JPH0418431A - ポリウレタン樹脂発泡体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ポリウレタン樹脂発泡体およびその製造方法
に関する。

（従来の技術） ポリウレタン樹脂発泡体は、架橋の程度によって軟質発
泡体と硬質発泡体とに分類され、軟質発泡体は自動車部
品や包装容器などに、また硬質発泡体は断熱材や吸音材
などに幅広く使用されている。

このようなポリウレタン樹脂発泡体は、通常、ポリオー
ルとイソノアナートとを主原料として作製される。すな
わち、複数のアルコール基（−ＯＨ）を有する原料（通
常ポリオールと称する）と、複数のイソシアナート基（
−Ｎｅｏ）を有する原料とを混合すると、アルコール基
とイソシアナート基とが化学反応を起こし、ウレタン結
合（−Ｎ）ＩＣＯＯ−）を生ずる。この結果、混合液は
徐々に硬化し、ウレタン樹脂を形成する。二の時、反応
熱で気化しうるフロン、たとえばトリクロロモノフロロ
メタンのような物質が上記反応液中に存在すると、反応
時、熱で蒸発気化し泡となる。泡となった後、反応かさ
らに進んで気泡壁が硬化し、ウレタン樹脂となって固化
する。このようにして、ウレタン樹脂発泡体か形成され
る。

一般的な作製手順としては、まず発泡剤、触媒、整泡剤
などをポリオール原液に添加し、充分混合する。発泡直
前に、上記混合液とイソシアナートとを素早く混合し、
目的とする型に注型する。発泡して硬化した後、やや温
度をかけて反応を完結させ、ポリウレタン樹脂発泡体を
得る。

ポリウレタン樹脂発泡体をたとえば断熱材として用いる
場合には、断熱特性をよくするために、発泡剤として熱
伝導率の小さいフロンなどが用いられている。発泡剤は
、常温では液体であるが、ポリオールとイソシアナート
との反応の際に発生する反応熱により液温か上昇すると
気化し、発泡効果を示すものである。こうした発泡剤に
は、沸点が２３．８℃で、非反応性であるフロン１１　
（）リクロロモノフルオロメタン）などがよく用いられ
る。

ところで、最近、フロン１１は大気中に放出された場合
、比較的安定な物質であるため、分解されずに成層圏に
まで拡散することか分ってきた。その結果、成層圏にお
いてフロン１１は宇宙からの強い紫外線によって分解し
、オゾン層の破壊を引起こすことか明らかとなってきた
。オゾン層か破壊されると、地上に有害な紫外線か多量
に到達し、生体系の破壊や人体への害など、種々の悪影
響を及ぼすと言われている。このため、フロン１１なと
はその使用か制限され、将来的には使用を禁止する方向
に進んでいる。

このような状況下にあって、フロン１１の代替品の一つ
として、二酸化炭素が検討されている。すなわち、ポリ
オール原液中に予め微量の水を添加、混合しておき、イ
ソシアナートと混合した際に、水とイソシアナートとの
反応によって二酸化炭素を発生させ、これを発泡剤とし
て利用するものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、二酸化炭素はそれ自身の熱伝導率がフロ
ン１１の約２倍と高い上に、ウレタン樹脂壁を透過しや
すい性質を有しており、これによって二酸化炭素か気泡
中から経時的に揮散し、ポリウレタン樹脂発泡体の熱伝
導率か変化してしまうという問題があった。このことは
、たとえば断熱材として使用する場合、断熱効果が経時
的に劣化することを意味する。特に、気泡中から二酸化
炭素か抜けて、熱伝導率が二酸化炭素に対して約１．７
倍と高い空気が侵入すると、断熱材としての性能は大き
く低下してしまう。

本発明は、上述したような課題に対処するためになされ
たものであり、経時的な熱伝導率の変化を抑制し、たと
えば断熱材としての効果を安定して維持することを可能
にしたポリウレタン樹脂発泡体およびその製造方法を提
供することを目的としている。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） すなわち本発明のポリウレタン樹脂発泡体は、発泡剤と
して、水、ジクロロトリフロロエタンおよびジクロロモ
ノフロロエタンから選ばれた少なくとも　１種を使用し
たポリウレタン樹脂発泡体であって、前記発泡体の気泡
壁内に非反応性不揮発性液体膜を存在させたことを特徴
としている。

また、本発明のポリウレタン樹脂発泡体の製造方法は、
水、ジクロロトリフロロエタンおよびジクロロモノフロ
ロエタンから選ばれた少なくとも１種の発泡剤を少なく
とも含むウレタン樹脂原料液に非反応性不揮発性液体を
添加、混合し、この混合液を発泡させつつ、架橋させる
ことを特徴としている。

本発明で用いられるウレタン樹脂原料液は、ウレタン結
合を形成し得る各種公知の原料液を用いることか可能で
あり、たとえばポリエーテル、ポリエステル、グリコー
ル類などのポリオールと、イシアナートとが例示される
。

また、上記ウレタン樹脂原料液には、少なくとも発泡剤
、たとえば二酸化炭素として利用される水か配合され、
さらに必要に応して発泡助剤、整泡剤、反応触媒、帯電
防止剤、着色剤などの添加剤が配合される。

本発明においては、上記ウレタン樹脂原料液に非反応性
でかつ不揮発性の液体を添加、混合し、この混合液を発
泡、架橋させることによってポリウレタン樹脂発泡体を
得る。たとえばウレタン樹脂原料として、ポリオールと
イシアナートとを用いる場合、これらのいずれかの原液
に非反応性不揮発性液体を添加、混合して用いる。

ポリオールとイシアナートを激しく混合すると、化学反
応を開始し、ウレタン結合を生じて樹脂化していく。こ
の際、反応液中に水が存在すると、水とイソシアナート
が反応し、二酸化炭素を発生する。この二酸化炭素か発
泡剤となり、気泡を形成する。反応は徐々に進行するた
め、反応液の見かけの体積は徐々に大きくなり、膨脹し
て（る。

その結果、第１図に示すように、体積比で９０％以上を
気体で占める発泡体が得られる。発泡体の気泡１０１は
、はとんどが独立気泡であり、その壁厚は電子顕微鏡で
観察する限り、１μ印程度以下の極めて薄い膜１０２よ
り構成されている。

反応液中に非反応性で、かつ不揮発性の液体を添加、混
合しておくと、この液体は気泡発生に伴い、泡の壁材１
０２中に含まれるようになる。反応の進行と共に、気泡
壁１０２中の反応性液体（ポリオールとイシアナート）
は、硬化し樹脂化する。しかし、気泡壁１０２中に含ま
れる非反応性の該液体は反応することなく、そのまま樹
脂中に包含される。また、該液体の一部は、通常の樹脂
中からの液体成分のブリードアウトと同様、気泡壁樹脂
中から壁表面に徐々にブリードアウトし、液膜１０３を
形成する。

上記非反応性不揮発性液体は、発泡硬化とともに、ある
いは発泡後に気泡壁内部や気泡壁表面に液体膜を形成し
、気泡壁の気体透過性を低下させるものである。

本発明に用いる非反応性不揮発性液体とは、ウレタン樹
脂原料に対し少なくとも発泡時の温度下で反応性を示さ
ず、かつ少なくとも発泡時の温度下で不揮発性である液
体であり、たとえば流動パラフィン、ポリシロキサン、
油脂、鉱油などが例示される。これらは、　１種または
２種以上の混合物として使用される。

これら非反応性不揮発性液体は、ポリウレタン樹脂発泡
体に対し、０．１重量％〜１０重量％の範囲で含有され
るよう添加することか好ましい。すなわち　０．１重量
％未満の場合、熱伝導率の経時変化（劣化）は無添加の
ものとほとんど同じであることから、０．１重量％未満
では気体の透過防止効果は十分に得られない。また、１
０重量％を超えると、ポリウレタン樹脂発泡体はべたつ
くと共に軟らかくなってしまい、実用的な発泡体は得ら
れない。

（作　用） 本発明のポリウレタン樹脂発泡体においては、予め非反
応性不揮発性液体をウレタン樹脂原料液中に添加、混合
しておくことによって、発泡硬化とともにあるいは発泡
後に気泡壁内部や気泡壁表面に液状膜を形成している。

形成された非反応性不揮発性液体膜は、気泡壁の気体透
過性を低下させ、気泡内部のガスが経時的に透過、揮散
することが防止される。これによって、ポリウレタン樹
脂発泡体の経時的な熱伝導率の変化が抑制される。

また、万一発泡硬化工程において、何らかの理由で気泡
壁にマイクロクラックなどが発生した場合においても、
上記非反応性不揮発性液体の存在でクラック溝からガス
か抜けるのを防くことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

実施例〕 第２図に本発明のポリウレタン樹脂発砲体の製造過程の
一例を示す。同図にしたがって、以下にこの実施例のポ
リウレタン樹脂発砲体の製造過程を説明する。

ます、ポリオール・ＭＮ−４００（商品名、三井東圧化
学銖製）１００重量部に、水を３重量部、シリコーン系
整泡剤を２重量部、アミン系触媒を３重量部添加しく同
図−２０１）、充分に撹拌した。これに、非反応性不揮
発性液体として流動パラフィンを５重量部添加しく同図
−２０２）、さらに撹拌して充分に混合しく同図−２０
３）、発泡前のプレミキシング原液を調合した。

次に、上記プレミキシング原液１００重量部に対し、イ
ソシアナートを１５０重量部の割合いて混合撹拌しく同
図−２０４）、素早く型に流し込んた（同図−２０５）
。数分以内に発泡および硬化は完了したため、これを７
０℃で１０分間アフターキュアーした（同図−２０６）
後、型をはずしく同図−２０７）、ポリウレタン樹脂発
泡体を得た。

実施例２ 上記実施例１と同様にして、ポリオール、水、シリコー
ン系整泡剤およびアミン系触媒を同量配合し、よく撹拌
した後に非反応性不揮発性液体としてアルキルベンゼン
・アトモスＴ−６０（商品名、共同石油■製）を１０重
量部添加し、さらに充分に撹拌してプレミキシング原液
を調合した。この後、実施例１と同一条件でポリウレタ
ン樹脂発泡体を得た。

実施例３ ポリオール・ＮＭ−４７０（商品名、三井東圧化学■製
）１００重量部に、水を４重量部、シリコーン系整泡剤
を１５重量部、アミン系触媒を３重量部添加し、充分に
撹拌した後、不揮発性液体としてオレイン酸グリセリン
エステルを１８重量部添加し、さらに撹拌してプレミキ
シング原液を作製した。

次に、このプレミキシング原液１００重量部に対し、イ
ソシアナート　１４０重量部を加え、激しく撹拌混合し
た後、素早く型に流し込み、発泡、硬化を行ってポリウ
レタン樹脂発泡体を得た。

比較例１ 上記実施例１において、非反応性不揮発性液体としての
流動パラフィンを原料液中に添加しない以外は、実施例
１と同一条件でポリウレタン樹脂発泡体を作製した。

比較例２ 上記実施例１と同様にして、ポリオール、水、シリコー
ン系整泡剤およびアミン系触媒を同量配合し、よく撹拌
混合した後、流動パラフィンを０．０５重量部添加し、
さらに撹拌混合した。

こうして作製した調合液１００重量部に対し、イソシア
ナート　１５０重量部を加えて、激しく撹拌混合し、素
早く型に流し込んだ。

この後、実施例１と同様の方法で、発泡、硬化を行って
ポリウレタン樹脂発泡体を得た。

比較例３ 上記実施例１と同様にして、ポリオール、水、シリコー
ン系整泡剤およびアミン系触媒を同量配合し、よく撹拌
した後に流動パラフィンを３０重量部加えて撹拌混合し
た。

この調合液１００重量部に対し、イソシアナート１３０
重量部を加えて、激しく撹拌した後、素早く型に流し込
み、発泡体を作製した。しかし、この発泡体は、表面か
べたつき強度もなく、実用的に使用し得るものではなか
った。

これは、添加した流動パラフィンか３０重量部と多いた
め、気泡壁表面へのブリートアウトか激しく、また多す
ぎる流動パラフィンのため、ポリオールとイソシアナー
トとの反応か一部阻害されるためと考えられる。

以上のようにして得た各実施例および比較例のポリウレ
タン樹脂発泡体の熱伝導率を測定した。

第１表に各ポリウレタン樹脂発泡体の熱伝導率の初期値
および３ケ月経過後の熱伝導率を示す。

第　　１　　表 第１表の結果から明らかなように、各実施例による非反
応性不揮発性液体を添加混合したポリウレタン樹脂発泡
体は、比較例によるものに比べて熱伝導率の変化が小さ
いことが分る。

これは、発泡後に混合されている非反応性不揮発性液体
か気泡壁表面にブリードアウトしてきて薄い液状膜を形
成し、これか気泡内ガスの透過を防げるからである。ま
た、何らかの原因で発生したマイクロクラックに対して
も、クラック満に不揮発性液体が介在することにより、
ガスの抜けか少なくなるためとも推察される。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、非反応性不揮発性
液体膜の存在によって、気泡内部のガスの透過が抑制さ
れ、熱伝導率の経時変化が少ないポリウレタン樹脂発泡
体が得られる。この結果、たとえばポリウレタン樹脂発
泡体を断熱材として用いた場合、断熱特性の劣化が小さ
くなり、良好な断熱材を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のポリウレタン樹脂発泡体の気泡状態を
拡大して示す模式図、第２図は本発明の一実施例のポリ
ウレタン樹脂発泡体の製造過程を示す図である。 １０１・・・・・・気泡、１０２・・・・・・気泡壁、
１０３・・・・・・液膜。 出願人　　　　　株式会社　東芝 同　　　　　　東芝オーディオ・ビデオエンジニアリン
グ株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発泡剤として、水、ジクロロトリフロロエタンお
   よびジクロロモノフロロエタンから選ばれた少なくとも
   １種を使用したポリウレタン樹脂発泡体であって、前記
   発泡体の気泡壁内に非反応性不揮発性液体膜を存在させ
   たことを特徴とするポリウレタン樹脂発泡体。
2. （２）水、ジクロロトリフロロエタンおよびジクロロモ
   ノフロロエタンから選ばれた少なくとも１種の発泡剤を
   少なくとも含むウレタン樹脂原料液に非反応性不揮発性
   液体を添加、混合し、この混合液を発泡させつつ、架橋
   させることを特徴とするポリウレタン樹脂発泡体の製造
   方法。