JP3181575B2 - 硬質ポリウレタンフォームの製造法 - Google Patents

硬質ポリウレタンフォームの製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は硬質ポリウレタンフォームの製造法に関す
る。
更に詳しくは、発泡剤として1,1−ジクロロ−1−フ
ルオロエタンを使用して、低温寸法安定性、圧縮強度及
び熱伝導率の優れた硬質ポリウレタンフォームの製造法
に関するものである。
〔従来の技術〕
硬質ポリウレタンフォームは断熱特性、低温寸法安定
性が優れているため、冷藏庫、冷凍倉庫等の断熱材とし
て、広範囲に用いられている。
これは、硬質ポリウレタンフォームを製造する際、発
泡剤として、断熱特性の優れたトリクロロフルオロメタ
ンを使用していることが大きな理由である。
〔発明が解決しようとする課題〕
近年、地球のオゾン層保護のため、クロロフルオロカ
ーボン類の規制が考えられ、近い将来実施に移されよう
としている。
この規制対象には、今まで硬質ポリウレタンフォーム
の発泡剤として用いられていた、トリクロロフルオロメ
タンも含まれている。
そのためトリクロロフルオロメタンに替わる、硬質ポ
リウレタンフォーム用発泡剤の開発が急務となり、諸物
性から見て、1,1−ジクロロ−1−フルオロエタンが代
替物の候補として有力視されている。
しかしながら、発泡剤として、1,1−ジクロロ−1−
フルオロエタンを用いた場合、従来のトリクロロフルオ
ロメタンを用い発泡したフォームに比べ、 イ)熱伝導率が上昇、 ロ)低温寸法安定性、及び圧縮強度等のフォーム物性が
著しく劣化する等の多くの問題があり、 従来の硬質ウレタンフォームの製造法では、満足なフォ
ームが得られないことを、本発明者らは確認した。
従って、1,1−ジクロロ−1−フルオロエタンを用い
る場合、同一の低温寸法安定性及び圧縮強度等のフォー
ム物性を維持させるためには、密度をかなり高くする必
要が有る。
さらに、従来より断熱特性は劣化し、かつコストの上
昇をきたす等、実用的に満足なフォームは得られるもの
ではなかつた。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、上記の問題点を克服するため、鋭意検
討した結果、硬質ポリウレタンフォーム用発泡剤とし
て、従来用いられたトリクロロフルオロメタンの代わり
に、1,1−ジクロロ−1−フルオロエタンを使用した場
合にも、従来の優れた断熱特性と低温寸法安定性を損な
うことなく、硬質ポリウレタンフォームを製造する方法
を見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、有機ポリイソシアネート、ポリア
ミン、ポリオール、発泡剤、触媒、界面活性剤及びその
他の助剤から、硬質ポリウレタンフォームを製造する方
法において、ヒドロキシル価200〜800mgKOH/gのポリオ
ールを用い、発泡剤として1,1−ジクロロ−1−フルオ
ロエタンを用い、かつ全ポリオールと全アミンの総量を
100重量部とし、この100重量部に対し、脂肪族アミン及
び/又は芳香族アミンを、1〜50重量部使用することを
特徴とする硬質ポリウレタンフォームの製造方法に関す
る。有機ポリイソシアネート、ポリアミン、ポリオー
ル、発泡剤、触媒、界面活性剤及びその他の助剤から、
硬質ポリウレタンフォームを製造する方法において、ヒ
ドロキシル価200〜800mgKOH/gのポリオールを用い、か
つ全ポリオールと全アミンの総量を100重量部とし、こ
の100重量部に対し、脂肪族及び/又は芳香族アミン
を、1〜50重量部使用し、発泡剤として1,1−ジクロロ
−1−フルオロエタンを用いてトリクロロフルオロメタ
ンを用いたものと同等の寸法変化率、圧縮強度及び熱伝
導率の硬質ポリウレタンフォームを製造することを特徴
とする硬質ポリウレタンフォームの製造法。本発明の方
法により、初めて、断熱特性、低温寸法安定性、及び圧
縮強度等の優れた硬質ポリウレタンフォームが製造され
る。
本発明に用いる脂肪族アミンの具体的化合物として
は、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリメ
チルジエチレントリアミン、及びポリエーテルトリアミ
ン等の脂肪族アミン化合物の1種又は2種以上の混合物
が使用できる。
一方、芳香族アミンの具体的化合物としては、トリレ
ンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ナフタレンジ
アミン、ジエチルトリレンジアミン、t−ブチルトリレ
ンジアミンまたはその誘導体とホルムアルデヒドの縮合
反応により得られる、下記一般式で表されるポリメチレ
ンポリフェニルポリアミン(式中、Rは水素原子、低級
アルキル基またはハロゲン原子、nは0〜4の整数を表
す。) 及びジクロロジアミノジフェニルメタン等の芳香族アミ
ンのハロゲン誘導体等の芳香族アミン化合物の1種又は
2種以上の混合物が使用できる。
これらのアミン類を、下記の全ポリオール100重量部
に対し、脂肪族アミン及び/又は芳香族アミンを、1〜
50重量部使用することで、1,1−ジクロロ−1−フルオ
ロエタンを使用した場合にも、低温寸法安定性、圧縮強
度及び熱伝導率等フォーム物性の優れた硬質ポリウレタ
ンフォームが製造される。
脂肪族アミン及び/又は芳香族アミンが、全ポリオー
ルと全アミンの総量を100重量部とし、この100重量部に
対し、1重量部以下になると、熱伝導率、低温寸法安定
性、及び圧縮強度等が低下する。
また、脂肪族アミン及び/又は芳香族アミンが、50重
量部以上になると、反応性が速すぎ、硬質ポリウレタン
フォームの製造に適さない。
本発明に使用するポリオールは例えば、エチレングリ
コール、プロピレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、グリセリン、トリメチロールプロパン、1,3,6−ヘ
キサントリオール、ペンタエリスリトール、ソルビトー
ル、シュクロース、ビスフェノールA、ノボラック、ヒ
ドロキシル化1,2−ポリブタジェン、ヒドロキシル化1,4
−ポリブタジエン等の多価アルコール類、及び/又はこ
れらのポリヒドロキシ化合物にアルキレンオキサイドを
付加重合させて得たヒドロキシル価200〜800mgKOH/gの
ポリエーテルポリオールである。またジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類、
エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、アンモニ
ア、アニリン、トリレンジアミン、キシリレンジアミ
ン、ジアミノジフェニルメタン等の活性水素を2個以上
含有する化合物及び/又はこれらのアミン類に、エチレ
ンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサ
イド、スチレンオキサイド等を付加重合させて得たヒド
ロキシル価200〜800mgKOH/gのポリエーテルポリオール
及びポリテトラメチレンエーテルグリコールも使用でき
る。
以上のほか高級脂肪酸エステルポリオール及びポリカ
ルボン酸と低分子量ポリオールとを反応させて得たポリ
エステルポリオール及びカプロラクトンを重合させて得
たポリエステルポリオール、ヒマシ油、脱水ヒマシ油等
のOH基含有高級脂肪酸エステルも使用できる。
本発明に於いて使用する発泡剤としては、1,1−ジク
ロロ−1−フルオロエタンの単独、またはトリクロロフ
ルオロメタン、クロロトリフルオロエタン等のフロン
類、又はn−ヘキサン等の炭化水素化合物を併用するこ
ともできる。
本発明に於いて使用する有機ポリイソシアナートとし
ては、従来公知のもので、特に限定はないく、芳香族、
脂肪族、脂環式ポリイソシアナートおよびそれらの変性
物、例えばジフェニルメタンジイソシアナート、粗ジフ
ェニルメタンジイソシアナート、トリレンジイソシアナ
ート、粗トリレンジイソシアナート、キシリレンジイソ
シアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソホ
ロンジイソシアナート、水添ジフェニルメタンジイソシ
アナート、水添トリレンジイソシアナート、トリフェニ
ルメチレントリイソシアナート、トリレントリイソシア
ナート、変性(カルボジジイミドetc)ジフェニルメタ
ンジイソシアナート等およびそれらの混合物ならびにこ
れらのポリイソシアナートの過剰量とポリオール(例え
ば低分子ポリオール/またはポリマーポリオール)とを
反応して得られるNCO末端プレポリマー(NCO含有例えば
5〜35%)等が挙げられる。
これらのイソシアネートは単独または2種以上混合し
て使用する。その使用量は、NCO基とレジン液中の活性
水素との当量比が0.8〜5.0である。
本発明で使用し得る触媒としては、例えばアミン系ウ
レタン化触媒(トリエチルアミン、トリプロピルアミ
ン、トリイソプロパノールアミン、トリベチルアミン、
トリオクチルアミン、ヘキサデシルジメチルアミン、N
−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、N−オク
タデシルモルホリン、モノエタノールアミン、ジエタノ
ールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタ
ノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、ジエ
チレントリアミン、N,N,N′,N′−テトラメチルエチレ
ンジアミン、N,N,N′,N′−テトラメチルプロピレンジ
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−1,3−ブタンジアミン、N,
N,N′,N′−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ビ
ス〔2−(N,N−ジメチルアミノ)エチル〕エーテル、
N,N−ジメチルベンジルアミン、N,N−ジメチルシクロヘ
キシルアミン、N,N,N′,N″,N″−ペンタメチルジエチ
レントリアミン、トリエチレンジアミン、トリエチレン
ジアミンのギ酸塩及び他の塩、第一及び第二アミンのア
ミノ基のオキシアルキレン付加物、N,N−ジアルキルピ
ペラジン類のようなアザ環化合物、種々のN,N′,N″−
トリアルキルアミノアルキルヘキサヒドロトリアジン
類、(特公昭52−43517のβ−アミノカルボニル触媒、
特公昭53−14279のβ−アミノニトリル触媒等)、有機
金属系ウレタン化触媒(酢酸錫、オクチル酸錫、オレイ
ン酸錫、ラウリン酸錫、ジブチル錫ジアセテート、ジブ
チル錫ジラウレート、ジブチル錫ジクロライド、オクタ
ン酸鉛、ナフテン酸鉛、ナフテン酸ニッケル、ナフテン
酸コバルト等)等がある。
これらの触媒は単独又は混合して用い、その使用量は
活性水素をもつ化合物100部に対して0.0001〜10.0部で
ある。
本発明における整泡剤は、従来公知の有機ケイ素界面
活性剤であり、例えば、日本ユニカー社製の、L−50
1、L−520、L−532、L−540、L−544、L−3550、
L−5302、L−5305、L−5320、L−5340、L−5410、
L−5420、L−5710、L−5720などであり、トーレ・シ
リコーン社製のSH−190、SH−192、SH−193、SH−194、
SH−195、SH−200、SRX−253などであり、信越シリコー
ン社製のF−114、F−121、F−122、F−220、F−23
0、F−258、F−260 B、F−305、F−306、F−317、
F−341などであり、東芝シリコーン社製ではTFA−420
0、TFA−4202などである。
これら整泡剤の使用量は、活性水素をもつ化合物と有
機ポリイソシアネートの総和100部に対して0.1〜20部で
ある。
また難燃剤として例えば、トリス(2−クロロエチ
ル)ホスフェート、トリス(ジクロロプロピル)ホスフ
ェート、トリス(ジブロモプロピル)ホスフェート、大
八化学社製CR−505及びCR−507、ストーファー化学社製
Fyrol−6などを使用することができる。
その他可塑剤、充填剤、安定剤、着色剤等を必要に応
じ添加することができる。
本発明を実施するには、ポリオール、触媒、発泡剤、
整泡剤、及び難燃剤その他の助剤類の所定量を混合して
レジン液とする。
ポリウレタン発泡機を使用し、レジン液とポリイソシ
アネートとを一定の比率で連続的に急速混合する。
得られた硬質ポリウレタンフォーム原液を空隙又は型
に注入する。この際、有機ポリイソシアネートと活性水
素含有化合物との当量比が0.8〜5.0となるようにレジン
液とポリイソシアネートとの流量比を調節する。
注入後、数分間で硬質ポリウレタンフォームは発泡硬
化する。
本発明で得られる硬質ポリウレタンフォームは電気冷
蔵庫、断熱パネル、船舶または車両等の断熱材又は構造
材として利用できる。
〔実施例〕
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。
実施例において、使用した原料は次の通りである。ま
た部は重量部を示す。
MDI−CR;三井東圧化学(株)製 粗ジフェニルメタンジイソシアネート NCO% 31.0 ポリオールA;ショ糖/グリセリンにプロピレンオキシド
を付加した水酸基価400mgKOH/gのポリエーテルポリオー
ル ポリオールB;ソルビトール/グリセリンにプロピレンオ
キシドを付加した水酸基価400mgKOH/gのポリエーテルポ
リオール トリエタノールアミン;三井東圧化学(株)製 MDA−150;三井東圧化学(株)製のポリメチレンポリフ
ェニルポリアミン MOCA;三井東圧化学(株)製の3,3−ジクロル−4,4′−
ジアミノジフェニルメタンアミン価420mgKOH/g CA−800;三井東圧化学(株)製の主成分が3,3−ジクロ
ル−4,4′−ジアミノジフェニルメタンで、アミン価440
mgKOH/g 整泡剤;日本ユニカー(株)製 L−5420 触媒;活材ケミカル(株)製のMinico TMHD(テトラメ
チルヘキサメチレンジアミン 発泡剤 F−141b;三井デュポンフロロケミカル(株)製の1,1
−ジクロロ−1−フルオロエタン。F−141b(商品名) F−11 ;三井デュポンフロロケミカル(株)製のト
リクロロフルオロメタン F−11(商品名) 実施例1〜4、参考例1〜2及び比較例1〜4 表−1に示す配合のレジン液を作り、これをイソシア
ネートとして粗ジフェニルメタンジイソシアネートとを
それぞれ、5000rpmで8秒間急速混合し、寸法200×200
×200mmの縦型木箱に直ちに注入し自由発泡させた。
注入後数分間で発泡硬化し、硬質ポリウレタンフォー
ムが得られる。
得られたポリウレタンフォームは低温寸法安定性、即
ち−30℃で24時間保存した時の寸法変化率、及び圧縮強
度を測定した。
また、寸法300×300厚さ35mmの縦型空隙部に混合液を
注入し発泡させ、発泡1日後、寸法200×200厚さ25mmに
切出し熱伝導率を測定した。
〔発明の効果〕 表−1から、従来の製造方法(比較例)では発泡剤と
して1,1−ジクロロ−1−フルオロエタンを用いた場合
(比較例2及び4)は、トリフルオロメタンを用いた場
合(比較例1及び3)に比べ、熱伝導率、寸法変化率、
及び圧縮強度が劣つている。
しかし本発明の方法による実施例1〜5では、従来の
トリクロロフルオロメタンを用いたもの(比較例1及び
3)と同等の寸法変化率、圧縮強度及び熱伝導率の物性
のものが得られた。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−93826(JP,A) 特開 昭63−260917(JP,A) 特開 昭52−123495(JP,A) 特開 昭57−170917(JP,A) 特開 昭60−88046(JP,A) 特開 昭62−141015(JP,A) 特開 昭54−85300(JP,A) 特開 平3−68619(JP,A) 特開 平3−128915(JP,A) 特開 平1−259020(JP,A) Journal of Therma l Insulation,Volum e 12(January−1989)p. 172−182 及びp.223−238 1989年(平成1年)5月9日開催のフ ロン/ハロン問題対策シンポジウムで配 布された資料「フロン/ハロン問題対策 技術シンポジウム89」p.41−43 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 18/00 - 18/87 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機ポリイソシアネート、ポリアミン、ポ
    リオール、発泡剤、触媒、界面活性剤及びその他の助剤
    から、硬質ポリウレタンフォームを製造する方法におい
    て、ヒドロキシル価200〜800mgKOH/gのポリオールを用
    い、発泡剤として1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン
    を用い、かつ全ポリオールと全アミンの総量を100重量
    部とし、この100重量部に対し、脂肪族及び/又は芳香
    族アミンを、1〜50重量部使用することを特徴とする硬
    質ポリウレタンフォームの製造法。
  2. 【請求項2】有機ポリイソシアネート、ポリアミン、ポ
    リオール、発泡剤、触媒、界面活性剤及びその他の助剤
    から、硬質ポリウレタンフォームを製造する方法におい
    て、ヒドロキシル価200〜800mgKOH/gのポリオールを用
    い、かつ全ポリオールと全アミンの総量を100重量部と
    し、この100重量部に対し、脂肪族及び/又は芳香族ア
    ミンを、1〜50重量部使用し、発泡剤として1,1−ジク
    ロロ−1−フルオロエタンを用いてトリクロロフルオロ
    メタンを用いたものと同等の寸法変化率、圧縮強度及び
    熱伝導率の硬質ポリウレタンフォームを製造することを
    特徴とする硬質ポリウレタンフォームの製造法。
  3. 【請求項3】脂肪族アミンが炭素数2〜6の脂肪族アミ
    ンである請求項1記載の硬質ポリウレタンフォームの製
    造法。
  4. 【請求項4】芳香族アミンが、1〜6個の芳香環を有
    し、各芳香環に1〜2個のアミノ基を有する芳香族ポリ
    アミン及び/又はそのハロゲン誘導体である請求項1記
    載の硬質ポリウレタンフォームの製造法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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1989年(平成1年)5月9日開催のフロン/ハロン問題対策シンポジウムで配布された資料「フロン/ハロン問題対策技術シンポジウム89」p.41−43
Journal of Thermal Insulation,Volume 12(January−1989)p.172−182 及びp.223−238

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