JP2022013710A - 樹脂組成物及び発泡体 - Google Patents
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Abstract
【課題】 難燃性を担保しつつ、延焼の進行が抑制可能な発泡体及びその原料である樹脂組成物を提供することを課題とする。【解決手段】 2以上の活性水素を有する化合物とポリイソシアネートとから得られる、少なくとも2以上のイソシアネート基を有するイソシアネート末端化プレポリマーを含む樹脂成分と;三量化触媒と;難燃剤と;発泡剤と;整泡剤と;を含むことを特徴とする樹脂組成物である。【選択図】 なし
Description
本発明は、樹脂組成物及び発泡体に関する。
ウレタン発泡体は、建築用途や石油及びガス運搬用船舶、冷蔵庫などの電化製品の保温材、断熱材として使用されている。特に、鉄筋コンクリート造の建築などでは、断熱施工が容易であるためウレタン発泡体を吹付工法により施工する方法が用いられている。吹付工法は、ウレタン発泡体の原液を、吹付装置を用いて、建築物の躯体に吹付けると同時に発泡させウレタン発泡体断熱構造を形成する工法である。
一般にポリウレタン樹脂は、弾性や柔軟性、引張り強度に優れており、耐磨耗性や衝撃強度にも優れた性能を示すという特徴を有している。しかしながら、ウレタン発泡体単独では燃焼性が高いため、ウレタン発泡体の難燃性を改善する検討がなされてきた。
そのようなウレタン発泡体として、特許文献1には、有機ポリフェニルメタンポリイソシアネート、ポリオール、三量化触媒、発泡剤としての水、整泡剤、難燃剤からなる水発泡硬質ポリイソシアヌレートフォーム形成用組成物が開示されている。特許文献1の発明は、ポリオールが、活性水素含有化合物を重合開始剤として用い、酸触媒の存在化、塩素化エポキシ化合物の開環重合を行うことにより得られる、1級及び/又は2級の水酸基を有する塩素化ポリエーテルポリオールを含有することを特徴とし、且つ、有機ポリフェニルメタンポリイソシアネートとポリオールをイソシアネートインデックスが120~400となるように配合したことを特徴としている。特許文献1の水発泡硬質ポリイソシアヌレートフォーム形成用組成物を用いたウレタン発泡体は、作業環境等に優れ、且つ、難燃性に優れることが示されている。
特許文献2には、ポリイソシアネート、ポリオール、三量化触媒、発泡剤、整泡剤及び添加剤を含み、三量化触媒が、窒素含有芳香族化合物、カルボン酸アルカリ金属塩、3級アンモニウム塩及び4級アンモニウム塩からなる群より選ばれる少なくとも一つであり、添加剤が、赤リンを必須成分とし、赤リン以外にリン酸エステル、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤、ホウ素含有難燃剤、アンチモン含有難燃剤及び金属水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一つを組み合わせてなる難燃性ウレタン樹脂組成物が開示されている。この特許文献2の難燃性ウレタン樹脂組成物を用いたウレタン発泡体が、取り扱いが容易であり、難燃性に優れ、加熱されたときに一定の形状を保つ発泡体を形成することができることが示されている。
ここで、難燃材は、難燃性のみならず、火災になった場合でも延焼が進行しにくい材質であることが好適である。本発明者らは、この観点から検証を進めていたところ、従来のウレタン発泡体は優れた難燃性を有するものの、延焼が予想外に進行し易いことを確認した。よって、本発明は、難燃性を担保しつつ、延焼の進行が抑制可能な発泡体及びその原料である樹脂組成物を提供することを課題とする。
本発明(1)は、2以上の活性水素を有する化合物とポリイソシアネートとを反応させて得られる、少なくとも2以上のイソシアネート基を有するイソシアネート末端化プレポリマーを含む樹脂成分と;三量化触媒と;難燃剤と;発泡剤と;整泡剤と;を含むことを特徴とする樹脂組成物である。
本発明(2)は、前記樹脂成分の25℃における粘度が、100~7,000mPa・sである、前記発明(1)の樹脂組成物である。
本発明(3)は、前記三量化触媒が、前記樹脂成分の100質量部に対して1質量部以上20質量部以下配合されている前記発明(1)または(2)に記載の樹脂組成物である。
本発明(4)は、前記樹脂成分におけるNCO%が10~35質量%である、前記発明(1)~(3)のいずれか一つの樹脂組成物である。
本発明(5)は、前記樹脂組成物は、前記イソシアネート末端化プレポリマーとは異なるポリイソシアネート及び/又はポリアミンを更に含有する、前記発明(1)~(4)のいずれか一つの樹脂組成物である。
本発明(6)は、前記2以上の活性水素を有する化合物が、ポリオール、ポリアミン及びポリチオールから選択される少なくとも一種である、前記発明(1)~(5)のいずれか一つの樹脂組成物である。
本発明(7)は、前記三量化触媒が、4級アンモニウム塩又は窒素含有複素環化合物である、前記発明(1)~(6)のいずれか一つの樹脂組成物である。
本発明(8)は、前記発泡剤は、水を含まないか、水を含んでいる場合には前記樹脂成分100質量部に対して2質量部以下である、前記発明(1)~(7)のいずれか一つの樹脂組成物である。
本発明(9)は、前記樹脂組成物は、赤リンを更に含有する、前記発明(1)~(8)のいずれか一つの樹脂組成物である。
本発明(10)は、前記樹脂組成物は、リン酸エステル、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤、ホウ素含有難燃剤、アンチモン含有難燃剤及び金属水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一の難燃剤を更に含有する、前記発明(9)の樹脂組成物である。
本発明(11)は、前記発明(1)~(10)のいずれか一つの樹脂組成物から得られる発泡体である。
本発明(12)は、前記発泡体におけるイソシアヌレート化率が、20%以上50%以下である、前記発明(11)の発泡体である。
本発明(2)は、前記樹脂成分の25℃における粘度が、100~7,000mPa・sである、前記発明(1)の樹脂組成物である。
本発明(3)は、前記三量化触媒が、前記樹脂成分の100質量部に対して1質量部以上20質量部以下配合されている前記発明(1)または(2)に記載の樹脂組成物である。
本発明(4)は、前記樹脂成分におけるNCO%が10~35質量%である、前記発明(1)~(3)のいずれか一つの樹脂組成物である。
本発明(5)は、前記樹脂組成物は、前記イソシアネート末端化プレポリマーとは異なるポリイソシアネート及び/又はポリアミンを更に含有する、前記発明(1)~(4)のいずれか一つの樹脂組成物である。
本発明(6)は、前記2以上の活性水素を有する化合物が、ポリオール、ポリアミン及びポリチオールから選択される少なくとも一種である、前記発明(1)~(5)のいずれか一つの樹脂組成物である。
本発明(7)は、前記三量化触媒が、4級アンモニウム塩又は窒素含有複素環化合物である、前記発明(1)~(6)のいずれか一つの樹脂組成物である。
本発明(8)は、前記発泡剤は、水を含まないか、水を含んでいる場合には前記樹脂成分100質量部に対して2質量部以下である、前記発明(1)~(7)のいずれか一つの樹脂組成物である。
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本発明(10)は、前記樹脂組成物は、リン酸エステル、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤、ホウ素含有難燃剤、アンチモン含有難燃剤及び金属水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一の難燃剤を更に含有する、前記発明(9)の樹脂組成物である。
本発明(11)は、前記発明(1)~(10)のいずれか一つの樹脂組成物から得られる発泡体である。
本発明(12)は、前記発泡体におけるイソシアヌレート化率が、20%以上50%以下である、前記発明(11)の発泡体である。
本発明によれば、難燃性を担保しつつ、延焼の進行が抑制可能な発泡体及びその原料である樹脂組成物を提供することが可能となる。
本発明は、好適には、2以上の活性水素を有する活性水素化合物とポリイソシアネートとから得られる、少なくとも2以上のイソシアネート基を有するイソシアネート末端化プレポリマーを含む樹脂成分と;三量化触媒と;難燃剤と;発泡剤と;整泡剤と;を含む。
前記三量化触媒は、前記樹脂成分の100質量部に対して1質量部以上20質量部以下配合されている樹脂組成物を反応させてなる発泡体であることが好ましい。尚、本明細書及び本特許請求の範囲における「樹脂成分」とは、イソシアネート末端化プレポリマーであり、前記2以上の活性水素を有する化合物と未反応のポリイソシアネートを含む場合には、これも樹脂成分とする。これら以外の成分は、本明細書及び本特許請求の範囲では、樹脂成分とはしない。以下、発泡体、発泡体の製造方法、発泡体の物性、発泡体の用途について、順に説明する。
前記三量化触媒は、前記樹脂成分の100質量部に対して1質量部以上20質量部以下配合されている樹脂組成物を反応させてなる発泡体であることが好ましい。尚、本明細書及び本特許請求の範囲における「樹脂成分」とは、イソシアネート末端化プレポリマーであり、前記2以上の活性水素を有する化合物と未反応のポリイソシアネートを含む場合には、これも樹脂成分とする。これら以外の成分は、本明細書及び本特許請求の範囲では、樹脂成分とはしない。以下、発泡体、発泡体の製造方法、発泡体の物性、発泡体の用途について、順に説明する。
≪発泡体≫
<全体構造>
本発明に係る発泡体は、好適には独立気泡型である。ここで、該発泡体の発泡体の密度は、10~200kg/m3であることが好ましく、10~100kg/m3であることがより好ましく、10~50kg/m3であることが更に好ましい。
<全体構造>
本発明に係る発泡体は、好適には独立気泡型である。ここで、該発泡体の発泡体の密度は、10~200kg/m3であることが好ましく、10~100kg/m3であることがより好ましく、10~50kg/m3であることが更に好ましい。
<化学構造>
(イソシアヌレート環含有率(イソシアヌレート化率))
本発明に係る発泡体におけるイソシアヌレート化率は、20%以上50%以下であることが好ましく、30%以上50%以下であることが好ましい。ここで、イソシアヌレート化率は、下式1により算出された値である。
(イソシアヌレート環含有率(イソシアヌレート化率))
本発明に係る発泡体におけるイソシアヌレート化率は、20%以上50%以下であることが好ましく、30%以上50%以下であることが好ましい。ここで、イソシアヌレート化率は、下式1により算出された値である。
(式1)
イソシアヌレート化率(%)=P1/(P1+P2+P3+P4)×100
イソシアヌレート化率(%)=P1/(P1+P2+P3+P4)×100
ここで、P1は、赤外線分光分析法により得られた発泡体の吸収スペクトルに含まれるイソシアヌレート構造に由来するピーク面積である。P2は、赤外線分光分析法により得られた発泡体の吸収スペクトルに含まれるウレア構造のC=Oに由来するピーク面積である。P3は、赤外線分光分析法により得られた発泡体の吸収スペクトルに含まれるウレタン構造及びイソシアヌレート構造のC=Oに由来するピーク面積である。P4は、赤外線分光分析法により得られた発泡体の吸収スペクトルに含まれるウレタン構造及びウレア構造に含まれるN-Hに由来するピーク面積である。より詳細には、P1は、赤外線分光分析法により得られた発泡体の吸収スペクトルに含まれるイソシアヌレート構造に由来するピークの面積であり、波数1410cm-1近傍のヌレート環に由来するピークの面積である。P1は、波数が1380~1430cm-1の範囲のピーク面積である。P1は、原料由来のイソシアネート基が反応してできたイソシアヌレート構造の含有量を示す。P2は、赤外線分光分析法により得られた発泡体の吸収スペクトルに含まれるウレア構造のC=Oに由来するピーク面積であり、波数が1595cm-1近傍のウレア結合のC=Oに由来するピークの面積である。P2は、波数が1550~1640cm-1の範囲のピーク面積である。P2は、原料由来のイソシアネート基が反応してできたウレア構造の含有量を示す。P3は、赤外線分光分析法により得られた発泡体の吸収スペクトルに含まれるウレタン構造及びイソシアヌレート構造のC=Oに由来するピーク面積であり、波数1710cm-1近傍のC=O結合のピークの面積である。P3は、波数が1680~1730cm-1の範囲のピーク面積である。P3は、原料由来のイソシアネート基が反応してできたウレタン構造及びイソシアヌレート構造の含有量を示す。P4は、赤外線分光分析法により得られた発泡体の吸収スペクトルに含まれるウレタン構造及びウレア構造に含まれるN-Hに由来するピーク面積であり、波数1510cm-1近傍のN-Hに由来するピークの面積である。P4は、波数が1470~1550cm-1の範囲のピーク面積である。P4は、発泡体に含まれるウレタン構造及びウレア構造の含有量を示し、原料由来のイソシアネート基が反応してできたウレタン構造及びウレア構造の含有量を示す。したがって、P1~P4の和は、原料由来のイソシアネート基の反応した総数を示す。このため、イソシアヌレート化率は、反応した原料由来のイソシアネート基のうち、イソシアヌレート構造となったものの割合を示す値である。
≪発泡体の製造方法≫
<発泡体の原料>
本発明に係る発泡体の好適な原料は、2以上の活性水素を有する化合物とポリイソシアネートとから得られる、少なくとも2以上のイソシアネート基を有するイソシアネート末端化プレポリマーを含む樹脂成分と;触媒(三量化触媒を含む)と;難燃剤と;発泡剤と;整泡剤と;を含む樹脂組成物である。尚、該原料として、上記樹脂成分に用いられた成分とは別に、他の成分(例えば、ポリイソシアネート、ポリアミン)を用いてもよい。以下、各原料について詳述する。
<発泡体の原料>
本発明に係る発泡体の好適な原料は、2以上の活性水素を有する化合物とポリイソシアネートとから得られる、少なくとも2以上のイソシアネート基を有するイソシアネート末端化プレポリマーを含む樹脂成分と;触媒(三量化触媒を含む)と;難燃剤と;発泡剤と;整泡剤と;を含む樹脂組成物である。尚、該原料として、上記樹脂成分に用いられた成分とは別に、他の成分(例えば、ポリイソシアネート、ポリアミン)を用いてもよい。以下、各原料について詳述する。
(イソシアネート末端化プレポリマー)
イソシアネート末端化プレポリマーは、2以上の活性水素を有する化合物とポリイソシアネートとから得られる、少なくとも2以上のイソシアネート基を有する化合物である。ここで、該プレポリマーの重量平均分子量は、300~5000の範囲であることが好ましく、300~4000の範囲がより好ましく、400~3000の範囲が更に好ましい。尚、該プレポリマーの重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により、測定することができる(標準ポリマー=ポリスチレン)。尚、イソシアネート末端化プレポリマーは、例えば、2以上の活性水素を有する化合物のモル数より過剰量のポリイソシアネートを配合することにより得られる(例えば、特許5121699、特許4883490)。
イソシアネート末端化プレポリマーは、2以上の活性水素を有する化合物とポリイソシアネートとから得られる、少なくとも2以上のイソシアネート基を有する化合物である。ここで、該プレポリマーの重量平均分子量は、300~5000の範囲であることが好ましく、300~4000の範囲がより好ましく、400~3000の範囲が更に好ましい。尚、該プレポリマーの重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により、測定することができる(標準ポリマー=ポリスチレン)。尚、イソシアネート末端化プレポリマーは、例えば、2以上の活性水素を有する化合物のモル数より過剰量のポリイソシアネートを配合することにより得られる(例えば、特許5121699、特許4883490)。
・2以上の活性水素を有する化合物
ここで、該プレポリマーの一原料である、2以上の活性水素を有する化合物は、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコールなどの低分子ジオール、ポリオール、多価フェノール類、ポリアミン、アルカノールアミン、ポリチオール等を挙げることができる。2以上の活性水素を有する化合物は、ポリオール、ポリアミン及びポリチオールから選択される少なくとも一種であることが好ましく、ポリオール及び/又はポリアミンであることが好ましい。以下、順に説明する。
ここで、該プレポリマーの一原料である、2以上の活性水素を有する化合物は、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコールなどの低分子ジオール、ポリオール、多価フェノール類、ポリアミン、アルカノールアミン、ポリチオール等を挙げることができる。2以上の活性水素を有する化合物は、ポリオール、ポリアミン及びポリチオールから選択される少なくとも一種であることが好ましく、ポリオール及び/又はポリアミンであることが好ましい。以下、順に説明する。
ポリオールとしては、特に限定されず、例えば、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルエーテルポリオール等を挙げることができる。これらの内、ポリエステルポリオールが好適であり、脂肪族ジカルボン酸を一原料としたポリエステルポリオールが特に好適である。
ポリエステルポリオールとしては、特に限定されず、例えば、脂肪族ジカルボン酸、例えばコハク酸、アジピン酸、セバシン酸及びアゼライン酸等、芳香族ジカルボン酸、例えばフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸及びナフタレンジカルボン酸等、脂環族ジカルボン酸、例えばヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸及びヘキサヒドロイソフタル酸等、又はこれらの酸エステルもしくは酸無水物と、エチレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール等、もしくは、これらの混合物との脱水縮合反応で得られるポリプロピレングリコールなどのポリエステルポリオール;ε-カプロラクトン、メチルバレロラクトン等のラクトンモノマーの開環重合で得られるポリラクトンジオール等を挙げることができる。ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、ジエチレングリコール等の多価アルコールの少なくとも1種と、ジエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等と、を反応させて得られるもの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、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン等の環状エーテルをそれぞれ重合させて得られるポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等、及び、これらのコポリエーテルが挙げられる。また、グリセリンやトリメチロールエタン等の多価アルコールを用い、上記の環状エーテルを重合させて得ることもできる。ポリエステルエーテルポリオールとしては、例えば、脂肪族ジカルボン酸、例えばコハク酸、アジピン酸、セバシン酸及びアゼライン酸等、芳香族ジカルボン酸、例えばフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸及びナフタレンジカルボン酸等、脂環族ジカルボン酸、例えばヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸及びヘキサヒドロイソフタル酸等、又はこれらの酸エステルもしくは酸無水物と、ジエチレングリコール、もしくはプロピレンオキシド付加物等のグリコール等、又は、これらの混合物との脱水縮合反応で得られるものを挙げることができる。ポリアルキレンポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどのポリアルキレングリコール、ポリブタジエンポリオール、ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール共重合体、ポリエチレングリコール-ポリテトラメチレングリコール共重合体、ポリプロピレングリコール-ポリテトラメチレングリコール共重合体等が挙げられる。
なお、ポリエステルポリオールが脂肪族ジカルボン酸を含む複数種である場合には、当該ポリエステルポリオールの全質量に対する当該脂肪族ジカルボン酸の含有量は、50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましく、実質的に含まないことが好ましい。ここで、「実質的に含まない」とは、1質量%以下、好ましくは0.5質量%以下、更に好ましくは0.1質量%以下であることを指す。
また、イソシアネート基末端プレポリマーの原料として、ポリエステルポリオールを用いる場合には、ポリイソシアネートとポリエステルポリオールとの質量比は、94:6~50:50の範囲であることが好ましく、80:20~60:40の範囲であることがより好ましい。
なお、ポリエステルポリオールが脂肪族ジカルボン酸を含む複数種である場合には、当該ポリエステルポリオールの全質量に対する当該脂肪族ジカルボン酸の含有量は、50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましく、実質的に含まないことが好ましい。ここで、「実質的に含まない」とは、1質量%以下、好ましくは0.5質量%以下、更に好ましくは0.1質量%以下であることを指す。
また、イソシアネート基末端プレポリマーの原料として、ポリエステルポリオールを用いる場合には、ポリイソシアネートとポリエステルポリオールとの質量比は、94:6~50:50の範囲であることが好ましく、80:20~60:40の範囲であることがより好ましい。
多価フェノール類としては、特に限定されず、例えば、ピロガロール、ハイドロキノン等の単環多価フェノール;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールスルホン等のビスフェノール類等が挙げられる。
ポリアミンとしては、特に限定されず、例えば、脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン、脂環式ポリアミン等を挙げることができる。具体的には、4,4-メチレンビス(N-sec-ブチルアニリン)、4,4-メチレン-ビス(2-メチルシクロヘキシルアミン)、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジクロロジフェニルメタン、トリメチレン-ビス(4-アミノベンゾエート)、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジエチルー5,5’-ジメチルジフェニルメタン、ポリテトラメチレンオキシド-ジ-p-アミノベンゾエート、2,2’,6,6’-テトラエチル-4,4’-メチレンジアニリン、4,4’-メチレンビス(2-イソプロピル-6-メチルアニリン)、4,4’-メチレンビス(2,6-ジイソプロピルアニリン)、4,4’-メチレンビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)、3,5-ジエチルトルエン-2,4-ジアミン、ジメチルチオトルエンジアミンを挙げることができる。
ポリチオールとしては、特に限定されず、例えば、ビス-(2-ヒドロチオエチロキシ)メタン、ジチオエチレングリコール、ジチオエリトリトール、及びジチオトレイトールが挙げられる。
アルカノールアミンとしては、特に限定されず、例えば、ジエタノールアミン、エタノールイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、エタノール-2-ヒドロキシブチルアミン、イソプロパノール-2-ヒドロキシブチルアミン、トリエタノールアミン、N-メチルアミノエタノール、N-ノルマルブチルチルアミノエタノール、N-tert-ブチルアミノエタノール、N-エチルアミノエタノール、N-ベンジルアミノエタノール、N-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン等が挙げられる。
ポリオール及び多価フェノール類の水酸基価は、50~1000mgKOH/gであることが好適であり、80~850mgKOH/gであることがより好適であり、100~700mgKOH/gであることが更に好適である。ここで、当該水酸基価は、JIS-K0070に準じて測定した値である。
ポリチオールのメルカプト価(SH価)は、50~1000mgKOHであることが好適である。ここで、ポリチオールのメルカプト基価は、以下の方法により求められる。メルカプト基価(SH価;mgKOH/g):100mL(ミリリットル)サンプル瓶に試料を秤量し(質量はグラム単位で小数点以下4桁まで正確に読み取る)、無水酢酸-テトラヒドロフラン溶液(溶液100mL中に無水酢酸4gを含む)5mLと4-ジメチルアミノピリジン-テトラヒドロフラン溶液(溶液100mL中に4-ジメチルアミノピリジン1gを含む)10mLを正確に加えて試料を完全に溶解させた後、室温で1時間撹拌し、次いで、超純水1mLを正確に加えて室温で30分間撹拌した後、0.5M水酸化カリウム-エタノール溶液で滴定した(指示薬:フェノールフタレイン) 。SH価は次式により算出した。
SH価(mgKOH/g)=28.05×(B-A)/S
(但し、式中、Sは試料採取量(g) 、Aは試料の滴定に要した0.5M水酸化カリウム-エタノール溶液の量(mL) 、Bは空試験で要した0.5M水酸化カリウム-エタノール溶液の量(mL)を表す。)
SH価(mgKOH/g)=28.05×(B-A)/S
(但し、式中、Sは試料採取量(g) 、Aは試料の滴定に要した0.5M水酸化カリウム-エタノール溶液の量(mL) 、Bは空試験で要した0.5M水酸化カリウム-エタノール溶液の量(mL)を表す。)
ポリアミンのアミン価は、50~1000mgKOH/gであることが好適であり、50~800mgKOH/gであることがより好ましい。尚、ポリアミンのアミン価は、JIS K1557-7:2011「プラスチック-ポリウレタン原料ポリオール試験方法-第7部:塩基性度の求め方(窒素含有量及び全アミン価表示)」に記載の全アミン価の測定方法によって測定する。
アルカノールアミンの水酸基価は、50~1000mgKOH/gであることが好適である。また、アルカノールアミンのアミン価は、50~800mgKOH/gであることがより好適である。
尚、複数種の2以上の活性水素を有する化合物を組み合わせて使用してもよい。
・ポリイソシアネート
ポリイソシアネートは、イソシアネート基を複数有する化合物である限り限定されず、芳香族、脂肪族及び脂環族のいずれでもよい。例えば、2官能のポリイソシアネートとしては、2,4-トルエンジイソシアネート(2,4-TDI)、2,6-トルエンジイソシアネート(2,6-TDI)、m-フェニレンジイソシネート、p-フェニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’-MDI)、2,4’-ジフェニルメタンジアネート(2,4’-MDI)、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート(2,2’-MDI)、水素添加MDI、キシリレンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソネート、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、水素添加XDI、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、などの芳香族系のもの、シクロヘキサン-1,4-ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネートなどの脂環式のもの、ブタン-1,4-ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートなどのアルキレン系のもの;3官能以上のポリイソシアネートとしては、1-メチルベンゾール-2,4,6-トリイソシアネート、1,3,5-トリメチルベンゾール-2,4,6-トリイソシアネート、ビフェニル-2,4,4’-トリイソシアネート、ジフェニルメタン-2,4,4’-トリイソシアネート、メチルジフェニルメタン-4,6,4’-トリイソシアネート、4,4’-ジメチルジフェニルメタン-2,2’,5,5’テトライソシアネート、トリフェニルメタン-4,4’,4”-トリイソシアネート、ポリメリックMDI、リジンエステルトリイソシアネート、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート、1,8-ジイソシアナトメチルオクタン等;を挙げることができ;また、これらの変性体、誘導体等;を含むことができる。これらポリイソシアネートは、単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。これらのうち、MDI、TDI、又は、MDI若しくはTDIの変性体若しくは誘導体が好ましく、モノメリックMDI及びクルードMDIがより好ましい。
ポリイソシアネートは、イソシアネート基を複数有する化合物である限り限定されず、芳香族、脂肪族及び脂環族のいずれでもよい。例えば、2官能のポリイソシアネートとしては、2,4-トルエンジイソシアネート(2,4-TDI)、2,6-トルエンジイソシアネート(2,6-TDI)、m-フェニレンジイソシネート、p-フェニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’-MDI)、2,4’-ジフェニルメタンジアネート(2,4’-MDI)、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート(2,2’-MDI)、水素添加MDI、キシリレンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソネート、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、水素添加XDI、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、などの芳香族系のもの、シクロヘキサン-1,4-ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネートなどの脂環式のもの、ブタン-1,4-ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートなどのアルキレン系のもの;3官能以上のポリイソシアネートとしては、1-メチルベンゾール-2,4,6-トリイソシアネート、1,3,5-トリメチルベンゾール-2,4,6-トリイソシアネート、ビフェニル-2,4,4’-トリイソシアネート、ジフェニルメタン-2,4,4’-トリイソシアネート、メチルジフェニルメタン-4,6,4’-トリイソシアネート、4,4’-ジメチルジフェニルメタン-2,2’,5,5’テトライソシアネート、トリフェニルメタン-4,4’,4”-トリイソシアネート、ポリメリックMDI、リジンエステルトリイソシアネート、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート、1,8-ジイソシアナトメチルオクタン等;を挙げることができ;また、これらの変性体、誘導体等;を含むことができる。これらポリイソシアネートは、単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。これらのうち、MDI、TDI、又は、MDI若しくはTDIの変性体若しくは誘導体が好ましく、モノメリックMDI及びクルードMDIがより好ましい。
・他の成分
本発明に係るイソシアネート末端化プレポリマーの必須原料は、前述の通り、2以上の活性水素を有する化合物とポリイソシアネートである。但し、該プレポリマーの末端(例えば主鎖の両端にイソシアネート基、主鎖の一端にイソシアネート基+側鎖にイソシアネート基、複数の側鎖にイソシアネート基)に2以上のイソシアネート基が存在する限り、プレポリマーの骨格の一部を形成する重合性成分や側鎖等を修飾するための成分等を用いてもよい。尚、上記のように「末端」は、両端のみを意味する訳でなく、骨格のいずれかの箇所に2以上のイソシアネート基を有すればよい概念である。
本発明に係るイソシアネート末端化プレポリマーの必須原料は、前述の通り、2以上の活性水素を有する化合物とポリイソシアネートである。但し、該プレポリマーの末端(例えば主鎖の両端にイソシアネート基、主鎖の一端にイソシアネート基+側鎖にイソシアネート基、複数の側鎖にイソシアネート基)に2以上のイソシアネート基が存在する限り、プレポリマーの骨格の一部を形成する重合性成分や側鎖等を修飾するための成分等を用いてもよい。尚、上記のように「末端」は、両端のみを意味する訳でなく、骨格のいずれかの箇所に2以上のイソシアネート基を有すればよい概念である。
ここで、イソシアネート末端化プレポリマーを含む樹脂成分のNCO%は、10~35質量%が好ましく、15~30質量%であることがより好適であり、17~28質量%であることが特に好適である。尚、該樹脂成分のNCO%(イソシアネート含有率)は、JIS K1603-1:2007「プラスチック-ポリウレタン原料芳香族イソシアネート試験方法 第1部:イソシアネート基含有率の求め方」のA法(トルエン/ジブチルアミン、塩酸法)に準拠して測定する。
イソシアネート末端化プレポリマーを含む樹脂成分の25℃における粘度は、100~7,000mPa・sが好ましく、120~6,400mPa・sがより好ましく、350~5,000mPa・sがさらに好ましい。当該粘度を上記範囲とすることにより、高温下での残存重量や体積変化率といった特性と、耐接炎性とをバランスよく発揮させることができる。
(触媒)
触媒としては、三量化触媒を含む。ここで、三量化触媒としては、例えば、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム等の金属酸化物類;メトキシナトリウム、エトキシナトリウム、プロポキシナトリウム、ブトキシナトリウム、メトキシカリウム、エトキシカリウム、プロポキシカリウム、ブトキシカリウム等のアルコキシド類;酢酸カリウム、オクチル酸カリウム、カプリル酸カリウム、シュウ酸鉄等の有機金属塩類;2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、N,N’,N”-トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロトリアジン、トリエチレンジアミン、1,3,5-トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ-s-トリアジン等の3級アミン類;エチレンイミンの誘導体;アルカリ金属、アルミニウム、遷移金属類のアセチルアセトンのキレート類、4級アンモニウム塩;ジアザビシクロウンデセン(DBU)等の窒素含有複素環化合物;を挙げることができる。これらは、単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。これらのうち、有機金属塩類や4級アンモニウム塩や窒素含有複素環化合物を使用することがより好ましく、4級アンモニウム塩又は窒素含有複素環化合物を使用することがより好ましい。また、泡化触媒や樹脂化触媒を含んでいてもよい。
触媒としては、三量化触媒を含む。ここで、三量化触媒としては、例えば、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム等の金属酸化物類;メトキシナトリウム、エトキシナトリウム、プロポキシナトリウム、ブトキシナトリウム、メトキシカリウム、エトキシカリウム、プロポキシカリウム、ブトキシカリウム等のアルコキシド類;酢酸カリウム、オクチル酸カリウム、カプリル酸カリウム、シュウ酸鉄等の有機金属塩類;2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、N,N’,N”-トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロトリアジン、トリエチレンジアミン、1,3,5-トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ-s-トリアジン等の3級アミン類;エチレンイミンの誘導体;アルカリ金属、アルミニウム、遷移金属類のアセチルアセトンのキレート類、4級アンモニウム塩;ジアザビシクロウンデセン(DBU)等の窒素含有複素環化合物;を挙げることができる。これらは、単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。これらのうち、有機金属塩類や4級アンモニウム塩や窒素含有複素環化合物を使用することがより好ましく、4級アンモニウム塩又は窒素含有複素環化合物を使用することがより好ましい。また、泡化触媒や樹脂化触媒を含んでいてもよい。
泡化触媒としては、例えば、N,N-ジメチルアミノエタノール、N,N,N’,N’,N’’-ペンタメチルジエチレントリアミン、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N,N’,N’,N’’-ペンタメチルジプロピレントリアミン、N,N-ジメチルアミノエトキシエタノール、N,N,N’-トリメチルアミノエトキシエタノール、N,N,N’,N’’,N’’’,N’’’-ヘキサメチルトリエチレンテトラミン、N,N,N’,N’’-テトラメチル-N’’-(2-ヒドロキシルエチル)トリエチレンジアミン、N,N,N’,N’’-テトラメチル-(2-ヒドロキシルプロピル)トリエチレンジアミン等の3級アミンまたはその有機酸塩等、モルホリン化合物、ピペラジン化合物が挙げられ、これらの1種または2種以上が使用できる。
樹脂化触媒としては、例えば、トリエチレンジアミン(TEDA)、トリエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルプロピレンジアミン、N,N,N’,N’’,N’’-ペンタメチル-(3-アミノプロピル)エチレンジアミン、N,N,N’,N’’,N’’-ペンタメチルジプロピレントリアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルグアニジン、1,3,5-トリス(N,N-ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ-S-トリアジン等の3級アミンまたはその有機酸塩、ビスマストリス(2-エチルヘキサノエート)、ビスマストリス(ネオデカノエート)、ビスマストリス(パルミテート)、ビスマステトラメチルヘプタンジオエート、オクチル酸ビスマス、ナフテン酸ビスマス、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジマレエート、ジブチルスズジアセテート、ジオクチルスズジアセテート、オクチル酸スズ、ジメチルスズジメルカプチド等の有機金属、チタン-(2-エチルヘキソシド)、1-メチルイミダゾール、2-メチルイミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-イソプロピルイミダゾール、1-イソブチル-2-メチルイミダゾール等のイミダゾール、または、N-メチル-N′-(2-ジメチルアミノエチル)ピペラジン、N,N’-ジメチルピペラジン、N-メチルピペラジン、N-メチルモルホリン、N-エチルモルホリン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7、1,1’-(3-(ジメチルアミノ)プロピル)イミノ)ビス(2-プロパノール)等が挙げられ、これらの1種または2種以上が使用できる。
(難燃剤)
難燃剤としては、赤リンが好適である。更に、リン酸エステル、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤、ホウ素含有難燃剤、アンチモン含有難燃剤及び金属水酸化物から選ばれる少なくとも1つを赤リンと組み合わせて用いることが好適である。また、これらの他に、さらにその他の難燃剤を含むことができる。具体的には、リン酸エステルとしては、例えば、トリフェニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、トリス(t-ブチル化フェニル)ホスフェート、トリス(i-プロピル化フェニル)ホスフェート、2-エチルヘキシルジフェニルホスフェート等の芳香族リン酸エステル;1,3-フェニレンビス(ジフェニルホスフェート)、1,3-フェニレンビス(ジキシレニル)ホスフェート、レゾルシノールビス(ジフェニル)ホスフェート、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)等の芳香族縮合リン酸エステル;トリス(ジクロロプロピル)ホスフェート、トリス(β-クロロプロピル)ホスフェート、トリス(クロロエチル)ホスフェート等の含ハロゲンリン酸エステル類;2,2-ビス(クロロメチル)トリメチレンビス(ビス(2-クロロエチル)ホスフェート)、ポリオキシアルキレンビスジクロロアルキルホスフェート等の含ハロゲン縮合リン酸エステル類;等を挙げることができる。リン酸塩含有難燃剤としては、例えば、モノリン酸塩としては、リン酸アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム等のアンモニウム塩;リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、亜リン酸一ナトリウム、亜リン酸二ナトリウム、次亜リン酸ナトリウム等のナトリウム塩;リン酸一カリウム、リン酸二カリウム、リン酸三カリウム、亜リン酸一カリウム、亜リン酸二カリウム、次亜リン酸カリウム等のカリウム塩;リン酸一リチウム、リン酸二リチウム、リン酸三リチウム、亜リン酸一リチウム、亜リン酸二リチウム、次亜リン酸リチウム等のリチウム塩;リン酸二水素バリウム、リン酸水素バリウム、リン酸三バリウム、次亜リン酸バリウム等のバリウム塩、リン酸一水素マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸三マグネシウム、次亜リン酸マグネシウム等のマグネシウム塩;リン酸二水素カルシウム、リン酸水素カルシウム、リン酸三カルシウム、次亜リン酸カルシウム等のカルシウム塩;リン酸亜鉛、亜リン酸亜鉛、次亜リン酸亜鉛等の亜鉛塩、第一リン酸アルミニウム、第二リン酸アルミニウム、第三リン酸アルミニウム、亜リン酸アルミニウム、次亜リン酸アルミニウム等のアルミニウム塩;等を挙げることができる。ポリリン酸塩としては、例えば、ポリリン酸アンモニウム、ポリリン酸ピペラジン、ポリリン酸メラミン、ポリリン酸アンモニウムアミド、ポリリン酸アルミニウム等を挙げることができる。臭素含有難燃剤としては、例えば、ペンタブロモジフェニルエーテル;オクタブロモジフェニルエーテル;デカブロモジフェニルエーテル;テトラブロモビスフェノールA(TBBA)、TBBA-エポキシオリゴマー、TBBA-ポリカーボネートオリゴマー、TBBA-ビス(ジブロモプロピールエーテル)、TBBA-ビス(アリールエーテル)等のTBBA化合物;ビスフェニルペンタメタン、1,2-ビス(2,4,6-トリブロモフェノキシ)エタン、2,4,6-トリス(2,4,6-トリブロモフェノキシ)-1,3,5-トリアジン、2,6-ジブロモフェノール、2,4-ジブロモフェノール等の多ベンゼン環化合物;臭素化ポリスチレン、ポリ臭素化スチレン等の臭素化スチレン化合物;エチレンビステトラブロモフタルイミド等のフタル酸化合物;ヘキサブロモシクロドデカン等の環状脂肪族化合物;等を挙げることができる。ホウ素含有難燃剤としては、例えば、ホウ砂;三酸化二ホウ素、三酸化ホウ素、二酸化二ホウ素、三酸化四ホウ素、五酸化四ホウ素等の酸化ホウ素;ホウ酸、ホウ酸リチウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、ホウ酸セシウム、ホウ酸マグネシウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸バリウム、ホウ酸ジルコニウム、ホウ酸亜鉛、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸アンモニウム等ホウ酸化合物等を挙げることができる。ホウ素含有難燃剤としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等の酸化アンチモン;アンチモン酸ナトリウム、アンチモン酸カリウム等のアンチモン酸塩;ピロアンチモン酸ナトリウム、ピロアンチモン酸カリウム等のピロアンチモン酸塩;等を挙げることができる。これらは、単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。金属水酸化物としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等を挙げることができる。その他の難燃剤としては、公知の難燃剤を用いることができる。その他の難燃剤としては、例えば、塩素化パラフィン等の塩素化合物;ヒンダードアミン、メラミンシアヌレート等の窒素化合物;セルロース;等を挙げることができる。
難燃剤としては、赤リンが好適である。更に、リン酸エステル、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤、ホウ素含有難燃剤、アンチモン含有難燃剤及び金属水酸化物から選ばれる少なくとも1つを赤リンと組み合わせて用いることが好適である。また、これらの他に、さらにその他の難燃剤を含むことができる。具体的には、リン酸エステルとしては、例えば、トリフェニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、トリス(t-ブチル化フェニル)ホスフェート、トリス(i-プロピル化フェニル)ホスフェート、2-エチルヘキシルジフェニルホスフェート等の芳香族リン酸エステル;1,3-フェニレンビス(ジフェニルホスフェート)、1,3-フェニレンビス(ジキシレニル)ホスフェート、レゾルシノールビス(ジフェニル)ホスフェート、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)等の芳香族縮合リン酸エステル;トリス(ジクロロプロピル)ホスフェート、トリス(β-クロロプロピル)ホスフェート、トリス(クロロエチル)ホスフェート等の含ハロゲンリン酸エステル類;2,2-ビス(クロロメチル)トリメチレンビス(ビス(2-クロロエチル)ホスフェート)、ポリオキシアルキレンビスジクロロアルキルホスフェート等の含ハロゲン縮合リン酸エステル類;等を挙げることができる。リン酸塩含有難燃剤としては、例えば、モノリン酸塩としては、リン酸アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム等のアンモニウム塩;リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、亜リン酸一ナトリウム、亜リン酸二ナトリウム、次亜リン酸ナトリウム等のナトリウム塩;リン酸一カリウム、リン酸二カリウム、リン酸三カリウム、亜リン酸一カリウム、亜リン酸二カリウム、次亜リン酸カリウム等のカリウム塩;リン酸一リチウム、リン酸二リチウム、リン酸三リチウム、亜リン酸一リチウム、亜リン酸二リチウム、次亜リン酸リチウム等のリチウム塩;リン酸二水素バリウム、リン酸水素バリウム、リン酸三バリウム、次亜リン酸バリウム等のバリウム塩、リン酸一水素マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸三マグネシウム、次亜リン酸マグネシウム等のマグネシウム塩;リン酸二水素カルシウム、リン酸水素カルシウム、リン酸三カルシウム、次亜リン酸カルシウム等のカルシウム塩;リン酸亜鉛、亜リン酸亜鉛、次亜リン酸亜鉛等の亜鉛塩、第一リン酸アルミニウム、第二リン酸アルミニウム、第三リン酸アルミニウム、亜リン酸アルミニウム、次亜リン酸アルミニウム等のアルミニウム塩;等を挙げることができる。ポリリン酸塩としては、例えば、ポリリン酸アンモニウム、ポリリン酸ピペラジン、ポリリン酸メラミン、ポリリン酸アンモニウムアミド、ポリリン酸アルミニウム等を挙げることができる。臭素含有難燃剤としては、例えば、ペンタブロモジフェニルエーテル;オクタブロモジフェニルエーテル;デカブロモジフェニルエーテル;テトラブロモビスフェノールA(TBBA)、TBBA-エポキシオリゴマー、TBBA-ポリカーボネートオリゴマー、TBBA-ビス(ジブロモプロピールエーテル)、TBBA-ビス(アリールエーテル)等のTBBA化合物;ビスフェニルペンタメタン、1,2-ビス(2,4,6-トリブロモフェノキシ)エタン、2,4,6-トリス(2,4,6-トリブロモフェノキシ)-1,3,5-トリアジン、2,6-ジブロモフェノール、2,4-ジブロモフェノール等の多ベンゼン環化合物;臭素化ポリスチレン、ポリ臭素化スチレン等の臭素化スチレン化合物;エチレンビステトラブロモフタルイミド等のフタル酸化合物;ヘキサブロモシクロドデカン等の環状脂肪族化合物;等を挙げることができる。ホウ素含有難燃剤としては、例えば、ホウ砂;三酸化二ホウ素、三酸化ホウ素、二酸化二ホウ素、三酸化四ホウ素、五酸化四ホウ素等の酸化ホウ素;ホウ酸、ホウ酸リチウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、ホウ酸セシウム、ホウ酸マグネシウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸バリウム、ホウ酸ジルコニウム、ホウ酸亜鉛、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸アンモニウム等ホウ酸化合物等を挙げることができる。ホウ素含有難燃剤としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等の酸化アンチモン;アンチモン酸ナトリウム、アンチモン酸カリウム等のアンチモン酸塩;ピロアンチモン酸ナトリウム、ピロアンチモン酸カリウム等のピロアンチモン酸塩;等を挙げることができる。これらは、単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。金属水酸化物としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等を挙げることができる。その他の難燃剤としては、公知の難燃剤を用いることができる。その他の難燃剤としては、例えば、塩素化パラフィン等の塩素化合物;ヒンダードアミン、メラミンシアヌレート等の窒素化合物;セルロース;等を挙げることができる。
(発泡剤)
発泡剤としては、例えば、水、炭化水素(好適にはC4~C6)、ハイドロフルオロオレフィン、炭酸ガスを挙げることができる。具体的には、シクロペンタン、HFO(1336mzz)、HFO(1233zd)を挙げることができる。これらは、単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。前記発泡剤は、水を含んでいてもいなくてもよい。但し、前記発泡剤の少なくとも一が水である場合、前記樹脂成分100質量部に対して、2質量部以下であることが好適であり、1質量部以下であることがより好適であり、0.75質量部以下であることが特に好適である。
発泡剤としては、例えば、水、炭化水素(好適にはC4~C6)、ハイドロフルオロオレフィン、炭酸ガスを挙げることができる。具体的には、シクロペンタン、HFO(1336mzz)、HFO(1233zd)を挙げることができる。これらは、単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。前記発泡剤は、水を含んでいてもいなくてもよい。但し、前記発泡剤の少なくとも一が水である場合、前記樹脂成分100質量部に対して、2質量部以下であることが好適であり、1質量部以下であることがより好適であり、0.75質量部以下であることが特に好適である。
(整泡剤)
整泡剤としては、例えば、シリコーン系化合物、例えば、ポリアルキルシロキサン-ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレングラフト共重合体、ポリアルキルシロキサン-ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンリニアブロック共重合体;非イオン系界面活性剤、例えば、フッ素系炭化水素化合物、アクリル-ポリオキシアルキレン共重合体、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレン共重合体、アセチレンジオール化合物、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル及びしょ糖脂肪酸エステル、等を挙げることができる。これらは、単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。
整泡剤としては、例えば、シリコーン系化合物、例えば、ポリアルキルシロキサン-ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレングラフト共重合体、ポリアルキルシロキサン-ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンリニアブロック共重合体;非イオン系界面活性剤、例えば、フッ素系炭化水素化合物、アクリル-ポリオキシアルキレン共重合体、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレン共重合体、アセチレンジオール化合物、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル及びしょ糖脂肪酸エステル、等を挙げることができる。これらは、単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。
(その他の成分)
本発明にかかる樹脂組成物は、上記の成分に加え、更にその他の成分を含有していてもよい。特に、ポリイソシアネートを含有することが好適である。ポリイソシアネートは、イソシアネート基を複数有する化合物である限り限定されず、芳香族、脂肪族、脂環族のいずれでもよい。例えば、イソシアネート末端化プレポリマーの製造原料として上述したポリイソシアネートが例示できる。特に、MDI、又は、MDIの変性体若しくは誘導体が好ましく、モノメリックMDIがより好ましい。更に、ポリアミンを含有していてもよい。例えば、イソシアネート末端化プレポリマーの製造原料として上述したポリアミンが例示できる。これら以外でも、例えば、4,4-メチレンビス(N-sec-ブチルアニリン)、ジエチルジアミノトルエン、4,4-フェニレンビス(N-sec-ブチルアニリン)が例示できる。また、その他の成分としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、抗菌剤、粘着付与剤、相溶化剤等、添加剤として公知のものを添加することができる。
本発明にかかる樹脂組成物は、上記の成分に加え、更にその他の成分を含有していてもよい。特に、ポリイソシアネートを含有することが好適である。ポリイソシアネートは、イソシアネート基を複数有する化合物である限り限定されず、芳香族、脂肪族、脂環族のいずれでもよい。例えば、イソシアネート末端化プレポリマーの製造原料として上述したポリイソシアネートが例示できる。特に、MDI、又は、MDIの変性体若しくは誘導体が好ましく、モノメリックMDIがより好ましい。更に、ポリアミンを含有していてもよい。例えば、イソシアネート末端化プレポリマーの製造原料として上述したポリアミンが例示できる。これら以外でも、例えば、4,4-メチレンビス(N-sec-ブチルアニリン)、ジエチルジアミノトルエン、4,4-フェニレンビス(N-sec-ブチルアニリン)が例示できる。また、その他の成分としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、抗菌剤、粘着付与剤、相溶化剤等、添加剤として公知のものを添加することができる。
ここで、ポリイソシアネートを更に含有する場合、プレポリマー(樹脂成分):ポリイソシアネート比(質量比)は、10:90~100:0であることが好適であり、20:80~97.5:2.5であることがより好適であり、30:70~67.5:22.5であることが更に好適であり、40:60~65:35が特に好適であり、40:60~60:40であることが特に好適である。
尚、樹脂組成物は、例えば、各成分を添加・混合することにより調製することができる。
・イソシアネートインデックス
上述した樹脂組成物のイソシアネートインデックスは、150~800であることが好適であり、200~600であることがより好適であり、200~500であることがさらに好適である。ここで、イソシアネートインデックスとは、当該樹脂組成物のすべての活性水素のモル数と、ポリイソシアネート中のイソシアネート基のモル数の比に100を乗じた値(NCOのモル数/活性水素のモル数×100)をいう。
上述した樹脂組成物のイソシアネートインデックスは、150~800であることが好適であり、200~600であることがより好適であり、200~500であることがさらに好適である。ここで、イソシアネートインデックスとは、当該樹脂組成物のすべての活性水素のモル数と、ポリイソシアネート中のイソシアネート基のモル数の比に100を乗じた値(NCOのモル数/活性水素のモル数×100)をいう。
・ポリオールの含有量
上述した樹脂組成物におけるポリオールの含有量は、当該樹脂組成物の全質量を基準として、1質量%以下が好ましく、0.8質量%以下がより好ましく、0.5質量%以下がさらに好ましく、実質的に含まないことが最も好ましい。ここで、「実質的に含まない」とは、0.1質量%以下、好ましくは0.05質量%以下、更に好ましくは0.01質量%以下であることを指す。
上述した樹脂組成物におけるポリオールの含有量は、当該樹脂組成物の全質量を基準として、1質量%以下が好ましく、0.8質量%以下がより好ましく、0.5質量%以下がさらに好ましく、実質的に含まないことが最も好ましい。ここで、「実質的に含まない」とは、0.1質量%以下、好ましくは0.05質量%以下、更に好ましくは0.01質量%以下であることを指す。
≪発泡体の製造方法≫
本発明の発泡体は、例えば、イソシアネート末端化プレポリマー、触媒、発泡剤、整泡剤及び難燃剤をあらかじめ混合して樹脂組成物を調製し、発泡及び硬化させることで製造可能である。樹脂組成物の混合方法及びの発泡及び硬化の方法としては公知の方法を用いることができる。尚、吹付工法に用いる場合には、予めイソシアネート基を有しない原料を混合した混合液と、イソシアネート基を有する原料とを、発泡体の施工の直前に吹付装置内で混合して用いることができる。
本発明の発泡体は、例えば、イソシアネート末端化プレポリマー、触媒、発泡剤、整泡剤及び難燃剤をあらかじめ混合して樹脂組成物を調製し、発泡及び硬化させることで製造可能である。樹脂組成物の混合方法及びの発泡及び硬化の方法としては公知の方法を用いることができる。尚、吹付工法に用いる場合には、予めイソシアネート基を有しない原料を混合した混合液と、イソシアネート基を有する原料とを、発泡体の施工の直前に吹付装置内で混合して用いることができる。
イソシアネート末端化プレポリマーの配合量は、前記樹脂分の全質量を基準として、好適には10~100質量%であり、より好適には10~90質量部%であり、更に好適には20~75質量%であり、特に好適には30~60質量%である。なお、樹脂分とは、上述した樹脂成分と、他の成分としてのポリイソシアネートおよび2以上の活性水素を含む化合物とを含む。
ポリイソシアネートの配合量は、前記樹脂分の全質量を基準として、好適には0~90質量%であり、より好適には10~85質量%であり、更に好適には25~80質量%であり、特に好適には40~70質量%である。
ポリアミンの配合量は、前記樹脂分の全質量を基準として、0~40質量%としてもよい。
整泡剤の配合量は、前記樹脂分100質量部に対して、0.1~10質量部としてもよい。
三量化触媒の配合量は、前記樹脂分100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であり、好適には1.5質量部以上10.0質量部以下であり、より好適には1.8質量部以上6.0質量部以下である。
樹脂化触媒の配合量は、前記樹脂分100質量部に対して、0質量部以上10質量部以下であり、好適には0.3質量部以上7.0質量部以下であり、より好適には0.5質量部以上5.0質量部以下である。
泡化触媒の配合量は、前記樹脂成分100質量部に対して、0~5質量部としてもよく、好適には0.5~3質量部である。
赤リンの配合量は、前記樹脂成分100質量部に対して、0~30質量部としてもよく、好適には2~20質量部である。
赤リン以外の難燃剤の配合量は、前記樹脂成分100質量部に対して、0~50質量部としてもよく、好適には10~40質量部である。
≪発泡体の物性≫
<残存重量>
本発明に係る発泡体の残存重量(600℃)は、20重量%以上であることが好適であり、30重量%以上であることがより好適であり、40重量%以上であることが更に好適である。尚、残存重量の値は、実施例に記載された方法に従って測定された値である。同様に、本発明に係る発泡体の残存重量(300℃×30分間保持)は、60重量%以上であることが好適であり、70重量%以上であることがより好適であり、80重量%以上であることが更に好適である。尚、残存重量の値は、実施例に記載された方法に従って測定された値である。残存重量が上記範囲であると、高温下での難燃材の崩壊が抑制される結果、延焼の拡大を抑制することが可能となる。
<残存重量>
本発明に係る発泡体の残存重量(600℃)は、20重量%以上であることが好適であり、30重量%以上であることがより好適であり、40重量%以上であることが更に好適である。尚、残存重量の値は、実施例に記載された方法に従って測定された値である。同様に、本発明に係る発泡体の残存重量(300℃×30分間保持)は、60重量%以上であることが好適であり、70重量%以上であることがより好適であり、80重量%以上であることが更に好適である。尚、残存重量の値は、実施例に記載された方法に従って測定された値である。残存重量が上記範囲であると、高温下での難燃材の崩壊が抑制される結果、延焼の拡大を抑制することが可能となる。
<体積変化率>
発泡体は、高温下(例えば300℃)で膨張し易く、且つ、より高温下(例えば400℃)に晒されると収縮し易い傾向にある。この膨張~収縮までの体積変化率が小さいと、被着体の変形による延焼の拡大が抑制される。したがって、本発明に係る発泡体の体積変化率は、元々の体積を基準として、200%未満(300℃)であることが好適であり、150%未満(300℃)であることがより好適であり、100%(300℃)未満であることが更に好適である。また、本発明に係る発泡体の300℃の体積変化率と400℃の体積変化率の差は、150%以内であることが好適であり、120%以内であることがより好適であり、100%以内であることが更に好適である。また、更なる高温下(例えば、500℃)に晒された場合には、高温時の残渣が重要パラメータとなるため、加熱後どれだけ残ったかが重要因子になる。この観点からは、本発明に係る発泡体の体積変化率は、元々の体積を基準として、±60%以内(500℃)であることが好適であり、±45%以内(500℃)であることがより好適であり、±30%(500℃)以内であることが更に好適である。尚、体積変化率の値は、実施例に記載された方法に従って測定された値である。
発泡体は、高温下(例えば300℃)で膨張し易く、且つ、より高温下(例えば400℃)に晒されると収縮し易い傾向にある。この膨張~収縮までの体積変化率が小さいと、被着体の変形による延焼の拡大が抑制される。したがって、本発明に係る発泡体の体積変化率は、元々の体積を基準として、200%未満(300℃)であることが好適であり、150%未満(300℃)であることがより好適であり、100%(300℃)未満であることが更に好適である。また、本発明に係る発泡体の300℃の体積変化率と400℃の体積変化率の差は、150%以内であることが好適であり、120%以内であることがより好適であり、100%以内であることが更に好適である。また、更なる高温下(例えば、500℃)に晒された場合には、高温時の残渣が重要パラメータとなるため、加熱後どれだけ残ったかが重要因子になる。この観点からは、本発明に係る発泡体の体積変化率は、元々の体積を基準として、±60%以内(500℃)であることが好適であり、±45%以内(500℃)であることがより好適であり、±30%(500℃)以内であることが更に好適である。尚、体積変化率の値は、実施例に記載された方法に従って測定された値である。
<限界酸素指数>
本発明に係る発泡体の限界酸素指数は、27%以上であることが好適であり、28%以上であることがより好適であり、30%以上であることが更に好適である。上限値は限定されないが、例えば36%である。尚、限界酸素指数の値は、実施例に記載された方法に従って測定された値である。
本発明に係る発泡体の限界酸素指数は、27%以上であることが好適であり、28%以上であることがより好適であり、30%以上であることが更に好適である。上限値は限定されないが、例えば36%である。尚、限界酸素指数の値は、実施例に記載された方法に従って測定された値である。
<難燃性>
本発明に係る発泡体は、ISO-5660の試験方法に準拠し、放射熱強度を50kW/m2として加熱した条件で測定した、20分経過時の総発熱量が25MJ/m2以下とすることができ、8.5MJ/m2以下が好ましい。
本発明に係る発泡体は、ISO-5660の試験方法に準拠し、放射熱強度を50kW/m2として加熱した条件で測定した、20分経過時の総発熱量が25MJ/m2以下とすることができ、8.5MJ/m2以下が好ましい。
<耐接炎性>
本発明に係る発泡体は、実施例に記載の接炎試験を実施した際、断面にクラックが発生しないことが好適である。更に、炭化層の厚さは、好適には25mm以下、より好適には15mm以下、更に好適には8mm以下、特に好適には7.5mm以下である。このような耐接炎性を有している場合、高温下での難燃材の崩壊が抑制される結果、延焼の拡大を抑制することが可能となる。
本発明に係る発泡体は、実施例に記載の接炎試験を実施した際、断面にクラックが発生しないことが好適である。更に、炭化層の厚さは、好適には25mm以下、より好適には15mm以下、更に好適には8mm以下、特に好適には7.5mm以下である。このような耐接炎性を有している場合、高温下での難燃材の崩壊が抑制される結果、延焼の拡大を抑制することが可能となる。
≪発泡体の用途≫
本発明の発泡体は、建築用途(壁、天井、屋根、床など)や、建具(窓、障子、扉戸、ふすま、欄間など)、石油及びガス運搬用船舶・貯蔵用タンク、車輛(エンジン、バッテリー、天井、フロア、ドアパネルなど)、航空機、輸送機、薬剤運搬用保冷バッグ、冷凍・冷蔵室、プラント施設、及び、冷蔵庫などの電化製品、土留壁の、保温材、 断熱材、冷熱抵抗緩和材や、地盤沈下防止工事や道路建設時の地下充填補強材、トンネルや橋梁、浮桟橋等土木用途注入補修材、不要地下室などの構造部充填材、エネルギー吸収材、防水材、止水材、浮力材等に用いられる。また、木造や鉄筋コンクリート造の建築などでは、断熱施工が容易であるため、吹付工法用の発泡体として用いることができる。
本発明の発泡体は、建築用途(壁、天井、屋根、床など)や、建具(窓、障子、扉戸、ふすま、欄間など)、石油及びガス運搬用船舶・貯蔵用タンク、車輛(エンジン、バッテリー、天井、フロア、ドアパネルなど)、航空機、輸送機、薬剤運搬用保冷バッグ、冷凍・冷蔵室、プラント施設、及び、冷蔵庫などの電化製品、土留壁の、保温材、 断熱材、冷熱抵抗緩和材や、地盤沈下防止工事や道路建設時の地下充填補強材、トンネルや橋梁、浮桟橋等土木用途注入補修材、不要地下室などの構造部充填材、エネルギー吸収材、防水材、止水材、浮力材等に用いられる。また、木造や鉄筋コンクリート造の建築などでは、断熱施工が容易であるため、吹付工法用の発泡体として用いることができる。
なお、上述した樹脂組成物を二以上に分割してもよい。樹脂組成物を二以上に分割する場合には、樹脂組成物の各成分を二以上に分割した状態では硬化が始まらず、各成分を混合した後で硬化反応が始まるように、各成分を分割すればよい。
本発明の他の態様は、イソシアネート末端化プレポリマーを含む樹脂成分を含む第1液(主剤)、三量化触媒を含む第2液(硬化剤)、難燃剤、発泡剤および整泡剤を含む、樹脂組成物を形成するための組み合わせまたは反応系であるシステムである。
難燃剤、発泡剤および整泡剤の各成分は、上述の第1液もしくは第2液に含有されてもよいし、第1液および第2液とは別に提供されてもよい。好ましくは、三量化触媒、難燃剤、発泡剤および整泡剤の各成分は上述の第2液に含有される。樹脂組成物を形成するためのシステムは、上述の第1液を収容する第1容器と上述の第2液を収容する第2容器とを備えた装置、例えばコーキングガンまたはスプレー式容器として提供される。
<<樹脂組成物の作製>>
<原料>
(プレポリマー)
・ポリオールA-1:フタル酸エステルポリオール(p-フタル酸/ジエチレングリコール)(OHV=250,官能基数:2)
・ポリオールA-2:フタル酸エステルポリオール(p-フタル酸/ジエチレングリコール+テトラエチレングリコール)(OHV=200,官能基数:2)
・ポリオールA-3:脂肪族変性/フタル酸エステルポリオール(アジピン酸+p-フタル酸/ジエチレングリコール)(OHV=250,官能基数:2)
・ポリオールA-4:ポリプロピレングリコール(OHV=240,官能基数:3)
・ポリオールA-5:ポリブタジエンポリオール(OHV=77,官能基数:2)
・ポリオールA-6:アジピン酸エステルポリオール(アジピン酸/ジエチレングリコール)(OHV=112,官能基数:2)
・ポリアミンB-1:4,4-メチレンビス(N-sec-ブチルアニリン)(アミン価:526)
・ポリイソシアネートI-1:モノメリックMDI(NCO%:33.5%)
・ポリイソシアネートI-2:クルードMDI(NCO%:31.4%)
・ポリイソシアネートI-3:TM-50(モノメリックMDI/TDI=50:50混合物、NCO:39.5%)
(ポリイソシアネート)
・ポリイソシアネートI-2:クルードMDI(NCO%:31.4%)
(ポリアミン)
・ポリアミンB-1:4,4-メチレンビス(N-sec-ブチルアニリン)(アミン価:526)
・ポリアミンB-2:ジエチルジアミノトルエン(アミン価:486)
・ポリアミンB-3:4,4-フェニレンビス(N-sec-ブチルアニリン)(アミン価:637)
(三量化触媒)
・CT-1:4級アンモニウム塩(酢酸テトラアルキルアンモニウム塩)
・CT-2:酢酸カリウム
・CT-3:ジアザビシクロウンデセン(DBU)
・CT-4:1,3,5-トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ-s-トリアジン
・CT-5:4級アンモニウム塩(2-エチルヘキサン酸テトラアルキルアンモニウム塩)
・CT-6:2-エチルヘキサン酸カリウム(有機金属塩類)
(樹脂化触媒)
・CP-1:ジメチルスズジメルカプチド(Sn系触媒)
(泡化触媒)
・CF-1:N,N-ジメチルアミノエタノール
(難燃剤)
・FL-1:赤リン
・FL-2:TCPP(ハロゲン含有リン酸エステル)
・FL-3:PFR(リン酸エステル)
・FL-4:ポリリン酸アンモニウム(リン酸塩)
・FL-5:ポリ(ペンタブロモフェニルアクリレート)(臭素系)
・FL-6:ホウ酸亜鉛(ホウ素系)
・FL-7:三酸化アンチモン(アンチモン系)
・FL-8:水酸化アルミニウム(金属水酸化物)
(発泡剤)
・FA-1:ハイドロフルオロオレフィン
・FA-2:水
(整泡剤)
・FS-1:シリコーン系界面活性剤
<原料>
(プレポリマー)
・ポリオールA-1:フタル酸エステルポリオール(p-フタル酸/ジエチレングリコール)(OHV=250,官能基数:2)
・ポリオールA-2:フタル酸エステルポリオール(p-フタル酸/ジエチレングリコール+テトラエチレングリコール)(OHV=200,官能基数:2)
・ポリオールA-3:脂肪族変性/フタル酸エステルポリオール(アジピン酸+p-フタル酸/ジエチレングリコール)(OHV=250,官能基数:2)
・ポリオールA-4:ポリプロピレングリコール(OHV=240,官能基数:3)
・ポリオールA-5:ポリブタジエンポリオール(OHV=77,官能基数:2)
・ポリオールA-6:アジピン酸エステルポリオール(アジピン酸/ジエチレングリコール)(OHV=112,官能基数:2)
・ポリアミンB-1:4,4-メチレンビス(N-sec-ブチルアニリン)(アミン価:526)
・ポリイソシアネートI-1:モノメリックMDI(NCO%:33.5%)
・ポリイソシアネートI-2:クルードMDI(NCO%:31.4%)
・ポリイソシアネートI-3:TM-50(モノメリックMDI/TDI=50:50混合物、NCO:39.5%)
(ポリイソシアネート)
・ポリイソシアネートI-2:クルードMDI(NCO%:31.4%)
(ポリアミン)
・ポリアミンB-1:4,4-メチレンビス(N-sec-ブチルアニリン)(アミン価:526)
・ポリアミンB-2:ジエチルジアミノトルエン(アミン価:486)
・ポリアミンB-3:4,4-フェニレンビス(N-sec-ブチルアニリン)(アミン価:637)
(三量化触媒)
・CT-1:4級アンモニウム塩(酢酸テトラアルキルアンモニウム塩)
・CT-2:酢酸カリウム
・CT-3:ジアザビシクロウンデセン(DBU)
・CT-4:1,3,5-トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ-s-トリアジン
・CT-5:4級アンモニウム塩(2-エチルヘキサン酸テトラアルキルアンモニウム塩)
・CT-6:2-エチルヘキサン酸カリウム(有機金属塩類)
(樹脂化触媒)
・CP-1:ジメチルスズジメルカプチド(Sn系触媒)
(泡化触媒)
・CF-1:N,N-ジメチルアミノエタノール
(難燃剤)
・FL-1:赤リン
・FL-2:TCPP(ハロゲン含有リン酸エステル)
・FL-3:PFR(リン酸エステル)
・FL-4:ポリリン酸アンモニウム(リン酸塩)
・FL-5:ポリ(ペンタブロモフェニルアクリレート)(臭素系)
・FL-6:ホウ酸亜鉛(ホウ素系)
・FL-7:三酸化アンチモン(アンチモン系)
・FL-8:水酸化アルミニウム(金属水酸化物)
(発泡剤)
・FA-1:ハイドロフルオロオレフィン
・FA-2:水
(整泡剤)
・FS-1:シリコーン系界面活性剤
<プレポリマーの調製>
メカニカルスターラー、アンカー式攪拌翼、窒素導入管を取り付けた5Lのポリエチレン製容器に、表1~表11のポリイソシアネートを25℃で所定量仕込み、イソシアネートの液温を25℃とした。ここに、表1~11に示すポリオール及び/又はポリアミンを、液温が80℃を超えないように、段階的に所定量を投入した。ポリオールポリオール及び/又はポリアミンの投入が完全に終了した時点から、攪拌速度60rpmで2時間攪拌し、上記のイソシアネートとポリオール及び/又はポリアミンを反応させることで、イソシアネート末端プレポリマーを得た。得られたプレポリマーを含む樹脂成分のNCO基含有量は、JIS K1603-1 (A法)に準拠して測定を行い、所定のNCO基含有量となっていることを確認した。また、イソシアネート末端プレポリマーを含む樹脂成分の25℃における粘度(mPa・s)をJIS K 7117-2に準拠して測定した。
メカニカルスターラー、アンカー式攪拌翼、窒素導入管を取り付けた5Lのポリエチレン製容器に、表1~表11のポリイソシアネートを25℃で所定量仕込み、イソシアネートの液温を25℃とした。ここに、表1~11に示すポリオール及び/又はポリアミンを、液温が80℃を超えないように、段階的に所定量を投入した。ポリオールポリオール及び/又はポリアミンの投入が完全に終了した時点から、攪拌速度60rpmで2時間攪拌し、上記のイソシアネートとポリオール及び/又はポリアミンを反応させることで、イソシアネート末端プレポリマーを得た。得られたプレポリマーを含む樹脂成分のNCO基含有量は、JIS K1603-1 (A法)に準拠して測定を行い、所定のNCO基含有量となっていることを確認した。また、イソシアネート末端プレポリマーを含む樹脂成分の25℃における粘度(mPa・s)をJIS K 7117-2に準拠して測定した。
<樹脂組成物の作製>
500mLポリプロピレン製ディスポカップに、三量化触媒、泡化触媒、難燃剤、発泡剤、整泡剤、その他の添加物(場合によりポリアミン)を、表1~11に示した各実施例及び比較例の配合量を秤取り、各実施例及び比較例の混合液とした。各混合液を、プロペラ式攪拌翼を取り付けた攪拌機を用い、2000rpm、5分間攪拌混合を行い、各実施例及び比較例の第一組成物を得た。10℃の冷却炉にいれ、得られた第一組成物と、表1~11に記載の配合量を秤取った第二組成物(プレポリマーと場合によりポリイソシアネート)をそれぞれ個別に10±1℃になるまで冷却した。各実施例及び比較例の第一組成物及び第二組成物を、プロペラ式攪拌翼を取り付けた攪拌機を用いて、2000rpmで5秒間攪拌混合して発泡、硬化させ、各実施例及び比較例の発泡体を得た。なお、各実施例の第二組成物は、ポリオールを実質的に含まないことを確認した。
500mLポリプロピレン製ディスポカップに、三量化触媒、泡化触媒、難燃剤、発泡剤、整泡剤、その他の添加物(場合によりポリアミン)を、表1~11に示した各実施例及び比較例の配合量を秤取り、各実施例及び比較例の混合液とした。各混合液を、プロペラ式攪拌翼を取り付けた攪拌機を用い、2000rpm、5分間攪拌混合を行い、各実施例及び比較例の第一組成物を得た。10℃の冷却炉にいれ、得られた第一組成物と、表1~11に記載の配合量を秤取った第二組成物(プレポリマーと場合によりポリイソシアネート)をそれぞれ個別に10±1℃になるまで冷却した。各実施例及び比較例の第一組成物及び第二組成物を、プロペラ式攪拌翼を取り付けた攪拌機を用いて、2000rpmで5秒間攪拌混合して発泡、硬化させ、各実施例及び比較例の発泡体を得た。なお、各実施例の第二組成物は、ポリオールを実質的に含まないことを確認した。
<<評価>>
<イソシアネートインデックス(INDEX)>
各実施例及び比較例の第一組成物および第二組成物について、イソシアネートインデックス(INDEX)を算出した。得られた結果を表1~11に示した。
<イソシアヌレート化率の測定>
発泡後24時間経過した各実施例及び比較例の発泡体を、フーリエ変換赤外分光分析器(FT-IR、日本分光社製型式FT/IR-4200)を用いて、赤外線吸収スペクトルを測定した。測定は、ダイヤモンドプリズムを使用したATR法で行い、積算回数を50回として測定した。発泡体中のイソシアヌレート基含有量を、式(1)から算出した。測定は、発泡のライズ方向に対して、上部、中心部、底部の3点で測定し、平均値を示した。結果を表1~11に示した。
<イソシアネートインデックス(INDEX)>
各実施例及び比較例の第一組成物および第二組成物について、イソシアネートインデックス(INDEX)を算出した。得られた結果を表1~11に示した。
<イソシアヌレート化率の測定>
発泡後24時間経過した各実施例及び比較例の発泡体を、フーリエ変換赤外分光分析器(FT-IR、日本分光社製型式FT/IR-4200)を用いて、赤外線吸収スペクトルを測定した。測定は、ダイヤモンドプリズムを使用したATR法で行い、積算回数を50回として測定した。発泡体中のイソシアヌレート基含有量を、式(1)から算出した。測定は、発泡のライズ方向に対して、上部、中心部、底部の3点で測定し、平均値を示した。結果を表1~11に示した。
<残存重量(600℃)の測定>
発泡後24時間経過した各実施例及び比較例の発泡体の中心部から3~5mgを採取し、アルミニウムパンの中にサンプルを充填し、TG/DTA測定器(SII社製型式TG/DTA7200)を用いて、25℃~600℃の温度領域について、サンプルの重量減少挙動を観測し、600℃でのサンプルの残量重量から、サンプルの残存量(%)を求めた。測定は、昇温速度を10℃/minとし、乾燥空気気流下(流速:250mm/min)として行った。結果を表1~11に示した。
発泡後24時間経過した各実施例及び比較例の発泡体の中心部から3~5mgを採取し、アルミニウムパンの中にサンプルを充填し、TG/DTA測定器(SII社製型式TG/DTA7200)を用いて、25℃~600℃の温度領域について、サンプルの重量減少挙動を観測し、600℃でのサンプルの残量重量から、サンプルの残存量(%)を求めた。測定は、昇温速度を10℃/minとし、乾燥空気気流下(流速:250mm/min)として行った。結果を表1~11に示した。
<残存重量(300℃×30分間保持)の測定>
サンプルの採取の仕方及びサンプル量は、<残存重量(600℃)の測定>と同一である。尚、測定は、25℃から300℃までは20℃/分で昇温し、300℃で30分間サンプルを加熱保持し、残存重量を求めた。
サンプルの採取の仕方及びサンプル量は、<残存重量(600℃)の測定>と同一である。尚、測定は、25℃から300℃までは20℃/分で昇温し、300℃で30分間サンプルを加熱保持し、残存重量を求めた。
<限界酸素指数の測定>
発泡後24時間経過した各実施例及び比較例の発泡体から、スキン層を取り除き、幅1cm、長さ15cm、厚さ1cmのサンプルを10個切り出した。キャンドル燃焼試験機(東洋精機製作所)に、サンプルをガラス管内に治具で固定して垂直に立てた。その後、JIS K7201-2に基づき、サンプル上端にガスバーナーで着火し、着火時間と延焼距離から、燃焼するのに必要な最低限の酸素濃度(臨界酸素指数)を求めた。
発泡後24時間経過した各実施例及び比較例の発泡体から、スキン層を取り除き、幅1cm、長さ15cm、厚さ1cmのサンプルを10個切り出した。キャンドル燃焼試験機(東洋精機製作所)に、サンプルをガラス管内に治具で固定して垂直に立てた。その後、JIS K7201-2に基づき、サンプル上端にガスバーナーで着火し、着火時間と延焼距離から、燃焼するのに必要な最低限の酸素濃度(臨界酸素指数)を求めた。
<総発熱量(50kW×20分)測定>
発泡後24時間経過した各実施例及び比較例の発泡体の中心部から、長さ10cm、幅10cm、厚さ5cmとなるようにサンプルを切り出し、ISO5660(建築基準法第2号)の規格に従い、発泡体のコーンカロリーメーター試験を実施し、サンプルの総発熱量及び最大発熱速度を測定した。測定は、放射熱量50kW/m2、加熱時間20分とした。結果を表1~11に示した。
発泡後24時間経過した各実施例及び比較例の発泡体の中心部から、長さ10cm、幅10cm、厚さ5cmとなるようにサンプルを切り出し、ISO5660(建築基準法第2号)の規格に従い、発泡体のコーンカロリーメーター試験を実施し、サンプルの総発熱量及び最大発熱速度を測定した。測定は、放射熱量50kW/m2、加熱時間20分とした。結果を表1~11に示した。
<体積変化率(300℃、400℃、500℃)>
発泡後24時間経過した各実施例及び比較例の発泡体の中心部から、長さ5cm、幅5cm、厚さ5cmとなるようサンプル(未加熱サンプル)を切り出し、300℃に加熱した電気炉内に5分間静置し、体積変化率を測定した。未加熱サンプルの体積を100%とし、300℃加熱後の体積を測定し、300℃加熱後の体積から未加熱サンプルの体積を引いた値を、未加熱サンプルの体積で除して100を乗じた値を300℃での体積変化率とした。同様に、未加熱のサンプルを、400℃に加熱した電気炉内に5分間静置し、体積変化率を測定した。未加熱サンプルの体積を100%とし、400℃加熱後の体積を測定し、400℃加熱後の体積から未加熱の体積を引いた値を、未加熱の体積で除して100を乗じた値を400℃での体積変化率とした。更に、未加熱のサンプルを、500℃に加熱した電気炉内に5分間静置した。そして、未加熱サンプルの体積を100%とし、500℃加熱後の体積を測定し、500℃加熱後の体積から未加熱サンプルの体積を引いた値を、未加熱サンプルの体積で除して100を乗じた値を500℃での体積変化率とした。膨張した場合は正の値を示し、収縮した場合は負の値を示す。結果を表1~11に示した。
発泡後24時間経過した各実施例及び比較例の発泡体の中心部から、長さ5cm、幅5cm、厚さ5cmとなるようサンプル(未加熱サンプル)を切り出し、300℃に加熱した電気炉内に5分間静置し、体積変化率を測定した。未加熱サンプルの体積を100%とし、300℃加熱後の体積を測定し、300℃加熱後の体積から未加熱サンプルの体積を引いた値を、未加熱サンプルの体積で除して100を乗じた値を300℃での体積変化率とした。同様に、未加熱のサンプルを、400℃に加熱した電気炉内に5分間静置し、体積変化率を測定した。未加熱サンプルの体積を100%とし、400℃加熱後の体積を測定し、400℃加熱後の体積から未加熱の体積を引いた値を、未加熱の体積で除して100を乗じた値を400℃での体積変化率とした。更に、未加熱のサンプルを、500℃に加熱した電気炉内に5分間静置した。そして、未加熱サンプルの体積を100%とし、500℃加熱後の体積を測定し、500℃加熱後の体積から未加熱サンプルの体積を引いた値を、未加熱サンプルの体積で除して100を乗じた値を500℃での体積変化率とした。膨張した場合は正の値を示し、収縮した場合は負の値を示す。結果を表1~11に示した。
<接炎試験>
発泡後24時間経過した発泡体から、縦10cm、横10cm、厚さ5cmの直方体を切り出した。このサンプルを縦10cm、横10cm、厚さ1mmの金網上に乗せ、ガスバーナーでサンプルの表面に3分間接炎した。燃焼ガスは、純度99.5%以上のメタンガスを使用し、燃焼ガスは0.2MPaで供給し、青白い火炎となるようにした。火の高さは5cmとし、炎とサンプル表面の間隔は1cmで実施した。接炎後、サンプルを半分に切り、断面のクラックの有無を目視にて、黒く炭化した部分の最大距離を炭化層の深さとして、それぞれ計測した。結果を表1~11に示した。
発泡後24時間経過した発泡体から、縦10cm、横10cm、厚さ5cmの直方体を切り出した。このサンプルを縦10cm、横10cm、厚さ1mmの金網上に乗せ、ガスバーナーでサンプルの表面に3分間接炎した。燃焼ガスは、純度99.5%以上のメタンガスを使用し、燃焼ガスは0.2MPaで供給し、青白い火炎となるようにした。火の高さは5cmとし、炎とサンプル表面の間隔は1cmで実施した。接炎後、サンプルを半分に切り、断面のクラックの有無を目視にて、黒く炭化した部分の最大距離を炭化層の深さとして、それぞれ計測した。結果を表1~11に示した。
<密度>
発泡後24時間経過した各実施例及び比較例の発泡体の見かけの密度をJIS K7222:2005「発泡プラスチック及びゴム-見掛け密度の求め方」に記載の方法で測定した。結果を表1~11に示した。
発泡後24時間経過した各実施例及び比較例の発泡体の見かけの密度をJIS K7222:2005「発泡プラスチック及びゴム-見掛け密度の求め方」に記載の方法で測定した。結果を表1~11に示した。
≪判定基準≫
■イソシアヌレート化率
35より大きい: 2点
30以上35以下: 1点
30より小さい: 0点
■総発熱量
7以上: 3
7より大きい10以下: 2点
10より大きい15以下: 1点
15より大きい 又は測定不可: 0点
■残存重量
(1)600℃
50以上: 5
40以上50未満: 4点
30以上40未満: 3点
20以上30未満: 2点
10以上20未満: 1点
10未満: 0
(2)300℃×30分間保持
80%以上: 3点
70%以上80%未満: 2点
60%以上70%未満: 1点
60%未満: 0点
■体積変化率
・300℃
100%未満: 1点
100%以上: 0点
・400℃
300℃との差が100%以内: 1点
300℃との差が100%より上: 0点
・500℃
±30%以内: 1点
+30%より上、又は30%未満: 0点
■クラックの有無
〇: 1点
×: 0点
■炭化層の深さ
5mm未満: 3点
5mm以上12mm未満: 2点
12mm以上25mm未満: 1点
25mm以上: 0点
≪総合判定≫
◎: 16点以上
〇: 10~15点
△: 8~9点
×: 7点以下
■イソシアヌレート化率
35より大きい: 2点
30以上35以下: 1点
30より小さい: 0点
■総発熱量
7以上: 3
7より大きい10以下: 2点
10より大きい15以下: 1点
15より大きい 又は測定不可: 0点
■残存重量
(1)600℃
50以上: 5
40以上50未満: 4点
30以上40未満: 3点
20以上30未満: 2点
10以上20未満: 1点
10未満: 0
(2)300℃×30分間保持
80%以上: 3点
70%以上80%未満: 2点
60%以上70%未満: 1点
60%未満: 0点
■体積変化率
・300℃
100%未満: 1点
100%以上: 0点
・400℃
300℃との差が100%以内: 1点
300℃との差が100%より上: 0点
・500℃
±30%以内: 1点
+30%より上、又は30%未満: 0点
■クラックの有無
〇: 1点
×: 0点
■炭化層の深さ
5mm未満: 3点
5mm以上12mm未満: 2点
12mm以上25mm未満: 1点
25mm以上: 0点
≪総合判定≫
◎: 16点以上
〇: 10~15点
△: 8~9点
×: 7点以下
Claims (12)
- 2以上の活性水素を有する化合物とポリイソシアネートとを反応させて得られる、少なくとも2以上のイソシアネート基を有するイソシアネート末端化プレポリマーを含む樹脂成分と;三量化触媒と;難燃剤と;発泡剤と;整泡剤と;を含むことを特徴とする樹脂組成物。
- 前記樹脂成分の25℃における粘度が、100~7,000mPa・sである請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記三量化触媒が、前記樹脂成分の100質量部に対して1質量部以上20質量部以下配合されている請求項1または2に記載の樹脂組成物。
- 前記樹脂成分におけるNCO%が10~35質量%である、請求項1~3のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記樹脂組成物は、前記イソシアネート末端化プレポリマーとは異なるポリイソシアネート及び/又はポリアミンを更に含有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記2以上の活性水素を有する化合物が、ポリオール、ポリアミン及びポリチオールから選択される少なくとも一種である、請求項1~5のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記三量化触媒が、4級アンモニウム塩又は窒素含有複素環化合物である、請求項1~6のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記発泡剤は、水を含まないか、水を含んでいる場合には前記樹脂成分100質量部に対して2質量部以下である、請求項1~7のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記樹脂組成物は、赤リンを更に含有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記樹脂組成物は、リン酸エステル、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤、ホウ素含有難燃剤、アンチモン含有難燃剤及び金属水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一の難燃剤を更に含有する、請求項9に記載の樹脂組成物。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載の樹脂組成物から得られる発泡体。
- 前記発泡体におけるイソシアヌレート化率が、20%以上50%以下である、請求項11に記載の発泡体。
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