JP2020512464A - ポリオール成分、及び硬質ポリウレタンフォームを製造するためのその使用 - Google Patents

ポリオール成分、及び硬質ポリウレタンフォームを製造するためのその使用 Download PDF

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Abstract

本発明は、ポリオール成分P)、該ポリオール成分P)を使用することによる硬質ポリウレタンフォームの製造方法、及び硬質ポリウレタンフォーム自体に関する。

Description

説明
本発明は、ポリオール成分P)、該ポリオール成分P)を使用することによる硬質ポリウレタンフォーム(発泡体)の製造方法、及び硬質ポリウレタンフォーム自体に関する。
硬質ポリウレタン(PU)フォームは、既知の方法で、発泡剤、触媒、及び必要に応じて、助剤及び/又は添加物質材料の存在下で、有機ポリイソシアネートを、2つ以上の反応性水素原子を有する1種以上の化合物、好ましくはポリエーテル及び/又はポリエステルアルコール類(ポリオール類)と反応させることにより得ることができる。
硬質PUフォーム(発泡体)の、イソシアネートをベースとする製造では、通常、フォームの架橋度が極めて高いものとなるように、高官能価を有し低分子量のポリオールを使用する。好ましく使用することができるポリエーテルアルコール類は、通常、4〜8の官能価を有し、かつ、300〜600、特に400〜500mg KOH/gの範囲のヒドロキシル価を有する。非常に高い官能価及び300〜600mg KOH/gの範囲のヒドロキシル価を有するポリオール類は、非常に高いレベルの粘度を有することが知られている。さらに、かかるポリオール類は、比較的極性であり、したがって、通常の発泡剤、ペンタン、特にシクロペンタンなどの炭化水素に対する溶解度が低いことが知られている。この欠陥を改善するために、2〜4の官能価及び100〜250mg KOH/gのヒドロキシル価を有するポリエーテルアルコール類をポリオール成分に添加することが多い。
流動性(流動係数FF=イソシアネートとポリエーテルアルコールとを含む反応混合物の、最小充填密度(minimum fill density)/自由上昇密度(free rise density)で表される)は、高官能性、かつ、極性のポリオールに基づくポリオール成分の使用に関しては、必ずしも満足できるものではないことも知られている。しかし、EP−A1138709には、ポリオール成分が、ヒドロキシル価100〜250mg KOH/gを有し、かつ、2〜4個の活性水素原子を有するH−官能性出発分子、特にグリコール、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール又はvic−トリレンジアミン(vic−TDA)にアルキレンオキシドを付加して得られる、少なくとも1種のポリエーテルアルコールを含む場合に、イソシアネートとポリオールを含む反応混合物を、どのようにして高い流動性を持って得ることができるかについて開示されている。
EP2563833B1には、a)ポリイソシアネートとb)2個以上のイソシアネート反応性水素原子を有する化合物との反応により、ポリウレタン、好ましくは発泡ポリウレタン材料、特に硬質ポリウレタンフォームを製造するための方法が記載されている。この方法の特徴は、2個以上のイソシアネート反応性水素原子を有する化合物b)が、芳香族アミンb1a)とプロピレンオキシドとを反応させて得られる(ここで、b1a)以外のアミンb1b)を触媒として使用)少なくとも1種のポリエーテルアルコールb1)を含むことであり、ここで、該ポリエーテルアルコールb1)を調製するために使用されるアルキレンオキシドは、プロピレンオキシドだけでなく、アルキレンオキシドの質量に基づいて0〜10質量%のエチレンオキシドも含むものである。これは、液体出発成分の低粘度と良好な加工特性を兼ね備えたポリオールを使用することにより、ポリウレタンフォームを提供すると言われている。
WO2011/134866A2には、H−官能性出発化合物に、特に芳香族アミンに対するアルキレンオキシドの付加反応によりポリエーテルアルコールを製造する方法が記載されている。WO2011/134866A2で取り上げられた問題は、芳香族アミン、特にTDAをベースにしてポリエーテルアルコール類を開発することであり、ここでは、プロピレンオキシドがその合成に使用される本質的に唯一のアルキレンオキシドである。より詳細には、これらのポリエーテルアルコール類は低粘度であり、出発化合物として使用される芳香族アミンの未変換物を少量有するものであった。驚くべきことに、アミン触媒を使用することで、粘度が低く、アルキレンオキシドとしてプロピレンオキシドだけを含むポリオールを、芳香族アミン特にTDAをベースとして製造することができることが見出された。その代表的アミン触媒はイミダゾールであった。
冷却冷蔵分野での硬質PUフォームの使用は離型挙動に依存する。離型挙動が良好であるとは、例えば、硬化した硬質PUフォームの後膨張(postexpansion)が可能な限り低膨張であることにその特徴がある。この点は、従来技術によっても、まだ十分に保証されていない。
EP−A1138709 EP2563833B1 WO2011/134866A2
本発明によって取り組むべき課題は、特性が改善された硬質ポリウレタンフォームシステムを生成する目的で、高官能性ポリオール類、特に糖ポリオール類を提供することである。より具体的には、高官能性ポリオールは、硬質ポリウレタンフォームの製造において、改善された離型特性を実現し、その結果、後膨張の低減をもたらすものである。
この問題は、下記のもの:すなわち、
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.4の範囲の官能価(functionality)及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)エチレンジアミン、1,3−プロピレンジアミン、1,3−、1,4−ブチレン-ジアミン、1,2−、1,3−、1,4−、1,5−、1,6−ヘキサメチレンジアミン、フェニレンジアミン、2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン及び4,4’−、2,4’−、2,2’−ジアミノジフェニルメタン又はそれらの混合物を含むアミン類、グリセロール、トリメチロールプロパン、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール(2,2’−オキシジ−1−プロパノール、1,1’−オキシジ−2−プロパノール、2−(2−ヒドロキシプロポキシ)−1−プロパノール)又はそれらの混合物を含むポリオール類、
cii)エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド又はそれらの混合物を含むアルキレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
を含むポリオール成分P)によって解決される。
また、この問題は、下記:
I)有機又は変性有機ジ又はポリイソシアネート類PI)又はその混合物と
II)本発明のポリオール成分P)に発泡剤F)を添加したもの
との反応により硬質ポリウレタンフォームを製造する方法によって解決される。
同様に、この問題は、本発明の方法により得られる硬質ポリウレタンフォームにより、また、硬質ポリウレタンフォームの製造における本発明のポリオール成分P)の使用により、解決される。
同様に、この問題は、本発明の方法により得られたポリウレタンフォームを断熱(insulation)用途及び冷却冷蔵(refrigeration)用途に使用することにより解決される。
OH価(ヒドロキシル価)は、一般的な方法で定量化することができる。OH価は、例えばDIN53240(1971−12)に従って定量化することができる。
本発明について、ポリエーテルポリオールの官能価、特に本発明のポリエーテルポリオールA)の官能価は、出発化合物の1モル当たり、又は出発化合物の混合物の1モル当たりの水素原子の数を意味するものとして理解されるべきである。ここで、当該水素は、アルキレンオキシド供給時より前の時点でアルキレンオキシドと反応し得るものである。アルキレンオキシド供給時は、結果的に、出発化合物へのアルキレンオキシド成分の混合を開始する時である。その計算では、出発物質混合物に存在し、出発化合物に結合している全てのアルキレンオキシド−反応性水素原子が考慮される。
本発明の意味の範囲内での官能価Fは、以下の式により計算する。
Figure 2020512464
例として、2つの出発化合物の混合物についての計算は次のようになる(それより多くの成分がある場合には、それらを盛り込むよう拡張する必要がある)。
F=(出発化合物Aのモル*出発化合物Aの官能価+出発化合物Bのモル*出発化合物Bの官能価)/(出発化合物Aのモル=出発化合物Bのモル)
例えば、ポリエーテルポリオールは、626.48モルのグリセロール(官能価3)、559.74モルのスクロース(官能価8)、及び67.31モルのジメチルエタノールアミン(官能価1)を使用する場合、5.12の官能価を有する。
本発明の目的のために上記で定義したポリエーテルポリオールの官能価、特に本発明のポリエーテルポリオールA)の官能価は、反応開始後の官能価、少なくとも1つのアルキレンオキシドと出発化合物との反応中の官能価、又は反応生成物の官能価とは異なる可能性がある。その理由は、グリコール類及び不飽和一官能性成分などの副生成物が反応中に形成されるからである。そのような副次的で想定できない反応は文献で知られている。
用語「ポリオール成分」及び「ポリオール」は、本発明の目的のためにあっては同じ意味で使用する。本発明の意味の範囲内のポリオールは、1個のOH基、又は1個を超えるOH基を有する有機化合物である。より詳細には、本発明の意味の範囲内のポリオールは、1〜20個のOH基を有する有機化合物であることができる。本発明に係るポリオールは、2〜10個のOH基、特に2〜8個のOH基を有する有機化合物であることが好ましい。
本発明の意味の範囲内のポリエーテルポリオールは、好ましくは、官能基として、エーテル基及びOH基を有する有機化合物であることができる。より具体的には、ポリエーテルポリオールは、100〜6000g/molの範囲、特に200〜6000g/molの範囲、好ましくは300〜2000g/molの範囲の数平均ポリマー質量(number average polymer mass)(Mn)を有するポリマーであることができる。数平均は、既知の方法、例えば粘度測定の方法に従って定量化する。
本発明の目的のため、ここに記載した範囲には、好ましくは、上限値下限値が含まれる。したがって、例えば、5.2〜6.4の範囲には5.2及び6.4の値が含まれる。
本発明に係るポリエーテルポリオールA)、B)及びC)は異なるものであることが好ましいが、成分C)にあっては、2つの変形バージョンが好ましいと考えられる。ポリエーテルポリオールA)、B)及びC)は、例えば、それらの構成及び/又はそれらのポリマー質量(Mn)の点で異なることができる。
ポリエーテルポリオールA)、B)及びC)のいずれも、ポリエーテルエステルポリオールを含まないことが好ましい。
ポリエーテルポリオールA)
ポリオール成分P)は、5.7〜6.4の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有する、少なくとも1種の又は正確には1種のポリエーテルポリオールA)を含む。
ポリオール成分P)は、同様にまた、2種以上のポリエーテルポリオールA)を含むものであってもよい。結果として、これらのポリエーテルポリオールA)は、その構成が異なってもよく、及び/又は、異なる数平均ポリマー質量(Mn)を有してもよい。
ポリエーテルポリオールA)の官能価は、好ましくは5.7〜6.3の範囲、より好ましくは5.7〜6.1の範囲、さらにより好ましくは5.9〜6.1の範囲、最も好ましくは5.95〜6.05の範囲である。
ポリエーテルポリオールA)に対して定義された官能価範囲は、硬質ポリウレタンフォームの離型性を改善する。さらに、ポリエーテルポリオールA)は、加工の際、特に硬質ポリウレタンフォームの製造中に有利な粘度特性を発揮する。
同様に、ポリエーテルポリオールA)のOH価は、340〜450mg KOH/gの範囲、最も好ましくは400〜450mg KOH/gの範囲内であることが好ましい。これにより、硬質PUフォームの製造時の離型性が向上する。
さらに好適な実施形態では、ポリエーテルポリオールA)は、5.7〜6.1の範囲の官能価及び340〜450mg KOH/gの範囲のOH価、特に5.9〜6.1の範囲の官能価及び340〜450mg KOH/gの範囲のOH価を有する。
本発明に従って使用するポリエーテルポリオールA)は、触媒を使用することにより、アルキレンオキシドと反応する2つ以上の水素原子を有する化合物―ここでは出発化合物又は出発物質として知られる―に対するアルキレンオキシドの付加反応により調製する。この反応は、それ自体当業者に知られている。
ポリエーテルポリオールA)の調製に使用する触媒は、通常、塩基性化合物である。それら触媒は、商業規模のプロセスでは、通常、アルカリ金属の水酸化物、例えば水酸化ナトリウム、水酸化セシウム、又は特に水酸化カリウムである。同様に、アルカリ金属アルコキシド、例えばナトリウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド又はカリウムイソプロポキシドは、触媒として使用することが知られている。調製は、同様に、アミン触媒作用下で行うことができる。
アミンとしては、トリアルキルアミン、特にトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、ジメチルアルキルアミン、特にジメチルエタノールアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチルブチルアミン、芳香族アミン、特にジメチルアニリン、ジメチルアミノピリジン、ジメチルベンジルアミン、ピリジン、イミダゾール(特にイミダゾール、4(5)−メチルイミダゾール、3−メチルイミダゾール、1−ヒドロキシプロピルイミダゾール)、グアニジン類、アミジン類、特に1,5−ジアゾビシクロ[4.3.0]−ノン(non)−5−エン(ene)、1,5−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセ(undec)−7−エン(ene)を含む群から選択されることが好ましい。触媒はジメチルエタノールアミンであることが好ましい。最も好ましいのは、イミダゾールである。
アルキレンオキシドの付加反応は、90〜150℃の間の温度及び0.1〜8バールの間の圧力で行うのが好ましい。アルキレンオキシドの供給の後に、通常、アルキレンオキシドが完全に反応する後反応段階が続く。その後、必要に応じて、また後反応段階が続く場合がある。典型的には、これに続いて、好ましくは真空中で、蒸留を行い、揮発性成分を除去する。
本発明のポリエーテルポリオールA)の調製に、特に固体出発化合物、例えばスクロースを使用する場合、プロセス開始時に、遅い速度で計量供給することが可能である。アルキレンオキシドが反応混合物中に溶解するのが遅いからである。こうして、反応速度が遅くなる。さらに、出発物質混合物に固体出発化合物を使用することで生じる高粘度は、不適当な熱放散の原因となる。この結果、局所的な過熱が生じ生成物の品質に悪影響を及ぼす。さらに、その高粘度は、ポンプと熱交換器の摩耗を促進してしまう。出発物質混合物に少なくとも1種のポリオールを混合することは、そのような悪影響を削減する方法である。このことは、例えばEP 2542612に記載されている。したがって、そこに記載の幾つかの試験では、出発物質混合物の粘度を低下させ、プロセス制御を改善するために、出発化合物の混合物にポリエーテルオールを混合している。本発明によれば、2種のポリエーテルオールを使用するのが好ましい。すなわち、ポリオールHは、488g/molのモル質量及び4.3の官能価を有するスクロース/グリセロール開始プロポキシレートである。ポリオールIは、639g/molの分子量及び5.1の官能価を持つスクロース/グリセロールで開始したものである。ポリエーテルアルコールを出発物質混合物へ混合するのは、主にプロセス制御を簡素化することを意図したものである。
本発明のポリエーテルポリオールA)の官能価は、上記のポリオールH及び/又はIを適切に考慮して計算される。
適切なポリエーテルポリオールA)は、好ましくは、
i)10〜60質量%のヒドロキシル含有出発化合物、及び
ii)40〜90質量%の少なくともアルキレンオキシド、及び任意の触媒
の反応生成物を含み、より具体的には、ポリエーテルポリオールA)は該反応生成物からなる。
出発化合物は、出発化合物だけでなく出発化合物群(複数)をも包含する。
成分i)の出発化合物群は、成分i)の官能価が5.7〜6.4の範囲、好ましくは5.7〜6.3の範囲、より好ましくは5.7〜6.1の範囲、さらにより好ましくは5.9〜6.1の範囲、最も好ましくは5.95〜6.05の範囲になるように選択される。
スクロースと、グリセロール、ジエチレングリコール及びジプロピレングリコールから選択される少なくとも1つの化合物との混合物が非常に格別好ましい。スクロースとグリセロールの混合物が非常に特に好適である。
本発明に従って使用されるポリエーテルポリオールであるポリエーテルポリオールA)に対する出発化合物i)の割合は、一般に、ポリエーテルポリオールA)の質量に基づいて、20〜45質量%の範囲、好ましくは25〜42質量%の範囲、より好ましくは30〜40質量%の範囲、最も好ましくは33〜38質量%の範囲である。
適切なポリエーテルポリオールA)は、より好ましくは、
ai)5〜90質量%のスクロース、
aii)5〜80質量%のai)以外のポリオール、
aiii)5〜90質量%の少なくとも1種のアルキレンオキシド、
(ここで、ai)、aii)及び/又はaiii)の合計は100質量%となる)
及びイミダゾールなどの任意の触媒、
の反応生成物を含み、より具体的には、ポリエーテルポリオールA)は該反応生成物からなる。
適切なポリエーテルポリオールA)は、さらにより好ましくは、
ai)5〜90質量%の少なくとも1種の炭水化物、好ましくはグルコース、マンニトール、スクロース、エリスリトール、ソルビトール、
aii)5〜80質量%の少なくとも1種のポリオール、好ましくはグリセロール、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール(2,2’−オキシジ−1−プロパノール、1,1’−オキシジ−2−プロパノール)、2−(2−ヒドロキシプロポキシ)−1−プロパノール)、
aiii)5〜90質量%の少なくとも1種のアルキレンオキシド、好ましくはプロピレンオキシド及び/又はエチレンオキシド、
(ここで、ai)、aii)、及び/又はaiii)の合計は100質量%になる)
及び、必要に応じて、さらにイミダゾールなどの触媒、
の反応生成物を含み、より具体的には、ポリエーテルポリオールA)は該反応生成物からなる。
触媒は、成分ai)、aii)、aiii)に加えて、必要に応じて、使用する。
本発明の目的のために、ジプロピレングリコールには、2,2’−オキシジ−1−プロパノール、1,1’−オキシジ−2−プロパノール、2−(2−ヒドロキシプロポキシ)−1−プロパノールが包含される。
ポリエーテルポリオールB)
ポリオール成分P)は、少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)を含む。
より具体的には、ポリオール成分P)は1種以上のポリエーテルポリオールB)を含むことができる。したがって、これらのポリエーテルポリオールB)は各々その構成が異なってもよく、及び/又は異なる数平均ポリマー質量(Mn)を有することができる。
ポリエーテルポリオールB)の官能価は、好ましくは3.0〜5.0の範囲、より好ましくは3.5〜4.5の範囲、さらにより好ましくは3.8〜4.0の範囲にあり、又は約4.0に等しい。
同様に、ポリエーテルポリオールB)のOH価は、好ましくは300〜500mg KOH/gの範囲であり、最も好ましくは380〜450mg KOH/gの範囲である。
好適な出発化合物は、例えば2,3−及び/又は3,4−トリレンジアミンなどの、ビシナル(vicinal)TDA又は非ビシナル(nonvicinal)TDA又は例えば50〜80質量%のビシナルTDAとの混合物である。
ポリエーテルポリオールC)
ポリオール成分P)は、少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)を含む。
より具体的には、ポリオール成分P)は1種以上のポリエーテルポリオールC)を含むことができる。そのため、これらポリエーテルポリオールC)は各々その構成が異なってもよく、及び/又は異なる数平均ポリマー質量(Mn)を有することができる。
ポリエーテルポリオールC)の官能価は、好ましくは3.0〜5.0の範囲、より好ましくは3.5〜4.5、又は3.5〜4.0、又は2.8〜3.0の範囲である。
したがって、本発明の一実施形態では、その官能価は3.0〜5.0又は3.1〜5.0の範囲にある。
したがって、本発明の更なる実施形態では、その官能価は2.8〜3.0又は2.8〜3.0未満の範囲にある。
同様に、ポリエーテルポリオールC)のOH価は100〜290mg KOH/gの範囲であり、最も好ましくは150〜200mg KOH/gの範囲である。
本発明に従って使用するポリエーテルポリオールC)についての出発化合物は、一般的には、その官能価が3.0〜5.0、好ましくは3.5〜4.5、又は2.8〜3.0の範囲になるように選択する。適切な出発分子の混合物を任意に使用することができる。
ポリエーテルポリオールC)についての有用な出発化合物には、例えば:エチレンジアミン、1,3−プロピレンジアミン、1,3−ブチレンジアミン、1,4−ブチレンジアミン、1,2−、1,3−、1,4−、1,5−及び1,6−ヘキサメチレンジアミン、フェニレンジアミン、2,3−、3,4−、2,4−、2,5−及び2,6−トリレンジアミン及び4,4’−、2,4’−及び2,2’−ジアミノジフェニルメタンなどの脂肪族及び芳香族ジアミン類が含まれる。
上記の第一級ジアミン類、特に、例えば2,3−及び/又は3,4−トリレンジアミンなどの、少なくとも部分的に隣接するビシナルTDA(vic−TDA)が好ましい。
ポリエーテルポリオールC)の有用な出発化合物には、ポリオールも含まれる。そのポリオールは、グリセロール、トリメチロールプロパン、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール(2,2’−オキシジ−1−プロパノール、1,1’−オキシジ−2−プロパノール、2−(2−ヒドロキシプロポキシ)−1−プロパノール)、エチレングリコール、プロピレングリコール及びそれらの混合物などのグリコールからなる群から選択されることが好ましい。グリセロールが非常に特に好ましい。
本発明に従って使用するポリエーテルポリオールC)用の適当なアルキレンオキシドは、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド、2,3−ブチレンオキシド及びそれらの混合物からなる群から選択される。アルキレンオキシドは、単独で、交互に連続して、又は混合物として使用することができる。
プロピレンオキシド及び/又はエチレンオキシドが、ポリエーテルポリオールC)を調製するための好適なアルキレンオキシドであり、プロピレンオキシドが50質量%を超える、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとの混合物が特に好適であり、純粋なプロピレンオキシドが非常に特に好適である。
本発明に従って使用するポリエーテルポリオールB)及びC)は、既知の方法により、例えば、アルカリ金属水酸化物、例えば、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム、又はアルカリ金属アルコキシド、例えば、ナトリウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド又はカリウムイソプロポキシドを触媒とするアニオン重合によって、又は、五塩化アンチモン、フッ化ホウ素エーテラートなどのルイス酸又はフラー土を触媒とするカチオン重合によって、アルキレン部分に2〜4個の炭素原子を有する1種以上のアルキレンオキシドから得ることができる。かかる調製は、同様に、イミダゾール触媒作用下で、又はトリメチルアミン又はN、N−ジメチルシクロヘキシルアミンを使用して行うことができる。
ポリオール成分P)は、下記のもの:
a)ポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.4の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有するもの、
b)ポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有するもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有するもの、
d)少なくとも1種の触媒D)、
e)少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)任意に少なくとも1種の発泡剤F)
を含むことが好ましい。
触媒D)
本発明のポリオール成分P)は、少なくとも1種の触媒D)を含むことができる。
触媒D)として使用する化合物は、具体的には、以下に記載する本発明の方法による、ポリオール成分P)の各種成分、ポリエーテルポリオールA)、B)及びC)と、有機の、任意に変性されたジ及び/又はポリイソシアネートG)との反応に実質的な加速効果を与える化合物である。
触媒D)として使用する化合物としては、塩基性タイプのポリウレタン触媒、例えば、第三級アミン、例えばトリエチルアミン、トリブチルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(ジメチルアミノプロピル)尿素、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、N−シクロヘキシル−モルホリン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N,N−テトラメチルブタンジアミン、N,N,N,N−テトラメチルヘキサン−1,6−ジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ジメチルピペラジン、N−ジメチルアミノエチルピペリジン、1,2−ジメチルイミダゾール、1−アザビシクロ(2.2.0)オクタン、1,4−ジアザビシクロ(2.2.2)オクタン(Dabco)、1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセ(undec)−7−エン(ene)、及びアルカノールアミン化合物、例えばトリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N-エチルジエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、2−(N,N−ジメチルアミノエトキシ)エタノール、N,N’,N”−トリス(ジアルキルアミノアルキル)ヘキサヒドロトリアジン、例えばN,N’,N”−トリス(ジメチルアミノプロピル)−s−ヘキサヒドロトリアジン、及びトリエチレンジアミンがある。しかし、塩化鉄(II)、塩化亜鉛、オクタン酸鉛、また、好ましくは、スズジオクトエート、スズジエチルヘキソエート及びジブチルスズジラウレートなどのスズ塩のような、金属塩も適切である。
有用な触媒D)としては、さらに、2,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロピリミジンなどのアミジン、水酸化テトラメチルアンモニウムなどの水酸化テトラアルキルアンモニウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物、及びナトリウムメトキシド及びカリウムイソプロポキシドなどのアルカリ金属アルコキシド、及び酸のアルカリ金属塩、特に10〜20個の炭素原子及び任意に側鎖のOH基を有する長鎖脂肪酸が挙げられる。
上述の触媒D)の2種以上の混合物を使用することが好適である。ジメチルシクロヘキシルアミンD1)、ペンタメチルジエチレントリアミン又はビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテルD2)、トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−1,3,5−トリアジンD3)及びジメチルベンジルアミンD4)からなる触媒混合物D)を使用することが特に好適である。
触媒D1)〜D4)からなる上記触媒混合物中の個々の触媒の割合としては、触媒D1)については20〜60質量%、触媒D2)については10〜50質量%、触媒D3)については10〜40質量%、及び触媒D4)については20〜50質量%であることが好ましい。ただし、触媒D1)〜D4)の合計が100質量%であることを条件とする。
成分A)〜F)の質量に基づいて、1.0〜5.5質量%、特に1.0〜5.0質量%の1種以上の触媒D)を使用することが好ましい。
発泡プロセス中に比較的大過剰のポリイソシアネートを使用する場合、次の点:すなわち、イソシアヌレート基を形成する触媒、例えば、アンモニウムイオン塩又はアルカリ金属塩単独又は第三級アミンとの組合せが、過剰のNCO基間の三量化反応の触媒として使用することが考慮される。イソシアネートの形成により、難燃性のPIRフォームが得られる。このフォームは、工業用硬質フォームとして、例えば土木工学におけるサンドイッチ要素又は断熱ボード(板)として使用することが好ましい。
言及した触媒に関するさらに詳細な事項については、技術文献、例えば、Kunststoffhandbuch、第VII巻、ポリウレタン、Carl Hanser Verlag ミュンヘン、ウィーン、第1版、第2版、及び第3版1966、1983、及び1993に記載されている。
助剤及び/又は添加物質E)
本発明のポリオール成分P)は助剤及び/又は添加物質E)を含むことができる。
ポリオール成分P)の有用な助剤及び/又は添加物質E)としては、例えば、乳化剤、泡安定剤及び気泡調整剤などの界面活性物質、好ましくは泡安定剤が挙げられる。
有用な界面活性物質には、例えば、出発物質の均質化を促進する働きをする化合物であって、任意でプラスチックの気泡(セル)構造を調節するのに適する化合物が含まれる。適切な具体例としては、ヒマシ油硫酸塩のナトリウム塩又は脂肪酸のナトリウム塩、及び脂肪酸とアミンとの塩、例えばオレイン酸ジエチルアミン、ステアリン酸ジエタノールアミン、リシノール酸ジエタノールアミン、スルホン酸の塩、例えばドデシルベンゼン−又はジナフチルメタンジスルホン酸及びリシノール酸のアルカリ金属又はアンモニウム塩などの乳化剤;シロキサン−オキシアルキレン共重合体及び他のオルガノポリシロキサン、エトキシル化アルキルフェノール、エトキシル化脂肪族アルコール、パラフィン油、ヒマシ油エステル又はリシノール酸エステル、ロート油及び落花生油などの泡安定剤、及びパラフィン、脂肪族アルコール及びジメチルポリシロキサンなどの気泡調整剤が挙げられる。シリコーン系安定剤が特に好適である。
添加剤として使用するには、ジプロピレングリコール(DPG)が特に好ましい。
ポリオール成分P)は、更なる助剤として、又は添加物質E)として、泡安定剤、例えばシロキサン−オキシアルキレン共重合体及び他のオルガノポリシロキサンのような、特にシリコーン含有泡安定剤を含むことが好ましい。
上述の泡安定剤は、成分A)〜F)の質量に基づいて、好ましくは0.5〜4質量%、より好ましくは1〜3質量%の量で使用する。
上述の、及び更なる適切な助剤及び添加物質材料に関するさらに詳細事項は、技術文献、例えばJ.H.Saunders及びK.C.Frischによる研究論文「高分子(High Polymers)」、第XVI巻、ポリウレタン、第1部及び第2部、それぞれInterscience Publishers 1962年〜1964年、又はKunststoff−Handbuch、ポリウレタン、第VII巻、Hanser−Verlag、ミュンヘン、ウィーン、第1版及び第2版、1966年及び1983年に記載されている。
発泡剤F)
本発明のポリオール成分P)は、少なくとも1種の発泡剤F)を含むことができる。
本発明のポリオール成分P)は、全ポリオール成分に基づいて、好ましくは1〜20.0質量%、特に好ましくは1.5〜5.0質量%、非常に特に好ましくは1.0〜3.0質量%の発泡剤F)を含む。
物理発泡剤及び化学発泡剤の両方が適している。
適切な発泡剤F)としては、一般に、当業者に知られているハロゲン化アルケン発泡剤、好ましくはフッ素化アルケン発泡剤が含まれる。
本発明に従って使用する発泡剤は、好ましくはC〜Cフルオロアルケンであり、より好ましくはC〜Cフルオロアルケンである。
本発明の目的に適するフッ素化アルケン類の特に好適な具体例には、3〜6個のフルオロ置換基を有する、プロペン、ブテン、ペンテン及びヘキセンが含まれるが、クロロなどの他の置換基が存在してもよく、具体例はテトラフルオロプロペン、クロロフルオロプロペン、例えばトリフルオロモノクロロプロペン、ペンタフルオロプロペン、クロロフルオロブテン、ヘキサフルオロブテン又はそれらの混合物である。
本発明の目的のために特に好適なフッ素化アルケンは、シス−又はトランス−1,1,1,3−テトラフルオロプロペン、1,1,1−トリフルオロ−2−クロロプロペン、1−クロロ−3、3,3−トリフルオロプロペン、1,1,1,2,3−ペンタフルオロプロペン、シス型又はトランス型の、1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロブテン、1−ブロモペンタフルオロプロペン、2−ブロモペンタフルオロプロペン、3−ブロモペンタフルオロプロペン、1,1,2,3,3,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブテン、3,3,4,4,5,5,5−ヘプタフルオロ−1−ペンテン、1−ブロモ−2,3,3,3−テトラフルオロプロペン、2−ブロモ−1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、3−ブロモ−1,1,3,3−テトラフルオロプロペン、2−ブロモ−3,3,3−トリフルオロプロペン、E−1−ブロモ−3,3,3−トリフルオロプロペン、3,3,3−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)プロペン、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン、2−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン、1,1,1−トリフルオロ−2−ブテン及びそれらの混合物からなる群から選択される。
発泡剤F)としてハロゲン化炭化水素を使用しないことが好ましい。
化学発泡剤を使用する場合、好ましいのは水である。水はポリオール成分P)全体に基づいて1.5〜3質量%で使用することが好ましい。
発泡剤として使用するのに好ましいのは、ペンタン異性体及び/又はシクロペンタン、特にシクロペンタンが好ましい。ペンタン異性体及び/又はシクロペンタンは、ポリオール成分P)全体に基づいて9〜17質量%で使用することが好ましい。シクロペンタンが好適である。
ポリオール成分P)は、下記:
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.4の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.4の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
d)少なくとも1種の触媒D)、
e)少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)任意に少なくとも1種の発泡剤F)
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)1〜70質量%、好ましくは40〜65質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.4の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
b)1〜50質量%、好ましくは10〜40質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
c)1〜20質量%、好ましくは4〜18質量%の少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、又はモノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
d)0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の少なくとも1種の触媒D)、
e)0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)0〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の少なくとも1種の発泡剤F)、
(ここで、成分A)、B)、C)、D)、E)及び任意にF)の合計は100質量%になる)
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)1〜70質量%、好ましくは40〜65質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.4の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai) 10〜29.9質量%のスクロース、
aii)0.1〜20質量%のモノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)60〜89.9質量%のプロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、(ここで、ai)、aii)及びaiii)の合計は100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
b)1〜50質量%、好ましくは10〜40質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、(ここで、bi)及びbii)の合計が100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
c)1〜20質量%、好ましくは4〜18質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、(ここで、ci)及びcii)の合計が100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
d)0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の少なくとも1種の触媒D)、
e)0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)0〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の少なくとも1種の発泡剤F)、
(ここで、成分A)、B)、C)、D)、E)及び任意にF)の合計は100質量%になる)
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.1の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.1の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
d)少なくとも1種の触媒D)、
e)少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)任意に少なくとも1種の発泡剤F)
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.1の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位からなるもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位からなるもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.1の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位からなるもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
d)少なくとも1種の触媒D)、
e)少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)任意に少なくとも1種の発泡剤F)
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.1の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位からなるもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
からなることが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.1の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位からなるもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
d)少なくとも1種の触媒D)、
e)少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)任意に少なくとも1種の発泡剤F)、好ましくは1種の発泡剤
からなることが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)1〜70質量%、好ましくは40〜65質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.4、特に5.95〜6.05の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)10〜29.9質量%のスクロース、
aii)0.1〜20質量%のモノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)60〜89.9質量%のプロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、(ここで、ai)、aii)及びaiii)の合計は100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位からなるもの、
b)1〜50質量%、好ましくは10〜40質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、(ここで、bi)及びbii)の合計が100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位からなるもの、
c)1〜20質量%、好ましくは4〜18質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び1〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、(ここでci)及びcii)の合計が100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位からなるもの、
d)0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の、少なくとも1種の触媒D)、
e)0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の、少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)0〜20質量%、好ましくは1.5〜5質量%の、少なくとも1種の発泡剤F)、
(ここで、成分A)、B)、C)、D)、E)及び任意にF)の合計は100質量%になる)
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)1〜70質量%、好ましくは40〜65質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.4、特に5.9〜6.1の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)10〜29.9質量%のスクロース、
aii)0.1〜20質量%のモノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)60〜89.9質量%のプロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、(ここで、ai)、aii)及びaiii)の合計は100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位からなるもの、
b)1〜50質量%、好ましくは10〜40質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、(ここで、bi)及びbii)の合計が100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位からなるもの、
c)1〜20質量%、好ましくは4〜18質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び1〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、(ここで、ci)及びcii)の合計が100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づく単位からなるもの、
d)0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の、少なくとも1種の触媒D)、
e)0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の、少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)0〜20質量%、好ましくは1.5〜5質量%の、少なくとも1種の発泡剤F)、
(ここで、成分A)、B)、C)、D)、E)及び任意にF)の合計は100質量%になる)
からなることが好ましい。
また、本発明は、下記:
I)有機又は変性有機ジ又はポリイソシアネートPI)又はその混合物と
II)本発明のポリオール成分P)に発泡剤F)を添加したもの
の反応により硬質ポリウレタンフォームを製造する方法を提供する。
ジ又はポリイソシアネートPI)
有機ジ−又はポリイソシアネートPI)として有用な化合物としては、よく知られている脂肪族、脂環式、芳香脂肪族及び好ましくは芳香族多官能性イソシアネートが挙げられる。前記有機ジ又はポリイソシアネートは、任意で、変性された状態にあってもよい。
具体例として、アルキレン部分に4〜12個の炭素原子を有するアルキレンジイソシアネート、例えば、1,12−ドデカンジイソシアネート、2−エチルテトラメチレン1,4−ジイソシアネート、2−メチルペンタメチレン1,5−ジイソシアネート、テトラメチレン1,4−ジイソシアネート、及び、好ましくはヘキサメチレン1,6−ジイソシアネート;脂環式ジイソシアネート、例えば、シクロヘキサン1,3−ジイソシアネート及びシクロヘキサン1,4−ジイソシアネート及びそれらの所望の混合物、1−イソシアナト−3,3,5−トリメチル−5−イソシアナトメチルシクロヘキサン(IPDI)、2,4−及び2,6−ヘキサヒドロトリレンジイソシアネート及び対応する異性体混合物、4,4’−、2,2’−及び2,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート及び対応する異性体混合物、及び好ましくは芳香族ジ及びポリイソシアネート、例えば2,4−及び2,6−トリレンジイソシアネート及び対応する異性体混合物、4,4’−、2,4’−及び2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート及び対応する異性体混合物、4,4’−及び2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネートの混合物、ポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート、2,4’−、2,4’−及び2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネートの混合物及びポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート(粗MDI)及び粗MDIとトリレンジイソシアネートの混合物が挙げられる。有機ジ又はポリイソシアネートは、単独で又はそれらの混合物の形態で使用することができる。
好適なポリイソシアネートは、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)及び特に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の混合物(ポリマーMDI又はPMDI)である。
変性多価イソシアネート、すなわち、有機ポリイソシアネートを化学的に変換して得られた生成物も、よく使用する。具体例は、エステル、ウレア、ビウレット、アロファネート、カルボジイミド、イソシアヌレート、ウレトジオン、カルバメート及び/又はウレタンの各基を含むポリイソシアネートである。
本発明の硬質ポリウレタンフォームを製造する極めて特に好適な方法は、例えばポリマーMDI、例えばBASF SE製Lupranat(登録商標)M20を使用することを含む。
本発明の硬質ポリウレタンフォームを製造するには、本発明の任意変性の有機ジ−及び/又はポリイソシアネートPI)及びポリオール成分P)を、イソシアネート指数が70〜300、好ましくは90〜200、より好ましくは100〜150となるような量で用い、追加して添加する物理発泡剤F)と共に反応させる。
硬質ポリウレタンフォームは、例えば、開放モールド(molds)又は密閉モールド内で、例えば金属型内で高圧又は低圧技術を使用して、ワンショット法により得ることが有利である。別の慣例的な方法としては、反応混合物を適切なベルトラインに連続的に適用してパネルを製造する方法がある。
出発成分は10〜30℃、好ましくは15〜30℃、特には15〜25℃の温度で混合し、その混合物を開放モールドに導入し、又は場合により高圧下で密閉モールドに入れる。混合は、通常、高圧ミキシングヘッドで行う。モールド温度は、30〜70℃、好ましくは40〜60℃であることが有利である。
さらに、本発明は、本発明の方法により得ることができる硬質ポリウレタンフォームを提供する。
さらに、本発明は、硬質ポリウレタンフォームの製造に本発明のポリオール成分P)を使用する方法を提供する。
さらに、本発明は、本発明の方法により得ることができる硬質ポリウレタンフォームを断熱用途及び冷却冷蔵用途に、特に冷蔵庫(refrigerators)、業務用冷凍設備(refrigeration equipment)、冷凍室、温水貯蔵システム及びボイラーに使用する方法を提供する。
上記項目別に記載した実施形態及び好適な実施形態は、文脈的にそうでないことが明確でない限り、すべて互いに自由に組み合わせることができることが好ましい。
「含む(comprising)」及び「含む(comprises)」の表現は、「からなる(consisting)」、「からなる(consisting of)」又は「からなる(consists of)」の表現も包含することが好ましい。
以下に記載する実施例で、本発明についてさらに説明する。
測定方法:
ヒドロキシル価の測定:
ヒドロキシル価は、DIN 53240(1971−12)に従って決定した。
粘度決定:
ポリオール粘度は、特に明記しない限り、25℃でDIN EN ISO 3219(1994)に従って決定した。プレート/コーン測定ジオメトリ構成(PK100)を備えたHaaker Viscotester550を使用し、せん断速度40 1/sでコーンPK1 1°(直径:28mm、コーン角度:1°)を使用した。
ペンタン溶解度の決定:
可能な限り低い温度(>5℃)から開始する広い温度範囲でポリオール成分が良好なペンタン溶解度を示すことは、加工(processing)産業界において非常に重要である。すなわち、これにより、さまざまな気候条件下におけるポリオール成分の有効貯蔵寿命が保証される。ペンタン溶解度(発泡剤を含むポリオール成分PCの安定性として)を評価するために、ポリオール成分P)を物理発泡剤F)について実施例で報告した量と混合する(Vollrath攪拌機、1500rpm、攪拌時間2分間)。その混合物をねじ蓋式ジャーに注入し、その後これを閉じる。気泡が完全に逃げた後、最初にサンプルの透明度を室温で評価する。サンプルが透明な場合には、続いて水浴で、1℃刻みで冷却し、設定温度に達した30分後に透明度を評価する。
離型挙動の決定:
離型挙動が良好であることは、加工産業界では最大の関心事である。使用するフォームに基づき結果として加工処理時間が短縮されるからである。これにより生産性が向上し、結果としてコストを削減することができる。離型挙動が良好であるかどうかは、硬化した硬質PUフォームの後膨張によって決まる。使用する成分の硬化時間が非常に短い場合には、より迅速な離型が可能となるから、モールド内での後膨張が最小限であることが望ましい。離型挙動は、離型時間と過剰充填(OP、全体の見掛け密度/最小充填密度の比率に相当し、硬質PUフォームでモールドを充填するためだけの導入に実際に必要な出発材料の余分なパーセント量を示す)の関数として、45±2℃のモールド温度で700×400×90mmの箱形モールドを使用して製造した発泡体の後膨張を測定することにより決定する。後膨張は、24時間後にフォーム直方体を測定することにより決定する。
成分一部の最小充填密度/自由上昇密度:
最小充填密度の測定は、モールドの端に触れずにモールドをちょうど満たすだけに十分なポリウレタン反応混合物をモールド温度45±2℃で2000×200×50mmのモールドに取り込むことによって行う。流路の長さを測定し、MFD=(m*L/(V*s))(式中、m=質量、L=モールド長さ、s=流路、V=モールド容積)に従って最小充填密度を計算した。自由上昇密度は、発泡性ポリウレタン反応混合物を室温で、ビニール袋内で膨張させることにより決定する。当該密度は、フォームが充填されたビニール袋の中心部から取り出した立方体について決定する。
流動性の決定:
流動性は、流動係数=(最小充填密度/自由上昇密度)の観点から報告する。
熱伝導率:
熱伝導率は、Taurus TCA300 DTXを使用して中間点温度10℃で測定した。試験片を準備するために、ポリウレタン反応混合物を過剰充填率15%で2000×200×50mmのモールドに移し、5分後に離型した。標準条件下で24時間エージングした後、寸法200×200×50mmの数個のフォーム直方体(ブレット成形体下端部の位置10mm、900mm及び1700mmで)を中心部から切り出す。次に、その上面部及び下面部を取り除いて200×200×30mmの試験片を得た。
圧縮強度:
圧縮強度はDIN ISO 844 EN DE(2014−11)に従って決定した。
ポリエーテルポリオールA)の調製
ポリエーテルポリオールA(本発明に係る)
出発材料:
特に固体の出発化合物、例えばスクロースを使用する場合には、アルキレンオキシドが反応混合物に溶解するのが遅く反応の速度が遅くなるため、プロセス開始時に、速度がゆっくりした計量が可能となる。さらに、固体の出発化合物を出発混合物に使用することにより粘度が高くなり、その結果、放熱の原因となり、不都合なことである。これは局所的な過熱を引き起こす可能性があり、製品の品質に悪影響を及ぼす。さらに、粘度が高くなると、ポンプ類と熱交換器類の摩耗を促進させてしまう。このような悪影響を減らす方法は、出発混合物にポリオールを混ぜることである。このことは、例えばEP2542612に記載されている。したがって、記載した幾つかの試験では、出発混合物の粘度を低下させ、プロセス制御を改善するために、出発化合物の混合物にポリエーテルオールを混合した。次の2種のポリエーテルオールを使用するのが好ましい。すなわち、ポリオールHは、488g/molのモル質量及び4.3の官能価を有する、イミダゾールスクロース/グリセロール開始の触媒プロポキシレートであり、ポリオールIは、639g/molの分子量及び5.1の官能価をもつ、触媒スクロース/グリセロール開始によるものである。
トリレンジアミン(TDA)を使用する場合、全ての異性体を単独で使用したり、相互に任意の混合物として使用したりすることもできる。特に2,4−TDA、2,6−TDA、2,4−TDAと2,6−TDAの混合物、2,3−TDA、3,4−TDA、3,4−TDAと2,3−TDAの混合物、及び言及した全ての異性体の混合物も使用することができる。2,3−TDA及び3,4−TDAは、多くの場合、オルト−TDA又はビシナルTDAとも呼ばれる。TDAは、もっぱらビシナルTDAであってもよい。本発明に係る方法の特に好適な一実施形態にあっては、TDAは、>85%の、好ましくは>90%の、より好ましくは>95%の、特に99質量%以上のビシナルTDA(これら全ての場合TDAの質量に対する)を有する。
ポリエーテルオールI組成物(質量パーセント):
スクロース25%、グリセロール7.6%、プロピレンオキシド67.4%
ポリエーテルオールH組成物(質量パーセント):
スクロース20.3%、グリセロール13.3%、プロピレンオキシド66.4%
ポリエーテルポリオールA)の調製
ポリエーテルポリオールA(本発明に係る):
撹拌機、ジャケット加熱装置及び冷却装置、固体及び液体物質とアルキレンオキシドの計量装置、及び窒素不活性化装置と真空システムを備えた900L圧力反応器に、12.3kgのグリセロール、90.70kgのスクロース、0.34kgの固体イミダゾール及び29.00kgのポリオールHを充填した。次に、反応器を繰り返し(攪拌しながら)不活性化し、温度を120℃に上げた。その混合物を256.3kgのプロピレンオキシドと120℃で反応させた。2時間の後反応を120℃で行った。続いて、サンプルを窒素流中でストリッピングして、下記のパラメーターを有する生成物372kgを得た。
OH価 429mg KOH/g
粘度(25℃) 34600mPas
出発物質官能価の計算:
グリセロール(官能価3):12300g/92.09g/mol=132.4mol
スクロース(官能価8):90700g/342.3g/mol=246.97mol
イミダゾール(官能価1):340g/68.08g/mol=5.0mol
ポリオールH(官能価4.3):29000g/488g/mol=59.4mol
出発物質官能価:(132.4mol*3+246.97mol*8+5.0mol*1+59.4mol*4.3)/(132.4mol+246.97mol+5.0mol+59.40mol)=6.0
組成(質量パーセント):
スクロース 23.3%
グリセロール 3.2%
ポリオールH 7.5%
プロピレンオキシド 66.0%
ポリエーテルポリオールA1(本発明に係る):
ポリエーテルポリオールAで説明した反応器に、6.31kgのグリセロール、5.91kgのジプロピレングリコール、34.6kgのポリオールH、104.0kgのスクロース、及び0.340kgの固体イミダゾールを充填し、反応器を繰り返し不活性化した。混合物を120℃で248.5kgのプロピレンオキシドと反応させた。3時間の後反応を120℃で行った。続いて、サンプルを窒素流中でストリッピングして、下記のパラメーターを有する生成物369kgを得た。
OH価 442mg KOH/g
粘度 40900mPas
官能価の計算:
グリセロール(官能価3):6310g/92.09g/mol=67.9mol
スクロース(官能価8):104000g/342.3g/mol=303.8mol
イミダゾール(官能価1):340g/68.08g/mol=5.0mol
ポリオールH(官能価4.3):34600g/488g/mol=70.9mol
ジプロピレングリコール(官能価2):5910g/134.2g/mol=44.1mol
官能価:(67.9mol*3+303.8mol*8+5.0mol*1+70.9mol*4.3+44.1mol*2)/(67.9mol+303.8mol+5.0mol+70.9mol+44.1mol)=6.17
組成(質量パーセント):
スクロース 26.0%
グリセロール 1.6%
ポリオールH 8.7%
ジプロピレングリコール 1.5%
プロピレンオキシド 62.2%
ポリエーテルポリオールA2(本発明に係る):
ポリエーテルポリオールAについて説明した反応器に、10.50kgのグリセロール、32.09kgのポリオールI及び100.26kgのスクロース及び0.503kgの固体イミダゾールを充填し、反応器を繰り返し不活性化した。混合物を120℃で259.31kgのプロピレンオキシドと反応させた。3時間の後反応を120℃で行った。続いて、サンプルを窒素流中でストリッピングして、下記のパラメーターを有する生成物379kgを得た。
OH価 413mg KOH/g
粘度 28800mPas
官能価の計算:
グリセロール(官能価3):10500g/92.09g/mol=113.0mol
スクロース(官能価8):100260g/342.3g/mol=292.9mol
イミダゾール(官能価1):503g/68.08g/mol=7.4mol
ポリオールI(官能価5.1):32090g/639g/mol=50.2mol
官能価:(113.0mol*3+292.9mol*8+7.4mol*1+50.2mol*5.1)/(113.0mol+292.9mol+7.4mol+50.2mol)=6.36
組成(質量パーセント):
スクロース 24.9%
ポリオールI 8.0%
グリセロール 2.6%
プロピレンオキシド 64.5%
ポリエーテルポリオールAV1(本発明によらない):
ポリエーテルポリオールAに関し説明した反応器に、58.2kgのグリセロール、6.0kgのジメチルエタノールアミン、191.6kgのスクロースを充填し、反応器を繰り返し不活性化した。この混合物を100℃で195.0kgのプロピレンオキシドと反応させた。次に、温度を120℃に上げ、生成物をさらに352.7kgのプロピレンオキシドと反応させた。3時間の後反応を120℃で行った。引き続き存在するプロピレンオキシドを窒素流中でストリッピングし、下記のパラメーターを有する770kgの生成物を得た。
OH価 455mg KOH/g
粘度 14861mPas
官能価の計算:
グリセロール(官能価3):58200g/92.09g/mol=626.48mol
スクロース(官能価8):191600g/342.3g/mol=559.74mol
ジメチルエタノールアミン(官能価1):6000g/89.14g/mol=67.31mol
官能価:(626.48mol*3+559.74mol*8+67.31mol*1)/(626.48mol+559.74mol+67.31mol)=5.12
ポリエーテルポリオールAV2(本発明によらない):
ポリエーテルポリオールAについて説明した反応器に、8.60kgのグリセロール、17.25kgのポリオールH、113.15kgのスクロース、及び0.434kgの純粋なイミダゾールを充填し、反応器を繰り返し不活性化した。その混合物を120℃で261.43kgのプロピレンオキシドと反応させた。3時間の後反応を120℃で行った。続いて、サンプルを窒素流中でストリッピングして、下記のパラメーターを有する生成物372kgを得た。
OH価 457mg KOH/g
粘度 106000mPas
官能価の計算:
グリセロール(官能価3):8600g/92.09g/mol=92.6mol
スクロース(官能価8):113150g/342.3g/mol=330.6mol
イミダゾール(官能価1):434g/68.08g/mol=6.4mol
ポリオールH(官能価4.3):17250g/488g/mol=35.3mol
官能価:(92.6mol*3+330.6mol*8+6.4mol*1+35.3mol*4.3)/(92.6mol+330.6mol+6.4mol+35.3mol)=6.63
ポリエーテルポリオールAV3(本発明によらない):
ポリエーテルポリオールAについて説明した反応器に、4.933kgのグリセロール、11.633kgのポリオールH及び118.5kgのスクロース及び0.433kgの固体イミダゾールを充填し、反応器を繰り返し不活性化した。その混合物を120℃で264.05kgのプロピレンオキシドと反応させた。3時間の後反応を120℃で行った。続いて、サンプルを窒素流中でストリッピングして、下記のパラメーターを有する生成物375kgを得た。
OH価 455mg KOH/g
粘度 115000mPas
官能価の計算:
グリセロール(官能価3):4933g/92.09g/mol=53.10mol
スクロース(官能価8):118500g/342.3g/mol=346.19mol
イミダゾール(官能価1):433g/68.08g/mol=6.4mol
ポリオールH(官能価4.3):11633g/488g/mol=23.84mol
官能価:(53.10mol*3+346.19mol*8+6.4mol*1+23.84mol*4.3)/(53.10mol+346.19mol+6.4mol+23.84mol)=7.07
ポリエーテルポリオールB)及びC)の調製
ポリエーテルポリオールB:
攪拌機、ジャケット加熱装置及び冷却装置、固体物質及び液体物質並びにアルキレンオキシドの計量装置、窒素不活性化装置及び真空システムを備えた900Lの圧力反応器を80℃まで加熱し、反応器を繰り返し不活性化した。120.2kgのビシナルトリレンジアミンを反応器に導入し、撹拌機のスイッチを入れた。次に、反応器をもう一度不活性化し、温度を130℃に上げ、プロピレンオキシド160.06kgを計量し供給した。2時間の反応後、温度を100℃に下げ、4.29kgのジメチルエタノールアミンを加えた。中間生成物をさらに233.97kgのプロピレンオキシドと反応させた。後反応を130℃で2時間実施し、下記のパラメーターをもつ生成物508.6kgを得た。
OH価 399mg KOH/g
粘度 17016mPas
ポリエーテルポリオールBV1
攪拌機、ジャケット加熱装置及び冷却装置、固体物質及び液体物質並びにアルキレンオキシドの計量装置、さらに窒素不活性化装置と真空システムを備えた600Lの圧力反応器を80℃まで加熱し、繰り返し不活性化した。112.4kgのビシナルトリレンジアミンを反応器に導入し、撹拌機のスイッチを入れた。次に、反応器をもう一度不活性化し、温度を130℃に上げ、65.0kgのプロピレンオキシドと74.1kgのエチレンオキシドの混合物を計量供給した。1.5時間の反応後、温度を100℃に下げ、3.7kgのジメチルエタノールアミンを加えた。中間生成物をさらに262.7kgのプロピレンオキシドと反応させた。後反応を100℃で2.5時間実施し、下記のパラメーターをもつ生成物506.1kgを得た。
OH価 405mg KOH/g
粘度 11940mPas
ポリエーテルポリオールC:
ポリエーテルポリオールAについて記載した反応器に、ビシナルトリレンジアミン32.24kgを仕込み、反応器を繰り返し不活性化した。温度を130℃に上げ、その温度で混合物をエチレンオキシドとプロピレンオキシドの混合物32.36kg(1.97kgのEO、30.39kgのPO)と混合した。2時間の反応後、0.652kgの50%KOH水溶液(質量パーセント)を混合した。これに続いて、1時間の真空段階を経て、次いでエチレンオキシドとプロピレンオキシドの混合物344.75kg(エチレンオキシド20.99kg、プロピレンオキシド323.76kg)を130℃で計量添加した。3時間の反応後、サンプルを窒素流中でストリッピングして、下記のパラメーターを有する生成物380kgを得た。
OH価 160mg KOH/g
粘度 650mPas
ポリエーテルポリオールC1:
ポリエーテルポリオールAについて説明した反応器に、36.80kgのグリセロールと3925gの50%KOH水溶液(質量パーセント)を充填した。次いで、温度を130℃に上げ、10mbarで出発物質乾燥を2時間行った。この後、130℃で361.90kgのプロピレンオキシドを計量添加した。3時間の反応後、サンプルを窒素気流中でストリッピングして、下記のパラメーターをもつ生成物378kgを得た。
OH価 172mg KOH/g
粘度 270mPas
触媒混合物D):
触媒混合物D)は:
触媒D1):ジメチルシクロヘキシルアミン
触媒D2):ペンタメチルジエチレントリアミン又はビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル
触媒D3):トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−1,3,5−トリアジン
触媒D4):ジメチルベンジルアミン
からなる。
安定剤E):
シリコーン含有泡安定剤、Tegostab(登録商標)B8474及び/又はTegostab(登録商標)B8491(Evonik社製)
イソシアネート:
ポリマーMDIであって、NCO含有量が31.5質量%であるもの(Lupranat(登録商標)M20)
前述の原料を使用してポリオール成分(明細の全ては質量%で示す)を調製した。このポリオール成分に発泡前に物理発泡剤を混合した。生産速度250g/sで動作するPU30/80IQ高圧機械装置Puromat(登録商標)(Elastogran GmbH製)を使用して、物理発泡剤を混合しておいたポリオール成分と119のイソシアネート指数(特に明記しない限り)を得るのに必要な量の既報のイソシアネートを混合した。
40℃に温度調節し、寸法が2000mm×200mm×50mm及び/又は400mm×700mm×90mmのモールドに、反応混合物を注入し、その中で発泡させた。過剰充填率は17.5%であった。すなわち、モールドの外まで完全に発泡させるのに必要な量より17.5%多い反応混合物を使用した。
表1に、ポリオール成分P)(=PC;明細については質量%で示す)の特定の組成物と、それから得られたフォーム(発泡体)についての測定結果を示す。物理発泡剤(シクロペンタン)の量については、ポリオール成分100質量部に対して加えた質量部で報告する。
本発明に係るポリオールは、より良好な(すなわち、より小さい)後膨張、及びより良好な圧縮強度を実現する。ポリオールAV2、AV3及びBV1は、ペンタン相溶性が20℃を超え(>)、粘度が11000mPasより非常に大(>>)であるため、使用することができない。一方、適切な工業的プロセスには、少なくとも10℃で良好なペンタン相溶性が必要であり、20℃で最大11,000mPasがキャビネット用配合物についての技術的限界であると考えられる。実施例3及び比較例4は、特にドアの空洞フォーム充填用配合物を示す。比較例5は、ビシナルトリレンジアミンから出発して調製した、エチレンオキシド単位とプロピレンオキシド単位の両方を含有するポリオールBV1の使用を示す。最後に、表1から、本発明に係るポリオール(ポリオール成分P)が、より良好な後膨張(すなわち、24時間後の、硬化した硬質PU発泡体の後膨張が低減すること)を実現し、より良好な圧縮強度をもたらすことが明らかである。さらに、比較例5から明らかなように、規定した官能価範囲のポリオールAをポリオールBと組み合わせて使用すると所望の特性が得られる。実際に、ポリオールAを類似のポリオールであるポリオールBV1と併用する場合、ポリオールBV1はエチレンオキシドとプロピレンオキシドの両方の単位を含有するため、離型挙動を改善することは不可能である。
Figure 2020512464
*離型性決定のための上記で報告した方法とは異なり、これらの値は、過剰充填率25%で測定したものである。
n.d.:未決定
説明
本発明は、ポリオール成分P)、該ポリオール成分P)を使用することによる硬質ポリウレタンフォーム(発泡体)の製造方法、及び硬質ポリウレタンフォーム自体に関する。
硬質ポリウレタン(PU)フォームは、既知の方法で、発泡剤、触媒、及び必要に応じて、助剤及び/又は添加物質材料の存在下で、有機ポリイソシアネートを、2つ以上の反応性水素原子を有する1種以上の化合物、好ましくはポリエーテル及び/又はポリエステルアルコール類(ポリオール類)と反応させることにより得ることができる。
硬質PUフォーム(発泡体)の、イソシアネートをベースとする製造では、通常、フォームの架橋度が極めて高いものとなるように、高官能価を有し低分子量のポリオールを使用する。好ましく使用することができるポリエーテルアルコール類は、通常、4〜8の官能価を有し、かつ、300〜600、特に400〜500mg KOH/gの範囲のヒドロキシル価を有する。非常に高い官能価及び300〜600mg KOH/gの範囲のヒドロキシル価を有するポリオール類は、非常に高いレベルの粘度を有することが知られている。さらに、かかるポリオール類は、比較的極性であり、したがって、通常の発泡剤、ペンタン、特にシクロペンタンなどの炭化水素に対する溶解度が低いことが知られている。この欠陥を改善するために、2〜4の官能価及び100〜250mg KOH/gのヒドロキシル価を有するポリエーテルアルコール類をポリオール成分に添加することが多い。
流動性(流動係数FF=イソシアネートとポリエーテルアルコールとを含む反応混合物の、最小充填密度(minimum fill density)/自由上昇密度(free rise density)で表される)は、高官能性、かつ、極性のポリオールに基づくポリオール成分の使用に関しては、必ずしも満足できるものではないことも知られている。しかし、EP−A1138709には、ポリオール成分が、ヒドロキシル価100〜250mg KOH/gを有し、かつ、2〜4個の活性水素原子を有するH−官能性出発分子、特にグリコール、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール又はvic−トリレンジアミン(vic−TDA)にアルキレンオキシドを付加して得られる、少なくとも1種のポリエーテルアルコールを含む場合に、イソシアネートとポリオールを含む反応混合物を、どのようにして高い流動性を持って得ることができるかについて開示されている。
EP2563833B1には、a)ポリイソシアネートとb)2個以上のイソシアネート反応性水素原子を有する化合物との反応により、ポリウレタン、好ましくは発泡ポリウレタン材料、特に硬質ポリウレタンフォームを製造するための方法が記載されている。この方法の特徴は、2個以上のイソシアネート反応性水素原子を有する化合物b)が、芳香族アミンb1a)とプロピレンオキシドとを反応させて得られる(ここで、b1a)以外のアミンb1b)を触媒として使用)少なくとも1種のポリエーテルアルコールb1)を含むことであり、ここで、該ポリエーテルアルコールb1)を調製するために使用されるアルキレンオキシドは、プロピレンオキシドだけでなく、アルキレンオキシドの質量に基づいて0〜10質量%のエチレンオキシドも含むものである。これは、液体出発成分の低粘度と良好な加工特性を兼ね備えたポリオールを使用することにより、ポリウレタンフォームを提供すると言われている。
WO2011/134866A2には、H−官能性出発化合物に、特に芳香族アミンに対するアルキレンオキシドの付加反応によりポリエーテルアルコールを製造する方法が記載されている。WO2011/134866A2で取り上げられた問題は、芳香族アミン、特にTDAをベースにしてポリエーテルアルコール類を開発することであり、ここでは、プロピレンオキシドがその合成に使用される本質的に唯一のアルキレンオキシドである。より詳細には、これらのポリエーテルアルコール類は低粘度であり、出発化合物として使用される芳香族アミンの未変換物を少量有するものであった。驚くべきことに、アミン触媒を使用することで、粘度が低く、アルキレンオキシドとしてプロピレンオキシドだけを含むポリオールを、芳香族アミン特にTDAをベースとして製造することができることが見出された。その代表的アミン触媒はイミダゾールであった。
冷却冷蔵分野での硬質PUフォームの使用は離型挙動に依存する。離型挙動が良好であるとは、例えば、硬化した硬質PUフォームの後膨張(postexpansion)が可能な限り低膨張であることにその特徴がある。この点は、従来技術によっても、まだ十分に保証されていない。
EP−A1138709 EP2563833B1 WO2011/134866A2
本発明によって取り組むべき課題は、特性が改善された硬質ポリウレタンフォームシステムを生成する目的で、高官能性ポリオール類、特に糖ポリオール類を提供することである。より具体的には、高官能性ポリオールは、硬質ポリウレタンフォームの製造において、改善された離型特性を実現し、その結果、後膨張の低減をもたらすものである。
この問題は、下記のもの:すなわち、
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)アルキレンオキシドとしてプロピレンオキシドのみ
からなる群から選択されるモノマーai)、aii)及びaiii)の5.7〜6.4の範囲の官能価を有する混合物に基づくユニットを含むもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)アルキレンオキシドとしてプロピレンオキシドのみ
からなる群から選択されるモノマーbi)及びbii)の3.0〜5.0の範囲の官能価を有する混合物に基づくユニットを含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)エチレンジアミン、1,3−プロピレンジアミン、1,3−、1,4−ブチレン-ジアミン、1,2−、1,3−、1,4−、1,5−、1,6−ヘキサメチレンジアミン、フェニレンジアミン、2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン及び4,4’−、2,4’−、2,2’−ジアミノジフェニルメタン又はそれらの混合物を含むアミン類、グリセロール、トリメチロールプロパン、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール(2,2’−オキシジ−1−プロパノール、1,1’−オキシジ−2−プロパノール、2−(2−ヒドロキシプロポキシ)−1−プロパノール)又はそれらの混合物を含むポリオール類、
cii)アルキレンオキシドとして、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド又はそれらの混合物を含むもの
からなる群から選択されるモノマーci)及びcii)の3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価を有する混合物に基づくユニットを含むもの、
を含むポリオール成分P)によって解決される。
好ましいポリオール成分P)は、
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)アルキレンオキシドとしてプロピレンオキシドのみ、
からなる各群から選択されるモノマーai)、aii)及びaiii)の5.7〜6.1の範囲の官能価を有する混合物に基づくユニットを含むもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)アルキレンオキシドとしてプロピレンオキシドのみ、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる各群から選択されるモノマーbi)及びbii)の3.0〜5.0の範囲の官能価を有する混合物に基づくユニットを含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)アルキレンオキシドとして、エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
からなる各群から選択されるモノマーci)及びcii)の3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価を有する混合物に基づくユニットを含むもの、
を含む。
さらに好ましいポリオール成分P)は、
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)アルキレンオキシドとしてプロピレンオキシドのみ、
からなる各群から選択されるモノマーai)、aii)及びaiii)の5.7〜6.1の範囲の官能価を有する混合物に基づくユニットからなるもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)アルキレンオキシドとしてプロピレンオキシドのみ、
からなる各群から選択されるモノマーbi)及びbii)の3.0〜5.0の範囲の官能価を有する混合物に基づくユニットを含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)アルキレンオキシドとして、エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
からなる各群から選択されるモノマーci)及びcii)の3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価を有する混合物に基づくユニットを含むもの、
を含む。
また、この問題は、下記:
I)有機又は変性有機ジ又はポリイソシアネート類PI)又はその混合物と
II)本発明のポリオール成分P)に発泡剤F)を添加したもの
との反応により硬質ポリウレタンフォームを製造する方法によって解決される。
同様に、この問題は、本発明の方法により得られる硬質ポリウレタンフォームにより、また、硬質ポリウレタンフォームの製造における本発明のポリオール成分P)の使用により、解決される。
同様に、この問題は、本発明の方法により得られたポリウレタンフォームを断熱(insulation)用途及び冷却冷蔵(refrigeration)用途に使用することにより解決される。
OH価(ヒドロキシル価)は、一般的な方法で定量化することができる。OH価は、例えばDIN53240(1971−12)に従って定量化することができる。
本発明について、ポリエーテルポリオールの官能価、特に本発明のポリエーテルポリオールA)の官能価は、出発化合物の1モル当たり、又は出発化合物の混合物の1モル当たりの水素原子の数を意味するものとして理解されるべきである。ここで、当該水素は、アルキレンオキシド供給時より前の時点でアルキレンオキシドと反応し得るものである。アルキレンオキシド供給時は、結果的に、出発化合物へのアルキレンオキシド成分の混合を開始する時である。その計算では、出発物質混合物に存在し、出発化合物に結合している全てのアルキレンオキシド−反応性水素原子が考慮される。
本発明の意味の範囲内での官能価Fは、以下の式により計算する。
Figure 2020512464
例として、2つの出発化合物の混合物についての計算は次のようになる(それより多くの成分がある場合には、それらを盛り込むよう拡張する必要がある)。
F=(出発化合物Aのモル*出発化合物Aの官能価+出発化合物Bのモル*出発化合物Bの官能価)/(出発化合物Aのモル=出発化合物Bのモル)
例えば、ポリエーテルポリオールは、626.48モルのグリセロール(官能価3)、559.74モルのスクロース(官能価8)、及び67.31モルのジメチルエタノールアミン(官能価1)を使用する場合、5.12の官能価を有する。
本発明の目的のために上記で定義したポリエーテルポリオールの官能価、特に本発明のポリエーテルポリオールA)の官能価は、反応開始後の官能価、少なくとも1つのアルキレンオキシドと出発化合物との反応中の官能価、又は反応生成物の官能価とは異なる可能性がある。その理由は、グリコール類及び不飽和一官能性成分などの副生成物が反応中に形成されるからである。そのような副次的で想定できない反応は文献で知られている。
用語「ポリオール成分」及び「ポリオール」は、本発明の目的のためにあっては同じ意味で使用する。本発明の意味の範囲内のポリオールは、1個のOH基、又は1個を超えるOH基を有する有機化合物である。より詳細には、本発明の意味の範囲内のポリオールは、1〜20個のOH基を有する有機化合物であることができる。本発明に係るポリオールは、2〜10個のOH基、特に2〜8個のOH基を有する有機化合物であることが好ましい。
本発明の意味の範囲内のポリエーテルポリオールは、好ましくは、官能基として、エーテル基及びOH基を有する有機化合物であることができる。より具体的には、ポリエーテルポリオールは、100〜6000g/molの範囲、特に200〜6000g/molの範囲、好ましくは300〜2000g/molの範囲の数平均ポリマー質量(number average polymer mass)(Mn)を有するポリマーであることができる。数平均は、既知の方法、例えば粘度測定の方法に従って定量化する。
本発明の目的のため、ここに記載した範囲には、好ましくは、上限値下限値が含まれる。したがって、例えば、5.2〜6.4の範囲には5.2及び6.4の値が含まれる。
本発明に係るポリエーテルポリオールA)、B)及びC)は異なるものであることが好ましいが、成分C)にあっては、2つの変形バージョンが好ましいと考えられる。ポリエーテルポリオールA)、B)及びC)は、例えば、それらの構成及び/又はそれらのポリマー質量(Mn)の点で異なることができる。
ポリエーテルポリオールA)、B)及びC)のいずれも、ポリエーテルエステルポリオールを含まないことが好ましい。
ポリエーテルポリオールA)
ポリオール成分P)は、5.7〜6.4の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有する、少なくとも1種の又は正確には1種のポリエーテルポリオールA)を含む。
ポリオール成分P)は、同様にまた、2種以上のポリエーテルポリオールA)を含むものであってもよい。結果として、これらのポリエーテルポリオールA)は、その構成が異なってもよく、及び/又は、異なる数平均ポリマー質量(Mn)を有してもよい。
ポリエーテルポリオールA)の官能価は、好ましくは5.7〜6.3の範囲、より好ましくは5.7〜6.1の範囲、さらにより好ましくは5.9〜6.1の範囲、最も好ましくは5.95〜6.05の範囲である。
ポリエーテルポリオールA)に対して定義された官能価範囲は、硬質ポリウレタンフォームの離型性を改善する。さらに、ポリエーテルポリオールA)は、加工の際、特に硬質ポリウレタンフォームの製造中に有利な粘度特性を発揮する。
同様に、ポリエーテルポリオールA)のOH価は、340〜450mg KOH/gの範囲、最も好ましくは400〜450mg KOH/gの範囲内であることが好ましい。これにより、硬質PUフォームの製造時の離型性が向上する。
さらに好適な実施形態では、ポリエーテルポリオールA)は、5.7〜6.1の範囲の官能価及び340〜450mg KOH/gの範囲のOH価、特に5.9〜6.1の範囲の官能価及び340〜450mg KOH/gの範囲のOH価を有する。
本発明に従って使用するポリエーテルポリオールA)は、触媒を使用することにより、アルキレンオキシドと反応する2つ以上の水素原子を有する化合物―ここでは出発化合物又は出発物質として知られる―に対するアルキレンオキシドの付加反応により調製する。この反応は、それ自体当業者に知られている。
ポリエーテルポリオールA)の調製に使用する触媒は、通常、塩基性化合物である。それら触媒は、商業規模のプロセスでは、通常、アルカリ金属の水酸化物、例えば水酸化ナトリウム、水酸化セシウム、又は特に水酸化カリウムである。同様に、アルカリ金属アルコキシド、例えばナトリウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド又はカリウムイソプロポキシドは、触媒として使用することが知られている。調製は、同様に、アミン触媒作用下で行うことができる。
アミンとしては、トリアルキルアミン、特にトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、ジメチルアルキルアミン、特にジメチルエタノールアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチルブチルアミン、芳香族アミン、特にジメチルアニリン、ジメチルアミノピリジン、ジメチルベンジルアミン、ピリジン、イミダゾール(特にイミダゾール、4(5)−メチルイミダゾール、3−メチルイミダゾール、1−ヒドロキシプロピルイミダゾール)、グアニジン類、アミジン類、特に1,5−ジアゾビシクロ[4.3.0]−ノン(non)−5−エン(ene)、1,5−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセ(undec)−7−エン(ene)を含む群から選択されることが好ましい。触媒はジメチルエタノールアミンであることが好ましい。最も好ましいのは、イミダゾールである。
アルキレンオキシドの付加反応は、90〜150℃の間の温度及び0.1〜8バールの間の圧力で行うのが好ましい。アルキレンオキシドの供給の後に、通常、アルキレンオキシドが完全に反応する後反応段階が続く。その後、必要に応じて、また後反応段階が続く場合がある。典型的には、これに続いて、好ましくは真空中で、蒸留を行い、揮発性成分を除去する。
本発明のポリエーテルポリオールA)の調製に、特に固体出発化合物、例えばスクロースを使用する場合、プロセス開始時に、遅い速度で計量供給することが可能である。アルキレンオキシドが反応混合物中に溶解するのが遅いからである。こうして、反応速度が遅くなる。さらに、出発物質混合物に固体出発化合物を使用することで生じる高粘度は、不適当な熱放散の原因となる。この結果、局所的な過熱が生じ生成物の品質に悪影響を及ぼす。さらに、その高粘度は、ポンプと熱交換器の摩耗を促進してしまう。出発物質混合物に少なくとも1種のポリオールを混合することは、そのような悪影響を削減する方法である。このことは、例えばEP 2542612に記載されている。したがって、そこに記載の幾つかの試験では、出発物質混合物の粘度を低下させ、プロセス制御を改善するために、出発化合物の混合物にポリエーテルオールを混合している。本発明によれば、2種のポリエーテルオールを使用するのが好ましい。すなわち、ポリオールHは、488g/molのモル質量及び4.3の官能価を有するスクロース/グリセロール開始プロポキシレートである。ポリオールIは、639g/molの分子量及び5.1の官能価を持つスクロース/グリセロールで開始したものである。ポリエーテルアルコールを出発物質混合物へ混合するのは、主にプロセス制御を簡素化することを意図したものである。
本発明のポリエーテルポリオールA)の官能価は、上記のポリオールH及び/又はIを適切に考慮して計算される。
適切なポリエーテルポリオールA)は、好ましくは、
i)10〜60質量%のヒドロキシル含有出発化合物、及び
ii)40〜90質量%の少なくともアルキレンオキシド、及び任意の触媒
の反応生成物を含み、より具体的には、ポリエーテルポリオールA)は該反応生成物からなる。
出発化合物は、出発化合物だけでなく出発化合物群(複数)をも包含する。
成分i)の出発化合物群は、成分i)の官能価が5.7〜6.4の範囲、好ましくは5.7〜6.3の範囲、より好ましくは5.7〜6.1の範囲、さらにより好ましくは5.9〜6.1の範囲、最も好ましくは5.95〜6.05の範囲になるように選択される。
スクロースと、グリセロール、ジエチレングリコール及びジプロピレングリコールから選択される少なくとも1つの化合物との混合物が非常に格別好ましい。スクロースとグリセロールの混合物が非常に特に好適である。
本発明に従って使用されるポリエーテルポリオールであるポリエーテルポリオールA)に対する出発化合物i)の割合は、一般に、ポリエーテルポリオールA)の質量に基づいて、20〜45質量%の範囲、好ましくは25〜42質量%の範囲、より好ましくは30〜40質量%の範囲、最も好ましくは33〜38質量%の範囲である。
適切なポリエーテルポリオールA)は、より好ましくは、
ai)5〜90質量%のスクロース、
aii)5〜80質量%のai)以外のポリオール、
aiii)5〜90質量%の少なくとも1種のアルキレンオキシド、
(ここで、ai)、aii)及び/又はaiii)の合計は100質量%となる)
及びイミダゾールなどの任意の触媒、
の反応生成物を含み、より具体的には、ポリエーテルポリオールA)は該反応生成物からなる。
適切なポリエーテルポリオールA)は、さらにより好ましくは、
ai)5〜90質量%の少なくとも1種の炭水化物、好ましくはグルコース、マンニトール、スクロース、ソルビトール、
aii)5〜80質量%の少なくとも1種のポリオール、好ましくはグリセロール、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール(2,2’−オキシジ−1−プロパノール、1,1’−オキシジ−2−プロパノール)、2−(2−ヒドロキシプロポキシ)−1−プロパノール)、
aiii)5〜90質量%の少なくとも1種のアルキレンオキシド、好ましくはプロピレンオキシド及び/又はエチレンオキシド、
(ここで、ai)、aii)、及び/又はaiii)の合計は100質量%になる)
及び、必要に応じて、さらにイミダゾールなどの触媒、
の反応生成物を含み、より具体的には、ポリエーテルポリオールA)は該反応生成物からなる。
触媒は、成分ai)、aii)、aiii)に加えて、必要に応じて、使用する。
本発明の目的のために、ジプロピレングリコールには、2,2’−オキシジ−1−プロパノール、1,1’−オキシジ−2−プロパノール、2−(2−ヒドロキシプロポキシ)−1−プロパノールが包含される。
ポリエーテルポリオールB)
ポリオール成分P)は、少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)を含む。
より具体的には、ポリオール成分P)は1種以上のポリエーテルポリオールB)を含むことができる。したがって、これらのポリエーテルポリオールB)は各々その構成が異なってもよく、及び/又は異なる数平均ポリマー質量(Mn)を有することができる。
ポリエーテルポリオールB)の官能価は、好ましくは3.0〜5.0の範囲、より好ましくは3.5〜4.5の範囲、さらにより好ましくは3.8〜4.0の範囲にあり、又は約4.0に等しい。
同様に、ポリエーテルポリオールB)のOH価は、好ましくは300〜500mg KOH/gの範囲であり、最も好ましくは380〜450mg KOH/gの範囲である。
好適な出発化合物は、例えば2,3−及び/又は3,4−トリレンジアミンなどの、ビシナル(vicinal)TDA又は非ビシナル(nonvicinal)TDA又は例えば50〜80質量%のビシナルTDAとの混合物である。
ポリエーテルポリオールC)
ポリオール成分P)は、少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)を含む。
より具体的には、ポリオール成分P)は1種以上のポリエーテルポリオールC)を含むことができる。そのため、これらポリエーテルポリオールC)は各々その構成が異なってもよく、及び/又は異なる数平均ポリマー質量(Mn)を有することができる。
ポリエーテルポリオールC)の官能価は、好ましくは3.0〜5.0の範囲、より好ましくは3.5〜4.5、又は3.5〜4.0、又は2.8〜3.0の範囲である。
したがって、本発明の一実施形態では、その官能価は3.0〜5.0又は3.1〜5.0の範囲にある。
したがって、本発明の更なる実施形態では、その官能価は2.8〜3.0又は2.8〜3.0未満の範囲にある。
同様に、ポリエーテルポリオールC)のOH価は100〜290mg KOH/gの範囲であり、最も好ましくは150〜200mg KOH/gの範囲である。
本発明に従って使用するポリエーテルポリオールC)についての出発化合物は、一般的には、その官能価が3.0〜5.0、好ましくは3.5〜4.5、又は2.8〜3.0の範囲になるように選択する。適切な出発分子の混合物を任意に使用することができる。
ポリエーテルポリオールC)についての有用な出発化合物には、例えば:エチレンジアミン、1,3−プロピレンジアミン、1,3−ブチレンジアミン、1,4−ブチレンジアミン、1,2−、1,3−、1,4−、1,5−及び1,6−ヘキサメチレンジアミン、フェニレンジアミン、2,3−、3,4−、2,4−、2,5−及び2,6−トリレンジアミン及び4,4’−、2,4’−及び2,2’−ジアミノジフェニルメタンなどの脂肪族及び芳香族ジアミン類が含まれる。
上記の第一級ジアミン類、特に、例えば2,3−及び/又は3,4−トリレンジアミンなどの、少なくとも部分的に隣接するビシナルTDA(vic−TDA)が好ましい。
ポリエーテルポリオールC)の有用な出発化合物には、ポリオールも含まれる。そのポリオールは、グリセロール、トリメチロールプロパン、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール(2,2’−オキシジ−1−プロパノール、1,1’−オキシジ−2−プロパノール、2−(2−ヒドロキシプロポキシ)−1−プロパノール)、エチレングリコール、プロピレングリコール及びそれらの混合物などのグリコールからなる群から選択されることが好ましい。グリセロールが非常に特に好ましい。
本発明に従って使用するポリエーテルポリオールC)用の適当なアルキレンオキシドは、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド、2,3−ブチレンオキシド及びそれらの混合物からなる群から選択される。アルキレンオキシドは、単独で、交互に連続して、又は混合物として使用することができる。
プロピレンオキシド及び/又はエチレンオキシドが、ポリエーテルポリオールC)を調製するための好適なアルキレンオキシドであり、プロピレンオキシドが50質量%を超える、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとの混合物が特に好適であり、純粋なプロピレンオキシドが非常に特に好適である。
本発明に従って使用するポリエーテルポリオールB)及びC)は、既知の方法により、例えば、アルカリ金属水酸化物、例えば、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム、又はアルカリ金属アルコキシド、例えば、ナトリウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド又はカリウムイソプロポキシドを触媒とするアニオン重合によって、又は、五塩化アンチモン、フッ化ホウ素エーテラートなどのルイス酸又はフラー土を触媒とするカチオン重合によって、アルキレン部分に2〜4個の炭素原子を有する1種以上のアルキレンオキシドから得ることができる。かかる調製は、同様に、イミダゾール触媒作用下で、又はトリメチルアミン又はN、N−ジメチルシクロヘキシルアミンを使用して行うことができる。
ポリオール成分P)は、下記のもの:
a)ポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.4の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有するもの、
b)ポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有するもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有するもの、
d)少なくとも1種の触媒D)、
e)少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)任意に少なくとも1種の発泡剤F)
を含むことが好ましい。
触媒D)
本発明のポリオール成分P)は、少なくとも1種の触媒D)を含むことができる。
触媒D)として使用する化合物は、具体的には、以下に記載する本発明の方法による、ポリオール成分P)の各種成分、ポリエーテルポリオールA)、B)及びC)と、有機の、任意に変性されたジ及び/又はポリイソシアネートG)との反応に実質的な加速効果を与える化合物である。
触媒D)として使用する化合物としては、塩基性タイプのポリウレタン触媒、例えば、第三級アミン、例えばトリエチルアミン、トリブチルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(ジメチルアミノプロピル)尿素、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、N−シクロヘキシル−モルホリン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N,N−テトラメチルブタンジアミン、N,N,N,N−テトラメチルヘキサン−1,6−ジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ジメチルピペラジン、N−ジメチルアミノエチルピペリジン、1,2−ジメチルイミダゾール、1−アザビシクロ(2.2.0)オクタン、1,4−ジアザビシクロ(2.2.2)オクタン(Dabco)、1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセ(undec)−7−エン(ene)、及びアルカノールアミン化合物、例えばトリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N-エチルジエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、2−(N,N−ジメチルアミノエトキシ)エタノール、N,N’,N”−トリス(ジアルキルアミノアルキル)ヘキサヒドロトリアジン、例えばN,N’,N”−トリス(ジメチルアミノプロピル)−s−ヘキサヒドロトリアジン、及びトリエチレンジアミンがある。しかし、塩化鉄(II)、塩化亜鉛、オクタン酸鉛、また、好ましくは、スズジオクトエート、スズジエチルヘキソエート及びジブチルスズジラウレートなどのスズ塩のような、金属塩も適切である。
有用な触媒D)としては、さらに、2,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロピリミジンなどのアミジン、水酸化テトラメチルアンモニウムなどの水酸化テトラアルキルアンモニウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物、及びナトリウムメトキシド及びカリウムイソプロポキシドなどのアルカリ金属アルコキシド、及び酸のアルカリ金属塩、特に10〜20個の炭素原子及び任意に側鎖のOH基を有する長鎖脂肪酸が挙げられる。
上述の触媒D)の2種以上の混合物を使用することが好適である。ジメチルシクロヘキシルアミンD1)、ペンタメチルジエチレントリアミン又はビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテルD2)、トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−1,3,5−トリアジンD3)及びジメチルベンジルアミンD4)からなる触媒混合物D)を使用することが特に好適である。
触媒D1)〜D4)からなる上記触媒混合物中の個々の触媒の割合としては、触媒D1)については20〜60質量%、触媒D2)については10〜50質量%、触媒D3)については10〜40質量%、及び触媒D4)については20〜50質量%であることが好ましい。ただし、触媒D1)〜D4)の合計が100質量%であることを条件とする。
成分A)〜F)の質量に基づいて、1.0〜5.5質量%、特に1.0〜5.0質量%の1種以上の触媒D)を使用することが好ましい。
発泡プロセス中に比較的大過剰のポリイソシアネートを使用する場合、次の点:すなわち、イソシアヌレート基を形成する触媒、例えば、アンモニウムイオン塩又はアルカリ金属塩単独又は第三級アミンとの組合せが、過剰のNCO基間の三量化反応の触媒として使用することが考慮される。イソシアネートの形成により、難燃性のPIRフォームが得られる。このフォームは、工業用硬質フォームとして、例えば土木工学におけるサンドイッチ要素又は断熱ボード(板)として使用することが好ましい。
言及した触媒に関するさらに詳細な事項については、技術文献、例えば、Kunststoffhandbuch、第VII巻、ポリウレタン、Carl Hanser Verlag ミュンヘン、ウィーン、第1版、第2版、及び第3版1966、1983、及び1993に記載されている。
助剤及び/又は添加物質E)
本発明のポリオール成分P)は助剤及び/又は添加物質E)を含むことができる。
ポリオール成分P)の有用な助剤及び/又は添加物質E)としては、例えば、乳化剤、泡安定剤及び気泡調整剤などの界面活性物質、好ましくは泡安定剤が挙げられる。
有用な界面活性物質には、例えば、出発物質の均質化を促進する働きをする化合物であって、任意でプラスチックの気泡(セル)構造を調節するのに適する化合物が含まれる。適切な具体例としては、ヒマシ油硫酸塩のナトリウム塩又は脂肪酸のナトリウム塩、及び脂肪酸とアミンとの塩、例えばオレイン酸ジエチルアミン、ステアリン酸ジエタノールアミン、リシノール酸ジエタノールアミン、スルホン酸の塩、例えばドデシルベンゼン−又はジナフチルメタンジスルホン酸及びリシノール酸のアルカリ金属又はアンモニウム塩などの乳化剤;シロキサン−オキシアルキレン共重合体及び他のオルガノポリシロキサン、エトキシル化アルキルフェノール、エトキシル化脂肪族アルコール、パラフィン油、ヒマシ油エステル又はリシノール酸エステル、ロート油及び落花生油などの泡安定剤、及びパラフィン、脂肪族アルコール及びジメチルポリシロキサンなどの気泡調整剤が挙げられる。シリコーン系安定剤が特に好適である。
添加剤として使用するには、ジプロピレングリコール(DPG)が特に好ましい。
ポリオール成分P)は、更なる助剤として、又は添加物質E)として、泡安定剤、例えばシロキサン−オキシアルキレン共重合体及び他のオルガノポリシロキサンのような、特にシリコーン含有泡安定剤を含むことが好ましい。
上述の泡安定剤は、成分A)〜F)の質量に基づいて、好ましくは0.5〜4質量%、より好ましくは1〜3質量%の量で使用する。
上述の、及び更なる適切な助剤及び添加物質材料に関するさらに詳細事項は、技術文献、例えばJ.H.Saunders及びK.C.Frischによる研究論文「高分子(High Polymers)」、第XVI巻、ポリウレタン、第1部及び第2部、それぞれInterscience Publishers 1962年〜1964年、又はKunststoff−Handbuch、ポリウレタン、第VII巻、Hanser−Verlag、ミュンヘン、ウィーン、第1版及び第2版、1966年及び1983年に記載されている。
発泡剤F)
本発明のポリオール成分P)は、少なくとも1種の発泡剤F)を含むことができる。
本発明のポリオール成分P)は、全ポリオール成分に基づいて、好ましくは1〜20.0質量%、特に好ましくは1.5〜5.0質量%、非常に特に好ましくは1.0〜3.0質量%の発泡剤F)を含む。
物理発泡剤及び化学発泡剤の両方が適している。
適切な発泡剤F)としては、一般に、当業者に知られているハロゲン化アルケン発泡剤、好ましくはフッ素化アルケン発泡剤が含まれる。
本発明に従って使用する発泡剤は、好ましくはC〜Cフルオロアルケンであり、より好ましくはC〜Cフルオロアルケンである。
本発明の目的に適するフッ素化アルケン類の特に好適な具体例には、3〜6個のフルオロ置換基を有する、プロペン、ブテン、ペンテン及びヘキセンが含まれるが、クロロなどの他の置換基が存在してもよく、具体例はテトラフルオロプロペン、クロロフルオロプロペン、例えばトリフルオロモノクロロプロペン、ペンタフルオロプロペン、クロロフルオロブテン、ヘキサフルオロブテン又はそれらの混合物である。
本発明の目的のために特に好適なフッ素化アルケンは、シス−又はトランス−1,1,1,3−テトラフルオロプロペン、1,1,1−トリフルオロ−2−クロロプロペン、1−クロロ−3、3,3−トリフルオロプロペン、1,1,1,2,3−ペンタフルオロプロペン、シス型又はトランス型の、1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロブテン、1−ブロモペンタフルオロプロペン、2−ブロモペンタフルオロプロペン、3−ブロモペンタフルオロプロペン、1,1,2,3,3,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブテン、3,3,4,4,5,5,5−ヘプタフルオロ−1−ペンテン、1−ブロモ−2,3,3,3−テトラフルオロプロペン、2−ブロモ−1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、3−ブロモ−1,1,3,3−テトラフルオロプロペン、2−ブロモ−3,3,3−トリフルオロプロペン、E−1−ブロモ−3,3,3−トリフルオロプロペン、3,3,3−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)プロペン、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン、2−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン、1,1,1−トリフルオロ−2−ブテン及びそれらの混合物からなる群から選択される。
発泡剤F)としてハロゲン化炭化水素を使用しないことが好ましい。
化学発泡剤を使用する場合、好ましいのは水である。水はポリオール成分P)全体に基づいて1.5〜3質量%で使用することが好ましい。
発泡剤として使用するのに好ましいのは、ペンタン異性体及び/又はシクロペンタン、特にシクロペンタンが好ましい。ペンタン異性体及び/又はシクロペンタンは、ポリオール成分P)全体に基づいて9〜17質量%で使用することが好ましい。シクロペンタンが好適である。
ポリオール成分P)は、下記:
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.4の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.4の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
d)少なくとも1種の触媒D)、
e)少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)任意に少なくとも1種の発泡剤F)
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)1〜70質量%、好ましくは40〜65質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.4の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
b)1〜50質量%、好ましくは10〜40質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
c)1〜20質量%、好ましくは4〜18質量%の少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、又はモノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
d)0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の少なくとも1種の触媒D)、
e)0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)0〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の少なくとも1種の発泡剤F)、
(ここで、成分A)、B)、C)、D)、E)及び任意にF)の合計は100質量%になる)
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)1〜70質量%、好ましくは40〜65質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.4の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai) 10〜29.9質量%のスクロース、
aii)0.1〜20質量%のモノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)60〜89.9質量%のプロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、(ここで、ai)、aii)及びaiii)の合計は100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
b)1〜50質量%、好ましくは10〜40質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、(ここで、bi)及びbii)の合計が100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
c)1〜20質量%、好ましくは4〜18質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、(ここで、ci)及びcii)の合計が100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
d)0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の少なくとも1種の触媒D)、
e)0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)0〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の少なくとも1種の発泡剤F)、
(ここで、成分A)、B)、C)、D)、E)及び任意にF)の合計は100質量%になる)
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.1の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.1の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
d)少なくとも1種の触媒D)、
e)少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)任意に少なくとも1種の発泡剤F)
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.1の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットからなるもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットからなるもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.1の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットからなるもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
d)少なくとも1種の触媒D)、
e)少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)任意に少なくとも1種の発泡剤F)
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.1の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットからなるもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
からなることが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.1の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)スクロース、
aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)プロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットからなるもの、
b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットを含むもの、
d)少なくとも1種の触媒D)、
e)少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)任意に少なくとも1種の発泡剤F)、好ましくは1種の発泡剤
からなることが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)1〜70質量%、好ましくは40〜65質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.4、特に5.95〜6.05の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)10〜29.9質量%のスクロース、
aii)0.1〜20質量%のモノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)60〜89.9質量%のプロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、(ここで、ai)、aii)及びaiii)の合計は100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットからなるもの、
b)1〜50質量%、好ましくは10〜40質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、(ここで、bi)及びbii)の合計が100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットからなるもの、
c)1〜20質量%、好ましくは4〜18質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び1〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、(ここでci)及びcii)の合計が100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットからなるもの、
d)0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の、少なくとも1種の触媒D)、
e)0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の、少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)0〜20質量%、好ましくは1.5〜5質量%の、少なくとも1種の発泡剤F)、
(ここで、成分A)、B)、C)、D)、E)及び任意にF)の合計は100質量%になる)
を含むことが好ましい。
ポリオール成分P)は、下記:
a)1〜70質量%、好ましくは40〜65質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.4、特に5.9〜6.1の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ai)10〜29.9質量%のスクロース、
aii)0.1〜20質量%のモノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
aiii)60〜89.9質量%のプロピレンオキシド、
又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、(ここで、ai)、aii)及びaiii)の合計は100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットからなるもの、
b)1〜50質量%、好ましくは10〜40質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
bii)プロピレンオキシド、
又はbi)及びbii)の混合物、(ここで、bi)及びbii)の合計が100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットからなるもの、
c)1〜20質量%、好ましくは4〜18質量%の、少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び1〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
又はci)及びcii)の混合物、(ここで、ci)及びcii)の合計が100質量%になる)、
からなる群から選択されるモノマーに基づくユニットからなるもの、
d)0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の、少なくとも1種の触媒D)、
e)0.1〜10質量%、好ましくは1〜5質量%の、少なくとも1種の助剤及び/又は添加物質E)、及び
f)0〜20質量%、好ましくは1.5〜5質量%の、少なくとも1種の発泡剤F)、
(ここで、成分A)、B)、C)、D)、E)及び任意にF)の合計は100質量%になる)
からなることが好ましい。
また、本発明は、下記:
I)有機又は変性有機ジ又はポリイソシアネートPI)又はその混合物と
II)本発明のポリオール成分P)に発泡剤F)を添加したもの
の反応により硬質ポリウレタンフォームを製造する方法を提供する。
ジ又はポリイソシアネートPI)
有機ジ−又はポリイソシアネートPI)として有用な化合物としては、よく知られている脂肪族、脂環式、芳香脂肪族及び好ましくは芳香族多官能性イソシアネートが挙げられる。前記有機ジ又はポリイソシアネートは、任意で、変性された状態にあってもよい。
具体例として、アルキレン部分に4〜12個の炭素原子を有するアルキレンジイソシアネート、例えば、1,12−ドデカンジイソシアネート、2−エチルテトラメチレン1,4−ジイソシアネート、2−メチルペンタメチレン1,5−ジイソシアネート、テトラメチレン1,4−ジイソシアネート、及び、好ましくはヘキサメチレン1,6−ジイソシアネート;脂環式ジイソシアネート、例えば、シクロヘキサン1,3−ジイソシアネート及びシクロヘキサン1,4−ジイソシアネート及びそれらの所望の混合物、1−イソシアナト−3,3,5−トリメチル−5−イソシアナトメチルシクロヘキサン(IPDI)、2,4−及び2,6−ヘキサヒドロトリレンジイソシアネート及び対応する異性体混合物、4,4’−、2,2’−及び2,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート及び対応する異性体混合物、及び好ましくは芳香族ジ及びポリイソシアネート、例えば2,4−及び2,6−トリレンジイソシアネート及び対応する異性体混合物、4,4’−、2,4’−及び2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート及び対応する異性体混合物、4,4’−及び2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネートの混合物、ポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート、2,4’−、2,4’−及び2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネートの混合物及びポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート(粗MDI)及び粗MDIとトリレンジイソシアネートの混合物が挙げられる。有機ジ又はポリイソシアネートは、単独で又はそれらの混合物の形態で使用することができる。
好適なポリイソシアネートは、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)及び特に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の混合物(ポリマーMDI又はPMDI)である。
変性多価イソシアネート、すなわち、有機ポリイソシアネートを化学的に変換して得られた生成物も、よく使用する。具体例は、エステル、ウレア、ビウレット、アロファネート、カルボジイミド、イソシアヌレート、ウレトジオン、カルバメート及び/又はウレタンの各基を含むポリイソシアネートである。
本発明の硬質ポリウレタンフォームを製造する極めて特に好適な方法は、例えばポリマーMDI、例えばBASF SE製Lupranat(登録商標)M20を使用することを含む。
本発明の硬質ポリウレタンフォームを製造するには、本発明の任意変性の有機ジ−及び/又はポリイソシアネートPI)及びポリオール成分P)を、イソシアネート指数が70〜300、好ましくは90〜200、より好ましくは100〜150となるような量で用い、追加して添加する物理発泡剤F)と共に反応させる。
硬質ポリウレタンフォームは、例えば、開放モールド(molds)又は密閉モールド内で、例えば金属型内で高圧又は低圧技術を使用して、ワンショット法により得ることが有利である。別の慣例的な方法としては、反応混合物を適切なベルトラインに連続的に適用してパネルを製造する方法がある。
出発成分は10〜30℃、好ましくは15〜30℃、特には15〜25℃の温度で混合し、その混合物を開放モールドに導入し、又は場合により高圧下で密閉モールドに入れる。混合は、通常、高圧ミキシングヘッドで行う。モールド温度は、30〜70℃、好ましくは40〜60℃であることが有利である。
さらに、本発明は、本発明の方法により得ることができる硬質ポリウレタンフォームを提供する。
さらに、本発明は、硬質ポリウレタンフォームの製造に本発明のポリオール成分P)を使用する方法を提供する。
さらに、本発明は、本発明の方法により得ることができる硬質ポリウレタンフォームを断熱用途及び冷却冷蔵用途に、特に冷蔵庫(refrigerators)、業務用冷凍設備(refrigeration equipment)、冷凍室、温水貯蔵システム及びボイラーに使用する方法を提供する。
上記項目別に記載した実施形態及び好適な実施形態は、文脈的にそうでないことが明確でない限り、すべて互いに自由に組み合わせることができることが好ましい。
「含む(comprising)」及び「含む(comprises)」の表現は、「からなる(consisting)」、「からなる(consisting of)」又は「からなる(consists of)」の表現も包含することが好ましい。
以下に記載する実施例で、本発明についてさらに説明する。
測定方法:
ヒドロキシル価の測定:
ヒドロキシル価は、DIN 53240(1971−12)に従って決定した。
粘度決定:
ポリオール粘度は、特に明記しない限り、25℃でDIN EN ISO 3219(1994)に従って決定した。プレート/コーン測定ジオメトリ構成(PK100)を備えたHaaker Viscotester550を使用し、せん断速度40 1/sでコーンPK1 1°(直径:28mm、コーン角度:1°)を使用した。
ペンタン溶解度の決定:
可能な限り低い温度(>5℃)から開始する広い温度範囲でポリオール成分が良好なペンタン溶解度を示すことは、加工(processing)産業界において非常に重要である。すなわち、これにより、さまざまな気候条件下におけるポリオール成分の有効貯蔵寿命が保証される。ペンタン溶解度(発泡剤を含むポリオール成分PCの安定性として)を評価するために、ポリオール成分P)を物理発泡剤F)について実施例で報告した量と混合する(Vollrath攪拌機、1500rpm、攪拌時間2分間)。その混合物をねじ蓋式ジャーに注入し、その後これを閉じる。気泡が完全に逃げた後、最初にサンプルの透明度を室温で評価する。サンプルが透明な場合には、続いて水浴で、1℃刻みで冷却し、設定温度に達した30分後に透明度を評価する。
離型挙動の決定:
離型挙動が良好であることは、加工産業界では最大の関心事である。使用するフォームに基づき結果として加工処理時間が短縮されるからである。これにより生産性が向上し、結果としてコストを削減することができる。離型挙動が良好であるかどうかは、硬化した硬質PUフォームの後膨張によって決まる。使用する成分の硬化時間が非常に短い場合には、より迅速な離型が可能となるから、モールド内での後膨張が最小限であることが望ましい。離型挙動は、離型時間と過剰充填(OP、全体の見掛け密度/最小充填密度の比率に相当し、硬質PUフォームでモールドを充填するためだけの導入に実際に必要な出発材料の余分なパーセント量を示す)の関数として、45±2℃のモールド温度で700×400×90mmの箱形モールドを使用して製造した発泡体の後膨張を測定することにより決定する。後膨張は、24時間後にフォーム直方体を測定することにより決定する。
成分一部の最小充填密度/自由上昇密度:
最小充填密度の測定は、モールドの端に触れずにモールドをちょうど満たすだけに十分なポリウレタン反応混合物をモールド温度45±2℃で2000×200×50mmのモールドに取り込むことによって行う。流路の長さを測定し、MFD=(m*L/(V*s))(式中、m=質量、L=モールド長さ、s=流路、V=モールド容積)に従って最小充填密度を計算した。自由上昇密度は、発泡性ポリウレタン反応混合物を室温で、ビニール袋内で膨張させることにより決定する。当該密度は、フォームが充填されたビニール袋の中心部から取り出した立方体について決定する。
流動性の決定:
流動性は、流動係数=(最小充填密度/自由上昇密度)の観点から報告する。
熱伝導率:
熱伝導率は、Taurus TCA300 DTXを使用して中間点温度10℃で測定した。試験片を準備するために、ポリウレタン反応混合物を過剰充填率15%で2000×200×50mmのモールドに移し、5分後に離型した。標準条件下で24時間エージングした後、寸法200×200×50mmの数個のフォーム直方体(ブレット成形体下端部の位置10mm、900mm及び1700mmで)を中心部から切り出す。次に、その上面部及び下面部を取り除いて200×200×30mmの試験片を得た。
圧縮強度:
圧縮強度はDIN ISO 844 EN DE(2014−11)に従って決定した。
ポリエーテルポリオールA)の調製
ポリエーテルポリオールA(本発明に係る)
出発材料:
特に固体の出発化合物、例えばスクロースを使用する場合には、アルキレンオキシドが反応混合物に溶解するのが遅く反応の速度が遅くなるため、プロセス開始時に、速度がゆっくりした計量が可能となる。さらに、固体の出発化合物を出発混合物に使用することにより粘度が高くなり、その結果、放熱の原因となり、不都合なことである。これは局所的な過熱を引き起こす可能性があり、製品の品質に悪影響を及ぼす。さらに、粘度が高くなると、ポンプ類と熱交換器類の摩耗を促進させてしまう。このような悪影響を減らす方法は、出発混合物にポリオールを混ぜることである。このことは、例えばEP2542612に記載されている。したがって、記載した幾つかの試験では、出発混合物の粘度を低下させ、プロセス制御を改善するために、出発化合物の混合物にポリエーテルオールを混合した。次の2種のポリエーテルオールを使用するのが好ましい。すなわち、ポリオールHは、488g/molのモル質量及び4.3の官能価を有する、イミダゾールスクロース/グリセロール開始の触媒プロポキシレートであり、ポリオールIは、639g/molの分子量及び5.1の官能価をもつ、触媒スクロース/グリセロール開始によるものである。
トリレンジアミン(TDA)を使用する場合、全ての異性体を単独で使用したり、相互に任意の混合物として使用したりすることもできる。特に2,4−TDA、2,6−TDA、2,4−TDAと2,6−TDAの混合物、2,3−TDA、3,4−TDA、3,4−TDAと2,3−TDAの混合物、及び言及した全ての異性体の混合物も使用することができる。2,3−TDA及び3,4−TDAは、多くの場合、オルト−TDA又はビシナルTDAとも呼ばれる。TDAは、もっぱらビシナルTDAであってもよい。本発明に係る方法の特に好適な一実施形態にあっては、TDAは、>85%の、好ましくは>90%の、より好ましくは>95%の、特に99質量%以上のビシナルTDA(これら全ての場合TDAの質量に対する)を有する。
ポリエーテルオールI組成物(質量パーセント):
スクロース25%、グリセロール7.6%、プロピレンオキシド67.4%
ポリエーテルオールH組成物(質量パーセント):
スクロース20.3%、グリセロール13.3%、プロピレンオキシド66.4%
ポリエーテルポリオールA)の調製
ポリエーテルポリオールA(本発明に係る):
撹拌機、ジャケット加熱装置及び冷却装置、固体及び液体物質とアルキレンオキシドの計量装置、及び窒素不活性化装置と真空システムを備えた900L圧力反応器に、12.3kgのグリセロール、90.70kgのスクロース、0.34kgの固体イミダゾール及び29.00kgのポリオールHを充填した。次に、反応器を繰り返し(攪拌しながら)不活性化し、温度を120℃に上げた。その混合物を256.3kgのプロピレンオキシドと120℃で反応させた。2時間の後反応を120℃で行った。続いて、サンプルを窒素流中でストリッピングして、下記のパラメーターを有する生成物372kgを得た。
OH価 429mg KOH/g
粘度(25℃) 34600mPas
出発物質官能価の計算:
グリセロール(官能価3):12300g/92.09g/mol=132.4mol
スクロース(官能価8):90700g/342.3g/mol=246.97mol
イミダゾール(官能価1):340g/68.08g/mol=5.0mol
ポリオールH(官能価4.3):29000g/488g/mol=59.4mol
出発物質官能価:(132.4mol*3+246.97mol*8+5.0mol*1+59.4mol*4.3)/(132.4mol+246.97mol+5.0mol+59.40mol)=6.0
組成(質量パーセント):
スクロース 23.3%
グリセロール 3.2%
ポリオールH 7.5%
プロピレンオキシド 66.0%
ポリエーテルポリオールA1(本発明に係る):
ポリエーテルポリオールAで説明した反応器に、6.31kgのグリセロール、5.91kgのジプロピレングリコール、34.6kgのポリオールH、104.0kgのスクロース、及び0.340kgの固体イミダゾールを充填し、反応器を繰り返し不活性化した。混合物を120℃で248.5kgのプロピレンオキシドと反応させた。3時間の後反応を120℃で行った。続いて、サンプルを窒素流中でストリッピングして、下記のパラメーターを有する生成物369kgを得た。
OH価 442mg KOH/g
粘度 40900mPas
官能価の計算:
グリセロール(官能価3):6310g/92.09g/mol=67.9mol
スクロース(官能価8):104000g/342.3g/mol=303.8mol
イミダゾール(官能価1):340g/68.08g/mol=5.0mol
ポリオールH(官能価4.3):34600g/488g/mol=70.9mol
ジプロピレングリコール(官能価2):5910g/134.2g/mol=44.1mol
官能価:(67.9mol*3+303.8mol*8+5.0mol*1+70.9mol*4.3+44.1mol*2)/(67.9mol+303.8mol+5.0mol+70.9mol+44.1mol)=6.17
組成(質量パーセント):
スクロース 26.0%
グリセロール 1.6%
ポリオールH 8.7%
ジプロピレングリコール 1.5%
プロピレンオキシド 62.2%
ポリエーテルポリオールA2(本発明に係る):
ポリエーテルポリオールAについて説明した反応器に、10.50kgのグリセロール、32.09kgのポリオールI及び100.26kgのスクロース及び0.503kgの固体イミダゾールを充填し、反応器を繰り返し不活性化した。混合物を120℃で259.31kgのプロピレンオキシドと反応させた。3時間の後反応を120℃で行った。続いて、サンプルを窒素流中でストリッピングして、下記のパラメーターを有する生成物379kgを得た。
OH価 413mg KOH/g
粘度 28800mPas
官能価の計算:
グリセロール(官能価3):10500g/92.09g/mol=113.0mol
スクロース(官能価8):100260g/342.3g/mol=292.9mol
イミダゾール(官能価1):503g/68.08g/mol=7.4mol
ポリオールI(官能価5.1):32090g/639g/mol=50.2mol
官能価:(113.0mol*3+292.9mol*8+7.4mol*1+50.2mol*5.1)/(113.0mol+292.9mol+7.4mol+50.2mol)=6.36
組成(質量パーセント):
スクロース 24.9%
ポリオールI 8.0%
グリセロール 2.6%
プロピレンオキシド 64.5%
ポリエーテルポリオールAV1(本発明によらない):
ポリエーテルポリオールAに関し説明した反応器に、58.2kgのグリセロール、6.0kgのジメチルエタノールアミン、191.6kgのスクロースを充填し、反応器を繰り返し不活性化した。この混合物を100℃で195.0kgのプロピレンオキシドと反応させた。次に、温度を120℃に上げ、生成物をさらに352.7kgのプロピレンオキシドと反応させた。3時間の後反応を120℃で行った。引き続き存在するプロピレンオキシドを窒素流中でストリッピングし、下記のパラメーターを有する770kgの生成物を得た。
OH価 455mg KOH/g
粘度 14861mPas
官能価の計算:
グリセロール(官能価3):58200g/92.09g/mol=626.48mol
スクロース(官能価8):191600g/342.3g/mol=559.74mol
ジメチルエタノールアミン(官能価1):6000g/89.14g/mol=67.31mol
官能価:(626.48mol*3+559.74mol*8+67.31mol*1)/(626.48mol+559.74mol+67.31mol)=5.12
ポリエーテルポリオールAV2(本発明によらない):
ポリエーテルポリオールAについて説明した反応器に、8.60kgのグリセロール、17.25kgのポリオールH、113.15kgのスクロース、及び0.434kgの純粋なイミダゾールを充填し、反応器を繰り返し不活性化した。その混合物を120℃で261.43kgのプロピレンオキシドと反応させた。3時間の後反応を120℃で行った。続いて、サンプルを窒素流中でストリッピングして、下記のパラメーターを有する生成物372kgを得た。
OH価 457mg KOH/g
粘度 106000mPas
官能価の計算:
グリセロール(官能価3):8600g/92.09g/mol=92.6mol
スクロース(官能価8):113150g/342.3g/mol=330.6mol
イミダゾール(官能価1):434g/68.08g/mol=6.4mol
ポリオールH(官能価4.3):17250g/488g/mol=35.3mol
官能価:(92.6mol*3+330.6mol*8+6.4mol*1+35.3mol*4.3)/(92.6mol+330.6mol+6.4mol+35.3mol)=6.63
ポリエーテルポリオールAV3(本発明によらない):
ポリエーテルポリオールAについて説明した反応器に、4.933kgのグリセロール、11.633kgのポリオールH及び118.5kgのスクロース及び0.433kgの固体イミダゾールを充填し、反応器を繰り返し不活性化した。その混合物を120℃で264.05kgのプロピレンオキシドと反応させた。3時間の後反応を120℃で行った。続いて、サンプルを窒素流中でストリッピングして、下記のパラメーターを有する生成物375kgを得た。
OH価 455mg KOH/g
粘度 115000mPas
官能価の計算:
グリセロール(官能価3):4933g/92.09g/mol=53.10mol
スクロース(官能価8):118500g/342.3g/mol=346.19mol
イミダゾール(官能価1):433g/68.08g/mol=6.4mol
ポリオールH(官能価4.3):11633g/488g/mol=23.84mol
官能価:(53.10mol*3+346.19mol*8+6.4mol*1+23.84mol*4.3)/(53.10mol+346.19mol+6.4mol+23.84mol)=7.07
ポリエーテルポリオールB)及びC)の調製
ポリエーテルポリオールB:
攪拌機、ジャケット加熱装置及び冷却装置、固体物質及び液体物質並びにアルキレンオキシドの計量装置、窒素不活性化装置及び真空システムを備えた900Lの圧力反応器を80℃まで加熱し、反応器を繰り返し不活性化した。120.2kgのビシナルトリレンジアミンを反応器に導入し、撹拌機のスイッチを入れた。次に、反応器をもう一度不活性化し、温度を130℃に上げ、プロピレンオキシド160.06kgを計量し供給した。2時間の反応後、温度を100℃に下げ、4.29kgのジメチルエタノールアミンを加えた。中間生成物をさらに233.97kgのプロピレンオキシドと反応させた。後反応を130℃で2時間実施し、下記のパラメーターをもつ生成物508.6kgを得た。
OH価 399mg KOH/g
粘度 17016mPas
ポリエーテルポリオールBV1
攪拌機、ジャケット加熱装置及び冷却装置、固体物質及び液体物質並びにアルキレンオキシドの計量装置、さらに窒素不活性化装置と真空システムを備えた600Lの圧力反応器を80℃まで加熱し、繰り返し不活性化した。112.4kgのビシナルトリレンジアミンを反応器に導入し、撹拌機のスイッチを入れた。次に、反応器をもう一度不活性化し、温度を130℃に上げ、65.0kgのプロピレンオキシドと74.1kgのエチレンオキシドの混合物を計量供給した。1.5時間の反応後、温度を100℃に下げ、3.7kgのジメチルエタノールアミンを加えた。中間生成物をさらに262.7kgのプロピレンオキシドと反応させた。後反応を100℃で2.5時間実施し、下記のパラメーターをもつ生成物506.1kgを得た。
OH価 405mg KOH/g
粘度 11940mPas
ポリエーテルポリオールC:
ポリエーテルポリオールAについて記載した反応器に、ビシナルトリレンジアミン32.24kgを仕込み、反応器を繰り返し不活性化した。温度を130℃に上げ、その温度で混合物をエチレンオキシドとプロピレンオキシドの混合物32.36kg(1.97kgのEO、30.39kgのPO)と混合した。2時間の反応後、0.652kgの50%KOH水溶液(質量パーセント)を混合した。これに続いて、1時間の真空段階を経て、次いでエチレンオキシドとプロピレンオキシドの混合物344.75kg(エチレンオキシド20.99kg、プロピレンオキシド323.76kg)を130℃で計量添加した。3時間の反応後、サンプルを窒素流中でストリッピングして、下記のパラメーターを有する生成物380kgを得た。
OH価 160mg KOH/g
粘度 650mPas
ポリエーテルポリオールC1:
ポリエーテルポリオールAについて説明した反応器に、36.80kgのグリセロールと3925gの50%KOH水溶液(質量パーセント)を充填した。次いで、温度を130℃に上げ、10mbarで出発物質乾燥を2時間行った。この後、130℃で361.90kgのプロピレンオキシドを計量添加した。3時間の反応後、サンプルを窒素気流中でストリッピングして、下記のパラメーターをもつ生成物378kgを得た。
OH価 172mg KOH/g
粘度 270mPas
触媒混合物D):
触媒混合物D)は:
触媒D1):ジメチルシクロヘキシルアミン
触媒D2):ペンタメチルジエチレントリアミン又はビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル
触媒D3):トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−1,3,5−トリアジン
触媒D4):ジメチルベンジルアミン
からなる。
安定剤E):
シリコーン含有泡安定剤、Tegostab(登録商標)B8474及び/又はTegostab(登録商標)B8491(Evonik社製)
イソシアネート:
ポリマーMDIであって、NCO含有量が31.5質量%であるもの(Lupranat(登録商標)M20)
前述の原料を使用してポリオール成分(明細の全ては質量%で示す)を調製した。このポリオール成分に発泡前に物理発泡剤を混合した。生産速度250g/sで動作するPU30/80IQ高圧機械装置Puromat(登録商標)(Elastogran GmbH製)を使用して、物理発泡剤を混合しておいたポリオール成分と119のイソシアネート指数(特に明記しない限り)を得るのに必要な量の既報のイソシアネートを混合した。
40℃に温度調節し、寸法が2000mm×200mm×50mm及び/又は400mm×700mm×90mmのモールドに、反応混合物を注入し、その中で発泡させた。過剰充填率は17.5%であった。すなわち、モールドの外まで完全に発泡させるのに必要な量より17.5%多い反応混合物を使用した。
表1に、ポリオール成分P)(=PC;明細については質量%で示す)の特定の組成物と、それから得られたフォーム(発泡体)についての測定結果を示す。物理発泡剤(シクロペンタン)の量については、ポリオール成分100質量部に対して加えた質量部で報告する。
本発明に係るポリオールは、より良好な(すなわち、より小さい)後膨張、及びより良好な圧縮強度を実現する。ポリオールAV2、AV3及びBV1は、ペンタン相溶性が20℃を超え(>)、粘度が11000mPasより非常に大(>>)であるため、使用することができない。一方、適切な工業的プロセスには、少なくとも10℃で良好なペンタン相溶性が必要であり、20℃で最大11,000mPasがキャビネット用配合物についての技術的限界であると考えられる。実施例3及び比較例4は、特にドアの空洞フォーム充填用配合物を示す。比較例5は、ビシナルトリレンジアミンから出発して調製した、エチレンオキシドユニットとプロピレンオキシドユニットの両方を含有するポリオールBV1の使用を示す。最後に、表1から、本発明に係るポリオール(ポリオール成分P)が、より良好な後膨張(すなわち、24時間後の、硬化した硬質PU発泡体の後膨張が低減すること)を実現し、より良好な圧縮強度をもたらすことが明らかである。さらに、比較例5から明らかなように、規定した官能価範囲のポリオールAをポリオールBと組み合わせて使用すると所望の特性が得られる。実際に、ポリオールAを類似のポリオールであるポリオールBV1と併用する場合、ポリオールBV1はエチレンオキシドとプロピレンオキシドの両方のユニットを含有するため、離型挙動を改善することは不可能である。
Figure 2020512464
*離型性決定のための上記で報告した方法とは異なり、これらの値は、過剰充填率25%で測定したものである。
n.d.:未決定

Claims (7)

  1. 下記:
    a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.4の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
    ai)スクロース、
    aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
    aiii)プロピレンオキシド、
    又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
    からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
    b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
    bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
    bii)プロピレンオキシド、
    又はbi)及びbii)の混合物、
    からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
    c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
    ci)エチレンジアミン、1,3−プロピレンジアミン、1,3−、1,4−ブチレン-ジアミン、1,2−、1,3−、1,4−、1,5−、1,6−ヘキサメチレンジアミン、フェニレンジアミン、2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン及び4,4’−、2,4’−、2,2’−ジアミノジフェニルメタン又はそれらの混合物を含むアミン類、グリセロール、トリメチロールプロパン、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール(2,2’−オキシジ−1−プロパノール、1,1’−オキシジ−2−プロパノール、2−(2−ヒドロキシプロポキシ)−1−プロパノール)又はそれらの混合物を含むポリオール類、
    cii)エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド又はそれらの混合物を含むアルキレンオキシド、
    又はci)及びcii)の混合物、
    からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
    を含む、ポリオール成分P)。
  2. 下記:
    a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.1の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
    ai)スクロース、
    aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
    aiii)プロピレンオキシド、
    又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
    からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
    b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
    bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
    bii)プロピレンオキシド、
    又はbi)及びbii)の混合物、
    からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
    c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
    ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
    cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
    又はci)及びcii)の混合物、
    からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
    を含む、請求項1に記載のポリオール成分P)。
  3. 以下:
    a)少なくとも1種のポリエーテルポリオールA)であって、5.7〜6.1の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
    ai)スクロース、
    aii)モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
    aiii)プロピレンオキシド、
    又はai)、aii)及び/又はaiii)の混合物、
    からなる群から選択されるモノマーに基づく単位からなるもの、
    b)少なくとも1種のポリエーテルポリオールB)であって、3.0〜5.0の範囲の官能価及び300〜500mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
    bi)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、
    bii)プロピレンオキシド、
    又はbi)及びbii)の混合物、
    からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
    c)少なくとも1種のポリエーテルポリオールC)であって、3.0〜5.0又は2.8〜3.0の範囲の官能価及び100〜290mg KOH/gの範囲のOH価を有し、
    ci)2,3−、3,4−、2,4−、2,5−、2,6−トリレンジアミン又はそれらの混合物、モノプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセロール又はそれらの混合物、
    cii)エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド、
    又はci)及びcii)の混合物、
    からなる群から選択されるモノマーに基づく単位を含むもの、
    を含む、請求項1又は2に記載のポリオール成分P)。
  4. 下記:
    I)有機又は変性有機ジ又はポリイソシアネートPI)又はその混合物と
    II)請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリオール成分P)に発泡剤F)を添加したもの
    の反応により硬質ポリウレタンフォームを製造する方法。
  5. 請求項4に記載の方法により得られる硬質ポリウレタンフォーム。
  6. 硬質ポリウレタンフォームの製造に請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリオール成分P)を使用する方法。
  7. 請求項4に記載の方法により得られた硬質ポリウレタンフォームを断熱用途及び冷却冷蔵用途に使用する方法。
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