリアミン、水、および／または充填剤を含んでもよい。添加剤成分は、イソシアネート反応性成分の総重量を基準にして、０．１重量％〜５０．０重量％（例えば、０．１重量％〜４０．０重量％、０．１重量％〜３０．０重量％、０．１重量％〜２０．０重量％、０．１重量％〜１５．０重量％、０．１重量％〜１０．０重量％、０．１重量％〜５．０重量％等）の添加剤成分を占める。例示的な実施形態における添加剤成分は、少なくとも１つの触媒および少なくとも１つの界面活性剤を含む。
任意選択のあらかじめ形成された水性ポリマー分散物は、イソシアネート反応性成分の０．１重量％〜６．０重量％（例えば、０．１重量％〜５．０重量％、０．１重量％〜４．１重量％、０．１重量％〜４．０重量％、０．１重量％〜３．５重量％、０．１重量％〜３．０重量％、０．４重量％〜２．５重量％、０．５重量％〜２．４重量％等）を占めてもよい。あらかじめ形成された水性ポリマー分散物は、水性酸ポリマー分散物または水性酸改質ポリオレフィンポリマー分散物のうちの１つであり、該ポリオレフィンは少なくとも１つのＣ２〜Ｃ２０アルファオレフィン（例えば、少なくとも１つのＣ２〜Ｃ１０アルファオレフィンおよび／またはＣ２〜Ｃ８アルファオレフィン）から誘導される。あらかじめ形成された水性ポリマー分散物は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物の総重量を基準にして、１０重量％〜８０重量％の固体含有量を有する。水性ポリマー分散物は、粘弾性ポリウレタンフォームを形成するために使用される１つ以上の水性ポリマー分散物の組み合わせであってもよい。
粘弾性フォームは、任意選択で、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物およびあらかじめ形成された水性ポリマー分散剤（これらは組成によって互いに異なる）の群から選択される少なくとも１つを使用して調製されるフリーライズフォームまたは成形フォームであってもよい。例示的な実施形態は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物のみ、あらかじめ形成された水性ポリマー分散剤のみ、またはあらかじめ形成された水性ポリマー分散物とあらかじめ形成された水性ポリマー分散剤との組み合わせを含んでもよい。
あらかじめ形成された水性ポリマー分散剤添加剤を使用して調製された粘弾性フォームは、標準条件下で４．０標準立方フィート毎分（ｓｃｆｍ）（およそ２．４Ｌ／ｓ）超の空気流を有してもよい。粘弾性フォームは、標準条件下で５．０標準立方フィート毎分（ｓｃｆｍ）（およそ２．４Ｌ／ｓ）超の空気流を有してもよい。粘弾性フォームは、２０秒未満（例えば、１０秒未満および／または５秒未満）の回復時間（粘弾性回復時間とも呼ばれる）を有してもよい。例えば、弾力性を犠牲にすることなく、増加した空気流を有する粘弾性ポリウレタンフォームが調製され得る。
粘弾性フォームは、コーティング材料でコーティングされてもよい。コーティング材料は、コーティングは、粘弾性フォームの外面上に存在し、かつ粘弾性フォームのポリマーマトリクス中の空隙内に埋め込まれる両方であってもよい。コーティング材料は、カプセル化相変化材料を含む。
ポリオール成分
ポリオール成分は、少なくとも１つのポリエーテルポリオールおよび／またはポリエステルポリオールを含む。例示的なポリエーテルポリオールは、アルキレンオキシド（例えば、少なくとも１つのエチレンオキシド、プロピレンオキシド、および／またはブチレンオキシド）と１分子当たり２〜８個の活性水素原子を含有する開始剤との反応生成物である。例示的な開始剤としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン、トリエタノールアミン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、エチレンジアミン、トルエンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ポリメチレンポリフェニレンポリアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、およびこのような開始剤の混合物が挙げられる。例示的なポリオールとしては、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶＯＲＡＮＯＬ（商標）製品が挙げられる。ポリオール成分は、粘弾性ポリウレタンフォームを形成するために使用可能なポリオールを含んでもよい。
例えば、ポリオール成分は、少なくとも５０重量％（ポリオールを形成するために使用されるアルキレンオキシドの総重量を基準にして）のエチレンオキシド含有量を有し、２〜６（例えば、２〜４）の名目ヒドロキシル官能価を有し、５００ｇ／モル〜５０００ｇ／モル（例えば、５００ｇ／モル〜４０００ｇ／モル、６００ｇ／モル〜３０００ｇ／モル、６００ｇ／モル〜２０００ｇ／モル、７００ｇ／モル〜１５００ｇ／モル、および／または８００ｇ／モル〜１２００ｇ／モル）の数平均分子量を有するポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールを含んでもよい。少なくとも５０重量％のエチレンオキシド含有量を有するポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールは、イソシアネート反応性成分の５重量％〜９０重量％（例えば、１０重量％〜９０重量％、２５重量％〜９０重量％、２５重量％〜８５重量％、３５重量％〜８５重量％、４５重量％〜８５重量％、５０重量％〜８０重量％、および／または５５重量％〜７０重量％）を占めてもよい。少なくとも５０重量％のエチレンオキシド含有量を有するポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールは、イソシアネート反応性成分において主要成分であってもよい。
ポリオール成分は、少なくとも５０重量％（ポリオールを形成するために使用されるアルキレンオキシドの総重量基準にして）のエチレンオキシド含量を有し、４〜８（例えば、５〜８）の名目ヒドロキシル官能価を有し、５，５００ｇ／モル〜２０，０００ｇ／モル（例えば、５，５００ｇ／モル〜１７，５００ｇ／モル、５，５００ｇ／モル〜１５，５００ｇ／モル、５，５００ｇ／モル〜１４，５００ｇ／モル、６，５００ｇ／モル〜１４，５００ｇ／モル、８，５００ｇ／モル〜１４，５００ｇ／モル、および／または１０，５００ｇ／モル〜１４，５００ｇ／モル）の数平均分子量を有する高分子量ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールを含んでもよい。少なくとも５０重量％のエチレンオキシド含有量を有するポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールは、イソシアネート反応性成分の５重量％〜９０重量％（例えば、５重量％〜７５重量％、５重量％〜５５重量％、５重量％〜５０重量％、５重量％〜４５重量％、５重量％〜３５重量％、５重量％〜２５重量％、および／または１０重量％〜２０重量％）を占めてもよい。高分子量ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールは、上述した比較的低分子量のポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールに加えてもよい。
ポリオール成分は、２０重量％未満（ポリオールを形成するために使用されるアルキレンオキシドの総重量を基準にして）のエチレンオキシド含有量を有し、２〜６（例えば、２〜４）の名目ヒドロキシル官能価を有し、１０００ｇ／モル超（または１５００ｇ／モル超）かつ６０００ｇ／モル未満の数平均分子量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エーテルポリオールを含んでもよい。例えば、分子量は、１５００ｇ／モル〜５０００ｇ／モル、１６００ｇ／モル〜５０００ｇ／モル、２０００ｇ／モル〜４０００ｇ／モル、および／または２５００ｇ／モル〜３５００ｇ／モルであってもよい。２０重量％未満のエチレンオキシド含有量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エーテルポリオールは、イソシアネート反応性成分の５重量％〜９０重量％（例えば、５重量％〜７０重量％、５重量％〜５０重量％、１０重量％〜４０重量％、および／または１０重量％〜３０重量％）を占めてもよい。２０重量％未満のエチレンオキシド含有量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エーテルポリオールは、少なくとも５０重量％のエチレンオキシド含有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とブレンドしてもよく、一方でこのうちの後者は、より大きい量で含まれる。
ポリオール成分は、２〜６（例えば、２〜４）の名目ヒドロキシル官能価を有し、５００ｇ／モル〜６０００ｇ／モル（例えば、５００ｇ／モル〜５５００ｇ／モル、６００ｇ／モル〜５０００ｇ／モル、７００ｇ／モル〜１５００ｇ／モル、８００ｇ／モル〜１２００ｇ／モル、３０００ｇ／モル〜６０００ｇ／モル、３０００ｇ／モル〜５５００ｇ／モル、３５００ｇ／モル〜５５００ｇ／モル、および／または４５００ｇ／モル〜５５００ｇ／モル）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を含んでもよい。ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールは、イソシアネート反応性成分の５重量％〜９０重量％（例えば、５重量％〜７０重量％、５重量％〜５０重量％、１０重量％〜４０重量％、および／または１０重量％〜３０重量％）を占めてもよい。ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールは、少なくとも５０重量％のエチレンオキシド含有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とブレンドしてもよく、一方でこのうちの後者は、より大きい量で含まれる。
例示的な実施形態において、ポリオール成分は、少なくとも５０重量％のエチレンオキシド含有量を有するポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオール、２０重量％未満のエチレンオキシド含有量を有するポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオール、および／またはポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールのブレンドを含んでもよい。他の例示的な実施形態において、ポリオール成分は、少なくとも５０重量％のエチレンオキシド含有量を有するポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオール、少なくとも５０重量％のエチレンオキシド含有量を有するより高い分子量ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオール、２０重量％未満のエチレンオキシド含有量を有するポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオール、および／またはポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールのブレンドを含んでもよい。
ポリオール成分は、イソシアネート成分に接触する前に、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物（および任意選択で、添加剤成分の少なくとも一部）と混合されてもよい。
添加剤成分
添加剤成分は、あらかじめ形成された水性分散物およびポリオール成分を形成する成分から分離される。添加剤成分は、イソシアネート反応性成分の一部であるが、他の添加剤はイソシアネート成分に組み込まれてもよい。添加剤成分は、触媒、硬化剤、架橋剤、界面活性剤、発泡剤（水性ポリマー分散物から分離された、水性および非水性）、ポリアミン、可塑剤、芳香剤、色素、抗酸化剤、ＵＶ安定剤、水（水性ポリマー分散物から分離された）、ならびに／または充填剤を含んでもよい。他の例示的な添加剤としては、鎖延長剤、難燃剤、煙抑制剤、乾燥剤、タルク、粉末、離型剤、ゴムポリマー（「ゲル」）粒子、ならびに粘弾性フォームおよび粘弾性フォーム製品で使用するための当技術分野において既知の他の添加剤が挙げられる。
添加剤成分は、スズ触媒、亜鉛触媒、ビスマス触媒、および／またはアミン触媒を含んでもよい。イソシアネート反応性成分における触媒の総量は、０．１重量％〜３．０重量％であってもよい。
界面活性剤は、例えば、フォームが拡大し硬化する場合、それを安定させる補助をするために、添加剤成分において含まれてもよい。界面活性剤の例としては、非イオン性界面活性剤および湿潤剤、例えば、プロピレンオキシド、次いでエチレンオキシドの、プロピレングリコール、固体または液体の有機ケイ素、およ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順次添加によって調製されるものが挙げられる。イオン性界面活性剤、例えば長鎖アルキル酸硫酸エステルの３級アミンまたはアルカノールアミン塩、アルキルスルホン酸エステル、およびアルキルアリールスルホン酸を使用してもよい。例えば、配合物は、オルガノシリコーン界面活性剤などの界面活性剤を含んでもよい。イソシアネート反応性成分内のオルガノシリコーン界面活性剤の総量は、０．１重量％〜５．０重量％、０．１重量％〜３．０重量％、０．１重量％〜２．０重量％、および／または０．１重量％〜１．０重量％であってもよい。
添加剤成分は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物から分離される、水を含んでもよい。水は、イソシアネート反応性成分の総重量の２．０重量％未満を占めてもよい。あらかじめ形成された水性ポリマー分散物からの水と追加成分からの水とを含む全体の水は、イソシアネート反応性成分の総重量の５重量％未満を占めてもよい。
添加剤成分は、水性ポリマー分散物の使用基準にして、任意の従来のポリウレタンフォーム化学セルオープナを除外してもよい。添加剤成分は、ポリブチレン、ポリブタジエン、およびワックス状脂肪族炭化水素、例えば低弾力性フォームにおいて一般に用いられるセルオープナである油（例えば、鉱油、パラフィン油、および／またはナフテン系油）を除外してもよい。添加剤成分は、例えば、米国特許第４，５９６，６６５号で述べられるように、少なくとも４つの炭素原子を有するα，β−アルキレンオキシドのアルコキシル化から主に誘導されたポリオールであるセルオープナを除外してもよい。添加剤成分は、例えば、米国特許第４，８６３，９７６号の背景技術の節で述べられるように、エチレンオキシドまたはブチレンオキシドから誘導された単位の高い比率（通常、５０パーセント以上）を含有する最大約３５００分子量のポリエーテルであるセルオープナを除外してもよい。添加剤成分は、例えば、米国特許第４，８６３，９７６号の特許請求の範囲において述べられるように、少なくとも５０００の分子量を有し、オキシエチレン単位の少なくとも５０重量％を有するポリエーテルポリオールであるセルオープナを除外してもよい。
イソシアネート成分
イソシアネート成分は、少なくとも１つのイソシアネートを含む。イソシアネート成分は、５０〜１５０（例えば、６０〜１４０、６５〜１３０、６５〜１００、６５〜９５、６５〜９０、および／または６５〜８５）のイソシアネート指数で存在する。イソシアネート指数は、１００を乗算した、イソシアネート反応性単位（イソシアネート部分と反応するために利用可能な活性水素）のモル数に対する、反応混合物中のイソシアネート部分のモル化学量論的過剰量として定義される。１００のイソシアネート指数は、１００を乗算した、１．０モルのイソシアネート反応性基当たり１．０モルのイソシアネート基が存在するように、化学量論的過剰量が存在しないことを意味する。
イソシアネート成分は、１つ以上のイソシアネート、例えば、ポリイソシアネートおよび／またはイソシアネート末端プレポリマーを含んでもよい。イソシアネートは、脂肪族、脂環式、脂環の、アリール脂肪族、および／もしくは芳香族ポリイソシアネート、またはそれらの誘導体であるイソシアネート含有反応物であってもよい。例示的な誘導体としては、アロファネート、ビウレット、およびＮＣＯ（イソシアネート部分）末端プレポリマーが挙げられる。例えば、イソシアネート成分は、少なくとも１つの芳香族イソシアネート、例えば、少なくとも１つの芳香族ポリイソシアネートまたは芳香族ポリイソシアネートから誘導された少なくとも１つのイソシアネート末端プレポリマーを含んでもよい。イソシアネート成分は、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）の少なくとも１つの異性体、粗ＴＤＩ、ジフェニルメチレンジイソシアネート（ＭＤＩ）の少なくとも１つの異性体、粗ＭＤＩ、および／またはより高い官能性のメチレンポリフェニルポリイソシアネートを含んでもよい。例としては、ＴＤＩをその２，４および２，６−異性体、ならびにそれらの混合物の形態で含んでもよく、ＭＤＩをその２，４´−、２，２´−、および４，４´−異性体、ならびにそれらの混合物の形態で含んでもよい。ＭＤＩおよびそのオリゴマーの混合物は、粗もしくはポリマー性ＭＤＩ、ならびに／またはウレタン、アロファナート、尿素、ビウレット、カルボジイミド、ウレトンイミン、および／もしくはイソシアヌレート基を含むＭＤＩの既知の変異体であってもよい。例示的なイソシアネートとしては、ＶＯＲＡＮＡＴＥ（商標）Ｍ２２０（Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なポリマー性メチレンジフェニルジイソシアネート）が挙げられる。他の例示的なポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、およびキシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ならびにそれらの修飾物が挙げられる。
あらかじめ形成された水性ポリマー分散物
水性ポリマー分散物は、少なくとも（ａ）酸性ポリマーおよび／または酸改質ポリオレフィンポリマーを含むベースポリマーと、（ｂ）流体媒体（この場合、水）とを含み、ベースポリマーは、流体媒体中で分散される。あらかじめ形成された水性ポリマー分散物は、室温および気圧の周囲条件で連続液相成分であってもよく、液相（すなわち、流体媒体）および固相（すなわち、ベースポリマー）から誘導される。
実施形態において、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物は、水性酸ポリマー分散物または水性酸改質ポリオレフィンポリマー分散物のうちの１つであり、該ポリオレフィンは少なくとも１つのＣ２〜Ｃ２０アルファオレフィンから誘導される。水性酸ポリマー分散物とは、酸系ポリマーを用いて調製された水性分散物を意味する。水性酸改質ポリオレフィンポリマー分散物とは、酸改質ポリオレフィンポリマーを用いて調製された水性分散物を意味する。少なくとも１つのＣ２〜Ｃ２０アルファオレフィンから誘導されるとは、ポリオレフィンが、少なくとも１つのアルファオレフィンを使用して調製されたポリマーであることを意味し、使用される各アルファオレフィンは、Ｃ２〜Ｃ２０アルファオレフィンのうちの１つである（例えば、ポリオレフィンは、エチレン、プロピレン、ブチレン、ヘキセン、および／またはオクテンのうちの少なくとも１つから誘導され得る）。例示的な実施形態において、ポリオレフィンは、エチレン系ポリマーおよび／またはプロピレン系ポリマーであってもよい。
本明細書で使用する場合、ポリマーとは、同じ種類であるかまたは異なる種類であるかにかかわらず、モノマーを重合させることによって調製される化合物を意味する。したがって、ポリマーという用語は、通常、１種類のみのモノマーから調製されるポリマーを指すのに用いられるホモポリマーという用語、およびインターポリマーという用語を包含する。それはまた、すべての形態のインターポリマー、例えば、ランダム、ブロック、均質、不均質等を包含する。コポリマー／インターポリマーとは、少なくとも２つの異なる種類のモノマーの重合によって調製されたポリマーを意味する。これらの用語は、古典的コポリマー、すなわち、２つの異なる種類のモノマーから調製されるポリマー、および２つ以上の異なる種類のモノマーから調製されるポリマー、例えば、ターポリマー、テトラポリマー等の両方を含む。
エチレン系ポリマーとは、（重合性モノマーの総重量を基準にして）主要重量パーセントの重合エチレンモノマーを含むポリマーを意味し、任意選択で、エチレン系インターポリマーを形成するように、エチレンと異なる少なくとも１つの重合コモノマー（例えば、Ｃ３〜Ｃ２０アルファオレフィンから選択される少なくとも１つ）を含み得る。例えば、エチレン系ポリマーがエチレンプロピレンコポリマーであるとき、エチレンの量は、コポリマーに対する総重量を基準にして、５０重量％超であってもよい。「エチレンから誘導された単位」などの用語は、重合エチレンモノマーから形成されたポリマーの単位を意味する。
プロピレン系ポリマーとは、（重合性モノマーの総重量を基準にして）主要重量パーセントの重合プロピレンモノマーを含むポリマーを意味し、任意選択で、プロピレン系インターポリマーを形成するように、プロピレンと異なる少なくとも１つの重合コモノマー（例えば、Ｃ２およびＣ４〜Ｃ２０アルファオレフィンから選択される少なくとも１つ）を含み得る。例えば、プロピレン系ポリマーがプロピレンエチレンコポリマーであるとき、プロピレンの量は、コポリマーに対する総重量を基準にして、５０重量％超であってもよい。「プロピレンから誘導された単位」などの用語は、重合プロピレンモノマーから形成されたポリマーの単位を意味する。
例示的な水性酸ポリマー分散物は、エチレンアクリル酸インターポリマー、エチレンメタアクリル酸インターポリマー、および／またはエチレンクロトン酸インターポリマーを含んでもよい。エチレンアクリル酸インターポリマーは、少なくともエチレンとアクリル酸との共重合によって調製される。エチレンメタクリル酸インターポリマーは、少なくともエチレンとメタクリル酸との共重合によって調製される。エチレンクロトン酸インターポリマーは、少なくともエチレンとクロトン酸との共重合によって調製される。このような水性酸ポリマー分散物において、例示的な実施形態は、エチレンアクリル酸インターポリマー、エチレンメタアクリル酸インターポリマー、および／またはエチレンクロトン酸インターポリマーだけに限定されるものではないことが理解される。例えば、エチレンは、以下のアクリル酸、メタアクリル酸、および／またはクロトン酸のうちの複数と共重合することができる。
例示的な水性酸ポリマー分散物は、流体媒体（この場合、水）中に分散されるベースポリマーとして、少なくとも１つのエチレンアクリル酸（ＥＡＡ）コポリマー（および／またはエチレンメタアクリル酸コポリマー）を含んでもよい。分散物は、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙまたはＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙの系列会社の所有財産であり、それらの商標である特許を受けた機械的分散技術である、ＢＬＵＥＷＡＶＥ（商標）技術によって可能になり得る。例えば、ＥＡＡは、エチレンアクリル酸ＥＡＡコポリマーを生じる、エチレンとアクリル酸との共重合によって調製されてもよい。エチレンアクリル酸コポリマーは、少なくとも１０重量％（例えば、１０重量％〜７０重量％、１０重量％〜６０重量％、１０重量％〜５０重量％、１０重量％〜４０重量％、１０重量％〜３０重量％、および／または１５重量％〜２５重量％）のアクリル酸含有量を有してもよい。例示的なＥＡＡコポリマーは、ＴＨＥ ＤＯＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＣＯＭＰＡＮＹ製のＰＲＩＭＡＣＯＲ（商標）製品として入手可能である。ＥＡＡコポリマーは、１００〜２０００ｇ／１０分のメルトインデックス（１９０℃および２．１６ｋｇでのＡＳＴＭ法Ｄ−１２３８）を有してもよい。ＥＡＡコポリマーは、３５０°Ｆで５，０００〜１３，０００ｃｐｓのブルックフィールド粘度を有してもよく、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。
エチレンメタアクリル酸コポリマーは、エチレンとメタアクリル酸との共重合によって調製され得る。例示的な、エチレンアクリル酸、エチレンメタアクリル酸、および／またはエチレンクロトン酸コポリマーは、米国特許第４，５９９，３９２号および／または同第４，９８８，７８１号において述べられている。
例示的な水性酸改質ポリオレフィンポリマー分散物は、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＨＹＰＯＤ（商標）製品として販売される分散物を含む。ＨＹＰＯＤ（商標）製品は、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙまたはＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙの系列会社の所有財産であり、それらの商標である特許を受けた機械的分散技術である、ＢＬＵＥＷＡＶＥ（商標）技術によって可能になり得る。ＢＬＵＥＷＡＶＥ（商標）技術は、慣習的な熱可塑性ポリマーおよびエラストマーを取得し、それらを極微粒子に砕くことによって、作動し得る高せん断機械的プロセスを利用してもよい。水性酸改質ポリマー分散物は、プロピレン系分散物およびエチレン系分散物を含んでもよく、それは、高分子量の熱可塑性樹脂およびエラストマーの性能とハイソリッドの水系分散物の適用利点とを組み合わせ得る。分散物のポリオレフィンは、メタロセン触媒ポリオレフィンであってもよい。例示的なポリオレフィンは、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な、ＡＦＦＩＮＩＴＹ（商標）、ＥＮＧＡＧＥ（商標）、ＶＥＲＳＩＦＹ（商標）、およびＩＮＦＵＳＥ（商標）製品において販売されている。
水性ポリマー分散物は、中和剤を使用することによって調製され得る。例示的な中和剤としては、アンモニア、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、およびそれらの組み合わせが挙げられる。例えば、ベースポリマーの極性基が事実上酸性または塩基性である場合、ポリマーは、中和剤によって部分的にまたは完全に中和され、対応する塩を形成し得る。ＥＡＡを使用して調製された酸性ポリマー改質分散物が使用される場合、中和剤は、塩基、例えば、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、および／または水酸化ナトリウムである。当業者であれば、適切な中和剤の選択が、配合される特定の組成物に依存し得ること、およびこのような選択が当業者の知識の範囲内であることを認識するであろう。
水性ポリマー分散物は、例えば、米国特許第８，３１８，２５７号において述べられるように、押出プロセスにおいて調製され得る。図１は、水性ポリマー分散物を製造するための押出装置の例示的な概略図を例証する。押出機１（二軸スクリュー押出機など）は、圧力制御装置２（圧力制御弁、背圧レギュレータ、溶融ポンプ、および／またはギヤポンプなど）に連結され得る。中和剤貯蔵器３および初期貯水器４のそれぞれは、ポンプ（図示せず）を含み、押出機１と接続して提供され得る。中和剤および初期水の所望量は、それぞれ、中和剤貯蔵器３および初期貯水器４から提供される。例えば、所望の流量基準にして、任意の好適なポンプを使用してもよい。中和剤および初期水は、予熱器において予熱されてもよい。
ポリマー樹脂（酸性ポリマーおよび／またはポリオレフィンポリマーなど）は、供給機７から押出機１の入口８へ供給され得、ここで、樹脂は、溶融または合成される。ポリマー樹脂は、例えば、ペレット、粉末、および／またはフレークの形態で提供されてもよい。分散剤は、ポリマー樹脂によって、およびポリマー樹脂とともに押出機に添加されてもよく、または押出機１に別々に提供されてもよい。例えば、ポリマー（および含まれる場合、分散剤）は、混合および運搬ゾーン内のスクリューによって、溶融、混合、および運搬され得る。その後、混合および運搬ゾーンから、初期量の水および中和剤（貯蔵器３および４から）が入口５を通じて添加される押出機の乳化ゾーンにポリマー樹脂溶融物が送達される。得られた乳化混合物は、押出機１の希釈ゾーンおよび冷却ゾーンにおいて、貯蔵器６から入口９を介して追加の水を使用して、少なくとも１回さらに希釈され得る。少なくとも米国特許第８，３１８，２５７号を考慮して、当業者によって理解されるように、得られた乳化混合物の希釈方式は、変更され得る（例えば、所望の固体含有量基準にして）。例えば、乳化混合物は、押出機１の希釈ゾーンにおいて、追加の貯蔵器からの追加の分散物媒体でさらに希釈されてもよい。分散物は、希釈ゾーンにおいて、少なくとも３０重量パーセントの分散物に希釈されてもよい。
混合および運搬ゾーン内のスクリューに関して、１つ以上の回転制限オリフィスをスクリューに沿って配置してもよい。回転制限オリフィスは、分散物形成プロセスの安定性を改善し得る。非回転の制限オリフィスを使用してもよい。いくつかの実施形態において、スクリューは、高混合混練ディスクを含んでもよい。上記の高混合混練ディスク６０に加えて、押出機１を使用して形成された分散物の体積加重粒径分布を最小化し得る、低自由体積混練ディスク６２を任意選択で含んでもよい。
押出機１は、例えば、米国特許第８，３１８，２５７号において述べられるように、その長さに沿って高内相エマルジョン生成（ＨＩＰＥ）ゾーンを含む。例えば、水性ポリマー分散物は、温度がゾーン内で変更される１２個のＨＩＰＥゾーンを組み込むシステムを使用して調製され得る。供給組成物（例えば、ポリマー、分散剤、中和剤等）に応じて、より長いまたはより短いＨＩＰＥゾーンを有することが望ましくなり得る。必要に応じて、ＨＩＰＥゾーンを延長または短縮することができるように、複数の分散媒体注入点が提供されてもよい。分散したポリマー粒子の粒径は、ＨＩＰＥゾーンにおいて形成されるので、所望の粒径を発達させるために、適切な混合が提供されなければならない。ＨＩＰＥゾーンのための可変長を有することにより、単一押出機において、より幅広い範囲のポリマーを加工することが可能になり、様々な利益のなかでプロセス柔軟性を提供し得る。
分散物を含有するＥＥＡを生成するとき、ＨＩＰＥゾーンの直径に対する長さ（Ｌ／Ｄ）が少なくとも１６になるように、二軸スクリュー押出機のバレル、スクリュー、および希釈媒体注入点を変更してもよい。上記の装置は、分散物を生成するために使用されてもよく、いくつかの実施形態において、ポリマー供給速度は、約５０〜約２０００ｌｂ／ｈ（約２２〜約９０７ｋｇ／ｈ）の範囲であってもよい。他の実施形態において、ポリマー供給速度は、約１００〜約１０００ｌｂ／ｈ（約４５〜約４５４ｋｇ／ｈ）の範囲であってもよい。他の実施態様において、スクリュー速度は、約３００ｒｐｍ〜約１２００ｒｐｍの範囲であってもよい。さらに他の実施態様において、押出機吐出し圧力は、約３００〜約８００ｐｓｉｇ（約２１バール〜約５６バール）の範囲の圧力で維持されてもよい。
あらかじめ形成された水性ポリマー分散剤
あらかじめ形成された水性ポリマー分散剤は、少なくとも（ａ）２０重量％〜１００重量％（例えば、３０重量％〜１００重量％、４０重量％〜１００重量％、５０重量％〜１００重量％等）の、少なくとも１つのカルボニル基、リン酸基、ホスホン酸基、もしくはスルホニル基、または他の酸性基を有する、（任意の組み合わせを含む）少なくとも１つの親水性酸モノマーから誘導され、また任意選択で少なくとも１つの疎水性末端不飽和炭化水素モノマーから誘導されるベースポリマーを含むポリマー成分と、（ｂ）少なくとも水を含む流体媒体と、を含み、この流体媒体中にベースポリマーが分散されている。本明細書で使用する場合、ポリマーとは、同じ種類であるかまたは異なる種類であるかにかかわらず、モノマーを重合させることによって調製される化合物を意味する。したがって、ポリマーという用語は、通常、１種類のみのモノマーから調製されるポリマーを指すのに用いられるホモポリマーという用語、およびインターポリマーという用語を包含する。それはまた、すべての形態のインターポリマー、例えば、ランダム、ブロック、均質、不均質等を包含する。コポリマー／インターポリマーとは、少なくとも２つの異なる種類のモノマーの重合によって調製されたポリマーを意味する。これらの用語は、古典的コポリマー、すなわち、２つの異なる種類のモノマーから調製されたポリマー、および３つ以上の異なる種類のモノマーから調製されたポリマー、例えばターポリマー、テトラポリマー等の両方を含む。ベースポリマーは、１つのモノマーから誘導されてもよいし、少なくとも２つの異なるモノマーから誘導されるコポリマーであってもよい。ベースポリマーは、制御された微細構造、分子量分布、および／または分子量を有してもよい。ベースポリマーは、１０００〜２５，０００ｇ／モルの数平均分子量（Ｍｎ）を有してもよい。
Ｍｎは、例えば、任意の以下の方法によって決定される場合の、分散剤の数平均分子量を指す：分散剤をｐＨ７のリン酸二水素ナトリウム２０ｍＭ溶液に２ｍｇ／ｍＬの濃度で溶解し、０．４５μｍフィルターに通し、１００μＬをＴＳＫｇｅｌ Ｇ２５００ＰＷ ＸＬ充填カラム（７．５ｍｍ×３０ｃｍ、Ｔｏｓｏｈ）と並行してＴＳＫｇｅｌ ＧＭＰＷ ＸＬ充填カラム（７．５ｍｍ×３０ｃｍ、Ｔｏｓｏｈ）に流速１ｍＬ／分で注入する。溶出を屈折率検出器および２１６ｇ／モル〜１，１００，０００ｇ／モルの分子量の範囲のポリ（アクリル酸）参照標準に対して評価された分子量プロファイルによって監視する。
例えば、ベースポリマーは、少なくとも１つのカルボニル基を有する少なくとも１つの親水性酸モノマーから誘導されてもよく、例えばエチレン性不飽和カルボキシル化モノマーから誘導されるか、または加水分解されて複数のカルボン酸官能基を与えることができるモノマーから誘導されてもよい。エチレン性不飽和カルボキシル化モノマーの例としては、アクリル酸、クロトン酸、メタクリル酸、桂皮酸、α−クロロアクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、グルタコン酸、トラウマチン酸、シトラコン酸、メサコン酸、およびアコニット酸が挙げられる。加水分解されて複数のカルボン酸官能基を与えることができるモノマーの例としては、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水トラウマチン酸、および無水グルタコン酸が挙げられる。例えば、加水分解されて複数のカルボン酸官能基を与えることができるモノマーは、酸無水物であってもよい。例示的な実施形態では、親水性酸モノマーは、２つ以上のカルボニル基を有するカルボン酸または酸無水物であってもよい。
ベースポリマーは、少なくとも１つのリン酸基を有する少なくとも１つの親水性酸モノマーから誘導されてもよく、例えば、リン酸またはそのエステル（例えば、当業者に既知のもの）から誘導されてもよい。ベースポリマーは、少なくとも１つのホスホン酸基を有する少なくとも１つの親水性酸モノマーから誘導されてもよく、例えば、ホスホン酸またはそのエステル（例えば、当業者に既知のもの）から誘導されてもよい。ベースポリマーは、少なくとも１つのスルホニル基を有する少なくとも１つの親水性酸モノマーから誘導されてもよく、例えば、スルホン酸またはスルホン酸から得られる置換体（例えば、当業者に既知のもの）から誘導されてもよい。
例示的な実施形態では、ベースポリマーは、少なくとも１つのカルボニル基（例えば、酸無水物基）、リン酸基、ホスホン酸基、またはスルホニル基を有する親水性酸モノマーの任意の組み合わせから誘導されてもよい。例えば、ベースポリマーは、２つの異なる親水性酸モノマーから誘導されるコポリマー、例えば、２つの異なるエチレン性不飽和カルボキシル化モノマーから誘導されるコポリマー、加水分解されて複数のカルボン酸官能基を与えることができる２つの異なるモノマーから誘導されるコポリマーであってもよい。例えば、ベースポリマーは、１つのエチレン性不飽和カルボキシル化モノマーおよび１つの加水分解されて複数のカルボン酸官能基を与えることができるモノマーから誘導されてもよい。
さらなる例示的な実施形態では、ベースポリマーは、少なくとも１つのカルボニル基（例えば、酸無水物基）、リン酸基、ホスホン酸基、またはスルホニル基を有する親水性酸モノマーと疎水性末端不飽和炭化水素モノマーとの任意の組み合わせから誘導されてもよい。例えば、ベースポリマーは、１つの加水分解されて複数のカルボン酸官能基を与えることができるモノマーおよび１つの疎水性末端不飽和炭化水素モノマーから誘導されてもよい。
疎水性末端不飽和炭化水素モノマーの例としては、Ｃ２〜Ｃ２０アルファオレフィン、エチレン性不飽和芳香族化合物（例えば、スチレン）、およびエチレン性不飽和カルボキシル化モノマーのアルキルエステル（例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、およびブチルメタクリレート）が挙げられる。例えば、疎水性末端不飽和炭化水素モノマーは、Ｃ２〜Ｃ１０アルファオレフィンから選択される１つであってもよいし、スチレンであってもよい。スルホン化エチレン性不飽和モノマーの非限定的な例としては、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸およびその塩が挙げられる。リン酸化エチレン性不飽和モノマーの非限定的な例としては、２−（ホスホノオキシ）エチルメタクリレートおよびその塩が挙げられる。ホスホン化エチレン性不飽和モノマーの非限定的な例としては、ビニルホスホン酸およびその塩が挙げられる。例示的な実施形態は、少なくとも１つのエチレン性不飽和カルボキシル化モノマーを含む。
あらかじめ形成された水性ポリマー分散剤は、５重量％〜６０重量％（例えば、５重量％〜５０重量％、１０重量％〜５０重量％、１５重量％〜４５重量％、１５重量％〜４０重量％、２０重量％〜３６重量％等）のポリマー成分、および４０重量％〜９５重量％の少なくとも水を含む流体媒体を含む。例えば、あらかじめ形成された水性ポリマー分散剤は、ポリマー成分および流体媒体から本質的になり得る。ポリマー成分は、ベースポリマーから本質的になり得る。あらかじめ形成された水性ポリマー分散剤は、他の成分を含有してもよく、その非限定的な例としては、界面活性剤、有機溶媒、開始剤および連鎖移動残渣、ならびに充填剤が挙げられる。
あらかじめ形成された水性ポリマー分散剤は、６．０〜１２．０（例えば、６．５〜１２．０、８．０〜１２．０、８．０〜１１．５、８．０〜１１．０、８．０〜１０．５、８．０〜１０．０等）のｐＨを有する。あらかじめ形成された水性ポリマー分散剤は、室温および気圧の周囲条件で連続液相成分であってもよく、液相（すなわち、流体媒体）および固相（すなわち、ベースポリマー）から誘導される。あらかじめ形成された水性ポリマー分散剤は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散剤の総重量を基準にして、１０重量％〜８０重量％（例えば、２５重量％〜７５重量％等）の固体含有量を有してもよい。
水性ポリマー分散剤は、中和剤を使用することによって調製され得る。例示的な中和剤としては、アンモニア、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、およびこれらの組み合わせが挙げられる。例えば、ベースポリマーの極性基が事実上酸性または塩基性である場合、ポリマーは、中和剤によって部分的にまたは完全に中和され、対応する塩を形成し得る。例えば、アクリル酸を使用して調製された分散剤が使用される場合、中和剤は、塩基、例えば、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、および／または水酸化ナトリウムである。当業者であれば、適切な中和剤の選択が、配合される特定の組成物に依存し得ること、およびこのような選択が当業者の知識の範囲内であることを認識するであろう。
あらかじめ形成された水性ポリマー分散剤は、イソシアネート反応性成分の０．１重量％〜６．０重量％（例えば、０．１重量％〜５．０重量％、０．１重量％〜４．１重量％、０．１重量％〜４．０重量％、０．１重量％〜３．５重量％、０．１重量％〜３．０重量％、０．４重量％〜２．５重量％、０．５重量％〜２．４重量％等）を占める。水性ポリマー分散剤は、粘弾性ポリウレタンフォームを形成するために使用される１つ以上の水性ポリマー分散剤の組み合わせであってもよい。
粘弾性フォームを形成するために使用される反応系のための算出総含水量は、粘弾性ポリウレタンフォームを形成するための反応系の総重量を基準にして、５重量％未満、３重量％未満、２．０重量％未満、および／または１．６重量％未満であってもよい。算出総含水量は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物の一部として配合物に添加された水量に加えて、配合物に添加されたＤＩ（脱イオン）水の総量として算出される。例えば、算出総含水量は、０．５重量％〜１．６重量％、０．５重量％〜１．５重量％、および／または１．０重量％〜１．５重量％であってもよい。
例示的な水性ポリマー分散剤は、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＴＡＭＯＬ（商標）およびＯＲＯＴＡＮ（商標）製品、ＢＹＫ ｇｍｂｈから入手可能なＢＹＫおよびＤＩＳＰＥＲＢＹＫ製品、Ｒｈｏｄｉａ Ｇｒｏｕｐから入手可能なＲｈｏｄａｌｉｎｅ（登録商標）製品、Ａｒｋｅｍａから入手可能なＣｏａｄｉｓ（商標）製品、ならびにＢＡＳＦから入手可能なＨｙｄｒｏｐａｌａｔ（登録商標）製品として販売されている。
粘弾性フォーム
コーティングされた粘弾性ポリウレタンフォームは、様々な包装用途、コンフォート用途（例えば、マットレストッパー、枕、家具、シートクッション等を含む、マットレス）、緩衝用途（例えば、バンパーパッド、スポーツおよび医療器具、ヘルメットライナ等）、騒音および／または振動減衰用途（例えば、耳栓、自動車パネル等）、ならびにフィルター用途（例えば、真空エアフィルター、雨どい／雨受けを植物葉および融雪などの漂積物から保護するための雨どいガード）において有用であり得る。
コーティングされた粘弾性フォームを形成するための粘弾性ポリウレタンフォームは、スラブ材プロセス（例えば、フリーライズフォームとして）、成形プロセス（例えば、箱形成プロセスにおいて）、または当技術分野において既知の任意の他のプロセスにおいて調製されてもよい。コーティングは、粘弾性ポリウレタンフォームが形成された後にそれに加えられてもよい。スラブ材プロセスにおいて、フォームを形成するための成分（例えば、コーティングを形成するための成分ではない）は、混合されて、配合物が反応し、少なくとも一方向に自由に拡大して、硬化するトラフまたは他の領域に注がれてもよい。スラブ材プロセスは、一般に、商業規模で継続的に作動される。成形プロセスにおいて、フォームを形成するための成分は、混合されて、配合物が反応し、少なくとも一方向に型を用いずに拡大して、硬化する、型／箱（加熱または非加熱）に注がれてもよい。成形プロセスにおいて、配合物はまた、反応し、配合物がすべての側面（型の少なくとも１つの側面に通気孔または孔を有する）上で型に接触するように閉鎖可能な型内で膨張し、次いで硬化させることができる。
コーティングされた粘弾性ポリウレタンフォーム（例えば、コーティングおよび／またはフォーム）は、初期の周囲条件（すなわち、２０℃〜２５℃の範囲の室温およびおよそ１気圧の標準気圧）で調製されてもよい。例えば、粘弾性ポリウレタンフォームは、酸性ポリマーおよび／またはイソシアネート反応性成分に対する加熱もしくは加圧を必要としない酸改質ポリオレフィンポリマー（例えば、１００℃超の融点を有するポリマー）を含んでもよい。フォーム密度を低減し、フォームを軟化させるために、気圧未満の圧力条件で発泡させることもできる。フォーム密度を増大させ、その結果、押し込み力たわみ（ＩＦＤ）で測定されるようなフォーム耐荷重性を増大させるために、気圧超の圧力条件で発泡させることができる。成形加工において、粘弾性ポリウレタンフォームは、周囲条件超、例えば、５０℃超の初期の型温度で調製されてもよい。フォーム密度を増大させるために、型のオーバーパッキング、すなわち、必要以上の発泡材料を型に充填することができる。
粘弾性ポリウレタンフォームを形成するために使用される反応系のための算出総含水量（コーティングの含水量を除く）は、粘弾性ポリウレタンフォームを形成するための反応系の総重量を基準にして、５重量％未満、３重量％未満、２．０重量％未満、および／または１．６重量％未満であってもよい。算出総含水量は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物の一部として配合物に添加された水量に加えて、配合物に添加されたＤＩ（脱イオン水）の総量として算出される。例えば、算出総含水量は、０．５重量％〜１．６重量％、０．５重量％〜１．５重量％、および／または１．０重量％〜１．５重量％であってもよい。得られた粘弾性ポリウレタンフォームは、改善されたウィッキング効果および／または改善された水分／熱管理を呈し得る。得られたフォームの水分および熱管理に関して、例えば、粘弾性ポリウレタンフォームマットレスまたは枕に関して、良好なウィッキング効果は、汗が使用者の皮膚から速く離れることを可能にし得る。快適温度を維持するための人体の重要な側面は、発汗による水蒸気を通じるものである。発汗は、我々を涼しく保つ体の機構である。良好なウィッキング効果は、向上した快適さを提供するように、使用者が乾燥し涼しいままであることを可能にし得る。良好なウィッキング効果はまた、汗／水に蒸発するためのより多くの表面積を提供し得る。別の方法で述べると、汗／水がより大きい面積にわたって分散されるとき、それは、水が小さい表面積にわたって一緒に貯蔵されるときよりも急速に蒸発し得る。さらに、良好な水分透過性は、水分が使用者の皮膚から離れることを可能にし得、天然水蒸気が使用者の皮膚から熱を連れ去ることを可能にし得る。ウィッキング特性は、コーティングされた粘弾性ポリウレタンフォームの特性を高め得る。
例えば、粘弾性ポリウレタンフォームは、（例えば、１．０インチ×０．５インチ×２．０インチの寸法を有する粘弾性ポリウレタンフォームの試料上での、試料の縁が５．０ｍｍの着色水に浸されるときの）視覚的に観察可能なウィッキング高さを呈し得、そのウィッキング高さは、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物が除外されることを除けば、同じイソシアネート成分、同じ算出総含水量を使用して調製される、および同じイソシアネート反応性成分異なる粘弾性ポリウレタンフォームの試料（この試料は同じ寸法を有する）の視覚的に観察可能なウィッキング高さよりも大きい。例えば、ウィッキング高さは、少なくとも３倍大きくてもよい（例えば、３〜１０倍大きく、かつ／または３．５〜５．５倍大きくてもよい）。ウィッキング特性により、コーティング溶液は、フォームにより容易に吸い上げられ得、したがって、すべての溶液が、その上で均一なコーティング層に平坦化される合計時間が短くなる。
粘弾性ポリウレタンフォームは、（粘弾性ポリウレタンフォームの試料を使用する場合の）視覚的に観察されるウィッキング時間を呈し得、３滴の着色水が前記試料の表面上に配置されるとき、その時間は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物が除外されることを除けば、同じイソシアネート成分、同じ算出総含水量、および同じイソシアネート反応性成分を使用して調製される異なる粘弾性ポリウレタンフォームの試料を使用する場合の視覚的に観察されるウィッキング時間よりも少ない。理解し得るように、比較された試料は、同じ厚さ／深さを有し得るが、試料の長さおよび幅は、結果に依存しない。ウィッキング時間は、３滴の着色水が試料の表面から消失する（すなわち、フォームによって吸収される）のにかかる時間として視覚的に観察される。ウィッキング時間は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物が使用されるとき著しくより速くなるように、少なくとも３０秒減少し得る。例えば、ウィッキング時間は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物を使用して調製されたポリウレタンフォームについて５秒未満であり得る（例えば、半秒超）。
粘弾性ポリウレタンフォームは、例えば、ＡＳＴＭ Ｅ９６／Ｅ９６Ｍ（任意選択で、ＡＳＴＭ Ｅ２３２１−０３を考慮して）に従って測定する場合、改善された水蒸気透過性を示し得る。例えば、水蒸気透過性は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物を使用して調製されるポリウレタンフォームについて、少なくとも５％（例えば、５％〜２０％）改善され得る。
粘弾性ポリウレタンフォームは、例えば、軟質エラストマー材料および織物に使用されるショアＯＯ硬度を示すことができ、３０以下であってもよく、および／または３超であってもよい（例えば、５超、８超、５〜３０等）。
当業者によって理解され得るように、比較例におけるあらかじめ形成された水性ポリマー分散物を除外することを説明するように、２つの異なるフォームの上の比較は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物および／またはあらかじめ形成された水性ポリマー分散剤ならびに増加した含水量の除外を除けば、同じプロセス条件、同じ器具、および同じ配合物を使用して調製されるフォームを指す。
コーティング材料
コーティング材料は、水性組成物（例えば、ラテックスバインダー）を有する相変化材料（ＰＣＭ）コーティングを含み、その結果コーティングをフォーム材料に浸透させることができる。対照的に、高粘度のコーティング組成物（例えば、水性組成物を含まない相変化材料）は、フォームの上に厚いコーティングを形成するので、フォームの通気性（ＡＳＴＭ Ｄ−３５７４気流試験に従って測定した）を実質的に低減させ得る。さらに、高い水ウィッキング性ポリウレタンフォーム形成組成物の使用は、例えば、寝具用マットレスおよびマットレストップ層（「トッパー」）に使用するために、そのようなフォームと相変化材料ベースのコーティングとを組み合わせた使用と同様の通気性を得るのに有益であり得る。
例示的な実施形態では、コーティング材料は、コーティング材料を形成するための成分の総重量（すなわち、コーティング溶液の総重量）を基準にして、５重量％〜９５重量％（例えば、１０重量％〜９０重量％、２０重量％〜７０重量％、２０重量％〜５０重量％、２０重量％〜４０重量％等）の１つ以上のＰＣＭを含んでもよい。例示的な実施形態では、コーティング材料は、コーティング材料の総重量を基準にして、５重量％〜９５重量％（例えば、１０重量％〜９０重量％、１０重量％〜５０重量％、１０重量％〜３０重量％、１０重量％〜２５重量％、２０重量％〜９０重量％、３０重量％〜８０重量％、４０重量％〜８０重量％、５０重量％〜７０重量％等）の１つ以上の水性ポリマーエマルジョンを含んでもよい。使用される１つ以上の水性ポリマーエマルジョンの量は、コーティング材料に使用される他の添加剤の量に依存し得る。
例示的な実施形態では、添加剤に関して、コーティング材料は、コーティング溶液の総重量を基準にして、０重量％〜３０重量％（例えば、１重量％〜２０重量％、３重量％〜１５重量％、５重量％〜１０重量％等）の１つ以上の界面活性剤（任意選択の成分）を含んでもよい。界面活性剤は、シリコーン界面活性剤であってもよい。コーティング材料は、コーティング溶液の総重量を基準にして、０重量％〜３０重量％（１重量％〜２０重量％、１重量％〜１０重量％、１重量％〜５重量％、１重量％〜３重量％等）の１つ以上のシリカを含んでもよい。シリカは、フュームドシリカであってもよい。
コーティング材料は、コーティング溶液の総重量を基準にして、０重量％〜９０重量％（例えば、１重量％〜８０重量％、１０重量％〜７０重量％、２０重量％〜７０重量％、３０重量％〜７０重量％、４０重量％〜６０重量％、４５重量％〜５５重量％等）の水を含んでもよい。界面活性剤および／またはシリカは、水にあらかじめブレンドされていてもよく、例えば、その結果、界面活性剤／シリカの重量が、５重量％〜９０重量％（例えば、２０重量％〜８０重量％、２０重量％〜７０重量％、３０重量％〜６０重量％、４５重量％〜５５重量％等）の水を含んでもよい。
コーティング材料は、コーティング溶液の総重量を基準にして、０重量％〜３０重量％（１重量％〜２０重量％、１重量％〜１０重量％、１重量％〜５重量％、１重量％〜３重量％等）のレオロジー調整剤を含んでもよい。例えば、レオロジー調整剤は、エチレンオキシドウレタン、プロピレンオキシドウレタン、および／またはブチレンオキシドウレタンベースの材料であってもよい。
コーティング材料は、コーティング溶液の総重量を基準にして、０重量％〜３０重量％（５重量％〜３０重量％、１０重量％〜２５重量％、１０重量％〜２０重量％等）のグリコールを含んでもよい。例えば、グリコールは、１５０〜１０００ｇ／モル（例えば、１５０ｇ／モル〜８００ｇ／モル、１５０ｇ／モル〜６００ｇ／モル、２００ｇ／モル〜５００ｇ／モル、３００ｇ／モル〜５００ｇ／モル等）の数平均分子量を有してもよい。グリコールは、ポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールであってもよい。
相変化材料は、高い融解熱を有する物質であり、ある温度で溶融および固化して、大量のエネルギーを蓄積および放出することができる。ＰＣＭの潜熱蓄熱は、液体固体、固体液体、固体気体、および／または液体気体の相変化によって達成され得る。例示的な実施形態では、コーティング材料中の相変化材料は、固体液体の変化のために使用される。コーティング材料は、有機ＰＣＭおよび／または無機ＰＣＭを含んでもよい。例示的な実施形態では、ＰＣＭは、コーティング材料がフォームに塗布された後に、ＰＣＭ材料が閉鎖領域内で相変化を受け得るように、カプセル化されていてもよい。例えば、カプセル化ＰＣＭは、１つ以上のＰＣＭおよび外側シェルまたはカプセル壁を含むコア材料を含んでもよい。カプセル壁は、ＰＣＭを含有するので、ＰＣＭが液体状態であるか固体状態であるかに関わらず、カプセル自体は、コア材料を含有する（例えば、完全に包囲する）固体粒子またはゲル粒子として維持し得る。カプセル壁は、不活性ポリマーを含んでもよい。ＰＣＭのカプセル化（例えば、マイクロカプセル化）は、噴霧乾燥、遠心、および流動床などの方法によって達成され得る。カプセル化のための例示的な方法は、例えば、国際公開第２０１０／０４２５６６号において述べられている。
カプセル壁は、例えば、ポリアクリレート、ゼラチン、ポリウレタン、ポリ尿素、尿素−ホルムアルデヒド、尿素−レゾルシノール−ホルムアルデヒド、および／またはメラミンホルムアルデヒドで形成されてもよい。カプセル壁は、コーティング材料を形成する前に、１つ以上のＰＣＭの周りに形成されてもよく、すなわち、コーティング材料は、あらかじめ形成されたカプセル化ＰＣＭを含む。カプセル化ＰＣＭは、カプセル化ＰＣＭの総重量を基準にして、５０重量％〜９９重量％（例えば、６０重量％〜９９重量％、７０重量％〜９９重量％、８０重量％〜９８重量％、および／または８５重量％〜９５重量％）の総ＰＣＭ含有量（１つ以上のＰＣＭを含む）を有してもよい。カプセル化ＰＣＭは、乾燥粉末では５ミクロン〜１００ミクロンの平均粒径を有してもよい。湿潤ケーキ形態のカプセル化ＰＣＭは、１ミクロン〜２０ミクロンの平均粒径を有してもよい。例えば、カプセル化ＰＣＭ（例えば、マイクロカプセルの形態）は、Ｎｅｘｔｅｋ（登録商標）、Ｍｉｃｒｏｔｅｋ（登録商標）、およびＭｉｃｒｏｎａｌ（登録商標）製品ラインとして、Ｍｉｃｒｏｔｅｋ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．から入手可能であり、またＥｎＦｉｎｉｔ（商標）製品ラインとして、Ｅｎｃａｐｓｙｓ ＬＬＣから入手可能である。
コア材料、すなわちＰＣＭは、人体が最も遭遇する材料から選択されてもよい。例えば、コア材料（１つ以上のＰＣＭを含み得る）は、０〜５０℃および／または１０〜４０℃の溶融温度を有してもよい。ＰＣＭは、特定の温度を維持するために熱を吸収および放出するパラフィンワックスまたは脂肪酸エステルであってもよい。例えば、ＰＣＭは、１４〜２８個の炭素原子および／または１６〜２１個の炭素原子を含むパラフィン（例えば、直鎖状パラフィン）であってもよい。ＰＣＭは、脂肪酸または脂肪酸エステルであってもよく、そのいずれも飽和または不飽和であり得る。ＰＣＭは、カプリル酸、カンペニロン、グリセリン、乳酸、パルミチン酸メチル、またはポリエチレンオキサイド誘導体（６００〜１０００ｇ／モルの数平均分子量を有するものなどのポリエチレングリコールを含む）であってもよく、融点が人体に関連する範囲（例えば、０〜５０℃および／または１０〜４０℃）のものから選択されてもよい。ＰＣＭは、無機塩、特に塩水和物、例えば、ＮａＣｌ・Ｎａ２ＳＯ４・１０Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＳＯ４・１０Ｈ２Ｏ等であってもよい。
カプセル化ＰＣＭ（例えば、あらかじめ形成されたカプセル化ＰＣＭ）を水性組成物に添加して、コーティング材料を形成してもよい。水性組成物は、水性エマルジョンポリマーであってもよく、例えば、水性組成物は、水および少なくとも１つのエマルジョンポリマーを含む。水性エマルジョンポリマーは、あらかじめ形成されてもよく、あらかじめ形成されたカプセル化ＰＣＭの存在下で形成されてもよく、および／またはカプセル化ＰＣＭを形成するための材料の存在下で形成されてもよい。
例示的な水性組成物としては、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＰＲＩＭＡＬ（商標）ブランドのエマルジョン、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＲＨＯＰＬＥＸ（商標）ブランドのアクリルエマルジョン、およびＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＨＹＤＲＨＯＬＡＣ（商標）ブランドの水性ポリマー分散物が挙げられる。水は、水性組成物の総重量の１０重量％〜９９重量％を占めてもよい。既知の技術を水性エマルジョンポリマーの調製に使用してもよく、例としては、水、ポリマー（例えば、モノマー）、および任意選択で界面活性剤を組み込んだエマルジョンで開始する乳化重合が挙げられる。例示的な水性コーティング組成物は、ヨーロッパ特許番号 ＥＰ１４２２２７６ Ｂ１（米国特許公開第２００４／０１０２５６８号としても入手可能）に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。
例示的な実施形態では、水性組成物は、共重合単位として、乾燥ポリマー重量を基準にして、５０重量％〜９９．７５重量％の、（メタ）アクリル酸のエステル、アミド、およびニトリルを含むモノエチレン性不飽和非イオン性（メタ）アクリル酸モノマー、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸デシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピルを含む（メタ）アクリル酸エステルモノマー、ウレイド（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロニトリル、および（メタ）アクリルアミドを含有する水性アクリルエマルジョンポリマーを含む（またはから本質的になる）。本開示を通して使用される場合、「（メタ）」のあとにアクリレート、アクリロニトリル、またはアクリルアミドなどの別の用語が続く用語の使用は、それぞれアクリレートおよびメタクリレート、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリル、またはアクリルアミドおよびメタクリルアミドの両方を指す。本明細書において、「非イオン性モノマー」とは、共重合したモノマー残基が、ｐＨ＝１〜１４でイオン電荷を有していないことを意味する。
例えば、水性組成物は、共重合単位として、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．２５重量％〜１０重量％の、モノエチレン性不飽和酸モノマー、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、スルホエチルメタクリレート、ホスホエチルモノブチルメタクリレート、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸モノメチル、フマル酸モノメチル、フマル酸、および無水マレイン酸を含有する水性エマルジョンポリマーを含む（またはから本質的になる）。好ましくは、エマルジョンポリマーは、共重合単位として、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．３重量％〜２．５重量％の（メタ）アクリル酸を含有する。
例えば、水性組成物は、乾燥ポリマー重量を基準にして、０〜６０重量％の非イオン性モノエチレン性不飽和非イオン性（メタ）アクリル酸モノマーでもモノエチレン性不飽和酸モノマーでもない任意選択のモノマーを、共重合単位として含有する水性エマルジョンポリマーを含む（またはから本質的になる）。任意選択のモノマーとしては、例えば、スチレンまたはアルキル置換スチレン；ブタジエン；アミノアルキル（メタ）アクリレート、Ｎ−アルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート、Ｎ、Ｎ−ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、または他のビニルエステル；塩化ビニル、塩化ビニリデン、Ｎ−ビニルピロリドンなどのビニルモノマー；アリルメタクリレート、ビニルトルエン、ビニルベンゾフェノン、ジアリルフタレート、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、およびジビニルベンゼンが挙げられる。
水性エマルジョンポリマーのエマルジョンポリマーは、低いレベルの意図的または不定期の架橋が存在し得るが、それがコーティング材料としてフォームに塗布される場合、実質的に非架橋であってもよい。低レベルの予備架橋またはゲル含有が所望される場合、低レベルの任意選択の非イオン性多エチレン性不飽和モノマー、例えば、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．１重量％〜５重量％を使用することができる。しかしながら、膜形成の質が著しく損なわれないことが重要である。
水性エマルジョンポリマーにおいて、例示的な界面活性剤、例えば、アルキル、アリール、もしくはアルキルアリールスルフェート、スルホネート、またはホスフェートのアルカリ金属塩またはアンモニウム塩、アルキルスルホン酸、スルホコハク酸塩、脂肪酸、エチレン性不飽和界面活性剤モノマー、およびエトキシル化アルコールまたはフェノールなどのアニオン性および／または非イオン性乳化剤を使用してもよい。重合性界面活性剤も使用することができる。好ましい重合性界面活性剤モノマーは、ノニルフェノキシプロペニルポリエトキシル化スルフェート（例えば、Ｄａｉ−ｉｃｈｉ ＣｏｒｐのＨｉｔｅｎｏｌとして）、ナトリウムアルキルアリルスルホサクシネート（例えば、Ｈｅｎｋｅｌ ＣｏｒｐのＴｒｅｍ ＬＦ−４０として）、アンモニウムジ−（トリシクロ（５．２．１．０ ２，６）３−デセン−（８または９）オキシエチル）スルホスクシネート、およびアンモニウムジ−（トリシクロ（５．２．１．０ ２，６）３−デセン−（８または９）スルホスクシネートである。さらに、不飽和Ｃ６〜Ｃ３０有機酸のアンモニウム塩および金属塩を、単独でまたは上記界面活性剤と組み合わせて使用することができる。これらの酸の例は、α−メチル桂皮酸、α−フェニル桂皮酸、オレイン酸、リノール酸（米国特許第５，３６２，８３２号に記載）、リシノール酸、トール油ロジンおよび脂肪酸の不飽和画分、不均化ロジン酸、大豆油脂肪酸、オリーブ油脂肪酸、ヒマワリ油脂肪酸、アマニ油脂肪酸、ベニバナ油脂肪酸、ソルビタンモノオレエート、アビエチン酸、ポリ（オキシエチレン）ソルビトールセスキオレエート、およびＥｍｐｏｌ１０１０ダイマー酸である。また好適な重合性界面活性剤モノマーとしては、例えば、マレイン酸誘導体（米国特許第４，２４６，３８７号に記載）、およびアルキルフェノールエトキシレートのアリル誘導体（ＪＰ−６２２２７４３５に記載）も挙げられる。使用される界面活性剤の量は、ポリマーの総重量を基準にして、０．１重量％〜２５重量％であってもよい。界面活性剤は、水とあらかじめブレンドしてもよい。
低ＶＯＣ含有コーティングは、ＶＯＣのない合体剤を含有できる低ＶＯＣコーティング組成物をフォームと共に使用することが求められ得る。合体剤は、水性エマルションポリマー、塗料、またはコーティングに添加され、エマルションポリマー、塗料、またはコーティングの最低フィルム形成温度（ＭＦＦＴ）を少なくとも１℃低下させる化合物である。ＭＦＦＴは、ＡＳＴＭ試験法Ｄ２３５４を使用して測定される。ＶＯＣのない合体剤の例としては、可塑剤、低分子量ポリマー、および界面活性剤が挙げられる。すなわち、ＶＯＣのない合体剤は、大気圧で２８０℃を超える沸点を有する合体剤である。
塗料またはコーティング調製の典型的な方法は、エマルジョンポリマー、殺生物剤、消泡剤、石鹸、分散剤、および増粘剤からの偶発的なＶＯＣを導入し得る。これらは、典型的には、コーティング組成物の総重量を基準にして、０．１重量％のＶＯＣを占める。塗料またはコーティングを、コーティング組成物の総重量を基準にして、０．０１重量％未満のＶＯＣにまでさらに減少させるために、水蒸気ストリッピング、および殺生物剤、消泡剤、石鹸、分散剤および増粘剤のような低ＶＯＣ含有添加剤の選択などの追加の方法を使用することができる。
コーティング材料は、直線状の平坦な表面を有するフォームに塗布されてもよい。コーティング材料はまた、曲面（例えば、輪郭カット枕）、フォームおよびマットレス業界で知られているより複雑なトポロジー表面（例えば、畳み込まれたフォームシートとしても知られているいわゆる「卵箱」フォームパッド、別の例は波状パターンがある）にも塗布されてもよい。コーティング材料は、フォーム表面上に直接塗布されてもよく、例えば、フォーム表面上に噴霧コーティングおよび／または注がれてもよい。コーティング材料は、単独で広げてもよいし、木材もしくは金属の棒または棒きれなどの道具を使用して、あるいはエアーナイフを使用して広げてもよい。カーテンコーティング器具も同様に使用してもよく、フォームを、コンベアベルトの助けを借りて動かすことができ、コーティング液のカーテンに通す。様々なタイプのロールツーロールコーティングも同様に使用することができる。
全ての部およびパーセンテージは、他に指示がない限り重量による。特に明記しない限り、すべての分子量データは、数平均分子量に基づく。
下記の通り、２種類のフォームを調製してもよい。第１セットのフォーム試料は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物を使用して調製されるが、実施例は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物とあらかじめ形成された水性ポリマー分散剤の両方を使用して調製されてもよい。第２セットのフォーム試料は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散剤を使用して調製されるが、実施例は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物とあらかじめ形成された水性ポリマー分散剤の両方を使用して調製されてもよい。
第１セットのフォーム試料
本明細書において提供されるデータおよび記述情報は、近似値に基づく。さらに、主に使用された材料は、以下の通りである。
［表］
第１の供給は、２３４ｌｂ／ｈの流速で、１００重量％のＰＲＩＭＡＣＯＲ（商標）５９８６（およそ２０．５重量％のアクリル酸を有するエチレンアクリル酸樹脂）を含み、第２の供給は、１２５ｌｂ／ｈの流速で、１００重量％の水酸化カリウム（およそ４５重量％のＫＯＨの水溶液）を含み、第３の供給は、５０ｌｂ／ｈの流速で、１００重量％の水を含む。第１の希釈ポンプは、２２０ｌｂ／ｈで水を供給し、第２の希釈ポンプは、５３８ｌｂ／ｈで水を供給して、所望の固体含有量を達成する。バレル／ゾーン温度制御条件は、以下の通りである。
［表］
以下の表２内のおおよその配合に従って、実施例１〜３ならびに比較例ＡおよびＢを調製する。以下の実施例において、総配合質量は、１９００グラムになるように設定する。あらかじめ形成された水性酸分散物である、ＡＤ１およびＡＤ２のうちの１つを使用して、実施例１〜３を調製する。水のみを使用して、すなわち、分散物を使用しないで、比較例Ａを調製する。比較例Ｂは、別々に添加されるエチレンアクリル酸コポリマーおよび水を使用して、すなわち、あらかじめ形成された分散物を使用せずに、粘弾性フォームを調製しようと試みる。しかしながら、周囲条件で、水中にエチレン−アクリル酸コポリマーが溶解できないため（この理論に束縛されることを意図しないが、水中にエチレン−アクリル酸コポリマー結晶を溶融するために、少なくともおよそ１２０℃の温度が必要であると考えられる）、このような混合物は、粘弾性フォームを形成するための発泡反応での使用に好ましくなく、かつ／または不適当である。言い換えれば、溶解性を得るために必要な高温は、本明細書における目的にとって好ましくなく、かつ／もしくは不適当であり、かつ／または非溶解エチレン−アクリル酸コポリマー結晶は、本明細書における目的にとって好ましくなく、かつ／もしくは不適当である。試料の密度は、およそ２．７〜３．０ｌｂ／ｆｔ３の範囲である（ＡＳＴＭ Ｄ３５７４試験Ｇに従う）。
以下の表３内のおおよその配合に従って、実施例４〜１１および比較例Ｃを調製する。以下の実施例において、総配合質量は、１９００グラムになるように設定する。あらかじめ形成された水性酸改質ポリオレフィン分散物である、ＡＤ３およびＡＤ４のうちの１つを使用して、実施例４〜１１を調製する。水のみを使用して、すなわち、分散物を使用しないで、比較例Ｃを調製する。試料の密度は、およそ２．５〜３．０ｌｂ／ｆｔ３の範囲である（ＡＳＴＭ Ｄ３５７４試験Ｇに従う）。
実施例１〜１１および比較実施例Ａ〜Ｃのそれぞれについて、透明なプラスチックフィルムで裏打ちされた３８ｃｍ×３８ｃｍ×２４ｃｍ（１５”×１５”×９．５”）の木箱を使用した換気フード下において、周囲条件でのボックス発泡によって、フォーム試料を調製する。高回転速度での１６ピン（９０°離れた４つの半径方向において各４本のピン）ミキサを、１ガロンのカップ（直径１６．５ｃｍ、高さ１８ｃｍ）とともに、高回転速度設定で使用した。スズ触媒を除いて、イソシアネート反応性成分内の成分は、１５秒間２４００ｒｐｍで、まず混合する。次いで、スズ触媒を添加し、さらに１５秒間２４００ｒｐｍですぐに混合する。次に、イソシアネート成分を添加し、さらに３秒間３０００ｒｐｍですぐに混合する。次いで、混合したイソシアネート反応性成分およびイソシアネート成分をプラスチックフィルムで裏打ちされた箱に注ぐ。フォームは、気泡がフォームの上面に現れるときに、最大高さに到達したとして観察する。フォームが完成されると、換気フード下で、フォームを一晩さらに硬化させる。フォーム試料壁を廃棄し、残りの試料を特徴付ける。
実施例１２について、フォームを、Ｃａｎｎｏｎ Ｖａｒｉｍａｘ発泡機を使用して作製する。ポリオール１およびポリオール３を、１：１の比を有するブレンドとして使用する。総ポリオールの流速は、１１０ｌｂ／分を目標とする。フォームバンを、およそ９６インチ×５２インチ×２０インチのサイズで作製する。得られたフォーム試料を、フォームを製作した次の日にカットする。次いで、物理的特性試験を実行する前に、試料を２４時間調整する。
算出総含水量（重量部）は、水性分散物の一部として配合物に添加された水量に加えて、配合物に添加されたＤＩ（脱イオン水）の総量として算出する。
空気流は、所与の印加空気圧下でフォームを通過することが可能な空気の測定値である。空気流は、１２５Ｐａ（０．０１８ｐｓｉ）の圧力で、１．０インチ（２．５４ｃｍ）厚×２インチ×２インチ（５．０８ｃｍ）正方形断面のフォームを通過する空気の量として測定する。単位は、標準立方フィート毎分（ｓｃｆｍ）で表される。空気流を測定するための代表的な商業用ユニットは、Ｚｕｒｉｃｈ、ＳｗｉｔｚｅｒｌａｎｄのＴｅｘＴｅｓｔ ＡＧによって製造され、ＴｅｘＴｅｓｔ Ｆｘ３３００として認定される。本明細書において、空気流は、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４試験Ｇに従って測定される。
平均弾力性は、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４試験Ｈに従って、特に反発弾性試験を使用して測定される。回復時間は、４インチ×４インチ×２インチのフォーム片で、７５％の位置（すなわち、フォーム試料を、１００％マイナス７５％の試料の元の厚さに圧縮する）から、フォーム圧縮が１０％の位置に対する位置（フォーム試料の元の厚さに基づく）まで圧縮荷重ヘッドを放出／戻すことによって測定される。回復時間は、圧縮荷重ヘッドを放出／戻す時間から、フォームが少なくとも１ニュートンの力を用いて荷重ヘッドに向かって押し返す瞬間までとして定義する。
ＩＦＤは、押し込み力たわみと称され、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４試験Ｂ１に従って測定される。ＩＦＤは、５０平方インチの円板試料を、その試料の元の厚さの特定のパーセンテージだけ押し込むのに必要な力の量（ポンド）として定義される。本明細書において、ＩＦＤは、フォーム試料に対して２５％のたわみおよび６５％のたわみでのポンド数として規定される。粘弾性フォームに対しては、より低いＩＦＤ値が追求される。例えば、６〜１２の２５％のＩＦＤは、寝枕、厚い背枕等に使用され得る。１２〜１８の２５％のＩＦＤは、中程度の厚さの背枕、室内装飾織物等に使用され得る。１８〜２４の２５％のＩＦＤは、薄い背枕、タフティングマトリックス、非常に厚いシートクッション等に使用され得る。２４を超える２５％のＩＦＤは、硬いシートクッション、硬いマットレス、衝撃吸収フォーム、包装フォーム、カーペットパッド、および超硬質フォームを必要とする他の用途に使用され得る。
２５％でリターンのＩＦＤは、フォームが回復する能力である。特に、２５％でリターンのＩＦＤは、６５％でのＩＦＤの測定を繰り返し、２５％の圧縮に戻った後に回復される、２５％でのＩＦＤのパーセンテージとして測定される。
本明細書で使用する場合、「引裂強度」という用語は、長手方向の細長いカットでプレノッチされたフォーム試料を、フォーム試料に引き裂くのに必要な最大平均力を表すために、本明細書において使用される。試験結果は、リニアインチ当たりの重量ポンド（ｌｂｆ／ｉｎ）、またはメートル当たりのニュートン（Ｎ／ｍ）において、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４試験Ｆの手順に従って決定される。
ウィッキング効果および水分／熱管理
実施例１２は、多回空気流と組み合わせるとき、ウィッキングおよび水分／熱管理についてさらに評価する。ウィッキング湿潤効果を試験するために、比較例Ｄを、添加剤３を配合物に添加しないことを除けば、実施例１２と同じ方法および配合物を使用して調製する。
良好なウィッキング効果を実現するためには、材料は、良好な湿潤効果を有するべきである。湿潤効果を実行するために、３滴の着色水は、１．０インチの厚さを有するそれぞれのフォーム試料の表面上に置き、水の液滴が表面から消失するのにかかる時間を、視覚的に観察し、ウィッキング時間として記録する。各水滴は、およそ４２ミリグラムである。水を、Ｍｉｌｌｉｋｅｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能なオレンジ色素を用いて着色する。実施例１２は、より速いウィッキング速度を有し、水滴が、およそ１秒のウィッキング時間で試料の表面からウィックすることが視覚的に観察され、比較例Ｄは、より緩徐なウィッキング速度を有し、３８秒のウィッキング時間を伴うことが視覚的に観察される。したがって、フォーム試料が、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物が比較例において除外されること以外、同じ条件および配合物を使用して作製された場合、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物が含まれるとき、ウィッキング速度はより速く、ウィッキング時間はおよそ３７秒短いことが見られる。
ウィッキング高さはまた、垂直ウィッキング試験を使用して試験され得る。特に、１．０インチ×０．５インチ×２．０インチの寸法を有するフォーム試料を、実施例１２および比較例Ｄのために調製する。フォーム試料の先端を、５．０ｍｍの着色水に浸し、同時にフォーム試料を、着色水を保持する水平な皿に対して実質的に垂直な位置で維持する。水の垂直なウィッキング、すなわち、上方移動を、１分間（周囲条件で）可能にする。次いで、上方移動を、定規を使用して測定し、垂直なウィッキング高さとして記録する。実施例１２は、６．３５ｍｍの垂直なウィッキング高さを有するものとして測定され、比較例Ｄは、１．５９ｍｍの垂直なウィッキング高さを有するものとして測定される。したがって、フォーム試料が、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物が比較例において除外されること以外、同じ条件および配合物を使用して作製された場合、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物が含まれるとき、ウィッキング高さは、およそ４倍に増加することが見られる。
実施例１２および比較例Ｄの水蒸気透過性を試験し得る。特に、標準カップ乾燥方法を、ＡＳＴＭ Ｅ９６／Ｅ９６Ｍに従って行う。さらに、標準的技法、シャーレ法について（シャーレの直径は５．５インチである）ＡＳＴＭ Ｅ２３２１−０３に従う。実施例１２および比較例Ｄのそれぞれの試験について、３つの検体を使用し、その検体は、およそ１．３０インチの厚さを有し、それらの試料の縁がワックス（例えば、およそ１４０°Ｆで溶融されるワックス）を用いて密封されるフォーム試料である。水蒸気透過性を試験するために、シャーレを、頂部リムの１／４以内まで満たす。試験中、湿度レベルは７２．７％であり、温度制御は、５０．８°Ｆである。
実施例１２は、およそ７１．６（グレイン／時間／ｆｔ２）／ΔＰ×インチの水蒸気透過性を有することが観察され、比較例Ｄは、およそ６７．４（グレイン／時間／ｆｔ２）／ΔＰ×インチの著しくより低い水蒸気透過性を有することが観察される。したがって、フォーム試料が、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物が比較例において除外されること以外、同じ条件および配合物を使用して作製された場合、水蒸気透過性は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物が含まれるとき、およそ５．９％改善され得る。
第２セットのフォーム試料
本明細書において提供されるデータおよび記述情報は、近似値に基づく。さらに、主に使用された材料は、以下の通りである。
［表］
以下の表４内のおおよその配合に従って、実施例１３〜１８および比較例Ｄを調製する。以下の実施例において、総配合質量は、１９００グラムになるように設定する。実施例１３〜１８は、それぞれ、あらかじめ形成された水性ポリマー分散剤である、ＡＤ１、ＡＤ２、ＡＤ３、ＡＤ４、ＡＤ５、およびＡＤ６のうちの１つを使用して調製される。水のみを使用して、すなわち、水性ポリマー分散剤を使用しないで、比較例Ｄを調製する。試料の密度は、およそ２．７〜３．２ｌｂ／ｆｔ３の範囲である（ＡＳＴＭ Ｄ３５７４試験Ａに従う）。
実施例１３〜１８および比較実施例Ｄのそれぞれについて、透明なプラスチックフィルムで裏打ちされた３８ｃｍ×３８ｃｍ×２４ｃｍ（１５”×１５”×９．５”）の木箱を使用した換気フード下において、周囲条件でのボックス発泡によって、フォーム試料を調製する。高回転速度での１６ピン（９０°離れた４つの半径方向において各４本のピン）ミキサを、１ガロンのカップ（直径１６．５ｃｍ、高さ１８ｃｍ）とともに、高回転速度設定で使用した。スズ触媒を除いて、イソシアネート反応性成分内の成分は、１５秒間２４００ｒｐｍで、まず混合する。次いで、スズ触媒を添加し、さらに１５秒間２４００ｒｐｍですぐに混合する。次に、イソシアネート成分を添加し、さらに３秒間３０００ｒｐｍですぐに混合する。次いで、混合したイソシアネート反応性成分およびイソシアネート成分をプラスチックフィルムで裏打ちされた箱に注ぐ。フォームは、気泡がフォームの上面に現れるときに、最大高さに到達したとして観察する。フォームが完成されると、換気フード下で、フォームを一晩さらに硬化させる。フォーム試料壁を廃棄し、残りの試料を特徴付ける。
算出総含水量（重量部）は、水性分散剤の一部として配合物に添加された水量に加えて、配合物に添加されたＤＩ（脱イオン水）の総量として算出する。
空気流は、所与の印加空気圧下でフォームを通過することが可能な空気の測定値である。空気流は、１２５Ｐａ（０．０１８ｐｓｉ）の圧力で、１．０インチ（２．５４ｃｍ）厚×２インチ×２インチ（５．０８ｃｍ）正方形断面のフォームを通過する空気の量として測定する。単位は、標準立方フィート毎分（ｓｃｆｍ）で表される。空気流を測定するための代表的な商業用ユニットは、Ｚｕｒｉｃｈ、ＳｗｉｔｚｅｒｌａｎｄのＴｅｘＴｅｓｔ ＡＧによって製造され、ＴｅｘＴｅｓｔ Ｆｘ３３００として認定される。本明細書において、空気流は、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４試験Ｇに従って測定される。
平均弾力性は、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４試験Ｈに従って、特に反発弾性試験を使用して測定される。回復時間を、７５％の位置（すなわち、フォーム試料を、１００％マイナス７５％の試料の元の厚さに圧縮する）から、フォーム圧縮が１０％の位置に対する位置（フォーム試料の元の厚さに基づく）まで圧縮荷重ヘッドを放出／戻すことによって測定する測定する。回復時間は、圧縮荷重ヘッドを放出／戻す時間から、フォームが少なくとも１ニュートンの力を用いて荷重ヘッドに向かって押し返す瞬間までとして定義する。
引張強度および伸び率パーセントは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４試験Ｅに従って測定される。本明細書で使用する場合、「引裂強度」という用語は、長手方向の細長いカットでプレノッチされたフォーム試料を、フォーム試料に引き裂くのに必要な最大平均力を表すために、本明細書において使用される。試験結果は、リニアインチ当たりの重量ポンド（ｌｂｆ／ｉｎ）、またはメートル当たりのニュートン（Ｎ／ｍ）において、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４試験Ｆの手順に従って決定される。
ＩＦＤは、押し込み力たわみと称され、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４試験Ｂ１に従って測定される。ＩＦＤは、５０平方インチ円板を使用して、試料を、試料の元の厚さの特定のパーセンテージだけ押し込むのに必要な力の量（ポンド）と定義される。本明細書において、ＩＦＤは、フォーム試料に対して２５％のたわみおよび６５％のたわみでのポンド数として規定される。粘弾性フォームに対しては、より低いＩＦＤ値が追求される。例えば、６〜１２の２５％のＩＦＤは、寝枕、厚い背枕等に使用され得る。１２〜１８の２５％のＩＦＤは、中程度の厚さの背枕、室内装飾織物等に使用され得る。１８〜２４の２５％のＩＦＤは、薄い背枕、タフティングマトリックス、非常に厚いシートクッション等に使用され得る。２４を超える２５％のＩＦＤは、硬いシートクッション、硬いマットレス、衝撃吸収フォーム、包装フォーム、カーペットパッド、および超硬質フォームを必要とする他の用途に使用され得る。
２５％でリターンのＩＦＤは、フォームが回復する能力である。特に、２５％でリターンのＩＦＤは、６５％でのＩＦＤの測定を繰り返し、２５％の圧縮に戻った後に回復される、２５％でのＩＦＤのパーセンテージとして測定される。
ウィッキング効果および水分／熱管理
実施例１２は、多回空気流と組み合わせるとき、ウィッキングおよび水分／熱管理についてさらに評価する。ウィッキング湿潤効果を試験するために、比較例Ｄを、添加剤３を配合物に添加しないことを除けば、実施例１２と同じ方法および配合物を使用して調製する。
ウィッキング高さはまた、垂直ウィッキング試験を使用して試験され得る。特に、１．０インチ×０．５インチ×２．０インチの寸法を有するフォーム試料を、実施例１２および比較例Ｄのために調製する。フォーム試料の先端を、５．０ｍｍの着色水に浸し、同時にフォーム試料を、着色水を保持する水平な皿に対して実質的に垂直な位置で維持する。水の垂直なウィッキング、すなわち、上方移動を、１分間（周囲条件で）可能にする。次いで、上方移動を、定規を使用して測定し、垂直なウィッキング高さとして記録する。実施例１２は、６．３５ｍｍの垂直なウィッキング高さを有するものとして測定され、比較例Ｄは、１．５９ｍｍの垂直なウィッキング高さを有するものとして測定される。したがって、フォーム試料が、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物が比較例において除外されること以外、同じ条件および配合物を使用して作製された場合、ウィッキング高さは、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物が含まれるとき、およそ４倍に増加すると見られる。
実施例１２および比較例Ｄの水蒸気透過性を試験し得る。特に、標準カップ乾燥方法を、ＡＳＴＭ Ｅ９６／Ｅ９６Ｍに従って行う。さらに、標準的技法、シャーレ法について（シャーレの直径は５．５インチである）ＡＳＴＭ Ｅ２３２１−０３に従う。実施例１２および比較例Ｄのそれぞれの試験について、３つの検体を使用し、その検体は、およそ１．３０インチの厚さを有し、それらの試料の縁がワックス（例えば、およそ１４０°Ｆで溶融されるワックス）を用いて密封されるフォーム試料である。水蒸気透過性を試験するために、シャーレを、頂部リムの１／４以内まで満たす。試験中、湿度レベルは７２．７％であり、温度制御は、５０．８°Ｆである。
実施例１２は、およそ７１．６（グレイン／時間／ｆｔ２）／ΔＰ×インチの水蒸気透過性を有することが観察され、比較例Ｄは、およそ６７．４（グレイン／時間／ｆｔ２）／ΔＰ×インチの著しくより低い水蒸気透過性を有することが観察される。したがって、フォーム試料が、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物が比較例において除外されること以外、同じ条件および配合物を使用して作製される場合、水蒸気透過性は、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物が含まれるとき、およそ５．９％改善され得る。
第１セットのコーティングされた試料
第１セットのコーティング試料は、添加剤を使用して調製された粘弾性フォームを使用する。本明細書において提供されるデータおよび記述情報は、近似値に基づく。さらに、主に使用された材料は、以下の通りである。
［表］
例示的なコーティング材料試料は、以下の表５の配合物に従って調製される。
コーティング材料１および２は、清浄な三口ビーカー（または適切なプラスチック容器）に各成分を秤量することによって調製される。これらを木質の舌圧子を使用して手で混合して、均一な混合物を形成した。コーティング材料は、容器から直接注ぎ出すことによってフォーム上に分配することができる。
コーティング材料と共に使用する例示的なフォーム試料は、以下の表６の配合物に従って調製される。フォーム試料は、上記の手順によって調製される。コーティングされた試料は、示されたコーティング材料をフォームの１つの表面上に少しずつ注ぐことによって調製され、木質の舌圧子を使用して均一で滑らかな層になるようにし、これを全ての溶液が注ぎ出されるまで続けた。次いで、フォームをヒュームフード内に室温で一晩放置して水を乾燥させる。コーティングされたフォームの総面積は、単位面積当たりのＰＣＭの量が同じになるように〜７０平方インチで制御される。コーティング後に得られる材料は、「コーティングされたフォーム」と称される。ウィッキング時間について、値は、標準誤差（±記号を使用する）で与えられ、１滴（それぞれ約４２ミリグラム）が、新しく切断されたフォーム表面上に滴下される。Ｍｉｔｓｕｔｏｙｏ Ｍｏｄｅｌ ＣＦＣ−Ｐ２４ピペットを使用し、脱イオン水を用いた。ウィッキング時間が１秒以内で速過ぎて記録できない場合は、次いで時間を表６に「＜１」と記録した。
２つのフォーム基材を比較した：実施例による１つの粘弾性制御フォームおよび１つの高空気流粘弾性フォーム（本明細書ではＨＡＦＨＷＷとも称される）。試料は、Ｖａｒｉｍａｘ ｍａｃｈｉｎｅから、表２の配合物を使用して、それぞれ約１１０ｌｂ／分の総流速で作製される。ポリオール側（第一スズオクトアートを除く全てのポリオール）の成分が、約１２００ｒｐｍで混合する約２フィートの長さのピンミキサ中にまず供給される。イソシアネート成分をピンミキサに最後に加え、第一スズオクトアートは、イソシアネート成分の直前に加える。反応混合物は、幅約３フィート、長さ１フィート、深さ１フィートのトラフに供給され、次いで、ポリエチレンシートで裏打ちされたコンベアベルト上に流される。
実施例１９および２０のより優れた水ウィッキング特性により、コーティング溶液は、この２つのフォームに、より容易に吸い上げられ、したがって、すべての溶液が均一なコーティング層に平坦化される合計時間が、粘弾性制御フォームと比較して短い。図２は、両方のフォームについて、コーティング表面間の比較を示す。比較例Ｅによるコーティングされた粘弾性制御フォーム（左）は、アクリルコーティングの固体の厚い層を示す。フォームを圧縮すると、コーティング層に亀裂が生じる。コーティングされたＨＡＦＨＷＷフォーム表面（右）ではあるが、多孔性フォーム構造が依然として目に見える。追加の圧縮で実施例２０のコーティングの外観は変形せず、目で亀裂は観察されない。実施例２０および比較例Ｅについて、ウィッキング時間を記録した。実施例２０についてのウィッキング時間は、その対応するコーティングされていないフォームと同様に、依然として非常に速かった（＜１秒）。比較例Ｅについて、ウィッキング時間は、８秒であった（測定総数＝６）。
コーティング前後の空気流を、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４に従って両方の試料から測定した。データは、以下の表３に示されている。ポリマー水エマルジョン＃５−２を使用する場合、コーティングされたＨＡＦＨＷＷフォームとコーティングされた粘弾性制御フォームとの空気流の比は、２．２８／０．５７であり、４．０倍の空気流であることに留意されたい。コーティングされた粘弾性制御フォームが、圧縮されたときに割れたコーティングを有することを考慮すると、空気流は、実際には、割れる前と比較して誇張されている。すなわち、割れていないコーティングされた粘弾性制御フォームは、空気流の値がさらに低くなるであろう。
この「４．０倍」という係数は、下にあるＨＡＦＨＷＷ基材と粘弾性制御基材との空気流の比が、６．７８／２．５７であり、２．６倍であることを考慮すると、相対的な向上である。そのため、ＨＡＦＨＷＷフォームは、水を素早く吸い上げないフォームより優れた性能を発揮する。
第２セットのコーティングされた試料
第２セットのコーティングされた試料は、成形フォーム配合物で調製された粘弾性フォームを使用する。本明細書において提供されるデータおよび記述情報は、近似値に基づく。さらに、主に使用された材料は、以下の通りである。
［表］
例示的なコーティング材料試料は、以下の表７の配合物に従って調製される。
コーティング材料３および４は、清浄な三口ビーカー（または適切なプラスチック容器）に各成分を秤量することによって調製される。これらを木質の舌圧子を使用して手で混合して、均一な混合物を形成した。コーティング材料は、容器から直接注ぎ出すことによってフォーム上に分配することができる。
コーティング材料と共に使用する例示的なフォーム試料は、以下の表８の配合物に従って調製される。フォーム試料は、縦方向に１１．３ｃｍ、横方向に３７．４ｃｍ×３７．４ｃｍの寸法を有するボックスフォームモールドを使用して調製される。通常の離型ワックスが使用される。ボックスフォームモールドの温度は、１４０°Ｆ（６０°Ｃ）に設定されている。フォーム配合物は、合計１２００グラムとなるように作製された。表８の成分を、高剪断ミキサ（４つの半径方向に延びる方向のそれぞれに４つのピン）を使用して、高回転速度で１ガロンの容器内で混合した。イソシアネートを除いた配合物の成分を、最初に１５秒間混合し（２４００ｒｐｍ）、続いて別の混合サイクルを１５秒間行った（２４００ｒｐｍ）。最後に、イソシアネートを混合物に加え、直ちにさらに４秒間混合した（３０００ｒｐｍ）。次いで、混合物を金属の加熱されたボックスフォームモールドに注入し、モールドのフタを閉じ、フォームにさせる。硬化の５分後にフォームが除去される。最終フォームの重量は、９７５〜９９０グラムであった。このような成形フォームが３つ作製された。
コーティングされた試料は、示されたコーティング材料をフォームの１つの表面上に少しずつ注ぐことによって調製され、木質の舌圧子を使用して均一で滑らかな層になるようにし、これを全ての溶液が注ぎ出されるまで続けた。次いで、フォームをヒュームフード内に室温で一晩放置して水を乾燥させる。コーティングされたフォームの総面積は、単位面積当たりのＰＣＭの量が同じになるように〜７０平方インチで制御される。コーティング後に得られる材料は、「コーティングされたフォーム」と称される。実施例Ｆは、コーティングされていない成形フォームである。実施例２０および２１は、ＰＣＭがコーティング配合物に組み込まれたコーティングされたフォームの２つの実施例であり、これらの実施例は、以下に記載した通り、コーティングされたフォームの曲げ試験に合格し、また３０未満のショアＯＯ硬度を有する可撓性コーティングを実現する。
熱伝導率の測定のために、厚さ１．０インチ（横方向に７×７インチ）のフォームを使用して、ＡＳＴＭ Ｃ５１８−０４方法の下でフォーム試料を試験する。具体的には、熱伝導率は、熱伝導の法則として知られているフーリエの法則を基準にして、レーザーコンペン熱流量計を使用して測定される。測定は、２つの異なる温度（ｄＴ）に維持された２つの平らな等温プレートの間にフォーム試料を置くことによって行われる。典型的には、一方のプレートは、「ホットプレート」と呼ばれ、他方のプレートは、「コールドプレート」と呼ばれる。熱流束測定は、平均試験温度７５°Ｆおよび試験温度差４０°Ｆで実施される。レーザーコンペン熱流量計は、熱流を一方向のみで測定するため、フーリエの法則は、次のように簡単に記述することができる：
ｑ＝−λ（ｄＴ／ｄｘ）またはλ＝−ｑ（ｄｘ／ｄＴ）
ここで、ｑ＝熱流束（Ｗ／ｍ２またはＢＴＵ／ｆｔ２）、λ＝熱伝導率（Ｗ／ｍ−ＫまたはＢＴＵ／（ｈｒ−ｆｔ−°Ｆ）またはＢＴＵ．ｉｎ．ｈｒ−１ ｆｔ−２ °Ｆ−１）、ｄＴ／ｄｘ＝ｘ方向の温度勾配（Ｋ／ｍまたは°Ｆ／ｆｔ）。
ショアＯＯ硬度については、フォーム試料を実験室の周囲条件で１８時間コンディショニングする。測定は、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０−１５に従って行われ、５回以上の平均測定値が、ショアＯＯ硬度値として記録される。熱伝導率の測定に使用したのと同じ試料（厚さ１．０インチ、横方向７×７インチ）を使用した。
コーティングされたフォームの曲げ試験について、フォーム試料（７×７×１．０インチの寸法を有する）を、コーティング面を外側に向けて半分に折り曲げる。次いで、曲げられたフォーム試料を幅２．０インチのバイス内に置く（曲げた側を上に向ける）。次に、試料上のコーティングを肉眼で検査して、２ｍｍより広い亀裂を探す。そのような亀裂が見つからない場合は、試料に結果値として「合格」が割り当てられる。

Claims (10)

  1. コーティングされた粘弾性ポリウレタンフォームであって、
    コーティングを上に有する粘弾性ポリウレタンフォームであって、前記粘弾性ポリウレタンフォームが、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４に従って測定した場合に２０％以下の弾力性を有し、少なくとも１つのイソシアネートを含むイソシアネート成分とポリオール成分を含むイソシアネート反応性成分とを有する反応系の生成物であり、前記反応系のイソシアネート指数が、５０〜１５０である、粘弾性ポリウレタンフォームと、
    前記粘弾性ポリウレタンフォーム上のおよびその内部に埋め込まれたコーティング材料であって、水性ポリマーエマルジョンおよびカプセル化相変化材料を含む、コーティング材料と、を含む、コーティングされた粘弾性ポリウレタンフォーム。
  2. 前記反応系が、少なくとも１つの触媒と、
    （ｉ）混合物の総重量を基準にして０．１重量％〜６．０重量％のあらかじめ形成された水性ポリマー分散物であって、前記あらかじめ形成された水性ポリマー分散物が、前記あらかじめ形成された水性ポリマー分散物の総重量を基準にして１０重量％〜８０重量％の固体含有量を有し、水性酸ポリマー分散物または水性酸改質ポリオレフィンポリマー分散物のうちの１つであり、前記ポリオレフィンが、少なくとも１つのＣ２〜Ｃ２０アルファオレフィンから誘導される、あらかじめ形成された水性ポリマー分散物、および
    （ｉｉ）混合物の総重量を基準にして０．１重量％〜６．０重量％の、ｐＨが６．０〜１２．０であるあらかじめ形成された水性ポリマー分散剤であって、前記水性ポリマー分散剤が、５重量％〜６０重量％のポリマー成分および４０重量％〜９５重量％の少なくとも水を含む流体媒体を含み、前記ポリマー成分が、少なくとも１つのカルボニル基、リン酸基、ホスホン酸基、またはスルホニル基を有する２０重量％〜１００重量％の少なくとも１つの親水性酸モノマーから誘導され、また任意選択で少なくとも１つの疎水性末端不飽和炭化水素モノマーから誘導される少なくとも１つのベースポリマーを含む、あらかじめ形成された水性ポリマー分散剤、の群から選択される少なくとも１つと、を含む添加剤成分をさらに含む、前記コーティングされた粘弾性ポリウレタンフォーム。
  3. 前記あらかじめ形成された水性ポリマー分散物が、室温および大気圧の周囲条件で連続液相成分であり、かつ液相および固相から誘導され、前記液相が、水であり、前記固相が、酸または酸改質ポリオレフィンであり、前記ポリオレフィンが、少なくとも１つのＣ２〜Ｃ２０アルファオレフィンから誘導される、請求項２に記載のコーティングされた粘弾性ポリウレタンフォーム。
  4. 前記あらかじめ形成された水性ポリマー分散物が、室温および大気圧の周囲条件で連続液相成分であり、かつ液相および固相から誘導され、前記液相が、水であり、前記固相が、エチレン−アクリル酸コポリマーを含む、請求項２に記載のコーティングされた粘弾性ポリウレタンフォーム。
  5. 前記ポリオール成分が、少なくとも５０重量％のエチレンオキシド含有量を有し、２〜４の名目ヒドロキシル官能価を有し、前記イソシアネート反応性成分の２５重量％〜９０重量％を占める少なくとも１つのポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のコーティングされた粘弾性ポリウレタンフォーム。
  6. 前記ポリオール成分が、少なくとも３つのポリオールのブレンドを含み、前記ブレンドが、
    （ｉ）少なくとも５０重量％のエチレンオキシド含有量を有し、２〜４の名目ヒドロキシル官能価を有し、７００ｇ／モル〜１５００ｇ／モルの分子量を有し、前記イソシアネート反応性成分の２５重量％〜９０重量％を占めるポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールと、
    （ｉｉ）２０重量％未満のエチレンオキシド含有量を有し、２〜４の名目ヒドロキシル官能価を有し、１５００ｇ／モル超かつ６０００ｇ／モル未満の分子量を有し、前記イソシアネート反応性成分の５重量％〜５０重量％を占めるポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンポリエーテルポリオールと、
    （ｉｉｉ）２〜４の名目ヒドロキシル官能価を有し、７００ｇ／モル〜１５００ｇ／モルの分子量を有し、前記イソシアネート反応性成分の５重量％〜５０重量％を占めるポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールと、を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のコーティングされた粘弾性ポリウレタンフォーム。
  7. 前記ポリオール成分が、少なくとも４つのポリオールのブレンドを含み、前記ブレンドが、
    （ｉ）少なくとも５０重量％のエチレンオキシド含有量を有し、２〜４の名目ヒドロキシル官能価を有し、７００ｇ／モル〜１５００ｇ／モルの分子量を有し、前記イソシアネート反応性成分の２５重量％〜８５重量％を占める第１のポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールと、
    （ｉｉ）少なくとも５０重量％のエチレンオキシド含有量を有し、４〜８の名目ヒドロキシル官能価を有し、８，５００ｇ／モル〜１４，５００ｇ／モルの分子量を有し、前記イソシアネート反応性成分の５重量％〜５０重量％を占める第２のポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールと、
    （ｉｉｉ）２０重量％未満のエチレンオキシド含有量を有し、２〜４の名目ヒドロキシル官能価を有し、３０００ｇ／モル〜６０００ｇ／モルの分子量を有し、前記イソシアネート反応性成分の５重量％〜５０重量％を占めるポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンポリエーテルポリオールと、
    （ｉｖ）２〜４の名目ヒドロキシル官能価を有し、７００ｇ／モル〜１５００ｇ／モルの分子量を有し、前記イソシアネート反応性成分の５重量％〜５０重量％を占めるポリオキシプロピレンポリエーテルポリオールと、を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のコーティングされた粘弾性ポリウレタンフォーム。
  8. 前記コーティング材料が、５重量％〜９５重量％の１つ以上のカプセル化相変化材料および５重量％〜９５重量％の１つ以上の水性ポリマーエマルジョンを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のコーティングされた粘弾性ポリウレタンフォーム。
  9. 前記コーティング材料が、シリコーン界面活性剤およびシリカの群から選択される少なくとも１つをさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のコーティングされた粘弾性ポリウレタンフォーム。
  10. 前記コーティング材料が、水をさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のコーティングされた粘弾性ポリウレタンフォーム。
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