JP2003313262A - 硬質ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents
硬質ポリウレタンフォームの製造方法Info
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Abstract
性を改善し、ポリオールプレミックスの貯蔵安定性に優
れ、フォームのセルが細かく均一な硬質ポリウレタンフ
ォームの製造方法を得る。 【解決手段】 活性水素化合物と有機ポリイソシアネー
トとを、発泡剤、ウレタン化触媒、および必要によりそ
の他の添加剤の存在下で反応させて硬質ポリウレタンフ
ォームを製造する方法において、特定構造のポリオール
からなる活性水素化合物を使用し、発泡剤がハイドロフ
ルオロカーボン365mfcからなることを特徴とする
硬質ポリウレタンフォ−ムの製造方法。
Description
フォ−ムの製造方法に関する。更に詳しくは、ハイドロ
フルオロカーボン365mfc(HFC−365mf
c)を発泡剤として用いる硬質ポリウレタンフォ−ムの
製造方法に関するものである。
断熱性、成形性、軽量高強度等の多くの特徴を有するこ
とから、断熱材料、建築材料として幅広く使用されてい
る。現在、発泡剤としてはオゾン層破壊能を有するハイ
ドロクロロフルオロカーボン141b(HCFC−14
1b)が広く使用されている(「シーエムシー刊ポリウ
レタン応用技術」等)が、今後はオゾン層破壊能のない
HFC−365mfcを発泡剤として使用することが望
ましいとされている(特許文献1参照)。しかしなが
ら、HFC−365mfcは、ポリオールへの溶解性が
低く、ポリオールプレミックスの貯蔵安定性が悪かった
り、フォームのセルが不揃いになったり、粗大になって
しまうという問題があった。
65mfcのポリオールへの溶解性を改善し、ポリオー
ルプレミックスの貯蔵安定性に優れ、フォームのセルが
細かく均一な硬質ポリウレタンフォームの製法を得るこ
とを目的としている。
な問題点を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、特定の活
性水素化合物を使用することで、上記の問題点を解決で
きることを見出し、本発明に到達した。
と有機ポリイソシアネート(b)とを、発泡剤(c)、
ウレタン化触媒(d)、および必要によりその他の添加
剤(e)の存在下で反応させて硬質ポリウレタンフォー
ムを製造する方法において、(a)中に、炭素数が2〜
12且つ2〜4価の脂肪族ポリオールに炭素数3以上の
アルキレンオキサイドが付加されてなるポリオール(a
11)、アンモニアに炭素数3以上のアルキレンオキサ
イドが付加されてなるポリオール(a12)、および炭
素数1〜12のモノハイドロカルビルアミンに炭素数3
以上のアルキレンオキサイドが付加されてなるポリオー
ル(a13)から選ばれる1種以上のポリオール(a
1)と、必要によりアルキレン基の炭素数が2〜6且つ
炭素数が2〜12の(ポリ)アルキレンポリアミンにア
ルキレンオキサイドが付加されてなり、該アルキレンオ
キサイド中のエチレンオキサイドの含量が50質量%以
下であるポリオール(a2)を、(a1)と(a2)の
合計が25質量%以上含有し、(c)がハイドロフルオ
ロカーボン365mfc(c1)からなることを特徴と
する硬質ポリウレタンフォ−ムの製造方法;並びに下記
活性水素化合物(a)、ハイドロフルオロカーボン36
5mfc(c1)からなる発泡剤(c)、および必要に
より、ウレタン化触媒(d)とその他の添加剤(e)か
ら選ばれる1種以上からなる硬質ポリウレタンフォーム
製造用活性水素成分である。 (a):炭素数が2〜12且つ2〜4価の脂肪族ポリオ
ールに炭素数3以上のアルキレンオキサイドが付加され
てなるポリオール(a11)、アンモニアに炭素数3以
上のアルキレンオキサイドが付加されてなるポリオール
(a12)、および炭素数1〜12のモノハイドロカル
ビルアミンに炭素数3以上のアルキレンオキサイドが付
加されてなるポリオール(a13)から選ばれる1種以
上のポリオール(a1)と、必要によりアルキレン基の
炭素数が2〜6且つ炭素数が2〜12の(ポリ)アルキ
レンポリアミンにアルキレンオキサイドが付加されてな
り、該アルキレンオキサイド中のエチレンオキサイドの
含量が50質量%以下であるポリオール(a2)を、
(a1)と(a2)の合計が25質量%以上含有する活
性水素化合物
物(a)は、上記(a11)、(a12)、および(a
13)から選ばれる1種以上のポリオール(a1)と、
必要により(a2)を含む。それぞれの化合物は2種以
上を併用してもよい。また、(a1)と(a2)は、
(a)中に合計で25質量%以上含有される必要があ
る。25質量%未満であると、HFC−365mfcの
溶解性が低く、ポリオールプレミックスの貯蔵安定性が
悪かったり、フォームのセルが不揃いになったり、粗大
になってしまうので、好ましくない。(a1)と(a
2)の合計含有量は、好ましくは50質量%以上、さら
に好ましくは70質量%以上である。
は、炭素数が2〜12且つ2〜4価の脂肪族ポリオール
に、炭素数3以上のアルキレンオキサイド(以下AOと
略記)が付加されてなるポリオールである。(a11)
の出発物質の炭素数が13を超えると、(a)の粘度が
高くなりすぎて好ましくない。また5価以上のポリオー
ルを出発物質とした場合や、炭素数2のAO(エチレン
オキサイド、以下EOと略記)が付加されてなるポリオ
ールでは、HFC−365mfcの溶解性が低く、ポリ
オールプレミックスの貯蔵安定性が悪かったり、フォー
ムのセルが不揃いになったり、粗大になってしまうの
で、好ましくない。とくに3〜4価のポリオールを用い
ると、(a12)および/または(a2)を併用しない
場合に、強度の大きなフォームが得られ好ましい。
〜12且つ2〜4価の脂肪族ポリオールとしては、2価
アルコール(脂肪族ジオール、例えば、プロピレングリ
コール、1,3−および1,4−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等のア
ルキレングリコール;および脂環式ジオール(例えば、
シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール
等のシクロアルキレングリコール)、3価アルコール
(脂肪族トリオール、例えば、グリセリン、トリメチロ
ールプロパン、トリメチロールエタン、ヘキサントリオ
ール等のアルカントリオール)、4価アルコール(例え
ばペンタエリスリトール、ソルビタン、ジグリセリン等
のアルカンポリオール、およびそれらもしくはアルカン
トリオールの分子内もしくは分子間脱水物)、等が挙げ
られる。
してもよい)に付加する炭素数3以上のAOとしては、
炭素数3〜8のものが好ましく、プロピレンオキサイド
(以下POと略記)、1,2−、1,3−、1,4−お
よび2,3−ブチレンオキサイド(以下BOと略記)、
スチレンオキサイド、ならびにこれらの2種以上の併用
(ブロック及び/又はランダム付加)等が挙げられる。
これらの中で、好ましくはPOおよび/またはBOであ
り、さらに好ましくはPOである。なお、EOは用いな
いのが好ましいが、HFC−365mfcの溶解性に悪
影響を及ぼさない範囲であれば(例えばAO中20質量
%以下、特に10質量%以下)用いることもできる
〔(a12)、(a13)についても同様〕。AO付加
時に用いる触媒としては、通常用いられるアルカリ触媒
(KOH、NaOH、CsOH等)の他、後述する特開
2000−344881号公報に記載の触媒、特開平1
1−120300号公報に記載の触媒(過塩素酸マグネ
シウム等)を用いてもよい。(a11)の活性水素当量
は、好ましくは60〜250であり、さらに好ましくは
下限が80、上限が220、特に好ましくは下限が10
0、上限が200である。
て、炭素数3以上のAOが付加されてなるポリオールで
あり、同じ構造のポリオールも含まれる。アンモニアを
出発物質として、EOが付加されてなるポリオールで
は、HFC−365mfcの溶解性が低く、ポリオール
プレミックスの貯蔵安定性が悪かったり、フォームのセ
ルが不揃いになったり、粗大になってしまうので、好ま
しくない。付加させる炭素数3以上のAOとしては、
(a11)におけるものと同様のものが挙げられ、好ま
しいものも同様である。(a12)の活性水素当量は、
好ましくは60〜250であり、さらに好ましくは下限
が70、上限が220、特に好ましくは下限が80、上
限が200である。
ドロカルビルアミンに、炭素数3以上のAOが付加され
てなるポリオールである。(a13)の出発物質の炭素
数が13を超えると、(a)の粘度が高くなりすぎて好
ましくない。またEOが付加されてなるポリオールで
は、HFC−365mfcの溶解性が低く、ポリオール
プレミックスの貯蔵安定性が悪かったり、フォームのセ
ルが不揃いになったり、粗大になってしまうので、好ま
しくない。
2のモノハイドロカルビルアミンとしては、モノアルキ
ルアミン(例えば、モノメチルアミン、モノエチルアミ
ン、n−プロピルアミン、i−プロピルアミン、n−ブ
チルアミン、i−ブチルアミンおよびn−オクチルアミ
ン)、モノシクロアルキルアミン(例えば、シクロヘキ
シルアミン)等が挙げられる。これらの中で好ましいも
のはモノアルキルアミンである。付加させる炭素数3以
上のAOとしては、(a11)におけるものと同様のも
のが挙げられ、好ましいものも同様である。(a13)
の活性水素当量は、好ましくは60〜250であり、さ
らに好ましくは下限が70、上限が200、特に好まし
くは下限が80、上限が160である。これらの(a
1)中で、好ましいものは、(a11)、並びに(a1
1)と〔(a12)および/または(a13)〕の併用
である。(a11)と〔(a12)および/または(a
13)〕の質量比は、好ましくは(20〜100):
(0〜80)である。
には、これらの(a1)以外に、必要により、アルキレ
ン基の炭素数が2〜6且つ炭素数が2〜12の(ポリ)
アルキレンポリアミンにAOが付加されてなり、該AO
中のEOの含量が50質量%以下であるポリオール(a
2)が含まれる。(a2)の出発物質の(ポリ)アルキ
レンポリアミンの炭素数が13以上となったり、アルキ
レン基の炭素数が7以上となると、(a2)の粘度が高
くなりすぎて好ましくない。付加されるAO中のEOの
含量が50質量%を超えると、HFC−365mfcの
溶解性が低くなり好ましくない。EOの含量は、好まし
くは48質量%以下である。
の炭素数が2〜6且つ炭素数が2〜12の(ポリ)アル
キレンポリアミンとしては、モノアルキレンジアミン
(例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミンおよ
びヘキサメチレンジアミン)、ジアルキレントリアミン
(例えば、ジエチレントリアミンおよびジプロピレント
リアミン)、複素環式ポリアルキレンポリアミン類(例
えば、ピペラジンおよびN−アミノエチルピペラジ
ン)、並びにこれら以外のポリアルキレンポリアミン
(例えば、トリエチレンテトラアミンおよびテトラエチ
レンペンタアミン)等が挙げられる。これら(ポリ)ア
ルキレンポリアミンに付加するAOとしては、前述の炭
素数3以上のAOとEOが挙げられる。2種以上のAO
を用いる場合の付加形式は、ブロック付加、ランダム付
加のいずれでもよい。AOとして好ましいものは、PO
および/またはBO、並びにこれらとEOの併用であ
り、さらに好ましくはPO、およびPOとEOの併用で
ある。(a2)の活性水素当量は、好ましくは60〜2
50であり、さらに好ましくは下限が65、上限が22
0、特に好ましくは下限が70、上限が200である。
65mfcの溶解性を損なわない範囲で、(a11)、
(a12)、(a13)および(a2)以外の、通常の
硬質ウレタンフォーム用に使用される活性水素化合物
(a3)を併用することができる。
が2〜12且つ2〜4価の脂肪族ポリオールにEOを含
むAOが付加されてなるポリオール(例えばグリセリン
のEO付加物)、5〜10価またはそれ以上の脂肪族ポ
リオールにAOが付加されてなるポリオール(例えばソ
ルビトールのPO付加物、ソルビトールのEO付加物、
ショ糖のPO付加物)、アンモニアにEOを含むAOが
付加されてなるポリオール(例えばアンモニアのEO付
加物、トリエタノールアミンのPO付加物)、(ポリ)
アルキレンポリアミンのAO付加物であって付加される
AO中のEO含量が50質量%を超えるもの〔例えば、
エチレンジアミンのPO/EO=30/70(質量比)
付加物〕、多価フェノールのAO付加物(例えば、ビス
フェノールAのPO付加物)、ポリエステルポリオール
(前記2〜4価の脂肪族アルコールもしくはそのAO低
モル付加物と、炭素数4〜18の脂肪族もしくは芳香族
ポリカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体との縮
合反応物、例えば無水フタル酸とジエチレングリコール
の縮合反応物)、およびノボラック(フェノールとホル
ムアルデヒドの縮合物;例えば米国特許第326564
1号明細書に記載のポリフェノール等)のAO付加物等
が挙げられる。(a3)の活性水素当量は、好ましくは
60〜250である。
る活性水素化合物のうち、(a1)および(a2)は、
特にHFC−365mfcの溶解性が良好であるためプ
レミックスの貯蔵安定性が良く、フォームのセルが細か
く均一となるが、(a3)は、一般的にHFC−365
mfcの溶解性が低く、ポリオールプレミックスの貯蔵
安定性が悪かったり、フォームのセルが不揃いになった
り、粗大になってしまうので、(a)中に多量に(75
質量%を超える量)用いるのは好ましくない。
び(a2)が特にHFC−365mfcの溶解性が良好
であるが、(a2)のみを単独で使用するのは好ましく
ない。(a2)は、イソシアネートとのウレタン化を促
進する触媒となるポリアミン系化合物であるため、
(a)として(a2)を単独で使用すると、異常発熱に
よりフォーム内部が焼けてしまうことがあるからであ
る。したがって、(a11)、(a12)および(a1
3)から選ばれる1種以上のポリオール(a1)を必須
成分として(a)中に含有し、(a2)は必要により用
い、かつ(a2)を用いる場合は必ず(a1)と併用す
る必要がある。
方法は、各種の成形法に適用できる。例えば、スラブ成
形、モールド式成形(パネル成形、合成木材成形、冷凍
・冷蔵庫キャビネット成形、冷凍・冷蔵庫用ドア成形
等)、内外筒間式パイプ断熱材成形、ボード成形、オー
プン式パネル成形、面材式パイプ断熱材成形、スプレー
式パイプ断熱材成形、およびスプレー式断熱層成形が挙
げられる。
注入して、または連続走行コンベア上に原液を吐出し自
由発泡・硬化させてブロック状のフォームを得る成形方
法を;モールド式成形とは、モールド内に原液を射出注
入し発泡・硬化させる成形を;内外筒間式パイプ断熱材
成形とは、内外筒間に原液を注入するパイプ断熱材成形
を;ボード成形とは、連続して供給される面材上にスプ
レーまたはポアリングにより原液を吐出し、上下面のコ
ンベア内で発泡・硬化させる成形を;オープン式パネル
成形とは、縦型モールド中の面材間にオープンで原液を
注入して発泡・硬化させるパネル成形を;面材式パイプ
断熱材成形とは、パイプ内部の囲い中に面材を走らせ、
その上に原液を吐出し、流延発泡・硬化させるパイプ断
熱材成形を;スプレー式パイプ断熱材成形とは、回転す
るパイプ上面に原液を吹付けて発泡・硬化させるパイプ
断熱材成形を;スプレー式断熱層成形とは、壁、屋根、
タンク等に原液を吹付けて発泡・硬化させる断熱層成形
を;それぞれ意味する。上記面材とは、硬質ポリウレタ
ンフォームと一体成形されるものであり、例えば、クラ
フト紙、ポリエチレンコーティングされたクラフト紙、
ポリエチレンシート、鋼板(亜鉛鋼板等)が挙げられ
る。
モールド式成形、または内外筒間式パイプ断熱材成形す
る場合、(a11)を用いるのが好ましい。とくに(a
11)が炭素数3以上の1,2−AO付加物であって、
末端1級OH化率が40%以上、好ましくは60%以
上、さらに好ましくは70%以上であると、硬化性が向
上し、生産性が良好となる。
は、予め試料をエステル化の前処理した後に 1H−NM
R法により算出する値である。すなわち、 1H−NMR
により、1級水酸基の結合したメチレン基の含有部と2
級水酸基の結合したメチン基の含有部との合計部に対す
る、1級水酸基の結合したメチレン基の含有部の比率を
求め、これを末端水酸基の末端1級OH化率とするもの
である。
−NMR用試料管に秤量し、約0.5mlの重水素化溶
媒を加え溶解させる。その後、約0.1mlの無水トリ
フルオロ酢酸を添加し25℃で約5分間放置してポリエ
ーテルポリオールをトリフルオロ酢酸エステルとして、
分析用試料とする。ここで重水素化溶媒とは、重水素化
クロロホルム、重水素化トルエン、重水素化ジメチルス
ルホキシド、重水素化ジメチルホルムアミド等であり、
試料を溶解させることのできる溶媒を適宜選択する。
測定を行う。 <末端水酸基の末端1級OH化率の計算方法>1級水酸
基の結合したメチレン基由来の信号は4.3ppm付近
に観測され、2級水酸基の結合したメチン基由来の信号
は5.2ppm付近に観測されるから、末端水酸基の1
級OH化率を次の計算式により算出する。 {末端水酸基の1級OH化率(%)}=[p/(p+2
×q)]×100 p:4.3ppm付近の1級水酸基の結合したメチレン
基由来の信号の積分値 q:5.2ppm付近の2級水酸基の結合したメチン基
由来の信号の積分値
11)は、例えば、前述の炭素数が2〜12且つ2〜4
価の脂肪族ポリオールに、特定の触媒の触媒の存在下
で、炭素数3以上の1,2−AOを付加させて得ること
ができる。
344881号公報に記載のものが挙げられる。具体的
には、フッ素原子、(置換)フェニル基および/または
3級アルキル基が結合したホウ素もしくはアルミニウム
化合物であり、トリフェニルボラン、ジフェニル−t−
ブチルボラン、トリ(t−ブチル)ボラン、トリフェニ
ルアルミニウム、ジフェニル−t−ブチルアルミニウ
ム、トリ(t−ブチル)アルミニウム、トリス(ペンタ
フルオロフェニル)ボラン、ビス(ペンタフルオロフェ
ニル)−t−ブチルボラン、トリス(ペンタフルオロフ
ェニル)アルミニウム、ビス(ペンタフルオロフェニ
ル)−t−ブチルアルミニウムなどが挙げられる。これ
らの中で好ましいものは、トリフェニルボラン、トリフ
ェニルアルミニウム、トリス(ペンタフルオロフェニ
ル)ボランおよびトリス(ペンタフルオロフェニル)ア
ルミニウムであり、さらに好ましいのはトリス(ペンタ
フルオロフェニル)ボランおよびトリス(ペンタフルオ
ロフェニル)アルミニウムである。
の方法と同様でよく、例えば、生成する開環重合体に対
して、通常0.0001〜10質量%、好ましくは0.
001〜1質量%の上記触媒を用い、通常0〜250
℃、好ましくは20〜180℃で反応させる。
造方法として、アルカリ触媒存在下にPO等の1,2−
AOを反応させる方法で得られるポリエーテルポリオー
ルの末端OH基の1級OH化率は極めて低く(例えば、
水酸化カリウムを用いた場合は通常5%以下)、ほとん
どの末端OH基は2級OH基である。このため、このポ
リオールはイソシアネートとの反応性が小さく、イソシ
アネート基との反応性を向上するために、さらにEOを
付加させる方法が知られている。ところが、EOを付加
させるとHFC−365mfcの溶解性が低下するの
で、炭素数3以上の1,2−AO付加物であって、末端
1級OH化率が高いものを用いるのが好ましい。
パネル成形、面材式パイプ断熱材成形、スプレー式パイ
プ断熱材成形、またはスプレー式断熱層成形する場合、
特に(a2)を含む(a)を用いると、生産性が良好と
なる。(a2)はポリイソシアネートとの反応が速いた
め、オープンとなっている部分からの発泡液の漏れ防
止、壁面等からの垂れ防止等に効果がある。
形、スプレー式パイプ断熱材成形、またはスプレー式断
熱層成形する場合、(a)が(a11)と(a2)を含
むのが好ましい。さらに(a11)が炭素数3以上の
1,2−AO付加物であって、末端1級OH化率が40
%以上、好ましくは60%以上、さらに好ましくは70
%以上であると、発泡液の壁面等からの垂れ防止、発泡
層の壁面等からの剥がれ防止に非常に効果がある。
〜250である。スラブ成形においては、(a)の活性
水素当量は、さらに好ましくは下限が100、上限が2
20、特に好ましくは下限が120、上限が200であ
る。モールド式成形、および内外筒間式パイプ断熱材成
形においては、(a)の活性水素当量は、さらに好まし
くは下限が80、上限が200、特に好ましくは下限が
100、上限が180である。ボード成形、オープン式
パネル成形、面材式パイプ断熱材成形、スプレー式パイ
プ断熱材成形、およびスプレー式断熱層成形において
は、(a)の活性水素当量は、さらに好ましくは下限が
65、上限が200、特に好ましくは下限が70、上限
が150である。
(a1)[(a11)+(a12)+(a13)]:
(a2):(a3)が、好ましくは(10〜100):
(0〜90):(0〜50)、さらに好ましくは(15
〜100):(0〜85):(0〜30)である。(a
1)と(a2)の質量比は、好ましくは(15〜10
0):(0〜85)、さらに好ましくは(20〜10
0):(0〜80)である。スラブ成形、モールド式成
形、および内外筒間式パイプ断熱材成形の場合、(a
1):(a2):(a3)は、とくに好ましくは、(5
0〜100):(0〜50):(0〜30)、最も好ま
しくは(75〜100):(0〜25):(0〜25)
である。これらの成形法において、末端1級OH化率が
40%以上の1,2−AO付加物である(a11)を用
いる場合、(a)中の(a11)の含有量は、好ましく
は40質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上で
あり、(a1)中の(a11)の含有量は、好ましくは
40質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上であ
る。
式パイプ断熱材成形、スプレー式パイプ断熱材成形、お
よびスプレー式断熱層成形の場合、(a1):(a
2):(a3)は、とくに好ましくは、(15〜9
0):(10〜85):(0〜30)、最も好ましくは
(20〜60):(40〜80):(0〜25)であ
る。また、(a1)と(a2)の質量比は、好ましくは
(15〜90):(10〜85)、さらに好ましくは
(20〜60):(40〜80)である。面材式パイプ
断熱材成形、スプレー式パイプ断熱材成形、およびスプ
レー式断熱層成形で、末端1級OH化率が40%以上の
1,2−AO付加物である(a11)と、(a2)を併
用する場合、(a)中の(a11)と(a2)の合計含
有量は、好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは
80質量%以上である。また、(a11)と(a2)の
質量比は、好ましくは(5〜70):(30〜95)、
さらに好ましくは(10〜50):(50〜90)であ
る。
ト(b)としては、従来からポリウレタンフォームに使
用されているものが使用できる。このようなイソシアネ
ートとしては、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリ
イソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、芳香脂肪
族ポリイソシアネート、これらの変性物(例えば、ウレ
タン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア
基、ビューレット基、イソシヌアレート基、またはオキ
サゾリドン基含有変成物など)およびこれらの2種以上
の混合物が挙げられる。
数(NCO基中の炭素を除く;以下のイソシアネートも
同様)6〜16の芳香族ジイソシアネート、炭素数6〜
20の芳香族トリイソシアネートおよびこれらのイソシ
アネートの粗製物などが挙げられる。具体例としては、
1,3−および1,4−フェニレンジイソシアネート、
2,4−および2,6−トリレンジイソシアネート(T
DI)、粗製TDI、2,4’−および4,4’−ジフ
ェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメチレ
ンポリフェニルイソシアネート(粗製MDI)、ナフチ
レン−1,5−ジイソシアネート、トリフェニルメタン
−4,4’,4’’−トリイソシアネートなどが挙げら
れる。脂肪族ポリイソシアネートとしては、炭素数6〜
10の脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。具体
例としては、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネー
ト、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシア
ネート、リジンジイソシアネートなどが挙げられる。
数6〜16の脂環式ジイソシアネートなどが挙げられ
る。具体例としては、イソホロンジイソシアネート、
4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、
1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、ノルボルナ
ンジイソシアネートなどが挙げられる。芳香脂肪族ポリ
イソシアネートとしては、炭素数8〜12の芳香脂肪族
ジイソシアネートなどが挙げられる。具体例としては、
キシリレンジイソシアネート、α,α,α’,α’−テ
トラメチルキシリレンジイソシアネートなどが挙げられ
る。変性ポリイソシアネートの具体例としては、ウレタ
ン変性MDI、カルボジイミド変性MDI、ショ糖変性
TDI、ひまし油変性MDIなどが挙げられる。これら
のうちで好ましいものは、TDI、MDI、粗製TD
I、粗製MDI、ショ糖変性TDI、ウレタン変性MD
I、カルボジイミド変性MDIから選ばれた一種以上の
有機ポリイソシアネートであるである。
ソシアネート指数[(NCO基/活性水素原子含有基)
の当量比×100]は、好ましくは60〜500、さら
に好ましくは80〜350、とくに好ましくは90〜3
00である。
FC−365mfc(c1)を用いる。(c1)は、オ
ゾン層破壊能がない、沸点が40℃である、熱伝導度が
小さいことから硬質ポリウレタンフォーム製造用の発泡
剤として最適である。またその他のオゾン層破壊能がな
い発泡剤(c2)も、プレミックスが分離したり、フォ
ームの熱伝導率が大きくなったり、フォームのセルが粗
大になったりしない範囲で併用することができる。(c
2)としては、例えば、その他のHFC類(例えばHF
C−134a、HFC−152a、HFC−356mf
f、HFC−236ea、HFC−245caおよびH
FC−245fa)、低沸点炭化水素(沸点が−5〜5
0℃の炭化水素、例えば、ブタン、n−ペンタン、i−
ペンタンおよびシクロペンタン)、液化炭酸ガス、水等
が挙げられる。(c2)として好ましいものは、HFC
−245fa、n−ペンタン、シクロペンタンおよび水
である。水は少量で発泡効果が高いためさらに好まし
い。
当たり、好ましくは10〜200質量部、さらに好まし
くは15〜150質量部、とくに好ましくは20〜10
0質量部である。その他必要により併用される他の発泡
剤(c2)の使用量は、プレミックスが分離したり、フ
ォームの熱伝導率が大きくなったり、フォームのセルが
粗大にならなったりしないように調整する。水の使用量
は、(a)100質量部あたり、好ましくは5質量部以
下、さらに好ましくは0.2〜3質量部である。その他
のHFC類の使用量は、(a)100質量部あたり、好
ましくは100質量部以下、さらに好ましくは50質量
部以下、とくに好ましくは1〜30質量部である。低沸
点炭化水素の使用量は、(a)100質量部あたり、好
ましくは40質量部以下、さらに好ましくは1〜30質
量部である。液化炭酸ガスの使用量は、(a)100質
量部あたり、好ましくは30質量部以下、さらに好まし
くは20質量部以下である。(c)中の(c1)の含量
は、好ましくは30〜100質量%、さらに好ましくは
50〜100質量%、とくに好ましくは60〜99.5
質量%である。
(d)は、ポリウレタン反応に通常使用される触媒、例
えばアミン系触媒〔トリエチレンジアミン、N−エチル
モルホリン、ジエチルエタノールアミン、N、N、
N’、N’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、1
−イソブチル−2−メチルイミダゾール、1,8−ジア
ザビシクロ−[5,4,0]−ウンデセン−7、ビス
(ジメチルアミノエチル)エーテル(カルボン酸塩)な
ど〕および/または金属触媒(オクチル酸第一スズ、ジ
ラウリル酸ジブチル第二スズ、オクチル酸鉛など)を使
用することができる。触媒の使用量は(a)100質量
部当たり、好ましくは0.001〜6質量部である。
常用いられる添加剤(e)を用いることができる。
(e)としては、整泡剤(ジメチルシロキサン系整泡
剤、ポリエーテル変性ジメチルシロキサン系整泡剤等の
シリコーン整泡剤など);酸化防止剤(ヒンダードフェ
ノール系、ヒンダードアミン系など)や紫外線吸収剤
(トリアゾール系、ベンゾフェノン系など)のような老
化防止剤;無機塩(炭酸カルシウム、硫酸バリウムな
ど)、無機繊維(ガラス繊維、炭素繊維など)、ウィス
カー(チタン酸カリウムウィスカーなど)のような充填
材;難燃剤〔リン酸エステル類、ハロゲン化リン酸エス
テル類(例えばクロロアルキルフォスフェート)な
ど〕;可塑剤(フタル酸エステル類など);接着剤(変
性ポリカプロラクトンポリオールなど);着色剤(染
料、顔料);抗菌剤;抗カビ剤;重合禁止剤;ラジカル
重合開始剤(アゾ化合物、過酸化物など);連鎖移動剤
(アルキルメルカプタン類など)等が挙げられる。特に
難燃剤としてハロゲン化リン酸エステル類の併用はさら
に難燃効果を高めることができるため好ましい。
剤の使用量に関しては、整泡剤は、好ましくは10質量
部以下、さらに好ましくは0.2〜5質量部である。老
化防止剤は、好ましくは1質量部以下、さらに好ましく
は0.01〜0.5質量部である。充填剤は、好ましく
は50質量部以下、さらに好ましくは30質量部以下で
ある。難燃剤は、好ましくは150質量部以下、さらに
好ましくは100質量部以下、とくに好ましくは1〜3
0質量部である。可塑剤は、好ましくは10質量部以
下、さらに好ましくは5質量部以下である。これら以外
の上記添加剤は、好ましくは1質量部以下である。
の製造法の一例を示せば、下記の通りである。まず、
(a)、(c)、(d)、および必要により(e)を所
定量混合する(原料液温:10〜40℃)。次いで、ポ
リウレタン低圧(例えば0.05〜5MPa)もしくは
高圧(例えば5〜25MPa)注入発泡機または撹拌機
を使用して、この混合物(活性水素成分)と有機ポリイ
ソシアネート(b)とを急速混合する。(c)、(d)
および(e)の少なくとも一部は、あらかじめ(b)に
配合してもよい。得られた混合液(発泡原液)をボック
ス内に注入して、自由発泡・硬化させてブロック状の硬
質ポリウレタンスラブフォームを得ることができる。ま
た、連続走行コンベア上に原液を吐出し自由発泡・硬化
させてブロック状のフォームを得るスラブ成形、前記の
モールド式成形、内外筒間式パイプ断熱材成形、ボード
成形、オープン式パネル成形、面材式パイプ断熱材成
形、スプレー式パイプ断熱材成形、およびスプレー式断
熱層成形等でも硬質ポリウレタンフォームを得ることが
できる。モールドを用いる場合、モールド温度は15〜
60℃が好ましく、充填率は100〜300%が好まし
い。脱型時間は2〜20分が好ましい。また、得られる
硬質ポリウレタンフォームの全密度およびコア密度は、
10〜500kg/m3 が好ましい。
ンフォームの用途はとくに限定されず、通常硬質ポリウ
レタンフォームが使用される用途に広く用いられるが、
発泡剤にHFC−365mfcを使用しているため、オ
ゾン層を破壊することなく、プレミックスの貯蔵安定性
が良好であり、フォームのセルが細かく均一であること
から、とくに建材や冷凍・冷蔵庫用の断熱材として好適
に利用できる。
が、本発明はこれに限定されるものではない。以下にお
いて「部」は質量基準である。
質ポリウレタンフォーム製造用活性水素成分(ポリオー
ルプレミックス)の作成、その貯蔵安定性の評価〕表1
〜8に示した配合処方に従って、(a)、(c)、
(d)および(e)を配合し、混合物をガラスビンに入
れ、プラスチック製の蓋にて密栓して、25℃にて24
時間放置し混合物の外観を評価した。性能試験の結果を
表1〜8のに示す <プレミックス作成24時間後の外観評価基準> ○透明、△カスミ、×分離
リウレタンフォームのスラブ成形試験評価) (b)以外を所定量配合したポリオールプレミックスを
高圧発泡機のポリオール成分用タンクに、(b)をイソ
シアネートタンクに仕込み、それぞれ25℃に温度調節
し、15MPaで衝突混合して、25℃に温度調節した
上部が解放された箱(アルミ製、縦×横×高さ=600
mm×600mm×300mm)に注入した後、20分
後に脱型し、硬質スラブフォームを得た。性能試験の結
果を表1および2に示す。
質ポリウレタンフォームのモールド式パネル成形試験評
価) (b)以外を所定量配合したポリオールプレミックスを
高圧発泡機のポリオール成分用タンクに、(b)をイソ
シアネートタンクに仕込み、それぞれ25℃に温度調節
し、15MPaで衝突混合して、40℃に温度調節した
モールド(アルミ製、縦×横×高さ=3000mm×1
000mm×100mm、上下型に厚み0.1mmの亜
鉛鋼板を面材としてセット)に注入した後、20分後に
脱型し、硬質ポリウレタンパネルフォームを得た。性能
試験の結果を表3および4に示す。
(硬質ポリウレタンフォームのボード成形試験評価) (b)以外を所定量配合したポリオールプレミックスを
高圧発泡機のポリオール成分用タンクに、(b)をイソ
シアネートタンクに仕込み、それぞれ25℃に温度調節
し、6MPaでスプレー衝突混合して、50℃に温度調
節した連続供給される2枚の面材のクラフト紙に吹き付
けた。直ちに2枚のクラフト紙は50℃に温調されたダ
ブルコンベア(間隔50mm)内に導かれ、その中で発
泡・硬化させた。原液吹き付けから5分後に、成形品は
ダブルコンベアから排出され、直ちにカット(3000
mm×1000mm×50mm)して、硬質ポリウレタ
ンボードフォームを得た。性能試験の結果を表5および
6に示す。
(硬質ポリウレタンフォームのスプレー式断熱層成形試
験評価) (b)以外を所定量配合したポリオールプレミックスを
高圧発泡機のポリオール成分用タンクに、(b)をイソ
シアネートタンクに仕込み、それぞれ25℃に温度調節
し、6MPaでスプレー衝突混合して、25℃に温度調
節した石綿スレート板(900×900×6mm)に吹
き付けし、硬質ポリウレタンフォームを得た。なおフォ
ームの厚みが約25mmになるように1層吹き付けし
た。性能試験の結果を表7および8に示す。
活性水素当量=140、末端1級OH化率=5%以下。
プロピレングリコール76g(1モル)に水酸化カリウ
ムを触媒としてPO204g(3.52モル)を付加さ
せたのち、常法により触媒を除去した。 (a11−2):グリセリンのPO付加物、活性水素当
量=140、末端1級OH化率=5%以下。グリセリン
92g(1モル)に水酸化カリウムを触媒としてPO3
28g(5.66モル)を付加させたのち、常法により
触媒を除去した。 (a11−3):トリメチロールプロパンのPO付加
物、活性水素当量=120、末端1級OH化率=5%以
下。トリメチロールプロパン134g(1モル)に水酸
化カリウムを触媒としてPO226g(3.90モル)
を付加させたのち、常法により触媒を除去した。
PO付加物、活性水素当量=140、末端1級OH化率
=5%以下。ペンタエリスリトール136g(1モル)
に水酸化カリウムを触媒としてPO424g(7.31
モル)を付加させたのち、常法により触媒を除去した。 (a11−5):グリセリンのPO付加物、活性水素当
量=140、末端1級OH化率=80%。特開2000
−344881号公報記載の方法でグリセリン92g
(1モル)にトリスペンタフルオロフェニルボランを触
媒としてPO328g(5.66モル)を付加させたの
ち、触媒を除去した。 (a11−6):ペンタエリスリトールのPO付加物、
活性水素当量=140、末端1級OH化率=80%。特
開2000−344881号公報記載の方法でペンタエ
リスリトール136g(1モル)にトリスペンタフルオ
ロフェニルボランを触媒としてPO424g(7.31
モル)を付加させたのち、触媒を除去した。
物、活性水素当量=110、末端1級OH化率=5%以
下。アンモニア17g(1モル)に無触媒でPO174
g(3モル)付加させ、さらに水酸化カリウムを触媒と
してPO139g(2.40モル)を付加させたのち、
常法により触媒を除去した。 (a12−2):トリイソプロパノールアミンのPO付
加物、活性水素当量=140、末端1級OH化率=5%
以下。トリイソプロパンールアミン(アンモニアのPO
付加物)191g(1モル)に水酸化カリウムを触媒と
してPO229g(3.95モル)を付加させたのち、
常法により触媒を除去した。
物、活性水素当量=140、末端1級OH化率=5%以
下。エチルアミン45g(1モル)に無触媒でPO11
6g(2モル)付加させ、さらに水酸化カリウムを触媒
としてPO119g(2.05モル)を付加させたの
ち、常法により触媒を除去した。 (a13−2):n−ブチルアミンのPO付加物、活性
水素当量=110、末端1級OH化率=5%以下。n−
ブチルアミン73g(1モル)に無触媒でPO116g
(2モル)付加させ、さらに水酸化カリウムを触媒とし
てPO31g(0.53モル)を付加させたのち、常法
により触媒を除去した。
加物、活性水素当量=73、末端1級OH化率=5%以
下。エチレンジアミン60g(1モル)に無触媒でPO
232g(4モル)付加させた。 (a2−2):エチレンジアミンのPO−EO付加物、
活性水素当量=125、末端1級OH化率=50%、付
加されるAO中のEO47質量%。エチレンジアミン6
0g(1モル)に無触媒でPO232g(4モル)付加
させ、さらに無触媒でEO208g(4.73モル)を
付加させた。 (a2−3):ジエチレントリアミンのPO−EO付加
物、活性水素当量=150、末端1級OH化率=50
%、付加されるAO中のEO37質量%。ジエチレント
リアミン103g(1モル)に無触媒でPO406g
(7モル)付加させ、さらに無触媒でEO241g
(5.48モル)を付加させた。 (a2−4):N−アミノエチルピペラジンのPO付加
物、活性水素当量=120、末端1級OH化率=5%以
下。N−アミンエチルピペラジン129g(1モル)に
無触媒でPO231g(3.98モル)を付加させた。
O付加物、活性水素当量=140、末端1級OH化率=
95%以上。プロピレングリコール76g(1モル)に
水酸化カリウムを触媒としてPO204g(4.64モ
ル)を付加させたのち、常法により触媒を除去した。 (a3−2):グリセリンのPO−EO付加物、活性水
素当量=140、末端1級OH化率=35%、付加され
るAO中のEO24質量%。グリセリン92g(1モ
ル)に水酸化カリウムを触媒としてPO250g(4.
31モル)を付加させ、さらにEO78g(1.77モ
ル)を付加させたのち、常法により触媒を除去した。 (a3−3):トリメチロールプロパンのEO付加物、
活性水素当量=120、末端1級OH化率=95%以
上。トリメチロールプロパン134g(1モル)に水酸
化カリウムを触媒としてEO226g(5.14モル)
を付加させたのち、常法により触媒を除去した。 (a3−4):ペンタエリスリトールのPO−EO付加
物、活性水素当量=140、末端1級OH化率=30
%、付加されるAO中のEO29質量%。ペンタエリス
リトール136g(1モル)に水酸化カリウムを触媒と
してPO300g(5.17モル)を付加させ、さらに
EO124g(2.82モル)を付加させたのち、常法
により触媒を除去した。 (a3−5):ショ糖のPO付加物、活性水素当量=1
40、末端1級OH化率=5%以下。ショ糖342g
(1モル)にトリメチルアミンを触媒としてPO778
g(13.4モル)を付加させた。
物、活性水素当量=140、末端1級OH化率=5%以
下。ソルビトール182g(1モル)に水酸化カリウム
を触媒としてPO658g(11.3モル)を付加させ
たのち、常法により触媒を除去した。 (a3−7):アンモニアのEO付加物、活性水素当量
=110、末端1級OH化率=95%以上。アンモニア
17g(1モル)に無触媒でEO132g(3モル)付
加させ、さらに水酸化カリウムを触媒としてEO181
g(4.11モル)を付加させたのち、常法により触媒
を除去した。 (a3−8):トリエタノールアミンのPO付加物、活
性水素当量=140、末端1級OH化率=5%以下。ト
リエタノールアミン(アンモニアのEO付加物)149
g(1モル)に水酸化カリウムを触媒としてPO271
g(4.67モル)を付加させたのち、常法により触媒
を除去した。 (a3−9):エチルアミンのEO付加物、活性水素当
量=140、末端1級OH化率=95%以上。エチルア
ミン45g(1モル)に無触媒でEO88g(2モル)
付加させ、水酸化カリウムを触媒としてEO147g
(3.34モル)を付加させたのち、常法により触媒を
除去した。
−PO付加物、活性水素当量=110、末端1級OH化
率=45%、付加されるAO中のEO60質量%。n−
ブチルアミン73g(1モル)に無触媒でEO88g
(2モル)付加させ、さらに水酸化カリウムを触媒とし
てPO59g(1.02モル)を付加させたのち、常法
により触媒を除去した。 (a3−11):エチレンジアミンのEO付加物、活性
水素当量=73、末端1級OH化率=95%以上。エチ
レンジアミン60g(1モル)に無触媒でEO232g
(5.27モル)を付加させた。 (a3−12):エチレンジアミンのPO−EO付加
物、活性水素当量=125、末端1級OH化価率=55
%、付加されるAO中のEO60質量%。エチレンジア
ミン60g(1モル)に無触媒でPO174g(3モ
ル)付加させ、さらに無触媒でEO266g(6.05
モル)を付加させた。 (a3−13):ジエチレントリアミンのPO−EO付
加物、活性水素当量=150、末端1級OH化率=50
%、付加されるAO中のEO54質量%。ジエチレント
リアミン103g(1モル)に無触媒でPO300g
(5.17モル)付加させたのち、さらに無触媒でEO
347g(7.89モル)を付加させた。
ジンのEO付加物、活性水素当量=120、末端1級O
H化率=95%以上。N−アミンエチルピペラジン12
9g(1モル)に無触媒でEO231g(5.25モ
ル)を付加させた。 (a3−15):トリレンジアミンのPO付加物、活性
水素当量=140、末端1級OH化率=5%以下。トリ
レンジアミン122g(1モル)に無触媒でPO232
g(4.00モル)付加させ、さらに水酸化カリウムを
触媒としてPO206g(3.55モル)を付加させた
のち、常法により触媒を除去した。 (a3−16):ビスフェノールAのPO付加物、活性
水素当量=201、末端1級OH化率=5%以下。ビス
フェノールA228g(1モル)に水酸化カリウムを触
媒としてPO174g(3.00モル)を付加させたの
ち、常法により触媒を除去した。 (a3−17):無水フタル酸とジエチレングリコール
の縮合物、活性水素当量=160、末端1級OH化率=
95%以上。無水フタル酸148g(1モル)とジエチ
レングリコール222g(2.09モル)を脱水縮合さ
せた。
MR−100」(粗製MDI、NCO%=31%) (b−2):日本ポリウレタン(株)製「ミリオネート
MR−200」(粗製MDI、NCO%=31%)
1B」 (d−2):活剤ケミカル(株)製「ミニコL−102
0」(トリエチレンジアミンの33質量%ジプロピレン
グリコール溶液) (d−3):サンアプロ(株)製アミン系触媒「U−c
at 2160」 (d−4):オクチル酸鉛
製「SF−2936F」(ジメチルシロキサン系整泡
剤) (e−2):東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)
製「SH−193」(ジメチルシロキサン系整泡剤) (e−3):トリスクロロプロピルフォスフェート
べて、(a1)および必要により(a2)を(a)の2
5質量%以上用いたものは、HFC−365mfcの溶
解性が良好なことがわかる。一般にオキシエチレン単位
があるとHFC−365mfcの溶解性が悪くなる。こ
のことはトリエタノールアミンのPO付加物についても
同様である。しかし(ポリ)アルキレンポリアミンにつ
いては特異的に、付加するAO中のEOの含量が50質
量%以下であれば、オキシエチレン単位を有してもHF
C−365mfcの溶解性が悪くならない。
タンフォームは、オゾン層破壊能のないHFC−365
mfcを発泡剤として使用し、さらにHFC−365m
fcのポリオールへの溶解性が良好なため、ポリオール
プレミックスの貯蔵安定性に優れ、フォームのセルが細
かく均一な硬質ポリウレタンフォームが得られる。この
ため、建材や電気冷凍・冷蔵庫の断熱材として広く利用
できる。
Claims (7)
- 【請求項1】 活性水素化合物(a)と有機ポリイソシ
アネート(b)とを、発泡剤(c)、ウレタン化触媒
(d)、および必要によりその他の添加剤(e)の存在
下で反応させて硬質ポリウレタンフォームを製造する方
法において、(a)中に、炭素数が2〜12且つ2〜4
価の脂肪族ポリオールに炭素数3以上のアルキレンオキ
サイドが付加されてなるポリオール(a11)、アンモ
ニアに炭素数3以上のアルキレンオキサイドが付加され
てなるポリオール(a12)、および炭素数1〜12の
モノハイドロカルビルアミンに炭素数3以上のアルキレ
ンオキサイドが付加されてなるポリオール(a13)か
ら選ばれる1種以上のポリオール(a1)と、必要によ
りアルキレン基の炭素数が2〜6且つ炭素数が2〜12
の(ポリ)アルキレンポリアミンにアルキレンオキサイ
ドが付加されてなり、該アルキレンオキサイド中のエチ
レンオキサイドの含量が50質量%以下であるポリオー
ル(a2)を、(a1)と(a2)の合計が25質量%
以上含有し、(c)がハイドロフルオロカーボン365
mfc(c1)からなることを特徴とする硬質ポリウレ
タンフォ−ムの製造方法。 - 【請求項2】 (a)が(a11)を含み、(a11)
が1,2−アルキレンオキサイドが付加されてなる末端
1級OH化率が40%以上のポリオールであり、スラブ
成形、モールド式成形、および内外筒間式パイプ断熱材
成形から選ばれる成形法を用いる請求項1記載の製造方
法。 - 【請求項3】 (a)が(a2)を含み、ボード成形、
オープン式パネル成形、面材式パイプ断熱材成形、スプ
レー式パイプ断熱材成形、およびスプレー式断熱層成形
から選ばれる成形法を用いる請求項1記載の製造方法。 - 【請求項4】 (a)が(a11)を含み、(a11)
が1,2−アルキレンオキサイドが付加されてなる末端
1級OH化率が40%以上のポリオールであり、面材式
パイプ断熱材成形、スプレー式パイプ断熱材成形、およ
びスプレー式断熱層成形から選ばれる成形法を用いる請
求項3記載の製造方法。 - 【請求項5】 (c1)の使用量が、(a)100質量
部に対して10〜200質量部である請求項1〜4のい
ずれか記載の製造方法。 - 【請求項6】 (a)の活性水素当量が60〜250で
ある請求項1〜5のいずれか記載の製造方法。 - 【請求項7】 下記活性水素化合物(a)、ハイドロフ
ルオロカーボン365mfc(c1)からなる発泡剤
(c)、および必要により、ウレタン化触媒(d)とそ
の他の添加剤(e)から選ばれる1種以上からなる硬質
ポリウレタンフォーム製造用活性水素成分。 (a):炭素数が2〜12且つ2〜4価の脂肪族ポリオ
ールに炭素数3以上のアルキレンオキサイドが付加され
てなるポリオール(a11)、アンモニアに炭素数3以
上のアルキレンオキサイドが付加されてなるポリオール
(a12)、および炭素数1〜12のモノハイドロカル
ビルアミンに炭素数3以上のアルキレンオキサイドが付
加されてなるポリオール(a13)から選ばれる1種以
上のポリオール(a1)と、必要によりアルキレン基の
炭素数が2〜6且つ炭素数が2〜12の(ポリ)アルキ
レンポリアミンにアルキレンオキサイドが付加されてな
り、該アルキレンオキサイド中のエチレンオキサイドの
含量が50質量%以下であるポリオール(a2)を、
(a1)と(a2)の合計が25質量%以上含有する活
性水素化合物
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