JP2018502960A - ポリウレタン発泡用組成物、ポリウレタン発泡体、およびその使用 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリウレタン発泡用組成物、ポリウレタン発泡体およびその使用に関し、特に、水のみを用いて発泡される、低密度のポリウレタン発泡用の組成物、水のみを用いて発泡された、低密度のポリウレタン発泡体、およびその使用に関する。本発明の組成物とポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート(PAPI)との間の反応により生成される上記発泡体は、断熱充填剤ならびに建造物の断熱、遮音、および防湿に使用することができ、また、精密機器の包装産業用にも使用することができる。
ポリウレタン発泡プラスチックは高性能な発泡材料の一種であり、その絶縁性は他の発泡材料と比べて最も高い。同時に、ポリウレタン発泡プラスチックは良好な材料強度を有する。冷蔵庫、太陽エネルギー、熱分配パイプライン、建設、自動車、およびコールドチェーン等の絶縁の分野において、ポリウレタン発泡プラスチックは最良の選択肢である。わが国における建設のエネルギー効率の価値が高まるにつれ、わが国において建設業界で使用されるポリウレタン発泡体絶縁材料の量は、年々増加している。わが国において、近年建設において使用されるポリウレタン発泡体の生成用に用いられる発泡剤は、主にHCFC−141Bである。HCFC−141Bはオゾン層を破壊する物質であり、現在、抑制されている。HCFC−141Bの代替物となり得る発泡剤は、HFC−245fa、365mfc、およびシクロペンタンであり、これらは全て水を用いた発泡である。HFC−245faはコストが高過ぎる。365mfcおよびシクロペンタンは、可燃性であるがゆえに現場での噴霧用途に使用できず、また、発泡体の難燃性が低い。水のみを用いて作製された発泡剤は、低コストであり、環境に優しく、難燃性を実現し易い技術手段であるため、HCFC−141Bの代替物となり得る。層間厚さの大きい建造物、例えば、一戸建て住宅の屋根の内側、カーテンウォール構造を有する建造物、空洞を有する天井、木造住宅の内壁、空洞を有するれんが壁構造物における用途に、特に相応しい。ポリウレタン発泡体は、オンサイト建設法により充填可能であり、絶縁、遮音、および防湿の機能を果たすとともに、空間のフル活用を可能とすることから、更なる絶縁層の追加によって建造物において余分に領域が使用されることを回避することができる。
本発明の目的の一つは、ポリウレタン発泡用組成物、特に、水のみを用いて発泡される、低密度のポリウレタン発泡用の組成物を提供することである。上記組成物は、透明の液体であり、層状になり難く、建設中に臭いがほとんど発生しない。
上記組成物100重量部に対し、重量部で、
ポリエーテルポリオールA10〜30部、好ましくは15〜25部、
ポリエーテルポリオールB20〜40部、好ましくは25〜35部、
難燃剤10〜40部、好ましくは20〜30部、
水10〜30部、好ましくは13〜18部、
界面活性剤1〜4部、好ましくは2〜3部、および、
触媒1〜8部、好ましくは3〜6部、
を含み、
上記ポリエーテルポリオールAの平均官能価は4〜8、ヒドロキシル価は300〜700mgKOH/gであり、
上記ポリエーテルポリオールBの平均官能価は2〜4、ヒドロキシル価は20〜200mgKOH/gであり、
上記難燃剤は一種類のリン酸塩または複数種類のリン酸塩の混合物であり、上記難燃剤のリン含有率は8〜40重量%であり、
上記触媒は、ヒドロキシル基を含有する有機第3アミン類の混合物である、ポリウレタン発泡用組成物を提供する。
以下、本発明を実施形態によってさらに例示するが、これらの実施形態は、あくまで本発明の内容をより良く理解するために示されるものであり、本発明の保護範囲を制限するものではない。
ポリエーテルポリオール1は、酸化エチレンと、酸化プロピレンと、ソルビトールと、ショ糖と、トリメチロールプロパンとの重合により調製されたポリエーテルポリオールであり、ソルビトール、ショ糖およびトリメチロールプロパンは開始剤として使用した。ヒドロキシル価は450mgKOH/gであり、平均官能価は4.5であった。具体的な調製方法は、以下の通りである。ソルビトール109g、ショ糖205g、トリメチロールプロパン268gおよび触媒35gを、2.5Lのジャケット付き反応容器内へ供給し、徐々に70℃まで昇温した。攪拌を開始し、反応容器を排気し、原料の過剰量の水分を除去した後、反応容器の中身を窒素で置換した。酸化プロピレン1000gおよび酸化エチレン200g(酸化プロピレンと酸化エチレンとの間のモル比は約8:2)を、2時間以内にゆっくりと反応容器内へ供給し、供給完了まで、圧力を0.25MPa未満に維持するとともに温度をゆっくりと100℃まで上昇させた。その後、約120℃まで昇温し、この温度を3時間維持した。反応完了後、90℃未満まで降温し、pHを調整し、続いて、得られたポリエーテルポリオールを精製および濾過した。
表1に示す調製法の組成物、およびWanhua Chemical CompanyのPM200を、高圧噴霧器Graco A20を用いて発泡した。当該二つの成分の体積比は1:1であった(重量比は1:1.1であった)。調製されたポリウレタン発泡体を、業界共通基準にしたがって計測した。当該ポリウレタン発泡体の性能を表2に示す。
Claims (13)
- ポリウレタン発泡用組成物であって、
上記組成物100重量部に対し、重量部で、
ポリエーテルポリオールA10〜30部、好ましくは15〜25部、
ポリエーテルポリオールB20〜40部、好ましくは25〜35部、
難燃剤10〜40部、好ましくは20〜30部、
水10〜30部、好ましくは13〜18部、
界面活性剤1〜4部、好ましくは2〜3部、および、
触媒1〜8部、好ましくは3〜6部、
を含み、
上記ポリエーテルポリオールAの平均官能価は4〜8、ヒドロキシル価は300〜700mgKOH/gであり、
上記ポリエーテルポリオールBの平均官能価は2〜4、ヒドロキシル価は20〜200mgKOH/gであり、
上記難燃剤は、一種類のリン酸塩、または複数種類のリン酸塩の混合物であり、上記難燃剤のリン含有率は8〜40重量%であり、
上記触媒は、ヒドロキシル基を含有する有機第3アミン類の混合物であることを特徴とする、ポリウレタン発泡用組成物。 - 上記ポリエーテルポリオールAは、酸化プロピレンと、酸化エチレンと、開始剤としてソルビトール、ショ糖、ペンタエリスリトール、2,4−ジアミノ−フェノール、エチレンジアミンおよびトリス(ヒドロキシメチル)プロパンのうちの一種類以上の任意の混合比の混合物との重合により生成され、酸化プロピレンと酸化エチレンとのモル比は7:3〜9:1であることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
- 上記ポリエーテルポリオールAは、酸化プロピレンと、酸化エチレンと、開始剤としてショ糖、トリス(ヒドロキシメチル)プロパンおよびソルビトールの任意の混合比の混合物との重合により生成され、平均官能価は4〜5であり、ヒドロキシル価は400〜500mgKOH/gであり、酸化プロピレンと酸化エチレンとの間のモル比は7:3〜8:2であることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
- 上記ポリエーテルポリオールAは、酸化プロピレンと、酸化エチレンと、開始剤として2,4−ジアミノ−フェノールまたは/およびエチレンジアミンとの重合により生成され、平均官能価は4〜5であり、ヒドロキシル価は500〜700mgKOH/gであり、酸化プロピレンと酸化エチレンとの間のモル比は7:3〜9:1であることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
- 上記ポリエーテルポリオールBは、酸化プロピレンと、酸化エチレンと、開始剤としてジプロピレングリコール、ジエチレングリコールまたはトリエタノールアミンおよびグリセロールのうちの一種類以上の任意の混合比の混合物との重合により生成され、反応の最後に、上記ポリエーテルポリオールBの末端基が第一級ヒドロキシル基となるように上記ポリエーテルポリオールBが酸化エチレンにより封止されることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
- 上記ポリエーテルポリオールBは、酸化プロピレンと、酸化エチレンと、開始剤としてグリセロールおよびトリエタノールアミンの任意の混合比の混合物との重合により生成され、ヒドロキシル価は20〜90mgKOH/gであり、反応の最後に、上記ポリエーテルポリオールBの末端基が第一級ヒドロキシル基となるように上記ポリエーテルポリオールBが酸化エチレンにより封止されることを特徴とする、請求項5に記載の組成物。
- 上記界面活性剤は、ポリメチルシロキサンと、酸化プロピレンと、酸化エチレンとのブロック共重合により生成され、好ましくは、上記界面活性剤は、Momentive high-tech materials company, Ltd., USAのL−6186、L−5345、またはAir ChemicalsのDC−5950であることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
- 上記触媒は、ジメチルアミノエトキシエタノールおよびトリメチルエトキシエチレンジアミンの任意の割合の混合物を含むとともに、N,N,N’−トリメチル−N’−ヒドロキシエチルジアミノエチルエーテル、トリメチルヒドロキシエチルプロパンジアミンおよびジメチルエタノールアミンのうちの一種類以上をさらに含み、
好ましくは、上記触媒は、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリメチルエトキシエチレンジアミンおよびN,N,N’−トリメチル−N’−ヒドロキシエチルジアミノエチルエーテルの、質量比1〜3:1〜3:0〜3の組成物であることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。 - 上記難燃剤は、トリス(2−クロロプロピル)リン酸塩、トリス(2−クロロエチル)リン酸塩およびトリエチルリン酸塩のうちの一種類または二種類の混合物であり、トリエチルリン酸塩は上記難燃剤の総重量部の少なくとも40%を占め、
好ましくは、上記難燃剤は、トリエチルリン酸塩およびトリス(2−クロロプロピル)リン酸塩の質量比1〜3:1〜3の混合物であることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。 - トリエタノールアミンおよびグリセロールのうちの一種類または二種類から選択される他の添加物0〜3%をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物から得られるポリウレタン発泡体。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物と、ポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート PAPIとの反応により得られる、請求項11に記載のポリウレタン発泡体。
- 断熱充填剤、建造物の断熱、遮音、および防湿、ならびに精密機器の包装における、請求項11または12に記載のポリウレタン発泡体の使用。
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