JP2000026567A - 連続気泡を有する硬質ウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

連続気泡を有する硬質ウレタンフォームの製造方法

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JP2000026567A
JP2000026567A JP10195627A JP19562798A JP2000026567A JP 2000026567 A JP2000026567 A JP 2000026567A JP 10195627 A JP10195627 A JP 10195627A JP 19562798 A JP19562798 A JP 19562798A JP 2000026567 A JP2000026567 A JP 2000026567A
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urethane foam
rigid urethane
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polymer polyol
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勝雄 本間
Toshiaki Monma
利明 門馬
Shinichi Maeda
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 気泡連通化剤を用いることなく、貯蔵安定性
が良く、安定して独立気泡率が充分に低い連続気泡を有
する硬質ウレタンフォームの製造方法を提供する。 【解決手段】 有機ポリイソシアネート、ポリオール、
発砲剤、整泡剤、触媒を配合した処方を用いて、硬質ウ
レタンフォームの製造するに際して、ポリオール成分と
してポリマーポリオールを含有させ、かつ得られる硬質
ウレタンフォームの独立気泡率を20%以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は連続気泡を有する硬
質ウレタンフォームの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に硬質ウレタンフォームは有機ポリ
イソシアネート及びポリオールを主原料としてこれに発
泡剤、触媒、整泡剤、難燃剤等を配合した処方を用いて
製造され、例えば軽量構造材や保温保冷断熱材等として
種々の産業分野において広く利用されている。しかしな
がら従来の硬質ウレタンフォームはその気泡の大部分が
独立気泡構造を有しておりその気泡内部に炭酸ガスやフ
ロンガス等を含有しているため温度変化の激しい条件下
においては、寸法変化、変形、反り等が大きくなり使用
範囲が限られている。
【0003】これらの対策として連続気泡構造の硬質ウ
レタンフォームがある。連続気泡のウレタンフォームは
独立気泡のウレタンフォームとは異なり、気泡中のガス
圧の変化が少ないため温度変化に対する寸法変化が小さ
く従来の汎用の硬質ウレタンフォームでは使用が困難で
あった温度変化の大きい箇所への使用が可能となる。
【0004】このような連続気泡を有する硬質ウレタン
フォームの製造方法としては例えばパラフィンエマルジ
ョン、石油系油状炭化水素、リン酸エステル等の高級脂
肪酸の金属塩等を気泡連通化剤として用いることが知ら
れている。また一般的に軟質ポリウレタンフォームの製
造に使用される数平均分子量が3000以上のポリオー
ルと、これに硬質ウレタンフォームの製造に使用される
数平均分子量が1000以下のポリオールとを混合する
方法、或いはイソシアネートプレポリマー等の特殊な原
料を用いる方法が知られている。
【0005】しかしながら上記の様な気泡連通化剤はロ
ットによるばらつきが大きいこと、またポリオールとの
相溶性が悪いためにポリオール、発泡剤、触媒等と混合
して使用する際貯蔵時に相分離を起こしやすく取り扱い
が難しい。さらに製造される連続気泡硬質ポリウレタン
フォームは、独立気泡率のバラツキが大きく品質管理が
難しいといった問題がある。またこれらの原料は一般的
に高価でありコスト高の要因となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の連続気
泡を有する硬質ウレタンフォームの製造に於ける上記の
問題を解決するためになされたものであって、特別な気
泡連通化剤を用いることなしに、貯蔵安定性がよく、し
かも、安定して独立気泡率は充分に低い連続気泡を有す
る硬質ウレタンフォームを製造することが出来る方法を
提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者らは鋭意研究と実験を重ねた結果、硬質ウ
レタンフォームの製造に用いる処方の中、ポリオール成
分としてポリマーポリオールを含有させ、かつ得られる
硬質ウレタンフォームの独立気泡率を20%以下とする
ことにより、貯蔵安定性が良く、寸法安定性に優れた連
続気泡硬質ウレタンフォームが得られることを発見し、
本発明に到達した。
【0008】すなわち、本発明の連続気泡を有する硬質
ウレタンフォームの製造方法は、有機ポリイソシアネー
ト、ポリオール、発泡剤、整泡剤、触媒を配合した処方
を用いて、硬質ウレタンフォームを製造するに際して、
ポリオール成分としてポリマーポリオールを含有させ、
かつ得られる硬質ウレタンフォームの独立気泡率を20
%以下とすることを特徴とする。
【0009】得られる連続気泡硬質ウレタンフォームの
独立気泡率は20%以下としなければならない。実験の
結果、独立気泡率が20%を越えると、温度変化の激し
い条件下では経時による寸法変化が起こり長期の使用に
適さないが、独立気泡率が20%以下の連続気泡を有す
る硬質ウレタンフォームは温度変化に対する寸法変化が
殆ど無く、外部温水器の断熱材や浴室の保温材等、特に
温度変化の大きい箇所に好適であることが判った。
【0010】本発明の一側面においては、ポリマーポリ
オールの水酸基価が150〜500mgKOH/gであ
ることを特徴とする。
【0011】また、本発明の他の側面においては、ポリ
マーポリオールの成分として含有されるビニル化合物の
割合が5〜40重量%であることを特徴とする。
【0012】本発明において使用されるポリマーポリオ
ールの使用量は、ポリオール100重量部あたり0重量
部を越えた任意の割合で用いることが出来るが、好まし
くは2〜50重量部である。ポリマーポリオールの割合
が50重量部を越えるとフォームが脆くなり硬質ウレタ
ンフォームの特徴である自己接着性が損なわれる場合も
あり、また2重量部以下では適切な整泡剤の選定無しに
は良好な連続気泡を有する硬質ウレタンフォームを得る
ことが難しい。
【0013】本発明に於いて使用されるポリマーポリオ
ールの水酸基価は好ましくは150〜500mgKOH
/gであり、より好ましくは250〜400mgKOH
/gである。水酸基価が150mgKOH/g未満では
ポリオール、発泡剤、触媒等を混合した混合原液との相
溶性が好ましくないこともあり貯蔵時に相分離を起こし
やすいことや、セルが不均一となり易く連続気泡硬質ウ
レタンフォームの製造が難しい場合がある。また水酸基
価が500mgKOH/gを越えるポリマーポリオール
は製造が難しい。
【0014】本発明に於いて使用されるポリマーポリオ
ールの成分として含有されるビニル化合物の割合は好ま
しくは5〜40重量%であり、より好ましくは10〜3
0重量%である。ビニル化合物の割合が5重量%未満で
は硬質ウレタンフォームの気泡が連通化しにくく、また
40重量%を越えるとビニル化合物が分離、沈殿等を起
こし易く安定なポリマーポリオールを製造することが難
しい。
【0015】かかるポリマーポリオールの成分として含
有されるビニル化合物には、例えば一般的には製造し易
さからアクリロニトリル、スチレン、酢酸ビニル、メチ
ルメタクリレート等のモノマーやオリゴマー、ポリマー
等、或いはこれらビニル化合物の2種類以上の混合物が
あげられるがこれに限定されるものではない。
【0016】本発明に於いて硬質ウレタンフォームの製
造のための主原料である有機ポリイソシアネートとポリ
オールは従来、硬質ウレタンフォームの製造に用いられ
ている通常のものを用いることができる。
【0017】従って、有機ポリイソシアネートとして
は、例えば、トルエン−2,4−ジイソシアネート
(2,4−TDI)、トルエン−2,6−ジイソシアネ
ート(2,6−TDI)、これらの混合物或いはこれら
の粗製物、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネー
ト(MDI)或いは粗製のMDI等、或いはこれらの2
量体、3量体等を挙げることができる。更にこれらポリ
イソシアネートと活性水素を有する化合物とを反応させ
て得られる末端イソシアネート基を有する所謂イソシア
ネートプレポリマーも用いることができる。
【0018】ポリオールとしては、水酸基価が300〜
800の範囲にあるポリオールが好ましく用いられる。
このようなポリオールとしては、例えば、グリセリン、
トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソル
ビトール、シュークロース等の多価アルコールにエチレ
ンオキシドやプロピレンオキシド等を付加させてなるポ
リエーテルポリオールを挙げることができる。また例え
ばトリエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレ
ントリアミン、トルエンジアミン、4,4′−ジアミノ
ジフェニルメタン、アニリン等のアミン類やリン酸等の
ような含リン化合物にエチレンオキシドやプロピレンオ
キシド等を付加させてなるポリエーテルポリオールを挙
げることができる。更にポリオールの例としては、例え
ばアジピン酸、フタル酸、トリメチロールプロパン、ジ
エチレングリコール等から得られるポリエステルポリオ
ールや、マンニッヒポリオールを挙げることができる。
これらポリオールも単独で、或いは2種類以上の混合物
として用いることができる。
【0019】本発明に於いて用いられる発泡剤として
は、揮発性発泡剤として知られているものを用いること
ができる。例えば従来硬質ウレタンフォームの製造に於
いて用いられてきたR−11やHCFC−141bの他
にメチレンクロリド、ペンタン、シクロペンタン、炭酸
ガス等を挙げることができる。
【0020】また本発明に於いては上述した発泡剤と共
に、水を発発剤として併用することもできる。水は化学
発泡剤として知られておりイソシアネートと反応して炭
酸ガスを生成する。
【0021】上述した発泡剤の中でも特にHCFC−1
41b単独や、HCFC−141bと水との組合せが好
ましく用いられる。
【0022】触媒としては、既に長く知られているアミ
ン系、錫系、鉛系、カリウム塩系等の触媒が用いられ
る。一般的にはアミン系触媒が良く用いられ、例えばト
リメチルアミンエチルピペラジン、トリエチルアミン、
トリプロピルアミン、N−メチルモルフォリン、N−エ
チルモルフォリン、トリエチレンジアミン、テトラメチ
ルヘキサメチレンジアミン、ペンタメチルジエチレント
リアミン等の3級アミンが好ましく用いられる。
【0023】具体例としては、例えば、東ソ−社製のT
EDA L−33、TOYOCAT−MR、DT、N
P、ET、ET−S、花王社製のカオライザー、No.
1、No.
【0024】整泡剤としては、従来公知の有機珪素系界
面活性剤が用いられる。例えば、日本ユニカ−社製のS
Z−1642、L−5420等、東レダウコーニング社
製のSH−190、SH−193等を挙げることができ
る。このような整泡剤は通常ポリオール100重量部に
対して0.05〜2重量部が適当である。その他、難燃
剤、可塑剤、安定剤、着色剤等の助剤を必要に応じて用
いることができる。
【0025】本発明によって得られる連続気泡硬質ウレ
タンフォームの密度は、自由発泡によるフォームでは2
0〜40kg/m3 の範囲であることが好ましい。密度
が20kg/m3 よりも小さいときには強度が充分でな
く他方40kg/m3 を越えるときには特に連続気泡と
する意味がない。
【0026】
【発明の実施の形態】以下実施例及び比較例を表1〜表
4に挙げて本発明を説明するが本発明はこれら実施例に
何ら限定されるものではない。尚、表中の数字は重量部
を表す。
【0027】ポリオール A:マンニッヒ系ポリエーテ
ルポリオール(水酸基価470mgKOH/g) ポリオール B:エチレンジアミン系ポリエーテルポリ
オール(水酸基価750mgKOH/g) ポリオール C:フタル酸系ポリエステルポリオール
(水酸基価250mgKOH/g) ポリオール D:シュークロース/トルエンジアミン系
ポリエーテルポリオール(水酸基価470mgKOH/
g) ポリマーポリオール A:アクリロニトリル20重量
%、酢酸ビニル5重量%を含む水酸基価340mgKO
H/gのポリマーポリオール ポリマーポリオール B:スチレン5重量%、酢酸ビニ
ル15重量%を含む水酸基価250mgKOH/gのポ
リマーポリオール ポリマーポリオール C:アクリロニトリル2.5重量
%、スチレン1.5重量%を含む水酸基価420mgK
OH/gのポリマーポリオール ポリマーポリオール D:アクリロニトリル28重量
%、スチレン9重量%を含む水酸基価120mgKOH
/gのポリマーポリオール 整泡剤 A:日本ユニカー社製、SZ−1605 整泡剤 B:日本ユニカー社製、SZ−1642 整泡剤 C:東レダウコーニング社製、SH−193 整泡剤 D:日本ユニカー社製、SZ−1668 整泡剤 E:日本ユニカー社製、SZ−1934 気泡連通化剤:関東化学社製、ステアリン酸マグネシウ
ム 触媒:エアプロダクツ社製、PC−8とPC−41との
重量比1:1の混合品イソシアネート:三井東圧化学社
製、ポリメリックMDI(全NCO%31.0) 表に示すポリオール、ポリマーポリオール、整泡剤、触
媒、発泡剤、添加剤を混合し調整したレジン原液と、ポ
リメリックMDIを液温20℃で攪拌混合し、200×
200×200mmの木製のボックス内に投入し発泡さ
せた。得られた硬質ウレタンフォームの密度(kg/m
3 )、貯蔵安定性、独立気泡率(%)、寸法安定性、セ
ル状態を評価した。
【0028】諸特性値の測定条件は以下の通りである。
【0029】密度(kg/m3 ):硬質ウレタンフォー
ムのコア部の密度 貯蔵安定性:室温(25℃)で1週間放置し液の分離を
確認した。
【0030】独立気泡率(%):ASTM−2856 寸法安定性:発泡後0℃の低温庫に1週間放置したサン
プルの変形の有無を表し、変形なしを良好、変形有り
(不適)を収縮とした。
【0031】セル状態:サンプルのセル状態の均一性を
目視により確認した。
【0032】実施例及び比較例から本発明による方法に
より、独立気泡率が20%以下の高い気泡連通化率で、
極めて寸法安定性に優れた硬質ウレタンフォームを得ら
れることが判る。更に整泡剤の量を減量すれば連続気泡
率を簡単に高めることが出来る。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
【表3】
【0036】
【表4】
【0037】
【発明の効果】本発明の方法によれば、以上のように硬
質ウレタンフォームを製造するに際して、ポリオール成
分としてポリマーポリオールを用いることにより、貯蔵
安定性がよく、しかも、発泡方法によらず安定して独立
気泡率が20%以下の連続気泡を有する硬質ウレタンフ
ォームを製造することができる。本発明により得られる
独立気泡率が20%以下の連続気泡硬質ウレタンフォー
ムは寸法安定性に優れ、外部温水器の断熱材、サイディ
ング材の芯材、浴室の保温材、或いは断熱工事材料とし
て用いることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08G 101:00) C08L 75:04 Fターム(参考) 4F074 AA79 AA80 AA81 BA34 BA35 BA39 BA44 BC05 CA23 DA02 DA13 DA32 4J034 BA03 DA01 DB03 DB07 DF16 DF20 DF22 DG03 DG04 DG14 DG16 DG22 DG28 DH02 DH06 DH10 DQ04 DQ05 DQ15 DQ16 DQ18 HA01 HA07 HC12 HC61 HC64 HC67 HC71 KA01 KB02 KC02 KC17 KC18 KD12 KE02 NA01 NA02 NA03 NA06 NA08 QA02 QB01 QB16 QC01 RA10 RA15

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機ポリイソシアネート、ポリオール、
    発泡剤、整泡剤、触媒を配合した処方を用いて硬質ウレ
    タンフォームを製造するに際して、ポリオール成分とし
    てポリマーポリオールを含有させ、かつ得られる硬質ウ
    レタンフォームの独立気泡率を20%以下とすることを
    特徴とする連続気泡を有する硬質ウレタンフォームの製
    造方法
  2. 【請求項2】 上記ポリマーポリオールの水酸基価が1
    50〜500mgKOH/gであることを特徴とする請
    求項1記載の連続気泡を有する硬質ウレタンフォームの
    製造方法
  3. 【請求項3】 上記製造方法に関するポリマーポリオー
    ルの成分として含有されるビニル化合物の割合が5〜4
    0重量%であることを特徴とする請求項1記載の連続気
    泡を有する硬質ウレタンフォーム製造方法
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