JPS5822044B2 - ジブロモネオペンチルグリコ−ルおよび難燃性可塑剤を配合してなる難燃性軟質ポリウレタンフオ−ムの製造方法 - Google Patents

ジブロモネオペンチルグリコ−ルおよび難燃性可塑剤を配合してなる難燃性軟質ポリウレタンフオ−ムの製造方法

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JPS5822044B2
JPS5822044B2 JP55046961A JP4696180A JPS5822044B2 JP S5822044 B2 JPS5822044 B2 JP S5822044B2 JP 55046961 A JP55046961 A JP 55046961A JP 4696180 A JP4696180 A JP 4696180A JP S5822044 B2 JPS5822044 B2 JP S5822044B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、トルエンジイソシアネー)(TDI)とポリ
オールまたはポリオール配合物との反応を発泡剤、シリ
コン系界面活性剤および促進剤のような他の成分の共存
下に行なう方法による軟質ポリウレタンフォームの製造
を目的としている。
特に、本発明は、TDI中の異性体の濃度に影響される
ことなくフオーム状マトリックス中に溶解ないし分散さ
れたとき難燃性可塑剤として作用するような非反応性有
機添加剤をジブロモネオペンチルグリコール(DBNG
)と混合して使用してなる難燃性ポリウレタンフォーム
の改良された製法に関する。
このフオームは自動車や家具部材に適するものである。
TDIおよびポリエステルな(・しポリエーテルポリオ
ール類から得られる軟質ポリウレタンフォームは、ポリ
ウレタンフォーム工業の重要な部分を占める。
これらのフオームは可燃性で、着火したら制御不能の燃
焼をするので、難燃性のフオームを製造することに対し
この工業においておおいに努力が重ねられてきた。
連続気泡型軟質ポリウレタンフォームは、独立気泡型硬
質フオームよりも防炎性に対しさらに困難性を有する。
何となれば、連続気泡型フオームは、フオームが着火し
ている部分への酸素の連設をそれによって行なわせてし
まうからである。
また、このようなフオームは気化した難燃剤の逃散もさ
せてしまう。
先行技術においても、難燃性軟質ポリウレタンフォーム
に関し多くの種々の方法が開示されている。
これらの方法はすべて、難燃剤がフオームのすみずみに
均一に分布するように重合反応に先立ってまたはその反
応中に難燃剤をフオーム反応原料に添加するものである
この先行技術の一つの具体的論議はグリ−ストおよびブ
ランジエンに与えられた米国特許第3933693号(
DavidC、P riestおよびJ ohn E
、B randien)に見られ、ここでの対照のため
に挿入する。
この特許は、先行技術への改良が目的であった。
特にグリ−ストおよびブランジエンは独立気泡構造をと
ることなく、軟質ポリエーテルポリウレタンフォーム系
にDBNGを併用する方法を見出した。
先行技術では、このグリコールの混入する試みは独立気
泡構造で、多くの用途に不適な物性を持つフオームにし
かなされなかったのである。
しかし、先行技術へのこの改良も2・4−1−ルエンジ
イソシアネート異性体を約76重量%以下しか;含まな
いTDIから得られるフオームに限定されたものである
プリーストおよびブランジエンが、この異性体のより高
い濃度での使用ができなかったのは、多分ポリウレタン
フォーム系でのDBNGの利用は、難燃性可塑剤なしで
は、この・異性体をより高い濃度で用いて高多孔質のフ
オームを形成するような発泡剤は採用できないという固
有の問題を含んでいたためであろう。
本発明はこのような制限づげはなく、プリーストおよび
バランジエンの発明で得られたような物性特性をも1呈
するものである。
本発明は、2・4−トルエンジイソシアネート異性体の
濃度には無関係に、ポリエステルまたはポリエーテルポ
リオール類とTDIとから難燃性ポリウレタンフォーム
を製造することを目的とし、これは気孔率が約0.5〜
約10立方フイ一ト/m1nuteである。
ポリオールとTDIとの配合物は難燃性可塑剤およびD
BNGの混合物も包含する。
この可塑剤とDBNGの組合せは、相乗的な系としての
結果をもたらし、DBNGを欠いた可塑剤より実質的に
優れて有効なものである。
この可塑剤はハロゲン化ホスホネ−1・またはハロゲン
化ホスフェートエステルが可である。
これらの成分にとって好ましい重量比は約85/15
;混合物にとって好ましい濃度は対ポリオールで約2〜
約15重量%である。
これらの成分を含んだ配合物を採用するプロセスでは自
動車および家具工業用に好ましい物性を有する製品が得
られる。
この発見の観点から、この主題の発明は、約0.5〜約
10立方フイ−t□/m1nuteの範囲の気孔率を有
する軟質ポリウレタンフォームを製造するプロセスの改
良法であり、ここでは2・4−および2・6−トルエン
ジイソシアネートの異性体混合物が、例えば水またはフ
ロロカーボンやメチレンクロライドのような低沸点化学
薬剤等の発泡剤、シリコン系界面活性剤およびアミンや
スズ触媒のごとき保集剤の共存下にポリエステルまたは
ポリエーテルポリオールないしこれらの配合物と反応せ
しめられる。
重合反応においての、ポリオールに対し約1〜約20重
量%量のDBNGおよび難燃性可塑剤の混合物は、重合
に先立って反応混合物中に投入される。
難燃性ポリウレタンフォームは製造される。
全般的には、従来公知の反応が本発明でも遂行される。
温度、圧力および添加順序といった反応条件は特徴的な
ものはなく、先行技術からよく知られたものである。
もちろん、本発明方法は、ポリエーテルまたはポリエス
テルポリオールとTDIとの反応を包含する。
この反応ではまたDBNGおよび難燃性可塑剤の混合物
も包含される。
他の別の成分、例えば水、シリコン系界面活性剤、第三
級アミン触媒なL−し共触媒(co −catalyd
t )、発泡助剤および、もしポリエーテルがポリオー
ルとして使われるとすればスズ触媒なども包含される。
本発明で採用される典型的配合物は、以下のとおりであ
る。
なお、濃度はポリオール100重量部に対する重量部で
表わされて(・る: 反応成分 濃 度 ポリオール 100 TDIインデツクス 80〜120可塑剤/D
BNG 1〜20水
l〜5.5シリコ一ン系界面活性剤
0,2〜3第三級アミン触媒 0.02〜2
第三級アミン共触媒 0.02〜2発泡助剤
0.5〜40スズ触媒
0.05〜0.5可塑剤/DBNG混合物および水
の好ましく・濃度は、それぞれ約2〜約15および約1
.75〜約4.5である。
混合物の重量比は約50750〜約90710であり、
85/15という比が好ましい。
ポリ(プロピレンオキシド/エチレンオキシド)トリオ
ール類で平均分子量が約250〜約6500の範囲のポ
リエーテルポリオール類は、本発明で採用され得る。
ダウ・ケミカル社(DowChemical Co、)
で販売しているボーノル(VORNOL)2026およ
び3140、これはそれぞれ平均分子量が255および
3500であるが、これらがそのようなポリオールであ
る。
モベイ・ケミカル社(Mobay Chemical
Co、 )で販売しているマルトラノール (MALTRANUL)7100.3900および39
01. (それぞれ平均分子量が3500.5000お
よび6000である)も、本発明方法において用いられ
得るポリオール類である。
オリン°ケミカル社(Olin Chemical C
o、)、ワイアンドツト・ケミカル社(Wyando
t teChemical Co、) およびジェフ
ァーソン・ケミカル社(Jefferson Chem
ical Co、 )も他の適当なポリオール類を販売
している。
グリセリン、ヘキサントリオール、ブタントリオール、
トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンおよび
ペンタエリスリト−ルのような他のポリオール類は、所
望の化学量論的に−NCO/−OH比率をバランスよく
維持するため、ポリエーテルポリオールとの重合反応に
おいて混合使用される。
この比率は約i:o、s〜約1.2:1の範囲にあるべ
きだからである。
好適なポリエステルポリオールはライトコ・ケミカル社
(Wi tco Chemi calCorp 、)で
作られウイトコフオムレズ(Witc。
FOMREZ)50と呼ばれている。
このポリオールは、グリコール−アジペートポリエステ
ル樹脂である。
通常的に、本発明で使用されるTDIは2・4−および
2・6−トルエンジイソシアネートの異性体を含む。
これら異性体の濃度は制限的ではない。
通常、80/20 TD Iの比率が約80〜約120
のインデックスを有するのが好ましい。
好ましいTDIはモベイ・ケミカル社からモンジュール
(MONDUL)TD−80の商品名でまたデュポン・
ケミカル社(Dupont ChemicalCo、)
から/Sイレーン(HYLENE)TMの商品名で市販
されている。
可塑剤は、ハロゲン化されたホスホネートおよびハロゲ
ン化されたホスフェートエステル類である。
塩素化された可塑剤が好ましいが、他のノ・口ゲン原子
、例えば臭素も使用される。
モービル・ケミカル社(Mobil Chemica
l Co、) で販売しているアンチブレーズ(A
NTIBLAZE)78は使用し得る塩素化ホスホネー
トエステルである。
スタウファー・ケミカル社(S taufferChe
mical Co、) で販売しているフィコール(
FYROL)FR−2およびフィコールEFF、オリン
・ケミカル社で販売しているサーモリン(THERMO
LIN)101およびモンサント・ケミカル社(Mon
santo Chemical Co、 )で販売し
ているフォスガード(PHO3GARD)2xC20は
、可塑剤として使用しうる塩素化ホスフェートエステル
類である。
ファイアマスク(FIREMASTER)LV−T23
Pは、ベルシコ/L/ ・ケミカル社(Velsico
l ChemicalCorp 、 )で販売している
臭素化ホスフェートエステルである。
DBNGは融点110℃を有する固体である。
ダウ・ケミカル社で販売しているFR1138はジブロ
モネオペンチルグリコールである。
DBNGに対する可塑剤の有用な重量比率は上述のとお
りである。
この混合物の希望し得る、また好ましい濃度も上に述べ
たとおりである。
難燃性混合物は溶液ないし分散液が可である。
溶液の形での混合物の投入が好ましい。
水の濃度は、ポリオール100重量部に対し約1〜約5
.5重量部、好ましくは約1.75〜約4.5重量部の
範囲である。
一般に、水濃度がフオーム配合物中で増加してい(と、
フオームを難燃化するために必要な可塑剤/DBNG混
合物濃度も平行して上昇する。
ポリエーテルフオーム配合物の残部の成分は、シリコー
ン系界面活性剤、ターシャリアミン触媒およびスズ触媒
である。
配合物はポリエーテルポリオール類、第三級アミン共触
媒および発泡助剤の配合物を包含し得る。
ユニオン・カーバイド社(Union Carbid
e Corp、 ) で販売されているL5740
は、本発明のフオーム配合物で使用し得るシリコーン系
界面活性剤であり、その濃度は約0.6重量部とすべき
である。
同じくユニオン・カーバイド社で販売されているA−1
は配合物において包含されうる第三級アミン触媒であり
、その濃度は約0.1重量部とすべきである。
スズ触媒は通常のオクトエ酸第−スズ触媒であり、その
濃度は約0,2重量部とすべきである。
典型的には、スズ触媒はキャリア(carrier )
の使用により調合物において包含される。
キャリヤーは可塑剤またはポリオールが可である。
スズ触媒1重量部が通常キャリヤー2重量部に添加され
る。
ライトコ・ケミカル社で販売されているフオムレズC2
およびエム・アンド・ティ・ケミカル社(M&TChe
mical )で販売されている’l’−9が好ましい
スズ触媒である。
エア・プロダクツ社(AirProdncts )で販
売しているダブコ(DABCO)LV−33は、この調
合における有益な第三級アミン共触媒である。
この共触媒はまた単独のアミン触媒としても使用されう
る。
フレオン(FREON)IIIB、トリクロロフルオロ
ノクンが発泡助剤として使用されうる。
ポリエステルフオーム調合の残りの成分は、オルガノシ
リコン界面活性剤、第三級アミン触媒および発泡助剤よ
りなる。
ユニオン・カーバイド社で販売しているL536はポリ
エステルフオーム調合で使用され得るシリコン系界面活
性剤であり、その濃度は約15重量部であるべきである
ロンザ・ケミカル社(Lonza Chemical
Co 、)で販売されているB−16およびジェファー
ンン・ケミカル社で販売されているNEMはポリエステ
ル配合物で使用し得る第三級アミン触媒である。
重合用の触媒やゲル化触媒、乳化剤およびフオーム安定
剤のようなポリウレタンの製造用採用される一般的な助
剤の使用は、本発明方法を妨害するものではない。
種々の酸化防止剤もまた安定剤として調合物中に混入さ
れてよい。
実施例 以下の実施例の示すところは、本発明によりポリオール
類とトルエンジイソシアネートとから容易に難燃性軟質
ポリウレタンフォームが製造されるということである。
これら実施例の各々において、フオーム配合物のそれぞ
れの成分は、特別に指示されない限り100重量部のポ
リオール(php)Mりの重量部として表わされる。
商品名または商標名がフオーム配合物の特別の成分を指
示するために用℃・られるときは、それらの成分は以下
のリストから表示されるものとする:A−1とは、第三
級アミン触媒であり、ユニオン・カーバイド社で販売さ
れ、ジプロピレングリコール中の70%ビス(ジメチル
アミノエチル)工−チル溶液である。
アンチブレーズ(ANTIBLAZE)78は、モビル
・ケミカル社で販売されている塩素化ホスホネートエス
テルである。
B−16は、ロンザ・ケミカル社で販売されているジメ
チルセチルアミンよりなる第三級アミン触媒である。
DBNGは、ジブロモネオペンチルグリコールである。
フフイ7マスタ(FIREMASTER)LV−T23
Pは、ベルシコル・ケミカル社で販売されている臭素化
ホスフェートエステルである。
フィコールEFFおよびフィコールFR−2は、スタウ
ファー・ケミカル社で販売されている塩素化ホスフェー
トエステル類である。
L5740およびL536は、ユニオン・カーバイド社
で販売されているシリコーン系界面活性剤である。
NEMは、ジェファーソン・ケミカル社で販売されてい
る第三級アミン触媒であり、これはN−エチルモルフォ
リンでアル。
フォスガード2xC20は、モンサント・ケミカル社で
販売されている塩素化ホスフェートエステルである。
80/20 TD Iは、約80%の2・4−トルエン
ジイソシアネートおよび約20%の2・6−トルエンジ
イソシアネートよりなるトルエンジイソシアネートであ
る。
サーモリン101は、オリン・ケミカル社で販売されて
いる塩素化ホスフェートエステルである。
’l’−9は、エム・アンド・ティ・ケミカル社で販売
されているオクトエ酸第−スズ触媒である。
ボーノル3140は、ダウ・ケミカル社で販売されてい
るエチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体で
平均分子量3500である。
ライトコ・フオムレズ50は、ライトコ・ケミカル社で
販売されているグリコール−アジペートポリエステル樹
脂である。
以下に示される用語も以下のリストで表示して・おく: CTは、フオーム化系における最終的な気孔率の見掛は
上の指標を示すクリーム時間である。
配合物は、透明な液体から不透明なりリーム状の系への
変化を伴う。
フオーム形成(rise ) の始まりはクリーム時
間に生ずる。
RTは、フオーム化する物体が形成を終止する時点を示
す形成時間(rise time )であり、フオー
ム製品が取扱えるようになる早さの指標となる。
BDは、フオームサンプルが現実に燃焼した距離をイン
チで示す燃焼距離を意味する。
燃焼速度は、燃焼距離を燃焼時間で割ったもので、1.
5インチが燃焼したあとで計算される。
密度はポンド/立方フィートで測定される。
気孔率は、立方フィー) /minで測定される。
゛種々の試験方法がフオーム製品の評価に使用されてい
た。
モーター車輌安全標準摘要(MotorVehicle
5afety 5tandard Docket
) 302(MVSS)は、フオームサンプルがガス
の炎上のある距離に垂直に配置してなる垂直燃焼試験で
ある。
1分間当り4インチの燃焼速度がこの試験で合格するた
めに必要である。
フィッシャーボディー(Fisher Body )
TM32−12(Fisher Body )は別の
垂直燃焼試験であり、これは1分間当り2.5インチま
たはそれ以下の燃焼速度であることが、難燃性規格(f
ireretardant 5pecificati
on ) に合格するために要求される。
フィッシャーボディーTM32−10試験は燃焼試験に
かかる前にテストサンプルを促進老化することが必要で
、フィッシャーボディーTM32−12試験によって評
価されたサンプルを調製するのによ(用いられた。
このTM32−10試験は、乾熱、湿潤老化および極冷
曝露を繰返し行う試験である。
この促進老化試験の期間は2週間を越えるものである。
後者の燃焼試験は自動車工業のさらに厳しい要求に適合
する。
例1 以下のフオーム調合が80720フイロ一ルEFF/D
BNG混合物の濃度を変えてポリエーテルフオーム製品
の物性への影響を示すために使用された。
水の濃度もまた変化させた。反応成分 濃 度 ボーノル3140 100 80/20TDIインデツクス 110 反応成分 濃 度 80/20フイロールEFF/ 変 数BNG H2O変数 L5740界面活性剤 0.6A−1触媒
0.1’l’−9触媒
0.22〈 上記濃度でのこれら
の反応成分は、通常の方法で混合された。
80/20フイロ一ルEFF/DBNG混合物は、溶液
の形で包含された。
採用された反応条件は通常のもので、当技術分野の六人
にとって公知のものである。
フオーム製品のサンプルは評価され、その結果は以下の
通りである。
例■ フィコールEFFのDBNGへの重量比を85/15に
変える以外は例■と同じに繰り返した。
結果を第■表に示す: 例■ フィコールEFFの重量比率を90/10に変※くえる
以外は例Iと同じに繰り返した。
結果を第■表に示す: 例■ 可塑剤アンチブレーズ78を使用するほかは例■と同様
に繰り返した。
結果を第■表に示す:例■ アンチブレーズ78のDBNGへの重量比をε85/1
5に変えるほかは例■と同様に繰り返した。
結果を第V表に示す:例■ アンチブレーズ78のDBNGへの重量比をr90/1
0に変えたほかは例■と同様に繰り返した。
結果を第■表に示す:例■ 可塑剤サーモリン101を使用する以外は実施(例■と
同様に繰り返した。
結果を第■表に示す:例■ サーモリン101のDBNGに対する重量比をく85/
15に変える以外は例■と同様に繰り返した。
結果を第■表に示す:例■ サーモリン101のDBNGに対する重量比を=90/
1.0に変える以外は例■と同様に繰り返した。
結果を第■表に示す:例X 可塑剤フォスガード2xC20を使用する以外1は例■
と同様に繰り返した。
結果を第X表に示す:例M 可塑剤ファイアマスタLV−T23Pが用いらトれたほ
かは例■と同様に繰り返された。
結果を第M表に示す。
例■ 85/15フイロールFR−2/DBNG混4物の濃度
変化がポリエステルフオーム製品に専決る影響を示すた
めに以下のフオーム調合を使用した。
反応成分 濃 度 ウイトコフオムレズ50 .10080/20
TDIインデツクス 9285/15フイロールF
R−2/ 変数BNG H2O4 反応酸分 濃 度 L536界面活性剤 1.5NEM触
媒 2.2B−16触媒
0.2上述濃度でのこれらの反
応原料は常法で混合された。
85/15フイロールFR−2/DBNG混合物は溶液
の形で包含された。
採用された反応条件は通常のもので、当技術分野の人々
にとって公知のものであった。
フオーム製品サンプルは評価されその結果は以下に示す

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 12・4−および2・6−トルエンジイソシアネート異
    性体混合物を少量の水および触媒量の重合触媒の存在下
    にポリオールと反応させ、約0.5〜約10立方フイー
    ト/ m 1nuteの範囲の気孔率を有する軟質ポリ
    エーテルまたはポリエステルポリウレタンフォームを製
    造するに際し、重合反応に使用されるポリオールの重量
    を基準にして約1〜約20重量%のジブロモネオペンチ
    ルグリコールおよび難燃性可塑剤の混合物を、重合に先
    立って反応混合物中に別の反応成分として混合し、該混
    合物の混合方法が該フオームの物性に逆に悪影響を与え
    ることなく実質的により難燃性の大きなフオームを与え
    ることを特徴とする難燃性軟質ポリウレタンフォームの
    製造方法。 2 ポリオールが平均分子量約250〜約6500の範
    囲のポリ(プロピレンオキシド/エチレンオキシド)ト
    リオールである特許請求の範囲第1項に記載の難燃性軟
    質ポリウレタンフォームの製造方法。 3 ポリオールが約76重量%以上の2・4−異?性体
    を含有するトルエンジイソシアネート異性体混合物の充
    分な量と反応させられてなる特許請求の範囲第1項に記
    載の難燃性軟質ポリウレタンフォームの製造方法。 4 ジブロモネオペンチルグリコール/可塑剤混1合物
    が溶液の形で反応媒体中に混入されてなる特許請求の範
    囲第1項に記載の難燃性軟質ポリウレタンフォームの製
    造方法。 5 ジブロモネオペンチルグリコール/可塑剤混合物が
    分散液の形で反応媒体中に混入されてなる;特許請求の
    範囲第1項に記載の難燃性軟質ポリウレタンフォームの
    製造方法。 6 約1〜約5.5重量%の水および約2〜約15重量
    %のジブロモネオペンチルグリコール/可塑剤混合物が
    重合反応に使用されてなる特許請求の範囲第1項に記載
    の難燃性軟質ポリウレタンフォームの製造方法。 7 可塑剤のジブロモネオペンチルグリコールに対する
    重量比が約50150〜約90/10である特許請求の
    範囲第1項に記載の難燃性軟質ポリウレタンフォームの
    製造方法。 8 可塑剤のジブロモネオペンチルグリコールに対する
    重量比が約85715である特許請求の範囲第1項に記
    載の難燃性軟質ポリウレタンフォームの製造方法。 9 可塑剤が塩素化ホスホネートエステルである特許請
    求の範囲第1項に記載の難燃性軟質ポリウレタンフォー
    ムの製造方法。 10 可塑剤が塩素化ホスフェートエステルである特
    許請求の範囲第1項に記載の難燃性軟質ポリウレタンフ
    ォームの製造方法。 11 可塑剤が臭素化ホスフェートエステルである特
    許請求の範囲第1項に記載の難燃性軟質ポリウレタンフ
    ォームの製造方法。
JP55046961A 1979-04-12 1980-04-11 ジブロモネオペンチルグリコ−ルおよび難燃性可塑剤を配合してなる難燃性軟質ポリウレタンフオ−ムの製造方法 Expired JPS5822044B2 (ja)

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