JPH11302340A - ポリマー分散ポリオール、その製造方法及び硬質ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

ポリマー分散ポリオール、その製造方法及び硬質ポリウレタンフォームの製造方法

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JPH11302340A
JPH11302340A JP10112491A JP11249198A JPH11302340A JP H11302340 A JPH11302340 A JP H11302340A JP 10112491 A JP10112491 A JP 10112491A JP 11249198 A JP11249198 A JP 11249198A JP H11302340 A JPH11302340 A JP H11302340A
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polymer
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千登志 鈴木
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博樹 福田
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寿 佐藤
Hiromitsu Takeyasu
弘光 武安
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Abstract

(57)【要約】 【課題】寸法安定性に優れた低密度硬質フォームの提
供。 【解決手段】水酸基価84以下、オキシエチレン基含量
40重量%以上のポリエーテルポリオール5重量%以上
とアミン化合物開始の水酸基価250〜900のポリオ
ール3重量%以上を含む、平均水酸基価200〜800
のポリオール中で、アクリルニトリル及び酢酸ビニルの
重量比75:25〜5:95の混合物を重合したポリマ
ー分散ポリオールを使用して硬質フォームを製造。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリマー分散ポリ
オール、その製造方法、及び、ポリマー分散ポリオール
を用いた硬質ポリウレタンフォームの製造方法に関し、
特に、寸法安定性が改善された硬質ポリウレタンフォー
ムの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】硬質ポリウレタンフォームは比較的水酸
基価の高いポリオールとポリイソシアネートを触媒や発
泡剤、整泡剤などの添加剤の存在下に反応させて得られ
る。その発泡剤としては主にCFC−11が使用されて
きたが、クロロフルオロカーボンの全廃が決定し、近年
HCFC−141bに代表されるヒドロクロロフルオロ
カーボン、水や低沸点炭化水素が発泡剤として広く採用
されている。
【0003】さらに、原料使用量削減によるコストダウ
ン及び軽量化のため、フォームの低密度化が要望されて
いるが、CFC−11から上記発泡剤へ切り替えること
によりフォームの樹脂強度が低下し、冷蔵庫、冷凍庫、
断熱容器、その他の低温雰囲気下に使用される硬質ポリ
ウレタンフォームの収縮が発生する問題がある。この低
温におけるフォームの収縮を防止するためにポリマー分
散ポリオールを高水酸基価のポリオールに添加し、硬質
ポリウレタンフォームを製造する方法が知られている
(特開昭57−25313)。
【0004】ポリマー分散ポリオールとは、ポリエーテ
ルポリオールやポリエステルポリオールなどのポリオー
ル中に、重合性不飽和基を有するモノマーを重合して得
られるポリマー微粒子が分散した化合物であり、従来か
ら軟質または半硬質のポリウレタンフォームの原料とし
て使用され、これらポリウレタン組成物の物性を向上さ
せるために用いられてきた。ポリマー分散ポリオールを
高水酸基価のポリオールに添加し寸法安定性が良好な硬
質ポリウレタンフォームを製造する前記技術において
は、このポリマー微粒子が何らかの作用を及ぼしている
と考えられる。
【0005】ポリマー分散ポリオールを製造する方法
は、重合性不飽和基を有しない飽和ポリオール中で、場
合によっては重合性不飽和基を有する不飽和ポリオール
も存在する条件下で重合性不飽和基を有するモノマーの
重合を行い、その後未反応分を除去するものが知られて
いる。ポリオールとしては各種のポリエーテルポリオー
ルやポリエステルポリオールが知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のポリマ
ー分散ポリオールは、軟質または半硬質のポリウレタン
フォームの原料として使用されている低水酸基価(50
mgKOH/g以下)のポリマー分散ポリオールであ
る。したがって、従来の低水酸基価のポリマー分散ポリ
オールは水酸基価の高い硬質ポリウレタンフォーム用ポ
リオールとの相溶性に乏しく、併用すると低水酸基価の
ポリオールやポリマー微粒子が分離し、またはポリオー
ル混合物が増粘するため、従来の低水酸基価のポリマー
分散ポリオールを硬質ポリウレタンフォーム用原料とし
て使用することは困難であった。
【0007】一般に、ポリオール中で重合性不飽和基を
有するモノマーを重合してポリマー分散ポリオールを合
成する際、ポリオールの水酸基価が高くなるほど(ポリ
オールの分子量が低下するほど)ポリオールによる粒子
安定化作用が減少し、重合時粒子が成長する過程での粒
子同士の凝集がきわめて起こりやすくなり凝集塊が生成
する。
【0008】特開平2−240125、特公平7−80
986には高水酸基価のポリマー分散ポリオールに関す
る記載があるが、ここで提案されている方法でもポリマ
ー微粒子の分散安定性が充分でなかった。
【0009】本発明は、以上説明した問題点を解決する
ため、硬質ポリウレタンフォーム用ポリオールとの相溶
性に優れ、分散安定性が良好でしかも低粘度であり、低
温において高い寸法安定性を有する硬質ポリウレタンフ
ォームを製造できる高水酸基価のポリマー分散ポリオー
ルを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記の発明で
ある。平均の水酸基価200〜800mgKOH/gの
ポリオール(W)中に、重合性不飽和基を有するモノマ
ー(M)を重合して得られるポリマー微粒子が安定に分
散したポリマー分散ポリオールにおいて、該ポリオール
(W)が、水酸基価84mgKOH/g以下であってか
つオキシエチレン基含量40重量%以上のポリエーテル
ポリオール(X)5重量%以上、アミン化合物に環状エ
ーテルを付加して得られる水酸基価250〜900mg
KOH/gのアミン系ポリオール(Y)3重量%以上、
及び、任意にその他のポリオール(Z)からなるポリオ
ール混合物であり、該モノマー(M)がエチレン性不飽
和ニトリル及びカルボン酸ビニルエステルモノマーの重
量比75:25〜5:95の混合物を含むことを特徴と
するポリマー分散ポリオール。
【0011】平均の水酸基価200〜800mgKOH
/gのポリオール(W)中で、重合性不飽和基を有する
モノマー(M)を重合してポリマー微粒子が安定に分散
したポリマー分散ポリオールを製造する方法において、
該ポリオール(W)が、水酸基価84mgKOH/g以
下であってかつオキシエチレン基含量40重量%以上の
ポリエーテルポリオール(X)5重量%以上、アミン化
合物に環状エーテルを付加して得られる水酸基価250
〜900mgKOH/gのアミン系ポリオール(Y)3
重量%以上、及び、任意にその他のポリオール(Z)か
らなるポリオール混合物であり、該モノマー(M)がエ
チレン性不飽和ニトリル及びカルボン酸ビニルエステル
モノマーの重量比75:25〜5:95の混合物を含む
ことを特徴とするポリマー分散ポリオールの製造方法。
【0012】ポリオール(V)及びポリイソシアネート
を整泡剤、触媒及び発泡剤の存在下に反応させて硬質ポ
リウレタンフォームを製造する方法において、該ポリオ
ール(V)のうち0.1重量%以上が上記のポリマー分
散ポリオールでありかつ該ポリマー分散ポリオールに由
来するポリマー微粒子の割合が該ポリオール(V)全重
量に対して0.01重量%以上であることを特徴とする
硬質ポリウレタンフォームの製造方法。
【0013】
【発明の実施の形態】[ポリオール]本発明において、
ポリマー分散ポリオールの原料としてまたは硬質ポリウ
レタンフォームの原料として、使用するポリオールにつ
いて説明する。このようなポリオールとしては、ポリエ
ーテルポリオール、ポリエステルポリオール、主鎖が炭
化水素系ポリマーからなり末端部分に水酸基を導入して
なるポリマー(以下、末端に水酸基を有する炭化水素系
ポリマー)等があり、特にポリエーテルポリオールのみ
からなるか、またはそれを主成分としてポリエステルポ
リオールの少量や末端に水酸基を有する炭化水素系ポリ
マー等の少量との併用が好ましい。
【0014】ポリエーテルポリオールとしては、例えば
多価アルコール、多価フェノール等のポリヒドロキシ化
合物やアミン類などの開始剤にアルキレンオキシドなど
の環状エーテルを付加して得られるポリエーテルポリオ
ールが挙げられる。開始剤として具体的には下記の化合
物及びそれらの環状エーテル付加物、それらの2種以上
の混合物が挙げられる。
【0015】水、エチレングリコール、ジエチレングリ
コール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコー
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、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘ
キサンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパ
ン、1,2,6−ヘキサントリオール、ペンタエリスリ
トール、ジグリセリン、テトラメチロールシクロヘキサ
ン、メチルグルコシド、ソルビトール、マンニトール、
ズルシトール、シュークロース等の多価アルコール。ビ
スフェノールA、フェノール−ホルムアルデヒド初期縮
合物等の多価フェノール。ピペラジン、アニリン、モノ
エタノールアミン、ジエタノールアミン、、トリエタノ
ールアミン、イソプロパノールアミン、N−(2−アミ
ノエチル)エタノールアミン、アンモニア、N−アミノ
メチルピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジ
ン、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、トリレンジアミン、キシリレンジアミ
ン、ジフェニルメタンジアミン、ジエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラミン等のアミン類。
【0016】本発明に使用する環状エーテルとしては環
内に1個の酸素原子を有する3〜6員環の環状エーテル
化合物があり、具体的には下記の化合物が挙げられる。
エチレンオキシド、プロピレンオキシド、イソブチレン
オキシド、1−ブチレンオキシド、2−ブチレンオキシ
ド、トリメチルエチレンオキシド、テトラメチルエチレ
ンオキシド、ブタジエンモノオキシド、スチレンオキシ
ド、α−メチルスチレンオキシド、エピクロロヒドリ
ン、エピフルオロヒドリン、エピブロモヒドリン、グリ
シドール、ブチルグリシジルエーテル、ヘキシルグリシ
ジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、2−クロ
ロエチルグリシジルエーテル、ο−クロロフェニルグリ
シジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエー
テル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、シクロ
ヘキセンオキシド、ジヒドロナフタレンオキシド、3,
4−エポキシ−1−ビニルシクロヘキサン等の3員環状
エーテル基を有する化合物;オキセタン、テトラヒドロ
フラン、テトラヒドロピラン等の4〜6員環状エーテル
基を有する化合物。
【0017】好ましくは、3員環状エーテル基を1個有
する化合物(モノエポキシド)であり、特に好ましい環
状エーテルは、炭素数2〜4のアルキレンオキシドであ
るエチレンオキシド、プロピレンオキシド、イソブチレ
ンオキシド、1−ブテンオキシド、2−ブテンオキシド
である。最も好ましい環状エーテルはプロピレンオキシ
ド、またはプロピレンオキシドとエチレンオキシドの組
み合わせである。環状エーテルは2種以上併用でき、そ
の場合、それらを混合して反応させたり、順次反応させ
たりできる。
【0018】ポリエステルポリオールとしては、例えば
多価アルコールと多価カルボン酸との重縮合によって得
られるポリエステルポリオールがある。そのほか、ヒド
ロキシカルボン酸の重縮合、環状エステル(ラクトン)
の重合、ポリカルボン酸無水物への環状エーテルの重付
加、廃ポリエチレンテレフタレートのエステル交換反応
により得られるポリエステルポリオールなどがある。
【0019】[ポリオール(W)]本発明におけるポリ
マー分散ポリオールにおいて使用されるポリオール
(W)は上記ポリオールのうちの下記の特定ポリオール
の組み合せである。すなわち、水酸基価84mgKOH
/g以下であってかつオキシエチレン基含量40重量%
以上のポリエーテルポリオール(X)5重量%以上、ア
ミン化合物に環状エーテルを付加して得られる水酸基価
250〜900mgKOH/gのアミン系ポリオール
(Y)3重量%以上、及び、任意にその他のポリオール
(Z)からなるポリオール混合物である。
【0020】ポリオール(W)は、ポリエーテルポリオ
ール(X)、アミン系ポリオール(Y)、及び、その他
のポリオール(Z)からなるポリオール混合物であるこ
とが特に好ましい。ポリオール(W)は、ポリエーテル
ポリオール(X)10〜60重量%、アミン系ポリオー
ル(Y)5〜35重量%、及び、その他のポリオール1
0〜85重量%の混合物であることが好ましい。ポリエ
ーテルポリオール(X)25〜50重量%、アミン系ポ
リオール(Y)8〜25重量%及びその他のポリオール
25〜67重量%の混合物であることが特に好ましい。
【0021】ポリオール(W)の平均の水酸基価は20
0〜800mgKOH/gであり、好ましくは250〜
750mgKOH/gである。ポリオール(W)の平均
の水酸基価がこの範囲より低い場合、製造したポリマー
分散ポリオールが高水酸基価の硬質ポリウレタンフォー
ム用ポリオールとの相溶性に乏しく、併用するとポリオ
ール(ポリマー微粒子)が分離または増粘するため、硬
質ポリウレタンフォーム用原料として使用することが困
難になる。ポリマー分散ポリオールの製造に用いられる
ポリオール(W)の平均の水酸基価がこの範囲より高い
場合、ポリマー微粒子が安定に分散したポリマー分散ポ
リオールが得られにくい。以下に、ポリエーテルポリオ
ール(X)、アミン系ポリオール(Y)、その他のポリ
オール(Z)について説明する。
【0022】[ポリエーテルポリオール(X)]本発明
におけるポリエーテルポリオール(X)としては、上記
「ポリオール」の項で説明したポリエーテルポリオール
のうち、官能基数が3以上のものが好ましい。また、以
下に説明するポリエーテルポリオールであることが好ま
しい。
【0023】すなわち、開始剤として多価アルコールを
使用し、エチレンオキシドまたはエチレンオキシドと他
の環状エーテルを付加して得られるものが好ましい。多
価アルコールとしてはグリセリン、トリメチロールプロ
パン、1,2,6−ヘキサントリオール等の3価のアル
コールが好ましい。エチレンオキシドと併用する他の環
状エーテルとしてはプロピレンオキシド、イソブチレン
オキシド、1−ブチレンオキシド、2−ブチレンオキシ
ドが好ましく、プロピレンオキシドが特に好ましい。
【0024】ポリエーテルポリオール(X)は水酸基価
84mgKOH/g以下のポリエーテルポリオールであ
る。水酸基価が84mgKOH/gを超える場合、ポリ
マー分散ポリオールにおける粒子の分散安定性が低下す
る。水酸基価67mgKOH/g以下のポリエーテルポ
リオールであることが好ましく、水酸基価60mgKO
H/g以下であることが特に好ましい。ポリエーテルポ
リオール(X)の水酸基価の下限は特にないが、5mg
KOH/g以上であることが好ましく、8mgKOH/
g以上であることがより好ましく、20mgKOH/g
以上であることが特に好ましい。
【0025】ポリエーテルポリオール(X)のオキシエ
チレン基含量は40重量%以上であることが必要であ
る。オキシエチレン基含量がこれより低い場合、ポリマ
ー微粒子が安定に分散したポリマー分散ポリオールが得
られにくい。オキシエチレン基含量が50重量%以上で
あることが特に好ましく、オキシエチレン基含量が55
重量%以上であることが最も好ましい。オキシエチレン
基含量の上限は約100重量%が好ましく、より好まし
くは90重量%である。
【0026】ポリエーテルポリオール(X)の含量は、
ポリオール(W)のうち5重量%〜97重量%である。
ポリエーテルポリオール(X)の量が5重量%より低い
場合、分散性のよいポリマー分散ポリオールは得られに
くい。10〜60重量%であることが好ましく、25〜
50重量%であることが特に好ましい。
【0027】[アミン系ポリオール(Y)]アミン系ポ
リオール(Y)は上記「ポリオール」の項で説明したポ
リオールのうち、開始剤としてアミン化合物に環状エー
テルを付加して得られる水酸基価250〜900mgK
OH/gのポリオールである。水酸基価300〜800
mgKOH/gであることが好ましく、水酸基価350
〜800mgKOH/gであることが特に好ましい。
【0028】アミン化合物としては、脂肪族アミン化合
物または飽和環状アミン化合物が好ましい。脂肪族アミ
ン化合物としてはエチレンジアミン、プロピレンジアミ
ン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、
トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。飽和環状ア
ミン化合物としてはN−アミノメチルピペラジン、N−
(2−アミノエチル)ピペラジンなどが挙げられる。
【0029】アミン系ポリオール(Y)の含量は、ポリ
オール(W)のうち3〜95重量%である。アミン系ポ
リオール(Y)の含量が3重量%より低い場合、ポリマ
ー分散ポリオールを用いて製造した硬質ポリウレタンフ
ォームの寸法安定性向上効果が低い。上限は35重量%
であることが好ましい。35重量%より高いと低粘度で
分散性のよいポリマー分散ポリオールは得られにくい。
アミン系ポリオール(Y)の含量は5〜35重量%であ
ることが好ましく、8〜30重量%であることがより好
ましく、8〜25重量%であることが最も好ましい。
【0030】[ポリオール(Z)]ポリオール(W)
は、ポリエーテルポリオール(X)、アミン系ポリオー
ル(Y)以外に任意にその他のポリオール(Z)を含有
していてもよい。ポリオール(W)は、ポリエーテルポ
リオール(X)、アミン系ポリオール(Y)以外にその
他のポリオール(Z)を含有することが特に好ましい。
【0031】ポリオール(Z)としては、水酸基価20
0〜1000mgKOH/gのものが好ましく、水酸基
価400〜850mgKOH/gのものが特に好まし
い。ポリオール(Z)としては、「ポリオール」の項で
説明したポリオールのうち、ポリエーテルポリオール
(X)とアミン系ポリオール(Y)以外のポリオールを
使用できる。ポリオール(W)におけるポリオール
(Z)の含量は0〜92重量%である。10〜85重量
%であることが好ましく、25〜67重量%であること
が特に好ましい。
【0032】[ポリマー分散ポリオール]ポリオール
(W)を用いてポリマー分散ポリオールを製造する方法
は例えば2通り挙げられる。第1の方法は必要に応じて
溶媒の存在下、ポリオール(W)中重合性不飽和基を有
するモノマーを重合させ直接粒子を析出させる方法であ
り、第2の方法は必要に応じて粒子を安定化させるグラ
フト化剤の存在下、溶媒中で重合性不飽和基を有するモ
ノマーを重合させ粒子を析出させた後、ポリオール
(W)と溶媒を置換して安定な分散体を得る方法であ
る。本発明ではどちらの方法も採用でき、第1の方法が
特に好ましい。
【0033】本発明に用いられる重合性不飽和基を有す
るモノマー(M)は、エチレン性不飽和ニトリル及びカ
ルボン酸ビニルエステルモノマーの混合物を含む。具体
的には、エチレン性不飽和ニトリルとして、アクリロニ
トリル、メタクリロニトリルが挙げられる。2種以上の
混合物であってもよい。アクリロニトリルが特に好まし
い。
【0034】カルボン酸ビニルエステルモノマーとして
はモノカルボン酸ビニルエステルモノマーが好ましい。
一般式CH2 =CHOCOR(Rは炭素数1〜3のアル
キル基)で示されるモノマーが特に好ましい。一般式C
2 =CHOCOR(Rは炭素数1〜3のアルキル基)
で示されるモノマーとしては酢酸ビニル、プロピオン酸
ビニルなどが挙げられる。2種以上の混合物であっても
よい。特に酢酸ビニルが特に好ましい。
【0035】重合性不飽和基を有するモノマー(M)
は、アクリロニトリルと酢酸ビニルの混合物を含むこと
が特に好ましい。エチレン性不飽和ニトリル及びカルボ
ン酸ビニルエステルモノマーの混合物は、重量比75:
25〜5:95の混合物であることが必要であり、5
0:50〜10:90であることが好ましく、40:6
0〜15:85であることが特に好ましい。
【0036】該混合物中、エチレン性不飽和ニトリルの
割合が75重量%より高いと、粘度が低くかつ分散性が
よいポリマー分散ポリオールは得られにくい。またエチ
レン性不飽和ニトリルの割合が5重量%より低いと、ポ
リマー分散ポリオールを用いて製造した硬質ポリウレタ
ンフォームの寸法安定性向上効果が低い。
【0037】また、モノマー(M)には、エチレン性不
飽和ニトリルおよびカルボン酸ビニルエステルモノマー
に加えて両者以外の重合性不飽和基を有するモノマーを
使用できる。両者以外の重合性不飽和基を有するモノマ
ーとしては、アクリル酸、メタクリル酸またはそれらの
アルキルエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド
などのアクリル系モノマー;スチレン、α−メチルスチ
レン、ハロゲン化スチレンなどのスチレン系モノマー;
イソプレン、ブタジエン、その他のジエン系モノマー;
塩化ビニル、臭化ビニルなどのハロゲン化ビニル、塩化
ビニリデン、臭化ビニリデン、フッ化ビニリデンなどの
ハロゲン化ビニリデン;メチルビニルエーテル、エチル
ビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテルなどのア
ルキルビニルエーテル系モノマーなどが挙げられる。
【0038】モノマー(M)としてエチレン性不飽和ニ
トリルとカルボン酸ビニルエステルモノマーと両者以外
の重合性不飽和基を有するモノマーとを用いて得られた
ポリマー分散ポリオールは、前記した種々の水酸基価の
高い硬質ポリウレタンフォーム用ポリエーテルポリオー
ルとの相溶性に劣り、混合した液を長期保存しながら使
用する場合、ポリマー微粒子が凝集、分離をおこしやす
くなるため、硬質ポリウレタンフォーム用原料として使
用することは困難となりやすい。
【0039】したがって本発明において両者以外の重合
性不飽和基を有するモノマーを用いる場合のその使用量
は、モノマー(M)中、20重量%以下であることが好
ましく、10重量%以下であることがより好ましく、実
質的に使用しないことが特に好ましい。
【0040】すなわち、重合性不飽和基を有するモノマ
ー(M)は、エチレン性不飽和ニトリル及びカルボン酸
ビニルエステルモノマーの両者のみからなり、その重量
比75:25〜5:95の混合物であることが最も好ま
しい。そのうちでもアクリロニトリルと酢酸ビニルの混
合物であることが特に好ましい。
【0041】モノマー(M)の使用量は、特に限定され
ないが、最終的に得られるポリマー分散ポリオールのポ
リマー濃度が約1〜50重量%となる量であることが好
ましく、特に好ましくは2〜45重量%であり、最も好
ましくは5〜40重量%である。
【0042】モノマー(M)の重合は、通常、遊離基を
生成して重合を開始させるタイプの重合開始剤、すなわ
ち遊離基重合開始剤、が用いられる。具体的には例えば
2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、
2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、
2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリ
ル)、ジメチル=2,2’−アゾビス(2−メチルプロ
ピオネート)、ベンゾイルペルオキシド、ジイソプロピ
ルペルオキシジカーボネート、アセチルペルオキシド、
t−ブチルペルオキシド、過硫酸塩等がある。特にAI
BN、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリ
ル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニ
トリル)、ジメチル=2,2’−アゾビス(2−メチル
プロピオネート)が好ましい。
【0043】従来からポリマー分散ポリオールの製造方
法には、反応器にポリオールの一部を仕込み、撹拌下、
この反応器に残りのポリオール、重合性不飽和基を有す
るモノマー、重合開始剤等の混合物を徐々にフィードし
て重合を行う半回分法と、ポリオール、重合性不飽和基
を有するモノマー、重合開始剤等の混合物を撹拌下反応
器に連続的にフィードし、同時に生成したポリマー組成
物を連続的に反応器から排出する連続法があり、本発明
はこのどちらの方法でも製造できる。
【0044】半回分法や連続法では、重合反応は重合開
始剤の分解温度以上、通常は50〜150℃で行われる
ことが好ましく、80〜150℃で行われることがより
好ましく、100〜130℃で行われることが特に好ま
しい。
【0045】さらに、本発明のポリマー分散ポリオール
は、分散しているポリマーがポリオールに対する親和性
がきわめて高いという特徴を有するため、モノマー重合
時における粒子同士の凝集が起こりにくく、従来のポリ
マー分散ポリオールでは製造できなかった、下記の回分
法でも製造できる。本発明のポリマー分散ポリオールは
すなわち、反応器に、ポリオール(W)の全量、重合性
不飽和基を有するモノマー(M)の全量、及び遊離基重
合開始剤の全量を仕込んだ後昇温を開始し、反応を行う
回分法で製造できる。
【0046】本発明はすなわち、反応器に、ポリオール
(W)の全量、重合性不飽和基を有するモノマー(M)
の全量、及び遊離基重合開始剤の全量を仕込んだ後反応
を行う、回分法で製造する方法である。回分法では、重
合反応は重合開始剤の分解温度以上、通常は50〜12
0℃で行なわれることが好ましく、55〜110℃で行
なわれることがより好ましく、60〜100℃で行なわ
れることが特に好ましい。
【0047】一般にポリマー濃度が高くなるほど、モノ
マー重合時の粒子が成長する過程での粒子同士の凝集が
起こり凝集塊が生成しやすい。これを防ぐため溶媒の存
在下にポリマー分散ポリオールの製造を行うこともでき
る。
【0048】溶媒としては、例えばメタノール、エタノ
ール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノ
ール、ベンジルアルコール等のアルコール類;ペンタ
ン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘキセン等の脂肪族炭
化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭
化水素;アセトン、メチルエチルケトン、アセトフェノ
ン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル
類;イソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ベン
ジルエチルエーテル、1,1−ジエトキシエタン、アセ
タール、アニソール、メチル−t−ブチルエーテル等の
エーテル類;クロロベンゼン、クロロホルム、1,1−
ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2
−トリクロロトリフルオロエタン等のハロゲン化炭化水
素;ニトロベンゼン等のニトロ化合物;アセトニトリ
ル、ベンゾニトリル等のニトリル類;トリメチルアミ
ン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、N,N−ジ
メチルアニリン等のアミン類;N,N−ジメチルホルム
アミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;ジメチル
スルホキシド、スルホラン等の硫黄化合物などがある。
【0049】本発明ではこれら溶媒を単独でまたは混合
して使用できる。モノマー(M)の重合が終了した後、
溶媒は除去されることが好ましい。溶媒除去は、通常減
圧加熱により行われる。しかし、常圧加熱または減圧常
温下に行うこともできる。この際、溶媒とともに未反応
モノマーも除去される。
【0050】上記のような製造方法でポリマー粒子が安
定に分散したポリマー分散ポリオールが得られるが、さ
らに粒子の分散安定性を良くするために、安定化剤また
はグラフト化剤として、ポリエーテル鎖やポリエステル
鎖を有する化合物であって、分子内に二重結合を有する
重合性化合物を使用できる。
【0051】このような安定化剤またはグラフト化剤と
しては、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基等の二
重結合含有基を有する活性水素化合物を開始剤として環
状エーテルを反応させて得られた高分子量のポリエーテ
ルポリオールまたはモノオール;ポリエーテルポリオー
ルに無水マレイン酸、無水イタコン酸、マレイン酸、フ
マル酸、アクリル酸、メタクリル酸などの不飽和カルボ
ン酸またはその酸無水物を反応させた後、必要に応じて
環状エーテルを付加して得られた高分子量のポリオール
またはモノオール;2−ヒドロキシエチルアクリレー
ト、ブテンジオール等の不飽和基含有アルコールと他の
ポリオールとポリイソシアネートとの反応物;アリルグ
リシジルエーテル等の不飽和基含有エポキシ化合物とポ
リオールとの反応物;などが挙げられる。これらの化合
物は水酸基を有することが好ましいがそれに限定されな
い。
【0052】本発明のポリマー分散ポリオールの水酸基
価は200〜800mgKOH/gであることが好まし
く、200〜750mgKOH/gであることがより好
ましく、250〜750mgKOH/gであることが特
に好ましい。ベースとして使用するポリオールに比較し
て、低くなるのが通常である。
【0053】以上により得られる本発明のポリマー分散
ポリオールは静置状態で1ケ月間以上、特に2ケ月間以
上分離を起すことがないものが好ましいが、これに限定
されない。本発明のポリマー分散ポリオールがこのよう
に分散安定性に優れる理由としては、モノマー(M)を
重合して得られるポリマー微粒子の大きさが微細かつ均
一であるためと推定できる。
【0054】また、本発明のポリマー分散ポリオールに
おいて、モノマー(M)を重合して得られるポリマーが
ポリオールに対する親和性が高いことから、該ポリマー
の一部はポリオール中に溶解していてもよい。
【0055】以下、この本発明におけるポリマー分散ポ
リオールをポリマー分散ポリオール(T)という。
【0056】[硬質ポリウレタンフォーム]本発明はま
た、上記のポリマー分散ポリオール(T)を含むポリオ
ール(V)とポリイソシアネート化合物を反応させる硬
質ポリウレタンフォームの製造方法である。すなわち、
ポリオール(V)及びポリイソシアネートを整泡剤、触
媒及び発泡剤の存在下に反応させて硬質ポリウレタンフ
ォームを製造する方法において、該ポリオール(V)の
うち0.1重量%以上がポリマー分散ポリオール(T)
でありかつポリマー分散ポリオール(T)に由来するポ
リマー微粒子の割合が該ポリオール(V)全重量に対し
て0.01重量%以上であることを特徴とする硬質ポリ
ウレタンフォームの製造方法である。
【0057】ポリマー分散ポリオール(T)は単独で硬
質ポリウレタンフォームの原料として使用できる。すな
わちポリオール(V)の100重量%が上記ポリマー分
散ポリオール(T)であってもよいが、通常硬質ポリウ
レタンフォームの原料として使用されているポリオール
と混合して使用することが好ましい。
【0058】該ポリオール(V)の平均の水酸基価は2
50〜800mgKOH/gであることが好ましく、よ
り好ましい平均の水酸基価は300〜750mgKOH
/gである。該ポリオール(V)のうち、0.1重量%
以上がポリマー分散ポリオール(T)であり、特に0.
3重量%以上がポリマー分散ポリオール(T)であるこ
とが好ましい。
【0059】さらにポリマー分散ポリオール(T)に由
来するポリマー微粒子が該ポリオール(V)全重量に対
して0.01重量%以上であることが必要である。ポリ
マー微粒子の割合がこれより少ない場合、低温寸法安定
性に優れた硬質ポリウレタンフォームは得られにくい。
0.05重量%以上であることが特に好ましい。また5
0重量%以下であることが好ましく、30重量%以下で
あることが特に好ましい。さらに好ましくは5重量%以
下、最も好ましくは2重量%未満である。
【0060】ポリマー分散ポリオール(T)以外のポリ
オールであってポリオール(V)として使用できるポリ
オールとしては、上記「ポリオール」の項で説明したよ
うなポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオー
ル、末端に水酸基を有する炭化水素系ポリマー等が挙げ
られる。また、フェノール類とアルカノールアミン類と
アルデヒド類とをマンニッヒ反応させて得られる反応物
に環状エーテルを付加して得られるポリエーテルポリオ
ールなども使用できる。また前記した(W)、(X)、
(Y)、(Z)も使用できる。
【0061】鎖延長剤、架橋剤と呼ばれる比較的低分子
量のヒドロキシ化合物もポリオール(V)の一部として
使用できる。例えば多価アルコール、アルカノールアミ
ン、糖類、多価フェノール類など、またはこれらに少量
のアルキレンオキシドを付加して得られる低分子量のポ
リエーテルポリオール、低分子量のポリエステル系ポリ
オールなどが使用できる。
【0062】好ましくは、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、グリセリン
などの多価アルコール、ジエタノールアミン、トリエタ
ノールアミンなどのアルカノールアミン、及び水酸基価
が300mgKOH/g以上のポリエーテル系ポリオー
ルが鎖延長剤、架橋剤として用いられる。
【0063】また、モノアミン、ポリアミンなどのアミ
ン化合物などを、ポリオール(V)と併用することもで
きる。好ましくはヘキサメチレンジアミン、ジアミノジ
フェニルメタンなどが用いられる。
【0064】ポリイソシアネート化合物としては、イソ
シアネート基を2以上有する芳香族系、脂環族系、また
は脂肪族系のポリイソシアネート、それら2種類以上の
混合物、及びそれらを変性して得られる変性ポリイソシ
アネートがある。具体的には、例えば、トリレンジイソ
シアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリ
メチレンポリフェニルイソシアネート(通称:クルード
MDI)、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジ
イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなど
のポリイソシアネートやそれらのプレポリマー型変性
体、ヌレート変性体、ウレア変性体、カルボジイミド変
性体などがある。
【0065】触媒としては、通常、硬質ポリウレタンフ
ォームを製造する際用いられるものが使用でき、第3級
アミンなどのアミン系触媒や有機スズ化合物などの有機
金属化合物が適する。整泡剤としては、通常、硬質ポリ
ウレタンフォームを製造する際用いられるものが使用で
き、有機ケイ素化合物系の界面活性剤が適する。
【0066】発泡剤としては、水やハロゲン化炭化水
素、低沸点炭化水素、クロロジフルオロメタン(HCF
C−22)、1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン
(HCFC−141b)、1−クロロ−1,1−ジフル
オロエタン(HCFC−142b)、2,2−ジクロロ
−1,1,1−トリフルオロエタン(HCFC−12
3)、1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC
−134a)、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプ
ロパン(HFC−245fa)、塩化メチレン、その他
のハロゲン化炭化水素が適する。発泡剤は2種以上併用
してもよい。特に好ましい発泡剤は、水、HCFC−1
41b、HFC−134a、HFC−245fa及びこ
れらの組み合わせである。
【0067】ハロゲン化炭化水素発泡剤の使用量は、ポ
リオール(V)100重量部に対して1〜70重量部が
好ましく、特に10〜60重量部が好ましい。水を使用
する場合、その使用量はポリオール(V)(水はポリオ
ールとしては計算しない)100重量部に対し0.1〜
10重量部が好ましく、特に1.0〜10重量部が好ま
しい。
【0068】さらに安定剤、着色剤、充填剤、難燃剤、
その他の添加剤を加えてもよい。本発明における硬質ポ
リウレタンフォームは上記原料を使用して、従来この種
のフォームを製造する種々の公知の方法で製造される。
例えば、ワンショット法、スプレー法、プレポリマー
法、準プレポリマー法、RIM法などで製造できる。
【0069】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらにより限定されない。表中、AN
はアクリロニトリル、Stはスチレン、VAcは酢酸ビ
ニル、VPrはプロピオン酸ビニルを示す。表中単位の
ない数字は重量部を表す。
【0070】実施例、比較例中に示したポリオールは次
のとおりである。 ポリオールA:グリセリンにプロピレンオキシドを付加
して得られる水酸基価450mgKOH/gのポリエー
テルポリオール。 ポリオールB:グリセリンにプロピレンオキシドを付加
して得られる水酸基価650mgKOH/gのポリエー
テルポリオール。
【0071】ポリオールC:グリセリンにプロピレンオ
キシド及びエチレンオキシドをランダムに付加して得ら
れる水酸基価50mgKOH/g、オキシエチレン基含
有量25重量%のポリエーテルポリオール。 ポリオールD:グリセリンにプロピレンオキシド及びエ
チレンオキシドをランダムに付加して得られる水酸基価
50mgKOH/g、オキシエチレン基含有量55重量
%のポリエーテルポリオール。 ポリオールE:グリセリンにプロピレンオキシド及びエ
チレンオキシドをランダムに付加して得られる水酸基価
50mgKOH/g、オキシエチレン基含有量75重量
%のポリエーテルポリオール。
【0072】ポリオールF:エチレンジアミンにプロピ
レンオキシドを付加して得られる水酸基価760mgK
OH/gのポリエーテルポリオール。 ポリオールG:エチレンジアミンにプロピレンオキシド
を付加して得られる水酸基価500mgKOH/gのポ
リエーテルポリオール。 ポリオールH:フェノール/アニリン/ホルムアルデヒ
ド/ジエタノールアミンのマンニッヒ反応縮合物にプロ
ピレンオキシドを付加して得られる水酸基価450mg
KOH/gのポリエーテルポリオール。
【0073】ポリオールI:グリセリンにプロピレンオ
キシドを付加した後、エチレンオキシドを付加して得ら
れる水酸基価26mgKOH/g、オキシエチレン基含
有量30重量%のポリエーテルポリオール。 ポリオールJ:グリセリンにプロピレンオキシドを付加
した後、エチレンオキシドを付加して得られる水酸基価
56mgKOH/g、オキシエチレン基含有量10重量
%のポリエーテルポリオール。 ポリオールK:ポリオールJ中で、アクリロニトリル/
スチレン(=3/1重量比)を重合して得られる、水酸
基価45mgKOH/gのポリマー分散ポリオール。
【0074】(例1〜11、14〜16:ポリマー分散
ポリオールの製造例)5L加圧反応槽に表1〜3に示し
たポリオール、モノマー及びAIBNを全て仕込んだ
後、撹拌しながら昇温を開始し、反応液を80℃に保ち
ながら10時間反応させた。すべての例においてモノマ
ーの反応率は80%以上を示した。反応終了後、110
℃、0.1mmHgで2時間加熱減圧脱気して未反応モ
ノマーを除去し、ポリマー分散ポリオールを製造した。
【0075】(例12、13:ポリマー分散ポリオール
の製造例)5L加圧反応槽に表3に示したポリオールの
混合物のうち70重量%を仕込み、120℃に保ちなが
ら残りのポリオールの混合物、表3に示したモノマー及
びAIBNの混合物を撹拌しながら2時間かけてフィー
ドし、全フィード終了後同温度下で約0.5時間撹拌を
続けた。すべての例においてモノマーの反応率は90%
以上を示した。反応終了後、120℃、0.1mmHg
で2時間加熱減圧脱気して未反応モノマーを除去し、ポ
リマー分散ポリオールを製造した。
【0076】それぞれの水酸基価(単位:mgKOH/
g)、25℃における粘度(単位:cP)、製造したポ
リマー分散ポリオール自体の分散安定性(以下、分散体
安定性)、ならびに、製造したポリマー分散ポリオール
とポリオールGとを重量比5/95で混合した液の70
℃における分散安定性(以下、保存安定性)を表1〜3
に示す。
【0077】例1〜7は実施例である。例1〜7のいず
れにおいても3ケ月以上全く安定な分散体が得られ、ま
たポリオールGとの混合物も3ケ月以上全く安定であっ
た。例1〜7で得られたポリマー分散ポリオールをそれ
ぞれポリオールa〜gとする。
【0078】例8〜11は、本発明におけるポリオール
(W)を使用せずにポリマー分散ポリオールを製造した
比較例である。粒子が沈降したり、または激しく凝集し
たりすることにより、ポリマー分散ポリオール全体が凝
固したり、または層分離を起こし、いずれも均一な分散
体は得られず、粘度は測定できなかった。
【0079】例12、13は本発明におけるモノマー
(M)を使用せずにポリマー分散ポリオールを製造した
比較例である。また例14〜16は、使用比率が本発明
の範囲外のモノマーを用いてポリマー分散ポリオールを
製造した比較例である。
【0080】例12〜14のいずれにおいても3ケ月以
上全く安定な分散体が得られたが、ポリオールGとの混
合物による保存安定性テストでは2ケ月後に若干のポリ
マー微粒子が凝集しポリオールから分離してくる傾向を
示した。例15、16はいずれにおいても3ケ月以上全
く安定な分散体が得られ、またポリオールGとの混合物
も3ケ月以上全く安定であった。例15、16で得られ
たポリマー分散ポリオールをそれぞれポリオールh、i
とする。
【0081】(例17〜28:硬質ポリウレタンフォー
ムの製造例)表4、5に示したポリオール(または混合
物)計100重量部、水3.0重量部、HCFC−14
1bを30重量部、N,N−ジメチルシクロヘキシルア
ミン(DMCHA)を1.0重量部、シリコーン整泡剤
(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、SH−19
3)1.5重量部及び難燃剤としてのトリス(2−クロ
ロプロピル)ホスフェート(大八化学社製、TMCP
P)10重量部、の混合物とポリメチレンポリフェニル
イソシアネート(日本ポリウレタン社製、ミリオネート
MR−200)とをインデックス110となるように撹
拌混合後(液温20℃)、200mm×200mm×2
00mmの木製のボックス内に投入し、発泡させた。
【0082】コア密度(単位:kg/m3 )、圧縮強度
(単位:kg/cm2 )、熱伝導率(単位:kcal/
m・hr・℃)、及び低温寸法安定性(表中、寸法安定
性、単位:%)を表4、5に示す。なお、圧縮強度は発
泡方向に対して平行方向の圧縮強度を示す。寸法安定性
は、−30℃で24時間経過後の発泡方向に対して垂直
方向の寸法変化率を示す。
【0083】例17〜23は、例1〜7で製造したポリ
オールa〜gを用いて硬質ポリウレタンフォームを製造
した実施例である。例24〜28とは異なり、他の物性
を悪化させることなく低温の寸法安定性が大幅に改善さ
れた。例24はポリマー分散ポリオールを使用せずに、
また例25〜28は本発明のポリマー分散ポリオールを
使用せずに、ポリウレタン発泡を行った比較例である。
−30℃で24時間経過後、フォームはいずれも大きく
収縮した。
【0084】
【表1】
【0085】
【表2】
【0086】
【表3】
【0087】
【表4】
【0088】
【表5】
【0089】
【発明の効果】本発明の、分散安定性が良好でしかも低
粘度である高水酸基価のポリマー分散ポリオールは、そ
れを用いて製造される硬質ポリウレタンフォームの低温
における寸法安定性を著しく向上させる。したがって、
本発明は硬質ポリウレタンフォームの低密度化に優れた
効果を発揮する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI //(C08F 283/06 220:10 220:42) (C08G 18/63 101:00) (72)発明者 武安 弘光 神奈川県川崎市幸区塚越3丁目474番地2 旭硝子株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平均の水酸基価200〜800mgKOH
    /gのポリオール(W)中に、重合性不飽和基を有する
    モノマー(M)を重合して得られるポリマー微粒子が安
    定に分散したポリマー分散ポリオールにおいて、該ポリ
    オール(W)が、水酸基価84mgKOH/g以下であ
    ってかつオキシエチレン基含量40重量%以上のポリエ
    ーテルポリオール(X)5重量%以上、アミン化合物に
    環状エーテルを付加して得られる水酸基価250〜90
    0mgKOH/gのアミン系ポリオール(Y)3重量%
    以上、及び、任意にその他のポリオール(Z)からなる
    ポリオール混合物であり、該モノマー(M)がエチレン
    性不飽和ニトリル及びカルボン酸ビニルエステルモノマ
    ーの重量比75:25〜5:95の混合物を含むことを
    特徴とするポリマー分散ポリオール。
  2. 【請求項2】該モノマー(M)が、エチレン性不飽和ニ
    トリル及びカルボン酸ビニルエステルモノマーの重量比
    75:25〜5:95の混合物である、請求項1に記載
    のポリマー分散ポリオール。
  3. 【請求項3】平均の水酸基価200〜800mgKOH
    /gのポリオール(W)中で、重合性不飽和基を有する
    モノマー(M)を重合してポリマー微粒子が安定に分散
    したポリマー分散ポリオールを製造する方法において、
    該ポリオール(W)が、水酸基価84mgKOH/g以
    下であってかつオキシエチレン基含量40重量%以上の
    ポリエーテルポリオール(X)5重量%以上、アミン化
    合物に環状エーテルを付加して得られる水酸基価250
    〜900mgKOH/gのアミン系ポリオール(Y)3
    重量%以上、及び、任意にその他のポリオール(Z)か
    らなるポリオール混合物であり、該モノマー(M)がエ
    チレン性不飽和ニトリル及びカルボン酸ビニルエステル
    モノマーの重量比75:25〜5:95の混合物を含む
    ことを特徴とするポリマー分散ポリオールの製造方法。
  4. 【請求項4】該モノマー(M)が、エチレン性不飽和ニ
    トリル及びカルボン酸ビニルエステルモノマーの重量比
    75:25〜5:95の混合物である、請求項3に記載
    のポリマー分散ポリオールの製造方法。
  5. 【請求項5】反応器に、該ポリオール(W)の全量、該
    モノマー(M)の全量、及び遊離基重合開始剤の全量を
    仕込んだ後反応を行う、回分法で製造することを特徴と
    する、請求項3または4に記載のポリマー分散ポリオー
    ルの製造方法。
  6. 【請求項6】ポリオール(V)及びポリイソシアネート
    を整泡剤、触媒及び発泡剤の存在下に反応させて硬質ポ
    リウレタンフォームを製造する方法において、該ポリオ
    ール(V)のうち0.1重量%以上が請求項1または2
    に記載のポリマー分散ポリオールでありかつ該ポリマー
    分散ポリオールに由来するポリマー微粒子の割合が該ポ
    リオール(V)全重量に対して0.01重量%以上であ
    ることを特徴とする硬質ポリウレタンフォームの製造方
    法。
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