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JP2003147040A - 発泡合成樹脂の製造方法 - Google Patents

発泡合成樹脂の製造方法

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JP2003147040A
JP2003147040A JP2002246863A JP2002246863A JP2003147040A JP 2003147040 A JP2003147040 A JP 2003147040A JP 2002246863 A JP2002246863 A JP 2002246863A JP 2002246863 A JP2002246863 A JP 2002246863A JP 2003147040 A JP2003147040 A JP 2003147040A
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JP
Japan
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synthetic resin
hfc
foaming
mass
foamed synthetic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2002246863A
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English (en)
Inventor
Tadashi Shimada
正 島田
Minako Okamura
美奈子 岡村
Hiromitsu Takeyasu
弘光 武安
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】簡易型発泡装置を用いて、発泡剤として塩素化
フッ素化炭素、塩素化フッ素化炭化水素を使用せずに良
好な発泡合成樹脂を製造する方法を提供する。 【解決手段】発泡剤として、1,1,1,3,3−ペン
タフルオロプロパン(HFC−245fa)および1,
1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134
a)を用い、活性水素化合物とイソシアネート化合物と
を反応させ発泡合成樹脂を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリウレタンフォ
ーム等の発泡合成樹脂の製造方法に関し、詳しくは、簡
易型発泡装置と特定の発泡剤を用いた発泡合成樹脂の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ポリウレタンフォーム等の発
泡合成樹脂の製造に図1に概要を示す簡易型発泡装置を
用いる製造方法が知られている。この発泡装置は、ガス
ボンベから供給される窒素等のガスの圧力操作のみで作
動し、活性水素化合物成分とイソシアネート化合物成分
とを別々に充填した2つのボンベから吐出・混合させる
ものである。吐出量はフローコントローラーによって制
御される。また活性水素化合物成分とイソシアネート成
分とは吐出口に設けられたスタティックミキサーにより
均一に混合される。また混合性の向上を目的として、ジ
クロロジフルオロメタン(沸点:−30℃)(以下、C
FC−12という)等の沸点が常温より低い発泡剤を部
分的に使用することが一般的である。
【0003】このような簡易型発泡装置として商品名オ
ートフロス(旭硝子社製)が挙げられる。これは、従来
から使用されてきている低圧発泡機や高圧発泡機と比べ
て(1)流動性が良好のため、注入量の削減が容易であ
る、(2)発泡圧が低いために大がかりな型締め設備を
必要としない、(3)この結果、設備投資を抑えられる
等の特徴を有する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】発泡剤として広く使用
されてきたトリクロロフルオロメタン(CFC−11)
やCFC−12等の大気中できわめて安定な塩素化フッ
素化炭素(以下、CFCという)は、分解されないまま
大気層上空の成層圏にまで達して、そこで紫外線等の作
用により分解され、その分解物がオゾン層を破壊する危
惧がある。
【0005】一方、分子中に水素原子を有することから
大気上空のオゾン層到達前に分解し、危険性が少ないと
考えられた、1,1−ジクロロ−2,2,2−トリフル
オロエタン(以下、HCFC−123という)、1,1
−ジクロロ−1−フルオロエタン(以下、HCFC−1
41bという)、クロロジフルオロメタン(以下、HC
FC−22という)等の塩素化フッ素化炭化水素(以
下、HCFCという)が発泡剤として提案され、使用が
広まった。しかし、これらの物質も小さいながらもオゾ
ン破壊係数を有しており、本質的な解決策とはなりえな
い。
【0006】したがって、このようなCFCやHCFC
に代えて、オゾン層破壊のおそれのない発泡剤、および
発泡合成樹脂製造技術の開発が望まれ、CFCやHCF
Cの代替発泡剤として、フッ素化炭化水素(以下、HF
Cという)を使用する事が提案されてきた。HFCとし
ては1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン(以
下、HFC−245faという)、1,1,1,2−テ
トラフルオロエタン(以下、HFC−134aとい
う)、1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン、
1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン(以下、H
FC−365mfcという)等が挙げられる。
【0007】一般に、低沸の発泡剤を併用するフロス発
泡においては、この低沸の発泡剤の存在に起因するボイ
ドの発生が問題となっている。これに関して、米国特許
5514724では発泡剤としては沸点が300K以下
の発泡剤を使用することが望ましいとし、1,1,1,
2,2−ペンタフルオロプロパン(HFC−245c
b、沸点:−18.3℃)、1,1,2,3,3−ペン
タフルオロプロパン(HFC−245ea、沸点:3
9.3℃)および(HFC−365mfc、沸点:40
℃)等が挙げられている。HFC−245cbは沸点が
低いためにフロスボイドが発生しやすく、そのために得
られるフォームの外観が不良となりやすく、HFC−2
45eaや365mfcは、得られるフォームの寸法安
定性がよくないといった問題がある。
【0008】すなわち、オゾン層の破壊のおそれがな
く、簡易型発泡装置の使用による外観の良好な発泡合成
樹脂の製造方法の開発が望まれている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するためになされたものであり、ガスボンベから供給
されるガスの圧力操作のみで作動する簡易型発泡装置を
用いて、活性水素化合物とイソシアネート化合物とを触
媒および発泡剤の存在下に反応させる発泡合成樹脂の製
造方法であって、発泡剤として、1,1,1,3,3−
ペンタフルオロプロパン(HFC−245fa)と1,
1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134
a)とを含むフッ素化炭化水素を用いることを特徴とす
る発泡合成樹脂の製造方法を提供する。これらの発泡剤
を併用することにより、均一なセルを有する良好な発泡
合成樹脂が得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明においては、発泡剤とし
て、HFC−245faとHFC−134aとを含むH
FCを用いる。HFC−245faを単独で使用した場
合は、均一なセルサイズのフォームが得られにくく、発
泡反応初期にセルが形成されるまでに、外的要因でセル
の一部が破壊される可能性があり好ましくない。また、
HFC−134aを単独で用いると、いわゆるフロスボ
イドを生じやすく、表面外観が不良になりやすく好まし
くない。いずれの場合も、特に大型の成形物を成形する
際には、これらの成型不良に由来する熱伝導率、表面外
観、寸法安定性等の点で不良となりやすい。HFC−2
45faとHFC−134aとの混合比率は質量比で2
0〜99/1〜80が好ましく、40〜99/1〜60
がより好ましい。
【0011】本発明において、他の発泡剤を併用するこ
ともでき、水を併用することが特に好ましい。水以外の
他の併用しうる発泡剤としては、例えばHFC−245
faとHFC−134a以外のHFC、低沸点のフッ素
化炭素、低沸点の炭化水素、不活性ガス等が挙げられ
る。なお本発明においては、低沸点のHFC、低沸点の
フッ素化炭素、低沸点の炭化水素は、それぞれ沸点が1
00℃未満であることが好ましく、50℃以下であるこ
とがより好ましい。水を除く全発泡剤における、HFC
−245faとHFC−134a以外のHFCおよびフ
ッ素化炭素の合計の割合は20質量%以下が好ましく、
10質量%以下がより好ましい。
【0012】さらに、水を除く全発泡剤における、HF
C−245faとHFC−134aの合計の割合は、5
0質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好まし
い。併用しうるHFCとしては後述のものが挙げられる
が、そのうちHFC−365mfcが最も好ましい。H
FC−365mfcを用いる場合にその使用量は、HF
C−245faとHFC−134aの合計量100質量
部に対して、15質量部以下が好ましく、10質量部以
下がより好ましい。またその3者のそれぞれの使用量
は、HFC−245fa/HFC−134a/HFC−
365mfcの割合が質量比で、40〜80/19〜5
0/1〜15であることが好ましい。
【0013】本発明における特定の発泡剤の使用量は、
活性水素化合物100質量部に対してHFC−245f
aとHFC−134aの合計で、5〜150質量部が好
ましく、20〜60質量部がより好ましい。また発泡剤
として水を併用することが好ましく、その使用量は活性
水素化合物100質量部に対して、0.1〜5質量部が
好ましく、2〜3質量部がより好ましい。
【0014】上記他の併用できるHFC、フッ素化炭素
としては次の化合物が挙げられる;CH、CF
HCH、CFCFH、CFCH、CFCF
CFH、CFCFHCF、CHFCFCH
、CFCFCFH、CFCHFCHF
CFCHCF、CFHCFCFH、CF
CFCH、CFHCHFCFH、CFCHF
CFH、CFHCFCFH、CFHCF
、CFHCHFCFH、CFCHFCH
CFHCHCFH、CFCHCFH、CF
CFCH 、CHFCHFCHF、CF
CHFCH、CHFCHCFH、CFCH
CH、CHCFCH、CHFCHFCH
CHFCHCHF、CHFCHCH、CH
CHFCH、CHFCHCH、CFCF
CFCH、CFCHCHCF、CFCH
FCFCH、CFCHFCHFCF、CF
CFCHF、CF CHFCHCF、CH
CFCFCHF、CFCFCHFCH
、CFCFCHCHF、CFCHFCH
FCH、CFCH(CF)CH、CHCF
(CF)CHF、CHCH(CF)CHF、
CHCH(CF)CHF、CHFCF(C
)CHF、CHCF(CHF)CHF、C
、C、C、C10、C 12
14、C16、C10(パーフルオロシ
クロペンタン)、C12(パーフルオロシクロヘキ
サン)、C(パーフルオロベンゼン)。
【0015】前記炭化水素としては、プロパン、ブタ
ン、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサンおよびこれら
の各種異性体が挙げられる。また前記不活性ガスとして
は空気、窒素、炭酸ガスが挙げられる。
【0016】本発明において使用する活性水素化合物と
しては、ポリオール、ポリフェノール、ポリアミン等が
挙げられる。前記ポリオールとしては、ポリエーテル系
ポリオール、ポリエステル系ポリオール、多価アルコー
ル、水酸基含有ジエン系ポリマー等が挙げられる。ただ
しポリオールとしては、前記化合物中にポリマー微粒子
が安定に分散したポリマー分散ポリオールを使用しても
よい。本発明ではこれらの活性水素化合物のうち、ポリ
エーテル系ポリオールを単独で使用するか、ポリエーテ
ル系ポリオールと他の活性水素化合物との併用が好まし
い。
【0017】前記ポリエーテル系ポリオールは、触媒の
存在下、開始剤に環状エーテルを開環付加重合させて得
られる。開始剤としては、エチレングリコール、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、トリ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、ジエ
タノールアミン、トリエタノールアミン等の多価アルコ
ール類;糖類;アルカノールアミン類、またはこれらの
少量の環状エーテル付加物が挙げられる。環状エーテル
としては、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、エ
チレンオキシド等のアルキレンオキシドが挙げられる。
このうち、プロピレンオキシド単独、またはプロピレン
オキシドとエチレンオキシドの併用が好ましい。
【0018】ポリエステル系ポリオールとしては、多価
アルコール類−多価カルボン酸類縮合系ポリオールや環
状エステル開環重合体系ポリオール等が挙げられる。多
価アルコール類としては前記開始剤に用いる多価アルコ
ール類が挙げられる。
【0019】前記ポリフェノールとは、2個以上のフェ
ノール性水酸基を有する化合物であり、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
合結合させたレゾール型初期縮合物、このレゾール型初
期縮合物を合成する際に非水系で反応させたベンジリッ
ク型初期縮合物、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たノボラック型初期縮
合物等がある。これらの初期縮合物の分子量は、200
〜10000程度のものが好ましい。上記においてフェ
ノール類とは、芳香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
造内に他の置換結合基を有していてもよい。具体例とし
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
類は、ホルマリン、パラホルムアルデヒド等が好まし
い。
【0020】ポリオールの水酸基価は20〜1000m
gKOH/gのものから目的に応じて選択される。硬質
発泡樹脂を製造する場合にはポリオールの水酸基価は、
100〜1000mgKOH/gが好ましく、150〜
600mgKOH/gが特に好ましい。軟質合成樹脂を
製造する場合にはポリオールの水酸基価は、20〜20
0mgKOH/gが好ましく、20〜100mgKOH
/gが特に好ましい。
【0021】イソシアネート化合物としては、イソシア
ネート基を平均して2個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
以上の混合物、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挙げられる。具体的には、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。
【0022】本発明では、活性水素化合物とイソシアネ
ート化合物とを触媒の存在下で反応させる。触媒として
は、有機スズ化合物等の金属化合物系触媒、トリエチレ
ンジアミン等の3級アミン触媒等が使用できる。また、
カルボン酸金属塩等のイソシアネート基どうしを反応さ
せる多量化触媒も目的に応じて使用できる。さらに、良
好なセル形成のため整泡剤も使用できる。整泡剤として
は、シリコーン系整泡剤、含フッ素化合物系整泡剤等が
挙げられる。その他、任意に使用できる配合剤として
は、充填剤、安定剤、着色剤、難燃剤等が挙げられる。
【0023】本発明は、特にハロゲン化炭化水素系発泡
剤の使用量の多い分野である硬質ポリウレタンフォー
ム、ウレタン変性ポリイソシアヌレートフォーム、その
他の硬質フォームの製造において有用である。
【0024】
【実施例】以下に、実施例により本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【0025】下記のポリオールa1〜a5を表1に示し
たA1〜A4の組み合わせで混合して以下の評価に用い
た。発泡剤は表2に示したB1〜B10の組み合わせで
混合して用いた。ただし表1、表2中の数字は質量部で
ある。 ポリオールa1:グリセリンを開始剤としてプロピレン
オキシドを反応させて得られた水酸基価420mgKO
H/gのポリエーテル系ポリオール。 ポリオールa2:グリセリンを開始剤としてプロピレン
オキシドを反応させて得られた水酸基価170mgKO
H/gのポリエーテル系ポリオール。 ポリオールa3:シュークロース/モノエタノールアミ
ンの混合開始剤にプロピレンオキシドを反応させて得ら
れた水酸基価350mgKOH/gのポリエーテル系ポ
リオール。 ポリオールa4:エチレンジアミンにプロピレンオキシ
ドを反応させて得られた水酸基価440mgKOH/g
のポリエーテル系ポリオール。 ポリオールa5:トルエンジアミンにプロピレンオキシ
ド900質量部とエチレンオキシド100質量部とをこ
の順に反応させて得られた水酸基価400mgKOH/
gのポリエーテル系ポリオール。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】発泡評価は以下のように実施した。10K
g用のバットにA1〜A4から選ばれるポリオール10
0質量部、水2質量部、シリコーン系整泡剤3質量部、
および、触媒としてN,N−ジメチルシクロヘキシルア
ミンをゲルタイムが60秒となるような必要量を投入
し、これらを撹拌機で良く混合・撹拌し、混合物約8k
gを得た。この混合品7Kgを活性水素化合物成分用の
10kgボンベに移液・秤量して充填した。このボンベ
にさらに、B1〜B10から選ばれる発泡剤を、ポリオ
ール100質量部に対して35質量部添加した。
【0029】イソシアネート化合物としてはクルードM
DI(日本ポリウレタン工業社製、MR−200)を用
い、同様に10kgボンベに秤量・充填した。
【0030】充填終了後、活性水素化合物成分とイソシ
アネート化合物成分の2つのボンベを28℃±2℃に調
温して、簡易型発泡装置(旭硝子社製、商品名オートフ
ロス)を使用して300mm×300mm×300mm
の大きさの木製箱内に発泡注入して評価を行った。活性
水素化合物成分とイソシアネート成分との混合比は、容
積比で1:1となるように調整した。発泡評価のうち、
発泡体の外観についてはこの木製箱に注入した試料のセ
ルの均一性や粗さで判定した。熱伝導率および寸法安定
性は600mm×900mm×50mmのアルミニウム
製のモールドに全密度が40kg/mになるように注
入して試料を作成し、これから所定量の大きさの試料を
切り出して評価を実施した。
【0031】また、発泡剤とポリオール成分との相溶性
(混合性)の評価は耐圧透明ガラス容器を使用して行っ
た。ここで発泡剤の添加は、この耐圧ガラス容器を保持
用具を使用して固定した状態で高圧注入設備を使用して
行った。その評価は、0℃において、○:分離や濁りが
なく使用可、△:濁りがあり使用不可、×:分離があり
使用不可、の基準で行った。
【0032】また発泡体性能における外観の評価は、
○:セルが微細均一で使用上全く問題なし、△:フォー
ムにボイドがあり使用上問題あり、×:セルが不均一で
しかも粗く使用不可、の基準で行った。発泡体性能にお
ける寸法安定性は、70℃、95%相対湿度の雰囲気で
24時間経過後の厚さの減少を元の厚さに対する変化率
(単位:%)で表した。発泡体性能における熱伝導率
(単位:mW/m・K)は、JIS A−1412に準
拠し、熱伝導率測定装置(オートラムダHC074型、
英弘精機社製)を用いて測定した。
【0033】これらの結果を表3〜5にまとめて示し
た。なお例1〜23は実施例、例24〜31は比較例で
ある。
【0034】
【表3】
【0035】
【表4】
【0036】
【表5】
【0037】
【発明の効果】本発明は、オゾン層破壊のおそれのあ
る、CFCやHCFCを実質的に使用することなく、良
好な発泡合成樹脂を製造できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いる簡易型発泡装置の構成の概略図
である。
【符号の説明】
1:活性水素化合物 2:イソシアネート化合物 3:ガス(窒素) 4:溶剤 5:フローコントローラー 6:スタティックミキサー
フロントページの続き Fターム(参考) 4J034 CA01 CA03 CA04 CA05 CA14 CA15 CA16 CC01 CC03 CC11 CC27 DA01 DB03 DB07 DC02 DC06 DJ08 HA06 HA07 HA08 HA09 KB05 NA00 NA01 NA02 PA05 QC01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガスボンベから供給されるガスの圧力操作
    のみで作動する簡易型発泡装置を用いて、活性水素化合
    物とイソシアネート化合物とを触媒および発泡剤の存在
    下に反応させる発泡合成樹脂の製造方法であって、 発泡剤として、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプ
    ロパンと1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含
    むフッ素化炭化水素を用いることを特徴とする発泡合成
    樹脂の製造方法。
  2. 【請求項2】上記発泡剤が、1,1,1,3,3−ペン
    タフルオロプロパンおよび1,1,1,2−テトラフル
    オロエタンを、質量比で20〜99/1〜80の割合で
    含む請求項1に記載の発泡合成樹脂の製造方法。
  3. 【請求項3】上記発泡剤が、1,1,1,3,3−ペン
    タフルオロプロパン、1,1,1,2−テトラフルオロ
    エタン、および、1,1,1,3,3−ペンタフルオロ
    ブタンを含み、その割合が、1,1,1,3,3−ペン
    タフルオロプロパンおよび1,1,1,2−テトラフル
    オロエタンの合計量100質量部に対し、1,1,1,
    3,3−ペンタフルオロブタンが15質量部以下であ
    る、請求項1または2に記載の発泡合成樹脂の製造方
    法。
  4. 【請求項4】上記発泡剤が、1,1,1,3,3−ペン
    タフルオロプロパン、1,1,1,2−テトラフルオロ
    エタン、および、1,1,1,3,3−ペンタフルオロ
    ブタンを含み、その割合が質量比で40〜80/19〜
    50/1〜15である、請求項3に記載の発泡合成樹脂
    の製造方法。
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