JPH0662797B2 - 硬質ポリウレタンおよびポリイソシアヌレートフォームの製法 - Google Patents

硬質ポリウレタンおよびポリイソシアヌレートフォームの製法

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JPH0662797B2
JPH0662797B2 JP2090998A JP9099890A JPH0662797B2 JP H0662797 B2 JPH0662797 B2 JP H0662797B2 JP 2090998 A JP2090998 A JP 2090998A JP 9099890 A JP9099890 A JP 9099890A JP H0662797 B2 JPH0662797 B2 JP H0662797B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、硬質ポリウレタンフォームおよび/または硬
質ポリイソシアヌレートフォームの製法に関する。
〔従来の技術〕
従来、硬質ポリウレタンフォームおよび/または硬質ポ
リイソシアヌレートフォームを製造する際、発泡剤とし
てトリクロロフルオロメタン(F−11)、ジクロロジ
フルオロメタン(F−12)、ジクロロトリフルオロエ
タン(F−123)、ジクロロモノフルオロエタン(F
−141b)などのフロン系発泡剤もしくは水、メチレ
ンクロライド等の非フロン系発泡剤を使用する方法が知
られている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし硬質ポリウレタンフォームおよび/または硬質ポ
リイソシアヌレートフォームを製造する際使用する発泡
剤のうち上記F−11およびF−12は、1987年に批准
されたフロン使用に関するモントリオール議定書の規制
に該当するものであり、この規制対象外の発泡剤を代替
使用していく必要がある。しかし、F−11、F−12
以外の発泡剤を使用して硬質ポリウレタンフォームおよ
び/または硬質イソシアヌレートフォームを製造した場
合は、生成したフォームの強度の低下、寸法安定性の悪
化、製品の変形などの問題があった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは、発泡剤として水、メチレンクロライド、
F−123、F141bなどの上記規制対象外のものを
用い、且つ生成するフォームの強度の低下、寸法安定性
の悪化、製品の変形などの生じない硬質ポリウレタンフ
ォームおよび/または硬質ポリイソシアヌレートフォー
ムの製造法を見いだすべく鋭意検討した結果、本発明に
到達した。即ち本発明は、有機ポリイソシアネート
(1)と活性水素含有化合物(2)を、整泡剤(3)、
触媒(4)、発泡剤(5)及び必要により架橋剤
(6)、その他の助剤(7)の存在下に反応させて硬質
ポリウレタンフォームおよび/または硬質ポリイソシア
ヌレートフォームを製造する方法において、活性水素含
有化合物(2)としてポリオール(8)中でエチレン性
不飽和ニトリル、エチレン性不飽和カルボン酸およびそ
の誘導体、芳香族不飽和炭化水素、ニトロスチレンおよ
び酢酸ビニルから選ばれるエチレン性不飽和単量体
(9)を重合させることによって得られる重合体ポリオ
ール並びに必要により他の活性水素含有化合物(10)
を用い、かつ発泡剤(5)として水を活性水素含有化合
物(2)100重量部に対して3〜10重量部用いる(但
し、F−11、F−12は実質的に用いない)ことを特
徴とする硬質ポリウレタンフォームおよび/または硬質
ポリイソシアヌレートフォームの製法;並びに有機ポリ
イソシアネート(1)と活性水素含有化合物(2)を整
泡剤(3)、触媒(4)、発泡剤(5)及び必要により
架橋剤(6)、その他の助剤(7)の存在下に反応させ
て硬質ポリウレタンフォームおよび/または硬質ポリイ
ソシアヌレートフォームを製造する方法において、活性
水素含有化合物(2)としてポリオール(8)中でエチ
レン性不飽和ニトリル、エチレン性不飽和カルボン酸お
よびその誘導体、芳香族不飽和炭化水素、ニトロスチレ
ンおよび酢酸ビニルから選ばれるエチレン性不飽和単量
体(9)を重合させることによって得られる重合体ポリ
オール並びに必要により他の活性水素含有化合物(1
0)を用い、かつ発泡剤(5)として活性水素含有化合
物(2)100重量部に対しメチレンクロライドおよびフ
ロン系化合物(F−11およびF−12を除く)からな
る群より選ばれる発泡剤を10重量部以上用いる(但し、
F−11、F−12は実質的に用いない)ことを特徴と
する硬質ポリウレタンフォームおよび/または硬質ポリ
イソシアヌレートフォームの製法である。
本発明においてポリオール(8)としては、硬質ポリウ
レタンフォームおよび/または硬質ポリイソシアヌレー
トフォームの製造に通常使用できるものであればよく特
に制限はない。ポリオール(8)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、ひまし
油などがあげられる。
上記ポリエーテルポリオールとしては、多価アルコー
ル、多価フェノール、アミン類、ポリカルボン酸などの
活性水素含有化合物にアルキレンオキサイドを付加した
構造の化合物があげられる。
上記多価アルコールとしては、エチレングリコール、プ
ロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6
−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ネオペン
チルグリコールなどの2価アルコール;ペンタエリスリ
トール、ソルビトール、ショ糖などの3価以上の多価ア
ルコールなどがあげられる。多価フェノールとしては、
ピロガロール、ハイドロキノンなどの多価フェノール;
ビスフェノールAなどのビスフェノール類;フェノール
とホルムアルデヒドとの縮合物(例えば米国特許第3265
641号明細書に記載のポリフェノール)などがあげられ
る。アミン類としては、アンモニア;モノ−、ジ−およ
びトリエタノールアミン、イソプロパノールアミン、ア
ミノエチルエタノールアミンなどのアルカノールアミン
類;C1〜C20のアルキルアミン類;C2〜C6のアルキ
レンジアミン(例えば、エチレンジアミン、プロピレン
ジアミン、ヘキサメチレンジアミン);ポリアルキレン
ポリアミン(例えば、ジエチレントリアミン、トリエチ
レンテトラミン);アニリン、フェニレンジアミン、ジ
アミノトルエン(TDA)、キシリレンジアミン、メチ
レンジアニリン、ジフェニルエーテルジアミンなどの芳
香族アミン類;イソホロンジアミン、シクロヘキシレン
ジアミンなどの脂環式アミン類;アミノエチルピペラジ
ンおよびその他の特公昭55−21044号公報記載の
複素環式アミン類などがあげられる。また、ポリカルボ
ン酸としては、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、マ
レイン酸、ダイマー酸などの脂肪族ポリカルボン酸;フ
タル酸、テレフタル酸、トリメリット酸などの芳香族ポ
リカルボン酸などがあげられる。これらの活性水素含有
化合物は、2種以上使用することもできる。これらのう
ちで好ましいものは、2価以上の多価アルコールおよび
多価フェノールであり、さらに好ましいものは3価以上
の多価アルコール及び多価フェノールである。
上記活性水素含有化合物に付加するアルキレンオキサイ
ドとしては、プロピレンオキサイド(POと略す)、エ
チレンオキサイド(EOと略す)、ブチレンオキサイ
ド、テトラヒドロフランなどがあげられる。
アルキレンオキサイドは単独でも2種以上併用してもよ
く、後者の場合はブロック付加でもランダム付加でもよ
い。これらのアルキレンオキサイドのうち好ましいもの
は、POおよび/またはEOである。
ポリエステルポリオールとしては、例えば、多価アルコ
ール(前記2価アルコール、並びにトリメチロールプロ
パン、グリセリンなど)とカルボン酸(前記ポリカルボ
ン酸など)とを反応させて得られる縮合ポリエステルポ
リオール;ラクトン(ε−カプロラクトンなど)の開環
重合により得られるポリエステルポリオール;並びにポ
リエステル成形品を分解して得られる回収ポリエステル
にノニルフェノールのエチレンオキサイド付加物を加え
たものがあげられる。
これらのポリオールのうち好ましいものは、水酸基価20
〜600のポリオールであり、特に好ましいものは水酸基
価20〜600のポリエーテルポリオールである。ポリオー
ルの水酸基価が600を越えると重合体ポリオール中の重
合体の分散性が低下し、また水酸基価が20以下のポリオ
ールを用いた重合体ポリオールでは、硬質フォームの物
性が低下する。
本発明においてエチレン性不飽和単量体(9)としては
エチレン性不飽和ニトリル[(メタ)アクリロニトリル
など]、エチレン性不飽和カルボン酸およびその誘導体
[(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレートな
ど]、芳香族不飽和炭化水素[スチレン、メチルスチレ
ンなど]、その他のビニル単量体[ニトロスチレン、酢
酸ビニルなど]があげられる。好ましくはエチレン性不
飽和ニトリルまたはこれと芳香族不飽和炭化水素との混
合物であり、さらに好ましくは(メタ)アクリロニトリ
ルまたはこれと(メチル)スチレンとの混合物である。
重合体ポリオールの製造には通常ラジカル開始剤が用い
られる。このラジカル開始剤としては2,2′−アゾビ
スイソブチロニトリル(AIBN)、アゾジ−エステル
ポリオール類などのアゾ化合物、t−ブチルペルオシ−
2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルピバレート
などの過酸化物および特開昭61−76517号公報記
載の上記以外の過酸化物、あるいは過硫酸塩、過ホウ素
酸、過コハク酸塩などが使用できる。これらのうちで好
ましいものはAIBNである。
重合体ポリオールの製造には必要により連鎖移動剤を用
いることができる。この連鎖移動剤としては、例えば、
アルキルメルカプタン類(ドデシルメルカプタン、メル
カプトエタノールなど)、アルコール類(メタノール、
2−ブタノールなど)、ハロゲン化炭化水素(四塩化炭
素、四臭化炭素、クロロホルムなど)、特開昭55−3
1880号公報記載のエノールエーテル類などおよびこ
れら2種以上の混合物が使用できる。これらのうち好ま
しいものはアルキルメルカプタン類およびアルコール類
である。
本発明において他の活性水素含有化合物(10)として
は、C1〜C20のアルキルアミン類;C2〜C6のアルキ
レンジアミン(例えば、エチレンジアミン、プロピレン
ジアミン、ヘキサメチレンジアミン)、ポリアルキレン
ポリアミン(例えば、ジエチレントリアミン、トリエチ
レンテトラミン)などの脂肪族アミン類;アニリン、フ
ェニレンジアミン、ジアミノトルエン(TDA)、キシ
リレンジアミン、メチレンジアニリン、ジフェニルエー
テルジアミンなどの芳香族アミン類;イソホロンジアミ
ン、シクロヘキシレンジアミンなどの脂環式アミン類;
アミノエチルピペラジンおよびその他の特公昭55−2
1044号公報記載の複素環式アミン類などが挙げられ
る。活性水素含有化合物(2)中のこれらの他の活性水
素含有化合物(10)の含量は、活性水素含有化合物
(2)重量に基づいて通常5%以下、好ましくは2%以下で
ある。5%を越えると反応性が高くなりフォーム成形に困
難を生ずる。
他の活性水素含有化合物(10)として一般硬質用ポリ
オール(前述のポリエーテルポリオールおよび/または
ポリエステルポリオールなど)を使用することもでき
る。この場合、活性水素含有化合物(2)中における重
合体ポリオールの構成成分であるエチレン性不飽和単量
体の使用量は全ポリオールの重量にもとづいて通常1〜
45%、好ましくは2〜25%になるように用いるとよ
い。この範囲外ではフォームの低温特性が悪くなった
り、重合体ポリオールの粘度が非常に高くなり使用しづ
らくなる。
重合体ポリオールの製造に好適な処方を記載する。
フォームの低温特性、重合体ポリオールの粘度を考慮し
て、エチレン性不飽和単量体(9)はポリオール(8)
とエチレン性不飽和単量体(9)の合計重量にもとづい
て1〜45%が好ましく特に好ましくは2〜25%であ
る。
エチレン性不飽和ニトリルと芳香族不飽和炭化水素を使
用する場合、その混合比は通常重量比で100:0〜3
0:70、好ましくは、90:10〜40:60であ
る。この範囲外では重合体ポリオールの粘度が高くな
る。
ラジカル開始剤の使用量は特に限定されないがエチレン
性不飽和単量体(9)100重量部に対し通常、0.5
〜20重量部である。ラジカル開始剤が、0.5重量部
未満では重合率が低く20重量部を超えても、ラジカル
開始剤としての効果は変わらない。
連鎖移動剤の使用量はエチレン性不飽和単量体(9)1
00部に対し通常0〜10部、好ましくは5〜10部で
ある。この範囲外では顕著な効果をもたらさない。
重合体ポリオールを製造する方法は公知の方法でよく、
たとえばエチレン性不飽和単量体(9)をラジカル開始
剤の存在下重合させる方法(例えば、米国特許第338
3351号、特公昭39−24737号、特公昭47−
47999号、特開昭50−15894号などの明細書
に記載の方法)が挙げられる。重合温度は通常50〜1
70℃、好ましくは90〜150℃である。
本発明において有機ポリイソシアネート(1)としては
特に制限はなく、ポリウレタンの製造に通常使用できる
ものが用いられる。例えば炭素数(NCO基中の炭素を
除く)6〜20の芳香族ポリイソシアネート、例えば、
2,4−および2,6−トリレンジイソシアネート(T
DI)、粗製TDI、2,4′−および/または4,
4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、
粗製MDI[粗製ジアミノフェニルメタン{ホルムアル
デヒドと芳香族アミン(アニリンなど)またはその混合
物との縮合生成物(ジアミノジフェニルメタン)と少量
(例えば5〜20重量%)の3官能以上のポリアミンと
の混合物}のホスゲン化物];など;炭素数2〜18の
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、リジンジイソシアネートなど);炭素数4〜1
5の脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシア
ネート、ジシクロヘキシルジイソシアネートなど);炭
素数8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネート(シレン
ジイソシアネートなど);これらの有機ポリイソシアネ
ートの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロフ
ァネート基、ウレア基、ビュウレット基、ウレトジオン
基、ウレトイミン基、イソシアネート基または、オキサ
ゾリドン基含有変性物など);特開昭61−76517
号公報記載の上記以外のポリイソシアネート;並びにこ
れらの2種以上の混合物があげられる。これらのうち、
好ましいものは2,4−および/または2,6−TD
I、2,4′−および/または4,4′−MDI、粗製
MDI、並びにこれらのポリイソシアネートより誘導さ
れるウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート
基、ウレア基、ビュウレット基、ウレトジオン基、ウレ
トイミン基、イソシアネート基またはオキサゾリドン基
を含有する変性ポリイソシアネート(NCO含量が15
〜45重量%、特に好ましくは20〜35重量%)であ
る。
本発明に使用される整泡剤(3)としては通常、硬質ウ
レタンフォーム用に使用されるものであればよく特に制
限はない。例えばシリコン系整泡剤であるL−5420
[日本ユニカー(株)製];SH−193およびSF−
2933[東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)
製]などがあげられる。
触媒(4)としては硬質ポリウレタンフォームを製造す
る際のウレタン化触媒と硬質ポリイソシアヌレートフォ
ームを製造する際のイソシアヌレート化触媒が挙げられ
る。ウレタン化の触媒としては、例えばトリエチレンジ
アミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミンなどの三
級アミン類;スタナスオクトエート、ジブチルチンジラ
ウレートなどの有機スズ化合物などがあげられる。ま
た、イソシアヌレート化の触媒としては、米国特許第4
299924号明細書記載の有機酸のアルカリ金属塩な
どがあげられる。
必要により使用される架橋剤(6)としては、水酸基価
が通常300以上、好ましくは400以上のポリエーテ
ルポリオール;芳香族または脂環族ジアミン類;並びに
これらの二種以上の混合物があげられる。これらのうち
好ましいものは、芳香族ジアミン類である。
必要により用いられるその他の助剤(6)としてはフィ
ラー、着色材などがあげられる。フィラーの例として炭
酸カルシウム、ミルトグラスなどの無機フィラーが挙げ
られる。
本発明の方法における各成分の好適な使用量の範囲を記
述する。
有機ポリイソシアネート(1)の量は、活性水素含有化
合物(2)の水酸基価に基づきNCO指数が、通常80
〜1000、好ましくは90〜500となるように調整
すればよい。この範囲外では好ましいフォームが得られ
ない。
整泡剤(3)の量は活性水素含有化合物(2)全重量1
00部に対し通常0.1〜5部、好ましくは0.5〜3
部である。0.1部未満では整泡性が不足し、5部を超
えると整泡性に顕著な効果がみられない。
触媒(4)の量は活性水素含有化合物(2)全重量10
0部に対し通常0.01〜10部、好ましくは0.05
〜8部である。この範囲外では適度な反応性を示さな
い。
発泡剤(5)の量は水の場合、活性水素含有化合物
(2)全重量100部に対し通常3〜10部、好ましく
は4〜10部である。メチレンクロライド並びにF−1
1、F−12以外のフロン系発泡剤の場合は通常10〜
70部、好ましくは10〜60部である。この範囲外で
は適度なフォーム密度にならない。
架橋剤(6)の量は活性水素含有化合物(2)全重量1
00部に対し通常10部以下、好ましくは7部以下であ
る。この範囲外では良好な硬質フォームが得られない。
その他の助剤(7)の量は活性水素含有化合物(2)全
重量100部に対し通常30部以下、好ましくは20部
以下である。
本発明の方法による発泡体の製法は公知の方法でよくワ
ンショット法、プレポリマー法(準プレポリマー法)の
何れも適用できる。また、フォームの成形は低圧および
高圧発泡機による方法およびスプレー機による方法など
の公知の何れの方法でもよく目的とするフォームが得ら
れやすい成形法を使用することができる。
〔実施例〕
以下製造例および実施例により更に詳細に説明するが、
本発明はこれらのに限定されるものではない。なお部は
重量部をしめす。
製造例、実施例および比較例に使用した原料の組成は以
下の通りである。
ポリオール1・・グリセリンにPOを付加し、水酸基価
が673のもの。
ポリオール2・・ペンタエリスリトールにPO次いでE
Oを付加し、水酸基価が405のもの。
ポリオール3・・グリセリンにPOを付加し、水酸基価
が840のもの。
ポリオール4・・トリレンジアミンにPOを付加し、水
酸基価が350のもの。
ポリオール5・・グリセリンにPO次いでEOを付加
し、水酸基価が28のもの。(EOは25%) ポリエステルポリオール1・・フタル酸ジプロピレング
リコールとの反応から得たエステルにノニルフェノール
にEOを付加したものを加えた水酸基価230のもの。
ポリエステルポリオール2・・フタル酸エチレングリコ
ールとの反応から得たエステルにノニルフェノールにE
Oを付加したものを加えた水酸基価400のもの。
アミン触媒・・Polycat 42[サンアプロ
(株)製]。
シリコーン系整泡剤・・SH−193[東レ・ダウコー
ニング・シリコーン(株)製]。
発泡剤・・水、F−123およびF−141b(各々別
個に使用) 有機ポリイソシアネート・・粗製MDI ポリウレタンおよび/またはポリイソシアヌレートフォ
ームの性能評価は次の方法で行った。
フォームの寸法変化・・一辺が10cmのフォームの立方体
を下記(1)〜(3)の各条件の槽内にいれて24時間放
置後フォームのライズ方向に対して垂直方向の寸法変化
を測定し、テスト前に対する変化率で調べた。
寸法測定の槽内条件 (1)−30℃ (2)110℃ (3)70℃×95R.H. 密度・・JIS K6301 圧縮強度・・ライズ方向に対して垂直方向の圧縮強度J
ISK7203 K−factor・・JIS A1413 製造例 1〜3 重合体ポリオールA、BおよびCを表1に示す原料構
成、重合温度および重合時間で製造した。得られた各重
合体ポリオールの水酸基価および粘度を表1に示す。
実施例 1〜9 製造例1〜3で作成した重合体ポリオールA、Bおよび
Cを用い、表2に示す成分1と成分2を20℃で撹拌混合
し、一辺20cmの型に流し込み発泡させた。得られたポリ
イソシアヌレートフォームの性能評価結果を表2に記載
する。
比較例 1〜6 表3に示すの成分1と成分2を20℃で撹拌混合し、実施
例1〜9と同様の製法により作成したポリイソシアヌレ
ートフォームの性能評価結果を表3に記載する。
〔発明の効果〕 本発明の製法によれば、重合体ポリオールを用いること
によりポリウレタンおよび/またはポリイソシアヌレー
トフォームを製造する際、1987年に批准されたフロン使
用に関するモントリオール議定書の規制に該当しない
水、メチレンクロライド、ジクロロトリフルオロエタ
ン、ジクロロモノフルオロエタン等の非フロン系発泡剤
を用いてもその際生じるフォームの強度の低下、寸法安
定性の悪化、製品の変形などの問題を解決することがで
きる。従って本発明の製法により得られるポリウレタン
および/またはポリイソシアヌレートフォームは、建材
用パネル心材、サイディング材などの用途に有用であ
る。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機ポリイソシアネート(1)と活性水素
    含有化合物(2)を、整泡剤(3)、触媒(4)、発泡
    剤(5)及び必要により架橋剤(6)、その他の助剤
    (7)の存在下に反応させて硬質ポリウレタンフォーム
    および/または硬質ポリイソシアヌレートフォームを製
    造する方法において、活性水素含有化合物(2)とし
    て、ポリオール(8)中でエチレン性不飽和ニトリル、
    エチレン性不飽和カルボン酸およびその誘導体、芳香族
    不飽和炭化水素、ニトロスチレンおよび酢酸ビニルから
    選ばれるエチレン性不飽和単量体(9)を重合させるこ
    とによって得られる重合体ポリオール並びに必要により
    他の活性水素含有化合物(10)を用い、かつ発泡剤
    (5)として、水を活性水素含有化合物(2)100重
    量部に対して3〜10重量部用いる[但し、トリクロロ
    フルオロメタンおよびジクロロジフルオロメタンは実質
    的に用いない]ことを特徴とする硬質ポリウレタンフォ
    ームおよび/または硬質ポリイソシアヌレートフォーム
    の製法。
  2. 【請求項2】有機ポリイソシアネート(1)と活性水素
    含有化合物(2)を、整泡剤(3)、触媒(4)、発泡
    剤(5)及び必要により架橋剤(6)、その他の助剤
    (7)の存在下に反応させて硬質ポリウレタンフォーム
    および/または硬質ポリイソシアヌレートフォームを製
    造する方法において、活性水素含有化合物(2)とし
    て、ポリオール(8)中でエチレン性不飽和ニトリル、
    エチレン性不飽和カルボン酸およびその誘導体、芳香族
    不飽和炭化水素、ニトロスチレンおよび酢酸ビニルから
    選ばれるエチレン性不飽和単量体(9)を重合させるこ
    とによって得られる重合体ポリオール並びに必要により
    他の活性水素含有化合物(10)を用い、かつ発泡剤
    (5)として、活性水素含有化合物(2)100重量部
    に対してメチレンクロライドおよびフロン系化合物(ト
    リクロロフルオロメタンおよびジクロロジフルオロメタ
    ンを除く)からなる群より選ばれる発泡剤を10重量部
    以上用いる(但し、トリクロロフルオロメタンおよびジ
    クロロジフルオロメタンは実質的に用いない)ことを特
    徴とする硬質ポリウレタンフォームおよび/または硬質
    ポリイソシアヌレートフォームの製法。
  3. 【請求項3】活性水素含有化合物(2)中のエチレン性
    不飽和単量体(9)を重合させることによって得られる
    重合体が、活性水素含有化合物(2)中のポリオールの
    全重量に基づいて1〜45%である請求項1または2記
    載の硬質ポリウレタンフォームおよび/または硬質ポリ
    イソシアヌレートフォームの製法。
  4. 【請求項4】ポリオール(8)の水酸基価が20から6
    00である請求項1または2記載の硬質ポリウレタンフ
    ォームおよび/または硬質ポリイソシアヌレートフォー
    ムの製法。
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