JPS63317517A - 硬質ポリウレタンフォ−ムの製造方法 - Google Patents

硬質ポリウレタンフォ−ムの製造方法

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JPS63317517A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 硬質ポリウレタンフォームの製造には各種のイソシアネ
ート化合物が用いられている(ハンザ−社出版の「ポリ
ウレタン・ハンドブックJ  (1985年)第6・1
量弁11ヒ)。主にポリメチレンポリフェニルポリイソ
シアネート(以下ポリメリックMDIと言う)や 2,
4−および/または21 s −トリレンジイソシアネ
ート(以下TDIと言う)のプレポリマーが用いられて
いる。
ポリメリックMDIを用いた発泡システムは硬化性が良
好であるが、充填すべき空隙を完全に満すのに注入量を
多くする必要がある。また得られる硬質ポリウレタンフ
ォームの熱伝導率も高くなりがちで、断熱性能が低下す
る。
一方TDIプレポリマーを用いた発泡システムは注入量
の削減が可能で熱伝導率の低下(断熱性能の向上)にも
寄与するが、反応性が低く硬質ポリウレタンフォームの
成形時間が長くなる。
ポリメリックMDIとTDIプレポリマーとの混合物を
用いる場合は両者の長所が組合わされ短所が補われるが
、低密度の硬質ポリウレタンフォームを製造するとき、
発泡体の圧縮強度が低下し、冷却したときの寸法安定性
が不十分で収縮変形することがある。
さらにTDIを加熱処理し、カルボジイミドおよび/ま
たはウレトニミン結合を生成させた化合物(以下クルー
ドTDIと宵う)をポリメリックMDIと混合して用い
ると、機械的強度、特に冷却時の寸法安定性が改善され
るが、クルードTDIの品質管理が困難で、しばしば硬
質ポリウレタンフォームのセル荒れが起こり均質なフオ
ームを得ることが困難である。
本発明の目的は、これら問題点を解決した硬質ポリウレ
タンフォームの製造方法を提供することにある。
〔本発明の構成〕
本発明は、イソシアネート反応性水素を少なくとも2個
含有し、60ないし4000の分子量を有する化合物ま
たはこれらの混合物を、水および/または有機発泡剤、
触媒、界面活性剤の存在下に(a)29ないし32%の
イソシアネート含有量を有するポリメチレンポリフェニ
ルポリイソシアネート 30ないし70重量部 (b)2.4−および/または2.6−トリレンジイソ
シアネートを活性水素化合物と反応させ、引き続き三量
化反応触媒の存在下に反応させ、必要に応して2,4−
および/または2.6−トリレンジイソシアネートで希
釈した、30ないし42%のイソシアネート含有量を有
する化合物 30ないし70重量部 および (c)その他のイソシアネート化合物 0ないし30重
量部 からなるポリイソシアネート組成物と反応させることを
特徴とする硬質ポリウレタンフォームの製造方法に係る
ものである。
ポリメリックMDIはアニリンとホルムアルデヒドとの
縮合物をホスゲン化することによって得られるもので、
4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下4
.4’ −MD Iと言う)、2.4’ −MD I、
2.2’ −MD I、さらに高官能性のポリイソシア
ネートを含有し、イソシアネート含有量は29ないし3
2%である。
TDIを三量化反応触媒の存在下に反応させたものを軟
質ポリウレタンフォームの製造に用いることが特公昭4
9−5638号公報に示されているが、本発明では三量
化反応に先立って、TDIと活性水素化合物とを反応さ
せる。
活性水素化合物としては60ないし800の分子量を有
する多価アルコールが用いられる。望ましくは2,2.
4−)ジメチルペンタン−1,3−ジオールおよび/ま
たは2−エチルヘキサン−1,6−ジオールが用いられ
る。活性水素化合物の使用量はTDIのイソシアネート
含有量が3ないし13%低下するのに相当する量が望ま
しい。
TDIと活性水素化合物との反応混合物を引き続き30
ないし42%のイソシアネート含有量になるまで、三量
化反応触媒の存在下に反応させる。
また、所要のイソシアネート含有量より低くなるまで三
量化反応を行い、反応停止後所要のイソシアネート含有
量になるように、TDIで希釈することも望ましい。
三量化反応触媒としてはカルボン酸金属塩、アルキルホ
スフィン、第四級アンモニウム塩、マンニッヒ塩基など
が用いられる。
三量化反応の停止剤としてはアルキルベンゼンスルホン
酸、モノクロル酢酸、リン酸またはこれらの酸のエステ
ル、あるいは塩化ベンゾイルなどの有ja酸のハロゲン
化物などが用いられる。
その他のイソシアネート化合物としては、カルボジイミ
ドおよび/またはウレトニミン結合、ウレタン結合、ア
ロファネート結合、尿素結合、あるいはビウレット結合
を含有する脂肪族、脂環式、芳香脂肪族、芳香族、ある
いは複素環式ポリイソシアネートが用いられる。
もう一方の反応成分として、イソシアネート反応性水素
を少なくとも2個含有し、60ないし4000の分子量
を有する化合物またはこれらの混合物が用いられる。こ
の化合物は、水酸基、アミノ基、チオール基あるいはカ
ルボキシル基などを含有するものであり、望ましくは2
ないし8個の水酸基を含有する化合物である。
水酸基含有化合物の例として、ポリエーテルポリオール
、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオー
ルなどがある。低分子量のポリオールあるいはアミノ化
合物、例えばプロピレングリコール、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。
エチレンジアミン、トリエタノールアミン、トリレンジ
アミンなどにエチレンオキシド、プロピレンオキシドな
どを付加させたポリエーテルポリオールが望ましい。
ポリイソシアネート組成物とイソシアネート反応性水素
含有化合物との反応は、水および/または有機発泡剤、
触媒、界面活性剤の存在下に行われる。
通常イソシアネート基とイソシアネート反応性水素含有
基との当量比は0.9ないし1.2の範囲である。有機
発泡剤としてはハロゲン化炭化水素が望ましい。触媒と
しては第三級アミン、有機すず化合物などが用いられる
。界面活性剤は乳化剤あるいは整泡剤として用いられる
もので、有機シリコーン化合物が望ましい。その他、顔
料、染料。
難燃剤、酸化防止剤、殺菌剤、充填剤なども用いること
ができる。
これらの各成分を混合・反応させ、硬質ポリウレタンフ
ォームを製造するには機械装置を使用するのが良い。こ
の目的に合った機械は前記の「ポリウレタン・ハンドブ
ック」第4章に記載されている。硬質ポリウレタンフォ
ームは上記反応混合物をモールドに注入することによっ
て製造される。
アルミニウム、鉄、エポキシ樹脂、木材などがモールド
材料として用いられる。上記材料で作られたモールドに
表面材を配設し、表面材によって形成される空隙内に反
応混合物を注入し、発泡・硬化させることにより、成形
品が得られる。表面材としては鋼板、アルミニウム板あ
るいは塗装された金属板、またはABS樹脂、ポリスチ
レン樹脂などのプラスチックの板が用いられる。
硬質ポリウレタンフォームはスプレー法により積層状に
作ることもできる。
本発明によって製造される硬質ポリウレタンフオームは
、屋根材、壁材、床材、タンク、運搬容器、配管、電気
冷蔵庫、ショーケースなどの断熱材として用いられる。
〔実施例〕
参考例 撹拌機、温度計、窒素ガス送入管を付したフラスコに2
,4−および2.6−トリレンジイソシアネートの80
/2O混合物 752gを仕込み60℃に加熱し、次い
で、2,2.4−)ジメチルベンタン−1,3−ジオー
ル 36.2gを、:30分間かけて加えた。100℃
で約1時間反応させた後、サンプリングし、イソシアネ
ート含有量を測定したところ、43.3%であった。
続いて、2,4.6−)リス(N、N−ジメチルアミノ
メチル)フェノールとキシレンの1/l混合物 1.5
gを加え、100℃で6時間反応させたところ、イソシ
アネート含有量は36.1%となった。この時点でp−
)ルエンスルホン酸メチルエステル 1.9gを加えて
、反応を停止させた。この溶液は、IRスペクトルにお
いて1710cm  に吸収を示し、イソシアネート含
有量は 36.0%であった。
実施例及び比較例 フオーム密度が各々23.24.25にz/m’となる
ようにフレオンR−11の量を調整してポリオール組成
物と混合し、さらにイソシアネート基と水酸基の当量比
が1.05となるような割合でポリイソシアネート組成
物を加えた。高速撹拌機(回転数的5000rpm)で
5秒間混合し、縦30cm、横15cm、高さ20cm
のクラフト紙を敷いた木箱に反応混合物を入れ発泡させ
た。1日放置後、10cm角の立方体に切り出し、5日
間−25℃で冷却し、寸法変化率を測定した。
結果を表に示す。
使用した反応成分はつぎのとおりである。
ポリオール組成物 A 下記成分を均一に混合した。
(1)蔗糖とプロピレングリコールを出発物質とし、プ
ロピレンオキシドを付加させたポリ゛ エーテルポリオ
ール(水酸基価470mgにOH/g、粘度的15.0
00mPa、s )65重量部 (2)グリセリンを出発物質とし、プロピレンオキシド
を付加させたポリエーテルポリオール(水酸基価400
 mgKOH/ g、粘度350mPa、s )  2
5 mfft部 (3)エチレンジアミンを出発物質とし、プロピレンオ
キシドを付加させたポリエーテルポリオール(水酸基価
630 mgKOH/ g 1粘度20.000mPa
、s )  10重量部(4)テトラメチルへキサメチ
レンジアミン2重量部 (5)シリコーン整泡剤 2重量部 (6)水        2重量部 ポリイソシアネート組成物 B 参考例に示した化合物 50重量部と、ポリメリックM
DI  50重量部との混合物(イソシアネート含有f
f133.5%) ポリイソシアネート組成物 C ポリメリックMDI(イソシアネート含有量31.0%
) ポリイソシアネート組成物 D 80/2O−TDI  43重量部と、蔗糖とプロピレ
ングリコールを出発物質とし、プロピレンオキシドを付
加させたポリエーテルポリオール 7重量部とを反応さ
せたプレポリマー 50重量部(イソシアネート含有f
132.5%)ポリイソシアネート組成物 E クルードTDI(イソシアネート含有量36%)50重
量部と ポリメリックMDI50重量部との混合物(イ
ソシアネート含有量33.6%)実施例では、フオーム
密度を23にg/m’に下げても2%以下の寸法変化率
(小と表示)で良好なフオームであった。比較例1およ
び2においては低密度側で5%以上の寸法変化率(大と
表示)を示した。比較例3では、フオーム中央に粗大な
セルが生じ、断熱用フオームとしては不適当であった。
〔発明の効果〕
硬質ポリウレタンフォームの主用途の一つである電気冷
蔵庫の分野では、フオーム密度低下の要請に迦え、硬化
時間の短縮および熱伝導率の低下が要求されている。し
かも十分な圧縮強度並びに冷却時の寸法安定性を有し、
クルードTDIの使用時に見られるセルの不均一性は解
消されていなければならない。
実施例に示すように、本発明によって得られる硬質ポリ
ウレタンフォーJ1はこれらの要請を満たしている。
手続補正シ(自発)         を特許庁長官 
 小 川 邦 夫 殿 1、事件の表示 昭和62年特許願第154236号 2、発明の名称 硬質ポリウレタンフォームの製造方法 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 住所 兵庫県尼崎市久々知3丁目13番26号明細書の
特許請求の範囲および発明の詳細な説別紙      
               こ「62」に補正する
以上 とを特徴とする硬質ポリウレタンフォームの袈1 イソ
シアネート反応性水素を少なくとも2個含有し、60な
いし4000の分子量を有する化合物またはこれらの混
合物を、水および/または有機発泡剤、触媒、界面活性
剤の存在下に(a)29ないし32%のイソシアネート
含有量を有するポリメチレンポリフェニルポリイソシア
ネート・30ないし70重量部 (b)2.4−および/または2.6−トリレンジイソ
シアネートを活性水素化合物と反応させ、引き続き三量
化反応触媒の存在下に反応させ、必要に応じて2,4−
および/または2.6−1−リレンジイソシアネートで
希釈した、30ないし42%のイソシアネート含有量を
有する化合物 30ないし70重量部 および (c)その他のイソシアネート化合物 0ないし30重
量部 からなるポリイソシアネート組成物と反応させる2 活
性水素化合物として、ジないし800の分子量を有する
多価アルコールを用いることを特徴とする特許請求の範
囲第1項に記載の硬質ポリウレタンフォームの製造力ン
去 3 活性水素化合物として、2. 2. 4−トリメチ
ルペンタン−1,3−ジオールおよび/または2−エチ
ルヘキサン−1,6−ジオールを用いることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項または第2項に記載の硬質ポリ
ウレタンフォームの製造方法 42.4−および/または2.6−1−リレンジイソシ
アネートのイソシアネート含有量が3ないし13%低下
するのに相当する量の活性水素化合物を用いることを特
徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3項に記載の硬
質ポリウレタンフォームの製造方法 52.4−および/または2.6−トリレンジイソシア
ネートを活性水素化合物と反応させ、引き続き三量化反
応触媒の存在下に所要のイソシアネート含有量になるま
で反応させ、反応を停止させた化合物を用いることを特
徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4項に記載の硬
質ポリウレタンフォームの製造方法

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 イソシアネート反応性水素を少なくとも2個含有し
    、60ないし4000の分子量を有する化合物またはこ
    れらの混合物を、水および/または有機発泡剤、触媒、
    界面活性剤の存在下に (a)29ないし32%のイソシアネート含有量を有す
    るポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート30な
    いし70重量部 (b)2,4−および/または2,6−トリレンジイソ
    シアネートを活性水素化合物と反応させ、引き続き三量
    化反応触媒の存在下に反応させ、必要に応じて2,4−
    および/または2,6−トリレンジイソシアネートで希
    釈した、30ないし42%のイソシアネート含有量を有
    する化合物30ないし70重量部および (c)その他のイソシアネート化合物0ないし30重量
    部 からなるポリイソシアネート組成物と反応させることを
    特徴とする硬質ポリウレタンフォームの製造方法 2 活性水素化合物として、60ないし800の分子量
    を有する多価アルコールを用いることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項に記載の硬質ポリウレタンフォームの
    製造方法 3 活性水素化合物として、2,2,4−トリメチルペ
    ンタン−1,3−ジオールおよび/または2−エチルヘ
    キサン−1,6−ジオールを用いることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項または第2項に記載の硬質ポリウレ
    タンフォームの製造方法 4 2,4−および/または2,6−トリレンジイソシ
    アネートのイソシアネート含有量が3ないし13%低下
    するのに相当する量の活性水素化合物を用いることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3項に記載の硬
    質ポリウレタンフォームの製造方法 5 2,4−および/または2,6−トリレンジイソシ
    アネートを活性水素化合物と反応させ、引き続き三量化
    反応触媒の存在下に所要のイソシアネート含有量になる
    まで反応させ、反応を停止させた化合物を用いることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4項に記載の
    硬質ポリウレタンフォームの製造方法 6 2,4−および/または2,6−トリレンジイソシ
    アネートを活性水素化合物と反応させ、引き続き三量化
    反応触媒の存在下に所要のイソシアネート含有量より低
    くなるまで反応させ、反応停止後2,4−および/また
    は2,6−トリレンジイソシアネートで希釈した化合物
    を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし
    第4項に記載の硬質ポリウレタンフォームの製造方法
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