JP5269445B2 - Method for producing rigid polyisocyanurate foam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a rigid polyisocyanurate foam.
硬質ポリイソシアヌレートフォームは、イソシアネート基の三量化反応によって得られるイソシアヌレート環を有する発泡体であり、硬質ポリウレタンフォームに比べて優れた難燃性を有することから、高い難燃性を要求される用途に広く利用されている。 Rigid polyisocyanurate foam is a foam having an isocyanurate ring obtained by a trimerization reaction of an isocyanate group, and has high flame retardancy compared to rigid polyurethane foam, so that high flame retardancy is required. Widely used in applications.
近年、地球温暖化防止の観点から、ハイドロフルオロカーボン類などの低沸点化合物を発泡剤として用いる方法に変わる発泡剤として、イソシアネート基と水との反応により発生する二酸化炭素を発泡剤として用いる方法が用いられている。しかしながら、水を発泡剤として用いる硬質ポリイソシアヌレートフォームにおいては、従来の低沸点化合物を発泡剤として用いる場合と異なり、二酸化炭素を発生させるためにもイソシアネート基が必要となる。したがって、特に、低密度の硬質ポリイソシアヌレートフォームを製造する場合には、多量のイソシアネート化合物が必要となることから、難燃性以外の硬質ポリイソシアヌレートフォームの物性が低下するという問題があった。 In recent years, from the viewpoint of preventing global warming, a method using carbon dioxide generated by the reaction of an isocyanate group and water as a blowing agent has been used as a blowing agent instead of using a low-boiling compound such as hydrofluorocarbons as a blowing agent. It has been. However, in a rigid polyisocyanurate foam using water as a blowing agent, an isocyanate group is required to generate carbon dioxide, unlike the case of using a conventional low boiling point compound as a blowing agent. Therefore, in particular, when producing a low density hard polyisocyanurate foam, a large amount of isocyanate compound is required, so that there is a problem that the physical properties of the hard polyisocyanurate foam other than the flame retardant deteriorate. .
例えば、衝撃吸収材においては、硬質ポリウレタンフォームを用いたものが報告されている。(例えば、特許文献1)しかしながら、これらの硬質ポリウレタンフォームは高い難燃性を有しているとは言い難く、また、これらの硬質ポリウレタンフォームにイソシアヌレート環を含有させるために、イソシアネート化合物を過剰に用いた場合、衝撃吸収性などの難燃性以外の物性が低下してしまう問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低密度であっても十分な強度と難燃性を有し、かつ衝撃吸収性に優れる硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object thereof is a rigid polyisocyanurate having sufficient strength and flame retardancy even at low density and excellent in impact absorption. It is to provide a method for manufacturing a foam.
本発明の発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、硬質ポリイソシアヌレートフォームとして特定の成分を用いることにより、上記課題を解決できることを見いだし、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have found that the above-mentioned problems can be solved by using a specific component as the rigid polyisocyanurate foam, and the present invention has been completed. It was.
即ち、本発明の硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造方法は、ポリオール成分(A)とポリイソシアネート成分(B)とを反応させて得られる硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造方法であって、前記ポリオール成分(A)が、平均水酸基数が6〜8で、平均水酸基価が300〜700mgKOH/gであるポリエーテルポリオール(A1)(以下、「ポリオール(A1)」と記載する場合がある)、芳香環を含有し、平均水酸基価が40〜120mgKOH/gであるポリエーテルモノオール(A2)(以下、「モノオール(A2)」と記載する場合がある)、および、発泡剤として水(A3)とを含有するものであり、前記(A1)のポリエーテルポリオールと前記(A2)のポリエーテルモノオールとの配合割合が、重量比で、35/65〜65/35であり、かつイソシアネートインデックスが150〜250であることを特徴とする。
That is, the method for producing a rigid polyisocyanurate foam according to the present invention is a method for producing a rigid polyisocyanurate foam obtained by reacting a polyol component (A) with a polyisocyanate component (B). A) is a polyether polyol (A1) having an average number of hydroxyl groups of 6 to 8 and an average hydroxyl value of 300 to 700 mgKOH / g (hereinafter sometimes referred to as “polyol (A1)”), an aromatic ring. Polyether monool (A2) having an average hydroxyl value of 40 to 120 mg KOH / g (hereinafter sometimes referred to as “monool (A2)”), and water (A3) as a blowing agent are those containing, blending ratio of the polyether mono-ol of the (A1) said polyether polyol (A2) is, in weight ratio A 35 / 65-65 / 35, and the isocyanate index is characterized in that it is a 150 to 250.
本発明の硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造方法は、ポリエーテルポリオールと前記(A2)のポリエーテルモノオールとの配合割合が、重量比で、35/65〜50/50であることが好ましい。
In the method for producing a rigid polyisocyanurate foam of the present invention, the blending ratio of the polyether polyol and the polyether monool (A2) is preferably 35/65 to 50/50 by weight .
また、前記ポリオール成分(A)が、平均水酸基数が6〜8で、平均水酸基価が300〜700mgKOH/gであるポリエーテルポリオール(A1)と、芳香環を含有し、平均水酸基価が40〜120mgKOH/gであるポリエーテルモノオール(A2) の他に、ポリエーテルポリオールを含有しないことが好ましい。
In addition, the polyol component (A) contains a polyether polyol (A1) having an average hydroxyl number of 6 to 8 and an average hydroxyl value of 300 to 700 mgKOH / g, an aromatic ring, and an average hydroxyl value of 40 to 40. In addition to the polyether monool (A2) of 120 mg KOH / g, it is preferable not to contain a polyether polyol .
さらに、本発明の衝撃吸収材は、上記いずれかの硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造方法で得られることを特徴とする。 Furthermore, the impact-absorbing material of the present invention is obtained by any one of the above-described methods for producing a rigid polyisocyanurate foam.
本発明の硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造方法によれば、低密度であっても十分な強度と難燃性を有し、かつ衝撃吸収能に優れる硬質ポリイソシアヌレートフォームを得ることができる。 According to the method for producing a rigid polyisocyanurate foam of the present invention, it is possible to obtain a rigid polyisocyanurate foam having sufficient strength and flame retardancy even at low density and excellent in impact absorbing ability.
本発明に用いる、平均水酸基数が6〜8で、平均水酸基価が300〜700mgKOH/gであるポリエーテルポリオール(A1)としては、例えば、平均水酸基数が6〜8である低分子ポリオール(例えば、ソルビトール、ショ糖およびこれらの混合物など)に、アルキレンオキサイド(例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)を公知の方法により付加重合して得られるポリエーテルポリオールなどが挙げられる。これらは、単独または2種以上を併用して使用することができる。平均水酸基数が6より小さい場合には硬質ポリイソシアヌレートフォームの強度が低くなりやすく、8より大きい場合には硬質ポリイソシアヌレートフォームが硬く、脆いものとなりやすく、衝撃吸収性が低下する傾向にある。また、平均水酸基価が300mgKOH/gより小さくなると硬質ポリイソシアヌレートフォームの強度が低くなりやすく、700mgKOH/gを超えると、硬質ポリイソシアヌレートフォームが硬く、脆いものとなりやすく、衝撃吸収性が低下する傾向にある。 The polyether polyol (A1) having an average hydroxyl number of 6 to 8 and an average hydroxyl value of 300 to 700 mgKOH / g used in the present invention is, for example, a low molecular polyol having an average hydroxyl number of 6 to 8 (for example, , Sorbitol, sucrose, and mixtures thereof) include polyether polyols obtained by addition polymerization of alkylene oxide (eg, ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) by a known method. These can be used alone or in combination of two or more. When the average number of hydroxyl groups is less than 6, the strength of the rigid polyisocyanurate foam tends to be low, and when it is greater than 8, the rigid polyisocyanurate foam tends to be hard and brittle, and the impact absorption tends to decrease. . Further, when the average hydroxyl value is less than 300 mgKOH / g, the strength of the hard polyisocyanurate foam tends to be low, and when it exceeds 700 mgKOH / g, the hard polyisocyanurate foam tends to be hard and brittle, and the impact absorption is reduced. There is a tendency.
本発明に用いる、芳香環を含有し、平均水酸基価が40〜120mgKOH/gであるポリエーテルモノオール(A2)としては、芳香環を含有する低分子モノオール(例えば、フェノール、アルキルフェノール、スチレン化フェノールなど)に、ポリエーテルポリオール(A1)の製造に用いられるものと同様のアルキレンオキサイドを公知の方法により付加重合して得られるポリエーテルモノオールなどが挙げられる。これらは、単独または2種以上を併用して使用することができる。平均水酸基価が40mgKOH/gより小さくなると硬質ポリイソシアヌレートフォームの強度が低くなりやすく、120mgKOH/gを超えると、硬質ポリイソシアヌレートフォームの難燃性が低下する傾向にある。 As the polyether monool (A2) containing an aromatic ring and having an average hydroxyl value of 40 to 120 mgKOH / g used in the present invention, a low molecular monool containing an aromatic ring (for example, phenol, alkylphenol, styrenation) Examples of the phenol monool include polyether monools obtained by addition polymerization of alkylene oxides similar to those used in the production of the polyether polyol (A1) by a known method. These can be used alone or in combination of two or more. If the average hydroxyl value is less than 40 mgKOH / g, the strength of the hard polyisocyanurate foam tends to be low, and if it exceeds 120 mgKOH / g, the flame retardancy of the hard polyisocyanurate foam tends to be reduced.
また、ポリオール(A1)とモノオール(A2)の配合割合は、重量比で25/75〜75/25であることが好ましく、35/65〜65/35であることがより好ましい。ポリオール(A1)の配合割合が上記範囲より小さいと硬質ポリイソシアヌレートフォームの強度が低くなる傾向にあり、ポリオール(A1)の配合割合が大きいと硬質ポリイソシアヌレートフォームが硬く、脆いものとなりやすく、衝撃吸収性が低下する傾向にある。 Moreover, it is preferable that the mixture ratio of a polyol (A1) and monool (A2) is 25 / 75-75 / 25 by weight ratio, and it is more preferable that it is 35 / 65-65 / 35. If the blending ratio of the polyol (A1) is smaller than the above range, the strength of the hard polyisocyanurate foam tends to be low, and if the blending ratio of the polyol (A1) is large, the hard polyisocyanurate foam is hard and easily brittle. There is a tendency for shock absorption to decrease.
本発明に用いる、発泡剤として水(A3)が挙げられ、その配合量は、所望する硬質ポリイソシアヌレートフォームの密度により、適宜調整することができるが、ポリオール成分(A)100重量部中に、2〜8重量部含有することが好ましく、3〜5部含有することがより好ましい。上記範囲より小さいと硬質ポリイソシアヌレートフォームの発泡が不十分となりやすく、上記範囲より大きいと硬質ポリイソシアヌレートフォームのコラップス(崩壊)が起こりやすくなり、また、硬質ポリイソシアヌレートフォームが硬く、脆いものとなりやすく、衝撃吸収性が低下する傾向にある。 Water (A3) may be mentioned as a blowing agent used in the present invention, and the amount of the foaming agent can be appropriately adjusted depending on the desired density of the hard polyisocyanurate foam. 2 to 8 parts by weight, preferably 3 to 5 parts by weight. If it is smaller than the above range, foaming of the rigid polyisocyanurate foam tends to be insufficient, and if it is larger than the above range, the rigid polyisocyanurate foam tends to collapse (collapse), and the rigid polyisocyanurate foam is hard and brittle. The impact absorbability tends to decrease.
また、本発明のポリオール成分(A)には、本発明の効果を損なわない程度に、上記ポリオール(A1)とモノオール(A2)以外に、他のポリオールを使用することもできる。このような他のポリオールとしては、(A1)以外のポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、アミンポリオールなど、従来公知のポリオールが挙げられる。 In addition to the polyol (A1) and monool (A2), other polyols can be used for the polyol component (A) of the present invention to the extent that the effects of the present invention are not impaired. Examples of such other polyols include conventionally known polyols such as polyether polyols, polyester polyols, and amine polyols other than (A1).
本発明に用いるポリイソシアネート成分(B)は、ポリイソシアネート化合物を含有するものである。このようなポリイソシアネート化合物としては、特に限定されないが、例えば、トリレンジイソシアネート,ジフェニルメタンジイソシアネート,ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートなどの芳香族ポリイソシアネート、キシリレンジイソシアネートなどの芳香脂肪族ポリイソシアネート,ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ポリイソシアネート,イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートなどの脂環族ポリイソシアネートを挙げることができる。また,上記ポリイソシアネート化合物のカルボジイミド変性体やイソシアヌレート変性体のほか、上記ポリイソシアネート化合物と活性水素化合物とをイソシアネート基過剰条件で反応させたイソシアネート基末端プレポリマーなども使用できる。これらは、単独または2種以上を併用して使用することができる。これらのうち、ポリオール成分(A)との反応性が高いことから、芳香族ポリイソシアネートであることが好ましく、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートおよびこれらの混合物であることがより好ましい。 The polyisocyanate component (B) used in the present invention contains a polyisocyanate compound. Such polyisocyanate compounds are not particularly limited, but for example, aromatic polyisocyanates such as tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate, araliphatic polyisocyanates such as xylylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate And alicyclic polyisocyanates such as aliphatic polyisocyanate, isophorone diisocyanate, and dicyclohexylmethane diisocyanate. In addition to carbodiimide-modified products and isocyanurate-modified products of the above polyisocyanate compounds, isocyanate group-terminated prepolymers obtained by reacting the polyisocyanate compounds with active hydrogen compounds under an excess of isocyanate groups can also be used. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, aromatic polyisocyanate is preferable because of its high reactivity with the polyol component (A), and diphenylmethane diisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate, and mixtures thereof are more preferable.
本発明に用いる、ポリオール成分(A)とポリイソシアネート成分(B)との混合割合は、イソシアネートインデックスが120〜300であることが好ましく、150〜250であることがより好ましい。ここで、イソシアネートインデックスとは、原料中に含まれる活性水素基1モルに対するイソシアネート基のモル数を100倍した値であり、例えば、活性水素基1モルに対してイソシアネート基が1モルである場合には、イソシアネートインデックスは100となる。イソシアネートインデックスが上記範囲より小さいと、硬質ポリイソシアヌレートフォームの難燃性が低下する傾向にあり、上記範囲より大きいと硬質ポリイソシアヌレートフォームが硬く、脆いものとなりやすく、衝撃吸収性が低下する傾向にある。 The mixing ratio of the polyol component (A) and the polyisocyanate component (B) used in the present invention preferably has an isocyanate index of 120 to 300, more preferably 150 to 250. Here, the isocyanate index is a value obtained by multiplying the number of moles of isocyanate groups with respect to 1 mole of active hydrogen groups contained in the raw material by 100, for example, when 1 mole of isocyanate groups is per mole of active hydrogen groups. Has an isocyanate index of 100. If the isocyanate index is smaller than the above range, the flame retardancy of the hard polyisocyanurate foam tends to be reduced. If the isocyanate index is larger than the above range, the hard polyisocyanurate foam tends to be hard and brittle, and the impact absorption tends to decrease. It is in.
なお、本発明のポリオール(A)とは、前記ポリオール(A1)と、前記ポリオール(A2)と、前記水(A3)とを含めたものである。 The polyol (A) of the present invention includes the polyol (A1), the polyol (A2), and the water (A3).
本発明の硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造方法においては、助剤として触媒、整泡剤、難燃剤などを使用できる。 In the method for producing a rigid polyisocyanurate foam of the present invention, a catalyst, a foam stabilizer, a flame retardant, and the like can be used as an auxiliary agent.
触媒としては、従来公知のイソシアヌレート化触媒およびウレタン化触媒を使用できる。 As the catalyst, conventionally known isocyanurate-forming catalysts and urethanization catalysts can be used.
上記イソシアヌレート化触媒としては、例えば、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールなどのアミン化合物、1,3,5−トリス(N,N−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化合物、第4級アンモニウム塩、酢酸カリウム、オクチル酸カリウムなどの有機カルボン酸のアルカリ金属塩などが挙げられる。 Examples of the isocyanuration catalyst include amine compounds such as 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, 1,3,5-tris (N, N-dimethylaminopropyl) hexahydro-S-triazine, and the like. And triazine compounds, quaternary ammonium salts, alkali metal salts of organic carboxylic acids such as potassium acetate and potassium octylate.
また、上記ウレタン化触媒としては、例えば、トリエチルアミン、N−メチルモルホリン、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’,N’−ペンタメチルジエチレントリアミン、ビス−(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミンなどの第3級アミン化合物、1−メチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物、およびこれらの有機酸塩などが挙げられる。
整泡剤としては、従来公知のポリイソシアヌレートフォーム製造用の整泡剤を使用でき、例えば、ジメチルシロキサン、ポリエーテル変性ジメチルシロキサンなどのシリコーン製泡剤が挙げられる。
Examples of the urethanization catalyst include triethylamine, N-methylmorpholine, N, N, N ′, N′-tetramethylhexamethylenediamine, N, N, N ′, N′-pentamethyldiethylenetriamine, bis- Examples thereof include tertiary amine compounds such as (2-dimethylaminoethyl) ether, triethylenediamine and dimethylethanolamine, imidazole compounds such as 1-methylimidazole, and organic acid salts thereof.
As the foam stabilizer, conventionally known foam stabilizers for producing polyisocyanurate foams can be used, and examples thereof include silicone foams such as dimethylsiloxane and polyether-modified dimethylsiloxane.
難燃剤としては、従来公知のポリイソシアヌレートフォーム製造用の難燃剤を使用でき、例えば、トリエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、トリス(クロロプロピル)ホスフェートなどのリン酸エステル化合物が挙げられる。 As the flame retardant, a conventionally known flame retardant for producing polyisocyanurate foam can be used. For example, phosphoric acid such as triethyl phosphate, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, trixylenyl phosphate, tris (chloropropyl) phosphate, etc. An ester compound is mentioned.
さらに、本発明に用いるポリオール成分(A)およびポリイソシアネート成分(B)には、本発明の効果を損なわない程度に、可塑剤、着色剤、老化防止剤、抗酸化剤、顔料などを配合することができる。 Furthermore, the polyol component (A) and the polyisocyanate component (B) used in the present invention are blended with a plasticizer, a colorant, an anti-aging agent, an antioxidant, a pigment and the like to the extent that the effects of the present invention are not impaired. be able to.
本発明の硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造は特に限定されないが、一例として、下記の方法が挙げられる。 The production of the rigid polyisocyanurate foam of the present invention is not particularly limited, but examples thereof include the following method.
まず、ポリオール成分(A)として、ポリオール(A1)、モノオール(A2)、発泡剤としての水(A3)、必要により触媒、整泡剤などの助剤を所定量混合する。続いて、ホモディスパーなどの攪拌機、または、低圧もしくは高圧発泡機を用いて、ポリオール成分(A)とポリイソシアネート成分(B)を所定量混合し、得られた混合液を密閉式モールドに注入し、所定時間養生して硬化させた後、脱型することにより硬質ポリイソシアヌレートフォームが得られる。 First, as a polyol component (A), polyol (A1), monool (A2), water (A3) as a foaming agent, and auxiliary agents such as a catalyst and a foam stabilizer are mixed in a predetermined amount. Subsequently, a predetermined amount of the polyol component (A) and the polyisocyanate component (B) are mixed using a stirrer such as a homodisper, or a low-pressure or high-pressure foaming machine, and the obtained mixed solution is poured into a sealed mold. The hard polyisocyanurate foam is obtained by curing after curing for a predetermined time and then removing the mold.
本発明の製造方法により得られる硬質ポリイソシアヌレートフォームの密度は、40〜60kg/m3であることが好ましい。上記範囲より小さい場合には、硬質ポリイソシアヌレートフォームの強度が低くなる傾向があり、上記範囲を超えると、硬質ポリイソシアヌレートフォームを用いた製品の重量が大きくなってしまい、自動車などに使用した場合には、省エネルギー化を実現することが困難となる傾向にある。 The density of the rigid polyisocyanurate foam obtained by the production method of the present invention is preferably 40 to 60 kg / m 3 . If it is smaller than the above range, the strength of the rigid polyisocyanurate foam tends to be low, and if it exceeds the above range, the weight of the product using the rigid polyisocyanurate foam increases, and it is used for automobiles and the like. In some cases, it tends to be difficult to realize energy saving.
本発明の製造方法により得られる硬質ポリイソシアヌレートフォームの50%圧縮歪時の応力(以下、「50%圧縮強度」と記載する場合がある)は、3.0〜6.0MPaであることが好ましく、4.0〜5.0MPaであることがより好ましい。上記範囲内とすることにより、高い強度と優れた衝撃吸収性を有する硬質ポリイソシアヌレートフォームが得られやすくなる。 The stress at the time of 50% compression strain of the rigid polyisocyanurate foam obtained by the production method of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “50% compressive strength”) is 3.0 to 6.0 MPa. Preferably, it is 4.0 to 5.0 MPa. By setting it within the above range, it becomes easy to obtain a rigid polyisocyanurate foam having high strength and excellent shock absorption.
本発明の製造方法により得られる硬質ポリイソシアヌレートフォームの有効圧縮歪は、下限値が10〜40%、上限値が70〜85%であることが好ましい。有効圧縮歪の上限値および下限値を上記範囲内とすることにより、硬質ポリイソシアヌレートフォームに優れた衝撃吸収性を付与することができる。 It is preferable that the effective compression strain of the rigid polyisocyanurate foam obtained by the production method of the present invention has a lower limit of 10 to 40% and an upper limit of 70 to 85%. By setting the upper limit value and the lower limit value of the effective compression strain within the above ranges, excellent impact absorbability can be imparted to the rigid polyisocyanurate foam.
ここで、有効圧縮歪とは、硬質ポリイソシアヌレートフォームを静的に圧縮したときの圧縮歪と応力との関係を示した図1の曲線において、1−2間のように、応力がほぼ一定になる圧縮歪の範囲のことである。なお、1は圧縮初期の応力の上昇が収まり、応力がほぼ一定になるところを示しており、1における圧縮歪が有効圧縮歪の下限値である。また、2はほぼ一定であった応力が上昇に転じ始めるところを示しており、2における圧縮歪が有効圧縮歪の上限値である。 Here, the effective compressive strain means that the stress is almost constant as indicated by 1-2 in the curve of FIG. 1 showing the relationship between the compressive strain and the stress when the rigid polyisocyanurate foam is statically compressed. It is the range of compression strain that becomes. Note that 1 indicates that the increase in stress in the initial stage of compression is suppressed and the stress becomes substantially constant, and the compressive strain in 1 is the lower limit value of the effective compressive strain. Moreover, 2 shows the place where the stress which has been almost constant starts to increase, and the compressive strain in 2 is the upper limit value of the effective compressive strain.
本発明の製造方法により得られる硬質ポリイソシアヌレートフォームは、UL94規格に準じて測定した難燃性が、V−0であることが好ましい。上記範囲内とすることにより、硬質ポリイソシアヌレートフォームに優れた難燃性を付与することができる。 The rigid polyisocyanurate foam obtained by the production method of the present invention preferably has a flame retardancy measured according to the UL94 standard of V-0. By setting it within the above range, excellent flame retardancy can be imparted to the rigid polyisocyanurate foam.
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。なお、後述する実施例、比較例中の「部」及び「%」は特に断らない限り各々、重量部、重量%を示す。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not limited only to an Example. In the examples and comparative examples described later, “parts” and “%” represent parts by weight and weight%, respectively, unless otherwise specified.
また、得られたポリオール(A1)およびモノオール(A2)の平均水酸基価は、JIS K 1557に準じて測定した。 Moreover, the average hydroxyl value of the obtained polyol (A1) and monool (A2) was measured according to JIS K1557.
<合成例1>
ガラス製オートクレーブにソルビトール182gと水酸化カリウム0.5gを添加後、オートクレーブ内を窒素で置換した。次に、温度120℃、圧力0.3MPaに維持しながら、プロピレンオキサイド491gを導入し、3時間熟成反応を行なった。得られたポリエーテルポリオール(A1−1)の平均水酸基価は500mgKOH/gであった。
<Synthesis Example 1>
After adding 182 g of sorbitol and 0.5 g of potassium hydroxide to a glass autoclave, the inside of the autoclave was replaced with nitrogen. Next, 491 g of propylene oxide was introduced while maintaining a temperature of 120 ° C. and a pressure of 0.3 MPa, and an aging reaction was performed for 3 hours. The average hydroxyl value of the obtained polyether polyol (A1-1) was 500 mgKOH / g.
<合成例2>
プロピレンオキサイドの導入量を660gとした以外は、合成例1と同様の操作を行なった。得られたポリエーテルポリオール(A1−2)の平均水酸基価は400mgKOH/gであった。
<Synthesis Example 2>
The same operation as in Synthesis Example 1 was performed except that the amount of propylene oxide introduced was 660 g. The average hydroxyl value of the obtained polyether polyol (A1-2) was 400 mgKOH / g.
<合成例3>
ガラス製オートクレーブにソルビトール182gと水酸化カリウム0.5gを添加後、オートクレーブ内を窒素で置換した。次に、温度120℃、圧力0.3MPaに維持しながら、プロピレンオキサイド387gを導入し、3時間熟成反応を行なった。さらに、エチレンオキサイド43gを導入し、2時間熟成を行なった。得られたポリエーテルポリオール(A1−3)の平均水酸基価は550mgKOH/gであった。
<Synthesis Example 3>
After adding 182 g of sorbitol and 0.5 g of potassium hydroxide to a glass autoclave, the inside of the autoclave was replaced with nitrogen. Next, 387 g of propylene oxide was introduced while maintaining a temperature of 120 ° C. and a pressure of 0.3 MPa, and an aging reaction was performed for 3 hours. Further, 43 g of ethylene oxide was introduced and ripened for 2 hours. The average hydroxyl value of the obtained polyether polyol (A1-3) was 550 mgKOH / g.
<合成例4>
ソルビトールの代わりにショ糖342gを用い、プロピレンオキサイドの導入量を656gとした以外は、合成例1と同様の操作を行なった。得られたポリエーテルポリオール(A1−4)の平均水酸基価は450mgKOH/gであった。
<Synthesis Example 4>
The same operation as in Synthesis Example 1 was performed except that 342 g of sucrose was used instead of sorbitol and the amount of propylene oxide introduced was 656 g. The average hydroxyl value of the obtained polyether polyol (A1-4) was 450 mgKOH / g.
<合成例5>
プロピレンオキサイドの導入量を1500gとした以外は、合成例1と同様の操作を行なった。得られたポリエーテルポリオール(A1−5)の平均水酸基価は200mgKOH/gであった。
<Synthesis Example 5>
The same operation as in Synthesis Example 1 was performed except that the amount of propylene oxide introduced was changed to 1500 g. The average hydroxyl value of the obtained polyether polyol (A1-5) was 200 mgKOH / g.
<合成例6>
ガラス製オートクレーブにノニルフェノール(四日市合成社製)220gと水酸化カリウム0.3gを添加後、オートクレーブ内を窒素で置換した。次に、温度120℃、圧力0.3MPaに維持しながら、エチレンオキサイド432gを導入し、2時間熟成反応を行なった。得られたポリエーテルモノオール(A2−1)の平均水酸基価は86mgKOH/gであった。
<Synthesis Example 6>
After adding 220 g of nonylphenol (manufactured by Yokkaichi Synthesis Co., Ltd.) and 0.3 g of potassium hydroxide to a glass autoclave, the inside of the autoclave was replaced with nitrogen. Next, while maintaining the temperature at 120 ° C. and the pressure at 0.3 MPa, 432 g of ethylene oxide was introduced, and an aging reaction was performed for 2 hours. The average hydroxyl value of the obtained polyether monool (A2-1) was 86 mgKOH / g.
<合成例7>
エチレンオキサイドの導入量を290gとした以外は、合成例6と同様の操作を行なった。得られたポリエーテルモノオール(A2−2)の平均水酸基価は110mgKOH/gであった。
<Synthesis Example 7>
The same operation as in Synthesis Example 6 was performed except that the amount of ethylene oxide introduced was 290 g. The average hydroxyl value of the obtained polyether monool (A2-2) was 110 mgKOH / g.
<合成例8>
ノニルフェノールの代わりにスチレン化フェノール(川口化学工業社製、商品名:アンテージ SP)100gを用い、エチレンオキサイドの導入量を600gとした以外は、合成例6と同様の操作を行なった。得られたポリエーテルモノオール(A2−3)の平均水酸基価は70mgKOH/gであった。
<Synthesis Example 8>
The same operation as in Synthesis Example 6 was performed except that 100 g of styrenated phenol (trade name: Antage SP, manufactured by Kawaguchi Chemical Industry Co., Ltd.) was used instead of nonylphenol, and the amount of ethylene oxide introduced was 600 g. The average hydroxyl value of the obtained polyether monool (A2-3) was 70 mgKOH / g.
<合成例9>
ノニルフェノールの代わりにメタノール32gを用い、エチレンオキサイドの導入量を248gとした以外は、合成例6と同様の操作を行なった。得られたポリエーテルモノオール(A2−4)の平均水酸基価は200mgKOH/gであった。
<Synthesis Example 9>
The same operation as in Synthesis Example 6 was performed except that 32 g of methanol was used instead of nonylphenol and the amount of ethylene oxide introduced was 248 g. The average hydroxyl value of the obtained polyether monool (A2-4) was 200 mgKOH / g.
表1に記載の配合割合で、ポリオール成分(A)、イソシアネート成分(B)をそれぞれ混合し、20℃に調整した。続いて、ポリオール成分(A)とイソシアネート成分(B)とを混合後、ただちにホモディスパー(東洋精機社製)を用いて、回転数4500rpmで10秒間激しく攪拌した。これを、あらかじめ35℃に調整した密閉型金属モールド(15cm×15cm×5cm)に投入し、35℃で20分間養生した後、脱型することにより硬質ポリイソシアヌレートフォームを得た。 The polyol component (A) and the isocyanate component (B) were mixed at the blending ratio shown in Table 1 and adjusted to 20 ° C. Subsequently, the polyol component (A) and the isocyanate component (B) were mixed, and then immediately stirred vigorously for 10 seconds at a rotation speed of 4500 rpm using a homodisper (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.). This was put into a sealed metal mold (15 cm × 15 cm × 5 cm) previously adjusted to 35 ° C., cured at 35 ° C. for 20 minutes, and then demolded to obtain a rigid polyisocyanurate foam.
なお、本実施例においては、下記の原料を用いて行った。
(触媒−1)
ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテルの30%ジプロピレングリコール溶液
(商品名:TOYOCAT ET、東ソー社製)
(触媒−2)
テトラメチルヘキサメチレンジアミン
(商品名:TOYOCAT MR、東ソー社製)
(触媒−3)
オクチル酸カリウムの15%ジプロピレングリコール溶液
(商品名:プキャット15G、日本化学産業社製)
(整泡剤)
ポリオキシアルキレン・ジメチルポリシロキサン・コポリマー
(商品名:シリコン SZ−1671、東レ・ダウコーニング社製)
(B−1)
ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
(遊離イソシアネート含有量:31重量%、商品名:ミリオネート MR−200、日 本ポリウレタン工業社製)
In this example, the following raw materials were used.
(Catalyst-1)
30% dipropylene glycol solution of bis (2-dimethylaminoethyl) ether (trade name: TOYOCAT ET, manufactured by Tosoh Corporation)
(Catalyst-2)
Tetramethylhexamethylenediamine (trade name: TOYOCAT MR, manufactured by Tosoh Corporation)
(Catalyst-3)
15% dipropylene glycol solution of potassium octylate (trade name: PACCAT 15G, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.)
(Foam stabilizer)
Polyoxyalkylene / dimethylpolysiloxane copolymer (trade name: Silicon SZ-1671, manufactured by Toray Dow Corning)
(B-1)
Polymethylene polyphenyl polyisocyanate (free isocyanate content: 31% by weight, trade name: Millionate MR-200, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.)
本発明の硬質ポリイソシアヌレートフォームの物性は、下記の方法により測定した。 The physical properties of the rigid polyisocyanurate foam of the present invention were measured by the following methods.
(1)キュア性
上記方法における養生によって、硬質ポリイソシアヌレートフォームが硬化しているものを○、未硬化のものを×とした。
(1) Cure property A case where the hard polyisocyanurate foam was cured by curing in the above method was evaluated as ◯, and a case where the uncured one was cured as x.
(2)密度
得られた硬質ポリイソシアヌレートフォームから、フォーム表面を含まないように10cm×10cm×4cmの直方体を切り出し、その重量から密度を求めた。
(2)
(3)50%圧縮強度
得られた硬質ポリイソシアヌレートフォームから、フォーム表面を含まないように5cm×5cm×3cmの直方体を切り出し、オートグラフ(インストロン社製5581型)にてJIS K 7220に準じて測定し、50%圧縮歪時の応力を読み取った。
(3) 50% compressive strength A 5 cm × 5 cm × 3 cm rectangular parallelepiped is cut out from the obtained rigid polyisocyanurate foam so as not to include the foam surface, and is converted into JIS K 7220 by an autograph (5581 type manufactured by Instron). According to the measurement, the stress at 50% compressive strain was read.
(4)有効圧縮歪
得られた硬質ポリイソシアヌレートフォームから、フォーム表面を含まないように5cm×5cm×3cmの直方体を切り出し、オートグラフ(インストロン社製5581型)にてJIS K 7220に準じて圧縮歪が90%になるまで測定し、図1に示すような「圧縮歪−応力」の関係を示す曲線を得た。続いて、この曲線から、圧縮初期の応力の上昇が収まり、応力がほぼ一定になる1における圧縮歪(有効圧縮歪の下限値)、および、ほぼ一定であった応力が上昇に転じ始める2における圧縮歪(有効圧縮歪の上限値)を読み取った。
(4) Effective compression strain From the obtained rigid polyisocyanurate foam, a 5 cm × 5 cm × 3 cm rectangular parallelepiped was cut out so as not to include the foam surface, and in accordance with JIS K 7220 using an autograph (5581 type manufactured by Instron). Then, the compression strain was measured until it reached 90%, and a curve showing the relationship of “compression strain-stress” as shown in FIG. 1 was obtained. Subsequently, from this curve, the increase in stress at the initial stage of compression is subsided, and the compressive strain at 1 at which the stress becomes substantially constant (the lower limit value of the effective compressive strain), and the stress at which the stress that has been substantially constant begins to increase. The compression strain (the upper limit value of the effective compression strain) was read.
(5)難燃性
得られた硬質ポリイソシアヌレートフォームから、フォーム表面を含まないように1cm×0.5cm×10cmの直方体を切り出し、UL94規格に準拠して測定した。
(5) Flame retardancy From the obtained hard polyisocyanurate foam, a 1 cm × 0.5 cm × 10 cm rectangular parallelepiped was cut out so as not to include the foam surface, and measured according to UL94 standard.
表1からわかるように、本発明の製造方法で得られた硬質ポリイソシアヌレートフォームは、キュア性、50%圧縮強度、有効圧縮歪、難燃性のいずれも良好であった。 As can be seen from Table 1, the rigid polyisocyanurate foam obtained by the production method of the present invention had good curing properties, 50% compressive strength, effective compressive strain, and flame retardancy.
一方、比較例1のように、ポリオール(A1)のみ使用した場合には有効圧縮歪の上限値が低くなるために衝撃吸収性が低下し、さらに難燃性も低下することがわかる。また、比較例2のように、モノオール(A2)のみ使用した場合にはキュア性が低下し、さらに有効圧縮歪の下限が高くなるために衝撃吸収性が低下することがわかる。さらに、比較例3のように、、ポリオール(A1)よりも平均水酸基価の低いポリエーテルポリオールを用いた場合には50%圧縮強度が低下し、比較例4のように、モノオール(A2)よりも平均水酸基価の高く、芳香環を有していないポリエーテルモノオールを使用した場合には、50%圧縮強度および難燃性が低下することが分かる。 On the other hand, as shown in Comparative Example 1, when only the polyol (A1) is used, the upper limit value of the effective compression strain is lowered, so that the impact absorbability is lowered and the flame retardancy is also lowered. Further, as in Comparative Example 2, when only the monool (A2) is used, the curing property is lowered, and further, the lower limit of the effective compressive strain is increased, so that the impact absorbability is lowered. Further, as in Comparative Example 3, when a polyether polyol having an average hydroxyl value lower than that of the polyol (A1) is used, the compressive strength is reduced by 50%. As in Comparative Example 4, the monool (A2) When a polyether monool having a higher average hydroxyl value and no aromatic ring is used, it can be seen that the 50% compressive strength and flame retardancy are reduced.
本発明の製造方法により得られる硬質ポリイソシアヌレートフォームは、従来の衝撃吸収材が用いられている分野、例えば、車両等の内装材などの用途のうち、高い難燃性を求められる用途に利用可能である。 Rigid polyisocyanurate foam obtained by the production method of the present invention is used in fields where conventional shock absorbers are used, for example, in applications where high flame retardancy is required among interior materials such as vehicles. Is possible.
1 圧縮初期の応力の上昇が収まり、応力がほぼ一定になる点であり、このときの圧縮 歪が有効圧縮歪の下限値である。
2 ほぼ一定であった応力が上昇に転じ始める点であり、このときの圧縮歪が有効圧縮 歪の上限値である。
1 The point at which the increase in stress at the initial stage of compression is stopped and the stress becomes almost constant. The compressive strain at this time is the lower limit of the effective compressive strain.
2 This is the point where the stress, which was almost constant, starts to increase, and the compression strain at this time is the upper limit of the effective compression strain.
Claims (4)
平均水酸基数が6〜8で、平均水酸基価が300〜700mgKOH/gであるポリエーテルポリオール(A1)と、
芳香環を含有し、平均水酸基価が40〜120mgKOH/gであるポリエーテルモノオール(A2)と、
発泡剤として水(A3)
とを含有するものであり、
前記(A1)のポリエーテルポリオールと前記(A2)のポリエーテルモノオールとの
配合割合が、重量比で、35/65〜65/35であり、
かつイソシアネートインデックスが150〜250であることを特徴とする硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造方法。
A method for producing a rigid polyisocyanurate foam obtained by reacting a polyol component (A) and a polyisocyanate component (B), wherein the polyol component (A) is:
A polyether polyol (A1) having an average hydroxyl number of 6 to 8 and an average hydroxyl value of 300 to 700 mgKOH / g;
A polyether monool (A2) containing an aromatic ring and having an average hydroxyl value of 40 to 120 mg KOH / g;
Water as foaming agent (A3)
And containing
The blending ratio of the polyether polyol of (A1) and the polyether monool of (A2) is 35/65 to 65/35 by weight ratio,
And the manufacturing method of the rigid polyisocyanurate foam characterized by the isocyanate index being 150-250.
2. The rigid poly according to claim 1, wherein a blending ratio of the polyether polyol of (A1) and the polyether monool of (A2) is 35/65 to 50/50 by weight ratio. Method for producing isocyanurate foam.
The polyol component (A) contains a polyether polyol (A1) having an average hydroxyl number of 6-8 and an average hydroxyl value of 300-700 mgKOH / g, an aromatic ring, and an average hydroxyl value of 40-120 mgKOH / The manufacturing method of the rigid polyisocyanurate foam of Claim 1 or 2 which does not contain polyether polyol other than the polyether monool (A2) which is g.
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