JP2000053742A - イソシアヌレート変性ポリウレタンフォーム及び難燃性断熱パネル - Google Patents
イソシアヌレート変性ポリウレタンフォーム及び難燃性断熱パネルInfo
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Abstract
入発泡成形を行うことができ、その結果、難燃性を維持
しながら外観の悪化および強度低下を防止できるイソシ
アヌレート変性ポリウレタンフォーム、並びにそれを用
いた難燃性断熱パネルを提供する。 【解決手段】 芳香族系ポリエステルポリオールとポリ
エーテルポリオールとを含むポリオール成分に、少なく
とも触媒及び発泡剤の存在下で、ポリイソシアネート成
分を反応させて得られる、注入発泡成形用のイソシアヌ
レート変性ポリウレタンフォームにおいて、前記ポリオ
ール成分の平均官能基数が2.0〜2.5であり、前記
ポリエーテルポリオールが官能基数2〜4の範囲のもの
であることを特徴とする。
Description
の断熱材として用いられる注入発泡成形用のイソシアヌ
レート変性ポリウレタンフォーム、並びにそれを用いた
難燃性断熱パネルに関する。
レタンフォームは、断熱性や耐熱性に優れ、冷蔵庫、冷
凍庫、建築用などの断熱材として広く使用されている。
当該ポリウレタンフォームは、ポリオール成分として、
難燃化のために、主として芳香族系ポリエステルポリオ
ールを用い、更に強度や成形性向上のためにシュークロ
ーズ系、ペンタエリスリトール系、ソルビトール系、エ
チレンジアミン系、芳香族アミン系、グリセリン系、ト
リメチロールプロパン系等のポリオールのプロピレンオ
キサイド(PO)及び/又はエチレンオキサイド(E
O)付加体が適宜併用されてきた。また、発泡剤として
は、HCFC−141b、水等が、触媒としてはカルボ
ン酸系金属塩、4級アンモニウム塩系、アミン系等のも
のが、整泡剤としてはシリコン系界面活性剤等が、ポリ
イソシアネート成分としてはクルードMDI等が用いら
れてきた。
ムの強度を重視することにより、シュークローズ系等の
官能基数の高いポリオールを他のポリオールと併用する
と、注入発泡工程の後、フォーム内部に無発泡層である
シェアーラインが発生し易くなることが判明した。この
現象により、サンドイッチパネルのような上下両面鋼板
仕様のパネルでは外観不良の原因になったり、またシェ
アーラインを起点として挫屈や破断により所定の強度が
得られなくなる。更に、無発泡層を含むフォームは、燃
焼時に発熱量及び発煙量が増加し、所期の難燃効果が得
られなくなる。そして、このような現象は、特にパネル
厚みが薄くなると顕著に発生する。
ポリウレタンフォームの形成温度が50〜60℃と通常
の硬質ウレタンフォームより高温であるため、換言する
と温度依存性が高いため、フォームの流動と硬化のバラ
ンスがとりにくいためと考えられるが、その詳細な原因
は不明であった。
目したイソシアヌレート変性ポリウレタンフォームを開
示する公報も存在し、例えば特開平9−71628号公
報には、ポリオール成分として、ビスフェノール類のエ
チレンオキサイド付加物、トルエンジアミンのアルキレ
ンオキサイド付加物、及び芳香環含有ポリエステルポリ
オールを含有し、かつその平均官能基数が2〜4のもの
が開示されている。
ト変性ポリウレタンフォームは、注入発泡成形以外の成
形法を主に前提としており、またトルエンジアミンのア
ルキレンオキサイド付加物を必須としているため、好ま
しい平均官能基数が大きく、前記シェアーラインの問題
を解消できるものではない。
の発生を抑制しつつ良好に注入発泡成形を行うことがで
き、その結果、難燃性の低下、外観の悪化および強度低
下を防止できるイソシアヌレート変性ポリウレタンフォ
ーム、並びにそれを用いた難燃性断熱パネルを提供する
ことにある。
を達成すべく、芳香族系ポリエステルポリオールとポリ
エーテルポリオールとを含むポリオール成分の官能基数
等に着目して鋭意研究した結果、ポリオール成分の平均
官能基数が2.0〜2.5であり、かつポリエーテルポ
リオールが官能基数2〜4の範囲のものを使用すること
により、上記目的が達成できることを見出し、本発明を
完成するに至った。
ウレタンフォームは、芳香族系ポリエステルポリオール
とポリエーテルポリオールとを含むポリオール成分に、
少なくとも触媒及び発泡剤の存在下で、ポリイソシアネ
ート成分を反応させて得られる、注入発泡成形用のイソ
シアヌレート変性ポリウレタンフォームにおいて、前記
ポリオール成分の平均官能基数が2.0〜2.5であ
り、前記ポリエーテルポリオールが官能基数2〜4の範
囲のものであることを特徴とする。
ポリオールと前記ポリエーテルポリオールとの混合重量
比(芳香族系ポリエステルポリオール/ポリエーテルポ
リオール)が、9/1〜6/4であることが好ましい。
対し、リン酸のハロゲン化アルキルエステルを5〜20
重量部含有することが好ましい。
の如きイソシアヌレート変性ポリウレタンフォームの表
面に表面材を付着してあるものである。
性ポリウレタンフォームによると、実施例の結果が示す
ように、シェアーラインの発生による難燃性の低下、外
観の悪化および強度低下を効果的に防止することができ
る。その理由の詳細は明らかではないが、次のように推
測される。
アヌレート変性ポリウレタンフォームの形成温度が高い
ため、官能基数の高いポリオール成分の使用により、反
応点が多く架橋密度が上がり局部的にゲル化が促進さ
れ、フォームの流動と硬化のバランスがとれず、発泡し
た後に破泡が生じるところ、本発明のようにポリオール
成分の官能基数を調整することで、局部的なゲル化を抑
制して、シェアーラインの発生を防止することができる
と考えられる。更に、注入発泡成形を行うには、原料の
流動性が良好であることが要求され、難燃性を高めるた
めに芳香族系ポリエステルポリオールを使用する必要が
あるが、上記のごとき平均官能基数の調整により、シェ
アーラインの発生を抑制しつつ、良好に注入発泡成形が
行えるようになり、その結果、難燃性の低下、外観の悪
化および強度低下を防止することができる。なお、かか
る観点より、ポリオール成分の平均官能基数は2.0〜
2.3がより好ましく、ポリエーテルポリオールの官能
基数は2〜3がより好ましい。
記ポリエーテルポリオールとの混合重量比が、9/1〜
6/4である場合、当該混合重量比とすることで、硬化
速度を十分維持しつつ、イソシアヌレート形成が行える
ため、表面材等との接着性に優れた難燃性硬質フォーム
を得ることができる。かかる観点より、上記の混合重量
比は、8/2〜7/3であることがより好ましい。
リン酸のハロゲン化アルキルエステルを5〜20重量部
含有する場合、原料の流動性が良好になるため注入発泡
成形がより良好に行え、しかもフォームの難燃性を向上
させることができる。かかる観点より、上記の含有量は
8〜15重量部がより好ましい。
の如きイソシアヌレート変性ポリウレタンフォームの表
面に表面材を付着してあるため、シェアーラインの発生
が抑制され、難燃性、外観、および強度に優れるものと
なる。
て説明する。なお、以下で例示する化合物群は、全て2
種以上併用することが可能である。
について説明する。当該ポリオール成分は、芳香族系ポ
リエステルポリオールとポリエーテルポリオールとを含
有するものである。
は、ポリオール成分の粘度を適度なものにするため、官
能基数が2〜3のものが好ましく、2〜2.5のものが
より好ましい。従って、必要に応じて3官能以上の多価
アルコールを含むポリオールと芳香族ジカルボン酸成分
から得られる芳香族ポリエステルポリオールが例示され
る。また、必要に応じて3官能以上の多価カルボン酸成
分を併用したものも挙げられる。これらの多くは市販さ
れており、また、当業者に公知の合成方法により適宜製
造することができる。
は、例えばトリメチロールプロパン、グリセリン、ペン
タエリスリトール、ソルビトール等が挙げられ、2価ア
ルコールとしては、例えばエチレングリコール、ジエチ
レングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオー
ル、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール
等が挙げられる。また芳香族ジカルボン酸成分として
は、例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナ
フタレン1,4−ジカルボン酸、及びその無水物又はそ
のモノ又はジエステル等が挙げられ、また、必要に応じ
てこれらと併用する3官能以上の多価カルボン酸成分と
しては、トリメリット酸、ピロメリット酸等が挙げられ
る。なお上記の芳香族ポリカルボン酸に加えて脂肪族ポ
リカルボン酸を一部併用することも可能である。
価は、使用する芳香族ポリカルボン酸の種類、多価アル
コールの種類、カルボキシル基と水酸基の当量比等を選
択することによって任意に設定可能であるが、得られる
フォームの特性を考慮すると150〜450(mgKO
H/g)であることが好ましく、より好ましくは200
〜300である。
は、前述のように官能基数2〜4、好ましくは2〜3の
範囲のものが挙げられ、2〜4価の多価アルコール等の
アルキレンオキサイド付加体が挙げられる。これらの多
くは市販されており、また、当業者に公知の合成方法に
より適宜製造することができる。
のとして、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコー
ル、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオ
ール、ジエチレングリコール、水等が挙げられ、3価の
ものとして、トリメチロールプロパン、グリセリン、ヘ
キサントリオール、トリエタノールアミン、4価のもの
としてジグリセリン、ペンタエリスリトール、エチレン
ジアミン等が挙げられる。また、上記の多価アルコール
の他、ビスフェノール−A等のフェノール類、又は第1
級もしくは第2級の脂肪族もしくは芳香族アミン類を使
用してもよい。
チレンオキサイド、プロピレンオキサイド等の1種以上
が挙げられる。
用する多価アルコールの種類、付加モル数等を選択する
ことによって任意に設定可能であるが、得られるフォー
ムの特性を考慮すると50〜500(mgKOH/g)
であることが好ましく、より好ましくは100〜400
である。
記ポリエーテルポリオールとの混合重量比(前者/後
者)は、前述の理由より9/1〜6/4が好ましく、8
/2〜7/3がより好ましい。
て、各種公知の他のポリオールが、本発明の効果を損な
わない範囲で使用でき、脂肪族系等のポリエステルポリ
オール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラク
トンポリオール等が挙げられる。ポリエステルポリオー
ルとしては、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ブ
ラシリン酸等の炭素数4〜20の脂肪族ジカルボン酸など
を酸成分とし、エチレングリコール、プロピレングリコ
ール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコ
ール等の炭素数1〜6の脂肪族ジオール、ジエチレング
リコール、ジプロピレングリコール等のエーテルグリコ
ール、スピログリコール類、N−メチルジエタノールア
ミン等のN−アルキルジアルカノールアミンなどをポリ
オール成分とするポリエステルポリオールあるいはポリ
カプロラクトンポリオール等を用いることができ、具体
例としては例えばポリエチレンアジペートポリオール、
ポリブチレンアジペートポリオール、ポリエチレンプロ
ピレンアジペートポリオール等のアジペート系ポリオー
ル、ポリカプロラクトンポリオール等を例示できる。
ポリオール成分中、0〜50重量%が好ましく、0〜2
0重量%がより好ましい。
明する。ポリイソシアネート成分としては、ポリウレタ
ンの技術分野において公知のポリイソシアネート化合物
は全て使用可能であり、芳香族ポリイソシアネート化合
物、脂肪族並びに脂環族ポリイソシアネートに分類され
るものが例示できるが、コスト的要請、硬質ポリウレタ
ンフォームの物理的特性、難燃性の観点より芳香族ポリ
イソシアネート化合物の使用が好適である。芳香族ポリ
イソシアネート化合物としては、具体的に以下のものが
例示され、これらは市販されている。
シアネート、2,4−トルエンジイソシアネート、2,
6−トルエンジイソシアネート、ナフタレンジイソシア
ネート、クルードMDI(c−MDI)(44V−1
0,44V−20等(バイエル社製)等)、ウレトンイ
ミン含有MDI(液状MDI)(アイソネート143
L)(ダウケミカル社製)、カルボジイミド含有MDI
(ミリオネートMTL;日本ポリウレタン工業製)等が
例示される。これらのうち、得られるフォームの物性が
優れるため、クルードMDIを用いるのが好ましい。ま
た、脂肪族並びに脂環族ポリイソシアネートとしては、
例えばヘキサメチレンジイソシアネート( HDI) 、イ
ソホロンジイソシアネート( IPDI) 、4,4 −ジシク
ロヘキシルメタンジイソシアネート( HMDI) などが
挙げられる。
シアヌレートの形成、難燃性の観点から、イソシアネー
トインデックス(イソシアネート基の当量/活性水素基
の当量)で2.00〜5.00の範囲が好ましく、2.
50〜4.00の範囲がより好ましい。
ンフォームは、前記の如きポリオール成分に少なくとも
触媒及び発泡剤の存在下で前記のポリイソシアネート成
分を反応させて得られるものであり、ポリウレタンフォ
ーム用として当業者に公知の触媒や発泡剤をいずれも使
用することができる。
タメチルジエチレントリアミン、N,N−ジメチルシク
ロヘキシルアミン、トリエチレンジアミン、N−メチル
モルホリン、N,N,N’,N’−ヘキサメチルエチレ
ンジアミン、DBU等の第3級アミン類、ジブチル錫ジ
ラウレート、ジブチル錫ジアセテート、オクチル酸錫等
の金属系触媒がウレタン化反応触媒として例示される。
また、イソシアヌレート結合を形成する触媒としては、
酢酸カリウム、オクチル酸カリウムが例示でき、上述の
第3級アミン触媒の中にもイソシアヌレート環形成反応
をも促進するものがある。本発明では、イソシアヌレー
ト結合生成を促進する触媒とウレタン結合生成を促進す
る触媒を併用することが好ましい。
ポリオール成分100重量部に対して、0.001〜5
重量部が好ましい。
として公知の発泡剤はいずれも使用可能であり、CFC
−141b等のフロン系発泡剤、塩化メチレン等のハロ
ゲン化炭化水素、低沸点炭化水素、水等が例示される。
中でも水が最も好ましい発泡剤であるが、他の発泡剤を
併用することが好ましい。
成分100重量部に対し0〜5重量部が好ましく、その
他の発泡剤の場合、ポリオール成分100重量部に対し
0〜60重量部が好ましい。
剤、着色剤、及び酸化防止剤等のポリウレタンフォーム
に用いられる添加剤がいずれも使用可能であり、本発明
の効果を損なわない範囲で適宜添加される。
きるが、シリコン系界面活性剤が特に好ましい。
等のメタロセン類、鉄アセチルアセトネート等の金属ア
セチルアセトネート類、ビス(8−オキシキノリン)銅
等の8−オキシキノリン金属錯体類、ビス(ジメチルグ
リオキシモ)銅等のジメチルグリオキシム金属錯体類等
の有機金属錯体、ハロゲン含有化合物、有機リン酸エス
テル類、三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム等の金
属化合物が例示される。
に応じて可塑剤(低粘度化剤)を使用することが好適で
あり、かかる可塑剤も難燃性に寄与するものであること
が好ましい。かかる特性を有するものとしては、リン酸
のハロゲン化アルキルエステル、アルキルリン酸エステ
ルやアリールリン酸エステル、ホスホン酸エステル等が
使用可能であり、具体的にはトリス(β−クロロエチ
ル)ホスフェート、トリス(β−クロロプロピル)ホス
フェート、トリブチルホスフェート、トリエチルホスフ
ェート、クレジルフェニルホスフェート、ジメチルメチ
ルホスホネート等が例示でき、これらの1種以上が使用
可能である。
ンフォームは、ポリオール成分に少なくとも触媒及び発
泡剤の存在下でポリイソシアネート成分を反応させて得
られるものであるが、一般的にはポリイソシアネート成
分のみの原料液と、ポリオール成分に他の各種成分を含
有する原料液とを、適宜加熱しつつ所定の比率で均一混
合することにより得られる。
て吐出するためのミキシングヘッド、例えば衝突混合型
のミキシングヘッドを備えた高圧注入設備が用いられ、
例えば、水平に設置された表面材を備えたパネル型内に
所望のウレタン密度になるように、端部から原料液が注
入される。このときプレス盤面の表面温度は反応温度と
の関係で適宜設定され、パネル型は発泡時の圧力に耐え
るように高圧プレスで圧締される。本発明は、このよう
な水平の平板状空間への注入発泡成形以外に、縦型のも
のや平板以外の形状のものにも同様に適用できる。従っ
て、建築用などの断熱パネルの他、パイプカバー、冷蔵
庫等の箱体、板状成型品のボード等の製造に使用するこ
とができる。
シアヌレート変性ポリウレタンフォームの表面に表面材
を付着してあるものである。表面材としては、金属板、
難燃性樹脂板、セラミック板などが挙げられ、通常、フ
ォーム成形時の接着力によりフォームへの付着が行われ
る。また、表面材の他、各種枠材などを有していてもよ
い。
実施例について説明する。なお、表中の数字は重量部数
を示す。
剤、触媒、発泡剤を表1に示す量で均一に混合したもの
(これをR液と呼ぶ)と、ポリイソシアネート成分とし
てクルードMDI(これをP液と呼ぶ)とを準備した。
このR液とP液とを高圧注入設備を用いて、原液温度2
5℃に調整して混合攪拌し、図1に示すように水平に設
置された金属製表面材を備えたパネル型内(3000×
900×40(mm))にウレタン密度が45kg/m
3 になるように、端部の1箇所から注入した。プレス盤
面の表面温度は60℃とし、パネル型は発泡時の圧力に
耐えるように高圧プレスで圧締させた。注入してから3
0分後にプレスを開放し、パネルを取り出してパネル解
体後、フォーム内部のシェアーライン状態を観察した。
圧縮強度は、シェアーラインの発生している部位を含む
カットサンプル(50×50×50(mm))を切り出
し(発生していないものは同じ場所をサンプリング)、
JIS K−7220(硬質発泡プラスチックの圧縮強
度試験方法)によって測定した。その際、圧縮力とシェ
アーラインとは垂直となる方向にセットした。その結果
を表1に示す。
のとおりである。
品)、△:少し有り(ほぼ良品)、×:有り(不良品)
とした。
ポリオール成分を用いる以外は、実施例と同様にしてフ
ォームの形成を行い、各評価を行った。その結果を表2
に示す。
の実施例では、いずれもシェアーラインの発生が無く又
は少なく、圧縮強度も十分なものであった。特にポリオ
ール成分の平均官能基数が2.3以下の場合に、効果的
にシェアーラインの発生を防止できた。これに対して、
ポリオール成分の平均官能基数が2.5を超える場合
(比較例1〜2,4〜6)や、ポリエーテルポリオール
の官能基数が4を超える場合(比較例2〜6)には、シ
ェアーラインの発生が顕著になり、圧縮強度の低下も大
きかった。
図
Claims (4)
- 【請求項1】 芳香族系ポリエステルポリオールとポリ
エーテルポリオールとを含むポリオール成分に、少なく
とも触媒及び発泡剤の存在下で、ポリイソシアネート成
分を反応させて得られる、注入発泡成形用のイソシアヌ
レート変性ポリウレタンフォームにおいて、 前記ポリオール成分の平均官能基数が2.0〜2.5で
あり、前記ポリエーテルポリオールが官能基数2〜4の
範囲のものであることを特徴とするイソシアヌレート変
性ポリウレタンフォーム。 - 【請求項2】 前記芳香族系ポリエステルポリオールと
前記ポリエーテルポリオールとの混合重量比(芳香族系
ポリエステルポリオール/ポリエーテルポリオール)
が、9/1〜6/4である請求項1記載のイソシアヌレ
ート変性ポリウレタンフォーム。 - 【請求項3】 前記ポリオール成分100重量部に対
し、リン酸のハロゲン化アルキルエステルを5〜20重
量部含有する請求項1又は2記載のイソシアヌレート変
性ポリウレタンフォーム。 - 【請求項4】 請求項1〜3いずれかに記載のイソシア
ヌレート変性ポリウレタンフォームの表面に表面材を付
着してある難燃性断熱パネル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10225732A JP2000053742A (ja) | 1998-08-10 | 1998-08-10 | イソシアヌレート変性ポリウレタンフォーム及び難燃性断熱パネル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10225732A JP2000053742A (ja) | 1998-08-10 | 1998-08-10 | イソシアヌレート変性ポリウレタンフォーム及び難燃性断熱パネル |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000053742A true JP2000053742A (ja) | 2000-02-22 |
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ID=16833968
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10225732A Pending JP2000053742A (ja) | 1998-08-10 | 1998-08-10 | イソシアヌレート変性ポリウレタンフォーム及び難燃性断熱パネル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000053742A (ja) |
Cited By (5)
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---|---|---|---|---|
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JP2004050495A (ja) * | 2002-07-17 | 2004-02-19 | Nippon Light Metal Co Ltd | 不燃性パネルおよびその製造方法 |
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JP2017105188A (ja) * | 2015-12-01 | 2017-06-15 | 積水化学工業株式会社 | 難燃断熱パネルの製造方法 |
CN117584268A (zh) * | 2024-01-19 | 2024-02-23 | 山东金锐住宅工业科技有限公司 | 一种含改性聚氨酯的钢丝网架保温板及其制备方法 |
-
1998
- 1998-08-10 JP JP10225732A patent/JP2000053742A/ja active Pending
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