軟質ポリウレタンフォームの製造方法
２５〜７０ｋｇ／ｍ３の密度と５〜１５ｋＰａの圧縮荷重撓みを有する軟質ポリウレタンフォーム。軟質ポリウレタンフォームの製造方法、および軟質ポリウレタンフォームの、植物成長培地としての、ならびにグリーンルーフおよびグリーンウォールにおける使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟質ポリウレタンフォーム、軟質ポリウレタンフォームの製造方法、このようなフォームを含む植物成長培地、このようなフォームの植物成長培地としての使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟質ポリウレタンフォームを含む植物成長培地が知られている。
米国特許第3,798,836号は、熱可塑性粒子を分散させた、水不溶性で連続気泡の発泡ポリウレタンマトリックスを開示している。
【０００３】
米国特許第3,889,417号は、プレポリマーと多量の水とを反応させることによって親水性フォームを製造している。このフォームは、園芸用途に使用することができが、適用される水インデックス（water index）は１３００〜７８０００である。類似のプロセスが国際特許出願ＷＯ96/16099号に開示されているが、イソシアネートインデックスと水インデックスについては特に説明されておらず、実施例においては、水インデックスは１７００超、イソシアネートインデックスは６未満であった。使用するプレポリマーは、少なくとも１０００の分子量を有するポリオールから製造した。
【０００４】
米国特許第3,970,618号は、植物を栽培するための基材を開示しており、この基材は、９００〜１８００のヒドロキシル価を有するポリオールとトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）タイプのポリイソシアネートとを、低ＮＣＯインデックスにて反応させることによって製造される親水性ポリウレタンフォームである。
【０００５】
米国特許第5,155,931号は、有機イソシアネート（好ましくはＴＤＩ）とポリオールとを、９０〜１２０のＮＣＯインデックスにて反応させることによって製造されるフォームを植物マットとして使用することを開示している。
【０００６】
米国特許第6479433号は、プレポリマーと水とを、選択されたフィラー材料の存在下で反応させることによって製造される園芸用成長培地を開示している。
米国特許出願第2005/0131095号は、軟質ポリウレタンフォームを始めとするポリウレタンフォームを４０〜１５０のＮＣＯインデックにて製造する方法を開示している。水インデックスに対しては特別な注意が記載されておらず、実施例においては、ＮＣＯインデックスが８５〜１０６であり、水インデックスが９３〜１２０であった。
【０００７】
少量の水ないし多量の水を使用して、低イソシアネートインデックスで軟質ポリウレタンフォームを製造する方法が、それぞれヨーロッパ特許第309217号およびヨーロッパ特許第309218号に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第3,798,836号
【特許文献２】米国特許第3,889,417号
【特許文献３】国際特許出願ＷＯ第96/16099号
【特許文献４】米国特許第3,970,618号
【特許文献５】米国特許第5,155,931号
【特許文献６】米国特許第6,479,433号
【特許文献７】ヨーロッパ特許第309217号
【特許文献８】ヨーロッパ特許第309218号
【発明の概要】
【０００９】
驚くべきことに、ポリウレタンフォームは、特に、１００％水飽和（water saturation）での気泡安定性、および低密度での、高圧縮荷重撓みと一緒になった水緩衝能（water buffer capacity）に関して、さらに改良することができた。
【００１０】
驚くべきことに、我々はさらに、このような新規ポリウレタンフォームを製造するための新規方法を見出した。
したがって本発明は、２５〜７０ｋｇ／ｍ３の密度、４０％にて５〜１５ｋＰａの圧縮荷重撓み（ＣＬＤ）、水飽和にて多くても２５％の体積増加率、および４０〜６０％の水緩衝能、を有する軟質ポリウレタンフォームに関する。
【００１１】
本発明はさらに、このような軟質ポリウレタンフォームの製造方法に関し、この製造方法は、
ポリイソシアネートの量を基準として算出して、３０〜８０重量％のジフェニルメタンジイソシアネートと、２０〜７０重量％の、３以上のイソシアネート官能価を有する該ジイソシアネートの同族体とを含むポリイソシアネートと、６２〜１０００の平均分子量と２〜４の平均公称ヒドロキシル官能価を有するポリオールとを反応させることによって製造される、２０〜３０重量％のＮＣＯ値を有するポリイソシアネートプレポリマー；
２〜４の平均公称ヒドロキシル官能価、２０００〜８０００の平均分子量、およびそれぞれの重量を基準として２５〜５０重量％の平均オキシエチレン含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オールもしくはこのようなポリオールの混合物；
水；および
必要に応じて、６０〜１９９９の平均分子量を有するイソシアネート反応性の連鎖延長剤および／または架橋剤；を、
必要に応じて、ポリウレタン業界において使用される助剤と添加剤の存在下にて、
２０〜７０のイソシアネートインデックスおよび２００〜４００の水インデックスで反応させることを含む。
【００１２】
フォームは、２６〜６０ｋｇ／ｍ３の密度、および４０％にて５〜１２ｋＰａの圧縮荷重撓み（ＣＬＤ）を有するのが好ましい。フォームはさらに、水飽和にて多くても１５％の体積増加率を有するのがさらに好ましい。
【００１３】
本発明はさらに、本発明の軟質ポリウレタンフォームを含む植物成長培地に関する。
最後に、本発明は、本発明の軟質ポリウレタンフォームを、植物成長培地として、ならびにグリーンウォール及び／又はグリーンルーフとして使用することに関する。
【００１４】
比較的高いオキシエチレン含量を有するポリオールを低いイソシアネートインデックスにて使用するポリウレタンフォームの製造方法が、ドイツ特許第3710731号、米国特許第4,833,176号、米国特許第4,365,025号、米国特許第4,910,231号、米国特許第5,459,170号、米国特許第5,521,226号、米国特許第6,417,241号、米国特許第7,022,746号、および国際特許出願第ＷＯ2007/110286号に開示されている。
【００１５】
しかしながら、本発明によるフォームと製造方法は開示されていない。本発明のフォームは、良好な物理的特性（例えば、乾燥環境および湿潤環境下での圧縮硬さや圧縮変形抵抗）を保持しつつ、良好な湿潤性、吸上げ作用特性、保水性、および水放出特性を有するので、植物成長培地として使用するのに極めて適している。
【００１６】
本発明のフォームは、上記特性の少なくとも１つが、これまで植物成長支持材料（例えば、パーライト、砂利、ミネラルウール、木質繊維、コイア、ピート、およびポリスチレンフォームビーズ等）として提唱されていた他の材料より優れている。
【００１７】
好ましい製造方法は、プレポリマーを製造する際に使用されるポリエーテルポリオールが、オキシエチレン基を、該ポリオールの重量を基準として少なくとも５０重量％の量にて含み、該ポリオールが２５０〜８００の平均分子量を有する、という場合の本発明の製造方法である。このポリエーテルポリオールは、２５０〜８００の平均分子量を有するポリオキシエチレントリオールであるのが最も好ましい。
【００１８】
本明細書の文脈において、以下の用語は下記のような意味を有する。
（１） イソシアネートインデックスまたはＮＣＯインデックスまたはインデックス： 配合物中に存在するイソシアネート反応性水素原子に対するＮＣＯ基の比であって、パーセント値として表示する。
【００１９】
［ＮＣＯ］×１００／［活性水素］ （％）
つまり、ＮＣＯインデックスは、配合物中において使用されるイソシアネート反応性水素の量と反応させる上で理論的に必要とされるイソシアネートの量に対する、配合物中において実際に使用されるイソシアネートのパーセント値を表わす。
【００２０】
留意しておかねばならないことは、本明細書にて使用されているイソシアネートインデックスは、当該反応工程において使用されるイソシアネート成分とイソシアネート反応性成分が関係する実際の発泡プロセスの観点から考えられている、という点である。実際の発泡段階において存在する遊離のイソシアネート基と遊離のイソシアネート反応性水素（水の水素を含む）だけが考慮される。
【００２１】
水インデックスとは、１００Ｙ／Ｘ（％）という比であり、式中、Ｙは、配合物中に実際に使用される水の量（ｇ表示）であり、Ｘは、１００のイソシアネートインデックスを得るために、同じ配合物において理論的に必要とされる水の総量（ｇ表示）である。
【００２２】
（２） イソシアネートインデックスを算出すべく本明細書中に使用されている「イソシアネート反応性水素原子」とは、ポリオール、ポリアミン、及び／又は水の形で反応性組成物中に存在するヒドロキシル水素原子とアミン水素原子との合計を表わす。このことは、実際の発泡プロセスでのイソシアネートインデックスを算出する上で、１つのヒドロキシル基は１つの反応性水素原子を含むと見なし、１つの水分子は２つの活性水素原子を含むと見なす、ということを意味している。
【００２３】
（３） 本明細書にて使用されている「ポリウレタンフォーム」とは、一般には、発泡剤を使用してポリイソシアネートとイソシアネート反応性水素含有化合物とを反応させることによって得られる気泡物品を表わし、そして特に、水を反応性発泡剤として使用（水とイソシアネート基が反応してウレア結合と二酸化炭素が生成し、これによりポリウレタンフォームが得られる）して得られる気泡物品を含む。
【００２４】
（４） 本明細書にて使用されている「公称ヒドロキシル官能価」、「公称官能価」、または「ヒドロキシル官能価」とは、これがポリウレタンフォームの製造において使用される開始剤の官能価（１分子当たりの活性水素原子の数）であると仮定して、ポリオール組成物の官能価（１分子当たりのヒドロキシル基の数）を表わす（しかしながら実際には、幾らかの末端不飽和のために若干小さい）。「当量」とは、分子中のイソシアネート反応性水素原子１つ当たりの分子量を表わす。
【００２５】
（５） 「平均」とは、「数平均」を表わす。
（６） 「ワンショット」とは、１０００より大きい平均分子量を有する全てのポリオールを水の存在下にてポリイソシアネートと反応させる、という場合の、成分を反応させてポリウレタンフォームを製造する方法を表わす。
【００２６】
（７） 密度は、ＩＳＯ８４５に従って測定した密度である。
（８） 硬度ＣＬＤは、硬度を第１のサイクル時に測定するという条件にて、ＩＳＯ３３８６／１に従って測定した４０％での圧縮荷重撓みである。
【００２７】
（９） 気泡安定性ΔＶは、１００％水飽和における体積増加率、ΔＶ＝（Ｖ１−Ｖ２）／Ｖ２×１００（％）であり、ここでＶ２は、水の取り込みが無い場合のフォームの体積であり、Ｖ１は、温度２３℃および相対湿度５０％における、水の取り込みが最大であるときのフォームの体積である。Ｖ１を測定するためには、フォームを、周囲圧力および２３℃にて２４時間水中に浸漬する。
【００２８】
（１０） 水緩衝能（Water Buffer Capacity：ＷＢＣ，％）はΦ０−Φ３２であって、ここで、Φ０＝Ｖｕ／Ｖｆ×１００（％）、Φ３２＝Ｖｒ／Ｖｆ×１００（％）、であり、上記式中、Ｖｆは、フォームサンプルの体積（ｍｌ）であり、Ｖｕは、水中に２４時間浸漬したときのフォームサンプルの水取り込み量（ｍｌ）であり、Ｖｒは、水を含有するこのフォームサンプルを−３２ｃｍ水柱の圧力に２４時間さらした後に保持される水の体積（ｍｌ）である。
【００２９】
Ｖｆ、Ｖｕ、およびＶｒは、以下のように決定される。すなわち、１００×１２０×７５ｍｍ（長さ×幅×高さ）の寸法が得られるようにフォームサンプルをカットする。したがってサンプルのＶｆは９００ｍｌである。フォームサンプルの乾燥重量を１０５℃にて測定する。次いでフォームサンプルを、サンプルの高さ方向の１ｃｍ分が水面より上に出るような仕方で、大気圧にて２３℃で水浴中に６時間浸漬する。
【００３０】
次にサンプルを、大気圧にて２３℃で１８時間完全に浸漬する。引き続きサンプルを、０．５〜１ｃｍのメッシュを有するふるい上に置き、３０分にわたって水を放出させる。最後に、再びフォームサンプル（残留水を含有している）の重量を測定し、水の密度が１ｋｇ／ｄｍ３であると仮定してＶｕを算出する。
【００３１】
次いでサンプル（水を含有）を密閉環境中に２３℃にて２４時間置き、サンプルの底面に減圧を加える。圧力は、サンプルの中央から−３２ｃｍＨ２Ｏである。
最後に、再びサンプルの重量を測定し、サンプル中に保持されている水の体積Ｖｆを算出する（水の密度を１ｋｇ／ｄｍ３と仮定して）。
【００３２】
サンプルの底面に対して減圧環境をつくり出すのに使用できる装置は、Eijkelkamp（www.eijkelkamp.com、オランダ）から入手することができ、ｐＦ測定に使用されるいわゆるＳａｎｄｂｏｘである。
【００３３】
フォームのＷＢＣは４０〜６０％であるのが望ましく、Φ０は、好ましくは６０〜８０％であり、最も好ましくは６５〜７５％である。
ポリイソシアネートプレポリマーを製造するのに使用されるポリイソシアネートは当業界に公知である。これらは、ポリメリックＭＤＩまたはクルードＭＤＩ、およびポリメリットもしくはクルードＭＤＩとＭＤＩとの混合物、と広く呼ばれている。
【００３４】
ポリメリックもしくはクルードＭＤＩは、ＭＤＩと３以上のイソシアネート官能価を有する同族体を含み、当業界によく知られている。これらの同族体は、アニリンとホルムアルデヒドとの酸縮合反応によって得られるポリアミンの混合物をホスゲン化することにより製造される。
【００３５】
ポリアミン混合物とポリイソシアネート混合物の製造はよく知られている。強酸（例えば塩酸）の存在下でのアニリンとホルムアルデヒドとの縮合反応により、ジアミノジフェニルメタンと、より高い官能価のポリメチレンポリフェニレンポリアミンとを含有する反応生成物が得られ、このとき正確な組成は、公知の方法では、とりわけアニリン／ホルムアルデヒド比に依存する。ポリイソシアネートは、ポリアミン混合物のホスゲン化によって製造され、種々の割合のジアミン、トリアミン、およびより高級のポリアミンにより、それに関連した割合のジイソシアネート、シリイソシアネート、およびより高級のポリイソシアネートがもたらされる。このようなクルードもしくはポリメリックＭＤＩ組成物中のジイソシアネート、トリイソシアネート、およびより高級のポリイソシアネートの相対的な割合により、該組成物の平均官能価（すなわち、１分子当たりのイソシアネート基の平均数）が決まる。出発物質の割合を変えることによって、ポリイソシアネート組成物の平均官能価を、ほぼ２から３以上まで変えることができる。しかしながら実際には、平均イソシアネート官能価は２．３〜２．８の範囲であるのが好ましい。これらのポリメリックもしくはクルードＭＤＩのＮＣＯ値は少なくとも３０重量％である。ポリメリックもしくはクルードＭＤＩは、ジフェニルメタンジイソシアネートを含有していて、残部が２より大きい官能価のポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートである。ポリイソシアネートが、ジイソシアネートと３以上のイソシアネート官能価を有する同族体とを必要な量にて有するという条件で、必要に応じて、このポリメリックもしくはクルードＭＤＩとＭＤＩとを混合することができる。たとえば、このようなポリイソシアネートは、SUPRASEC（登録商標）ＭＩ２０（Huntsman社；約８０重量部の４，４’−ＭＤＩ、約２０重量部の２，４’−ＭＤＩ、および２重量部未満の２，２’−ＭＤＩを含有）とＳＵＰＲＡＳＥＣ（登録商標）２１８５（Huntsman社；３０．７重量％のＮＣＯ値を有するポリメリックＭＤＩ；約３８重量％のジイソシアネートを含有していて、残部は３以上のイソシアネート官能価を有する同族体である；ジイソシアネートの約６重量％が２，４’−ＭＤＩであって、ジイソシアネートの１重量％未満が２，２’−ＭＤＩである）を適切な相対量にて混合することによって製造される。Suprasec2185とSuprasecMPR（４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、Huntsman社）との混合物も使用することができる。
【００３６】
本発明のポリイソシアネートは、３０〜８０重量％（好ましくは５０〜７０重量％）のＭＤＩと２０〜７０重量％（好ましくは３０〜５０重量％）の、３以上のイソシアネート官能価を有するＭＤＩ同族体とを含み、ここでどちらの量も、ポリイソシアネートの重量を基準として算出されている。
【００３７】
６２〜１０００の平均分子量と２〜４の平均公称ヒドロキシル官能価を有していて、ポリイソシアネートプレポリマーを製造する上で使用できるポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリ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、トリプロピレングリコール、ブタンジオール、グリセロール、トリエタノールアミン、トリメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、ポリオキシエチレンポリオール、ポリオキシプロピレンポリオール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール、およびこれらの混合物などがある。
【００３８】
好ましいポリオールは、必要ならば多官能開始剤の存在下にて、エチレンオキシドおよび任意使用のプロピレンオキシドの重合によって得られるポリオールである。適切な開始剤化合物は複数の活性水素原子を含有し、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、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、シクロヘキサンジメタノール、グリセロール、トリメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオール、およびペンタエリスリトールを含む。開始剤及び／又は環状オキシドの混合物も使用できる。ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリオールは、先行技術にて詳細に説明されているように、開始剤へのエチレンオキシドとプロピレンオキシドの同時的もしくは逐次的付加によって得られる。ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、およびこれらの組み合わせ物を使用することができる。好ましいのは、オキシエチレン基の少なくとも一部を、そして好ましくは全部をポリマー鎖の末端に有するポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリオール（キャップドポリオールまたはチップドポリオール）である。前記ポリオールの混合物も使用することができる。
【００３９】
最も好ましいのは、２〜４（最も好ましくは３）の平均公称ヒドロキシル官能価、２５０〜８００の平均分子量、および少なくとも５０重量％（ポリオールの重量を基準として）のオキシエチレン含量、を有するポリオキシエチレンポリオールとポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオールである。このようなポリオールは市販されており、１つの例は、Perstorp社のPolyol3380である。
【００４０】
ポリイソシアネートプレポリマーは、ポリイソシアネートとポリオールを、２０〜３０重量％のＮＣＯ値を有するプレポリマーが得られるような相対量にて混合して反応させることによって製造される。必要に応じて、ウレタン基の形成を増進する触媒を使用することができる。
【００４１】
本発明に従って軟質フォームを製造する際に使用することができて、ポリイソシアネートプレポリマーと反応させるポリオールは、必要に応じて多官能開始剤の存在下にて、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの重合によって得られる生成物を含む。適切な開始剤化合物は、複数の活性水素原子を含有し、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、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、シクロヘキサンジメタノール、グリセロール、トリメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオール、およびペンタエリスリトールを含む。これら開始剤の混合物も使用することができる。ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリオールは、先行技術にて詳細に説明されているように、開始剤へのエチレンオキシドとプロピレンオキシドの同時的もしくは逐次的付加によって得られる。指示量のオキシエチレン基を有するランダムコポリマー、ブロックコポリマー、およびこれらの組み合わせ物を使用することができる。
【００４２】
ポリオールの混合物も使用することができる。ポリオーの混合物が使用される場合、該混合物は、２〜４の平均公称ヒドロキシル官能価、２０００〜８０００の平均分子量、およびポリオール混合物の重量を基準として２５〜５０重量％の平均オキシエチレン含量を有するべきである。混合物を構成するポリオールも、２〜４の公称ヒドロキシルと２０００〜８０００の分子量を有する。混合物を構成する個々のポリオールは、混合物が、混合物の重量を基準として２５〜５０重量％の平均オキシエチレン含量を有するという条件にて、当該ポリオールの重量を基準として２０〜９０重量％のオキシエチレンを有してよい。
【００４３】
このようなポリオールは、公知であって市販されている。例としては、Daltocel（登録商標）Ｆ４８９とDaltocel（登録商標）Ｆ４４２が挙げられる。このような混合物の１つの例は、Daltocel（登録商標）Ｆ４８９ポリオールとDaltocel（登録商標）Ｆ４４２ポリオールとの重量比４：１の混合物である。どちらのポリオールも、３の公称ヒドロキシル官能価と２０００〜８０００の平均分子量を有する。それらのオキシエチレン含量は、ポリオールの重量を基準として、それぞれ約２７重量％および７６重量％である。DaltocelＦ４８９とＦ４４２は、どちらもHuntsman社から市販されている。Daltocelは、１つ以上の（全てではないが）国において登録されている、Huntsman社もしくはその系列会社の商標である。
【００４４】
水は、イソシアネートインデックスが２０〜７０で、水インデックスが２００〜４００となるような量にて使用される。
さらに、ウレタン基の形成を増大させる触媒も使用することができる。触媒は、（全イソシアネート反応性成分を基準として）０．１〜２重量％の量にて使用するのが好ましい。このような触媒は、当業界に広く知られている。例としては、トリエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、ビス（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル）エーテル、２−（２−ジメチルアミノエトキシ）−エタノール、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチル−Ｎ’−ヒドロキシエチルビスアミノエチルエーテル、Ｎ−（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ，Ｎ−ジイソプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルピペラジン、および１−（ビス（３−ジメチル−アミノプロピル）アミノ−２−プロパノール等のアミン触媒、ならびにオクタン酸第一錫やジブチル錫ジラウレート等の有機金属化合物が挙げられる。触媒の混合物も使用することができる。
【００４５】
本発明のフォームは、必要に応じて、ポリウレタン業界において使用される添加剤および助剤（例えば、難燃剤、界面活性剤、他の発泡剤、煙抑制剤、着色剤、カーボンブラック、抗菌剤、酸化防止剤、離型剤、充填剤、および肥料等）の存在下にて製造することができる。
【００４６】
フォームは、全ての成分を混合し、反応を起こさせることによって製造される。フォームは、フリーライズ法、成形法、スラブストック法、積層法、またはスプレー法に従って製造することができる。
【００４７】
方法の種類にかかわりなく、フォームは、フォームの上昇が制限されないようなやり方で製造されるか、あるいはフォームの密度が、このフォームのフリーライズ密度より多くても２０％（好ましくは多くても１０％）高い程度に制限されるやり方で製造される。「フリーライズフォーム」とは、フォームを形成するための成分を反応させ、反応して発泡しつつある物質を、垂直方向に自由に上昇させることによって製造されるフォームである。「制限されたフリーライズ」という用語が使用されているときは、より一層矩形のフォームを製造することを意味するために、そして平らでない上表面の形成を避けることを意味するために使用されている。これにより廃棄フォームの量が減少する。より一層の矩形を達成するための幾つかの方法がある。当業界に知られている例としては、いわゆるフローティングリッド（floating lid）の使用、Draka/Petzetakisプロセス、Maxfoamプロセス、Paniblocプロセス、Quadrofoamプロセス、およびVertifoamプロセスなどがある。「制限的フリーライズ」という用語が使用されているとき、理解しておかねばならないことは、本特許出願の文脈においては、加えられる制限は、密度の増大ができるだけ抑えられるような性質のもの、そして上記したような性質のものである、という点である。密度はすべて、ＩＳＯ８４５に従って測定される。
【００４８】
成分は、発泡機のミキシングヘッドに別々に供給することができる。イソシアネート反応性成分を、必要に応じて、ポリウレタン業界において使用されている添加剤および助剤と一緒に予備混合してから、ポリイソシアネートと混合するのが好ましい。
【００４９】
得られるフォームは、２５〜７０ｋｇ／ｍ３（好ましくは２６〜６０ｋｇ／ｍ３）の密度を有する。本発明のフォームは、あるレベルのエアフローと気泡連通性を有しており、これによりフォームは、特に野菜と花を成長させるための植物成長培地として使用するのに、そしてグリーンウォール及び／又はグリーンルーフに、ならびに植物のための水収支管理に関連した他の用途に使用するのに適したものとなる。
【００５０】
以下に実施例を挙げて本発明を説明する。
【実施例】
【００５１】
実施例１〜５
下記の配合物をフリーライズ条件下にて反応させることによって軟質フォームを製造した。密度、硬度（ＣＬＤ）、気泡安定性ΔＶ、ＷＢＣ、およびΦ０を測定するために、フォームを物理学的試験にかけた。
【００５２】
配合物と物理学的特性を以下に示す。量は重量部（ｐｂｗ）で表示してある。実施例１は比較例である。
【００５３】
【表１】
【００５４】
＜ポリイソシアネート１＞ ４７．６ｐｂｗのSuprasec２０２０と１０．４ｐｂｗのSuprasec２１８５と４７．６ｐｂｗのSuprasecＭＰＲの混合物であり、これらのポリイソシアネートはすべてHuntsuman社から市販されている。
＜ポリイソシアネート２＞ ９３ｐｂｗのSuprasec２１８５と７ｐｂｗのJeffoxＷＬ−４４０（３４４ｍｇＫＯＨ／ｇのＯＨ価を有する、Huntsuman社のポリオキシエチレントリオール）を反応させることによって得られるプレポリマーであり、約２６．７重量％のＮＣＯ値を有する。
＜ポリイソシアネート３＞ ５４ｐｂｗのSuprasec２１８５と３６ｐｂｗのSuprasecＭＰＲと１０ｐｂｗのPolyol３３８０（３８２ｍｇＫＯＨ／ｇのＯＨ価を有する、Perstorp社のポリオキシエチレントリオール）とを反応させることによって得られるプレポリマーであり、約２５．９重量％のＮＣＯ値を有する。
＜ポリオール１＞ DaltocelＦ４４２。３の公称官能価と約４２ｍｇＫＯＨ／ｇのＯＨ価を有するHuntsuman社のポリエーテルポリオールであって、オキシエチレン基とオキシプロピレン基を含み、オキシエチレン基の量が（ポリオールの重量を基準として）約７６重量％である。
＜ポリオール２＞ Daltocel４８９。３の公称官能価と約２８ｍｇＫＯＨ／ｇのＯＨ価を有する、Huntsuman社のポリエーテルポリオールであって、オキシエチレン基とオキシプロピレン基を含み、オキシエチレン基の量が（ポリオールの重量を基準として）約２７．５重量％である。
＜ポリオール３＞ JeffoxＷＬ６６０、約３１ｍｇＫＯＨ／ｇのＯＨ価を有するポリオキシエチレンモノオール。
＜触媒１＞ JeffcatＤＰＡ（Huntsman社）
＜触媒２＞ JeffcatＺＦ−１０（Huntsman社）
＜触媒３＞ JeffcatＺ１３０（Huntsman社）
＜界面活性剤１＞ TegostabＢ８７２４ＬＦ（Evonik社）
＜界面活性剤２＞ DabcoＤＣ２５２５（AirProducts社）
Suprasec、Daltocel、JeffcatおよびJeffoxは、１つ以上の国（全てというわけではないが）におけるHuntsuman社またはその系列会社の登録商標である。
【００５５】
さらなる比較例
（１） ポリイソシアネート２の代わりにSuprasec２５９１ポリイソシアネートを使用して、同じイソシアネートインデックスおよび水インデックスにて実施例２を繰り返した。得られたフォームのＣＬＤ−４０％はわずか１．８にすぎなかった。Suprasec２５９１は、約６０００の分子量を有するポリオールから製造されるプレポリマーであり、米国特許出願第２００５／０１３１０９５号の実施例７の比較実験１において使用されている。
【００５６】
（２） ポリイソシアネート２の代わりにSuprasec１００２ポリイソシアネートを使用して、同じイソシアネートインデックスおよび水インデックスにて実施例２を繰り返した。フォームは崩壊した。Suprasec１００２は、国際特許出願第ＷＯ96/16099号の実施例１の実験５において使用されている。
【００５７】
（３） イソシアネートインデックスと水インデックスのどちらも１００にして、実施例４（上記）を繰り返した。フォームの吸上げ特性が良くなく、水緩衝能はわずか２６％にすぎなかった。フォームサンプル（ｌ×ｗ×ｈ＝２×２×７．５ｃｍ）を水面に浮かせ、水を底から２．５ｃｍのところまで満たした７５ｍｌのガラス瓶中の底に沈下する時間を記録することによって吸上げ性能を試験した。実施例４のフォームが２０秒以内に沈下したのに対して、この比較サンプルは、全く沈下しなかった。
【００５８】
（４） 実施例１（国際特許出願第ＷＯ96/16099号の実験５）を繰り返した。フォームは完全に独立気泡を有していて、役に立たなかった。７０ｐｂｗの水を使用して実験を繰り返すことにより、８６ｋｇ／ｍ３の密度（乾燥）と飽和状態にて１０６％の体積増加とを有するフォームが得られた（水インデックスは約４０００であった）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟質ポリウレタンフォーム、軟質ポリウレタンフォームの製造方法、このようなフォームを含む植物成長培地、このようなフォームの植物成長培地としての使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟質ポリウレタンフォームを含む植物成長培地が知られている。
米国特許第3,798,836号は、熱可塑性粒子を分散させた、水不溶性で連続気泡の発泡ポリウレタンマトリックスを開示している。
【０００３】
米国特許第3,889,417号は、プレポリマーと多量の水とを反応させることによって親水性フォームを製造している。このフォームは、園芸用途に使用することができが、適用される水インデックス（water index）は１３００〜７８０００である。類似のプロセスが国際特許出願ＷＯ96/16099号に開示されているが、イソシアネートインデックスと水インデックスについては特に説明されておらず、実施例においては、水インデックスは１７００超、イソシアネートインデックスは６未満であった。使用するプレポリマーは、少なくとも１０００の分子量を有するポリオールから製造した。
【０００４】
米国特許第3,970,618号は、植物を栽培するための基材を開示しており、この基材は、９００〜１８００のヒドロキシル価を有するポリオールとトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）タイプのポリイソシアネートとを、低ＮＣＯインデックスにて反応させることによって製造される親水性ポリウレタンフォームである。
【０００５】
米国特許第5,155,931号は、有機イソシアネート（好ましくはＴＤＩ）とポリオールとを、９０〜１２０のＮＣＯインデックスにて反応させることによって製造されるフォームを植物マットとして使用することを開示している。
【０００６】
米国特許第6479433号は、プレポリマーと水とを、選択されたフィラー材料の存在下で反応させることによって製造される園芸用成長培地を開示している。
米国特許出願第2005/0131095号は、軟質ポリウレタンフォームを始めとするポリウレタンフォームを４０〜１５０のＮＣＯインデックにて製造する方法を開示している。水インデックスに対しては特別な注意が記載されておらず、実施例においては、ＮＣＯインデックスが８５〜１０６であり、水インデックスが９３〜１２０であった。
【０００７】
少量の水ないし多量の水を使用して、低イソシアネートインデックスで軟質ポリウレタンフォームを製造する方法が、それぞれヨーロッパ特許第309217号およびヨーロッパ特許第309218号に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第3,798,836号
【特許文献２】米国特許第3,889,417号
【特許文献３】国際特許出願ＷＯ第96/16099号
【特許文献４】米国特許第3,970,618号
【特許文献５】米国特許第5,155,931号
【特許文献６】米国特許第6,479,433号
【特許文献７】ヨーロッパ特許第309217号
【特許文献８】ヨーロッパ特許第309218号
【発明の概要】
【０００９】
驚くべきことに、ポリウレタンフォームは、特に、１００％水飽和（water saturation）での気泡安定性、および低密度での、高圧縮荷重撓みと一緒になった水緩衝能（water buffer capacity）に関して、さらに改良することができた。
【００１０】
驚くべきことに、我々はさらに、このような新規ポリウレタンフォームを製造するための新規方法を見出した。
したがって本発明は、２５〜７０ｋｇ／ｍ３の密度、４０％にて５〜１５ｋＰａの圧縮荷重撓み（ＣＬＤ）、水飽和にて多くても２５％の体積増加率、および４０〜６０％の水緩衝能、を有する軟質ポリウレタンフォームに関する。
【００１１】
本発明はさらに、このような軟質ポリウレタンフォームの製造方法に関し、この製造方法は、
ポリイソシアネートの量を基準として算出して、３０〜８０重量％のジフェニルメタンジイソシアネートと、２０〜７０重量％の、３以上のイソシアネート官能価を有する該ジイソシアネートの同族体とを含むポリイソシアネートと、６２〜１０００の平均分子量と２〜４の平均公称ヒドロキシル官能価を有するポリオールとを反応させることによって製造される、２０〜３０重量％のＮＣＯ値を有するポリイソシアネートプレポリマー；
２〜４の平均公称ヒドロキシル官能価、２０００〜８０００の平均分子量、およびそれぞれの重量を基準として２５〜５０重量％の平均オキシエチレン含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オールもしくはこのようなポリオールの混合物；
水；および
必要に応じて、６０〜１９９９の平均分子量を有するイソシアネート反応性の連鎖延長剤および／または架橋剤；を、
必要に応じて、ポリウレタン業界において使用される助剤と添加剤の存在下にて、
２０〜７０のイソシアネートインデックスおよび２００〜４００の水インデックスで反応させることを含む。
【００１２】
フォームは、２６〜６０ｋｇ／ｍ３の密度、および４０％にて５〜１２ｋＰａの圧縮荷重撓み（ＣＬＤ）を有するのが好ましい。フォームはさらに、水飽和にて多くても１５％の体積増加率を有するのがさらに好ましい。
【００１３】
本発明はさらに、本発明の軟質ポリウレタンフォームを含む植物成長培地に関する。
最後に、本発明は、本発明の軟質ポリウレタンフォームを、植物成長培地として、ならびにグリーンウォール及び／又はグリーンルーフとして使用することに関する。
【００１４】
比較的高いオキシエチレン含量を有するポリオールを低いイソシアネートインデックスにて使用するポリウレタンフォームの製造方法が、ドイツ特許第3710731号、米国特許第4,833,176号、米国特許第4,365,025号、米国特許第4,910,231号、米国特許第5,459,170号、米国特許第5,521,226号、米国特許第6,417,241号、米国特許第7,022,746号、および国際特許出願第ＷＯ2007/110286号に開示されている。
【００１５】
しかしながら、本発明によるフォームと製造方法は開示されていない。本発明のフォームは、良好な物理的特性（例えば、乾燥環境および湿潤環境下での圧縮硬さや圧縮変形抵抗）を保持しつつ、良好な湿潤性、吸上げ作用特性、保水性、および水放出特性を有するので、植物成長培地として使用するのに極めて適している。
【００１６】
本発明のフォームは、上記特性の少なくとも１つが、これまで植物成長支持材料（例えば、パーライト、砂利、ミネラルウール、木質繊維、コイア、ピート、およびポリスチレンフォームビーズ等）として提唱されていた他の材料より優れている。
【００１７】
好ましい製造方法は、プレポリマーを製造する際に使用されるポリエーテルポリオールが、オキシエチレン基を、該ポリオールの重量を基準として少なくとも５０重量％の量にて含み、該ポリオールが２５０〜８００の平均分子量を有する、という場合の本発明の製造方法である。このポリエーテルポリオールは、２５０〜８００の平均分子量を有するポリオキシエチレントリオールであるのが最も好ましい。
【００１８】
本明細書の文脈において、以下の用語は下記のような意味を有する。
（１） イソシアネートインデックスまたはＮＣＯインデックスまたはインデックス： 配合物中に存在するイソシアネート反応性水素原子に対するＮＣＯ基の比であって、パーセント値として表示する。
【００１９】
［ＮＣＯ］×１００／［活性水素］ （％）
つまり、ＮＣＯインデックスは、配合物中において使用されるイソシアネート反応性水素の量と反応させる上で理論的に必要とされるイソシアネートの量に対する、配合物中において実際に使用されるイソシアネートのパーセント値を表わす。
【００２０】
留意しておかねばならないことは、本明細書にて使用されているイソシアネートインデックスは、当該反応工程において使用されるイソシアネート成分とイソシアネート反応性成分が関係する実際の発泡プロセスの観点から考えられている、という点である。実際の発泡段階において存在する遊離のイソシアネート基と遊離のイソシアネート反応性水素（水の水素を含む）だけが考慮される。
【００２１】
水インデックスとは、１００Ｙ／Ｘ（％）という比であり、式中、Ｙは、配合物中に実際に使用される水の量（ｇ表示）であり、Ｘは、１００のイソシアネートインデックスを得るために、同じ配合物において理論的に必要とされる水の総量（ｇ表示）である。
【００２２】
（２） イソシアネートインデックスを算出すべく本明細書中に使用されている「イソシアネート反応性水素原子」とは、ポリオール、ポリアミン、及び／又は水の形で反応性組成物中に存在するヒドロキシル水素原子とアミン水素原子との合計を表わす。このことは、実際の発泡プロセスでのイソシアネートインデックスを算出する上で、１つのヒドロキシル基は１つの反応性水素原子を含むと見なし、１つの水分子は２つの活性水素原子を含むと見なす、ということを意味している。
【００２３】
（３） 本明細書にて使用されている「ポリウレタンフォーム」とは、一般には、発泡剤を使用してポリイソシアネートとイソシアネート反応性水素含有化合物とを反応させることによって得られる気泡物品を表わし、そして特に、水を反応性発泡剤として使用（水とイソシアネート基が反応してウレア結合と二酸化炭素が生成し、これによりポリウレタンフォームが得られる）して得られる気泡物品を含む。
【００２４】
（４） 本明細書にて使用されている「公称ヒドロキシル官能価」、「公称官能価」、または「ヒドロキシル官能価」とは、これがポリウレタンフォームの製造において使用される開始剤の官能価（１分子当たりの活性水素原子の数）であると仮定して、ポリオール組成物の官能価（１分子当たりのヒドロキシル基の数）を表わす（しかしながら実際には、幾らかの末端不飽和のために若干小さい）。「当量」とは、分子中のイソシアネート反応性水素原子１つ当たりの分子量を表わす。
【００２５】
（５） 「平均」とは、「数平均」を表わす。
（６） 「ワンショット」とは、１０００より大きい平均分子量を有する全てのポリオールを水の存在下にてポリイソシアネートと反応させる、という場合の、成分を反応させてポリウレタンフォームを製造する方法を表わす。
【００２６】
（７） 密度は、ＩＳＯ８４５に従って測定した密度である。
（８） 硬度ＣＬＤは、硬度を第１のサイクル時に測定するという条件にて、ＩＳＯ３３８６／１に従って測定した４０％での圧縮荷重撓みである。
【００２７】
（９） 気泡安定性ΔＶは、１００％水飽和における体積増加率、ΔＶ＝（Ｖ１−Ｖ２）／Ｖ２×１００（％）であり、ここでＶ２は、水の取り込みが無い場合のフォームの体積であり、Ｖ１は、温度２３℃および相対湿度５０％における、水の取り込みが最大であるときのフォームの体積である。Ｖ１を測定するためには、フォームを、周囲圧力および２３℃にて２４時間水中に浸漬する。
【００２８】
（１０） 水緩衝能（Water Buffer Capacity：ＷＢＣ，％）はΦ０−Φ３２であって、ここで、Φ０＝Ｖｕ／Ｖｆ×１００（％）、Φ３２＝Ｖｒ／Ｖｆ×１００（％）、であり、上記式中、Ｖｆは、フォームサンプルの体積（ｍｌ）であり、Ｖｕは、水中に２４時間浸漬したときのフォームサンプルの水取り込み量（ｍｌ）であり、Ｖｒは、水を含有するこのフォームサンプルを−３２ｃｍ水柱の圧力に２４時間さらした後に保持される水の体積（ｍｌ）である。
【００２９】
Ｖｆ、Ｖｕ、およびＶｒは、以下のように決定される。すなわち、１００×１２０×７５ｍｍ（長さ×幅×高さ）の寸法が得られるようにフォームサンプルをカットする。したがってサンプルのＶｆは９００ｍｌである。フォームサンプルの乾燥重量を１０５℃にて測定する。次いでフォームサンプルを、サンプルの高さ方向の１ｃｍ分が水面より上に出るような仕方で、大気圧にて２３℃で水浴中に６時間浸漬する。
【００３０】
次にサンプルを、大気圧にて２３℃で１８時間完全に浸漬する。引き続きサンプルを、０．５〜１ｃｍのメッシュを有するふるい上に置き、３０分にわたって水を放出させる。最後に、再びフォームサンプル（残留水を含有している）の重量を測定し、水の密度が１ｋｇ／ｄｍ３であると仮定してＶｕを算出する。
【００３１】
次いでサンプル（水を含有）を密閉環境中に２３℃にて２４時間置き、サンプルの底面に減圧を加える。圧力は、サンプルの中央から−３２ｃｍＨ２Ｏである。
最後に、再びサンプルの重量を測定し、サンプル中に保持されている水の体積Ｖｆを算出する（水の密度を１ｋｇ／ｄｍ３と仮定して）。
【００３２】
サンプルの底面に対して減圧環境をつくり出すのに使用できる装置は、Eijkelkamp（www.eijkelkamp.com、オランダ）から入手することができ、ｐＦ測定に使用されるいわゆるＳａｎｄｂｏｘである。
【００３３】
フォームのＷＢＣは４０〜６０％であるのが望ましく、Φ０は、好ましくは６０〜８０％であり、最も好ましくは６５〜７５％である。
ポリイソシアネートプレポリマーを製造するのに使用されるポリイソシアネートは当業界に公知である。これらは、ポリメリックＭＤＩまたはクルードＭＤＩ、およびポリメリットもしくはクルードＭＤＩとＭＤＩとの混合物、と広く呼ばれている。
【００３４】
ポリメリックもしくはクルードＭＤＩは、ＭＤＩと３以上のイソシアネート官能価を有する同族体を含み、当業界によく知られている。これらの同族体は、アニリンとホルムアルデヒドとの酸縮合反応によって得られるポリアミンの混合物をホスゲン化することにより製造される。
【００３５】
ポリアミン混合物とポリイソシアネート混合物の製造はよく知られている。強酸（例えば塩酸）の存在下でのアニリンとホルムアルデヒドとの縮合反応により、ジアミノジフェニルメタンと、より高い官能価のポリメチレンポリフェニレンポリアミンとを含有する反応生成物が得られ、このとき正確な組成は、公知の方法では、とりわけアニリン／ホルムアルデヒド比に依存する。ポリイソシアネートは、ポリアミン混合物のホスゲン化によって製造され、種々の割合のジアミン、トリアミン、およびより高級のポリアミンにより、それに関連した割合のジイソシアネート、シリイソシアネート、およびより高級のポリイソシアネートがもたらされる。このようなクルードもしくはポリメリックＭＤＩ組成物中のジイソシアネート、トリイソシアネート、およびより高級のポリイソシアネートの相対的な割合により、該組成物の平均官能価（すなわち、１分子当たりのイソシアネート基の平均数）が決まる。出発物質の割合を変えることによって、ポリイソシアネート組成物の平均官能価を、ほぼ２から３以上まで変えることができる。しかしながら実際には、平均イソシアネート官能価は２．３〜２．８の範囲であるのが好ましい。これらのポリメリックもしくはクルードＭＤＩのＮＣＯ値は少なくとも３０重量％である。ポリメリックもしくはクルードＭＤＩは、ジフェニルメタンジイソシアネートを含有していて、残部が２より大きい官能価のポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートである。ポリイソシアネートが、ジイソシアネートと３以上のイソシアネート官能価を有する同族体とを必要な量にて有するという条件で、必要に応じて、このポリメリックもしくはクルードＭＤＩとＭＤＩとを混合することができる。たとえば、このようなポリイソシアネートは、SUPRASEC（登録商標）ＭＩ２０（Huntsman社；約８０重量部の４，４’−ＭＤＩ、約２０重量部の２，４’−ＭＤＩ、および２重量部未満の２，２’−ＭＤＩを含有）とＳＵＰＲＡＳＥＣ（登録商標）２１８５（Huntsman社；３０．７重量％のＮＣＯ値を有するポリメリックＭＤＩ；約３８重量％のジイソシアネートを含有していて、残部は３以上のイソシアネート官能価を有する同族体である；ジイソシアネートの約６重量％が２，４’−ＭＤＩであって、ジイソシアネートの１重量％未満が２，２’−ＭＤＩである）を適切な相対量にて混合することによって製造される。Suprasec2185とSuprasecMPR（４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、Huntsman社）との混合物も使用することができる。
【００３６】
本発明のポリイソシアネートは、３０〜８０重量％（好ましくは５０〜７０重量％）のＭＤＩと２０〜７０重量％（好ましくは３０〜５０重量％）の、３以上のイソシアネート官能価を有するＭＤＩ同族体とを含み、ここでどちらの量も、ポリイソシアネートの重量を基準として算出されている。
【００３７】
６２〜１０００の平均分子量と２〜４の平均公称ヒドロキシル官能価を有していて、ポリイソシアネートプレポリマーを製造する上で使用できるポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリ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、トリプロピレングリコール、ブタンジオール、グリセロール、トリエタノールアミン、トリメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、ポリオキシエチレンポリオール、ポリオキシプロピレンポリオール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール、およびこれらの混合物などがある。
【００３８】
好ましいポリオールは、必要ならば多官能開始剤の存在下にて、エチレンオキシドおよび任意使用のプロピレンオキシドの重合によって得られるポリオールである。適切な開始剤化合物は複数の活性水素原子を含有し、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、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、シクロヘキサンジメタノール、グリセロール、トリメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオール、およびペンタエリスリトールを含む。開始剤及び／又は環状オキシドの混合物も使用できる。ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリオールは、先行技術にて詳細に説明されているように、開始剤へのエチレンオキシドとプロピレンオキシドの同時的もしくは逐次的付加によって得られる。ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、およびこれらの組み合わせ物を使用することができる。好ましいのは、オキシエチレン基の少なくとも一部を、そして好ましくは全部をポリマー鎖の末端に有するポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリオール（キャップドポリオールまたはチップドポリオール）である。前記ポリオールの混合物も使用することができる。
【００３９】
最も好ましいのは、２〜４（最も好ましくは３）の平均公称ヒドロキシル官能価、２５０〜８００の平均分子量、および少なくとも５０重量％（ポリオールの重量を基準として）のオキシエチレン含量、を有するポリオキシエチレンポリオールとポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオールである。このようなポリオールは市販されており、１つの例は、Perstorp社のPolyol3380である。
【００４０】
ポリイソシアネートプレポリマーは、ポリイソシアネートとポリオールを、２０〜３０重量％のＮＣＯ値を有するプレポリマーが得られるような相対量にて混合して反応させることによって製造される。必要に応じて、ウレタン基の形成を増進する触媒を使用することができる。
【００４１】
本発明に従って軟質フォームを製造する際に使用することができて、ポリイソシアネートプレポリマーと反応させるポリオールは、必要に応じて多官能開始剤の存在下にて、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの重合によって得られる生成物を含む。適切な開始剤化合物は、複数の活性水素原子を含有し、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、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、シクロヘキサンジメタノール、グリセロール、トリメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオール、およびペンタエリスリトールを含む。これら開始剤の混合物も使用することができる。ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンポリオールは、先行技術にて詳細に説明されているように、開始剤へのエチレンオキシドとプロピレンオキシドの同時的もしくは逐次的付加によって得られる。指示量のオキシエチレン基を有するランダムコポリマー、ブロックコポリマー、およびこれらの組み合わせ物を使用することができる。
【００４２】
ポリオールの混合物も使用することができる。ポリオーの混合物が使用される場合、該混合物は、２〜４の平均公称ヒドロキシル官能価、２０００〜８０００の平均分子量、およびポリオール混合物の重量を基準として２５〜５０重量％の平均オキシエチレン含量を有するべきである。混合物を構成するポリオールも、２〜４の公称ヒドロキシルと２０００〜８０００の分子量を有する。混合物を構成する個々のポリオールは、混合物が、混合物の重量を基準として２５〜５０重量％の平均オキシエチレン含量を有するという条件にて、当該ポリオールの重量を基準として２０〜９０重量％のオキシエチレンを有してよい。
【００４３】
このようなポリオールは、公知であって市販されている。例としては、Daltocel（登録商標）Ｆ４８９とDaltocel（登録商標）Ｆ４４２が挙げられる。このような混合物の１つの例は、Daltocel（登録商標）Ｆ４８９ポリオールとDaltocel（登録商標）Ｆ４４２ポリオールとの重量比４：１の混合物である。どちらのポリオールも、３の公称ヒドロキシル官能価と２０００〜８０００の平均分子量を有する。それらのオキシエチレン含量は、ポリオールの重量を基準として、それぞれ約２７重量％および７６重量％である。DaltocelＦ４８９とＦ４４２は、どちらもHuntsman社から市販されている。Daltocelは、１つ以上の（全てではないが）国において登録されている、Huntsman社もしくはその系列会社の商標である。
【００４４】
水は、イソシアネートインデックスが２０〜７０で、水インデックスが２００〜４００となるような量にて使用される。
さらに、ウレタン基の形成を増大させる触媒も使用することができる。触媒は、（全イソシアネート反応性成分を基準として）０．１〜２重量％の量にて使用するのが好ましい。このような触媒は、当業界に広く知られている。例としては、トリエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、ビス（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル）エーテル、２−（２−ジメチルアミノエトキシ）−エタノール、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチル−Ｎ’−ヒドロキシエチルビスアミノエチルエーテル、Ｎ−（３−ジメチルアミノプロピル）−Ｎ，Ｎ−ジイソプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルピペラジン、および１−（ビス（３−ジメチル−アミノプロピル）アミノ−２−プロパノール等のアミン触媒、ならびにオクタン酸第一錫やジブチル錫ジラウレート等の有機金属化合物が挙げられる。触媒の混合物も使用することができる。
【００４５】
本発明のフォームは、必要に応じて、ポリウレタン業界において使用される添加剤および助剤（例えば、難燃剤、界面活性剤、他の発泡剤、煙抑制剤、着色剤、カーボンブラック、抗菌剤、酸化防止剤、離型剤、充填剤、および肥料等）の存在下にて製造することができる。
【００４６】
フォームは、全ての成分を混合し、反応を起こさせることによって製造される。フォームは、フリーライズ法、成形法、スラブストック法、積層法、またはスプレー法に従って製造することができる。
【００４７】
方法の種類にかかわりなく、フォームは、フォームの上昇が制限されないようなやり方で製造されるか、あるいはフォームの密度が、このフォームのフリーライズ密度より多くても２０％（好ましくは多くても１０％）高い程度に制限されるやり方で製造される。「フリーライズフォーム」とは、フォームを形成するための成分を反応させ、反応して発泡しつつある物質を、垂直方向に自由に上昇させることによって製造されるフォームである。「制限されたフリーライズ」という用語が使用されているときは、より一層矩形のフォームを製造することを意味するために、そして平らでない上表面の形成を避けることを意味するために使用されている。これにより廃棄フォームの量が減少する。より一層の矩形を達成するための幾つかの方法がある。当業界に知られている例としては、いわゆるフローティングリッド（floating lid）の使用、Draka/Petzetakisプロセス、Maxfoamプロセス、Paniblocプロセス、Quadrofoamプロセス、およびVertifoamプロセスなどがある。「制限的フリーライズ」という用語が使用されているとき、理解しておかねばならないことは、本特許出願の文脈においては、加えられる制限は、密度の増大ができるだけ抑えられるような性質のもの、そして上記したような性質のものである、という点である。密度はすべて、ＩＳＯ８４５に従って測定される。
【００４８】
成分は、発泡機のミキシングヘッドに別々に供給することができる。イソシアネート反応性成分を、必要に応じて、ポリウレタン業界において使用されている添加剤および助剤と一緒に予備混合してから、ポリイソシアネートと混合するのが好ましい。
【００４９】
得られるフォームは、２５〜７０ｋｇ／ｍ３（好ましくは２６〜６０ｋｇ／ｍ３）の密度を有する。本発明のフォームは、あるレベルのエアフローと気泡連通性を有しており、これによりフォームは、特に野菜と花を成長させるための植物成長培地として使用するのに、そしてグリーンウォール及び／又はグリーンルーフに、ならびに植物のための水収支管理に関連した他の用途に使用するのに適したものとなる。
【００５０】
以下に実施例を挙げて本発明を説明する。
【実施例】
【００５１】
実施例１〜５
下記の配合物をフリーライズ条件下にて反応させることによって軟質フォームを製造した。密度、硬度（ＣＬＤ）、気泡安定性ΔＶ、ＷＢＣ、およびΦ０を測定するために、フォームを物理学的試験にかけた。
【００５２】
配合物と物理学的特性を以下に示す。量は重量部（ｐｂｗ）で表示してある。実施例１は比較例である。
【００５３】
【表１】
【００５４】
＜ポリイソシアネート１＞ ４７．６ｐｂｗのSuprasec２０２０と１０．４ｐｂｗのSuprasec２１８５と４７．６ｐｂｗのSuprasecＭＰＲの混合物であり、これらのポリイソシアネートはすべてHuntsuman社から市販されている。
＜ポリイソシアネート２＞ ９３ｐｂｗのSuprasec２１８５と７ｐｂｗのJeffoxＷＬ−４４０（３４４ｍｇＫＯＨ／ｇのＯＨ価を有する、Huntsuman社のポリオキシエチレントリオール）を反応させることによって得られるプレポリマーであり、約２６．７重量％のＮＣＯ値を有する。
＜ポリイソシアネート３＞ ５４ｐｂｗのSuprasec２１８５と３６ｐｂｗのSuprasecＭＰＲと１０ｐｂｗのPolyol３３８０（３８２ｍｇＫＯＨ／ｇのＯＨ価を有する、Perstorp社のポリオキシエチレントリオール）とを反応させることによって得られるプレポリマーであり、約２５．９重量％のＮＣＯ値を有する。
＜ポリオール１＞ DaltocelＦ４４２。３の公称官能価と約４２ｍｇＫＯＨ／ｇのＯＨ価を有するHuntsuman社のポリエーテルポリオールであって、オキシエチレン基とオキシプロピレン基を含み、オキシエチレン基の量が（ポリオールの重量を基準として）約７６重量％である。
＜ポリオール２＞ Daltocel４８９。３の公称官能価と約２８ｍｇＫＯＨ／ｇのＯＨ価を有する、Huntsuman社のポリエーテルポリオールであって、オキシエチレン基とオキシプロピレン基を含み、オキシエチレン基の量が（ポリオールの重量を基準として）約２７．５重量％である。
＜ポリオール３＞ JeffoxＷＬ６６０、約３１ｍｇＫＯＨ／ｇのＯＨ価を有するポリオキシエチレンモノオール。
＜触媒１＞ JeffcatＤＰＡ（Huntsman社）
＜触媒２＞ JeffcatＺＦ−１０（Huntsman社）
＜触媒３＞ JeffcatＺ１３０（Huntsman社）
＜界面活性剤１＞ TegostabＢ８７２４ＬＦ（Evonik社）
＜界面活性剤２＞ DabcoＤＣ２５２５（AirProducts社）
Suprasec、Daltocel、JeffcatおよびJeffoxは、１つ以上の国（全てというわけではないが）におけるHuntsuman社またはその系列会社の登録商標である。
【００５５】
さらなる比較例
（１） ポリイソシアネート２の代わりにSuprasec２５９１ポリイソシアネートを使用して、同じイソシアネートインデックスおよび水インデックスにて実施例２を繰り返した。得られたフォームのＣＬＤ−４０％はわずか１．８にすぎなかった。Suprasec２５９１は、約６０００の分子量を有するポリオールから製造されるプレポリマーであり、米国特許出願第２００５／０１３１０９５号の実施例７の比較実験１において使用されている。
【００５６】
（２） ポリイソシアネート２の代わりにSuprasec１００２ポリイソシアネートを使用して、同じイソシアネートインデックスおよび水インデックスにて実施例２を繰り返した。フォームは崩壊した。Suprasec１００２は、国際特許出願第ＷＯ96/16099号の実施例１の実験５において使用されている。
【００５７】
（３） イソシアネートインデックスと水インデックスのどちらも１００にして、実施例４（上記）を繰り返した。フォームの吸上げ特性が良くなく、水緩衝能はわずか２６％にすぎなかった。フォームサンプル（ｌ×ｗ×ｈ＝２×２×７．５ｃｍ）を水面に浮かせ、水を底から２．５ｃｍのところまで満たした７５ｍｌのガラス瓶中の底に沈下する時間を記録することによって吸上げ性能を試験した。実施例４のフォームが２０秒以内に沈下したのに対して、この比較サンプルは、全く沈下しなかった。
【００５８】
（４） 実施例１（国際特許出願第ＷＯ96/16099号の実験５）を繰り返した。フォームは完全に独立気泡を有していて、役に立たなかった。７０ｐｂｗの水を使用して実験を繰り返すことにより、８６ｋｇ／ｍ３の密度（乾燥）と飽和状態にて１０６％の体積増加とを有するフォームが得られた（水インデックスは約４０００であった）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密度が２５〜７０ｋｇ／ｍ３であり、４０％での圧縮荷重撓み（ＣＬＤ）が５〜１５ｋＰａ、水飽和にて２５％以下の体積増加、および４０〜６０％の水緩衝能を有する軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項２】
密度が２６〜６０ｋｇ／ｍ３であり、ＣＬＤが５〜１２ｋＰａであり、体積増加が多くても１５％である、請求項１に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項３】
ポリイソシアネートの重量を基準として、３０〜８０重量％のジフェニルメタンジイソシアネートと、２０〜７０重量％の、３以上のイソシアネート官能価を有する該ジイソシアネートの同族体とを含むポリイソシアネートと、６２〜１０００の平均分子量と２〜４の平均公称ヒドロキシル官能価を有するポリオールとを反応させることによって製造される、２０〜３０重量％のＮＣＯ値を有するポリイソシアネートプレポリマー；
２〜４の平均公称ヒドロキシル官能価、２０００〜８０００の平均分子量、およびそれぞれポリオールもしくはポリオール混合物の重量を基準として２５〜５０重量％の平均オキシエチレン含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オールもしくはこのようなポリオールの混合物；
水；ならびに、
必要に応じて、６０〜１９９９の平均分子量を有するイソシアネート反応性の連鎖延長剤および／または架橋剤；
を、必要に応じて、ポリウレタン業界において使用される助剤と添加剤の存在下にて、２０〜７０のイソシアネートインデックスおよび２００〜４００の水インデックスで反応させることを含む、請求項１〜２に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
【請求項４】
プレポリマーを製造する際に使用されるポリオールが、オキシエチレン基を、該ポリオールの重量を基準として少なくとも５０重量％の量にて含み、２５０〜８００の平均分子量を有する、請求項３に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
【請求項５】
フォームが、フリーライズ法もしくは制限的フリーライズ法に従って製造される、請求項３〜４に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜２に記載の軟質ポリウレタンフォーム及び／又は請求項３〜５に従って製造される軟質ポリウレタンフォームを含む、植物成長培地、グリーンウォール、及び／又はグリーンルーフ。
【請求項７】
請求項１〜２に記載の軟質ポリウレタンフォーム及び／又は請求項３〜５に従って製造される軟質ポリウレタンフォームの、植物成長培地としての、グリーンルーフにおける、及び／又はグリーンウォールにおける使用。
【請求項１】
密度が２５〜７０ｋｇ／ｍ３であり、４０％での圧縮荷重撓み（ＣＬＤ）が５〜１５ｋＰａ、水飽和にて２５％以下の体積増加、および４０〜６０％の水緩衝能を有する軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項２】
密度が２６〜６０ｋｇ／ｍ３であり、ＣＬＤが５〜１２ｋＰａであり、体積増加が多くても１５％である、請求項１に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項３】
ポリイソシアネートの重量を基準として、３０〜８０重量％のジフェニルメタンジイソシアネートと、２０〜７０重量％の、３以上のイソシアネート官能価を有する該ジイソシアネートの同族体とを含むポリイソシアネートと、６２〜１０００の平均分子量と２〜４の平均公称ヒドロキシル官能価を有するポリオールとを反応させることによって製造される、２０〜３０重量％のＮＣＯ値を有するポリイソシアネートプレポリマー；
２〜４の平均公称ヒドロキシル官能価、２０００〜８０００の平均分子量、およびそれぞれポリオールもしくはポリオール混合物の重量を基準として２５〜５０重量％の平均オキシエチレン含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オールもしくはこのようなポリオールの混合物；
水；ならびに、
必要に応じて、６０〜１９９９の平均分子量を有するイソシアネート反応性の連鎖延長剤および／または架橋剤；
を、必要に応じて、ポリウレタン業界において使用される助剤と添加剤の存在下にて、２０〜７０のイソシアネートインデックスおよび２００〜４００の水インデックスで反応させることを含む、請求項１〜２に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
【請求項４】
プレポリマーを製造する際に使用されるポリオールが、オキシエチレン基を、該ポリオールの重量を基準として少なくとも５０重量％の量にて含み、２５０〜８００の平均分子量を有する、請求項３に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
【請求項５】
フォームが、フリーライズ法もしくは制限的フリーライズ法に従って製造される、請求項３〜４に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜２に記載の軟質ポリウレタンフォーム及び／又は請求項３〜５に従って製造される軟質ポリウレタンフォームを含む、植物成長培地、グリーンウォール、及び／又はグリーンルーフ。
【請求項７】
請求項１〜２に記載の軟質ポリウレタンフォーム及び／又は請求項３〜５に従って製造される軟質ポリウレタンフォームの、植物成長培地としての、グリーンルーフにおける、及び／又はグリーンウォールにおける使用。
【公表番号】特表２０１３−５０７４６０（Ｐ２０１３−５０７４６０Ａ）
【公表日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３２５２５（Ｐ２０１２−５３２５２５）
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６３４６７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４２２８４
【国際公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（５０００３０１５０）ハンツマン・インターナショナル・エルエルシー (56)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６３４６７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４２２８４
【国際公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（５０００３０１５０）ハンツマン・インターナショナル・エルエルシー (56)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]