(57)【要約】  耐炎性を示す軟質ポリウレタンフォーム品は、イソシアナートと、該イソシアナートと反応性のポリオールを含んでなるイソシアナート反応性成分との反応生成物を含んでなる。該イソシアナートと、該イソシアナート反応性成分とは、発泡剤及びホスホレンオキシドの存在下で反応される。該軟質ポリウレタンフォーム品を製造する方法は、該イソシアナートと、該イソシアナート反応性成分とを、該発泡剤及び有効量の該ホスホレンオキシドの存在下で反応させて、耐炎性である該軟質ポリウレタンフォーム品を形成する工程を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐炎性を示す軟質ポリウレタンフォーム品を製造する方法であって、前記方法は、イソシアナートと、ポリオールを含んでなるイソシアナート反応性成分とを、発泡剤及び有効量のホスホレンオキシドの存在下で反応させて、該軟質ポリウレタンフォーム品を形成する工程を含んでなり、
該軟質ポリウレタンフォーム品は、耐炎性についての次の２つの要件のうち少なくとも１つを満たす：
（１）49 C.F.R. § 571.302、規格番号302に従って測定される場合に、４インチ毎分未満の平均耐燃性；及び
（２）カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1に従って測定される場合に、２２０°Ｆ（１０４℃）で２４時間の老化の前又は後にそれぞれ、
６インチ又はそれ未満の平均炭化長、及び
８インチ又はそれ未満の最大炭化長、及び
５秒又はそれ未満の平均残炎、及び
１０秒又はそれ未満の最大残炎、及び
１５秒又はそれ未満の平均残じん、
耐炎性を示す軟質ポリウレタンフォーム品を製造する方法。
【請求項２】
該ホスホレンオキシドが、該イソシアナート反応性成分中に存在する全ポリオール１００質量部を基準として、０．０５〜６．０質量部の量で存在する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
該イソシアナート及び／又は該イソシアナート反応性成分が更に、ハロゲンフリーの難燃剤を、該イソシアナート反応性成分中に存在する全ポリオール１００質量部を基準として、１３質量部未満の量で含んでなる、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
該ホスホレンオキシドが、３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレンオキシドを含んでなる、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
更にリン酸トリエチルを含んでなり、該３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレンオキシドと、該リン酸トリエチルとが、１：１〜１：１０の質量比で存在する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
該ポリオールが、共重合されたスチレン及びアクリロニトリルを含み、かつ２０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有するグラフトポリオールと、第一級ヒドロキシルを末端基とし、かつ２０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオールとを含んでなり、これらがそれぞれ１：２〜６：１の質量比で存在する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
該ポリオールが、２０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有するポリエーテルトリオールを含んでなる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
該イソシアナートが、トルエンジイソシアナートを含んでなり、かつ該ポリオールと、該イソシアナートとを約９０〜約１２０のイソシアナート指数で反応させる、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
該イソシアナート及び該イソシアナート反応性成分が、従来の難燃添加剤を実質的に含まない、請求項１又は２記載の方法。
【請求項１０】
発泡剤及びホスホレンオキシドの存在下で反応された、
イソシアナートと；
ポリオールを含んでなるイソシアナート反応性成分と
の反応生成物を含んでなる、耐炎性を示す軟質ポリウレタンフォーム品であって、
前記軟質ポリウレタンフォーム品が、耐炎性についての次の２つの要件の少なくとも１種を満たす：
（１）49 C.F.R. § 571.302、規格番号302に従って測定される場合に、４インチ毎分未満の平均耐燃性；及び
（２）カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1に従って測定される場合に、２２０°Ｆ（１０４℃）で２４時間の老化の前又は後にそれぞれ、
６インチ又はそれ未満の平均炭化長、及び
８インチ又はそれ未満の最大炭化長、及び
５秒又はそれ未満の平均残炎、及び
１０秒又はそれ未満の最大残炎、及び
１５秒又はそれ未満の平均残じん、
軟質ポリウレタンフォーム品。
【請求項１１】
49 C.F.R. § 571.302、規格番号302に従って測定される場合に、１インチ毎分未満の平均耐燃性を有する、請求項１０記載の軟質ポリウレタンフォーム品。
【請求項１２】
カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1に従って測定される場合に、２２０°Ｆ（１０４℃）で２４時間の老化の前又は後に、
０．５インチ又はそれ未満の平均炭化長；
１インチ又はそれ未満の最大炭化長；
３秒又はそれ未満の平均残炎；
３．５秒又はそれ未満の最大残炎；及び
１秒又はそれ未満の平均残じん
を有する、請求項１０又は１１記載の軟質ポリウレタンフォーム品。
【請求項１３】
前記ホスホレンオキシドが、反応して前記軟質ポリウレタンフォーム品を形成する前記ポリオールの全質量を基準として、０．０５〜６．０質量部の量で存在する、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の軟質ポリウレタンフォーム品。
【請求項１４】
ハロゲンフリーの難燃剤が、反応して前記軟質ポリウレタンフォーム品を形成する該ポリオールの全質量を基準として、１３質量部未満の量で存在する、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の軟質ポリウレタンフォーム品。
【請求項１５】
前記ホスホレンオキシドが、３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレンオキシドを含んでなる、請求項１０から１４までのいずれか１項記載の軟質ポリウレタンフォーム品。
【請求項１６】
更にリン酸トリエチルを含んでなる、請求項１０から１５までのいずれか１項記載の軟質ポリウレタンフォーム品。
【請求項１７】
前記ポリオールが、共重合されたスチレン及びアクリロニトリルを含み、かつ２０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有するグラフトポリオールを含んでなる、請求項１０から１６までのいずれか１項記載の軟質ポリウレタンフォーム品。
【請求項１８】
前記ポリオールが、第一級ヒドロキシルを末端基とし、かつ２０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオールを含んでなる、請求項１０から１７までのいずれか１項記載の軟質ポリウレタンフォーム品。
【請求項１９】
ASTM D3574に従って測定される場合に、１５８°Ｆで２２時間老化される際に３〜８０％の９０％圧縮永久ひずみを有する、請求項１０から１８までのいずれか１項記載の軟質ポリウレタンフォーム品。
【請求項２０】
前記イソシアナート及び前記イソシアナート反応性成分が、従来の難燃添加剤を実質的に含まない、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の軟質ポリウレタンフォーム品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に、軟質ポリウレタンフォーム品を製造する方法と、耐炎性である該軟質ポリウレタンフォーム品とに関する。
【０００２】
開示の背景
ポリウレタンフォームは、幅広い範囲の剛性、硬さ及び密度を示す。ポリウレタンフォームの１つのタイプである、軟質ポリウレタンフォームは、家具物品のためのクッション、サポート及びコンフォートを提供するのに特に有用である。例えば、軟質ポリウレタンフォームはしばしば、家具コンフォート物品、例えばクッション、詰物、マットレス、トッパーパッド及びまくら、並びに家具サポート物品、例えばソファー、ラブシート及び椅子中へ組み込まれる。
【０００３】
軟質ポリウレタンフォームは典型的には、特に繰返しの圧縮及び曲げにさらされる際に、可燃性であるが、しかし小さい裸火の着火源に耐えるように処方されることができる。該繰返しの圧縮及び曲げはしばしば、軟質ポリウレタンフォームの気泡構造を損なう。この現象は一般に屈曲疲労と呼ばれる。軟質ポリウレタンフォームは、家具コンフォート及びサポート物品において使用される際に圧縮及び曲げに繰返しさらされ、ひいては、時間をかけて、屈曲疲労を経験するので、米国連邦規則及び州規制は現在、軟質ポリウレタンフォームについての燃焼性限界を定める。そのような連邦規則の１つである、49 C.F.R. § 571.302 - 規格番号302は、車両、例えば乗用車、多目的乗用車両、トラック及びバス中の内装材料、例えば軟質ポリウレタンフォームの燃焼性を試験するための要件、試験手順及び装置を規定する。そのような州規制の１つである、カリフォルニア州技術告示117は、布張り家具中の弾力性詰物材料、例えば軟質ポリウレタンフォームの難燃性を試験するための要件、試験手順及び装置を規定する。
【０００４】
難燃性及びたわみ性を示す軟質ポリウレタンフォームを製造するための多様なアプローチは、当工業界において公知である。難燃性を示す、現存する多くの軟質ポリウレタンフォームは、従来の難燃添加剤の介在に依存する。例えば、鉱物、例えばアルミニウム三水和物；塩、例えばヒドロキシメチルホスホニウム塩；リン化合物；リン酸エステル；及びハロカーボン又はその他のハロゲン化された化合物、例えば臭素及び／又は塩素を含むもの；を含む難燃添加剤が含まれてよい。しかしながら、軟質ポリウレタンフォームには従来の難燃添加剤の介在に関連した欠点がある。より詳しくは、従来の難燃添加剤は、高価であり、軟質ポリウレタンフォームの製造／形成を複雑にしうるものであり、かつそれらを用いて形成された軟質ポリウレタンフォームの物理特性に不利な影響を与えうる。
【０００５】
開示の要約及び利点
本開示は、耐炎性である軟質ポリウレタンフォーム品を製造する方法を提供する。該方法は、発泡剤及び有効量のホスホレンオキシドの存在下でのイソシアナートと、該イソシアナートと反応性のポリオールを含んでなるイソシアナート反応性成分とを反応させて、該軟質ポリウレタンフォーム品を形成する工程を含む。
【０００６】
本開示は、耐炎性を示す該軟質ポリウレタンフォーム品も提供する。該軟質ポリウレタンフォーム品は、該発泡剤及び該ホスホレンオキシドの存在下で反応される、該イソシアナートと、該イソシアナート反応性成分との反応生成物を含んでなる。該軟質ポリウレタンフォーム品は、耐炎性についての次の２つの要件のうち少なくとも１つを満たす：
（１）該軟質ポリウレタンフォーム品が、49 C.F.R. § 571.302、規格番号302に従って測定される場合に、４インチ毎分未満の平均耐燃性を有し；かつ
（２）該軟質ポリウレタンフォーム品が、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1に従って測定される場合に、２２０°Ｆ（１０４℃）で２４時間の老化の前又は後に、それぞれ、
６インチ又はそれ未満の平均炭化長、及び
８インチ又はそれ未満の最大炭化長、及び
５秒又はそれ未満の平均残炎、及び
１０秒又はそれ未満の最大残炎、及び
１５秒又はそれ未満の平均残じん
を有する。
【０００７】
本開示の軟質ポリウレタンフォーム品は、優れた耐炎性及びその製造に関連した、低下された材料コスト及び加工コストを示す。更に、本開示の軟質ポリウレタンフォーム品は、優れたコンフォート及びサポート特性を示す。
【０００８】
開示の詳細な説明
本開示は、耐炎性である軟質ポリウレタンフォーム品を製造する方法と、耐炎性である該軟質ポリウレタンフォーム品とを含む。該軟質ポリウレタンフォーム品は、発泡剤及びホスホレンオキシドの存在下でのイソシアナートと、イソシアナート反応性成分との反応生成物を含んでなる。該軟質ポリウレタンフォーム品は、家具物品、例えばクッション、詰物及びマットレスにおけるクッション、サポート及びコンフォートを提供するのに特に適している。しかしながら、本開示の軟質ポリウレタンフォーム品が、家具物品を超えた用途、例えば、車両のための騒音、振動及びハーシュネス（ＮＶＨ）の低下した物品の用途を有することができることが理解されうる。
【０００９】
本開示は、該イソシアナートと、該イソシアナート反応性成分とを含んでなるポリウレタン系を記載する。典型的には、該系は、２種以上の別個の成分、例えば該イソシアナート及び該イソシアナート反応性の（又は樹脂）成分において、すなわち、二成分（又は２Ｋ）系として提供され、該系は以下に更に記載される。本明細書において使用されるような、該イソシアナート及び樹脂成分への参照が、単に、該系の個々の成分の配置のための評価の基準を確立する目的のため、及び質量部基準を確立するために過ぎないことが理解されうる。それとして、本発明を２Ｋ系のみに限定するものと解釈すべきではない。例えば、該系の個々の成分を全て、互いに別々に保持することができる。
【００１０】
本明細書で使用されるように、“軟質ポリウレタンフォーム”という用語は、個々の種類のポリウレタンフォームを表し、かつ硬質ポリウレタンフォームと対比する。軟質ポリウレタンフォームは、一般に多孔質であり、連続気泡を有するのに対し、硬質ポリウレタンフォームは、一般に非多孔質であり、独立気泡を有し、かつゴム様の特徴を有していない。特に、軟質ポリウレタンフォームは、ASTM D3574-03により定義されるように、２００ｍｍ×２５ｍｍ×２５ｍｍの試験片を、１８〜２９℃の温度で５秒で１周の均一な速度で２５ｍｍ直径のマンドレルの周りを曲げる際に破断しない、軟質気泡製品である。
【００１１】
更に、ポリオールの選択は、軟質ポリウレタンフォームの剛性に影響を与える。軟質ポリウレタンフォームは典型的には、約１０００〜約１００００ｇ／モルの質量平均分子量及び約１０〜約２００ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有するポリオールから製造される。それに対して、硬質ポリウレタンフォームは典型的には、約２５０〜約７００ｇ／モルの質量平均分子量及び約３００〜約７００ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有するポリオールから製造される。更に、軟質ポリウレタンフォームは一般に、硬質ポリウレタンフォームと比較してより多くのウレタン結合を含むのに対し、硬質ポリウレタンフォームは、軟質ポリウレタンフォームと比較して、より多くのイソシアヌラート結合を含みうる。更に、軟質ポリウレタンフォームは典型的には、低官能性（ｆ）開始剤、すなわち、ｆ＜４、例えばジプロピレングリコール（ｆ＝２）又はグリセリン（ｆ＝３）から製造される。比べると、硬質ポリウレタンフォームは典型的には、高官能性開始剤、すなわち、ｆ≧４、例えばマンニッヒ塩基（ｆ＝４）、トルエンジアミン（ｆ＝４）、ソルビトール（ｆ＝６）又はスクロース（ｆ＝８）を有するポリオールから製造される。付加的に、当工業界において公知のように、軟質ポリウレタンフォームは典型的には、グリセリン系ポリエーテルポリオールから製造されるのに対し、硬質ポリウレタンフォームは典型的には、三次元架橋された気泡構造を生じさせる多官能性ポリオールから製造され、それにより、該硬質ポリウレタンフォームの剛性を増加させる。最後に、軟質ポリウレタンフォーム及び硬質ポリウレタンフォームの双方ともが、気泡構造を含むけれども、軟質ポリウレタンフォームは典型的には、硬質ポリウレタンフォームと比較して、より多くの連続気泡壁を含み、該壁が、力が適用される際に、空気が該軟質ポリウレタンフォームを通過することを可能にする。それとして、軟質ポリウレタンフォームは典型的には、圧縮後に形状を回復する。それとは異なり、硬質ポリウレタンフォームは典型的には、力が適用される際に、該硬質ポリウレタンフォームを通る気流を制限する、より多くの独立気泡壁を含む。ゆえに、軟質ポリウレタンフォームは典型的には、クッション及びサポート用途、例えば家具コンフォート及びサポート物品に有用であるのに対し、硬質ポリウレタンフォームは典型的には、断熱を必要とする用途、例えば装置及び建築用パネルに有用である。
【００１２】
前記のように、本開示の軟質ポリウレタンフォーム品は、該イソシアナートと、該イソシアナート反応性成分との反応生成物を含んでなる。１種以上のイソシアナートが、該イソシアナート反応性成分と反応して、該軟質ポリウレタンフォーム品を形成できることが理解されうる。該イソシアナートが、何ら特別な種類のイソシアナートに限定されない、例えば該イソシアナートが、イソシアナートモノマー、イソシアナートポリマー及びそれらの混合物を含むことができることも理解されうる。そのうえ、該イソシアナートは、プレポリマー、例えば過剰のイソシアナートと反応されるポリオールを含むことができる。典型的には、該イソシアナートは、トルエンジイソシアナート（ＴＤＩ）、例えば２，４´−ＴＤＩ及び２，６´−ＴＤＩを含んでなる。
【００１３】
前記のように、本開示の軟質ポリウレタンフォーム品は、該イソシアナートと、該イソシアナート反応性成分との反応生成物を含んでなる。該イソシアナート反応性成分は、該イソシアナートと反応性である、ポリオールを含んでなる。該イソシアナート反応性成分が、１種以上のポリオールを含むことができることが理解されうる。典型的には、該イソシアナート反応性成分は、ポリオールの組合せを含む。該ポリオールは、１個以上のＯＨ官能基、典型的には少なくとも２個のＯＨ官能基を含む。該ポリオールは典型的には、常用のポリオール、例えばポリエーテルポリオール及び／又はポリエステルポリオールを含む。適したその他のポリオールは、バイオポリオール、例えば大豆油、ひまし油、大豆タンパク質、なたね油等、及びそれらの組合せを含むが、しかしそれらに限定されない。
【００１４】
一実施態様において、該イソシアナート反応性成分は、ポリエーテルポリオールを含んでなる。本発明のために適したポリエーテルポリオールは、多官能性開始剤の存在下での環状オキシド、例えばエチレンオキシド（ＥＯ）、プロピレンオキシド（ＰＯ）、ブチレンオキシド（ＢＯ）又はテトラヒドロフランの重合により得られる生成物を含むが、しかしそれらに限定されない。適した開始剤化合物は、複数の活性水素原子を有し、かつ水、ブタンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール（ＰＧ）、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トルエンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、フェニルジアミン、ジフェニルメタンジアミン、エチレンジアミン、シクロヘキサンジアミン、シクロヘキサンジメタノール、レソルシノール、ビスフェノールＡ、グリセリン、トリメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオール、ペンタエリトリトール、及びそれらの組合せを含む。
【００１５】
適したその他のポリエーテルポリオールは、ポリエーテルジオール及びポリエーテルトリオール、例えば、ポリオキシプロピレンジオール及びポリオキシプロピレントリオール並びに二官能性又は三官能性の開始剤へのエチレンオキシド及びプロピレンオキシドの同時又は逐次の付加により得られる、ポリ（オキシエチレン−オキシプロピレン）ジオール及びポリ（オキシエチレン−オキシプロピレン）トリオールを含む。該ポリオール成分の質量を基準として、約５〜約９０質量％のオキシエチレン含量を有し、該ポリオールがブロックコポリマー、ランダム／ブロックコポリマー又はランダムコポリマーであってよい、コポリマーを使用することもできる。更に適したその他のポリエーテルポリオールは、テトラヒドロフランの重合により得られる、ポリテトラメチレングリコールを含む。
【００１６】
一実施態様において、該ポリエーテルポリオールは、ポリエーテルトリオールである。この実施態様において、該ポリエーテルトリオールは、２０〜９０ｍｇＫＯＨ／ｇ、より典型的には４０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇ及び最も典型的には５０〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有する。更に、この実施態様のポリエーテルトリオールは典型的には、１０００〜１００００ｇ／モル、より典型的には２０００〜６０００ｇ／モル及び最も典型的には２５００〜３５００ｇ／モルの質量平均分子量を有する。この実施態様において、該ポリエーテルポリオールは典型的には、該イソシアナート反応性成分中に、該イソシアナート反応性成分中に存在する全ポリオール１００質量部を基準として、１０質量部超、より典型的には５０質量部超、よりいっそう典型的には７５〜１００質量部及び最も典型的には８５〜１００質量部の量で存在する。
【００１７】
他の実施態様において、該イソシアナート反応性成分は、グラフトポリオールを含んでなる。該グラフトポリオールは、キャリヤーポリオールに化学的にグラフトされ、分散したポリマー固体である。より詳しくは、該イソシアナート反応性成分のグラフトポリオールは、該キャリヤーポリオールと、共重合されたスチレン及びアクリロニトリルの粒子とを含んでなり、その際に、共重合されたスチレン及びアクリロニトリルの粒子は、以下により詳細に述べられるように、該キャリヤーポリオール中に分散される。該グラフトポリオールは典型的には、２〜４、より典型的には２．５〜３．５の名目上の官能性を有し、かつ典型的には、１０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇ、より典型的には１５〜５０ｍｇＫＯＨ／ｇ及び最も典型的には２０〜３５ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有する。
【００１８】
典型的には、該グラフトポリオールのキャリヤーポリオールは、ポリエーテルポリオールである。該キャリヤーポリオールは、当工業界において公知のあらゆるポリエーテルポリオールであってよく、かつ好ましくは、分散した、共重合されたスチレン及びアクリロニトリル粒子のための連続相として役立つ。すなわち、共重合されたスチレン及びアクリロニトリル粒子は、該キャリヤーポリオール中に分散されて、分散液を形成する、すなわち、該グラフトポリオールを形成する。共重合されたスチレン及びアクリロニトリルの粒子は典型的には、該キャリヤーポリオール中に、該グラフトポリオール１００質量部を基準として、１０〜７０質量部、より典型的には１５〜６０質量部及び最も典型的には２０〜５５質量部の量で分散される。
【００１９】
存在する場合には、該グラフトポリオールは典型的には、該イソシアナート反応性成分中に、該イソシアナート反応性成分中に存在する全ポリオール１００質量部を基準として、５〜１００質量部、より典型的には１０〜９０質量部及び最も典型的には１５〜８０質量部の量で存在する。
【００２０】
更に他の実施態様において、該イソシアナート反応性成分は、グラフトポリオールと、２超の官能性及び１５〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇ、より典型的には２０〜５０ｍｇＫＯＨ／ｇ及び最も典型的には２５〜３５ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオールとを含んでなる。この実施態様の該ポリエーテルポリオールの限定されない一例は、第一級ヒドロキシルを末端基とするポリエーテルトリオールである。存在する場合には、該ポリエーテルポリオールは典型的には、該イソシアナート反応性成分中に、該イソシアナート反応性成分中に存在する全ポリオール１００質量部を基準として、５〜１００質量部、より典型的には１０〜７５質量部及び最も典型的には１５〜４５質量部の量で存在する。該グラフトポリオール及び該ポリエーテルポリオールが双方とも該イソシアナート反応性成分中に存在する場合には、双方が、典型的には、１：２〜６：１、より典型的には１：１〜５：１及び最も典型的には２：１〜４：１の比で存在する。
【００２１】
該イソシアナート反応性成分は典型的には、１種以上の架橋剤を含んでなる。該イソシアナート反応性成分中で利用される場合には、該架橋剤は一般に、該軟質ポリウレタンフォームのコポリマーセグメント間の相分離を可能にする。すなわち、該軟質ポリウレタンフォームは典型的には、硬質の尿素コポリマーセグメントと、軟質のポリオールコポリマーセグメントとの双方を含んでなる。該架橋剤は典型的には、硬質の尿素コポリマーセグメントを、軟質のポリオールコポリマーセグメントに化学的及び物理的に結合させる。ゆえに、該架橋剤は典型的には、該イソシアナート反応性成分中に存在して、該軟質ポリウレタンフォームの硬さを変更し、安定性を増加させ、かつ縮みを低下させる。適した架橋剤の限定されない一例は、ジエタノールアミンである。
【００２２】
該イソシアナート反応性成分は典型的には、１種以上の触媒も含んでなる。該触媒は典型的には、該イソシアナート反応性成分中に存在して、該イソシアナートと該ポリオールとの間の反応を触媒する。該触媒が典型的には、該イソシアナートと該ポリオールとの間の発熱反応において消費されないことが理解されうる。より詳しくは、該触媒は典型的には、該発熱反応に関与するが、しかし該発熱反応において消費されない。該触媒は、当工業界において公知の、適したあらゆる触媒又は触媒の混合物を含んでよい。適した触媒の例は、ゲル化触媒、例えばジプロピレングリコール中のアミン触媒；発泡触媒、例えばジプロピレングリコール中のビス（ジメチルアミノエチル）エーテル；及び金属触媒、例えばスズ、ビスマス、鉛等を含むが、しかしそれらに限定されない。
【００２３】
該イソシアナート反応性成分は典型的には、１種以上の界面活性剤も含んでなる。該界面活性剤は典型的には、該発泡剤及び該ポリオールの均質化を助け、かつ該ポリウレタンフォームのセル構造を調整する。該界面活性剤は、当工業界において公知の、適したあらゆる界面活性剤又は界面活性剤の混合物を含んでよい。適した界面活性剤の限定されない例は、多様なシリコーン界面活性剤、スルホン酸の塩、例えばオレイン酸、ステアリン酸、ドデシルベンゼンジスルホン酸又はジナフチルメタンジスルホン酸及びリシノール酸のアルカリ金属塩及び／又はアンモニウム塩、泡安定剤、例えばシロキサンオキシアルキレンコポリマー及びその他のオルガノポリシロキサン、オキシエチル化アルキルフェノール類、オキシエチル化脂肪アルコール、パラフィン油、ひまし油、ひまし油エステル及びリシノール酸エステル、及びセル調節剤、例えばパラフィン、脂肪アルコール及びジメチルポリシロキサンを含む。界面活性剤の特有の、限定されない一例は、シリコーングリコールコポリマーである。
【００２４】
該イソシアナート反応性成分は、任意に、１種以上の添加剤を含んでよい。本開示のために適した添加剤は、連鎖延長剤、連鎖停止剤、加工添加剤、接着促進剤、酸化防止剤、脱泡剤、消泡剤、水捕捉剤、モレキュラーシーブ、ヒュームドシリカ、紫外光安定剤、充填剤、チキソトロープ剤、シリコーン、着色剤、不活性希釈剤、及びそれらの組合せを含むが、しかしそれらに限定されない。含まれる場合には、該添加剤は、該イソシアナート反応性成分中に多様な量で含まれてよい。
【００２５】
該イソシアナート及び該イソシアナート反応性成分は、発泡剤の存在下で反応して、該軟質ポリウレタンフォームを形成する。該発泡剤は、物理発泡剤、化学発泡剤、又は物理発泡剤と化学発泡剤との組合せであってよい。
【００２６】
物理発泡剤という用語は、該イソシアナート及び／又は該イソシアナート反応性成分と化学的に反応しない発泡剤を呼ぶ。該物理発泡剤は、気体又は液体であってよい。液体の物理発泡剤は典型的には、加熱される際に蒸発して気体になり、かつ典型的には、冷却される際に液体に戻る。
【００２７】
化学発泡剤という用語は、該イソシアナートと又はその他の成分と化学的に反応して、発泡用の気体を放出する発泡剤と呼ぶ。化学発泡剤の特有の、限定されない一例は、水である。
【００２８】
該発泡剤は典型的には、該イソシアナート反応性成分中に、該イソシアナート反応性成分中に存在する全ポリオール１００質量部を基準として、約０．５〜約２０質量部の量で存在する。
【００２９】
前に戻ると、該軟質ポリウレタンフォーム品は、発泡剤及びホスホレンオキシドの存在下での該イソシアナートと、該イソシアナート反応性成分との反応生成物を含んでなる。該イソシアナートと、該イソシアナート反応性成分とが、発泡剤及び１種以上のホスホレンオキシドの存在下で反応して、該軟質ポリウレタンフォーム品を形成できることが理解されうる。ホスホレンオキシドの適した、限定されない例は、ホスホレンオキシド、例えば３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレンオキシド（ＭＰＰＯ）、１−フェニル−２−ホスホレン−１−オキシド、３−メチル−１−２−ホスホレン−１−オキシド、１−エチル−２−ホスホレン−１−オキシド、３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレン−１−オキシド、それらの３−ホスホレン異性体、及び３−メチル−１−エチル−２−ホスホレンオキシド（ＭＥＰＯ）を含む。
【００３０】
特に適したホスホレンオキシドの１つは、次の構造により表される、ＭＰＰＯである：
【化１】
2015510955.tif 000002
【００３１】
特に適した他のホスホレンオキシドは、次の構造により表されるＭＥＰＯである：
【化２】
2015510955.tif 000003
【００３２】
該イソシアナート反応性成分と、該イソシアナートとが化学的に反応して、ポリウレタンを形成するのに対して、該ホスホレンオキシドは該イソシアナート中に存在するイソシアナート間の化学反応も触媒して、カルボジイミド部分を形成する。それとして、本開示の軟質ポリウレタンフォーム品のポリウレタンは、カルボジイミド官能性を有する。理論により結び付けられないが、該軟質ポリウレタンフォーム品のポリウレタンのカルボジイミド官能性が、該カルボジイミド官能基の熱安定性のために、優れた耐炎性を、該軟質ポリウレタンフォーム品に付与することが考えられる。とりわけ、該ホスホレンオキシドは、該軟質ポリウレタンフォーム品の物理特性に不利な影響を与えない。本開示の軟質ポリウレタンフォーム品が形成され、かつ過剰の熱又は火炎に暴露されると、該軟質ポリウレタンフォーム品内の該ホスホレンオキシドが、該ポリウレタンフォーム品の燃焼性も低下させる、付加的な化学反応を更に触媒することが更に考えられる。それとして、該ホスホレンオキシドは、優れた耐炎性を示す、カルボジイミド官能性を有するポリウレタンの形成を促進し、かつ現場での耐炎性及び優れた物理特性を示す、軟質ポリウレタンフォーム品を形成させる。
【００３３】
意外なことに、該ポリウレタンフォーム品の形成中の相対的に少量の該ホスホレンオキシドの使用は、該軟質ポリウレタンフォーム品の耐炎性を改良するための有効量である。それに応じて、該ホスホレンオキシドは典型的には、該イソシアナート反応性成分中に、該イソシアナート反応性成分１００質量％を基準として、０．０５〜６．０質量％、より典型的には０．０７〜２．０質量％及び最も典型的には０．０９〜１．２質量％の量で存在する。選択的に、該ホスホレンオキシドは典型的には、該イソシアナート反応性成分中に、該イソシアナート反応性成分中に存在する全ポリオール１００質量部を基準として、０．０５〜６．０質量部、より典型的には０．０７〜２．０質量部及び最も典型的には０．０９〜１．２質量部の量で存在する。
【００３４】
該イソシアナート反応性成分は、１種以上の溶剤も含んでよい。該溶剤は、当工業界において公知のあらゆる溶剤であってよい。典型的には、該溶剤は、該ホスホレンオキシドと混合されて、混合物を形成する。該ホスホレンオキシドと混合されて、該混合物を形成する場合には、該溶剤は典型的には、該混合物中に、該混合物１００質量部を基準として、９０質量部まで、より典型的には２５〜８０質量部及び最も典型的には約４０〜約７０質量部の量で含まれている。含まれる場合には、該混合物は典型的には、該イソシアナート反応性成分中に、該イソシアナート反応性成分１００質量％を基準として、０．０５〜６．０質量％、より典型的には０．０７〜３．２質量％及び最も典型的には０．３〜１．６質量％の量で存在する。選択的に、該混合物は典型的には、該イソシアナート反応性成分中に、該イソシアナート反応性成分中に存在する全ポリオール１００質量部を基準として、０．０５〜６．０質量部、より典型的には０．０７〜３．２質量部及び最も典型的には０．３〜１．６質量部の量で存在する。
【００３５】
一実施態様において、該溶剤は、リン酸アルキルである。理論により結び付けられないが、該リン酸アルキルは、該ホスホレンオキシドとの組合せで、該イソシアナートのイソシアナート間の化学反応を触媒するのを助けてカルボジイミドを形成させる、すなわち、カルボジイミド官能性及び優れた耐炎性を有するポリウレタンを形成させることが考えられる。前記とは異なって、該リン酸アルキルは、該ホスホレンオキシドとの組合せで使用されて該ポリウレタンフォーム品を形成する場合に、該ポリウレタンフォーム品の耐炎性への相乗効果を提供すると考えられる。リン酸アルキルの適した、限定されない一例は、次の構造により表される、リン酸トリエチル（ＴＥＰ）である：
【化３】
2015510955.tif 000004
【００３６】
特別な一実施態様において、３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレンオキシド及びＴＥＰは、１：１０〜１０：１、より典型的には１：５〜３：１及び最も典型的には１：３〜１：１の質量比で存在する。
【００３７】
一実施態様において、該イソシアナート及び該イソシアナート反応性成分は、従来の難燃添加剤を実質的に含まない。それとして、この実施態様の軟質ポリウレタンフォームは、従来の難燃添加剤を実質的に含まない。本明細書において、該軟質ポリウレタンフォームが従来の難燃添加剤を実質的に含まないに関して使用されるような“実質的に含まない”は、該軟質ポリウレタンフォームが典型的には、従来の難燃添加剤を、該軟質ポリウレタンフォームを製造するために使用される全ての成分１００質量部を基準として、約５．０質量部未満、より典型的には約１．０質量部未満、よりいっそう典型的には約０．５質量部未満、よりいっそう典型的には０質量部の量で含んでなることを意味する。上記で述べたように、従来の難燃添加剤の例は、鉱物、例えばアルミニウム三水和物；塩、例えばヒドロキシメチルホスホニウム塩；リンを含有する化合物；ハロゲン化された難燃添加剤、例えばハロカーボン；及びメラミンを含み、これは、個々の用途における難燃添加剤としても利用される。予期しないことに、従来の難燃添加剤を介在しなくても、該軟質ポリウレタンフォームは典型的には、49 C.F.R. § 571.302及び／又は規格番号302及びカリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1に述べられた耐炎性の要件を満たす。難燃添加剤は、典型的には高価であり、かつ軟質ポリウレタンフォームを製造する方法へ付加的な加工工程を導入しうるので、この実施態様の軟質ポリウレタンフォームは、従来の難燃性ポリウレタンフォームに対して、製造への費用対効果が大きい。更に、この実施態様の軟質ポリウレタンフォームは、優れたコンフォート及びサポート特性を有する。
【００３８】
他の実施態様において、該イソシアナート及び／又は該イソシアナート反応性成分は更に、従来の難燃添加剤を含んでなる。この実施態様において、好ましい従来の難燃添加剤は、ハロゲンフリーの難燃添加剤である。より詳しくは、ハロゲンフリーのポリマー／オリゴマーのリンエステル難燃剤である。この実施態様において、該ホスホレンオキシドの使用は、従来の難燃剤の必要とされる量を劇的に低下させて、49 C.F.R. § 571.302及び／又は規格番号302及びカリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1に述べられた耐炎性の要件を満たす軟質ポリウレタンフォーム品を形成させる。この実施態様において、従来の難燃剤、例えばハロゲンフリーの難燃剤は典型的には、該イソシアナート反応性成分中に存在する全ポリオール１００質量部を基準として、２０質量部未満、より典型的には１５質量部未満、よりいっそう典型的には１０質量部未満及び最も典型的には７質量部未満の量で存在し、かつ該ホスホレンオキシド、例えばＭＰＰＯは典型的には、該イソシアナート反応性成分中に存在する全ポリオール１００質量部を基準として、０．２質量部超の量で存在し、かつより典型的には０．２〜１質量部の量で存在する。難燃添加剤は、典型的には高価であり、かつ必要とされる量が低下され、かつ軟質ポリウレタンフォームを製造する方法へ付加的な加工工程を導入しうるので、この実施態様の軟質ポリウレタンフォームは、従来の難燃性ポリウレタンフォームに対して、製造への費用対効果が大きい。更に、この実施態様の軟質ポリウレタンフォームは、優れたコンフォート及びサポート特性を有する。
【００３９】
上記で述べたように、本開示は、耐炎性を示す軟質ポリウレタンフォーム品を製造する方法も提供する。該方法は典型的には、該イソシアナート成分を用意する工程、該イソシアナート反応性成分を用意する工程及び該ホスホレンオキシドを用意する工程を含む。該方法は、該イソシアナートと、該イソシアナート反応性成分とを該発泡剤及び有効量の該ホスホレンオキシドの存在下で反応させて、該軟質ポリウレタンフォーム品を形成する工程を含む。該ポリオールと、該イソシアナートとを典型的には、９０〜１２０及びより典型的には９５〜１１０のイソシアナート指数で反応させる。イソシアナート指数という用語は、該イソシアナート反応性成分中のヒドロキシル基に対する該イソシアナート中のＮＣＯ基の比に１００をかけたものとして定義される。本開示の軟質ポリウレタンフォームは、該イソシアナートと、該イソシアナート反応性成分とを混合して、室温で又は僅かに高められた温度、例えば１５〜３０℃で混合物を形成することにより製造されうる。該軟質ポリウレタンフォームが金型中で製造される特定の実施態様において、該イソシアナートと、該イソシアナート反応性成分とを混合して、該混合物を該金型中に配置する前に、該混合物を形成してよいことが理解されうる。例えば、該混合物は、開放金型中へ注ぎ入れられてよいか、又は該混合物は、密閉金型中へ注入されてよい。選択的に、該イソシアナートと、該イソシアナート反応性成分とを混合して、該金型内で該混合物を形成してよい。これらの実施態様において、該軟質ポリウレタンの発泡反応の完了時に、該軟質ポリウレタンフォームは、該金型の形状を取る。該軟質ポリウレタンフォームは、例えば、低圧成形機、低圧スラブ材コンベヤーシステム、高圧成形機、該成形機はマルチコンポーネント機を含む、高圧スラブ材コンベヤーシステムにおいて、及び／又は手動混合により、製造してよい。
【００４０】
特定の実施態様において、該軟質ポリウレタンフォームは、スラブ材コンベヤーシステムにおいて製造されるか又は配置され、該システムは典型的には、長尺の長方形又は円形の形状を有する軟質ポリウレタンフォームを形成する。該軟質ポリウレタンフォームの優れた加工性のために、該軟質ポリウレタンフォームをスラブ材コンベヤーシステムにおいて製造することは特に有利である。当工業界において公知のように、スラブ材コンベヤーシステムは典型的には、個々の成分、例えば該イソシアナートと、該イソシアナート反応性成分とを混合するための機械混合ヘッドと、軟質ポリウレタンを含有する発泡反応のための槽と、軟質ポリウレタンフォームのライズ及び硬化のための移動コンベヤーと、膨張する軟質ポリウレタンフォームを、該移動コンベヤー上へ導くためのフォールプレートユニットとを含む。
【００４１】
本開示の軟質ポリウレタンフォームは典型的には、１．０〜約４．０ポンド毎立方フィート、より典型的には１．５〜２．５ポンド毎立方フィートの密度を有する。予期しないことに、そのような密度を有するにもかかわらず、該軟質ポリウレタンフォームは、49 C.F.R. § 571.302、規格番号302及びカリフォルニア州技術告示117に述べられた要件を満足する。49 C.F.R. § 571.302、規格番号302及びカリフォルニア州技術告示117の双方とも、それらの全文が参照により本明細書にそれぞれ明白に取り込まれる。
【００４２】
耐燃性試験に関して、本開示の軟質ポリウレタンフォーム品は典型的には、49 C.F.R. § 571.302、規格番号302に従って測定される場合に、４インチ毎分未満、より典型的には３インチ毎分未満、よりいっそう典型的には１インチ毎分未満及び最も典型的には０インチ毎分の平均耐燃性を示す。
【００４３】
難燃性試験に関して、本開示の軟質ポリウレタンフォーム品は典型的には、優れた難燃性を示し、かつカリフォルニア州技術告示117の要件を満足する。カリフォルニア州技術告示117の垂直裸火試験（セクションA、パート1）は、炭化長、すなわち、該軟質ポリウレタンフォームの火炎にさらされた端部から、生じるボイド領域の上端までの燃焼した距離について、及び残炎時間、すなわち、該軟質ポリウレタンフォームが、裸火を取り去った後に火炎を示す時間量について、試験する。それとして、該垂直裸火試験の結果は、炭化長及び残炎時間として記録される。以下により詳細に記載されるように、本開示の軟質ポリウレタンフォームは、たとえ示したとしても、最小限の量の炭化長を示し、かつ最小限の時間量にわたって火炎を発し続け、それにより、該軟質ポリウレタンフォームが家具コンフォート及びサポート物品において使用される場合に焦げ傷のリスクを最小限にする。
【００４４】
より詳しくは、該軟質ポリウレタンフォーム品は、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1に従って試験される場合に、２２０°Ｆ（１０４℃）で２４時間の老化の前又は後に、それぞれ、
（１）典型的には、６インチ又はそれ未満、より典型的には１インチ又はそれ未満、よりいっそう典型的には０．５インチ又はそれ未満及び最も典型的には０インチの平均炭化長を示し；かつ
（２）典型的には、８インチ又はそれ未満、より典型的には１インチ又はそれ未満、よりいっそう典型的には０．５インチ又はそれ未満及び最も典型的には０インチの最大炭化長を示し；かつ
（３）典型的には、５秒又はそれ未満、より典型的には４秒又はそれ未満及び最も典型的には３秒又はそれ未満の平均残炎を示し；かつ
（４）典型的には、１０秒又はそれ未満、より典型的には８．５秒又はそれ未満及び最も典型的には３．５秒又はそれ未満の最大残炎を示し；かつ
（５）典型的には、１５秒又はそれ未満、より典型的には１０秒未満、よりいっそう典型的には５秒未満、よりいっそう典型的には１秒未満及び最も典型的には０秒の平均残じんを示す。言い換えれば、本開示の軟質ポリウレタンフォーム品は典型的には、２２０°Ｆ（１０４℃）で２４時間の老化の前又は後に試験される場合に、上の特性（１）ないし（５）を示す。
【００４５】
そのうえ、本開示の軟質ポリウレタンフォーム品は典型的には、カリフォルニア州技術告示117のセクションDに規定されたようなスモールダリングスクリーニング試験の要件を満足する。
【００４６】
それとして、該軟質ポリウレタンフォーム品は、裸火、例えばろうそく、マッチ又はたばこライターにさらされた家具物品により生じる焦げ傷のリスクを最小限にする。更に、本開示の軟質ポリウレタンフォームは、優れた難燃性を示すだけでなく、優れたコンフォート及びサポート特性、例えばたわみ性、安定性及び耐久性並びに優れた物理特性、例えば引張強さ、伸び、圧縮永久ひずみ及び通気量も示す。
【００４７】
例えば、該軟質ポリウレタンフォーム品は典型的には、ASTM D3574に従って優れた圧縮永久ひずみを示す。圧縮永久ひずみは、該軟質ポリウレタンフォーム内の気泡構造の曲げ又はつぶれのために、圧縮後の該軟質ポリウレタンフォームの当初の高さの永久的な部分損失の尺度である。圧縮永久ひずみは、該軟質ポリウレタンフォームを９０％だけ、すなわち、当初の厚さの１０％に圧縮するか又は該軟質ポリウレタンフォームを５０％だけ、すなわち、当初の厚さの５０％に圧縮し、かつ該軟質ポリウレタンフォームを多様な条件下、例えば、相対湿度１００％で２２０°Ｆで３時間の圧縮下に保持することによって、測定される。該軟質ポリウレタンフォーム品は典型的には、１５８°Ｆで２２時間老化される際に、９５％未満、より典型的には３〜８０％及び最も典型的には１０〜３０％の９０％圧縮永久ひずみを有する。更に、該軟質ポリウレタンフォーム品は典型的には、相対湿度１００％で２２０°Ｆで３時間老化される際に、５０％未満の５０％圧縮永久ひずみを有する。
【００４８】
更に、該軟質ポリウレタンフォーム品は典型的には、ASTM D3574/D737の通気度試験に従って多孔性について測定される場合に、優れた通気量を示す。そのフラジール通気度試験は、空気が、該軟質ポリウレタンフォームを通過する容易さを測定する。該通気度試験は、試料を、開いたチャンバの上方でクランプ止めし、規定された一定の空気圧力差を発生させることからなる。該通気量は、一定の空気圧力差を維持するのに必要とされる、空気流量［単位：立方フィート毎分毎平方フィート］である。該軟質ポリウレタンフォーム品は典型的には、１００ｃｆｍ／ｆｔ2超及びより典型的には１００〜２５０ｃｆｍ／ｆｔ2の通気量を示す。
【００４９】
次の実施例は、本開示を説明するためのものであり、いずれにしても本開示の範囲に限定するものとして見るべきものではない。
【実施例】
【００５０】
例１〜６
例１〜６は、本開示に従って形成された軟質ポリウレタンフォーム品である。より詳しくは、例１〜６は、本開示に従って形成される、高レジリエンス（ＨＲ）モールドフォームである。比較例１及び２は、比較のために含まれる、本開示に従って形成されないポリウレタンフォーム品（ＨＲモールドフォーム品）である。
【００５１】
目下、第１表を参照して、イソシアナート反応性成分と、イソシアナートとを含む、一連のポリウレタン系が記載される。第１表のポリウレタン系は、例１〜６及び比較例１及び２を形成するのに使用される。各イソシアナート反応性成分を形成するために使用される各成分の量及びタイプは、以下の第１表に示されており、その際に、全ての値は、各イソシアナート反応性成分中に存在する全ポリオール１００質量部を基準とした質量部であり、すなわち、各成分についての質量部は、該イソシアナート反応性成分の全質量１００部に標準化されない。第１表は、該イソシアナート反応性成分と、該イソシアナートとが反応して例１〜６及び比較例１及び２を形成する、イソシアナート指数も含む。
【００５２】
例１〜６及び比較例１及び２のイソシアナート反応性成分のそれぞれを、取り付けられた高せん断混合羽根を有する電気ドリル(drill press)を用いて混合して、反応混合物を形成させる。より詳しくは、該イソシアナート反応性成分のそれぞれ（約７５°Ｆの温度で）及び該イソシアナート（約７５°Ｆの温度で）を、１００のイソシアナート指数及び４３５／１８５の混合比で混合する。
【００５３】
そしてまた、該反応混合物を金型中へ入れ、かつ反応させてポリウレタンフォームの１５×１５×４インチのブロックを形成させ、該ブロックの質量はそれぞれ、約５００グラムである。それとして、例１〜６及び比較例１及び２のポリウレタンフォームが形成される。例１〜６及び比較例１及び２は、５分の型外し時間及び約４０秒のベント時間で形成される。成形されると直ちに、例１〜６及び比較例１及び２を、２４〜４８時間硬化させる。例１〜６及び比較例１及び２を次いで、多様な試験における使用のための試料にカットして、多様なコンフォート及びサポート特性、すなわち、物理特性及び燃焼性特性の値を測定し、それらの結果も、第１表に含まれる。
【００５４】
該試料は、ASTM D3574に従って２５℃及び相対湿度５０％での密度、２５％押込み力たわみ（ＩＦＤ）及び６５％ＩＦＤを決定するために試験される。２５％ＩＦＤは、５０ｉｎ2の丸い加圧子の先を、該試料中へ該試料の厚さの２５％の距離に押し込むのに必要とされる力の量［単位：ポンド］として定義される。類似して、６５％ＩＦＤは、該加圧子の先を該試料中へ該試料の厚さの６５％の距離に押し込むのに必要とされる力の量［単位：ポンド］として定義される。
【００５５】
該試料を、ASTM D3574に従って引張強さ、引裂き強さ及び伸びについても試験する。引張強さ、引裂き強さ及び伸び特性は、該軟質ポリウレタンフォームが製造操作又は組立操作中の取り扱いに耐える能力を記載する。とりわけ、引張強さは、該軟質ポリウレタンフォームを破断点まで伸ばすために必要とされる力［単位：ｌｂｓ／ｉｎ2］である。引裂き強さは、裂け又は破壊が開始された後に、該軟質ポリウレタンフォーム中の引裂きを続けるのに必要とされる力の尺度であり、かつｌｂｓ／ｉｎ（ｐｐｉ）で表現される。最後に、伸びは、該軟質ポリウレタンフォームが当初の長さから破断前に伸びるパーセントの尺度である。
【００５６】
該試料のレジリエンスは、ASTM D3574に従って、鋼球を、規定高さから該試料上へ落下させ、かつ鋼球のはね返りのピーク高さを測定することにより、測定される。規定高さの百分率として表現される鋼球のはね返りのピーク高さが、そのレジリエンスである。
【００５７】
該試料を、ASTM D3574に従って圧縮永久ひずみについても評価する。圧縮永久ひずみは、該軟質ポリウレタンフォーム内の気泡構造の曲げ又はつぶれのために、圧縮後の該軟質ポリウレタンフォームの当初の高さの永久的な部分損失の尺度である。圧縮永久ひずみは、該軟質ポリウレタンフォームを９０％だけ、すなわち、当初の厚さの１０％に圧縮し、かつ該軟質ポリウレタンフォームをそのような圧縮下で７０℃で２２時間保持することにより、測定される。付加的に、該軟質ポリウレタンフォームは、圧縮永久ひずみ、５０％のために湿潤老化にもかけられる。湿潤老化は、相対湿度１００％で１２２°Ｆ、２２時間の条件下での促進老化試験方法である。
【００５８】
更に、該試料を、ASTM D3574及びD737のフラジール通気量／通気度試験に従って多孔性について測定する。該フラジール通気度試験は、空気が、該軟質ポリウレタンフォームを通過する容易さを測定する。該通気度試験は、試料を、開いたチャンバの上方でクランプ止めし、かつ規定された一定の空気圧力差を生じさせることからなる。該フラジール通気量は、一定の空気圧力差を維持するのに必要とされる、空気流量［単位：立方フィート毎分毎平方フィート］である。前記とは異なって、該通気量は、標準温度及び１２５Ｐａの一定の空気圧力差を維持するのに必要とされる圧力で、直径２．７５インチの試料を横切る１秒あたりの空気の体積である。該通気量［単位：立方フィート毎分］は、該軟質ポリウレタンフォームを通る通気量である。
【００５９】
更に、該試料は、ASTM D3574 C J2、D3574-11、“Standard Test Methods for Flexible Cellular Materials―Slab, Bonded, and Molded Urethane Foams”、テストC―圧縮力たわみ試験、ＲＨ１００％で５時間の老化後（老化試験―スチームオートクレーブ試験）及び１２０℃（２５０°Ｆ）で５時間の老化後（122.1.2 手順J2）に従って硬さについて試験される。値は、保持される当初の値の％で報告される。
【００６０】
重要なことに、該試料を、燃焼性についても評価する。各試料は、49 C.F.R. § 571.302、規格番号302に準拠して決定するために試験される。各試料は、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1の要件、すなわち、垂直裸火試験に準拠して決定するためにも試験される。とりわけ、該垂直裸火試験は、該試料が、裸火を取り去った後に火炎を示す時間量、すなわち、残炎時間を測定する。該垂直裸火試験のために、該試料を、バーナーの０．７５インチ上方に垂直に吊し、かつ火炎を、該試料の下端の中央部で１２秒間、垂直に適用する。該垂直裸火試験の結果は、（１）炭化長、すなわち、該試料の火炎にさらされた端部から、生じるボイド領域の上端までの距離として、及び（２）残炎、すなわち、該火炎にさらした後に、該試料が火炎を発する及び／又は断片を滴下させる時間として、記録する。該垂直裸火試験は、当初の試料及び状態調節して熱老化した試料について実施される。
【表１】
2015510955.tif 000005
【００６１】
ポリオールＡは、２０〜４０ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有する第一級ヒドロキシルを末端基とするポリエーテルポリオールである。
【００６２】
ポリオールＢは、アクリロニトリル／スチレンコポリマー約４３％を含み、かつ１５〜３５ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有する、グラフトポリエーテルトリオールである。
【００６３】
架橋剤は、ジエタノールアミンである。
【００６４】
触媒Ａは、アミン触媒である。
【００６５】
触媒Ｂは、ビス−（２−ジメチルアミノエチル）エーテル７０質量％と、ジプロピレングリコール３０質量％との溶液である。
【００６６】
界面活性剤Ａは、シリコーングリコールコポリマーである。
【００６７】
ホスホレンオキシドＡは、３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレンオキシド（ＭＰＰＯ）である。
【００６８】
ホスホレンオキシドＢは、ＭＰＰＯ  ２３．９質量部と、リン酸トリエチル（ＴＥＰ）７６．１質量部とを含んでなる溶液である。
【００６９】
溶剤は、ＴＥＰである。
【００７０】
発泡剤Ａは、水である。
【００７１】
イソシアナートは、トルエンジイソシアナートである。
【００７２】
目下、第１表に関連して、例１〜６の軟質ポリウレタンフォームは、従来の難燃添加剤を添加しないで、優れた耐炎性を示す。更に、例１〜６の軟質ポリウレタンフォームは、優れたコンフォート及びサポート特性を示す。実際のところ、例２〜５の耐炎性は特に良好であり、かつ該例はそれぞれ、該イソシアナート反応性成分中に存在する全ポリオール１００質量部を基準として、０．１、０．２、０．４及び０．８質量部のホスホレンオキシドを含むに過ぎない。それに応じて、最小限の量のホスホレンオキシドが有意に、例２〜５の軟質ポリウレタンフォームの耐炎性に影響を与える。
【００７３】
例７〜２１
例７〜２１は、本開示に従って形成される軟質ポリウレタンフォーム品である。より詳しくは、例７〜２１は、本開示に従って形成される、常用のスラブ材フォームである。比較例３〜１４は、本開示に従って形成されない、軟質ポリウレタンフォーム品（従来のスラブ材フォーム品）である。もちろん、比較例３〜１４は、比較のために含まれる。
【００７４】
目下、第２〜５表に関連して、イソシアナート反応性成分と、イソシアナートとを含む、一連のポリウレタン系が記載される。第２〜５表のポリウレタン系は、例７〜２１及び比較例３〜１４を形成するのに使用される。各イソシアナート反応性成分を形成するのに使用される各成分の量及びタイプは、以下の第２〜５表に示されており、その際に、全ての値は、各イソシアナート反応性成分中に存在する全ポリオール１００質量部を基準とした質量部であり、すなわち、各成分についての質量部は、該イソシアナート反応性成分の全質量１００部に標準化されない。第２〜５表は、該イソシアナート反応性成分と、該イソシアナートとが反応して例７〜２１及び比較例３〜１４を形成する、イソシアナート指数も含む。
【００７５】
例７〜２１及び比較例３〜１４のイソシアナート反応性成分のそれぞれを、高せん断ミキサー（高せん断混合羽根を有する可変速度のミキサー）中で配合して、反応混合物を形成させる。より詳しくは、該イソシアナート反応性成分のそれぞれ（約７５°Ｆの温度で）を混合し、混合すると直ちに、次いで該イソシアナート（約７５°Ｆの温度で）と混合し、１１０のイソシアナート指数で手動混合する。
【００７６】
そしてまた、該反応混合物を、５ガロンのペールライナー中へ入れ、かつ反応させて例７〜２１及び比較例３〜１４の該ポリウレタンフォームを形成させる。例７〜２１及び比較例３〜１４は、次いで、多様な試験において使用するための試料へとカットされて、多様なコンフォート及びサポート特性、すなわち、物理特性及び燃焼性特性の値を決定し、それらの特性の結果も、以下の第２〜５表に含まれる。
【表２】
2015510955.tif 000006
2015510955.tif 000007
【００７７】
ポリオールＣは、５６ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有するポリエーテルトリオールである。
【００７８】
添加剤Ａは、ギ酸メチル９７％と、メタノール３％との溶液である。
【００７９】
界面活性剤Ｂは、アルキル−ペンダントの有機シリコーン界面活性剤である。
【００８０】
触媒Ｃは、オクタン酸第一スズである。
【００８１】
難燃剤Ａは、ハロゲンフリーのポリマー／オリゴマーのリンエステル難燃剤である。
【００８２】
目下、第２表を参照して、例７及び８の軟質ポリウレタンフォームは、優れた耐炎性を示す。例７及び８におけるたった１．４２部のホスホレンオキシドＢ（ＭＰＰＯ  ０．３４部）の添加が、難燃剤Ａ、従来のハロゲンフリーの難燃添加剤の使用における５０％の低下を可能にし、その一方で、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1に述べられた平均残炎（＜５秒）及び平均炭化長（＜６インチ）の規格をなお満たしている。例７及び８に対して、難燃剤Ａ  ６部を含むが、しかしＭＰＰＯを含まない比較例５及び８は、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1に述べられた規格を満たさない。更に、例７及び８の軟質ポリウレタンフォームは、優れたコンフォート及びサポート特性を示す。それに応じて、最小限の量のホスホレンオキシドは、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1のもとでの耐炎性を達成するのに必要とされる、従来の難燃添加剤の量を低下させ、かつ例７及び８の軟質ポリウレタンフォームの優れたコンフォート及びサポート特性に不利な影響を与えない。
【表３】
2015510955.tif 000008
2015510955.tif 000009
【００８３】
目下、第３表を参照して、例９及び１０の軟質ポリウレタンフォームは、優れた耐炎性を示す。とりわけ、例９及び１０におけるたった１．４２部のホスホレンオキシドＢ（ＭＰＰＯ  ０．３４部）の添加が、難燃剤Ａ、従来の難燃添加剤の使用における５０％の低下を可能にし、その一方でカリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1により必要とされる平均残炎（＜５秒）及び平均炭化長（＜６インチ）をなお満たしている。例９及び１０に対して、難燃剤Ａ  ６部を含むが、しかしＭＰＰＯを含まない比較例１１及び１４は、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1に述べられた規格を満たさない。更に、例９及び１０の軟質ポリウレタンフォームは、優れたコンフォート及びサポート特性を示す。それに応じて、最小限の量のホスホレンオキシドは、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1のもとでの耐炎性を達成するのに必要とされる、従来の難燃添加剤の量を低下させ、かつ例９及び１０の軟質ポリウレタンフォームの優れたコンフォート及びサポート特性に不利な影響を与えない。
【表４】
2015510955.tif 000010
2015510955.tif 000011
【００８４】
目下、第４表を参照して、例１１〜１８の軟質ポリウレタンフォームは、ホスホレンオキシドＢの２つのレベル、それぞれ０．８９部（ＭＰＰＯ  ０．２１部）及び０．３５部（ＭＰＰＯ  ０．０８部）を用いて形成される。それ自体として、ＭＰＰＯの添加が、この個々のポリウレタンフォーム系の平均残炎及び平均炭化長を改良するけれども、約０．２部超のＭＰＰＯ量が、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1により必要とされる平均残炎（＜５秒）及び平均炭化長（＜６インチ）についての要件を満たすのに必要とされる。
【表５】
2015510955.tif 000012
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【００８５】
ホスホレンオキシドＣは、ＴＥＰ中の８０％粗製ＭＰＰＯである。
【００８６】
目下、第５表を参照して、例２０及び２１の軟質ポリウレタンフォームは、優れた耐炎性を示す。とりわけ、例２０におけるたった０．４部のホスホレンオキシドＣ（ＭＰＰＯ  ０．３部）の添加が、難燃剤Ａ、従来の難燃添加剤の使用における５０％の低下を可能にし、その一方で、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1に述べられた平均残炎（＜５秒）及び平均炭化長（＜６インチ）の規格をなお満たしている。例外として、例１９は、おそらくその低い通気量のために、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1に述べられた平均炭化長（＜６インチ）の規格を満たさない。例２０及び２１に対して、難燃剤Ａ  ６部を含むが、しかしＭＰＰＯを含まない比較例８及び１１は、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1に述べられた規格を満たさない。更に、例２０及び２１の軟質ポリウレタンフォームは、優れたコンフォート及びサポート特性を示す。それに応じて、最小限の量のホスホレンオキシドは、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1のもとでの耐炎性を達成するのに必要とされる、従来の難燃添加剤の量を低下させ、かつ例１９及び２０の軟質ポリウレタンフォームの優れたコンフォート及びサポート特性に不利な影響を与えない。
【表６】
2015510955.tif 000014
【００８７】
上の第６表は、第２〜５表からのデータを示し、かつ類似の通気特性を有するポリウレタンフォーム品の比較を述べる。一般に、ポリウレタンフォーム品の通気特性は、その耐炎性に影響を与える。例７及び比較例８は、類似の通気特性を有し、かつ難燃剤Ａ  ６部を含む。しかしながら、例７は、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1のもとでの難燃性試験に合格し、かつ比較例８は合格しない。例７は、ＭＰＰＯ  ０．３部を含むので、優れた耐炎性を示し、比較例８は、ＭＰＰＯを含まないので、劣悪な耐炎性を示す。
【００８８】
上の第６表をなお参照して、例８及び９及び比較例１１は、類似の通気特性を有し、かつ難燃剤Ａ  ６部を含む。しかしながら、例８及び９は、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1のもとでの難燃性試験に合格し、かつ比較例１１は合格しない。例８及び９は、ＭＰＰＯ  ０．３部を含むので、優れた耐炎性を示し、比較例１１は、ＭＰＰＯを含まないので、劣悪な耐炎性を示す。
【００８９】
同様に、例１０及び比較例１４は、類似の通気特性を有し、かつ難燃剤Ａ  ６部を含む。しかしながら、例１０は、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1のもとでの難燃性試験に合格し、かつ比較例１４は合格しない。例１０は、ＭＰＰＯ  ０．３部を含むので、優れた耐炎性を示し、比較例８は、ＭＰＰＯを含まないので、劣悪な耐炎性を示す。
【００９０】
上の第６表及びその中に述べられた例示的なポリウレタンフォームの通気特性を考慮して、最小限の量のＭＰＰＯ及び最小限の量の従来の難燃添加剤の介在が、カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1のもとでの優れた耐炎性を示し、かつ優れたコンフォート及びサポート特性を有するポリウレタンフォームを提供する。
【００９１】
添付クレームは、詳細な説明に記載された明白かつ個々の化合物、組成又は方法に限定されず、これらは、添付クレームの範囲内に含まれる個々の実施態様の間で変化しうることが理解されうる。本明細書において多様な実施態様の個々の特徴又は態様を記載するために根拠となるあらゆるマーカッシュグループに関連して、異なる、特殊な及び／又は予期しない結果が、各々のマーカッシュグループの各メンバーから、その他の全てのマーカッシュメンバーから独立して得られうることが理解されうる。マーカッシュグループの各メンバーは、個々に及び／又は組合せで根拠となりうるものであり、かつ添付クレームの範囲内で特有の実施態様のための妥当な裏付けを提供する。
【００９２】
本開示の多様な実施態様を記載することにおいて根拠となるあらゆる範囲及び副次的範囲が、添付クレームの範囲内に独立して及び集合的に含まれており、かつ全ての範囲を、その中の整数及び／又は分数の値を含め、そのような値が、本明細書に明白に記載されていない場合でさえも、記載しかつ意図することが理解されることも理解されうる。当業者は、列挙された範囲及び副次的範囲が、本開示の多様な実施態様を十分に記載しかつ可能にし、かつそのような範囲及び副次的範囲が、関連する二分の一、三分の一、四分の一、五分の一等を更に描写しうることを容易に認識する。ほんの一例として、“０．１〜０．９の”範囲は、下三分の一、すなわち、０．１〜０．３、中央の三分の一、すなわち、０．４〜０．６、及び上三分の一、すなわち、０．７〜０．９を更に描写しうるものであり、これらは、個々に及び集合的に添付クレームの範囲内であり、かつ個々に及び／又は集合的に根拠となりうるものであり、かつ添付クレームの範囲内で特有の実施態様のための妥当な裏付けを提供する。そのうえ、範囲を定義又は変更する言葉、例えば“少なくとも”、“超”、“未満”、“以下”等に関して、そのような言葉が、副次的範囲及び／又は上限又は下限を含むことが理解されうる。他の例として、“少なくとも１０”の範囲は本来的に、少なくとも１０〜３５の副次的範囲、少なくとも１０〜２５の副次的範囲、２５〜３５の副次的範囲等を含み、かつ各副次的範囲は、個々に及び／又は集合的に根拠となりうるものであり、かつ添付クレームの範囲内で特有の実施態様のための妥当な裏付けを提供する。最後に、開示される範囲内の個々の数は、根拠となりうるものであり、かつ添付クレームの範囲内で特有の実施態様のための妥当な裏付けを提供する。例えば、“１〜９の”範囲は、多様な個々の整数、例えば３、並びに小数点（又は分数）を含む個々の数、例えば４．１を含み、これらは、根拠となりうるものであり、かつ添付クレームの範囲内で特有の実施態様のための妥当な裏付けを提供する。
【００９３】
本開示は、例示的なやり方で記載されており、かつ使用されている用語が、限定よりもむしろ説明の文言の性質を持つことが意図されることが理解されうる。明らかに、本開示の多くの変更態様及び変形例は、上記の教示に鑑みて可能である。ゆえに、添付クレームの範囲内で、本開示が、具体的に記載されるようなもの以外にも実施されうることが理解されうる。
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月13日(2014.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐炎性を示す軟質ポリウレタンフォーム品を製造する方法であって、前記方法は、イソシアナートと、ポリオールを含んでなるイソシアナート反応性成分とを、発泡剤及び有効量のホスホレンオキシドの存在下で反応させて、該軟質ポリウレタンフォーム品を形成する工程を含んでなり、
該軟質ポリウレタンフォーム品は、耐炎性についての次の２つの要件のうち少なくとも１つを満たす：
（１）49 C.F.R. § 571.302、規格番号302に従って測定される場合に、４インチ毎分未満の平均耐燃性；及び
（２）カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1に従って測定される場合に、２２０°Ｆ（１０４℃）で２４時間の老化の前又は後にそれぞれ、
６インチ又はそれ未満の平均炭化長、及び
８インチ又はそれ未満の最大炭化長、及び
５秒又はそれ未満の平均残炎、及び
１０秒又はそれ未満の最大残炎、及び
１５秒又はそれ未満の平均残じん、
耐炎性を示す軟質ポリウレタンフォーム品を製造する方法。
【請求項２】
該ホスホレンオキシドが、該イソシアナート反応性成分中に存在する全ポリオール１００質量部を基準として、０．０５〜６．０質量部の量で存在する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
該イソシアナート及び／又は該イソシアナート反応性成分が更に、ハロゲンフリーの難燃剤を、該イソシアナート反応性成分中に存在する全ポリオール１００質量部を基準として、１３質量部未満の量で含んでなる、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
該ホスホレンオキシドが、３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレンオキシドを含んでなる、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
更にリン酸トリエチルを含んでなり、該３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレンオキシドと、該リン酸トリエチルとが、１：１〜１：１０の質量比で存在する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
該ポリオールが、共重合されたスチレン及びアクリロニトリルを含み、かつ２０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有するグラフトポリオールと、第一級ヒドロキシルを末端基とし、かつ２０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有するポリエーテルポリオールとを含んでなり、これらがそれぞれ１：２〜６：１の質量比で存在する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
該ポリオールが、２０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇのヒドロキシル価を有するポリエーテルトリオールを含んでなる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
該イソシアナートが、トルエンジイソシアナートを含んでなり、かつ該ポリオールと、該イソシアナートとを約９０〜約１２０のイソシアナート指数で反応させる、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
該イソシアナート及び該イソシアナート反応性成分が、従来の難燃添加剤を実質的に含まない、請求項１又は２記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法により製造された、耐炎性を示す軟質ポリウレタンフォーム品。
【請求項１１】
49 C.F.R. § 571.302、規格番号302に従って測定される場合に、１インチ毎分未満の平均耐燃性を有する、請求項１０記載の軟質ポリウレタンフォーム品。
【請求項１２】
カリフォルニア州技術告示117、セクションA、パート1に従って測定される場合に、２２０°Ｆ（１０４℃）で２４時間の老化の前又は後に、
０．５インチ又はそれ未満の平均炭化長；
１インチ又はそれ未満の最大炭化長；
３秒又はそれ未満の平均残炎；
３．５秒又はそれ未満の最大残炎；及び
１秒又はそれ未満の平均残じん
を有する、請求項１０又は１１記載の軟質ポリウレタンフォーム品。
【請求項１３】
ASTM D3574に従って測定される場合に、１５８°Ｆで２２時間老化される際に３〜８０％の９０％圧縮永久ひずみを有する、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の軟質ポリウレタンフォーム品。
【請求項１４】
該軟質ポリウレタンフォーム品が、１００ｃｆｍ／ｆｔ2超のフラジール通気量を有する、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の軟質ポリウレタンフォーム品。
【国際調査報告】
2015510955.tif 000015
2015510955.tif 000016