JP2002505345A - 硬質ポリウレタンフォームの製法 - Google Patents
硬質ポリウレタンフォームの製法Info
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Abstract
Description
d)ポリイソシアヌレートフォームを調製する方法、それにより調製したフォー
ム(foam)並びに前記方法に有用な新規な組成物に関する。
適当なポリイソシアネート及びイソシアネート反応性化合物(通常ポリオール)
を、発泡剤の存在下に反応させることにより調製される。このようなフォームの
一つの用途は、例えば冷蔵貯蔵設備の建造のような場合の断熱媒体である。硬質
フォームの断熱特性は、独立気泡の硬質フォームの場合、気泡の大きさ及び気泡
の内容物の熱伝導率を含む多くの要素に依存する。
剤として広く使用されてきた一群の物質は、完全にハロゲン化されたクロロフル
オロカーボンであり、そして特にトリクロロフルオロメタン(CFC−11)で
ある。これら発泡剤の、そして特にCFC−11の異例に低い熱伝導率は、非常
に効果的な断熱特性を有する硬質フォームの調製を可能にしてきた。クロロフル
オロカーボンが大気中のオゾンを破壊する可能性に対する最近の懸念から、クロ
ロフルオロカーボン発泡剤を、環境的に受容されそして更に、そのフォームが使
用される多様な用途に必要な特性を有するフォームを製造する代替物質によって
、置き換える反応系の開発が緊急に必要とされている。
)であるように思われた。例えば、米国特許第4076644号は、ポリウレタ
ンフォーム製造の発泡剤として1,1−ジクロロ−2,2,2−トリフルオロエ
タン(HCFC−123)及び1,1ジクロロ−1−フルオロエタン(HCFC
−141b)の使用を開示している。然しながら、HCFC類もまたある程度の
オゾン破壊の可能性を有している。従って、CFC類と共にHCFC類の置換物
を発見することに対する圧力が増大している。
る代替の発泡剤は、部分的にフッ化された炭化水素(HFC類)及び炭化水素(
HC類)である。
及び欧州特許第381986号に記載された、1,1,1,3,3−ペンタフル
オロプロパン(HFC−245fa)である。
ソペンタン及びn−ペンタンのような、5個の炭素から成る炭化水素が特に考え
られる。
率と言うような追加の利益を更に提供する発泡剤混合物に、多くの注意が払われ
ている。
0ないし70モル%のHFC245fa及び30ないし50モル%のイソペンタ
ンを含む混合物の使用について記載している。
従ってオゾン破壊の可能性がゼロである、新規な発泡剤混合物を提供することが
本発明の目的である。
ウレタン又はウレタン化ポリイソシアヌレートフォームを製造する方法において
、1ないし50モル%のHFC−245faと50ないし99モル%のイソペン
タン及び/又はn−ペンタンとを含む混合物を使用することにより満足される。
、10/90ないし40/60の範囲である。 好ましくは、炭化水素についてはイソペンタン又はn−ペンタンのみ、そして
最も好ましくはイソペンタンのみを使用する。しかしイソペンタン及びn−ペン
タンの混合物もまた使用することが出来る;この混合物の場合、イソペンタンと
n−ペンタンとのモル比は、好ましくは80/20ないし20/80の範囲であ
る。
レタン又はウレタン化ポリイソシアヌレートフォームの調製の為の関連技術分野
で既知のいずれをも含む。硬質フォームの調製において特に重要なものは、30
0ないし1000、特に300ないし700mgKOH/gの平均ヒドロキシル
価、そして2ないし8、特に3ないし8のヒドロキシル官能価を有するポリオー
ル及びポリオール混合物である。適当なポリオールは、先行技術文献に充分に記
載されており、そしてアルキレンオキシド、例えばエチレンオキシド及び/又は
プロピレンオキシドと1分子当り2ないし8個の活性水素原子を含む開始剤との
反応産物を含んでいる。適当な開始剤は:ポリオール、例えばグリセロール、ト
リメチロールプロパン、トリエタノールアミン、ペンタエリスリトール、ソルビ
トール及びスクロース;ポリアミン、例えばエチレンジアミン、トリレンジアミ
ン(TDA)、ジアミノジフェニルメタン(DADPM)及びポリメチレンポリ
フェニレンポリアミン;並びにアミノアルコール、例えばエタノールアミン及び
ジエタノールアミン;並びにこれら開始剤の混合物を含む。他の適当な重合ポリ
オールは、グリコール及び多官能性ポリオールとジカルボン酸又はポリカルボン
酸との適当な比率の縮合により得られたポリエステルを含む。更になお適当な重
合ポリオールは、水酸基末端のポリチオエーテル、ポリアミド、ポリエステルア
ミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリオレフィン及びポリシロキサン
を含む。
ミン、特にTDA及びDADPMのような芳香族のアミンを含む開始剤から誘導
されたポリエーテルポリオール、を含むイソシアネート反応性組成物に対する使
用に特に適している。好ましいイソシアネート反応性組成物は、10ないし75
重量%(全イソシアネート反応性成分基準)の芳香族アミンから誘導されたポリ
エーテルポリオールを含む。
又はウレタン化ポリイソシアヌレートフォームの調製の為の関連技術分野で既知
のいずれをも含み、そして特に2,4’−、2,2’−及び4,4’−異性体の
形のジフェニルメタンジイソシアネートのような芳香族ポリイソシアネート、並
びにこれらの混合物、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)及び当技術
分野では“粗MDI”又は重合MDI(ポリメチレンポリフェニレンポリイソシ
アネート)として知られる、2個以上のイソシアネート官能基を有するそのオリ
ゴマーとの混合物、2,4−及び2,6−異性体の形のトルエンジイソシアネー
ト、並びにその混合物、1,5−ナフタレンジイソシアネート並びに1,4−ジ
イソシアネートベンゼンを含む。言及してもよい他の有機ポリイソシアネートは
、イソフォロンジイソシアネート、1,6−ジイソシアネートヘキサン及び4,
4’−ジイソシアネートジシクロヘキシルメタンのような脂肪族ジイソシアネー
トを含む。
物の量は、製造される硬質ポリウレタン又はウレタン化ポリイソシアヌレートフ
ォームの性質に依存するであろうし、そして当業者によって容易に決定されるで
あろう。
の発泡剤混合物と共に、少量(全物理的発泡剤混合物の30重量%まで)使用で
きる。これらの例として、ジアルキルエーテル、シクロアルキレンエーテル及び
ケトン、(過)フッ化エーテル、クロロフルオロカーボン、過フッ化炭化水素、
ヒドロクロロフルオロカーボン、他のヒドロフルオロカーボン並びに他の炭化水
素を含む。
使用出来る。 本発明に類似して、HFC−245faと3ないし7個の炭素原子を含む(シ
クロペンタン、イソブタン及びn−ヘキサンのような)他の炭化水素(好ましく
は直鎖のアルカン)との混合物を、硬質ポリウレタンフォームの発泡剤として使
用出来る。
る。水を化学的共発泡剤として使用する場合、典型的な使用量は、イソシアネー
ト反応性化合物基準で0.2ないし5%、好ましくは0.5ないし3重量%の範
囲である。
て容易に決定されるであろう、しかし典型的には全反応系基準で2ないし25重
量%であろう。
加えて、フォーム形成反応混合物は、硬質ポリウレタン及びウレタン化ポリイソ
シアヌレートフォームの製造の処方に慣用的な一つ又はそれ以上の他の補助剤若
しくは添加剤を通常含む。このような任意の添加剤は、架橋剤、例えばトリエタ
ノールアミンのような低分子量ポリオール、フォーム安定剤又は界面活性剤、例
えばシロキサン−オキシアルキレン共重合体、ウレタン触媒、例えばオクタン酸
第1錫(stannous octoate)若しくはジラウリル酸ジブチル錫
(dibutyltin dilaurate)のような錫化合物又はジメチル
シクロヘキシルアミン若しくはトリエチレンジアミンのような第3アミン、第4
アンモニウム塩又はカリウム塩のようなイソシアヌレート触媒、難燃剤、例えば
trisリン酸クロロプロピルのようなハロゲン化アルキルリン酸塩及びカーボ
ンブラックのような充填剤を含む。
るのに使用されるであろうが、しかし必要に応じて、より低い指数を使用しても
よい。より高い指数、例えば150ないし500又は更に3000まで、イソシ
アヌレート結合を含むフォームを製造するための三量体化(trimerisa
tion)触媒と共に、使用してもよい。これらの高い指数のフォームは、通常
イソシアネート反応性物質としてポリエステルポリオールを使用して製造される
。
合法と共に、既知のワンショット法、プレポリマー又はセミプレポリマー法を使
用してもよく、そして硬質フォームをスラブ、成形品、キャビティー充填物、噴
霧されたフォーム、起泡フォーム又はハードボード、プラスターボード、プラス
チック、紙若しくは金属のような他の物質とラミネートした形態で製造してもよ
い。
ート反応性成分の各々の成分をベースとし、予め混合した組成物として提供する
ことは、多くの適用において好都合である。特に、多くの反応系は、単一ポリイ
ソシアネート反応性成分又は複数成分に加えて、発泡剤及び触媒のような主要な
添加物を含むポリイソシアネート反応性組成物を使用する。
成物を更に提供する。 本発明の種々の側面を例示するが、しかし以下の実施例によって制限されるも
のではない。
エーテルポリオール。 ポリオール2:芳香族アミンを開始剤とした310mgKOH/gのOH値のポ
リエーテルポリオール。 ポリオール3:芳香族アミンを開始剤とした500mgKOH/gのOH値のポ
リエーテルポリオール。 ポリオール4:グリセロールを開始剤とした55mgKOH/gのOH値のポリ
エーテルポリオール。 アルコネート(Arconate)1000:アルコ(Arco)から入手可能
なプロピレンカーボネート。 L6900:ユニオンカーバイド(Union Carbide)から入手可能
なシリコン界面活性剤。 ポリキャット(Polycat)8:エアプロダクツ(Air Product
s)から入手可能なアミン触媒。 デスモラピッド(Desmorapid)PV:バイエル(Bayer)から入
手可能なアミン触媒。 イソペンタン:ハルターマン(Halterman)から入手可能な純度99.
7%のイソペンタン。 HFC−245fa:PCRから入手可能な1,1,1,3,3−ペンタフルオ
ロプロパン。 ルビネート(RUBINATE)M:インペリアル化学工業(Imperial Chemical Industries)から入手可能な重合MDI。 ルビネートは、インペリアル化学工業の商標である。
合器を使用して、下記の表1に記載した成分から実験室規模で製造した。得られ
たフォームについて以下の特性を測定した:コップ型フォームで測定した自由膨
張密度、初期及び経時後の室温又は70℃におけるISO2581規格による熱
伝導率(中心部密度約33kg/m3の試料による)、並びに初期及び5週間の 経時後の室温におけるDIN53421規格による圧縮強度(最も弱い方向のみ
)(中心部密度約33kg/m3の試料による)(10%厚さの応力で表示)。 結果を表1にも示す。
に低いことは明らかである(図1の直線で表示)。算術平均からの偏差は、米国
特許第5562857号に記載された発泡剤混合物(フォームC)より、本発明
による発泡剤混合物(フォームB)のほうが大きい。
熱伝導率を有するイソペンタンをより多く使用するにもかかわらず米国特許第5
562857号に記載されたフォームと競合できる断熱値のフォームが得られる
。更にイソペンタンはHFC−245faより安価であるがゆえに、同一の性能
がより低い経費で得られる。更にフォームの圧縮強度のような他の物理的特性は
、支障となるほどには影響されていない。
Claims (10)
- 【請求項1】 硬質ポリウレタン又はウレタン化ポリイソシアヌレートフォームを調製する方
法であって、水と、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン及びイソペン
タン及び/又はn−ペンタンとを含む物理的発泡剤混合物の存在中で、有機ポリ
イソシアネートを多官能基のイソシアネート反応性成分と反応させる工程を含み
、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンとイソ−及び/又はn−ペンタ
ンとのモル比が1/99ないし50/50の範囲であることを特徴とする、前記
調製方法。 - 【請求項2】 前記1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンとイソ−及び/又はn−ペ
ンタンとのモル比が、10/90ないし40/60の範囲である、請求項1記載
の方法。 - 【請求項3】 前記物理的発泡剤混合物が、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン及
びイソペンタンからなる、請求項1又は2のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項4】 前記多官能基イソシアネート反応性組成物が、ポリエーテルポリオールを含む
、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】 前記多官能基イソシアネート反応性組成物が、10ないし75重量%(全イソ
シアネート反応性成分基準)の芳香族アミンを開始剤としたポリエーテルポリオ
ールを含む、請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 前記芳香族アミンが、トリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン及びポリ
メチレンポリフェニレンポリアミンからなる群から選択される、請求項5記載の
方法。 - 【請求項7】 前記水の量が、全イソシアネート反応性成分基準で0.2ないし5重量%の範
囲である、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】 請求項1ないし7のいずれか1項で定義した方法により得られる、硬質ポリウ
レタン又はウレタン化ポリイソシアヌレートフォーム。 - 【請求項9】 多官能基イソシアネート反応性組成物であって、水と、1ないし50モル%の
1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン及び50ないし99モル%のイソ
ペンタン及び/又はn−ペンタンを含む物理的発泡剤混合物、とを含む前記組成
物。 - 【請求項10】 前記1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパンとイソ−及び/又はn−ペ
ンタンとのモル比が、10/90ないし40/60の範囲である、請求項9記載
の多官能基イソシアネート反応性組成物。
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