JPH0689102B2 - 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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JPH0689102B2
JPH0689102B2 JP62154236A JP15423687A JPH0689102B2 JP H0689102 B2 JPH0689102 B2 JP H0689102B2 JP 62154236 A JP62154236 A JP 62154236A JP 15423687 A JP15423687 A JP 15423687A JP H0689102 B2 JPH0689102 B2 JP H0689102B2
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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(ハンザー社出版の「ポリ
ウレタン・ハンドブック」(1985年)第6・1章参
照)。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という)や、2,4−および/ま
たは2,6−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
ームの熱電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と言う)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ォームを得る
ことが困難である。
本発明の目的は、この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700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′−MDI、2,2′−MDI、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32%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49−
5636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62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−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機酸のハロゲン化
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ォーム
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 撹拌器、温度計、窒素ガス送入管を付したフラスコに2,
4−および/または2,6−トリレンジイソシアネートの80
/30混合物 752gを仕込み60℃に加熱し、次いで、2,2,4
−トリメチルペンタン−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−トリス(N,N−ジメチルアミノメチル)
フェノールとキシレンの1/1混合物 1.5g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3
6.1%となった。この時点でp−ト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−1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 フォーム密度が各々23、24、25Kg/m3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を混合し、
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
攪拌機(回転数約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470mgKOH/g、粘度約15,000mPa.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400mgK
OH/g、粘着350mPA.s) 25重量部 (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
630mgKOH/g、粘度20,000mPa.s) 10重量部 (4)テトラメチルヘ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MDI
50重量部との混合物(イソシアネート含有量 33.5
%) 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 80/20−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重量部と、ポリメリックMDI 50重量部との混
合物(イソシアネート含有量 32.5%) 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MDI 50重量部との混合物(イソシアネ
ート含有量33.5%)実施例では、フォーム密度を23Kg/m
3に下げても2%以下の寸法変化率(小と表示)で良好
なフォームであった。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、フォーム中央に粗大なセルが生じ、断熱用
フォ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、フォーム密度低下の要請に加え、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TID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
ウレタンフォームはこれらの要請を満たしている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 75:04 (56)参考文献 特開 昭49−110798(JP,A) 特開 昭47−42997(JP,A) 特開 昭52−42598(JP,A) 特開 昭61−168616(JP,A) 特公 昭49−24159(JP,B1)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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. 【請求項2】活性水素化合物として、62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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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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