JP2000063474A - 硬質発泡合成樹脂の製造方法 - Google Patents
硬質発泡合成樹脂の製造方法Info
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Abstract
造方法。 【解決手段】トリメチロールアルカン5〜99モル%と
水酸基数4〜8の多価アルコール1〜95モル%の混合
物にアルキレンオキシドを反応させて得られた水酸基価
250〜550mgKOH/gのポリエーテルポリオー
ルを30〜100重量%含有する活性水素化合物、およ
びポリイソシアネート化合物を、水を発泡剤として反応
させる硬質発泡合成樹脂の製造方法。
Description
ォーム等の硬質発泡合成樹脂の製造方法に関し、特に特
定の発泡剤の使用を特徴とする硬質発泡合成樹脂の製造
方法に関する。
含有基を2個以上有する活性水素化合物とポリイソシア
ネート化合物とを触媒等の存在下に反応させて硬質発泡
合成樹脂を製造することは広く行われている。活性水素
化合物としては、主にポリヒドロキシ化合物が使用され
ている。得られる硬質発泡合成樹脂としては硬質ポリウ
レタンフォーム、硬質ポリイソシアヌレートフォームな
どがある。
としては種々の化合物が知られているが、主にはトリク
ロロモノフルオロメタン(CFC−11)が使用されて
きた。このとき、少量の水が併用されてきた。さらに、
フロス法等で発泡を行う場合には、これらとともにより
低沸点の(常温常圧下で気体の)ジクロロジフルオロメ
タン(CFC−12)が併用されてきた。
は、その一部が大気中に漏出し、オゾン層破壊の原因の
一部になるのではないかと危惧されている。したがっ
て、このようなCFC系発泡剤の他の発泡剤による代替
の必要性が高まり、1,1−ジクロロ−1−フルオロエ
タン(HCFC−141b)、モノクロロジフルオロメ
タン(HCFC−22)等の水素原子を含む塩素化フッ
素化炭化水素類(HCFC)の発泡剤としての使用が一
般的となってきた。
FC系発泡剤も、オゾン層破壊のおそれが皆無ではない
ことから、このようなHCFC系発泡剤も使用量の減少
または他の発泡剤による代替の必要性が高まっている。
上記問題を解決する方法として、発泡剤として水を多く
使用することが提案されている。水は硬質ポリウレタン
フォームにおいて重要な副発泡剤である。しかし、硬質
ポリウレタンフォームの主発泡剤として使用されている
CFC系発泡剤やHCFC系発泡剤を置き換えうるだけ
の高い比率で使用することは困難である。
が良好であっても常温で長期間放置すると徐々に変形す
る問題がある。従来のHCFC系発泡剤に置き換わる発
泡剤として水を使用するにはこれらの問題を解決する技
術の開発が必要である。
決すべくなされたもので、すなわち、イソシアネート基
と反応しうる活性水素含有官能基を2個以上有する活性
水素化合物(A)とポリイソシアネート化合物とを、発
泡剤および触媒の存在下で反応させて硬質発泡合成樹脂
を製造する方法において、活性水素化合物(A)に対し
発泡剤として水を3〜10重量%使用し、かつ、活性水
素化合物(A)が、多価アルコール混合物にアルキレン
オキシドを反応させることにより得られた水酸基価25
0〜550mgKOH/gのポリエーテルポリオール
(B)を30〜100重量%含むものであり、該多価ア
ルコール混合物がトリメチロールアルカン5〜99モル
%と水酸基数4〜8の多価アルコール1〜95モル%の
混合物であることを特徴とする硬質発泡合成樹脂の製造
方法を提供する。
ウレタンフォーム等の硬質発泡合成樹脂が、常温で経時
的に収縮するのは、セル内に高濃度で含まれる炭酸ガス
が徐々に大気中に漏れだし、セル内が減圧になるからと
考えられる。フォームを構成するウレタン樹脂等の合成
樹脂膜の炭酸ガスの透過性が空気の透過性に比べて高い
ことからこのような現象が起こる。水を発泡剤として使
用する以上、フォームの経時的な収縮を防ぐためにはこ
の減圧による応力に耐えうる強度をもった合成樹脂を設
計することが必要となる。使用する活性水素化合物とし
て水酸基数3以上のポリオールを使用し、樹脂の架橋密
度を高くすることは強度を上げる手段として効果的であ
るが、このようなポリオールは粘度が高く、実用性に乏
しい。
ールアルカンと水酸基数4〜8の多価アルコールとの混
合物を開始剤として、アルキレンオキシドを反応させる
ことにより得られたポリエーテルポリオールが実用的な
粘度範囲であり、かつ高強度の合成樹脂をもたらすこと
がわかった。
(B)の開始剤として使用される多価アルコール混合物
中のトリメチロールアルカンとは、Cm H2m-1(CH2
OH)3 (mは1以上の整数)で表される化合物であ
り、H(CH2 )n C(CH2OH)3 (nは1〜11
の整数)で表される化合物が好ましい。1,1,1−ト
リメチロールエタン(n=1)、1,1,1−トリメチ
ロールプロパン(n=2)、1,1,1−トリメチロー
ルブタン(n=3)、1,1,1−トリメチロールオク
タン(n=7)等が挙げられる。とりわけ1,1,1−
トリメチロールプロパンを使用することが好ましい。前
記多価アルコール混合物中のトリメチロールアルカンの
比率は5モル%以上、好ましくは10モル%以上であ
り、また、99モル%以下、好ましくは95モル%以下
である。
〜8の多価アルコールとしては、糖類が好ましい。糖類
としては、スクロース、ソルビトール、ラクトース、マ
ルトース等が挙げられ、スクロースが特に好ましい。糖
類以外の水酸基数4〜8の多価アルコールとしては、ペ
ンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペ
ンタエリスリトール等が挙げられる。
価アルコール混合物にアルキレンオキシドを反応させる
ことにより得られる。アルキレンオキシドとしては、エ
チレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−ブチレ
ンオキシド等が挙げられる。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との組み合わせ
が好ましい。
は250〜550mgKOH/gであり、300〜50
0mgKOH/gが好ましい。水酸基価が250mgK
OH/g未満であると、得られる硬質発泡合成樹脂の寸
法安定性や強度などの物性が悪くなり、水酸基価が55
0mgKOH/gを超えるとポリエーテルポリオールの
粘度が高くなるので、好ましくない。
リエーテルポリオール(B)を30〜100重量%含
む。本発明におけるポリエーテルポリオール(B)は、
単独で使用して高強度の樹脂をもたらすものであるが、
他の活性水素化合物を組み合わせて使用でき、改質のた
め、他の活性水素化合物を組み合わせて使用することが
好ましい。すなわち活性水素化合物(A)は、ポリエー
テルポリオール(B)と他の活性水素化合物の混合物で
あることが好ましい。
水酸基やアミノ基などの活性水素含有官能基を2個以上
有する化合物が挙げられる。活性水素化合物は1種単独
でも2種以上の混合物でもよい。2個以上の水酸基を有
する化合物1種以上を使用することが特に好ましい。2
個以上の水酸基を有する化合物としては、2個以上のア
ルコール性水酸基を有する化合物が好ましいが、それ
と、2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物(例
えばフェノール樹脂初期縮合物)を併用してもよい。
ル、ポリエステルポリオール、多価アルコール、水酸基
含有ジエン系ポリマー等がある。ポリエーテルポリオー
ルとしては、トリメチロールアルカン以外の多価アルコ
ール、糖類、ポリアミン、アルカノールアミン、その他
の開始剤にアルキレンオキシド、特にプロピレンオキシ
ド、エチレンオキシド、ブチレンオキシド等を付加して
得られるポリエーテルポリオールが好ましい。
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、ネオペンチルグリコール、1,4−ブタン
ジオール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられる。
糖類としては、スクロース、ソルビトール、ラクトー
ス、マルトース等が挙げられる。
わち、ピペラジン、N−アミノメチルピペラジン、N−
(2−アミノエチル)ピペラジン等)、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等脂肪族
ポリアミン、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等芳香族ポリアミンが挙げら
れる。アルカノールアミンとしては、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、モ
ノイソプロパノールアミン等が挙げられる。
ンを開始剤としてアルキレンオキシドを反応させたポリ
エーテルポリオールが好ましい。水酸基価は200〜5
50mgKOH/gが好ましく、300〜500mgK
OH/gが特に好ましい。
ルまたはグラフトポリオールと呼ばれる主にポリエーテ
ルポリオール中にビニルポリマーの微粒子が分散したポ
リオール組成物を使用することもできる。ポリエステル
ポリオールとしては多価アルコール−多価カルボン酸縮
合系のポリオールや環状エステル開環重合体型ポリオー
ルがある。
ル、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジ
プロピレングリコール、グリセリン、1,1,1−トリ
メチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジエタノ
ールアミン、トリエタノールアミン等が挙げられる。多
価カルボン酸としてはテレフタル酸、イソフタル酸、ア
ジピン酸等がある。環状エステルとしてはカプロラクト
ン等がある。
合物としては、フェノール類をアルカリ触媒の存在下で
過剰のホルムアルデヒド類と縮合結合させて得られるレ
ゾール型初期縮合物、レゾール型初期縮合物を合成する
際に非水系で反応させて得られるベンジリックエーテル
型初期縮合物、過剰のフェノール類を酸触媒の存在下で
ホルムアルデヒド類と反応させて得られるノボラック型
初期縮合物、が挙げられる。
0000のものが好ましい。ここでフェノール類とはベ
ンゼン環を形成する骨格の1個以上の炭素原子が直接水
酸基と結合したものを意味し、その同一構造内に他の置
換基を有するものも含まれる。フェノール類の代表的な
ものとしてはフェノール、クレゾール、ビスフェノール
A、レゾルシノール等が挙げられる。また、ホルムアル
デヒド類としては特に限定されないがホルマリン、パラ
ホルムアルデヒドが好ましい。
エーテルポリオールの1種以上のみからなるか、それを
主成分としてポリエステルポリオール、多価アルコー
ル、ポリアミン、アルカノールアミン、その他の活性水
素化合物と併用するのが好ましい。ポリエーテルポリオ
ールの1種以上のみからなることが好ましい。
ポリエーテルポリオール(B)と他の活性水素化合物の
混合物として使用されるとき、ポリエーテルポリオール
(B)中に含まれる水酸基数3のポリエーテルポリオー
ル以外に、水酸基数3以下のポリオールが活性水素化合
物(A)中に30モル%以下含有されることが好まし
い。
リオール(B)30〜100重量%、ピペラジン類にア
ルキレンオキシドを反応させることにより得られた水酸
基価200〜550mgKOH/gのポリエーテルポリ
オール(C)0〜20重量%、および、芳香族ポリアミ
ンにアルキレンオキシドを反応させることにより得られ
た水酸基価280〜450mgKOH/gのポリエーテ
ルポリオール(D)0〜60重量%からなることが好ま
しい。
リオール(B)80〜99重量%さらには90〜99重
量%、および、ポリエーテルポリオール(C)1〜20
重量%さらには3〜10重量%からなるか、ポリエーテ
ルポリオール(B)40〜99重量%さらには50〜8
0重量%、および、ポリエーテルポリオール(D)1〜
60重量%さらには20〜50重量%からなることが特
に好ましい。
エーテルポリオール(D)が含有されることにより、ポ
リイソシアネート化合物との混合性が改善され、また発
泡反応と重合反応のバランス制御により反応プロファイ
ルが改良されて、より高性能な発泡合成樹脂が得られ
る。
発泡剤として水を多く使用することを可能にする。水は
活性水素化合物(A)に対して3〜10重量%使用す
る。また、本発明における技術は発泡剤として水のみを
使用することもできるが、低沸点ハロゲン化炭化水素系
化合物を併用することもできる。低沸点ハロゲン化炭化
水素化合物系化合物を使用する場合、その使用量は活性
水素化合物(A)に対して1〜30重量%が好ましく、
1〜20重量%がより好ましい。
して、HCFC−123、HCFC−141b、HCF
C−22、1,2−ジクロロ−1,1,2−トリフルオ
ロエタン(HCFC−123a)、1−クロロ−1,1
−ジフルオロエタン(HCFC−142b)、3,3−
ジクロロ−1,1,1,2,2−ペンタフルオロプロパ
ン(HCFC−225ca)、1,3−ジクロロ−1,
1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン(HCFC−
225cb)、3−クロロ−1,1,2,2−テトラフ
ルオロプロパン(HCFC−244ca)、1−クロロ
−1,2,2,3−テトラフルオロプロパン(HCFC
−244cb)、3−クロロ−1,1,2,2,3−ペ
ンタフルオロプロパン(HCFC−235ca)、1,
1−ジクロロ−1,2,2−トリフルオロプロパン(H
CFC−243cc)等のフロン類を単独でまたは組み
合わせて、適宜本発明における発泡剤と併用できる。
1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−13
4a)、1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロブタ
ン(HFC−356mff)、1,1,1,2,3,3
−ヘキサフルオロブタン(HFC−356mec)、
1,1,1,2,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル
プロパン(HFC−356myp)、1,1,1,2−
テトラフルオロプロパン(HFC−245eb)、1,
1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン(HFC−2
45ca)、1,1,1,3−テトラフルオロプロパン
(HFC−254fb)、1,1,1,3,3−ペンタ
フルオロプロパン(HFC−245fa)、1,1,
1,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン(HFC−2
36ea)等も、単独でまたは組み合せて、適宜本発明
における発泡剤と併用できる。
ロゲン化炭化水素としては、塩化メチレン等がある。ま
た空気や窒素、二酸化炭素等の不活性ガスも発泡剤とし
て併用できる。さらに、ブタン、ペンタン、シクロペン
タン、ヘキサン等の炭素数4〜6の炭化水素も発泡剤と
して併用できる。炭素数4〜6の炭化水素は活性水素化
合物に対して5〜30重量%が好ましい。
アネート基を2個以上有する芳香族系、脂環族系、脂肪
族系のポリイソシアネートおよ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。ポリイソシアネー
ト化合物は1種を使用してもよく、2種以上の混合物を
使用してもよい。
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MD
I)、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等のポリ
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、ウレア変性体等が挙げられる。
ト化合物を反応させる際、触媒の使用が必要とされる。
触媒としては、活性水素含有基とイソシアネート基の反
応を促進させる有機スズ化合物等の金属化合物系触媒
や、トリエチレンジアミン等の3級アミン触媒が使用さ
れる。また、イソシアネート基どうしを反応させるカル
ボン酸金属塩等の多量化触媒が目的に応じて使用され
る。
剤を使用してもよい。整泡剤としては、例えばシリコー
ン系整泡剤や含フッ素化合物系整泡剤がある。その他、
任意に使用できる配合剤としては、例えば充填剤、安定
剤、着色剤、難燃剤、減粘剤等がある。本発明の製造方
法は、硬質ポリウレタンフォーム、硬質ウレタン変性イ
ソシアヌレートフォームの製造方法に適し、硬質ポリウ
レタンフォームの製造方法に特に適する。
るが、本発明はこれらの実施例に限定されない。部は重
量部を示す。本発明に従い、硬質ポリウレタンフォーム
を製造した。例1〜28は実施例、例29〜47は比較
例である。使用したポリオールは下記のとおりである。
トリメチロールプロパンとの(20/80モル%)混合
物にプロピレンオキシドを反応させることにより得られ
た水酸基価400のポリエーテルポリオール。 ポリオールB:スクロースと1,1,1−トリメチロー
ルプロパンとの(10/90モル%)混合物にプロピレ
ンオキシドを反応させることにより得られた水酸基価4
50のポリエーテルポリオール。 ポリオールC:ソルビトールと1,1,1−トリメチロ
ールプロパンとの(50/50モル%)混合物にプロピ
レンオキシドを反応させることにより得られた水酸基価
400のポリエーテルポリオール。
−トリメチロールプロパンとの(60/40モル%)混
合物にプロピレンオキシドを反応させ、次いでエチレン
オキシドを反応させることにより得られた水酸基価35
0のポリエーテルポリオール。 ポリオールE:ペンタエリスリトールと1,1,1−ト
リメチロールプロパンとの(90/10モル%)混合物
にプロピレンオキシドを反応させることにより得られた
水酸基価450のポリエーテルポリオール。 ポリオールF:ソルビトールと1,1,1−トリメチロ
ールエタンとの(50/50モル%)混合物にプロピレ
ンオキシドを反応させることにより得られた水酸基価4
00のポリエーテルポリオール。
−トリメチロールブタンとの(50/50モル%)混合
物にプロピレンオキシドを反応させることにより得られ
た水酸基価400のポリエーテルポリオール。 ポリオールH:ソルビトールと1,1,1−トリメチロ
ールオクタンとの(50/50モル%)混合物にプロピ
レンオキシドを反応させることにより得られた水酸基価
400のポリエーテルポリオール。 ポリオールI:スクロースとグリセリンとの(20/8
0モル%)混合物にプロピレンオキシドを反応させるこ
とにより得られた水酸基価400のポリエーテルポリオ
ール。
ルアミンとの(20/80モル%)混合物にプロピレン
オキシドを反応させることにより得られた水酸基価40
0のポリエーテルポリオール。 ポリオールK:スクロースと水との(55/45モル
%)混合物にプロピレンオキシドを反応させることによ
り得られた水酸基価400のポリエーテルポリオール。 ポリオールL:ソルビトールにプロピレンオキシドを反
応させることにより得られた水酸基価400のポリエー
テルポリオール。
ロピレンオキシドを反応させることにより得られた水酸
基価400のポリエーテルポリオール。 ポリオールN:1,1,1−トリメチロールプロパンに
プロピレンオキシドを反応させることにより得られた水
酸基価400のポリエーテルポリオール。 ポリオールO:アミノエチルピペラジンにプロピレンオ
キシドを反応させることにより得られた水酸基価300
のポリエーテルポリオール。 ポリオールP:トルエンジアミンにプロピレンオキシド
を反応させ、次いでエチレンオキシドを反応させること
により得られた水酸基価400のポリエーテルポリオー
ル。
示したポリオール100部(混合物の場合は合計100
部)に対し、表に示した種類の発泡剤を表に示した部、
シリコーン整泡剤を1.5部およびアミン触媒として
N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサメチレンジア
ミンを表に示した部(ゲルタイム約50秒とするための
必要量)配合し、混合し、ポリオール混合液を得た。こ
のポリオール混合液とクルードMDIを表に示した部
(インデックスが110となるような割合)を、液温2
0℃で混合し、200mm×200mm×200mmの
木製のボックス内に投入し発泡させた。
(kg/m3 )、圧縮強度(kg/cm2 )、常温寸法
安定性、表面状態を評価した。評価結果を表6〜10に
まとめる。ただし、常温寸法安定性は、発泡後1週間常
温で放置した後のサンプルの変形の有無を表し、変形な
しを○、わずかに変形を△、変形あり(不適)を×で表
した。また、表面状態は良好を○、荒れや脆性が部分的
に見られるを△、不良を×で表した。
ある特定フロンを、炭酸ガスを放出する水等のオゾン破
壊のおそれのない発泡剤に置き換え、良好な寸法安定性
を有する発泡合成樹脂を製造できる。
Claims (2)
- 【請求項1】イソシアネート基と反応しうる活性水素含
有官能基を2個以上有する活性水素化合物(A)とポリ
イソシアネート化合物とを、発泡剤および触媒の存在下
で反応させて硬質発泡合成樹脂を製造する方法におい
て、活性水素化合物(A)に対し発泡剤として水を3〜
10重量%使用し、かつ、活性水素化合物(A)が、多
価アルコール混合物にアルキレンオキシドを反応させる
ことにより得られた水酸基価250〜550mgKOH
/gのポリエーテルポリオール(B)を30〜100重
量%含むものであり、該多価アルコール混合物がトリメ
チロールアルカン5〜99モル%と水酸基数4〜8の多
価アルコール1〜95モル%の混合物であることを特徴
とする硬質発泡合成樹脂の製造方法。 - 【請求項2】活性水素化合物(A)が、ポリエーテルポ
リオール(B)30〜100重量%、ピペラジン類にア
ルキレンオキシドを反応させることにより得られた水酸
基価200〜550mgKOH/gのポリエーテルポリ
オール(C)0〜20重量%、および、芳香族アミン類
にアルキレンオキシドを反応させることにより得られた
水酸基価280〜450mgKOH/gのポリエーテル
ポリオール(D)0〜60重量%からなる請求項1に記
載の製造方法。
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JP23767998A JP4106756B2 (ja) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | 硬質ポリウレタンフォームの製造方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006124688A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-05-18 | Asahi Glass Co Ltd | 硬質ポリウレタンフォームの製造方法 |
CN111057229A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-24 | 石家庄亚东聚氨酯有限公司 | 一种季戊四醇聚醚多元醇的制备方法 |
-
1998
- 1998-08-24 JP JP23767998A patent/JP4106756B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN111057229A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-24 | 石家庄亚东聚氨酯有限公司 | 一种季戊四醇聚醚多元醇的制备方法 |
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