JPH11130830A - 硬質ウレタンスプレーフォームの製造法 - Google Patents
硬質ウレタンスプレーフォームの製造法Info
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- JPH11130830A JPH11130830A JP9300497A JP30049797A JPH11130830A JP H11130830 A JPH11130830 A JP H11130830A JP 9300497 A JP9300497 A JP 9300497A JP 30049797 A JP30049797 A JP 30049797A JP H11130830 A JPH11130830 A JP H11130830A
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Abstract
おいて従来問題であった初期発泡性の改良、及び施工性
の改善、フォームの低密度化を達成し得る製造法を提供
する。 【解決手段】 ポリオールとポリイソシアネートを触
媒、発泡剤、整泡剤及び必要に応じて他の助剤の存在下
に反応させ硬質ウレタンスプレーフォームを製造する方
法において、発泡剤として水のみを用い、初期発泡性改
良剤として下記一般式(1)〜(5)で示されるアミン
化合物から選ばれる1種又は2種以上のアミン化合物を
使用する。 H2NCH(CH3)CH2−[OCH2CH(C
H3)]a1−NH2 (1) H2NCHCH2(CH3)−[OCH2CH(C
H3)]a2−NH2 (2) H2N−(CH2)3−O−(CH2)2−O−(CH
2)3−NH2 (4) H2N−(CH2)3−O−(CH2)4−O−(CH
2)3−NH2 (5)
Description
ーフォームの製造法、特に衝突混合型高圧吹き付け装置
を使用し、発泡剤として水のみを使用したスプレー施工
方法によって硬質ポリウレタンフォームを製造する方法
に関する。
の断熱材やラミネーションボード等の建材用途等に幅広
く利用されている。その中でも住宅等建築物を施工する
際に断熱材として利用される硬質ウレタンスプレーフォ
ームは最近急速に需要が拡大している。
造には発泡剤としてハロゲン化炭化水素、例えば、トリ
クロロモノフルオロメタン(以下CFC−11と略記す
る)をポリオールに対して15〜30重量部を使用し、
フォームの発泡性等を確保して良好なフォームを製造し
ていた。
オゾン層を破壊する危険性の高いCFC−11の使用禁
止が世界的に求められ、日本国内では1996年までに
全面的にCFC−11を使用することが禁止された。そ
こでCFC−11のようなフロン化合物のいわゆる代替
化合物、例えば、塩化メチレン、ジクロロフルオロエタ
ンやジクロロモノフルオロエタン(以下それぞれHCF
C−123,HCFC−141bと略記する)、又はペ
ンタン、ノルマルペンタン、シクロペンタン等のハイド
ロカーボン類等が提案されてきた。硬質ウレタンスプレ
−処方においてはCFC−11の代替発泡剤として特に
HCFC−141bが用いられ成果をあげてきたが、こ
のHCFC−141bについてもオゾン層破壊の可能性
が指摘されており2000年より使用が一部規制される
ことが既に決定している。
剤が必要となるが、ペンタン等のハイドロカーボン類は
可燃性、引火性が高く事故を起こす危険性が高いため硬
質ウレタンスプレー処方では使用が難しい。また次世代
の発泡剤としてHCFC245fa,HCFC365m
fc等が候補に挙げられているが、まだ商業生産の段階
に至っておらず、またオゾン層破壊の潜在的可能性は依
然として残ると推定される。したがって、これら代替フ
ロン化合物を全く使用せず、代わりに発泡剤として水の
みを使用する水発泡硬質ウレタンスプレー処方の開発が
強く望まれている。
するといくつかの技術的問題が生じてくる。硬質ウレタ
ンスプレー処方が他のウレタン処方と大きく異なる点は
その反応性の早さである。硬質ウレタンスプレー処方で
はポリオールプレミックスとポリイソシアネートを混合
撹拌したものを面材に吹き付け瞬時に発泡させてフォー
ムが急速にゲル化して固まるようにする。このためスプ
レー処方における初期のフォーム立ち上がり時間いわゆ
るクリームタイム(以下C.T.と略記する)は通常1
秒以下の値であり、ゲル化タイム(以下G.T.と略記
する)は5〜10秒前後とされている。
−11、HCFC−141bの沸点はそれぞれ24℃、
32℃と低温であり、スプレー原液が面材に吹き付けら
れると同時に発泡剤であるフロン化合物が気化しやすく
硬質ウレタンスプレーの初期発泡性を高める手助けとな
る。水も補助発泡剤としてCFC−11、HCFC−1
41b等と併用されてきたが、これは水とポリイソシア
ネートとの反応によって生成する炭酸ガスが発泡効果を
もたらすためである。水とポリイソシアネートの反応は
活性化エネルギーが高く、混合撹拌直後、即ち反応初期
の発泡は期待できない。また水の沸点は100℃と高
く、フロン化合物と同様な吹き付け直後の気化は期待で
きず初期発泡性が悪化してしまう。すなわちフロン化合
物を使用せず、水のみを発泡剤として使用するならば
C.T.が1秒以上になりG.T.もHCFC−141
bを発泡剤として用いるよりもかなり遅くなってしま
う。
くなると次のような問題が生じてくる。硬質ウレタンス
プレー発泡においては、面材にスプレーを吹き付けた瞬
間に面材に対して垂直方向に瞬時にスプレーフォームが
発泡して立ち上がらなければならない。ところがC.
T.が遅くなるとフォームが発泡する前に面材に付着し
たスプレー原液が垂れる、いわゆる液垂れ現象が起きて
しまい、特に水平でない面材の場合はフォームが大きく
垂れてしまうことになる。即ち成形性が悪くなり施工性
が悪化する。またフォームの発泡が不十分になり密度が
高くなってしまう。硬質ウレタンスプレー処方において
は反応性を上げることが重要であり、そのために反応性
の高いアミンポリオールを使用したり触媒の使用部数を
増加したりする。しかしながら、単純に触媒の使用部数
を増加しても反応性の向上には限界があり水発泡での初
期発泡性の改良は困難なため、HCFC−141bを発
泡剤として用いた場合に比べて施工性、フォーム物性が
劣り実用化が遅れていた。
みてなされたものであり、その目的は、水発泡硬質ウレ
タンスプレーフォーム製造において従来問題であった初
期発泡性の改良、及び施工性の改善、フォームの低密度
化を達成し得る製造法を提供することである。
ウレタンスプレーフォームシステムについて鋭意検討し
た結果、初期発泡性改良剤として特定の化学構造を有す
るアミン化合物を用いることにより水発泡硬質ウレタン
スプレー処方において初期発泡性を改良できること、更
に低密度のフォームを成形性よく製造できる新規な事実
を見出し本発明を完成するに至った。即ち本発明は、ポ
リオールとポリイソシアネートを触媒、発泡剤、整泡剤
及び必要に応じて他の助剤の存在下に反応させ硬質ウレ
タンスプレーフォームを製造する方法において、発泡剤
として水のみを用い、さらに初期発泡性改良剤として下
記一般式(1)〜(5)で示されるアミン化合物から選
ばれる1種又は2種以上のアミン化合物を使用すること
を特徴とする硬質ウレタンスプレーフォームの製造法で
ある。
〜4の低級アルキル基又は水素を表し、aは1〜50の
数を表す)
1〜4の低級アルキル基又は水素を表し、x,y,zは
それぞれ独立して1〜50の範囲の数を表す。Aはグリ
セリン又はトリメチロールプロパンを表す。)
1〜4の低級アルキル基又は水素を表し、Aは酸素又は
窒素基を表す。R13はAが酸素基の場合は結合基なしで
あり、Aが窒素基の場合は水素を表す。BはAが酸素基
の場合水素を表し、Aが窒素基の場合ヒドロキシアルキ
ル基を表す。cは1〜3の範囲の整数を表す。)
泡性改良剤としては前記一般式(1)〜(5)で示され
る活性水素を有するアミン化合物が使用できる。
は、ポリプロピレングリコール及び又はポリエチレング
リコールとアンモニアを高温高圧で反応させて得られる
ポリオキシアルキレンポリアミンであり、原料であるポ
リプロピレングリコールやポリエチレングリコールの分
子量により様々な分子量を有するアミン化合物を得るこ
とができる。本発明の製造法において使用可能な一般式
(1)で表されるアミン化合物の分子量は特に限定され
るものではないが、一般的には200〜4000であ
り、より望ましいのは分子量が200〜600の化合物
である。
は、グリセリン又はトリメチロールプロパンを原料とし
たポリオキシアルキレンポリオールとアンモニアを反応
させて得られる化合物であり、原料であるポリオキシア
ルキレンポリオールの分子量により様々な分子量を有す
るアミン化合物を得ることができる。本発明の製造法に
おいて使用可能な一般式(2)で表されるアミン化合物
の分子量は特に限定されるものではないが、一般的には
200〜4000であり、より望ましいのは分子量が2
00〜600の化合物である。
は、炭素数が2〜8のジオールにアセトニトリルを反
応、付加させた後に水添反応を行って得られるものであ
る。本発明の製造法において使用可能な一般式(3)で
表されるアミン化合物の分子量は特に限定されるもので
はないが、一般式(3)におけるbの値が2〜4の化合
物が特に望ましい。
は、アンモニアにエチレンオキサイド及び/又はプロピ
レンオキサイドを反応させて得られるポリオキシアルキ
レンアミン類又はポリエチレンポリアミン類に、エチレ
ンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイドを反応さ
せて得られる化合物であり、その分子量は特に限定され
るものではないが、一般式(4)におけるcの値が1〜
2の化合物が望ましい。
ルキレンジアミンと呼ばれる化合物であり、その分子量
は特に限定されるものではないが、一般式(5)におけ
るdの値が2〜6の化合物が望ましい。
物の使用量は特に限定されるものではないがポリオール
を100重量部としたとき通常0.02〜50重量部で
あり、より好ましくは分子量が大きい化合物の場合は3
〜20重量部であり、分子量が小さい化合物の場合は
0.2〜5重量部である。
泡性改良剤はポリイソシアネートと素早く反応して反応
熱を出す。このためウレア結合を生成する水とポリイソ
シネートの反応を促進して炭酸ガスを発生させ易くなり
初期の発泡性が改良されるものと推定される。
と呼ばれる3級アミン触媒によっても促進されるが、泡
化触媒単独では反応が早くなく、水発泡硬質ウレタンス
プレー処方においては初期の発泡性は十分と言えない。
本発明の製造法においては泡化触媒を用いずに前述の一
般式(1)〜(5)で示されるアミン化合物だけで初期
発泡性を改良することが可能であるが、泡化触媒と初期
発泡性改良剤を併用すると初期発泡性をさらに改良する
ことができ、より望ましい。
ソシアネートの反応を主に促進する3級アミン触媒をい
い、具体的には、N,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、N,’,N’,N’’,N’’−
ペンタメチルジプロピレントリアミン、N,N−ジメチ
ルアミノエトキシエタノール、N,N,N’−トリメチ
ルアミノエトキシエタノール、N,N,N’,N’’,
N’’’,N’’’−ヘキサメチルトリエチレンテトラ
ミン、N,N,N’,N’’−テトラメチル−N’’−
(2−ヒドロキシルエチル)トリエチレンジアミン、
N,N,N’,N’’−テトラメチル−(2−ヒドロキ
シルプロピル)トリエチレンジアミン等が例示される。
この中でもより好ましいのはN,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)エーテルである。これらの泡
化触媒は単独で初期発泡性改良剤と併用しても良いし、
数種類を混合して初期発泡性改良剤と併用しても差し支
えない。本発明の製造法において泡化触媒の使用量は特
に限定されるものではないが、ポリオールを100重量
部としたとき通常0.02〜20重量部であり、より好
ましくは0.1〜10重量部である。
良剤は他のアミン触媒や有機錫化合物、有機鉛化合物等
の金属触媒と混合して調整使用されてよい。混合調整に
あたっては必要ならば溶媒としてジプロピレングリコー
ル、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール及び
水等が使用されるが、溶媒の量は特に限定されるもので
はなく、好ましくは触媒の全量に対して70%以下であ
る。このように混合調製された初期発泡性改良剤はポリ
オールに添加して使用することができる。また種々の初
期発泡性改良剤を別々にポリオールに添加しても差し支
えない。本発明に使用されるポリオールはスプレー処方
に用いられる公知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、更には含燐ポリオ
ールやハロゲン含有ポリオール等の難燃ポリオールが使
用できる。これらのポリオールは単独で使用することも
できるし適宜混合して併用することもできる。
ば、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロール
プロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、蔗
糖、脂肪族アミン、蔗糖アミン、芳香族アミン等の開始
剤にエチレンオキシドやプロピレンオキシドの付加反応
により、例えば、Polyurethane Hand
book(Gunter Oretel著)P.42〜
53又は特開昭62−112616号公報に記載の方法
により製造することができる。ポリエステルポリオール
としては、例えば、『ポリウレタン樹脂ハンドブック』
(岩田敬治著)P.109に記載されているようにジエ
チレングリコールを用いた縮合系ポリエステルポリオー
ル等が挙げられ、またP.117に記載されているよう
にナイロン製造時の廃物、TMP、ペンタエリストール
の廃物、フタル酸系ポリエステルの廃物、廃品を処理し
誘導したポリエステルポリオール等も挙げられる。いず
れも通常スプレーフォーム製造に用いられるポリオール
であれば問題なく使用できる。
特に限定されるものではないが、MDI及び/又はその
誘導体が望ましい。MDIとその重合体のポリフェニル
−ポリメチレンジイソシアネートの混合体及び/又は末
端イソシアネート基を持つジフェニルメタンジイソシア
ネート誘導体を挙げることができる。
スは特に限定されるものではないが一般に70〜130
の範囲である。
る。水の使用部数は所望のフォーム密度に応じて適宜選
択できるが、その使用部数はポリオール100重量部に
対して2重量部以上が好ましい。
ン化合物を用いる。その使用部数は特に限定されるもの
ではないが、ポリオール100重量部に対して0.1〜
5重量部が望ましい。
止剤その他公知の添加剤等も使用できる。これらの添加
剤の種類、添加量は公知の形式と手順を逸脱しないなら
ば通常使用される範囲で十分使用することができる。
水発泡硬質ウレタンスプレー処方における初期発泡性の
改良を行うことができる。更に水発泡硬質ウレタンスプ
レー処方において発泡時のフォームの安定性、成形性を
改善し、またフォームの低密度化を達成することがで
き、良好な硬質ウレタンスプレーフォームを製造するこ
とができる。
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定される物で
はない。なお、水発泡硬質ウレタンスプレーフォームシ
ステムの処方は次に示す配合を用いた。
230である。) D−400:サンテクノケミカル社製、ジェファーミン
D−400
400である。) T−403:サンテクノケミカル社製、ジェファーミン
T−403
ミン
1,12−ジアミン
アミン 10)イソシアーネート クルードMDI NCO濃度=31.2%(日本ポリウレタン社製、MR
−200)。
(秒) タックフリータイム:フォームが手につかなくなる時間
(秒) フォーム物性 接着性の評価 スレート板に吹き付け発泡させたフォームを観察し5段
階にランク付けをした。 1:接着性が非常に強い 2:強い 3:普通 4:弱い 5:かなり弱く、フォームの剥離も見受けられる フォーム密度 フリーで発泡させたフォーム及びベニヤ板に吹き付け発
泡させたフォームから5×5×5cmの大きさを持つ試
験片を切りとり密度を測定 寸法安定性の評価 ベニヤ板に吹き付け発泡させたフォームから5×5×5
cmの大きさを持つ試験片を切りとり、50℃及び−2
0℃に45時間保持したときの寸法変化を評価 成形性の評価 スレート板に吹き付けたフォームについてセル荒れやボ
イドの状態を観察し、5段階にランク付けをした 1.ほとんどなし 2.小さい 3.中程度 4.大きい 5.非常に大きい。
0pbw使用し、泡化触媒を使用しなかった場合の発泡
データ。結果を表1に示す。
0pbw使用し、泡化触媒としてDTを0.8pbw使
用した場合の発泡データ。結果を表1にあわせて示す。
0pbw使用し、泡化触媒としてDTを0.8pbw使
用した場合の発泡データ。結果を表1にあわせて示す。
触媒であるTEDAを1.0pbw,泡化触媒であるD
Tを1.0pbw使用)のみで発泡させた場合の発泡デ
ータ。結果を表1にあわせて示す。
0pbw使用し、泡化触媒としてDTを0.8pbw使
用した場合の発泡データ。結果を表2に示す。
し、泡化触媒としてDTを0.8pbw使用した場合の
発泡データ。結果を表2にあわせて示す。
し、泡化触媒としてDTを0.8pbw使用した場合の
発泡データ。結果を表2にあわせて示す。
し、泡化触媒としてDTを0.8pbw使用した場合の
発泡データ。結果を表3に示す。
泡化触媒としてDTを0.8pbw使用した場合の発泡
データ。結果を表3にあわせて示す。
泡化触媒としてDTを0.8pbw使用した場合の発泡
データ。結果を表3にあわせて示す。
5pbw、またEDAを0.5pbw同時に使用し、泡
化触媒としてDTを0.8pbw使用した場合の発泡デ
ータ。結果を表4に示す。
触媒であるTEDAを1.0pbw,泡化触媒であるD
Tを1.0pbw使用)のみで発泡させ、アミン触媒の
使用量を比較例1より増加した場合の発泡データ。結果
を表4にあわせて示す。
の場合、即ち発泡剤として水のみを用い、本発明の初期
発泡性改良剤を使用しない場合ではC.T.が1秒を超
えてしまい液垂れを起こすようになる。また接着性も悪
くフォームの剥離まで起きるようになる。アミン触媒、
泡化触媒の使用量を増加しても比較例2に示したように
比較例1と比べて改善が見られない。これに対して実施
例1〜実施例10に示したように本発明の初期発泡性改
良剤を用いることによりC.T.が0.8秒前後に短縮
され液垂れが解消されているのが理解される。また接着
性が非常に強くなり、いずれも低密度のフォームが得ら
れている。フォームの寸法安定性についても比較例1、
比較例2と同様の値であり、悪化していないのが分か
る。泡化触媒を併用しない場合、即ち実施例1でも初期
発泡性が改善されているが、実施例2〜実施例9の様に
泡化触媒と併用した場合ではさらに初期発泡性が改善さ
れていることが分かる。また実施例10ではエチレンジ
アミン及びジェファーミンD230を初期発泡性改良剤
として、泡化触媒としてDTを使用した場合のデータを
示したが、実施例2〜9と比較して遜色ないデータを示
している。結論として、本発明の初期発泡性改良剤を用
いると水発泡硬質ウレタンスプレーフォーム製造におい
て従来問題であった初期発泡性の低下を改善することが
出来、フォームの垂れ、施工性の悪化等の問題に寄与す
ることが出来る。さらに本発明の初期発泡性改良剤によ
り、フォームの密度が低減化され接着性が向上できる。
Claims (5)
- 【請求項1】 ポリオールとポリイソシアネートを触
媒、発泡剤、整泡剤及び必要に応じて他の助剤の存在下
に反応させ硬質ウレタンスプレーフォームを製造する方
法において、発泡剤として水のみを用い、初期発泡性改
良剤として下記一般式(1)〜(5)で示されるアミン
化合物から選ばれる1種又は2種以上のアミン化合物を
使用することを特徴とする硬質ウレタンスプレーフォー
ムの製造法。 【化1】 (式中、R1〜R4は各々独立して炭素数1〜4の低級ア
ルキル基又は水素を表し、aは1〜50の数を表す) 【化2】 (式中、R5〜R10は各々独立して炭素数1〜4の低級
アルキル基又は水素を表し、x,y,zはそれぞれ独立
して1〜50の範囲の数を表す。Aはグリセリン又はト
リメチロールプロパンを表す。) 【化3】 (式中、bは2〜8の範囲の整数を表す) 【化4】 (式中、R11、R12は各々独立して炭素数1〜4の低級
アルキル基又は水素を表し、Aは酸素又は窒素基を表
す。R13はAが酸素基の場合は結合基なしであり、Aが
窒素基の場合は水素を表す。BはAが酸素基の場合水素
を表し、Aが窒素基の場合ヒドロキシアルキル基を表
す。cは1〜3の範囲の整数を表す。) 【化5】 (式中、dは2〜12の整数を表す) - 【請求項2】 初期発泡性改良剤として、一般式(1)
〜(5)で示されるアミン化合物から選ばれる1種又は
2種以上のアミン化合物と、泡化触媒とを混合して使用
することを特徴とする請求項1に記載の製造法。 - 【請求項3】 初期発泡性改良剤として、一般式(1)
〜(5)で示されるアミン化合物から選ばれる1種又は
2種以上のアミン化合物、泡化触媒及びエチレンジアミ
ンを混合して使用することを特徴とする請求項1に記載
の製造法。 - 【請求項4】 泡化触媒がペンタメチルジエチレントリ
アミン及び/又はビス(ジメチルアミノエチルエーテル
であることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の
製造法。 - 【請求項5】 イソシアネートインデックスが70〜1
30であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のい
ずれかに記載の製造法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP30049797A JP4154742B2 (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 硬質ウレタンスプレーフォームの製造法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11130830A true JPH11130830A (ja) | 1999-05-18 |
JP4154742B2 JP4154742B2 (ja) | 2008-09-24 |
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JP (1) | JP4154742B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011021053A (ja) * | 2009-07-13 | 2011-02-03 | Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd | ポリウレタンフォーム用発泡性組成物及びポリウレタンフォーム |
JP2018083929A (ja) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | コベストロ、ドイチュラント、アクチエンゲゼルシャフトCovestro Deutschland Ag | 連続気泡性硬質ポリウレタンフォームの製造方法 |
JP2018083928A (ja) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | コベストロ、ドイチュラント、アクチエンゲゼルシャフトCovestro Deutschland Ag | 連続気泡性硬質ポリウレタンフォームの製造方法 |
-
1997
- 1997-10-31 JP JP30049797A patent/JP4154742B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2018083928A (ja) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | コベストロ、ドイチュラント、アクチエンゲゼルシャフトCovestro Deutschland Ag | 連続気泡性硬質ポリウレタンフォームの製造方法 |
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JP4154742B2 (ja) | 2008-09-24 |
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