JP2023532875A - 高圧縮強度、低熱伝導率、高表面品質を有するポリイソシアヌレート樹脂フォーム - Google Patents

高圧縮強度、低熱伝導率、高表面品質を有するポリイソシアヌレート樹脂フォーム Download PDF

Info

Publication number
JP2023532875A
JP2023532875A JP2022580349A JP2022580349A JP2023532875A JP 2023532875 A JP2023532875 A JP 2023532875A JP 2022580349 A JP2022580349 A JP 2022580349A JP 2022580349 A JP2022580349 A JP 2022580349A JP 2023532875 A JP2023532875 A JP 2023532875A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compound
isocyanate
acid
weight
reaction mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022580349A
Other languages
English (en)
Inventor
カルシュケ,トビアス
レンナー,クリスティアン
ヤコブマイアー,オラーフ
クロニヒ,ザブリナ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of JP2023532875A publication Critical patent/JP2023532875A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7657Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings
    • C08G18/7664Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04Polyurethanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/4009Two or more macromolecular compounds not provided for in one single group of groups C08G18/42 - C08G18/64
    • C08G18/4018Mixtures of compounds of group C08G18/42 with compounds of group C08G18/48
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/046Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of foam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/18Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material
    • B32B5/20Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material foamed in situ
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/09Processes comprising oligomerisation of isocyanates or isothiocyanates involving reaction of a part of the isocyanate or isothiocyanate groups with each other in the reaction mixture
    • C08G18/092Processes comprising oligomerisation of isocyanates or isothiocyanates involving reaction of a part of the isocyanate or isothiocyanate groups with each other in the reaction mixture oligomerisation to isocyanurate groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/16Catalysts
    • C08G18/22Catalysts containing metal compounds
    • C08G18/225Catalysts containing metal compounds of alkali or alkaline earth metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4205Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups
    • C08G18/4208Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups
    • C08G18/4211Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups derived from aromatic dicarboxylic acids and dialcohols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4205Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups
    • C08G18/4208Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups
    • C08G18/4211Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups derived from aromatic dicarboxylic acids and dialcohols
    • C08G18/4213Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups derived from aromatic dicarboxylic acids and dialcohols from terephthalic acid and dialcohols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4205Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups
    • C08G18/4208Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups
    • C08G18/4211Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups derived from aromatic dicarboxylic acids and dialcohols
    • C08G18/4219Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups derived from aromatic dicarboxylic acids and dialcohols from aromatic dicarboxylic acids and dialcohols in combination with polycarboxylic acids and/or polyhydroxy compounds which are at least trifunctional
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4244Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing oxygen in the form of ether groups
    • C08G18/4247Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing oxygen in the form of ether groups derived from polyols containing at least one ether group and polycarboxylic acids
    • C08G18/425Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing oxygen in the form of ether groups derived from polyols containing at least one ether group and polycarboxylic acids the polyols containing one or two ether groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4244Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing oxygen in the form of ether groups
    • C08G18/4247Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing oxygen in the form of ether groups derived from polyols containing at least one ether group and polycarboxylic acids
    • C08G18/4252Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing oxygen in the form of ether groups derived from polyols containing at least one ether group and polycarboxylic acids derived from polyols containing polyether groups and polycarboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4288Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain modified by higher fatty oils or their acids or by resin acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48Polyethers
    • C08G18/4833Polyethers containing oxyethylene units
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7657Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings
    • C08G18/7664Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups
    • C08G18/7671Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups containing only one alkylene bisphenyl group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • C08J9/14Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent organic
    • C08J9/141Hydrocarbons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • C08J9/14Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent organic
    • C08J9/143Halogen containing compounds
    • C08J9/144Halogen containing compounds containing carbon, halogen and hydrogen only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • C08J9/14Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent organic
    • C08J9/149Mixtures of blowing agents covered by more than one of the groups C08J9/141 - C08J9/143
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/40Symmetrical or sandwich layers, e.g. ABA, ABCBA, ABCCBA
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2266/00Composition of foam
    • B32B2266/02Organic
    • B32B2266/0214Materials belonging to B32B27/00
    • B32B2266/0278Polyurethane
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/304Insulating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0025Foam properties rigid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0041Foam properties having specified density
    • C08G2110/005< 50kg/m3
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2115/00Oligomerisation
    • C08G2115/02Oligomerisation to isocyanurate groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/14Saturated hydrocarbons, e.g. butane; Unspecified hydrocarbons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/16Unsaturated hydrocarbons
    • C08J2203/162Halogenated unsaturated hydrocarbons, e.g. H2C=CF2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/18Binary blends of expanding agents
    • C08J2203/182Binary blends of expanding agents of physical blowing agents, e.g. acetone and butane
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04Polyurethanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/02Flame or fire retardant/resistant

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

本発明は、硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造方法に関し、そこでは(a)芳香族ポリイソシアネートと、(b)少なくとも1つのポリエーテルオール(b1)及び/又はポリエステルオール(b2)を含むイソシアネート反応性化合物であって、成分(b1)及び(b2)のイソシアネート反応性水素原子の数平均含有量は少なくとも1.7である、イソシアネート反応性化合物と、(c)触媒と、(d)発泡剤と、(e)難燃剤と、(f)任意に補助物質及び添加物質と、(g)脂肪族疎水性基を有し、化合物(a)~(f)の定義に該当しない任意での化合物と、が混合されて反応混合物を得、硬化されて硬質ポリイソシアヌレートフォームを得ることができ、発泡剤(d)は2~5つの炭素原子、少なくとも1つの水素原子と少なくとも1つのフッ素原子及び/又は塩素原子から構成される少なくとも1つの脂肪族ハロゲン化炭化水素化合物(d1)を含み、化合物(d1)は、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合と4~8個の炭素原子を有する炭化水素化合物(d2)を含み、それぞれの場合に発泡剤(d1)及び(d2)の総含有量に基づいて、ハロゲン化炭化水素化合物(d1)のモル比率は20~60mol%であり、炭化水素化合物(d2)のモル比率は、40~80mol%の間であり、成分(b)~(f)は、脂肪族疎水性基を有し、前記脂肪族疎水性基の含有量は、成分(b)~(g)の総含有量に基づいて、4.0質量%以下であり、反応混合物を得るための混合は、少なくとも240のイソシアネート指数で実施される。本発明はさらに、本発明によるプロセスによって得られ得る硬質ポリイソシアヌレートフォームに関する。

Description

本発明は、ポリイソシアヌレートフォームの製造方法に関し、(a)芳香族ポリイソシアネート、(b)イソシアネート反応性化合物(少なくとも1つのポリエーテルオール(b1)及び/又はポリエステルオール(b2)を含む)、ここで成分(b1)及び(b2)のイソシアネート反応性水素原子の数平均含有量は少なくとも1.7であり、(c)触媒、(d)発泡剤、(e)難燃剤、(f)任意に補助物質及び添加物質、及び(g)任意に脂肪族疎水性基を有し、化合物(a)~(f)の定義に該当しない化合物を混合して反応混合物を得、硬化させて硬質ポリイソシアヌレートフォームを得、ここで発泡剤(d)は2~5つの炭素原子、少なくとも1つの水素原子と少なくとも1つのフッ素原子及び/又は塩素原子から構成される少なくとも1つの脂肪族ハロゲン化炭化水素化合物(d1)を含み、化合物(d1)は、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合と4~8個の炭素原子を有する炭化水素化合物(d2)を含み、それぞれの場合、発泡剤(d1)及び(d2)の総含有量に基づいて、ハロゲン化炭化水素化合物(d1)のモル比率が20~60mol%であり、炭化水素化合物(d2)のモル比率は、40~80mol%の間であり、成分(b)~(f)は、脂肪族疎水性基を有する化合物を含むことができ、脂肪族疎水性基の含有量は、成分(b)~(g)の総含有量に基づいて、4.0質量%以下であり、反応混合物を得るための混合は、少なくとも240のイソシアネート指数で実施される。本発明はさらに、本発明によるプロセスによって得ることができる硬質ポリイソシアヌレートフォームに関する。
硬質ポリウレタンフォーム又は硬質ポリイソシアヌレートフォームは、断熱のための断熱材としてよく使用される。このフォームは、少なくとも1つの外層を有する複合要素に特に使用される。特に金属の外層とイソシアネートベースのフォーム(典型的にはポリウレタン(PUR)又はポリイソシアヌレート(PIR)フォーム)のコアからの複合要素(しばしばサンドイッチ要素と呼ばれる)の連続運転ダブルベルトラインでの製造は、現在大規模に実施されている。冷蔵倉庫の断熱のためのサンドイッチ要素に加え、非常に多種多様な建物のファサードのための要素又は屋根要素としての要素がますます重要になってきている。
ポリウレタン又はポリイソシアヌレートフォームの必須要件は、低い熱伝導率、良好な機械的特性、及び優れた難燃性である。独立気泡硬質フォームの断熱特性は、多くの要因、特に平均セルサイズとセルガスの熱伝導率に依存する。サンドイッチ要素の製造では、フォームの表面、特にフォームの下面に欠陥がないことが理想的である。
かつて、クロロフルオロカーボン(CFC)は、特に熱伝導率が非常に低いため、ポリイソシアネートベースの硬質フォームの製造のための物理的発泡剤として大量に使用されていた。成層圏でのオゾン層破壊係数(ODP)は以前から知られており、したがってCFCの使用はもはや規制制度上認められていない。ハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)、特にR141bは、当初CFCの有望な代替品とみられていたが、このクラスの物質もオゾン層破壊作用を有し、その使用は禁止された。同様に熱伝導率が低い代替発泡剤(例えばハイドロフルオロカーボン(HFC))は、オゾン層破壊効果は実質的にないが、一般的に強力な温室効果ガスであるため、高いGWP(地球温暖化係数)を有し、その結果、ポリウレタン又はポリイソシアヌレートフォームを製造するための物理的発泡剤としてHFCを使用することも不利である。
CFC及びHFCの上述の欠点のために、炭化水素は、今日、ポリイソシアネートベースの硬質フォームを製造するための物理的発泡剤としてしばしば使用されている。硬質フォーム複合要素の連続及び非連続製造における物理的発泡剤として非常によく使用されるペンタン異性体は、ここで中心的に重要である。ポリウレタン又はポリイソシアヌレートサンドイッチ要素の連続生産では、特に経済的な理由から、物理的発泡剤としてのn-ペンタンの使用が時間とともに確立されてきた。
炭化水素と組み合わせたポリウレタン又はポリイソシアヌレート反応混合物の改善された加工性を達成するために、疎水性化合物をポリオール構造に組み込むことによって得られるポリオール成分が開発された。したがって例えば特許文献1(EP2804886)は、ポリエステルポリオールへの脂肪酸構造の組み込みを記載している。したがって、ポリエステル又はポリエーテルポリオール製造における反応物として、例えば純粋な脂肪酸又は脂肪酸誘導体(例えば植物油)を使用することが可能である。脂肪酸誘導体は、重縮合中にトランスエステル交換反応によって、得られるポリエステルポリオールに組み込まれる。ポリエステルポリオールを疎水化するための別の選択肢は、例えばポリエステル合成のための単位としての二量体脂肪酸の使用(特許文献2(EP3140333))又は疎水性アルキルアルコール、例えばノニルフェノール、又は脂肪アルコール及びその誘導体の使用である。特許文献3(EP2820059)は、アルコキシル化に使用されるスターター成分中の脂肪酸又は脂肪酸誘導体の割合を使用することによる、このようなポリエーテルオールの製造を記載している。ポリオール中の疎水性構造の組み込みに加えて、炭化水素発泡ポリウレタン(hydrocarbon-blown polyurethane)又はポリイソシアヌレート含有反応混合物の改善された加工性は、ポリオール成分中に例えば植物油、脂肪酸、脂肪酸誘導体又は脂肪アルコールなどの疎水性化合物を直接使用することによっても達成されることが可能である。したがって例えば特許文献4(EP1023351)は、ポリウレタン又はポリイソシアヌレート含有硬質フォームを製造するためのポリオール樹脂混合物における、例えばカルボン酸(特に脂肪酸)、カルボン酸エステル(特に脂肪酸エステル)及びアルキルアルコール(特に脂肪アルコール)などの疎水性化合物の添加剤の使用を記述している。特許文献5(EP3294786)は、硬質フォームを製造するためのポリオール樹脂混合物における例えばアルコキシル化植物油の使用について記載している。特許文献6(EP0742241)は、炭化水素発泡ポリオール成分の加工性を改善するための疎水性相溶化剤(hydrophobic compatibilizer)、例えばノニルフェノールの使用について記載している。
n-ペンタンから物理的発泡剤シクロペンタンに変更することは、ポリウレタン又はポリイソシアネートの反応混合物から熱伝導率の低い硬質フォームを製造することを可能にするが、シクロペンタへの変更は、フォームの機械特性、特に圧縮強度と寸法安定性を著しく低下させる。
不燃性のCFC及びHFCから可燃性の炭化水素への変更は、硬質フォームの同等の難燃性を達成するために、反応成分中の難燃剤の含有量を大幅に増加させる必要がある。難燃剤の添加量を増やすことは、環境毒性学的理由から望ましくない。CFC及びHFCと直接比較した場合、炭化水素はまた著しく高い熱伝導率を有し、そのことが、断熱特性が改善された硬質フォームを製造するための物理的発泡剤として炭化水素を単独で使用することが同様に不利な理由になっている。
ハイドロフルオロプロペン又はハイドロクロロフルオロプロペンなどの不燃性ハイドロフルオロオレフィン(HFO)は、ODP及びGWPが非常に低く、熱伝導率が低いため、HFCの代替候補として適している。独立気泡硬質ポリウレタン又はポリイソシアヌレートフォームを製造するための反応混合物におけるこれらの使用は、多くの特許公開に記載されている。これらには以下の明細書:特許文献7(EP2154223),特許文献8(EP2739676),特許文献9(EP2513023),特許文献10(US20180264303),特許文献11(US9738768),特許文献12(US2013/0149452),特許文献13(US20150322225)が挙げられる。
HFO発泡剤の化合物のうち、特に1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン[1233zd(E)]及び1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロ-2-ブテン[1336mzz(Z)]が近年、商業的重要性を獲得している。これらの発泡剤の1つの欠点は、それらが、特定のアミン触媒及びシリコーン含有フォーム安定剤と一緒に保管する場合、ポリオール成分の保管安定性を著しく低下させることである。連続サンドイッチ要素の製造において、保管安定性の問題は、例えば、アミン触媒、発泡安定剤(foam stabilizers)又はHFO発泡剤を別々の成分として反応混合物に計量供給する場合に克服することができる;特定の触媒及び特定の発泡安定剤の使用を含む保管安定性を改善するためのさらなる選択肢である。
保管安定性の欠点に加えて、特に1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペンの使用は、シクロペンタンの場合もそうであるが、フォームの圧縮強度の低下をもたらすことが示されている。過剰量の1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロ-2-ブテンの使用は、特に連続二重ベルト法において外層の下のフォーム品質の低下をもたらすことが多い。
特許文献14(WO2019096763)は、断熱用ポリウレタンフォームサンドイッチ要素及び該サンドイッチ要素の製造方法を記載している。ポリウレタンフォームを製造するための発泡剤は、シス-1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロ-2-ブテン(HFO-1336mzz-Z)及びシクロペンタンを含む。本発明によるポリウレタンフォーム複合パネルは、良好な断熱性能と機械的強度を有する。イソシアヌレートフォーム、特に220を超えるイソシアネート指数のフォームは、開示されていない。
特許文献15(WO2018218102)の実施例1及び2は、オクト酸カリウム(Dabco(登録商標)K15)、難燃剤(TMCP)及び50:50又は25:75のモル比のHFO-1336mzz(Z)(シス-1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロ-2-ブテン)及びシクロペンタンを使用して製造された硬質ポリウレタンフォームを記載している。使用されるポリオールは、7質量%の脂肪酸及び2.5質量%のノニルフェノールの割合で含む疎水性ポリエステルオールである、Stepanpol PS 2352である。
ポリイソシアヌレートフォームは、ポリウレタンフォームよりも耐火性が高いことも知られている。
特許文献16(WO2016184433)は、実施例2のサンプル3において、オクト酸カリウム、難燃剤、及び約35:65のモル比のHCFO-1233zdとシクロペンタンの混合物を使用したポリウレタンフォームの製造を記載している。使用されたポリオールは、450mgKOH/gのOH価を有するSinopecからの糖ベースのポリエーテルオールGR835Gである。この結果、イソシアネート指数は210となる。
EP2804886 EP3140333 EP2820059 EP1023351 EP3294786 EP0742241 EP2154223 EP2739676 EP2513023 US20180264303 US9738768 US2013/0149452 US20150322225 WO2019096763 WO2018218102 WO2016184433
したがって、本発明の目的は、上記の特性のプロファイルを改善することであり、特に、硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造に使用することができ、高い難燃性、及び著しく低減した熱伝導率を有し、断熱特性が改善されているにもかかわらず非常に優れた機械的圧縮強度を示す、最適化された硬質フォームを製造することを可能にする新規の方法を開発することである。本発明のさらなる目的は、特に連続製造プロセスにおいてポリイソシアヌレートサンドイッチ要素を製造するのに適しており、非常に低い熱伝導率、高い圧縮強度及び高い難燃性を有するとともに、特に下部外層に面して優れたフォーム表面品質を有するサンドイッチ要素を提供する方法を開発することである。
この目的は、硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造方法によって達成され、(a)芳香族ポリイソシアネート、(b)イソシアネート反応性化合物(少なくとも1つのポリエーテルオール(b1)及び/又はポリエステルオール(b2)を含む)、ここで成分(b1)及び(b2)のイソシアネート反応性水素原子の数平均含有量は少なくとも1.7であり、(c)触媒、(d)発泡剤、(e)難燃剤、(f)任意に補助物質及び添加物質、及び(g)任意に脂肪族疎水性基を有し、化合物(a)~(f)の定義に該当しない化合物を混合して反応混合物を得、硬化させて硬質ポリイソシアヌレートフォームを得、ここで発泡剤(d)は2~5つの炭素原子、少なくとも1つの水素原子と少なくとも1つのフッ素原子及び/又は塩素原子から構成される少なくとも1つの脂肪族ハロゲン化炭化水素化合物(d1)を含み、化合物(d1)は、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合と4~8個の炭素原子を有する炭化水素化合物(d2)を含み、それぞれの場合、発泡剤(d1)及び(d2)の総含有量に基づいて、ハロゲン化炭化水素化合物(d1)のモル比率が20~60mol%であり、炭化水素化合物(d2)のモル比率は、40~80mol%の間であり、成分(b)~(f)は、脂肪族疎水性基を有する化合物を含むことができ、脂肪族疎水性基の含有量は、成分(b)~(g)の総含有量に基づいて、4.0質量%以下であり、反応混合物を得るための混合は、少なくとも240のイソシアネート指数で実施される。本発明はさらに、本発明によるプロセスによって得ることができる硬質ポリイソシアヌレートフォームに関する。
硬質ポリイソシアヌレートフォームは、一般に、ウレタン基とイソシアヌレート基の両方を含むフォームを意味すると理解される。本発明の文脈において、硬質ポリウレタンフォームという用語は、硬質ポリイソシアヌレートフォームも包含すると理解されるべきであり、ポリイソシアヌレートフォームの製造は、少なくとも180のイソシアネート指数に基づくものである。イソシアネート指数は、イソシアネート基とイソシアネート反応性基の比に100を乗じたものを意味すると理解されるべきである。100のイソシアネート指数は、成分(a)の使用されたイソシアネート基の、成分(b)~(g)のイソシアネート反応性基に対する等モル比に対応する。
本発明による硬質ポリイソシアヌレートフィルムは、10%圧縮時で80kPa以上、好ましくは120kPa以上、特に好ましくは140kPa以上の圧縮応力を示す。さらに、イソシアネートベースの硬質フォームは、DIN ISO 4590に従って、80%を超える、好ましくは90%を超える独立気泡含有量を有する。本発明による硬質ポリイソシアヌレートフォームに関するさらなる詳細は、「Kunststoffhandbuch,第7巻、Polyurethane」、Carl Hanser Verlag、第3版 1993年、第6章、特に第6.2.2章及び第6.5.2.2章に見出すことができる。
成分(b)~(g)が、成分(b)~(g)の総質量に基づいて、脂肪族疎水性基を0質量%から4質量%未満、すなわち0~4質量%、好ましくは0~3.5質量%、特に0.1~3.0質量%含むことは、本発明にとって不可欠である。本発明の文脈において、疎水性基は、好ましくは6超、特に好ましくは8超、かつ、100未満、特に少なくとも10、かつ、多くても50の、直接隣接する炭素原子を有する脂肪族炭化水素基を意味すると理解されるべきである。隣接する炭素原子は、炭素-炭素単結合だけでなく、炭素-炭素二重結合で結合されていてもよい。疎水性基の炭素原子は、互いに直接結合しており、例えばヘテロ原子によって中断されない。これに対し、炭化水素の水素原子は、例えば、ハロゲン原子、OH基又はカルボン酸基によって置換されていてよい。本発明による疎水性基の炭化水素は、置換されていない場合が好ましい。
疎水性基を有する化合物を使用する場合、これらは(b)~(f)のいずれかの化合物の一部であってもよいし、疎水性基を含む別の化合物(g)として使用されてよい。疎水性基の割合を計算するには、専ら疎水性基の質量が使用され、OH基又はハロゲン基などの水素とは異なる任意の置換基は割合の計算には考慮されない。
ポリイソシアネート(a)は、当該技術分野で既知の芳香族多官能イソシアネートである。そのような多官能イソシアネートは既知であり、それ自体既知の方法によって製造されることができる。多官能イソシアネートは、特に、混合物の形態で使用されることもでき、したがってこの場合、成分(A)は、異なる多官能イソシアネートを含む。ポリイソシアネート(a)は、1分子あたり2個(以下、ジイソシアネートともいう)又は2個超のイソシアネート基を有する多官能イソシアネートである。
イソシアネート(a)は、特に芳香族ポリイソシアネート、例えば2,4-及び2,6-トルエンジイソシアネート及び相応の異性体混合物、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相応の異性体混合物、4,4’-及び2,4’-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、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ポリフェニルポリエチレンポリイソシアネート(粗MDI)の混合物、ならびに粗MDI及びトリレンジイソシアネートの混合物、からなる群から選択される。
特に好適なものは、2,2’-、2,4’-又は4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)及びこれらの異性体の2つ又は3つの混合物、1,5-ナフチレンジイソシアネート(NDI)、2,4-及び/又は2,6-トルエンジイソシアネート(TDI)、3,3’-ジメチルジフェニルジイソシアネート、1,2-ジフェニルエタンジイソシアネート及び/又はp-フェニレンジイソシアネート(PPDI)である。
変性ポリイソシアネート、すなわち有機ポリイソシアネートの化学反応によって得られ、1分子あたり少なくとも2つの反応性イソシアネート基を含む生成物もしばしば使用される。特に、エステル、尿素、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、カルバミン酸塩及び/又はウレタン基を含むポリイソシアネートが挙げられ、しばしば未変換ポリイソシアネートも一緒に挙げられる。
成分(a)のポリイソシアネートは、特に好ましくは、2,2’-MDIもしくは2,4’-MDIもしくは4,4’-MDI、又はこれらのイソシアネート(モノマージフェニルメタン又はMMDIとしても知られている)の少なくとも2つの混合物、又は少なくとも3つの芳香核(aromatic nuclei)と少なくとも3の官能価を有するMDIの高級同族体(higher homologs)からなるオリゴマーMDI、又は上記のジフェニルメタンジイソシアネートの2つ以上の混合物、又はMDIの製造において得られる粗MDI、又は好ましくはMDIの少なくとも1種のオリゴマーと上記の低分子量MDI誘導体2,2’-MDI、2,4’-MDIもしくは4,4’-MDI(ポリマーMDIとも呼ばれる)の少なくとも1種の混合物を含む。MDIの異性体及び同族体は、一般に粗MDIの蒸留により得られる。
二核MDI(MMDI)に加えて、ポリマーMDIは2つ超の、特に3つ又は4つ又は5つの官能基を有するMDIの1つ以上の多核縮合生成物も含む。ポリマーMDIは既知であり、しばしばポリフェニルポリメチレンポリイソシアネートと呼ばれる。
ポリマーMDIを含むポリイソシアネートの平均官能価は、約2.2~約4、特に2.4~3.8、特に2.6~3.0の範囲で変化し得る。異なる官能価を有するMDIベースの多官能イソシアネートのこのような混合物は特に、MDIの製造における中間生成物として得られる粗MDIである。
多官能イソシアネート又はMDIをベースとした2種以上の多官能イソシアネートの混合物が知られており、BASF Polyurethanes GmbHからLupranat(登録商標)M20,Lupranat(登録商標)M50,又はLupranat(登録商標)M70という商品名で市販されている。
成分(a)は、好ましくは、成分(a)の総質量に基づいて、少なくとも70質量%、特に好ましくは少なくとも90質量%、特に100質量%の、2,2’-MDI、2,4’-MDI、4,4’-MDI及びMDIのオリゴマーからなる群から選択された1つ以上のイソシアネートを含む。オリゴマーMDIの含有量は、成分(a)の総質量に基づいて、好ましくは少なくとも20質量%、特に好ましくは30質量%超から80質量%未満までである。
使用される成分(a)の粘度は、広い範囲にわたって変化してよい。成分(a)は、好ましくは25℃で100~3000mPas、特に好ましくは100~1000mPas、特に好ましくは100~800mPas、特に好ましくは200~700mPas、及び特に好ましくは400~650mPasの粘度を有している。成分(a)の粘度は、広い範囲にわたって変化してよい。
使用されるイソシアネート反応性化合物(b)は、ポリウレタン化学で知られているイソシアネート反応性基を有する任意の化合物、好ましくは少なくとも1つのヒドロキシル基、-NH基、又はNH基又はカルボン酸基を有する化合物、好ましくは少なくとも1つのNH又はOH基、特に少なくとも1つのOH基を有する化合物であり得る。イソシアネート基に対する官能基は、1~8、好ましくは2~8の範囲であり得る。イソシアネート反応性化合物は、ポリエーテルポリオール(b1)、ポリエステルポリオール(b2)又はそれらの混合物、好ましくはポリエステルオール(b2)又はポリエーテルオール(b1)とポリエステルオール(b2)の混合物等が挙げられる。ポリエーテルオール(b1)及びポリエステルオール(b2)は、150~15000g/mol、好ましくは150~5000g/mol、特に好ましくは200~2000g/molの数平均分子量を好ましくは有する。ポリエーテルオール及びポリエステルオールに加えて、ポリウレタン化学で知られている低分子量鎖延長剤及び/又は架橋剤を使用することも可能である。化合物(b)は、好ましくは、62~15000g/molの数平均分子量を有する。化合物(b)は、好ましくは少なくとも1.7、特に好ましくは少なくとも2の数平均官能価を有する。本発明によれば、ポリエーテルオール(b1)及び/又はポリエステルオール(b2)は、少なくとも1.7、より好ましくは少なくとも2.0の数平均官能価を有する。
ポリエーテルオール(b1)は、例えば、プロピレンオキシド及び/又はエチレンオキシドなどのエポキシドから、又は触媒を使用してテトラヒドロフランと、活性水素スターター化合物、例えば脂肪族アルコール、フェノール、アミン、カルボン酸、水、及びスクロース、ソルビトール又はマンニトールなどの天然物質に基づく化合物とから製造される。これらには、例えばPCT/EP2005/010124、EP90444又はWO05/090440に記載されているような塩基性触媒又は複金属シアン化物触媒が含まれ得る。
ポリエステルオール(b2)は、好ましくはエステル化触媒の存在下で、例えば、脂肪族又は芳香族ジカルボン酸及び多価アルコール、ポリチオエーテルポリオール、ポリエステルアミド、ヒドロキシル含有ポリアセタール及び/又はヒドロキシル含有脂肪族ポリカーボネートから製造される。さらなる可能なポリオールは、例えば、「Kunststoffhandbuch、Band7、Polyurethane」、Carl Hanser Verlag、第3版 1993年、第3.1章に引用されている。
本発明によれば、イソシアネート反応性化合物(b)は、ポリエーテルポリオール(b1)及び/又はポリエステルポリオール(b2)、好ましくはポリエステルポリオール(b2)を、任意にポリエーテルポリオール(b1)と組み合わせて含む。いずれの場合もポリエーテルポリオール(b1)及びポリエステルオール(b2)の総質量に基づいて、ポリエーテルオール(b1)の質量分率は、好ましくは0~30質量%、特に好ましくは0~20質量%、特に1~15質量%であり、ポリエステルオール(b2)の質量分率は、好ましくは70~100質量%、特に好ましくは80~100質量%、特に85~99%質量%である。本開示の文脈において、「ポリエステルポリオール」及び「ポリエステルオール」という用語は同義であり、「ポリエーテルポリオール」及び「ポリエーテルオール」という用語も同義である。
ポリエーテルオール(b1)は、既知の方法、例えば、触媒の存在下で、1~8個、好ましくは2~6個の反応性水素原子を結合形態で含む少なくとも1つのスターター分子、又は存在するすべてのスターターを平均して1.5~8個、好ましくは2~6個の反応性水素原子を結合形態で含むスターター分子混合物を添加してアルキレンオキシドをアニオン重合させることよって得られる。分画官能性は、異なる官能性を有するスターター分子の混合物を使用することによって得られることができる。公称官能性(nominal functionality)は、例えば副反応による官能性への影響を無視している。使用可能な触媒には、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物、又はナトリウムメトキシド、ナトリウムもしくはカリウムエトキシド、又は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、又はカチオン重合の場合、五塩化アンチモン、三フッ化ホウ素エーテラート又はフラー土などのルイス酸が挙げられる。アミンアルコキシル化触媒、例えばジメチルエタノールアミン(DMEOA)、イミダゾール及びイミダゾール誘導体などを使用することも可能である。使用可能な触媒には、いわゆるDMC触媒などの複金属シアン化物化合物も挙げられる。
使用されるアルキレンオキシドは、アルキレンラジカルに2~4個の炭素原子を有する1つ以上の化合物、例えばテトラヒドロフラン、1,2-プロピレンオキシド、エチレンオキシド、又は1,2-若しくは2,3-ブチレンオキシドが好ましく、それぞれの場合で単独で又は混合物の形態である。エチレンオキシド及び/又は1,2-プロピレンオキシドを使用することが好ましく、特に好ましくはエチレンオキシドである。
考えられるスターター分子には、ヒドロキシル又はアミン含有化合物、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、ビスフェノールA、ビスフェノールF,グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、スクロースなどの糖誘導体、ソルビトールなどのヘキシトール誘導体、メチルアミン、エチルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、ベンジルアミン、アニリン、トルイジン、トルエンジアミン(TDA)、ナフチルアミン、エチレンジアミン、メチレンジアニリン、2,2’-ジアミノジフェニルメタン(2,2-MDA)2,4’-ジアミノジフェニルメタン(2,4-MDA)、4,4’-ジアミノジフェニルメタン(4,4-MDA)、ジエチレントリアミン、4,4’-メチレンジアニリン、1,3-プロパンジアミン、1,6-ヘキサンジアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、及び他の二価もしくは多価アルコール又は単官能もしくは多官能価アミン又は水などが挙げられる。高官能性化合物(highly functional compound)は、アルコキシル化の慣用的な反応条件下ではしばしば固体形態であるため、一般に、共開始剤と共にそのアルコキシル化を行うことが通例である。共開始剤の例は、水、低級多価アルコール、例えばグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジエチレングリコール、エチレングリコール、プロピレングリコール及びこれらの同族体である。考えられるさらなる共開始剤は、例えば:有機脂肪酸又は単官能脂肪アルコール、脂肪酸モノエステル又は脂肪酸メチルエステル、例えばオレイン酸、ステアリン酸、オレイン酸メチル、ステアリン酸メチル又はバイオディーゼルを含み、これらは硬質ポリウレタンフォームの製造中における発泡剤の溶解性を改善する役割を果たす。
ポリエーテルポリオール(b1)の製造に好ましいスターター分子は、ソルビトール、スクロース、エチレンジアミン、TDA、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、グリセロール、バイオディーゼル、ノニルフェノール、エチレングリコール及びジエチレングリコールが挙げられる。さらに好ましいスターター分子は、3以下の平均全体官能性を有するすべてのスターター又はスターター混合物、特に好ましくはグリセロール、トリメチロールプロパン、バイオディーゼル、ノニルフェノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール及びビスフェノールA、特にエチレングリコール、ジエチレングリコール及びグリセロールを含む。
成分(b1)の文脈において使用されるポリエーテルポリオールは、好ましくは1.5~6、特に2.0~4.0の平均官能性と、好ましくは150~3000g/mol、特に好ましくは150~1500g/mol、特に250~800g/molの数平均分子量とを有する。成分(b1)のポリエーテルポリオールのOH価は、好ましくは1200~50mgKOH/g、好ましくは600~100mgKOH/g、特に300~150mgKOH/gである。
適切なポリエステルポリオール(b2)は、2~12個の炭素原子を有する有機ジカルボン酸、好ましくは芳香族、又は芳香族及び脂肪族ジカルボン酸と、2~12個の炭素原子、好ましくは2~6個の炭素原子を有する多価アルコール、好ましくはジオールの混合物から製造されることができる。
使用されるジカルボン酸は、特に以下:コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、及びテレフタル酸、を含むことができる。ジカルボン酸は、ここで、単独で、又は混合物で使用されることができる。遊離ジカルボン酸の代わりに、対応するジカルボン酸誘導体、例えば1~4個の炭素原子を有するアルコールのジカルボン酸エステル又はジカルボン酸無水物を使用することも可能である。使用される芳香族ジカルボン酸又は酸誘導体は、好ましくは、フタル酸、無水フタル酸、テレフタル酸及び/又はイソフタル酸を、混合物で又は単独で含む。使用される脂肪族ジカルボン酸は、好ましくは、例えば20~35:35~50:20~32の質量部量比のコハク酸、グルタル酸及びアジピン酸のジカルボン酸混合物であり、特にアジピン酸である。使用されるポリエステルオール(b2)は、芳香族ジカルボン酸又はその誘導体のみを用いて得られるものが特に好ましい。好ましく使用される芳香族ジカルボン酸は、テレフタル酸、テレフタル酸ジメチル(DMT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、フタル酸、無水フタル酸(PSA)及びイソフタル酸からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物であり、特に好ましくは、テレフタル酸、テレフタル酸ジメチル(DMT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)及び無水フタル酸(PSA)からなる群からの、特にフタル酸及び/又は無水フタル酸からなる群からの少なくとも1つの化合物である。
二価及び多価アルコール、特にジオールの例は:モノエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、1,2-又は1,3-プロパンジオール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、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、1,10-デカンジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン及びペンタエリスリトール、ならびに同じスターターのアルコキシレートである。モノエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2又は1,3-プロパンジオール、ジプロピレングリコール及び同じスターターのエトキシレート、例えばエトキシ化グリセロール、又は前述のジオールのうちの少なくとも1つの混合物を使用することが好ましい。特に使用されるのは、モノエチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセロール及び同じスターターのエトキシレート、又は前述のジオールのうち少なくとも2つの混合物、特にジエチレングリコールである。ラクトン、例えばε-カプロラクトン、又はヒドロキシカルボン酸、例えばω-ヒドロキシカプロン酸から誘導されるポリエステルポリオールを使用することも可能である。
ポリエステルポリオール(b2)の製造は、脂肪族及び芳香族ポリカルボン酸及び/又は誘導体と多価アルコールとを、触媒の非存在下又は好ましくはエステル化触媒の存在下で、有利には溶融物中の窒素などの不活性ガスの雰囲気下で、150℃~280℃、好ましくは180℃~260℃の温度で、任意には減圧下で、有利には10未満であるが好ましくは2未満である望ましい酸価に達するまで、重縮合することを含むことができる。エステル化触媒として好適なのは、金属、金属酸化物又は金属塩の形態での、例えば、鉄、カドミウム、コバルト、鉛、亜鉛、アンチモン、マグネシウム、チタン及びスズの触媒である。しかしながら、重縮合は、縮合水の蒸留による共沸除去のために、希釈剤及び/又は共留剤、例えばベンゼン、トルエン、キシレン又はクロロベンゼンなどの存在下で、液相で実施することもできる。
ポリエステルポリオール(b2)を製造するために、有機ポリカルボン酸及び/又は誘導体と多価アルコールは、有利には1:1~2.2、好ましくは1:1.05~2.1、特に好ましくは1:1.1~2.0のモル比率で重縮合させる。
得られたポリエステルポリオール(b2)は、一般に、200~3000、好ましくは300~1000、特に400~800の数平均分子量を有する。
成分(b)が疎水性基を有する化合物を含む場合、化合物は少なくとも1つの疎水性基だけでなく、少なくとも1つのイソシアネート反応性基(例えば酸基、アミノ基又はヒドロキシル基)を含む。これらの成分は、ポリエーテルオール(b1)又はポリエステルオール(b2)であってもよいが、代替的に又は追加的に、1つ以上のイソシアネート反応性基と1つ以上の疎水性基との両方を含む別の化合物を使用することもできる。疎水性基がポリエーテルオール(b1)又はポリエステルオール(b2)の成分である場合、これらはエステル交換又はアルコキシル化などの既知の反応によってポリオール(b1)又は(b2)に組み込まれることができる。ポリオール(b1)又は(b2)に組み込まれる疎水性基を有する出発化合物は、一般に、例えばカルボン酸基、カルボン酸エステル基、カルボキサミド基、カルボン酸無水物基、ヒドロキシル基又は第一級もしくは第二級アミノ基などのエステル化、トランスエステル化又はアルコキシ化され得る少なくとも1つの基を有する。
ポリエーテルオール(b1)又はポリエステルオール(b2)の定義に該当しない成分(b)の疎水性基を有する化合物は、例えばアルキルアルコール、脂肪族アルコール又はヒドロキシル官能性油脂化学化合物などのヒドロキシル官能性疎水性物質である。このようなアルキルアルコール及び脂肪族アルコールの例は、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、オレイル、セチル、イソデシル、トリデシル、ラウリル及び混合C12-C14アルコール、2-エチルヘキサノール、アルキルラジカルに6個超の炭素原子を有するアルキルフェノール、例えばノニルフェノール、α-オレフィンのヒドロホルミル化及びさらなる反応によって得られる6個超の炭素原子を有するオキソアルコール、6個超の炭素原子を有するゲルベアルコール及び異なるアルキルと脂肪族アルコールの混合物などである。
疎水性基を有するヒドロキシ官能性化合物を使用する場合、以下:ヒマシ油、ロート油、ヒドロキシル基で変性された油、例えばグレープシードオイル、ブラッククミンオイル、パンプキンシードオイル、ルリヂサ種子油、大豆油、小麦胚芽油、菜種油、ヒマワリ油、ピーナッツ油、杏仁油、ピスタチオカーネル油、アーモンドオイル、オリーブオイル、マカダミアナッツオイル、アボカドオイル、シーバックソーン(sea buckthorn)油、ゴマ油、ヘーゼルナッツオイル、月見草油、ワイルドローズオイル、ヘンプオイル、ベニバナ油、胡桃油、ヒドロキシ基を使用して変性し及びミリストレイン酸に基づく脂肪酸エステル、パルミトレイン酸、オレイン酸、バクセン酸、ペトロセリン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、ネルボン酸、リノール酸、リノレン酸、ステアリドン酸、アラキドン酸、チムノドン酸、クルパノドン酸、又はセルボン酸、又はこれらの化合物の少なくとも2つの混合物を使用することが好ましい。
ヒドロキシル官能性油脂化学のさらなる基は、アルコールとの同時反応及び任意にその後のさらなるエステル交換反応によるエポキシ化された脂肪酸エステルの開環によって得られ得る。油脂へのヒドロキシル基の導入は、主にこれらの製品に含まれるオレフィン二重結合のエポキシ化と、続く形成されたエポキシ基と一価又は多価アルコールとの反応によって達成される。ここでエポキシド環はヒドロキシ基となり、又は多官能アルコールの場合、より多くのOH基を有する構造となる。油脂は典型的にはグリセリンエステルであるため、上記反応には並行してエステル交換反応も行われる。得られた化合物は、好ましくは、500~1500g/molの範囲の分子量を有する。
アミン基を含む疎水性基含有化合物(b)は、好ましくは7~40個の間の炭素原子を有する化合物を意味すると理解されるべきである。例としては、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン及びヘキサデシルアミンなどの脂肪族アルカノールアミンが挙げられる。
使用可能なアルカノールアミドは、例えば脂肪酸アルカノールアミド、例えば脂肪酸ジエタノールアミド、ラウリン酸ジエタノールアミド及びオレイン酸モノエタノールアミドを含む。
説明されたように、疎水性基含有化合物(b)は、少なくとも1つのカルボン酸基を有する化合物、例えば1分子あたり7~40個の炭素原子を有する例えば一官能性若しくは二官能性のカルボン酸を意味すると理解することもできる。例としては:二量体脂肪酸又は好ましくは脂肪酸を含む。脂肪酸の例は、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、リシノール酸及びこれらの混合物である。酸は、生物学的起源又は石油化学的起源のいずれであってよい。適切な石油化学酸の例は、例えば、2-エチルヘキサン酸である。
ヒドロキシ官能基を有する油脂化学化合物は、存在する場合、疎水性基を有するポリエステルオール(b2a)であることがさらに好ましい。疎水性基を有するポリエステルポリオール(b2a)の製造は、好ましくは、疎水性出発化合物として、脂肪酸、脂肪酸誘導体又はアルキル基中に8個以上の炭素原子を有するアルキルフェノールアルコキシレートを使用する。
ポリエステルポリオール(b2)は、好ましくは、いずれの場合も成分(b2a1)~(b2a4)の総量に基づいて、
(b2a1)10~80mol%のジカルボン酸組成物であって、以下を含有するジカルボン酸組成物と、
(b2a11)ジカルボン酸組成物に基づいて、20~100mol%の1つ以上の芳香族ジカルボン酸又はその誘導体、
(b2a12)ジカルボン酸組成物に基づいて、0~80mol%の1つ以上の脂肪族ジカルボン酸又はその誘導体、
(b2a2)0~30mol%の1つ以上の脂肪酸及び/又は脂肪酸誘導体と、
(b2a3)2~70mol%の、2~18個の炭素原子を有する1つ以上の脂肪族もしくは脂環式ジオール又はそれらのアルコキシレートと、
(b2a4)0~80mol%の、少なくとも2つの平均官能基を有する少なくとも1つのスターター分子のアルコキシル化生成物と、
のエステル化により得られ得る少なくとも1つのポリエステルオール(b2a)を含む、ここで、成分(b2a1)~(b2a4)の総量は100mol%となる。
成分(b2)のポリエステルポリオールは、好ましくは1.7以上、好ましくは1.8以上、特に好ましくは2.0以上、特に2.2以上の数平均官能基を有するため、それを用いて製造されたポリウレタンの架橋密度がより高くなり、したがってポリウレタンフォームの機械特性がより良好となる。
成分(b)は、例えば機械的特性、例えば硬度を変更するために、鎖延長剤及び/又は架橋剤をさらに含むことができる。使用される鎖延長剤及び/又は架橋剤は、ジオール及び/又はトリオールであり、及び150g/mol未満、好ましくは60~130g/molの分子量を有するアミノアルコールである。考えられる化合物は、例えば2~8個、好ましくは2~6個の炭素原子を有する脂肪族、脂環式及び/又は芳香脂肪族ジオール、例えばエチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、o-、m-、p-ジヒドロキシシクロヘキサン、ビス(2-ヒドロキシエチル)ヒノキノンを含む。同様に、グリセロール、トリメチロールプロパン、ならびに1,2,4-及び1,3,5-トリヒドロキシシクロヘキサンなどの脂肪族及びシ脂環式トリオールも考えられる。
鎖延長剤、架橋剤又はそれらの混合物が硬質ポリウレタンフォームの製造のために使用される場合、これらは、有利には、成分(b)の総質量に基づいて、0質量%~15質量%、好ましくは0質量%~5質量%の量で使用使用される。成分(b)は、好ましくは10質量%未満、特に好ましくは7質量%未満、特に5質量%未満の鎖延長剤及び/又は架橋剤を含む。
特にポリウレタンフォームの製造のための触媒(c)として用いられる化合物は、成分(b)~(g)の反応性ヒドロキシル基を含む化合物とポリイソシアネート(a)との反応を大幅に促進させる化合物を含む。
塩基性ポリウレタン触媒、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、N,N,N’,N’-テトラメチルジアミノジエチルエーテル、ビス(ジメチルアミノプロピル)ウレア、N-メチル-又は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、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、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)、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-及び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を使用するのが有利である。しかしながら、好適な触媒には、金属塩、例えば塩化鉄(II)、塩化亜鉛、鉛オクトエート(lead octoate)及びスズ塩、例えばスズジオクトエート、スズジエチルヘキソエート、ジブチルスズジラウレートなど、ならびに第三級アミンと有機スズ塩の混合物も挙げられる。
考えられる触媒はさらに:アミジン、例えば2,3-ジメチル-3,4,5,6-テトラヒドロピリミジン、水酸化テトラアルキルアンモニウム、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム、アルカリ金属水酸化物、例えば水酸化ナトリウム、及びアルカリ金属アルコラート、例えばナトリウムメタノレート及びナトリウムイソプロパノレート、アルカリ金属カルボキシレート、8~20個の炭素原子を有し、任意でペンダントOH基を有する長鎖脂肪酸のアルカリ金属塩も含む。
同様触媒として考えられるのは組み込み可能なアミン、すなわち好ましくはOH、NH又はNH官能基を有するアミン、例えばエチレンジアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、エタノールアミン及びジメチルエタノールアミンなどである。組み込み可能な触媒は、成分(c)の化合物又は成分(b)の化合物と見なすことができる。
成分(b)100質量部に基づいて、0.001~10質量部の触媒又は触媒の組み合わせを使用することが好ましい。触媒なしで反応を行うことも可能である。この場合、アミン開始ポリオールの触媒活性を利用することが通常である。
過剰なNCO基の互いの三量化反応のための考えられる触媒はさらに:イソシアヌレート基を形成する触媒、例えば、単独又は第三級アミンとの組合せで、アンモニウムイオン又はアルカリ金属の塩、特にアンモニウムカルボキシレート又はアルカリ金属カルボキシレートを含む。イソシアヌレートの形成は、技術的用途向けの硬質フォーム、例えば例えば建設産業における断熱シート又はサンドイッチ要素に好ましくは使用される難燃性PIRフォームを生じる。
好ましい実施形態では、触媒(c)は、第三級アミノ基を有するアミン触媒と、アンモニウム又はアルカリ金属カルボキシレート触媒を含む。特に好ましい実施形態では、触媒(c)は、ペンタメチルジエチレントリアミン及びビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテルからなる群から選択される少なくとも1つのアミン触媒と、ギ酸カリウム、酢酸カリウム及び2-エチルヘキサン酸カリウムからなる群から選択される少なくとも1つのアルカリ金属カルボキシレート触媒とを含む。驚くべきことに、例えばダブルベルトにおけるサンドイッチ要素の連続生産におけるこれらの触媒の使用は、外層に面する、特に下部外層に面する特に滑らかなフォーム表面を有するサンドイッチ要素を可能にすることが見出された。この結果、外層へのフォームの優れた接着と欠陥のない表面を有するサンドイッチパネルが得られる。
本発明によれば、使用される発泡剤(d)は、2~5個の炭素原子、少なくとも1つの水素原子、及び少なくとも1つのフッ素及び/又は塩素原子から構成される少なくとも1つの脂肪族ハロゲン化炭化水素化合物(d1)と、4~8個の炭素原子を有する炭化水素化合物(d2)とを含む発泡剤混合物であり、化合物(d1)が少なくとも1つの炭素-炭素二重結合を有する。
好適な化合物(d1)は、トリフルオロプロペン及びテトラフルオロプロペン、例えば(HFO-1234)、ペンタフルオロプロペン、例えば(HFO-1225)、クロロトリフルオロプロペン、例えば(HFO-1233)、クロロテトラフルオロプロペン及びヘキサフルオロブテン、及びこれらの成分の1つ以上の混合物を含む。テトラフルオロプロペン、ペンタフルオロプロペン、クロロトリフルオロプロペン及びヘキサフルオロブテンが好ましく、不飽和の末端炭素原子は少なくとも1つの塩素又はフッ素置換基を有する。例として、1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234ze);1,1,3,3-テトラフルオロプロペン;1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO-1225ye);1,1,1-トリフルオロプロペン;1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO-1225zc);1,1,2,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO-1225yc);1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1224yd);1,1,1,2,3-ペンタフルオロプロペン(HFO-1225yez);1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233zd);1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロブト-2-エン(HFO-1336mzz)又はこれらの成分の2つ以上の混合物がある。
特に好ましい化合物(d1)は、トランス-1-クロロ-3,3,3-トリフルオロ-プロペン(HCFO-1233zd(E))、シス-1-クロロ-2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HCFO-1224yd)、トランス-1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロブタ-2-エン(HFO-1336mzz(E))、シス-1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロブタ-2-エン(HFO-1336mzz(Z))又はこれらの成分の2つ以上の混合物である。特に好ましいのはトランス-1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン(HCFO-1233zd(E))であり、驚くべきことに、それは連続生産プロセスにおいて下部外層に特に欠陥のないフォーム品質をもたらす。
4~8個の炭素原子を有する炭化水素化合物(d2)の例は、ヘプタン、ヘキサン及びイソペンタンなどの化合物、好ましくはn-及びイソペンタン、n-及びイソブタン及びプロパンなどの工業的混合物、シクロペンタン及び/又はシクロヘキサンなどのシクロアルカン、特にペンタン異性体、例えばn-ペンタン、イソペンテン及びシクロペンタンなどである。炭化水素化合物(d2)は、好ましくは少なくとも60mol%、特に好ましくは70mol%超、特に80mol%超の脂環式炭化水素化合物を含む。
発泡剤(d1)及び(d2)に加えて、さらなる物理的発泡剤を使用することができる。好適なそのような薬剤は、特に、使用されるイソシアネートに対して不活性であり、大気圧で100℃より低く、好ましくは50℃より低い沸点を有し、発熱性重付加反応に供されると蒸発するような液体を含む。例としては、エーテル、例えば、フラン、ジメチルエーテル及びジエチルエーテル、ケトン、例えば、アセトン及びメチルエチルケトン、アルキルカルボン酸塩、例えば、ギ酸メチル、シュウ酸ジメチル及び酢酸エチル、ハロゲン化炭化水素、例えば、塩化メチレン、ジクロロモノフルオロメタン、ジフルオロメタン、トリフルオロメタン、ジフルオロエタン、テトラフルオロエタン、クロロジフルオロエタン、1,1-ジクロロ-2,2,2-トリフルオロエタン、2,2-ジクロロ-2-フルオロエタン及びヘプタフルオロプロパンが挙げられる。これらの低沸点液体の相互の混合物及び/又は他の置換又は非置換の炭化水素との混合物を使用することも可能である。成分(d1)又は(d2)の定義に該当しない物理的発泡剤の割合は、それぞれの場合、発泡剤成分(d1)及び(d2)とさらなる物理的発泡剤の総質量に基づいて、好ましくは30質量%未満、特に好ましくは15質量%未満、より好ましくは5質量%未満である。特に、発泡剤成分(d1)及び(d2)に加えて、さらなる物理的発泡剤を使用しない場合がそれである。
本発明によるポリウレタンフォームを製造するために使用される発泡剤は、化学発泡剤も含む。これらはイソシアネート基と反応して二酸化炭素を生成し、ギ酸の場合には二酸化炭素と一酸化炭素を生成する。好適な化学発泡剤(d3)はさらに、有機カルボン酸、例えばギ酸、酢酸、シュウ酸、及び6個未満の炭素原子を有するさらなるカルボキシル含有化合物と、水とを含む。
化合物(d1)の他に、発泡剤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。使用される化学発泡剤(d3)は、好ましくは水、ギ酸-水混合物又はギ酸であり、特に好ましい化学発泡剤は、水又はギ酸-水混合物、特に発泡剤(d3)に基づいて70質量%超のギ酸含有量を有する水-ギ酸混合物であり、改善された外層接着及び下部外層下の欠陥のないフォーム表面をもたらす。
化学発泡剤(d3)を使用する場合、成分(b)~(g)の総質量に基づいて、好ましくは2質量%未満、より好ましくは0.5~1.5質量%で使用する。
本発明によれば、ハロゲン化炭化水素化合物(d1)のモル比率は、20~60mol%、好ましくは25~55mol%、特に好ましくは30~50mol%であり、炭化水素化合物(d2)のモル比率は、それぞれの場合、発泡剤(d1)及び(d2)の総含有量に基づいて、40~80mol%、好ましくは45~75mol%、特に好ましくは50~70mol%の間である。
発泡剤(d)は、好ましくは、本発明によって得られるポリイソシアネート系硬質フォームのフリーフォーム密度(free foam density)が10~100g/l、好ましくは20~75g/l、特に30~50g/lの間となるような量で使用される。
使用される難燃剤(e)は、一般に、従来技術から知られている難燃剤であってよい。好適な難燃剤の例は、臭素化エステル、臭素化エーテル(Ixol)及びジブロモネオペンチルアルコールなどの臭素化アルコール、トリブロモネオペンチルアルコール及びPHT-4-ジオール、及びまたトリス(2-クロロエチル)ホスフェートなどの塩素化ホスフェート、トリス(2-クロロプロピル)ホスフェート(TCPP)、トリス(1,3-ジクロロプロピル)ホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリス(2,3-ジブロモプロピル)ホスフェート、テトラキス(2-クロロエチル)エチレンジホスフェート、ジメチルメタンホスホネート、ジエチルジエタノールアミノメチルホスホネート、及び市販のハロゲン化難燃ポリオールである。液体難燃剤として使用され得る他のホスフェート又はホスホネートは、ジエチルエタンホスホネート(DEEP)、トリエチルホスフェート(TEP)、ジメチルプロピルホスホネート(DMPP)及びジフェニルクレジルホスフェート(DPC)が挙げられる。イソシアネート反応性基を有する難燃剤は、難燃剤の成分(e)及び成分(b)の両方に属すると考えられる。
硬質ポリウレタンフォームに難燃性を付与するために使用されることができる前述の難燃剤以外の難燃剤は、赤リン、赤リンを含む調製物、酸化アルミニウム水和物、三酸化アンチモン、酸化ヒ素、ポリリン酸アンモニウム及び硫酸カルシウム、膨張性黒鉛及びシアヌル酸誘導体、例えばメラミン、などの無機又は有機難燃剤、及び少なくとも2種の難燃剤の混合物、例えばポリリン酸アンモニウム及びメラミン、ならびに任意にトウモロコシデンプン又はポリリン酸アンモニウム、メラミン及び膨張性黒鉛であり;この目的のために芳香族ポリエステルを任意に使用することもできる。
好ましい難燃剤は、臭素を含まない。特に好ましい難燃剤は、炭素、水素、リン、窒素、酸素及び塩素からなる群から選択される原子、より特に炭素、水素、リン及び塩素からなる群から選択される原子からなる。
好ましい難燃剤は、イソシアネート基に対して反応する基を含まない。難燃剤は、好ましくは室温で液体である。特に好ましいのは、TCPP、DEEP、TEP、DMPP及びDPC、ならびにオリゴマーハロゲンフリー難燃剤、例えば、Fyrol(登録商標)PNX(ICL)及びLevagard(登録商標)2000(Lanxess)、及び/又は組み込み可能なリンベースの難燃剤、例えば、Veriquel(登録商標)R-100(ICL)及びLevagard(登録商標)2100(Lanxess)、特にTCPPとTEP、さらに好ましいのは、連続処理で下部外層下に欠陥のないフォーム表面をもたらし、火災の際に苛性燃焼ガスの放出が減少するTEPである。
難燃剤(e)の割合は、成分(b)~(g)の総質量に基づいて、一般に1質量%~40質量%、好ましくは5質量%~30質量%、特に好ましくは8質量%~25質量%である。
本発明によるポリウレタンフォームを製造するための反応混合物は、任意に、さらなる助剤及び/又は添加剤(f)と混合することができる。これらには、例えば、表面活性物質、フォーム安定剤、気泡調整剤(cell regulators)、フィラー、光安定剤、染料、顔料、加水分解安定剤、及び防カビ剤及び静菌性物質が含まれ得る。
考えられる表面活性物質は、例えば、出発材料の均質化を助けるために使用され、任意にプラスチックの気泡構造を調整するためにも適している化合物を含む。例としては、乳化剤、例えばヒマシ油硫酸塩又は脂肪酸のナトリウム塩、脂肪酸のナトリウム塩、脂肪酸とアミンの塩、例えばジエチルアミンオレエート、ジエタノールアミンステアラート、ジエタノールアミンリシノレアート、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のアルカリ金属又はアンモニウム塩、及びリシノール酸、例えばシロキサン-オキシアルキレンコポリマー及び他のオルガノポリシロキサン及びジメチルポリシロキサンが挙げられる。同様に、フォームの乳化作用、気泡構造及び/又は安定性を改善するために適しているのは、ポリオキシアルキレン及び側基としてフルオロアルカンラジカルを有するオリゴマーアクリレートである。表面活性物質は、典型的には、成分(b)100質量部に基づいて0.01~10質量部の量で使用される。
使用されるフォーム安定剤は、慣用のフォーム安定剤、例えばシリコーンをベースとするもの、例えばシロキサン-オキシアルキレンコポリマー及び他のオルガノポリシロキサンなどのであり得る。
フィラー、(特に、強化フィラー)は、それ自体既知の、慣用の有機及び無機フィラー、補強剤、重み付け剤、塗料の磨耗挙動を改善するための薬剤、コーティング組成物などを意味すると理解されるべきである。個々の例としては、シリカ含有鉱物などの無機フィラー、例えば、アンチゴライト、蛇紋岩、ホルンブレンド、角閃石、クリソタイル及びタルクなどのフィロケイ酸塩、カオリン、酸化アルミニウム、酸化チタン及び酸化鉄などの金属酸化物、チョーク、バライトなどの金属塩、硫化カドミウム、硫化亜鉛などの無機顔料、さらにはガラスなどが挙げられる。カオリン(陶土)、ケイ酸アルミニウム、硫酸バリウムとケイ酸アルミニウムの共沈物、またウォラストナイトなどの天然及び合成の繊維状鉱物、及び金属、特にガラスの長さが異なる繊維を使用することが好ましく、これらは任意にサイズ調整されることが可能である。考えられる有機フィラーは、例えば、炭素、メラミン、ロジン、シクロペンタジエニル樹脂及びグラフトポリマー、及びセルロース繊維、ポリアミド繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリウレタン繊維、芳香族及び/又は脂肪族ジカルボン酸エステルから誘導されるポリエステル繊維、特に炭素繊維を含む。
無機及び有機フィラーは、個別で又は混合物の形態として使用されることができ、反応混合物に加えられるこれらの量は、有利には、成分(a)~(f)の質量に基づいて、0.5~50質量%、好ましくは1~40質量%であるが、天然繊維と合成繊維で作られたマット、不織布及び織物の含有量は成分(a)~(f)の質量に基づいて、最大80質量%に達することができる。
化合物(g)は、好ましくは、20℃の温度及び1バールの周囲圧力で自由流動性である物質である。化合物(g)の例としては、カルボン酸の低級アルカノールエステルなどのカルボン酸エステル、例えば脂肪酸エチルエステル又は好ましくは脂肪酸メチルエステル、例えばカプロン酸メチル、カプリル酸メチル、カプリン酸メチル、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、オレイン酸メチル、ステアリン酸メチル、リノール酸メチル、リノレン酸メチル及びこれらの混合物、特に好ましくはバイオディーゼルが挙げられる。
疎水性基(g)を有する化合物として、好ましくはトリグリセリド、特に好ましくは油脂、例えば、菜種油、オリーブオイル、コーン油、パーム油、パンプキンシードオイル、ヒマワリ油、小麦種子油、大豆油、ココナッツオイル、トールオイル、綿実油、グレープシードオイル、杏仁油、ベニバナ油、アボカドオイル、マカダミア油、ピスタチオ油、アーモンドオイル、亜麻仁油、ゴマ油、ヘーゼルナッツオイル、ピーナッツ油、胡桃油、月見草油、シーバックソーン油、ベニバナ油、ルリヂサ種子油、ブラッククミンオイル、ワイルドローズオイル、獣脂及びこれらの混合物などを使用することもできる。
本発明によれば、ポリウレタンフォームの製造は、成分(a)~(e)、及び存在する場合には(f)及び(g)を混合して反応混合物を得ることによって行われる。複雑さを減らすために、予混合物が製造されることもできる。これらは、ポリイソシアネート(a)を含む少なくとも1つのイソシアネート成分(A)及びイソシアネート反応性化合物(b)を含むポリオール成分(B)を含む。イソシアネート成分(A)及びポリオール成分(B)に、さらに成分(c)~(g)の全部又は一部を加えることができ、イソシアネートの高い反応性のため、多くの場合、成分(c)~(g)は副反応を避けるためにポリオール成分に加えられることが多い。しかし、発泡剤(d1)は、特に、イソシアネート成分(A)と混合させることも可能である。物理的発泡剤(d1)及び(d2)は、好ましくはさらなる流れで反応混合物に加えられることが好ましく、残りの成分(d)~(g)は、ポリオール成分(B)に加えられることが特に好ましい。次いで、反応混合物を反応させて、ポリウレタンフォームを得ることができる。本発明の文脈では、反応混合物は、イソシアネート基に基づいて90%未満の反応転換率でのイソシアネート(a)とイソシアネート反応性化合物(b)の混合物を意味すると理解されるべきである。
反応混合物を得るための成分の混合は、240~1000、好ましくは240~800、好ましくは240~600、特に好ましくは280~500、そして特に330~400のイソシアネート指数で実施される。出発成分は、15℃~90℃、好ましくは20℃~60℃、特に20℃~45℃の温度で混合される。反応混合物は、高圧又は低圧の計量機で混合することにより混合され得る。
反応混合物は、例えば、型に入れて反応させることができる。この技術により、例えば不連続なサンドイッチ要素が製造される。
本発明による硬質フォームは、好ましくは、連続運転するダブルベルトラインで製造される。ポリオール成分及びイソシアネート成分は、高圧装置で計量され、ミキシングヘッドで混合される。触媒及び/又は発泡剤は、別個のポンプを使用して予めポリオール混合物に計量されることができる。反応混合物は、外層に連続的に塗布される。反応混合物を有する下層と上部外層は、反応混合物が発泡及び硬化するダブルベルトに導入される。ダブルベルトを出た後、連続シートは、所望する寸法にカットされる。これにより、金属外層を有する、又は、柔軟な外層を有する、サンドイッチ要素を製造することが可能になる。
使用される上部及び下部の外層は、同一であっても異なっていてもよく、ダブルベルトプロセスで一般的に採用される柔軟な又は剛性の外層であり得る。これらには、アルミニウム又はスチールなどの金属外層、アスファルト外層、紙、不織布、ポリスチレンなどのプラスチックシート、ポリエチレンフィルムなどのプラスチックフィルム、又は木材外層が挙げられる。外層は、例えば、従来のコーティング又は接着促進剤でコーティングされることもできる。ポリウレタンフォームの気泡ガスに対して不透過性である外層を使用することが特に好ましい。
このようなプロセスは既知であり、例えば、「Kunststoffhandbuch,第7巻、Polyurethane」、Carl Hanser Verlag、第3版 1993年、第6.2.2章又はEP2234732に記載されている。
本発明は、最終的に、本発明による方法によって得られ得るポリイソシアネートベースの硬質フォーム、及び本発明によるそのようなポリイソシアネートベースの硬質フォームを含むポリウレタンサンドイッチ要素を提供する。
本発明によるポリイソシアネートベースの硬質フォームは、並外れた機械的特性、特に並外れた圧縮強度及び並外れた低い熱伝導率を特徴とする。サンドイッチ要素の製造は、特に連続的なダブルベルトプロセスにおいて、さらに、ポリイソシアネートベースの硬質フォームの並外れた表面品質(特に下部外層に面する表面品質)を有するサンドイッチ要素を提供する。
以下、実施例を参照しながら本発明を説明する。
表1,2及び4に示される反応混合物を製造するために、以下の投入材料を使用した:
ポリオール:
ポリエステルオール1:最終生成物中に、535mgKOH/gのヒドロキシル価、244mgKOH/gのヒドロキシル価及び15%のオレイン酸の質量分率を有する、テレフタル酸、オレイン酸、ジエチレングリコール及びエトキシル化グリセロールのエステル化生成物。これは、ポリエステルオール1の総質量に基づいて、約13.3質量%のポリエステルオール1の総質量における疎水性基の割合をもたらす。
ポリエステルオール2:最終生成物中に、240mgKOH/gのヒドロキシル価及び0%のオレイン酸の質量分率を有する、無水フタル酸、ジエチレングリコール及びモノエチレングリコールのエステル化生成物。
ポリエステルオール3:最終生成物中に、194mgKOH/gのヒドロキシル価及び3.7%の脂肪酸の質量分率を有する、無水フタル酸、大豆油及びジエチレングリコールのエステル化生成物。これは、ポリエステルオール3の総質量に基づいて、約3.1質量%のポリエステルオール3の総質量における疎水性基の割合をもたらす。
ポリエステルポリオール4:最終生成物中に、195mgKOH/gのヒドロキシル価及び3.7%のオレイン酸の質量分率を有する、無水フタル酸、グリセロール、オレイン酸及びジエチレングリコールのエステル化生成物。これは、ポリエステルオール4の総質量に基づいて、約3.3質量%のポリエステルオール4の総質量における疎水性基の割合をもたらす。
ポリエステルポリオール5:最終生成物中に、215mgKOH/gのヒドロキシル価及び15.8%のオレイン酸の質量分率を有する、無水フタル酸、モノエチレングリコール及びジエチレングリコールのエステル化生成物。これは、ポリエステルオール5の総質量に基づいて、約14.0質量%のポリエステルオール5の総質量における疎水性基の割合をもたらす。
ポリエーテルオール1:188mgKOH/gのヒドロキシル価を有するポリエチレングリコール
難燃剤:
TCPP:32.5質量%の塩素含有量及び9.5質量%のリン含有量を有する、リン酸トリス(2-クロロイソプロピル)
TEP:17質量%のリン含有量を有するリン酸トリエチル
フォーム安定剤:
Tegostab(登録商標)B8443:Evonikのシリコーン含有フォーム安定剤
触媒:
触媒A:63.7質量%のモノエチレングリコールに溶解させた36.2質量%のギ酸カリウムからなる三量化触媒
触媒B:23.1質量%のビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル及び76.9質量%のジプロピレングリコールからなる触媒
化学発泡剤:
Amasil85%:ギ酸水溶液(85質量%水溶液)
物理的発泡剤:
ペンタンS80/20:80質量%のn-ペンタン及び20質量%のイソペンタンの混合物
シクロペンタン70:70質量%のシクロペンタン及び30質量%のイソペンタンの混合物
シクロペンタン95:95質量%のシクロペンタン及び5質量%のイソペンタンの混合物
Solstice(登録商標)LBA:Honeywell製の1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン
Opteon(商標)1100:Chemours製の(Z)-1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロ-2-ブテン
発泡剤混合物1:55.88質量%のシクロペンタン70及び44.12質量%のSolstice(登録商標)LBAの混合物が、約70mol%のシクロペンタン70を含む発泡剤混合物をもたらす。
発泡剤混合物2:56.12質量%のペンタンS80/20及び43.88質量%のSolstice(登録商標)LBAの混合物が、約70mol%のペンタンS80/20を含む発泡剤混合物をもたらす。
イソシアネート:
Lupranat(登録商標)M50:25℃で約550mPasの粘度を有する、BASF製のポリマーメチレンジフェニルジイソシアネート(PMDI)
表1、2及び4に示すポリオール成分は、上記の出発原料から製造され、実験室で及び高圧装置で連続ダブルベルトプロセスで反応させた。
同一の密度及び繊維時間(ゲルタイム)を確立するための実験用フォーム:
表1に示されるポリオール成分は、物理的発泡剤と触媒Bを変化させることにより、同一の繊維時間53秒±2秒及びカップフォーム密度44kg/m±2kg/mに調整された。触媒Aの量は、全ての設定の完成フォームが同一の濃度を有するように選択された。このようにして調整されたポリオール成分は、全ての設定の指数が330±10となるような混合比でLupranat(登録商標)M50と反応させた。このようにして、80gの反応混合物を、実験用スターラーを使用して、1400rpmで8秒間激しく混合させることによって紙コップ内で反応させた。
表2に示されるポリオール成分は、物理的発泡剤と触媒Bを変化させることにより、同一の繊維時間53秒±2秒及びカップフォーム密度42kg/m±2kg/mに調整された。触媒Aの量は、全ての設定の完成フォームが同一の濃度を有するように選択された。このようにして調整されたポリオール成分は、全ての設定の指数が330±10となるような混合比でLupranat(登録商標)M50と反応させた。このようにして、80gの反応混合物を、実験用スターラーを使用して、1400rpmで8秒間激しく混合させることによって紙コップ内で反応させた。
表3に示されるポリオール成分は、物理的発泡剤と触媒Bを変化させることにより、同一の繊維時間53秒±2秒及びカップフォーム密度42kg/m±2kg/mに調整された。触媒Aの量は、全ての設定の完成フォームが同一の濃度を有するように選択された。このようにして調整されたポリオール成分は、全ての設定の指数が210±10となるような混合比でLupranat(登録商標)M50と反応させた。このようにして、80gの反応混合物を、実験用スターラーを使用して、1400rpmで8秒間激しく混合させることによって紙コップ内で反応させた。
このようにして、同等の密度と繊維時間を調整された反応混合物は、その後硬質フォームブロックを製造するために使用され、そこから熱伝導率と圧縮強度測定の試験片が採取された。熱伝導率測定用のフォームブロックを製造するために、450gの反応混合物を、実験用スターラーを使用して、1400rpmで6秒間激しく混合させることによって紙コップ内で反応させた。次に、反応混合物を、上部が開口し、150mm×120mm×120mmの寸法を有する箱の型に移した。200mm×200mm×30mmの寸法を有する熱伝導率測定用の試験片は、常にフォームの立ち上がり方向でフォームブロックの中心からに採取された。
熱伝導率は、「Lambda Messtechnik GmbH Dresden」のλ-Meter EP500e熱伝導率計を使用して平均温度23℃で測定された。表1及び表2に報告されている熱伝導率の値は、2つの異なるが同一に製造されたフォームブロックからの2つの試験片の反復測定の平均値である。
DIN EN 826に従って圧縮強度を決定するために、50mm×50mm×50mmの寸法を有する9個の試験片を同じフォームブロックから追加で採取した。ここでも、試験片は常に同じ方法で採取された。9個の試験片のうち、3個の試験片は、試験がフォームの立ち上がり方向(上部)と反対方向に実施されるように回転させた。9個の試験片のうち、3個の試験片は、特に試験がフォームの立ち上がり方向(x方向)に対して実施されるように回転させた。9個の試験片のうち、3個の試験片は、試験がフォームの立ち上がり方向(y方向)に対して垂直に実施されるように回転させた。
次に、測定された9個の圧縮強度を平均し、表1及び表2に値(圧縮強度3D)として報告した。
Figure 2023532875000001
Figure 2023532875000002
Figure 2023532875000003
発泡剤Solstice(登録商標)LBAの熱伝導率がシクロペンタン70及びペンタンS80/20と比較して低いため、発泡剤混合物1及び2を用いて実験室で製造したフォームも低い熱伝導率を有するのは予想できる。しかし、成分(b)~(g)の疎水性基の含有量がより少ないポリオール成分を使用すると、熱伝導率が著しく低下し、実験用フォームの圧縮強度が著しく向上することが驚くべきことに見出された。
実施例13の本発明のポリオール成分を210の減少した指数(実施例19)で発泡させると、熱伝導率が著しく上昇し、フォームの圧縮強度が著しく低下する。
ダブルベルトプロセスによるサンドイッチ要素の連続生産:
実験用フォームに加え、ダブルベルトプロセスで厚さ80mmの複合材料要素が製造された。製造には、20℃±1℃に温度制御された下記のポリオール成分を、同様に20℃±1℃に加熱されたLupranat(登録商標)M50と反応させた。Lupranat(登録商標)M50の量は、製造されたすべての硬質フォームが345±10のイソシアネート指数となるように常に選択された。
複合材料要素の製造では、下部外層として、35℃±2℃に加熱された厚さ0.05mmのアルミニウム箔、又は40℃±2℃に加熱された厚さ0.5mmのアルミニウム板が使用された。どちらの上層も業界標準であり、従来のサンドイッチパネルの連続生産方法でも使用されている。ダブルベルトの温度は常に60℃±1℃であった。
厚さ80mmの複合材料要素を製造するために、触媒B及び物理的発泡剤の量は、反応混合物のゲル時間が正確に28秒であり、反応混合物と上部ベルトとの接触時間が正確に23秒であり、フォームが38.0±1.5g/lの全体密度を有するように選択された。
熱伝導率、圧縮強度及びフォーム表面の決定のために、長さ2.0m、幅1.25mの試料片(試験に必要な試料片を常に同じ部位から採取した)を、フォームパラメーターの調整に成功した後、採取した。
サンドイッチフォームの圧縮強度の決定:
標準的な気候条件下で24時間保管した後、バンドソーを使用してサンプル試験片から100mm×100mm×サンドイッチ厚の寸法を有するさらなる試験片を採取した。試験片は、要素の幅(左、中央、右)にわたって分布している同一部位(左、中央、右)から採取され、フォームの圧縮強度は、EN 826に従ったサンドイッチ規格DIN EN ISO 14509-A.2に従って決定された。
サンドイッチフォームの熱伝導率の決定:
標準的な気候条件下で24時間保管した後、バンドソーを使用してサンプル試験片から200mm×200mm×30mmの寸法を有するさらなる試験片を採取した。試験片は、サンドイッチ要素の厚さとサンドイッチ要素の幅の中央で採取された。
熱伝導率は、「Lambda Messtechnik GmbH Dresden」のλ-Meter EP500e熱伝導率計を使用して平均温度23℃で測定された。表5に報告された熱伝導率の値は、2つの試験片の反復測定の平均値である。
下部外層を剥離した後のフォーム表面の評価:
ダブルベルトプロセスで反応混合物液を直接適用したアルミニウム箔とアルミニウムシート(下部外層)を機械的に除去した後、フォーム表面を最初に査定し及び評価した、ここで等級1が最良のフォーム表面、等級5が最悪のフォーム表面を表している:
Figure 2023532875000004
Figure 2023532875000005
同一の発泡剤混合物の同一の量を使用する場合、ダブルベルトプロセスにおいても、成分(b)~(g)中に疎水性基の小さな割合を有する本発明のポリオール成分(例20、26及び30)の使用は、成分(b)~(g)中に疎水性基の高い割合を有するポリオール成分(例27)と比較して、生成されたフォームの顕著に低下した熱伝導性及び増加した圧縮強度を達成することは明らかである。しかし、成分(b)~(g)中に疎水性基のより小さい割合を有するポリオール成分は、シクロペンタン95と比較してハロゲン化オレフィンの割合が増え続けても、熱伝導率の連続的な向上が見られない。熱伝導率の最小値は、シクロペンタン95のモル比率に対するハロゲン化オレフィンのモル比率が20~55mol%である場合に達成される。驚くべきことに、本発明のポリオール成分と組合せでの、ハロゲン化オレフィンのモル比率の、70mol%、好ましくは65mol%、より好ましくは60mol%、特に55mol%をさらに超える増加は、製造されたフォームの熱伝導率の増加をもたらす。さらに、両ハロゲン化オレフィンの割合が70mol%を超えると、下面でのフォーム品質が低下する(実施例22、23及び25)。ペンタンS80/20も併用すると、成分(b)~(g)の疎水性基の割合が低いポリオール成分は、非発明のポリオール成分と比較して著しく改善された熱伝導率を示す(実施例28対実施例29)。しかしながら、非発明の反応混合物と比較して、ペンタンS80/20の使用は、異なる外層の下側における熱伝導率及びフォーム品質を著しく低下させる(実施例28)。

Claims (16)

  1. ポリイソシアヌレートフォームの製造方法であって、
    a)芳香族ポリイソシアネートと、
    b)少なくとも1つのポリエーテルオール(b1)及び/又はポリエステルオール(b2)を含むイソシアネート反応性化合物であって、成分(b1)及び(b2)のイソシアネート反応性水素原子の数平均含有量は少なくとも1.7である、イソシアネート反応性化合物と、
    c)触媒と、
    d)発泡剤と、
    e)難燃剤と、
    f)任意に補助物質及び添加物質と、
    g)脂肪族疎水性基を有し、化合物(a)~(f)の定義に該当しない任意での化合物と、
    が混合されて反応混合物を得、硬化されて硬質ポリイソシアヌレートフォームを得ることができ、
    発泡剤(d)は2~5つの炭素原子と、少なくとも1つの水素原子と、少なくとも1つのフッ素原子及び/又は塩素原子から構成される少なくとも1つの脂肪族ハロゲン化炭化水素化合物(d1)を含み、化合物(d1)は、少なくとも1つの炭素-炭素二重結合と4~8個の炭素原子を有する炭化水素化合物(d2)を含み、それぞれの場合に発泡剤(d1)及び(d2)の総含有量に基づいて、ハロゲン化炭化水素化合物(d1)のモル比率は20~60mol%であり、炭化水素化合物(d2)のモル比率は、40~80mol%の間であり、
    成分(b)~(f)は、脂肪族疎水性基を有し、前記脂肪族疎水性基の含有量は、成分(b)~(g)の総含有量に基づいて、0~4.0質量%である化合物を含むことができ、
    反応混合物を得るための混合は、少なくとも240のイソシアネート指数で実施される、ポリイソシアヌレートフォームの製造方法。
  2. 前記炭化水素化合物(d2)は、前記炭化水素化合物(d2)の総質量に基づいて、少なくとも60mol%の脂環式炭化水素化合物を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記炭化水素化合物(d2)は、ペンタン異性体から選択される、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記ハロゲン化炭化水素化合物(d1)は、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペンである、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記発泡剤はギ酸を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記触媒(c)は、第三級アミン基を有する少なくとも1つのアミン触媒と少なくとも1つのアンモニウム又はアルカリ金属カルボキシレート触媒とを含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記第三級アミン基を有する少なくとも1つのアミン触媒は、ペンタメチルジエチレントリアミン及びビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテルからなる群から選択され、前記少なくとも1つのアルカリ金属カルボキシレート触媒は、ギ酸カリウム、酢酸カリウム及び2-エチルヘキサン酸カリウムからなる群から選択される、請求項6に記載の方法。
  8. 前記少なくとも1つのイソシアネート反応性水素原子を有する化合物(b)は、いずれの場合も、ポリエーテルポリオール(b1)及びポリエステルオール(b2)の総質量に基づいて、0~30質量%のポリエーテルオール(b1)及び70~100質量%のポリエステルオール(b2)を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記ポリエーテルポリオール(b1)は、2~4の官能価を有するスターター分子と、エチレンオキシドを含むアルキレンオキシドとの反応生成物であり、150~300mgKOH/gのヒドロキシル価を有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記ポリエステルポリオール(b2)は芳香族ジカルボン酸又はその誘導体を使用して得られる、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記使用される難燃剤(e)はハロゲンフリー難燃剤のみである、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記反応混合物は、連続的に移動する外層に適用される、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 連続的に移動する外層への前記反応混合物の適用は、サンドイッチ要素の製造のためのダブルベルトライン上で実行される、請求項12に記載の方法。
  14. 芳香族ポリイソシアネート(a)を含むイソシアネート成分(A)と、イソシアネート反応性化合物(b)を含むポリオール成分(B)とを含む予混合物は、反応混合物の製造に使用され、さらに成分(c)~(g)は、成分(A)又は成分(B)に全部又は一部加えられる、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 物理的発泡剤(d1)及び(d2)は、好ましくはさらなる流れで反応混合物に加えられる、請求項1~14のいずれか一項に記載の方法。
  16. 請求項1~15のいずれか一項に記載の方法によって得られる硬質ポリイソシアヌレートフォーム。
JP2022580349A 2020-06-25 2021-06-23 高圧縮強度、低熱伝導率、高表面品質を有するポリイソシアヌレート樹脂フォーム Pending JP2023532875A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20182326 2020-06-25
EP20182326.7 2020-06-25
PCT/EP2021/067249 WO2021260069A1 (de) 2020-06-25 2021-06-23 Polyisocyanurathartschaumstoff mit hoher druckfestigkeit, geringer wärmeleitfähigkeit und hoher oberflächengüte

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023532875A true JP2023532875A (ja) 2023-08-01

Family

ID=71170320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022580349A Pending JP2023532875A (ja) 2020-06-25 2021-06-23 高圧縮強度、低熱伝導率、高表面品質を有するポリイソシアヌレート樹脂フォーム

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20230250278A1 (ja)
EP (1) EP4172235A1 (ja)
JP (1) JP2023532875A (ja)
KR (1) KR20230029846A (ja)
CN (1) CN115702184A (ja)
AU (1) AU2021295848A1 (ja)
BR (1) BR112022026388A2 (ja)
CA (1) CA3188780A1 (ja)
MX (1) MX2023000155A (ja)
WO (1) WO2021260069A1 (ja)

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU551979B2 (en) 1982-03-31 1986-05-15 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Epoxy polymerisation catalysts
US5470501A (en) 1995-05-08 1995-11-28 Basf Corporation Processability of hydrocarbon blown, polyisocyanate based foams through use of a compatibilizing agent
US5922779A (en) 1997-10-10 1999-07-13 Stepan Company Polyol blends for producing hydrocarbon-blown polyurethane and polyisocyanurate foams
US5817860A (en) * 1998-03-20 1998-10-06 Essex Specialty Products, Inc. Polyurethane prepolymer compositions, foams made therefrom and methods of making each thereof
DE10227072A1 (de) * 2002-06-17 2003-12-24 Basf Ag Polyurethanschaumstoffe, enthaltend modifizierte Polyorganosiloxane
US20050176830A1 (en) * 2004-02-09 2005-08-11 Jinhuang Wu Pentane-blown foams
DE102004013408A1 (de) 2004-03-18 2005-10-06 Basf Ag Polyetheralkohole und Verfahren zur Herstellung von Polyetheralkoholen zur Polyurethansynthese
TWI408162B (zh) 2005-06-24 2013-09-11 Honeywell Int Inc 含有經氟取代之烯烴之發泡劑及組合物,及發泡方法
US9738768B2 (en) 2007-03-29 2017-08-22 Arkema Inc. Blowing agent composition of hydrochlorofluoroolefin
US20170369668A1 (en) * 2007-03-29 2017-12-28 Arkema Inc. Blowing Agent Composition of Hydrochlorofluoroolefin
CA2707500C (en) 2007-12-17 2016-09-20 Basf Se Methods for producing composite elements based on foams based on isocyanate
EP2567992B1 (en) * 2007-12-19 2015-11-04 E. I. du Pont de Nemours and Company Foam-forming compositions containing azeotropic or azeotrope-like mixture containing cis-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and trans-1,2-dichloroethylene and their uses in the preparation of polyisocyanate-based foams
WO2010019428A1 (en) * 2008-08-13 2010-02-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Foam-forming compositions containing mixtures of 2-chloro-3,3,3-trifluoropropene and hydrocarbon and their uses in the preparation of polyisocyanate-based foams
US20110144216A1 (en) 2009-12-16 2011-06-16 Honeywell International Inc. Compositions and uses of cis-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene
CN103717656B (zh) 2011-08-01 2016-03-23 巴斯夫欧洲公司 Hfo/水发泡的硬质泡沫体系
JP2015502429A (ja) * 2011-12-02 2015-01-22 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーE.I.Du Pont De Nemours And Company Z−1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−ブテンを含有する泡膨張剤組成物ならびにポリウレタンおよびポリイソシアヌレートポリマー発泡体の製造におけるその使用
US20150322225A1 (en) 2011-12-09 2015-11-12 Honeywell International Inc. Foams and articles made from foams containing hcfo or hfo blowing agents
MY165909A (en) 2012-01-18 2018-05-18 Basf Se Method for producing rigid polyurethane foams
EP2634201A1 (de) 2012-03-01 2013-09-04 Basf Se Polyurethan-Hartschaumstoffe
CA2918686C (en) * 2013-08-13 2017-05-30 Enerlab 2000 Inc. Process for the preparation of lignin based polyurethane products
CN105683269A (zh) * 2013-09-19 2016-06-15 陶氏环球技术有限责任公司 使用混合发泡剂制备闭孔刚性聚氨酯泡沫体的真空辅助方法
US20150210818A1 (en) * 2014-01-27 2015-07-30 E I Du Pont De Nemours And Company Cryogenic insulation foam
WO2015131340A1 (zh) * 2014-03-05 2015-09-11 海信容声(广东)冰箱有限公司 一种以环戊烷为主体的低导热率聚氨酯硬泡泡沫及其制造方法和应用
EP3140333B1 (en) 2014-05-05 2019-02-27 Resinate Materials Group, Inc. Polyester polyols from thermoplastic polyesters and dimer fatty acids
CA2986015A1 (en) 2015-05-15 2016-11-24 Stepan Company Ethoxylated vegetable oils in low density spray foam formulations
CN105440302A (zh) 2015-05-21 2016-03-30 霍尼韦尔国际公司 聚氨酯或聚异氰脲酸酯复合板以及其连续生产线生产方法
CN105968302B (zh) * 2016-05-27 2018-09-04 江苏长顺高分子材料研究院有限公司 用于超低温lng储罐储保冷用聚氨酯喷涂组合料及其制备方法
US11505670B2 (en) * 2016-11-17 2022-11-22 Covestro Llc Polyurethane foams co-blown with a mixture of a hydrocarbon and a halogenated olefin
MX2019010052A (es) 2017-03-20 2020-02-05 Chemours Co Fc Llc Composiciones y usos de trans-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno.
WO2018218102A1 (en) 2017-05-26 2018-11-29 Honeywell International Inc. Compositions and uses of cis-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene and cyclopentane
EP3710506A1 (en) 2017-11-17 2020-09-23 Covestro Deutschland AG Polyurethane foam composite panel
CA3095635A1 (en) * 2018-05-04 2019-11-07 The Chemours Company Fc, Llc Improved insulation performance foams
US11267945B2 (en) * 2020-01-31 2022-03-08 Ddp Specialty Electronic Materials Us, Llc Flame-retardant polyurethane foam
US20230348685A1 (en) * 2020-02-04 2023-11-02 The Chemours Company Fc, Llc Nucleating Agents for PIR Foams

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021260069A1 (de) 2021-12-30
CA3188780A1 (en) 2021-12-30
CN115702184A (zh) 2023-02-14
BR112022026388A2 (pt) 2023-01-17
KR20230029846A (ko) 2023-03-03
AU2021295848A1 (en) 2023-02-02
EP4172235A1 (de) 2023-05-03
US20230250278A1 (en) 2023-08-10
MX2023000155A (es) 2023-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2609261C2 (ru) Сложные полиэфирполиолы на основе ароматических дикарбоновых кислот
JP6577189B2 (ja) 硬質ポリウレタンフォーム又は硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造方法、硬質ポリウレタン又はポリイソシアヌレートフォーム及びその使用方法、ポリオール成分
KR102058227B1 (ko) 경질 폴리우레탄 발포체 및 경질 폴리이소시아누레이트 발포체의 제조 방법
JP6324949B2 (ja) 硬質ポリウレタンフォームの製造方法
US10472454B2 (en) Preparing rigid polyurethane foams
MX2014007821A (es) Metodo para producir espumas rigidas de poliuretano y espumas rigidas de poliisocianurato.
CN112566955B (zh) 环境友好驱动的聚氨酯喷涂泡沫体系
MX2014014626A (es) Poliesteroles para producir espumas rigidas de poliuretano.
EP2603559B1 (en) Polyisocyanurate composition
CA3140032A1 (en) Method for producing flameproof pur/pir rigid foams
JP2023532875A (ja) 高圧縮強度、低熱伝導率、高表面品質を有するポリイソシアヌレート樹脂フォーム
TW202317655A (zh) 依據芳族聚酯多元醇及基於環氧乙烷的聚醚多元醇製備改良的剛性聚異氰脲酸脂發泡體的方法
AU2022314164A1 (en) Rigid polyurethane foams based on fatty-acid-modified polyether polyols and crosslinking polyester polyols

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20231113