JP2007531809A - ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、
a)ポリイソシアネートと、
b)以下の成分の存在下にイソシアンート基と反応可能な少なくとも2個の水素原子を有する化合物、
c)触媒、
d)発泡剤、
e)所望により、助剤及び添加剤、
とを反応させることによってポリウレタンフォームを製造する方法であって、
イソシアンート基と反応可能な少なくとも2個の水素原子を有する化合物が、少なくとも1種の極性グラフトポリオールを含むことを特徴とするポリウレタンフォームを製造する方法に関する。

Description

本発明は、ポリイソシアネート(ポリイソシアン酸塩:polyisocyanate)を、イソシアネート基と反応可能な少なくとも2個の水素原子を有する化合物と反応させることにより、ポリウレタンフォーム、特に硬質ポリウレタンフォームを製造する方法に関し、ここで、上記化合物は、部分的にグラフトポリオールで形成され、又は完全にグラフトポリオールで成り、及び貯蔵安定性が良好であるポリオール成分を有するものである。
硬質ポリウレタンフォームは、従来から公知であり、そして熱及び冷気(cold)に対する断熱剤のため、例えば、冷蔵庫(冷蔵装置)に、熱湯貯蔵に、地域暖房パイプに、又は建造物及び構造物、例えばサンドイッチ素子に主に使用される。硬質ポリウレタンフォームの製造と使用の概要は、例えば、非特許文献1(Kunststoff−Handbuch,Volume7,Polyurethane,第1版1966、Dr.R.Vieweg及びDr.A.Hochtlen編)、非特許文献2(第2版1983、Dr.Gunter Oertel編)、及び非特許文献3(第3版1993、Dr.Gunter Oertel,Carl Hanser Verlag編、ミュンヘン、ウィーン)に見出すことができる。
硬質ポリウレタンフォーム、特にサンドイッチ素子のものの工業的製造において、又は冷蔵庫(refrigeration appliance)の製造において、フォームの硬化(curing)は特に重要である。
より速い硬化、及びこれに関連した脱型時間(demolding time)の短縮は、更なる機械と設備投資を必要とすることなく、現存する製造ラインの能力を増大させる。サンドイッチ素子の製造において、より迅速な硬化は、二重ベルト速度と従って、単位時間あたりのより高い生産を可能とする。
脱型時間を短縮するためのいくつかの可能な方法が、従来技術から公知である。
特許文献1(DE19630787)には、アミン含有ポリオールを使用した結果、硬化(curing)が改良されたポリウレタンが記載されている。
特許文献2(CA2135352)には、スクロースから開始されるポリオールを使用した結果、良好な脱型特性を有するポリウレタンが記載されている。
特許文献3(JP07082335)に従えば、1,3,5−トリス(3−アミノプロピル)ヘキサヒドロ−s−トリアジン、ペンタメチルジエチレントリアミン、及びビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテルの混合物を触媒として使用することによって脱型が改良される。
特許文献4(JP2001158815)に従えば、水酸基価(hydroxyl number 又はhydroxyl value)が405〜500mgKOH/gの範囲であり、そして官能価(functionality)が2〜3である芳香族ポリエステルアルコールと、TDA及びポリエチレンオキシド及び/又はブチレンオキシドに基づき、及び300〜450mgKOH/gの水酸基価を有し、官能価が3〜4であるポリエーテルアルコールの混合物を使用することによって良好な脱型が達成される。
特許文献4(JP10101762)に従えば、モラーマス(molar mass)が300より大きく、そして官能価が3よりも大きいスクロース−アルキレンオキシドポリオールを使用することによって、良好な脱型が達成される。
特許文献5(JP02180916)に従えば、官能価が2.2〜3.6であり、そして水酸基価が200〜550mgKOH/gであり、そして芳香族ポリカルボン酸をジエチレングリコールと3官能性アルコールでエステル化することによって製造される芳香族ポリエステルオールを使用することによって良好な脱型が達成される。
従って、冷蔵庫に使用されるフォームと、サンドイッチ素子に使用されるフォームの両方が、(高い程度の架橋を達成し、従ってより迅速な硬化を達成するために、)改質触媒(modified catalysis)を使用して、及び/又は高官能性又は自動反応性のアミンから開始され、高い水酸基価を有するポリオールを使用して製造される。
DE19630787 CA2135352 JP07082335 JP10101762 JP02180916 Kunststoff−Handbuch,Volume7,Polyurethane,第1版1966、Dr.R.Vieweg及びDr.A.Hochtlen編、ミュンヘン、ウィーン Kunststoff−Handbuch,Volume7,Polyurethane,第2版1983、Dr.Gunter Oertel編、ミュンヘン、ウィーン Kunststoff−Handbuch,Volume7,Polyurethane,第3版1993、Dr.Gunter Oertel,Carl Hanser Verlag編、ミュンヘン、ウィーン
架橋の程度が高くなると、しばしば反応混合物の流動性が損なわれ、このため、空洞状のスペース(例えば、成型型又は冷蔵庫のハウジング)を充填するためにより多くの材料が必要になる。
オレフィン性不飽和のモノマー(モノマーは、通常アクリロニトリル及び/又はスチレンを含む)のポリマーを含むポリオール、いわゆるグラフトポリオールを少なくとも部分的に使用することにより、良好な硬化と、最適の流動特性(流動挙動)と結びついた脱型特性、及び機械的特性、特に良好な圧縮強さを示すフォームを得ることが可能になることが見出された。しかしながら、このようなグラフトポリオールを含むポリオール混合物が貯蔵安定性に劣ることも見出された。
本発明の目的は、ポリウレタンフォーム、特に、グラフトポリオールで部分的に構成され、又は完全にグラフトポリオールから成る貯蔵安定性の良いポリオール成分に基づいた、良好な硬化と、最適な流動特性と結びついた良好な脱型特性及び良好な機械的特性、特に良好な圧縮強さを示す独立気泡硬質ポリウレタンフォームを提供することにある。
本発明の目的のために、「貯蔵安定性が良好」とは、ポリオール成分が、23℃で少なくとも2週間、安定であり、そして相分離が起こらないことを意味する。
この目的は、驚くべきことに、フォーム(foam)を製造するために使用する極性であるグラフトポリオールにより達成される。極性グラフトポリオールは、相分離を示さないことが見出された。
本発明の目的のために、極性(polar)という用語は、グラフトポリオールが、23℃及び1000Hzで、少なくとも5.5の誘電率を有していることを意味する。誘電率は、DIN53483に従って決定される。誘電率ε’は、電極配列が測定した容量Ca(試料)と、電極配列の空気中の容量C0とから決定される(ε’=Ca/C0)。
従って、本発明は、
a)ポリイソシエネートと、
b)以下の成分の存在下にイソシアンート基と反応可能な少なくとも2個の水素原子を有する化合物、
c)触媒、
d)発泡剤、
を反応させることによって(ここで、イソシアンート基と反応可能な少なくとも2個の水素原子を有する化合物が、少なくとも1種の極性グラフトポリオールを含む。)ポリウレタンフォーム、特に、独立気泡(closed-cell)であることが好ましい硬質ポリウレタンフォームを製造するための方法を提供する。
上述したように、極性グラフトポリオールは、23℃及び1000Hzで、少なくとも5.5の誘電率を有する。
本発明に従い必要とされるグラフトポリオールの極性は、特に、これらを製造するために使用される、少なくとも1種の出発材料、特に極性であるキャリヤーポリオール又はマクロマーによって達成され得る。キャリヤーポリオール及びマクロマーの両方が極性(polar)であることが好ましい。
本発明の目的において、キャリヤーポリオールは、オレフィン性不飽和のモノマーの現場重合(in-situ polymerization)が行われるポリオールである。極性キャリヤーポリオールは、IEC60250に従う誘電率(dielectric constant)が、23℃及び1000Hzで、少なくとも7.5で、好ましくは8〜20の範囲である。
本発明の目的のために、マクロマーは、分子中に、少なくとも1個のオレフィン性不飽和基を有し、そしてオレフィン性不飽和のモノマーの重合の前にキャリヤーポリオールに加えられるポリマー性化合物である。これら化合物に関するより正確な詳細を以下に述べる。極性マクロマーは、23℃及び1000Hzで、DIN53483に従う誘電率を、少なくとも6.0、好ましくは7.5〜12.0の範囲に有している。
本発明の目的のために使用されるグラフトポリオールは、100質量%以下の量で使用することができる。グラフトポリオールは、各場合において、成分b)(成分b)に対して、0.5〜70質量%の量で使用されることが好ましい。
冷蔵庫を製造する場合、グラフトポリオールは、それぞれ成分b)の質量に対して、好ましくは3質量%〜70質量%の量、特に好ましくは、3質量%〜50質量%、特に3%〜35質量%の量で使用される。
3質量%未満においては、グラフトポリオールの使用による効果は、かろうじて識別できる程度である。
サンドイッチ素子の製造において、グラフトポリオールは、それぞれ成分b)の質量に対して、好ましくは0.5〜35質量%の量、好ましくは0.5〜25質量%の量、及び特に1〜20質量%の量で使用される。
グラフトポリオールが約0.5質量%未満では、従来の硬質ポリウレタンフォームと比較して、改良された点が見出されなかった。
本発明の方法に使用されたグラフトポリオールは、通常、水酸基価を10〜200mgKOH/gの範囲に有している。これらは、通常の、及び公知の方法で製造することができる。
本発明に従い使用されるグラフトポリオール(ポリマーポリオールとも称される)は、ポリマー、通常はアクリロニトリル−スチレンコポリマーの、ポリエーテルアルコール中への分散物である。
グラフトポリオールは、通常、オレフィン性不飽和モノマーを、連続相としてのポリエーテルオール又はポリエステルオール(通常キャリヤーポリオールと称される)中で遊離基重合させて製造され、上記オレフィン性不飽和モノマーは、アクリロニトリル、スチレンが好ましく、及び所望により別のモノマー、マクロマー、及び遊離基重合開始剤を使用した調整剤(moderator)、通常、アゾ又は過酸化化合物を含む。
グラフトポリオールは、好ましくは、アクリロニトリル、スチレン、又は好ましくはスチレンとアクリロニトリルの、例えば、質量割合が、90:10〜10:90、好ましくは70:30〜30:70の混合物の、現場重合(in-situ polymerization)によって製造され、この製造は、好ましくは、ドイツ特許1111394、1222669、1152536、及び1152537に記載されたものに類似した方法を使用して行われる。
使用されるキャリヤーポリオールは、通常、官能価(functionality)が、少なくとも2〜8、好ましくは2〜6であり、及び平均分子量Mwが、300〜8000g/mol、好ましくは500〜7000g/molの化合物である。ポリヒドロキシル化合物の水酸基価は、通常、20〜800及び好ましくは23〜190である。
本発明の方法に使用されるグラフトポリオールは、上述のように、キャリヤーポリオール、すなわち、23℃及び1000Hzで少なくとも7.0の誘電率を有するポリオールを使用して製造される。この誘電率は、通常、ポリエーテルアルコール内で、ポリオールの分子量に対して少なくとも30質量%のエチレンオキシド単位を有するキャリヤーポリオールによって達成することができる。ポリエステルアルコールの場合、これはアルコール成分としてエチレングリコール又はその高級同族体を使用することによって達成される。
本発明の方法に使用されるグラフトポリオールは、本発明の方法の一実施形態では、キャリヤーポリオールを使用して製造することができる。このキャリヤーポリオールは、硬質ポリウレタンフォームを製造するのに通常のものである官能価、水酸基価、及び分子量を有するもので良いが、しかし、上述のようにEO割合は、硬質フォームに適用するには典型的なものではない高いものである。このようなポリエーテルアルコールは、2〜8の官能価、100〜800mgKOH/gの水酸基価、及び200〜2500の分子量Mwを有している。使用する出発材料は、グリセロール、トリメチロールプロパン、又はソルビトル、スクロース又はグルコース等の糖アルコール、エチレンジアミン等の脂肪族アミン、又はトルエンジアミン(TDA)、ジフェニルメタンジアミン(MDA)、又はMDAとポリフェニレンポリメチレンポリアミンとの混合物等の芳香族アミン等の多官能性アルコールである。アルキレンオキシドとして、プロピレンオキシド又はエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの混合物を使用することができる。このようなグラフトポリオールは、通常、固体含有量が35〜60質量%において、水酸基価を60〜175mgKOH/gの範囲に有している。
本発明の方法の好ましい一実施形態では、ポリエーテル鎖中のエチレンオキシド単位の割合を増加させることにより生じることが好ましい上述した誘電率を有し、その他の特性(係数)は、通常の及び公知の可撓性フォームポリエーテルアルコールに対応するものであるキャリヤーポリオールが使用される。このようなポリエーテルアルコールは、通常、2〜8の官能価、20〜100mgKOH/gの範囲の水酸基価、及び2000〜12000の分子量Mwを有している。これらは、プロピレンオキシド、又はエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの混合物を、H−官能性出発材料、例えば、グリセロール、トリメチルオールプロパン、又はエチレングリコール又はプロピレングリコール等のグリコールに加えることによって製造される。アルキレンオキシドの添加(反応)のための触媒として、塩基、好ましくはアルカリ金属の水酸化物又はマルチメタルシアナイド錯体、いわゆるDMC触媒を使用することができる。
ポリオールの分子量に対して、ポリエーテル鎖中のエチレンオキシド単位の割合が>30質量%である、可撓性フォームポリエーテルが好ましい。このようなグラフトポリオールは、固体含有量が35〜60%において、通常、水酸基価を10〜75mgKOH/gの範囲で有している。
上述した誘電率を有する、本発明に従うキャリヤーポリオールは、極性基、例えば、炭酸塩基又はアクリレート基を含むポリオールを組み込む(結合させる)ことによる別の方法でも得ることができる。
キャリヤーポリオールとして、少なくとも2種類のポリオールの混合物、特に少なくとも2種類のポリエーテルアルコールの混合物を使用することも可能である。ポリオールの混合物が極性であることが好ましい。無極性のポリオールが混合物中に存在することも可能である。キャリヤーポリオールとして使用される混合物の所望の極性は、ポリオールの調合(ブレンディング)によって設定できる。
グラフトポリオールの安定性を確実にするために、マクロマーとして公知であるエチレン性不飽和基を有する化合物が、不飽和性モノマーを導入する前に、上述のように出発化合物に加えられる。上述したように、マクロマーは同様に、23℃及び1000Hzで、DIN53483に従う誘電率ε’が6.0より大きいことが好ましい。
マクロマー(安定剤とも称されるが)は、通常、分子量Mwが≧1000g/molであり、及び少なくとも1個の通常の反応性オレフィン性不飽和の末端基(terminal group)を含む、直鎖状又は分岐ポリエーテルオールである。エチレン性不飽和の基は、エチオレン性不飽和のカルボン酸及び/又はカルボキシル基を有する無水物、例えば、無水マレイン酸、フマル酸、アクリレート、及び、メタクリレート誘導体、又は不飽和イソシアネート誘導体、例えば、3−イソプロペニル−1,1−ジメチルベンジルイソシアネート、イソシアネートエチルメタクリレートと反応させることにより、存在するポリオールに挿入することができる。他の方法は、ヒドロキシル基(水酸基)及びエチレン性不飽和を有する出発分子を使用したプロピレンオキシド及びエチレンオキシドのアルコキシド化(alkoxidation)によるポリオールの製造である。このようなマクロマーの例は、特許US4390645、US5364906、EP0461800、US4997857、US5358984、US5990232、WO01/04178及びUS6013731に記載されている。
本発明に従い使用されるマクロマーは、分子量Mwが≧1000g/molの直鎖状又は分岐ポリエーテルアルコール又はポリエステルアルコールを、少なくとも二官能性のイソシアネート、例えば、トルエン2,4−及び2,6−ジイソシアネート(TDI)及び対応する異性体混合物、ジフェニルメタン4,4’−、2,4’−及び2,2’−ジイソシアネート(MDI)及び対応する異性体混合物、ジフェニルメタン4,4’−及び2,4’−ジイソシアネート、ポリフェニルポリメチレンポリイソシアネートの混合物、ジフェニルメタン4,4’−、2,4’−及び2,2’−ジイソシアネート及びポリフェニルポリメチレンポリイソシアネートの混合物(粗製MDI)、及び粗製MDIとトルエンジイソシアネートとの混合物と反応させ、及び次に、少なくとも1種のオレフィン性不飽和基を有する化合物と反応させ、少なくとも1種の反応性オレフィン性不飽和末端基を有する安定剤を形成することにより同様に得ることができる。上述のようにEOの割合が増加したポリエーテルオールは、必要とされる誘電率を達成するのに特に好ましい。
本発明の方法に使用可能な更なるマクロマーは、エチレンオキシドを多く含み、そしてソルビトール、トリメチルオールプロパン(TMP)、又はグリセロール等の出発材料から製造される硬質又は可撓性フォームポリエーテルアルコール等の極性ポリマー、エチレンオキシドを多く含む硬質又は可撓性フォームポリエーテルアルコールから、TDI及び/又はMDIと反応させることにより誘導されるプレポリマー、及び、スルホン酸基又はスルホン酸塩基を含むポリオール、又はアクリル酸基又はアクリル酸塩基を含むポリオール、アクリル酸コポリマー又はアクリル酸塩コポリマー又は−ブロックコポリマー、ポリエステルオール、イオン性及び非イオン性のブロックコポリマーであり、これらは、少なくとも1個の通常の反応性オレフィン性不飽和の末端基を含んでいるものである。
エチレン性不飽和基は、カルボキシル基を有する無水物、例えば、無水マレイン酸、フマル酸、アクリレート、及び、メタクリレート誘導体、又はイソシアネート誘導体、例えば、3−イソプロペニル−1,1−ジメチルベンジルイソシアネート(TMI)、イソシアネートエチルメタクリレートと反応させることにより、極性ポリマーに挿入することができる。
エチレンオキシドを多く含むポリオールを使用する代わりに、又は使用に加えて、マクロマーの必要とされる誘電率は、極性官能基をマクロマーに組込むことによっても達成することができる。これは、例えば、イミダゾール、ピロロリドン、ピラゾール、ピペラジン、ピラジン、ピリダジン、ベンズイミダゾール、トリアジン、ビニルアミン、エチレンイミン、アセテート、アクリレート、メタクリレート、フマレート、ビニルアミド、プリン、ピリミジン、プテリン、アスパラギン酸、乳酸、ペプチド、フェノール、エポキシド、アジリジン、セルロース、糖(saccharide)、オリゴ糖、リグニン、芳香族、脂肪族及びアラリファティックモノカルボン酸、オリゴカルボン酸及びポリカルボン酸、芳香族、脂肪族、及びアリファティックモノスルホン酸、オリゴスルホン酸、及びポリスルホン酸、芳香族、脂肪族、及びアラリファティックアミン、ポリイソブテンアミン、スルホン酸及びカルボン酸の塩等の化合物とのコポリマー化によって行なうことができる。二次反応を避けるために、上述したコポリマーの官能基をブロック化(blocking)することが好ましい。
グラフトポリマーの製造におけるオレフィン性モノマーの遊離基重合の間、マクロマーがコポリマー鎖に形成される。これは、ブロックコポリマーを形成するが、該ブロックコポリマーは、ポリエーテルブロック及びポリアクリロニトリル−スチレンブロックを有し、そして連続相と分散相の界面における相融和剤として作用し、そして、グラフトポリオール粒子の凝集(塊状化)を抑制するものである。マクロマーの割合は、グラフトポリオールを製造するために使用されるモノマーの合計質量に対して、通常、1〜35質量%、好ましくは1〜15質量%である。
上述のように、マクロマーだけが極性であるか、又はキャリヤーポリオールだけが極性であれば十分である。マクロマーが極性であることが好ましく、そしてマクロマーとキャリヤーポリオールの両方が極性であることが特に好ましい。
本発明に従うグラフトポリオールを製造するために、通常、連鎖移動剤(chain transfer agent)とも称される調整剤(moderator)を使用する。これら調整剤の使用と機能は、例えば、US4689354又はEP0365986に記載されている。調整剤は、成長する遊離基の連鎖移動(chain transfer)によって形成されるコポリマーの分子量を低減させ、その結果として、ポリマー分子間の架橋が減少し、そしてグラフトポリオールの粘性と分散安定性及び濾過性が順次影響される。調整剤の割合は、グラフトポリオールを製造するために使用されるモノマーの合計質量に対して、通常、0.5〜25質量%である。グラフロポリオールを製造するために通常使用される調整剤は、1−ブタノール、2−ブタノール、イソプロパノール、エタノール、メタノール等のアルコール、シクロヘキサン、トルエン、エタンチオール、1−ヘプタンチオール、2−オクタンチオール、1−ドデカンチオール、チオフェノール、2−エチルヘキシルチオグリコレート、メチルチオグリコレート、シクロヘキシルメルカプタン等のメルカプタン、及びエノールエーテル化合物、モルホリン及びα−(ベンゾイロキシ)スチレンである。
遊離基重合を開始させるために、過酸化又はアゾ化合物、例えば、ジベンゾール過酸化物、ラウロイル過酸化物、t−アミルペルオキシ−2−エチルヘキサノエイト、ジ−t−ブチルペルオキシド、ジイソプロピルペルオキシドカルボネート、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエイト、t−ブチルペルピバルエイト、t−ブチルペルネオデカノエイト、t−ブチルペルベンゾエイト、t−ブチルペルクロトンエイト、t−ブチルペルイソブチレート、t−ブチルペルオキシ−1−メチルプロパノエイト、t−ブチルペルオキシ−2−エチルペンタノエイト、t−ブチルペルオキシオクタノエイト、及びジ−t−ブチルペルフタレート、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチル−バレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)(AMBN)、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)を通常使用する。開始剤の割合は、グラフトポリオールを製造するために使用するモノマーの合計質量に対して、通常、0.1〜6質量%である。
グラフトポリオールを製造するための遊離基重合は、モノマーの反応速度及び開始剤の半減期(half-life)のために、通常、70〜150℃の温度及び最大20バールの圧力で行なわれる。グラフトポリオールを製造するための好ましい反応条件は、80〜140℃の温度、及び大気圧〜15バールの範囲の圧力である。
本発明に従い採用されたグラフトポリオールを使用することにより、そのポリオール成分が良好な貯蔵安定性であるポリウレタン組成物(system)を製造することが可能になり、従って、例えば、冷蔵庫の製造において、機械フォーミングの間、恒久的に攪拌することのない処理が可能となる。このことは、可撓性フォーム又は硬質フォームキャリヤーポリオールに基づいた、公知の非極性グラフトポリオールが使用された場合には不可能である。
本発明に従い使用するグラフトポリオールは、粒子径が0.1μm〜8μm、好ましくは0.2μm〜4μmであり、及び粒子径分布の最大値(極大値)が、0.2〜3μm、好ましくは0.2〜2.0μmの範囲にあることが好ましい。グラフトポリオールの固体含有量は、通常、ポリオールに対して、10〜60質量%の範囲である。
好ましくは、使用されるグラフトポリオールは、キャリヤーポリオールとしてポリエーテルアルコールを有し、該ポリエーテルアルコールは、20〜300mgKOH/gの範囲に水酸基価を有するもので、ここで、ポリエーテルアルコールの出発材料は、トリメチロールプロパン、グリセロール、トルエンジアミン(TDA)又は砂糖(sugar)であり、この出発材料に、エチレンオキシド又は50〜90質量%のエチレンオキシドと10〜50質量%のプロピレンオキシドとの混合物が加えられるものである。好ましいキャイヤーポリオールは、エチレンオキシドの末端ブロックも有している。このようにして得られたグラフトポリオールは、グラフトポリオールの合計に対して35〜55質量%の固体含有量において、10〜175mgKOH/gの水酸基価を有していることが好ましい。モノマーとして、アクリロニトリルとスチレンとの混合物を、1:3〜3:1、好ましくは、1:2の質量割合で使用することが好ましい。
本発明に従い使用されるグラフトポリオールの別の好ましい実施の形態では、粒子径分布が2峰性である、すなわち、粒子径の分布曲線が、最大値を2箇所に有するものである。このようなグラフトポリオールは、例えば、単一峰性の粒子径分布を有するグラフトポリオールと、異なる粒子径を有するグラフトポリオールとを、適切な割合で混合することにより製造され、又は最初の投入において、キャリヤーポリオールとしてオレフィン性不飽和のモノマーを既に含んでいるポリオールを反応に使用することにより製造される。
以下に、本発明の方法に使用される出発材料(starting material)について詳細に説明する。
有機ポリイソシアネートa)として、芳香族多官能性イソシアネートが好ましい。特定の例としては、トルエン2,4−及び2,6−ジイソシアネート(TDI)及び対応する異性体混合物、ジフェニルメタン4,4’−、2,4’−及び2,2’−ジイソシアネート(MDI)及び対応する異性体混合物、ジフェニルメタン4,4’−及び2,4’−ジイソシアネート、ポリフェニルポリメチレンポリイソシアネートの混合物、ジフェニルメタン4,4’−、2,4’−及び2,2’−ジイソシアネート及びポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート(粗製MDI)の混合物、及び粗製MDIとトルエンジイソシアネートとの混合物が挙げられる。有機ジイソシアネートとポリイソシアネートとは、別々に、又は混合物の状態で使用することができる。
変性多官能性イソシアネート、すなわち、有機ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネートの化学的反応によって得られ生成物もしばしば使用される。例示可能な例は、イソシアヌール酸塩及び/又はウレタン基を含む、ジイソシアネート及び/又はポリイソシアネートである。変性ポリイソシアネートは、所望により互いに混合可能であり、又、ジフェニルメタン2,4’−、4,4’−ジイソシアネート、粗製MDI、トルエン2、4−及び/又は2,6−ジイソシアネート等の、変性されていない(unmodified)有機ポリイソシアネートと混合することができる。
更に、多官能性イソシアネートの、多水酸基のポリオール(多価アルコール)との反応生成物、及び他のジイソシアネート及びポリイソシアネートとのこれらの混合物も使用できる。
特に有用な有機ポリイソシアネートは、NCO含有量が29〜33質量%であり、そして粘性が、25℃で150〜1000mPa.sの範囲である粗製MDIであることが見出された。
本発明に従い使用されるグラフトポリオールと一緒に使用できる、イソシアネートと反応可能な少なくとも2個の水素原子を有する化合物b)として、特に、OH価がmg100〜1200KOH/gの範囲のポリエーテルアルコール及び/又はポリエステルアルコールを使用することができる。
本発明に従い従い使用されるグラフトポリオールと一緒に使用されるポリエステルアルコールは、通常、2〜12個の炭素原子、好ましくは2〜6個の炭素原子を有する、ジオールが好ましい多官能性アルコールと、2〜12個の炭素原子を有する多官能性カルボン酸、例えば、琥珀酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼル(azelaic)酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、及び好ましくはフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、及び異性体のナフタレンジカルボン酸との縮合(condensation)によって製造される。
本発明に従い使用されるグラフトポリオールと一緒に使用されるポリエーテルアルコールは、通常、2〜8、特に3〜8の官能価を有している。
特に、公知の方法、例えば、触媒、好ましくは、アルカリ金属水酸化物の存在下でのアルキレンオキシドのアニオン性重合によって製造されるポリエーテルポリオールが使用される。
使用されるアルケンオキシドは、通常、エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、好ましくは純粋な1,2−プロピレンオキシドである。
使用される出発分子は、特に、分子中に水酸基を少なくとも3個、好ましくは4〜8個有する、又は第一級アミノ基を少なくとも2個有する化合物である。
分子中に水酸基を、少なくとも3個、好ましくは4〜8個有する出発分子として、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリトリトール、グルコース、ソルビトール、マンニトール及びスクロース等の砂糖化合物、多水酸基のフェノール、フェノールとホルムアルデヒドとのオリゴマー性縮合生成物等のリゾール(resol)、及び、フェノール、ホルムアルデヒドとジアルカノールアミン及びメラミンのマンニッヒ縮合物を使用することが好ましい。
分子中に少なくとも、2個の第一級アミノ基を有する出発分子として、芳香族ジアミン及び/又はポリアミン、例えば、フェニレンジアミン、2,3−、2,4−、3,4−及び2,6−トルエンジアミン及び4,4’−、2,4’−及び2,2’−ジアミノジフェニルメタン及び脂肪族ジアミン及びエチレンジアミン等のポリアミンを使用することが好ましい。
ポリエーテルポリオールは、好ましくは、3〜8の官能価を有し、及び好ましくは100mgKOH/g〜1200mgKOH/g、及び特に240mgKOH/g〜570mgKOH/gの水酸基価を有している。
ポリオール成分中に、分子量を500〜1500の範囲に有する二官能性ポリオール、例えば、ポリエチレングリコール及び/又はポリプロピレングリコールを使用することにより、ポリオール成分の粘性が適用可能なものとなる。
イソシアネートb)と反応可能な少なくとも2個の水素原子を有する化合物は、所望により、付随的に使用される鎖増量剤(chain extender)及び架橋剤をも含む。硬質PURフォームは、鎖増量剤及び/又は架橋剤を付随的に使用することなく、又は付随的に使用して製造することができる。二官能性鎖増量剤、三官能性及び高官能性架橋剤又は、所望により、これらの混合物の添加が、機械的性質の改質(修正:modify)に有利であることがわかった。使用する鎖増量剤及び/又は架橋剤は、好ましくは、アルカノールアミン、及び特に分子量が400未満、好ましくは60〜300であるジオール及び/又はトリオールである。
鎖増量剤、架橋剤又はこれらの混合物はポリオール成分b)に対して1〜20質量%、好ましくは2〜5質量%の量で使用することが有利である。
使用するポリエーテルアルコール及びポリエステルアルコール、及びこれらの製造は、例えば、Kunststoffhandbuch,Volume7“Polyurethane”,Gunter Oertel編,Carl−Hanser−Verlag ニュンヘン,第3版,1993に見出される。
使用される触媒c)は、特に、イソシアネート基の(イソシアネート基と反応可能な)基との反応を強く促進させる化合物である。このような触媒は、強塩基アミン、例えば、第2級脂肪族アミン、イミダゾール、アミジン及びアルカノールアミン、又は有機金属化合物、特に有機錫化合物である。
イソシアネート基が、硬質ポリウレタンフォームにも組込まれる場合、この目的のために特定の触媒が必要になる。イソシアヌール酸塩(isocyanurate)触媒として、通常、金属カルボキシレート、特に、カリウムアセテート及びこれらの溶液が使用される。
触媒は、必要に応じて、全くの単独で、又は相互間のいずれかの混合物として使用することができる。
発泡剤d)として、イソシアネート基と反応して二酸化炭素を除去(排出)する水を使用することが好ましい。水と組合わせて、又は水の代わりに物理的な発泡剤を使用することも可能である。これらは、出発成分に対して不活性であり、そして、室温では通常液体であり、及びウレタン反応の条件下で蒸発する化合物である。これら化合物の沸点は、50℃未満であることが好ましい。物理的発泡剤は、室温で気体状態であり、そして圧力下で出発成分に導入される、又は出発成分に溶解される化合物、例えば、二酸化炭素、低沸点アルカン及びフクオロアルカンも含む。
化合物は、通常、少なくとも4個の炭素原子を有するシクロアルカン及びアルカン、1〜8個の炭素原子を有するフルオロアルカン、ジアルキルエーテル、エステル、ケトン、アセタール、及びアルキル鎖中に1〜3個の炭素原子を有するテトラアルキルシラン、特にテトラメチルシランから成る群から選ばれる。
記載して良い例は、プロパン、n−ブタン、イソブタン及びシクロブタン、n−ペンタン、イソペンタン、及びシクロペンタン、シクロヘキサン、ジメチルエーテル、メチルエチルエーテル、メチルブチルエーテル、メチル蟻酸、アセトン及びまた、対流圏で分解可能であり、そして従ってオゾン層を損傷しないフルオロアルカン、例えば、トリフルオロメタン、ジフルオロメタン、1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、ジフルオロエタン、及び1,1,1,2,3,3,3−ヘプタフルオロプロパン及び又C38、C410、C512、C614、及びC717等のペルフルオロアルカンである。上述した物理的発泡剤は、単独で使用可能であり、また相互のいずれかの組み合わせによって使用することが可能である。
本発明の方法は、必要である場合には、難燃剤(flame retardant)及び通常の助剤及び/又は添加剤の存在下に行なうことができる。
難燃剤として、有機燐エステル及び/又はホスホンエステルを使用することができる。イソシアネート基に対して反応性を示さない化合物を使用することが好ましい。好ましい化合物は、塩素含有燐エステルも含む。
難燃剤の一般的な例の群は、トリエチルホスフェイト、ジフェニルトリルフォスフェイト、トリス(クロロプロピル)フォスフェイト及びジエチルエタンフォスフォネイトである。
臭素含有難燃剤を使用することも可能である。臭素含有難燃剤として、イソシアネート基に対して反応可能な基を有する化合物を使用することが好ましい。このような化合物は、脂肪族ジオールを有するテトラブロモフタル酸のエステル及びジブロモブテンジオールのアルコキシル化生成物である。臭素化したOH−含有ネオペンチル化合物の列(series)から誘導される化合物も使用して良い。
使用する助剤及び/又は添加剤は、この目的のためにそれ自身公知の材料であり、例えば、界面活性材料、フォーム安定剤、気泡(cell)調整剤、充填剤、顔料、染料、難燃剤、加水分解抑制剤、静電気防止剤、静真菌性剤及び静菌剤である。
本発明の方法を行なうのに使用される出発材、発泡剤、触媒及び助剤及び/又は添加剤に関する更なる詳細は、例えば、Kunststoffhandbuch,Volume7,“Polyurethane”Carl−Hanser−Verlag ミュンヘン、第1版、1966、第2版、1983及び第3版、1993に見出すことができる。
硬質ポリウレタンフォームを製造するために、ポリイソシアネートa)と、イソシアネート基b)に対して反応可能な少なくとも2個の水素原子を有する化合物とが、以下の量で反応される。すなわち、イソシアネート指数(インデックス)が、100〜220の範囲、好ましくは、115〜195の範囲である。硬質ポリウレタンフォームは、公知の攪拌装置を使用してバッチ方式(非連続的)又は連続的に製造することができる。
ポリイソシアヌールフォームの製造において、高指数、好ましくは最大で350を採用することもできる。
本発明に従い製造される硬質PURフォームは、通常、2成分法(two-component process)によって製造される。この方法では、イソシアネート基b)と反応可能な少なくとも2個の水素原子を有する化合物が、難燃焼剤、触媒c)、発泡剤d)、及び別の助剤、及び/又は添加剤と混合されてポリオール成分を形成し、そして、これがポリイソシアネート又はポリイソシアネートの混合物、及び所望により発泡剤(イソシアネート成分とも称される)と反応される。
出発成分は、通常、15〜30℃、好ましくは20〜30℃の温度で混合される。反応混合物は、高圧又は低圧計量機を使用して閉鎖した補助具に導入することができる。例えば、サンドイッチ素子は、この技術を使用してバッチ方式で製造することができる。
更に、反応混合物は、開放状態の空洞スペースの表面又は内部に注ぐか又は噴霧することができる。この方法によって、屋根や複雑なコンテナが、現場で絶縁できる。
イソシアネート成分とポリオール成分とを連続的に混合し、二重ベルト単位(装置)上にサンドイッチ素子又は絶縁要素を製造することは、本発明の方法の好ましい実施の形態の一つでもある。この技術においては、通常、別の計量ポンプを使用して、触媒と発泡剤とをポリオール成分に計量導入する。ここで、使用する成分は、8種の個々の成分に分けることができる。発泡処方(foaming formulation)は、2成分法から、容易な方法で、多成分系の処理に転化(換算)することができる。
本発明の方法に従い製造される硬質ポリウレタンフォームは、上述のように、最適の処理特性、特に良好な硬化性(curing)を有している。驚くべきことに、本発明の方法によって製造される硬質ポリウレタンフォームは、欠損部(void)の形成を低減させる傾向を示す。
(通常のグラフトポリマーと比較して)キャリヤーポリオール及びマクロマー中のエチレンオキシド単位の割合が増加した結果、硬質フォームを製造するための相安定性組成が得られる。従って、従来技術に相当する設備が、例えば、冷蔵庫の製造又はサンドイッチパネルの連続製造におけるフォーミングに使用することができる。従って、機械的フォーミングの間のポリマー混合物の連続的な攪拌は必要とされない。本発明の方法により製造される硬質フォームは、グラフトポリオールを使用するにもかかわらず、実質的に完全な独立気泡(closed-cell)である。
本発明に従って使用されるグラフトポリオールは、原則として可撓性フォームにも使用できる。本発明に従って使用されるグラフトポリオールは、可撓性フォームの製造には一般的なものであるポリオール成分中で相安定性であり、そして従来技術に従う処理が可能である。高弾性、連続気泡(open-cell)可撓性ポリウレタンフォームの製造において特に、極性グラフトポリオールを使用することが有利である。このように製造されたフォームは、良好な機械的特性をも有している。
以下に実施例を使用して本発明を説明する。
測定方法
1)スピンドルCC25DIN(スピンドル径:12.5mm;測定シリンダーの内径:13.56mm)を使用し、回転粘度計Rheotec20により、50 1/sの剪断速度で、25℃で、ポリオールの粘性を測定した。
2)グラフトポリオール及びグラフトポリオール混合物の固体含有量を、重量測定によって測定した。この目的のために、遠心チューブ(centrifuge tube)にて約2gのグラフトポリオールを、約80gのイソプロパノール又はメタノール中に分散させた。次に固体を、高速遠心機Sorvall RC26Plus内で、20000rpmで分散させた(44670g)。固体上に存在する液体相を移した後、固体をイソプロパノール又はメタノール中に再度分散させ、次に遠心分離を行いそして液体相を除去した(二回以上)。真空乾燥炉内にて、80℃及び<1mbarの圧力で少なくとも2時間、固体を乾燥させた後、分離した固体の質量と使用したグラフトポリオールの質量とから固体含有量の百分率を計算した。
3)ポリオールとマクロマーの誘電率ε’をDIN53483に従い測定した。23℃及び1000Hzで測定した値を記録した。
4)硬さ(curing)をくぼみ(indentation)試験で測定した。この目的のために、ポリスチレンカップ内で成分を攪拌させた後、2、3及び4分後に生成したフォーム中に、伸長/圧縮試験装置を使用して、半径が10mmの半球状端を有する鋼製インデンターを10mmの深さに押圧した。この押圧に必要な最大力Nが、フォームの硬さの測定値である。2、3及び4分後の各測定最大値のすべてを記録した。
5)流動性をホース試験で測定した。この目的のために、成分を混合して得られた100gの反応混合物を、直径が45mmの合成樹脂ホース内に注ぎ、そしてホースを閉鎖した。合成樹脂ホース内の流路(flow path)の長さ(cm)が流動性の測定値である。
6)DIN52616に従い、熱伝導性を測定した。試験片を製造するために、ポリウレタン反応混合物を22.5×22.5×22cm(10%の過剰挿入)の寸法を有する型中に注ぎ、そして、数時間後、中央部から20×20×5cmの寸法を有する試験片を切り取った。
7)DIN53421/DINENISO604に従い、圧縮強さを測定した。
8)ISO4590に従い、独立気泡の割合を測定した。
9)フォーム構造/フォームの微細気泡特性の目視評価。1:非常に微細な気泡;2:微細気泡;3:僅かに粗い気泡;4:粗い気泡。
10)サンドイッチ素子中に底部欠陥部(bottom defect)又は欠損部が形成される傾向の目視評価。1:非常になめらかな表面で、サンドイッチ素子の下側に底部欠陥部/欠損部がない;2:サンドイッチ素子の下側に、非常にまばらな、僅かな底部欠陥部/欠損部がある;3:サンドイッチ素子の下側に、底部欠陥部/欠損部が幾分ある;4:サンドイッチ素子の下側に、全領域にわたって、重要な底部欠陥がある。
11)ベルトの端部におけるサンドイッチ素子の硬化の評価:1:24時間後、素子の厚さの変化が極微;2:24時間後、素子の厚さが軽微にある;3:24時間後の素子の変化が相当にある。
12)DIN4102に従い、小型バーナー試験において、燃焼特性を測定した。
マクロマー1及び7の製造
水分含有量が、<0.02質量%であるベースポリオールを、カルシウムナフタレン(ベースポリオールに対して0.5質量%)及び無水マレイン酸(ベースポリオール1モル当たり0.8モル)と混合した。攪拌中、窒素雰囲気下において、反応混合物を125℃に加熱した。続く2時間の反応時間の間、マレイン酸のベースポリオールとのモノエステルが形成された。反応混合物を143℃にまで加熱した後、過剰のプロピレン(無水マレイン酸のモラー量の4.4倍)を加えた。混合物を更に8時間反応させた。反応時間の最後に、過剰のプロピレンオキシドを減圧下に除去し、製造物を25℃にまで冷却させ、そして抗酸化剤(antioxidant)で安定化させた。
モノマー2〜4、6、8及び9の製造
水分含有量が<0.02質量%のベースポリオールを、80℃の温度で、エステル化触媒としてのジブチルチンジラウレート及び、3−イソプロペニル−α、α−ジメチルベンジルイソシアネート(TMI)(ベースポリオール1モル当たり、0.8モル)と、攪拌しながら混合した。混合物を80℃で更に1時間攪拌した。次に、燐酸を加えて触媒を不活性にし、そして製造物を25℃にまで冷却し、そして抗酸化剤で安定化させた。
マクロマー5の製造
水分含有量が、<0.02質量%のベースポリオールを80℃の温度で、エステル化触媒としてのジブチルチンジラウレート及び、TDI(トルエン2,4−及び2,6−ジイソシアネート及び対応する異性体)と、攪拌しながら混合した。次に、3−イソプロペニル−α、α−ジメチルベンジルイソシアネート(TMI)を加えた。イソシアネートの合計量は、ベースポリオール1モル当たり0.8モルであった。混合物を80℃で更に1時間攪拌した。次に、燐酸を加えて触媒を不活性にし、そして製造物を25℃にまで冷却し、そして抗酸化剤で安定化させた。
マクロマー10の製造
アジピン酸とモノエチレングリコールに基づき、モル量(モラーマス:molar mass)が2000g/molであり、及び水酸基価が55mgKOH/gのベースポリエステルオールを、80℃の温度で、エステル化触媒としてのジブチルチンジラウレート及び、3−イソプロペニル−α、α−ジメチルベンジルイソシアネート(TMI)(ベースポリエステルオール1モル当たり、0.8モル)と、攪拌しながら混合した。混合物を80℃で、更に8時間攪拌させた。次に、燐酸を加えて触媒を不活性にし、そして製造物を25℃にまで冷却し、そして抗酸化剤で安定化させた。
グラフトポリオールの製造
以下に記載する実施例で使用するグラフトポリオールを、連続方式及びバッチ方式で製造した。両方法によるグラフトポリオールの合成は公知のもので、そして例えば、EP439755に記載されている。順バッチ方式の特殊な形態として、セミバッチシード法が挙げられ、セミバッチシード法では、例えば、EP510533に記載されているように、反応のための最初の装填物中において、グラフトポリオールが種(シード)として追加的に使用される。二峰性の粒子径分布を有しているグラフトポリオールの合成は、WO03/078496に記載されている。連続法におけるグラフトポリオールの合成は、同様に公知であり、そして例えば、WO00/59971に記載されている。
セミバッチ法で製造されるグラフトポリオール
セミバッチ法によるグラフトポリオールの製造は、2段階攪拌器、内部冷却コイル、及び電気加熱ジャケットを備えた2リットルのオートクレーブ内で行われる。反応の開始の前に、反応器にキャリヤーポリオールとマクロマーの混合物を装填し、窒素を流し、そして125℃又は130℃の合成温度にまで加熱した。ある合成では、反応のための最初の装填物において、キャリヤーポリオールとマクロマーに、種としてグラフトポリオールが追加的に加えられる。実験の別のグループでは、マクロマーの一部だけが反応器内に最初に加えられる。残りの量は、合成の間に、独立した供給流を介して反応器内に導入される。表3に、マクロマーの最初と最後の導入を示した。別のキャリヤーポリオール、開始剤、モノマー、及び反応調節剤を含む、残りの反応混合物を、少なくとも2個の計量付加容器(metered addition vessel)に配置した。グラフトポリオールの合成は、計量付加器から原料(raw material)を供給することによって行った。ここで、該供給は、静的インライン混合器を介して、反応器内に一定計量速度で行った。モノマー/調整剤混合物の添加時間は、150分又は180分であり、一方、ポリオール/開始剤混合物は165分又は195分にわたり反応器に計量導入した。反応温度での10分〜30分の更なる反応後時間の後、粗製グラフトポリオールを、底部出口バルブを介してフラスコガラス内に移した。次に製造物から、減圧下(<0.1mbar)、135℃の温度で、未反応モノマーと他の揮発性化合物を除去した。次に最終製造物を抗酸化剤で安定化させた。
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種々のポリオール、安定剤、触媒と、水及び発泡剤とを、表4〜6に示した量で混合した。100質量部のポリオール成分と、表4〜6に示した量の混合物とをPuromat(登録商標)HD30高圧フォーミング機(Elastogran GmbH)内で混合したが、この混合物は、NCO含有量が31.5質量%で、粘度(粘性)が200mPa.s(25℃)である、ジフェニルメタンジイソシアネートとポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネートとの混合物である。反応混合物を、寸法が200cm×20cm×5cm又は40cm×70cm×9cmの型内に注入し、そしてそこでフォーム化(発泡)した。得られたフォームの特性とデータを表4〜6に示す。
比較例A〜Hにおいて、ミキシングヘッド内でグラフトポリオールを他の成分に直接的に混合した。
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実施例17〜23及び比較例4〜6及びI〜U(サンドイッチ素子の製造)
表4、5及び6に示した出発材料からポリオール成分を製造し、そして、NCO含有量が31.0質量%で、そして粘度が520mPa.s(25℃)である、ジフェニルメタンジイソシアネートとポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネートとの混合物と二重ベルト装置において示した混合割合で反応させ、厚さが80mm又は120mmのサンドイッチ素子を製造した。比較例I〜Uにおいて、グラフトポリオール又はグラフトポリオールとポリオール42とを含む貯蔵安定性が良好な混合物を、ミキシングヘッド内で、他の成分と直接的に混合した。
使用した原料と、サンドイッチ素子の特性を、表3〜5に示した。全ての実施例及び比較例の全ての硬質フォームは、DIN18164Part1に記載された熱伝導性グループ25に適合するものである。
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使用した原料
マクロマー1:モノフマレートエステル、ε’(23℃、1000Hz)=5.54、モノフマレートエステル内の第2の酸基が、プロピレンオキシドと反応しており、グリセロール、プロピレンオキシド、エチレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコールから出発する;ベースポリオールの水酸基価:25mgKOH/g.
マクロマー2:3−イソプロピレン−アルファ,アルファ−ジメチルベンジルイソシアネート(TMI)−ポリエーテルアルコールの付加生成物、ε’(23℃、1000Hz)=5.72、ソルビトール、プロピレンオキシドに基づく、約15%のエチレンオキシド、ベースポリオールの水酸基価:18mgKOH/g。
マクロマー3:3−イソプロペニル−アルファ,アルファ−ジメチルベンジルイソシアネート(TMI)−ポリエーテルアルコールの付加生成物、ε’(23℃、1000Hz)=5.83、ソルビトール、プロピレンオキシドに基づく、約20%のエチレンオキシド、ベースポリオールの水酸基価:18mgKOH/g。
マクロマー4:3−イソプロペニル−アルファ,アルファ−ジメチルベンジルイソシアネート(TMI)−ポリエーテルアルコールの付加生成物、ε’(23℃、1000Hz)=7.87、グリセロール、プロピレンオキシドに基づく、約73%のエチレンオキシド、ベースポリオールの水酸基価:42mgKOH/g。
マクロマー5:3−イソプロペニル−アルファ,アルファ−ジメチルベンジルイソシアネート(TMI)−ポリエーテルアルコールの付加生成物、ε’(23℃、1000Hz)=8.31、トリメチルオールプロパン、プロピレンオキシドに基づく、約74%のエチレンオキシド、TMIとの反応の前に、そのイソシアネートと反応可能な水素原子が部分的にTDIと反応している、ベースポリオールの水酸基価:24mgKOH/g。
マクロマー6:3−イソプロペニル−アルファ,アルファ−ジメチルベンジルイソシアネート(TMI)−ポリエーテルアルコールの付加生成物、ε’(23℃、1000Hz)=8.17、グリセロール、プロピレンオキシドに基づく、約73%のエチレンオキシド、TMIとの反応の前に、そのイソシアネートと反応可能な水素原子が部分的にTDIと反応している、ベースポリオールの水酸基価:42mgKOH/g。
マクロマー7:モノフマレートエステル、ε’(23℃、1000Hz)=5.64、モノフマレートエステル内の第2の酸基が、プロピレンオキシドと反応しており、トリメチルオールプロパン、プロピレンオキシド、エチレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコールから出発する;ベースポリオールの水酸基価:27mgKOH/g。
マクロマー8:3−イソプロペニル−アルファ,アルファ−ジメチルベンジルイソシアネート(TMI)−ポリエーテルアルコールの付加生成物、ε’(23℃、1000Hz)=5.75、ソルビトール、プロピレンオキシドに基づく、約25%のエチレンオキシド、ベースポリオールの水酸基価:18mgKOH/g。
マクロマー9:3−イソプロペニル−アルファ,アルファ−ジメチルベンジルイソシアネート(TMI)−ポリエーテルアルコールの付加生成物、ε’(23℃、1000Hz)=5.42、ソルビトール、プロピレンオキシドに基づく、約22%のエチレンオキシド、ベースポリオールの水酸基価:18mgKOH/g。
マクロマー10:3−イソプロペニル−アルファ,アルファ−ジメチルベンジルイソシアネート(TMI)−ポリエーテルアルコールの付加生成物、ε’(23℃、1000Hz)=7.47、アジピン酸及びエチレングリコールに基づく;ベースポリオールの水酸基価:55mgKOH/g。
ポリオール1:水酸基価が88mgKOH/gのグラフトポリオール、45質量%の固体含有量、及び25℃での粘度=4900mPa.s、ε’(23℃、1000Hz)=4.89、アクリロニトリルとスチレンとを(トリメチルオールプロパン、プロピレンオキシドに基づいた)キャリヤーポリオール中で1:2の質量割合で現場重合して製造される、水酸基価:160mgKOH/g。
ポリオール2:水酸基価が88mgKOH/gのグラフトポリオール、45質量%の固体含有量、及び25℃での粘度=3800mPa.s、ε’(23℃、1000Hz)=4.94、アクリロニトリルとスチレンとを(トリメチルオールプロパン、プロピレンオキシドに基づいた)キャリヤーポリオール中で1:2の質量割合で現場重合して製造される、水酸基価:160mgKOH/g。
ポリオール3:水酸基価が88mgKOH/gのグラフトポリオール、45質量%の固体含有量、及び25℃での粘度=3900mPa.s、ε’(23℃、1000Hz)=5.04、アクリロニトリルとスチレンとを(トリメチルオールプロパン、プロピレンオキシドに基づいた)キャリヤーポリオール中で1:2の質量割合で現場重合して製造される、水酸基価:160mgKOH/g。
ポリオール4:水酸基価が88mgKOH/gのグラフトポリオール、45質量%の固体含有量、及び25℃での粘度=5800mPa.s、ε’(23℃、1000Hz)=5.41、アクリロニトリルとスチレンとを(トリメチルオールプロパン、プロピレンオキシドに基づいた)キャリヤーポリオール中で1:2の質量割合で現場重合して製造される、水酸基価:160mgKOH/g。
ポリオール5:水酸基価が88mgKOH/gのグラフトポリオール、45質量%の固体含有量、及び25℃での粘度=3600mPa.s、ε’(23℃、1000Hz)=6.31、アクリロニトリルとスチレンとを(グリセロール、プロピレンオキシド及び約7〜8%のエチレンオキシドに基づいた)キャリヤーポリオール中で1:2の質量割合で現場重合して製造される:160mgKOH/g。
ポリオール6:水酸基価が35mgKOH/gのグラフトポリオール、45質量%の固体含有量、及び25℃での粘度=3200mPa.s、ε’(23℃、1000Hz)=6.03、アクリロニトリルとスチレンとを(ジプロピレングリコール、プロピレンオキシド及び約25%のエチレンオキシドに基づいた)キャリヤーポリオール中で1:2の質量割合で現場重合して製造される、水酸基価:63mgKOH/g。
ポリオール7:水酸基価が23mgKOH/gのグラフトポリオール、45質量%の固体含有量、及び25℃での粘度=4900mPa.s、ε’(23℃、1000Hz)=6.14、アクリロニトリルとスチレンとを(グリセロール、プロピレンオキシド、約73%のエチレンオキシドに基づいた)キャリヤーポリオール中で1:2の質量割合で現場重合して製造される、水酸基価:42mgKOH/g。
ポリオール8:トリメチルオールプロパン、プロピレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価:160mgKOH/g、ε’(23℃、1000Hz)=7.37
ポリオール9:グリセロール、プロピレンオキシド及びエチレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価:160mgKOH/g、ε’(23℃、1000Hz)=8.10
ポリオール10:ジプロピレングリコール、プロピレンオキシド及びエチレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価:63mgKOH/g、ε’(23℃、1000Hz)=9.83
ポリオール11:グリセロール、プロピレンオキシド、エチレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価:42mgKOH/g、ε’(23℃、1000Hz)=8.27
ポリオール12:水酸基価が114mgKOH/g、固体含有量が40質量%、及び25℃で粘度が30000mPa、ε’(23℃、1000Hz)=6.89のグラフトポリオールで、このグラフトポリオールは、ポリエチレングリオールに基づいたキャリヤーポリオール(水酸基価:190mgKOH/g)内で、アクリロニトリルとスチレンとを1:2の質量割合で現場重合させて製造される。
ポリオール13:水酸基価が35mgKOH/g、固体含有量が35質量%、及び25℃で粘度が35000mPa、ε’(23℃、1000Hz)=6.38のグラフトポリオールで、このグラフトポリオールは、ジプロピレングリコール、プロピレンオキシド、エチレンオキシド(約25%のエチレンオキシド)に基づいたキャリヤーポリオール(水酸基価:63mgKOH/g)内で、アクリロニトリルとスチレンとを1:2の質量割合で現場重合させて製造される。
ポリオール14:水酸基価が16mgKOH/g、固体含有量が35質量%、及び25℃で粘度が5000mPa、ε’(23℃、1000Hz)=6.46のグラフトポリオールで、このグラフトポリオールは、トリメチルオールプロパン、プロピレンオキシド、エチレンオキシド(約75%のエチレンオキシド)、に基づいたキャリヤーポリオール(水酸基価:24mgKOH/g)内で、アクリロニトリルとスチレンとを1:2の質量割合で現場重合させて製造される。
ポリオール15:水酸基価が27mgKOH/g、固体含有量が35質量%、及び25℃で粘度が6600mPa、ε’(23℃、1000Hz)=6.40のグラフトポリオールで、このグラフトポリオールは、グリセロール、プロピレンオキシド、約73%のエチレンオキシドに基づいたキャリヤーポリオール(水酸基価:42mgKOH/g)内で、アクリロニトリルとスチレンとを1:2の質量割合で現場重合させて製造される。
ポリオール16:水酸基価が27mgKOH/g、固体含有量が35質量%、及び25℃で粘度が8900mPa、ε’(23℃、1000Hz)=6.78のグラフトポリオールで、このグラフトポリオールは、グリセロール、プロピレンオキシド、約73%のエチレンオキシドに基づいたキャリヤーポリオール(水酸基価:42mgKOH/g)内で、アクリロニトリルとスチレンとを1:2の質量割合で現場重合させて製造される。
ポリオール17:水酸基価が23mgKOH/g、固体含有量が45質量%、及び25℃で粘度が40000mPa.s、ε’(23℃、1000Hz)=6.59のグラフトポリオールで、このグラフトポリオールは、グリセロール、プロピレンオキシド、約73%のエチレンオキシドに基づいたキャリヤーポリオール(マクロマー質量MW:3500g/mol)内で、アクリロニトリルとスチレンとを1:2の質量割合で現場重合させて製造される。
ポリオール18:水酸基価が14mgKOH/g、固体含有量が45質量%、及び25℃で粘度が17400mPa.s、ε’(23℃、1000Hz)=6.78のグラフトポリオールで、このグラフトポリオールは、ソルビトール、プロピレンオキシド、約10%のエチレンオキシドに基づいたキャリヤーポリオール(水酸基価:26mgKOH/g、ε’(23℃、1000Hz)=4.86)内で、アクリロニトリルとスチレンとを1:2の質量割合で現場重合させて製造される。
ポリオール19:水酸基価が133mgKOH/g、固体含有量が35質量%、及び25℃で粘度が2500mPa.s、ε’(23℃、1000Hz)=5.98のグラフトポリオールで、このグラフトポリオールは、トリメチルオールプロパン及びプロピレンオキシドに基づくもの(水酸基価:160mgKOH/g、分子量MW:1000g/mol)と、トリメチルオールプロパン及びエチレンオキシドに基づくもの(水酸基価:250mgKOH/g)のキャリヤーポリオール混合物(1:1)内で、アクリロニトリルとスチレンとを1:2の質量割合で現場重合させて製造される。
ポリオール20:ポリエチレングリコール、水酸基価190mgKOH/g、ε’(23℃、1000Hz)=7.06。
ポリオール21:トリメチルオールプロパン、プロピレンオキシド、約74%のエチレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価:24mgKOH/g、ε’(23℃、1000Hz)=7.15。
ポリオール22:ソルビトール、プロピレンオキシド、及びエチレンオキシド、(10%のエチレンオキシド)に基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価:26mgKOH/g、ε’(23℃、1000Hz)=7.34。
ポリオール23:トリメチルオールプロパン、プロピレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価:160mgKOH/g、ε’(23℃、1000Hz)=6.80。
ポリオール24:水酸基価が28mgKOH/g、固体含有量が41質量%、及び25℃で粘度が4500mPa.s、ε’(23℃、1000Hz)=4.41のグラフトポリオールで、このグラフトポリオールは、グリセロール、エチレンオキシド及びプロピレンオキシド(約11%のエチレンオキシド)に基づくキャリヤーポリオール(水酸基価:48mgKOH/g)内で、アクリロニトリルとスチレンとを1:2の質量割合で現場重合させて製造される。
ポリオール25:水酸基価が19mgKOH/g、固体含有量が45質量%、及び25℃で粘度が7300mPa.s、ε’(23℃、1000Hz)=4.63のグラフトポリオールで、このグラフトポリオールは、グリセロール及びプロピレンオキシド、約14%のエチレンオキシドに基づくキャリヤーポリオール(水酸基価:35mgKOH/g)内で、アクリロニトリルとスチレンとを1:2の質量割合で現場重合させて製造される。
ポリオール26:水酸基価が31mgKOH/g、固体含有量が45質量%、及び25℃で粘度が4600mPa.s、ε’(23℃、1000Hz)=4.59のグラフトポリオールで、このグラフトポリオールは、グリセロール及びプロピレンオキシド、約11%のエチレンオキシドに基づくキャリヤーポリオール(水酸基価:56mgKOH/g)内で、アクリロニトリルとスチレンとを1:2の質量割合で現場重合させて製造される。
ポリオール27:水酸基価が133mgKOH/g、固体含有量が35質量%、及び25℃で粘度が30000mPa.s、ε’(23℃、1000Hz)=5.89のグラフトポリオールで、このグラフトポリオールは、トリメチルオールプロパン及びプロピレンオキシドに基づくもの(水酸基価:160mgKOH/g、分子量MW:1000g/mol)と、トリメチルオールプロパン及びエチレンオキシドに基づくもの(水酸基価:250mgKOH/g)のキャリヤーポリオール混合物(1:1)内で、アクリロニトリルとスチレンとを1:2の質量割合で現場重合させて製造される。
ポリオール28:グリセロール、プロピレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価35mgKOH/g、ε’(23℃、1000Hz)=12.22。
ポリオール29:グリセロール、プロピレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール水酸基価56mgKOH/g、ε’(23℃、1000Hz)=9.87。
ポリオール30:水酸基価が31mgKOH/g、固体含有量が44質量%、及び25℃で粘度が4500mPa.s、ε’(23℃、1000Hz)=4.48のグラフトポリオールで、このグラフトポリオールは、グリセロール、プロピレンオキシド、約14%のエチレンオキシドに基づいたキャリヤーポリオール(水酸基価:56mgKOH/g)内で、アクリロニトリルとスチレンとを1:2の質量割合で現場重合させて製造される。
ポリオール40:ソルビトール、プロピレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価500mgKOH/g。
ポリオール41:スクロース、ペンタエリチリトール、ジエチレングリコール及びプロピレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価400mgKOH/g。
ポリオール42:ビシナルトルエンジアミン、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドから誘導されるポリエーテルアルコール、水酸基価400mgKOH/g。
ポリオール43:スクロース、グリセロール及びプロピレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価450mgKOH/g。
ポリオール44:トリエチルオールプロパン、及びプロピレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価160mgKOH/g。
ポリオール45:ビシナルトルエンジアミン、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価160mgKOH/g。
ポリオール46:スクロース、グリセロール及びプロピレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価490mgKOH/g。
ポリオール47:スクロース、ジエチレングリコール及びプロピレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価440mgKOH/g。
ポリオール48:プロピレングリコール、及びプロピレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価105mgKOH/g。
ポリオール49:ソルビトール、及びプロピレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価340mgKOH/g。
ポリオール50:工業用二量体脂肪酸、グリセロールに基づいたポリエステルアルコール、水酸基価400mgKOH/g。
ポリオール51:エチレンジアミン及びプロピレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価770mgKOH/g。
ポリオール52:プロピレングリコール及びプロピレンオキシドに基づいたポリエーテルアルコール、水酸基価250mgKOH/g。
ポリオール53:アジピン酸、無水フタル酸、オレイン酸及び1,1,1−トリメチルオールプロパンから製造されるポリエステルアルコール、水酸基価385mgKOH/g。
難燃剤1:トリスクロールプロピルホスフェイト
難燃剤2:ジエチルエタンホスホネート
難燃剤3:Ixol(登録商標)B251、Solvay AG
安定剤1:Tegostab(登録商標)B8467、Degussa AG
安定剤2:Tegostab(登録商標)B8461、Degussa AG
安定剤3:OS340、Bayer AG
安定剤4:Tegostab(登録商標)B8466、Degussa AG
安定剤5:Dabco(登録商標)DC5103、Air Products
安定剤6:Tegostab(登録商標)B8461とTegostab(登録商標)B8409との1:1混合物、Degussa AG
触媒1:N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン
触媒2:Lupragen(登録商標)N301、BASF Aktiengesellschaft
触媒3:Dabco(登録商標)T、AirProducts
触媒4:Lupragen(登録商標)N600、BASF Aktiengesellschaft
触媒5:Polycat5、AirProducts
触媒6:KX315、Elastogran GmbH
触媒7:エチレングリコール中、カリウムアセテートの47%濃度溶液
開始剤1:Wako(登録商標)V601,Wako Chemicals GmbH

Claims (16)

  1. a)ポリイソシアネートと、
    b)以下の成分の存在下にイソシアンート基と反応可能な少なくとも2個の水素原子を有する化合物、
    c)触媒、
    d)発泡剤、
    e)所望により、助剤及び添加剤、
    とを反応させることによってポリウレタンフォームを製造する方法であって、
    イソシアンート基と反応可能な少なくとも2個の水素原子を有する化合物が、少なくとも1種の極性グラフトポリオールを含むことを特徴とするポリウレタンフォームを製造する方法。
  2. グラフトポリオールが、成分bに対して、100質量%以下の量で使用されることを特徴とする請求項1に記載のポリウレタンフォームを製造する方法。
  3. グラフトポリオールが、成分bに対して、それぞれ0.5〜70質量%の量で使用されることを特徴とする請求項1に記載のポリウレタンフォームを製造する方法。
  4. グラフトポリオールが、20〜200mgKOH/gの範囲に水酸基価を有していることを特徴とする請求項1に記載のポリウレタンフォームを製造する方法。
  5. グラフトポリオールを、冷蔵庫用の独立気泡硬質ポリウレタンフォームの製造に、成分bに対して3〜70質量%の量で使用することを特徴とする請求項1に記載のポリウレタンフォームを製造する方法。
  6. グラフトポリオールを、サンドイッチ素子用の独立気泡硬質ポリウレタンフォームの製造に、成分bに対して0.5〜35質量%の量で使用することを特徴とする請求項1に記載のポリウレタンフォームを製造する方法。
  7. グラフトポリオールを、ポリエーテルアルコール中のエチレン性不飽和モノマーの現場重合によって製造し、且つ前記ポリエーテルアルコールが、水酸基価を100〜800mgKOH/gの範囲に有し、及び多官能性アルコール、糖アルコール、脂肪族アミン、及び芳香族アミンから成る群れから選ばれるH−官能性出発材料にアルケンオキシドを付加することによって得られるものであることを特徴とする請求項1に記載のポリウレタンフォームを製造する方法。
  8. グラフトポリオールが、極性エチレン性不飽和マクロマーを使用して製造されることを特徴とする請求項1に記載のポリウレタンフォームを製造する方法。
  9. グラフトポリオールが、極性キャリヤーポリオールを使用して製造されることを特徴とする請求項1に記載のポリウレタンフォームを製造する方法。
  10. グラフトポリオールの粒子の粒度分布が、0.1μm〜8μm、好ましくは0.2μm〜3μmの範囲に極大値を有することを特徴とする請求項1に記載のポリウレタンフォームを製造する方法。
  11. グラフトポリオールが、明確に分離した2峰性のポリマーの粒子径を有することを特徴とする請求項1に記載のポリウレタンフォームを製造する方法。
  12. 23℃及び1000Hzで、7.0より大きい誘電率ε’を有することを特徴とする、硬質ポリウレタンフォームに使用するグラフトポリオールを製造するためのマクロマー。
  13. 請求項12に記載の少なくとも1種のマクロマーの存在下に、キャリヤーポリオール中のオレフィン性不飽和モノマーの現場重合によって製造することができるグラフトポリオール。
  14. マクロマーの存在下に、キャリヤーポリオール中のオレフィン性不飽和モノマーの現場重合によって製造することができるグラフトポリオールであって、
    キャリヤーポリオールが、2〜8の官能価、100〜800mgKOH/gの範囲の水酸基価を有し、且つポリエーテル鎖におけるエチレンオキシド単位の含有量が、ポリオールの分子量に対して少なくとも30質量%であることを特徴とするグラフトポリオール。
  15. マクロマーの存在下に、キャリヤーポリオール中のオレフィン性不飽和モノマーの現場重合によって製造することができるグラフトポリオールであって、キャリヤーポリオール及びマクロマーが極性を有することを特徴とするグラフトポリオール。
  16. 少なくとも1種の極性グラフトポリオールを含む、貯蔵安定性が良好なポリオール混合物。
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