JP3208180B2 - 硬質ポリウレタンフォーム - Google Patents

硬質ポリウレタンフォーム

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俊和 金田
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Mitsui Chemicals Inc
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  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は硬質ポリウレタンフォー
ムに関する。詳しくは、寸法安定性及び接着性に優れた
硬質ポリウレタンフォームに関し、冷蔵庫,冷凍庫,断
熱パネル,船舶又は車両等の断熱材ないしは断熱構造材
等として広範囲の利用が期待されるものである。
【0002】
【従来の技術】硬質ポリウレタンフォームは断熱特性、
低温寸法安定性及び施工性が優れているため、冷蔵庫、
冷凍倉庫、建築材料等の断熱材として、広範囲に使用さ
れている。この優れた特性は、硬質ポリウレタンフォー
ムを製造する際、発泡剤として充填性及び断熱特性の優
れたトリクロロフルオロメタン(以下 R−11と記
す)がポリオール100重量部(以下、部は重量部を示
す)当り、30部以上と大量に使用されていることが大
きな理由である。
【0003】
【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実施さ
れているが、この規制対象には、R−11も含まれてい
る。断熱フォーム中には、R−11が通常7〜14重量
%程度含まれており、このR−11の含有量を削減する
発泡技術(以下 R−11の削減処方と記す)又はR−
11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、2,2−ジクロロ−1,1,1−トリフ
ルオロエタン(以下、R−123と記す。)、1,1−
ジクロロ−1−フルオロエタン(以下、R−141bと
記す。),モノクロロジフルオロメタン(以下、R−2
2と記す。)及び1−クロロ−1,1−ジフルオロエタ
ン(以下、R−142bと記す。)が代替発泡剤の候補
と考えられている。
【0004】しかしながら、従来の硬質ポリウレタンフ
ォームと比較して、R−11の削減処方の場合、断熱性
能、寸法安定性、特に常温寸法安定性が悪化し、R−1
23またはR−141bを用いた処方の場合、発泡効
率、断熱性能、寸法安定性、特に低温寸法安定性が悪化
し、R−22またはR−142bを用いた処方の場合、
断熱性能、寸法安定性が悪化し、発泡剤として、実質的
に水のみを使用した処方の場合、接着性及び寸法安定性
が悪化し、いずれも満足する硬質ポリウレタンフォーム
が得られないことがわかった。オゾン破壊係数(以下、
ODPと記す。)は、0.1以下が適正とされている。
R−141bのODPは、0.1と言われていたが、こ
の値が高く修正されつつあり、またR−123は毒性に
疑いが持たれている。R−22またはR−142bは、
0℃以下の沸点を有するため、取扱いが難しい。また、
これらの発泡剤は、いずれもODPが0でないため、R
−11の場合と同様なフロン規制を将来受けることにな
る。以上のような状況から、更に優れた別の代替技術を
開発する必要に迫られている。
【0005】R−11に代わる発泡剤としては、例えば
特開平2−29440には、1,1,1,4,4,4−
ヘキサフルオロブタンが、特開平2−86635には、
難溶性または不溶性のフッ素化合物が、特開平2−27
9740には、クロロプロパンが、特開平3−746に
は、水素原子の一部または全部をフッ素化合物で置き換
えた炭化水素が、特開平1−152160には、シクロ
ペンタンまたはシクロペンタンとシクロヘキサンの混合
物が、特開平3−7738には、−51〜−1℃の沸点
を有する少なくとも1種類のハロカーボン化合物を含
み、0℃以上の沸点を有する有機化合物を実質的に含ま
ない発泡剤等がそれぞれ記載されているが、いずれも水
以外の発泡剤を補助発泡剤として使用するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題点を解決するために鋭意検討した結果、硬質ポリウレ
タンフォームの製造に当り、発泡剤を水に限定し、特定
のイソシアナートと組み合わせることにより、従来のR
−11を使用する処方と同等の接着性及び寸法安定性の
優れた硬質ポリウレタンフォームが得られることを見い
だし、本発明を完成した。
【0007】すなわち本発明は、有機ポリイソシアナー
ト、ポリオール、発泡剤、触媒、整泡剤及びその他の助
剤から製造される硬質ポリウレタンフォームにおいて、
有機ポリイソシアナートとして、式1(化2)で表わさ
れるポリメチレンポリフェニルイソシアナートであっ
て、n=1以上のいわゆる多核体の含有率が63重量%
以上のものを使用し、かつ、発泡剤として、ポリオール
100重量部当り、4.0〜8.0重量部の水を使用す
ることを特徴とする硬質ポリウレタンフォームである。
【化2】
【0008】式1において、n=1以上のいわゆる多核
体の含有率が63重量%未満の場合は、硬質ポリウレタ
ンフォームの接着性及び寸法安定性が悪く、また、水の
使用量が4部未満の場合は、フォームの密度が高くな
り、8部を超えると接着性及び寸法安定性が悪化し、い
ずれも実用的でない。
【0009】有機ポリイソシアナートのイソシアナト基
とポリオール及び水の活性水素との当量比(NCO/
H)は0.70〜5.00の範囲が適当である。ポリオ
ールとしては、従来公知のものが使用できるが、特にペ
ンタエリスリトール、トリエタノールアミン及びグリセ
リンから選ばれる1種類または2種類以上の混合物にア
ルキレンオキサイドを付加した水酸基価300〜450
mgKOH/gのポリオールが最も好適である。
【0010】触媒としては、例えばトリメチルアミノエ
チルピヘラジン、トリエチルアミン、トリプロピルアミ
ン、N−メチルモルフォリン、N−エチルモルフォリ
ン、トリエチレンジアミン、テトラメチルヘキサメチレ
ンジアミン等のアミン系ウレタン化触媒が使用できる。
これらの触媒は、単独で、叉は混合して用いることがで
き、その使用量は活性水素を持つ化合物100部に対し
て0.0001〜10.0部が適当である。
【0011】整泡剤としては、従来公知の有機珪素界面
活性剤が用いられ、例えば、日本ユニカー(株)製のL
−5420、L−5340、SZ−1645、SZ−1
627等、信越化学工業(株)製のF−343、F−3
47、F−350S、F−345、F−348等があ
る。これら整泡剤の使用量は、活性水素を持つ化合物と
有機ポリイソシアナートの総和100部に対して0.1
〜10部が適当である。その他難燃剤、可塑剤、安定
剤、着色剤等を必要に応じて添加することができる。
【0012】本発明を実施するには、ポリオール、水、
触媒、整泡剤及びその他の助剤の所定量を混合してレジ
ン液とする。レジン液と有機ポリイソシアナートとを一
定の比率で高速混合する。得られた硬質ポリウレタンフ
ォーム原液を空隙叉は型に注入する。この際、有機ポリ
イソシアナートとレジン液の活性水素との当量比(NC
O/H)が0.7〜5.0となるように有機ポリイソシ
アナートとレジン液との液比を調節する。
【0013】
【実施例】以下に実施例をあげて、本発明を具体的に説
明する。実施例中で使用した諸原料は次の通りである。 イソシアナート; Iso−A:式1において、n=1以上の多核体の割合
が、63.5重量%のもの。 NCO 30.1%,
粘度 300cps/25℃ Iso−B:多核体の割合が、65.0重量%のもの。
NCO 29.9%,粘度 380cps/25℃ Iso−C:多核体の割合が、72.0重量%のもの。
NCO 29.5%,粘度 1050cps/25℃ Iso−D:多核体の割合が、62.5重量%のもの。
NCO 30.3%,粘度=250cps/25℃ ポリオールA:トリエタノールアミン50部とペンタエ
リスリトール50部の混合液にプロピレ0オキサイドを
付加して得た、水酸基価350mgKOH/gのポリオ
ール。 整泡剤:日本ユニカー(株)製品 L−5420 触媒 :花王(株)製品 カオライザーNo.8
【0014】また、硬質ポリウレタンフォームの諸特性
の測定条件は以下の通りである。 密度:フリー発泡により得られたフォームのコアー部の
密度である。 寸法安定性:アルミ製縦型パネルより得られたフォーム
を24時間静置後、寸法安定性を測定した。−30℃の
低温槽に48時間静置後のフォームのコアー部の体積変
化率である。 接着性:発泡液を注入後、10分で脱型した。金属板が
脱型と同時にはがれたもの、または容易にはがれたもの
を剥離、はがれにくいもの、またははがれないものを良
好とした。 熱伝導率:脱型1日後、アルミ製縦型パネルより得られ
たフォームのコアー部(サイズ:200×200×25
厚みmm)についてアナコンモデル88測定機で熱伝導
率を測定した。 実施例並びに比較例をまとめて表1に示す。
【0015】
【表1】
【0016】実施例1〜5 表1に示したポリオール、水、整泡剤、触媒を所定量混
合し、これに所定量の有機ポリイソシアナートを加え、
8秒間高速混合し、直ちにフリー発泡用ボックス(サイ
ズ:200×200×200mmの木箱)に注入し発泡
させた。注入後15分で取り出し、硬質ポリウレタンフ
ォームを得た。また、予め40℃に調整したアルミ製縦
型パネル(サイズ:400×400×30mm)内側に
金属板(サイズ:100×100mm、厚み0.2m
m)を貼り、発泡液を注入し、接着性テストを行った。
得られた硬質ポリウレタンフォームの諸特性値は表1の
通りである。
【0017】比較例1〜3 実施例と同様の操作で、表1に示した処方で硬質ポリウ
レタンフォームを得た。得られた硬質ポリウレタンフォ
ームの諸特性値は表1の通りである。
【0018】以上の実施例と比較例の対照から、本発明
の処方により得られる硬質ポリウレタンフォームは、従
来のR−11を多量使用した処方により得られる硬質ポ
リウレタンフォームと比較して、一般物性を特に損なう
ことなく、ほぼ同等の優れた接着性及び寸法安定性を示
すことがわかった。
【0019】
【発明の効果】従来公知の技術では、発泡剤として、水
を使用した処方により得られた硬質ポリウレタンフォー
ムは、R−11を使用する処方により得られた硬質ポリ
ウレタンフォームと比較して、接着性及び寸法安定性が
著しく劣っていた。しかしながら、本発明により、硬質
ポリウレタンフォームの他の物性を損なうことなく、従
来のR−11を使用した処方により得られるものとほぼ
同等の、接着性及び寸法安定性に優れた硬質ポリウレタ
ンフォームを得ることができた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 18/00 - 18/87

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機ポリイソシアナート、ポリオール、発
    泡剤、触媒、整泡剤及びその他の助剤から製造される硬
    質ポリウレタンフォームにおいて、有機ポリイソシアナ
    ートとして、式1(化1)で表わされるポリメチレンポ
    リフェニルイソシアナートであって、n=1以上のいわ
    ゆる多核体の含有率が63重量%以上のものを使用し、
    かつ、発泡剤として、ポリオール100重量部当り、
    4.0〜8.0重量部の水を使用することを特徴とする
    硬質ポリウレタンフォーム。 【化1】
  2. 【請求項2】式1において、n=1以上の多核体の含有
    率が65〜73重量%であることを特徴とする請求項1
    記載の硬質ポリウレタンフォーム。
  3. 【請求項3】水の使用量がポリオール100重量部当
    り、5.0〜7.0重量部であることを特徴とする請求
    項1記載の硬質ポリウレタンフォーム。
  4. 【請求項4】ポリオールとして、ペンタエリスリトール
    40〜70重量%、トリエタノールアミン10〜50重
    量%及びグリセリン40重量%以下から成る開始剤にア
    ルキレンオキサイドを付加した水酸基価300〜450
    mgKOH/gのポリオールを使用することを特徴とす
    る請求項1記載の硬質ポリウレタンフォーム。
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