JP5263645B2 - 水発泡の硬質ポリウレタンフォーム用組成物及び硬質ポリウレタンフォーム - Google Patents
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- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Description
(1) (a)ポリイソシアネート成分、(b)特定のポリエステルポリオール(b−1)を含むポリオール成分、(c)発泡剤としての水、(d)触媒、(e)界面活性剤及び(f)その他助剤からなる硬質ポリウレタンフォーム用組成物において、特定のポリエステルポリオール(b−1)が、炭素数8の芳香族ジカルボン酸及びアジピン酸を含有するカルボン酸成分(b−2)と、アルコール成分(b−3)としてジエチレングリコール及び/又はトリエチレングリコールをエステル化反応させて得られるものであることを特徴とする水発泡用の硬質ポリウレタンフォーム用組成物。
(2) (a)ポリイソシアネート成分、(b)特定のポリエステルポリオール(b−1)を含むポリオール成分、(c)発泡剤としての水、(d)触媒、(e)界面活性剤及び(f)その他助剤からなる硬質ポリウレタンフォーム用組成物において、特定のポリエステルポリオール(b−1)が、炭素数8の芳香族ジカルボン酸及びコハク酸を含有するカルボン酸成分(b−2)と、アルコール成分(b−3)としてジエチレングリコール及び/又はトリエチレングリコールをエステル化反応させて得られるものであることを特徴とする水発泡用の硬質ポリウレタンフォーム用組成物。
(3) 特定のポリエステルポリオール(b−1)を構成するカルボン酸成分(b−2)において、炭素数8の芳香族ジカルボン酸がカルボン酸成分(b−2)の20〜80重量%であり、アジピン酸がカルボン酸成分(b−2)の20〜80重量%である上記(1)に記載の水発泡用の硬質ポリウレタンフォーム用組成物。
(4) 特定のポリエステルポリオール(b−1)を構成するカルボン酸成分(b−2)において、炭素数8の芳香族ジカルボン酸がカルボン酸成分(b−2)の20〜80重量%であり、コハク酸がカルボン酸成分(b−2)の20〜80重量%である上記(2)に記載の水発泡用の硬質ポリウレタンフォーム用組成物。
(5) 炭素数8の芳香族ジカルボン酸が、テレフタル酸である上記(1)乃至(4)のいずれか一つに記載の水発泡用の硬質ポリウレタンフォーム用組成物。
(6) 特定のポリエステルポリオール(b−1)の水酸基価が150〜300mgKOH/gであり、且つその25℃における粘度が2000mPa・s以下であることを特徴とする上記(1)乃至(5)のいずれか一つに記載の水発泡用の硬質ポリウレタンフォーム用組成物。
(7) 上記(1)乃至(6)のいずれか一つに記載の水発泡用の硬質ポリウレタンフォーム用組成物を用いて製造した硬質ポリウレタンフォーム。
以下に示す方法で、ポリエステルポリオール(b−1)の合成、及び評価を行った。
<合成方法>
攪拌機、還流冷却機、温度計、圧力計、加熱装置などを装備した、容積が2リットルのガラス製反応器に、カルボン酸成分、アルコール成分を「表1」に記載の目的とする組成比に応じて仕込み、反応器の空間部を窒素ガス置換した後、反応器の加熱を開始した。組成にもよるが、反応器内温が150℃程度に達した時点で、エステル化反応が開始し副生水が留出し始めた。その後副生水の留出量を見ながら2時間程度かけて内温を210℃まで昇温し、触媒としてテトライソプロピルチタネートを0.05%(対仕込総量)反応器内に添加した。その後反応終了時までこの温度は210℃を保持した。一方、反応器内の圧力は、内温が150℃の時点から内温が210℃に達するまでは、88kPaに維持した。その後、組成にもよるが原料アルコール等が留出しない範囲内で徐々に4時間程度かけて13から3.0kPaまで減圧し、反応が終了するまでこの圧力を保持した。反応の進行に伴い、反応混合物は均一な溶液になることが、目視観察された。反応進行中に、反応混合物の一部を反応器から抜き出して、抜き出した試料につき、酸価を測定して反応の進行状況確認の指標とした。反応の終了は、酸価が1.0程度となり、かつ、反応混合物が均一な溶液となった時点とした。反応終了後、加熱を停止して100℃付近まで冷却し、反応生成物を抜き出した。ここで得られたポリエステルポリオールを「ポリオール−1〜9」として、それぞれ酸価、水酸基価、粘度、水の溶解度を測定し、「表1」に示した。
(1)酸価
JIS K15571970に準拠して測定した。
(2)水酸基価
JIS K15571970に準拠して測定した。
(3)粘度
JIS K15571970に準拠して回転粘度計(B型粘度計)を使用し、25℃で測定した。
(4)ポリエステルポリオールへの水の溶解度
200mlのビーカーにポリエステルポリオール30〜50gを採り、室温・大気圧下の解放系において、30φの三方後退翼を用いて、400rpmで攪拌しながら水を徐々に添加し、目視で30秒以内に透明な均一相を形成しうる最大添加量を測定して求めた溶解度をポリエステルポリオールと水の相溶性の指標とした。
「表2」、「表3」、「表4」に示す原料、配合でポリオールプレミックス、「プレミックス−1〜26」を調製した。また、そのときのポリオールプレミックスの粘度を以下の基準で評価した。(実施例1〜12、25、26及び比較例1〜10、25、26)なお、表中の配合比率は重量部(pbw)で示した。
◎ : 低粘度で全く問題がない
○ : 粘度が若干高めではあるが、実用上は問題がない
△ : 粘度が高く、使用に制限が生じる可能性がある
× : 粘度が高すぎて、使用が困難である
ポリオール−1〜9 : 前述のポリエステルポリオール
ポリオール−10 : テレフタル酸/無水フタル酸系ポリエステルポリオール 水酸基価:250mgKOH/g、粘度(25℃):5000mPa・s(川崎化成工業株式会社製「MAXIMOL RFK−504」)
ポリオール−11 : コハク酸系ポリエステルポリオール 水酸基価:150mgKOH/g、粘度(25℃):1700mPa・s (川崎化成工業株式会社製「MAXIMOL SDK−163」)
ポリオール−12 : 無水フタル酸系ポリエステルポリオール 水酸基価:420mgKOH/g、粘度(25℃):3700mPa・s (川崎化成工業株式会社製「MAXIMOL RMK−342」)
ポリオール−13 : エチレンジアミン系ポリエーテルポリオール(三井化学ウレタン株式会社製「GR−03」)
ポリオール−14 : ソルビトール系ポリエーテルポリオール(三井化学ウレタン株式会社製「GR−17」)
ポリオール−15 : グリセリン系ポリエーテルポリオール(三井化学ウレタン株式会社製「MN−3050」)
水 : イオン交換水
触媒−1 : アミン系触媒(花王株式会社製「KAOライザーNo1」)
触媒−2 : アミン系触媒(花王株式会社製「KAOライザーNo3」)
触媒−3 : 脂肪酸カリウム系触媒(エアープロダクツジャパン株式会社製「DABCO K−15」)
整泡剤−1 : シリコーン系界面活性剤(東レ・ダウ コーニング・シリコーン株式会社製「SZ−1717」)
整泡剤−2 : シリコーン系界面活性剤(東レ・ダウ コーニング・シリコーン株式会社製「SZ−1718」)
難燃剤 : トリス(ベータクロロプロピル)ホスフェート(大八化学株式会社製 リン系難燃剤)
以下に示す方法で、硬質ポリウレタンフォームの製造、評価を行った。評価結果を「表5」、「表6」、「表7」に示す。(実施例13〜24、27、28、比較例11〜20、23、24)
<製造方法> A液(ポリイソシアネート液)と「表2」、「表3」、「表4」に記載のB液(ポリオールプレミックス)を混合した後、注入ボックスに流し込んでフリー発泡させ、硬質ポリウレタンフォームを製造した。尚、ポリイソシアネート液は下記のものを用いた。
イソシアネート(MDI) : 「ミリオネート MR−200」 ポリメリックMDI(日本ポリウレタン工業株式会社製)
室温 : 23〜25℃
液温 : 20℃
攪拌 : 3000rpm×5〜7秒間
注入ボックス : 木製 200mm×200mm×200mm 上部開放
発泡後のポストキュア(イソシアネートインデックス:170のみ) : 60℃×5分間
脱型時間 : 混合後30分
<評価方法>
(1)コア密度
JIS A95112003に準拠して測定した。
(2)自己消火性 JIS A95112003に準拠して測定した。
(3)炭化性 切り出したウレタンフォームを燃焼させて、元のウレタンフォームの重量に対して残った炭化物の重量の割合を測定し、以下の基準で評価した。
◎ : 40重量%以上
○ : 30重量%以上
△ : 20重量%以上
× : 20重量%未満
(4)圧縮強度 JIS A95112003に準拠して測定した。
(5)寸法安定性 : コア密度を測定したサンプルの−20℃における24時間後の寸法変化率(発泡に水平方向、垂直方向)を測定し、以下の基準で評価した。
◎ : 水平、垂直ともに−1%未満
○ : 水平、垂直ともに−2%未満
△ : 水平、垂直ともに−3%未満
× : 水平、垂直いずれかが−3%以上
(6)接着性 : クラフト紙面材を用いてフリーフォームを作成し、中央部を5x10x3cmに切り出して試験片を作成。クラフト紙面材の長さ方向端部を引き剥がした後に引張試験機で厚み方向に引っ張り、その剥離強度(N/5cm)を測定して、以下の基準で評価した。
◎ : 15N/5cm以上
○ : 12N/5cm以上
△ : 9N/5cm以上
× : 9N/5cm未満
(7)脆性
硬質ポリウレタンフォームの表面及び底部を触診、定性観察して、以下の基準で評価した。
◎ : 全く脆さがない
○ : ほとんど脆さがない
△ : 若干の脆さがる
× : 脆い
(1)「ポリオール−1〜9」と「ポリオール−10及び11」の比較結果:
本発明のカルボン酸成分としてテレフタル酸とアジピン酸、又はテレフタル酸とコハク酸を必須として用い、アルコール成分としてジエチレングリコール及び/又はトリエチレングリコールを必須として用いて製造した「ポリオール1〜9」の場合、アジピン酸、又はコハク酸を用いない「ポリオール10」と比べ、粘度が低く、水との相溶性も向上している。またテレフタル酸を用いずにコハク酸のみで製造した「ポリオール11」と比べた場合、水酸基価を考慮した粘度は同等であり、且つテレフタル酸を含有するために難燃性能及び強度の向上が見込める。
本発明のカルボン酸成分としてテレフタル酸とアジピン酸、又はテレフタル酸とコハク酸を必須として用い、アルコール成分としてジエチレングリコール及び/又はトリエチレングリコールを必須として用いて製造した「ポリオール1〜9」を用いた「実施例1〜12、25及び26」で得たプレミックスは、これらの成分を用いなかった「比較例4、5、9、10及び22」で得たプレミックスと比べ、プレミックスの粘度が低く、実用上有利となる。なお、プレミックスの粘度の観点から見た場合、カルボン酸成分として無水フタル酸とコハク酸を必須として用い、アルコール成分としてジエチレングリコール及び/又はトリエチレングリコールを必須として用いて製造した「ポリオール7〜9」を用いた「比較例1〜3、6〜8及び21」で得たプレミックスは、他の比較例に比べプレミックスの粘度が低く、実用上有利となる。
本発明のカルボン酸成分としてテレフタル酸とアジピン酸、又はテレフタル酸とコハク酸を必須として用い、アルコール成分としてジエチレングリコール及び/又はトリエチレングリコールを必須として用いて製造した「ポリオール1〜6」を用いた「実施例13〜24、27及び28」の硬質ポリウレタンフォームの場合、テレフタル酸に変えて無水フタル酸を用いた「ポリオール7〜9」を使用した「比較例11〜13及び16〜18、21」の場合と比べ自己消火性、炭化性が向上している。その他の物性はほぼ同等であった。
本発明のカルボン酸成分としてテレフタル酸とアジピン酸、又はテレフタル酸とコハク酸を必須として用い、アルコール成分としてジエチレングリコール及び/又はトリエチレングリコールを必須として用いて製造した「ポリオール1〜6」を用いた「実施例13〜24、27及び28」の硬質ポリウレタンフォームの場合、アジピン酸及び/又はコハク酸を用いない「ポリオール10」を使用した「比較例14、19、24」に比べ、自己消火性、炭化性が若干劣るものの接着強度、脆性が向上している。
本発明のカルボン酸成分としてテレフタル酸とアジピン酸、又はテレフタル酸とコハク酸を必須として用い、アルコール成分としてジエチレングリコール及び/又はトリエチレングリコールを必須として用い製造した「ポリオール1〜6」を用いた「実施例13〜24」の硬質ポリウレタンフォームの場合、テレフタル酸を用いない「ポリオール11」を使用した「比較例15及び20」に比べ、自己消火性、炭化性及び寸法安定性が向上し、接着強度、脆性も同等もしくは若干の低下となる。
Claims (7)
- (a)ポリイソシアネート成分、(b)特定のポリエステルポリオール(b−1)を含むポリオール成分、(c)発泡剤としての水、(d)触媒、(e)界面活性剤及び(f)その他助剤からなる硬質ポリウレタンフォーム用組成物において、特定のポリエステルポリオール(b−1)が、炭素数8の芳香族ジカルボン酸及びアジピン酸を含有するカルボン酸成分(b−2)と、アルコール成分(b−3)としてジエチレングリコール及び/又はトリエチレングリコールをエステル化反応させて得られるものであることを特徴とする水発泡用の硬質ポリウレタンフォーム用組成物。
- (a)ポリイソシアネート成分、(b)特定のポリエステルポリオール(b−1)を含むポリオール成分、(c)発泡剤としての水、(d)触媒、(e)界面活性剤及び(f)その他助剤からなる硬質ポリウレタンフォーム用組成物において、特定のポリエステルポリオール(b−1)が、炭素数8の芳香族ジカルボン酸及びコハク酸を含有するカルボン酸成分(b−2)と、アルコール成分(b−3)としてジエチレングリコール及び/又はトリエチレングリコールをエステル化反応させて得られるものであることを特徴とする水発泡用の硬質ポリウレタンフォーム用組成物。
- 特定のポリエステルポリオール(b−1)を構成するカルボン酸成分(b−2)において、炭素数8の芳香族ジカルボン酸がカルボン酸成分(b−2)の20〜80重量%であり、アジピン酸がカルボン酸成分(b−2)の20〜80重量%である請求項1に記載の水発泡用の硬質ポリウレタンフォーム用組成物。
- 特定のポリエステルポリオール(b−1)を構成するカルボン酸成分(b−2)において、炭素数8の芳香族ジカルボン酸がカルボン酸成分(b−2)の20〜80重量%であり、コハク酸がカルボン酸成分(b−2)の20〜80重量%である請求項2に記載の水発泡用の硬質ポリウレタンフォーム用組成物。
- 炭素数8の芳香族ジカルボン酸が、テレフタル酸である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の水発泡用の硬質ポリウレタンフォーム用組成物。
- 特定のポリエステルポリオール(b−1)の水酸基価が150〜300mgKOH/gであり、且つその25℃における粘度が2000mPa・s以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の水発泡用の硬質ポリウレタンフォーム用組成物。
- 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の水発泡用の硬質ポリウレタンフォーム用組成物を用いて製造した硬質ポリウレタンフォーム。
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