JPS637566B2

JPS637566B2 -

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Publication number: JPS637566B2
Application number: JP56016606A
Authority: JP
Original assignee: Achilles Corp
Current assignee: Achilles Corp
Priority date: 1981-02-06
Filing date: 1981-02-06
Publication date: 1988-02-17
Also published as: JPS57131217A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、フオーム表皮の脆性にすぐれ、しか
も低発煙性のウレタン変性イソシアヌレートフオ
ームに関するものである。従来、硬質プラスチツクスフオームはその優れ
た特性によつて断熱材、軽量構造材などとして広
く利用されて来たが、その構成材料がプラスチツ
クスであるため、高温加熱時、及び燃焼時に熱分
解して多量の煙を発生する欠陥があり、建材とし
ての用途が可成り限定されていた。従つて発煙量
を低下させるため、従来から種々研究されてい
る。例えば、硬質ウレタンフオームに比べ、ウレ
タン変性イソシアヌレートフオームは発煙量が低
下し、しかもイソシアヌレート環濃度を増大させ
る程、発煙量が低下する。しかし、イソシアヌレ
ート環濃度が増大すると、フオームが脆く又、接
炎時にフオームに亀裂が発生しやすくなるなどの
問題があつた。発煙性も、イソシアヌレート環濃度の単なる増
大では、若干の発煙量の低下をもたらすだけで、
建材の防火規準に定めるJISA−1321規定の難燃
２級Ａに、フオーム単独にて合格するものでなか
つた。そこで本発明者は、フオーム単独にて難燃２級
Ａに合格し、しかも、フオームが脆くなく、接炎
時にフオームに亀裂が発生しない低発煙性の硬質
フオームを得るべく鋭意研究した結果、特殊ポリ
オール、特殊界面活性剤、触媒及びポリイソシア
ネートをある特定の割合にて混合することによ
り、本発明の目的とするフオーム表皮が脆くな
く、低発煙性であるウレタン変性イソシアヌレー
トフオームを得たものである。すなわち本発明は、ポリオール、触媒、発泡
剤、界面活性剤、ポリイソシアネートなどからウ
レタン変性イソシアヌレートフオームを製造する
に当り、ポリオールとしてヒドロキシル価300以
上、１級ヒドロキシル基40％以上のポリアルキレ
ングリコールを使用し、界面活性剤としてポリエ
チレングリコール、アルキルフエニルエーテルを
ポリオール100重量部に対して少なくとも10重量
部以上使用し、触媒として、アルカリ金属及び／
又はアルカリ土類金属を含む化合物をポリイソシ
アネート100重量部に対して少なくとも0.05重量
部以上使用し、ポリイソシアネートとして芳香族
ポリイソシアネートを活性水素化合物の総量の３
〜15倍当量の範囲で使用することを特徴とする低
発煙性ウレタン変性イソシアヌレートフオームの
製造方法である。本発明に使用するポリオールとしては、ヒドロ
キシル価300以上、好ましくは450〜750 １級ヒド
ロキシル基40％以上、好ましくは50％以上のポリ
アルキレングリコールである。ポリアルキレングリコールとしては、水、エチ
レングリコール、１・２プロピレングリコール、
１・３プロピレングリコール、１・３−ブタンジ
オール、１・４−ブタンジオール、１・２−ブタ
ンジオール、２・３−ブタンジオールを開始剤と
してエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブ
チレンオキシドを１種又は２種以上付加したもの
である。又ポリオールとしては、２種以上のポリアルキ
レングリコールを混合し、平均ヒドロキシル価が
300以上、平均１級ヒドロキシル基が40％以上の
混合ポリオールでもよい。本発明で使用するポリオールのヒドロキシル価
が300未満の場合、フオームのポリマー中の架橋
密度が低下し、ポリオールによつて形成されるア
ルキレン結合の主鎖が長くなり、フオームの耐熱
性、耐炎性が低下し、さらにフオームの発煙量が
増大するので好ましくない。又、ポリオールの１
級ヒドロキシル基が40％未満の場合、イソシアヌ
レート環、カルボジイミド結合の生成率が低下
し、未反応のイソシアネート基が多量に存在する
事になり、フオームが脆くなり、しかもフオーム
の発煙量を増大するので好ましくない。本発明に使用する界面活性剤は、ポリエチレン
グリコールアルキルフエニルエーテルをポリオー
ル100重量部に対して少なくとも10重量部以上、
好ましくは20重量部〜100重量部使用する。ポリエチレングリコールアルキルフエニルエー
テルとしては、ポリエチレングリコールノニルフ
エニルエーテル、ポリエチレングリコールオクチ
ルフエニルエーテル、ポリエチレングリコールド
デシルフエニルエーテル、ポリエチレングリコー
ルアルキルアリルエーテルなどがある。又、ポリエチレングリコールアルキルフエニル
エーテルのHLB（Hydrophile−Lipophile
Balance）は４〜17が好ましい。ポリエチレング
リコールアルキルフエニルエーテルがポリオール
100重量部に対して、10重量部未満の場合、フオ
ーム表皮が脆くなく、ラミネートボード製造時に
おける面材とフオームの接着性が悪くなり、好ま
しくない。又、オルガノポリシロキサン、シロキ
サンオキシアルキレンコポリマーなどのシリコー
ン系のものを少量使用出来る。本発明に使用する触媒は、アルカリ金属及び／
又はアルカリ土類金属を含む化合物をポリイソシ
アネート100重量部に対して少なくとも0.05重量
部以上、好ましくは0.1〜5.0重量部使用する。アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含
む化合物としては、アルカリ金属及び／又は、ア
ルカリ土類金属の水酸化物、カルボン酸塩などが
ある。具体的な例として、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カル
シウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、プロピ
オン酸ナトリウム、酪酸ナトリウム、吉草酸カリ
ウム、カブリル酸ナトリウム、ラウリン酸カリウ
ム、オレイン酸ナトリウム、安息香酸カリウムな
どが使用できる。この触媒は１種に限定すること
なく、２種以上の組合せで使用しても良い。又、
アルカリ金属及び／又は、アルカリ土類金属を含
む化合物の他に他のイソシアネートの三量体生成
触媒、及びウレタン生成触媒を併用しても良い。アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含
む化合物がポリイソシアネート100重量部に対し
て0.05重量部未満の場合、イソシアヌレート環、
カルボジイミド結合の生成率が低下し、未反応の
イソシアネート基が多量に存在する事になり、フ
オームが脆くなり、しかもフオームの発煙量を増
大するので好ましくない。アルカリ金属及び／又は、アルカリ土類金属を
含む化合物を使用せず、他の三量体生成触媒をポ
リイソシアネート100重量部に対して0.05重量部
以上使用した場合、イソシアヌレート環、カルボ
ジイミド結合の生成率が低下し、未反応のイソシ
アネート基が多量に存在するために、本発明の目
的とする低発煙性フオームを得る事が出来ない。本発明に使用するポリイソシアネートとして
は、芳香族ポリイソシアネートを活性水素化合物
の総量の３〜15倍当量の範囲で使用する。芳香族ポリイソシアネートの使用量が活性水素
化合物の総量の３倍当量未満の場合、フオーム中
のイソシアヌレート環、カルボジイミド結合濃度
が低下し、相対的にウレタン結合濃度が増大し、
フオームの耐熱性、耐炎性を低下させ、しかもフ
オームの発煙量を増大するので好ましくない。又、芳香族ポリイソシアネートの使用量が活性
水素化合物の総量の15倍当量より大きい場合、フ
オームを脆くするので好ましくない。芳香族ポリイソシアネートの具体的な例とし
て、トリレン２・４ジイソシアネート、トリレン
２・６ジイソシアネート、及びこれらの混合物、
ジフエニルメタン４・4′ジイソシアネート、３−
メチルジフエニルメタン４・4′ジイソシアネート
及びこれらの粗製物が使用できる。好ましくは粗
製のジフエニルメタン４・4′ジイソシアネートが
良い。ポリイソシアネートの使用量は、活性水素化合
物の総量の化学当量に対して３〜15当量である
が、ここに言う活性水素化合物とは、ツエレビチ
ノフ法によつて測定される活性水素を含む化合物
を示し、ポリオール、水などを含むものである。本発明に使用する発泡剤として、水及び／又は
塩沸化アルカンがあるが、多量の水の使用は、フ
オームの発煙量を増大するので好ましくない。又
塩沸化アルカンとしては、塩化メチレン、二塩化
エチレン、トリクロロモノフロロメタン、ジクロ
ロジフロロメタン、ジクロロモノフロロメタン、
ジクロロテトラフロロエタン、ジプロムモノフロ
ロメタンなどが使用出来る。本発明の原料を混合、発泡するには、反応混合
物を均一に混合できる方法ならば如何なる方法に
よつても良い。例えば、ポリウレタンフオーム、
エポキシフオームなどを製造する際に使用される
発泡機を使用すると便利である。本発明によるウレタン変性イソシアヌレートフ
オームの特徴について説明すると次の通りであ
る。 (1) 従来の硬質ウレタンフオーム、ウレタン変性
イソシアヌレートフオームに比べ、発煙量が非
常に小さく、フオーム単独でJISA−1321に規
定する難燃２級Ａに合格する。 (2) 従来のウレタン変性イソシアヌレートフオー
ム以上に耐熱性、耐炎性が優れる。 (3) 従来のウレタン変性イソシアヌレートフオー
ムに比べ、ラミネートボード製造時における面
材とフオームの接着力が大きい。 (4) 従来のウレタン変性イソシアヌレートフオー
ムに比べフオーム表皮が脆くなく、硬質ウレタ
ンフオームと同程度である。 (5) 従来のウレタン変性イソシアヌレートフオー
ムに比べ、フオーム発泡硬化時におけるフオー
ムキユアーの温度が低下できるので硬質ウレタ
ンフオーム用のラミネート機でボードの製造が
可能である。 (6) フオームのセルが微細で均一になり、断熱性
に優れる。 (7) 難燃性に優れ、ASTMD−1692で自己消火
性である。 (8) ポリオール、界面活性剤、触媒からなるポリ
オール混合物と発泡剤との相溶性が良く、２成
分によるフオーム発泡が可能である。以上のごとく本発明によるウレタン変性イソシ
アヌレートフオームは、低発煙性のみならず、耐
熱性、耐炎性、難燃性、脆性、及びフオームキユ
アーなどの点で優れており、広く建材の分野に使
用することができ、更に従来からの硬質ウレタン
フオーム、スチレンフオームなどの断熱材の分野
に使用出来る。次に実施例により本発明を具体的に説明する
が、本発明はこの実施例に限定されるものでな
い。実施例の中で「部」とあるのは、「重量部」
を示す。「化学当量比」とあるのは、「ポリイソシ
アネートと反応する活性水素化合物の総量の化学
当量に対するポリイソシアネートの化学当量比」
を示す。又、得られたフオームの物理的性質について見
掛密度は、JISA−9514により測定し、発煙試験
は試験片の寸法20×220×220（mm）を使用して、
JISA−1321の難燃２級Ａの表面試験、付加試験
により、単位面積当りの発煙係数（以下CAと略
記）排気温度曲線と標準温度曲線で囲まれた部分
の面積（以下Tθと略記）、残炎時間を測定した。
又、CAが小さい程、フオームの発煙量が小さい。
フオームの脆性試験はASTMC−421により測定
した。脆性の値が小さい程、フオームは脆くな
い。耐炎性（炎貫通時間）試験は、アメリカ鉱山
局試験方法No.6366により測定した。炎貫通時間が
長い程、耐炎性に優れる。以下、本発明の実施態様を実施例で示す。実施
例中で使用する原料は次の如くである。ポリオールＡ：水又はエチレングリコールを開始
剤としてEOを付加したポリエチレングリコー
ルでヒドロキシル価450のもの。１級ヒドロキ
シル基含有率：100％。ポリオールＢ：水又は１・２プロピレングリコー
ルを開始剤としてPOを付加したポリプロピレ
ングリコールでヒドロキシル価450のもの。１
級ヒドロキシル基含有率：０％ポリオールＣ：水又は１・２プロピレングリコー
ルを開始剤としてPO、EOを付加したポリエチ
レンポリプロピレングリコールでヒドロキシル
価400 １級ヒドロキシル基含有率60％のもの。ポリオールＤ：シユークロース、グリセリンを開
始剤として、PO、EOを付加したポリエーテル
ポリオールでヒド価400、１級ヒドロキシル基
含有率60％のもの。粗製MDI：ジフエニルメタン４・4′ジイソシアネ
ートの粗製物でイソシアネート含有率が31％の
もの。（但し、EOはエチレンオキシド、POはプロピレ
ンオキシドを各々示す。）界面活性剤Ａ：ポリエチレングリコールノニルフ
エニルエーテルでHLBが６のもの。界面活性剤Ｂ：ポリエチレングリコールノニルフ
エニルエーテルでHLBが12のもの。界面活性剤Ｃ：ポリエチレングリコールドデシル
フエニルエーテルでHLBが４のもの。物性試験方法表面試験…JISA−1321による。脆性試験…ASTM−Ｃ−421による。炎貫通試験…米鉱山局法による。実施例１〜12 第１表に示す反応混合物を2.5のポリエチレ
ンビーカー中に秤量し、室温（20〜25℃）中でミ
キサー（回転数3400rpm）で５秒から10秒間激し
く撹拌し、上部開放の木箱中で発泡させ、ウレタ
ン変性イソシアヌレートフオームを得た。室温で24時間キユアーした後、フオーム物性を
測定しフオーム単独で難燃２級Ａに合格した。又
脆性、耐炎性、面材とフオームの接着性も優れる
フオームであつた。面材とフオームの接着性の評
価は実施例25と同様の方法で行つた。比較例１〜３表−１に示す反応混合物を実施例１と同様にし
てウレタン変性イソシアヌレートフオームを得
た。ポリオールが１級ヒドロキシル基を40％以上
持つポリアルキレングリコールでないため、難燃
２級Ａに不合格となり、脆性、耐炎性、接着性に
劣るものであつた。比較例４表−１に示す反応混合物を実施例１と同様にし
てウレタン変性イソシアヌレートフオームを得
た。難燃２級Ａに合格したが、面材とフオームの
接着性が不良であつた。実施例 13〜24 表−２に示す反応混合物を実施例１と同様にし
てウレタン変性イソシアヌレートフオームを得
た。フオーム単独で難燃２級Ａに合格し、脆性、
耐炎性、面材とフオームの接着性に優れるもので
あつた。比較例５、６表−２に示す反応混合物を実施例１と同様にし
てウレタン変性イソシアヌレートフオームを得
た。実施例13〜15のフオームに比べ、CA、Tθ残炎
時間が大きく難燃２級Ａに不合格であつた。比較例７表−２に示す反応混合物を実施例１と同様にし
てウレタン変性イソシアヌレートフオームを得
た。触媒量が少なく、イソシアヌレート環の生成が
少ないためCAが大きくなり、難燃２級Ａに不合
格であつた。又、面材とフオームの接着性が不良
であつた。実施例 25〜29 表−３に示す反応混合物を１のポリエチレン
ビーカー中に秤量し、室温中でミキサー（回転数
3400rpm）で５〜10秒間激しく撹拌し、縦、横
各々40cm、深さ25mmのアルミニウム製型の下型に
アルミニウム箔面材を敷き固定し、予め約40℃に
加温してあるアルミニウム製型上に注入する。そ
の後ただちにフオームの上にアルミニウム箔面材
を敷き、続いて上蓋をしめ、クランプで固定し、
硬化させ、脱型してサンドイツチパネルを得た。 25mm厚みのサンドイツチパネルは難燃２級Ａに
合格した。表面材として模様紙、塗料をアルミニウム箔の
表面に接着した面材を使用したサンドイツチパネ
ルも同様に難燃２級Ａに合格した。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】

１ポリオール、触媒、発泡剤、界面活性剤、ポ
リイソシアネートなどからウレタン変性イソシア
ヌレートフオームを製造するに当り、ポリオール
としてヒドロキシル価300以上、１級ヒドロキシ
ル基40％以上のポリアルキレングリコールを使用
し、界面活性剤としてポリエチレングリコールア
ルキルフエニルエーテルをポリオール100重量部
に対して少なくとも10重量部以上使用し、触媒と
して、アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属
を含む化合物をポリイソシアネート100重量部に
対して少なくとも0.05重量部以上使用し、ポリイ
ソシアネートとして芳香族ポリイソシアネートを
活性水素化合物の総量の３〜15倍当量の範囲で使
用することを特徴とする低発煙性ウレタン変性イ
ソシアヌレートフオームの製造方法。