KR20120029392A - 폴리올 조성물, 수지 블렌드 조성물, 스프레이 조성물, 및 각각의 사용 방법, 및 각각의 제조 방법 - Google Patents

폴리올 조성물, 수지 블렌드 조성물, 스프레이 조성물, 및 각각의 사용 방법, 및 각각의 제조 방법 Download PDF

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KR20120029392A
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데이비드 케이 멀키
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인비스타 테크놀러지스 에스.에이.알.엘.
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Abstract

본 개시물의 실시양태는 방향족 폴리올 조성물, 수지 블렌드 조성물 및 스프레이 발포체 조성물을 포함한다.

Description

폴리올 조성물, 수지 블렌드 조성물, 스프레이 조성물, 및 각각의 사용 방법, 및 각각의 제조 방법 {POLYOL COMPOSITIONS, RESIN BLEND COMPOSITIONS, SPRAY COMPOSITIONS, AND METHODS OF USING EACH, AND METHODS OF MAKING EACH}
<관련 출원과의 상호 참조>
본 출원은, 본원에 전문이 참고로 포함되는, 2009년 5월 19일에 출원된 미국 가출원 제61/179,528호의 출원일의 이점을 청구한다.
스프레이형 폴리우레탄 (PU) 발포체는, 물리적 강도 및 인화성 성능을 개선시키기 위한 수단으로서 역사적으로 "방향족 폴리에스테르 폴리올" (본원에서 APP로 칭해짐)을 사용해 왔다. 또한, APP의 도입에 의한 비용의 이점은, 난연제 및 다른 석유계 폴리올과 같은 보다 값비싼 원료 사용의 감소로 인해 실현된다.
스프레이형 PU 절연 발포체를 위하여, 발포제를 주로 HFC-245fa (1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판)로 변경하면, 소정의 "B"측 제제 중 APP의 총량이 감소하였다. APP 중 HFC-245fa의 용해도가 낮아서, APP 사용을 감소시킨다. HFC-245fa는 값이 비싸기 때문에, 비용을 감소시키기 위하여, 보조 발포제로서 물이 사용된다. APP와 조합한 물의 사용이 많아지면 저온 적용 온도(<50℉)에서 표면 파쇄성의 문제가 발생한다. 이제, 제조자는 APP를 다른 유형의 폴리올 및 첨가제로 대체하여 표면 파쇄성 및 발포제 용해도의 문제를 해결하여야 한다.
적용가능한 모든 건물 재료에 생물-함량(bio-content)을 갖는 제품을 사용하는 것의 중요성을 강조하는 미국 정부의 주도 사업에 의해 일어난 생물-기재(bio-based) 스프레이 발포체에 대한 상당한 관심이 존재한다. 미국에서는, 미연방규정집 (CFR 표제 7 파트 2902)에 연방 조달을 위한 생물-기재 제품의 지정에 대한 지침이 상세하게 기재되어 있다. 이러한 지침에서, 바람직한 조달 제품은 ASTM D6866에 의해 측정시, 완제품에서 총 유기 탄소의 중량(질량) 백분율로서, 제품 중 한정적 생물-기재 탄소의 양을 기준으로 7％ 이상의 생물-기재 함량을 가져야 한다. 상기 지침은 구체적으로, 거주용 또는 상업용 건물 용도를 위한 밀봉된 열적 장벽을 제공하도록 설계된 스프레이-사용가능한(spray-in-place) 플라스틱 발포체 제품에 관한 것이다.
본 개시물의 실시양태는 방향족 폴리올 조성물, 수지 블렌드 조성물 및 스프레이 발포체 조성물을 포함한다. 특히, 방향족 폴리올 조성물의 일 실시양태는 히드록실화 물질을 포함하는 제1 조성물; 산, 에스테르, 무수물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제2 조성물; 및 소수성 물질, 친수성 물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 제3 조성물의 반응 생성물을 포함한다.
특히, 수지 블렌드의 일 실시양태는 본원에서 상기한 바와 같은 방향족 폴리올 조성물; 계면활성제, 촉매 및 발포제를 포함한다.
특히, 스프레이 발포체 조성물의 일 실시양태는 본원에서 상기한 바와 같은 수지 블렌드 조성물과 다관능성 이소시아네이트의 반응 생성물을 포함한다.
특히, 방향족 폴리올 조성물의 일 실시양태는 글리세린, 디에틸렌 글리콜 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제1 조성물; 디메틸 테레프탈레이트, 프탈산 무수물 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제2 조성물; 및 팔미트산, 피마자유, 톨유 지방산, 대두유 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제3 조성물의 반응 생성물을 포함한다.
특히, 수지 블렌드 조성물의 일 실시양태는 방향족 폴리올 조성물; 계면활성제, 촉매 및 발포제를 포함하며, 여기서 상기 방향족 폴리올 조성물은 글리세린, 디에틸렌 글리콜 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제1 조성물; 디메틸 테레프탈레이트, 프탈산 무수물 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제2 조성물; 및 팔미트산, 피마자유, 톨유 지방산, 대두유 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제3 조성물의 반응 생성물이다.
특히, 스프레이 발포체 조성물의 일 실시양태는 수지 블렌드 조성물 중 어느 하나의 수지 블렌드 조성물과 다관능성 이소시아네이트의 반응 생성물을 포함하며, 여기서 상기 조성물은 약 1:1 내지 3:1의 A:B의 부피 비에서 약 120 내지 250의 NCO 지수를 갖고, 여기서 A는 폴리이소시아네이트를 포함하는 A측 성분이고, B는 방향족 폴리올 조성물을 포함하는 B측 성분이고, 상기 스프레이 발포체 조성물은 ASTM D6866에 의해 측정시 7 중량％ 이상의 생물-기재 함량을 갖고, 상기 수지 블렌드 조성물은 글리세린, 디에틸렌 글리콜 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제1 조성물; 디메틸 테레프탈레이트, 프탈산 무수물 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제2 조성물; 및 팔미트산, 피마자유, 톨유 지방산, 대두유 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제3 조성물의 반응 생성물인 방향족 폴리올 조성물을 포함한다.
특히, 방향족 폴리올 조성물의 일 실시양태는, 히드록실화 물질을 주성분으로 포함하는 제1 조성물; 산, 에스테르, 무수물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제2 조성물; 및 소수성 물질, 친수성 물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 제3 조성물의 반응 생성물을 포함한다.
특히, 수지 블렌드의 일 실시양태는 본원에서 상기한 바와 같은 방향족 폴리올 조성물; 계면활성제, 촉매 및 발포제를 주성분으로 포함한다.
스프레이 발포체 조성물의 일 실시양태는, 본원에서 상기한 바와 같은 수지 블렌드 조성물과 다관능성 이소시아네이트의 반응 생성물을 주성분으로 포함하고, 이들을 포함한다.
특히, 방향족 폴리올 조성물의 일 실시양태는 히드록실화 물질로 이루어진 제1 조성물; 산, 에스테르, 무수물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 제2 조성물; 및 소수성 물질, 친수성 물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 제3 조성물의 반응 생성물을 포함한다.
특히, 수지 블렌드의 일 실시양태는 본원에 상기한 바와 같은 방향족 폴리올 조성물; 계면활성제, 촉매 및 발포제로 이루어진다.
특히, 스프레이 발포체 조성물의 일 실시양태는, 본원에서 상기한 바와 같은 수지 블렌드 조성물과 다관능성 이소시아네이트의 반응 생성물로 이루어진다.
특히, 방향족 폴리올 조성물의 일 실시양태는 글리세린, 디에틸렌 글리콜 및 이들의 조합 중 하나 이상을 주성분으로 포함하는 제1 조성물; 디메틸 테레프탈레이트, 프탈산 무수물 및 이들의 조합 중 하나 이상을 주성분으로 포함하는 제2 조성물; 및 팔미트산, 피마자유, 톨유 지방산, 대두유 및 이들의 조합 중 하나 이상을 주성분으로 포함하는 제3 조성물의 반응 생성물을 포함한다.
특히, 방향족 폴리올 조성물의 일 실시양태는 글리세린, 디에틸렌 글리콜 및 이들의 조합 중 하나 이상으로 이루어진 제1 조성물; 디메틸 테레프탈레이트, 프탈산 무수물 및 이들의 조합 중 하나 이상으로 이루어진 제2 조성물; 및 팔미트산, 피마자유, 톨유 지방산, 대두유 및 이들의 조합 중 하나 이상으로 이루어진 제3 조성물의 반응 생성물을 포함한다.
본 개시물을 상세하게 설명하기 전에, 본 개시물은 기재된 특정 실시양태에 제한되지 않으며, 물론 달라질 수 있다는 것을 이해한다. 또한, 본 개시물의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 제한될 것이기 때문에, 본원에서 사용된 용어는 단지 특정 실시양태를 설명하기 위한 목적을 위한 것이며, 제한하려는 것이 아니라는 것을 이해한다.
달리 정의되지 않는다면, 본원에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 개시물이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하고 있는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 또한, 본원에 기재된 것과 유사한 또는 동등한 임의의 방법 및 물질이 본 개시물의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 물질이 이제 기술된다.
본원에 인용된 모든 공보 및 특허는, 각각의 개별적인 공보 및 특허가 참고로 포함되도록 구체적이고 개별적으로 표시된 것처럼, 본원에 참고로 포함되며, 공보가 인용된 것과 관련된 방법 및/또는 물질을 개시 및 기술하기 위하여 본원에 참고로 포함된다. 임의의 공보의 인용은, 출원일 전에 그의 개시 내용에 관한 것이며, 본 개시물이 선행 개시물에 의해 이러한 공보보다 선행될 자격이 없다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, 제공된 공보의 날짜는 독립적으로 확인될 필요가 있을 수 있는 실제 공개일과 상이할 수 있다.
본 개시물을 읽을 때 당업자에게 명백해지는 바와 같이, 본원에 기재되고 예시된 개별 실시양태 각각은, 본 개시물의 범위 또는 취지를 벗어남 없이 임의의 다른 몇가지 실시양태의 특성과 쉽게 분리되거나 조합될 수 있는 별개의 성분 및 특성을 갖는다. 임의의 기재된 방법은 기재된 사건의 순서로 또는 논리적으로 가능한 임의의 다른 순서로 수행될 수 있다.
본 개시물의 실시양태는, 달리 지시되지 않는다면, 당업계의 기술에 속하는 화학, 중합체 화학, 발포체 화학 등의 기술을 사용할 것이다. 이러한 기술은 문헌에 충분히 설명되어 있다.
하기 예는 당업자에게 본원에 개시되고 청구된 조성물 및 화합물을 사용하고, 방법을 수행하는 방법에 대한 완전한 개시 및 설명을 제공하기 위하여 기재된다. 숫자 (예를 들어, 양, 온도 등)에 대하여 정확성을 보장하고자 노력하였지만, 약간의 오류 및 편차가 존재할 것이다. 달리 지시되지 않는다면, 부는 중량부이고, 온도는 ℃이고, 압력은 기압이다. 표준 온도 및 압력은 20℃ 및 1 기압(절대값)으로 정의된다.
본 개시물의 실시양태를 상세하게 기술하기 전에, 달리 지시되지 않는다면, 본 개시물은 특정 물질, 시약, 반응 물질, 제조 방법 등에 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 하며, 이들은 변할 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 용어는 단지 특정 실시양태를 기술하기 위한 목적을 위한 것이며, 제한하려는 것이 아니다. 또한, 본 개시물에서, 단계는 논리적으로 가능할 경우, 여러가지 순서로 실행될 수 있다.
본원 및 첨부된 특허청구범위에서 사용된 단수형("a," "an" 및 "the")은, 문맥이 달리 명백하게 지시하지 않는 한, 복수의 대상물을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "지지체"에 관한 언급은 복수의 지지체를 포함한다. 본원 및 하기 특허청구범위에서, 달리 반대되는 의도가 명백하지 않는 한, 하기 의미를 갖도록 정의된 다수의 용어가 언급될 것이다.
본원에서 사용된 하기 용어는 달리 명기되지 않는 한 그에 속하는 의미를 갖는다. 본 개시물에서 "포함하다", "포함하는", "함유하는" 및 "갖는" 등은 미국 특허법에서 이들에 속하는 의미를 가질 수 있고, "포함하다", "포함하는" 등을 의미할 수 있고; "~을 주성분으로 포함하는(consisting essentially of)" 또는 "주성분으로 포함하다" 등은, 본 개시물에 포함된 방법 및 조성물에 적용될 경우, 본원에 개시된 것과 같은 조성물을 의미하지만, 추가의 구조적 기, 조성물 성분 또는 방법 단계 (또는 상기 논의된 바와 같은 그의 유사체 또는 유도체)를 함유할 수 있다. 그러나, 이러한 추가의 구조적 기, 조성물 성분 또는 방법 단계 등은, 본원에 개시된 상응하는 조성물 또는 방법의 것과 비교하여, 실질적으로 조성물 또는 방법의 기본 및 신규 특성(들)에 영향을 미치지 않는다. "~을 주성분으로 포함하는" 또는 "주성분으로 포함하다" 등은, 본 개시물에 포함되는 방법 및 조성물에 적용될 경우, 미국 특허법에 속하는 의미를 가지며, 상기 용어는, 언급된 것의 기본 또는 신규 특성이 언급된 것보다 많은 것의 존재에 의해 변형되지 않고, 선행 기술의 실시양태를 배제시키는 한, 언급된 것보다 많은 것의 존재(예를 들어, 미량의 오염물; 중합체, 또는 중합체를 형성하기 위하여 반응되는 성분과 반응성이 아닌 성분 등)를 허용하는 개방형이다.
정의:
용어 "스프레이 발포체"는, 낮은 열 전도성과 함께 단위 부피 당 비교적 낮은 중량을 갖는, "발포"로 공지된 팽창 공정에 의해 제조된 기포 구조를 갖는 플라스틱을 의미하기 위하여 사용된다. 임의로, 발포 공정은 플라스틱의 제조와 실질적으로 동시에 수행될 수 있다. 경질 발포체는 종종 복합재(예를 들어, 루핑(roofing) 및 사이딩(siding)용 개재 요소) 제조 및 목재 시뮬레이션 물질, 모형-제조 물질 및 포장재를 위하여, 건설, 냉각 및 가열 기술(예를 들어, 가전 제품)에서 소음 방지용 절연체 및/또는 단열재로서 사용된다.
용어 "히드록실가"는, 이소시아네이트기와 반응할 수 있는, 폴리올 조성물의 단위 중량 당 히드록실기의 농도를 의미한다. 히드록실가는 mg KOH/g으로 보고되며, 표준 ASTM D 1638 (2009년)에 따라 측정된다.
용어 "산가"는 상응하게 폴리올에 존재하는 카르복실산기의 농도를 나타내며, mg KOH/g으로 보고되며, 표준 ASTM 4662-98 (2009년)에 따라 측정된다.
용어 폴리올의 "평균 관능가" 또는 "평균 히드록실 관능가"는 평균적으로 분자 당 OH기의 수를 나타낸다. 이소시아네이트의 평균 관능가는 평균적으로 분자 당 -NCO기의 수를 의미한다.
용어 "지방족 기"는 포화 또는 불포화 선형 또는 분지형 탄화수소기를 의미하며, 예를 들어 알킬, 알케닐 및 알키닐 기를 포함한다.
용어 "알크" 또는 "알킬"은 1 내지 12개의 탄소 원자, 예를 들어 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소기, 예컨대 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, n-옥틸, 도데실, 옥타데실, 아밀, 2-에틸헥실 등을 의미한다. 알킬기는, 달리 언급되지 않는다면, 아릴 (임의로 치환됨), 헤테로시클로 (임의로 치환됨), 카르보시클로 (임의로 치환됨), 할로, 히드록시, 보호된 히드록시, 알콕시 (예를 들어, C1 내지 C7) (임의로 치환됨), 아실 (예를 들어, C1 내지 C7), 아릴옥시 (예를 들어, C1 내지 C7) (임의로 치환됨), 알킬에스테르 (임의로 치환됨), 아릴에스테르 (임의로 치환됨), 알카노일 (임의로 치환됨), 아로일 (임의로 치환됨), 카르복시, 보호된 카르복시, 시아노, 니트로, 아미노, 치환된 아미노, (일치환된)아미노, (이치환된)아미노, 보호된 아미노, 아미도, 락탐, 우레아, 우레탄, 술포닐 등으로부터 선택된 하나 이상의 기로 임의로 치환된다.
용어 "알케닐"은 2 내지 12개의 탄소 원자, 예를 들어 2 내지 4개의 탄소 원자 및 하나 이상의 탄소 대 탄소 이중 결합 (시스 또는 트랜스)을 갖는 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소기, 예컨대 에테닐을 의미한다. 알케닐기는, 달리 언급되지 않는다면, 아릴 (치환된 아릴 포함), 헤테로시클로 (치환된 헤테로시클로 포함), 카르보시클로 (치환된 카르보시클로 포함), 할로, 히드록시, 알콕시 (임의로 치환됨), 아릴옥시 (임의로 치환됨), 알킬에스테르 (임의로 치환됨), 아릴에스테르 (임의로 치환됨), 알카노일 (임의로 치환됨), 아로일 (임의로 치환됨), 시아노, 니트로, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 락탐, 우레아, 우레탄, 술포닐 등으로부터 선택된 하나 이상의 기로 임의로 치환된다.
용어 "알키닐"은 2 내지 12개의 탄소 원자, 예를 들어 2 내지 4개의 탄소 원자 및 하나 이상의 탄소 대 탄소 삼중 결합을 갖는 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소기, 예컨대 에티닐을 의미한다. 알키닐기는, 달리 언급되지 않는다면, 아릴 (치환된 아릴 포함), 헤테로시클로 (치환된 헤테로시클로 포함), 카르보시클로 (치환된 카르보시클로 포함), 할로, 히드록시, 알콕시 (임의로 치환됨), 아릴옥시 (임의로 치환됨), 알킬에스테르 (임의로 치환됨), 아릴에스테르 (임의로 치환됨), 알카노일 (임의로 치환됨), 아로일 (임의로 치환됨), 시아노, 니트로, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 락탐, 우레아, 우레탄, 술포닐 등으로부터 선택된 하나 이상의 기로 임의로 치환된다.
용어 "반응 생성물"은 상응하게 적어도 제1 및 제2 화학 종 (예를 들어, 제1 조성물, 제2 조성물 및 제3 조성물)의 제3 및 상이한 화학 종으로의 변환으로부터 얻어진 생성물을 의미한다. 본원에서 "반응 생성물"은 "평균 히드록실 관능가" 및 "산가"를 특징으로 하는 폴리올이다. 제1 화학 종은 보다 일반적으로 고정된 수의 히드록실 관능기를 특징으로 한다. 한편, 제2 화학 종은 보다 일반적으로 고정된 수의 카르복실산기를 특징으로 한다. 반응 생성물은 보다 일반적으로 과량의 히드록실 관능기, 및 일반적으로 제1 및 제2 화학 종의 반응 동안 형성된 하나 이상의 에스테르 연결을 갖는다.
제곱 인치 게이지 당 파운드 (psig)로 보고되는 압력은 1 기압에 대한 것이다. 1 파운드/인치2 = 6.895 킬로파스칼. 1 기압은 101.325 킬로파스칼과 동일하며, 1 기압은 약 14.7 파운드/인치2 (절대값) (psia) 또는 약 0 파운드/인치2 게이지 (psig)이다.
토의:
본 개시물의 실시양태는 폴리올 조성물, 폴리올 조성물의 제조 방법, 폴리올 조성물의 사용 방법, 수지 블렌드 조성물, 수지 블렌드 조성물의 제조 방법, 수지 조성물의 사용 방법, 스프레이 발포체 조성물, 스프레이 발포체 조성물의 제조 방법, 스프레이 발포체 조성물의 사용 방법, 폴리우레탄 (PU) 및/또는 폴리이소시아누레이트 (PIR) 스프레이 발포체, 폴리우레탄 (PU) 및/또는 폴리이소시아누레이트 (PIR) 스프레이 발포체의 제조 방법, 폴리우레탄 (PU) 및/또는 폴리이소시아누레이트 (PIR) 스프레이 발포체의 사용 방법 등을 포함한다.
또한, 본 개시물의 실시양태는 본원에 기재된 실시양태 각각의 생물-기재 버전을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 예를 들어 생물-기재 폴리올 조성물로부터 형성된 생물-기재 발포체는 ASTM D6866에 의해 측정시, 완제품 중 총 유기 탄소의 7 중량(질량)％ 이상의 생물-기재 함량을 포함한다. ASTM D6866을 사용하여 측정된 물질의 생물-기재 함량은 때때로 본 개시물에서 ％ 생물-기재 값 (BV)으로 표현된다.
폴리올 조성물의 실시양태를 사용하여, 수지, 발포체, 엘라스토머, 코팅 등을 제조할 수 있다. 폴리올 조성물의 실시양태는, 제1 조성물, 제2 조성물 및 제3 조성물의 반응 생성물로부터 형성된 방향족 폴리올 (예를 들어, 방향족 폴리에스테르 폴리올 (APP))을 포함한다. 일 실시양태에서, 제1 조성물은 히드록실화 물질을 포함한다. 일 실시양태에서, 제2 조성물은 산, 에스테르 및 무수물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 제3 조성물은 소수성 물질, 친수성 물질 및 이들의 조합으로부터 선택된 물질을 포함한다. 일 실시양태에서, 제1 조성물, 제2 조성물 및/또는 제3 조성물 각각은 독립적으로 단일의 주요 화합물만을 포함할 수 있다.
제3 조성물은 생물-기재 성분을 포함할 수 있는 성분일 수 있다. 이와 관련하여, 제3 조성물의 포함은, 생물-기재 폴리올 조성물, 생물-기재 스프레이 발포체, 생물-기재 수지 블렌드 조성물, 또는 이들 중 어느 것으로부터 유도된 생물-기재 제품을 제조하기 위하여 사용될 수 있다. 특히, 제3 조성물은 최종 제품이 적절한 생물-기재 함량 (예를 들어, 발포체 제품의 경우, 7 중량％ 초과의 생물-기재 함량)을 갖도록 적절한 양으로 포함될 수 있다. 일 실시양태에서, 제3 조성물은 폴리올 조성물의 약 10 내지 70 중량％ 또는 폴리올 조성물의 약 15 내지 30 중량％일 수 있다. 일 실시양태에서, 제3 조성물은, 폴리올 조성물이 폴리올 조성물의 약 10 내지 70 중량％, 또는 폴리올 조성물의 약 15 내지 30 중량％의 생물-기재 함량을 갖도록 하는 양으로 존재할 수 있다.
일 실시양태에서, 생물-기재 성분 (예를 들어, 제3 성분)은 폴리올의 주쇄에 공유 결합될 수 있다. 일 실시양태에서, 폴리올은 방향족 에스테르 연결을 갖는 방향족 폴리에스테르 폴리올일 수 있다. 생물-기재 성분 (예를 들어, 천연 오일)은, 예를 들어 에스테르 연결을 통해 폴리올 주쇄에 결합될 수 있다.
일 실시양태에서, 제3 조성물은 천연 오일, 그의 상응하는 지방산, 그의 상응하는 지방산 에스테르 및 이들의 혼합물의 군으로부터 선택된 소수성 물질을 포함한다. 특히, 소수성 물질은 탤로우 오일(tallow oil), 톨유 지방산, 대두유, 코코넛유, 피마자유, 아마인유, 비식용 식물 유래 오일, 동물 유래 오일 및 식용 식물 유래 오일 중 하나 이상을 포함한다.
일 실시양태에서, 제3 조성물은 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)의 군으로부터 선택된 친수성 물질을 포함한다. 일 실시양태에서, PEG는 약 200 내지 2000 또는 약 200 내지 1000의 분자량을 가질 수 있다.
일 실시양태에서, 제3 조성물은 1종 이상의 소수성 물질 및 1종 이상의 친수성 물질을 포함한다. 일 실시양태에서, 제3 조성물은 폴리올 조성물의 50 중량％ 미만일 수 있다. 일 실시양태에서, 제3 조성물은 폴리올의 약 10 내지 50 중량％ 또는 약 10 내지 30 중량％일 수 있다.
일 실시양태에서, 제2 조성물은 테레프탈산, 이소프탈산, 오르토프탈산, 트리멜리트산, 일관능성 산 (예를 들어, 스테아르산), 오르토프탈산 무수물, 말레산 무수물, 푸마르산 무수물, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 트리멜리트산 무수물 및 이들의 상응하는 에스테르 (예를 들어, 테레프탈산의 에스테르, 이소프탈산의 에스테르 등), 및 이들의 혼합물과 같은 화합물을 포함한다. 일 실시양태에서, 제2 조성물은 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 및 각각의 에스테르 및 각각의 혼합물과 같은 화합물을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 제2 조성물은 폴리올의 약 20 내지 70 중량％ 또는 약 30 내지 40 중량％일 수 있다.
일 실시양태에서, 제1 조성물은 2 이상 또는 약 2 내지 8의 평균 관능가를 갖는 히드록실화 물질일 수 있다. 일 실시양태에서, 히드록실화 물질은 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에테르 폴리올 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 제1 조성물은 일관능성 히드록실화 물질 (예를 들어, 지방족 모노-알코올, 방향족 모노-알코올, 알킬-치환된 아릴 모노-알코올, 알킬-치환된 페놀)을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 히드록실화 물질은 글리세린, 트리메틸올, 메틸 글루코시드, 트리메틸올 프로판, 펜타에리트리톨, 수크로스, 소르비톨 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 일관능성 히드록실화 물질은 노닐 페놀을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 제1 조성물은 폴리올의 약 20 내지 60 중량％ 또는 약 40 내지 50 중량％일 수 있다.
일 실시양태에서, 방향족 폴리에스테르 폴리올은 글리세린, 디에틸렌 글리콜 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제1 조성물; 디메틸 테레프탈레이트, 프탈산 무수물 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제2 조성물; 및 팔미트산, 피마자유, 톨유 지방산, 대두유 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제3 조성물로부터 형성될 수 있다. 일 실시양태에서, 제1 조성물은 방향족 폴리올 조성물의 약 20 내지 60 중량％, 약 40 내지 50 중량％, 또는 약 40 내지 45 중량％일 수 있다. 일 실시양태에서, 제2 조성물은 방향족 폴리올 조성물의 약 20 내지 70 중량％, 약 30 내지 40 중량％, 또는 약 35 내지 40 중량％일 수 있다. 일 실시양태에서, 제3 조성물은 방향족 폴리올 조성물의 약 10 내지 50 중량％, 약 10 내지 30 중량％, 또는 약 15 내지 20 중량％일 수 있다.
일 실시양태에서, 제1 조성물은 디에틸렌 글리콜일 수 있고, 제2 조성물은 디메틸 테레프탈레이트일 수 있다. 동일한 또는 추가의 실시양태에서, 제3 조성물은 팔미트산과 피마자유의 조합물을 포함하고, 여기서 제1 조성물은 글리세린을 더 포함한다. 동일한 또는 추가의 실시양태에서, 제3 조성물은 팔미트산과 피마자유의 조합물을 포함하고, 제1 조성물은 글리세린을 더 포함한다. 동일한 또는 추가의 실시양태에서, 제3 조성물은 톨유 지방산일 수 있고, 임의로, 제1 조성물은 글리세린을 더 포함하고, 임의로 제2 조성물은 프탈산 무수물을 더 포함한다. 동일한 또는 추가의 실시양태에서, 제3 조성물은 대두유이다.
일 실시양태에서, 폴리올 조성물은 히드록실화 가교제를 갖는 반응 생성물을 더 포함할 수 있다. 히드록실화 가교제는 글리세린, 트리메틸올, 펜타에리트리톨, 수크로스, 소르비톨 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 히드록실화 가교제는 폴리올의 약 1 내지 20 중량％ 또는 약 2 내지 6 중량％이다.
일 실시양태에서, 폴리올 조성물은 지방족 산/에스테르 (예를 들어, 지방족 산 또는 지방족 에스테르)를 갖는 반응 생성물을 더 포함할 수 있다. 지방족 산/에스테르는 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 그의 상응하는 에스테르 (예를 들어, 숙신산의 에스테르, 글루타르산의 에스테르 등) 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 지방족 산/에스테르는 폴리올의 약 20 내지 70 중량％ 또는 약 30 내지 40 중량％이다.
일 실시양태에서, 폴리올 조성물은 히드록실화 가교제와 지방족 산/에스테르의 반응 생성물을 더 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 히드록실화 가교제는 글리세린, 트리메틸올, 펜타에리트리톨, 수크로스, 소르비톨 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 히드록실화 가교제는 폴리올의 약 1 내지 20 중량％ 또는 약 2 내지 6 중량％일 수 있다. 일 실시양태에서, 지방족 산/에스테르는 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 그의 상응하는 에스테르 (예를 들어, 숙신산의 에스테르, 글루타르산의 에스테르 등) 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 지방족 산/에스테르는 폴리올의 약 20 내지 70 중량％ 또는 약 30 내지 40 중량％일 수 있다.
폴리올 조성물은 당업자에게 공지된 방법에 의해 제조된다. 예를 들어, 제1 조성물, 제2 조성물, 제3 조성물, 임의로 히드록실화 가교제 및 임의로, 지방족 산/에스테르를 약 235℃에서 반응시킬 수 있고, 부산물, 예컨대 물 또는 알코올 (예를 들어, 메탄올) 등을, 오버헤드 증기 응축 온도 (예를 들어, 모든 알코올 및 물 부산물의 비점 미만의 온도; 예를 들어 50℃ 미만의 온도)에 의해 지시되는 바와 같이, 실질적으로 모든 부산물 알코올 및 물이 제거될 때까지, 오버헤드 증기로서 제거하여 반응을 완결시킨다(예를 들어, 폴리에스테르 폴리올로의 70％ 초과의 전환율).
상기한 바와 같이, 본 개시물의 실시양태는 수지 블렌드 조성물을 포함한다. 일 실시양태에서, 수지 블렌드 조성물은 폴리올 조성물, 계면활성제, 촉매 및 발포제를 포함할 수 있다. 폴리올 조성물은 본원에 기재된 것 중 어느 것을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 폴리올 조성물은, 수지 블렌드 조성물이 수지 블렌드 조성물 중 총 유기 탄소의 약 5 내지 40 중량％, 또는 수지 블렌드 조성물 중 총 유기 탄소의 약 5 내지 20 중량％의 생물-기재 함량을 갖도록 하는 양으로 존재할 수 있다.
계면활성제는 적합한 PU 및/또는 PIR 스프레이 발포체의 제조를 위한 목적을 위하여 당업자에게 공지된 임의의 계면활성제를 포함한다. 일 실시양태에서, 계면활성제는 실리콘 기재 계면활성제, 유기물 기재 계면활성제 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 계면활성제는 수지 블렌드 조성물의 약 0.25 내지 3.0 중량％이다.
일 실시양태에서, 촉매는 금속-기재 촉매, 아민-기재 촉매 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 금속-기재 촉매로는, 비제한적으로 유기수은, 유기납, 유기철(organoferric), 유기주석, 유기비스무트, 유기아연 촉매 (예를 들어, 제1주석 옥토에이트 및 디부틸주석 디라우레이트) 및 이들의 조합을 들 수 있다. 아민-기재 촉매로는, 비제한적으로 트리에틸렌디아민, N-메틸모르폴린, 펜타메틸 디에틸렌트리아민, 디메틸시클로헥실아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 1-메틸-4-디메틸아미노에틸-피페라진, 3-메톡시-N-디메틸-프로필아민, N-에틸모르폴린, 디에틸에탄올아민, N-코코모르폴린, N,N-디메틸-N',N'-디메틸이소프로필-프로필렌 디아민, N,N-디에틸-3-디에틸 아미노프로필아민, 디메틸-벤질 아민 및 이들의 조합을 들 수 있다. 일 실시양태에서, 촉매는 수지 블렌드 조성물의 약 2 내지 10 중량％이다.
일 실시양태에서, 발포제는 3 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소, 히드로플루오로카본, 물, 이산화탄소 및 이들의 혼합물일 수 있다. 히드로플루오로카본은 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 (HFC-245fa), 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 (HCF-134a), 1,1-디클로로-1-플루오로에탄 (HCFC 141-B), 클로로디플루오로메탄 (HCFC R-22), 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄 (HFC-365mfc) 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 탄화수소는 부탄, n-펜탄, i-펜탄, 시클로펜탄, 헥산, 시클로헥산, 이들 각각의 알켄 유사체 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 발포제는 수지 블렌드 조성물의 약 5 내지 25 중량％ 또는 약 8 내지 15 중량％이다.
일 실시양태에서, 발포제는 2종 이상의 발포제 (예를 들어, 발포제, 보조 발포제 등)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발포제는 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판이고, 보조 발포제는 물일 수 있으며, 여기서 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판은 발포제의 약 60 내지 99 중량％이고, 물은 발포제의 약 1 내지 40 중량％일 수 있다.
수지 블렌드 조성물은 당업자에게 공지된 방법에 의해 제조된다. 예를 들어, 수지 블렌드를 함유하는 조성물을 블렌드 탱크에 첨가하고, 주위 조건하에 혼합하고, 블렌드 탱크가 압력 등급을 가질 경우, 발포제는 마지막에 첨가되고, 균질 혼합물이 제조될 때까의 시간 동안 모든 조성물을 혼합할 수 있다.
일 실시양태에서, 수지 블렌드에 사용된 방향족 폴리에스테르 폴리올은 글리세린, 디에틸렌 글리콜 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제1 조성물; 디메틸 테레프탈레이트, 프탈산 무수물 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제2 조성물; 및 팔미트산, 피마자유, 톨유 지방산, 대두유 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제3 조성물로부터 형성될 수 있다. 일 실시양태에서, 제1 조성물은 방향족 폴리올 조성물의 약 20 내지 60 중량％, 약 40 내지 50 중량％, 또는 약 40 내지 45 중량％일 수 있다. 일 실시양태에서, 제2 조성물은 방향족 폴리올 조성물의 약 20 내지 70 중량％, 약 30 내지 40 중량％, 또는 약 35 내지 40 중량％일 수 있다. 일 실시양태에서, 제3 조성물은 방향족 폴리올 조성물의 약 10 내지 50 중량％, 약 10 내지 30 중량％, 또는 약 15 내지 20 중량％일 수 있다.
일 실시양태에서, 제1 조성물은 디에틸렌 글리콜이고, 제2 조성물은 디메틸 테레프탈레이트일 수 있다. 동일한 또는 추가의 실시양태에서, 제3 조성물은 팔미트산과 피마자유의 조합물을 포함하고, 여기서 제1 조성물은 글리세린을 더 포함한다. 동일한 또는 추가의 실시양태에서, 제3 조성물은 팔미트산과 피마자유의 조합물을 포함하고, 여기서 제1 조성물은 글리세린을 더 포함한다. 동일한 또는 추가의 실시양태에서, 제3 조성물은 톨유 지방산일 수 있으며, 임의로, 제1 조성물은 글리세린을 더 포함하고, 임의로, 제2 조성물은 프탈산 무수물을 더 포함한다. 동일한 또는 추가의 실시양태에서, 제3 조성물은 대두유일 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 개시물의 실시양태는, 수지 블렌드 조성물과 다관능성 이소시아네이트의 반응 생성물을 포함하는 스프레이 발포체 조성물을 포함한다. 수지 블렌드 조성물은 본원에 기재된 임의의 수지 블렌드 조성물을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 수지 블렌드 조성물은 스프레이 발포체 조성물로부터 형성된 발포체가 발포체의 약 5 내지 15 중량％ 또는 발포체의 약 7 내지 9 중량％의 생물-기재 함량을 갖도록 하는 양으로 존재할 수 있다.
일 실시양태에서, 이소시아네이트는, 적합한 폴리우레탄 (PU) 및/또는 폴리이소시아누레이트 (PIR) 발포체의 제조에 사용될 수 있는, 2 이상의 평균 관능가를 갖는 임의의 이소시아네이트를 포함할 수 있다.
상기 인지된 바와 같이, 본 개시물의 실시양태는 폴리우레탄 (PU) 및/또는 폴리이소시아누레이트 (PIR) 스프레이 발포체를 포함한다. 일 실시양태에서, PU 및/또는 PIR 스프레이 발포체는 폴리올 조성물, 및 폴리올 조성물, 촉매, 계면활성제 및 발포제를 함유하는 수지 블렌드 조성물을 포함할 수 있다. 폴리올 조성물은 본원에 기재된 임의의 폴리올 조성물을 포함할 수 있다. 또한, 촉매, 계면활성제 및 발포제는 본원에 기재된 임의의 촉매, 계면활성제 및 발포제일 수 있다. 일 실시양태에서, 폴리올 조성물은, PU 및/또는 PIR 스프레이 발포체로부터 제조된 발포체가 발포체 중 총 유기 탄소의 약 6 내지 20 중량％ 또는 발포체 중 총 유기 탄소의 약 7 내지 9 중량％의 생물-기재 함량을 갖도록 하는 양으로 존재할 수 있다.
일 실시양태에서, 폴리올 조성물은 방향족 폴리에스테르 폴리올 조성물일 수 있다. 방향족 폴리에스테르 폴리올 조성물은 생물-기재 성분을 포함하거나, 포함하지 않을 수 있다. 일 실시양태에서, PU 및/또는 PIR 스프레이 발포체로부터 형성된 발포체는 ASTM D6866에 의해 측정시 7 중량％ 이상의 생물-기재 함량을 갖는다.
상기한 바와 같이, 본 개시물의 실시양태는 스프레이 폴리우레탄/폴리이소시아누레이트 발포체용 폴리올 블렌드 조성물에서 방향족 폴리에스테르 폴리올 조성물의 용도에 관한 것이다. 본 개시물의 실시양태는, 높은 지수의 물을 갖거나 갖지 않는 상기한 바와 같은 HFC 245fa 및/또는 탄화수소 기재 발포제를 사용하여, 폴리우레탄/폴리이소시아누레이트 발포체를 제조하는 것에 관한 것이다. 형성된 발포체는 적합한 물리적 및 절연 특성 (예를 들어, 5 초과의 R 값 및 3 lb/ft3 (48 kg/㎥) 미만의 밀도에서 15 psig (205 kPa) 초과의 평행 압축 강도를 가짐)을 가질 뿐만 아니라, 본원의 다른 곳에 기재된 파쇄성 시험 방법에 따라 낮은 표면 파쇄성을 갖는다.
일 실시양태에서, 방향족 폴리에스테르 폴리올, 촉매, 계면활성제 및 발포제를 함유하는 수지 블렌드 조성물을 사용하여, 약 120 내지 250 범위의 NCO 지수를 갖는 스프레이용 폴리우레탄 및/또는 폴리이소시아누레이트 발포체를 제조할 수 있다. 일 실시양태에서, 폴리올 블렌드 조성물은 약 1.5 이상의 평균 관능가 및 약 120 이상의 총 히드록실가를 가질 수 있다.
존재하는 이소시아네이트 (-NCO)의 양은 "이소시아네이트 지수", "NCO 지수" 또는 간단히 "지수"로도 칭해지는 "이소시아네이트 반응 지수"에 관하여 표현될 수 있다. 여기서, 당업계에서 통상적인 것으로, 100의 이소시아네이트 반응 지수는 활성 수소 원자 당 1.0개의 이소시아네이트기 (-NCO)에 상응한다. NCO 지수에 관한 추가의 상세한 설명은, 본원에 참고로 포함되는 미국 특허 제6,884,824호에 기재되어 있다. 스프레이형 PU 발포체에 대한 전형적인 이소시아네이트 지수는 약 110 내지 120 범위이다. 헌츠만(Huntsman)에 의한 "폴리우레탄 책" (문헌 [The Polyurethanes Book, Ed. David Randall and Steve Lee, Wiley (2003), ISBN 0-470-85041-8])에 언급된 바와 같이, 이소시아네이트 지수는, 필요한 이론 당량에 대해 사용된 과량의 이소시아네이트의 표시이다. 예를 들어, 105의 지수는 5％ 과량의 이소시아네이트가 사용된 것을 나타낸다.
일 실시양태에서, PU 및/또는 PIR 스프레이 발포체는, 특정 이소시아네이트 지수를 얻기 위하여, 수지 블렌드 조성물과 폴리이소시아네이트의 다양한 부피 비로 제조될 수 있다. 상기 비는 일반적으로 A:B (여기서, "A" (또는 A측 성분)는 폴리이소시아네이트이고, "B" (또는 B측 성분)는 수지 블렌드임)로서 언급된다. 일 실시양태에서, 상기 비는 약 1:1 내지 3:1일 수 있다.
본 개시물의 실시양태는 PUR 및/또는 PIR 스프레이 발포체를 형성하기 위하여 고 지수 PUR 및/또는 PIR 스프레이 발포체 기술을 사용하는 생물-기재 스프레이 발포체의 제조를 포함한다. 높은 수준의 APP (예를 들어, "B"측에 대해 40 중량％ 초과)는 APP 주쇄의 개질을 통해 얻어질 수 있다. 일 실시양태에서, 중합체 주쇄를 개질시키기 위하여 사용되는 생물-기재 물질의 선택은, 표면 파쇄성과 발포제 상용성의 문제를 해결할 뿐만 아니라, 비-식품 공급원으로부터 기인한다. 또한, 개시물의 실시양태는 높은 발포체 지수가 얻어지게 함으로써, PIR 기술의 장점, 예컨대 개선된 강도 및 개선된 인화성 성능을 도입시킬 수 있게 한다. 이러한 모든 이점은, 스프레이 사용가능한 용도에 필요한 목적하는 발포체 특성을 유지하면서, 작은 탄소 발자국을 갖는 스프레이 발포체를 생성한다.
일 실시양태에서, 스프레이 발포체는, 수지 블렌드 조성물과 폴리이소시아네이트의 고압 충격 혼합에 의해 제조될 수 있다. 수지 블렌드 조성물 및 폴리이소시아네이트는 서로 별도의 드럼에 저장시킨다. 드럼 펌프를 사용하여 각각의 드럼으로부터의 액체를 기계 펌프로 풀링(pulling)하고, 상기 기계 펌프는 액체를 가열된 호스를 통해 호스의 말단에 부착된 혼합 건(gun)으로 운반할 수 있다. 2개의 액체가 고압하에 스프레이 건 내부의 혼합 챔버로 도입되고, 기재로 스프레이된다. 합한 화학 물질은 반응 및 팽창하여 발포 물질을 형성한다.
일 실시양태에서, A측 성분은 중합체 MDI (PMDI)를 도입한 본원에 개시된 제제의 폴리이소시아네이트 A측 성분일 수 있다. 당업자가 알고 있는 바와 같이, 바이엘 코포레이션(Bayer Corporation)으로부터의 몬두르(Mondur; 등록상표) MR 라이트(Lite) 및 헌츠만 코포레이션(Huntsman Corporation)으로부터의 루비네이트(Rubinate; 등록상표) M이 전형적으로 사용된다. 그러나, A측 성분이 본원에 구체적으로 예시된 것에 제한되도록 의도되지 않는다. 예를 들어, 본 개시물의 제제의 A측 성분은 유기 폴리이소시아네이트, 개질된 폴리이소시아네이트, 이소시아네이트-기재 예비중합체 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 또한, 이러한 선택은 지방족 및 지환족 이소시아네이트를 포함할 수 있지만, 방향족 및 특히 다관능성 방향족 이소시아네이트가 특히 유용하다.
일 실시양태에서, B측 성분은 하나 이상의 만니히(Mannich) 폴리올, 하나 이상의 폴리에스테르 폴리올 및 하나 이상의 폴리에테르 폴리올 (뿐만 아니라, 본 개시물의 폴리올)을 함유하는 수지 블렌드일 수 있다. 또한, B측 성분은 촉매, 계면활성제, 난연제 및/또는 발포제를 함유할 수 있다. 만니히 폴리올의 한 예는 헌츠만 코포레이션으로부터 입수가능한 제폴(Jeffol; 등록상표) R-425X이다. 폴리에스테르 폴리올의 한 예는 인비스타 에스.에이 알. 엘.(INVISTA S.a r. l.)로부터의 테레이트(Terate; 등록상표) 4020이다. 폴리에테르 폴리올의 한 예는 다우 코포레이션(Dow Corp.)으로부터의 보라놀(Voranol; 상표명) 360이다.
일 실시양태에서, B측 성분은 약 30 내지 90 중량％의 방향족 폴리에스테르 폴리올 (APP) 또는 약 60 내지 80 중량％의 APP일 수 있다. 일 실시양태에서, APP 히드록실가는 약 150 내지 400 또는 약 190 내지 약 280일 수 있다. B측 성분은 약 1 내지 50 중량％의 폴리에테르 폴리올, 또는 약 10 중량％ 미만의 폴리에테르 폴리올을 함유할 수 있으며, 여기서 폴리에테르 폴리올은 적어도 2 또는 3 또는 그 이상의 평균 관능가를 갖는다. 일 실시양태에서, 폴리에테르 폴리올 히드록실가는 약 29 내지 800 또는 약 29 내지 240일 수 있다.
일 실시양태에서, 저 밀도 폴리우레탄 발포체는, HFC-245 FA, HCFC 141-B, HCFC R-22, HFC-365mfc, 물 및 이산화탄소 및 상기한 화합물의 임의의 혼합물을 포함할 수 있는 발포제를 사용하여 수득될 수 있다. 일 실시양태에서, 공지된 실리콘 계면활성제 안정화제(예를 들어, 다브코(Dabco; 등록상표) DC193)가 전형적으로 약 1 내지 10 중량％ 또는 1.2 중량％의 농도로 사용될 수 있다. 촉매는, 아민-기재 화합물, 금속-기재 카르복실레이트 및 이들의 혼합물과 같은 공지된 촉매를 포함할 수 있다. 총 촉매의 양은 약 1 내지 10 중량％일 수 있으며, 6 중량％를 초과하지 않는다.
일 실시양태에서, 스프레이 발포체를 형성하기 위하여 사용되는 수지 블렌드에 사용되는 방향족 폴리에스테르 폴리올은 글리세린, 디에틸렌 글리콜 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제1 조성물; 디메틸 테레프탈레이트, 프탈산 무수물 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제2 조성물; 및 팔미트산, 피마자유, 톨유 지방산, 대두유 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제3 조성물로부터 형성될 수 있다. 일 실시양태에서, 제1 조성물은 방향족 폴리올 조성물의 약 20 내지 60 중량％, 약 40 내지 50 중량％, 또는 약 40 내지 45 중량％일 수 있다. 일 실시양태에서, 제2 조성물은 방향족 폴리올 조성물의 약 20 내지 70 중량％, 약 30 내지 40 중량％, 또는 약 35 내지 40 중량％일 수 있다. 일 실시양태에서, 제3 조성물은 방향족 폴리올 조성물의 약 10 내지 50 중량％, 약 10 내지 30 중량％, 또는 약 15 내지 20 중량％일 수 있다.
일 실시양태에서, 제1 조성물은 디에틸렌 글리콜이고, 제2 조성물은 디메틸 테레프탈레이트일 수 있다. 동일한 또는 추가의 실시양태에서, 제3 조성물은 팔미트산과 피마자유의 조합물을 포함하며, 여기서 제1 조성물은 글리세린을 더 포함한다. 동일한 또는 추가의 실시양태에서, 제3 조성물은 팔미트산과 피마자유의 조합물을 포함하며, 여기서 제1 조성물은 글리세린을 더 포함한다. 동일한 또는 추가의 실시양태에서, 제3 조성물은 톨유 지방산이고, 임의로, 제1 조성물은 글리세린을 더 포함하고, 임의로, 제2 조성물은 프탈산 무수물을 더 포함한다. 동일한 또는 추가의 실시양태에서, 제3 조성물은 대두유이다.
시험 방법
다양한 표준 시험 방법에 따라 발포체 특성을 측정한다. K-인자는 열 유동 계량 장치에 의한 정상 상태 열 전달성에 대한 ASTM C518-04 표준 시험법에 따라 측정된다. 밀폐 기포 함량은 경질 발포 플라스틱의 개방 기포 함량에 대한 ASTM D6226-05 표준 시험법에 따라 측정된 개방 기포 함량을 100％에서 뺀 것으로 결정된다. 습윤 에이징 치수 안정성(Humid age dimensional stability)은 열 및 습윤 에이징에 대한 경질 발포 플라스틱의 반응에 대한 ASTM D2126-04 표준 시험법에 따라 측정된다. 발포체 밀도는 경질 발포 플라스틱의 겉보기 밀도에 대한 ASTM D1622-93 표준 시험법에 따라 측정된다. 압축 강도는 경질 발포 플라스틱의 압축성에 대한 ASTM D1621-94 표준 시험법에 따라 측정된다. ASTM 표준 방법은 미국 펜실베니아주 웨스트 콘쇼호큰 소재 ASTM 인터네셔날(ASTM International)로부터의 것이다(www.astm.org).
열량계 시험 절차는 문헌 [Dowling, K.C., Feske, E. F., Proceedings of the SPI Polyurethane Conference, 1994, pp. 357-363]에 따른다.
생물-기재 함량은 ASTM 표준 D6866 - 08, 즉 문헌 ["Standard Test Methods for Determining the Biobased Content of Solid, Liquid, and Gaseous Samples Using Radiocarbon Analysis," ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, USA, 2008, DOI:10.1520/D6866-08, www.astm.org]에 따라 측정된다.
파쇄성 시험
각각 개시 내용 전문이 본원에 참고로 포함되는 미국 특허 제3,933,698호 및 제4,071,482호에 기재된 바와 같이, 표면 파쇄성 시험은 손가락 시험 방법을 사용하여 수행된다. 여기서, 발포체는 단일 컵에서 "A측"과 "B측" 부분 모두를 함께 기계 혼합하여 제조된다. 화합물이 반응함에 따라, 생성된 발포체가 컵의 가장자리 위로 상승한다. 발포체의 상부는 크라운(crown)으로 칭해진다. 상이한 시간 간격에서, 약간의 하강 압력으로 크라운을 가로질러 손톱을 문지른다. 표면 파쇄성을 고, 중간 또는 저로 관찰한다. 높은 등급은 상당한 표면 붕해를 나타내고, 중간 등급은 약간의 표면 붕해를 나타내고, 낮은 등급은 표면 붕해가 없음을 나타낸다.
<실시예>
하기 실시예가 본 개시물을 예시하기 위하여 제공된다. 실시예는 본 개시물의 범위를 제한하려는 것이 아니며, 그렇게 해석되어서는 안된다.
실시예 1
다음의 "B"측 블렌드를 제조함으로써 제제를 제조하였다: 인비스타로부터 상표명 테레이트(등록상표) 6512 폴리올하에 입수된 APP 72.87 중량％. 아세토 코포레이션(Aceto Corporation)으로부터 입수된 트리에틸포스페이트 2.53 중량％. ICL-IP (이전의 수프레스타(Supresta))로부터 입수된 피롤(Fyrol; 상표명) PCF 2.53 중량％. 알베르마를(Albermarle; 등록상표) 코포레이션으로부터 입수된 사이텍스(Saytex; 등록상표) RB-80LS 3.04 중량％. 에어 프로덕츠(Air Products)로부터 입수된 다브코(등록상표) DC 193 1.52 중량％. 카펜터 컴파니(Carpenter Company)로부터의 카르폴(Carpol; 등록상표) GP-700 3.04 중량％. 허니웰(Honeywell)로부터의 에노베이트(Enovate; 상표명) 3000 (HFC-245fa) 8.10 중량％. 다브코 33-LV(등록상표) 1.01 중량％; 폴리캣(Polycat; 등록상표) 46 0.76 중량％; 다브코(등록상표) K-15 2.02 중량％; 쿠리탄(Curithane; 등록상표) 52 0.76 중량％ (모두 에어 프로덕츠로부터 입수됨). 물 1.82 중량％. "B"측 블렌드를 상표명 루비네이트(등록상표) M하에 헌츠만 코포레이션으로부터 입수된 폴리이소시아네이트와 1:1의 부피 비로 혼합하였다. 발포체의 크림 시간은 11초이고, 마지막 상승은 45초였다. 얻어진 발포체는 다음의 물리적 특성을 가졌다:
밀도 = 1.98 lb/ft3 (31.7 kg/㎥)
평행 압축 강도 = 33 psig (329 kPa)
수직 압축 강도 = 18 psig (225 kPa)
초기 K-인자 (Btu-in/ft2-hr-℉) = 0.148
％ 밀폐 기포 함량 = 96％
습윤 에이징- 28일 = +5.12％
콘 열량계 결과 (ASTM E-84 연소 특성에 대한 예측변수)
예상 화염 확산- 예상 시험을 사용하여 37
연기 발생- 통과 (<450)
콘 열량계 결과는 건물 재료의 표면 연소 특성에 대한 ASTM E84-10 표준 시험법에 따른 부류 II 등급에 대한 통과 값을 강하게 예상하고, 부류 I 등급에 대한 통과-근처 값을 예상하였다.
실시예 2
하기 실시예는 고 지수의 전형적인 APP에 대한 본 개시물의 실시양태(예를 들어, APP)의 성능을 비교하였다. "B"측 블렌드에 대한 조성은 다음과 같았다: 상표명 테레이트(등록상표) 6512 폴리올(본 개시물) 및 테레이트(등록상표) 2031 폴리올하에 인비스타로부터 입수된 APP 77.23 중량％. ICL-IP (이전에 수프레스타)로부터 입수된 피롤(상표명) PCF 6.93 중량％. 다브코(등록상표) DC 193 1.20 중량％; 다브코 33-LV(등록상표) 0.99 중량％; 다브코(등록상표) K-15 1.98 중량％ (에어 프로덕츠로부터 입수됨). 허니웰로부터의 에노베이트(상표명) 3000 (HFC-245fa) 9.90 중량％. 물 1.78 중량％. "B"측 블렌드를 상표명 루비네이트(등록상표) M하에 헌츠만 코포레이션으로부터 입수된 폴리이소시아네이트와 혼합하여 각각의 발포체에 대해 171 내지 172의 지수를 얻었다. 하기 표 1은 파쇄성 시험 결과를 나타낸다.
Figure pct00001
상기 결과로부터, 당업자는 표면 파쇄성에 대한 본 개시물의 영향, 및 상기 결과가 다양한 기재에 대한 스프레이 발포체의 우수한 접착성으로 해석되는 방법을 알 수 있다.
실시예 3
다음의 "B"측 블렌드를 제조함으로써 스프레이 발포체 제제를 제조하였다: 상표명 테레이트(등록상표) 6512 폴리올하에 인비스타로부터 입수된 APP 76.40 중량％. 알베르마를(등록상표) 코포레이션으로부터 입수된 사이텍스(등록상표) RB-79 5.00 중량％. 다브코(등록상표) DC 193 1.00 중량％; 폴리캣(등록상표) 30 3.00 중량％ (에어 프로덕츠로부터 입수됨). 바스프 코포레이션(BASF Corporation)으로부터의 플루라콜(Pluracol; 등록상표) 220 2.00 중량％. 허니웰로부터의 에노베이트(상표명) 3000 (HFC-245fa) 8.00 중량％. 도소 스페셜티 케미칼즈 유에스에이, 인코포레이티드(Tosoh Specialty Chemicals USA, Inc.)로부터의 토이오캣(Toyocat; 등록상표) TRX 3.00 중량％. 물 1.60 중량％. "B"측 블렌드를 상표명 루비네이트(등록상표) M하에 헌츠만 코포레이션으로부터 입수한 폴리이소시아네이트와 함께 1:1의 부피 비로 당업자에게 공지된 고압 스프레이기를 통해 스프레이하였다. 얻어지는 발포체는 상승하는 방향과 평행한 방향에서 21.3 psig (248 kPa)의 압축 강도를 갖는 2-인치 (51 mm) 통로에서 1.80 lb/ft3 (28.8 kg/㎥)의 밀도 및 94.57％의 밀폐 기포 함량을 가졌다. 발포체는 실온(72℉/>20％ RH)에서 스프레이될 경우, 크리프, 블로우 오프(blow off) 또는 기재에 대한 접착 손실에 대한 어떠한 징후도 나타내지 않았다.
실시예 4
HFC-245FA의 개선된 용해도를 나타내기 위하여, 헤드 스페이스 압력 시험을 사용하였다. 인비스타 에스.에이 알. 엘.로부터, 테레이트(등록상표) 폴리올 2031, 테레이트(등록상표) 폴리올 4020 및 테레이트(등록상표) 폴리올 258을 본원에서 사용된 테레이트(등록상표) 폴리올 6510에 대해 비교하였다. 32 온스 (946 ml)의 컵에서, APP 355 g을 허니웰 인터네셔날 인코포레이티드로부터의 에노베이트(등록상표) 3000 (HFC-245fa) 48 g과 혼합하였다. 이러한 블렌드를 압력 병에 넣고, 약 52 내지 54℃의 온도로 설정된 오븐에 넣었다. 압력 판독을 30분에 수행하고, 마지막 판독을 5시간째에 수행하였다. 하기 표 2는 헤드 스페이스 압력 시험 결과를 나타낸다.
Figure pct00002
테레이트(등록상표) 폴리올 6510 헤드 스페이스 압력은 다른 APP보다 낮았으며, 이는 HFC-245 FA에서의 용해도가 훨씬 더 높다는 것을 지시한다. 높은 용해도의 이점은 낮은 수지 블렌드 점도 및 낮은 발포체 밀도, 낮은 발포제 배출 및 저장 동안 낮은 드럼 헤드 압력을 포함할 수 있다.
실시예 5
본 개시물의 방향족 폴리에스테르 폴리올을 형성하기 위한 반응 생성물의 예시적인 실시양태 (A) 내지 (E)가 하기 표 3에 기재되어 있다.
Figure pct00003
비, 농도, 양 및 다른 수치 데이터가 본원에 범위 형태로 표현될 수 있다. 이러한 범위 형태는 편리함과 간결성을 위하여 사용된 것이며, 따라서 단지 범위의 한계로 명백하게 기재된 수치를 포함할 뿐만 아니라, 그 범위내에 포함되는 모든 개별 수치 또는 하위 범위를, 각각의 수치 및 하위 범위가 명백히 열거된 것처럼 포함하도록 유연한 방식으로 해석되어야 한다. 예를 들어, "약 0.1％ 내지 약 5％"의 농도 범위는, 약 0.1 중량％ 내지 약 5 중량％의 명백하게 열거된 농도 뿐만 아니라, 지시된 범위내의 개별 농도 (예를 들어, 1％, 2％, 3％ 및 4％) 및 하위 범위 (예를 들어, 0.5％, 1.1％, 2.2％, 3.3％ 및 4.4％)를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 일 실시양태에서, 용어 "약"은 수치의 유효 숫자에 따른 전형적인 어림수를 포함할 수 있다. 또한, 구 "약 'x' 내지 'y'"는 "약 'x' 내지 약 'y'"를 포함한다.
다수의 변형 및 변경이 상기한 실시양태에 대해 이루어질 수 있다. 이러한 모든 변경 및 변형은 본원에서 본 개시물의 범위내에 포함되고, 하기 특허청구범위에 의해 보호되도록 의도된다.

Claims (11)

  1. 수지 블렌드 조성물과 다관능성 이소시아네이트의 반응 생성물을 포함하고, 약 1:1 내지 3:1의 A:B(여기서, A는 폴리이소시아네이트를 포함하는 A측 성분이고, B는 방향족 폴리올 조성물을 포함하는 B측 성분임)의 부피 비에서 약 120 내지 250의 NCO 지수를 갖고, ASTM D6866에 의해 측정시 7 중량％ 이상의 생물-기재(bio-based) 함량을 갖고, 상기 수지 블렌드 조성물은 방향족 폴리올 조성물; 계면활성제, 촉매 및 발포제를 포함하고, 상기 방향족 조성물은 글리세린, 디에틸 글리콜 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제1 조성물; 디메틸 테레프탈레이트, 프탈산 무수물 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제2 조성물; 및 팔미트산, 피마자유, 톨유 지방산, 대두유 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 제3 조성물의 반응 생성물을 포함하는 스프레이 발포체 조성물.
  2. 제14항에 있어서, 약 1:1 내지 3:1의 A:B(여기서, A는 폴리이소시아네이트를 포함하는 A측 성분이고, B는 방향족 폴리올 조성물을 포함하는 B측 성분임)의 부피 비에서 약 220 내지 280의 NCO 지수를 갖는 스프레이 발포체 조성물.
  3. 제14항에 있어서, 제1 조성물이 디에틸 글리콜이고, 제2 조성물이 디메틸 테레프탈레이트인 스프레이 발포체 조성물.
  4. 제18항에 있어서, 제3 조성물이 팔미트산과 피마자유의 조합물을 포함하고, 제1 조성물이 글리세린을 더 포함하는 스프레이 발포체 조성물.
  5. 제18항에 있어서, 제3 조성물이 톨유 지방산인 스프레이 발포체 조성물.
  6. 제20항에 있어서, 제1 조성물이 글리세린을 더 포함하는 스프레이 발포체 조성물.
  7. 제20항에 있어서, 제2 조성물이 프탈산 무수물을 더 포함하는 스프레이 발포체 조성물.
  8. 제18항에 있어서, 제3 조성물이 대두유인 스프레이 발포체 조성물.
  9. 제14항에 있어서, 제1 조성물이 방향족 폴리올 조성물의 약 40 내지 45 중량％이고, 제2 조성물이 방향족 폴리올 조성물의 약 35 내지 40 중량％이고, 제3 조성물이 방향족 폴리올 조성물의 약 15 내지 20 중량％인 스프레이 발포체 조성물.
  10. 제14항에 있어서, 계면활성제가 실리콘 기재 계면활성제, 유기물 기재 계면활성제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 스프레이 발포체 조성물.
  11. 제14항에 있어서, 촉매가 금속-기재, 아민-기재 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 스프레이 발포체 조성물.
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