JP6511615B2 - ポリオール組成物、レジンプレミックスおよびポリウレタンフォーム - Google Patents

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Description

本発明は、ポリオール組成物、レジンプレミックスおよびポリウレタンフォームに関し、詳しくは、ポリオール組成物、そのポリオール組成物を含むレジンプレミックス、および、そのレジンプレミックスを用いて得られるポリウレタンフォームに関する。
ポリウレタンフォームは、ポリオール成分、触媒および発泡剤を含むレジンプレミックスと、イソシアネート成分とを反応させることにより得られる。
このようなポリウレタンフォームにおいて、難燃性が要求される場合には、通常、ポリウレタンフォームに難燃剤を含有させている。
このような難燃剤として、有機リン系の難燃剤がよく用いられており、有機リン系の難燃剤としては、例えば、TCEP(トリス(クロロエチル)ホスフェート)、TCPP(トリス(クロロプロピル)ホスフェート)、TCP(トリクレジルホスフェート)などが知られている。
そして、ポリオール成分100重量部に対して、10〜15重量部の有機リン系の難燃剤が配合されたレジンプレミックスと、イソシアネート成分とを反応させることにより、ポリウレタンフォームを調製することが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2005−015521号公報
しかし、特許文献1に記載されているように、ポリウレタンフォームに上記割合で難燃剤を配合すると、得られるポリウレタンフォームの硬度が低下するという不具合がある。
一方で、ポリウレタンフォームの硬度を維持するため、ポリウレタンフォームに対する難燃剤の配合割合を減らすと難燃性の向上が不十分となる。
そこで、本発明の目的は、ポリウレタンフォームの硬度を維持できながら、難燃性を向上させることができるポリオール組成物、そのポリオール組成物を含むレジンプレミックスおよびそのレジンプレミックスを用いて得られるポリウレタンフォームを提供することにある。
本発明のポリオール組成物は、ポリオキシアルキレンポリオールおよびポリマーポリオールからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有するポリオール成分と、難燃剤とを含み、前記難燃剤が、下記式(1)で示される化合物であることを特徴としている。
Figure 0006511615
(式中、Rは、互いに同一または相異なって、水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を示し、Xは、アニオンを示す。ただし、R同士が、互いに結合して環構造を形成してもよい。)
また、本発明のポリオール組成物では、前記難燃剤の含有量が、5ppm以上20000ppm以下であることが好適である。
また、本発明のポリオール組成物では、前記ポリオール成分の水酸基価が、10mgKOH/g以上80mgKOH/g以下であることが好適である。
また、本発明のレジンプレミックスは、上記のポリオール組成物と、触媒と、発泡剤とを含むことを特徴としている。
また、本発明のレジンプレミックスでは、前記難燃剤の含有量が、5ppm以上20000ppm以下であることが好適である。
また、本発明のポリウレタンフォームは、上記のレジンプレミックスと、ポリイソシアネート成分とを反応させることにより得られることを特徴としている。
本発明のポリオール組成物には、上記式(1)で示される化合物が、難燃剤として含有されている。
そのため、そのポリオール組成物を含むレジンプレミックスを用いて得られるポリウレタンフォームは、硬度などの物性を維持することができながら、難燃性を向上させることができる。
本発明のポリオール組成物は、ポリオール成分と、難燃剤とを含んでいる。
ポリオール成分は、ポリオキシアルキレンポリオールおよびポリマーポリオールからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有し、好ましくは、ポリオキシアルキレンポリオールとポリマーポリオールとを含有し、より好ましくは、ポリオキシアルキレンポリオールとポリマーポリオールとからなる。
ポリオキシアルキレンポリオールは、ポリエーテルポリオールであり、例えば、低分子量ポリオール、低分子量ポリアミンなどを開始剤とする、アルキレンオキサイドの付加重合体(2種以上のアルキレンオキサイドのランダムおよび/またはブロック共重合体を含む)が挙げられる。
低分子量ポリオールは、水酸基を2つ以上有する分子量400未満の化合物であって、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,2−ブチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、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、2,2,2−トリメチルペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、アルカン(C7〜20)ジオール、1,3−または1,4−シクロヘキサンジメタノールおよびそれらの混合物、1,3−または1,4−シクロヘキサンジオールおよびそれらの混合物、水素化ビスフェノールA、1,4−ジヒドロキシ−2−ブテン、2,6−ジメチル−1−オクテン−3,8−ジオール、ビスフェノールA、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコールなどの2価アルコール、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリイソプロパノールアミンなどの3価アルコール、例えば、テトラメチロールメタン(ペンタエリスリトール)、ジグリセリンなどの4価アルコール、例えば、キシリトールなどの5価アルコール、例えば、ソルビトール、マンニトール、アリトール、イジトール、ダルシトール、アルトリトール、イノシトール、ジペンタエリスリトールなどの6価アルコール、例えば、ペルセイトールなどの7価アルコール、例えば、ショ糖などの8価アルコールなどが挙げられる。
これら低分子量ポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
低分子量ポリアミンは、アミノ基を2つ以上有する分子量400未満の化合物であって、例えば、エチレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,3−または1,4−ブタンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、1,4−シクロヘキサンジアミン、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン(イソホロンジアミン)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、2,5(2,6)−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ヒドラジン、o、mまたはp−トリレンジアミン(TDA、OTD)などの低分子量ジアミン、例えば、ジエチレントリアミンなどの低分子量トリアミン、例えば、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミンなどのアミノ基を4個以上有する低分子量ポリアミンなどが挙げられる。
これら低分子量ポリアミンは、単独使用または2種以上併用することができる。
アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、1,2−ブチレンオキサイド、2,3−ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、メチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテルなどの炭素数2〜12のアルキレンオキサイドが挙げられる。
これらアルキレンオキサイドは、単独使用または2種類以上併用することができる。
アルキレンオキサイドとして、好ましくは、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、1,2−ブチレンオキサイド、スチレンオキサイドが挙げられ、より好ましくは、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドが挙げられる。
ポリオキシアルキレンポリオールとして、好ましくは、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、プロピレンオキサイド−エチレンオキサイド共重合体(ランダムおよび/またはブロック共重合体)などが挙げられる。
ポリオキシアルキレンポリオールとしてプロピレンオキサイド−エチレンオキサイド共重合体が用いられる場合、そのエチレンオキサイド含有量は、例えば、5質量%以上、好ましくは、10質量%以上であり、例えば、50質量%以下、好ましくは、30質量%以下である。
なお、エチレンオキサイド含有量は、仕込みの配合処方から算出される(以下同様。)。
また、ポリオキシアルキレンポリオールとしてプロピレンオキサイド−エチレンオキサイド共重合体が用いられる場合、その末端オキシエチレン基含有量は、例えば、5質量%以上、好ましくは、10質量%以上であり、例えば、50質量%以下、好ましくは、30質量%以下である。
なお、末端オキシエチレン基含有量は、仕込みの配合処方から算出される。
ポリオキシアルキレンポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)分析により測定される数平均分子量(ポリエチレングリコール換算)は、例えば、400以上、好ましくは、1000以上であり、例えば、15000以下、好ましくは、10000以下である。
また、ポリオキシアルキレンポリオールの平均官能基数は、例えば、1.5以上、好ましくは、2.0以上、より好ましくは、2.5以上であり、例えば、6以下、好ましくは、4以下である。
なお、ポリオキシアルキレンポリオールの平均官能基数は、仕込みの配合処方から算出される。
また、ポリオキシアルキレンポリオールの水酸基価は、例えば、10mgKOH/g以上、好ましくは、15mgKOH/g以上、より好ましくは、20mgKOH/g以上、さらに好ましくは、25mgKOH/g以上であり、例えば、80mgKOH/g以下、好ましくは、60mgKOH/g以下、より好ましくは、50mgKOH/g以下、さらに好ましくは、30mgKOH/g以下である。
ポリオキシアルキレンポリオールの水酸基価が、上記範囲内であれば、そのポリオキシアルキレンポリオールを含有するポリオール成分を含むレジンプレミックス(後述)を用いて得られるポリウレタンフォーム(後述)は、硬度などの物性を維持することができながら、難燃性を向上させることができる。
なお、水酸基価は、JIS K−1557−1(2007年)の記載に準拠して測定される(以下同様。)。
これらポリオキシアルキレンポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
ポリマーポリオール(ビニルモノマー変性ポリオール)は、高分子量ポリオールにおいてビニルモノマーを分散重合させることにより得ることができる。
高分子量ポリオールは、ビニルモノマーの分散媒であって、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)分析により測定される数平均分子量(ポリエチレングリコール換算)が、例えば、400以上、好ましくは、1000以上であり、また、例えば、10000以下、好ましくは、8000以下である。高分子量ポリオールとしては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールなどが挙げられ、好ましくは、ポリエーテルポリオールが挙げられる。
これら高分子量ポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
また、ビニルモノマーとしては、例えば、スチレン、アクリルアミド、アルキル(メタ)アクリレート、シアン化ビニル(アクリロニトリル)、シアン化ビニリデンなどが挙げられる。これらビニルモノマーは、単独使用または2種類以上併用することができる。また、これらのうち、好ましくは、スチレン、シアン化ビニル(アクリロニトリル)、スチレンおよびシアン化ビニルの併用が挙げられる。
ポリマーポリオールに対するビニルモノマーの重合体の含有量は、例えば、2質量%以上、好ましくは、5質量%以上であり、また、例えば、50質量%以下、好ましくは、45質量%以下である。
そして、ポリマーポリオールは、高分子量ポリオール中において、ビニルモノマーを、例えば、ラジカル重合開始剤(例えば、過硫酸塩、有機過酸化物、アゾ系化合物(アゾビスイソブチロニトリルなど)など)、さらには、必要により、分散安定化剤、連鎖移動剤などの存在下などにおいて反応させることにより得ることができる。
より具体的には、ポリマーポリオールは、高分子量ポリオール中において上記のビニルモノマーがラジカル開始剤によって重合され、得られるポリマー微粒子が高分子量ポリオール中に分散されることにより調製される。
ポリマー微粒子は、ビニルモノマーの重合体からなるポリマー微粒子である。
なお、ポリマー微粒子では、重合時にビニルモノマーの少なくとも一部を高分子量ポリオールにグラフト化させることもできる。
ポリマーポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)分析により測定される数平均分子量(ポリエチレングリコール換算)は、例えば、400以上、好ましくは、1000以上であり、例えば、15000以下、好ましくは、10000以下である。
また、ポリマーポリオールの平均官能基数は、例えば、1.5以上、好ましくは、2.0以上、より好ましくは、2.5以上であり、例えば、6以下、好ましくは、4以下である。
なお、ポリマーポリオールの平均官能基数は、仕込みの配合処方から算出される。
また、ポリマーポリオールの水酸基価は、例えば、10mgKOH/g以上、好ましくは、15mgKOH/g以上、より好ましくは、20mgKOH/g以上、さらに好ましくは、25mgKOH/g以上であり、例えば、80mgKOH/g以下、好ましくは、60mgKOH/g以下、より好ましくは、50mgKOH/g以下、さらに好ましくは、30mgKOH/g以下である。
ポリマーポリオールの水酸基価が、上記範囲内であれば、そのポリマーポリオールを含有するポリオール成分を含むレジンプレミックス(後述)を用いて得られるポリウレタンフォーム(後述)は、硬度などの物性を維持することができながら、難燃性を向上させることができる。
これらポリマーポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
ポリオール成分がポリオキシアルキレンポリオールとポリマーポリオールとを含有する場合における、ポリオキシアルキレンポリオールおよびポリマーポリオールの配合割合は、ポリオール成分100質量部に対して、ポリオキシアルキレンポリオールが、例えば、例えば、10質量部以上、好ましくは、30質量部以上、より好ましくは、40質量部以上であり、例えば、90質量部以下、好ましくは、70質量部以下、より好ましくは、60質量部以下であり、また、ポリマーポリオールが、例えば、10質量部以上、好ましくは、30質量部以上、より好ましくは、40質量部以上であり、例えば、90質量部以下、好ましくは、70質量部以下、より好ましくは、60質量部以下である。
また、ポリオキシアルキレンポリオールとポリマーポリオールとの配合比率は、質量基準で、例えば、10/90以上、好ましくは、30/70以上、より好ましくは、40/60以上であり、また、例えば、90/10以下、好ましくは、70/30以下、より好ましくは、60/40以下である。
ポリオール成分におけるポリオキシアルキレンポリオールおよびポリマーポリオールの配合割合または配合比率が、上記範囲内であれば、そのポリオール成分を含むレジンプレミックス(後述)を用いて得られるポリウレタンフォーム(後述)は、硬度などの物性を維持することができながら、難燃性を向上させることができる。
ポリオール成分の水酸基価は、例えば、10mgKOH/g以上、好ましくは、15mgKOH/g以上、より好ましくは、20mgKOH/g以上、さらに好ましくは、25mgKOH/g以上であり、例えば、80mgKOH/g以下、好ましくは、60mgKOH/g以下、より好ましくは、50mgKOH/g以下、さらに好ましくは、30mgKOH/g以下である。
ポリオール成分の水酸基価が、上記範囲内であれば、そのポリオール成分を含むレジンプレミックス(後述)を用いて得られるポリウレタンフォーム(後述)は、硬度などの物性を維持することができながら、難燃性を向上させることができる。
ポリオール組成物におけるポリオール成分の含有割合は、ポリオール組成物の総量に対して、例えば、98.00質量%以上、好ましくは、99.70質量%以上、より好ましくは、99.80質量%以上、さらに好ましくは、99.90質量%以上であり、また、例えば、100質量%未満、好ましくは、99.999質量%以下、より好ましくは、99.99質量%以下、さらに好ましくは、99.98質量%以下である。
難燃剤は、下記式(1)で示される化合物である。
Figure 0006511615
(式中、Rは、互いに同一または相異なって、水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を示し、Xは、アニオンを示す。ただし、R同士が、互いに結合して環構造を形成してもよい。)
上記式(1)において、Rは、互いに同一または相異なって、水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を示す。
炭素数1〜20の炭化水素基としては、例えば、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基、または、置換基を有していてもよい炭素数7〜20のアラルキル基が挙げられ、好ましくは、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基が挙げられる。
炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、2−ブチル基、1−ペンチル基、2−ペンチル基、3−ペンチル基、2−メチル−1−ブチル基、イソペンチル基、tert−ペンチル基、3−メチル−2−ブチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、4−メチル−2−ペンチル基、1−ヘプチル基、3−ヘプチル基、1−オクチル基、2−オクチル基、2−エチル−1−ヘキシル基、1,1−ジメチル−3,3−ジメチルブチル基、1−ノニル基、1−デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基などの炭素数1〜20の鎖状飽和脂肪族炭化水素基、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基などの炭素数1〜20の環状飽和脂肪族炭化水素基、例えば、ビニル基、2−プロぺニル基などの炭素数2〜20の鎖状不飽和脂肪族炭化水素基、例えば、シクロヘキセニル基などの炭素数3〜20の環状不飽和脂肪族炭化水素基などが挙げられ、好ましくは、炭素数1〜20の鎖状飽和脂肪族炭化水素基が挙げられ、より好ましくは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、tert−ペンチル基、1,1−ジメチル−3,3−ジメチルブチル基などが挙げられ、さらに好ましくは、メチル基が挙げられる。
置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基の炭素数6〜20のアリール基としては、例えば、フェニル基、2−トリル基、3−トリル基、4−トリル基、2,3−キシリル基、2,4−キシリル基、2,5−キシリル基、2,6−キシリル基、3,4−キシリル基、3,5−キシリル基、2,3,4−トリメチルフェニル基、3,4,5−トリメチルフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、2,3,4,5−テトラメチルフェニル基、2,3,4,6−テトラメチルフェニル基、2−エチルフェニル基、3−エチルフェニル基、4−エチルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基などが挙げられる。
また、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基の置換基としては、例えば、ヒドロキシル基、ハロゲノ基(例えば、クロロ基、フルオロ基、ブロモ基およびヨード基など)、シアノ基、アミノ基、カルボキシ基、アルコキシ基(例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、sec−ブトキシ、tert−ブトキシ、ペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、ヘキシルオキシなどの炭素数1〜6のアルコキシ基など)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基など)、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、イソブトキシカルボニル、sec−ブトキシカルボニル、tert−ブトキシカルボニル、ペンチルオキシカルボニル、イソペンチルオキシカルボニル、ネオペンチルオキシカルボニル、ヘキシルオキシカルボニルなどの炭素数1〜6のアルコキシカルボニル基など)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ、ブチルチオなどの炭素数1〜4のアルキルチオ基など)およびアリールチオ基(例えば、フェニルチオ基など)などが挙げられる。なお、置換基の置換位置や置換数は、任意に決定することができる。
置換基を有していてもよい炭素数7〜20のアラルキル基の炭素数7〜20のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、1−フェニルエチル基、2−フェニルエチル基、1−フェニルプロピル、2−フェニルプロピル、3−フェニルプロピル、o−メチルベンジル、m−メチルベンジル、p−メチルベンジル、o−エチルベンジル、m−エチルベンジル、p−エチルベンジル、o−イソプロピルベンジル、m−イソプロピルベンジル、p−イソプロピルベンジル、2,3,4−トリメチルベンジル、3,4,5−トリメチルベンジル、2,4,6−トリメチルベンジルなどが挙げられる。
また、置換基を有していてもよい炭素数7〜20のアラルキル基の置換基としては、例えば、上記した置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基の置換基が挙げられる。
また、R同士が、互いに結合して環構造を形成してもよい。好ましくは、同一のグアニジン構造に結合しているR同士が、互いに結合して環構造を形成する。
同士が環構造を形成する場合、Rとして、例えば、ジメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基などの炭素数2〜20のアルキレン基、例えば、シクロへキシレン基などの炭素数3〜20のシクロアルキレン基、例えば、ビニレン基などの炭素数2〜20のアルケニレン基、例えば、シクロヘキセニレン基などの炭素数3〜20のシクロアルケニレン基、例えば、フェニレン基、ナフチレン基などの炭素数6〜20のアリーレン基、例えば、フェニルエチレン基などの炭素数8〜20のアラルキレン基などが挙げられ、好ましくは、炭素数2〜20のアルキレン基が挙げられる。より好ましくは、ジメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基が挙げられ、さらに好ましくは、テトラメチレン基が挙げられる。
また、R同士が互いに結合した環構造としては、例えば、ピロリジニル基、ピロリル基、ピペリジニル基、インドリル基、イソインドリル基などが挙げられる。
は、好ましくは、互いに同一である。
として、好ましくは、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基が挙げられ、より好ましくは、炭素数1〜20の鎖状脂肪族炭化水素基が挙げられ、さらに好ましくは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基が挙げられ、とりわけ好ましくは、メチル基が挙げられる。
また、上記式(1)において、Xは、アニオンを示し、好ましくは、ヒドロキシアニオン(水酸化物イオン)、アルコキシアニオン(アルコキシド)、カルボキシアニオン、スルホニルアニオン、炭酸水素アニオン、ハロゲン化物イオンを示す。
アルコキシアニオンとしては、例えば、メトキシド、エトキシド、n−プロポキシド、イソプロポキシド、n−ブトキシド、sec−ブトキシド、tert−ブトキシド、シクロヘキソキシド、2−へプトキシド、1−オクトキシド、フェノキシドなどが挙げられる。
カルボキシアニオンとしては、例えば、ギ酸アニオン、酢酸アニオン、プロピオン酸アニオン、酪酸アニオン、イソ酪酸アニオン、カプロン酸アニオン、ラウリル酸アニオン、パルチミン酸アニオン、ステアリン酸アニオン、安息香酸アニオン、デシル安息香酸アニオン、ドデシル安息香酸アニオン、乳酸アニオン、リンゴ酸アニオン、酒石酸アニオン、クエン酸アニオン、リシノレイン酸アニオンなどが挙げられる。
スルホニルアニオンとしては、例えば、p−トルエンスルホン酸アニオン、ドデシルベンゼンスルホン酸アニオン(直鎖型、分岐型を含む)、ベンゼンスルホン酸アニオン、メタンスルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンなどが挙げられる。
ハロゲン化物イオンとしては、例えば、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオンが挙げられ、好ましくは、塩化物イオンが挙げられる。
として、より好ましくは、スルホニルアニオン、ヒドロキシアニオン、ハロゲン化物イオンが挙げられ、さらに好ましくは、ハロゲン化物イオンが挙げられる。
上記式(1)で示される化合物は、具体的には、テトラキス(1,1,3,3−テトラメチルグアニジノ)ホスホニウムクロライド、テトラキス(1,1,3,3−テトラメチルグアニジノ)ホスホニウムヒドロキシド、テトラキス(1,3−ジイソプロピルイミダゾリジリンイミノ)ホスホニウムクロライド、テトラキス(1,3−ジメチルイミダゾリジリンイミノ)ホスホニウムクロライドなどが挙げられ、好ましくは、テトラキス(1,1,3,3−テトラメチルグアニジノ)ホスホニウムクロライド、テトラキス(1,1,3,3−テトラメチルグアニジノ)ホスホニウムヒドロキシドが挙げられ、より好ましくは、テトラキス(1,1,3,3−テトラメチルグアニジノ)ホスホニウムクロライドが挙げられる。
これら上記式(1)で示される化合物は、単独使用または2種類以上併用することができる。
上記式(1)で示される化合物は、例えば、独国特許出願公開明細書DE102006010034A1号に記載のホスホニウム塩の製造方法により製造することができる。
ポリオール組成物における難燃剤の含有割合は、ポリオール成分100質量部に対して、例えば、0.0005質量部以上、好ましくは、0.002質量部以上、より好ましくは、0.003質量部以上、さらに好ましくは、0.005質量部以上、さらに好ましくは、0.010質量部以上、さらに好ましくは、0.025質量部以上、さらに好ましくは、0.035質量部以上、さらに好ましくは、0.045質量部以上、とりわけ好ましくは、0.05質量部以上であり、また、例えば、2質量部以下、好ましくは、1質量部以下、より好ましくは、0.5質量部以下、さらに好ましくは、0.3質量部以下、さらに好ましくは、0.15質量部以下、とりわけ好ましくは、0.10質量部以下である。
また、ポリオール組成物における難燃剤の含有量は、質量基準として、例えば、5ppm以上、好ましくは、15ppm以上、より好ましくは、25ppm以上であり、さらに好ましくは、50ppm以上、さらに好ましくは、100ppm以上、さらに好ましくは、200ppm以上、さらに好ましくは、300ppm以上、さらに好ましくは、400ppm以上、とりわけ好ましくは、460ppm以上であり、また、例えば、20000ppm以下、好ましくは、3000ppm以下、より好ましくは、2000ppm以下、さらに好ましくは、1500ppm以下、さらに好ましくは、1000ppm以下、とりわけ好ましくは、500ppm以下である。
難燃剤の含有割合または含有量が、上記範囲内であれば、そのポリオール組成物を含むレジンプレミックス(後述)を用いて得られるポリウレタンフォーム(後述)は、硬度などの物性を維持することができながら、難燃性を向上させることができる。
そして、ポリオール組成物を得るには、上記したポリオール成分に上記した難燃剤を含有させる。難燃剤を含有させるには、ポリオール成分に難燃剤を配合する。
これにより、本発明のポリオール組成物を得ることができる。
そして、このようにして得られたポリオール組成物は、ポリオキシアルキレンポリオールおよびポリマーポリオールからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有するポリオール成分と、難燃剤とを含み、難燃剤が上記の式(1)で示される化合物である。
また、好ましくは、ポリオール組成物は、ポリオール成分と難燃剤とからなる。
そのため、そのポリオール組成物を含むレジンプレミックス(後述)を用いて得られるポリウレタンフォーム(後述)は、硬度などの物性を維持することができながら、難燃性を向上させることができる。
次に、本発明のレジンプレミックスについて説明する。
本発明のレジンプレミックスは、上記したポリオール組成物と触媒と発泡剤とを含んでいる。
レジンプレミックスにおけるポリオール組成物の含有割合は、レジンプレミックスの総量に対して、例えば、90質量%以上、好ましくは、91.5質量%以上であり、また、例えば、95質量%以下、好ましくは、93質量%以下、より好ましくは、91.8質量%以下である。
レジンプレミックスにおける難燃剤の含有量は、質量基準として、例えば、5ppm以上、好ましくは、15ppm以上、より好ましくは、20ppm以上、さらに好ましくは、25ppm以上であり、さらに好ましくは、50ppm以上、さらに好ましくは、100ppm以上、さらに好ましくは、200ppm以上、さらに好ましくは、300ppm以上、さらに好ましくは、400ppm以上、とりわけ好ましくは、450ppm以上であり、また、例えば、20000ppm以下、好ましくは、3000ppm以下、より好ましくは、2000ppm以下、さらに好ましくは、1500ppm以下、さらに好ましくは、1000ppm以下、とりわけ好ましくは、500ppm以下である。
難燃剤の含有量が、上記範囲内であれば、そのレジンプレミックスを用いて得られるポリウレタンフォーム(後述)は、硬度などの物性を維持することができながら、難燃性を向上させることができる。
触媒としては、特に制限されず、公知のウレタン化触媒が挙げられ、具体的には、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ビス−(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、モルフォリン類(例えば、N−メチルモルフォリンなど)などの脂肪族アミン類、例えば、テトラエチルアンモニウムヒドロキシドなどの四級アンモニウム塩、例えば、イミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−イソブチル−2−メチルイミダゾールなどのイミダゾール類、例えば、オクタン酸錫(オクチル酸錫)、酢酸錫、オレイン酸錫、ラウリル酸錫、ジブチル錫ジアセテート、ジメチル錫ジラウレート、ジブチル錫シメルカプチド、ジブチル錫マレエート、ジブチル錫ジラウレート(ジブチルチンジラウレート)、ジブチル錫ジネオデカノエート、ジオクチル錫ジメルカプチド、ジオクチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジクロリドなどの有機錫化合物、例えば、オクタン酸鉛、ナフテン酸鉛などの有機鉛化合物、例えば、ナフテン酸ニッケルなどの有機ニッケル化合物、例えば、ナフテン酸コバルトなどの有機コバルト化合物、例えば、オクテン酸銅などの有機銅化合物、例えば、オクチル酸ビスマス、ネオデカン酸ビスマスなどの有機ビスマス化合物などが挙げられる。
さらに、ウレタン化触媒として、例えば、炭酸カリウム、酢酸カリウム、オクチル酸カリウムなどのカリウム塩なども挙げられる。
また、触媒は、市販品として入手することができ、例えば、カオーライザー No.31(アミン触媒、花王社製)、カオーライザー No.120(アミン触媒、1−イソブチル−2−メチルイミダゾール、花王社製)、カオーライザー No.12(アミン触媒、花王社製)、カオーライザー No.25(アミン触媒、花王社製)、DABCO 33LV(アミン触媒、トリエチレンジアミンの33質量%ジエチレングリコール溶液、エア・プロダクツジャパン社製)、Niax A−1(アミン触媒、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製(以下、「モメンティブ社製」とする。))、TOYOCAT−NCE(アミン触媒、東ソー社製)、ネオスタンU−100(有機錫触媒、ジブチル錫ジラウレート、日東化成社製)、フォーメートTK−1(有機錫触媒、三井化学社製)などが挙げられる。
これらの触媒は、単独使用または2種類以上併用することができる。
触媒の配合割合は、ポリオール組成物のポリオール成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、0.3質量部以上であり、また、例えば、5質量部以下、好ましくは、1質量部以下である。
発泡剤としては、特に制限されず、公知の発泡剤が挙げられ、好ましくは、水が挙げられる。
また、発泡剤としては、水と、物理発泡剤(例えば、ヒドロフルオロカーボン類、炭化水素類(例えば、シクロペンタンなど)、炭酸ガス、液化炭酸ガスなど)とを、適宜の割合で併用することができる。物理発泡剤としては、環境負荷低減の観点から、好ましくは、炭酸ガス、液化炭酸ガスが挙げられる。
これら物理発泡剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
発泡剤の配合割合は、ポリオール組成物のポリオール成分100質量部に対して、例えば、0.5質量部以上、好ましくは、1質量部以上であり、例えば、10質量部以下、好ましくは、7質量部以下である。
発泡剤の含有割合が上記範囲であれば、優れた発泡性を得ることができる。
また、レジンプレミックスは、必要により、架橋剤、連通化剤、整泡剤などの添加剤を含むことができる。
架橋剤としては、特に制限されず、公知の架橋剤が挙げられ、具体的には、例えば、アルカノールアミン、3価以上のポリオール、アルキレンオキサイド付加ポリオールなどが挙げられる。
アルカノールアミンとしては、例えば、トリメタノールアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、トリブタノールアミンなどのトリアルカノールアミン(トリC2〜4アルカノールアミン)や、ジエタノールアミンなどのジアルカノールアミン(ジC2〜4アルカノールアミン)などの、ポリアルカノールアミンが挙げられ、好ましくは、ジエタノールアミンが挙げられる。
3価以上のポリオールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパンなどの3価アルコール、例えば、テトラメチロールメタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、D−ソルビトール、キシリトール、D−マンニトール、D−マンニットなどの水酸基を4つ以上有する多価アルコールなどが挙げられる。
アルキレンオキサイド付加ポリオールは、上記した3価以上のポリオールにアルキレンオキサイドを付加したポリオールであり、例えば、水酸基価が200mgKOH/g以上2000mgKOH/g以下であるポリオキシアルキレンポリオールなどが挙げられる。
架橋剤として、好ましくは、3価以上のポリオールおよび/またはアルキレンオキサイド付加ポリオールが挙げられる。
また、3価以上のポリオールとして、好ましくは、グリセリンが挙げられ、アルキレンオキサイド付加ポリオールとして、好ましくは、アクトコールKL−210(平均官能基数3.75のポリオキシアルキレンポリオール、水酸基価(OHV)=840mgKOH/g、三井化学社製)が挙げられる。
架橋剤の水酸基価は、例えば、200mgKOH/g以上、好ましくは、800mgKOH/g以上であり、例えば、2000mgKOH/g以下、好ましくは、1850mgKOH/g以下である。
これら架橋剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
架橋剤の配合割合は、ポリオール組成物のポリオール成分100質量部に対して、例えば、0.5質量部以上、好ましくは、1質量部以上であり、また、例えば、10質量部以下、好ましくは、5質量部以下である。
連通化剤としては、特に制限されず、公知の連通化剤が挙げられ、具体的には、例えば、ポリエーテルポリオール(例えば、ポリオキシエチレンポリオール、プロピレンオキサイド−エチレンオキサイドのランダム共重合体など)などが挙げられる。
また、連通化剤としてポリオキシエチレンポリオールまたはプロピレンオキサイド−エチレンオキサイド共重合体が用いられる場合、そのエチレンオキサイド含有量は、例えば、50質量%超過、好ましくは、60質量%以上であり、例えば、100質量%以下、好ましくは、90質量%以下である。
また、連通化剤は、市販品として入手することができ、例えば、アクトコールEP−505S(三井化学社製)、MF−19(三井化学社製)、エクセノール3040(旭硝子社製)、EL−985(旭硝子社製)などが挙げられる。
これら連通化剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
連通化剤の配合割合は、ポリオール組成物のポリオール成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、0.5質量部以上であり、例えば、10質量部以下、好ましくは、5質量部以下である。
整泡剤としては、特に制限されず、公知の整泡剤が挙げられ、例えば、シリコーン整泡剤が挙げられる。
また、整泡剤は、市販品として入手することができ、例えば、DC−6070(エア・プロダクツジャパン社製)、DC−2525(エア・プロダクツジャパン社製)、B−8715LF2(エヴォニック社製)、SZ−1966(東レ・ダウコーニング社製)、SRX−274C、SF−2969、SF−2961、SF−2962、L−5309(モメンティブ社製)、L−3601(東レ・ダウコーニング社製)、L−5307、L−3600、L−5366、SZ−1325、SZ−1328、Y−10366(モメンティブ社製)などが挙げられる。
これら整泡剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
整泡剤の配合割合は、ポリオール組成物のポリオール成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、0.5質量部以上であり、例えば、10質量部以下、好ましくは、5質量部以下である。
また、レジンプレミックスには、上記の添加剤以外に、さらに必要により、例えば、顔料(着色顔料)、染料、紫外線吸収剤、酸化防止剤、硬化促進剤、熱安定剤、光安定剤、つや消し剤、密着性付与剤、シランカップリング剤などの公知のその他の添加剤を、本発明の優れた効果を損なわない範囲において、適宜の割合で配合することができる。
着色顔料または染料としては、例えば、耐候性の良好なカーボンブラック、酸化チタンなどの無機顔料、例えば、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、キナクリドンレッド、インダンスレンオレンジ、イソインドリノン系イエローなどの有機顔料または染料などが挙げられる。
これら着色顔料または染料は、単独使用または2種類以上併用することができる。
紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、シアノアクリレート系の紫外線吸収剤が挙げられ、より具体的には、チヌビン213、チヌビン234、チヌビン326、チヌビン571(以上、チバ・ジャパン社製、商品名)などが挙げられる。
これら紫外線吸収剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、その他の酸化防止剤(ヒンダードフェノール系酸化防止剤を除く酸化防止剤)が挙げられる。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤として、具体的には、例えば、4−メチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール(BHT)、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名:イルガノックス245、チバ・ジャパン社製)、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名:イルガノックス259、チバ・ジャパン社製)、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名:イルガノックス1010、チバ・ジャパン社製)、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート(商品名:イルガノックス1076、チバ・ジャパン社製)、N,N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド)(商品名:イルガノックス1098、チバ・ジャパン社製)、イソオクチル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート(商品名:イルガノックス1135、チバ・ジャパン社製)、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスフォネート−ジエチルエステル(商品名:イルガノックス1222、チバ・ジャパン社製)、2,4,−ビス[(オクチルチオ)メチル]−O−クレゾール(商品名:イルガノックス1520L、チバ・ジャパン社製)、トリス(4−t−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌレート(商品名:イルガノックス3790、チバ・ジャパン社製)、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−[(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン(商品名:ADK STAB AO−80、アデカ社製)などが挙げられる。
その他の酸化防止剤としては、例えば、トリス(2,4−ジt−ブチルフェニル)ホスファイト(商品名:イルガフォス168、チバ・ジャパン社製)、ビス(2,4−ジt−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト(商品名:アデカスタブPEP−24G、アデカ社製)、トリスノニルフェノールホスファイト(商品名:アデカスタブ1178、アデカ社製)、トリデシルホスファイト(商品名:アデカスタブ3010、アデカ社製)などのリン系酸化防止剤、例えば、2,5−チオフェンジイルビス(5−t−ブチルー1,3−ベンゾキサゾール)(商品名:チノパールOB、チバ・ジャパン社製)などのチオフェン系酸化防止剤などが挙げられる。
これら酸化防止剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
硬化促進剤としては、例えば、ジブチル錫ジラウレートなどが挙げられる。
熱安定剤としては、例えば、スルホンアミド基を含有する化合物などが挙げられる。
スルホンアミド基を含有する化合物としては、例えば、芳香族スルホンアミド類、脂肪族スルホンアミド類などが挙げられる。
芳香族スルホンアミド類としては、例えば、ベンゼンスルホンアミド、ジメチルベンゼンスルホンアミド、スルファニルアミド、o−およびp−トルエンスルホンアミド、ヒドロキシナフタレンスルホンアミド、ナフタレン−1−スルホンアミド、ナフタレン−2−スルホンアミド、m−ニトロベンゼンスルホンアミド、p−クロロベンゼンスルホンアミドなどが挙げられる。
脂肪族スルホンアミド類としては、例えば、メタンスルホンアミド、N,N−ジメチルメタンスルホンアミド、N,N−ジメチルエタンスルホンアミド、N,N−ジエチルメタンスルホンアミド、N−メトキシメタンスルホンアミド、N−ドデシルメタンスルホンアミド、N−シクロヘキシル−1−ブタンスルホンアミド、2−アミノエタンスルホンアミドなどが挙げられる。
これら熱安定剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
光安定剤としては、例えば、ヒンダードアミン系耐光安定剤(例えば、アデカスタブLA62、アデカスタブLA67(以上、アデカアーガス化学社製、商品名)、チヌビン765、チヌビン144、チヌビン770、チヌビン622(以上、チバ・ジャパン社製、商品名)など)、ブレンド系耐光安定剤(例えば、チヌビンB75、チヌビンPUR866(以上、チバ・ジャパン社製、商品名)など)などが挙げられる。
これら光安定剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
つや消し剤としては、例えば、超微粉合成シリカなどが挙げられる。
密着性付与剤としては、例えば、リンの酸素酸またはその誘導体が挙げられる。
リンの酸素酸としては、例えば、次亜リン酸、亜リン酸、オルトリン酸、次リン酸などのリン酸類、例えば、メタリン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸、ポリリン酸、ウルトラリン酸などの縮合リン酸類などが挙げられる。
また、リンの酸素酸の誘導体としては、例えば、オルトリン酸ナトリウム、オルトリン酸カリウム、メタリン酸ナトリウム、メタリン酸カリウムなどのリン酸塩または縮合リン酸塩、例えば、オルトリン酸モノメチル、オルトリン酸モノエチル、オルトリン酸モノプロピル、オルトリン酸モノブチル、オルトリン酸モノ−2−エチルヘキシル、オルトリン酸モノフェニルなどのモノエステル類、例えば、オルトリン酸ジ−2−エチルヘキシル、オルトリン酸ジフェニル、オルトリン酸トリメチル、オルトリン酸トリエチル、オルトリン酸トリプロピル、オルトリン酸トリブチル、オルトリン酸トリ−2−エチルヘキシル、オルトリン酸トリフェニル、亜リン酸ジメチル、亜リン酸ジエチル、亜リン酸ジプロピル、亜リン酸ジブチル、亜リン酸ジ−2−エチルヘキシル、亜リン酸ジフェニル、亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリプロピル、亜リン酸トリブチル、亜リン酸トリ−2−エチルヘキシル、亜リン酸トリフェニルなどのジ、トリエステル類、または、縮合リン酸とアルコール類とから得られるモノ、ジ、トリエステル類などが挙げられる。
これら密着性付与剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
シランカップリング剤としては、例えば、構造式R−Si≡(X)またはR−Si≡(R’)(X)(式中、Rは、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、イミノ基、イソシアネート基またはメルカプト基を有する有機基を示し、R’は炭素数1〜4の低級アルキル基を示し、Xはメトキシ基、エトキシ基またはクロル原子を示す。)で示される。
シランカップリング剤として、具体的には、例えば、ビニルトリクロルシランなどのクロロシラン、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、ジ(γ−グリシドキシプロピル)ジメトキシシランなどのエポキシシラン、例えば、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−プロピルメチルジメトキシシラン、n−(ジメトキシメチルシリルプロピル)エチレンジアミン、n−(トリエトキシシリルプロピル)エチレンジアミン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノシラン、例えば、ビニルトリエトキシシランなどのビニルシラン、例えば、γ−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアナトプロピルトリエトキシシランなどのイソシアナトシランなどが挙げられる。
これらシランカップリング剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
また、さらに、公知のその他の添加剤として、例えば、鎖延長剤、消泡剤、可塑剤、ブロッキング防止剤、耐熱安定剤、耐光安定剤、離型剤、滑剤、フィラー、加水分解防止剤などを、本発明の優れた効果を損なわない範囲において、適宜の割合で配合することもできる。
添加剤は、好ましくは、架橋剤と連通化剤と整泡剤とからなる。また、レジンプレミックスは、好ましくは、ポリオール組成物(つまり、ポリオール成分および難燃剤)と触媒と発泡剤と添加剤とからなる。
そして、レジンプレミックスを得るには、ポリオール組成物と、触媒と、発泡剤と、必要により添加剤とを配合し、公知の方法で混合する。
これにより、本発明のレジンプレミックスを得ることができる。
なお、ポリオール成分および難燃剤と、触媒と、発泡剤と、必要により添加剤とを同時に配合し、ポリオール組成物と、そのポリオール組成物を含むレジンプレミックスとを同時に調製することもできる。
なお、添加剤は、レジンプレミックスの各成分の合成時に添加してもよく、あるいは、各成分の配合時や混合時に添加してもよく、さらには、各成分の混合後に添加してもよい。
そして、このようにして得られたレジンプレミックスは、上記したポリオール組成物と触媒と発泡剤とを含んでいる。
そのため、そのレジンプレミックスを用いて得られるポリウレタンフォーム(後述)は、硬度などの物性を維持することができながら、難燃性を向上させることができる。
次に、本発明のポリウレタンフォームについて説明する。
ポリウレタンフォームは、上記のレジンプレミックスとポリイソシアネート成分とを反応させることにより得ることができる。
ポリイソシアネート成分としては、例えば、ポリイソシアネート単量体、ポリイソシアネート誘導体などが挙げられる。
ポリイソシアネート単量体としては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネートなどが挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート(2,4−または2,6−トリレンジイソシアネートもしくはその混合物)(TDI)、フェニレンジイソシアネート(m−、p−フェニレンジイソシアネートもしくはその混合物)、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、ジフェニルメタンジイソシネート(4,4’−、2,4’−または2,2’−ジフェニルメタンジイソシネートもしくはその混合物)(MDI)、4,4’−トルイジンジイソシアネート(TODI)、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネートなどが挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、キシリレンジイソシアネート(1,3−または1,4−キシリレンジイソシアネートもしくはその混合物)(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(1,3−または1,4−テトラメチルキシリレンジイソシアネートもしくはその混合物)(TMXDI)、ω,ω’−ジイソシアネート−1,4−ジエチルベンゼンなどの芳香脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、エチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、1,2−プロピレンジイソシアネート、ブチレンジイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、1,2−ブチレンジイソシアネート、2,3−ブチレンジイソシアネート、1,3−ブチレンジイソシアネート)、1,5−ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、2,4,4−または2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアネートメチルカプエート、ドデカメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。
また、脂肪族ポリイソシアネートには、脂環族ポリイソシアネートが含まれる。脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、1,3−シクロペンテンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート(1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−シクロヘキサンジイソシアネート)、3−イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(イソホロジイソシアネート)(IPDI)、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(4,4’−、2,4’−または2,2’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート、これらのTrans,Trans−体、Trans,Cis−体、Cis,Cis−体、もしくはその混合物))(H12MDI)、メチルシクロヘキサンジイソシアネート(メチル−2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−2,6−シクロヘキサンジイソシアネート)、ノルボルナンジイソシアネート(各種異性体もしくはその混合物)(NBDI)、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(1,3−または1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンもしくはその混合物)(HXDI)などの脂環族ジイソシアネートが挙げられる。
これらポリイソシアネート単量体は、単独使用または2種類以上併用することができる。
ポリイソシアネート誘導体としては、例えば、上記したポリイソシアネート単量体の多量体(例えば、2量体、3量体(例えば、イソシアヌレート変性体、イミノオキサジアジンジオン変性体)、5量体、7量体など)、アロファネート変性体(例えば、上記したポリイソシアネート単量体と、低分子量ポリオールとの反応より生成するアロファネート変性体など)、ポリオール変性体(例えば、上記したポリイソシアネート単量体と低分子量ポリオールとの反応より生成するポリオール変性体(アルコール付加体)など)、ビウレット変性体(例えば、上記したポリイソシアネート単量体と、水やアミン類との反応により生成するビウレット変性体など)、ウレア変性体(例えば、上記したポリイソシアネート単量体とジアミンとの反応により生成するウレア変性体など)、オキサジアジントリオン変性体(例えば、上記したポリイソシアネート単量体と炭酸ガスとの反応により生成するオキサジアジントリオンなど)、カルボジイミド変性体(上記したポリイソシアネート単量体の脱炭酸縮合反応により生成するカルボジイミド変性体など)、ウレトジオン変性体、ウレトンイミン変性体などが挙げられる。
さらに、ポリイソシアネート誘導体として、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(クルードMDI、ポリメリックMDI)なども挙げられる。
これらポリイソシアネート誘導体は、単独使用または2種類以上併用することができる。
ポリイソシアネート成分として、好ましくは、芳香族ポリイソシアネートおよびその誘導体が挙げられ、より好ましくは、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシネート(MDI)、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(クルードMDI、ポリメリックMDI)が挙げられる。
これらポリイソシアネート成分は、単独使用または2種類以上併用することができる。
ポリイソシアネート成分として、さらに好ましくは、トリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネートおよびジフェニルメタンジイソシネートの併用が挙げられ、特に好ましくは、トリレンジイソシアネートおよびジフェニルメタンジイソシネートの併用が挙げられる。
ポリイソシアネート成分として、トリレンジイソシアネートおよびジフェニルメタンジイソシネートを併用する場合、トリレンジイソシアネートおよびジフェニルメタンジイソシアネートの含有割合は、トリレンジイソシアネートおよびジフェニルメタンジイソシアネートの総量100質量部に対して、トリレンジイソシアネートが、例えば、40質量部を超えて、好ましくは、50質量部以上、好ましくは、60質量部以上であり、例えば、100質量部未満、好ましくは、90質量部以下であり、また、ジフェニルメタンジイソシアネートが、例えば、0質量部を超えて、好ましくは、10質量部以上であり、例えば、60質量部以下、好ましくは、50質量部以下、より好ましくは、40質量部以下である。
また、ポリイソシアネート成分におけるイソシアネート基含有量は、ポリイソシアネート成分の総量に対して、例えば、15質量%以上、好ましくは、30質量%以上、より好ましくは、45質量%以上であり、また、例えば、60質量%以下、好ましくは、50質量%以下である。
レジンプレミックスに対するポリイソシアネート成分の配合割合は、例えば、イソシアネートインデックス(レジンプレミックスにおけるポリオール成分中の水酸基、架橋剤中の水酸基およびアミノ基、および、発泡剤としての水などの活性水素100に対するイソシアネート基の割合(化学量論割合))として、例えば、例えば、70以上、好ましくは、85以上であり、例えば、140以下、好ましくは、120以下である。
そして、レジンプレミックスとポリイソシアネート成分とを反応させるとともに、例えば、スラブ方式、モールド方式、スプレー方式などの公知の発泡方式により発泡させる。これにより、ポリウレタンフォームを得ることができる。
このようにして得られるポリウレタンフォームは、原料として、上記したポリオール組成物が用いられているため、硬度などの物性を維持することができながら、難燃性を向上させることができる。
ポリウレタンフォームの硬度(JIS K−6400(1997年)に準拠)は、例えば、50N/314cm以上、好ましくは、120N/314cm以上、より好ましくは、130N/314cm以上であり、例えば、500N/314cm以下、好ましくは、300N/314cm以下、より好ましくは、150N/314cm以下である。
また、ポリウレタンフォームの燃焼性(後述する実施例における燃焼性の評価(燃焼試験)の記載に準拠した点数)は、例えば、7点以下、好ましくは、5点以下、より好ましくは、4点以下、さらに好ましくは、3点以下、とりわけ好ましくは、2点以下であり、通常、0点以上である。
なお、ポリウレタンフォームとしては、軟質ポリウレタンフォーム、半硬質ポリウレタンフォーム、硬質ポリウレタンフォームなどが挙げられるが、ポリオール成分が上記した水酸基価の範囲内で配合されている場合、軟質ポリウレタンフォームとなる。
このような軟質ポリウレタンフォームは、クッション材、衝撃吸収材、吸音材、振動吸収材、体圧分散材などとして好適に用いられる。
なお、本発明のポリオール組成物およびそのポリオール組成物を含むレジンプレミックスをポリウレタンフォームの製造に用いる場合について説明したが、本発明のポリオール組成物およびそのポリオール組成物を含むレジンプレミックスの用途は、上記に限定されず、その他のポリウレタン樹脂の製造に用いることができる。
ポリウレタン樹脂としては、例えば、エラストマー(ポリウレタン溶液、水系ポリウレタン、熱溶融成形(スラッシュ成形、回転成形)ウレタンパウダー、熱可塑性ウレタンエラストマー(TPU)、熱硬化性ウレタンエラストマー(TSU)、スプレー成形ウレタン、溶融紡糸法もしくは乾式紡糸法弾性繊維、)、塗料(主に溶液系、粉体系硬化剤:アダクト、アロファネート、ビュレット、ウレトジオン、ポリイソシアヌレート、イミノオキサジアンジオンおよびそれらの混合物)、工業用あるいはホットメルト用接着剤、シーリング材、ゲル、シーラントなどが挙げられる。
なお、例えば、ポリウレタン樹脂を二液硬化型ポリウレタン樹脂として製造する場合にも、必要に応じて、上記した公知のその他の添加剤を添加することができ、例えば、二液硬化型ポリウレタン樹脂を塗料として用いる場合には、着色顔料、染料、紫外線吸収剤、硬化促進剤、光安定剤、つや消し剤などを添加することができ、また、例えば、二液硬化型ポリウレタン樹脂を接着剤として用いる場合には、密着性付与剤、シランカップリング剤などを添加することができる。
次に、本発明を、実施例、参考例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。また、以下の説明において特に言及がない限り、「部」および「%」は質量基準である。なお、以下に示す実施例の数値は、実施形態において記載される対応する数値(すなわち、上限値または下限値)に代替することができる。
<原料の説明>
TTGPC:テトラキス(1,1,3,3−テトラメチルグアニジノ)ホスホニウムクロライド(上記式(1)において、Rがメチル基であり、Xが塩化物イオンである化合物。)
ラビトルFP−110:2,2,4,4,6,6−ヘキサフェノキシシクロトリホスファゼン(ホスファゼン化合物、株式会社伏見製作所製)
TCPP:トリス(クロロプロピル)ホスフェート(商品名:TMCPP、大八化学工業社製)
EP330N;アクトコールEP−330N(ポリオキシアルキレンポリオール(プロピレンオキサイド−エチレンオキサイドのブロック共重合体)、エチレンオキサイド含有量(末端オキシエチレン基含有量):15質量%、数平均分子量:5000、平均官能基数:3、水酸基価:34mgKOH/g、三井化学社製)
EP828;アクトコールEP−828(ポリオキシアルキレンポリオール(プロピレンオキサイド−エチレンオキサイドのブロック共重合体)、エチレンオキサイド含有量(末端オキシエチレン基含有量):15質量%、数平均分子量:6000、平均官能基数:3、水酸基価:28mgKOH/g、三井化学社製)
EP3033;アクトコールEP−3033(ポリオキシアルキレンポリオール(プロピレンオキサイド−エチレンオキサイドのブロック共重合体)、エチレンオキサイド含有量(末端オキシエチレン基含有量):16質量%、数平均分子量:6600、平均官能基数:4、水酸基価:34mgKOH/g、三井化学社製)
POP3628;アクトコールPOP−3628(ポリマーポリオール、水酸基価:28mgKOH/g、三井化学社製)
POP3123;アクトコールPOP−3123(ポリマーポリオール、水酸基価:23mgKOH/g、三井化学社製)
33LV;DABCO 33LV(アミン触媒、トリエチレンジアミンの33質量%ジエチレングリコール溶液、エア・プロダクツジャパン社製)
A1;Niax A−1(アミン触媒、モメンティブ社製)
No.25;カオーライザー No.25(アミン触媒、花王社製)
NCE;TOYOCAT−NCE(アミン触媒、東ソー社製)
KL210;アクトコールKL−210(架橋剤、平均官能基数:3.75、水酸基価:840mgKOH/g、三井化学社製)
DEOA;ジエタノールアミン(架橋剤、官能基数:3、水酸基価:1600mgKOH/g)
EP505S;アクトコールEP−505S(連通化剤、ポリエーテルポリオール(ポリオキシアルキレンポリオール(プロピレンオキサイド−エチレンオキサイドのランダム共重合体))、エチレンオキサイド含有量:70質量%、数平均分子量:3300、平均官能基数:3、水酸基価:52mgKOH/g、三井化学社製)
DC6070;DC−6070(シリコーン整泡剤、エア・プロダクツジャパン社製)
B8715LF2;B−8715LF2(シリコーン整泡剤、エヴォニック社製)
L5309;L−5309(シリコーン整泡剤、モメンティブ社製)
L3601;L−3601(シリコーン整泡剤、東レ・ダウコーニング社製)
DC2525;DC−2525(シリコーン整泡剤、エア・プロダクツジャパン社製)
TM20;コスモネートTM−20(ポリイソシアネート(2,4−トリレンジイソシアネートと2,6−トリレンジイソシアネートとの80:20質量比の混合物(TDI)80質量%と、ジフェニルメタンジイソシネート(MDI)20質量%の混合物)、イソシアネート基含有量:45質量%、三井化学社製)
TM50;コスモネートTM−50(ポリイソシアネート(2,4−トリレンジイソシアネートと2,6−トリレンジイソシアネートとの80:20質量比の混合物(TDI)50質量%と、ジフェニルメタンジイソシネート(MDI)50質量%の混合物)、イソシアネート基含有量:40質量%三井化学社製)
<ポリウレタンフォームの製造>
(実施例1)
EP330N(ポリオキシアルキレンポリオール)50質量部と、POP3628(ポリマーポリオール)50質量部と、33LV(アミン触媒)0.4質量部と、A1(アミン触媒)0.08質量部と、水(発泡剤)4.6質量部と、KL210(架橋剤)1.5質量部と、EP505S(連通化剤)1.0質量部と、DC6070(整泡剤)1.0質量部と、B8715LF2(整泡剤)0.5質量部と、テトラキス(テトラメチルグアニジノ)ホスフォニウムクロライド(TTGPC)(難燃剤)0.05質量部とを配合し、それらを混合して、レジンプレミックスを調製した。
次いで、得られたレジンプレミックスを、22±1℃に温調しておき、そこに22±1℃に温調したTM20(ポリイソシアネート)55質量部(イソシアネートインデックス:100)を加え、すぐにホモジナイザーにより5000rpmにて6秒間激しく攪拌し、直ちに予め60℃に調節した内寸400mm×400mm×100mmの金型へ注入し、蓋を閉めて発泡させた。その後、金型を60℃に保ったまま5分間硬化反応を進め、金型よりポリウレタンフォームを取り出した。これにより、軟質ポリウレタンフォームを製造した。
(実施例2〜実施例5、参考例6〜参考例12、実施例13〜実施例18および比較例1〜比較例9)
表1〜表3に記載の配合処方に従って、実施例1と同様にして、軟質ポリウレタンフォームを製造した。
<ポリウレタンフォームの物性測定>
実施例1〜実施例5、参考例6〜参考例12、実施例13〜実施例18および比較例1〜比較例9で製造したポリウレタンフォームの物性を、それぞれ、下記の測定方法で測定し、それぞれのポリウレタンフォームの密度、各物性(硬さ、伸び、引裂強度、熱圧縮永久歪み、コア部の反発弾性)および燃焼性の評価について結果を得た。
その結果を表1〜表3に示す。
<測定方法>
(1)ポリウレタンフォームの硬度(以下の表中、「25%ILD」とする。)
JIS K−6400(1997)に記載のA法に準拠して、厚さ100mmのポリウレタンフォームについて、その硬さを測定した。
(2)ポリウレタンフォームの伸び
JIS K−6400(1997)に記載の方法に準拠して、伸びを測定した。
(3)ポリウレタンフォームの引裂強度
JIS K−6400(1997)に記載の方法に準拠して、引裂強度を測定した。
(4)ポリウレタンフォームの熱圧縮永久歪み(以下の表中、「Dryset」とする。)
JIS K−6400(1997)に記載の方法に準拠して、熱圧縮永久歪みを測定した。
なお、測定に際して、ポリウレタンフォームのコア部を50mm×50mm×25mmに切り出し、これを試験片とした。
また、試験片を50%の厚みまで圧縮し、平行平面板にはさみ、70℃の条件下で22時間静置した。その後、試験片を取り出し、30分後にその厚みを測定し、試験前の厚みと比較して歪み率を測定した。
(5)ポリウレタンフォームのコア部の反発弾性(以下の表中、「反発弾性core」とする。)
JIS K−6400(1997)に記載の方法に準拠して、反発弾性を測定した。
(6)燃焼試験(下記の表中、「燃焼性」とする。)
FMVSS−302(2005)に記載の方法に準拠して、水平法により燃焼試験をした。
すなわち、ポリウレタンフォームを、縦350mm、横100mm、厚さ12.7mmに切り出し、試験片とした。また、A標線を、試験片の自由端から40mmの位置に設けた。また、試験片の自由端の中心を火源として、燃焼がA標線まで達しなかった場合には、不燃性と評価し、また、A標線には達したものの、A標線に達した後の試験片の燃焼した長さが、A標線から50mm以下の場合には、自己消火性と評価した。
そして、燃焼試験の結果について、不燃性となった場合には0点とし、自己消火性となった場合には1点とし、燃焼性(不燃性および自己消火性以外の場合)となった場合には燃焼した距離に応じて点数をつけ(A標線から51mm以上149mm以下の場合には2点、A標線から150mm以上249mm以下の場合には3点、A標線から250mmの場合には4点とした。)、燃焼試験を計4回実施しその合計値で評価した。なお、合計値が小さいほうが難燃性が良好である。
Figure 0006511615
Figure 0006511615
Figure 0006511615
<表中の略号の説明>
EP:ポリオキシアルキレンポリオール(ポリエーテルポリオール)
POP:ポリマーポリオール
なお、上記の原料の説明で記載したものの説明は省略している。
また、以下の考察において、ポリウレタンフォームへの難燃剤の含有量については、レジンプレミックス中の難燃剤量で比較する。すなわち、全実施例および全比較例において、イソシアネートインデックスは100であることから、各実施例、各参考例および各比較例のポリウレタンフォームへの難燃剤の含有量は、それぞれの実施例、参考例および比較例で原料として用いたレジンプレミックスにおける難燃剤の含有量で比較することができる。
<考察>
他の成分が同組成であるレジンプレミックスにおいて、難燃剤が458ppm含まれている実施例14のポリウレタンフォームと、難燃剤が含まれていない比較例1のポリウレタンフォームとを比較すると、実施例14のポリウレタンフォームでは、比較例1のポリウレタンフォームに比べて、その硬さ、伸びおよび熱圧縮永久歪みが向上し、その引裂強度および反発弾性は維持されている上に、その難燃性も向上していることがわかる。
また、実施例14に対して難燃剤以外の処方を変更している実施例1〜実施例5のポリウレタンフォームについても、比較例1のポリウレタンフォームと比べて、各物性はほぼ維持されているにもかかわらず、その難燃性が向上していることがわかる。
また、ポリオール成分中のポリオキシアルキレンポリオールの含有割合を増加させポリマーポリオールの含有割合を減少させた、実施例17および実施例18のポリウレタンフォームでは、同程度の難燃剤が含まれている実施例15のポリウレタンフォームと比べると、難燃性の向上がやや十分ではないが、他の成分が同組成で難燃剤の含まれていない比較例2および比較例3と比べると、その硬さや反発弾性は維持されている上に、難燃性も向上していることがわかる。
また、参考例6〜12および実施例13〜実施例16のポリウレタンフォームでは、レジンプレミックスにおける難燃剤の含有量を9ppmから2469ppmまで変化させているが、難燃剤の含有量を増加させるとポリウレタンフォームの硬さが向上すること、および、難燃剤の含有量を9ppm程度まで減少させてもポリウレタンフォームの難燃性が向上していることがわかる。
一方、比較例7〜比較例9のポリウレタンフォームでは、難燃剤としてTCPPを18005ppm含むと、ある程度は難燃性が向上するものの、硬さが低下している。一方、TCPPの含有量を減らしていくと、硬さは向上するものの難燃性の向上が不十分になっていくことがわかる。
また、比較例4〜比較例6のポリウレタンフォームでは、難燃剤として本発明の難燃剤と化学構造が類似する環状ホスファゼン化合物のラビトルFP−110(2,2,4,4,6,6−ヘキサフェノキシシクロトリホスファゼン)を18005ppm含むと、難燃性は少し向上したものの、硬さが低下している。一方、ラビトルFP−110の含有量を減らしていくと、硬さは向上するものの難燃性の向上が不十分になることがわかる。
そのため、特定の難燃剤(上記式(1)で示される化合物)を含むポリオール組成物を用いてポリウレタンフォームを製造すれば、得られるポリウレタンフォームは、その硬度などの物性を維持することができながら、その難燃性を向上させることができる。

Claims (4)

  1. ポリオキシアルキレンポリオールおよびポリマーポリオールからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有するポリオール成分と、
    難燃剤と
    を含み、
    前記難燃剤が、下記式(1)で示される化合物であり、
    前記難燃剤の含有量が、400ppm以上20000ppm以下であることを特徴とする、ポリオール組成物。
    Figure 0006511615

    (式中、Rは、互いに同一または相異なって、水素原子または炭素数1〜20の炭化水素基を示し、Xは、アニオンを示す。ただし、R同士が、互いに結合して環構造を形成してもよい。)
  2. 前記ポリオール成分の水酸基価が、10mgKOH/g以上80mgKOH/g以下であることを特徴とする、請求項に記載のポリオール組成物。
  3. 請求項1または2に記載のポリオール組成物と、
    触媒と、
    発泡剤と
    を含むことを特徴とする、レジンプレミックス。
  4. 請求項に記載のレジンプレミックスと、
    ポリイソシアネート成分と
    を反応させることにより得られることを特徴とする、ポリウレタンフォーム。
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