JP2008074880A - 硬質ポリウレタンスラブフォームの製造方法、硬質ポリウレタンスラブフォームおよび配管用断熱材 - Google Patents

硬質ポリウレタンスラブフォームの製造方法、硬質ポリウレタンスラブフォームおよび配管用断熱材 Download PDF

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Abstract

【課題】内部にスコーチを発生させず、熱伝導率が低く、優れた難燃性が経時的に維持され、寸法安定性にも優れた硬質ポリウレタンスラブフォームを製造する方法を提供すること。
【解決手段】〔A〕MDIを30〜80質量%の割合で含むポリメリックMDIの少なくとも一部を、水酸基価が150〜300mgKOH/gのポリエステルポリオールからなる変性剤で変性することにより得られる、NCO含量が24.0〜28.0%である変性ポリイソシアネートと;〔B〕トルエンジアミンを開始剤とするポリエーテルポリオール(B1)、ソルビトールを開始剤とするポリエーテルポリオール(B2)、およびシュークロースを開始剤とするポリエーテルポリオール(B3)から選ばれた少なくとも1種を合計で50質量%以上の割合で含むポリオール成分と;〔C〕水からなる発泡剤とを含有するフォーム形成性組成物を反応させて、天面開放状態で自由発泡させる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、硬質ポリウレタンスラブフォームの製造方法、硬質ポリウレタンスラブフォームおよび配管用断熱材に関し、さらに詳しくは、内部にスコーチを発生させず、熱伝導率が低く、難燃性に優れた硬質ポリウレタンスラブフォームを製造する方法、この方法により製造される硬質ポリウレタンスラブフォーム、および、この硬質ポリウレタンスラブフォームを裁断加工して得られる配管用断熱材に関する。
本発明に係る硬質ポリウレタンスラブフォームは、各種パネル・ボード・冷蔵庫のような特定の形状に発泡・成型されるものではなく、また、現場発泡のようにスプレー塗布して発泡されるものでもなく、天面開放状態のモールド内に注入された組成物を自由発泡させることにより、または、天面開放状態の連続ラインに連続吐出した組成物を自由発泡させることにより生産される硬質の「スラブフォーム」である。
従来、硬質ポリウレタンフォームを形成するための発泡剤として、クロロフルオロカーボン類やハイドロフルオロカーボン類が使用されていた。
しかして、最近における脱フロン化の要請などにより、発泡剤として水を使用する水発泡処方の硬質ポリウレタンフォームが注目されている。
水発泡処方により硬質ポリウレタンフォームを形成するための組成物には、ポリイソシアネート、ポリオール成分、および発泡剤としての水が含有される。
ここに、「ポリイソシアネート」としては、通常、ジフェニルメタンジイソシアネートを含むポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートが使用されている。
また、「ポリオール成分」の一部として、トルエンジアミンに、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加してなるポリエーテルポリオールが使用されている(例えば、特許文献1〜5参照)。
しかしながら、特許文献1〜5に開示されている組成物を含め、従来公知の水発泡処方の組成物により硬質ポリウレタンスラブフォームを製造する場合には、形成されるスラブフォームの内部にスコーチ(焼け)が発生するという問題がある。
これは、水発泡処方のスラブフォームの形成においては、発熱量が大きく、肉厚の形状(スラブ)であるために内部の熱を放散することが困難である(内部の蓄熱量が大きい)ことなどによる。そして、スラブフォームの内部に発生したスコーチは、これを裁断して得られる最終製品の外観不良、強度不良などを招来する。
このように、肉薄のモールドフォームでは特に問題とならない内部のスコーチは、スラブフォームを製造する場合においては深刻な問題であって、その解決が強く望まれている。
また、特許文献1〜5に開示されている組成物によって製造される硬質ポリウレタンフォームは、いずれも、熱伝導率が高くて十分な断熱効果・保温効果を有するものではない。さらに、難燃性および寸法安定性なども満足できるものではない。
特開平5−186549号公報 特開平6−228260号公報 特開平6−239956号公報 特開平7− 10955号公報 特開平9−132631号公報
本発明は以上のような事情に基いてなされたものである。
本発明の第1の目的は、内部にスコーチを発生させず、熱伝導率が低く、優れた難燃性が経時的に維持され、寸法安定性にも優れた硬質ポリウレタンスラブフォームを製造する方法を提供することにある。
本発明の第2の目的は、内部にスコーチを発生させず、熱伝導率が低く、優れた難燃性を経時的に維持することができ、寸法安定性にも優れた硬質ポリウレタンスラブフォームを提供することにある。
本発明の第3の目的は、硬質ポリウレタンスラブフォームを裁断加工して得られる断熱材であって、スコーチに起因する外観不良や強度不良などがなく、熱伝導率が低くて十分な断熱効果・保温効果を有し、優れた難燃性を経時的に維持することができ、寸法安定性にも優れた配管用断熱材を提供することにある。
本発明の製造方法は、〔A〕ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、「MDI」と略記する。)を30〜80質量%の割合で含むポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(以下、「ポリメリックMDI(a)」ともいう。)の少なくとも一部を、水酸基価が150〜300mgKOH/gのポリエステルポリオールからなる変性剤(以下、「特定の変性剤」ともいう。)で変性することにより得られる、NCO含量が24.0〜28.0%である変性ポリイソシアネートと;
〔B〕トルエンジアミンを開始剤とするポリエーテルポリオール(B1)、ソルビトールを開始剤とするポリエーテルポリオール(B2)、およびシュークロースを開始剤とするポリエーテルポリオール(B3)から選ばれた少なくとも1種を合計で50質量%以上の割合で含むポリオール成分と;
〔C〕水からなる発泡剤と
を含有するフォーム形成性組成物を反応させて、天面開放状態で自由発泡させることを特徴とする。
本発明の製造方法において、下記の形態が好ましい。
(1)前記〔A〕成分を得るために使用する特定の変性剤の水酸基価が200〜300mgKOH/gであり、当該〔A〕成分のNCO含量が24.5〜27.5%であること。
(2)特定の変性剤は、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコールおよび3−メチル−1,5−ペンタンジオールから選ばれた少なくとも1種の多価アルコールと;オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸およびアジピン酸から選ばれた少なくとも1種の多塩基酸とから得られるポリエステルポリオールであること。
(3)特定の変性剤は、ジエチレングリコールと、オルソフタル酸および/またはアジピン酸とから得られるポリエステルポリオールであること。
(4)前記〔A〕成分は、ポリメリックMDI(a)の一部(a1)を、特定の変性剤で変性処理した後、ポリメリックMDI(a)の残部(a2)と混合することにより得られること。
(5)変性処理に供されるポリメリックMDI(a)の一部(a1)がMDI(二核体)であること。
(6)前記〔B〕成分は、ポリエーテルポリオール(B1)と、ポリエーテルポリオール(B2)と、ポリエーテルポリオール(B3)とを含むこと。
(7)ポリエーテルポリオール(B1)は、トルエンジアミンに、エチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドを付加して得られること、特に、トルエンジアミンに付加されるエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの質量比率(〔EO〕:〔PO〕)が0〜50:100〜50であること。
(8)ポリエーテルポリオール(B2)は、ソルビトールに、エチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドを付加して得られること、特に、トルエンジアミンに付加されるエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの質量比率(〔EO〕:〔PO〕)が0〜50:100〜50であること。
(9)ポリエーテルポリオール(B3)は、シュークロースに、エチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドを付加して得られること、特に、トルエンジアミンに付加されるエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの質量比率(〔EO〕:〔PO〕)が0〜50:100〜50であること。
本発明の硬質ポリウレタンスラブフォームは、本発明の製造方法により得られることを特徴とする。
本発明の硬質ポリウレタンスラブフォームは、0.25m2 以上の底面積を有する天面開放状態のモールド内で前記フォーム形成性組成物を自由発泡させて形成されるものであることが好ましい。
また、本発明の硬質ポリウレタンスラブフォームは、天面開放状態の連続ラインに0.5m以上の幅で連続吐出した前記フォーム形成性組成物を自由発泡させて形成されるものであることが好ましい。
本発明の配管用断熱材は、本発明の硬質ポリウレタンスラブフォームを裁断加工して得られることを特徴とする。
本発明の製造方法によれば、スラブの内部にスコーチを発生させず、熱伝導率が低く、優れた難燃性が経時的に維持され、寸法安定性にも優れた硬質ポリウレタンスラブフォームを製造することができる。
本発明の硬質ポリウレタンスラブフォームは、内部にスコーチを発生させず、熱伝導率が低く、優れた難燃性を経時的に維持することができ、寸法安定性にも優れている。
本発明の配管用断熱材は、スコーチに起因する外観不良や強度不良などがなく、熱伝導率が低くて十分な断熱効果・保温効果を有し、優れた難燃性を経時的に維持することができ、寸法安定性にも優れている。
以下、本発明について詳細に説明する。
<本発明の製造方法>
本発明の製造方法は、変性ポリイソシアネートからなる〔A〕成分と;ポリエーテルポリオール(B1)、ポリエーテルポリオール(B2)およびポリエーテルポリオール(B3)から選ばれた少なくとも1種を合計で50質量%以上の割合で含むポリオール成分と;水(発泡剤)からなる〔C〕成分とを含有するフォーム形成性組成物を反応させて、天面開放状態で自由発泡させることに特徴を有する。
<〔A〕成分>
〔A〕成分は、MDI(二核体)を含むポリメリックMDI(a)の少なくとも一部を特定の変性剤で変性することにより得られる変性ポリイソシアネートである。
ポリメリックMDI(a)を構成するMDI(二核体)には、4,4′−MDI、2,4′−MDI、2,2′−MDIの異性体が含まれ、MDIに占める4,4′−MDIの割合は50%以上であることが好ましい。
ポリメリックMDI(a)に占めるMDI(二核体)の割合としては30〜80質量%とされ、好ましくは35〜75質量%とされる。
MDI(二核体)の割合が30質量%未満である場合には、当該ポリメリックMDIにより得られる変性ポリイソシアネートの粘度が過大になり、〔B〕成分との混合性に悪影響を及ぼす。
一方、MDI(二核体)の割合が80質量%を超える場合には、当該ポリメリックMDIにより得られる変性ポリイソシアネートを含有する組成物の強度が不足して正常にフォームが立ち上がらず、所期の硬質ポリウレタンスラブフォームを形成することができなくなることがある。また、当該組成物により形成される硬質ポリウレタンスラブフォームが脆性を示し、十分な強度を有するものとならない。さらに、ポリメリックMDI(a)の貯蔵安定性、特に0℃以下といった低温雰囲気下での液貯蔵安定性が悪化(例えば、結晶の析出)する。
〔A〕成分は、ポリメリックMDI(a)の少なくとも一部が、特定の変性剤によって変性されることにより得られる。
ポリメリックMDIを変性する特定の変性剤は、水酸基価が150〜300mgKOH/gのポリエステルポリオールからなる。
特定の変性剤を構成するポリエステルポリオールは、多価アルコールと、多塩基酸とを、常法に従ってエステル化反応させることにより得ることができる。
ここに、多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコールおよび3−メチル−1,5−ペンタンジオールが好ましく、ジエチレングリコールが特に好ましい。
また、多塩基酸としては、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸およびアジピン酸が好ましく、オルソフタル酸およびアジピン酸が特に好ましい。
特定の変性剤を構成する好適なポリエステルポリオールとしては、ジエチレングリコールと、オルソフタル酸および/またはアジピン酸とから得られるポリエステルポリオールを挙げることができる。かかるポリエステルポリオールを特定の変性剤として使用することにより、得られる変性ポリイソシアネートの外観が良好な(液の濁りが発生しない)ものとなり、また、得られる硬質ポリウレタンスラブフォームにおける経時後の燃焼性能や、寸法安定性に優れたものとなる。
特定の変性剤を構成するポリエステルポリオールの水酸基価は150〜300mgKOH/gとされ、好ましくは200〜300mgKOH/g、更に好ましくは230〜270mgKOH/gとされる。
ポリメリックMDIの変性剤として、水酸基価が150mgKOH/g未満のポリエステルポリオールを使用する場合には、得られる組成物により形成される硬質ポリウレタンスラブフォームの強度が低くなり、これに起因して寸法安定性が低下するので好ましくない(後述する比較例1および比較例2参照)。
一方、ポリメリックMDIの変性剤として、水酸基価が300mgKOH/gを超えるポリエステルポリオールを使用する場合には、得られる変性ポリイソシアネートに濁りが発生し(後述する調製例13および調製例14参照)、そのような変性ポリイソシアネートは経時とともに液の相分離が生じる(不均一な液状となる)等、貯蔵安定性が悪いので好ましくない。
特定の変性剤を構成するポリエステルポリオールの官能基数は2〜4であることが好ましく、特に好ましくは2とされる。
ポリメリックMDI(a)の変性剤として、単官能(官能基数が1)のポリエステル(モノオール)を使用すると、得られる組成物によって形成される硬質ポリウレタンスラブフォームの圧縮強度や寸法安定性などが低下する。
一方、ポリメリックMDI(a)の変性剤として、官能基数が5以上のポリエステルポリオールを使用する場合には、得られる変性イソシアネートの粘度が過度に高くなって、例えば混合不良を起こすなどの不具合が生じる。
特定の変性剤を構成するポリエステルポリオールの数平均分子量としては、370〜750であることが好ましく、更に好ましくは370〜550とされる。
特定の変性剤による変性方法としては、予め加温されたポリメリックMDI(a)に、特定の変性剤を添加し、この系を加熱しながら攪拌混合する方法を挙げることができる。攪拌時の加熱温度としては、例えば50〜100℃、好ましくは60〜80℃とされる。
ポリメリックMDI(a)の「一部を」変性して〔A〕成分を調製する方法としては、例えば、
(イ)ポリメリックMDI(a)を、一部(a1)と、残部(a2)とに分割し、
(ロ)「ポリメリックMDIの一部(a1)」を、特定の変性剤で変性処理することにより「変性された(ポリメリック)MDI(A1)」を得、
(ハ)「変性された(ポリメリック)MDI(A1)」と、変性されていない「ポリメリックMDIの残部(a2)」とを混合する方法を挙げることができる。
このような方法で〔A〕成分を調製することにより、得られる〔A〕成分における粘度の上昇を抑えることができる。
ここで、変性処理される「ポリメリックMDIの一部(a1)」と、後添加される「ポリメリックMDIの残部(a2)」とは同一の組成である必要はなく、例えば、それぞれの核体分布などが異なっていてもよい。
また、核体分布などが異なる2種類のポリメリックMDIをそれぞれ準備し、その一方を(a1)成分とし、他方を(a2)成分としてもよい。
ここで、得られる〔A〕成分における粘度上昇の抑制効果に優れているなどの観点から、変性処理される「ポリメリックMDIの一部(a1)」はMDI(二核体)のみからなることが好ましい。
この場合には、
(イ)ポリメリックMDI(a)を、MDIからなる一部(a1)と、ポリメリックMDIからなる残部(a2)とに分割し(あるいは、MDIからなる(a1)成分と、ポリメリックMDIからなる(a2)成分とをそれぞれ準備し)、
(ロ)「MDIからなる一部(a1)」を、特定の変性剤で変性処理することによって「変性されたMDI(A1)」を得、
(ハ)「変性されたMDI(A1)」と、「ポリメリックMDIの残部(a2)」とを混合することにより〔A〕成分が得られる。
この場合において、「ポリメリックMDIの残部(a2)」にMDI(二核体)が含まれていてもよい。
なお、前述のように分割せず、ポリメリックMDI(a)の「全部」について変性処理を行っても良い。なお、ポリメリックMDI(a)の「全部を」変性する場合であっても、得られる〔A〕成分を構成する「変性ポリイソシアネート」中には、未変性のポリメリックMDI分子と、変性されたポリメリックMDI分子とが共存する。すなわち、特定の変性剤を構成するポリエーテルポリオールの分子は、ポリメリックMDI(a)を構成する分子のすべてに結合してプレポリマー化しているものではない。
例えば、式:HO−R1 −OH(式中、R1 はポリエステル構造を含む基である)で示されるポリエステルポリオールにより変性された「変性ポリイソシアネート」中には、
式:R2 (NCO)m (式中、R2 はポリメチレンポリフェニル構造単位であり、mは2以上の整数である。)で示される「未変性のポリメリックMDI分子」と、
式:(OCN)m-1 2 −NHCOO−R1 −O−CONH−R2 (NCO)m-1 で示される「変性されたポリメリックMDI分子」とが存在する。
〔A〕成分を構成する変性ポリイソシアネートのNCO含量は、通常24.0〜28.0%とされ、好ましくは24.5〜27.5%とされる。これにより、発熱量が低下し、フォーム形成時の反応もマイルドになり、肉厚のスラブフォームであっても内部におけるスコーチの発生を確実に防止することができる。
変性ポリイソシアネートのNCO含量は、特定の変性剤の使用量(ポリメリックMDI(a)に対する使用割合)を調整することにより制御することができる。
NCO含量が24.0%未満である変性ポリイソシアネートは、その粘度が過大となるため、発泡機の配管内やホース内を循環させることができなかったり、〔B〕成分を含むポリオール混合物と均一に混合することができなかったりする(後述する比較例7参照)。
一方、変性ポリイソシアネートのNCO含量が28.0%を超える場合には、得られる組成物により形成されるスラブフォームにおいて、内部のスコーチの発生を防止することができない(後述する比較例5参照)。
<〔B〕成分>
フォーム形成性組成物を構成する〔B〕成分は、トルエンジアミンを開始剤とするポリエーテルポリオール(B1)、ソルビトールを開始剤とするポリエーテルポリオール(B2)、およびシュークロースを開始剤とするポリエーテルポリオール(B3)から選ばれた少なくとも1種、好ましくは2種、更に好ましくは3種を、これらの合計が50質量%以上となる割合で含むポリオール成分からなる。
ポリエーテルポリオール(B1)は、トルエンジアミンを開始剤として、これにエチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドを付加させることにより得られる。
トルエンジアミン系のポリエーテルポリオール(B1)を一定の割合で含有する〔B〕成分により、形成される硬質ポリウレタンスラブフォームにおいて、セルの微細化を図ることができ、低い熱伝導率(断熱性・保温性)を達成することができる。また、形成される硬質ポリウレタンスラブフォームに優れた難燃性を付与することができる。更に、ポリエーテルポリオール(B1)を含有する〔B〕成分は、〔A〕成分との相溶性にも優れている。
トルエンジアミンとしては、2,4−トルエンジアミン、2,6−トルエンジアミンを単独でまたは両者の混合物を使用することができる。
ここに、トルエンジアミンに付加されるエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの質量比率(〔EO〕:〔PO〕)は0〜50:100〜50であることが好ましく、更に好ましくは0〜35:100〜65とされる。これにより、得られる硬質ポリウレタンスラブフォームの寸法安定性を向上させることができる。
ポリエーテルポリオール(B1)の水酸基価は、200〜700mgKOH/gであることが好ましく、更に好ましくは300〜500mgKOH/gとされる。
ポリエーテルポリオール(B1)の数平均分子量は、320〜1200であることが好ましく、更に好ましくは450〜750とされる。
ポリエーテルポリオール(B2)は、ソルビトール(グルシトール)を開始剤として、これにエチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドを付加させることにより得られる。
ここに、ソルビトールに付加されるエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの質量比率(〔EO〕:〔PO〕)は0〜50:100〜50であることが好ましい。
ポリエーテルポリオール(B2)の水酸基価は、200〜680mgKOH/gであることが好ましく、更に好ましくは350〜500mgKOH/gとされる。
ポリエーテルポリオール(B2)の数平均分子量は、500〜1700であることが好ましく、更に好ましくは670〜1000とされる。
ポリエーテルポリオール(B3)は、シュークロースを開始剤として、これにエチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドを付加させることにより得られる。
ここに、シュークロースに付加されるエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの質量比率(〔EO〕:〔PO〕)は0〜50:100〜50であることが好ましい。
ポリエーテルポリオール(B3)の水酸基価は、300〜600mgKOH/gであることが好ましく、更に好ましくは380〜450mgKOH/gとされる。
ポリエーテルポリオール(B3)の数平均分子量は、700〜1500であることが好ましく、更に好ましくは1000〜1200とされる。
〔B〕成分は、上記の「ポリエーテルポリオール(B1)、ポリエーテルポリオール(B2)およびポリエーテルポリオール(B3)から選ばれた少なくとも1種」のみからなるものであってもよいが、50質量%を超えない範囲で、これら以外のポリオールが含有されていてもよい。
そのようなポリオールとしては、ポリエーテルポリオール〔上記の(B1)、(B2)および(B3)に相当するものを除く。〕、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、動植物系ポリオール、鎖延長剤として機能する分子量300以下の低分子ポリオール、ポリマーポリオール、ハロゲン含有ポリオール、リン含有ポリオール、フェノールベースポリオールなどを例示することができる。これらのうち、ポリエーテルポリオールが好ましい。
〔B〕成分に占める、ポリエーテルポリオール(B1)、ポリエーテルポリオール(B2)およびポリエーテルポリオール(B3)の合計割合は、通常50質量%以上とされ、好ましくは75質量%以上、特に好ましくは100質量%とされる。
これらの合計割合が50質量%未満である場合には、形成される硬質ポリウレタンスラブフォームは難燃性および寸法安定性に劣るものとなる(後述する比較例4参照)。
<〔C〕成分>
本発明で使用するフォーム形成性組成物は、発泡剤として水(〔C〕成分)を含有する水発泡処方の組成物である。
〔C〕成分である水の含有量としては、〔B〕成分100質量部に対して2〜10質量部であることが好ましく、更に好ましくは3〜7質量部とされる。この含有量が過大である場合には、形成される硬質ポリウレタンスラブフォームの密度が、所望される密度よりも低下(軽量化)してしまうほか、強度不足や寸法安定性の低下を招き、さらには当該硬質ポリウレタンスラブフォームが脆いものとなる。一方、この含有量が過少である場合には、発泡が不十分となって、密度が上昇することによりコストアップになる。
<任意成分>
本発明で使用するフォーム形成性組成物は、本発明の効果を損なわない範囲内で、上記の必須成分以外の成分が含有されていてもよい。
そのような任意成分としては、難燃剤、整泡剤、酸化防止剤、触媒、充填剤、安定剤、着色剤などを挙げることができる。
任意成分として使用できる『難燃剤』としては、有機ハロゲン系化合物、リン系化合物、(イソ)シアヌル酸誘導体化合物(ハロゲン非含有含窒素化合物)、(イソ)シアヌル酸誘導体化合物以外の窒素含有化合物(ハロゲン非含有含窒素化合物)、無機化合物などを挙げることができる。
ここに、「有機ハロゲン系化合物」としては、テトラブロモビスフェノールA(TBBA)、ジブロモネオペンチルグリコール、デカブロモジフェニルオキサイド(DBDPO)、ヘキサブロモシクロドデカン(HBCD)、トリブロモフェノール(TBP)、エチレンビステトラブロモフタルイミド、臭素化ポリスチレン、TBBPAエポキシオリゴマー、TBBPAビスジブロモプロピルエーテル、エチレンビスペンタブロモジフェニルなどを例示することができる。
また、「リン系化合物」としては、オルソリン酸アンモニウムと尿素の縮合生成物などのポリリン酸アンモニウム系化合物、トリメチルホスフェート(TMP)、トリエチルホスフェート(TEP)、トリブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェートおよびオクチルジフェニルホスフェートなどのリン酸エステル類、高分子量化したポリホスフェートなどの縮合リン酸エステル類、トリス(クロロプロピル)ホスフェート(TCPP)、トリス(ジクロロプロピル)ホスフェート、トリス(ジブロモネオペンチル)ホスフェートなどのハロゲン含有リン酸エステルなどを例示することができる。
また、「(イソ)シアヌル酸誘導体化合物(ハロゲン非含有含窒素化合物)」としては、メラミン、硫酸メラミン、リン酸メラミン、ポリリン酸メラミン、メチロールメラミン、シアヌル酸トリメチルエステル、シアヌル酸トリエチルエステル、アンメリン、アンメリド、2,4,6−トリオキシシアニジンおよびメラミンシアヌレートなどのシアヌル酸誘導体;イソアンメリン、イソメラミン、イソアンメリド、トリメチルカルボジイミド、トリエチルカルボジイミドおよびトリカルボイミドなどのイソシアヌル酸誘導体などを例示することができる。
また、「(イソ)シアヌル酸誘導体化合物以外の窒素含有化合物(ハロゲン非含有含窒素化合物)」としては、ジシアンジアミド、ジシアンジアミジシン、グアニジン、スルファミン酸グアニジン、及びジグアニドなどのシアナミド誘導体;並びに尿素、ジメチロール尿素、ジアセチル尿素、トリメチル尿素、及びN−ベンゾイル尿素などの尿素誘導体などを例示することができる。
また、「無機化合物」としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、四ホウ酸酸ナトリウム、リン酸マグネシウム、二リン酸ナトリウム、リン酸亜鉛、三酸化アンチモン、五酸化アンチモンおよび窒素化グアニジン、赤燐などを例示することができる。
任意成分として使用される『整泡剤』としては、例えば、「SZ−1171」、「SZ−1649」、「SZ−1666」、「SZ−1694」、「SZ−1671」、「SZ−1711」、「SZ−1127」、「SZ−1919」、「SZ−1718」、「SZ−1692」、「SF−2936F」、「SF−2937F」、「SF−2938F」、「SH−192」(以上、東レ・ダウコーニング(株)製)、「B−8444」、「B−8460」、「B−8465」、「B−8870」、「B−8871」、「B−8232」、「B−8466」、「B−8467」(以上、ゴールドシュミット社製)、「F−373」、「F−388」、「F−394」、「F−395」、「X20−1748S」、「X20−1874」、「X20−5042」、「X20−5051」、「X20−5043」(以上、信越化学工業(株)製)などを挙げることができる。
任意成分として使用できる『酸化防止剤』としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤およびイオウ系酸化防止剤などを挙げることができる。
ここに、「フェノール系酸化防止剤」としては、ペンタエリスリチル−テトラキス−[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,9−ビス{2−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−1,1−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキサピロ[5,5]ウンデカン、1,3,5−トリス(2,6−ジメチル−3−ヒドロキシ−4−t−ブチルベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2,4,6−トリメチルベンゼン、1,3,5−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、ビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホン酸エチル)カルシウム、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、ステアリル−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、3,9−ビス〔1,1−ジメチル−2−〔β−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル〕2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス−〔メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン、ビス〔3,3’−ビス−(4’−ヒドロキシ−3’−t−ブチルフェニル)ブチリックアシッド〕グリコールエステル、1,3,5−トリス(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンジル)−S−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)トリオン、トコフェロール類などを例示することができる。
また、「リン系酸化防止剤」としては、アルキルホスファイト、アルキルアリルホスファイト、アリルホスファイト、アルキルホスフォナイト、アリルホスフォナイトなどのリン系安定剤を挙げることができ、具体的には、ビス(トリデシル)ペンタエリスリトールジホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,4′−ビフェニレンホスフォナイト、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ジトリデシルホスファイト−5−t−ブチルフェニル)ブタン、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェニルジトリデシル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(オクタデシルホスファイト)、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(モノノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、ジイソデシルペンタエリスリトールジフォスファイト、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、10−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、10−デシロキシ−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイトなどを例示することができる。
また、「イオウ系酸化防止剤」としては、ジステアリル−3,3′−チオジプロピオネート、ペンタエリストール−テトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、ジラウリル−3,3′−チオジプロピオネート、ジミリスチル−3,3′−チオジプロピオネート、ジトリデシル−3,3′−チオジプロピオネート、チオジプロピオン酸ジラウリルなどを例示することができる。
任意成分として使用できる『触媒』としては、トリエチレンジアミン(TEDA)、テトラメチルヘキサメチレンジアミン(TMHMDA)、ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)、ジメチルシクロヘキシルアミン(DMCHA)、ビスジメチルアミノエチルエーテル(BDMAEA)、N−メチルイミダゾール、トリメチルアミノエチルピペラジン、トリプロピルアミン、トリエチルアミン、N−メチルモルホリンなどのアミン化合物、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレートなどのスズ化合物、アセチルアセトン金属塩などの金属錯化合物、反応型アミン触媒〔例えば、ジメチルエタノールアミン(DMEA)、N,N,N’−トリメチルアミノエチルエタノールアミン、N,N−ジメチルアミノエトキシエタノール〕に代表されるウレタン化触媒を挙げることができる。
触媒の含有量としては、〔B〕成分100質量部に対して2.5質量部以下であることが好ましく、更に好ましくは1.0質量部以下とされる。
<製造方法>
本発明の製造方法は、フォーム形成性組成物を反応させて、天面開放状態で自由発泡させることにより硬質ポリウレタンスラブフォームを製造する方法である。
フォーム形成性組成物は、例えば、〔A〕成分からなる第1液と、〔B〕成分、〔C〕成分および任意成分を混合してなる第2液とにより構成される二液硬化性の組成物として使用される。
フォーム形成性組成物は、また、〔A〕成分からなる第1液と、〔B〕成分からなる第2液と、〔C〕成分および任意成分からなる第3液とにより構成される三液硬化性の組成物として使用してもよい。
具体的な製造方法の一例を示せば、第1液(〔A〕成分)と、第2液(〔B〕成分、〔C〕成分および任意成分を含むポリオール混合物)とを、公知の攪拌混合機(発泡機)により混合して、フォーム形成性組成物(発泡性の混合物)を調製し、これを天面開放状態のモールド内に注入して自由発泡させ、スラブ(ブロック)として硬化成形する方法(不連続法)を挙げることができる。
ここに、不連続法により形成されるスラブの大きさを決定するモールド内部の底面積としては、通常0.25m2 (例えば、0.5m×0.5m)以上とされ、好ましくは0.25m2 〜6.0m2 (例えば、2.0m×3.0m)とされる。また、スラブの大きさ(厚み)を決定するモールド内部の高さとしては、通常0.3m以上とされ、好ましくは0.3〜1.0mとされる。
そして、本発明の製造方法(不連続法)によれば、このようなモールドを使用して形成される大きなサイズ〔(0.25〜6.0m2 )×(0.3〜1.0m)〕のスラブフォームであっても、その内部にスコーチを発生させることはない。
また、製造方法の他の例として、第1液(〔A〕成分)と、第2液(〔B〕成分、〔C〕成分および任意成分を含むポリオール混合物)とを、公知の攪拌混合機(発泡機)により混合して、フォーム形成性組成物(発泡性の混合物)を調製し、これを天面開放状態の連続ラインに連続吐出して自由発泡させ、スラブとして硬化成形する方法(連続法)を挙げることができる。
ここに、連続法により形成されるスラブの大きさを決定する連続ラインの幅としては、通常0.5m以上とされ、好ましくは0.5〜3.0mとされる。
そして、本発明の製造方法(連続法)によれば、このような連続ラインにより形成される大きなサイズのスラブフォームであっても、その内部にスコーチを発生させることはない。
<本発明の硬質ポリウレタンスラブフォーム>
本発明の硬質ポリウレタンスラブフォームは、本発明の製造方法により得られる。
本発明の硬質ポリウレタンスラブフォームは、大きなサイズのスラブ〔例えば、不連続法により形成された(0.25〜6.0m2 )×(0.3〜1.0m)のスラブ、または、連続法により形成された幅0.5〜3.0m、厚さ0.3〜1.0mの長尺スラブ〕であっても、内部にスコーチが発生することはない。しかも、この硬質ポリウレタンスラブフォームは、熱伝導率が低く、優れた難燃性を経時的に維持することができ、寸法安定性にも優れている。
本発明の硬質ポリウレタンスラブフォームは、独立気泡構造を有するもの、具体的には、ASTM D2856に準拠して測定される独立気泡率が75%を超えるものである。独立気泡率が75%を超えることにより、硬質ポリウレタンスラブフォームは、熱伝導性に優れた(断熱性に優れた)ものとなる。
<配管用断熱材>
本発明の配管用断熱材は、本発明の硬質ポリウレタンスラブフォームを裁断加工して得られる。
図1は、本発明の配管用断熱材の一例を示す斜視図であり、図2は図1に示した断熱材が配管に装着された状態を一部破断して示す説明図である。
図1に示す断熱材1A,1Bは、円筒体を縦方向に分割(半割)してなる形状を有している。断熱材1A,1Bは、本発明の製造方法によって形成された硬質スラブフォームを裁断加工して成形されたものである。なお、「裁断加工」には、「くり抜き加工」なども含まれる。
図2に示すように、断熱材1A,1Bは、配管Pの表面を被覆するよう配置され、その状態で堅縛手段3により固定される。
断熱材1A,1Bの外表面は、ガス不透過性のシートまたはフィルムで被覆されていてもよい。これにより、フォームを構成する気泡内のガス(二酸化炭素)が空気(二酸化炭素よりも熱伝導率が高い)に置換されることが防止される結果、初期の断熱性を維持することができる。かかる「ガス不透過性のシートまたはフィルム」としては、1つの層としてアルミニウム層を有するラミネートフィルムを例示することができる。
断熱材1A,1Bは、前記フォーム形成性組成物により形成された硬質スラブフォームから成形されたものであるので、スラブ内部のスコーチに起因する外観不良や強度不良などがない。また、熱伝導率が低くて断熱性・保温性に優れるとともに、難燃性および寸法安定性にも優れている。
なお、本発明の配管用断熱材の形状および配管への装着方法は、上記のものに限定されるものではない。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、以下において、「%」および「部」は、特にことわらない限り、それぞれ「質量%」および「質量部」を意味する。
また、以下の調製例で使用した変性剤は下記の化合物である。
(1)特定の変性剤(d1):
ジエチレングリコールとオルソフタル酸とを反応させて得られたポリエステルポリオール(官能基数=2、水酸基価=270mgKOH/g、数平均分子量=416)。
(2)特定の変性剤(d2):
ジエチレングリコールと、オルソフタル酸およびアジピン酸とを反応させて得られたポリエステルポリオール(官能基数=2、水酸基価=230mgKOH/g、数平均分子量=488)
(3)特定の変性剤(d3):
ジエチレングリコールとオルソフタル酸とを反応させて得られたポリエステルポリオール(官能基数=2、水酸基価=255mgKOH/g、数平均分子量=440)。
(4)比較用変性剤(d4):
3−メチル−1,5−ペンタンジオールとβ−メチル−δ−バレロラクトンとを反応させて得られたポリエステルポリオール(官能基数=2、水酸基価=112mgKOH/g、数平均分子量=1000)。
(5)比較用変性剤(d5):
3−メチル−1,5−ペンタンジオールとβ−メチル−δ−バレロラクトンとを反応させて得られたポリエステルポリオール(官能基数=2、水酸基価=56mgKOH/g、数平均分子量=2000)。
(6)比較用変性剤(d6):
ポリオキシプロピレングリコール(官能基数=2、水酸基価=281mgKOH/g、数平均分子量=400)。
(7)比較用変性剤(d7):
ジエチレングリコールとオルソフタル酸とを反応させて得られたポリエステルポリオール(官能基数=2、水酸基価=315mgKOH/g、数平均分子量=356)。
(8)比較用変性剤(d8):
ジエチレングリコールとオルソフタル酸とを反応させて得られたポリエステルポリオール(官能基数=2、水酸基価=400mgKOH/g、数平均分子量=281)。
(9)比較用変性剤(d9):
1,4−ブタンジオールとアジピン酸とを反応させて得られたポリエステルポリオール(官能基数=2、水酸基価=112mgKOH/g、数平均分子量=1000)。
〔調製例1〕
攪拌機、温度計、冷却器および窒素導入管を備えた反応容器内に、下記表1に示す処方に従って、MDI(a1)(4,4′−MDIを70%以上の割合で含有する二核体)32.4部を仕込み、60℃に加温した後、特定の変性剤(d1)12.4部を添加し、この系を60℃で約2時間攪拌することによりMDIを変性処理した。
次いで、この反応生成物〔変性されたMDI〕に、ポリメリックMDI(a2)55.2部を添加混合することにより、NCO含量が25.4%の変性ポリイソシアネートからなる〔A〕成分(以下「〔A−1〕成分」という。)100.0部を得た。
得られた〔A−1〕成分は、濁りがなく透明な液状を呈し、その粘度(25℃)は1,050mPa・sであった。
この〔A−1〕成分中に含有される二核体(未変性のMDI分子)の割合は40%であった。また、変性処理に供したMDI(a1)と、変性後に混合したポリメリックMDI(a2)との総量(87.6部)における二核体の割合は62%である。
〔調製例2〕
下記表1に示す処方に従って、MDI(a1)の仕込み量を36.3部に変更し、特定の変性剤(d1)の添加量を8.5部に変更してMDIを変性処理したこと以外は調製例1と同様にして、NCO含量が27.5%の変性ポリイソシアネートからなる〔A〕成分(以下「〔A−2〕成分」という。)100.0部を得た。
得られた〔A−2〕成分は、濁りがなく透明な液状を呈し、その粘度(25℃)は284mPa・sであった。
この〔A−2〕成分中における二核体(未変性のMDI分子)の含有割合は48%であった。また、変性処理に供したMDI(a1)と、変性後に混合したポリメリックMDI(a2)との総量(91.5部)における二核体の割合は64%である。
〔調製例3〕
下記表1に示す処方に従って、MDI(a1)の仕込み量を31.6部に変更し、特定の変性剤(d1)に代えて特定の変性剤(d2)13.2部を添加してMDIを変性処理したこと以外は調製例1と同様にして、NCO含量が25.4%の変性ポリイソシアネートからなる〔A〕成分(以下「〔A−3〕成分」という。)100.0部を得た。
得られた〔A−3〕成分は、濁りがなく透明な液状を呈し、その粘度(25℃)は760mPa・sであった。
この〔A−3〕成分中における二核体(未変性のMDI分子)の含有割合は40%であった。また、変性処理に供したMDI(a1)と、変性後に混合したポリメリックMDI(a2)との総量(86.8部)における二核体の割合は62%である。
〔調製例4〕
下記表1に示す処方に従って、MDI(a1)の仕込み量を32.0部に変更し、特定の変性剤(d1)に代えて特定の変性剤(d3)12.8部を添加してMDIを変性処理したこと以外は調製例1と同様にして、NCO含量が25.4%の変性ポリイソシアネートからなる〔A〕成分(以下「〔A−4〕成分」という。)100.0部を得た。
得られた〔A−4〕成分は、濁りがなく透明な液状を呈し、その粘度(25℃)は910mPa・sであった。
この〔A−4〕成分中における二核体(未変性のMDI分子)の含有割合は40%であった。また、変性処理に供したMDI(a1)と、変性後に混合したポリメリックMDI(a2)との総量(87.2部)における二核体の割合は62%である。
〔調製例5〕
下記表1に示す処方に従って、MDI(a1)の仕込み量を32.0部に変更し、特定の変性剤(d1)の添加量を12.8部に変更してMDIを変性処理し、得られた反応生成物〔変性されたMDI〕に、ポリメリックMDI(a2)55.2部とともに、トリエチルホスフェート(TEP)3.0部を添加して混合したこと以外は調製例1と同様にして、NCO含量が24.5%の変性ポリイソシアネートからなる〔A〕成分(以下「〔A−5〕成分」という。)103.0部を得た。
得られた〔A−5〕成分は、濁りがなく透明な液状を呈し、その粘度(25℃)は1,020mPa・sであった。
この〔A−5〕成分中における二核体(未変性のMDI分子)の含有割合は38%であった。また、変性処理に供したMDI(a1)と、変性後に混合したポリメリックMDI(a2)との総量(87.2部)における二核体の割合は62%である。
〔調製例6〕
下記表1に示す処方に従って、MDI(a1)の仕込み量を31.0部に変更し、特定の変性剤(d1)の添加量を13.8部に変更してMDIを変性処理したこと以外は調製例1と同様にして、NCO含量が24.7%の変性ポリイソシアネートからなる〔A〕成分(以下「〔A−6〕成分」という。)100.0部を得た。
得られた〔A−6〕成分は、濁りがなく透明な液状を呈し、その粘度(25℃)は1,900mPa・sであった。
この〔A−6〕成分中における二核体(未変性のMDI分子)の含有割合は36%であった。また、変性処理に供したMDI(a1)と、変性後に混合したポリメリックMDI(a2)との総量(86.2部)における二核体の割合は62%である。
〔調製例7〕
下記表1に示す処方に従って、MDI(a1)の仕込み量を28.9部に変更し、特定の変性剤(d1)に代えて比較用変性剤(d4)15.9部を添加してMDIを変性処理したこと以外は調製例1と同様にして、NCO含量が25.4%の変性ポリイソシアネート(以下「〔a−7〕成分」という。)100.0部を得た。
得られた〔a−7〕成分は、濁りがなく透明な液状を呈し、その粘度(25℃)は450mPa・sであった。
この〔a−7〕成分中における二核体(未変性のMDI分子)の含有割合は43%であった。また、変性処理に供したMDI(a1)と、変性後に混合したポリメリックMDI(a2)との総量(84.1部)における二核体の割合は61%である。
〔調製例8〕
下記表1に示す処方に従って、MDI(a1)の仕込み量を27.1部に変更し、特定の変性剤(d1)に代えて比較用変性剤(d5)17.7部を添加してMDIを変性処理したこと以外は調製例1と同様にして、NCO含量が25.4%の変性ポリイソシアネート(以下「〔a−8〕成分」という。)100.0部を得た。
得られた〔a−8〕成分は、濁りがなく透明な液状を呈し、その粘度(25℃)は490mPa・sであった。
この〔a−8〕成分中における二核体(未変性のMDI分子)の含有割合は45%であった。また、変性処理に供したMDI(a1)と、変性後に混合したポリメリックMDI(a2)との総量(82.3部)における二核体の割合は60%である。
〔調製例9〕
下記表1に示す処方に従って、MDI(a1)の仕込み量を34.3部に変更し、特定の変性剤(d1)に代えて比較用変性剤(d6)10.5部を添加してMDIを変性処理したこと以外は調製例1と同様にして、NCO含量が25.4%の変性ポリイソシアネート(以下「〔a−9〕成分」という。)100.0部を得た。
得られた〔a−9〕成分は、濁りがなく透明な液状を呈し、その粘度(25℃)は780mPa・sであった。
この〔a−9〕成分中における二核体(未変性のMDI分子)の含有割合は38%であった。また、変性処理に供したMDI(a1)と、変性後に混合したポリメリックMDI(a2)との総量(89.5部)における二核体の割合は63%である。
〔調製例10〕
下記表1に示す処方に従って、MDI(a1)の仕込み量を39.0部に変更し、特定の変性剤(d1)の添加量を5.8部に変更してMDIを変性処理したこと以外は調製例1と同様にして、NCO含量が29.0%の変性ポリイソシアネート(以下「〔a−10〕成分」という。)100.0部を得た。
得られた〔a−10〕成分は、濁りがなく透明な液状を呈し、その粘度(25℃)は138mPa・sであった。
この〔a−10〕成分中における二核体(未変性のMDI分子)の含有割合は54%であった。また、変性処理に供したMDI(a1)と、変性後に混合したポリメリックMDI(a2)との総量(94.2部)における二核体の割合は65%である。
〔調製例11〕
調製例1〜10で使用したポリメリックMDI(a2)(二核体=40%,三核体=27%,四核体=9%,五核体または六核体=5%、七核体以上の多核体=19%:NCO含量=30.9%、粘度(25℃)=170mPa・s)を準備した。これを、以下「〔a−11〕成分」という。
〔調製例12〕
下記表1に示す処方に従って、MDI(a1)の仕込み量を30.2部に変更し、特定の変性剤(d1)の添加量を14.6部に変更してMDIを変性処理したこと以外は調製例1と同様にして、NCO含量が23.8%の変性ポリイソシアネート(以下「〔a−12〕成分」という。)100.0部を得た。
得られた〔a−12〕成分は、濁りがなく透明な液状を呈していたが、その粘度(25℃)は3,700mPa・sと高いものであった。
この〔a−12〕成分中における二核体(未変性のMDI分子)の含有割合は35%であった。また、変性処理に供したMDI(a1)と、変性後に混合したポリメリックMDI(a2)との総量(85.4部)における二核体の割合は61%である。
〔調製例13〕
下記表1に示す処方に従って、MDI(a1)の仕込み量を33.0部に変更し、特定の変性剤(d1)に代えて比較用変性剤(d7)11.8部を添加してMDIを変性処理したこと以外は調製例1と同様にして、NCO含量が25.4%の変性ポリイソシアネート100.0部を得た。
得られた変性ポリイソシアネートは、濁りのある液状を呈し、フォーム形成性組成物の構成成分として不適当なものであった。なお、この変性ポリイソシアネートの粘度(25℃)は450mPa・sであった。
この変性ポリイソシアネート中における二核体(未変性のMDI分子)の含有割合は39%であった。また、変性処理に供したMDI(a1)と、変性後に混合したポリメリックMDI(a2)との総量(88.2部)における二核体の割合は62%である。
〔調製例14〕
下記表1に示す処方に従って、MDI(a1)の仕込み量を34.3部に変更し、特定の変性剤(d1)に代えて比較用変性剤(d8)10.5部を添加してMDIを変性処理したこと以外は調製例1と同様にして、NCO含量が25.4%の変性ポリイソシアネート100.0部を得た。
得られた変性ポリイソシアネートは、濁りのある液状を呈し、フォーム形成性組成物の構成成分として不適当なものであった。なお、この変性ポリイソシアネートの粘度(25℃)は1,050mPa・sであった。
この変性ポリイソシアネート中における二核体(未変性のMDI分子)の含有割合は38%であった。また、変性処理に供したMDI(a1)と、変性後に混合したポリメリックMDI(a2)との総量(89.5部)における二核体の割合は63%である。
〔調製例15〕
下記表1に示す処方に従って、MDI(a1)の仕込み量を28.9部に変更し、特定の変性剤(d1)に代えて比較用変性剤(d9)15.9部を添加してMDIを変性処理したこと以外は調製例1と同様にして、NCO含量が25.4%の変性ポリイソシアネート100.0部を得た。
得られた変性ポリイソシアネートは、濁りのある液状を呈し、フォーム形成性組成物の構成成分として不適当なものであった。なお、この変性ポリイソシアネートの粘度(25℃)400mPa・sであった。
この変性ポリイソシアネート中における二核体(未変性のMDI分子)の含有割合は43%であった。また、変性処理に供したMDI(a1)と、変性後に混合したポリメリックMDI(a2)との総量(84.1部)における二核体の割合は61%である。
Figure 2008074880
*1)MDI(a1):4,4′−MDIを70%以上の割合で含有するMDI(二核体)
*2)ポリメリックMDI(a2):後添加用のポリメリックMDI(二核体=40%,三核体=27%,四核体=9%,五核体または六核体=5%、七核体以上の多核体=19%:NCO含量=30.9%)
<実施例1>
下記表2に示す処方に従って、〔B〕成分、〔C〕成分および任意成分を含有するポリオール混合物(液温=30℃)133.2部と、調製例1で得られた〔A−1〕成分(液温=20℃)191.0部(NCOインデックス=100)とを高圧発泡機を用いて混合・吐出して発泡性の組成物を調製した。
低圧発泡機から吐出した組成物を、600mm×600mm×600mmの内部寸法を有する天面開放型の木製モールドに注入し、発泡・硬化成形過程における反応時間(クリームタイムおよびライズタイム)を測定した。結果を併せて表2に示す。
攪拌混合操作の開始時刻から1時間経過後に脱型操作を行って、硬質ポリウレタンスラブフォームを得た。
<実施例2〜6>
下記表2に示す処方に従って、〔B〕成分、〔C〕成分および任意成分を含有するポリオール混合物と、〔A〕成分とを、NCOインデックスが100となるよう、表2に示す配合比(量)で使用したこと以外は実施例1と同様にして、ポリオール混合物と〔A〕成分との攪拌混合操作(発泡性の組成物の調製)、組成物の注入操作、反応時間の測定(結果を下記表2に示す)および脱型操作を行って、硬質ポリウレタンスラブフォームの各々を得た。
Figure 2008074880
〔表2の注(下記表3において同じ)〕
*3)ポリオール(B1−1):トルエンジアミンにEOおよびPOを付加してなるポリエーテルポリオール(B1)。官能基数=4、数平均分子量=561、水酸基価=400mgKOH/g、粘度(25℃)=20,000mPa・s、〔EO〕:〔PO〕=20:80(質量比)。
*4)ポリオール(B2−1):ソルビトールにPOを付加してなるポリエーテルポリオール(B2)。官能基数=6、数平均分子量=874、水酸基価=385mgKOH/g、粘度(25℃)=8,400mPa・s。
*5)ポリオール(B3−1):シュークロースにPOを付加してなるポリエーテルポリオール。官能基数=8、数平均分子量=1069、水酸基価=420mgKOH/g、粘度(25℃)=28,000mPa・s。
*6)難燃剤(TCPP):トリス(クロロプロピル)ホスフェート
*7)整泡剤(B−8460):「B−8460」(ゴールドシュミット社製)
*8)酸化防止剤(1):テトラキス−〔メチレン−3−(3’, 5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン「イルガノックス 1010」(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製)
*9)酸化防止剤(2):ビス(トリデシル)ペンタエリスリトールジホスファイト「JPP−13R」(城北化学(株)製)
<比較例1>
下記表3に示す処方に従って、〔A−1〕成分に代えて、調製例7で得られた〔a−7〕成分191.0部(NCOインデックス=100)を使用したこと以外は実施例1と同様にして、ポリオール混合物と〔a−7〕成分との攪拌混合操作(発泡性の組成物の調製)、組成物の注入操作、反応時間の測定(結果を下記表3に示す)および脱型操作を行って、硬質ポリウレタンスラブフォームを得た。
この例は、水酸基価が150mgKOH/g未満のポリエステルポリオールにより変性処理された変性ポリイソシアネートを使用した比較例である。
<比較例2>
下記表3に示す処方に従って、〔A−1〕成分に代えて、調製例8で得られた〔a−8〕成分167.0部(NCOインデックス=100)を使用したこと以外は実施例1と同様にして、ポリオール混合物と〔a−8〕成分との攪拌混合操作(発泡性の組成物の調製)、組成物の注入操作、反応時間の測定(結果を下記表3に示す)および脱型操作を行って、硬質ポリウレタンスラブフォームを得た。
この例は、水酸基価が150mgKOH/g未満のポリエステルポリオールにより変性処理された変性ポリイソシアネートを使用した比較例である。
<比較例3>
下記表3に示す処方に従って、〔A−1〕成分に代えて、調製例9で得られた〔a−9〕成分191.0部(NCOインデックス=100)を使用したこと以外は実施例1と同様にして、ポリオール混合物と〔a−9〕成分との攪拌混合操作(発泡性の組成物の調製)、組成物の注入操作、反応時間の測定(結果を下記表3に示す)および脱型操作を行って、硬質ポリウレタンスラブフォームを得た。
この例は、ポリエーテルポリオールによって変性処理された変性ポリイソシアネートを使用した比較例である。
<比較例4>
下記表3に示す処方に従って、ポリオール成分、〔C〕成分および任意成分を含有するポリオール混合物133.4部と、〔A−1〕成分199.0部(NCOインデックス=100)とを使用したこと以外は実施例1と同様にして、ポリオール混合物と〔A−1〕成分との攪拌混合操作(発泡性の組成物の調製)、組成物の注入操作、反応時間の測定(結果を下記表3に示す)および脱型操作を行って、硬質ポリウレタンスラブフォームを得た。
この例は、ポリオール成分全体に占める、ポリエーテルポリオール(B1)、ポリエーテルポリオール(B2)およびポリエーテルポリオール(B3)の合計割合が50%未満の比較例である。
<比較例5>
下記表3に示す処方に従って、〔A−1〕成分に代えて、調製例10で得られた〔a−10〕成分191.0部(NCOインデックス=100)を使用したこと以外は実施例1と同様にして、ポリオール混合物と〔a−10〕成分との攪拌混合操作(発泡性の組成物の調製)、組成物の注入操作、反応時間の測定(結果を下記表3に示す)および脱型操作を行って、硬質ポリウレタンスラブフォームを得た。
この例は、NCO含量が28.0%を超える変性ポリイソシアネートを使用した比較例である。
<比較例6>
下記表3に示す処方に従って、〔A−1〕成分に代えて、調製例11で得られた〔a−11〕成分157.0部(NCOインデックス=100)を使用したこと以外は実施例1と同様にして、ポリオール混合物と〔a−11〕成分との攪拌混合操作(発泡性の組成物の調製)、組成物の注入操作、反応時間の測定(結果を下記表3に示す)および脱型操作を行って、硬質ポリウレタンスラブフォームを得た。
この例は、変性していないポリメリックMDI(NCO含量=30.9%)を使用した比較例である。
<比較例7>
下記表3に示す処方に従って、〔A−1〕成分に代えて、調製例12で得られた〔a−12〕成分204.0部(NCOインデックス=100)を使用したこと以外は実施例1と同様にして、ポリオール混合物と〔a−12〕成分との攪拌混合操作(発泡性の組成物の調製)を試みたが、〔a−12〕成分を発泡機の配管内やホース内を所定の流量で循環させることができないため、操作を中止した。
この例は、NCO含量が24.0%未満の変性ポリイソシアネート(3,700mPa・s)を使用した比較例である。
Figure 2008074880
*11)ポリオール(b−1):グリセリンにPOを付加してなるポリエーテルポリオール。官能基数=3、数平均分子量=600、水酸基価=281mgKOH/g、粘度(25℃)=270mPa・s。
*12)ポリオール(b−2):グリセリンにEOおよびPOを付加してなるポリエーテルポリオール。官能基数=3、数平均分子量=6000、水酸基価=28mgKOH/g、粘度(25℃)=1,100mPa・s。
*13)ポリオール(b−3):グリセリンにPOを付加してなるポリエーテルポリオール。官能基数=3、数平均分子量=250、水酸基価=673mgKOH/g、粘度(25℃)=950mPa・s。
*10)触媒(Toyocat L33):「TOYOCAT L33」(東ソー(株)製)
<スラブフォームの評価>
実施例1〜6および比較例1〜6により得られた硬質ポリウレタンスラブフォーム(600mm×600mm×600mm)の各々について、脱型してから室温下に24時間静置した後、下記(1)〜(7)の項目について測定・評価した。なお、下記(2)の評価が「×」である比較例5および比較例6に係るスラブフォームついては、下記(3)〜(7)の測定・評価は実施しなかった。結果を下記表4に示す。
(1)密度:
JIS K7222に準拠して、スラブフォームから切り出した試験片(200mm×200mm×200mm)の寸法と質量を測定して密度(kg/m3 )を求めた。
(2)内部スコーチの有無:
スラブフォームを切断して内部を観察し、スコーチの発生状況を下記の基準に基いて評価した。
・「○」:スコーチの発生が全く認められない。
・「△」:スコーチの発生が僅かに認められる(フォームの中央部が僅かに茶色に変色している)。
・「×」:スコーチの発生が明らかに認められる(フォームの中央部が茶色に変色している)。
(3)独立気泡率:
スラブフォームから切り出した試験片〔30mm×30mm×130mm(発泡方向)〕を用い、ASTM D2856に準拠して独立気泡率(%)を測定した。
(4)熱伝導率:
スラブフォームを、その発泡方向に平行に切断(スライス)して200mm(発泡方向)×200mm×25mmの試験片を作製し、JIS A 1412に準拠して熱伝導率測定装置(オートΛ)を用いて測定した。
(5)燃焼試験(初期値):
JIS A 9511に準拠して、燃焼距離および燃焼時間を測定し、これらに基いてスラブフォームの難燃性を評価した。
(6)燃焼試験(経時後):
スラブフォームから切り出した試験片(13mm×50mm×150mm)を温度23℃、相対湿度50%の環境下に30日間放置した後、上記(5)と同様にして、燃焼距離および燃焼時間を測定し、これらに基いて経時後のスラブフォームの難燃性を評価した。
(7)寸法安定性(体積変化率の測定):
スラブフォームから切り出した試験片(50mm×50mm×50mm)を下記の雰囲気下に一定時間静置したときの体積変化を測定して寸法安定性を評価した。
・ 80℃×2日間
・−20℃×2日間
Figure 2008074880
本発明に係る硬質ポリウレタンスラブフォームは、断熱性・保温性が要求される種々の用途に使用される製品(特に、各種配管用の保温材)を製造するための原材料として好適に利用される。
本発明の配管用断熱材の一例を示す斜視図である。 図1に示した断熱材が配管に装着された状態を一部破断して示す説明図である。
符号の説明
1A 断熱材
1B 断熱材
3 堅縛手段

Claims (11)

  1. 〔A〕ジフェニルメタンジイソシアネートを30〜80質量%の割合で含むポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの少なくとも一部を、水酸基価が150〜300mgKOH/gのポリエステルポリオールからなる変性剤で変性することにより得られる、NCO含量が24.0〜28.0%である変性ポリイソシアネートと;
    〔B〕トルエンジアミンを開始剤とするポリエーテルポリオール(B1)、ソルビトールを開始剤とするポリエーテルポリオール(B2)、およびシュークロースを開始剤とするポリエーテルポリオール(B3)から選ばれた少なくとも1種を合計で50質量%以上の割合で含むポリオール成分と;
    〔C〕水からなる発泡剤と
    を含有するフォーム形成性組成物を反応させて、天面開放状態で自由発泡させることを特徴とする硬質ポリウレタンスラブフォームの製造方法。
  2. 前記〔A〕成分を得るために使用する変性剤の水酸基価が200〜300mgKOH/gであり、
    当該〔A〕成分のNCO含量が24.5〜27.5%であ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スラブフォームの製造方法。
  3. 前記〔A〕成分を得るために使用する変性剤は、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコールおよび3−メチル−1,5−ペンタンジオールから選ばれた少なくとも1種の多価アルコールと、
    オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸およびアジピン酸から選ばれた少なくとも1種の多塩基酸とから得られるポリエステルポリオールであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の硬質ポリウレタンスラブフォームの製造方法。
  4. 前記〔A〕成分を得るために使用する変性剤は、ジエチレングリコールと、オルソフタル酸および/またはアジピン酸とから得られるポリエステルポリオールであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の硬質ポリウレタンスラブフォームの製造方法。
  5. 前記〔A〕成分は、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの一部を、前記変性剤で変性処理した後、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの残部と混合することにより得られることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載の硬質ポリウレタンスラブフォームの製造方法。
  6. 変性処理に供される前記ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの一部がジフェニルメタンジイソシアネート(二核体)であることを特徴とする請求項5に記載の硬質ポリウレタンスラブフォームの製造方法。
  7. 前記〔B〕成分は、ポリエーテルポリオール(B1)と、ポリエーテルポリオール(B2)と、ポリエーテルポリオール(B3)とを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れかに記載の硬質ポリウレタンスラブフォームの製造方法。
  8. 請求項1乃至請求項7の何れかに記載の製造方法により得られることを特徴とする硬質ポリウレタンスラブフォーム。
  9. 0.25m2 以上の底面積を有する天面開放状態のモールド内で前記フォーム形成性組成物を自由発泡させて形成される請求項8に記載のポリウレタンスラブフォーム。
  10. 天面開放状態の連続ラインに0.5m以上の幅で連続吐出した前記フォーム形成性組成物を自由発泡させて形成される請求項8に記載のポリウレタンスラブフォーム。
  11. 請求項8乃至請求項10の何れかに記載の硬質ポリウレタンスラブフォームを裁断加工して得られる配管用断熱材。
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