JPH10101763A - 硬質ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents
硬質ポリウレタンフォームの製造方法Info
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Abstract
マシ油を配合することができ、工業的に問題なく使用で
きる製品を製造できるような硬質ポリウレタンフォーム
の製造方法。 【解決手段】 C)水、D)触媒、A)ポリオール成分
をB)ポリイソシアネート成分と反応させることにより
硬質ポリウレタンフォームの製造方法。A)1)2以上
の活性水素を含みa)i)少なくとも500のOH価を
もち、第1及び/又は第2アミノ基を含むジアミン又は
ポリアミンとアルキレンオキシドの付加物と、ii)ヒ
マシ油の混合物、及び/又はb)a)のi)をii)ヒ
マシ油と反応させることにより得られる1種以上の反応
生成物を含むポリオールと、2)2個以上の活性水素を
含むポリオール成分を必要とする。
Description
ポリウレタンフォームの新規製造方法に関する。
実質的に独立気泡の硬質フォームの製造方法は一般に知
られている。対応する硬質フォームの製造については例
えばKunststoff−Handbuch(プラス
チックハンドブック),第7巻,第1版、1966,
R.ViewegとA.Hochtlen編及び第2
版,1983,G.Oertel編(Carl Han
ser Verlag,Munich)に記載されてい
る。このような硬質フォームは通常、発泡剤、触媒及び
場合により助剤と添加剤の存在下で芳香族ポリイソシア
ネートをポリオール、好ましくはポリエーテルポリオー
ル又はポリエステルポリオールと反応させることにより
製造される。曾て好ましい発泡剤として使用されていた
R11等のフルオロクロロハイドロカーボンは他の材料
に置換えられつつある。特に、これらの慣用フルオロク
ロロハイドロカーボンはオゾン破壊性であるため、例え
ばR141b(1,1,1−ジクロロフルオロエタン)
等の部分ハロゲン化フルオロクロロハイドロカーボン、
フルオロハイドロカーボン、及び低沸点アルカン類(例
えばn−ペンタン、イソペンタン及びシクロペンタン)
等の発泡剤で代用されるようになった。
レメント又はサンドイッチエレメントの製造や、例えば
冷蔵庫もしくは冷凍庫等の家庭用冷蔵装置又は湯沸かし
保温ポット等の家庭用器具のキャビティの充填に使用さ
れている。従来、ポリウレタンの製造には化学産業で広
く使用されているトリグリセリドである再生可能な原料
ヒマシ油が使用されている。ヒマシ油は1分子当たり約
3個のヒドロキシル基をもつので、この目的に利用でき
る。ところが、ヒマシ油はOH価が非常に低く、得られ
る硬質フォームの機械的安定性が不十分となり、特に5
0kg/m3 未満の嵩密度をもつ硬質フォームの場合に
は問題となるので、従来は硬質ポリウレタンフォームの
製造に大量に(即ちポリオール配合物の>20重量部)
使用することができなかった。しかし、再生可能な原料
であるヒマシ油を硬質ポリウレタンフォームの製造で大
量に使用できるならば、経済的及び生態学的双方の理由
で有利である。
は、ポリオール配合物中に20重量部を上回るヒマシ油
を配合することができ、工業的に問題なく使用できる製
品を製造できるような硬質ポリウレタンフォームの製造
方法を提供することであった。驚くべきことに、本発明
によるポリオール配合物を使用することにより上記目的
を達成できることが今般判明した。
少なくとも1種の触媒、及び場合によりE)少なくとも
1種の発泡剤の存在下でA)ポリオール成分をB)ポリ
イソシアネート成分と反応させることからなる硬質ポリ
ウレタンフォームの製造方法を提供する。本発明の方法
において、 A)前記ポリオール成分は、 1)成分A)の総重量を基にして80〜100重量%に
相当し、少なくとも2個のイソシアネート反応性水素原
子を含み、 a)成分A)1)の総重量を基にして0〜100重量%
に相当し、 i)A)1)a)の総重量を基にして20〜80重量%
に相当し、少なくとも500のOH価をもち、第1及び
/又は第2アミノ基を含む少なくとも1種のジアミン又
は少なくとも1種のポリアミンを少なくとも1種のアル
キレンオキシドと反応させることにより製造される付加
物と、 ii)A)1)a)の総重量を基にして20〜80重量
%のヒマシ油を含む混合物と、 b)成分A)1)の総重量を基にして0〜100重量%
に相当し、 i)少なくとも500のOH価をもち、第1及び/又は
第2アミノ基を含む少なくとも1種のジアミン又は少な
くとも1種のポリアミンを少なくとも1種のアルキレン
オキシドと反応させることにより製造される付加物を、 ii)ヒマシ油と反応させることにより得られる1種以
上の反応生成物を含むポリオールと、 2)成分A)の総重量を基にして0〜20重量%に相当
し、少なくとも2個のイソシアネート反応性水素原子を
含む少なくとも1種の化合物を含み、但し成分A)1)
a)i)とA)2)は異なる化合物であり、成分A)
1)b)とA)2)は異なる化合物であり、 B)前記ポリイソシアネート成分は20〜48重量%の
NCO基含量をもつ。
分A)は、成分A)の総重量を基にして80〜100重
量%に相当し、少なくとも2個のイソシアネート反応性
水素原子を含み且つa)i)少なくとも500のOH価
をもつ付加物とii)ヒマシ油の混合物、及び/又は
b)i)少なくとも500のOH価をもつ付加物をi
i)ヒマシ油と反応させることにより得られる1種以上
の反応生成物を含むポリオール1)を含む。ポリオール
成分A)1)は(A)1)の総重量を基にして)100
重量%の混合物a)、(A)1)の総重量を基にして)
100重量%の1種以上の反応生成物b)、又はa)と
b)の両者を含んでもよい。
1)a)i)及びA)1)b)i)は第1及び/又は第
2アミノ基を含むジアミン又はポリアミンとアルキレン
オキシドの反応生成物からなる。これらの反応生成物は
少なくとも500のOH価をもつ。これらの反応生成物
を形成するのに利用可能なアルキレンオキシドとして
は、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、ドデシルオキシド又はスチレンオキシ
ドを挙げることができる。プロピレンオキシド、エチレ
ンオキシド及びその混合物が好ましい。これらの反応生
成物の形成でスターター化合物として利用可能なもの
は、少なくとも1個の第1又は第2アミノ基を含むジア
ミン又はポリアミンである。少なくとも1個の第1又は
第2アミノ基を含むジアミン又はポリアミンとしては、
例えば脂肪族アミン類[例えばエチレンジアミン、エチ
レンジアミンの種々のオリゴマー(例えばジエチレント
リアミン、トリエチレンテトラミン、ペンタエチレンヘ
キサミン、1,3−プロピレンジアミン、1,3−及び
1,4−ブチレンジアミン、1,2−、1,3−、1,
4−、1,5−、1,6−ヘキサメチレンジアミン)]
と、芳香族アミン類[例えばフェニレンジアミン、トル
イレンジアミン(例えば2,3−トルイレンジアミン、
3,4−トルイレンジアミン、2,4−トルイレンジア
ミン、2,5−トルイレンジアミン、2,6−トルイレ
ンジアミン及びこれらの異性体の混合物)、2,2’−
ジアミノジフェニルメタン、2,4’−ジアミノジフェ
ニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン及び
これらの異性体の混合物等]が挙げられる。
含むジアミン又はポリアミンは、例えばエタノールアミ
ン、ジエタノールアミン等のアルカノールアミンを含ま
ない。成分A)1)a)i)及び/又はA)1)b)
i)として使用するのに特に好ましい反応生成物は2〜
4モル、最も好ましくは3〜3.8モルの少なくとも1
種のアルキレンオキシドと、2,3−トルイレンジアミ
ン及び3,4−トルイレンジアミンの異性混合物の重付
加物である。
の総重量を基にして0〜20重量%に相当し、少なくと
も2個のイソシアネート反応性水素原子を含む少なくと
も1種の化合物2)も含んでいてもよい。利用可能な化
合物としては、硬質ポリウレタンフォームの製造で有用
であるとして知られている慣用イソシアネート反応性化
合物を挙げることができる。典型的には、これらの化合
物は例えば約200〜約12,500g/モルの分子量
をもつ。このような化合物としては、例えばアミノ基を
含む化合物以外に、チオール基又はカルボキシル基を含
む化合物、好ましくはヒドロキシル基を含む化合物が挙
げられ、例えば少なくとも2個のヒドロキシル基を含む
ポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオールが
挙げられる。特に、利用可能なポリオール化合物A)
2)はより好ましく2〜8個のヒドロキシル基を含み、
最も好ましくは300〜2,000の分子量をもつ化合
物であり、例えば2〜8個のヒドロキシル基を含むポリ
エーテルポリオール又はポリエステルポリオールや、例
えば均質及び気泡ポリウレタンの製造用としてそれ自体
知られているようなポリカーボネート又はポリエステル
アミドである。これらの化合物の具体例は例えばDE−
A2,832,253の11〜18頁に記載されてい
る。本発明に利用可能なポリオール化合物A)2)は上
記化合物A)1)a)i)及びA)1)b)とは明らか
に異なる。化合物A)1)a)i)及びA)1)b)は
ポリオール化合物A)2)から除外するのが好ましい。
成分B)の反応はC)水、D)少なくとも1種の触媒、
及び場合によりE)少なくとも1種の発泡剤の存在下で
行われる。成分C)の水は(成分A)の総重量を基にし
て)1〜7重量%となるような量で存在するのが好まし
い。本発明の方法で水を発泡剤として使用する場合に
は、水の存在量は成分A)の総重量を基にして約5〜約
20重量%とすべきである。
の本発明の方法では、成分E)の発泡剤も使用してもよ
い。利用可能な発泡剤E)の例としては、アルカン類
(例えばn−ペンタン、イソペンタン、イソペンタンと
n−ペンタンの混合物、シクロペンタン、シクロヘキサ
ン、ブタン異性体と上記アルカン類の混合物)、部分ハ
ロゲン化フルオロクロロハイドロカーボン(例えば1,
1,1−ジクロロフルオロエタン(R141b))、部
分フッ素化炭化水素(例えば1,1,1,3,3,3−
ヘキサフルオロブタン(R356)又は1,1,1,
3,3−ペンタフルオロプロパン(R245fa))等
の化合物が挙げられる。シクロペンタンが好適発泡剤で
ある。本発明の方法で発泡剤が存在する場合には、発泡
剤の典型的な使用量は成分A)の総重量を基にして約5
〜約20重量%とする。本発明によると、利用可能な触
媒D)としてはポリウレタン化学で使用されるものとし
てそれ自体知られている慣用触媒が挙げられる。本発明
の方法では成分A)の総重量を基にして約0.1〜約4
重量%の量の適当な触媒が存在する。
シアネートとしては、例えばW.Siefkenにより
Justus Liebigs Annalen de
rChemie,562,75〜136頁に記載されて
いるような芳香族ポリイソシアネートが挙げられる。こ
れらのポリイソシアネートは典型的には式: Q(NCO)n に対応し、ここでnは2〜4、好ましくは2を表し、Q
は炭素原子数2〜18、好ましくは6〜10の脂肪族炭
化水素基、炭素原子数4〜15、好ましくは5〜10の
脂環式炭化水素基、炭素原子数8〜15、好ましくは8
〜13の芳香族炭化水素基を表す。このような利用可能
なポリイソシアネートは例えばDE−OS2,832,
253の10〜11頁に記載されている。
4−及び2,6−トルイレンジイソシアネートとこれら
の異性体(「TDI」)の種々の混合物、アニリン−ホ
ルムアルデヒド縮合後にホスゲン化により製造されるよ
うなポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート
(「粗MDI」)、カルボジイミド基、ウレタン基、ア
ロファネート基、イソシアヌレート基、尿素基又はビウ
レット基を含むポリイソシアネート(「修飾ポリイソシ
アネート」)、特に2,4−及び2,6−トルイレンジ
イソシアネート又は4,4’−及び/又は2,4’−ジ
フェニルメタンジイソシアネートから誘導される修飾ポ
リイソシアネート等の工業的に容易に入手可能なポリイ
ソシアネートが挙げられる。ポリイソシアネート成分は
上記イソシアネートの1種と少なくとも1個のヒドロキ
シル基を含む有機化合物のプレポリマーでもよい。プレ
ポリマーの形成に利用可能な有機化合物としては、例え
ば1〜4個のヒドロキシル基を含み、60〜1,400
の分子量をもつポリエーテルポリオール類又はポリエス
テルポリオール類が挙げられる。
又はジメチルポリシロキサン、顔料又は染料、耐老化及
び耐候安定剤、可塑際、制カビ及び制菌作用をもつ物
質、並びに充填材(例えば硫酸バリウム、多孔質珪藻
土、カーボンブラック又は精製チョーク)等の添加剤も
触媒及び水と併存していてもよい。いずれも本発明によ
り場合により併用してもよい添加剤である界面活性剤、
気泡安定剤、気泡調節剤、反応抑制剤、安定剤、難燃
剤、染料、充填剤並びに制カビ及び制菌作用をもつ物質
の他の例と、これらの添加剤の使用及び作用方法の詳細
については、例えばKunststoff−Handb
uch,Vol.VII,ViewegとHochtl
en編,Carl Hanser Verlag,Mu
nich 1966,121〜205頁及び第2版,1
983,G.Oertel編(Carl Hanser
Verlag,Munich)に記載されている。
ための発泡工程は密閉金型内で実施してもよい。金属
(例えばアルミニウム)又はプラスチック(例えばエポ
キシ樹脂)等の適当な金型材料から構成した金型に反応
混合物を加える。発泡性反応混合物は金型内で発泡し、
成形品を形成する。フォーム成形工程は、成形品の表面
が気泡構造をもつように実施してもよい。他方、成形品
が稠密固体スキンと気泡コアをもつように実施してもよ
い。本発明によると、前者の場合には得られるフォーム
が金型をちょうど満たすような量の発泡性反応混合物を
金型に加える。後者の場合には、金型の内部をフォーム
で満たすために必要な量よりも多量の発泡性反応混合物
を金型に加える。従って、後者の場合には例えばその開
示内容を参考資料として本明細書の一部とする米国特許
第3,178,490号及び3,182,104号に記
載されている当該技術分野で公知の方法である「過装
填」条件下で発泡を行う。
メントの中間層として及び冷蔵装置のキャビティを充填
するための、本発明により製造した硬質フォームの使用
も提供する。本発明の方法は冷蔵庫及び冷凍庫のキャビ
ティを充填するために使用するのが好ましい。フォーム
は当然のことながら、それ自体公知のスラブ材発泡又は
ツインコンベヤーベルト法により製造することもでき
る。本発明により獲得可能な硬質フォームは例えば建築
及び建設や、中心加熱管と容器を断熱するために使用す
ることができる。本明細書で使用する分子量なる用語
は、末端基分析により決定される数平均分子量を意味す
る。
細に説明する。上記開示に記載した本発明は精神又は範
囲のいずれにおいてもこれらの実施例に制限されない。
当業者は下記手順の条件の公知変形を使用できることを
容易に理解しよう。特に指定しない限り、全温度は摂氏
であり、全百分率は重量%である。
0リットル容反応器に2,3−トルイレンジアミンと
3,4−トルイレンジアミンの異性混合物9kgを入れ
た。90℃〜150℃、窒素圧2〜4barで窒素で十
分にフラッシした後、プロピレンオキシド(トルイレン
ジアミン1モル当たり3.5モル)15kgを2時間以
内に反応器内のTDAの異性混合物に配量した。反応か
ら2時間後に反応混合物を冷却した。以下の分析デー
タ:OH価605、粘度2200mPa.s(75℃)
をもつポリエーテル24kgが得られた。ポリオールB: スクロース、エチレングリコール及び水
から出発し、1,2−プロピレンオキシドのアニオン重
付加により、分子量350とOH価約450をもつポリ
エーテルポリオールを得た。
用した。 成分A: ヒマシ油 50重量部、 ポリオールB 50重量部、 シリコーン安定剤(Goldschmidt の市販品B8423) 2重量部、 活性剤(Bayer AGの市販品 Desmorapid 726b) 3重量部、 水 2重量部。 イソシアネートA:NCO含量31.5重量%のポリマ
ーMDIからなる粗MDI(BayerAGの市販品D
esmodur 44V20)。成分A100重量部を
20℃で撹拌機(2000rpm)でシクロペンタン1
2重量部及びイソシアネートA100重量部と混合し
た。次に、20×20cm2 の底面積をもつ開放金型に
混合物を流し込み、発泡させた。発泡反応の終了後、部
分的に気泡破壊した粗気泡の靭性材料が得られた。
よりポリウレタン硬質フォームを製造した。 成分A: ヒマシ油 50重量部、 ポリオールA 50重量部、 シリコーン安定剤(Goldschmidt の市販品B8423) 2重量部、 活性剤(Bayer AGの市販品 Desmorapid 726b) 3重量部、 水 2重量部。 成分A100重量部を20℃で撹拌機(2000rp
m)でシクロペンタン14重量部及びイソシアネートA
110重量部と混合した。次に、20×20cm2 の底
面積をもつ開放金型に混合物を流し込み、発泡させた。
発泡反応の完了後、微気泡ポリウレタン硬質フォームが
得られた。
よりポリウレタン硬質フォームを製造した。 成分A: ヒマシ油 40重量部、 ポリオールA 40重量部、 ポリオールB 20重量部、 シリコーン安定剤(Goldschmidt の市販品B8423) 2重量部、 活性剤(Bayer AGの市販品 Desmorapid 726b) 3重量部、 水 2重量部。 成分A100重量部を20℃で撹拌機(2000rp
m)でシクロペンタン14重量部及びイソシアネートA
110重量部と混合した。次に、20×20cm2 の底
面積をもつ開放金型に混合物を流し込み、完全に発泡さ
せた。発泡反応の終了後、微気泡ポリウレタン硬質フォ
ームが得られた。以上の実施例から明らかなように、多
量のヒマシ油を使用する場合には、本発明の方法によっ
てのみポリウレタン硬質フォームが得られる。
たが、以上の説明は単に例示の目的に過ぎず、発明の精
神及び範囲内で種々の変形が当業者により可能であり、
本発明は請求の範囲により制限されるものと理解された
い。
通りである: 1. C)水、D)少なくとも1種の触媒、及び場合に
よりE)少なくとも1種の発泡剤の存在下でA)ポリオ
ール成分をB)ポリイソシアネート成分と反応させるこ
とからなる硬質ポリウレタンフォームの製造方法におい
て、 A)前記ポリオール成分が、 1)成分A)の総重量を基にして80〜100重量%に
相当し、少なくとも2個のイソシアネート反応性水素原
子を含み、 a)成分A)1)の総重量を基にして0〜100重量%
に相当し、 i)A)1)a)の総重量を基にして20〜80重量%
に相当し、少なくとも500のOH価をもち、第1及び
/又は第2アミノ基を含む少なくとも1種のジアミン又
は少なくとも1種のポリアミンを少なくとも1種のアル
キレンオキシドと反応させることにより製造される付加
物と、 ii)A)1)a)の総重量を基にして20〜80重量
%のヒマシ油を含む混合物と、 b)成分A)1)の総重量を基にして0〜100重量%
に相当し、 i)少なくとも500のOH価をもち、第1及び/又は
第2アミノ基を含む少なくとも1種のジアミン又は少な
くとも1種のポリアミンを少なくとも1種のアルキレン
オキシドと反応させることにより製造される付加物を、 ii)ヒマシ油と反応させることにより得られる1種以
上の反応生成物を含むポリオールと、 2)成分A)の総重量を基にして0〜20重量%に相当
し、少なくとも2個のイソシアネート反応性水素原子を
含む少なくとも1種の化合物を含み、但し成分A)1)
a)i)とA)2)は常に異なる化合物であり、成分
A)1)b)とA)2)は常に異なる化合物であり、 B)前記ポリイソシアネート成分が20〜48重量%の
NCO基含量をもつ改善方法。
ポリイソシアネート成分を更にE)少なくとも1種の発
泡剤の存在下で反応させる上記第1項に記載の方法。 3. A)前記ポリオール成分とB)前記ポリイソシア
ネート成分を更に添加剤の存在下で反応させる上記第1
項に記載の方法。 4. A)前記ポリオール成分とB)前記ポリイソシア
ネート成分を更に難燃剤の存在下で反応させる上記第1
項に記載の方法。 5. 成分A)1)a)i)及びA)1)b)i)が第
1及び/又は第2アミノ基を含む少なくとも1種の芳香
族ジアミン又は少なくとも1種の芳香族ポリアミンと少
なくとも1種のアルキレンオキシドの反応生成物を含む
上記第1項に記載の方法。
レンジアミンと3,4−トルイレンジアミンの異性混合
物を含む上記第5項に記載の方法。 7. 成分A)1)a)i)及びA)1)b)i)がア
ルキレンオキシド2〜4モルと2,3−トルイレンジア
ミン及び3,4−トルイレンジアミンの異性混合物の重
付加物を含む上記第1項に記載の方法。 8. E)前記発泡剤がシクロペンタン、n−ペンタ
ン、イソペンタン又はその混合物を含む上記第2項に記
載の方法。 9. E)前記発泡剤が少なくとも1種の部分ハロゲン
化フルオロクロロハイドロカーボンを含む上記第2項に
記載の方法。 10. E)前記発泡剤が少なくとも1種のフルオロハ
イドロカーボンを含む上記第2項に記載の方法。
Claims (2)
- 【請求項1】 C)水、D)少なくとも1種の触媒、及
び場合によりE)少なくとも1種の発泡剤の存在下で
A)ポリオール成分をB)ポリイソシアネート成分と反
応させることからなる硬質ポリウレタンフォームの製造
方法において、 A)前記ポリオール成分が、 1)成分A)の総重量を基にして80〜100重量%に
相当し、少なくとも2個のイソシアネート反応性水素原
子を含み、 a)成分A)1)の総重量を基にして0〜100重量%
に相当し、 i)A)1)a)の総重量を基にして20〜80重量%
に相当し、少なくとも500のOH価をもち、第1及び
/又は第2アミノ基を含む少なくとも1種のジアミン又
は少なくとも1種のポリアミンを少なくとも1種のアル
キレンオキシドと反応させることにより製造される付加
物と、 ii)A)1)a)の総重量を基にして20〜80重量
%のヒマシ油を含む混合物と、 b)成分A)1)の総重量を基にして0〜100重量%
に相当し、 i)少なくとも500のOH価をもち、第1及び/又は
第2アミノ基を含む少なくとも1種のジアミン又は少な
くとも1種のポリアミンを少なくとも1種のアルキレン
オキシドと反応させることにより製造される付加物を、 ii)ヒマシ油と反応させることにより得られる1種以
上の反応生成物を含むポリオールと、 2)成分A)の総重量を基にして0〜20重量%に相当
し、少なくとも2個のイソシアネート反応性水素原子を
含む少なくとも1種の化合物を含み、但し成分A)1)
a)i)とA)2)は常に異なる化合物であり、成分
A)1)b)とA)2)は常に異なる化合物であり、 B)前記ポリイソシアネート成分が20〜48重量%の
NCO基含量をもつ改善方法。 - 【請求項2】 A)前記ポリオール成分とB)前記ポリ
イソシアネート成分を更にE)少なくとも1種の発泡剤
の存在下で反応させる請求項1に記載の方法。
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