JP2011213854A - Method for manufacturing rigid polyurethane foam and composition - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method in which: even if water is contained in a polyol component beforehand, hydrolysis of the polyol component is controlled, the reactivity with polyisocyanate falls off is suppressed, and normal rigid polyurethane foam is formed; and to provide a composition.SOLUTION: The method of manufacturing rigid polyurethane foam comprises the following. As a foaming agent, carbon dioxide generated by a reaction of water and a polyisocyanate component, and carbon dioxide of at least one state of a supercritical state, a subcritical state, and a liquid state are used together; and water is beforehand contained in a polyol component, carbon dioxide of a liquid state is added to a polyol component under transfer in a passage to a mixing head before mixing a polyisocyanate component and a polyol component in the mixing head, and then the rigid polyurethane foam is manufactured. At least four of an alkylation polyalkylene polyamine, a quaternary ammonium salt, dimethylimidazole, and triethylenediamine are contained as a catalyst in the polyol component.

Description

本発明は、硬質ポリウレタンフォームの製造方法並びに組成物に関する。   The present invention relates to a method and a composition for producing a rigid polyurethane foam.

硬質ポリウレタンフォームは、断熱性、成形性等に優れ、住宅、冷蔵倉庫等の断熱材や構造材として広く利用されている。現在、この硬質ポリウレタンフォームの製造に際し、発泡剤として、水とポリイソシアネートとの反応により発生する二酸化炭素を利用する方法が一般的となっている。   Rigid polyurethane foam is excellent in heat insulation, moldability and the like, and is widely used as a heat insulating material and a structural material for houses, refrigerated warehouses and the like. At present, in the production of this rigid polyurethane foam, a method of utilizing carbon dioxide generated by the reaction of water and polyisocyanate as a foaming agent is common.

しかし、このような二酸化炭素のみを使用して硬質ポリウレタンフォームを製造した場合、フォーム中に形成された気泡(セル)中の二酸化炭素が気泡外へ拡散する速度が、気泡中に流入する空気の速度よりも速いため、気泡の内圧が低くなり、気泡が収縮しやすくなる等の欠点がある。   However, when a rigid polyurethane foam is produced using only such carbon dioxide, the rate at which carbon dioxide in the bubbles (cells) formed in the foam diffuses out of the bubbles is the speed of the air flowing into the bubbles. Since it is faster than the speed, there is a drawback that the internal pressure of the bubble is lowered and the bubble is easily contracted.

この問題を解決するため、先に、本発明者は、従来の水とポリイソシアネートとの反応により発生する二酸化炭素に加えて、超臨界状態、亜臨界状態又は液体状態の二酸化炭素を発泡剤として併用することで、セル形状を球形に近づけ寸法安定性を向上させる技術を提案している(特許文献1参照)。   In order to solve this problem, the present inventor previously used carbon dioxide in a supercritical state, subcritical state, or liquid state as a blowing agent in addition to carbon dioxide generated by the reaction of conventional water and polyisocyanate. A technique of improving the dimensional stability by bringing the cell shape closer to a sphere by using the combination is proposed (see Patent Document 1).

特開2004−107376号公報JP 2004-107376 A

ところが、特許文献1の前記水は、ミキシングヘッドでのポリイソシアネート成分とポリオール成分の混合の前において、該ミキシングヘッドに至る流路で移送中の前記ポリオール成分に加えられている。すなわち、前記水は、ポリオール成分やポリイソシアネート成分とは別の成分として加えられているので計量器等の付帯設備が必要となる。   However, the water of Patent Document 1 is added to the polyol component being transferred in the flow path leading to the mixing head before mixing of the polyisocyanate component and the polyol component at the mixing head. That is, since the water is added as a component different from the polyol component and the polyisocyanate component, ancillary equipment such as a meter is required.

一方で、水が予めポリオール成分に含有されていると、その際のポリオールが特にポリエステルポリオールであった場合、加水分解しやすい性質を有する為、水を含有するポリオール成分は経時安定性が悪く、比較的短時間のうちに変質してしまう。その為、ポリイソシアネートとの反応性が低下し、正常な硬質ポリウレタンフォームを形成することができなくなるおそれがある。   On the other hand, when water is previously contained in the polyol component, when the polyol at that time is particularly a polyester polyol, it has a property of being easily hydrolyzed, so the polyol component containing water has poor stability over time, It changes in a relatively short time. For this reason, the reactivity with the polyisocyanate is lowered, and there is a possibility that a normal rigid polyurethane foam cannot be formed.

そこで本発明は、水が予めポリオール成分に含有されていても、ポリオール成分の加水分解を抑制し、ポリイソシアネートとの反応性が低下するのを抑え、正常な硬質ポリウレタンフォームを形成する硬質ポリウレタンフォームの製造方法並びに組成物を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a rigid polyurethane foam that forms a normal rigid polyurethane foam by suppressing hydrolysis of the polyol component and suppressing a decrease in reactivity with the polyisocyanate even if water is previously contained in the polyol component. An object of the present invention is to provide a production method and a composition.

本発明者は鋭意研究し、種々検討した結果、発泡剤として、水とポリイソシアネート成分との反応により発生する二酸化炭素と、超臨界状態、亜臨界状態、液体状態の少なくとも1つの状態の二酸化炭素とを併用することにより、かつ前記水を予めポリオール成分中に含有し、前記液体状態の二酸化炭素をミキシングヘッドでのポリイソシアネート成分とポリオール成分の混合の前において該ミキシングヘッドに至る流路で移送中の前記ポリオール成分に加えることにより硬質ポリウレタンフォームを製造する方法であって、前記ポリオール成分中に、触媒として少なくともアルキル化ポリアルキレンポリアミン、4級アンモニウム塩、ジメチルイミダゾール、トリエチレンジアミンの4種が含有されていることにより、水が予めポリオール成分に含有されていても、ポリオール成分の加水分解を抑制し、ポリイソシアネートとの反応性が低下するのを抑え、正常な硬質ポリウレタンフォームが得られることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of diligent research and various studies, the present inventor, as a foaming agent, carbon dioxide generated by the reaction of water and a polyisocyanate component, and carbon dioxide in at least one of a supercritical state, a subcritical state, and a liquid state. And the water is contained in the polyol component in advance, and the carbon dioxide in the liquid state is transferred through the flow path to the mixing head before mixing the polyisocyanate component and the polyol component in the mixing head. A method for producing a rigid polyurethane foam by adding to the polyol component therein, wherein the polyol component contains at least four kinds of alkylated polyalkylene polyamine, quaternary ammonium salt, dimethylimidazole, and triethylenediamine as a catalyst. The water is pre-polyol Be contained in the minute, to suppress the hydrolysis of the polyol component, suppress the reactivity with the polyisocyanate is decreased, they found that the resulting normal rigid polyurethane foam, and completed the present invention.

本発明の製造方法並びに組成物によれば、水が予めポリオール成分に含有されていても、ポリオール成分の加水分解を抑制し、ポリイソシアネートとの反応性が低下するのを抑え、正常な硬質ポリウレタンフォームが得られる。また、水を加えるための付帯設備が不要である。   According to the production method and composition of the present invention, even if water is previously contained in the polyol component, the hydrolysis of the polyol component is suppressed, and the decrease in reactivity with the polyisocyanate is suppressed. A form is obtained. In addition, there is no need for incidental facilities for adding water.

硬質ポリウレタンフォームの製造装置の一態様を示す図である。It is a figure which shows the one aspect | mode of the manufacturing apparatus of a rigid polyurethane foam.

本発明の製造方法は、発泡剤として、水とポリイソシアネート成分との反応により発生する二酸化炭素と、超臨界状態、亜臨界状態、液体状態の少なくとも1つの状態の二酸化炭素とを併用することにより、かつ前記水を予めポリオール成分中に含有し、前記液体状態の二酸化炭素をミキシングヘッドでのポリイソシアネート成分とポリオール成分の混合の前において該ミキシングヘッドに至る流路で移送中の前記ポリオール成分に加えることにより硬質ポリウレタンフォームを製造する方法であって、前記ポリオール成分中に、触媒として少なくともアルキル化ポリアルキレンポリアミン、4級アンモニウム塩、ジメチルイミダゾール、トリエチレンジアミンの4種が含有されていることを特徴とする。   The production method of the present invention uses, as a foaming agent, carbon dioxide generated by the reaction of water and a polyisocyanate component and carbon dioxide in at least one of a supercritical state, a subcritical state, and a liquid state. And the water previously contained in the polyol component, and before the mixing of the polyisocyanate component and the polyol component in the mixing head, the liquid carbon dioxide is transferred to the polyol component being transferred in the flow path to the mixing head. A method of producing a rigid polyurethane foam by adding, wherein the polyol component contains at least four kinds of alkylated polyalkylene polyamine, quaternary ammonium salt, dimethylimidazole, and triethylenediamine as a catalyst. And

本発明の製造方法で用いる装置は、ポリオール成分中に予め水や触媒が含有され、かつ、ポリオール成分への液体状態の二酸化炭素の添加時期をミキシングヘッドでのポリイソシアネート成分とポリオール成分の混合前において、該ミキシングヘッドに至る流路で移送中の前記ポリオール成分に設定するものであり、例えば、図1に示されるような装置を用いることができる。   The apparatus used in the production method of the present invention contains water and a catalyst in the polyol component in advance, and the liquid carbon dioxide is added to the polyol component before mixing the polyisocyanate component and the polyol component at the mixing head. 1 is set to the polyol component being transferred in the flow path leading to the mixing head. For example, an apparatus as shown in FIG. 1 can be used.

図1において、ポリイソシアネート成分1は、タンク2から配管4を介して接続された計量ポンプ3で計量され、設定温度に加温するためのヒーター部5、加温ホース6を経て、ミキシングヘッド10に移送される。一方、ポリオール成分11は、タンク12から配管14を介して接続された計量ポンプ13で計量され、設定温度に加温するためのヒーター部15、加温ホース16を経て、ミキシングヘッド10に移送される。   In FIG. 1, a polyisocyanate component 1 is measured by a metering pump 3 connected from a tank 2 via a pipe 4, passes through a heater unit 5 for heating to a set temperature, and a heating hose 6, and then a mixing head 10. It is transferred to. On the other hand, the polyol component 11 is measured from a tank 12 by a metering pump 13 connected via a pipe 14 and transferred to a mixing head 10 via a heater unit 15 and a heating hose 16 for heating to a set temperature. The

二酸化炭素ボンベ7の二酸化炭素は、各ポンプと連動して動作する計量ポンプ8によって計量され、配管14に接続した配管9を通ってポリオール成分に投入され、ミキシングヘッド10に至る流路で移送中のポリオール成分中に混合される。このとき、二酸化炭素の投入位置からミキシングヘッドまでの間にスタテックミキサーを設けることで、混合効率をより高めてもよい。   The carbon dioxide in the carbon dioxide cylinder 7 is measured by a metering pump 8 that operates in conjunction with each pump, is introduced into the polyol component through a pipe 9 connected to the pipe 14, and is being transferred through a flow path to the mixing head 10. In the polyol component. At this time, the mixing efficiency may be further increased by providing a static mixer between the carbon dioxide input position and the mixing head.

ミキシングヘッド10内で、ポリイソシアネート成分と(二酸化炭素及び水が混合された)ポリオール成分とが衝突混合されて大気中に液状或いは泡状のミストで噴出され、その後反応硬化して硬質ポリウレタンフォームが形成される。   In the mixing head 10, the polyisocyanate component and the polyol component (mixed with carbon dioxide and water) are impinged and mixed and ejected into the atmosphere with a liquid or foam mist, and then reacted and cured to form a rigid polyurethane foam. It is formed.

本発明の発泡剤としては、水とポリイソシアネート成分との反応により発生する二酸化炭素とともに、超臨界状態、亜臨界状態、あるいは液体状態の二酸化炭素を併用する。超臨界状態、亜臨界状態、あるいは液体状態の二酸化炭素を併用することによって、水とポリイソシアネートとの反応により発生する二酸化炭素のみを使用した場合の欠点:例えば、α)収縮防止のためには密度を高くする必要があり、コスト高となる、β)逆に、密度を下げるためには多量の水が必要となり、過剰な尿素結合が生じ、得られるフォームが脆くなりやすい、等が解消され、施工性と寸法安定性に優れたフォームを得ることができる。   As the blowing agent of the present invention, carbon dioxide generated in a reaction between water and a polyisocyanate component is used together with carbon dioxide in a supercritical state, a subcritical state, or a liquid state. Disadvantages of using only carbon dioxide generated by the reaction of water and polyisocyanate by using carbon dioxide in the supercritical state, subcritical state, or liquid state: α) To prevent shrinkage It is necessary to increase the density and increase the cost. Β) On the other hand, a large amount of water is required to decrease the density, excessive urea bonds occur, and the resulting foam tends to become brittle. A foam having excellent workability and dimensional stability can be obtained.

そして本発明は、水を予めポリオール成分に含有するため付帯設備を不要として硬質ポリウレタンフォームを製造することができる。また、予めポリオール成分に含有される水の量は、ポリオール成分中のポリオール100重量部に対して4〜8重量部が好ましい。4重量部未満では発泡が不十分となって生成する硬質ポリウレタンフォームの密度が高くなり、発熱性試験による難燃材料に合格することが困難となる。また、8重量部を超えると、過剰の尿素結合が生じて、生成する硬質ポリウレタンフォームが脆くなって接着性が低下する傾向にある。   And since this invention contains water in a polyol component previously, it can manufacture a rigid polyurethane foam without an incidental installation. The amount of water previously contained in the polyol component is preferably 4 to 8 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyol in the polyol component. If it is less than 4 parts by weight, foaming is insufficient and the density of the hard polyurethane foam to be produced becomes high, and it becomes difficult to pass the flame retardant material by the exothermic test. On the other hand, when the amount exceeds 8 parts by weight, excessive urea bonds are formed, and the resulting rigid polyurethane foam tends to be brittle and the adhesiveness tends to decrease.

本発明のポリオール成分中に添加する液体状態の二酸化炭素の添加量については、製造しようとする硬質ポリウレタンフォームの密度や、ポリイシアネート成分、ポリオール成分の粘度にもよるが、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との合計に対して、0.5〜3重量%であることが好ましく、より好ましくは1〜2重量%である。   The amount of liquid carbon dioxide added to the polyol component of the present invention depends on the density of the rigid polyurethane foam to be produced, the polyisocyanate component, and the viscosity of the polyol component. Is preferably 0.5 to 3% by weight, and more preferably 1 to 2% by weight.

本発明においては、ポリオール成分に液体状態の二酸化炭素を添加し、該ポリオール成分を、ポリイソシアネート成分との混合前に、45〜50℃、6MPa以上(好ましくは7〜7.5MPa)に加熱加圧することで、液体状態の二酸化炭素を超臨界状態、亜臨界状態とすることが出来る。図1に示すような構成の装置を使用する場合においては、ポリイソシアネート成分と、液体状態の二酸化炭素及び水が混合されたポリオール成分とを、ミキシングヘッド10に至る流路内で、上記のような温度と圧力に保持されればよく、このときの温度と圧力を上記範囲内で適宜設定することで、上記状態の二酸化炭素を適宜調製することができる。   In the present invention, liquid carbon dioxide is added to the polyol component, and the polyol component is heated to 45-50 ° C. and 6 MPa or more (preferably 7-7.5 MPa) before mixing with the polyisocyanate component. By pressurizing, the carbon dioxide in the liquid state can be brought into a supercritical state and a subcritical state. In the case of using an apparatus configured as shown in FIG. 1, the polyisocyanate component and the polyol component in which liquid carbon dioxide and water are mixed are mixed as described above in the flow path leading to the mixing head 10. The carbon dioxide in the above state can be appropriately prepared by appropriately setting the temperature and pressure within the above range.

二酸化炭素は、超臨界状態あるいは亜臨界状態において、高い拡散係数を有し、硬質ポリウレタンフォームの気泡を微細にする顕著な作用を発現する。更に、後述する3種の触媒の作用が加わって、重金属系触媒を用いずとも、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応速度を促進させて施工性を向上させることができる。   Carbon dioxide has a high diffusion coefficient in the supercritical state or the subcritical state, and exhibits a remarkable effect of making the bubbles of the rigid polyurethane foam fine. Further, the action of three kinds of catalysts described later is added, and the workability can be improved by accelerating the reaction rate between the polyol component and the polyisocyanate component without using a heavy metal catalyst.

なお、本発明において、「亜臨界状態の二酸化炭素」とは、圧力が二酸化炭素の臨界圧以上であり、かつ温度が臨界温度未満である液体状態の二酸化炭素、或いは圧力が二酸化炭素の臨界圧未満であり、かつ温度が臨界温度以上である液体状態の二酸化炭素、又は温度及び圧力が共に臨界点未満ではあるが、これに近い状態、具体的には温度が20℃前後であり、かつ圧力が5Mpa前後の二酸化炭素を指す。また、「超臨界状態の二酸化炭素」とは、圧力が二酸化炭素の臨界圧以上であり、かつ温度が臨界温度以上である二酸化炭素を指す。   In the present invention, “subcritical carbon dioxide” means carbon dioxide in a liquid state in which the pressure is not less than the critical pressure of carbon dioxide and the temperature is lower than the critical temperature, or the critical pressure of carbon dioxide. In a liquid state in which the temperature is lower than the critical temperature or higher than the critical temperature, or the temperature and pressure are both lower than the critical point but close to this, specifically, the temperature is around 20 ° C. and the pressure Refers to carbon dioxide around 5 Mpa. In addition, “supercritical carbon dioxide” refers to carbon dioxide whose pressure is higher than the critical pressure of carbon dioxide and whose temperature is higher than the critical temperature.

本発明のポリオール成分中に含有される触媒としては、アルキル化ポリアルキレンポリアミン、4級アンモニウム塩、ジメチルイミダゾール、トリエチレンジアミンの4種類を使用する。これら4種類の触媒をポリオール成分に含有させることで、水が予めポリオール成分に含有されていても、ポリオール成分の加水分解を抑制し、ポリイソシアネートとの反応性が低下するのを抑え、正常な硬質ポリウレタンフォームを得ることができる。   As the catalyst contained in the polyol component of the present invention, four types of alkylated polyalkylene polyamine, quaternary ammonium salt, dimethylimidazole and triethylenediamine are used. By containing these four types of catalysts in the polyol component, even if water is previously contained in the polyol component, hydrolysis of the polyol component is suppressed, and the decrease in reactivity with the polyisocyanate is suppressed. A rigid polyurethane foam can be obtained.

本発明では、ポリオール成分中のポリオール100重量部に対して、アルキル化ポリアルキレンポリアミンが1〜6重量部、4級アンモニウム塩が2〜5重量部、ジメチルイミダゾールが2〜6重量部、トリエチレンジアミンが2〜6重量部含有されていることが好ましい。   In the present invention, 1 to 6 parts by weight of alkylated polyalkylene polyamine, 2 to 5 parts by weight of quaternary ammonium salt, 2 to 6 parts by weight of dimethylimidazole, and triethylenediamine with respect to 100 parts by weight of polyol in the polyol component. Is preferably 2 to 6 parts by weight.

なお、本発明では、触媒として、上記4種の化合物のみを用いてもよいし、上記作用を阻害しない範囲であれば、他の触媒を併用してもよい。   In the present invention, as the catalyst, only the above four types of compounds may be used, or other catalysts may be used in combination as long as the above-described effects are not inhibited.

本発明に使用されるポリオール成分については、芳香族ポリエステルポリオール単独でもよいし、または芳香族ポリエステルポリオールとポリエーテルポリオールとを組み合わせて使用してもよい。芳香族ポリエステルポリオールとしては、例えば、無水フタル酸、ポリエチレンテレフタレートのスクラップ、ジメチルテレフタレートプロセス残渣等から誘導されるポリオールを挙げることができる。ポリエーテルポリオールとしては、例えば、エチレンジアミン、トリレンジアミン、トリエタノールアミン、マンニッヒ縮合物等にエチレンオキシド、プロピレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したアミノポリオールが好ましい。   The polyol component used in the present invention may be an aromatic polyester polyol alone or a combination of an aromatic polyester polyol and a polyether polyol. Examples of aromatic polyester polyols include polyols derived from phthalic anhydride, polyethylene terephthalate scrap, dimethyl terephthalate process residues, and the like. As the polyether polyol, for example, an amino polyol obtained by adding an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide to ethylenediamine, tolylenediamine, triethanolamine, a Mannich condensation product, or the like is preferable.

芳香族ポリエステルポリオールとポリエーテルポリオールとを組み合わせて使用する際には、ポリオール成分の合計100重量部に対して、芳香族ポリエステルポリオールを60〜90重量部、ポリエーテルポリオールを40〜10重量部含有することが好ましい。芳香族ポリエステルポリオールの含有量が60重量部未満では、発熱性試験による難燃材料として不合格となる場合があり、90重量部を超えると、フォームの硬化が遅延する傾向が強くなる。芳香族ポリエステルポリオールの特に好ましい含有量は、70〜80重量部である。   When an aromatic polyester polyol and a polyether polyol are used in combination, 60 to 90 parts by weight of the aromatic polyester polyol and 40 to 10 parts by weight of the polyether polyol are contained with respect to 100 parts by weight of the total polyol component. It is preferable to do. If the content of the aromatic polyester polyol is less than 60 parts by weight, the flame retardant material in the exothermic test may fail, and if it exceeds 90 parts by weight, the tendency of the foam to be hardened is increased. The particularly preferred content of the aromatic polyester polyol is 70 to 80 parts by weight.

本発明において使用されるポリイソシアネート成分としては、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,6−ジメチル-1,3−フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジベンジルジイソシアネート、9,10−アントラセンジイソシアネート、4,3’−ジメチル-4,4’−ジフェニルジイソシアネート、キシリレンジ−ジフェニルメタンジイソシアネート等が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を併用してもよい。その使用量はNCO/OH当量比で1.0〜2.0が適当である。   Examples of the polyisocyanate component used in the present invention include polymethylene polyphenyl isocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,6-dimethyl-1, Examples include 3-phenylene diisocyanate, 4,4′-dibenzyl diisocyanate, 9,10-anthracene diisocyanate, 4,3′-dimethyl-4,4′-diphenyl diisocyanate, xylylene diphenylmethane diisocyanate, and the like. You may use individually or in combination of 2 or more types. The amount used is suitably 1.0 to 2.0 in terms of an NCO / OH equivalent ratio.

本発明の硬質ポリウレタンフォームの製造方法においては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル等のポリオキシアルキレン系整泡剤、オルガノシロキサン等のシリコーン系整泡剤や、オキシエチレンアルキルフェノールのような相溶化剤、難燃剤、減粘剤、着色剤、安定剤等、硬質ポリウレタンフォームの製造に際して一般的に使用される添加剤を使用してもよい。   In the method for producing a rigid polyurethane foam of the present invention, for example, a polyoxyalkylene-based foam stabilizer such as polyoxyalkylene alkyl ether, a silicone-based foam stabilizer such as organosiloxane, a compatibilizer such as oxyethylene alkylphenol, Additives commonly used in the production of rigid polyurethane foams such as flame retardants, thickeners, colorants, stabilizers, etc. may be used.

難燃剤としては、例えば、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリスクロロプロピルホスフェート等の燐酸エステルであり、その添加量はポリオール100重量部に対して20〜40重量部が好ましい。20重量部未満では、発熱性試験による難燃材料に不合格となる場合がある。燐酸エステル等は、ウレタン樹脂に可塑性を付与するために水を発泡剤とする硬質ポリウレタンフォームの欠点である脆性を改良し接着を向上させる効果を有するが、40重量部を超えると、過度の可塑化によって、強度が低下しやすい。   Examples of the flame retardant include phosphoric esters such as trimethyl phosphate, triethyl phosphate, trischloropropyl phosphate, and the addition amount is preferably 20 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyol. If it is less than 20 parts by weight, the flame retardant material by the exothermic test may be rejected. Phosphoric acid esters and the like have the effect of improving brittleness, which is a drawback of rigid polyurethane foams containing water as a foaming agent in order to impart plasticity to the urethane resin, and improving adhesion. The strength tends to decrease due to the conversion.

また、本発明の製造方法並びに組成物により得られる硬質ポリウレタンフォームの密度は20〜40kg/m3であることが好ましい。このような低密度であるため、製品として経済的である。   The density of the rigid polyurethane foam obtained by the production method and composition of the present invention is preferably 20 to 40 kg / m 3. Such a low density is economical as a product.

実施例1〜9、比較例1の使用原料を以下に示す。
(使用原料)
〔ポリオール成分〕
・ポリオールA:ポリエチレンテレフタレート系ポリエステルポリオール(水酸基価110)
・ポリオールB:マンニッヒ系ポリエーテルポリオール(水酸基価315)
・整泡剤:シリコーン系整泡剤(東レ・ダウコーニング(株)製 商品名“L−5420”)
・触媒1:アルキル化ポリアルキレンポリアミン(東ソー(株)製 商品名“TOYOCAT TT”)
・触媒2:4級アンモニウム塩(東ソー(株)製 商品名“TOYOCAT TRX”)
・触媒3:ジメチルイミダゾール(東ソー(株)製 商品名“TOYOCAT DMI”)
・触媒4:トリエチレンジアミン(東ソー(株)製 商品名“TOYOCAT L33”)
・触媒5:N,N’,N”-ジメチルアミノプロピルヘキサヒドロトリアジン(エアプロダクツジャパン(株)製商品名“ポリキャット41”)
・難燃剤 :トリスクロロプロピルホスフェート(大八化学(株)製 商品名“TMCPP”)
〔ポリイソシアネート成分〕
・ ポリイソシアネート:ポリメチレンポリフェニルイソシアネート
(NCO含量30%)
The raw materials used in Examples 1 to 9 and Comparative Example 1 are shown below.
(Raw materials used)
[Polyol component]
Polyol A: Polyethylene terephthalate polyester polyol (hydroxyl value 110)
Polyol B: Mannich polyether polyol (hydroxyl value 315)
・ Foam stabilizer: Silicone foam stabilizer (trade name “L-5420” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.)
Catalyst 1: alkylated polyalkylene polyamine (trade name “TOYOCAT TT” manufactured by Tosoh Corporation)
Catalyst 2: quaternary ammonium salt (trade name “TOYOCAT TRX” manufactured by Tosoh Corporation)
Catalyst 3: Dimethylimidazole (trade name “TOYOCAT DMI” manufactured by Tosoh Corporation)
Catalyst 4: Triethylenediamine (trade name “TOYOCAT L33” manufactured by Tosoh Corporation)
Catalyst 5: N, N ′, N ″ -dimethylaminopropylhexahydrotriazine (trade name “Polycat 41” manufactured by Air Products Japan Co., Ltd.)
Flame retardant: Trischloropropyl phosphate (trade name “TMCPP” manufactured by Daihachi Chemical Co., Ltd.)
[Polyisocyanate component]
・ Polyisocyanate: Polymethylene polyphenyl isocyanate (NCO content 30%)

表1に記載の配合処方にしたがい、図1に示す装置としてグラコ社製モデルFFF1600発泡機を用いて、ポリオール成分とポリイソシアネート成分と二酸化炭素(ポリオール成分とポリイソシアネート成分の合計に対して、1.5重量%)を混合し、厚さ12mmの合板とケイカル板にスプレー発泡して硬質ポリウレタンフォームを得た。尚、この時のポリオール成分とイソシアネート成分の加温ホース6,16内での温度と圧力は、それぞれ50℃、7MPaとした。また、表1に記載のポリオール成分、およびポリイソシアネート成分の各数値の単位は重量部である。   In accordance with the formulation shown in Table 1, using a Graco Model FFF1600 foaming machine as the apparatus shown in FIG. 1, a polyol component, a polyisocyanate component, and carbon dioxide (with respect to the total of the polyol component and the polyisocyanate component, 1 0.5 wt.%) Was mixed and spray foamed onto a 12 mm thick plywood and a calcium plate to obtain a rigid polyurethane foam. The temperature and pressure in the heating hoses 6 and 16 of the polyol component and isocyanate component at this time were 50 ° C. and 7 MPa, respectively. Moreover, the unit of each numerical value of the polyol component of Table 1, and a polyisocyanate component is a weight part.

得られた各フォームについて、密度(kg/m3)、独立気泡率(%)、透湿率ng/(m.S.Pa)、反応性、施工性、寸法安定性、接着性を測定し、その結果を併せて表1に示す。   About each obtained foam, density (kg / m3), closed cell rate (%), moisture permeability ng / (msPa), reactivity, workability, dimensional stability, adhesiveness are measured, The results are also shown in Table 1.

Figure 2011213854
※1:フォームの収縮が起きたため、透湿率は測定不能。
Figure 2011213854
* 1: Moisture permeability cannot be measured due to foam shrinkage.

密度(kg/m3)、独立気泡率(%)、透湿率ng/(m.S.Pa)、反応性、施工性、寸法安定性、接着性、貯蔵安定性に関しては、下記方法に従って厚さ30mmにスプレー発泡した硬質ポリウレタンフォームについて測定した。
・密度(kg/m3)は、70mm ×70mm ×20mmの試験片を計量することにより測定した。
・独立気泡率(%)は、ASTM D2856に基づいて測定を行った。
・透湿率(ng/(m.S.Pa))は、JIS A9526−2006に基づいて測定を行った。
・反応性は、スプレー発泡後、外観上発泡が終了した時間を発泡終了時間(ライズタイム)(秒)とし、表1記載の配合処方にしたがってスプレー発泡させたもの(配合直後)と、表1記載の配合処方で配合されたポリオール成分を60℃の環境下で72時間放置後(促進試験後)にスプレー発泡させたもの、それぞれのライズタイムを測定した。そして、促進試験後のライズタイム(秒)が配合直後のライズタイムに対して、遅延時間が30%未満のものを「○」、遅延時間が30%以上のものを「×」とした。
・施工性(「横のび」と「ベタツキ」)に関しては、スプレー発泡時に観察した。
・・横のびは、ベニヤ板に吹き付けた場合、ベニヤ板の四方ともフォームのはみ出しがなければ横のびが無しとし「○」、フォームのはみ出しが有れば横伸びが有りとし「×」とした。
・・ベタツキは、ベニヤ板に吹き付けてから10秒後において、フォーム表面にベタつきが無かったものを「○」、ベタつきが有ったものを「×」とした。
・高温時寸法安定性は、70mm ×70mm ×20mmの試験片を100℃、48時間放置した後、変形の有無を調べ、変形なしを「○」、変形有りを「×」とした。
・低温時寸法安定性は、70mm ×70mm ×20mmの試験片を−20℃、48時間放置した後、変形の有無を調べ、変形なしを「○」、変形有りを「×」とした。
・接着性は、JIS A9526−2006に基づいて測定を行い、剥離強度が80kpa以上を「○」、80kpa未満を「×」とした。
Regarding density (kg / m3), closed cell rate (%), moisture permeability ng / (msPa), reactivity, workability, dimensional stability, adhesiveness, and storage stability, Measurement was made on a rigid polyurethane foam spray foamed to a thickness of 30 mm.
-The density (kg / m3) was measured by weighing a test piece of 70 mm x 70 mm x 20 mm.
-The closed cell ratio (%) was measured based on ASTM D2856.
-Moisture permeability (ng / (msPa)) was measured based on JIS A9526-2006.
-Reactivity is the foaming finish time (rise time) (seconds) after foaming after spray foaming, and spray foaming according to the formulation shown in Table 1 (immediately after blending), and Table 1. The polyol components blended according to the blending recipe described above were spray foamed after being left for 72 hours (after the acceleration test) in an environment of 60 ° C., and the rise time of each was measured. The rise time (seconds) after the acceleration test was set to “◯” when the delay time was less than 30%, and “X” when the delay time was 30% or more with respect to the rise time immediately after blending.
-The workability ("horizontal spread" and "stickiness") was observed during spray foaming.
・ ・ When horizontal foam was sprayed on the plywood, it was judged as “O” if there was no foam protruding on all four sides of the plywood board, and “X” if there was lateral foam.
············································································································································································
The dimensional stability at high temperature was determined by leaving a test piece of 70 mm × 70 mm × 20 mm at 100 ° C. for 48 hours, and then examining whether or not there was any deformation.
-Dimensional stability at low temperature was determined by leaving a 70 mm × 70 mm × 20 mm test piece at −20 ° C. for 48 hours, and then checking for deformation, “no good”, and “no”.
-Adhesiveness was measured based on JIS A9526-2006, and peel strength of 80 kpa or more was "◯", and less than 80 kpa was "x".

本発明の硬質ポリウレタンフォームの製造方法並びに組成物は、住宅や冷蔵庫等の断熱材を製造する方法並びに組成物として広く利用することができる。   The method and composition for producing a rigid polyurethane foam of the present invention can be widely used as a method and composition for producing a heat insulating material for a house, a refrigerator, or the like.

1 ポリイソシアネート成分 2 ポリイソシアネート成分タンク
3 計量ポンプ 4 配管
5 ヒーター 6 加温ホース
7 液体状態の二酸化炭素ボンベ 8 計量ポンプ
9 配管 10 ミキシングヘッド
11 ポリオール成分 12 ポリオール成分タンク
13 計量ポンプ 14 配管
15 ヒーター 16 加温ホース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polyisocyanate component 2 Polyisocyanate component tank 3 Metering pump 4 Piping 5 Heater 6 Heating hose 7 Carbon dioxide cylinder in liquid state 8 Metering pump 9 Piping 10 Mixing head 11 Polyol component 12 Polyol component tank 13 Metering pump 14 Piping 15 Heater 16 Heating hose

Claims (4)

発泡剤として、水とポリイソシアネート成分との反応により発生する二酸化炭素と、超臨界状態、亜臨界状態、液体状態の少なくとも1つの状態の二酸化炭素とを併用することにより、かつ前記水を予めポリオール成分中に含有し、前記液体状態の二酸化炭素をミキシングヘッドでのポリイソシアネート成分とポリオール成分の混合の前において該ミキシングヘッドに至る流路で移送中の前記ポリオール成分に加えることにより硬質ポリウレタンフォームを製造する方法であって、
前記ポリオール成分中に、触媒として少なくともアルキル化ポリアルキレンポリアミン、4級アンモニウム塩、ジメチルイミダゾール、トリエチレンジアミンの4種が含有されていることを特徴とする硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
As a blowing agent, carbon dioxide generated by the reaction of water and a polyisocyanate component and carbon dioxide in at least one of a supercritical state, a subcritical state, and a liquid state are used in combination, and the water is preliminarily polyol. A rigid polyurethane foam can be obtained by adding carbon dioxide in a liquid state to the polyol component being transferred in a flow path leading to the mixing head before mixing the polyisocyanate component and the polyol component in the mixing head. A method of manufacturing comprising:
The method for producing a rigid polyurethane foam, wherein the polyol component contains at least four kinds of alkylated polyalkylene polyamine, quaternary ammonium salt, dimethylimidazole, and triethylenediamine as a catalyst.
ポリオール成分中のポリオール100重量部に対して、アルキル化ポリアルキレンポリアミンが1〜6重量部、4級アンモニウム塩が2〜5重量部、ジメチルイミダゾールが2〜6重量部、トリエチレンジアミンが2〜6重量部含有されてい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フォームの製造方法。   1 to 6 parts by weight of alkylated polyalkylene polyamine, 2 to 5 parts by weight of quaternary ammonium salt, 2 to 6 parts by weight of dimethylimidazole, and 2 to 6 of triethylenediamine with respect to 100 parts by weight of polyol in the polyol component. 2. The method for producing a rigid polyurethane foam according to claim 1, further comprising parts by weight. 発泡剤として、水とポリイソシアネート成分との反応により発生する二酸化炭素と、超臨界状態、亜臨界状態、液体状態の少なくとも1つの状態の二酸化炭素とを併用することにより、かつ前記水を予めポリオール成分中に含有し、前記液体状態の二酸化炭素をミキシングヘッドでのポリイソシアネート成分とポリオール成分の混合の前において該ミキシングヘッドに至る流路で移送中の前記ポリオール成分に加えることにより硬質ポリウレタンフォームを得るための硬質ポリウレタンフォーム組成物であって、
前記ポリオール成分中に、触媒として少なくともアルキル化ポリアルキレンポリアミン、4級アンモニウム塩、ジメチルイミダゾール、トリエチレンジアミンの4種が含有されていることを特徴とする硬質ポリウレタンフォーム組成物。
As a blowing agent, carbon dioxide generated by the reaction of water and a polyisocyanate component and carbon dioxide in at least one of a supercritical state, a subcritical state, and a liquid state are used in combination, and the water is preliminarily polyol. A rigid polyurethane foam can be obtained by adding carbon dioxide in a liquid state to the polyol component being transferred in a flow path leading to the mixing head before mixing the polyisocyanate component and the polyol component in the mixing head. A rigid polyurethane foam composition for obtaining
A rigid polyurethane foam composition comprising at least four alkylated polyalkylene polyamines, quaternary ammonium salts, dimethylimidazole, and triethylenediamine as a catalyst in the polyol component.
ポリオール成分中のポリオール100重量部に対して、アルキル化ポリアルキレンポリアミンが1〜6重量部、4級アンモニウム塩が2〜5重量部、ジメチルイミダゾールが2〜6重量部、トリエチレンジアミンが2〜6重量部含有されていることを特徴とする請求項3に記載の硬質ポリウレタンフォーム組成物。   1 to 6 parts by weight of alkylated polyalkylene polyamine, 2 to 5 parts by weight of quaternary ammonium salt, 2 to 6 parts by weight of dimethylimidazole, and 2 to 6 of triethylenediamine with respect to 100 parts by weight of polyol in the polyol component. The rigid polyurethane foam composition according to claim 3, wherein the rigid polyurethane foam composition is contained in parts by weight.
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