JPH10324760A - 第三世代発泡剤によって作られる硬質ポリウレタンフォーム用のシリコーン界面活性剤 - Google Patents
第三世代発泡剤によって作られる硬質ポリウレタンフォーム用のシリコーン界面活性剤Info
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- JPH10324760A JPH10324760A JP10124381A JP12438198A JPH10324760A JP H10324760 A JPH10324760 A JP H10324760A JP 10124381 A JP10124381 A JP 10124381A JP 12438198 A JP12438198 A JP 12438198A JP H10324760 A JPH10324760 A JP H10324760A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 ウレタン触媒、一個以上のフッ素原子を含む
発泡剤及びシリコーン界面活性剤の存在下での硬質ポリ
ウレタン及び/又はポリイソシアヌレートフォームの製
造方法を提供する。 【解決手段】 ウレタン触媒、発泡剤及びシリコーン界
面活性剤の存在下でポリイソシアネート及びポリオール
を反応させることによって硬質ポリウレタンフォームを
作るための方法であって、発泡剤としてC1−C4 H
FC又はHCFC−22好ましくはHFC−245fa
を、そしてシリコーン界面活性剤として12,000〜
100,000g/モルの全界面活性剤分子量、10〜
40重量%の界面活性剤中の重量%シロキサン、120
0〜6,000g/モルのポリエーテル部分の分子量、
及び30〜100重量%のポリエーテル部分中のエチレ
ンオキシドの重量%を有するポリエーテル−ポリシロキ
サンコポリマーを用いる。
発泡剤及びシリコーン界面活性剤の存在下での硬質ポリ
ウレタン及び/又はポリイソシアヌレートフォームの製
造方法を提供する。 【解決手段】 ウレタン触媒、発泡剤及びシリコーン界
面活性剤の存在下でポリイソシアネート及びポリオール
を反応させることによって硬質ポリウレタンフォームを
作るための方法であって、発泡剤としてC1−C4 H
FC又はHCFC−22好ましくはHFC−245fa
を、そしてシリコーン界面活性剤として12,000〜
100,000g/モルの全界面活性剤分子量、10〜
40重量%の界面活性剤中の重量%シロキサン、120
0〜6,000g/モルのポリエーテル部分の分子量、
及び30〜100重量%のポリエーテル部分中のエチレ
ンオキシドの重量%を有するポリエーテル−ポリシロキ
サンコポリマーを用いる。
Description
【0001】
【発明の分野】本発明は、ポリウレタンフォームを作る
ための気泡安定剤に関し、そして更に特別には、硬質ポ
リウレタンフォームを作るためのシリコーン界面活性剤
気泡安定剤に関する。
ための気泡安定剤に関し、そして更に特別には、硬質ポ
リウレタンフォームを作るためのシリコーン界面活性剤
気泡安定剤に関する。
【0002】
【発明の背景】変化する政府の規制、特定的にはオゾン
減少化物質の使用を規制するMontrealProtocolによっ
て、良好な絶縁特性が必要とされる場合における用途の
ために(米国内の)産業によって現在使用されている主
な発泡剤はHCFC−141bである。しかしながら、
Montreal Protocolは、この物質は2003年1月1日
以後は米国内で使用してはならないことを命令してい
る。(HCFC−141bは2004年までに日本から
漸次廃止されなければならず、そしてその他の国に関す
る漸次廃止月日は2010〜2040年の間で変わ
る)。可能性のある代替品の“第三世代”発泡剤は、部
分的に水素化されたフルオロカーボン(HFC)及び幾
つかのヒドロクロロフルオロカーボン(HCFC)であ
り、そしてHFC−134a、HFC−236ea、HF
C−245fa、HFC−365mfc、及びHCFC−2
2のような化合物を含む。しかしながら、これらは、現
在の発泡調合物における最適な性能を可能にすることは
できない。
減少化物質の使用を規制するMontrealProtocolによっ
て、良好な絶縁特性が必要とされる場合における用途の
ために(米国内の)産業によって現在使用されている主
な発泡剤はHCFC−141bである。しかしながら、
Montreal Protocolは、この物質は2003年1月1日
以後は米国内で使用してはならないことを命令してい
る。(HCFC−141bは2004年までに日本から
漸次廃止されなければならず、そしてその他の国に関す
る漸次廃止月日は2010〜2040年の間で変わ
る)。可能性のある代替品の“第三世代”発泡剤は、部
分的に水素化されたフルオロカーボン(HFC)及び幾
つかのヒドロクロロフルオロカーボン(HCFC)であ
り、そしてHFC−134a、HFC−236ea、HF
C−245fa、HFC−365mfc、及びHCFC−2
2のような化合物を含む。しかしながら、これらは、現
在の発泡調合物における最適な性能を可能にすることは
できない。
【0003】種々の市場区分、例えば電気用品及び水ヒ
ーター市場において使用されるフォームに関しては、発
泡剤は、良好な絶縁値、即ち、低い熱伝導度(低いk−
ファクター)を有する硬質フォームを製造しなければな
らない。水ヒーター及び冷蔵庫は両方とも、U.S. Depar
tment of Energyによって確立されたエネルギー要求に
合致しなければならない。加えて、これらの要求は将来
はなお一層厳格になるであろうことが予期される。
ーター市場において使用されるフォームに関しては、発
泡剤は、良好な絶縁値、即ち、低い熱伝導度(低いk−
ファクター)を有する硬質フォームを製造しなければな
らない。水ヒーター及び冷蔵庫は両方とも、U.S. Depar
tment of Energyによって確立されたエネルギー要求に
合致しなければならない。加えて、これらの要求は将来
はなお一層厳格になるであろうことが予期される。
【0004】電気用品フォーム調合物におけるHCFC
−141bのための直接の代替品として、第三世代発泡
剤は、k−ファクターの小さいないしは中程度の増加し
た硬質フォームを生成させる。調合物中のシリコーン界
面活性剤の選択は、k−ファクターにおけるこの増加の
大きさに対して直接的な影響を有する。即ち、界面活性
剤の適切な選択は、第三世代発泡剤に転換する時にフォ
ームの絶縁能力における可能性のある損失を最小にしう
ることである。第三世代のHFC/HCFC発泡剤の一
般的な話題及びCFC−11又はHCFC−141bと
比較する時のそれらの劣った絶縁能力を議論する種々の
論文が発行されてきた。例えば、一つは、Barthlemey,
P.P.;Leroy, A.;ポリウレタン1995、ポリウレタ
ン1995会議の議事録、1995年9月、26〜33
頁である。
−141bのための直接の代替品として、第三世代発泡
剤は、k−ファクターの小さいないしは中程度の増加し
た硬質フォームを生成させる。調合物中のシリコーン界
面活性剤の選択は、k−ファクターにおけるこの増加の
大きさに対して直接的な影響を有する。即ち、界面活性
剤の適切な選択は、第三世代発泡剤に転換する時にフォ
ームの絶縁能力における可能性のある損失を最小にしう
ることである。第三世代のHFC/HCFC発泡剤の一
般的な話題及びCFC−11又はHCFC−141bと
比較する時のそれらの劣った絶縁能力を議論する種々の
論文が発行されてきた。例えば、一つは、Barthlemey,
P.P.;Leroy, A.;ポリウレタン1995、ポリウレタ
ン1995会議の議事録、1995年9月、26〜33
頁である。
【0005】Bogdan, M.C.;Williams, D.J.;Logsdon,
P.B.;Parker, R.C.;ポリウレタンEXPO '96、
1996年10月の議事録、394〜403頁。この論
文は、硬質ポリウレタンフォームにおけるk−ファクタ
ーの最適化のための界面活性剤選択の重要性を議論して
いる。それは、発泡剤としてのHFC−245faによっ
て作られたフォームにおいて試験された数種の界面活性
剤を表示している。更にまた、それは、Th. Goldschmid
tのB8404及びB8462並びにOSiのL−69
00が、HFC−245faで発泡されたフォームにおけ
るフォーム品質、例えばk−ファクター及び独立気泡含
量%を改善するための今日まで同定された最善に機能す
るシリコーン界面活性剤であることを結論している。こ
れらのポリエーテル−ポリシロキサンコポリマー界面活
性剤は、各々、NMR構造分析を基にして、<10,0
00g/モルの計算された全界面活性剤分子量を有す
る。
P.B.;Parker, R.C.;ポリウレタンEXPO '96、
1996年10月の議事録、394〜403頁。この論
文は、硬質ポリウレタンフォームにおけるk−ファクタ
ーの最適化のための界面活性剤選択の重要性を議論して
いる。それは、発泡剤としてのHFC−245faによっ
て作られたフォームにおいて試験された数種の界面活性
剤を表示している。更にまた、それは、Th. Goldschmid
tのB8404及びB8462並びにOSiのL−69
00が、HFC−245faで発泡されたフォームにおけ
るフォーム品質、例えばk−ファクター及び独立気泡含
量%を改善するための今日まで同定された最善に機能す
るシリコーン界面活性剤であることを結論している。こ
れらのポリエーテル−ポリシロキサンコポリマー界面活
性剤は、各々、NMR構造分析を基にして、<10,0
00g/モルの計算された全界面活性剤分子量を有す
る。
【0006】Bodnar, T.W.: Koch, J.J.; Thornsberry,
J.D.,“HCFC−123及びHCFC−141bで発
泡された硬質フォームシステムのための新しい界面活性
剤技術"、ポリウレタン世界会議1991、24〜26
頁は、従来の硬質フォーム界面活性剤を使用して硬質フ
ォーム特性を最適化するための界面活性剤を議論してい
る。U.S.5,461,084及び5,426,127は、低
いk−ファクター及び良好な物理的特性のための硬質ポ
リウレタンフォームにおけるHFC発泡剤及びB−84
26シリコーン界面活性剤の使用を教示している。U.S.
4,997,706は、硬質独立気泡ポリマーフォームの
ための物理的発泡剤としての、Cl又はBrを含まない
C2−C6ポリフルオロカーボン化合物の使用を教示し
ている。この利点は、これらの化合物の非存在下で作ら
れたフォームと比較して、時間につれての熱絶縁性能の
損失が減少することである。U.S.5,432,206は、
安定なポリウレタンフォームを作るためのシリコーン界
面活性剤を開示している。U.S.5,525,640は、不
活性ガス発泡剤によって作られるポリウレタンフォーム
のためのある種の界面活性剤の使用を教示している。
J.D.,“HCFC−123及びHCFC−141bで発
泡された硬質フォームシステムのための新しい界面活性
剤技術"、ポリウレタン世界会議1991、24〜26
頁は、従来の硬質フォーム界面活性剤を使用して硬質フ
ォーム特性を最適化するための界面活性剤を議論してい
る。U.S.5,461,084及び5,426,127は、低
いk−ファクター及び良好な物理的特性のための硬質ポ
リウレタンフォームにおけるHFC発泡剤及びB−84
26シリコーン界面活性剤の使用を教示している。U.S.
4,997,706は、硬質独立気泡ポリマーフォームの
ための物理的発泡剤としての、Cl又はBrを含まない
C2−C6ポリフルオロカーボン化合物の使用を教示し
ている。この利点は、これらの化合物の非存在下で作ら
れたフォームと比較して、時間につれての熱絶縁性能の
損失が減少することである。U.S.5,432,206は、
安定なポリウレタンフォームを作るためのシリコーン界
面活性剤を開示している。U.S.5,525,640は、不
活性ガス発泡剤によって作られるポリウレタンフォーム
のためのある種の界面活性剤の使用を教示している。
【0007】
【発明の概要】本発明は、ウレタン触媒、並びに少なく
とも一個の水素原子及び少なくとも一個のフッ素原子を
含む発泡剤、即ち50〜170g/モルの分子量及び−
60℃〜+50℃の沸点を有するC1−C4ヒドロフル
オロカーボン(HFC)又はヒドロクロロフルオロカー
ボン(HCFC)の存在下でのポリイソシアネート及び
ポリオールの反応による硬質ポリウレタン及び/又はポ
リイソシアヌレートフォームの製造における気泡生成を
安定化させるためのシリコーン界面活性剤(ポリエーテ
ル−ポリシロキサンコポリマー)を提供する。このシリ
コーン界面活性剤は、以下の式:
とも一個の水素原子及び少なくとも一個のフッ素原子を
含む発泡剤、即ち50〜170g/モルの分子量及び−
60℃〜+50℃の沸点を有するC1−C4ヒドロフル
オロカーボン(HFC)又はヒドロクロロフルオロカー
ボン(HCFC)の存在下でのポリイソシアネート及び
ポリオールの反応による硬質ポリウレタン及び/又はポ
リイソシアヌレートフォームの製造における気泡生成を
安定化させるためのシリコーン界面活性剤(ポリエーテ
ル−ポリシロキサンコポリマー)を提供する。このシリ
コーン界面活性剤は、以下の式:
【化7】 [式中、R″はH、CH3、又はC(O)CH3であり、x
は50〜200であり、y+zは3〜30であり、そし
てx/(y+z)は7〜20である]によって表され、そ
して全界面活性剤分子量は、式を基にして、12,00
0〜100,000g/モルであり、界面活性剤中のシ
ロキサン重量%は10〜40重量%であり、ポリエーテ
ル部分のブレンド平均分子量(BAMW)は1200〜
6000g/モルであり、そしてポリエーテル部分中の
エチレンオキシドの重量%は30〜100重量%である
ポリエーテル−ポリシロキサンコポリマーから成る。有
利には、第三世代発泡剤を使用する硬質ポリウレタンフ
ォームの製造においては、前記シリコーン界面活性剤
は、硬質ポリウレタンフォーム産業において従来使用さ
れてきたシリコーン界面活性剤よりもより高い独立気泡
含量及びより低いk−ファクターを有するフォームを提
供する。本明細書及び特許請求の範囲においては、“ポ
リウレタン”という語は、当該技術において理解される
ようにポリウレタン及び/又はポリイソシアヌレートを
意味することが意図される。かくして、硬質ポリウレタ
ンフォームは、硬質ポリウレタン及び/又はポリイソシ
アヌレートフォームでありうる。
は50〜200であり、y+zは3〜30であり、そし
てx/(y+z)は7〜20である]によって表され、そ
して全界面活性剤分子量は、式を基にして、12,00
0〜100,000g/モルであり、界面活性剤中のシ
ロキサン重量%は10〜40重量%であり、ポリエーテ
ル部分のブレンド平均分子量(BAMW)は1200〜
6000g/モルであり、そしてポリエーテル部分中の
エチレンオキシドの重量%は30〜100重量%である
ポリエーテル−ポリシロキサンコポリマーから成る。有
利には、第三世代発泡剤を使用する硬質ポリウレタンフ
ォームの製造においては、前記シリコーン界面活性剤
は、硬質ポリウレタンフォーム産業において従来使用さ
れてきたシリコーン界面活性剤よりもより高い独立気泡
含量及びより低いk−ファクターを有するフォームを提
供する。本明細書及び特許請求の範囲においては、“ポ
リウレタン”という語は、当該技術において理解される
ようにポリウレタン及び/又はポリイソシアヌレートを
意味することが意図される。かくして、硬質ポリウレタ
ンフォームは、硬質ポリウレタン及び/又はポリイソシ
アヌレートフォームでありうる。
【0008】
【発明の詳述】本発明による方法は、C1−C4 HF
C又はHCFCを使用する硬質ポリウレタンフォームの
一般的製造を気泡安定剤として本発明によるポリエーテ
ル−ポリシロキサンコポリマーを使用して実施する以外
は、硬質ポリウレタンフォームを作るための慣用的な手
段によって容易に実施することができる。
C又はHCFCを使用する硬質ポリウレタンフォームの
一般的製造を気泡安定剤として本発明によるポリエーテ
ル−ポリシロキサンコポリマーを使用して実施する以外
は、硬質ポリウレタンフォームを作るための慣用的な手
段によって容易に実施することができる。
【0009】ポリウレタン硬質生成物は、硬質ポリウレ
タンフォームを作るために当該技術において良く知られ
た任意の適切な有機ポリイソシアネート、例えば、ヘキ
サメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネ
ート、フェニレンジイソシアネート、トルエンジイソシ
アネート(“TDI”)及び4,4′−ジフェニルメタ
ンジイソシアネート(“MDI”)を使用して製造され
る。約60%の4,4′−ジフェニルメタンジイソシア
ネートをその他の異性体の及び類似体のより高級なポリ
イソシアネートと一緒に含む、Dow ChemicalによってP
APIとして販売されている“粗製MDI”として商業
的に知られたジイソシアネートの混合物が殊に適切であ
る。その他の適切なイソシアネートは、個別の又はそれ
らの商業的に入手できる混合物として一緒の2,4−及
び2,6−TDIである。また、ポリイソシアネート及
びポリエーテル又はポリエステルポリオールの部分的に
予備反応された混合物から成るこれらのポリイソシアネ
ートの“プレポリマー”も適切である。好ましくは、上
のポリイソシアネートは、80〜400のイソシアネー
ト指数範囲で使用される。
タンフォームを作るために当該技術において良く知られ
た任意の適切な有機ポリイソシアネート、例えば、ヘキ
サメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネ
ート、フェニレンジイソシアネート、トルエンジイソシ
アネート(“TDI”)及び4,4′−ジフェニルメタ
ンジイソシアネート(“MDI”)を使用して製造され
る。約60%の4,4′−ジフェニルメタンジイソシア
ネートをその他の異性体の及び類似体のより高級なポリ
イソシアネートと一緒に含む、Dow ChemicalによってP
APIとして販売されている“粗製MDI”として商業
的に知られたジイソシアネートの混合物が殊に適切であ
る。その他の適切なイソシアネートは、個別の又はそれ
らの商業的に入手できる混合物として一緒の2,4−及
び2,6−TDIである。また、ポリイソシアネート及
びポリエーテル又はポリエステルポリオールの部分的に
予備反応された混合物から成るこれらのポリイソシアネ
ートの“プレポリマー”も適切である。好ましくは、上
のポリイソシアネートは、80〜400のイソシアネー
ト指数範囲で使用される。
【0010】適切なポリオールは、硬質ポリウレタンフ
ォームを作るために当該技術において典型的に使用され
るポリオール例えばポリアルキレンエーテル及びポリエ
ステルポリオールである。ポリアルキレンエーテルポリ
オールは、多価アルコール化合物から誘導された末端ヒ
ドロキシル基を有するポリ(アルキレンオキシド)ポリ
マー例えばポリ(エチレンオキシド)及びポリ(プロピ
レンオキシド)ポリマー及びコポリマーを含み、そして
前記多価アルコール化合物は、ジオール及びトリオー
ル、例えば中でも、エチレングリコール、プロピレング
リコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオ
ール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコ
ール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、ペンタエリトリトール、グリセロール、ジグリセロ
ール、トリメチロールプロパン、糖例えばスクロース、
及び類似の低分子量ポリオールを含む。アミン例えばエ
チレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリレンジア
ミン、ジフェニルメタンジアミン、トリエタノールアミ
ン又は類似物をエチレンオキシド又はプロピレンオキシ
ドと反応させることによって製造することができるアミ
ンポリエーテルポリオールもまた有用である。
ォームを作るために当該技術において典型的に使用され
るポリオール例えばポリアルキレンエーテル及びポリエ
ステルポリオールである。ポリアルキレンエーテルポリ
オールは、多価アルコール化合物から誘導された末端ヒ
ドロキシル基を有するポリ(アルキレンオキシド)ポリ
マー例えばポリ(エチレンオキシド)及びポリ(プロピ
レンオキシド)ポリマー及びコポリマーを含み、そして
前記多価アルコール化合物は、ジオール及びトリオー
ル、例えば中でも、エチレングリコール、プロピレング
リコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオ
ール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコ
ール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、ペンタエリトリトール、グリセロール、ジグリセロ
ール、トリメチロールプロパン、糖例えばスクロース、
及び類似の低分子量ポリオールを含む。アミン例えばエ
チレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリレンジア
ミン、ジフェニルメタンジアミン、トリエタノールアミ
ン又は類似物をエチレンオキシド又はプロピレンオキシ
ドと反応させることによって製造することができるアミ
ンポリエーテルポリオールもまた有用である。
【0011】本発明の実施においては、単一の高分子量
ポリエーテルポリオールを使用することができる。ま
た、高分子量ポリエーテルポリオールの混合物、例えば
異なる多官能物質及び/又は異なる分子量若しくは異な
る化学組成の物質の混合物も使用することができる。有
用なポリエステルポリオールは、ジカルボン酸を過剰の
ジオールと、例えばアジピン酸若しくはフタル酸/無水
フタル酸をエチレングリコール若しくはブタンジオール
と反応させること、又はラクトンを過剰のジオールと例
えばカプロラクトンをプロピレングリコールと反応させ
ることによって製造されるものを含む。
ポリエーテルポリオールを使用することができる。ま
た、高分子量ポリエーテルポリオールの混合物、例えば
異なる多官能物質及び/又は異なる分子量若しくは異な
る化学組成の物質の混合物も使用することができる。有
用なポリエステルポリオールは、ジカルボン酸を過剰の
ジオールと、例えばアジピン酸若しくはフタル酸/無水
フタル酸をエチレングリコール若しくはブタンジオール
と反応させること、又はラクトンを過剰のジオールと例
えばカプロラクトンをプロピレングリコールと反応させ
ることによって製造されるものを含む。
【0012】触媒組成物は、ウレタン技術において良く
知られた任意の触媒例えば第三級アミン、有機スズ及び
カルボキシレートウレタン触媒(ゲル化及び/又は発
泡)で良い。有用な触媒の典型的な例は、アミン触媒例
えばトリエチレンジアミン、ジメチルシクロヘキシルア
ミン、テトラメチルヘキサンジアミン、ビス(ジメチル
アミノエチル)エーテル、トリ(ジメチルアミノプロピ
ル)ヘキサヒドロトリアミン、1−イソブチル−2−メ
チルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、ジ
メチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール、
ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプ
ロピレントリアミン、メチルモルホリン、エチルモルホ
リン、第四級アンモニウム塩、有機酸の塩、及びスズ触
媒例えばジブチルスズジラウレート及び類似物である。
ポリウレタン調合物中では、触媒的に効果的な量の触媒
組成物を使用する。更に詳細には、触媒組成物の適切な
量は、ポリウレタン調合物中で100部のポリオールあ
たり約0.01〜10重量部(0.01〜10pphp)、好
ましくは0.5〜4pphpの範囲で良い。
知られた任意の触媒例えば第三級アミン、有機スズ及び
カルボキシレートウレタン触媒(ゲル化及び/又は発
泡)で良い。有用な触媒の典型的な例は、アミン触媒例
えばトリエチレンジアミン、ジメチルシクロヘキシルア
ミン、テトラメチルヘキサンジアミン、ビス(ジメチル
アミノエチル)エーテル、トリ(ジメチルアミノプロピ
ル)ヘキサヒドロトリアミン、1−イソブチル−2−メ
チルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、ジ
メチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール、
ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプ
ロピレントリアミン、メチルモルホリン、エチルモルホ
リン、第四級アンモニウム塩、有機酸の塩、及びスズ触
媒例えばジブチルスズジラウレート及び類似物である。
ポリウレタン調合物中では、触媒的に効果的な量の触媒
組成物を使用する。更に詳細には、触媒組成物の適切な
量は、ポリウレタン調合物中で100部のポリオールあ
たり約0.01〜10重量部(0.01〜10pphp)、好
ましくは0.5〜4pphpの範囲で良い。
【0013】硬質フォームを作るために本発明において
使用される第三世代の発泡剤は、50〜170g/モル
の分子量、−60℃〜+50℃の沸点、そして好ましく
は<0.10のオゾン減少化潜在力(ODP)を有する
C1−C4 HFC又はHCFCを含み、そしてODP
は、the Assessment Chairs for the Parties to the M
ontreal Protocol, November 1991によって作られたSyn
thesis of the Reportsof the Ozone Scientific Asses
sment Panel, Environmental Effects Assessment Pane
l Technology and Economic Assessment Panelによって
述べられている。この規準に合致するHFC及びHCF
Cは、HFC−134a、HFC−236ea、HFC−
365mfc、HCFC−22そして好ましくはHFC−
245faを含む。調合物中に水を0〜4pphpで含めるこ
とができる。この規定されたC1−C4 HFC又はH
CFCと組み合わせて必要に応じて使用することができ
るその他の発泡剤は、CFC、他のHCFC、他のHF
C、ペンタン及び類似物を含む。
使用される第三世代の発泡剤は、50〜170g/モル
の分子量、−60℃〜+50℃の沸点、そして好ましく
は<0.10のオゾン減少化潜在力(ODP)を有する
C1−C4 HFC又はHCFCを含み、そしてODP
は、the Assessment Chairs for the Parties to the M
ontreal Protocol, November 1991によって作られたSyn
thesis of the Reportsof the Ozone Scientific Asses
sment Panel, Environmental Effects Assessment Pane
l Technology and Economic Assessment Panelによって
述べられている。この規準に合致するHFC及びHCF
Cは、HFC−134a、HFC−236ea、HFC−
365mfc、HCFC−22そして好ましくはHFC−
245faを含む。調合物中に水を0〜4pphpで含めるこ
とができる。この規定されたC1−C4 HFC又はH
CFCと組み合わせて必要に応じて使用することができ
るその他の発泡剤は、CFC、他のHCFC、他のHF
C、ペンタン及び類似物を含む。
【0014】0.5〜3.5pphp、好ましくは1.5〜2.
5pphpの量でのシリコーン界面活性剤気泡安定剤は、以
下の構造式:
5pphpの量でのシリコーン界面活性剤気泡安定剤は、以
下の構造式:
【化8】 [ここで、計算された全界面活性剤分子量は、式を基に
して、12,000〜100,000g/モル、好ましく
は15,000〜30,000g/モルであり、界面活性
剤中のシロキサン重量%は10〜40重量%、好ましく
は25〜35重量%であり、ポリエーテル部分のBAM
Wは1200〜6000g/モル、好ましくは1200
〜3000g/モルであり、そしてポリエーテル部分中
の重量%エチレンオキシドは30〜100重量%、好ま
しくは30〜60重量%である]の任意のポリエーテル
−ポリシロキサンコポリマーでありうる。加えて、R″
はH、CH3、又はC(O)CH3で良く、そしてxは50
〜200、好ましくは50〜170であり、y+zは3
〜30、好ましくは5〜25であり、そしてx/(y+
z)は7〜20、好ましくは7〜15である。これらの
ポリエーテル−ポリシロキサンコポリマーは、単一の界
面活性剤として、又はここで述べた範囲の外の他の一種
のシリコーン界面活性剤と組み合わせて使用することが
できる。
して、12,000〜100,000g/モル、好ましく
は15,000〜30,000g/モルであり、界面活性
剤中のシロキサン重量%は10〜40重量%、好ましく
は25〜35重量%であり、ポリエーテル部分のBAM
Wは1200〜6000g/モル、好ましくは1200
〜3000g/モルであり、そしてポリエーテル部分中
の重量%エチレンオキシドは30〜100重量%、好ま
しくは30〜60重量%である]の任意のポリエーテル
−ポリシロキサンコポリマーでありうる。加えて、R″
はH、CH3、又はC(O)CH3で良く、そしてxは50
〜200、好ましくは50〜170であり、y+zは3
〜30、好ましくは5〜25であり、そしてx/(y+
z)は7〜20、好ましくは7〜15である。これらの
ポリエーテル−ポリシロキサンコポリマーは、単一の界
面活性剤として、又はここで述べた範囲の外の他の一種
のシリコーン界面活性剤と組み合わせて使用することが
できる。
【0015】先行技術、殊にポリウレタンフォーム技術
には、ポリエーテル−ポリシロキサンコポリマーの例が
豊富である。種々のコポリマーを作りそしてキャップす
る際に使用される方法及び物質は、当該技術において良
く知られている。このような物質を製造するための通常
の手順は、ポリエーテル(ポリオキシアルキレン)の一
端が不飽和基例えばアリルオキシによってキャップされ
ていて、メチル水素シロキサンと反応してポリエーテル
−ポリシロキサンコポリマーを作り出すことができる分
子をもたらす。これは、貴金属触媒を使用するヒドロシ
リル化によって可能であり、ここで、ポリシロキサン
は、ポリエーテルの不飽和基と反応してSi−C結合を
形成する、ある数のメチル水素シロキサン単位をそれら
の分子の中に有する。一般に、ポリエーテルコポリマー
はヒドロシリル化の前にキャップすることもでき、又は
それらはヒドロシリル化の後でキャップすることもでき
る。どちらの場合であれ、不飽和ポリエーテルコポリマ
ーのための通常の製造方法は、例えばアリルアルコール
をエチレンオキシドと共反応させ、そして次にこのポリ
マーを、ポリエーテルコポリマー分子がその非不飽和末
端において主に第二級アルコール基によって末端停止さ
れるように、プロピレンオキシドと反応させる。その他
の方法においては、エチレンオキシド、プロピレンオキ
シド及びアリルアルコールを反応させて、生成されるプ
ロピレングリコールの第二級炭素原子の上に多数のカル
ビノールを有する物質を与えることによってランダムコ
ポリマーを生成させることができる。ポリエーテル物質
は反応してポリシロキサンになることができ、そして界
面活性剤として例えばポリウレタンフォーム製造に実際
に参加することができるので、カルビノールは極めてし
ばしば末端ブロックされ、そして一般的な末端ブロッカ
ーはアシルオキシである。
には、ポリエーテル−ポリシロキサンコポリマーの例が
豊富である。種々のコポリマーを作りそしてキャップす
る際に使用される方法及び物質は、当該技術において良
く知られている。このような物質を製造するための通常
の手順は、ポリエーテル(ポリオキシアルキレン)の一
端が不飽和基例えばアリルオキシによってキャップされ
ていて、メチル水素シロキサンと反応してポリエーテル
−ポリシロキサンコポリマーを作り出すことができる分
子をもたらす。これは、貴金属触媒を使用するヒドロシ
リル化によって可能であり、ここで、ポリシロキサン
は、ポリエーテルの不飽和基と反応してSi−C結合を
形成する、ある数のメチル水素シロキサン単位をそれら
の分子の中に有する。一般に、ポリエーテルコポリマー
はヒドロシリル化の前にキャップすることもでき、又は
それらはヒドロシリル化の後でキャップすることもでき
る。どちらの場合であれ、不飽和ポリエーテルコポリマ
ーのための通常の製造方法は、例えばアリルアルコール
をエチレンオキシドと共反応させ、そして次にこのポリ
マーを、ポリエーテルコポリマー分子がその非不飽和末
端において主に第二級アルコール基によって末端停止さ
れるように、プロピレンオキシドと反応させる。その他
の方法においては、エチレンオキシド、プロピレンオキ
シド及びアリルアルコールを反応させて、生成されるプ
ロピレングリコールの第二級炭素原子の上に多数のカル
ビノールを有する物質を与えることによってランダムコ
ポリマーを生成させることができる。ポリエーテル物質
は反応してポリシロキサンになることができ、そして界
面活性剤として例えばポリウレタンフォーム製造に実際
に参加することができるので、カルビノールは極めてし
ばしば末端ブロックされ、そして一般的な末端ブロッカ
ーはアシルオキシである。
【0016】ポリエーテルのペンダント基を有する加水
分解不可能なシリコーン界面活性剤を合成するための手
順は良く知られている。代表的な開示は、参照によって
本明細書中に加入するU.S.4,147,847及び4,8
55,379中に与えられている。ポリウレタン硬質フ
ォーム調合物中で使用することができるその他の典型的
な薬剤は、防炎剤、並びに連鎖延長剤例えばエチレング
リコール及びブタンジオールを含む。
分解不可能なシリコーン界面活性剤を合成するための手
順は良く知られている。代表的な開示は、参照によって
本明細書中に加入するU.S.4,147,847及び4,8
55,379中に与えられている。ポリウレタン硬質フ
ォーム調合物中で使用することができるその他の典型的
な薬剤は、防炎剤、並びに連鎖延長剤例えばエチレング
リコール及びブタンジオールを含む。
【0017】シリコーン界面活性剤例えば本発明による
ポリエーテル−ポリシロキサンコポリマー及び第三世代
発泡剤例えばHFC−245faを含み1.5〜2.5lb/
ft3(24〜40kg/m3)の密度(例えば電気用品フォ
ーム)を有する一般的なポリウレタン硬質フォーム調合
物は、重量部(pbw)で以下の成分を含むであろう:
ポリエーテル−ポリシロキサンコポリマー及び第三世代
発泡剤例えばHFC−245faを含み1.5〜2.5lb/
ft3(24〜40kg/m3)の密度(例えば電気用品フォ
ーム)を有する一般的なポリウレタン硬質フォーム調合
物は、重量部(pbw)で以下の成分を含むであろう:
【表2】
【0018】
【実施例】以下の実施例は表1中の硬質ポリウレタンフ
ォーム調合物を使用した。
ォーム調合物を使用した。
【表3】
【0019】実施例1 表1中の成分を合わせ、そして混合物が温度に平衡する
まで10℃で温置した。樹脂を紙カップ中に秤量し、そ
して界面活性剤Aを100部のポリオールあたり3.0
重量部に等しい量で添加した。23℃のポリマー状MD
Iを、イソシアネート(NCO)指数が115となるよ
うな量で添加した。この混合物を高速ミキサーによって
8秒間撹拌し、そして49℃に加熱されている12×1
2×2インチ(30.5×30.5×5.1cm)の金型中
に注いだ。十分な発泡混合物を金型に添加して、5%過
充填されたプラックを生成させた。フォームプラックを
4分後に金型から取り出し、そして23℃で18〜24
時間熟成させた。8×8×1インチ(20.3×20.3
×2.54cm)の部分をプラックの中心から切り出し、
そしてLasercomp Fox−200熱流計中で試験した。熱
流(k−ファクター)測定を行った後で、1×1×1イ
ンチ(2.54×2.54×2.54cm)のサンプルをフ
ォームから切り出し、そして%独立気泡含量に関してQu
antachrome Pycnometryによって試験した。
まで10℃で温置した。樹脂を紙カップ中に秤量し、そ
して界面活性剤Aを100部のポリオールあたり3.0
重量部に等しい量で添加した。23℃のポリマー状MD
Iを、イソシアネート(NCO)指数が115となるよ
うな量で添加した。この混合物を高速ミキサーによって
8秒間撹拌し、そして49℃に加熱されている12×1
2×2インチ(30.5×30.5×5.1cm)の金型中
に注いだ。十分な発泡混合物を金型に添加して、5%過
充填されたプラックを生成させた。フォームプラックを
4分後に金型から取り出し、そして23℃で18〜24
時間熟成させた。8×8×1インチ(20.3×20.3
×2.54cm)の部分をプラックの中心から切り出し、
そしてLasercomp Fox−200熱流計中で試験した。熱
流(k−ファクター)測定を行った後で、1×1×1イ
ンチ(2.54×2.54×2.54cm)のサンプルをフ
ォームから切り出し、そして%独立気泡含量に関してQu
antachrome Pycnometryによって試験した。
【0020】実施例2 界面活性剤Aの代わりに界面活性剤Bを使用した以外
は、実施例1の手順に従った。 実施例3 界面活性剤Aの代わりに界面活性剤Cを使用した以外
は、実施例1の手順に従った。 実施例4 界面活性剤Aの代わりに界面活性剤Dを使用した以外
は、実施例1の手順に従った。 実施例5 3.0重量部の界面活性剤Aの代わりに1.5重量部の界
面活性剤B及び1.5重量部の界面活性剤Cを樹脂混合
物に添加した以外は、実施例1の手順に従った。 実施例6 界面活性剤Aの代わりにGoldschmidt B8404を使用
した以外は、実施例1の手順に従った。 実施例7 界面活性剤Aの代わりにOSi Specialty Niax L−69
00シリコーン界面活性剤を使用した以外は、実施例1
の手順を利用した。
は、実施例1の手順に従った。 実施例3 界面活性剤Aの代わりに界面活性剤Cを使用した以外
は、実施例1の手順に従った。 実施例4 界面活性剤Aの代わりに界面活性剤Dを使用した以外
は、実施例1の手順に従った。 実施例5 3.0重量部の界面活性剤Aの代わりに1.5重量部の界
面活性剤B及び1.5重量部の界面活性剤Cを樹脂混合
物に添加した以外は、実施例1の手順に従った。 実施例6 界面活性剤Aの代わりにGoldschmidt B8404を使用
した以外は、実施例1の手順に従った。 実施例7 界面活性剤Aの代わりにOSi Specialty Niax L−69
00シリコーン界面活性剤を使用した以外は、実施例1
の手順を利用した。
【0021】
【表4】
【0022】表2は実施例1〜7の結果を提示する。界
面活性剤A及びBは、界面活性剤C、D、B8404、
及びL−6900よりも顕著により低いk−ファクター
及びより高い%独立気泡含量を与えたことを、データか
ら理解することができる。界面活性剤C及びD並びにB
8404及びL−6900はすべて、硬質フォーム産業
において現在使用されるものを代表している。更に、界
面活性剤Cと一緒に使用された界面活性剤Bはまた、界
面活性剤C単独又はその他の典型的な硬質フォーム界面
活性剤よりもより低いk−ファクター及びより高い%独
立気泡含量を有するフォームをもたらした。このデータ
は、本発明によるシリコーン界面活性剤は当該産業にお
いて典型的に使用されているものよりもより高い%独立
気泡含量及びより低いk−ファクターを有するフォーム
をもたらすことを明確に示す。
面活性剤A及びBは、界面活性剤C、D、B8404、
及びL−6900よりも顕著により低いk−ファクター
及びより高い%独立気泡含量を与えたことを、データか
ら理解することができる。界面活性剤C及びD並びにB
8404及びL−6900はすべて、硬質フォーム産業
において現在使用されるものを代表している。更に、界
面活性剤Cと一緒に使用された界面活性剤Bはまた、界
面活性剤C単独又はその他の典型的な硬質フォーム界面
活性剤よりもより低いk−ファクター及びより高い%独
立気泡含量を有するフォームをもたらした。このデータ
は、本発明によるシリコーン界面活性剤は当該産業にお
いて典型的に使用されているものよりもより高い%独立
気泡含量及びより低いk−ファクターを有するフォーム
をもたらすことを明確に示す。
【0023】
【産業上の応用の陳述】本発明は、硬質ポリウレタンフ
ォームを作るためのポリエーテル−ポリシロキサンコポ
リマーを提供する。
ォームを作るためのポリエーテル−ポリシロキサンコポ
リマーを提供する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08G 101:00) (72)発明者 カーラ・アスンシオン・サブラム アメリカ合衆国ペンシルベニア州18062. マキユンジー.ウインザープレイス306
Claims (20)
- 【請求項1】 ウレタン触媒、発泡剤、必要に応じて
水、及びシリコーン界面活性剤の存在下で、ポリイソシ
アネート及びポリオールを反応させることによって硬質
ポリウレタンフォームを作る方法において、発泡剤とし
て50〜170g/モルの分子量及び−60℃〜+50
℃の沸点を有するC1−C4 HFC、又はHCFC−
22と、シリコーン界面活性剤として以下の式: 【化1】 [式中、R″はH、CH3、又はC(O)CH3であり、x
は50〜200であり、y+zは3〜30であり、そし
てx/(y+z)は7〜20である]によって表されるポ
リエーテル−ポリシロキサンコポリマー[ここで全界面
活性剤分子量は12,000〜100,000g/モルで
あり、界面活性剤中のシロキサン重量%は10〜40重
量%であり、ポリエーテル部分のブレンド平均分子量は
1200〜6000g/モルであり、そしてポリエーテ
ル部分中のエチレンオキシドの重量%は30〜100重
量%である]を用いる改善を含む上記の方法。 - 【請求項2】 発泡剤がHFC−134a、HFC−2
36ea、HFC−365mfc、HCFC−22、又はH
FC−245faである、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 発泡剤がHFC−245faである、請求
項1記載の方法。 - 【請求項4】 発泡剤がまた、一種のCFC、他の一種
のHCFC、他の一種のHFC又は一種のペンタンを含
む、請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 ウレタン触媒、発泡剤、必要に応じて
水、及びシリコーン界面活性剤の存在下で、ポリイソシ
アネート及びポリオールを反応させることによって硬質
ポリウレタンフォームを作る方法において、発泡剤とし
て50〜170g/モルの分子量、−60℃〜+50℃
の沸点、及び<0.10のオゾン減少化潜在力を有する
C1−C4 HFC又はHCFCと、シリコーン界面活
性剤として以下の式: 【化2】 [式中、R″はH、CH3、又はC(O)CH3であり、x
は50〜200であり、y+zは3〜30であり、そし
てx/(y+z)は7〜20である]によって表されるポ
リエーテル−ポリシロキサンコポリマー[ここで全界面
活性剤分子量は12,000〜100,000g/モルで
あり、界面活性剤中のシロキサン重量%は10〜40重
量%であり、ポリエーテル部分のブレンド平均分子量は
1200〜6000g/モルであり、そしてポリエーテ
ル部分中のエチレンオキシドの重量%は30〜100重
量%である]を用いる改善を含む上記の方法。 - 【請求項6】 ウレタン触媒、発泡剤、必要に応じて
水、及びシリコーン界面活性剤の存在下で、ポリイソシ
アネート及びポリオールを反応させることによって硬質
ポリウレタンフォームを作る方法において、発泡剤とし
て50〜170g/モルの分子量及び−60℃〜+50
℃の沸点を有するC1−C4 HFC、又はHCFC−
22と、そしてシリコーン界面活性剤として0.5〜3.
5pphpにおいて以下の式: 【化3】 [式中、R″はH、CH3、又はC(O)CH3であり、x
は50〜200であり、y+zは3〜30であり、そし
てx/(y+z)は7〜20である]によって表されるポ
リエーテル−ポリシロキサンコポリマー[ここで全界面
活性剤分子量は15,000〜30,000g/モルで
あり、界面活性剤中のシロキサン重量%は25〜35重
量%であり、ポリエーテル部分のブレンド平均分子量は
1200〜3000g/モルであり、そしてポリエーテ
ル部分中のエチレンオキシドの重量%は30〜60重量
%である]を用いる改善を含む上記の方法。 - 【請求項7】 発泡剤がHFC−134a、HFC−2
36ea、HFC−365mfc、HCFC−22又はHF
C−245faである、請求項6記載の方法。 - 【請求項8】 発泡剤がHFC−245faである、請求
項6記載の方法。 - 【請求項9】 発泡剤がまた、一種のCFC、他の一種
のHCFC、他の一種のHFC又は一種のペンタンを含
む、請求項6記載の方法。 - 【請求項10】 発泡剤がまた、一種のCFC、他の一
種のHCFC、他の一種のHFC又は一種のペンタンを
含む、請求項8記載の方法。 - 【請求項11】 ウレタン触媒、発泡剤、必要に応じて
水、及びシリコーン界面活性剤の存在下で、ポリイソシ
アネート及びポリオールを反応させることによって硬質
ポリウレタンフォームを作る方法において、発泡剤とし
て50〜170g/モルの分子量、−60℃〜+50℃
の沸点、及び<0.10のオゾン減少化潜在力を有する
C1−C4 HFC又はHCFC−22と、シリコーン
界面活性剤として0.5〜3.5pphpにおいて以下の式: 【化4】 [式中、R″はH、CH3、又はC(O)CH3であり、x
は50〜200であり、y+zは3〜30であり、そし
てx/(y+z)は7〜20である]によって表されるポ
リエーテル−ポリシロキサンコポリマー[ここで全界面
活性剤分子量は15,000〜30,000g/モルであ
り、界面活性剤中のシロキサン重量%は25〜35重量
%であり、ポリエーテル部分のブレンド平均分子量は1
200〜3000g/モルであり、そしてポリエーテル
部分中のエチレンオキシドの重量%は30〜60重量%
である]を用いる改善を含む上記の方法。 - 【請求項12】 発泡剤がHFC−134a、HFC−
236ea、HFC−365mfc、HCFC−22、又は
HFC−245faであり、そして必要に応じて一種のC
FC、他の一種のHCFC、他の一種のHFC又は一種
のペンタンを含む、請求項11記載の方法。 - 【請求項13】 重量部(pbw)で以下の成分: 【表1】 を含み、ここで発泡剤は50〜170g/モルの分子
量、−60℃〜+50℃の沸点、及び<0.10のオゾ
ン減少化潜在力を有するC1−C4 HFC又はHCF
C−22であり、そしてシリコーン界面活性剤は以下の
式: 【化5】 [式中、R″はH、CH3、又はC(O)CH3であり、x
は50〜200であり、y+zは3〜30であり、そし
てx/(y+z)は7〜20である]によって表されるポ
リエーテル−ポリシロキサンコポリマー[ここで全界面
活性剤分子量は12,000〜100,000g/モルで
あり、界面活性剤中のシロキサン重量%は10〜40重
量%であり、ポリエーテル部分のブレンド平均分子量は
1200〜6000g/モルであり、そしてポリエーテ
ル部分中のエチレンオキシドの重量%は30〜100重
量%である]である、硬質ポリウレタンフォーム組成
物。 - 【請求項14】 発泡剤がHFC−134a、HFC−
236ea、HFC−365mfc、HCFC−22、又は
HFC−245faである、請求項13記載の組成物。 - 【請求項15】 発泡剤がHFC−245faである、請
求項13記載の組成物。 - 【請求項16】 発泡剤がまた、一種のCFC、他の一
種のHCFC、他の一種のHFC又は一種のペンタンを
含む、請求項13記載の組成物。 - 【請求項17】 発泡剤がHFC−134a、HFC−
236ea、HFC−365mfc、HCFC−22、又は
HFC−245faであり、そしてシリコーン界面活性剤
が以下の式: 【化6】 [式中、R″はH、CH3、又はC(O)CH3であり、x
は50〜200であり、y+zは3〜30であり、そし
てx/(y+z)は7〜20である]によって表されるポ
リエーテル−ポリシロキサンコポリマー[ここで全界面
活性剤分子量は15,000〜30,000g/モルであ
り、界面活性剤中のシロキサン重量%は25〜35重量
%であり、ポリエーテル部分のブレンド平均分子量は1
200〜3000g/モルであり、そしてポリエーテル
部分中のエチレンオキシドの重量%は30〜60重量%
である]である、請求項13記載の組成物。 - 【請求項18】 発泡剤がHFC−245faである、請
求項17記載の組成物。 - 【請求項19】 発泡剤がまた、一種のCFC、他の一
種のHCFC、他の一種のHFC又は一種のペンタンを
含む、請求項17記載の組成物。 - 【請求項20】 発泡剤がまた、一種のCFC、他の一
種のHCFC、他の一種のHFC又は一種のペンタンを
含む、請求項18記載の組成物。
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