JP3211209B2 - 固体表面に対して優れた接着性を示す、ウレタン基、尿素基およびビューレット基を含む実質的に独立気泡の硬質フォームの製造方法およびそれらの使用方法 - Google Patents
固体表面に対して優れた接着性を示す、ウレタン基、尿素基およびビューレット基を含む実質的に独立気泡の硬質フォームの製造方法およびそれらの使用方法Info
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Description
接着性を示す、ウレタン基、尿素基およびビューレット
基を含む実質的に独立気泡の硬質フォームを製造する方
法およびそれらのフォームを絶縁材料として、および/
または機械的構造部材を補強するために使用することに
関する。
基を含む実質的に独立気泡の硬質フォームの製造方法は
広く知られている。このような硬質フォームの公知の製
造方法の論評は、例えばエル・フィーベッヒ(R.Viewe
g) およびアー・ホヒトレン(A.Hochtlen) 編の合成プ
ラスチック便覧(Kunststoff-Handbuch),第 VII巻,
“ポリウレタン(Polyurethane) ”第504頁以下(カ
ルル ハンザー フェルラーク,ミュンヘン(Carl Han
ser Verlag, Munchen)1966)に見出すことができ
る。ウレタン基、尿素基およびビューレット基を含む実
質的に独立気泡の硬質フォームは一般に、発泡剤、触
媒、防炎加工剤およびその他の助剤並びに添加剤の存在
下で芳香族ポリイソシアネートと比較的分子量の高いポ
リオール、好ましくはポリエーテルまたはポリエステル
ポリオールとを反応させることによって製造される。ポ
リエーテルまたはポリエステルポリオールの代りに、こ
れらの合成成分の混合物を使用できることも知られてい
る。品質の高い硬質ポリウレタン(PU)フォームの製
造に適している高価なポリエステルポリオールを安価な
ポリエーテルポリオールと混合することによって製造費
用が低減されるので、このような混合物が使用されてき
た。好ましい機械的特性を備えた硬質PUフォームの製
造に適している低粘度のポリエステルポリオールは、例
えばドイツ特許出願公開明細書第2,704,196号
に記載されている。
物の形でエステルを使用することもできる。この場合、
エステルはまた混合物の値段を下げるための比較的安価
な成分として用いてもよい。これらの安価なエステル
は、例えば、高分子量テレフタル酸ジメチル(DMT)
重合体のグリコリシスまたはDMTの製造の後に残る蒸
留残渣の処理によって得ることができる。ウレタン基を
含む硬質フォームの製造において比較的分子量の高いポ
リヒドロキシル化合物としてポリエステルポリオールを
使用することによって、特に硬質フォームの耐燃性を改
善し、そしてそれらの脆性を減らすことができる。
表面層に対する付着性および減少した易燃性を包含す
る、硬質フォームの所望の特性を確実に得るために、フ
ルオロカーボン発泡剤が用いられる。後記の比較例から
理解できるように、フルオロカーボン発泡剤を使用しな
いで製造された硬質フォームは脆性、易燃性および表面
層に対する非付着性を包含する重大な欠点を有する。
靱性と、固体表面に対する優れた付着性および減少した
易燃性とが組み合わさった特性を有する、ウレタン基、
尿素基およびビューレット基を含む実質的に独立気泡の
硬質フォームの新しい製造方法を提供することである。
ルオロカーボン発泡剤を除いて使用される実質的に独立
気泡の硬質フォームの製造方法を提供することである。
本発明のもう1つの目的は、フルオロカーボン発泡剤を
使用しないで優れた機械的特性を有する、ウレタン基、
尿素基およびビューレット基を含む実質的に独立気泡の
硬質フォームの製造方法を提供することである。本発明
のさらにもう1つの目的は、絶縁材料として使用するの
に、また機械的な構造部材を補強するのに適している、
優れた付着特性および減少した易燃性を備えた、ウレタ
ン基、尿素基およびビューレット基を有する硬質の実質
的に独立気泡のフォームを提供することである。
技術に精通している者にとって明らかであろうその他の
目的は、触媒および水の存在下において、末端にNCO
基を有する特定の型のプレポリマーを、少なくとも2個
のイソシアネート反応性の水素原子を含み、かつ約40
0ないし約10,000の分子量を有する化合物と反応
させることによって、達成される。この方法において使
用される、末端にNCO基を有するプレポリマーは、1
00未満のOH価を有する少なくとも二官能性のポリオ
ールx重量部と少なくとも二官能性のポリイソシアネー
トy重量部との反応生成物である。xのyに対する比は
少なくとも1:10である。
を有する、ウレタン基、尿素基およびビューレット基を
含む実質的に独立気泡の硬質フォームの製造方法に関す
るものである。この方法においては、末端にNCO基を
有するプレポリマーを、触媒および発泡剤としての水の
存在下において、少なくとも2個のイソシアネート反応
性の水素原子を含み、かつ一般に約400ないし約1
0,000の分子量を有する化合物と反応させる。この
反応の間中、連鎖延長剤および/または架橋剤および公
知の助剤および/または添加剤が随意に存在していても
よい。使用されるNCOプレポリマーは少なくとも二官
能性のポリオールx重量部と少なくとも二官能性のポリ
イソシアネートy重量部との反応混合物である。xのy
に対する比は少なくとも1:10であり、そして少なく
とも二官能性のポリオールのOH価は100未満であ
る。
た、固体表面に対する優れた付着性を有する、ウレタン
基、尿素基およびビューレット基を含む実質的に独立気
泡の硬質フォームを絶縁材料として、および/または機
械的な構造部材を補強するために使用することに関する
ものである。本発明方法において使用される、末端にN
CO基を有するプレポリマーは、例えばユスツス リー
ビッヒス アナーレン デル ヘミー(Justus Liebigs
Annalen der Chemie),362,第75頁〜第136頁
にベー ズィーフケン(W. Siefken) が述べている種類
の脂肪族、脂環式、アラリファティック、芳香族および
複素環式ポリイソシアネートから製造することができ
る。好適なイソシアネートの例は次の式に該当するイソ
シアネートである。
そしてQは2ないし18個、好ましくは6ないし10個
の炭素原子を含む脂肪族炭化水素基;4ないし15個、
好ましくは5ないし10個の炭素原子を含む脂環式炭化
水素基;6ないし15個、好ましくは6ないし13個の
炭素原子を含む芳香族炭化水素基である。好適なポリイ
ソシアネートの具体的な例はドイツ特許出願公開明細書
第2,832,253号の第10頁ないし第11頁に記
載されている。
ジイソシアネート、およびこれらの異性体の混合物
(“TDI”);アニリン−ホルムアルデヒド縮合物の
ホスゲン化によって製造される種類のポリフェニルポリ
メチレンポリイソシアネート;およびカルボジイミド
基、ウレタン基、アロフアネート基、イソシアヌレート
基、尿素基またはビューレット基を含むポリイソシアネ
ート(“変性されたポリイソシアネート”)のような商
業的に容易に得られるポリイソシアネートを使用するの
が特に好ましい。2,4−および/または2,6−トリ
レンジイソシアネートまたは4,4′−および/または
2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートから誘導
された変性ポリイソシアネートが特に好ましい。プレポ
リマーの製造に用いられるその他の成分は、少なくとも
2個のヒドロキシル基を含む比較的分子量の大きい有機
化合物である。これらのポリオールは100未満のOH
価を持たなければならない。
料および技術の概説は、例えば合成プラスチック便覧,
“ポリウレタン”(Kunststoffhandbuch, “Polyuretha
ne”),第7巻,ドクター ゲー オエルテル(Dr. G.
Oertel) 編,第84頁〜第85頁(カルル ハンザー
フェルラーク,ミュンヘン(Carl Hanser Verlag, Munc
hen)1983)に見出すことができる。本発明方法にお
いて使用されるプレポリマーは少なくとも1:10、好
ましくは1.5:10ないし2.5:10のポリオール
対ポリイソシアネート(すなわちx対y)重量比を用い
る公知方法によって製造される。
2個のイソシアネート反応性の水素原子を含み、かつ約
400ないし約10,000の分子量を有する化合物を
包含している。これらの化合物はアミノ基、チオール基
またはカルボキシル基を含んでいてもよいが、好ましく
はヒドロキシル基を含む化合物、より特定的には2ない
し8個のヒドロキシル基を含む化合物、殊に約1,00
0ないし約6,000の範囲、好ましくは約2,000
ないし約6,000の範囲の分子量を有する2ないし8
個のヒドロキシル基含有化合物である。好適な化合物の
例は均質ポリウレタンおよび気泡ポリウレタンの製造に
有用であることが知られている、少なくとも2個、一般
に2ないし8個、しかし好ましくは2ないし6個のヒド
ロキシル基を含むポリエーテル、ポリエステル、ポリカ
ーボネートおよびポリエステルアミドを包含している。
これらの化合物の具体的な例はドイツ特許出願公開明細
書の第11頁〜第18頁に記載されている。
の触媒のいずれも本発明方法において使用できる。ジエ
チルシクロヘキシルアミンが特に好ましい。本発明方法
においては発泡剤として水が使用される。低沸点のアル
カン、アルケン、エステル、ケトンおよびエーテルのよ
うなハロゲンを含まない発泡剤を付加的な発泡剤として
随意に使用できる。指数(インデックス)が90と15
0との間、好ましくは100と130との間になるよう
な量で、少なくとも2個のイソシアネート反応性の水素
原子および約400ないし約10,000の分子量を有
する化合物、触媒および水をプレポリマーと反応させ
る。
水素原子を含み、かつ32ないし399の分子量を有す
る化合物を、随意に出発成分として使用できる。これら
の化合物はヒドロキシル基および/またはアミノ基およ
び/またはチオール基および/またはカルボキシル基を
含む化合物を包含している。ヒドロキシル基および/ま
たはアミノ基を含む化合物が好ましい。これらの低分子
量化合物は連鎖延長剤または架橋剤として作用する。こ
れらの化合物は一般に2ないし8個、好ましくは2ない
し4個のイソシアネート反応性の水素原子を含んでい
る。連鎖延長剤および架橋剤の具体的な例はドイツ特許
出願公開明細書第2,832,253号の第19頁〜第
20頁に記載されている。
および添加剤は、乳化剤および整泡剤のような界面活性
剤;パラフィンまたは脂肪アルコールまたはジメチルポ
リシロキサンのような反応遅延剤、気泡調整剤(cell r
egulator) ;顔料;染料;燐酸トリス−クロルエチル、
燐酸トリス−クロルプロピル、および燐酸トリクレジル
のような防炎加工剤;老化および風化の作用に対する安
定剤;可塑剤;制カビ剤並びに制細菌剤;および硫酸バ
リウム、珪藻土、カーボンブラックおよび白亜のような
充填剤を包含している。これらの随意の助剤および添加
剤の具体的な例は、例えばドイツ特許出願公開明細書第
2,732,292号の第21頁〜第24頁に記載され
ている。
剤および整泡剤、気泡調整剤、反応遅延剤、安定剤、防
炎加工剤、可塑剤、染料、充填剤、制カビ剤および制細
菌剤およびこのような添加剤の使用法並びにそれらの作
用様式に関する詳細は、合成プラスチック便覧(Kunsts
toff Handbuch),第 VII巻,フィーベッヒ(Vieweg) 並
びにホヒトレン(Hochtlen) 編,カルル ハンザー フ
ェルラーク(Cerl Hanser Verlag) ,ミュンヘン(Munc
hen),1966の例えば第103頁ないし第113頁に
見出すことができる。
を含み、かつ固体表面に対する優れた付着性を示す実質
的に独立気泡の硬質フォームは、どの公知方法で製造し
てもよい。本発明方法によって製造される硬質フォーム
は、好ましくは約20ないし約200kg/m3の密度を有
する。本発明はこのように説明されてきたけれども、以
下の実施例はそれを例証するものとして示されている。
別に指示されていなければ、これらの実施例中に記載さ
れているすべての部および百分率は重量部および重量百
分率である。
mmの鋼板を20cm×20cm×15cmのヘーパーバン(b
un)の下側に配置し、そして市販のエポキシプライマ
ーを用いて下塗した。反応混合物を室温で(20ないし
25℃)鋼板上に注ぎ、そして1時間後に引きはがし
た。下記の6つの段階で付着性を評価した。
の力でやっと取り除くことができた。 2)鋼板はかなりの力でやっと取り除くことができ、そ
して概してひとかたまりとなって取り除くことができな
かった。 3)鋼板は非常に堅固に付着したので、その鋼板を取り
去るには多少の力を必要とした。初期の抵抗が克服され
た後には、鋼板はひとかたまりとなって分離した。
かたまりにして取り去ることができた。 5)鋼板は試験の前に落ちなかったが、最小限の機械的
ストレスの下で分離した。 6)鋼板は付着しないので、試験前に落下した。
対して優れた付着性を示すフォームを製造するために本
発明のプレポリマーを使用することを例証している。例
2(比較例)は、使用されたプレポリマーが本発明の要
件を満たしていない場合に、室温で付着性が得られなか
ったことを示している。例3は、本発明の要件を満たす
プレポリマーと変性されていないイソシアネートとの
1:1混合物を用いて製造されたフォームも比較的優れ
た特性を有することを示している。
さらに別の使用例である。例6(比較例)は、変性され
ていないイソシアネートは支持体に接着しないフォーム
を生ずることを示している。
(OH38%)並びに起動物質としての水(OH1%)
およびプロピレングリコールの混合物を基礎とした、O
H価530のポリプロピレンオキシドエーテル ポリオール2 起動物質としてポリプロピレングリコー
ルが用いられ、そしてプロピレンオキシド(87%)お
よび末端エチレンオキシド(13%)を有する、OH価
28のポリエーテル(分子量4010)
サン,ゴールドシュミット,エッセンの製品 触 媒 ジエチルシクロヘキシルアミン
レングリコールおよびプロピレンオキシドが用いられ
た、20%のポリエーテルを含む、OH価56の粗製M
DI(20℃における粘度=100m Pa・ s)のMDIプ
レポリマー 粘度=676m Pa・ s,NCO=24.5% プレポリマー2 28のOH価を有する、アジピン酸、
ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールのポリエス
テル20%を含む粗製MDI(20℃における粘度=2
00m Pa・ s)のMDIプレポリマー粘度=4500m Pa
・ s,NCO=24.2%
ロールプロパンが用いられ、そしてプロピレンオキシド
86%および末端エチレンオキシド14%を有する、O
H価28のポリエーテル20%を含む粗製MDI(20
℃における粘度=200m Pa・ s)のMDIプレポリマー
粘度=1500m Pa・s,NCO=24.4% プレポリマー4 粗製MDI(20℃における粘度=2
00m Pa・ s)と、アジピン酸/フタル酸およびジエチレ
ングリコールの、OH価530のポリエステルとのイソ
シアネートプレポリマー 24℃における粘度=1,0
00m Pa・ s
おける粘度:200mPa・ s,NCO=31.5% 上記の成分を混ぜ合わせて、表1に示される量で反応さ
せた。その結果生じたフォームの特性も表1に示した。
べられてきたけれども、このような詳細な説明は専らそ
の目的のためであって、本発明が特許請求の範囲に記載
された事項によって限定されることを除き、本発明の精
神並びに範囲から逸脱しないで当業者がその中に種々の
変更をなし得ることは理解されるべきである。
明した本発明を具体的に要約すれば次の通りである。 (1)固体表面に対する極めて優れた接着性を特徴とす
る、ウレタン基、尿素基およびビューレット基を含む実
質的に独立気泡の硬質フォームの製造方法において、 a)100未満のOH価を有する少なくとも二官能性の
ポリオールx重量部と、少なくとも二官能性のポリイソ
シアネートy重量部との、xのyに対する比が少なくと
も1:10である場合の反応生成物である、末端にNC
O基を有するプレポリマーを、 b)少なくとも2個のイソシアネート反応性の水素原子
および約400ないし約10,000の分子量を有する
化合物と、 c)触媒および d)水の存在下において反応させることを特徴とする前
記製造方法。
剤の存在下において反応を遂行する前記第1項記載の方
法。 (3)指数(インデックス)が約100ないし約130
となるような量で成分b),c)およびd)をプレポリ
マーa)と反応させる前記第1項記載の方法。 (4)前記第1項記載の方法によって製造された、約2
0ないし約200kg/m3の密度を有するフォーム。
なくとも二官能性のポリオールx重量部と、少なくとも
二官能性のポリイソシアネートy重量部との、xのyに
対する比が少なくとも1:10である場合の反応生成物
である、末端にNCO基を有するプレポリマーを、 b)少なくとも2個のイソシアネート反応性の水素原子
および約400ないし約10,000の分子量を有する
化合物と、 c)触媒および d)水 の存在下において反応させることを特徴とする、硬質フ
ォーム絶縁材料および機械的な構造部材を補強するため
の硬質フォームの製造方法。
Claims (1)
- 【請求項1】 固体表面に対する極めて優れた付着性を
特徴とする、ウレタン基、尿素基およびビューレット基
を含む実質的に独立気泡の硬質フォームの製造方法にお
いて、 a)100未満のOH価を有する少なくとも二官能性の
ポリオールx重量部と、少なくとも二官能性のポリイソ
シアネートy重量部との、xのyに対する比が少なくと
も1:10である場合の反応生成物である、末端にNC
O基を有するプレポリマーを、 b)少なくとも2個のイソシアネート反応性の水素原子
および約400ないし約10,000の分子量を有する
化合物と、 c)触媒および d)水の存在下において反応させることを特徴とする前
記製造方法。
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