JP4207220B2 - 硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物、並びに該組成物の製造方法及びそれを用いた硬質ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物、並びに該組成物の製造方法及びそれを用いた硬質ポリウレタンフォームの製造方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断熱用建材、サイジング材、冷凍倉庫、断熱パイプ、スプレー用途等の硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物及びそれを用いた硬質ポリウレタンフォームの製造方法に関する。なお、本発明において、「硬質ポリウレタンフォーム」とは、特に断らない限りイソシアヌレート変性ポリウレタンフォームを含む概念である。
【0002】
【従来の技術】
硬質ポリウレタンフォームは、断熱性、寸法安定性、施工性等に優れているため、冷蔵庫、冷凍倉庫、建築材料等の断熱材として、また、スプレー用途として広範囲に使用されている。硬質ポリウレタンフォームを製造する際、ポリイソシアネートとしては、いわゆる二核体と呼ばれるジフェニルメタンジイソシアネート(以下、MDIと略記する)を含有するポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート(以下、ポリメリックMDIと略記する)が使用され、発泡剤としては、1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン(以下、HCFC−141bと略記する)が主として使用されている。
【0003】
近年、地球のオゾン層保護のため、(ハイドロ)クロロフルオロカーボン類の規制が実施されている。この規制対象には、硬質ポリウレタンフォームの発泡剤として使用されているHCFC−141bも含まれている。そこで、HCFC−141bの使用量を削減・全廃する発泡処方、すなわち、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン(以下、HFC−245faと略記する)、1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン(以下、HFC−365mfcと略記する)等のハイドロフルオロカーボン類、ハイドロカーボン系発泡剤(例えば、ノルマルペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、ブタン等)等を用いた発泡処方の開発が、地球のオゾン層保護のために重要な課題となっている。
【0004】
しかしながら、ハイドロカーボン系発泡剤やハイドロフルオロカーボン系発泡剤を用いた発泡処方は、従来の(ハイドロ)クロロフルオロカーボンを用いた発泡処方と比較して、発泡剤とウレタン原料との相溶性・分散性が低いため、反応性や発泡効率(高密度化)の
低下、成形体の表面の仕上がり不良、得られるフォームの強度低下、寸法安定性の低下、躯体との接着性の低下等を生じやすい。また、断熱性能が必要な分野では、セル粗れによる熱伝導率の悪化等を生じやすい。更に低温吹き付け工事においては、相溶性低下のため、接着性の低下、層間剥離、へたり等が発生しやすい。
【0005】
ハイドロカーボンあるいはハイドロフルオロカーボン系発泡処方において、ポリオール側における発泡剤の相溶性・分散性の改良方法が提案されている。例えば、硬質ポリウレタンフォームの被着体との接着性及び寸法安定性を改良するために、トリレンジアミン、トリエタノールアミン、グリセリン、エチレンジアミンを開始剤にエチレンオキサイド・プロピレンオキサイドを付加したポリオール成分混合物を使用した方法(特開平6−316621号公報)が挙げられる。
【0006】
しかし、イソシアネート側における発泡剤の相溶性・分散性の改良方法の提案は見あたらない。なお、主として得られる硬質ポリウレタンフォームの寸法安定性をイソシアネート側から改良する方法としては、ポリメリックMDIのモノオール変性物を使用する方法(特開平6−172476号公報)、ポリメリックMDIの単官能アルコール変性物とシリコーン系界面活性剤を使用した方法(特開平11−5825号公報)、ポリメリックMDIの低官能基数・低水酸基価ポリオール変性物を使用し、硬質ポリウレタンフォームの寸法安定性を改善する方法(特開平10−265540号公報)、活性水素含有不飽和化合物で変性したポリイソシアネートを使用し、硬質ポリウレタンフォームの寸法安定性や強度を改善する方法(特開平7−102038号公報)等が知られている。
【0007】
ポリオール及びイソシアネートの両方を改良した方法として、ポリオールにイミダゾール類を添加し、かつ高アイソマー含量のポリメリックMDIを使用して接着性を改善する方法(特開平6−172485号公報)、低官能基数・低水酸基価ポリオールと高アイソマー含量のポリメリックMDIを使用して接着性を改善する方法(特開平10−204149号公報)等が知られている。(アイソマー:4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート以外のMDIの異性体)
【0008】
しかしながら、近年の硬質ポリウレタンフォームの用途の更なる多様化及び高性能化によって、より高性能な硬質ポリウレタンフォームが求められるようになっている。特に成形性の向上、構造体としての品質向上のための市場ニーズを充分満足できるポリイソシアネート及びそれを用いたハイドロカーボンあるいはハイドロフルオロカーボン発泡処方は知られていなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、極性の低い発泡剤、特にハイドロフルオロカーボンを発泡剤とした処方で貯蔵安定性、発泡効率、成形性、フォーム強度、寸法安定性、接着性等に優れた硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物及び硬質ポリウレタンフォームを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明者等は鋭意研究検討した結果、特定のポリイソシアネート組成物が上記の問題点を解決することを見い出し、本発明を完成させるに至った。
【0011】
すなわち本発明は、以下の(1)〜(5)に示されるものである。
(1)ジフェニルメタンジイソシアネートを含有するポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート(a1)に、数平均分子量600以下のポリ(オキシプロピレン)ポリオール(a2)、及び繰り返し単位中のオキシエチレン基含有量が20質量%以下のポリエーテルモノオール(a3)を反応させて得られるイソシアネート基末端プレポリマー(A1)、並びに常温液状エステル系化合物(A2)を下記の質量割合で含有することを特徴とする硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物。
【数1】
Figure 0004207220
【数2】
Figure 0004207220
【数3】
Figure 0004207220
【数4】
Figure 0004207220
【数5】
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【0012】
(2)ジフェニルメタンジイソシアネートを含有するポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート(a1)に、数平均分子量600以下のポリ(オキシプロピレン)ポリオール(a2)、繰り返し単位中のオキシエチレン基含有量が20質量%以下のポリエーテルモノオール(a3)、及び活性水素基含有ポリシロキサン−ポリエーテル共重合体(a4)を反応させて得られるイソシアネート基末端プレポリマー(A1)、並びに常温液状エステル系化合物(A2)を下記の質量割合で含有することを特徴とする硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物。
【数6】
Figure 0004207220
【数7】
Figure 0004207220
【数8】
Figure 0004207220
【数9】
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【数10】
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【数11】
Figure 0004207220
【数12】
Figure 0004207220
【0013】
(3)ジフェニルメタンジイソシアネートを含有するポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート(a1)に、数平均分子量600以下のポリ(オキシプロピレン)ポリオール(a2)、繰り返し単位中のオキシエチレン基含有量が20質量%以下のポリエーテルモノオール(a3)、及び常温液状エステル系化合物(A2)の3成分を含有するポリオールプレミックスを混合・反応させることを特徴とする前記(1)に記載の硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物の製造方法。
【0014】
(4)ジフェニルメタンジイソシアネートを含有するポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート(a1)に、数平均分子量600以下のポリ(オキシプロピレン)ポリオール(a2)、繰り返し単位中のオキシエチレン基含有量が20質量%以下のポリエーテルモノオール(a3)、活性水素基含有ポリシロキサン−ポリエーテル共重合体(a4)、及び常温液状エステル系化合物(A2)の4成分を含有するポリオールプレミックスを混合・反応させることを特徴とする前記(2)に記載の硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物の製造方法。
【0015】
(5)ポリイソシアネート(A)とポリオール(B)とを、発泡剤(C)、触媒(D)、整泡剤(E)の存在下で反応させる硬質ポリウレタンフォームの製造方法において、ポリイソシアネート(A)が前期(1)又は(2)に記載のポリイソシアネート組成物であり、発泡剤(C)が、ハイドロカーボン、ハイドロフルオロカーボンのいずれかを含有するものであ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。
【0016】
【発明の実施の形態】
最初に、本発明の硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物の原料について説明する。
【0017】
本発明の硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物に用いられるポリメリックMDI(a1)は、いわゆる二核体と称されるベンゼン環及びイソシアネート基を各2個有するMDIと、いわゆる多核体と称されるベンゼン環及びイソシアネート基を各3個以上有するMDI系縮合体を含有するものであって、アニリンとホルマリンとの縮合反応によって得られる縮合混合物(ポリアミン)をホスゲン化等によりアミノ基をイソシアネート基に転化することによって得られる、縮合度の異なる有機イソシアネート化合物の混合物を意味する。(a1)は、縮合時の原料組成比や反応条件を変えることによって、最終的に得られるポリメリックMDIの組成(核体分布や異性体構成比)を変えることができる。本発明に用いられるポリメリックMDI(a1)は、イソシアネート基への転化後の反応液、反応液から溶媒の除去、一部MDIを留出分離した缶出液等の、反応条件や分離条件等の異なった数種の混合物であってもよい。また、市販のポリメリックMDIにMDIを混合したものであってもよい。
【0018】
(a1)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCと略記する)におけるMDIのピーク面積比が20〜70%となるものであり、好ましくは25〜65%となるものである。MDIにピーク面積比が70%を越えると、得られる硬質ポリウレタンフォームの強度が低下し、かつ、脆くなりやすくなる。20%未満の場合は、得られるポリイソシアネートの粘度が高くなり、例えば吹き付け工事においてはスプレーが困難になりやすい。
【0019】
(a1)中に含有するMDIは、1分子中にベンゼン環及びイソシアネート基を各2個有するもので、いわゆる二核体と言われているものである。MDIを構成する異性体は、2,2′−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、2,2′−MDIと略記する)、2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、2,4′−MDIと略記する)、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、4,4′−MDIと略記する)の3種類である。MDIの異性体構成比は特に限定はないが、4,4′−MDI含有量が70質量%以上、好ましくは90〜99.9質量%であるほうが、得られるフォームの強度が向上するので好ましい。なお、(a1)のMDI含有量やMDIの異性体構成比は、GPCやガスクロマトグラフィー(以下、GCと略記する)によって得られる各ピークの面積百分率を基に検量線から求めることができる。
【0020】
また、(a1)の平均官能基数は2.3以上であり、好ましくは官能基数が2.3〜3.1である。イソシアネート含量は、28〜33質量%であり、好ましくは28.5〜32.5質量%である。
【0021】
また、得られる硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物の貯蔵安定性と反応性の面から、(a1)の酸度は0.001〜0.2質量%が好ましく、更に好ましくは0.003〜0.15質量%である。酸度が0.001%未満の場合は、得られる硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物が貯蔵中に増粘しやすく、0.2%を超えるとポリオールとの反応が遅くなり、硬化不良を生じやすい。
【0022】
なお、「酸度」とは、室温でアルコールと反応し遊離する酸成分を塩化水素に換算して示した値であり、JIS K−1603によって測定される値である。
【0023】
本発明では、必要に応じて、前述のポリメリックMDI以外のポリイソシアネートを併用することが出来る。例えば、MDIやポリメリックMDIと、活性水素基含有化合物とを反応させて得られるウレタン化物、ウレア化物、アロファネート化物、ビウレット化物、
カルボジイミド化物、ウレトンイミン化物、ウレトジオン化物、イソシアヌレート化物、又は2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、キシレン−1,4−ジイソシアネート、キシレン−1,3−ジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、テトラメチ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、3−メチル−1,5−ペンタンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加キシレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネート等が挙げられる。また、これらのポリメリック体やこれらのイソシアネートと、後述する活性水素基含有化合物とを反応させて得られるウレタン化物、ウレア化物、アロファネート化物、ビウレット化物、カルボジイミド化物、ウレトンイミン化物、ウレトジオン化物、イソシアヌレート化物等が挙げられ、更にこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
【0024】
本発明の硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物に用いられるポリ(オキシプロピレン)ポリオール(以下、PPG系変性剤と略記する)(a2)は、後述する(a3)と(A2)の相溶性を向上させるものである。本質的に(a3)と(A2)は相溶しないが、(a2)を用いることにより、濁りを生ずることなく硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物を得ることができる。(a2)の数平均分子量は600以下であり、好ましくは400以下である。(a2)の数平均分子量が上限を越える場合は、得られるポリイソシアネート組成物の粘度が高くなりすぎる。なお、(a2)は低分子アルコールにプロピレンオキサイドを付加させた構造であり、ジプロピレングリコール(以下、DPGと略記する)を含むものである(DPGはプロピレングリコールにプロピレンオキサイドを付加させた構造に該当する)。前記低分子アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール(各種異性体を含む)、ブタノール(各種異性体を含む)、ペンタノール(各種異性体を含む)、ヘキサノール(各種異性体を含む)等の低分子モノオール類、エチレングリコール、プロピレングリコール(各種異性体を含む)、ブタンジオール(各種異性体を含む)、ペンタンジオール(各種異性体を含む)、ヘキサンジオール(各種異性体を含む)等のグリコール類、グリセリン、トリメチロールプロパン等のトリオール類、ペンタエリスリトール等のテトラオール類等が挙げられる。数平均分子量が上限を越える場合は、ポリオールプレミックス(後述)に濁りが生じやすくなり、ひいてはポリイソシアネート組成物に濁りが生じやすくなる。
【0025】
本発明の硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物に用いられるポリエーテルモノオール(以下、エーテル系変性剤と略記する)(a3)は、発泡剤に用いられるハイドロフルオロカーボンやハイドロカーボンの、ポリイソシアネート組成物への相溶性や初期分散性を向上させるものである。(a3)の繰り返し単位中のオキシエチレン基含有量は、20質量%以下であり、好ましくは15質量%以下である。オキシエチレン基含有量が20質量%を越える場合は、得られるイソシアネート基末端プレポリマー(A1)の親水性が大きくなり、発泡剤に用いられる疎水性の強いハイドロフルオロカーボンやハイドロカーボンへの相溶性が低下する。また更に(a3)中にオキシプロピレン基を10質量%以上含有するものが、融点が低くなるので好ましい。(a3)の水酸基でない方の末端は、一般式:R−O−なる基を有することになるが、このRには、炭素や水素以外の元素を有していてもよく、また側鎖の有無は問わない。Rの具体的なものとしては例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、フェニル基、ベンジル基、N−メチル−N−エチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基等が挙げられる。このRは、炭素数3以上の炭化水素基がハイドロフルオロカーボンやハイドロカーボンへの相溶性が向上するので好ましい。
【0026】
また(a3)の数平均分子量は150〜10,000が好ましい。(a3)の数平均分子
量が低すぎる場合、及びオキシプロピレン基含有量が低い場合は、得られるポリイソシアネート組成物と、ハイドロカーボンやハイドロフルオロカーボンとの相溶性が改善されず、得られるフォームの反応性の低下、発泡効率(高密度化)の低下、成形体の表面の仕上がり不良、躯体との接着性の低下等が起きやすい。上限を越える場合は、得られるポリイソシアネート組成物の粘度が高くなりすぎて、作業性が低下しやすい。
【0027】
本発明で特に好ましい(a3)は、数平均分子量が300〜8,000、末端に炭素数3〜20の炭化水素基を有し、繰り返し単位の組成がオキシエチレン基/オキシプロピレン基=20/80〜0/100であるものである。最も好ましい(a3)は、数平均分子量500〜5,000、末端に炭素数3〜10の炭化水素基を有し、繰り返し単位の組成がオキシエチレン基/オキシプロピレン基=15/85〜0/100である、ポリ(オキシエチレン−オキシプロピレン)共重合体系モノオール又はポリ(オキシプロピレン)モノオールである。
【0028】
本発明に用いられる活性水素基含有ポリシロキサン−ポリエーテル共重合体(以下、シリコーン系変性剤と略記する)(a4)は、ポリイソシアネート組成物と、発泡剤に用いられるハイドロフルオロカーボンやハイドロカーボンとの相溶性や、ポリイソシアネート組成物に対する発泡剤の分散安定性を向上させるものであり、市販のシリコーン系整泡剤の中から選択されるものである。(a4)は、分子中にジメチルポリシロキサン構造とポリオキシアルキレン構造(ポリエーテル構造)を有するブロック共重合体であって、数平均分子量が500〜20,000が好ましく、1,000〜18,000がより好ましい。数平均分子量が大きすぎる場合は、(a4)の粘度が高く、取り扱いにくくなる。
【0029】
(a4)の平均官能基数(1分子中に有する活性水素基の平均の数)は1〜10が好ましく、更には1〜5がより好ましく、特に1〜2が最も好ましい。平均官能基数が小さすぎる場合は、得られるポリイソシアネート組成物の平均官能基数も低下するため、フォーム物性が不十分となりやすい。大きすぎる場合は、得られるポリイソシアネート組成物の粘度が大きくなり、発泡時の作業性が低下しやすい。また、(a4)の活性水素基は、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基から選択される官能基が好ましく、特に得られるポリイソシアネート組成物の粘度、相溶性、分散性面等から水酸基が最も好ましい。
【0030】
(a4)の水酸基価は3〜300mgKOH/gが好ましく、特に3〜50mgKOH/gが好ましい。水酸基価が下限未満の場合は、(a4)の粘度が高く、取り扱いにくくなる。またフォーム強度が低下しやすい。また、上限を越える場合は、得られるポリイソシアネートと低い極性の発泡剤あるいは水との分散性が悪化しやすい。
【0031】
本発明に用いられるシリコーン系変性剤(a4)を例示すると、下記の一般式(1)〜(9)に示されるポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体が挙げられる。
【0032】
【化1】
Figure 0004207220
【0033】
【化2】
Figure 0004207220
【0034】
【化3】
Figure 0004207220
【0035】
【化4】
Figure 0004207220
【0036】
【化5】
Figure 0004207220
【0037】
【化6】
Figure 0004207220
【0038】
【化7】
Figure 0004207220
【0039】
【化8】
Figure 0004207220
【0040】
【化9】
Figure 0004207220
【0041】
なお本発明では、PPG系変性剤(a2)、エーテル系変性剤(a3)、シリコーン系変性剤(a4)以外の変性剤、例えばメタノール、エタノール等の低分子モノオール類、エチレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、シュクロース等の低分子ポリオール類、エチルアミン、ブチルアミン等の低分子ポリアミン類、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等の低分子アミノアルコール類を併用することができる。
【0042】
本発明に用いられる常温液状エステル系化合物(A2)は、常温液状であって、「エステル基」を有する有機化合物である。なお、ここでいう「エステル基」とは、有機酸又は無機酸の水素をR(R:有機基)に置換した分子構造を有するものであり、有機酸又は無機酸はカルボン酸に限られない。(A2)は、単なるポリイソシアネート(A)の減粘作用の他に、得られる硬質ポリウレタンフォームの駆体に対する接着性向上に寄与するものである。(A2)の具体的なものとしては、酢酸エチル、酢酸ブチル、フタル酸ジブチル、アジピン酸ジメチル、ε−カプロラクトン等のカルボン酸エステル系化合物、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート(炭酸エステル)系化合物、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等のホスフェート(リン酸エステル)系化合物等が挙げられる。本発明では、環状カーボネート系化合物が好ましい。
【0043】
次に本発明の硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物の製造方法について述べる。
【0044】
本発明の硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物の製造方法は、最初にポリメリックMDI(a1)以外の原料を混合していわゆるポリオールプレミックスを調製し、ポリメリックMDI(a1)と前記ポリオールプレミックスとを反応させるという方法である。特にポリオールプレミックスに常温液状エステル系化合物(A2)を用いることにより、ポリオールプレミックスの粘度が低下するため、原料仕込みがスムーズに進行する。
【0045】
エーテル系変性剤(a3)と常温液状エステル系化合物(A2)は互いに相溶性が低く、これらだけでは濁りを生ずるが、系中にPPG系変性剤(a2)を存在させることにより、ポリオールプレミックスを均一な混合状態に保てることになる。
【0046】
更に、比較的ポリメリックMDI(a1)との相溶性が悪いとされるシリコーン系変性剤(a4)をポリオールプレミックス中に導入することで、(a1)と(a4)の反応を容易にできる。
【0047】
常温液状有機エステル系化合物(A2)をポリオールプレミックスに用いない場合、すなわちウレタン化反応後に得られたプレポリマーに配合すると、液に濁りが生じやすい。
【0048】
ポリメリックMDI(a1)と、ポリオールプレミックスとの反応(ウレタン化反応)における反応温度は20〜120℃が好ましく、特に40〜100℃が好ましい。また、ウレタン化反応時には、必要に応じジブチルチンジラウレート、ジオクチルチンジラウレート等の有機金属化合物や、トリエチレンジアミンやトリエチルアミン等の有機アミンやその塩等の公知のウレタン化触媒を用いることができる。なお、添加剤を用いる場合、添加剤の仕込み時期については特に制限はない。
【0049】
なお、(a4)を使用しない場合の原料の仕込み比(質量比)は以下の通りである
【数13】
Figure 0004207220
【0050】
【数14】
Figure 0004207220
【0051】
【数15】
Figure 0004207220
【0052】
【数16】
Figure 0004207220
【0053】
【数17】
Figure 0004207220
【0054】
また、(a4)を使用する場合の原料の仕込み比(質量比)は以下の通りである
【数18】
Figure 0004207220
【0055】
【数19】
Figure 0004207220
【0056】
【数20】
Figure 0004207220
【0057】
【数21】
Figure 0004207220
【0058】
【数22】
Figure 0004207220
【0059】
【数23】
Figure 0004207220
【0060】
【数24】
Figure 0004207220
【0061】
このようにして得られる硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物のイソシアネート含量は24〜33質量%が好ましく、特に25〜32.8質量%が好ましい。また、25℃における粘度は30〜1,000mPa・sが好ましく、特に50〜800mPa・sが好ましい。
【0062】
本発明では、ポリイソシアネート(A)に活性水素基を含有しないポリシロキサン−ポリエーテル共重合体(以下、シリコーン系添加剤と略記する)を添加することができる。シリコーン系添加剤の基本的骨格は(a4)と同じであり、活性水素基がポリシロキサン及びポリエーテル構造中に存在しないという点だけが異なるものであって、市販のシリコーン系整泡剤を包含するものである。シリコーン系添加剤の自己消火性は(a4)より多少低いものの、ポリイソシアネートと、発泡剤に用いられるハイドロフルオロカーボンやハイドロカーボンとの相溶性や、ポリイソシアネート(A)に対する発泡剤(C)の分散安定性に関する効果は(a4)と変わらないものである。
【0063】
次に、本発明の硬質ポリウレタンフォームの製造方法について述べる。
本発明は、ポリイソシアネート(A)とポリオール(B)とを、発泡剤(C)、触媒(D)、整泡剤(E)の存在下で反応させる硬質ポリウレタンフォームの製造方法において、ポリイソシアネート(A)が前述のポリイソシアネート組成物であり、発泡剤(C)がハイドロカーボン、ハイドロフルオロカーボンのいずれかを含有するものであることを特徴とするものである。
【0064】
なお、ポリオール(B)については、特に制限はなく、公知のウレタン工業に用いられるものが使用でき、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール等が挙げられる。また、フォームの強度等を考慮して、低分子ポリオール、低分子ポリアミン、低分子アミノアルコール等も併用できる。なお本発明では、ポリオール(B)は後述する(b1)〜(b3)のうち少なくともどれかを含有するものが好ましく、更には(b1)〜(b3)から少なくとも2種類を含有するものがより好ましくなる。(b1)のみの場合や(b3)のみの場合は、得られる硬質ポリウレタンフォームの機械的強度が不十分となりやすい。(b2)のみの場合は、(B)の粘度が高くなりすぎて、作業性が低下しやすい。
【0065】
(b1)としては、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等のアルカノールアミン類、トリレンジアミン、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、キシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン等のポリアミン類等のアミン系化合物の1種又は2種以上の混合物を開始剤として、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加反応させて得られる水酸基価50〜1,000mgKOH/g、好ましくは100〜900mgKOH/gのポリエーテルポリオールが挙げられる。なお、更に開始剤には、後述の(b2)、(b3)に用いられる多価アルコールを併用することができる。
【0066】
(b2)としては、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールのような多価アルコールの1種又は2種以上の混合物と、アジピン酸、マロン酸、フマル酸、琥珀酸、酒石酸、シュウ酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等のような、少なくとも2個以上のカルボキシル基(又はカルボキシル基から誘導される基)を有する化合物の1種又は2種以上の混合物とを使用し、公知の方法によって製造することによって得た水酸基価50〜800mgKOH/g、好ましくは100〜700mgKOH/gのポリエステルポリオールが挙げられる。また、ラクトン(例えばε−カプロラクトン)類の開環重合により得られるポリエステルポリオールが挙げられる。更に、ポリエステルポリオール及びポリエステル成形品を分解して得られる回収ポリエステル等が挙げられる。
【0067】
(b3)としては、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールような、1分子中にヒドロキシル基を2〜6個、好ましくは2〜5個有する多価アルコールを開始剤として、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加反応させて得られる水酸基価50〜1,000mgKOH/g、好ましくは100〜900mgKOH/gのポリエーテルポリオールが挙げられる。特にエチレングリコール、ジエチレングリコール、水酸基価が50〜150mgKOH/gポリプロピレングリコールから少なくとも1種類を用いると、(B)の粘度を低下させることができるので好ましくなる。
【0068】
(b1)〜(b3)の水酸基価が下限未満の場合、得られる硬質ポリウレタンフォームの機械的強度が不十分となり、この上限を越える場合は、得られる硬質ポリウレタンフォームが脆くなりやすい。
【0069】
(b1)の平均官能基数は2〜8が好ましく、3〜6が特に好ましい。(b2)の平均官能基数は2〜4が好ましく、2〜3が特に好ましい。(b3)の平均官能基数は3〜6であり、好ましくは3〜5である。これらの平均官能基数がこの範囲未満の場合は、得られる硬質ポリウレタンフォームの機械的強度が不十分となり、この範囲を越える場合は、得られる硬質ポリウレタンフォームが脆くなりやすい。
【0070】
(B)における(b1)〜(b3)の含有量は、それぞれ(b1):40〜70質量%、(b2):10〜90質量%、(b3):10〜70質量%が好ましい。(b1)が多すぎると活性が高くなりすぎ、ボイド等の成形不良をもたらす。(b2)が多すぎると(B)の粘度が高くなり、フォームの液流れ性・充填性が悪化しやすい。(b3)が多すぎると、得られる硬質ポリウレタンフォームの機械的強度が低下しやすい。
【0071】
本発明では必要に応じて、(b1)〜(b3)以外のポリオール(以下、その他ポリオールと略記する)を用いることできる。特にエチレングリコール、ジエチレングリコール、水酸基価が50〜150mgKOH/gのポリプロピレングリコールから少なくとも1種類を用いると、(B)の粘度を低下させることができるので好ましくなる。また、ポリマーポリオールを用いてもよい。このポリマーポリオールは、前述のポリエーテルポリオールやポリエステルポリオールをベースとして、スチレン又はアクリロニトリルのビニルポリマーや、活性水素基含有化合物とポリイソシアネートから得られるポリマーをグラフト重合又はフィラーとして導入したものである。ポリマーポリオールにおけるポリマー含有量は1〜20質量%が好ましい。この場合、(B)中のその他ポリオールの含有量は20質量%以下が好ましい。
【0072】
本発明に用いられるポリオール(B)の粘度は、2,000mPa・s以下が好ましく、100〜1,800mPa・sが特に好ましい。粘度が上限を越える場合は、特に冬期での作業性が低下する。
【0073】
本発明に用いられる発泡剤(C)は、ハイドロカーボン、ハイドロフルオロカーボンから選択されるものであり、特にフォームのセル形成性等の点からハイドロフルオロカーボンが好ましい。またこれらの発泡剤と水を併用することもできる。なお必要に応じて、通常ウレタン発泡に用いられる公知の発泡剤を併用使用してもよい。発泡剤(C)の添加量は、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン等のハイドロカーボンや、HFC−245fa、HFC−365mfc、HFC−134a等のハイドロフルオロカーボンの場合は、ポリオール(B)に対して、1〜50質量%である。場合によっては本発明のポリイソシアネート(A)側に分散させて使用することもできる。
【0074】
本発明に用いられる触媒(D)としては、通常ウレタン発泡に用いられる公知の触媒を使用することができる。例えば、ウレタン化触媒として、N−メチルイミダゾール、トリメチルアミノエチルピペラジン、トリプロピルアミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、トリエチレンジアミン、トリエチルアミン、N−メチルモルホリン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート等の錫化合物、アセチルアセトン金属塩等の金属錯化合物等が挙げられる。三量化触媒としては、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、1,3,5−トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−s−トリアジン等のトリアジン類、2,4−ビス(ジメチルアミノメチル)フェノール、2−エチルヘキサン酸カリウム、2−エチルヘキサン酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、2−エチルアジリジン等のアジリジン類等のアミン系化合物、3級アミンのカルボン酸塩等の第四級アンモニウム化合物、ジアザビシクロウンデセン、ナフテン酸鉛、オクチル酸鉛等の鉛化合物、ナトリウムメトキシド等のアルコラート化合物、カリウムフェノキシド等のフェノラート化合物等を挙げることができる。これらの触媒は、1種又は2種以上併用して用いることがでる。(D)の使用量は、ポリオールに対して、0.01〜15質量%となる量が適当である。
【0075】
更に、反応促進のための助触媒として、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート化合物を使用することができる。
【0076】
本発明に用いられる整泡剤(E)としては、公知のシリコーン系界面活性剤が挙げられ、例えば日本ユニカー製のL−5340、L−5420、L−5421、L−5740、L−580、SZ−1142、SZ−1642、SZ−1605、SZ−1649、東レ・ダウコーニングシリコーン製のSH−190、SH−192、SH−193、SF−2945F、SF−2940F、SF−2936F、SF−2938F、SRX−294A、信越化学工業製のF−305、F−341、F−343、F−374、F−345、F−348、ゴールドシュミット製のB−8404、B−8407、B−8465、B−8444、B−8467、B−8433、B−8466、B−8870、B−8450等が挙げられる。(E)の使用量は、ポリオールに対して、0.1〜5質量%となる量が適当である。
【0077】
本発明では添加剤を用いることができる。この添加剤としては、可塑剤、充填剤、着色剤、難燃剤、有機又は無機の充填剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、顔料・染料、抗菌剤・抗カビ剤等が挙げられる。本発明では、難燃剤を用いるのが好ましい。難燃剤としては、トリエチルホスフェート、トリス(β−クロロプロピル)ホスフェート等のリン酸エステル類、亜リン酸エチル、亜リン酸ジエチル等の亜リン酸エステル類のリン酸化合物等が挙げられる。
【0078】
本発明の硬質ポリウレタンフォームの製造方法の具体的な手順は、前述のポリイソシアネート(A)をA液、前述のポリオール(B)をB液として、発泡剤(C)、触媒(D)、整泡剤(E)、及びその他の添加剤等はあらかじめA液及び/又はB液に適宜混合させ、後述する装置を用いて2液を混合し、発泡、硬化させるという方法である。なお、発泡剤(C)、触媒(D)、整泡剤(E)はB液に混合しておくほうが好ましい。
【0079】
本発明によって得られた硬質ポリウレタンフォームは、ウレタン結合やウレア結合といった化学結合を有するものである。また、製造条件によっては、発泡時にイソシアヌレート基を生成させることができる。イソシアヌレート基は、イソシアネート基を触媒により三量化させて生成され、機械的強度や耐熱性等を向上させることができる。
【0080】
本発明において、好ましいイソシアネートインデックス(ポリイソシアネート(A)中の全イソシアネート基のモル数/ポリオール(B)中の全活性水素基のモル数×100)は、いわゆるウレタンフォームの場合で50〜140、更に好ましくは70〜130であり、三量化触媒を用いてのいわゆるイソシアヌレートフォームの場合で140〜800、好ましくは150〜500である。イソシアネートインデックスがウレタンフォームの場合で50未満、イソシアヌレートフォームの場合で140未満になると、得られたフォームが充分な強度を有しないことがあり収縮しやすくなる。また、ウレタンフォームの場合で140を越え、イソシアヌレートフォームの場合で800を越えると、得られるフォームの脆性が高くなり接着性が低下する傾向にあるので好ましくない。
【0081】
硬質ポリウレタンフォームを製造するにあたっては、A液とB液を均一に混合可能であればいかなる装置でも使用することができる。例えば、小型ミキサーや、一般のウレタンフォームを製造する際に使用する、注入発泡用の低圧又は高圧発泡機、スラブ発泡用の低圧又は高圧発泡機、連続ライン用の低圧又は高圧発泡機、吹き付け工事用のスプレー発泡機等を使用することができる。
【0082】
硬質ポリウレタンフォームを製造するに際し、それぞれの液温は30〜60℃に調節しておくことが好ましい。
【0083】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によって、ハイドロカーボンあるいはハイドロフルオロカーボン発泡処方による十分な性能を有する硬質ポリウレタンフォームが得られる。すなわち、前述のようにイソシアネートを改良することによって、ハイドロカーボンあるいはハイドロフルオロカーボン発泡剤との相溶性、分散性を改善し、これにより均質な硬質ポリウレタンフォームが得られることになる。またポリオールを選択することにより、高物性の硬質ポリウレタンフォームが得られる。
【0084】
また、本発明の硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物は、均一で安定な液状であり、特に低温貯蔵安定性に優れている。また、このポリイソシアネート組成物は、構造上、低極性発泡剤(ハイドロカーボン、ハイドロフルオロカーボン等)への相溶性、分散性を向上させている。更には水との分散性、ポリオールとの相溶性も良好である。また、本発明の硬質ポリウレタンフォームの製造方法にに用いるポリオールは、低粘度かつ高活性であるため、実際の製造においては、発泡効率が向上し、低密度化が達成できる。また初期発泡速度が速くなり、低温雰囲気下での施工性も良好でる。更にはフォームの成形収縮・寸法安定性が良好であり、被着体との接着性も優れたものとなる。
【0085】
本発明の硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物は、ボード、パネル、冷蔵庫、庇、ドア、雨戸、サッシ、コンクリート系住宅、バスタブ、低温タンク機器、冷凍倉庫、パイプカバー、合板への吹き付け、結露防止、スラブ等、各種断熱材用途に適用できる。
【0086】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例及び比較例中において、「%」は「質量%」を示す。
【0087】
〔硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物の合成〕
実施例1
容量:5kgの攪拌機に、PPG−200を0.5kg、PCを1.5kg、エーテル(1)を0.5kg仕込み、常温で攪拌・混合してポリオールプレミックスを調製した。
攪拌機、冷却管、窒素導入管、温度計を備えた容量:100kgの反応器に、P−MDIを98kg仕込み、攪拌しながら40℃に加温した。次いで前記ポリオールプレミックスを2kg仕込み、攪拌しながら60℃にて2時間反応させ、硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物NCO−1を得た。NCO−1のNCO含量は30.0%であった。
【0088】
実施例2〜7、比較例1〜7
実施例1と同様にして、P−MDI以外の原料をあらかじめ混合してポリオールプレミックスを調製して、表1、2に示す原料、仕込み比で硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物NCO−2〜7、10〜15を得た。なお、NCO−9は、ポリメリックMDIそのものである。
【0089】
実施例8
実施例1と同様にして、P−MDI以外の原料をあらかじめ混合してポリオールプレミックスを調製して、表1に示す原料、仕込み比でプレポリマーNCO−8A、8Bを合成した後、別の反応器に表1に示す割合で混合して硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物NCO−8を得た。
【0090】
得られた硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物NCO−1〜15の調製イソシアネート外観、低温貯蔵安定性、発泡剤の分散性、発泡剤の最大溶解量、保持率を測定した。結果を表1、2に示す。
【0091】
評価方法
・外観
目視で判断した。
・低温貯蔵安定性
合成後、−5℃にて1ヶ月後の外観を確認
・発泡剤との分散性
ポリイソシアネート組成物/発泡剤=50(g)/20(g)にて、ラボミキサーで7,000rpm・3秒間で分散させ、その後の外観をチェックした。発泡剤にはHFC−365mfcを使用した。
・発泡剤の最大溶解量
ポリイソシアネート組成物100gに発泡剤を徐々に加えて混合し、濁りを生じる手前の溶解量(g数)を測定した。発泡剤にはHFC−365mfcを使用した。
・発泡剤の保持率
ポリイソシアネート組成物/発泡剤=50(g)/20(g)にて、ラボミキサーで7,000rpm・3秒間で分散させ、分散してから60分後の発泡剤保持率を下記式にて算出した。発泡剤にはHFC−365mfcを使用した。
【0092】
【数25】
Figure 0004207220
【0093】
【表1】
Figure 0004207220
【0094】
【表2】
Figure 0004207220
【0095】
実施例1〜8、比較例1〜7、表1、2において
P−MDI :ポリメリックMDI
MDIピーク面積比=40%
※MDIピーク面積比はGPCから算出。
MDI中の4,4′−MDI含有量=99%
※MDI中の4,4′−MDI含有量はGCから算出。
イソシアネート含量=31.0%
酸度=0.015%
DPG :ジプロピレングリコール
PP−200 :ポリ(オキシプロピレン)ポリオール
公称官能基数=2
数平均分子量=200
PP−400 :ポリ(オキシプロピレン)ポリオール
公称官能基数=3
数平均分子量=400
PP−1000 :ポリ(オキシプロピレン)ポリオール
公称官能基数=3
数平均分子量=1,000
エーテル(1) :ポリエーテルモノオール
開始剤=2−エチルヘキサノール
数平均分子量=800
PO/EO=100/0(質量比)
エーテル(2) :ポリエーテルモノオール
開始剤=2−エチルヘキサノール
数平均分子量=800
PO/EO=90/10(質量比)
エーテル(3) :ポリエーテルモノオール
開始剤=フェノール
数平均分子量=800
PO/EO=100/0(質量比)
エーテル(4) :ポリエーテルモノオール
開始剤=メタノール
数平均分子量=700
PO/EO=0/100(質量比)
シリコーン(1):式(5)タイプの水酸基含有ポリシロキサン−ポリエーテル共重合体
数平均分子量=8,000
水酸基価=21mgKOH/g
平均官能基数=3
シリコーン(2):式(1)タイプの水酸基含有ポリシロキサン−ポリエーテル共重合体
数平均分子量=6,000
水酸基価=9.3mgKOH/g
平均官能基数=1
MeOH :メタノール
PC :プロピレンカーボネート
ε−CL :ε−カプロラクトン
シリコーン(3):ポリシロキサン−ポリエーテル共重合体
数平均分子量=6,000
水酸基価=0mgKOH/g
※PO:オキシプロピレン基、EO:オキシエチレン基を示す。
【0096】
評価
・外観
◎:濁りが無く、著しい粘度上昇が無い。
○:濁りは無いが、著しい粘度上昇がある。
×:濁りがあり、相分離が認められる。
・低温貯蔵安定性
◎:外観に変化が認められない。
○:やや結晶が発生するが、加熱するとクリヤーになる。
×:結晶が発生し、加熱してもクリヤーにならない。
・発泡剤との分散性
◎:均一に乳化し、30分以上この状態を保っている。
○:乳化するが、30分経過すると相分離が確認される。
×:乳化操作終了直後から、直ちに相分離する。
・発泡剤の最大溶解量
数値をそのまま記載した。値が大きいほど良好である。
・発泡剤の保持率
数値をそのまま記載した。値が大きいほど良好である。
【0097】
表1、2より、実施例のポリイソシアネート組成物は、良好な外観、低温貯蔵安定性、発泡剤との分散特性を示した。一方、比較例は、NCO−15以外は、前記性能を全て満足するものはなかった。
【0098】
〔硬質ポリウレタンフォーム用ポリオールプレミックスの調製〕
配合例1〜10
表3に示す原料、仕込み比で硬質ポリウレタンフォーム用ポリオールプレミックスOH−1〜10を調製した。なお水酸基価の単位はmgKOH/gである。
【0099】
【表3】
Figure 0004207220
【0100】
表3の配合例1〜10において
ポリオール(1):水酸基価=450、PO/EO=60/40(質量比)
開始剤=エチレンジアミン
ポリオール(2):水酸基価=300、PO/EO=80/20(質量比)
開始剤=シュクロース/ポリアミン
ポリオール(3):水酸基価=230、無水フタル酸/ジエチレングリコールを原料とするポリエステルポリオール
ポリオール(4):水酸基価=250、無水フタル酸/ジエチレングリコールを原料とするポリエステルポリオール
ポリオール(5):水酸基価=375、PO/EO=100/0(質量比)
開始剤=シュクロース/グリセリン
ポリオール(6):水酸基価=400、PO/EO=90/10(質量比)
開始剤=グリセリン
ポリオール(7):水酸基価=430、PO/EO=0/100(質量比)
開始剤=トリメチロールプロパン
ポリオール(8):水酸基価=450、マンニッヒ系ポリエーテルポリオール
ポリオール(9):水酸基価=1808、エチレングリコール
ポリオール(10):水酸基価=112、ポリプロピレングリコール
発泡剤(1):水
発泡剤(2):HFC−365mfc(ソルベイ製)
発泡剤(3):HFC−245fa(セントラル硝子製)
発泡剤(4):ノルマルペンタン(丸善石油化学製)
触媒(1):Toyocat ET、アミン系触媒(東ソー製)
触媒(2):Toyocat RX5、アミン系触媒(東ソー製)
触媒(3):Toyocat L33、アミン系触媒(東ソー製)
触媒(4):Dabco K15、三量化触媒(エアープロダクツ製)
触媒(5):Dabco P15、三量化触媒(エアープロダクツ製)
SZ−1642:シリコーン系整泡剤(日本ユニカー製)
TCPP:トリス(β−クロロプロピル)ホスフェート
なお、PO:オキシプロピレン基、EO:オキシエチレン基を示す。
【0101】
〔硬質ポリウレタンフォームの製造〕
以降の評価は、イソシアネートの外観が良好なものを使用して行った。
ウレタン処方(ボックスフリー発泡)
実施例9〜17、比較例8〜12
ポリイソシアネート液(液温:20±2℃)とポリオール液(液温:20±2℃)を混合した後、上部開放のボックスに入れ、フリー発泡させて、硬質ポリウレタンフォームを製造した。結果を表4、5に示す。なお、発泡条件は以下の通りである。
イソシアネートインデックス:110
攪拌条件 :7,000rpm・3秒
注入ボックス :アルミ製
250mm×250mm×250mm
上部開放
金型温度 :40℃
脱型時間 :10分
【0102】
【表4】
Figure 0004207220
【0103】
【表5】
Figure 0004207220
【0104】
ウレタン処方(注入発泡)
実施例18〜28、比較例13〜19
ポリイソシアネート液(液温:20±2℃)とポリオール液(液温:20±2℃)を混合した後、金型に注入・発泡させて、硬質ポリウレタンフォームを製造した。結果を表6〜9に示す。なお、発泡条件は以下の通りである。
イソシアネートインデックス:110
攪拌条件 :7,000rpm・3秒
パック率 :110%
注入金型 :アルミ製
100mm×500mm×500mm
金型温度 :60℃
脱型時間 :10分
【0105】
実施例29、比較例20
ウレタン処方(スプレー発泡)
ポリイソシアネート液(液温:10±2℃)とポリオール液(液温:10±2℃)をウレタン処方でスプレー吹き付け発泡により硬質ポリウレタンフォームを製造した。フォーム成形結果を表7、9に示す。なお、吹き付け発泡条件は以下の通りである。
イソシアネートインデックス:110
被着体 :ベニヤ板
使用発泡機 :ガスマー吹き付け発泡機 FF−1600型
被着体温度 :10℃
プライマリヒータ温度 :45℃
発泡厚み :30〜40mm
【0106】
【表6】
Figure 0004207220
【0107】
【表7】
Figure 0004207220
【0108】
【表8】
Figure 0004207220
【0109】
【表9】
Figure 0004207220
【0110】
イソシアヌレート処方(ボックスフリー発泡)
実施例30〜37、比較例21〜24
ポリイソシアネート液(液温:20±2℃)とポリオール液(液温:20±2℃)を混合した後、上部開放のボックスに入れ、フリー発泡させて、硬質ポリウレタンフォームを製造した。結果を表10、11に示す。なお、発泡条件は以下の通りである。
イソシアネートインデックス:200
攪拌条件 :7,000rpm・3秒
注入ボックス :アルミ製
250mm×250mm×250mm
上部開放
金型温度 :40℃
脱型時間 :10分
【0111】
【表10】
Figure 0004207220
【0112】
【表11】
Figure 0004207220
【0113】
イソシアヌレート処方(注入発泡)
実施例38〜48、比較例25〜32
ポリイソシアネート液(液温:20±2℃)とポリオール液(液温:20±2℃)を混合した後、金型に注入・発泡させて、硬質ポリウレタンフォームを製造した。結果を表12〜15に示す。なお、発泡条件は以下の通りである。
イソシアネートインデックス:200
攪拌条件 :7,000rpm・3秒
パック率 :110%
注入金型 :アルミ製
100mm×500mm×500mm
金型温度 :60℃
脱型時間 :10分
【0114】
実施例49、比較例32
イソシアヌレート処方(スプレー発泡)
ポリイソシアネート液(液温:10±2℃)とポリオール液(液温:10±2℃)をイソシアヌレート処方でスプレー吹き付け発泡により硬質ポリウレタンフォームを製造した。フォーム成形結果を表13、15に示す。なお、吹き付け発泡条件は以下の通りである。イソシアネートインデックス:200
被着体 :ベニヤ板
使用発泡機 :ガスマー吹き付け発泡機 FF−1600型
被着体温度 :10℃
プライマリヒータ温度 :45℃
発泡厚み :30〜40mm
【0115】
【表12】
Figure 0004207220
【0116】
【表13】
Figure 0004207220
【0117】
【表14】
Figure 0004207220
【0118】
【表15】
Figure 0004207220
【0119】
表4〜15において
発泡密度 :フォームのコアの密度
セル外観評価:目視にて評価
◎:全体にわたって、ほぼ均一なセル状態である
○:ごく一部に不揃いなセル状態が確認できる
×:セル荒れ等が確認できる。スプレーフォームの場合は、スキン層のフライアビリティーが大きいことも確認できる。
寸法安定性 :経時条件の前後の寸法を測定し、変化の割合にて評価
経時条件 ウレタン処方 70℃/3日、−20℃/3日
イソシアヌレート処方 100℃/3日、−20℃/3日
圧縮強度 :JIS A−9526により測定
接着強度 :JIS A−9526により測定
【0120】
表4〜9から、ポリオールプレミックスを固定して、イソシアネートの種類を振った場合、本発明のポリイソシアネート組成物を用いたウレタン処方による硬質ポリウレタンフォームは、フォーム密度が低く、セル状態・物性も良好であった。特に躯体との接着性に関しては優れた性能を示した。また、ハイドロカーボン系発泡剤を用いた処方であっても、良好な結果を示した。しかし、未変性イソシアネートや変性剤の種類が本発明の範囲から外れるものでは、これらの諸物性が悪いものであった。特にプロピレンカーボネートを用いないものは接着強度が低いものであった。なお、表10〜15におけるイソシアヌレート処方においても、ウレタン処方と同様な傾向であった。

Claims (5)

  1. ジフェニルメタンジイソシアネートを含有するポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート(a1)に、数平均分子量600以下のポリ(オキシプロピレン)ポリオール(a2)、及び繰り返し単位中のオキシエチレン基含有量が20質量%以下のポリエーテルモノオール(a3)を反応させて得られるイソシアネート基末端プレポリマー(A1)、並びに常温液状エステル系化合物(A2)を下記の質量割合で含有することを特徴とする硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物。
    Figure 0004207220
    Figure 0004207220
    Figure 0004207220
    Figure 0004207220
    Figure 0004207220
  2. ジフェニルメタンジイソシアネートを含有するポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート(a1)に、数平均分子量600以下のポリ(オキシプロピレン)ポリオール(a2)、繰り返し単位中のオキシエチレン基含有量が20質量%以下のポリエーテルモノオール(a3)、及び活性水素基含有ポリシロキサン−ポリエーテル共重合体(a4)を反応させて得られるイソシアネート基末端プレポリマー(A1)、並びに常温液状エステル系化合物(A2)を下記の質量割合で含有することを特徴とする硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物。
    Figure 0004207220
    Figure 0004207220
    Figure 0004207220
    Figure 0004207220
    Figure 0004207220
    Figure 0004207220
    Figure 0004207220
  3. ジフェニルメタンジイソシアネートを含有するポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート(a1)に、数平均分子量600以下のポリ(オキシプロピレン)ポリオール(a2)、繰り返し単位中のオキシエチレン基含有量が20質量%以下のポリエーテルモノオール(a3)、及び常温液状エステル系化合物(A2)の3成分を含有するポリオールプレミックスを混合・反応させ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用ポリイソシアネート組成物の製造方法。
  4. ジフェニルメタンジイソシアネートを含有するポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート(a1)に、数平均分子量600以下のポリ(オキシプロピレン)ポリオール(a2)、繰り返し単位中のオキシエチレン基含有量が20質量%以下のポリエーテルモノオール(a3)、活性水素基含有ポリシロキサン−ポリエーテル共重合体(a4)、及び常温液状エステル系化合物(A2)の4成分を含有するポリオールプレミックスを混合・反応させることを特徴とする請求項2記載の硬質ポリウレタンフォーム用ポリイソシアネート組成物の製造方法。
  5. ポリイソシアネート(A)とポリオール(B)とを、発泡剤(C)、触媒(D)、整泡剤(E)の存在下で反応させる硬質ポリウレタンフォームの製造方法において、ポリイソシアネート(A)が請求項1又2に記載のポリイソシアネート組成物であり、発泡剤(C)が、ハイドロカーボン、ハイドロフルオロカーボンのいずれかを含有するものであ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。
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