JP2001329036A - Production method for rigid polyurethane foam - Google Patents

Production method for rigid polyurethane foam

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JP2001329036A
JP2001329036A JP2000186967A JP2000186967A JP2001329036A JP 2001329036 A JP2001329036 A JP 2001329036A JP 2000186967 A JP2000186967 A JP 2000186967A JP 2000186967 A JP2000186967 A JP 2000186967A JP 2001329036 A JP2001329036 A JP 2001329036A
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Japan
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rigid polyurethane
polyurethane foam
weight
polyol
foam
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JP2000186967A
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Japanese (ja)
Inventor
Miki Hasegawa
幹 長谷川
Kiyoshi Hasegawa
清志 長谷川
Takashi Muramatsu
隆司 村松
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Toho Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Toho Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem such that compared to using a chlorofluorocarbon as a blowing agent, a rigid polyurethane foam produced by using carbon dioxide or a hydrocarbon as a blowing agent is liable to shrink at normal temperature when the foam has a low-density. SOLUTION: The foam properties, e.g. dimensional stability, at normal temperature can be improved by increasing the amount of an isocyanate compound required according to hydroxyl value to larger than usually required in a specified range and by using a specific polyol and a specific catalyst, each in a specified range.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は発泡剤に炭酸ガスま
たはハイドロカーボンを使用し、地球環境に有害なフロ
ン系発泡剤を全く使用しない硬質ポリウレタンフォーム
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a rigid polyurethane foam using carbon dioxide gas or hydrocarbon as a blowing agent and using no chlorofluorocarbon blowing agent which is harmful to the global environment.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリイソシアネート、ポリオール、触
媒、整泡剤、その他の助剤、および発泡剤を混合するこ
とにより得られる硬質ポリウレタンフォームは、自己接
着力がある構造材として使用でき、成形加工性に優れた
断熱材として広く使用されている。しかし、従来硬質ポ
リウレタンフォーム用発泡剤として大量に使用されてき
たトリクロロフルオロメタン(CFC−11)のような
クロロフルオロカーボンは、オゾン層を破壊するため既
に製造中止となっており、現在主に使用されている1,
1−ジクロロ−1−フルオロエタン(HCFC−141
b)のようなハイドロクロロフルオロカーボンも同様に
規制を受けている。また、次世代発泡剤として期待され
たハイドロフルオロカーボンは温室効果ガスであり、地
球温暖化係数が炭酸ガスに比して極めて大きいため、今
後の使用は限定されていく可能性が高い。環境特性上将
来にわたり使用可能なことが確実なのは、炭酸ガスとハ
イドロカーボンであるが、いずれもクロロフルオロカー
ボン、およびハイドロクロロフルオロカーボンに比し、
種々の欠点を有している。
2. Description of the Related Art A rigid polyurethane foam obtained by mixing a polyisocyanate, a polyol, a catalyst, a foam stabilizer, other auxiliaries, and a foaming agent can be used as a structural material having a self-adhesive force, and has a high moldability. Widely used as an excellent heat insulating material. However, chlorofluorocarbons such as trichlorofluoromethane (CFC-11), which has been used in large quantities as a foaming agent for rigid polyurethane foams, have already been discontinued due to the destruction of the ozone layer, and are currently mainly used. 1,
1-dichloro-1-fluoroethane (HCFC-141
Hydrochlorofluorocarbons such as b) are similarly regulated. Hydrofluorocarbons expected as next-generation foaming agents are greenhouse gases and have a much higher global warming potential than carbon dioxide, so their use in the future is likely to be limited. Although it is certain that carbon dioxide and hydrocarbons can be used in the future in terms of environmental characteristics, they are both chlorofluorocarbon and hydrochlorofluorocarbon,
It has various disadvantages.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】水とポリイソシアネー
トとの反応から生ずる炭酸ガス、およびハイドロカーボ
ンで発泡された硬質ポリウレタンフォームは、クロロフ
ルオロカーボンで発泡されたフォームに比べ、低密度の
レベルでは常温下の寸法安定性が悪いことが知られてい
る。このようなフォームは常温下に放置しておくと、長
期間にわたり徐々に収縮していき、最終的に製品の外観
異常となる可能性がある。この原因としては、フォーム
の気泡中の炭酸ガスがポリウレタン樹脂膜を透過し易い
ため、外部に放出され易いことと相関があることが知ら
れている。従って、炭酸ガスのみを発泡剤とする100
%水発泡は特にその傾向が著しい。またハイドロカーボ
ン発泡剤のうち特にペンタン類は、ポリオールと溶解性
が悪いため分離し易く、CFC−11のようなクロロフ
ルオロカーボンやHCFC−141bのようなハイドロ
クロロフルオロカーボン等に比べプレミックス中に多く
混合できない。従って、低密度化するためには水を比較
的多く併用する必要があり、フォームの気泡中の炭酸ガ
ス濃度が高くなるため同様な症状が発生する。なお、そ
の解決方法の1つである気泡の連立化は、フォームの強
度を劣化させることが最大の欠点となっており、強度を
要求されない分野等適用が限定されている。本発明は、
このような常温下の寸法変化の問題に解決の方法を提供
するものである。
Rigid polyurethane foams foamed with carbon dioxide gas and hydrocarbons resulting from the reaction of water and polyisocyanate have a lower density at room temperature than foams foamed with chlorofluorocarbons. Is known to have poor dimensional stability. If such a foam is left at room temperature, it gradually shrinks over a long period of time, and may eventually result in abnormal appearance of the product. It is known that the cause is correlated with the fact that carbon dioxide gas in the foam of the foam easily permeates through the polyurethane resin membrane and is easily released to the outside. Therefore, only carbon dioxide is used as a foaming agent.
% Water foaming is particularly remarkable. In particular, among the hydrocarbon blowing agents, pentanes, in particular, are poorly soluble in polyol and are easily separated, and are more frequently mixed in the premix than chlorofluorocarbons such as CFC-11 or hydrochlorofluorocarbons such as HCFC-141b. Can not. Therefore, in order to lower the density, it is necessary to use a relatively large amount of water in combination, and a similar symptom occurs because the concentration of carbon dioxide in the bubbles of the foam increases. One of the solutions to this problem is the simultaneous formation of air bubbles, which has the greatest drawback of deteriorating the strength of the foam, and its application to fields where strength is not required is limited. The present invention
An object of the present invention is to provide a solution to the problem of dimensional change at room temperature.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】硬質ポリウレタンフォー
ムにおいて、ポリオールに対する化学当量のイソシアネ
ート所要重量は以下の計算式から導かれる。
In the rigid polyurethane foam, the required weight of isocyanate in a chemical equivalent to the polyol is derived from the following formula.

【0005】[0005]

【数1】 (ポリオール100重量部に対するイソシアネートの所要重量部数) ={(イソシアネートインデックス)/100}×{(NCOの化学式量)× 100/NCO%}/{(KOHの化学式量)×100/OHV} ={(イソシアネートインデックス)/100}×7.49×(OHV/NCO %) ここで、イソシアネートインデックス:ポリオールと水
に対する化学当量のイソシアネート所要重量に乗する係
数(100分率。NCOインデックスは同義語。100
で除した定数で表示されることもある。業界で一般的に
使用されている用語) OHV:ポリオールの水酸基価(mgKOH/g) NCO%:イソシアネート中のNCO基の重量%
(Required number of parts by weight of isocyanate with respect to 100 parts by weight of polyol) = {(isocyanate index) / 100} × {(chemical formula of NCO) × 100 / NCO%} /} (chemical formula of KOH) × 100 / OHV} = {(isocyanate index) / 100} × 7.49 × (OHV / NCO%) where isocyanate index is a coefficient (100 fraction. Synonym: 100
Sometimes displayed as a constant divided by. OHV: hydroxyl value of polyol (mg KOH / g) NCO%: weight% of NCO groups in isocyanate

【0006】通常の硬質ポリウレタンフォームにおいて
イソシアネートインデックスは105〜120の範囲で
用いられることが一般的である。イソシアネートインデ
ックスが105以下であると、発泡条件がわずかでも変
動した時配合がポリオールの多い方にずれる可能性が生
じ、それはフォーム性能上好ましくない。また、一般的
にイソシアネートインデックスが120以上であると、
未反応のイソシアネートが増加し、重合が十分進まない
ためフライアビリティー(もろさ)が発生し接着性が劣
化する等、フォーム性能上の問題が生じてくる。また、
発泡剤として水の使用量の多い硬質ポリウレタンフォー
ムでは、水の水酸基価が6,230mgKOH/gと極
めて高いために、イソシアネートの所要重量部数が多く
なり過ぎて配合が偏り、攪拌がし難くなって発泡機に機
能上の制約が生ずる等、取り扱い上の問題が生ずる。以
上の理由により、通常の硬質ポリウレタンフォームで
は、本発明のように120以上のイソシアネートインデ
ックスが用いられることは一般的ではない。
In general, rigid polyurethane foams generally have an isocyanate index in the range of 105 to 120. When the isocyanate index is 105 or less, there is a possibility that the composition may be shifted to the one containing more polyol when the foaming conditions fluctuate even slightly, which is not preferable in foam performance. Further, when the isocyanate index is generally 120 or more,
Unreacted isocyanate increases, and the polymerization does not proceed sufficiently, so that flyability (fragility) is generated and adhesive properties are degraded, which causes problems in foam performance. Also,
In the case of a rigid polyurethane foam using a large amount of water as a foaming agent, the hydroxyl value of water is extremely high at 6,230 mgKOH / g, so that the required number of parts by weight of the isocyanate is too large, the mixing is uneven, and the stirring becomes difficult. Handling problems arise, such as restrictions on the function of the foaming machine. For the above reasons, it is not common for ordinary rigid polyurethane foams to use an isocyanate index of 120 or more as in the present invention.

【0007】また、主として耐燃焼性を向上させること
を目的とし、ポリイソシアヌレートフォームを得るため
に、イソシアネートインデックスを最小150以上、一
般的には200以上とし、かつ、3量化機能を有する触
媒を主たる触媒として配合することによって、イソシア
ヌレート環をフォーム中に導入させる方法が通常行なわ
れている。ポリイソシアヌレートフォームはポリイソシ
アネートが3量化して生成したイソシアヌレート環の性
質により、耐燃焼性が向上する利点を有する。一般的に
ポリイソシアヌレートフォームでは、ポリイソシアネー
トの3量化の転化率が大きい程、耐燃焼性が向上するた
め、イソシアネートインデックスを200以上に設定し
ている。イソシアネートインデックスが150以下の場
合は、通常のウレタンフォームを構成するウレタン結合
や、水との反応によって生ずるウレア結合の比率が増大
するため耐燃焼性が著しく劣化する。また、通常のウレ
タン結合や、ウレア結合を生成させるために使用される
通常の第3級アミン化合物の触媒は、一般的に3量化の
機能が大きくないために、ポリイソシアヌレートフォー
ムを得る目的のためには必ず3量化機能を有する触媒を
主たる触媒として使用する必要がある。3量化機能を有
する触媒の比率が小さい場合は、3量化の転化率が低す
ぎる結果を招き同様に耐燃焼性が著しく劣化する。従っ
て、通常ポリイソシアヌレートフォームを得ようとする
場合、本発明のように、イソシアネートインデックスを
150以下とし、かつ3量化の機能を有する触媒の比率
を低くするようなことは、3量化の転化率を低くする方
向であるために、一般的とは言えない方法である。
Further, in order to obtain a polyisocyanurate foam mainly for the purpose of improving the combustion resistance, a catalyst having an isocyanate index of at least 150, generally at least 200 and having a trimerizing function is required. It is common practice to incorporate an isocyanurate ring into the foam by blending it as the main catalyst. The polyisocyanurate foam has an advantage that the flame resistance is improved by the property of the isocyanurate ring formed by trimerizing the polyisocyanate. In general, in a polyisocyanurate foam, the higher the conversion of the trimerization of polyisocyanate, the higher the flame resistance, and thus the isocyanate index is set to 200 or more. When the isocyanate index is 150 or less, the ratio of urethane bonds forming a normal urethane foam or urea bonds generated by reaction with water increases, so that the combustion resistance is significantly deteriorated. In addition, a general tertiary amine compound catalyst used for generating a normal urethane bond or a urea bond generally has a function of trimerization that is not large, and is therefore intended to obtain a polyisocyanurate foam. For this purpose, a catalyst having a trimerization function must be used as a main catalyst. When the ratio of the catalyst having the trimerization function is small, the conversion of the trimerization is too low, and the combustion resistance is also significantly deteriorated. Therefore, when a polyisocyanurate foam is usually obtained, as in the present invention, setting the isocyanate index to 150 or less and lowering the ratio of the catalyst having the function of trimerization requires reducing the conversion of trimerization. This is an unusual method because it tends to lower

【0008】本発明の発明者等は、炭酸ガス、または、
ペンタン類を含むハイドロカーボンのいずれか1種類、
または複数組み合わせたもので発泡された低密度なフォ
ームにおいて、イソシアネートインデックスが120〜
150望ましくは125〜140の範囲で発泡した硬質
ポリウレタンフォームは、通常の硬質ポリウレタンフォ
ームで用いられるイソシアネートインデックス105〜
120のフォームより、常温下の寸法変化特性の判定基
準になると考られる50℃95%関係湿度雰囲気下の寸
法安定性が著しく向上することを見出した。
[0008] The inventors of the present invention provide carbon dioxide or
Any one of hydrocarbons including pentanes,
Or, in a low-density foam foamed with a combination of two or more, isocyanate index is 120 ~
The rigid polyurethane foam foamed in the range of preferably 150 to 125 to 140 is an isocyanate index of 105 to 105 used in a normal rigid polyurethane foam.
From the foam No. 120, it was found that the dimensional stability under an atmosphere of 50 ° C. and 95% relative humidity, which is considered to be a criterion for dimensional change characteristics at normal temperature, is remarkably improved.

【0009】一般にイソシアネートインデックスを12
0以上とすると、フライアビリテイーの発生が生じ易
く、またイソシアネートとポリオールのプレミックス液
の配合が大きくずれる等の不都合が生じ、本発明でもイ
ソシアネートインデックスを120〜150としている
ため対応が必要である。本発明の硬質ポリウレタンフォ
ームは、ポリイソシアネート、ポリオール、発泡剤、助
剤からなる組成物のうち、以下の原料を限定することに
よりこれらの不都合を解決することができた。
Generally, an isocyanate index of 12
When it is 0 or more, the occurrence of flyability is liable to occur, and the inconvenience such as a large deviation of the mixing of the premix solution of isocyanate and polyol occurs. In the present invention, it is necessary to take measures because the isocyanate index is set to 120 to 150. . The rigid polyurethane foam of the present invention was able to solve these disadvantages by limiting the following raw materials among compositions comprising a polyisocyanate, a polyol, a foaming agent, and an auxiliary.

【0010】本発明で使用される原料のうち、ポリイソ
シアネートについては、ポリメリックMDIの使用が望
ましいが、その一部に、トリレンジイソシアネート(T
DI)、またはジフェニルメタンジイソシアネート(M
DI)等のプレポリマーに置き換えたポリイソシアネー
トを使用しても支障はない。
Among the raw materials used in the present invention, for the polyisocyanate, it is desirable to use polymeric MDI.
DI) or diphenylmethane diisocyanate (M
There is no problem even if a polyisocyanate substituted for a prepolymer such as DI) is used.

【0011】ポリオールは、水酸基価を150〜600
mgKOH/g、望ましくは250〜500mgKOH
/gの範囲とすることにより、フライアビリテイー等が
解消され、更に(1)シュークローズにアルキレンオキ
サイドを付加重合させることによって得られる水酸基価
が150〜600mgKOH/gの範囲にあるポリエー
テルポリオール、(2)トルエンジアミンにアルキレン
オキサイドを付加重合させることによって得られる水酸
基価が150〜600mgKOH/gの範囲にあるポリ
エーテルポリオール、(3)モノエタノールアミン、ジ
エタノールアミン、またはトリエタノールアミンのいず
れか1種類、または複数組み合わせたものにアルキレン
オキサイドを付加重合させることによって得られる水酸
基価が150〜600mgKOH/gの範囲にあるポリ
エーテルポリオール、として限定される(1)〜(3)
のポリオールのいずれか1種類、または複数組み合わせ
たものを、硬質ポリウレタンフォームの処方において、
ポリオール100重量部のうち、40〜100重量部の
範囲で使用することで、常温下の寸法安定性が著しく改
良されることを本発明者等は見出した。
The polyol has a hydroxyl value of 150 to 600.
mgKOH / g, desirably 250-500 mgKOH
/ G range, flyability and the like are eliminated, and (1) a polyether polyol having a hydroxyl value in the range of 150 to 600 mgKOH / g obtained by addition-polymerizing an alkylene oxide to the soucrose; (2) polyether polyol having a hydroxyl value in the range of 150 to 600 mgKOH / g obtained by addition-polymerizing an alkylene oxide to toluenediamine; (3) any one of monoethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine Or a polyether polyol having a hydroxyl value in the range of 150 to 600 mgKOH / g, obtained by addition-polymerizing an alkylene oxide to a combination of a plurality of the compounds. (1) to (3)
In the formulation of the rigid polyurethane foam, any one of the polyols, or a combination thereof,
The present inventors have found that dimensional stability at room temperature is significantly improved by using the polyol in an amount of 40 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

【0012】発泡剤は一般にはフロン系発泡剤を含む
が、フロン系発泡剤を使用した場合常温下の収縮は生じ
にくいため、本発明で使用される発泡剤としては炭酸ガ
ス、または、ペンタン類を含むハイドロカーボンのいず
れか1種類、または複数組み合わせたものを使用した場
合に最も効果が発揮される。
The blowing agent generally contains a chlorofluorocarbon blowing agent. However, when a chlorofluorocarbon blowing agent is used, shrinkage at room temperature hardly occurs. Therefore, the blowing agent used in the present invention may be carbon dioxide or pentane. The most effective effect is obtained when any one or a combination of a plurality of hydrocarbons containing is used.

【0013】ウレタン用触媒として、3量化機能を有す
る触媒はフォーム流動性等があまり良くないことから、
3量化機能を有する触媒である、(a)オクチル酸カリ
ウム、酢酸カリウム、第4級アンモニウムぎ酸塩、第4
級アンモニウムオクチル酸塩、トリス(3−ジメチルア
ミノプロピル)ヘキサヒドロ−s−トリアジン、および
トリス2,4,6−(ジメチルアミノメチル)フェノー
ルのいずれか1種類、または複数組み合わせたものを、
ポリウレタン処方中のポリオール100重量部に対し、
0〜0.5重量部の範囲という微量添加でのみ使用する
が、全く使用しなくても差し支えない。通常フォーム用
触媒であり第3級アミン化合物である、(b)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、トリメチルアミノエチルピペラジン、ジメ
チルシクロヘキシルアミン、テトラメチルエチレンジア
ミン、トリエチレンジアミン、およびビス(2−ジメチ
ルアミノエチル)エーテルのいずれか1種類、または複
数組み合わせたものを、硬質ポリウレタンフォームの処
方において、ポリオール100重量部に対し、0.5重
量部以上の範囲で主たる触媒として使用することで、フ
ォーム流動性等のフォーム性能が良好となることを、本
発明の発明者等は見出した。その他の助剤としては、一
般に市販されている通常の整泡剤、難燃剤等を使用する
ことができる。
As a catalyst for urethane, a catalyst having a trimerization function is not so good in foam fluidity and the like.
(A) potassium octylate, potassium acetate, quaternary ammonium formate, quaternary
Quaternary ammonium octylate, tris (3-dimethylaminopropyl) hexahydro-s-triazine, and any one of tris2,4,6- (dimethylaminomethyl) phenol, or a combination thereof,
For 100 parts by weight of the polyol in the polyurethane formulation,
It is used only with a slight addition in the range of 0 to 0.5 part by weight, but it does not matter if it is not used at all. (B) tetramethylhexamethylenediamine, pentamethyldiethylenetriamine, trimethylaminoethylpiperazine, dimethylcyclohexylamine, tetramethylethylenediamine, triethylenediamine, and bis (2-dimethylamino) Either one or a combination of a plurality of ethyl) ethers is used as a main catalyst in a range of 0.5 part by weight or more with respect to 100 parts by weight of a polyol in the formulation of a rigid polyurethane foam, so that foam fluidity can be improved. The inventors of the present invention have found that the foam performance of the present invention is good. As other auxiliaries, ordinary commercially available ordinary foam stabilizers, flame retardants and the like can be used.

【0014】常温下の寸法安定性は傾向が現れるまで時
間を要するため、促進試験が必要である。常温下の寸法
安定性の促進試験に関しては、日本工業規格その他で規
定された方法はなく各社各様で行われている。当社では
50℃95%関係湿度雰囲気下の寸法安定性の評価を促
進試験として使用している。常温下で寸法変化を起こし
易い硬質ポリウレタンフォームは、パック率100%の
フォームを常温下で放置すると約100日後に明白な収
縮を示すが、同じフォームを50℃95%関係湿度雰囲
気下に放置すると、約2週間後に同様な収縮の傾向を示
す。100℃ドライ条件下にても同様な収縮が発生する
ことがあるが多くの場合傾向が異なるため、当社では5
0℃95%関係湿度雰囲気下の寸法変化率の測定によっ
て各処方の常温下の寸法安定性を判定している。
Since dimensional stability at room temperature requires time until a tendency appears, an accelerated test is required. Regarding the dimensional stability acceleration test at room temperature, there is no method specified in Japanese Industrial Standards and others, and each company conducts it. Our company uses the evaluation of dimensional stability under an atmosphere of 50 ° C and 95% relative humidity as an accelerated test. Rigid polyurethane foam, which tends to undergo dimensional change at room temperature, shows a clear shrinkage after about 100 days when a foam with a pack ratio of 100% is allowed to stand at room temperature, but when the same foam is allowed to stand at 50 ° C. and 95% relative humidity atmosphere. Show a similar tendency to shrink after about 2 weeks. Similar shrinkage may occur even under dry conditions at 100 ° C, but in many cases the tendency is different.
The dimensional stability of each formulation at normal temperature is determined by measuring the dimensional change rate in a 0 ° C. 95% relative humidity atmosphere.

【0015】本発明の発明者等は上記のように、イソシ
アネートインデックスを通常の硬質ポリウレタンフォー
ムでは一般的でない、120〜150、望ましくは12
5〜140の範囲で使用し、かつ3量化触媒(a)をポ
リオール100重量部に対し、0〜0.5重量部という
微量添加で使用し、通常フォーム用触媒(b)を主たる
触媒として、0.5重量部以上用いるという、ポリイソ
シアヌレートフォームでは一般的でない方法において、
(1)〜(3)のポリオールをポリオール100重量部
のうち、40〜100重量部使用することにより、50
℃95%関係湿度雰囲気下の寸法安定性に関し著しい改
良を与えることができ、また、ポリオールの水酸基価を
150〜600、望ましくは250〜500mgKOH
/gの範囲とすることにより、イソシアネートインデッ
クスが比較的高いことによって生ずるフライアビリティ
ーの問題、および配合比が大きく偏る等の問題を解決す
ることができた。
As mentioned above, the inventors of the present invention have determined that the isocyanate index is not typical for ordinary rigid polyurethane foams, from 120 to 150, preferably from 12 to 150.
The catalyst is used in the range of 5 to 140, and the trimerization catalyst (a) is used in a small amount of 0 to 0.5 part by weight based on 100 parts by weight of the polyol, and the foam catalyst (b) is usually used as a main catalyst. In a method that is not common for polyisocyanurate foams, in which 0.5 parts by weight or more is used,
By using 40 to 100 parts by weight of the polyols (1) to (3) out of 100 parts by weight of the polyol, 50
It can provide a significant improvement in dimensional stability in an atmosphere at a relative humidity of 95 ° C. and a polyol value of 150 to 600, preferably 250 to 500 mg KOH.
By setting the ratio to / g, it was possible to solve the problem of flyability caused by a relatively high isocyanate index and the problem that the compounding ratio is largely biased.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】これらのポリオール、触媒、およ
び助剤は、電動ミキサー、またはスタティックミキサー
のような周知の方法によって、混合しプレミックス液と
することができる。得られたプレミックス液は、既存の
発泡機、またはミキサーによって、ポリイソシアネート
と混合することができ、それによって硬質ポリウレタン
フォームを製造することができる。本発明は硬質ポリウ
レタンフォームのための発泡機、またはミキサーの種類
に限定されず、市販の周知のものが使用できる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION These polyols, catalysts and auxiliaries can be mixed to form a premix liquid by a known method such as an electric mixer or a static mixer. The obtained premix liquid can be mixed with the polyisocyanate using an existing foaming machine or mixer, whereby a rigid polyurethane foam can be produced. The present invention is not limited to the type of foaming machine or mixer for rigid polyurethane foams, and commercially available well-known ones can be used.

【0017】[0017]

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the present invention is limited thereto.

【0018】実施例1 表1に比較例の処方1、および実施例の処方2〜4を示
す。東邦化学工業製ポリオール、水、花王製第3級アミ
ン触媒カオーライザーNo.1(TMHDA)、日本ユ
ニカー製シリコーン整泡剤L−5420、およびアクゾ
・カシマ製難燃剤ファイロールPCFを、それぞれ内容
積500cmの紙製カップに仕込み、十分均一になる
よう混合しプレミックス液とした。プレミックス液の原
液温度を20℃に合わせ、この中にあらかじめ原液温度
を20℃に合わせた三井化学製コスモネートM−200
を注入し、特殊機化工業製電動ミキサーによって7,0
00rpmの回転速度で4秒間攪拌した。あらかじめポ
リエチレン製離型シートを貼り付けた厚さ2.5cm、
50cm角のアルミ製縦形パネル中に、この混合物を速
やかに投入し発泡させた。クリームタイム、ゲルタイム
を測定した後、5分後に得られた硬質ポリウレタンフォ
ームを取り出し、フォーム重量とパネル体積から密度を
算出しパック率100%時の密度とした。翌日、そのパ
ネルフォームから長さ35cm、幅7cmのサンプルを
3ケ切り出し、スタート時の厚さを尾崎製作所製ダイヤ
ルキャリパーゲージLO−1にて測定後、それぞれ−3
0℃、100℃、および50℃95%関係湿度雰囲気下
に放置して、2週間後の最大寸法変化量を測定し、最大
寸法変化率を算出した。独立気泡率は東芝ベックマン社
製空気比較式比重計を使用して測定した。
Example 1 Table 1 shows Formulation 1 of Comparative Example and Formulations 2 to 4 of Examples. Toho Chemical Co. polyol, water, Kao tertiary amine catalyst Kaorizer No. 1 (TMHDA), Nippon Unicar silicone foam stabilizer L-5420, and Akzo Kashima flame retardant Filol PCF were charged into paper cups having an internal volume of 500 cm 3 , respectively, and mixed so as to be sufficiently uniform. And The stock solution temperature of the premix solution was adjusted to 20 ° C., and the stock solution temperature was previously adjusted to 20 ° C. in the Cosmonate M-200 manufactured by Mitsui Chemicals.
And 7.0,0 with an electric mixer manufactured by Tokushu Kika Kogyo.
The mixture was stirred for 4 seconds at a rotation speed of 00 rpm. 2.5cm thick with a polyethylene release sheet attached in advance,
This mixture was immediately charged into a 50 cm square aluminum vertical panel and foamed. After measuring the cream time and the gel time, the rigid polyurethane foam obtained after 5 minutes was taken out, the density was calculated from the foam weight and the panel volume, and the density was defined as the density when the pack ratio was 100%. The next day, three samples of 35 cm in length and 7 cm in width were cut out from the panel form, and the thickness at the start was measured with a dial caliper gauge LO-1 manufactured by Ozaki Seisakusho.
It was left in an atmosphere of 0%, 100 ° C, and 50 ° C and a relative humidity of 95%, the maximum dimensional change after 2 weeks was measured, and the maximum dimensional change was calculated. The closed cell rate was measured using an air comparison specific gravity meter manufactured by Toshiba Beckman.

【0019】[0019]

【表1】 [Table 1]

【0020】表1に示した比較例の処方1、および実施
例の処方2〜4は、いずれもポリオールの種類と配合重
量部数が同一で、処方中水、触媒、および整泡剤の処方
中の重量含有率を同一としてある。また、イソシアネー
トについては同一の種類を使用し、イソシアネートイン
デックスを比較例の処方1では105とし、実施例の処
方2〜4ではそれぞれ125〜150とした。これらの
処方について、それぞれクリームタイム、ゲルタイム、
密度、寸法変化率、およびフライアビリティーを測定し
た。
The formulation 1 of the comparative example and the formulations 2 to 4 of the examples shown in Table 1 had the same type of polyol and the same number of parts by weight. Are the same. The same type of isocyanate was used, and the isocyanate index was 105 in Formula 1 of Comparative Example and 125 to 150 in Formulas 2 to 4 of Examples. For each of these formulas, cream time, gel time,
The density, dimensional change, and flyability were measured.

【0021】これらの性能を対比してみると、常温下の
寸法安定性と相関があると考えられる、50℃95%関
係湿度雰囲気下の寸法変化率に関し、イソシアネートイ
ンデックスが105の比較例の処方1では−44.2%
と大きく悪いのに対し、イソシアネートインデックスが
125の実施例の処方2では−8.6%と変化率はやや
悪いが向上しており、イソシアネートインデックスが1
40の実施例の処方3では−2.5%、イソシアネート
インデックスが150の実施例の処方4では−0.8%
と、イソシアネートインデックスが高くなるほど湿熱寸
法安定性が良好になっているのが判る。このことから、
イソシアネートインデックスの下限は120、望ましく
は125と考えられる。しかし、イソシアネートインデ
ックスが高くなっていくと、フライアビリティーの程度
も悪化し、150で発生があり、140で僅かにみられ
ることから、イソシアネートインデックスの上限は15
0で、望ましくは140くらいと考えられる。
Comparing these performances, with respect to the dimensional change rate in a 50 ° C., 95% relative humidity atmosphere, which is considered to have a correlation with the dimensional stability at room temperature, the formulation of the comparative example having an isocyanate index of 105 was obtained. -14.2% for 1
In contrast, Formulation 2 of Example having an isocyanate index of 125 was -8.6% and the rate of change was slightly poor, but improved, and the isocyanate index was 1
-2.5% for formulation 3 of the 40 example and -0.8% for formulation 4 of the example with an isocyanate index of 150
It can be seen that the higher the isocyanate index, the better the wet heat dimensional stability. From this,
It is believed that the lower limit of the isocyanate index is 120, preferably 125. However, as the isocyanate index increases, the degree of flyability also worsens, with the occurrence at 150 and the slight increase at 140, the upper limit of the isocyanate index is 15
It is considered that it is 0, preferably about 140.

【0022】実施例2 表2に示した比較例の処方5〜6、および実施例の処方
7〜8は、水酸基価が異なる2つの東邦化学工業製トル
エンジアミン系ポリオールにおいて、水酸基価360m
gKOH/gのトーホーポリオールAR−2589を使
用し、イソシアネートインデックスを115とした処方
を比較例の処方5とし、水酸基価300mgKOH/g
のトーホーポリオールAR−750を使用し、イソシア
ネートインデックスを115とした処方を比較例の処方
6とした。これらのポリオールを使用し、イソシアネー
トインデックスを130とした処方を実施例の処方7〜
8とした。原液の調整方法、硬質ポリウレタンフォーム
の製造方法、硬質ポリウレタンフォームの性能の測定方
法は実施例1と同様である。
Example 2 The formulations 5 to 6 of the comparative example and the formulations 7 to 8 of the example shown in Table 2 were prepared by using two toluenediamine-based polyols manufactured by Toho Chemical Industry having different hydroxyl values.
Using a gKOH / g Tohopolyol AR-2589, a formulation with an isocyanate index of 115 was used as the formulation 5 of the comparative example, and a hydroxyl value of 300 mgKOH / g.
Was used as the formulation 6 of the comparative example using the Toho polyol AR-750 of No. 1 with an isocyanate index of 115. Using these polyols, the formulations having an isocyanate index of 130 were formulated as Formulations 7 to
And 8. The method for preparing the stock solution, the method for producing the rigid polyurethane foam, and the method for measuring the performance of the rigid polyurethane foam are the same as those in Example 1.

【0023】[0023]

【表2】 [Table 2]

【0024】水酸基価の高いトーホーポリオールAR−
2589において、イソシアネートインデックスが低い
比較例の処方5とイソシアネートインデックスが高い実
施例の処方7を対比してみると、処方7は50℃95%
関係湿度雰囲気下の寸法変化率が処方5より向上してい
るが、同時にフライアビリティーの程度も悪く、更にイ
ソシアネートとプレミックスの配合比が100/56.
0から100/49.9と互いに離れてきている。これ
に対し、水酸基価の低いトーホーポリオールAR−75
0では、同様にイソシアネートインデックスが高い実施
例の処方8の方が処方6より50℃95%関係湿度雰囲
気下の寸法変化率が向上しているが、水酸基価が低いた
めにフライアビリティーの悪化はみられず、また配合比
も100/56.9と比較例の処方5と同レベルになっ
ている。従って、フライアビリティーおよび配合比に関
してはポリオールの水酸基価は低い方が望ましく、上限
があると考えられる。しかし、水酸基価が低すぎると硬
質ポリウレタンフォームの強度、寸法変化率等が劣化す
るため、下限があると考えられ、適正な範囲としては1
50〜600mgKOH/g、望ましくは250〜50
0mgKOH/gの範囲と考えられる。
Tohopolyol AR- having a high hydroxyl value
Comparing Formulation 5 of Comparative Example with low isocyanate index and Formulation 7 of Example with high isocyanate index at 2589, Formulation 7 shows that
The dimensional change rate under the relative humidity atmosphere is higher than that of the prescription 5, but at the same time, the degree of flyability is poor, and the mixing ratio of the isocyanate and the premix is 100/56.
0 to 100 / 49.9. On the other hand, Toho polyol AR-75 having a low hydroxyl value is used.
In the case of 0, Formulation 8 of Example having a high isocyanate index also has a higher dimensional change rate in a 50 ° C. and 95% relative humidity atmosphere than Formulation 6, but the deterioration of flyability due to a low hydroxyl value is not significant. It was not observed, and the compounding ratio was 100 / 56.9, which was the same level as Formulation 5 of the comparative example. Therefore, it is considered that the lower the hydroxyl value of the polyol, the better the flyability and the mixing ratio, and it is considered that there is an upper limit. However, if the hydroxyl value is too low, the strength and dimensional change rate of the rigid polyurethane foam deteriorate, so it is considered that there is a lower limit.
50 to 600 mgKOH / g, desirably 250 to 50 mgKOH / g
It is considered to be in the range of 0 mg KOH / g.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明により、環境を破壊する物質であ
るフロン系発泡剤を使用せず、炭酸ガス、またはハイド
ロカーボンを発泡剤とした硬質ポリウレタンフォームの
製造方法において、重大な外観変形につながる常温下の
寸法安定性が大きく改良され、また強度を劣化させる気
泡の連立化を行なうことなく、実用的で低密度な硬質ポ
リウレタンフォームを得ることが可能となる。また、本
発明の組成による硬質ポリウレタンフォームは、適正な
ポリオールを選択し使用することにより、フライアビリ
ティーがより良好となり、その結果接着強度が増す等の
優れたフォーム性能を付与させることができる。本発明
は、現在多く使用されているフロン系発泡剤が、今後使
用できなくなった場合に極めて有効である。
Industrial Applicability According to the present invention, in a method for producing a rigid polyurethane foam using a carbon dioxide gas or a hydrocarbon as a foaming agent without using a chlorofluorocarbon-based foaming agent which is a substance that destroys the environment, the appearance of the foam becomes serious. The dimensional stability at room temperature is greatly improved, and a practical and low-density rigid polyurethane foam can be obtained without performing simultaneous formation of cells that deteriorate the strength. In addition, the rigid polyurethane foam of the composition of the present invention can provide excellent foam performance by selecting and using an appropriate polyol, thereby improving the flyability and, as a result, increasing the adhesive strength. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is extremely effective when a CFC-based blowing agent that is currently frequently used can no longer be used.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J034 BA03 BA07 DA01 DB03 DB07 DG02 DG14 DG16 DG22 HA01 HA02 HA06 HA07 HC12 HC61 HC63 HC64 HC67 HC71 KA01 KB02 KC02 KD02 KD11 KD12 KE02 NA01 NA06 NA09 QA01 QA02 QB01 QB16 QC01 RA15 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4J034 BA03 BA07 DA01 DB03 DB07 DG02 DG14 DG16 DG22 HA01 HA02 HA06 HA07 HC12 HC61 HC63 HC64 HC67 HC71 KA01 KB02 KC02 KD02 KD11 KD12 KE02 NA01 NA06 NA09 QA01 QA02 QB01 QB16

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発泡剤としてフロン系発泡剤を全く含ま
ず、炭酸ガス、またはペンタン類を含むハイドロカーボ
ンのいずれか1種類、または複数組み合わせたものを使
用し、ポリオールと水に対する化学当量のイソシアネー
ト所要重量に乗する係数であるイソシアネートインデッ
クスを、120〜150とすることを特徴とする硬質ポ
リウレタンフォームの製造方法。
1. A foaming agent containing no fluorocarbon-based foaming agent, one of carbon dioxide, or a hydrocarbon containing pentanes, or a combination thereof. A method for producing a rigid polyurethane foam, wherein an isocyanate index, which is a coefficient for multiplying a required weight, is set to 120 to 150.
【請求項2】 ポリオールとして、(1)シュークロー
ズにアルキレンオキサイドを付加重合させることによっ
て得られる水酸基価が150〜600mgKOH/gの
範囲にあるポリエーテルポリオール、(2)トルエンジ
アミンにアルキレンオキサイドを付加重合させることに
よって得られる水酸基価が150〜600mgKOH/
gの範囲にあるポリエーテルポリオール、(3)モノエ
タノールアミン、ジエタノールアミン、またはトリエタ
ノールアミンのいずれか1種類、または複数組み合わせ
たものにアルキレンオキサイドを付加重合させることに
よって得られる水酸基価が150〜600mgKOH/
gの範囲にあるポリエーテルポリオール、として限定さ
れる(1)〜(3)のポリオールのいずれか1種類、ま
たは複数組み合わせたものを、硬質ポリウレタンフォー
ムの処方において、ポリオール100重量部のうち、4
0〜100重量部の範囲で使用することを特徴とする、
請求項1に記載の硬質ポリウレタンフォームの製造方
法。
2. Polyols having a hydroxyl value in the range of 150 to 600 mgKOH / g obtained by addition-polymerizing an alkylene oxide to sucrose, and (2) adding an alkylene oxide to toluenediamine are used as polyols. The hydroxyl value obtained by polymerization is 150 to 600 mgKOH /
g of polyether polyol, (3) monoethanolamine, diethanolamine, or triethanolamine in any one or a combination thereof, and the hydroxyl value obtained by addition polymerization of alkylene oxide is 150 to 600 mgKOH. /
In the formulation of the rigid polyurethane foam, any one of the polyols of (1) to (3), which are limited as the polyether polyol in the range of g, or a combination of a plurality of the polyols, is added to 4% of 100 parts by weight of the polyol.
Characterized in that it is used in a range of 0 to 100 parts by weight,
A method for producing the rigid polyurethane foam according to claim 1.
【請求項3】 触媒として、(a)オクチル酸カリウ
ム、酢酸カリウム、第4級アンモニウムぎ酸塩、第4級
アンモニウムオクチル酸塩、トリス(3−ジメチルアミ
ノプロピル)ヘキサヒドロ−s−トリアジン、およびト
リス2,4,6−(ジメチルアミノメチル)フェノール
のいずれか1種類、または複数組み合わせたものを、硬
質ポリウレタンフォームの処方において、ポリオール1
00重量部に対し、0〜0.5重量部の範囲で使用し、
かつ(b)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、トリメチルアミノエチ
ルピペラジン、ジメチルシクロヘキシルアミン、テトラ
メチルエチレンジアミン、トリエチレンジアミン、およ
びビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテルのいずれ
か1種類、または複数組み合わせたものを、硬質ポリウ
レタンフォームの処方において、ポリオール100重量
部に対し、0.5重量部以上使用することを特徴とす
る、請求項1、2に記載の硬質ポリウレタンフォームの
製造方法。
3. The catalyst comprises (a) potassium octylate, potassium acetate, quaternary ammonium formate, quaternary ammonium octylate, tris (3-dimethylaminopropyl) hexahydro-s-triazine, and tris Any one or a combination of a plurality of 2,4,6- (dimethylaminomethyl) phenols is added to the polyol 1 in the formulation of the rigid polyurethane foam.
For 0 parts by weight, use in the range of 0 to 0.5 parts by weight,
And (b) one or more of tetramethylhexamethylenediamine, pentamethyldiethylenetriamine, trimethylaminoethylpiperazine, dimethylcyclohexylamine, tetramethylethylenediamine, triethylenediamine, and bis (2-dimethylaminoethyl) ether The method for producing a rigid polyurethane foam according to claim 1 or 2, wherein the composition is used in an amount of 0.5 part by weight or more based on 100 parts by weight of a polyol in the formulation of the rigid polyurethane foam.
【請求項4】 硬質ポリウレタンフォームの成形品の密
度として、0.020〜0.200g/cmの範囲で
あることを特徴とする、請求項1〜3に記載の硬質ポリ
ウレタンフォームの製造方法。
4. The method for producing a rigid polyurethane foam according to claim 1, wherein the molded article of the rigid polyurethane foam has a density of 0.020 to 0.200 g / cm 3 .
【請求項5】 構造強度を要する断熱材、または充填材
として使用されることを特徴とする、請求項1〜4に記
載の硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
5. The method for producing a rigid polyurethane foam according to claim 1, which is used as a heat insulating material or a filler that requires structural strength.
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