JP2023551761A - ポリイソシアヌレートフォーム形成用組成物、ポリイソシアヌレートフォーム及び断熱材 - Google Patents
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Abstract
成形品の表面品質に優れるポリイソシアヌレートフォーム、特に平滑性に優れるポリイソシアヌレートフォームを形成する組成物を提供する。本発明は、水酸基を有するポリマーと、ポリイソシアネートと、発泡剤とを含むポリイソシアヌレートフォーム形成用組成物であって、発泡剤がハイドロフルオロオレフィンを含み、水酸基を有するポリマーがポリエステルアルコールと、水酸基価350mgKOH/g~700mgKOH/gのポリエーテルポリオールであって、3官能のポリオールを出発物質としてプロピレンオキシドを付加して得られるポリエーテルポリオールとを含み、ポリエステルアルコールの量が組成物100質量部に対して15質量部以上であり、ポリエーテルポリオールの量が組成物100質量部に対して0.2質量部~5質量部である、組成物である。
Description
本発明は、ポリイソシアヌレートフォーム形成用組成物、該組成物から形成されるポリイソシアヌレートフォーム、及び該フォームを含む断熱材に関する。より具体的には、本発明は、成形品の表面品質に優れるポリイソシアヌレートフォーム、特に平滑性に優れるポリイソシアヌレートフォームを形成する組成物に関する。
樹脂系フォームの中でも、ポリウレタンフォーム、特に硬質ポリウレタンフォームは、優れた断熱性を有していることから発泡断熱材として広く使用されている。ポリウレタンフォームは、通常、ポリオールと、ポリイソシアネートとを、必要に応じて適宜配合される触媒、発泡剤、整泡剤等と一緒に混合して、発泡させることにより製造されている。
ポリウレタンフォームの中には、「ポリイソシアヌレートフォーム」と呼ばれる樹脂系フォームが知られている。フォームの形成に使用されるポリイソシアネートは、その三量化反応からイソシアヌレート環を生成することができ、一定の割合以上でイソシアヌレート環構造を有する樹脂系フォームを一般的なポリウレタンフォームと区別して「ポリイソシアヌレートフォーム」と称する場合がある。ポリイソシアヌレートフォームは、イソシアヌレート環構造を多く含むため、高い難燃性を有している。
特許文献1には、ポリウレタン製品及びポリイソシアヌレート製品を得るためにポリエステルポリオールと相互に適合する他のポリオール又は他の材料との混合に適したポリエステル-ポリエーテルポリオールに関する発明が記載されている。特許文献1に記載の発明は、具体的には、1)公称官能価が3であり、かつ、分子量が90~500であるアルコールと無水フタル酸とを、無水フタル酸半エステルを形成する条件下で混合する工程;及び2)工程1において形成された半エステルをアルコキシル化して、ヒドロキシル数が200~350であるポリエステル-ポリエーテルポリオールを形成する工程によって生成されるが、ただし、上記アルコールがポリエーテルポリオールである場合、該ポリエーテルポリオールは、少なくとも70重量%のポリオキシプロピレンを含む、ポリエステル-ポリエーテルポリオールである。特許文献1には、かかるポリエステル-ポリエーテルポリオールを用いることで、ポリオール混合物が炭化水素系発泡剤との良好な相溶性を示すことができ、また、得られる発泡体が良好な強度を有することもできることが記載されている。
特許文献2には、表面にインテグラルスキン層を有する半硬質ないし軟質ポリウレタンフォーム成形品の製造方法に関する発明が記載されている。特許文献2に記載の発明は、少なくともポリオール化合物、架橋剤、触媒及び発泡剤を含むポリオール組成物とポリイソシアネート成分とを混合して調製した反応原液組成物を金型内に注入してインテグラルスキンを有する成形体とするポリウレタンフォーム成形品の製造方法であって、ポリオール化合物100重量部は分子量500~4000の2官能ポリオール化合物70重量部~95重量部と3官能以上の多官能ポリオール30重量部~5重量部とを含み、発泡剤が水であり、成形体の表面硬度がアスカーC硬度計にて測定したところ45度以下であるポリウレタンフォーム成形品の製造方法である。特許文献2には、発泡剤として水を含むポリオール組成物は粘度が高く、高圧発泡機を使用する必要があったが、特許文献2に記載の発明によれば、特定のポリオール混合物を用いることによって、製造設備を高圧発泡機に更新することなく、既設の低圧発泡機を使用した成形が可能となり、かつ室内で使用する家具等に使用した場合であっても臭気等の問題を発生することのないインテグラルスキンを有するポリウレタンフォーム成形品の製造方法を提供することができることが記載されている。
従来、硬質ポリウレタンフォーム又はポリイソシアヌレートフォーム用発泡剤として、HFC-134a、HFC-245fa及びHFC-365mfc等のハイドロフルオロカーボン(HFC)系発泡剤が用いられている。しかしながら、これらのハイドロフルオロカーボン系発泡剤は、オゾン層破壊の少ない又は生じない代替フロンとして認識されているものの、化学的に安定なために地球温暖化係数が高い。そのため、HFC系発泡剤の使用が地球温暖化につながると懸念されており、モントリオール議定書(キガリ改正)による段階的なHFC系発泡剤の削減が進められている。
そこで、最近はこれらのHFC系発泡剤に代わって、化学的に不安定であるために地球温暖化係数が低いハイドロフルオロオレフィン(HFO)と呼ばれるハロゲン化ハイドロオレフィン系発泡剤が、使用され始めている。
本発明者らは、ポリイソシアヌレートフォームの発泡剤としてハイドロフルオロオレフィン(HFO)を用いることについて検討したところ、ポリイソシアヌレートフォームを面材と一体成形した場合に、得られる成形品の面材の平滑性が他の発泡剤の場合と比較して劣っており、表面品質を低下させるという問題があることが分かった。
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、成形品の表面品質に優れるポリイソシアヌレートフォーム、特に平滑性に優れるポリイソシアヌレートフォームを形成する組成物を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、該組成物から形成されるポリイソシアヌレートフォーム及び該フォームを含む断熱材を提供することにある。
本発明者らは、発泡剤としてハイドロフルオロオレフィン(HFO)を用いると、ポリイソシアヌレートフォームに収縮が生じることを確認しており、この収縮によって面材の平滑性が低下する傾向にあると考えている。
ポリイソシアヌレートフォームの形成過程は、一般に、(1)ポリイソシアネートと水との反応による発泡と、(2)ポリイソシアネートとポリオールとの反応によるウレタン結合の形成と、(3)ポリイソシアネートの三量化反応によるイソシアヌレート環の形成とを含み、これらの順に反応が開始するものである。発泡剤としてHFOを用いる場合、上記(1)の発泡を経て気泡が生成する前にHFOが揮発してしまい、これによりポリイソシアヌレートフォームに収縮が生じる。
そこで、本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討したところ、発泡剤としてHFOを含むポリイソシアヌレートフォーム形成用組成物において、ポリエステルアルコールと特定のポリエーテルポリオールとを特定量で含む水酸基含有ポリマーを用いることで、面材の平滑性に優れるポリイソシアヌレートフォームを形成することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明の組成物は、水酸基を有するポリマーと、ポリイソシアネートと、発泡剤とを含むポリイソシアヌレートフォーム形成用組成物であって、発泡剤がハイドロフルオロオレフィンを含み、水酸基を有するポリマーがポリエステルアルコールと、水酸基価350mgKOH/g~700mgKOH/gのポリエーテルポリオールであって、3官能のポリオールを出発物質としてプロピレンオキシドを付加して得られるポリエーテルポリオールとを含み、ポリエステルアルコールの量が組成物100質量部に対して15質量部以上であり、ポリエーテルポリオールの量が組成物100質量部に対して0.2質量部~5質量部である、組成物である。
本発明の組成物の好ましい例においては、組成物のイソシアネートインデックスが250以上である。
本発明の組成物の他の好ましい例においては、組成物に含まれる水酸基を有するポリマーの粘度が2500mPas(25℃)以上である。本発明の組成物の更に好ましい例においては、ポリエステルアルコールの量が組成物100質量部に対して20質量部以上である。
さらに、本発明のポリイソシアヌレートフォームは、上記の組成物を発泡させることにより形成されたポリイソシアヌレートフォームである。
本発明のポリイソシアヌレートフォームの好ましい例においては、ポリイソシアヌレートフォームは面材付きポリイソシアヌレートフォームである。
さらに、本発明の断熱材は、上記のポリイソシアヌレートフォームを含む断熱材である。
本発明の組成物によれば、成形品の表面品質に優れるポリイソシアヌレートフォーム、特に平滑性に優れるポリイソシアヌレートフォームを形成する組成物を提供することができる。本発明のポリイソシアヌレートフォームによれば、かかる組成物から形成されるポリイソシアヌレートフォームを提供することができる。本発明の断熱材によれば、かかるポリイソシアヌレートフォームを含む断熱材を提供することができる。
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明の1つの態様は、ポリイソシアヌレートフォーム形成用組成物である。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と同様にポリオールとポリイソシアネートとから得られる樹脂系フォームであり、ウレタン結合を有する重合体を含むものである。一方、ポリイソシアヌレートフォームは、イソシアヌレート環構造を多く含むことから、ポリウレタンフォームと区別される。ポリイソシアネートの三量化反応により生成されるイソシアヌレート環は、ウレタン結合を有する重合体に結合しているが、その一部がウレタン結合を有する重合体に結合していない三量体そのものとしてポリイソシアヌレートフォーム中に存在していてもよい。ポリウレタンフォームを構成する樹脂を「ウレタン樹脂」と称するのに対して、ポリイソシアヌレートフォームを構成する樹脂を「ポリイソシアヌレート樹脂」とも称する。
本明細書において、ポリイソシアヌレートフォームとは、イソシアネートインデックスが150以上で、三量化触媒を使用して形成されるポリイソシアヌレートフォームを指す。
本発明のポリイソシアヌレートフォーム形成用組成物は、ポリオールと、ポリイソシアネートと、発泡剤とを含む。これらの成分を混合することで、ポリオールとポリイソシアネートとの反応が進み、これによりポリイソシアヌレートフォームを形成することが可能となる。本明細書においては、本発明のポリイソシアヌレートフォーム形成用組成物を「本発明の組成物」とも称する。
本発明の組成物は、水酸基を有するポリマーを含む。ここで、該ポリマーは、ポリオールを含むものであるが、1つの水酸基を有するポリマーを含んでもよい。例えば、ポリエステルポリオールの調製時に原料としてモノカルボン酸又はモノアルコールを使用すると、得られるポリエステルポリオールは1つの水酸基を有するポリエステルポリマーを含む。本明細書においては、このように1つの水酸基を有するポリマーも含まれ得る点を考慮して、かかるポリマーをポリエステルアルコールとも称する。
ポリオールは、複数の水酸基を有する化合物であり、好ましくは重合体のポリオールである。ポリオールの具体例としては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリラクトンポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリマーポリオール及びマンニッヒポリオールが挙げられる。
本発明の組成物において、水酸基を有するポリマーの量は、ポリイソシアネートの量に応じて適宜調整される。例えば、水酸基を有するポリマーの量は、組成物100質量部に対して、20質量部~35質量部である。水酸基を有するポリマーは、単独で用いてもよく、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリエーテルポリオールの代表的な例としては、ポリオキシアルキレンポリオールが挙げられる。ポリオキシアルキレンポリオールは、例えば、水酸基、1級アミノ基、2級アミノ基及びその他の活性水素含有基等の活性水素含有基を2個以上有する化合物を出発原料として、アルキレンオキシドを開環付加反応させることにより製造することができる。
ポリオキシアルキレンポリオールの出発原料の例としては、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、ジプロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、マンノース、ショ糖、フルクトース、デキストロース及びソルビトール等の多価アルコール、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メチルジエタノールアミン等のアルカノールアミン、エチレンジアミン、トリレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、1,3-プロパンジアミン、1,6-ヘキサンジアミン、イソホロンジアミン、ジエチレントリアミン及びトリエチレンペンタアミン等の多価アミン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、レゾルシノール及びハイドロキノン等の多価フェノール、並びにそれらの変性物が挙げられる。これらの出発原料は、単独で用いてもよく、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリオキシアルキレンポリオールを製造する際に、開環付加反応させるアルキレンオキシドの例としては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2-ブチレンオキシド、2,3-ブチレンオキシド及びスチレンオキシドが挙げられる。これらのアルキレンオキシドは、単独で用いてもよく、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリマーポリオールの例としては、ポリオキシアルキレンポリオール中にポリアクリロニトリル微粒子及びポリスチレン微粒子等のポリマー微粒子が分散したものが挙げられる。ポリマーポリオールは、ポリオキシアルキレンポリオールを含むものであることから、ポリエーテルポリオールの一種である。
マンニッヒポリオールは、フェノール類、アルデヒド類、アルカノールアミン類等を縮合反応させ、さらに必要に応じてエチレンオキシド及びプロピレンオキシド等のアルキレンオキシドの開環付加反応を行うことにより、製造することができる。マンニッヒポリオールは、分子中に複数のエーテル結合を有することから、ポリエーテルポリオールの一種である。
ポリエーテルポリオールの好ましい例としては、エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシドを付加反応させて得られる(ジ)エチレングリコール系ポリエーテルポリオール、(ジ)プロピレングリコール系ポリエーテルポリオール、(ジ)グリセリン系ポリエーテルポリオール、トリメチロールプロパン系ポリエーテルポリオール、ペンタエリスリトール系ポリエーテルポリオール、ショ糖系ポリエーテルポリオール、デキストロース系ポリエーテルポリオール、ソルビトール系ポリエーテルポリオール、モノ(ジ、トリ)エタノールアミン系ポリエーテルポリオール、エチレンジアミン系ポリエーテルポリオール、トリエチレンジアミン系ポリエーテルポリオール及びビスフェノールA系ポリエーテルポリオール等のポリオキシアルキレンポリオール、ポリオキシアルキレンポリオール中にポリマー微粒子が分散したポリマーポリオール並びにマンニッヒポリオールが挙げられる。
ポリエステルポリオールは、ポリエステルの製造条件を調整して製造することができる。ポリエステルポリオールの例としては、少なくとも主鎖の両末端に水酸基を有するポリエステルポリオールが挙げられ、より具体的な例としては、直鎖状のポリエステルポリオール及び僅かに分岐したポリエステルポリオールが挙げられる。ポリエステルポリオールは、脂肪族、脂環式又は芳香族のジカルボン酸と、ジオールと、任意に多価カルボン酸及び/又は3官能以上のポリオールとを使用して、既知の方法で調製することができる。
ポリラクトンポリオールは、ラクトンのホモポリマー又はコポリマーであり、その例としては、少なくとも主鎖の両末端に水酸基を有するポリラクトンが挙げられる。具体的には、ポリラクトンポリオールは、例えば、上記ポリオキシアルキレンポリオールにおいて説明したような活性水素含有基を2個以上有する化合物を出発原料として、ε-カプロラクトン、β-ブチロラクトン、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン等のラクトンを開環付加反応させて製造することができる。ポリラクトンポリオールは、分子中に複数のエステル結合を有することから、ポリエステルポリオールの一種である。
ポリカーボネートポリオールは、ポリカーボネートの製造条件を調整して製造することができ、その例としては、少なくとも主鎖の両末端に水酸基を有するポリカーボネートが挙げられる。さらに、ポリブタジエンポリオールの例としては、少なくとも主鎖の両末端に水酸基を有するポリブタジエンが挙げられる。
本発明の組成物において、水酸基を有するポリマーは、ポリエステルアルコールを含む。本明細書において「ポリエステルアルコール」とは、1つの水酸基を有するポリエステルを含み得るポリエステルポリオールを指す。ポリエステルアルコールは、燃焼性に優れ、断熱材として好適なポリイソシアヌレートフォームを得ることができる。
ポリエステルアルコールの量は、本発明の組成物100質量部に対して、好ましくは15質量部以上であり、より好ましくは15質量部~30質量部であり、更に好ましくは20質量部以上であり、最も好ましくは20質量部~30質量部である。ポリエステルアルコールを上記特定した量で用いることで、優れた燃焼性を確保することができる。さらに、ポリエステルアルコールを上記特定した量で用いると、比較的疎水性であるポリエステルアルコールと、親水性である水酸基の多い3官能のポリエーテルのバランスによりHFOの揮発のタイミングを制御することもできるため、好ましい。
ポリエステルアルコールの水酸基価は、好ましくは150mgKOH/g~500mgKOH/gであり、より好ましくは150mgKOH/g~300mgKOH/gである。ポリエステルアルコールの分子量は、好ましくは200g/モル~800g/モルであり、より好ましくは230g/モル~750g/モルである。ポリエステルアルコールの官能基数は、好ましくは1~4であり、より好ましくは1.3~2.5である。
本明細書において、水酸基価とは、試料1g中の遊離水酸基をカルボン酸無水物(例えば、無水酢酸又は無水フタル酸)で完全にアセチル化した後、それを中和するのに要する水酸化カリウムのmg数を指す(JIS K 1557 2007参照)。
本明細書において、水酸基を有するポリマー又はポリオールの分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定されるポリスチレン換算した数平均分子量である。
本明細書において、水酸基を有するポリマー又はポリオールの官能基数(fn)は、水酸基を有するポリマーの水酸基価(OHV)と数平均分子量(Mn)とから次の計算式により求められる。
fn=Mn(g/mol)×OHV(mgKOH/g)/56100
fn=Mn(g/mol)×OHV(mgKOH/g)/56100
本発明の組成物において、水酸基を有するポリマーは、カルボキシル基等の酸性基を有するポリエステルポリオールを含んでいてもよい。かかるポリエステルポリオールの酸性部分によりポリオールとポリイソシアネートとの反応を遅らせることができるが、ポリオールとポリイソシアネートとの反応性はほぼ同程度となるために三量化触媒の量を多くすることが可能となり、これによってヌレート化反応(イソシアヌレート環の形成)を促進させることができる。
本発明の組成物において、水酸基を有するポリマーは、水酸基価350mgKOH/g~700mgKOH/gのポリエーテルポリオールであって、3官能のポリオールを出発物質としてプロピレンオキサシドを付加して得られるポリエーテルポリオールを含む。本明細書においては、このポリエーテルポリオールを便宜上「ポリエーテルポリオール(a)」とも称する。
ポリエーテルポリオール(a)は、水酸基価の高い3官能のポリエーテルポリオールであり、その構造から水に溶けやすい親水性の性質を持つ。ポリイソシアネートと反応する際、3つの水酸基のうち2つが初期の段階で反応するが、残る1つの水酸基はその立体構造から少し遅れて反応することになる。反応が進むにつれてポリエーテルポリオール(a)は疎水性の構造を形成するが、反応していない残る1つの水酸基により、或る程度後の段階まで親水性の構造を維持することができる。
一方、発泡剤としてのハイドロフルオロオレフィン(HFO)は疎水性であるため、ポリオールとポリイソシアネートとの反応過程で疎水性側に移動する。反応熱が徐々にあがっていくことでHFOは揮発もしていくが、ポリエステルアルコール等の疎水性の構造が多いとHFOは良く溶け込むため、或る反応熱でHFOが一気に揮発することになる。HFOが一気に揮発すると、HFOの持つ樹脂への溶解性の高さのため、特定の箇所で樹脂が柔らかくなる。樹脂のその柔らかさがフォームの収縮を招き、これにより面材表面の平滑性が低下すると考えられる。
ここで、ポリエーテルポリオール(a)は、上記の通り或る程度後の段階まで親水性の構造を維持することができることから、疎水性であるポリエステルアルコールを所定量以上含む原料から得られる樹脂へのHFOの溶解を制御することができる。よって、ポリエーテルポリオール(a)により、特定の箇所で樹脂が柔らかくなるという問題を解決することができる。
ポリエーテルポリオール(a)の量は、本発明の組成物100質量部に対して、好ましくは0.2質量部~5質量部であり、より好ましくは0.5質量部~3質量部である。ポリエーテルポリオール(a)の量が多すぎると、フォーム表面にしわが生じる傾向がある。
ポリエーテルポリオール(a)の水酸基価は、350mgKOH/g~700mgKOH/gであり、好ましくは400mgKOH/g~650mgKOH/gであり、より好ましくは450mgKOH/g~600mgKOH/gである。ポリエーテルポリオール(a)の分子量は、例えば200g/mol~500g/molであり、好ましくは250g/mol~450g/molであり、より好ましくは280g/mol~400g/molである。
ポリエーテルポリオール(a)の出発物質である3官能のポリオールの例としては、グリセリン及びトリメチロールプロパンが挙げられる。
本発明の組成物に含まれる水酸基を有するポリマーの粘度は、好ましくは2500mPas(25℃)以上であり、より好ましくは2500mPas(25℃)~5000mPas(25℃)であり、更に好ましくは2500mPas(25℃)~4000mPas(25℃)である。水酸基を有するポリマーの粘度は、例えば、芳香族アミン系ポリエーテルポリオールを用いることで容易に増加させることができる。
本明細書において、粘度の測定は、JIS K 7117-1:1999に準拠して行い、ブルックフィールド回転粘度計(B型)を使用する。
本発明の組成物に含まれる水酸基を有するポリマーの粘度とは、水酸基を有するポリマー全体の粘度を指し、例えば、水酸基を有する各ポリマーの粘度と質量分率とから求めることができる。
[水酸基を有するポリマーの粘度]
本発明の組成物に含まれる水酸基を有するポリマーがn種類のポリマーから構成される場合、水酸基を有する各ポリマーの粘度をそれぞれV1、V2、・・・、Vnとし、水酸基を有するポリマー全体における水酸基を有する各ポリマーの質量分率をそれぞれW1、W2、・・・、Wnとして、粘度は以下の式より求められる。
水酸基を有するポリマーの粘度=exp(W1×ln(V1)+W2×ln(V2)+・・・+Wn×ln(Vn))
[水酸基を有するポリマーの粘度]
本発明の組成物に含まれる水酸基を有するポリマーがn種類のポリマーから構成される場合、水酸基を有する各ポリマーの粘度をそれぞれV1、V2、・・・、Vnとし、水酸基を有するポリマー全体における水酸基を有する各ポリマーの質量分率をそれぞれW1、W2、・・・、Wnとして、粘度は以下の式より求められる。
水酸基を有するポリマーの粘度=exp(W1×ln(V1)+W2×ln(V2)+・・・+Wn×ln(Vn))
ポリイソシアネートは、複数のイソシアネート基を有する化合物であり、その例としては、脂肪族、脂環式、芳香族又は芳香脂肪族のポリイソシアネートが挙げられ、また、これらポリイソシアネートの変性物も含まれる。ポリイソシアネートの変性物の例としては、ウレトジオン、イソシアヌレート、ウレタン、ウレア、アロファネート、ビウレット、カルボジイミド、イミノオキサジアジンジオン、オキサジアジントリオン及びオキサゾリドン等の構造を有するポリイソシアネートが挙げられる。ポリイソシアネートとして、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られるイソシアネート基含有プレポリマーを使用してもよい。ポリイソシアネートは、単独で用いてもよく、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリイソシアネートのうち、芳香族ポリイソシアネートの例としては、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ジメチルジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート及びポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートが挙げられる。脂環族ポリイソシアネートの例としては、シクロへキシレンジイソシアネート、メチルシクロへキシレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロへキシルメタンジイソシアネート及びジメチルジシクロへキシルメタンジイソシアネートが挙げられる。脂肪族ポリイソシアネートの例としては、メチレンジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート及びヘキサメチレンジイソシアネートが挙げられる。
ポリイソシアネートは、好ましくは20質量%~40質量%、より好ましくは25質量%~35質量%のイソシアネート基含有率を有する。本明細書において、イソシアネート基含有率は、JIS K 1603-1:2007に準拠して求められる。
本発明の組成物において、ポリイソシアネートの量は、例えば、イソシアネートインデックスにより示すことができる。本発明の組成物においては、ポリイソシアヌレートフォーム形成の観点から、イソシアネートインデックスを高く調整する。イソシアネートインデックスは、好ましくは250以上であり、より好ましくは250~500であり、更に好ましくは250~350である。
本明細書において、イソシアネートインデックスとは、ポリオール、発泡剤等のイソシアネート基と反応する活性水素の合計に対するポリイソシアネートのイソシアネート基の比に100を乗じた値である。
発泡剤は、一般に、物理的発泡剤と化学的発泡剤とに分類される。発泡剤は、単独で用いてもよく、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。物理的発泡剤と化学的発泡剤とを併用してもよい。発泡剤の量は、本発明の組成物100質量部に対して、好ましくは0.5質量部~15質量部であり、より好ましくは2.0質量部~12質量部である。
物理的発泡剤の具体例としては、ハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)及びハイドロフルオロカーボン(HFC)等のフロン類、ハイドロフルオロオレフィン(HFO)、ヘプタン、ヘキサン、ペンタン及びシクロペンタン等の炭化水素並びに二酸化炭素が挙げられる。一方、化学的発泡剤の例としては、水並びにギ酸及び酢酸等のカルボン酸が挙げられる。
本発明の組成物は、発泡剤としてハイドロフルオロオレフィンを含む。ハイドロフルオロオレフィン(HFO)は、フロン類に該当しない物理的発泡剤として好適に使用される発泡剤である。HFOとは、フッ素原子を含有するオレフィン化合物であり、フッ素以外のハロゲン原子(例えば塩素原子)を更に含有するHFOも含まれる。HFOのうち塩素原子を更に含有するHFOは、「ハイドロクロロフルオロオレフィン(HCFO)」とも称される。本発明の組成物は、ハイドロクロロフルオロオレフィンを含むことが好ましい。なお、HFOとHCFOとは区別される場合もあるが、本明細書においては、上述のとおり、HFOにはHCFOが含まれる。
ハイドロフルオロオレフィンは、炭素原子の数が2個~5個であることが好ましく、フッ素原子の数が3個~7個であることが好ましい。HFOの分子量は、100g/モル~200g/モルであることが好ましい。HFOの具体例としては、1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン、1,3,3,3-テトラフルオロプロペン、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン、1,2,3,3-テトラフルオロプロペン、3,3,3-トリフルオロプロペン、1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロブテン、1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン、2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン、3,3-ジクロロ-3-フルオロプロペン、2-クロロ-1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロブテン及び2-クロロ-1,1,1,3,4,4,4-ヘプタフルオロブテンが挙げられる。HFOは、シス異性体とトランス異性体のいずれであってもよい。これらのHFOは、単独で用いてもよく、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。
ハイドロフルオロオレフィンの量は、本発明の組成物100質量部に対して、例えば0.5質量部~15質量部であり、好ましくは2質量部~12質量部である。
本発明の組成物は、フォームの外観及び強度を改良する観点から、発泡剤として水を含むことが好ましい。水の量は、本発明の組成物100質量部に対して、例えば0.2質量部~10質量部であり、好ましくは0.5質量部~2質量部である。
本発明の組成物は、触媒を含むことが好ましい。触媒の例としては、水とポリイソシアネートとの反応を促進する触媒(泡化触媒)、ポリオールとポリイソシアネートとの反応を促進する触媒(樹脂化触媒)及びポリイソシアネートの三量化反応(すなわち、イソシアヌレート環の形成)を促進する触媒(三量化触媒)が挙げられる。本発明の組成物は、ポリイソシアヌレートフォーム形成用組成物であることから、少なくとも三量化触媒を含む。
泡化触媒の例としては、ジモルホリン-2,2-ジエチルエーテル、N,N,N’,N’’,N’’-ペンタメチルジエチレントリアミン、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、2-(2-ジエチルアミノエトキシ)エタノール及びN,N,N’-トリメチル-N’-ヒドロキシエチル-ビスアミノエチルエーテルが挙げられる。
樹脂化触媒の例としては、トリエチレンジアミン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’’,N’’’,N’’’-ヘキサメチルトリエチレンテトラミン、N-ジメチルアミノエチル-N’-メチルピペラジン、N,N,N’,N’-テトラメチルヘキサメチレンジアミン、1,2-ジメチルイミダゾール、1-イソブチル-2-メチルイミダゾール、N,N-ジメチルアミノプロピルアミン及びビス(ジメチルアミノプロピル)アミン等のアミン触媒、N,N-ジメチルアミノエタノール、N,N,N’-トリメチルアミノエチルエタノールアミン、N-(3-ジメチルアミノプロピル)-N,N-ジイソプロパノールアミン、N-(2-ヒドロキシエチル)-N’-メチルピペラジン、N,N-ジメチルアミノヘキサノール及び5-ジメチルアミノ-3-メチル-1-ペンタノール等のアルカノールアミン触媒、並びにオクタン酸第一スズ、ジラウリン酸ジブチル第二スズ、オクチル酸鉛、カルボン酸ビスマス及びジルコニウム錯体等の金属触媒が挙げられる。これらのアミン触媒及びアルカノールアミン触媒としては、炭酸を付加させて合成したアミン炭酸塩、並びにギ酸及び酢酸等のカルボン酸を付加させて合成したアミンカルボン酸塩を使用してもよい。
三量化触媒の例としては、2,4,6-トリス(ジアルキルアミノアルキル)ヘキサヒドロ-S-トリアジン、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、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール及び2,4-ビス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の芳香族化合物、酢酸カリウム、2-エチルヘキサン酸カリウム及びオクチル酸カリウム等のカルボン酸アルカリ金属塩、並びにカルボン酸の4級アンモニウム塩又はその他のオニウム塩が挙げられる。
触媒の量は、本発明の組成物100質量部に対して、例えば0.1質量部~5質量部、好ましくは0.2質量部~3質量部である。触媒は、単独で用いてもよく、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の組成物は、整泡剤を含んでもよい。整泡剤は、好ましくは界面活性剤である。界面活性剤には、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤及び両性界面活性剤等のイオン性界面活性剤、並びに非イオン性界面活性剤が含まれるが、界面活性剤は非イオン性界面活性剤であることが好ましい。界面活性剤の好ましい具体例としては、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤が挙げられる。整泡剤の量は、本発明の組成物100質量部に対して、好ましくは1質量部~5質量部である。整泡剤は、単独で用いてもよく、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の組成物は、難燃剤を含んでもよい。難燃剤は、好ましくはリン系難燃剤である。リン系難燃剤の好ましい具体例としては、トリクレジルホスフェート(TCP)、トリエチルホスフェート(TEP)、トリス(β-クロロエチル)ホスフェート(TCEP)及びトリス(β-クロロプロピル)ホスフェート(TCPP)が挙げられる。さらに、ポリリン酸アンモニウム及び赤リン等の固体(粉体)難燃剤を必要に応じて使用する。難燃剤の量は、本発明の組成物100質量部に対して、好ましくは3質量部~15質量部である。難燃剤は、単独で用いてもよく、又は二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の組成物は、その他の成分として、着色剤、充填材、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光安定剤、可塑剤、防かび剤、抗菌剤、架橋剤、溶媒、減粘剤、減圧剤及び分離防止剤等の添加剤を必要に応じて適宜含んでもよい。これらの成分には、市販品を好適に使用することができる。
本発明の組成物は、必要に応じて適宜選択される各種成分を混合することによって調製することができる。例えば、本発明の組成物は、水酸基を有するポリマーを含むポリオール成分と、ポリイソシアネートから構成されるポリイソシアネート成分とを混合することによって調製することができる。
本発明の組成物は、一対のポリオール成分とポリイソシアネート成分とを含む原液から構成されることが多い。ポリオール成分は、水酸基を有するポリマーを含み、通常、発泡剤、整泡剤及び触媒を含む。ポリオール成分は、難燃剤又は追加の添加剤を更に含んでもよい。ポリイソシアネート成分は、ポリイソシアネートから構成され、発泡剤及び難燃剤等の添加剤を含んでもよい。発泡剤は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを混合する際に配合される場合もある。
本発明の別の態様は、ポリイソシアヌレートフォームである。本発明のポリイソシアヌレートフォームは、上述したポリイソシアヌレートフォーム形成用組成物を発泡させることにより得られる。本発明の組成物は、ポリオールとポリイソシアネートとを含むことから、両成分を混合することで反応が進み、これによりポリイソシアヌレートフォームを形成することが可能となる。ポリイソシアヌレートフォーム形成時の温度は20℃~80℃であることが好ましい。
ポリイソシアヌレートフォームの発泡方法は、特に限定されず、既知の発泡手段、例えば、ハンドミキシング発泡、簡易発泡、注入法、フロス注入法及びスプレー法を利用することができる。ポリウレタンフォームの成形方法も、特に限定されず、既知の成形手段、例えば、モールド成形、スラブ成形、ラミネート成形及び現場発泡成形を利用することができる。
本発明のポリイソシアヌレートフォームは、船舶、車両、プラント、断熱機器、建築、土木、家具及びインテリア等の各種用途に好適に使用することができる。本発明のポリイソシアヌレートフォームは、断熱材、具体的には断熱機器、例えば冷蔵倉庫及び冷凍倉庫の断熱部材として使用することができる。
本発明のポリイソシアヌレートフォームは、面材付きポリイソシアヌレートフォームであることが好ましく、金属面材付きポリイソシアヌレートフォームであることが更に好ましい。本明細書において、面材付きポリイソシアヌレートフォームとは、ポリイソシアヌレートフォームの片面又は両面に箔又は板等の面材を貼着した板状の複合材料である。面材付きポリイソシアヌレートフォームは、各種用途の断熱材として使用することができる。
面材等の被接着体の好ましい例としては、金属及びその他の無機材料が挙げられる。被接着体の例としては、特に、アルミニウム及びその合金、ステンレス鋼及びその合金、鉄及びその合金、並びに銅及びその合金が挙げられる。被接着体の表面には、本発明の組成物が付着する面に所望によりコーティングが施されていてもよい。コーティングの例としては、ポリエステル樹脂等の有機高分子コーティング剤が挙げられる。被接着体の厚みは、0.2mm~0.6mmであることが好ましい。
本発明のポリイソシアヌレートフォームの密度は、例えば5kg/m3~80kg/m3であり、好ましくは25kg/m3~70kg/m3であり、更に好ましくは40kg/m3~65kg/m3である。本明細書において、ポリイソシアヌレートフォームの密度は、JIS K 7222:2005に準拠して測定される。
本発明のポリイソシアヌレートフォームは、測定の中心温度が23℃の場合、熱伝導率が0.0185W/m・K~0.0280W/m・Kであることが好ましく、0.0190W/m・K~0.0260W/m・Kであることが更に好ましい。本明細書において、熱伝導率は、JIS A 1412-2:1999に準拠して測定される。
本発明のポリイソシアヌレートフォームは、優れた難燃性を示すことができる。本明細書において「優れた難燃性」とは、ISO5660の発熱性試験法(コーンカロリーメータ法)で測定される総発熱量が8MJ/m2以下であることを意味する。
本発明のポリイソシアヌレートフォームは、ISO5660の発熱性試験法(コーンカロリーメータ法)で測定した場合、総発熱量が、好ましくは8MJ/m2以下であり、更に好ましくは7MJ/m2以下であり、最大発熱速度が、好ましくは150kw/m2以下であり、更に好ましくは60kw/m2以下であり、加熱減量が、好ましくは50wt%以下であり、更に好ましくは20wt%以下である。
本明細書において、ISO5660の発熱性試験法(コーンカロリーメータ法)による測定方法は、後述する実施例に記載の方法による。
本発明のポリイソシアヌレートフォームは、優れた難燃性を有することから、難燃性が必要とされる各種用途に適用することができる。
特に、本発明の難燃性ポリイソシアヌレートフォームは、マンション等の集合住宅、戸建住宅、校舎及び商業ビルを含む各種施設、工場の配管、自動車並びに鉄道車両に用いられる建材及び断熱材として有利に利用することができる。
特に、本発明の難燃性ポリイソシアヌレートフォームは、マンション等の集合住宅、戸建住宅、校舎及び商業ビルを含む各種施設、工場の配管、自動車並びに鉄道車両に用いられる建材及び断熱材として有利に利用することができる。
さらに、本発明のポリイソシアヌレートフォームは、スプレー方式による現場施工タイプの断熱材及び結露防止材、並びに工場ラインでのパネル及びボード等の建材の製造にも使用することができる。
好ましい態様によれば、本発明の難燃性ポリイソシアヌレートフォームを含む断熱材が提供される。
別の好ましい態様によれば、本発明の難燃性ポリイソシアヌレートフォームを含む建材が提供される。
別の好ましい態様によれば、本発明の難燃性ポリイソシアヌレートフォームを含む建材が提供される。
本発明の別の態様は、断熱材である。本発明の断熱材は、上述した本発明のポリイソシアヌレートフォームを含む断熱材である。断熱材の例としては、断熱部材、例えば冷蔵倉庫及び冷凍倉庫の断熱機器が挙げられる。本発明の断熱材は、マンション等の集合住宅、戸建住宅、校舎及び商業ビルを含む各種施設、冷凍倉庫、浴槽、工場の配管、自動車並びに鉄道車両に使用することができる。
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
1.概略
水酸基を有するポリマーと発泡剤等とを混合することにより調製した混合溶液(ポリオール成分)とポリイソシアネートとを所定の配合比にて混合し、次いで、金属面材を上下に配置した型に、高圧発泡機を使用して一定の温度及び圧力で混合溶液を吐出することにより、ポリイソシアヌレートフォームを製造する。所定時間経過後のポリイソシアヌレートフォーム下面の注入部付近の深さを測定する。
水酸基を有するポリマーと発泡剤等とを混合することにより調製した混合溶液(ポリオール成分)とポリイソシアネートとを所定の配合比にて混合し、次いで、金属面材を上下に配置した型に、高圧発泡機を使用して一定の温度及び圧力で混合溶液を吐出することにより、ポリイソシアヌレートフォームを製造する。所定時間経過後のポリイソシアヌレートフォーム下面の注入部付近の深さを測定する。
2.装置及び機器
高圧発泡機(HK-650P、Hennecke社製)
割り箸
ストップウオッチ(ラップタイム測定機能のあるもの)
型(アルミニウム製、内寸:長さ2000mm、幅900mm、厚み100mm)
高圧発泡機(HK-650P、Hennecke社製)
割り箸
ストップウオッチ(ラップタイム測定機能のあるもの)
型(アルミニウム製、内寸:長さ2000mm、幅900mm、厚み100mm)
3.材料
1)水酸基を有するポリマー
ポリエステルアルコールA:ポリエステルアルコール[ファントール6301:昭和電工マテリアルズ(株)製]、官能基数:1.7、水酸基価:250mgKOH/g、粘度:2500mPa・s(25℃)
ポリオールB:ポリエステルポリオール[マキシモールRFK-505:川崎化成工業(株)製]、官能基数:2.0、水酸基価:250mgKOH/g、粘度:5300mPa・s(25℃)
ポリオールC:芳香族アミン系ポリエーテルポリオール[SBUポリオールZ450:住化コベストロウレタン(株)製]、官能基数:4、水酸基価:340mgKOH/g、粘度:12000mPa・s(25℃)
ポリオールD:ポリエーテルポリオール[SBUポリオールS429:住化コベストロウレタン(株)製]、官能基数:3、水酸基価:250mgKOH/g、粘度:230mPa・s(25℃)
ポリオールE:プロポキシル化ポリエーテルポリオール[MULTRANOL9158:住化コベストロウレタン(株)製]、官能基数:3、水酸基価:470mgKOH/g、粘度:450mPa・s(25℃)
ポリオールF:プロポキシル化ポリエーテルポリオール[SUMIPHEN TM:住化コベストロウレタン(株)製]、官能基数:3、水酸基価:370mgKOH/g、粘度:600mPa・s(25℃)
ポリオールG:プロポキシル化ポリエーテルポリオール[SUMIPHEN VO:住化コベストロウレタン(株)製]、官能基数:3、水酸基価:550mgKOH/g、粘度:1600mPa・s(25℃)
ポリオールH:ポリエステルポリオール[マキシモールRAK-253:川崎化成工業(株)製]、官能基数:2、水酸基価:360mgKOH/g、粘度:3200mPa・s(25℃)、酸価:180mgKOH/g
ポリオールI:プロポキシル化ポリエーテルポリオール[SBUポリオールH438:住化コベストロウレタン(株)製]、官能基数:3、水酸基価:390mgKOH/g、粘度:350mPa・s(25℃)
2)ポリイソシアネート
ポリイソシアネート:ポリメリックMDI[スミジュール44V20L:住化コベストロウレタン(株)製]、イソシアネート基含有率:31.5質量%
3)発泡剤
発泡剤A:水
発泡剤B:HCFO-1233zd(分子量:130)
発泡剤C:HFO-1224yd(分子量:148.5)
発泡剤D:HFO-1336mzz(Z)(分子量:164)
4)その他添加剤
触媒A:ジモルホリン-2,2-ジエチルエーテル
触媒B:1,2-ジメチルイミダゾール(70質量%)+ジエチレングリコール(30質量%)
触媒C:オクチル酸カリウム
触媒D:オニウム塩溶液
整泡剤:シリコーン系非イオン性界面活性剤[TEGOSTAB B8460:エボニックジャパン(株)製]
難燃剤:トリス(2-クロロイソプロピル)ホスフェート
5)面材
アルミニウム面材
1)水酸基を有するポリマー
ポリエステルアルコールA:ポリエステルアルコール[ファントール6301:昭和電工マテリアルズ(株)製]、官能基数:1.7、水酸基価:250mgKOH/g、粘度:2500mPa・s(25℃)
ポリオールB:ポリエステルポリオール[マキシモールRFK-505:川崎化成工業(株)製]、官能基数:2.0、水酸基価:250mgKOH/g、粘度:5300mPa・s(25℃)
ポリオールC:芳香族アミン系ポリエーテルポリオール[SBUポリオールZ450:住化コベストロウレタン(株)製]、官能基数:4、水酸基価:340mgKOH/g、粘度:12000mPa・s(25℃)
ポリオールD:ポリエーテルポリオール[SBUポリオールS429:住化コベストロウレタン(株)製]、官能基数:3、水酸基価:250mgKOH/g、粘度:230mPa・s(25℃)
ポリオールE:プロポキシル化ポリエーテルポリオール[MULTRANOL9158:住化コベストロウレタン(株)製]、官能基数:3、水酸基価:470mgKOH/g、粘度:450mPa・s(25℃)
ポリオールF:プロポキシル化ポリエーテルポリオール[SUMIPHEN TM:住化コベストロウレタン(株)製]、官能基数:3、水酸基価:370mgKOH/g、粘度:600mPa・s(25℃)
ポリオールG:プロポキシル化ポリエーテルポリオール[SUMIPHEN VO:住化コベストロウレタン(株)製]、官能基数:3、水酸基価:550mgKOH/g、粘度:1600mPa・s(25℃)
ポリオールH:ポリエステルポリオール[マキシモールRAK-253:川崎化成工業(株)製]、官能基数:2、水酸基価:360mgKOH/g、粘度:3200mPa・s(25℃)、酸価:180mgKOH/g
ポリオールI:プロポキシル化ポリエーテルポリオール[SBUポリオールH438:住化コベストロウレタン(株)製]、官能基数:3、水酸基価:390mgKOH/g、粘度:350mPa・s(25℃)
2)ポリイソシアネート
ポリイソシアネート:ポリメリックMDI[スミジュール44V20L:住化コベストロウレタン(株)製]、イソシアネート基含有率:31.5質量%
3)発泡剤
発泡剤A:水
発泡剤B:HCFO-1233zd(分子量:130)
発泡剤C:HFO-1224yd(分子量:148.5)
発泡剤D:HFO-1336mzz(Z)(分子量:164)
4)その他添加剤
触媒A:ジモルホリン-2,2-ジエチルエーテル
触媒B:1,2-ジメチルイミダゾール(70質量%)+ジエチレングリコール(30質量%)
触媒C:オクチル酸カリウム
触媒D:オニウム塩溶液
整泡剤:シリコーン系非イオン性界面活性剤[TEGOSTAB B8460:エボニックジャパン(株)製]
難燃剤:トリス(2-クロロイソプロピル)ホスフェート
5)面材
アルミニウム面材
3.方法
<ポリオール成分の調製>
1)窒素置換した混合釜に所定量の各種ポリオール及び触媒等を導入し、次いで混合する。
2)30分以上撹拌し、十分撹拌されたことを目視で確認する。
3)2)で確認した混合溶液に所定量の発泡剤を添加し、次いで十分に混合する。混合後、秤量し減量した発泡剤を追加し、再度混合する。
ポリオール成分の配合処方(質量部)を表1及び表2に示す。
<ポリイソシアヌレートフォームの製造>
4)Hennecke社製の高圧発泡機であるHK-650Pを使用し、ポリオール成分及びポリイソシアネート成分の温度を19℃~23℃に調整し、次いで吐出圧12MPaでウレタン注入成形を行った。ポリオール成分とポリイソシアネート成分との混合質量比を、表1及び表2に示す。
5)あらかじめ55℃に加熱し、アルミニウム面材をその上下に配置した型(内寸:長さ2000mm、幅900mm、厚み100mm)の中央部にフォーム形成用組成物を注入する。
6)型の長さ方向にポリイソシアヌレートフォームが詰まりきらない量の組成物を注入し、ポリイソシアヌレートフォームの半円状の両端をカットすることにより、直方体サンプルを得る。サンプルの重さ及び体積を測定し、ジャスト密度(kg/m3)を算出する。型に充填されたサンプルの密度をジャスト密度という。
7)ジャスト密度から型(内寸:長さ2000mm、幅900mm、厚み100mm)のジャスト重量を算出する。算出したジャスト重量の1.25倍の量の組成物を注入することにより、ポリイソシアヌレートフォーム成形品を作製する。
8)フォーム形成用組成物を注入してから30分後に、型から面材付きのポリイソシアヌレートフォーム成形品を取り出す。
9)ポリイソシアヌレートフォームを取り出した後、0℃にて30分以内静置し、次いで約24時間放置する。
10)ウレタン注入した下面側の面材の上に直角になるように直尺を置き、直尺と面材との隙間の最大値をシクネスゲージ(新潟精機株式会社、100ML)又はテーパーゲージ(新潟精機株式会社、270A)を用いて測定する。得られた結果を「注入下面の最大凹み」として表1及び表2に示す。
11)蛍光灯(直管型)の下で、該蛍光灯が下面側の面材に映り込む像を目視で確認し、下記の基準で平滑性を評価した。評価結果を表1及び表2に示す。
(評価基準)
◎:表面が平滑であり、蛍光灯の像が直線で見えた。
○:表面が平滑であり、蛍光灯の像が直線で見えたが、表面にはわずかな凹凸があるように見えた。
×:表面が平滑ではなく、蛍光灯の像の波打ちが見えた。
<ポリオール成分の調製>
1)窒素置換した混合釜に所定量の各種ポリオール及び触媒等を導入し、次いで混合する。
2)30分以上撹拌し、十分撹拌されたことを目視で確認する。
3)2)で確認した混合溶液に所定量の発泡剤を添加し、次いで十分に混合する。混合後、秤量し減量した発泡剤を追加し、再度混合する。
ポリオール成分の配合処方(質量部)を表1及び表2に示す。
<ポリイソシアヌレートフォームの製造>
4)Hennecke社製の高圧発泡機であるHK-650Pを使用し、ポリオール成分及びポリイソシアネート成分の温度を19℃~23℃に調整し、次いで吐出圧12MPaでウレタン注入成形を行った。ポリオール成分とポリイソシアネート成分との混合質量比を、表1及び表2に示す。
5)あらかじめ55℃に加熱し、アルミニウム面材をその上下に配置した型(内寸:長さ2000mm、幅900mm、厚み100mm)の中央部にフォーム形成用組成物を注入する。
6)型の長さ方向にポリイソシアヌレートフォームが詰まりきらない量の組成物を注入し、ポリイソシアヌレートフォームの半円状の両端をカットすることにより、直方体サンプルを得る。サンプルの重さ及び体積を測定し、ジャスト密度(kg/m3)を算出する。型に充填されたサンプルの密度をジャスト密度という。
7)ジャスト密度から型(内寸:長さ2000mm、幅900mm、厚み100mm)のジャスト重量を算出する。算出したジャスト重量の1.25倍の量の組成物を注入することにより、ポリイソシアヌレートフォーム成形品を作製する。
8)フォーム形成用組成物を注入してから30分後に、型から面材付きのポリイソシアヌレートフォーム成形品を取り出す。
9)ポリイソシアヌレートフォームを取り出した後、0℃にて30分以内静置し、次いで約24時間放置する。
10)ウレタン注入した下面側の面材の上に直角になるように直尺を置き、直尺と面材との隙間の最大値をシクネスゲージ(新潟精機株式会社、100ML)又はテーパーゲージ(新潟精機株式会社、270A)を用いて測定する。得られた結果を「注入下面の最大凹み」として表1及び表2に示す。
11)蛍光灯(直管型)の下で、該蛍光灯が下面側の面材に映り込む像を目視で確認し、下記の基準で平滑性を評価した。評価結果を表1及び表2に示す。
(評価基準)
◎:表面が平滑であり、蛍光灯の像が直線で見えた。
○:表面が平滑であり、蛍光灯の像が直線で見えたが、表面にはわずかな凹凸があるように見えた。
×:表面が平滑ではなく、蛍光灯の像の波打ちが見えた。
<ゲルタイムの測定方法>
フォーム形成用組成物の反応性を確認するため、所定の温度及び圧力で、溢れない程度の量の混合溶液を2Lデスカップに注入し、注入中の混合溶液に割り箸で触った際に、混合溶液が糸を引き始めるまでの時間をゲルタイム(秒)として測定した。測定結果を表1及び表2に示す。
フォーム形成用組成物の反応性を確認するため、所定の温度及び圧力で、溢れない程度の量の混合溶液を2Lデスカップに注入し、注入中の混合溶液に割り箸で触った際に、混合溶液が糸を引き始めるまでの時間をゲルタイム(秒)として測定した。測定結果を表1及び表2に示す。
<難燃性評価>
ポリイソシアヌレートフォームの難燃性(総発熱量)を、以下の条件下で以下の装置により、ISO5660に準拠して測定した。評価結果を表1及び表2に示す。
装置:東洋精機製作所社製CONE CALORIMETER C4
条件:輻射熱:50kW/m2
サンプル位置:60mm(コーンヒーターからサンプル面である面材までの距離)
加熱時間:20分
サンプルサイズ:100mm×100mm×40mm(パネル中央部の凹みのない下面面材を含む部分で切り出し)
パネル養生期間:3日(成形後)
サンプル養生期間:1日(切り出し後)
測定された総発熱量が8MJ/m2以下の場合に顕著な難燃性を有する(難燃性○)との評価とし、測定された総発熱量が8MJ/m2より大きい場合に顕著な難燃性を有さない(難燃性×)との評価とした。評価結果を表1及び表2に示す。
ポリイソシアヌレートフォームの難燃性(総発熱量)を、以下の条件下で以下の装置により、ISO5660に準拠して測定した。評価結果を表1及び表2に示す。
装置:東洋精機製作所社製CONE CALORIMETER C4
条件:輻射熱:50kW/m2
サンプル位置:60mm(コーンヒーターからサンプル面である面材までの距離)
加熱時間:20分
サンプルサイズ:100mm×100mm×40mm(パネル中央部の凹みのない下面面材を含む部分で切り出し)
パネル養生期間:3日(成形後)
サンプル養生期間:1日(切り出し後)
測定された総発熱量が8MJ/m2以下の場合に顕著な難燃性を有する(難燃性○)との評価とし、測定された総発熱量が8MJ/m2より大きい場合に顕著な難燃性を有さない(難燃性×)との評価とした。評価結果を表1及び表2に示す。
表1及び表2から、実施例のポリイソシアヌレートフォームは、比較例1~比較例8と比較して、成形品の表面品質に優れていることが分かる。
Claims (7)
- 水酸基を有するポリマーと、ポリイソシアネートと、発泡剤とを含むポリイソシアヌレートフォーム形成用組成物であって、
前記発泡剤がハイドロフルオロオレフィンを含み、
前記水酸基を有するポリマーがポリエステルアルコールと、水酸基価350mgKOH/g~700mgKOH/gのポリエーテルポリオールであって、3官能のポリオールを出発物質としてプロピレンオキシドを付加して得られるポリエーテルポリオールとを含み、
前記ポリエステルアルコールの量が前記組成物100質量部に対して15質量部以上であり、
前記ポリエーテルポリオールの量が前記組成物100質量部に対して0.2質量部~5質量部である、組成物。 - イソシアネートインデックスが250以上である、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物に含まれる前記水酸基を有するポリマーの粘度が2500mPas(25℃)以上である、請求項1又は2に記載の組成物。
- 前記ポリエステルアルコールの量が前記組成物100質量部に対して20質量部以上である、請求項1~3のいずれか一項に記載の組成物。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載の組成物を発泡させることにより形成されたポリイソシアヌレートフォーム。
- 面材付きポリイソシアヌレートフォームである、請求項5に記載のポリイソシアヌレートフォーム。
- 請求項5又は6に記載のポリイソシアヌレートフォームを含む断熱材。
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EP20213890.5 | 2020-12-14 | ||
EP20213890.5A EP4011945A1 (en) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | Composition for forming polyisocyanurate foam, polyisocyanurate foam, and thermal insulating material |
PCT/EP2021/077854 WO2022078899A1 (en) | 2020-10-13 | 2021-10-08 | Composition for forming polyisocyanurate foam, polyisocyanurate foam, and thermal insulating material |
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---|---|
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JP4301432B2 (ja) | 2003-01-24 | 2009-07-22 | 東洋ゴム工業株式会社 | ポリウレタンフォーム成形品の製造方法 |
WO2012105657A1 (ja) * | 2011-02-02 | 2012-08-09 | 旭硝子株式会社 | 硬質発泡合成樹脂の製造方法 |
MX2014004563A (es) | 2011-10-14 | 2014-08-01 | Dow Global Technologies Llc | Polioles de poliester-polieter hibridos para la expansion de desmoldeo mejorada en espumas rigidas de poliuretano. |
CA2988976C (en) * | 2015-06-12 | 2019-12-31 | Icp Adhesives And Sealants, Inc. | Marine foam |
EP3354671A1 (de) * | 2017-01-31 | 2018-08-01 | Covestro Deutschland AG | Verfahren zur herstellung von polyurethan (pur) und polyurethan/polyisocyanurat (pur/pir)- hartschaumstoffen |
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2021
- 2021-10-08 JP JP2023522460A patent/JP2023551761A/ja active Pending
- 2021-10-08 EP EP21786978.3A patent/EP4229119A1/en active Pending
- 2021-10-08 WO PCT/EP2021/077854 patent/WO2022078899A1/en unknown
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Publication number | Publication date |
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WO2022078899A1 (en) | 2022-04-21 |
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