JP2869695B2

JP2869695B2 - 軽量有機発泡体の製造方法

Info

Publication number: JP2869695B2
Application number: JP5340530A
Authority: JP
Inventors: 毅落合; 憲司西野
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1993-12-08
Filing date: 1993-12-08
Publication date: 1999-03-10
Anticipated expiration: 2014-03-10
Also published as: JPH07157583A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フライアビリティのな
い低熱伝導率を有する軽量有機発泡体の製造方法の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の軽量有機発泡体には、ポリ尿素フ
ォームがある。このポリ尿素フォームにあっては、フォ
ーム表面上のセル構造が破壊され、脆化の著しい状態と
なるフライアビリティがあり、またフォーム内セルの不
均一のため、これが低熱伝導率化の障害となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ポリ
尿素フォームにあっては、フォームのフライアビリティ
により、フォームが摩耗し易くなり、取扱いの点で問題
が生じ、またフォームの熱伝導率に起因する断熱性能に
おいても、その改善が強く望まれている。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、フライアビリティのない均一
な微細セル構造を有し、熱伝導率が従来のポリ尿素フォ
ームと比較して大輻に低減できる軽量有機発泡体の製造
方法を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明等は、前記フォー
ムのフライアビリティをなくし、熱伝導率を低減するた
め、軽量有機発泡体の出発原料の配合について種々検討
を加えて実験を行った。フライアビリティの発生は樹脂
の結合の脆弱性との相関性が大きい。尿素結合はウレタ
ン結合に比較して非常に脆弱な結合であり、その尿素結
合のみからなる従来の尿素フォームはフライアビリティ
のある脆弱なフォームである。この尿素結合のみからな
るフォームにウレタン結合を含有させることにより、結
合の脆弱性が減少し、フライアビリティの改善が図られ
る。また、本発明品のような低密度範囲におけるウレタ
ン結合のみからなるフォームの製造は不可能であり、低
密度フォームとして従来からある尿素フォームに含まれ
る尿素結合を含有させることにより低密度フォーム化が
図られる。

【０００６】したがって、ウレタン結合と尿素結合との
適度な組み合わせにより、フライアビリティのない低密
度フォームの製造は可能である。また、フォーム内セル
の均一性が熱伝導率に大きな影響を与える。フォーム内
セルの均一性は反応系であるＡ液内成分の相溶性あるい
は、Ａ液とＢ液との相溶性に関与する。よって、反応溶
液成分の相溶性の向上により、熱伝導率の低減が図られ
る。反応系において相当量の水の添加がある場合、反応
液中での成分の不均一な分散がみられ、それは乳化分散
剤としての界面活性剤の添加により均一な分散溶液とな
る。

【０００７】本発明等では、ウレタン結合と尿素結合の
適度な組み合わせ、すなわち有機ポリオールと水との適
度な組み合わせ、ならびに乳化分散剤としての界面活性
剤の検討およびポリイソシアネート、難燃剤、その他の
添加剤の検討を行った。その結果、有機ポリオール、
水、非イオン性界面活性剤、難燃剤からなるＡ液と、ポ
リイソシアネートからなるＢ液を混合して軽量有機発泡
体を製造する方法において、例えばポリイソシアネート
１００重量部に対し有機ポリオール５〜５０重量部、水
の量１０〜２０重量部、非イオン性界面活性剤０．１〜
１０重量部を配合すると共に前記Ａ液とＢ液とをイミダ
ゾール化合物の存在下で反応させることにより、上述し
た問題点を解決できることを知見し、その知見に基づい
て本発明を完成したものである。

【０００８】本発明に使用される有機ポリオール、難燃
剤、非イオン性界面活性剤、ポリイソシアネート、イミ
ダゾール化合物は以下のような原料である。前記有機ポ
リオールは、軟質ウレタンフォームおよびエラストマー
等の製造に従来から使用されている公知のポリエーテル
ポリオール、ポリエステルポリオール、その他の変性ポ
リオールであり、水酸基価２０〜３００ＫＯＨｍｇ／
ｇ、官能基数２個以上、好ましくは２〜３、２５℃にお
ける粘度５０〜５０００ＣＰＳの範囲のものが望まし
い。前記ポリオールの水酸基価、官能基数または粘度が
前記範囲外では、フォームの生成途中での崩壊あるいは
フォームの著しい収縮が生じ、適当ではない。なお、前
記官能基とは活性水素原子を有する基である。

【０００９】ポリエーテルポリオールとしては、プロピ
レングリコール、エチレングリコール、グリセリン、ト
リオール、トリエタノールアミン等を開始剤とするポリ
エーテルポリオール等が例示でき、ポリエステルポリオ
ールとしては、アジピン酸、フタル酸、二量化リノレイ
ン酸、マレイン酸、グルタル酸等を酸成分とし、エチレ
ン、プロピレン、ブチレン、ヘキサン、ジエチレン、ネ
オペンチル等の各グリコール類やトリメチロールプロパ
ン、ヘキサントリオール、グリセリン、ペンタエリスリ
トール等をポリヒドロキシ化合物とするポリエステルポ
リオールあるいは、ポリカプロラクトンポリオール等が
例示される。具体例としてはスミフェン３０８６、スミ
フェン３９００（住友バイエルウレタン社製、商品
名）、ハイプロックスＴＧ−３００７、ハイプロックス
ＤＰ−２０００（大日本インキ化学工業社製、商品
名）、Ｐ−２０００、Ｐ−３０００、Ｇ−１５００、Ｇ
−３０００Ｂ、Ｇ−４０００、ＡＭ−３０２、ＰＯＰ−
３０（旭電化工業社製、商品名）、ＭＮ−３０５０、Ｍ
Ｎ−４０００、ＥＰ−２４０、ＥＰ−３３０Ｎ（三井東
圧化学社製、商品名）、サンニックストリオールＧＰ−
３０００、サンニックスＧＰ−３０３０（三洋化成工業
社製、商品名）、エクセノール３０３０、エクセノール
３０３１、エクセノール８２０（旭硝子社製、商品名）
等である。変性ポリオールとしては、エチレンオキサイ
ド変性の活性ポリエーテルポリオール中で、フクリルニ
トリル、スチレンモノマー外種々のビニルモノマーをラ
ジカル重合して生成するポリマー粒子を分散させたポリ
マーポリオール、ポリエーテル中でイソシアネートを反
応させ生成物を安定分散させたウレタン変性ポリエーテ
ルポリオール、ポリオール中でジアミンとイソシアネー
ト（ｏＨ当量以下のＮＣＯ当量を含有したもの）を反応
させ、生成物を安定分散させたＰＨＤポリエーテルポリ
オールなどが挙げられる。

【００１０】有機ポリオールとして用いるポリエーテル
ポリオールまたはポリエステルポリオールは、ポリイソ
シアネート１００重量部に対し５〜５０重量部で使用す
るのが好ましく、５重量部以下ではフォームの製造途
中、フォームが崩壊するか、フォームができても著しく
収縮してフライアビリティが発生する傾向があり、５０
重量部以上では、フォームが著しく収縮して製品に適さ
ない。

【００１１】触媒として使用するイミダゾール化合物
は、イミダゾール、１−メチルイミダゾール、２−メチ
ルイミダゾール、４−メチルイミダゾール、１，２−ジ
メチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、
１，２，４−トリメチルイミダゾール、１，２，５−ト
リメチルイミダゾール、２，４，５−トリメチルイミダ
ゾールあるいは１，２，４，５−テトラメチルイミダゾ
ール等が挙げられる。イミダゾール化合物はフォームの
成形中の優れた安定性をもたらし、ウレタンフォーム製
造において公知の触媒である第３級アミン、有機金属化
合物と比較しても極めて優れている。したがって、フォ
ームの製造時に生じる気泡の崩壊および著しい収縮の大
部分はイミダゾール化合物の使用により改善される。イ
ミダゾール化合物はポリイソシアネート１００重量部に
対し、１〜２０重量部の範囲での使用が好ましいが必ず
しもこの範囲に限定されるものではない。

【００１２】乳化分散剤としての非イオン性界面活性剤
は、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシ
エチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレン
ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビ
トール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポ
リオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン
アルキルアミン、アルキルアルカノールアミド等を使用
することが望ましい。ポリウレタンフォームの製造に従
来から使用されている公知の整泡剤であるシリコーン界
面活性剤を使用すると、フォーム製造時に気泡が崩壊し
良好なフォームは得られない。非イオン性界面活性剤は
ポリイソシアネート１００重量部に対し、０．１〜１０
重量部で使用するのが好ましいが、必ずしもこの範囲に
限定されるものではない。

【００１３】難燃剤としては、トリス（２−クロロエチ
ル）フォスフェート、トリス（クロロプロピル）フォス
フェート、トリス（２，３−ジクロロプロピル）フォス
フェート、（２，３−ジブロモプロピル）フォスフェー
ト、テトラキス（２−クロロエチル）エチレンジフォス
フェート等のリン／ハロゲン系化合物、トリレジルフォ
スフェート、ジメチルフォスフェート等の有機リン系化
合物、塩化パラフィン等のリンを含まない脂肪族ハロゲ
ン化合物、臭素化ジフェニルオキシド等の脂環式または
芳香族ハロゲン化合物等である。難燃剤はポリイソシア
ネート１００重量部に対し、５〜５０重量部で使用する
のが好ましいが、必ずしもこの範囲に限定されるもので
はない。

【００１４】ポリイソシアネートは、ウレタンフォーム
の製造に従来から使用されている公知の芳香族、芳香脂
肪族、脂肪族、脂環式のポリイソシアネート、またはそ
の変性物である。例えば、ジフェニルメタンジイソシア
ネート、トリレンジイソシアネート、キシレンジイソシ
アネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロ
ンジイソシアネート、トリフェニルメチレントリイソシ
アネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネー
ト（ポリメリックＭＤＩ）、水添ジフェニルメタンジイ
ソシアネート、水添トリレンジイソシアネート等であ
り、また、これらのポリイソシアネートの過剰量と前記
のポリオールとの反応で得られるＮＣＯ末端プレポリマ
ー等がある。これらは、単独あるいは複数を混合して使
用する。水はポリイソシアネート１００重量部に対し、
１０〜２０重量部で使用するのが好ましいが、必ずしも
この範囲に限定されるものではない。その他、必要に応
じて顔料、ＣＦＣ、ＨＣＦＣ、ＨＦＣ、または炭化水素
系等の発泡剤を使用しても良い。

【００１５】

【作用】従来の尿素フォームは、フォームの分子結合の
状態が尿素結合よりなっている。この尿素結合は脆性の
大きい結合であり、フライアビリティの原因となってい
る。本発明では、前述した構成により、分子結合の状態
を柔軟性のあるウレタン結合と、脆性のある尿素結合と
が適度に組み合わされることにより、フォームのフライ
アビリティは生じない。即ち、有機ポリオールとして、
分子内に平均２個以上の官能基を有するポリエーテルポ
リオールまたはポリエステルポリオールを用いたことに
より、フライアビリティのない、高断熱性能を有する発
泡体が得られる。また、触媒として、アミン系触媒を使
用した場合、例えば５〜１５ｋ／ｃｍ^３の密度範囲にお
いて、フォームの生成過程での崩壊あるいはフォームの
大幅な収縮（製品化不能あるいは収縮後のフォーム密度
の増加）が生じるが、本発明のように、触媒にイミダゾ
ール化合物を用いた場合、フォームの優れた成形性が発
揮され、収縮の小さいフォームが生成される。また、非
イオン界面活性剤の添加により反応溶液の相溶性が良好
となり、かつイミダゾール化合物との併用によりフォー
ムセルの微細化がなされ、フォームの熱伝導率が低減
し、かつフライアビリティ発生の抑制効果がより一層高
められる。なお、前記ポリオールの特徴が水酸基価２０
〜３００ＫＯＨｍｇ／ｇ、官能基数２〜３、２５℃にお
ける粘度５０〜５０００ＣＰＳの範囲外では、フォーム
の生成途中での崩壊あるいはフォームの著しい収縮が生
じ、適当ではない。また、配合重量部が請求項２の範囲
外においても、フォームの崩壊あるいはフォームの著し
い収縮、フライアビリティが生じ、適当ではない。これ
らは、フォーム樹脂の結合において、尿素結合とウレタ
ン結合とを適度に調整することにより、本発明の課題と
解決することのできる条件である。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明の実施例を比較例と共に下記
表１，２に示すが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。

【００１７】

【表１】

【表２】

【００１８】以下に実施例および比較例で使用した各原
料を示す。有機ポリオール（１）〜（ＩＶ）：（Ｉ）水酸基価５６ＫＯＨｍｇ／ｇ、２５℃における粘
度５００ＣＰＳ、官能基数３のグリセリン系ポリエーテ
ルポリオール（ＩＩ）水酸基価２８ＫＯＨｍｇ／ｇ、２５℃における
粘度３０００ＣＰＳ、官能基数３のポリエーテルポリオ
ール変性ポリマーポリオール（ＩＩＩ）水酸基価５６ＫＯＨｍｇ／ｇ、２５℃におけ
る粘度１０００ＣＰＳ、官能基数２のジェチレンアジペ
ート系ポリエステルポリオール（ＩＶ）水酸基価５５０ＫＯＨｍｇ／ｇ、２５℃におけ
る粘度３０００ＣＰＳ、官能基数４のソルビトール系ポ
リエーテルポリオール（硬質ウレタンフォーム用ポリオ
ール）ポリイソシアネート：ＮＣＯ含量３１．５％のポリメリックＭＤＩ系ポリイソ
シアネート触媒（Ｉ）、（ＩＩ）：（Ｉ）２−メチルイミダゾール（ＩＩ）ジメチルシクロヘキシルアミン（アミン系化合
物）難燃剤：トリス（２−クロロエチル）フォスフェード非イオン性界面活性剤（Ｉ）〜（ＩＩ）：（Ｉ）ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＩＩ）シリコーン界面活性剤：Ｌ５２０（日本ユニカー社製、商品名）

【００１９】なお、表１および表２に示した配合は重量
部である。前述の各原料を使用した配合で本発明方法に
より軽量有機発泡体を製造した。まず、ポリイソシアネ
ート成分を紙コップ内に秤量する。一方、所定量の水、
触媒（イミダゾール化合物）、難燃剤、有機ポリオー
ル、非イオン性界面活性剤をあらかじめ混合し、前記紙
コップ内に添加後、プロペラ攪拌器により約３〜８秒間
激しく攪拌した後、その混合溶液を約３０ｃｍ角の木枠
内に流し込み発泡させた。その結果、本発明による有機
ポリオールおよび触媒（イミダゾール化合物）、非イオ
ン性界面活性剤を配合した実施例１〜６では、表１に示
したような発泡安定性のよい均一な微細セル構造をも
ち、熱伝導率が従来の尿素フォームと比較して約２０〜
２５％低減され、フライアビリティのない軽量有機発泡
体が得られた。

【００２０】比較例１は、従来の尿素フォーム製造（例
えば、特開昭５２−９８７９６、特公平２−４８５６
６、特開昭５８−１９６２２５、特開昭５５−７３７２
２、特公平４−１５２５０等）の配合である。この場
合、フォーム製造は可能であるが、収縮、フライアビリ
ティが発生し、熱伝導率が実施例１〜６よりも約２０〜
２５％大きい値となった。

【００２１】比較例２は、実施例１に記載した配合にお
いて、触媒として用いた２−メチルイメダゾールをジメ
チルシクロヘキシルアミンに変更し、非イオン性界面活
性剤（ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル）を
用いず、ポリウレタンフォームの製造で公知の整泡剤で
あるシリコーン界面活性剤を使用した例である。この場
合、フォーム製造時に陥没し良好なフォームは得られな
かった。比較例３は、実施例１に記載した配合におい
て、触媒として用いた２−メチルイメダゾールをジメチ
ルシクロヘキシルアミンに変更し、また硬質ウレタンフ
ォームの製造で公知のポリオールであるソルビトール系
ポリエーテルポリオールを使用した例である。この場
合、フォーム製造時に陥没し良好なフォームは得られな
かった。

【００２２】比較例４は、実施例１で記載した配合にお
いて、触媒として用いた２−メチルイミダゾールをジメ
チルシクロヘキシルアミンに変更した例である。この場
合、フォーム製造後の収縮が著しく、フライアビリティ
があり良好なフォームは得られなかった。

【００２３】比較例５，６は、実施例１で記載した配合
において、触媒として用いた２−メチルイミダゾールを
ジメチルシクロヘキシルアミンに変更し、またポリオー
ル（Ｉ）の量を変更した配合である。比較例５の場合、
フォームの製造時に陥没し良好なフォームは得られなか
った。比較例６の場合、フォーム製造後の収縮が著し
く、良好なフォームは得られなかった。なお、表中、ラ
イズタイムとは、２液混合開始時から目視による発泡終
了時までの時間を言う。また、フォーム形状とはフォー
ム製造後あるいは製造過程でのフォームの形状を言う。

【００２４】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、有機ポリオールとして分子内に平均２個以上の官能
基を有するポリエーテルポリオールまたはポリエステル
ポリオールを用い、また触媒としてイミダゾール化合物
を用い、さらに界面活性剤に非イオン性界面活性剤を用
いているので、５〜１５ｋｇ／ｃｍ^３の低密度でフライ
アビリティのない均一な微細セル構造を有し、かつ熱伝
導率が従来のポリ尿素フォームと比較して約２０〜２５
％低減された軽量有機発泡体を得ることができる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】分子内に平均２個以上の官能基を有する
ポリエーテルポリオールまたはポリエステルポリオー
ル、水、非イオン性界面活性剤および難燃剤の混合液
と、ポリイソシアネートとをイミダゾール化合物の存在
下で反応させることを特徴とする軽量有機発泡体の製造
方法。
【請求項２】ポリイソシアネート１００重量部に対
し、ポリエーテルポリオールまたはポリエステルポリオ
ールが５〜５０重量部、水の量が１０〜２０重量部、非
イオン性界面活性剤が０．１〜１０重量部であり、かつ
ポリエーテルポリオールまたはポリエステルポリオール
は水酸基価２０〜３００ＫＯＨｍｇ／ｇ、官能基数２〜
３、２５℃における粘度５０〜５０００ＣＰＳである請
求項１に記載の軽量有機発泡体の製造方法。
【請求項３】非イオン性界面活性剤がポリオキシエチ
レンノニフェニルエーテルである請求項１または請求項
２に記載の軽量有機発泡体の製造方法。