JP2007186656A

JP2007186656A - ポリウレタンフォーム形成用組成物及びポリウレタンフォーム層の形成方法

Info

Publication number: JP2007186656A
Application number: JP2006007775A
Authority: JP
Inventors: Hyoe Hatakeyama; 兵衛畠山
Original assignee: Kanai Educational Institution
Current assignee: Kanai Educational Institution
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】ポリウレタンフォーム形成用組成物において、発泡速度を容易にコントロールし得る組成物を提供するとともに、固体表面に対するポリウレタンフォーム層の形成方法を提供する。
【解決手段】リグニンスルホン酸ナトリウム塩（ＬＳＮａ）とリグニンスルホン酸部分ナトリウム塩（ＬＳＰＮａ）と水を含み、該ＬＳＮａと該ＬＳＰＮａとの重量比［ＬＳＮａ］／［ＬＳＰＮａ］が１／９〜９／１の範囲にある液体ポリオールからなるＡ剤と、ポリイソシアネートからなるＢ剤とを混合する。その後、該混合物を固体表面に吹付して該固体表面上にポリウレタンフォーム層を形成する。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリウレタンフォーム形成用組成物及び固体表面に対するポリウレタンフォーム層の形成方法に関する。

これまでに、本発明者らは、糖蜜等の糖化合物や、ソルボリシスリグニン、クラフトリグニン、リグニンスルホン酸塩等のリグニン物質を原料とする生分解性ポリウレタンが優れた物性を有すること等を見いだしてきた。
一方、断熱材の分野においては、ポリウレタンフォームが広く利用されている。このようなポリウレタンフォームを形成する場合、その発泡速度を自在にコントロールすることが望まれている。
本発明者らは、ポリウレタンフォームを形成する際に、その発泡速度を容易にコントロールし得る組成物を開発すべく鋭意研究を行った結果、リグニンスルホン酸Ｎａ塩とリグニンスルホン酸部分Ｎａ塩の両者を含む液体ポリオールが、発泡性に優れるとともにそれらの比率を調節することにより、発泡速度を効果的にコントロールし得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、ポリウレタンフォーム形成用組成物において、発泡速度を容易にコントロールし得る組成物を提供するとともに、固体表面に対するポリウレタンフォーム層の形成方法を提供することをその課題とする。

本発明によれば、以下の組成物と方法が提供される。

（１）リグニンスルホン酸ナトリウム塩（ＬＳＮａ）とリグニンスルホン酸部分ナトリウム塩（ＬＳＰＮａ）と水を含み、該ＬＳＮａと該ＬＳＰＮａとの重量比［ＬＳＮａ］／［ＬＳＰＮａ］が１／９〜９／１の範囲にある液体ポリオールからなるＡ剤と、ポリイソシアネートからなるＢ剤からなるポリウレタンフォーム形成用組成物。
（２）リグニンスルホン酸ナトリウム塩（ＬＳＮａ）とリグニンスルホン酸部分ナトリウム塩（ＬＳＰＮａ）と水を含み、該ＬＳＮａと該ＬＳＰＮａとの重量比［ＬＳＮａ］／［ＬＳＰＮａ］が１／９〜９／１の範囲にある液体ポリオールからなるＡ剤と、ポリイソシアネートからなるＢ剤とを混合した後、該混合物を固体表面に吹付して該固体表面上にポリウレタンフォーム層を形成することを特徴とするポリウレタンフォーム層の形成方法。

本発明によれば、ポリウレタンフォーム層の形成に際し、その発泡速度を容易にコントロールすることができ、特に、その発泡速度を大きくすることが容易である。

本発明のポリウレタンフォーム形成用組成物は、リグニンスルホン酸ナトリウム塩（ＬＳＮａ）とリグニンスルホン酸部分ナトリウム塩（ＬＳＰＮａ）と水を含む液体ポリオールからなるＡ剤と、ポリイソシアネートからなるＢ剤とからなる。
本発明で用いるＬＳＮａは、リグニンスルホン酸基（−ＳＯ₃Ｈ）をナトリウムカチオンで中和してスルホン酸ナトリウム基（−ＳＯ₃Ｎａ）に変換した構造を有するものである。

ＬＳＰＮａは、リグニンスルホン酸を酸を用いて部分的に加水分解することによって、あるいはイオン交換法でイオン交換することによって得られるもので、リグニンスルホン酸基（−ＳＯ₃Ｈ）とリグニンスルホン酸ナトリウム基（−ＳＯ₃Ｎａ）の両方を含むリグニン物質ある。
本発明では、このＬＳＰＮａは、その５％水溶液において、２〜５、好ましくは３〜４のｐＨを示すものの使用が好ましい。

本発明で用いる液体ポリオールは、常温で液状を示すもので、ＬＳＮａ及びＬＳＰＮａを溶解しえるものである。このようなものには、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、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、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、水酸基含有液状ポリブタジエン等が挙げられる。

本発明で用いる液体ポリオールには、３個以上の水酸基を有する液状のポリオールも包含される。この場合、そのポリオールに含まれる水酸基の数は、通常３〜４である。このようなポリオールには、グリセリン、ジグリセリン、トリエタノールアミン等が包含される。

本発明の液体ポリオールには、必要に応じ、粘度低減剤として、非反応性有機溶媒、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、ジオキサン等を適量加えることができる。

本発明で用いるポリイソシアネートとしては、脂肪族系ポリイソシアネート、脂環族系ポリイソシアネートおよび芳香族系ポリイソシアネートの他、それらの変性体が包含される。脂肪族系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、リジンジイソシアネート、リジントリイソシアネート等が挙げられ、脂環族系ポリイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネートが挙げられる。芳香族系ポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス（イソシアネートフェニル）チオホスフェート等が挙げられる。ポリイソシアネート変性体としては、例えば、ウレタンプレポリマー、ヘキサメチレンジイソシアネートビューレット、ヘキサメチレンジイソシアネートトリマー、イソホロンジイソシアネートトリマー等が挙げられる。

本発明では、必要に応じ生分解性物質を用いることができる。この場合の生分解性物質は、分子中に少なくとも２つの水酸基を有するもので、液体ポリオールに溶解可能な固体状のものであればよく、このようなものには、従来公知の各種の天然物質、合成物質及び半合成物質が包含される。このような生分解性物質の具体例には、セルロース系物質、脂肪族ポリエステル系ジオール、脂肪族ポリエーテル系ジオール、グリセリド、ポリカプロラクトン、ポリ−β−メチル−Ｓ−ブチロラクトン、ポリカーボネートジオール、アクリルポリオール、トリメチロールプロパン、糖アルコール、多糖化合物等が包含される。

前記セルロース系物質には、パルプや木粉等が包含される。

該グリセリドは、その分子中に少なくとも２つのヒドロキシル基を有するグリセリドであり、トリグリセリドの他、ジグリセリド、モノグリセリドが包含される。このようなグリセリドとしては、ひまし油、その各種変性体等が包含される。

前記多糖化合物や糖アルコールとしては、ポリオールに可溶性のものであれば任意のものが用いられる。このようなものとしては、例えば、グルコース、ガラクトース、キシロース、乳糖、マンノース、タロース、ラムノース、アラビノース、グルコシルマンノース、リキソース、アロース、アルトロース、クロース、イドース、リボース、エリトロース、トレオース、プシコース、フルクトース、ソルボース、タガトース、ペンツロース、テトロース、スクロース、マルトース、イソマルトース、セロビオース、ラクトース、トレハロース、コウジビオース、ソホロース、ニゲロース、ラミナリビオース、イソマルトース、ゲンチオビオース、メリビオース、ブランテオビオース、ツラノース、ビシアノース、アガロピオース、シラビオース、ルチノース、プリメプロース、キシロビオース、ロジメナビオース、エリトリトール、メソエリトリトール、マルチトール、ラクチトール、Ｄ−トレイトール、Ｄ−アラビニトール、リビトール、キシリトール、ソルビトール、ガラクチトール、Ｄ−マンニトール、アリトール、高級アルジトール等の他、デンプン、デキストラン、マンナン、ペクチン、ペクチン酸、アルギン酸、キトサン等が挙げられる。

本発明で用いるポリイソシアネートは、ジイソシアネートと、３〜６個のイソシアネート基を有するポリイソシアネートとの混合物であることができる。

本発明で用いるＬＳＮａ及びＬＳＰＮａの使用割合は、液体ポリオール１００重量部当り両者の合計量が５〜１００９０重量部、好ましくは５〜５０重量部である。

本発明においては、ＬＳＮａとＬＳＰＮａの重量比［ＬＳＮａ］／［ＬＳＰＮａ］を、１／９〜９／１、好ましくは３／７〜８／２の範囲に規定する。該重量比が前記範囲より小さくなると、発泡時間が長くなり、固体表面に対するポリウレタンフォーム層（発泡層）の形成には時間がかかるようになるので好ましくない。一方、該重量比が前記範囲より大きくなると、発泡時間が短くなりすぎて、発泡層形成作業を円滑に行うのが困難になる。また、この場合には、密度の小さなフォームを得るのが困難になる。
本発明における好ましい発泡時間（ライズタイム）は、１０〜５５秒、好ましくは１０〜３０秒である。

なお、本明細書で言う発泡時間とは、前記Ａ剤とＢ剤との混合開始から、発泡層の形成が完了するまでの時間を意味する。

本発明で用いる水は、発泡剤として作用し、その割合は、所望するポリウレタンフォーム密度に応じて適宜選定される。一般的には、ポリイソシアネート１モル当り、０.０１〜０.２モル、好ましくは０.０２〜０.１モルの水が用いられる。

本発明のポリウレタンフォームにおいて、その密度（見掛け密度）は０.５ｇ／ｃｍ^３以下、好ましくは０.２ｇ／ｃｍ^３以下、より好ましくは０.１ｇ／ｃｍ^３以下である。その下限値は、通常、０.０５ｇ／ｃｍ^３程度である。

本発明のポリウレタンフォームは、前記Ａ剤とＢ剤とを混合反応させることによって得ることができる。この場合、その反応温度は、１０〜４０℃、好ましくは２０〜３０℃である。

前記反応は、触媒の存在下やシリコン整泡剤の存在下で実施されるが、この場合の触媒としては、従来公知のウレタン化反応用触媒、通常、スズ系やアミン系の触媒が用いられる。その反応温度は常温でよいが、必要に応じ加温を用いることもできる。

本発明で用いるポリオール溶液（ヒドロキシル基成分）とポリイソシアネートの使用割合を示すと、ポリイソシアネートの使用割合は、そのヒドロキシル基成分中に含まれる全ヒドロキシル基の当量数に対し、そのイソシアネート基当量数で０.８〜２倍当量、好ましくは１〜１.５倍当量である。

本発明の組成物を用いて固体表面上にポリウレタンフォーム層を形成するには、前記Ａ剤とＢ剤とを混合し、得られた混合物を固体表面に塗布する。この場合の塗布装置としては、慣用のスプレー装置や、塗布ローラー、ハケ等を用いることができる。固体表面には、床、壁、天井、ブロック、板体、シート等が包含される。
固体表面に塗布された混合物は、クリーム状態を経由して、発泡し、固体表面にはポリウレタンフォーム層が形成される。

次に、本発明を実施例により詳述する。

実施例１
リグニンスルホン酸ナトリウム（ＬＳＮａ）２０部をジエチレングリコール（ＤＥＧ）８０部に溶解して溶液Ｉを得た。同様にリグニンスルホン部分中和塩（ＬＳＰＮａ）２０部をジエチレングリコール（ＤＥＧ）８０部に溶解して溶液ＩＩを得た。上記で得られた溶液Ｉ、ＩＩを各々０／８０、８／７２、１６／６４、２４／５６、３２／４８、４０／４０、４８／３２、５６／２４及び６４／１６の重量比で混合してポリオール混合物を得た。得られたポリオール混合物に、表１に示す量のシリコン整泡剤、水を加えてよく撹拌し、これにＮＣＯ／ＯＨ比が１.２になる重量のポリフェニルメタンポリイソシアネート（ＭＤＩ）を加えて、撹拌した。撹拌開始から内容物がクリーム状に変化するまでの時間をミキシングタイム（秒）、クリーム状態にある時間をクリームタイム（秒）及び発泡による体積増加の時間をライズタイム（秒）として観測した。また、得られたフォームの見かけ密度（ρ）を立方形試料の重量を体積で割ることにより求めた。さらに、フォームの圧縮強度（σ）及び弾性率（Ε）をＪＩＳ法に準じて測定した。処方及び各測定結果を表１に示す。

Claims

リグニンスルホン酸ナトリウム塩（ＬＳＮａ）とリグニンスルホン酸部分ナトリウム塩（ＬＳＰＮａ）と水を含み、該ＬＳＮａと該ＬＳＰＮａとの重量比［ＬＳＮａ］／［ＬＳＰＮａ］が１／９〜９／１の範囲にある液体ポリオールからなるＡ剤と、ポリイソシアネートからなるＢ剤からなるポリウレタンフォーム形成用組成物。
リグニンスルホン酸ナトリウム塩（ＬＳＮａ）とリグニンスルホン酸部分ナトリウム塩（ＬＳＰＮａ）と水を含み、該ＬＳＮａと該ＬＳＰＮａとの重量比［ＬＳＮａ］／［ＬＳＰＮａ］が１／９〜９／１の範囲にある液体ポリオールからなるＡ剤と、ポリイソシアネートからなるＢ剤とを混合した後、該混合物を固体表面に吹付して該固体表面上にポリウレタンフォーム層を形成することを特徴とするポリウレタンフォーム層の形成方法。