JP2000230066A - ポリウレタンフォームおよびその製造方法 - Google Patents

ポリウレタンフォームおよびその製造方法

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JP2000230066A
JP2000230066A JP11032734A JP3273499A JP2000230066A JP 2000230066 A JP2000230066 A JP 2000230066A JP 11032734 A JP11032734 A JP 11032734A JP 3273499 A JP3273499 A JP 3273499A JP 2000230066 A JP2000230066 A JP 2000230066A
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polyol
polyurethane foam
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foam
weight
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JP11032734A
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Shiro Kikuchi
四郎 菊池
Kenji Nishino
憲司 西野
Kiyoshi Morita
潔 森田
Yoichi Tomosue
洋一 友末
Shoji Ishida
尚司 石田
Kazuyuki Enuma
数志 江沼
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Nichias Corp
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Nichias Corp
Tokyo Gas Co Ltd
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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発泡剤としてオゾン層破壊や地球温暖化な
どの原因となるフロンを用いず、炭酸ガス発泡によりポ
リウレタンフォームを得る技術において、充分な断熱性
能を有するポリウレタンフォームおよびその製造方法を
提供する。 【解決手段】 有機ポリイソシアネートとポリオー
ル、触媒、水、整泡剤およびその他の助剤からなる混合
原液(ポリオール原液)とを混合攪拌、発泡成形してポ
リウレタンフォームを製造する方法において、ポリオー
ル原液100重量部に対し、粘度低下剤を1〜20重量
部を添加し、粘度を500〜1300(cps)に調整
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、炭酸ガスを発泡剤
として用いたポリウレタンフォームおよびその製造方法
に係るもので、詳しくは、断熱性能、機械的特性および
寸法安定性に優れたポリウレタンフォームに関し、建築
材、冷蔵庫、冷凍庫、船舶および車両などの断熱材ある
いは断熱構造体として様々な用途に利用が期待されるポ
リウレタンフォームおよびその製造方法の改良に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ポリウレタンフォームはその発泡剤とし
てフロン類(CFC−11,CFC−12,HCFC−
141b,HCFC−123.HFC−134aなど)
を用い製造されることがよく知られている。一般に、ポ
リウレタンフォームは原料としてのポリオール、発泡
剤、添加剤(難燃剤など)などの混合液とポリイソシア
ネートとを攪拌混合、発泡することにより得ることがで
きる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、オゾン層保護や
地球温暖化防止などの環境保護の観点から、フロン類の
削減・全廃に向けての規制が実施されている。このた
め、従来のフロン類の代わりとして、炭酸ガスを発泡剤
として用いる技術が注目されている。この技術に関して
は、例えば特開平7-102038号に代表的な例が記
載されている。
【0004】本発明者らの研究によれば、ポリウレタン
フォームに所定の断熱性能を発揮させるには、下記の要
件が重要であることが知見として得られている。 (1)ある所定範囲の気泡の大きさ、(2)所定以上の
割合の独立気泡率、上記の要件は、従来のフロン類を用
いた方法においては、ある程度容易に得ることができ
る。しかし、炭酸ガス発泡技術を用いた場合には、上記
の要件を満足するポリウレタンフォームを得ることが困
難である。
【0005】本発明は、発泡剤としてフロンを用いず、
炭酸ガス発泡によりポリウレタンフォームを得る技術に
おいて、充分な断熱性能を有するポリウレタンフォーム
を得る技術を提供することを主たる目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の問題について、本
発明者らが鋭意追求を行った結果、主にポリオールを含
む原液(以下、ポリオール原液)の粘度が重要であるこ
とが判明した。ポリウレタンフォームの主要な原料であ
るポリオールは、総じて粘度が高い。フロンを用いた発
泡技術においては、その高粘度の影響を粘度の極めて低
いフロンの作用によって低減することで、前述した条件
を満足するポリウレタンフォームを得ていたと見ること
ができる。
【0007】本願の請求項1の発明によるポリウレタン
フォームは、炭酸ガスにより発泡され、環状炭酸エステ
ル、脂肪酸エステルから選ばれた1種または複数種類で
なる高沸点化合物を0.2〜7.0重量%含み、気泡寸
法が0.1〜0.5mm、フォームの独立気泡率が90
%以上であることを要旨としている。
【0008】上記ポリウレタンフォーム中における0.
2〜7.0重量%という高沸点化合物の好ましい含有割
合は、後述する製造時での原料配合におけるポリオール
に対する好ましい高沸点化合物の配合割合から算出され
る。即ち、後述するポリオール原液に対して好ましい配
合範囲で高沸点化合物を配合した場合、製造されるポリ
ウレタンフォーム中に含有される高沸点化合物の割合が
0.2〜7.0重量%となる。なお、原材料には、後述
の表1に示すように、水、整泡剤、触媒、難燃剤、ポリ
イソシアネートが含まれるが、これらの各種原料のポリ
オール原液に対する好ましい配合量は実験的に求められ
ているので、ポリオール原液に対する高沸点化合物の配
合割合が決まれば、上述した製造されるポリウレタンフ
ォーム中に含有される高沸点化合物の好ましい範囲が定
まる。
【0009】また請求項2の発明によるポリウレタンフ
ォームの製造方法は、有機ポリイソシアネートとポリオ
ール、触媒、水、整泡剤およびその他の助剤からなる混
合原液(以下、ポリオール原液)とを混合攪拌、発泡成
形して気泡寸法が0.1〜0.5mm、フォームの独立
気泡率が90%以上であるポリウレタンフォームを得る
方法において、ポリオール100重量部に対し、常温で
液体である高沸点化合物を1〜20重量部添加し、ポリ
オール原液の粘度を500〜1300(cps)に調整
することを要旨としている。
【0010】さらにまた請求項3の発明は、請求項2に
おいて、高沸点化合物が環状炭酸エステル、脂肪酸エス
テルから選ばれる1種または複数種類でなることを要旨
としている。
【0011】本発明において、ポリオール原液の粘度を
調整するには、高沸点炭酸エステル、脂肪酸エステルを
粘度低下剤としてポリオール原液中に添加する。具体的
には、エチレンカルボナート、プロピレンカルボナー
ト、グリセリントリアセタート、ジエチレングリコール
ジアセタート、ジエチレングリコールジベンゾエート、
ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、
ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタートな
どであり、特にエチレンカルボナート、プロピレンカル
ボナートなどの環状炭酸エステルが好適である。また、
脂肪酸メチルエステル類、例えばライオン株式会社製パ
ステルM−12、パステルM−182なども粘度低下剤
として使用することが可能である。これら粘度低下剤は
単独あるいは2種類以上を適宜混合して使用できる。
【0012】ポリオール原液の粘度は、前記粘度低下剤
の添加量を調整し、500〜1300cps(20℃)
程度が好適である。上記粘度範囲は、現在普及している
発泡設備の使用範囲である粘度1500cps(20
℃)以下であり、設備変更、新たな設備投資の必要がな
い。また、粘度低下剤はイソシアネート基と反応する活
性水素を有していないため樹脂骨格とはならず、多量の
添加は機械的特性、寸法安定性、耐用性を低下させる。
粘度低下剤の添加量としては、ポリオール100(重量
部)に対し、1〜20(重量部)が好適である。
【0013】ポリオール原液を前記粘度範囲に調整する
ことにより、気泡の寸法が0.1〜0.5mmであり、
かつ独立気泡率が90%以上であるポリウレタンフォー
ムを得ることができる。フォーム密度は30〜150k
g/m3であり、従来の技術においては、密度90kg
/m3以上ではフォーム内にクラックやスコーチが発生
するが、本発明品ではクラックやスコーチの発生がな
く、粘度低下剤が樹脂化時の反応熱吸収剤として作用
し、クラックやスコーチの防止剤の効果も示している。
【0014】上記範囲の気泡の寸法が好ましいのは以下
の理由による。気泡の寸法が0.1mm以下であると、
気泡膜厚さが小さくなり、気泡の崩壊・連通化が起こ
り、独立気泡率の低下ひいては断熱性能、機械的強度が
低下する。また、気泡の寸法が0.5mm以上である
と、気泡膜で輻射遮断回数の低下あるいは気泡内ガスで
ある炭酸ガスの対流により断熱性能が低下する。
【0015】独立気泡率が90%以上であることが好ま
しいのは、気泡内ガスである炭酸ガスが空気に置換され
にくく、充分な断熱性能が得られるためである。独立気
泡率が90%未満であると気泡内ガスである炭酸ガス
が、より熱伝導率の大きい空気に置換され、フォームの
熱伝導率が大きくなり、断熱性能の低下が著しくなる。
【0016】本発明において使用するポリイソシアネー
ト化合物は公知の脂肪族、脂環族、芳香族イソシアネー
トであり、単独あるいはこれらの混合物、またこれら化
合物の一部を活性水素を有した化合物と反応させたプレ
ポリマー、変性イソシアネートを包含する。例えば、ト
リレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジ
イソシアネート、粗製ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、変性ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメ
チレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート
などである。
【0017】ポリオールとしては、末端基に活性水素を
有するもので官能基数2以上、水酸基価50〜1000
のものが好適である。例えば、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、シュークロー
ス、ソルビトールなどの多価アルコールあるいはトルエ
ンジアミン、トリエタノールアミンなどのアルキルアミ
ン、アルカノールアミンにアルキレンオキサイド、例え
ばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドを付加し
たポリエーテルポリオール、ポリカルボン酸(アジピン
酸、無水フタル酸など)と多価アルコール(エチレング
リコール、ブタンジオール、ジエチレングリコールな
ど)の縮合により生成されたポリエステルポリオール、
回収PETなどを利用した芳香族ポリエステルポリオー
ルなどである。
【0018】触媒としては、トリエチルアミン、トリエ
チレンジアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメ
チルイミダゾールなどのアミン類、アルコラート、有機
錫化合物、有機酸金属塩などウレタン化触媒、三量化触
媒が単独あるいは適宜混合されて使用される。
【0019】整泡剤としては、シリコーン系整泡剤やフ
ッ素化合物系整泡剤が好適である。その他任意に使用で
きる配合剤としては、難燃剤、鎖延長剤、架橋剤、充填
剤、乳化剤、着色剤などがある。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態とし
ては、有機ポリイソシアネートとポリオール、触媒、
水、整泡剤およびその他の助剤からなる混合原液(ポリ
オール原液)とを混合攪拌、発泡成形したポリウレタン
フォームを得る方法において、ポリエール100重量部
に対し、常温で液体であるプロピレンカルボナートを1
0重量部を添加し、ポリオール原液の粘度を1050
(cps、20℃)に調整し、気泡寸法が0.1〜0.
5mm、フォーム独立気泡率が90%以上のポリウレタ
ンフォームを得た。
【0021】
【実施例】本発明のポリウレタンフォームの原料配合お
よびフォーム物性の実施例を比較例と共に表1に示す。
なお、実施例および比較例は表1に示す配合を用い、高
圧発泡設備によりブロックを成形し、JISA 951
1およびASTM D−2856に準拠して物性を測定
したものである。
【0022】使用したポリオールは、 ポリオールA:ソルビトール系ポリエーテルポリオール ポリオールB:ポリエステルポリオール ポリオールC:グリセリン系ポリエーテルポリオール である。
【0023】使用した粘度低下剤は、 粘度低下剤A:プロピレンカルボナート 粘度低下剤B:脂肪酸メチルエステル(ライオン(株)
製パステルM−12)である。
【0024】整泡剤としてはB8404(ゴールドシュ
ミット社製)、触媒としてはジブチル錫ジラウレートと
イミダゾールの混合物、難燃剤としてはトリスクロロエ
チルフォスフェート(TCEP)を代表例として、また
ポリイソシアネートとしてポリメリックMDI系ポリイ
ソシアネートを使用した。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、発泡剤としてオゾン層
破壊や地球温暖化などの原因となるフロンを用いず、炭
酸ガスのみによりポリウレタンフォームを得る技術にお
いて、ポリオール原液の粘度調整により充分な断熱性能
を有し、環境破壊物質の使用がなく、また従来の発泡設
備により製造できるポリウレタンフォームを得る技術を
提供できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西野 憲司 神奈川県川崎市宮前区土橋1−8−4− 303 (72)発明者 森田 潔 神奈川県横浜市戸塚区平戸3−6−10− 502 (72)発明者 友末 洋一 東京都杉並区和泉4−46−6 (72)発明者 石田 尚司 東京都港区海岸1−5−20 東京瓦斯株式 会社内 (72)発明者 江沼 数志 東京都港区海岸1−5−20 東京瓦斯株式 会社内 Fターム(参考) 4F074 AA80M AA81M AD11 AH02 BA32 BC05 CA11 CA13 DA03 DA12 DA32 4J002 CK031 CK041 DE026 EH007 EH047 EH157 FD310 4J034 BA01 CA01 CA03 CA04 CA05 CB03 CB04 CB05 CB07 CC03 DA01 DB04 DB05 DB07 DC02 DC12 DC35 DC37 DC43 DF01 DF21 DF22 DG01 DG03 DG04 DG08 DG23 HA01 HA02 HA07 HC03 HC12 HC13 HC22 HC46 HC52 HC54 HC61 HC64 HC67 HC71 JA42 KA01 KB05 KC17 KD02 KD04 KD12 KE02 MA12 NA03 QC01 RA15

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭酸ガスにより発泡され、環状炭酸エス
    テル、脂肪酸エステルから選ばれた1種または複数種類
    でなる高沸点化合物を0.2〜7.0重量%含み、気泡
    寸法が0.1〜0.5mm、フォームの独立気泡率が9
    0%以上であることを特徴とするポリウレタンフォー
    ム。
  2. 【請求項2】 有機ポリイソシアネートとポリオール、
    触媒、水、整泡剤およびその他の助剤からなる混合原液
    (以下、ポリオール原液)とを混合攪拌、発泡成形して
    気泡寸法が0.1〜0.5mm、フォームの独立気泡率
    が90%以上であるポリウレタンフォームを得る方法に
    おいて、ポリオール100重量部に対し、常温で液体で
    ある高沸点化合物を1〜20重量部添加し、ポリオール
    原液の粘度を500〜1300(cps)に調整するこ
    とを特徴とするポリウレタンフォームの製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項2において、高沸点化合物が環状
    炭酸エステル、脂肪酸エステルから選ばれる1種または
    複数種類でなることを特徴とするポリウレタンフォーム
    の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3463868B2 (ja) 2000-03-14 2003-11-05 東京瓦斯株式会社 発泡プラスチック材料の熱伝導率の評価方法および管理方法
JP2012500882A (ja) * 2008-08-28 2012-01-12 エメリー オレオケミカルズ ゲーエムベーハー ポリエーテルポリオール用粘度低下剤
US20150010728A1 (en) * 2013-07-04 2015-01-08 Tachi-S Co., Ltd. Foam product integral with trim cover element
CN109679052A (zh) * 2019-01-04 2019-04-26 郑州大学 一种地下管道双浆速凝高聚物修复材料及其制备方法

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