JPH01292041A - カーボンブラック充填フォーム及びその製造方法 - Google Patents

カーボンブラック充填フォーム及びその製造方法

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JPH01292041A
JPH01292041A JP63335691A JP33569188A JPH01292041A JP H01292041 A JPH01292041 A JP H01292041A JP 63335691 A JP63335691 A JP 63335691A JP 33569188 A JP33569188 A JP 33569188A JP H01292041 A JPH01292041 A JP H01292041A
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carbon black
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forming composition
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David G Gluck
デビット ジィ グラック
Thomas G Soukup
トーマス ジィ スーカップ
William J Moore
ウィリアム ジェイ ムア
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔9産業上の利用分野〕 本発明は充填剤としてカーボンブラックを含むフオーム
絶縁製品(特にポリウレタンフォームおよびポリイソシ
アヌレートフオーム)、並びにその絶縁製品の製造方法
を提供する。
〔従来の技術〕
発泡プラスチック材料のいろいろな用途での有用性はよ
く知られている。例えば、硬質ポリウレタンフォームや
ポリイソシアヌレートフオームは絶縁構造部材として広
く用いられている。充填剤を添加することによってポリ
マー含有量を低減せしめ、それによってこれらの部材の
原価を引き下げることは大いに望まれるであろう。フオ
ーム形成性反応混合物への充填剤の添加は従来技術にお
いて一般的手法で繰り返し提案されてきたが、このよう
な充填剤の利用の具体的な証拠は少ししか開示されてい
ない。例えば米国特許節3.644,168号、4,0
92,276号、4,110,270号、4.165,
414号、4,248,975号、4,366.204
号、4.467.014号および4.B49.162号
、並びにカナダ国特許第853.771号の各明細書を
参照されたい。
硬質絶縁フオームにおいて充填剤を広範囲に利用するこ
とに失敗した理由は、充填剤を添加することにより生ず
る利点がフオームにそれらを配合すること、全体的に良
好なフオーム品質を維持すること等に伴う諸問題により
相殺されると認められたことにより説明しうる。
特開昭57−147150号公報は硬質フオームプラス
チック中てのカーボンブラックの使用を開示しているが
、4%以下のにファクター減少が0.7重量%未満の最
大カーボンブラック含量により達成された゛と報告して
いる。前記公報には充填刺入°リフォームのにファクタ
ーに対するエージング(aging )の影響に関して
何の説明もない。
この公報に報告された成功の度合はフオーム用充填剤と
してのカーボンブラックにほとんど興味を起こさせない
が、コストの低下および有意に改良された絶縁値により
特徴づけられる充填剤入り硬質フオームを提供すること
は当分前において大いなる進歩であるたろう。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は硬質の、高度に絶縁性の、充填剤入りフオーム
プラスチックの簡単でしかも経済的な製法に関する。
また、本発明は優れた断熱性、良好な寸法安定性、耐熱
性、圧縮強さおよび許容しうる脆砕性を含めて全体的に
良好な性質を示す充填剤入り硬質フオームプラスチック
の製法に関する。
本発明はまた優れた絶縁性および耐火性を有する建築性
パネルにおいて使用しうる充填剤入り独立気泡材料の製
法に関する。
〔課題を解決するための手段〕
1つの面において、本発明はフオームの絶縁性を改良す
るための充填材料としてカーボンブラックを含む硬質プ
ラスチックフオームの開発に関する。カーボンブラック
はフオーム製品全体に均一に分散され.フォーム製品の
初期および経時絶縁値(すなわちR値)をカーボンブラ
ック不含フオーム製品のそれぞれの絶縁値以上に増大さ
せるに足る量で使用される。フオーム中のポリマーの重
量に基づいて、約1〜20重量%(好ましくは2〜10
重量%)の含有量でフオーム中に均一に分散し得るカー
ボンブラックはどれも絶縁値の改良のために使用できる
本発明の最も広い面において、硬質発泡プラスチック材
料は従来技術において開発されたどのような材料でもよ
い。これらの材料の例はポリウレタン、ポリイソシアヌ
レート、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリスチレン
、フェノール−ホルムアルデヒド、エポキシなどである
。本発明は、発泡プラスチックが高度の絶縁効率を付与
するために使用される□硬質型の発泡プラスチック(特
にポリウレタンフォームおよびポリイソシアヌレートフ
オーム)である場合に最大限に利用される。
より詳細には、本発明は発泡剤を含むフオーム形成性組
成物から製造された独立気泡型硬質フオームに関し、そ
のフオームは充填剤として.フォーム中のポリマーの重
量に基づいて、少なくとも約2重量%のカーボンブラッ
クを含有し、カーボンブラックはフオーム全体に均一に
分散され、それにより充填剤入りフオームの経時にファ
クターを対応する無充填フオーム(充填フオームとほぼ
同じ密度を有し、カーボンブラックを含まないことおよ
び充填フオームと無充填フオームの密度を等しくするた
めに発泡剤の量が少なくなっていることを除いて充填フ
オームと同じフオーム形成性組成物から作られたもの)
の経時にファクター以下に低下させる量のカーボンブラ
ックがフオームの気泡壁中に存在することを特徴として
いる。
本発明はとりわけ、(a)発泡剤を含むフオーム形成性
組成物中のカーボンブラックの分散体を調製し、(b)
得られた充填剤入リフォーム形成性組成物を発泡・硬化
させることから成る、カーボンブラック充填剤入り独立
気泡型硬質フオームの製法に関し、その際カーボンブラ
ックはフオーム中のポリマーの重量に基づいて少なくと
も約2重量%の量で、しかも充填剤入りフオームの経時
にファクターを対応する無充填フオーム(充填フオーム
と同じ密度を有し、カーボンブラックを含まないことお
よび充填フオームと無充填フオームの密度を等しくする
ために発泡剤の量が少なくなっていることを除いて充填
フオームと同じフォーム形成性組成物から作られたもの
)の経時にファクター以下に減少させる量でフオーム形
成性組成物中に添加され、均一に分散されることを特徴
としている。
本発明の硬質フオームプラスチックはカーボンブラック
充填剤が存在するために改良された絶縁特性を有する。
硬質フオーム中の十分量のカーボンブラックの均一分散
はフオームの初期および長期の両方の経時にファクター
の有意な減少をもたらすことが見出された。例えば、本
発明の好適なカーボンブラック充填剤入りポリウレタン
およびポリイソシアヌレート硬質フオームは、匹敵する
密度の無充填フオームと比較して、14%ものにファク
ター減少を示す。これはフオームの絶縁値(すなわちR
値)の実質的な向上を表し、製品コストの低下にもかか
わらず成し遂げられる。フオームのRMか高くなればな
るほど熱の流れに対するその抵抗性は大きくなり、一方
にファクターが高くなればなるほどフオームの熱伝導性
またはフオーム内の熱の流れ易さが大きくなる。   
゛コストダウンのために充填剤を添加することによりフ
オームのポリマー含量を少なくすることが望ましいが、
比較的多量の充填剤を含む硬質フオーム(例えばポリウ
レタンやポリイソシアヌレート)を供給することは困難
であることが分かった。
さらに、充填剤が多すぎるとフオームの気泡を破壊する
ことが知られており、それによりその絶縁能が極端に低
下し.フォームが非常に脆くなる。
フオームに少量の充填剤を配合する試みは特開昭57−
147510号公報に示されており、反応性ポリマー形
成性成分(イソシアネート成分とポリオール成分)の重
量に基づいて0.7重量%未満のカーボンブラックを配
合する例が開示されている。
前記公報に例示されたフオーム製造において充填剤を少
量使用することからは有意な有益性が全く認められない
。この低レベルにおいて、カーボンブラックは初期にや
や向上した絶縁値をフオームに付与する点で他の種々の
慣用充填剤と同様に作用するが、その絶縁値は都合の悪
いことにエージングにつれて失われる。本発明は、前記
公報に例示されたものより高いレベルでカーボンブラッ
クを使用すると絶縁値の実質上の長期的改善がもたらさ
れ、一方晶レベルで使用した場合に他の慣用充填剤はエ
ージングにつれてフオーム絶縁値の低下をもたらすとい
う驚くべき発見に基づいている。
フオーム中のカーボンブラックの量は.フォームのニー
・ジンクについて低下しない希望の絶縁値レベル(例え
ば少なくとも約5%のにファクター減少)を得るのに十
分であるべきである。一般に、その量は固体フオームポ
リマーの約1〜10重量%、例えば4〜9%、特に7〜
8%の範囲である。使用すべきカーボンブラック粒子の
粒径は変化しうるが、一般にカーボンブラックは約10
〜150nm、好ましくは50〜1100n、より好ま
しくは70〜95nmの平均粒径を有する。
カーボンブラックは入手可能な異なる種類のいずれであ
ってもよく、例えばランプブラック、チャンネルブラッ
ク、ガス炉ブラック、サーマルブラックなどであり得る
。羽毛型およびベレット型の両方のカーボンブラックを
使用できるが、大規模操作にはペレット型カーボンブラ
ックが特に適していると判明した。平均粒径75nmの
好適なペレット型カーボンブラックは商標名5terl
 lng−NSによりCabot社から入手可能である
本発明の絶縁性フオームにおいて使用するのに特に適し
たカーボンブラックは非電導性のものである。電導性カ
ーボンブラックは電導性フオームにおいて使用され、非
電導型に比べて、一般に平均粒径が小さく且つ比表面積
が大きい点に特徴がある。本発明によれば電導性カーボ
ンブラックも使用できるが、特に良好な絶縁性フオーム
製品は電導性フオームにおいて通常用いられるカーボン
ブラックよりも平均粒径が大きく且つ比表面積が小さい
カーボンブラックを多量含有する。本発明の望ましいフ
オーム製品のカーボンブラック材料は、好ましくは約4
0nm以上、より好ましくは約50nm以上の平均粒径
をもっている。このカーボンブラック材料は比表面積が
好ましくは約20On/g以下、より好ましくは約14
2イ/g以下、最も好ましくは約100rrr/g以下
である。
本発明によれば、完成したフオーム製品中てのカーボン
ブラックの均一分散は有意な絶縁値の向上にとって非常
に重要なことである。十分均一に充填されたフオームを
作るために、初めに慣用の分散手段を用いてカーボンブ
ラックを少なくとも1種のフオーム形成性成分に均一に
分散させる。
カーボンブラックを完全に分散させてその凝集を防ぐた
めの分散媒体として役立ちうるように1種以上の成分は
十分な量で存在しなければならない。
カーボンブラックは本発明の独立気泡型硬質フオーム全
体に均一に分散され、それによりカーボンブラック充填
剤入りフオームの経時にファクターをカーボンブラック
不含フオームの経時1(ファクター以下に低減せしめる
のに十分な量のカーボンブラックがフオームの気泡壁中
に含まれるようになる。絶縁値を長期間維持するのに必
要なカーボンブラックの含量は.フォーム系のポリマー
形成性反応剤の重量に基づいて、少なくとも約2重量%
、より好ましくは少なくとも約5重ffi %であるこ
とが見出され、好適には約5〜9重量%、より好適には
約5〜8重量%の範囲である。カーボンブラックは有利
には90日での充填剤入りフオームの経時にファクター
を、実質的に同し密度を有し且つカーボンブラックを含
まない同じフオーム形成性成分から作られた無充填フオ
ームと比べて、少なくとも約4%、より好ましくは少な
くとも約5%、最も好ましくは少なくとも約6%まで低
減せしめるであろう。
カーボンブラックの微細な分散体を使用すると、フオー
ム系の粘度が極端に高くなり、このことは不完全な化学
的混合およびフオーム6部の物理的欠陥(例えば、製品
全体におけるにファクターの広範囲の変動)へ導く。こ
の問題はいろいろな方法で、例えば粘度を下げるための
希釈剤の導入により解決することができる。フオーム形
成性成分自体も希釈剤として機能しうる。例えば、ポリ
ウレタンフォームやポリイソシアヌレートフオームの形
成においては、低粘度のイソシアネートまたはポリオー
ルが使用される。また、ジクロロトリフルオロエタンの
ようなりロロフルオロカーボン類も、発泡剤としてのそ
れらの役割のほかに.フォーム系の粘度を低下させ、カ
ーボンブラック粒子の分散性を改良し.フォーム製品全
体の均一な物理的特性をもたらすべく使用される。
カーボンブラック充填割入リフォームの大現嘆製造は、
有利には、十分に分散された微細な充填剤粒子の最大負
荷と作業可能な粘度を付与する最良の媒体であるフオー
ム形成性成分中ヘカーボンブラックを分散させることか
ら開始される。この予備ブレンドされた混合物は次に残
りのフオーム形成材料と十分に混合され、得られた全混
合物を発泡・硬化させる。カーボンブラックの分散は、
より簡単な操作および装置の寿命の延長のために経済上
達成しうる粒子の超微細粉砕を可能にするよう実施され
る。
2つのT−篩配合された成分(通常A成分およびB成分
と呼ばれる)を利用することは、好適な硬質気泡ポリウ
レタンおよびポリイソシアヌレートを製造する上で慣例
的なことである。一般に、A成分はB成分のポリオール
と反応してフオームを形成するイソシアネート化合物を
含み、残りのフオーム形成性成分はこれら2つの成分中
に分配されるか、あるいは別の成分中に分配される。カ
ーボンブラックは通常ポリイソシアネートまたはポリオ
ールのいずれか一方、あるいは両方に分散される。優れ
た絶縁値をもつイソシアヌレートフオームはイソシアネ
ート成分中に高レベルのカーボンブラックを分散させる
ことにより作られた。これらのカーボンブラック/イソ
シアネート分散体は、カーボンブラック粒子の沈降また
は凝集を起こさず優れた経時的安定性を示した。カーボ
ンブラックを含むA成分は同様の安定性を示し、クロロ
フルオロカーボン(CF C)発泡剤の添加の際に粒子
凝集の徴候を全く示さない。
本発明に従って発泡しうる数多くの1¥機ポリマーの中
で、例えば次の成分を挙げることができる:ポリスチレ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリアクリロニトリル、ポリブタジェン、ポリイソプレ
ン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル、メラ
ミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、シリケート樹脂
、ポリアセタール樹脂、ポリエポキシド、ポリヒダント
イン、ポリ尿素、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリイ
ソシアヌレート、ポリイミド、ポリアミド、ポリスルフ
ォン、ポリカーボネート、およびそれらのコポリマー並
びに混合物。
本発明の好適なカーボンブラック充填刺入リフォームは
硬質ポリウレタンおよびポリイソシアヌレートフオーム
である。本発明の最も広い面において、あらゆる有機ポ
リイソシアネートがこれらのフオームの製造において使
用可能である。使用し71q、る有機ポジイソシアネー
トには芳香族、脂肪族および脂環式ポリイソシアネート
並びにそれらの組合せが含まれる。この種のポリイソシ
アネートは例えば米国特許節4,065,410号、3
,401,180号、3,454,806号、3,15
2,162号、3,492,330号、3.001,9
73号、3,394.164号および3,124,60
5号の各明細書に記載されている。
ポリイソシアネートの代表例はm−フ二二レンジイソシ
アネート、トルエン−2,4−ジイソシアネート、トル
エン−2,6−ジイソシアネート、2.4−および2.
6−)ルエンジイソシアネートの混合物、ヘキサメチレ
ン−1,6−ジイソシアネート、テトラメチレン−1,
4−ジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイ
ソシアネート、ヘキサヒドロトルエン2,4−および2
゜6−ジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソ
シアネート、ジフェニルメタン−4,4’  −ジイソ
シアネート、4.4′ −ジフェニレンジイソシアネー
ト、3,3′−ジメトキシ−4,4′−ビフェニルジイ
ソシアネート、3.3’  −ジメチル−4,4′ −
ジイソシアネートのようなジイソシアネート類;4,4
’ 4″ −トリフェニルメタントリイソシアネート、
ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、トルエン−
2,4,6−1−ジイソシアネートのようなトリイソシ
アネ−1・類;および4.4′ −ジメチルジフェニル
メタン−2,2’ 、5.5’  −テトライソシアネ
ートのようなテトライソシアネート類である。ポリメチ
レンポリフェニルポリイソシアネートが特に有用である
。これらのイソシアネート類は対応する有機アミンのホ
スゲン化のごとき当分野で知られた慣用方法により製造
される。
プレポリマーもまた本発明フオームの製造の際に使用す
ることができる。これらのプレポリマーはKohler
、  ’Journal of’ the Ameri
can ChemicalSociety、 ”49.
3181(1927)に記載されるような公知のツエレ
ビチノフ試験で測定した活性水素含有化合物少量と有機
ポリイソシアネートまたはそれらの混合物過剰量とを反
応させることにより製造される。これらの化合物および
製法は当分野でよく知られている。いずれか1つの特定
の活性水素化合物の使用に限定されず、むしろこの種の
化合物はどれも使用できる。
好適なポリメチレンポリフェニレンイソシアネートは望
ましくは少なくとも2.1、好ましくは2.5〜3.2
の官能価を有する。これらの好適なポリメチレンポリフ
ェニレンイソシアネートは一般に120〜180、好ま
しくは130〜145の当量を有する。
本発明において特に有用なポリメチレンポリフェニルイ
ソシアネートの好適な種類は次式=(式中nは0〜8の
整数である)で表されるものの混合物であり、この混合
物は前記官能価および当量を有する。この混合物は本発
明において実用的であるために25℃で測定して100
〜4000センチポイズ、好ましくは250〜2500
センチポイズの粘度をもつべきである。
本発明において有用なポリメチレンポリフェニルイソシ
アネートの例には前記式においてnが1であるもの、お
よびnが0〜8のいずれかの値であるものの混合物(但
しその混合物は前記当量をHする)が含まれる。1つの
このような混合物は40重量%のn−0,22重量%の
n−1,12重量%のn−2、および26重量%のn−
3〜約8を含有する。好適なポリメチレンポリフェニル
イソシアネートは英国特許箱1,433.641号明細
書に開示されている。ポリメチレンポリフェニルイソシ
アネートの合成はSeegerらの米国特許節2,68
3,730号およびPowersの米国特許節3,52
6,652号(第3欄6〜21行)に記載されている。
従って、商標名C0DE047またはP’AP I −
20(Dowel:)およびM R2’ 00 (Mo
bay / Bayer >1: )として市販されて
いるポリメチレンポリフェニルイソシアネートは本発明
の精神および範囲内で好適に使用し得ることが理解され
るであろう。
ポリイソシアネーi・のほかに.フォーム形成性配合物
は1分子当たり少なくとも1.8四またはそれ以上のイ
ソシアネート反応性基を含有する有機化合物(以後“イ
ソシアネート反応性化合物”と記す)をも含む。適当な
このような化合物にはポリオル、ポリアミン、ポリ酸、
ポリメルカプタンなどが含まれる。好適なイソシアネー
ト反応性化合物はポリエステルポリオールおよびポリエ
ーテルポリオールである。ポリエステルポリオールまた
はポリエステルポリオールとポリエーテルポリオールの
混合物が特に好ましい。
本発明において有用なポリエステルポリオールは、ポリ
カルボン酸またはその誘導体(例えばポリカルボン酸の
無水物やエステル)と多価アルコールとから既知方法に
より製造できる。酸および/またはアルコールはもちろ
んポリエステルポリオールの製造の際に2種類以上の化
合物の混合物として使用してもよい。本発明において特
に有用なポリエステルポリオールはフタル酸残基を含む
芳香族ポリエステルポリオールである。
ポリカルボン酸成分(好ましくは二塩基酸)は脂肪族、
脂環式、芳香族および/または複素環式てあり得、例え
ばハロゲン原子などで場合により置換されていてもよく
、かつ/また不飽和であってもよい。ポリエステルポリ
オール製造用の適当なカルボン酸およびその誘導体の例
は蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸
、ピメリン酸、スペリン酸、アセライン酸、セバシン酸
、フタル酸、イソフタル酸、トリメリド酸、テレフタル
酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ピロメ
リト酸二無水物、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラク
ロロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フ
タル酸、無水グルタル酸、マレイン酸、無水マレイン酸
、フマル酸、オレイン酸のような一塩基性不飽和脂肪酸
と場合により混合された二塩基性および三塩基性不飽和
脂肪酸、テレフタル酸ジメチルエステルおよびテレフタ
ル酸−ビス−グリコールエステルなどである。
適当な多価アルコールはどれもポリエステルポリオール
を製造する際に使用できる。ポリオールは脂肪族、脂環
式、芳香族および/または複素環式であり得、好ましく
はジオール、トリオールおよびテトロールより成る群か
ら選ばれる。約20個以下の炭素原子を有する脂肪族二
価アルコールが特に好ましい。ポリオールは場合により
反応に不活性な置換基(例えば塩素および臭素置換基)
を含むことができ、かつ/また不飽和であってもよい。
モノエタノールアミン、ジェタノールアミン、トリエタ
ノールアミンのような適当なアミノアルコールも使用で
きる。さらに、ポリカルボン酸は多価アルコールとアミ
ノアルコールの混合物とも縮合し得る。
適当な多価アルコールの例はエチレングリコール、プロ
ピレングリコール−(1,2)および−(1,3)、ブ
チレングリコール−(1,4)および−(2,3)、ヘ
キサンジオール−(1゜6)、オクタンジオール−(1
,’8)、ネオペンチルグリコール、1.4−ビスヒド
ロキシメチルシクロヘキサン、2−メチル−1,3−プ
ロパンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン
、トリメチロールエタン、ヘキサントリオ−ルー(1,
2,6) 、ブタントリオール= (1,2゜4)、ペ
ンタエリトリトール、キニトール、マンニトール、ソル
ビトール、ホルミトール、α−メチル−グルコシド、ジ
エチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラ
エチレングリコールおよび高級ポリエチレングリコール
、ジプロピレングリコールおよび高級ポリプロピレング
リコール、並びにジエチレングリコールおよび高級ポリ
ブチレングリコールである。特に適したポリオールはジ
エチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエ
チレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラ
エチレングリコール、テトラプロピレングリコール、ト
リメチレングリコール゛   およびテトラメチレング
リコールのようなオキシアルキレングリ゛コール類であ
る。
本明細書中で用いる“ポリエステルポリオール“なる用
語は、ポリエ、ステルポリオールの製造後に残存する少
量の未反応ポリオールを含むか、あるいは製造後に加え
られた非エステル化ポリオールを含む。
本発明のポリエステルポリオールは有利には少なくとも
1.8個のヒドロキシル基を含み、一般には約75〜5
00の平均当量を有する。好ましくは、ポリエステルポ
リオールは約1.8〜8個のヒドロキシル基を含み、約
100〜300より好ましくは約120〜250の平均
当量を有する。
本発明の非常に望ましい芳香族ポリエステルポリオール
は約1.8〜5、好ましくは約2〜2.5の平均官能価
を有する。ポリエステルの酸成分が有利には少なくとも
約30重量%のフタル酸残基を含むポリエステルポリオ
ールが特に有用である。
て表される基を意味する。
本発明で使用するのに特に適したフタル酸残基含有組成
物は(a)テレフタル酸ジメチル製造からのエステル含
有副生物、(b)スクラップ・ポリアルキレンテレフタ
レート、(c)無水フタル酸、(d)無水フタル酸製造
からの残留物、(e)テレフタル酸、(f)テレフタル
酸製造からの残留物、(g)イソフタル酸および(h)
無水トリメリド酸である。これらの組成物は慣用のエス
テル交換法またはエステル化法によりポリエステルポリ
オールに転化できる。
ポリニスエテルポリオールは実質的に純粋な反応物質か
ら製造しうるが、フタル酸、テレフタル酸、テレフタル
酸ジメチル、ポリエチレンテレフタレート、アジピン酸
などの製造から生ずる側流(side−stream 
) 、廃液またはスクラップ残留物のような複合成分が
有利に使用される。適当なポリオール側流源にはエチレ
ングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレング
リコールおよび高級同族体またはそれらの混合物が含ま
れる。プロピレングリコールの類似の同族系列も使用で
きる。グリコール類はまたポリアルキレンテレフタレー
トの解重合により本発明のポリエステルポリオールの製
造中にその場で生成させることかできる。例えば、ポリ
エチレンテレフタレートはエチレングリコールをもたら
す。先に定義したフタル酸残基を有する化合物を含む原
料から誘導されたポリエステルポリオールは本発明の好
適な実施態様を構成するものである。
本発明によるポリオール混合物との反応に適するフタル
酸残基含有残留物はD M Tプロセス残留物であり、
これはテレフタル酸ジメチル(D M T )製造から
の廃棄物またはスクラップ残留物である。
“DMTプロセス残留物”なる用語はDMT製造中に得
られるパージされた残留物を意味し、テレフタル酸製造
の際にはp−キシレンが副生物の混じった反応混合物中
で酸化およびメタノールとのエステル化により目的生成
物へ転化される。目的とするD M Tと揮発性のp−
トルイル酸メチル副生物は蒸留によって反応混合物から
除かれて残留物が残る。DMTとp−)ルイル酸メチル
を分離し、D M Tを回収し、p−トルイル酸メチル
を酸化のために再循環する。残存する残留物はこのプロ
セスから直接パージするか、またはその一部を酸化のた
めに再循環して、残部をこのプロセスから取り出す。あ
るいは、所望により、残留物を例えば蒸留、熱処理およ
び/またはメタツリシスによりさらに処理して、さもな
ければ失われるかも知れない有用な成分を、残留物をそ
の系からパージする前に回収することができる。このプ
ロセス(追加の処理工程を行ってもよい)から最終的に
パージされる残留物をここでは“DMTプロセス残留物
”と呼ぶことにする。
これらのD M Tプロセス残留物はDMT、置換ベン
ゼン類、ポリカルボメトキシジフェニル、トルイル酸系
のベンジルエステル、ジカルボメトキシフルオレノン、
カルボメトキシベンゾクマリン、およびカルボメトキシ
ポリフェノールを含みうる。
テレフタル酸ジメチルはD M Tプロセス残留物の約
6〜65%の量テ存在する。1lereules社(プ
ラウエア州つイルミントン)はTcrate l旧とい
う商標名でDMTプロセス残留物を販売している。異な
る組成を有するがまた芳香族エステルおよび酸を含Hし
ている類似のD M Tプロセス残留物もまたDuPo
ltjLなどから市販されている。エステル交換すべき
DMTプロセス残留物は好ましくは少なくとも2よりも
わずかに大きい官能価を有する。
適当なり M T残留物は米国特許第3,847.75
9号に記載されており、また適当なエステル交換ポリオ
ール混合物は米国特許第4,237,238号に開示さ
れている。他の適当なり M T残留物およびそれらか
ら作られた適当なエステル交換ポリオール混合物は米国
特許第4,411,949号に記載されている。
他の好適な芳香族ポリエステルポリオールはポリアルキ
レンテレフタレート(特にポリエチレンテレフタレート
、PET)の分解t、dtgestton )により生
ずるもの、米国特許第4,223.068号、4.41
7.001号、4,469.824号、4,529,7
44号、4.539,341号、4,804,410号
および4,758,607号、並びに欧州特許箱831
02510.1号および84304687.1号に記載
される分解生成物のような有機ポリオール含有残留物ま
たはスクラップである。さらに他の特にH川な芳香族ポ
リエステルポリオールはCI+ardono1社の芳香
族ChardOIポリオールおよび5tcpan社の芳
香族5tepanpol ポリオールである。
本発明のカーボンブラック充填剤入りポリウレタンおよ
びポリイソシアヌレートフオーム組成物の製造において
単独で、あるいはポリエステルポリオールとの組合せで
使用されるポリオールには中量体ポリオールおよびポリ
エーテルポリオールが含まれる。ポリエーテルポリオー
ルは硬質ポリウレタンフォームを製造するのに特に有用
であると分かった。この型のポリエーテルポリオールは
多官能性活性水素開始剤と単量体単位(例えばエチレン
オキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドおよ
びこれらの混合物、好ましくはプロピレンオキシド、エ
チレンオキシドまたは混合プロピレンオキシド/エチレ
ンオキシド)との反応生成物である。多官能性活性水素
開始剤は好ましくは2〜8の官能価、より好ましくは3
以上(例えば4〜8)の官能価を有する。
多種多様の開始剤をアルコキシル化することにより有用
なポリエーテルポリオールが形成される。
こうして、例えば次の型の多官能性アミンおよびアルコ
ールがアルコキシル化される:モノエタノールアミン、
ジェタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレン
グリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリ
コール、ヘキサントリオール、ポリプロピレングリコー
ル、グリセリン、ソルビトール、トリメチロールプロパ
ン、ペンタエリトリトール、シュークロースおよび他の
炭水化物。この種のアミンまたはアルコールは当分野て
知られた手法を用いてアルキレンオキシドと反応させる
ことができる。完成ポリオールに対して望まれるヒドロ
キシル価は開始剤と反応させるアルキレンオキシドの量
を決定するであろう。ポリエーテルポリオールは開始剤
を単一のアルキレンオキシドと、または2種以上のアル
キレンオキシド(ブロックポリマー鎖を得るために順次
添加するか、またはこの種のアルキレンオキシドのラン
ダム分布を達成するために一度に添加する)と反応させ
ることにより製造しつる。高分子量ポリエーテルポリオ
ールと低電子量ポリエーテルポリオールの混合物のよう
なポリオールブレンドも使用できる。
ポリウレタンフォームはポリオールとポリイソシアネー
トとを0..7;1〜1.1:1の当量比で反応させる
ことにより作られる。ポリエステルポリオールと池のポ
リオールとの併用によりポリウレタンフォームを製造す
る本発明の有利な実施態様において、ポリエステルポリ
オールはフオーム調製物中の総ポリオール含量の約5〜
100重量%、好ましくは約5〜75重量%、より好ま
しくは約20〜50重量%を占めることができる。
本発明のポリイソシアヌレートフオームは、ポリイソシ
アネートを少量のポリオール(例えば前記ポリイソシア
ネートの1当量あたりポリオール約0.10〜O,’7
0ヒドロキシル当量を与えるのに十分°なポリオール)
と反応させることにより有利に製造され、その、際ポリ
エステルポリオールはフオーム調製物中の総ポリオール
含量の約5〜100重量%、好ましくは約50〜100
重量%を占める。
適当な発泡剤はどれも本発明のフオーム組成物において
使用可能である。一般に、これらの発泡剤は一50℃〜
+100℃、好ましくはθ℃〜50℃の沸点をもつ液体
である。好適な液体は炭化水素またはハロゲン化炭化水
素である。適当な発泡剤の例は、とりわけ、塩素化およ
びフッ素化炭化水素(例えばトリクロロフルオロメタン
、CCI      FCCIF      、CCI
      FCF      、)   リフルオロ
クロロプロパン、ジフルオロクロロメタン、1−フルオ
ロ−1,1−ジクロロエタン、1゜1−ジフルオロ−2
,2−ジクロロエタン、1゜1−ジフルオロ−1−クロ
ロエタン、塩化メチレン)、ジエチルエーテル、イソプ
ロピルエーテル、n−ペンタン、シクロペンクン、2−
メチルブタン、ギ酸メチル、二酸化炭素およびこれらの
混合物である。トリクロロフルオロメタンが好適な発泡
剤である。
フオームはまた米国特許箱4,572,865号に開示
されるような起泡−発泡法(rrotb−roamln
gmethod)を用いて製造される。この方法におい
て、起泡剤は反応成分に対して不活性であり、しかも大
気圧で容易に蒸発するどのような物質であってもよい。
起泡剤は有利には一50℃〜10℃の大気圧沸点を有し
、二酸化炭素、ジクロロジフルオロメタン、モノクロロ
ジフルオロメタン、トリフルオロメタン、モノクロロト
リフルオロメタン、モノクロロペンタフルオロエタン、
フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、1.1−ジフルオロ
エタン、1.1.1−)ジクロロジフルオロエタンなど
てあり得る。ジクロロジフルオロメタンが特に好適であ
る。沸点が比較的高い発泡剤は望ましくは起泡剤と共に
使用される。発泡剤は反応温度において気体であり、有
利には約10〜80℃の大気圧沸点を有する。適当な発
泡剤はトリクロロモノフルオロメタン、1.1.21リ
クロロー1.2゜2−トリフルオロエタン、アセトン、
ペンタンなどであり、好ましくはトリクロロモノフルオ
ロメタンである。
発泡剤、例えばトリクロロフルオロメタン発泡剤または
トリクロロフルオロメタン発泡剤とジクロロジフルオロ
メタン起泡剤の組合せは、得られるフオームに希望の嵩
密度、一般には8.0〜160.0、好ましくは16.
0〜80.0、最も好ましくは24.0〜40kg/イ
(0,5〜10、好ましくは1〜5、最も好ましくは1
.5〜2. 51b/f’t” )を与えるのに十分な
量で用いられる。発泡剤は一般にフオーム組成物の1〜
30重量%、好ましくは5〜20重量%を占める。
発泡剤が周囲温度以下の沸点をもつ場合、それは他の成
分と混合するまで加圧下で保持される。また、他の成分
と混合するまで周囲温度以下の温度で保持してもよい。
発泡剤の混合物も用いられる。
本発明フオームにおいては適当な界面活性剤はどれも使
用可能である。界面活性剤としてシリコーン/エチレン
オキシド/プロピレンオキシド共重合体を用いた場合に
良好な結果が得られた。本発明において有用な界面活性
剤の例は、とりわけ、Union Carbide社か
ら商標名=L−5420°および”L−5340”とし
て、またDov Cornjng社から商標名“DC−
193”として市販されているポリジメチルシロキサン
−ポリオキシアルキレンブロック共重合体である。その
他の適当な界面活性剤は5loss Industri
es社から商標名Foao+5Lab  100および
200として市販されている米国特許箱4,365,0
24号および4,529,745号に記載のものである
。一般に、界面活性剤はフオーム形成性組成物の約0.
05〜10重量%、好ましくは0.1〜6重量%を占め
る。
イソシアネートとイソシアネート反応性化合物との反応
を触媒するために当分野で通常用いられる触媒はどれも
本発明のフオーム調製物において使用可能である。この
ような触媒にビスマス、鉛、錫、鉄、アンチモン、ウラ
ン、カドミウム、コバルト、トリウム、アルミニウム、
水銀、亜鉛、ニッケル、セリウム、モリブデン、バナジ
ウル、銅、マンガンおよびジルコニウムの有機または無
機酸塩、およびこれらの有機金属誘導体、並びにホスフ
ィン類および第三有機アミン類か含まれる。この種の触
媒の例はジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセチ
ート、オクタン酸錫(■)、オクタン酸鉛、ナフテン酸
コバルト、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、
N、N、N’ 、N’−テトラメチルエチレンジアミン
、1,1,3゜3=テトラメチルグアニジン、N、N、
N’ 。
N′−テトラメチル−1,3−ブタンジアミン、N、N
−ジメチルエタノールアミン、N、N−ジエチルエタノ
ールアミンなどである。触媒は一般にフオーム形成性組
成物の約0.1〜20重量%、好ましくは0.3〜10
重量%を占める。
ポリイソシアヌレート硬質フオームの製造において、イ
ソシアネートの三量体化を触媒してイソシアヌレートを
形成する触媒、およびイソシアネート基とヒドロキシル
基との反応を触媒してポリウレタンを形成する触媒はど
れも使用できる。1つの好適な触媒は第三アミノフェノ
ール例えば2゜4.64リス(ジメチルアミノメチル)
フェノール(Ro hta & It a a s社か
ら“DMP−30”という名称で市販されている)と、
カルボン酸アルカリ金属塩例えば2−エチルヘキサン酸
カリウムとの混合物であり、その合成および使用は米国
特許第4.1.69,921号に開示されている。助触
媒組成物中の第三アミノフェノール対カルボン酸アルカ
リ金属塩の当量比は望ましくは約0.4:1〜2.5:
1である。その他の触媒系はエポキシド、N−置換アシ
リジンおよび第三アミンを使用するものである。この種
の触媒の合成および使用は1972年5月8日付の米国
特許出願第251.279号(米国特許第3,799.
8%号)に記載されている。
他の添加剤もフオーム配合物中に・加えることができる
。非反応性および反応性の難燃剤(例えばトリス(2−
クロロエチル)−ホスフェート)、分散助剤、可塑剤、
離型剤、酸化防止剤、および他の充填剤や顔料が混入さ
れる。このような添加剤の使用は当分野でよく知られて
いる。
ポリイソシアヌレートフオームおよびポリウレタンフォ
ームは、l¥機ポリイソシアネートとポリオールおよび
他のフオーム形成性成分(カーボンブラックを含む)と
を約0℃〜150℃の温度で一緒に混合することによっ
て作られる。混合順序はカーボンブラックがフオーム形
成組成物中に均一にブレンドされる限りどのような順序
でもよく、ポリイソシアネートとイソシアネート反応性
化合物との反応はすべての成分が混合されるまで始まら
ない。好適な実施態様では、ポリイソシアネート、発泡
剤およびカーボンブラックから成る混合物を作り、その
後この混合物を残りの成分と一緒に合わせ、その時点で
全混合物を発泡させる。
フオーム形成系にカーボンブラックを導入して分散させ
るためにいろいろな方法が用いられており、ポリイソシ
アヌレートフオームの製造に関してその方法を説明する
ことにする。1つの方法は分散させるために連続二段式
媒体ミル(例えばNeLzsch VM System
 )を利用する。この装置では、乾燥したカーボンブラ
ックペレットとポリイソシアネートを31量して粗大粉
砕段階へ入れる。ここを通過後、その予備分散体を直接
微細粉砕段階へポンプで送り、希望の微粒度に粉砕する
。カーボンブラック/イソシアネート混合物はその後イ
ンライン冷却され、後続の処理のためにバッチタンクま
たは貯蔵タ゛ンクヘ移される。
他の方法は高速衝撃ミル(例えば、Kineticl)
ispersions’ Kady M目1)を利用す
るものである。
カーボンブラックペレットとイソシアネートを計量して
このミルに入れ、そして−回通過で希望の微粒度に分散
させる。前の方法と同11に、分散体はその後熱交換器
を通ってバッチタンクまたは貯蔵タンクへポンプで送ら
れる。
三番目の方法は二段式半バッチ法を利用するものであり
、ここでは初めにカーボンブラックとイソシアネートを
計量して1つ以上の高速回転円板式分散機(例えばll
ockmeyer )に入れる。この段階はカーボンブ
ラックペレットの大きさを縮小させ、混合温度を高めて
効率のよい微細粉砕を促進させる。この予備分散段階は
ばらつきのないカーボンブラック負荷を確実にし[1つ
この段階を通してカーボンブラックペレットの短絡循環
(sbortclrcuitlng)を防ぐためにバッ
チ方式で行われるべきである。得られたカーボンブラッ
ク/イソシアネート混合物はその後螺動ポンプを使って
小型媒体ミル(例えばNetzsch )へ送られる。
このミル内で希望の微粒度に混合物を粉砕し、冷却し、
そしてバッチタンクまたは貯蔵タンクへ移す。
本発明の利点は以下の詳細な説明および図面を参照する
ことによりさらに明白となるであろう。
本発明のフオーム形成法において前記のカーボンブラッ
ク/ポリイソシアネート混合物を利用するための1つの
方法を、第1図に示す装置に関連させて例示する。この
装置は発泡可能な成分および添加剤(例えば界面活性剤
、染料、発泡剤など)を収容するためのタンク10.1
1および12を備えている。操作中、タンクにはその特
定ポリマーにとって便利な方法でフオーム形成性混合物
が装填される。例えば、イソシアヌレートフオームを製
造する場合は.フォーム形成性混合物が3つの液体成分
に分割され、カーボンブラック/ポリイソシアネート混
合物、発泡剤および界面活性剤がタンク10に、ポリオ
ールがタンク11に、そして触媒がタンク12に装填さ
れ、各タンクは出口管路13.14および15に接続さ
れる。成分の温度は満足すべき処理が確実に行われるよ
う制御される。管路13.14および15はrl ff
iポンプ16.17および18の人口を構成する。また
、この装置は起泡剤のための貯蔵タンク(図示せず)も
備えている。このタンクは導管19に放出し、導管19
はT交差管20で管路13に開口している。導管19に
配置したチエツクバルブ21およびボールバルブ22は
起泡剤貯蔵タンクへの材料の逆流を阻止する。ポンプ1
6.17および18はそれぞれ管、路23.24および
25を通って放出する。管路24および25は管路26
に開口する枝管から成り、管路23および26はそれぞ
れ柔軟性管路27および28に接続される。柔軟性管路
27および28はミキシングヘッド(混練頭部)29へ
放出する。また、この装置は下面材31のロール30、
および上面材31′のロール30′を備えている。下面
材のみを使用する場合、上面材は剥離剤を塗iiシたウ
ェブと置き換えることができる。この装置はまた計量ロ
ール32および33を備え、さらに熱風を導入・循環さ
せるためのベント35および35′を設けた炉34を備
えている。この装置はまた引張ロール36および37(
それぞれ好ましくは柔軟性外装38および39を有する
)、はみ出た材料を切り取るための切断手段40a、お
よび製造された曲材付きフオームプラスチックを一定の
長さに切断してパネル材を作製するための切断手段40
bを有している。
操作中、タンク10にはカーボンブラック、発泡剤およ
び界面活性剤と混合したa機ポリイソンアネートを装填
し、タンク11にはポリオールを装填し、そして、タン
ク12には触媒組成物を装填する。ポンプ16.17お
よび18の速度はタンク10.11および12に含まれ
る成分の希望する比率を与えるよう調整され、その時点
でこれらの成分はそれぞれ管路13.14および15へ
送られる。起泡−発泡法を行う場合、起泡剤は計量ポン
プ16の上流で管路13に注入される。諸成分は管路2
3,24および25を通過し、同様に管路26,27お
よび28を通過して、すぐミキシングヘッド29で混練
され、そこから堆積される。引張ロール36および37
によって下面材がロール30から引き出され、また上面
材もロール30′から引き出される。面材はアイドラー
ロール41および42のような遊びロールを通過して、
回転4量ロール32および33のロール間隙にツブ)に
向けられる。ミキシングヘッド29は前後に、すなわち
往復手段43上にそれを取り付けることによって図面の
平面から外へ運動させる。この方法では、計量ロール3
2.33のロール間隙の上流にむらなく分散された材料
が維持される。この時点で下面材と上面材の間に発泡可
能な混合物44を有する複合構造体が炉34の中をほぼ
水平に延びするコンベヤーにのって通過する。炉34の
中にある間に、6部はベント35゜35′からの熱風に
よって加えられる熱と、触媒の存在下でのポリオールと
ポリイソシアネートとの発熱反応により発生する熱の影
響で膨張する。炉内の温度は38℃〜149℃(100
°F〜300下)、好ましくは79℃〜121℃(17
5丁〜250下)の希望の範囲に維持するために、ベン
ト35.35’からの熱風の温度を変化させることによ
り制御する。炉に加えられる熱の作用によりフオームは
硬化して面材付のフオームプラスチック45を形成する
。その後、製品45は炉34を去り、引張ロール36と
37の間を通り、切断手段40aおよび40bによって
はみ出た分を切り取って一定の長さに切断し、それによ
り分離したパネル材46.46’を作製する。
当業者は上記装置に対する多くの変更を直ちに思いつく
であろう。例えば、タンク10.11および12は反応
剤を周囲温度以下に保つための冷蔵手段を設置すること
ができる。
建築用パネル材を作製するために以前に使用されていた
フェーシングシート(面材)はどれも本発明において使
用可能である。適当なフェーシングシートの例は、中で
も、クラフト紙、アルミニウム、アスファルト含浸フェ
ルト、ガラス繊維マット、および2種以上の前記材料か
ら成る積層板などである。
本発明のフオーム材料はまた、表面板を使用して又は使
用しないで、管用断熱剤、現場発泡用途、パン(フオー
ム素材)、吹付フオームなどとしても使用される。
本発明のフオーム材料は米国特許第4.118.533
号および4,284,683号に記載されるような種々
の強化材(例えばある分量のガラス繊維)を含むことが
できる。
〔実施例〕
本発明は以下の実施例によりさらに詳しく例示されるで
あろう。但し、部および百分率は特に指示しない限りす
べて重量基準である。
実施例1 本実施例は、優れた絶縁効率を達成するために、硬質フ
オーム絶縁製品中にカーボンブラックを均一に分散させ
る必要性があることを示すものである。
下記の表1に示す3つの異なるイソシアヌレート配合物
を、カーボンブラック充填構造用積層板の連続フリーラ
イズ(rree−rise )製造において使用した。
表1(その1)配合物1 *1.成分A ハ当jl140、酸性度0.03%HC
I、粘度(25℃)2000センチポイズのポリメチレ
ンポリフェニルイソシアネートであり、商標名MOND
URMR−200としてMobay Chemica1
社(ペンシルバニア州ピッツバーグ)から市販されてい
る。
*2.成分Cは商標名Y−10222としてUnion
 Carbide社から供給されたものである。
*3.成分りは商標名Cabot Sterllng 
 RとしてCabot社から供給されたものである。
*4.成分Eは商標名Poamol 250として5l
ossIndustries社から供給されたものでで
ある。
*5.成分Fは2,4.6−トリス(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:ジ
エチレングリコール(重量比77:4.62:4.62
)のブレンドである。
*6.カーボンブラックの重量は各成分の表示した重量
部を計算する際に合計重量中に算入さ*1.上記配合物
1と同じ。
*2.成分Eは商標名5tepanpol  P S 
−3152Cとして5tepan社から供給されたもの
である。
*3.成分Fは酢酸カリウム:2−エチルヘキサン酸カ
リウム:2,4.61リス(ジメチルアミノメチル)フ
ェノール:ジエチレングリコール(重量比1.18: 
1.62:0.69:6.51)のブレンドである。
*4.カーボンブラックの重量は各成分の表示した重量
部を計算する際に合計重量中に算入さ*1.上記配合物
1と同じ。
*2.上記配合物2と同じ。
*3.カーボンブラックの重量は各成分の表示した重量
部を計算する際に合計重量中に算入されない。
B、構造用積層板の製造 上記配合物を使用して下記表2の構造用積層板A−Nを
製造する工程を第1図に関連して説明する。それぞれの
カーボンブラック充填構造用積層板のために、タンク1
0に成分A、B、CおよびDの分散液を装填し、タンク
11に成分Eを装填し、そしてタンク12に成分Fを装
填した。無充填対照製品についてはタンク10から成分
りを除き、その他は同様に装填した。それぞれの構造用
積層板の製造において利用した上面材および下面材を下
記表2に示す。
面材をロール30.30’から計量ロール32゜33の
ロール間隙に向けて送り、ポンプ16゜17および18
を始動させてタンク10.11および12の内容物をそ
れぞれの供給管路に放出させ、成分をミキシングヘッド
29へ送った。断熱板A−Fの場合、成分B1は導管1
3に設けられた開口からイソシアネート含有成分中に注
入した。
フオーム形成性混合物をミキシングヘッド29から下面
材の上に堆積させ、その後玉・下面材と発泡性混合物の
両方を炉34に送って構造用積層板A−Nのそれぞれを
製造する。
C9構造用積層板の性質 1、一般試験 上記の構造用積層板は面材付きフオームプラスチック断
熱板を評価するために開発された物理的試験にかけた。
フオーム6部(表3に記録)と面材付き製品(表4に記
録)の両方の試験により、カーボンブラック充填製品お
よび対照製品は脆砕性を除くすべての性質において類似
することが明らかになった。充填割入リフォームは対照
よりもかなり砕けやすかったが、表面材接着や製品の取
扱適性に対する悪影響は全く観察されなかった。
構造用積層板A−Fの246℃(475°F)アスファ
ルトによる熱モッピングはふくれやそりを全く起こさず
、わずかな起泡のみが起こった。
2、耐火性試験 カーボンブラック充填廣造用積層板と無充填構造用積層
板の燃焼特性を比較するために、コーナーファイア−試
験(corner f’ire test)をnmWa
lter Re5earch社(JVRC)  (フロ
リダ州St。
ピータースバーグ)で実施した。この試験方法は公知の
Factory Mutual(FM)7.63m(2
5Foot)Buildlrlg Corner Fi
re Te5tの173縮尺版である。JWRC2,4
4m(8Foot)Corner Te5t 、および
1cr30 Room Cor’ner Te5tに対
応するJWRCRoom−Corner Te5tであ
った。表5に示した結果は、カーボンブラック充填構造
用積層板が無充填構造用積層板に耐火性の点で匹敵する
ことを示している。
3、経時にファクター試験 表6は周囲温度で放置したカーボンブラック充填および
無充填構造用積層板に対して定期的に行ったにファクタ
ーn1定を示す。結果を総合すると、カーボンブラック
添加は180日間の周囲エージングで0〜8.3%の向
上をもたらした。フオーム気泡壁の顕微鏡写真は、最大
の向上を示す製品の気泡壁中にカーボンブラックが最も
均一に分散されていることを示した。はとんど又は全く
向上を示さないサンプルでは、カーボンブラックが気泡
壁体に集合しているか、あるいは気泡壁の一部に高度に
凝集しており、他の気泡壁は実質的に透明のままであっ
た。
\ 実施例2 本実施例はポリイソシアヌレートフオーム用充填剤とし
てのいくつかの異なるカーボンブラック(羽毛型および
ペレット型を含む)の使用を例示する。
A、イソシアネート中のカーボンブラック分散体カーボ
ンブラックの粒径および構造は下記の表7に示す。2機
のミル、すなわち高速回転円板式分散機および高速衝撃
ミルを使ってイソシアネート中にカーボンブラックを分
散させた。
高速回転円板式分散機(Ilockmeyer )は1
枚の電動円板を利用して・粒子をベヒクル中に分散させ
る。この装置は速い羽根先速度(1219,2〜1g2
L8m / n+in  (4000〜6000ft/
 ff1in ) )と高い剪断力によって分散を行わ
しめる。円板式分散機はほとんどの羽毛型カーボンブラ
ックと若干の軟質ベレット型カーボンブラックを分散さ
せることができる。
高速衝撃ミル(Kinetic Dispersion
s’ Kady旧11)はスロット付き固定子内に収容
された高速スロット付き回転子を利用して粒子の大きさ
を機械的に小さくするものである。この装置では、粒子
とベヒクルとが回転子の中央に引き込まれ、約45’m
/see  (9000f’t/sin )の速度に加
速される。回転子から離れると、粒子は固定子のスロッ
トの内側に衝突し、それにより粒子がばらばらに破壊さ
れる。この型のミルは粒子を加速して所望の粉砕を達成
するために低い流体粘度を必要とする。回転子/固定子
装置の特性は粘稠な流体を非常に速やかに加□熱してそ
れらの粘度を低下させ、粉砕効率を高める傾向にある。
この型のミルは全ての羽毛型カーボンブラックと、構造
性が低く大きい粒径を有するベレット型カーボンブラッ
クを取り扱うのに有利である。
表7の羽毛型およびベレット型カーボンブラックのイソ
シアネートへの分散し易さは上記の11ockmeye
rおよびKady Millを使って評価した。
カーボンブラックはすべてMondur  MR−20
0(フオーム製造用イソシアネート)中で微粉砕した。
イソシアネート中に種々のカーボンブラックを分散させ
る際の粉砕効率に関する試験データを下記の表8に示す
羽毛型カーボンブラックを試験するために、13.6重
量%カーボンブラック/イソシアネート混合物を手撹拌
により調製した。その後、この予備混合物はそれ以上の
粒度縮小が見られなくなるまでIlockmeyer分
散機を用いて粉砕した。最も分散し易い羽毛型カーボン
ブラックは粒径が最も大きいもの、す、なわちFIan
+mruss−101であった。
11oekmeyer分散機を使ってベレット型カーボ
ンブラックを分散させようとしたが、それらは一般に不
成功に終った。しかしながら、1つのベレット型カーボ
ンブラック、Elf’tex−115は分散できた。
この特定のカーボンブラックは速やかな分散を促進する
ために油性バインダーを使用する。都合の悪いことに、
油性バインダーによりもたらされる利点は後続の発泡段
階における脱泡剤としての油の作用によって相殺され、
結果的に非常に高い割合の連続気泡が形成されることに
なる。
3種のベレット型カーボンブラックを前もってイソシア
ネートに7.3重量%(フオーム系中5%)の濃度で混
合し、それ以上の粒度縮小が見られなくなるまでKad
y Mlllで粉砕した。この試験においては、ベレッ
ト型カーボンブラッククの分散困難性ゆえに比較的軽い
カーボンブラック負荷を用いた。
最大粒度のカーボンブラック、5Lerl lng−N
SX7Bカーボンブラツクは分散させるのが最も容易で
あると分かった。このカーボンブラックの分散し易さは
13.6%の負荷で好適な評価をもたらした。
B、カーボンブラック負荷対フオーム性質この試験は経
時にファクター、脆砕性およびポリイソシアヌレートフ
オームの独立気泡含量に対するカーボンブラック負荷の
影響を調べるために実施した。これらの試験のために、
前記粉砕試験、  からの種々の13.6%負荷力−ボ
ンブラック/イソシアネート分散体を用いてイソシアヌ
レートフオームを製造した。A−成分はカーボンブラッ
ク/イソシアネート分散体、界面活性剤、および総ポリ
マーの2.5,5.0,7.5および10.0重量%の
カーボンブラック負荷を有する配合物を得るのに必要な
量のトリクロロフルオロメタン発泡剤(R−11B)か
ら調製した。
フオーム合成において、下記の表9に挙げた成分は以下
に示す量で混合した。
表9 *1.実施例1′の配合物1と同じ。
*2.実施例1の配合物2および3と同じ。
*3.カーボンブラックの重量は各成分の表示した重量
部を計算する際に合計重量中に算入されない。
成分A、B、CおよびDの混合物(A−成分)を15℃
の温度で反応容器に注入した。次いでこの容器に成分E
を加え、全部の成分を1800rpmで10秒間混合し
た。その後、成分Fを反応容器の内容物に混入した。全
部の成分を1800「p−でさらに10秒間混合し、ボ
ックスに注入してイソシアヌレートフオームを得た。表
9のイソシアヌレート配合物の全成分(但しカーボンブ
ラックを除く)を用いて、試験したそれぞれのカーボン
ブラックに対して対照サンプルを同様に製造した。
得られたフオームの重要な性質を下記の表10に示す。
表10に示すように、経時にファクターの最大減少は7
.5%のカーボンブラック負荷で起こり.フォームの脆
砕性はカーボンブラックの負荷につれて増加する。フオ
ームの独立気泡含量はカーボンブラックの負荷によって
変化を受けなかった。
表10の脚注 *1.フオーム系中の総ポリX−基準。
*2.にファクター試験はASTM  C518に従っ
て行い、kファクターはwatts/m ・℃(Btu
−In/hr−1’t2− ’F )で表した。
*3.ASTM  CJ21゜ *4.^Ir C0IIlparlSOn Pycno
meter使用。
実施例3 本実施例は硬質ポリイソシアヌレートフオーム絶縁製品
用充填剤としてのペレット型カーボンブラックの使用を
示す。
A、カーボンブラック/イソシアネート分散体191 
、 3 kg (421,7ポンド)のポリメチレンポ
リフェニルイソシアネート(Mondur  M R−
200)と22. 7kg (50,0ボンド)のカー
ボンブラックビーズ(Cabot Sterling−
NSX76)を高速円板式分散機で十分に混合した。混
合物の温度が40℃に達するまで混合し続けた。この温
度は混合物の粘度を室容積20リツトルの小型媒体ミル
(LME −20型ミル)へ移すのに適した粘度にする
。この移動の間中、カーボンブラックビーズは風力ミキ
サーによって懸濁状態に保ち、輪動ポンプを使って混合
物をミルへ送った。
カーボンブラックはイソシアネート中でIIeglan
8粉砕レベルまで粉砕し、貯蔵ドラムへ送った。
ミル中での平均保持時間は2.82分であり、80%装
填の3.0關スチ一ル製媒体を使用した。
LME −20ミルは冷却液として2,2℃(36’F
)の冷却水を用いて出口温度を85℃(185下)とし
た。フ”タル酸ジオクチルはその適当な粘度、潤滑性、
および不注意にもイソシアヌレートフオーム系中に混入
した場合のその不活性ゆえにミル用のシール流体として
使用した。均一に分散されたイソシアネート/カーボン
ブラックブレンドは下記の表11に示す配合物において
使用した。
B、構造用積層板の構造 表11に示したイソシアヌレート配合物はカーボンブラ
ック充填剤入り構造用積層板A−Gのフリーライズ製造
(「ree−rise produetlon)におい
て使用し、構造用積層板A−Gの性質を下記の表12お
よび13に示す。
構造用積層板は積層板G−Nについて実施例IBで記載
した方法により製造した。表11の配合物1および2で
は、初めに表11に示した量の上記イソシアネート/カ
ーボンブラックブレンドをタンク10に装填することに
より“A°酸成分実施例IBでは成分A、B、Cおよび
Dから成る)を調製した。この粘稠ブレンドはViki
ng供給ポンプを使って貯蔵ドラムからタンク10へ移
した。次いで、蘭合物の“A゛成分完成させるために追
加のイソシアネート、界面活性剤および発泡剤を加えた
。この成分の混合は櫂形撹拌機を使用し、再循環にはV
iking供給ポンプを使用した。
“B°成分(実施例IBの成分E)および“C”成分(
実施例IBの成分F)をそれぞれタンク11および12
に入れた。無充填配合物3および4の場合はタンク10
にカーボンブラックを加えなかった。構造用積層板Aお
よびBの場合、利用した上面材および下面材はそれぞれ
アルミニウム箔であり、構造用積層板C−Gの場合はそ
れぞれアルミニウム箔/クラフト紙/アルミニウム箔三
層材であった。
カーボンブラック充填剤入り構造用積層[A。
C,DおよびFの製造のために計算した“B”成分: 
“A°成分比およびフオーム系粘度を表11に示す。B
/A比がかなり高いフオーム系を使用すると取り扱いに
くい系粘度をもたらし、その結果化学的混合がうまくい
かず.フォーム6部に物理的欠陥を生じさせた。カーボ
ンブラック充填フオーム系の粘度を下げる効果は、高い
B/A比(0,400)をもつ系の発泡剤としてトリク
ロロモノフルオロメタン(R−11)のかわりにジクロ
ロトリフルオロエタン(R−123)を使用することに
より証明された。R−123はR−11よりも弱い絶縁
体であり、それ故に比較的高いにファクターをもたらす
であろう(その他の全ての変数は不変である)。しかし
ながら、R−123の使用はR−11発泡フオーム系よ
りも低い系粘度と有意に低いにファクターをもたらした
表12および表13に報告したデータは、力一ボンブラ
ック充填剤入り構造用積層板の全体的(こ良好な性質を
示す。表13の結果は、カーボンブラックがフオーム絶
縁製品の経時にファクターの有意な減少に寄与すること
を示している。
表11の脚注 *1.上記実施例3Aと同じ。
*2.上記実施例1の配合物1と同じ。
*3.上記実施例1の配合物1と同じ。
*4.wt%.フォーム系の総ポリマー基準。
*5.上記実施例1の配合物2と同じ。
*6.ポリオールは商標名Terate 202として
11arcules社から供給されたものである。
*7.上記実施例1の配合物2と同じ。
$8.15.5℃(606F)の′A”成分および21
.1℃(70下)の“B°酸成分用いて加重平均法によ
り計算した。
*9.加重平均法により計算した。
実施例4 本実施例は硬質ボリイ゛ソシアヌレートフォーム製品の
絶縁特性に対する種々の充填剤の効果を比較するもので
ある。製品の経時にファクターを測定して充填剤の長期
絶縁効率を調べた。充填剤(その性能は第2〜8図に示
す)を下記の表14に示す。
表14 フオーム却眞剤 充填剤は第2〜8図に示した量で試験した。特定の充填
剤含量をもつそれぞれのフオームにおいて、下記表15
に示した成分量を以下に記載する*1.実施例1の配合
物1と同じ。
*2.実施例1の配合物2および3と同じ。
*3.充填剤の重量は各成分の表示した重量部を計算す
る際に合計重量中に算入されない。
*4.26.45〜28.05kg/イ(1,65〜1
 、 75 lb/f’t3) (7)密FJl有tル
’7 、t −ムを製造するのに必要とされる量。
フオームは第2〜8図に示す充填剤含量を用いて実施例
2Bの方法に従って製造した。各グラフはポリイソシア
ヌレートフオーム中の充填剤含量と充填フオームの初期
および90日にファクターとの関係を特定の充填剤につ
いて示しており、その際無充填対照フオームの初期およ
び90日にファクターを比較のために示す。各充填フオ
ームのにファクター値と対照のにファクター値との%差
(Δk)は各グラフのデータ点の近くに示す。
第2〜8図に示されるように、大部分の充填剤はフオー
ムの初期にファクター値の低下に少ししか寄与しない。
特開昭57−147510号公報の例は、ポリマーの総
重量に基づいて、0,7w t %未満の最大カーボン
ブラック含量を開示している。このカーボンブラック含
量は第8図に示すように3%未満の初期にファクター減
少をもたらす。同じ含有量の微細雲母の方がかなり効果
的である(第7図参照)。さらに、第8図はこの低レベ
ルのカーボンブラックによって生じるにファクターの初
期改心かフオームのエージングにつれて失われることを
示している。
第2〜8図の比較により、カーボンブラック充填フオー
ムの経時にファクターを低下させる上で、カーボンブラ
ックが驚くべき優れた性能を果すことが明らかになった
。約2.0〜7.5wt%の全範囲にわたって、すべて
の充填剤のうちでそれのみが充填フオームの経時にファ
クターを対応する無充填フオームの経時にファクター以
下に低下させる能力を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図はフリーライズ方式の本発明の方法を実施するの
に適した装置の模式的立面図、第2〜8図は種々の充填
フオームのにファクターと、これらのフオームにおいて
充填剤として用いられた材料の含量との関係を示すグラ
フである。 1.0,11.12・・・タンク 13.14.15・・・出口管路 16.17.18・・・計量ポンプ 1つ・・・導管 20・・・T交差管 21・・・チエツクバルブ 22・・・ボールバルブ 23.24,25.26・・・管路 27.28・・・柔軟性管路 29・・・ミキシングヘッド 30.30’ ・・・ロール 32.33・・・計量ロール 34・・・炉 35.35’ ・・・ベント 36.37・・・引張りロール 38.39・・・柔軟性外装 40a、40b・・・切断手段 45・・・フオームプラスチック 46.46’ ・・・パネル材

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.発泡剤を含むポリマーフォーム形成性組成物から製
    造された独立気泡型硬質ポリマーフォームであって、該
    フォームはフォーム中のポリマーの重量に基づいて少な
    くとも約2重量%のカーボンブラックを充填剤として含
    み、該カーボンブラックはフォーム全体に均一に分散さ
    れており、それにより該フォームの経時kファクターを
    充填フォームと同じ密度を有し、カーボンブラックを含
    まないことおよび充填フォームと無充填フォームの密度
    を等しくするために発泡剤の量が少ないことを除いて充
    填フォームと同じフォーム形成性組成物から作られた対
    応する無充填フォームの経時kファクター以下に減少さ
    せる量のカーボンブラックがフォームの気泡壁中に存在
    することを特徴とするカーボンブラック充填フォーム。
  2. 2.カーボンブラックがフォーム中のポリマーの重量に
    基づいて約2〜約10重量%、好ましくは約4〜約9重
    量%の量で存在することを特徴とする請求項1記載のカ
    ーボンブラック充填フォーム。
  3. 3.カーボンブラックが約10〜約150 nm、好ましくは約40〜約100nmの平均粒径を有
    することを特徴とする請求項1または2記載のカーボン
    ブラック充填フォーム。
  4. 4.ポリマーがポリウレタンおよびポリイソシアヌレー
    トより成る群から選ばれることを特徴とする請求項1〜
    3のいずれか1項記載のカーボンブラック充填フォーム
  5. 5.フォーム形成性組成物がカーボンブラック;有機ポ
    リイソシアネート;発泡剤;触媒;界面活性剤;および
    ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールおよ
    びこれらの混合物より成る群から選ばれる有機イソシア
    ネート反応性化合物を含有することを特徴とする請求項
    4記載のカーボンブラック充填フォーム。
  6. 6.(a)発泡剤を含むポリマーフォーム形成性組成物
    中のカーボンブラックの分散体を調製し、その後 (b)得られた充填剤入りフォーム形成性組成物を発泡
    ・硬化させる ことから成るカーボンブラック充填剤入り独立気泡型硬
    質ポリマーフォームの製造方法であって、該カーボンブ
    ラックをフォーム中のポリマーの重量に基づいて少なく
    とも約2重量%の量で、しかも該フォームの経時kファ
    クターを充填フォームと同じ密度を有し、カーボンブラ
    ックを含まないことおよび充填フォームと無充填フォー
    ムの密度を等しくするために発泡剤の量が少なくなって
    いることを除いて充填フォームと同じフォーム形成性組
    成物から作られた対応する無充填フォームの経時kファ
    クター以下に減少させる量でフォーム形成性組成物中に
    添加し、均一に分散させることを特徴とするカーボンブ
    ラック充填フォームの製造方法。
  7. 7.フォーム中のポリマーの重量に基づいて約2〜約1
    0重量%、好ましくは約4〜約9重量%のカーボンブラ
    ックを工程(a)においてフォーム形成性組成物中に分
    散させることを特徴とする請求項6記載のカーボンブラ
    ック充填フォームの製造方法。
  8. 8.カーボンブラックが約10〜約150 nm、好ましくは約40〜約100nmの平均粒径を有
    することを特徴とする請求項6または7記載のカーボン
    ブラック充填フォームの製造方法。
  9. 9.フォーム形成性組成物がポリウレタンフォームおよ
    びポリイソシアヌレートフォームより成る群から選ばれ
    るポリマーフォームを形成するための混合物から成り、
    好ましくはフォーム形成性組成物がカーボンブラック;
    有機ポリイソシアネート;発泡剤;触媒;界面活性剤;
    およびポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオー
    ルおよびこれらの混合物より成る群から選ばれる有機イ
    ソシアネート反応性化合物を含有することを特徴とする
    請求項6乃至8のいずれか1項記載のカーボンブラック
    充填フォームの製造方法。
  10. 10.有機ポリイソシアネート中のカーボンブラックの
    初期分散体を調製し、その後この初期分散体を他のフォ
    ーム形成性成分と混合して全分散体を形成し、その全分
    散体を発泡・硬化させることを特徴とする請求項9記載
    のカーボンブラック充填フォームの製造方法。
  11. 11.請求項1乃至5のいずれか1項記載のポリマーフ
    ォームに付着された少なくとも1枚の表面板からなるこ
    とを特徴とする積層板。
  12. 12.少なくとも1枚の表面板を、請求項6乃至10の
    いずれか1項記載の充填剤入りフォーム形成性組成物と
    接触させ、その後その充填剤入りフォーム形成性組成物
    を発泡させ、硬化させることから成る積層板の製造方法
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