JP3717593B2 - 防水性ポリウレタンフォーム - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、防水性ポリウレタンフォームに関する。
【0002】
【従来の技術】
ポリウレタンフォームは断熱性、緩衝性、クッション性等に優れた材質として広い分野で用いられている。しかし、防水性の面では必ずしも満足できるものではなく、用途によっては十分でない場合もあった。特に建築用途に適性を有する硬質ポリウレタンフォームは、競合する他の発泡プラスチック例えばエキスパンドポリスチレンに較べて吸水性が大きいという欠点がある。そのため、結露水や外部からの浸水の恐れのある外断熱材としては評価されがたい状況にある。また、軟質ポリウレタンフォームでは、防水性を付与させるために、タール、アスファルト等を添加発泡したり、発泡体をこれらで後処理する対応がとられてきた。しかしタール等はそれ自体特異臭があり、またフォームを着色するため一般の用途には向きにくい欠点がある。
【0003】
最近では特公昭57−22051、特公昭61−50965に示されるように疎水性ポリオール、軟化点または融点が150℃以下沸点が200℃以上の直鎖状炭化水素化合物をベースとするほとんど無色、無臭のポリウレタンシール材が示されている。しかしこれらの防水剤を添加して発泡する場合は防水剤が分離しすいため発泡が乱れて美しい発泡体が得られなかった。またベースとする配合が特定の素材を限定して使用するのが特徴であるため経済的に割高となる欠点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は良好な発泡体構造を保持して、均一で優れた防水性を備えたポリウレタンフォームを提供することである。これにより、建築用断熱材、特に外壁外断熱材、屋上断熱材、ロール、シーリング材、コーキング材等への使用が可能となる。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポリイソシアネート成分とポリオール成分を発泡剤および触媒の存在下に反応させてポリウレタンフォームを製造するに際し、防水性付与剤として防水特性を有する粉状体をポリオール成分100重量部に対して0.5〜50重量部存在させることを特徴とする防水性ポリウレタンフォームであって、防水特性を有する粉状体が、150メッシュ通過分50%以上の粒度分布を有するプラスチック、ゴム、天然高分子、天然有機材料、無機材料または金属の粉状体である基体材料の1種または2種以上の混合物100重量部に、オルガノシリコン系防水剤、パーフルオロアルキルエチレンアクリレート系防水剤、C 12 以上の直鎖アルキルエチレンウレア類、ワックス類および脂肪酸エステル類からなる群から選ばれる防水剤を2〜50重量部付加したものである上記防水性ポリウレタンフォームに関する。
更に本発明は、防水特性を有する粉状体が、疎水性活性水素含有化合物100重量部と融点または軟化点が150℃以下沸点200℃以上の実質的に活性水素基を含まない脂肪族および/または芳香族エステル類50〜200重量部の混合物を、触媒の存在下にポリイソシアネート成分と反応させて得られる生成物を粉砕したものである上記防水性ポリウレタンフォームに関する。
【0006】
本発明により、防水性を付与した安価な粉状体をポリウレタンフォーム生成時に添加することで優れた防水性を有し、且つ従来と同様の均一な発泡構造を保持したポリウレタンフォームを得ることが可能になり、硬質ポリウレタンフォームにおいては今までになし得なかったフォーム吸水性を劇的に改善しうるフォームを得ることが可能になった。
【0007】
本発明の防水性ポリウレタンフォームは以下のようにして製造することができる。ポリウレタンフォームは従来同様発泡剤の存在下でポリイソシアネートとポリオールを重合し、同時に発泡させて製造するが、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させるに先立って、本発明の防水性を有する粉状体をいずれかの成分にあらかじめ添加しておくところに特徴がある。防水性粉状体はポリオール成分に添加しておくことが好ましい。またこれら原料にはポリウレタンフォームの製造に一般に用いられる触媒を加えておくことができる。
【0008】
ポリオール成分としては、日刊工業新聞社発行、「ポリウレタン樹脂ハンドブック」、初版第99頁〜第117頁に記載されるものが掲げられる。すなわち、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリアミン、ポリエステルポリアミン、単量体のポリオール、ポリアミン、アルキレンポリオール、ポリマーポリオール、ウレア分散ポリオール、メラミン変性ポリオール、ポリカーボネートポリオール、アクリルポリオール、ポリブタジエンポリオール、フェノール変性ポリオールまたはこれらの混合ポリオール等が例示される。
【0009】
ポリイソシアネート成分としては、トルエンジイソシアネート(TDI)、4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメリックMDI、カルボジイミドウレトンイミンMDI、水添TDI、水添MDI、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、パラフェニレンジイソシアネート(PPDI)およびこれらの混合物が例示される。また、これらの反応により生成する末端NCOまたは末端OHのプレポリマーも使用できる。
【0010】
発泡剤としては、水、メチレンクロライド等の有機発泡剤、フロン化合物、空気、窒素ガスなどが例示される。触媒としては、アミン化合物、有機金属化合物等従来公知のポリウレタン製造用触媒を使用できる。さらに、シリコン整泡剤、難燃剤、界面活性剤、防菌剤、防ばい剤、導電剤等の従来公知の添加剤を加えることも差し支えない。なお、ポリウレタンフォームの製造方法に付いては公知の種々の方法を用いることができる。
【0011】
防水特性を有する粉状体は、粉状または砕片状の基体材料に防水剤を付加することにより得ることができる。基体材料は特に長径が2mm以下のプラスチックフォームまたは木片を用いるのが好ましい。これらの基体材料が2mmより大きい場合は、基体材料への防水剤の均一な付加が難しく適正な防水性粉状体が得られない。また基体材料は、150メッシュ通過分50%以上の粒度分布を有するプラスチック、ゴム、天然高分子、天然有機材料、無機材料または金属の粉状体を用いてもよい。後者の場合、基体材料は単に防水剤の担体として働くだけでなく、それ自体の特性、即ち、導電性や難燃性を防水性ポリウレタンフォームに付与することができる。
【0012】
基体材料として用いられるプラスチックフォームとしてはポリウレタン、ポリイソシアヌレート、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、フェノール樹脂、メラミン樹脂のフォームを例示できる。
プラスチック粉状体としては上記プラスチックまたはそれらのフォームからの粉状体、ゴムの粉状体としてはスチレン-ブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム等の合成ゴムまたは天然ゴムまたはこれらのゴムの発泡体の粉状体、天然高分子粉状体としては澱粉、セルロース、セルロース誘導体、セルロース結晶等の粉末、天然物粉としてはもみ殻粉、木粉、骨粉その他、無機材料としては硫酸バリウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、シリカ粉、マイカ粉その他を挙げることができる。
【0013】
この基体材料に防水特性を付与する防水剤はオルガノシリコン系防水剤、パーフルオロアルキルエチレンアクリレート系防水剤、C12以上の直鎖アルキルエチレンウレア類、ワックス類および脂肪酸エステル類からなる群から選ばれる。
【0014】
防水特性を有する粉状体は、これらの防水剤を基体材料100重量部に対して2〜50重量部付与することによって得られる。防水剤の付与は、防水剤を有機溶剤で希釈し、溶液の形で、できればかき混ぜつつある基体材料に吹き付け、これを更に混合することによって達せられる。粉状体は乾燥後、粉砕・分級して使用に供せられる。
【0015】
防水特性を有する粉状体を得るための本発明のもう1つの方法は、疎水性活性水素含有化合物100重量部と融点または軟化点が150℃以下沸点200℃以上の実質的に活性水素基を含まない脂肪族および/または芳香族エステル類50〜200重量部の混合物を、触媒の存在下にポリイソシアネート成分と反応させて得られる生成物を粉砕するものである。
融点または軟化点が150℃以下沸点200℃以上の脂肪族および/または芳香族エステル類とはモンタンワックス等のワックス類、動植物油脂、ポリブテン、伸展油等の石油系オイル、パラフィン、ジアルキルフタレート等が例示される。
ここで融点または軟化点とは、融点を有するものは融点を意味し、融点を有しないものについては軟化点を意味する。
【0016】
疎水性含活性水素化合物としては、ポリウレタン接着剤に一般的に使用される活性水素化合物であるポリエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、EO/PO共重合体、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等のポリエーテルポリオール、ポリカプロラクトン、ポリβ-メチル-δ-バレロラクトン、ジオール/二塩基酸共重合体等のポリエステルポリオール、およびひまし油変性化合物を用いることができ、特に、ポリブタジエンポリオール、アスファルト、ダイマー酸ポリエステル、長鎖ポリプロピレングリコール、ひまし油系ポリオール、ひまし油変性ポリエステルポリオール、ダイマー酸ひまし油変性アジペート等が例示される。
ポリイソシアネート成分、触媒および添加剤としては、前記のものと同様のものが使用できる。なお、この生成物はその後粉砕処理をおこない粉状体として使用するものであるため発泡体でも非発泡体でもよい。
【0017】
防水特性を有する粉状体の形状については特に問わないが、粒径は細かいほどポリウレタンフォーム中での分散が均一になり、防水性にとっては好ましいが、経済性を考慮すれば200メッシュ程度が適当であり、好ましくは平均粒径100〜200メッシュである。
また、防水特性を有する粉状体の添加量はポリオール100重量部に対して0.5〜50重量部、好ましくは5〜20重量部である。
【0018】
【実施例】
〔防水特性を有する粉状体の製造〕
(1)防水特性を有する粉状体A
防水剤としてパーフルオロアルキルエチルアクリレート系防水剤(旭硝子(株)製、「アサヒガードLS−520」)をキシレンで希釈して6%溶液を調製した。この防水剤100g中に、密度70Kg/m3 の軟質ポリウレタンフォームチップ200gを含浸処理した。この含浸フォームを乾燥後200メッシュ通過85%程度まで粉砕して粉状体Aを得た。
(2)防水特性を有する粉状体B
導電性粉体として導電性カーボンブラック(ライオン(株)製、「ケッチンブラックEC」10重量部、ジブチルフタレート90重量部を混練したペースト状物100重量部に対して、前記(1)で使用したパーフルオロアルキルエチルアクリレート系防水剤をキシレンで希釈した3%溶液400gを添加、混合した。密度100Kg/m3 のポリエステルフォームチップ100gに上記混合液500gを混和した。乾燥後、これを200メッシュ通過85%程度まで粉砕した。
【0019】
(3)防水特性を有する粉状体C
硬質ポリイソシアヌレートフォームを粉砕し、150メッシュ通過85%程度まで粉砕した。モンタンワックス10重量部を2−エチルヘキソエート90重量部に90℃に加熱した状態で混合し、冷却後キシレンで希釈し2%溶液とする。硬質ポリイソシアヌレート粉末100重量部をこの溶液120重量部と混合した後、更に乾燥、粉砕して200メッシュ通過85%程度の粉体とした。
(4)防水特性を有する粉状体D
硫酸バリウム100重量部に対し前記(1)で使用したパーフルオロアルキルエチルアルキレート系防水剤をキシレンで希釈した3%溶液を100重量部添加、混合した。乾燥後、200メッシュ通過85%程度まで粉砕しした。
【0020】
〔ポリウレタンフォームの製造〕
実施例 1〜4、比較例1
ポリオール成分として、分子量3000、OH価=56のポリプロピレングリコール(ポリオールA)100重量部を使用し、これに実施例1、2、3および4ではそれぞれ、防水特性を有する粉状体A6重量部、粉状体B7重量部、粉状体C5重量部、粉状体D8重量部を添加し、ポリイソシアネートとしてTDIを用い、表1に掲げる配合により軟質ポリウレタンフォームを製造した。なお、ポリオールAのみで防水特性を有する粉状体を加えないものを比較例1とした。
【0021】
実施例 5、比較例 2
ポリオール成分として、OH価=325のポリエステルポリオール(ポリオールB)100重量部に粉状体Cを7重量部混練し、表2に掲げる配合により硬質ポリウレタンフォームを製造した。OH価=480のポリエステルポリオールを使用し、防水特性を有する粉状体を添加しないものを比較例2とした。
得られたポリウレタンフォームの物性を表1および2に示した。
比較例 3
粉状体Cを用いる代わりに、モンタンワックスの相当量を直接ポリオールに混練した以外は実施例5と同様にして硬質ポリウレタンフォームを製造した。しかし、均一な発泡体は得られず、モンタンワックスも徐々に発泡体からブリードしてきた。
【0022】
〔防水性評価法〕
本発明における防水性の評価は、漏水性、通気度、接触角により評価した。
(1)漏水性評価法:
漏水性は図1のように外寸が95mm×95mm、内寸が68mm×68mm、厚さ10mmの角状の試料1を2枚のアクリル板2、3の間に挿入し中央部に設けた注水管5から水を注入し、水圧(水の高さ)を変えまたは2枚のアクリル板2、3の間で試料1を挟むときスペーサーの4の厚みを変え、圧縮率を変化させ注水後何分で漏水し始めたかを測定するものである。
【0023】
(2)接触角評価法:
硬質ポリウレタンフォーム、軟質ポリウレタンフォームはいずれもセルの集合体であり、ある種の毛細管の挙動を示す。よって、フォームの外表面において毛細管における水との関係は次の式が成り立つ。
2πrγcosθ=πr2 ρgh (1)
r:毛細管の半径、 γ:水の表面張力、 θ:接触角
ρ:水の密度、 g:重力の加速度、 h:上昇した水の高さ
式(1)より、 h=2γcosθ/rρg
したがって、接触角θは親水の程度を表す故にθを測定すれば、親水度つまり防水性の評価の尺度となる。具体的には、θが90゜より小さければhは正の値となり、水は毛細管を上昇し、フォームは水を吸収することとなる。他方θが90゜より大きい場合にはhは負の値であり、水は毛細管より押し出されてはじかれ、本発明の目的に適することとなる。測定については、厚さ10mmの試料をアルミホイルで挟み込み、160℃×5分でプレスし、シート状としたものを接触角計で測定し、その値を接触角とした。
【0024】
(3)通気度:
通気度は厚さ10mmのフォーム試料を織布通気試験のフランジール型法にてJIS−L−1096に準じ測定した。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば安価な粉状体をポリウレタンフォーム生成時に添加することで防水性ポリウレタンフォームを得ることができ、従来のごとく特異臭がなく、また配合にほとんど制限なく優れた発泡性を呈するポリウレタンフォームを得ることができる。さらには、防水性発現が困難であった、硬質ポリウレタンフォームについても容易に防水性が得られることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 漏水性評価法を表す説明図
【符号の説明】
1:試料 2,3:アクリル板
4:スペーサー 5:注水管
Claims (3)
- ポリイソシアネート成分とポリオール成分を発泡剤および触媒の存在下に反応させてポリウレタンフォームを製造するに際し、防水性付与剤として防水特性を有する粉状体をポリオール成分100重量部に対して0.5〜50重量部存在させることを特徴とする防水性ポリウレタンフォームであって、
防水特性を有する粉状体が、150メッシュ通過分50%以上の粒度分布を有するプラスチック、ゴム、天然高分子、天然有機材料、無機材料または金属の粉状体である基体材料の1種または2種以上の混合物100重量部に、オルガノシリコン系防水剤、パーフルオロアルキルエチレンアクリレート系防水剤、C 12 以上の直鎖アルキルエチレンウレア類、ワックス類および脂肪酸エステル類からなる群から選ばれる防水剤を2〜50重量部付加したものである、防水性ポリウレタンフォーム。 - 防水特性を有する粉状体が、400メッシュ通過分50%以上の粒度分布を有する請求項1記載の防水性ポリウレタンフォーム。
- 基体材料が長径2mm以下のプラスチックフォームまたは木片である請求項1または2に記載の防水性ポリウレタンフォーム。
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