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JP3383308B2 - 硬質ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents
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JP3383308B2 - 硬質ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

硬質ポリウレタンフォームの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 独立気泡のポリウレタン硬質フォームは永年にわたり
その優れた断熱性により工業プラント、タンク貯槽、配
管、造船などにおける冷却装置および冷凍装置の断熱、
並びに建築工業における多くの断熱に使用されている。
独立気泡を有するポリウレタン硬質フォームの熱伝導
性は、用いた発泡剤もしくは気泡ガスの種類に著しく依
存する。従来、これには過ハロゲン化フルオロクロロ炭
化水素(FCKW)が特に適すると判明しており、特にトリ
クロルフルオロメタン(R11)は格別に低い熱伝導性を
有する。この材料は化学的に不活性、無毒性かつ非燃焼
性である。しかしながら、過ハロゲン化フルオロクロル
炭化水素は成層圏における高安定性のため塩素の含有量
に基づき成層圏に存在するオゾン層の破壊を伴う[たと
えばモリナ、ロウランド・マチュア、第249巻(197
4)、第810頁;ドイツ連邦議会諮問委員会「地球環境保
護に関する対策」の第1回中間報告、1988年11月2日ド
イツ連邦議会、研究報告、ボン]。
したがって、過ハロゲン化フルオロクロル炭化水素の
代りに、たとえば1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロブタン
のような部分弗素化された炭化水素(ヒドロフルオロア
ルカン)をポリウレタンフォームを包含するプラスチッ
クフォームの発泡剤として使用することが提案された
(EP−PS 344 537号、US−PS4 931 482号参照)。
まだ少なくとも1個の炭素−水素結合を有するヒドロ
フルオロアルカンはもはや塩素原子を含有せず、したが
ってゼロのODP値(オゾン・デプリーション・ポテンシ
ャル)を有する(参考R11:ODP=1)。
この物質種類の典型的な代表例は1,1,1,4,4,4−ヘキ
サフルオロブタン(R356)の他に1,1,1,2−テトラフル
オロエタン(R134a)である。
部分弗素化された炭化水素はその化学構造に基づき極
めて非極性であると共に、硬質フォーム製造に慣用され
るポリオールに対し貧弱にしか混合しない。しかしなが
ら、これは一般的な製造技術に重要な前提であり、ポリ
オール−およびイソシアネート成分は機械的に互いに混
合される。
ポリオール成分は、反応性ポリエーテル−もしくはポ
リエステルポリオールの他に発泡剤およびたとえば活性
化剤、乳化剤および安定化剤のような助剤をも溶解型で
含有する。したがってポリオール側には一相混合物が存
在する。
部分弗素化された炭化水素の低い溶解度は、たとえば
市販処方物における新規な環境的に優しい化合物に対す
るR11のような慣用の発泡剤の当モル交換に際し、慣例
的にはもはや処理しえない二相の形成をもたらす。
したがって本発明の課題は、部分弗素化された炭化水
素によりR11を当モル置換した際に一相ポリオール成分
が得られるようポリオールに対する部分弗素化された炭
化水素の溶解度を増大させることにある。
驚くことに、所定の可溶化剤を添加すればポリオール
に対する部分弗素化されたアルカンの溶解度が著しく増
大することが突き止められた。
すなわち、本発明は、(1)ポリイソシアネートを、 (2)イソシアネートに対し活性な少なくとも2個の水
素原子を有する分子量92〜10,000の化合物と、 (3)発泡剤としてのヒドロフルオロアルカンおよび (4)可溶化剤 の存在下に、必要に応じ (5)それ自体公知の他の助剤および添加剤の存在下に 反応させる硬質ポリウレタンフォームの製造方法におい
て、可溶化剤(4)として式: [式中、R1〜R3は適宜ハロゲン置換されたC1〜C12アル
キルまたはC5〜C10シクロアルキルを示す] で示されるホスフェートを使用す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を提供する。
硬質ポリウレタンフォームを製造するため、出発成分
として次のものを使用する: 1. 脂肪族、脂環式、芳香脂肪族、芳香族および複素環
式ポリイソシアネート、たとえばW.シーフケン、ジャス
タス・リービッヒス・アナーレン・デル・ヘミー、第56
2巻、第75〜136頁に記載されたもの、たとえば式 Q(NCO) [式中、nは2〜4、好ましくは2であり、 Qは2〜18個、好ましくは6〜10個の炭素原子を有する
脂肪族炭化水素基、4〜15個、好ましくは5〜10個の炭
素原子を有する脂環式炭化水素基、6〜15個、好ましく
は6〜13個の炭素原子を有する芳香族炭化水素基、また
は8〜15個、好ましくは8〜13個の炭素原子を有する芳
香脂肪族炭化水素基を示す] を有するもの、たとえばDE−OS2 832 253号、第10〜1
1頁に記載されたようなポリイソシアネート。
一般に、技術的に容易に入手しうるポリイソシアネー
ト、たとえば2,4−および2,6−トルイレンジイソシアネ
ート並びにこれら異性体の任意の混合物(「TDI」)、
ポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート、たとえ
ばアニリン−ホルムアルデヒド縮合に続くホスゲン化に
より作成されるもの(「粗製MDI」)、さらにカルホジ
イミド基、ウレタン基、アロファネート基、イソシアヌ
レート基、尿素基もしくはビウレット基を有するポリイ
ソシアネート(「改変ポリイソシアネート」)、特に2,
4−および/または2,6−トルイレンジイソシアネートか
ら或いは4,4′−および/または2,4′−ジフェニルメタ
ンジイソシアネートから誘導されるような改変ポリイソ
シアネートが特に好適である。
2. 出発成分はさらに、イソシアネートに対し反応性の
少なくとも2個の水素原子と一般に92〜10 000の分子
量とを有する化合物である。これにはアミノ基、チオー
ル基もしくはカルボキシル基を有する化合物の他に、好
ましくはヒドロキシル基を有する化合物、特に2〜8個
のヒドロキシル基を有する化合物、殊に200〜1200、好
ましくは250〜500の分子量を有するもの、たとえば少な
くとも2個、一般に2〜8個、好ましくは2〜6個のヒ
ドロキシル基を有するポリエーテルおよびポリエステ
ル、たとえば均質および気泡状ポリウレタンの製造につ
きそれ自体公知であるもの、並びにたとえばDE−OS 2
832 253号、第11〜18頁に記載されたものが挙げられ
る。
3. 発泡剤としては易揮発性の部分弗素化された炭化水
素(ヒドロフルオロアルカン)が使用され、好ましくは
1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロブタン(R356)、1,1,1,2
−テトラフルオロエタン(R134a)および/または1,1,
1,2,3,3,3−ヘプタフルオロプロパン(R227)である。
必要に応じ、部分的に水および/または他の易揮発性
の有機物質も発泡剤として同時使用される。
4. 本発明によれば既に挙げた可溶化剤を、好ましくは
成分(2)の100重量部に対し1〜10重量部、特に3〜
5重量部の量にて使用する。
好適化合物は、トリエチルホスフェートおよびトリブ
チルホスフェートである。
5. 必要に応じ、それ自体公知の他の助剤および添加
剤、たとえば防炎剤、触媒およびフォーム安定化剤も同
時使用される。
防炎剤としては、それ自体公知の防炎剤、好ましくは
20℃にて液体の物質が使用される。
フォーム安定化剤としては特にポリエーテルシロキサ
ン、殊に水溶性のものが挙げられる。これら化合物は一
般に、酸化エチレンと酸化プロピレンとのコポリマーが
ポリジメチルシロキサン残基と結合したような構造を有
する。この種のフォーム安定化剤は、たとえばUS−PS
2 834 748号、2 917 480号および3 629 308号
に記載されている。触媒としてはポリウレタン化学から
自体公知の触媒、たとえば第三アミンおよび/または金
属有機化合物が挙げられる。
さらに、たとえば酸性物質(たとえば塩酸もしくは有
機の酸ハロゲン化物)のような反応遅延剤、たとえばパ
ラフィンもしくは脂肪族アルコールまたはジメチルポリ
シロキサンのような自体公知の種類の気泡調整剤、並び
に顔料もしくは染料、さらに老化−および風化−作用に
対する安定化剤、柔軟剤、並びに制黴的および制細菌的
に作用する物質、さらに充填剤、たとえば硫酸バリウ
ム、珪藻土、煤または沈降炭酸石灰も同時使用すること
ができる。
必要に応じ本発明により同時使用される表面活性添加
剤およびフォーム安定化剤、並びに気泡調整剤、反応遅
延剤、安定化剤、防炎性物質、柔軟剤、色素および充填
剤、さらに制黴的および制細菌的に作用する物質の他の
例、並びにこれら添加剤の使用および作用に関する詳細
はクンストストッフ・ハンドブーフ、第VII巻、フィー
ウエーク・アンド・ホッホトレン編、カール・ハンサー
・フェアラーク出版、ミュンヘン(1966)、たとえば第
103〜113頁に記載されている。
本発明による方法の実施: 反応成分は本発明によればそれ自体公知の1工程法、
プレポリマー法または半プレポリマー法で反応させ、た
とえばUS−PS 2 764 565号に記載されたような機械
的装置がしばしば使用される。本発明にも用いうる処理
装置に関する詳細はクンストストッフ・ハンドブーフ、
第VIII巻、フィーウエーク・アンド・ホッホトレン編、
カール・ハンサー・ファアラーク出版、ミュンヘン(19
66)、たとえば第121〜205頁に記載されている。
本発明によれば100〜300、好ましくは100〜130の指数
範囲にて処理される。
本発明によればフォーム製造に際し、発泡は密閉金型
内でも行うことができる。その際、反応混合物を金型中
へ導入する。金型材料としては金属(たとえばアルミニ
ウム)またはプラスチック(たとえばエポキシ樹脂)が
挙げられる。
金型内で発泡性反応混合物が発泡して成形体を形成す
る。その際、金型発泡は成形部品がその表面に気泡構造
を有するよう行うことができる。さらに成形部品が緻密
なスキンと気泡性のコアとを有するよう行うこともでき
る。本発明によれば、この関係で形成されたフォームが
金型を丁度満たすような量の発泡性反応混合物を金型中
に導入するよう行うことができる。しかしながら、発泡
性反応混合物をフォームにより金型内部を満たすのに必
要であるよりも多量に金型中へ導入するよう行うことも
できる。後者の場合、「過剰充填」として処理され、こ
の種の方法はたとえばUS−PS 3 178 490号および3
182 104号から公知である。
金型発泡の場合は、しばしば自体公知の「外部離型
剤」、たとえばシリコーン油が同時使用される。しかし
ながら、いわゆる「内部離型剤」も必要に応じ外部離型
剤と混合して使用することができ、たとえばDE−OS 2
121 670号および2 307 589号から公知である。
好ましくは本発明によれば、冷蔵−および冷凍−装置
が発泡される。
勿論、ブロック発泡により或いはそれ自体公知の二重
ベルトコンベア法にしたがってフォームを作成すること
もできる。
さらに、本発明により得られる硬質フォームはたとえ
ば建築、並びに遠隔暖房チューブおよびコンテナの断熱
についても用途を有する。
実施例 基礎ポリオールと活性化剤と安定化剤と水とからなる
100gのポリオール混合物を、層分離が生じるまで1,1,1,
4,4,4−ヘキサフルオロブタンと混合した。この量は、
各ポリオール混合物における溶解度の限界濃度と呼ばれ
る。
たとえばポリオール混合物は、それぞれ95gの基礎ポ
リオールと1gの活性化剤(ジメチルシクロヘキシルアミ
ン)と2gの安定化剤B8421(ゴールドシュミットAG社)
と2gの水とで構成した。
さらに、上記ポリオール混合物(全量100g)に、本発明
による可溶化剤としての乳化剤5gを添加した。
ポリオール1:蔗糖とプロピレングリコールと水と酸化プ
ロピレンとに基づく850g/モルの平均分子量を有するポ
リオール、 ポリオール2:ソルビトールとプロピレングリコールと酸
化フロピレンとに基づく750g/モルの平均分子量を有す
るポリオール、 ポリオール3:エチレンジアミンと酸化プロピレンとに基
づく480g/モルの平均分子量を有するポリオール、 ポリオール4:トリエタノールアミンと酸化プロピレンと
に基づく1100g/モルの平均分子量を有するポリオール。
ここで可溶化剤として用いた乳化剤は次の通りであ
る: 1:プロピレンカーボネート 2:トチエチルホスフェート 3:ジオクチルフタレート 4:トリブチルホスフェート 表1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロブタンの溶解度
[g] 本発明による実施例2および4並びに参考例である実
施例1および3は極めて明らかに1,1,1,4,4,4−ヘキサ
フルオロブタンのポリオールに対する可溶量が比較と対
比して顕著に増大したことを示している。
ポリオールにおける発泡剤の可溶量が高いほど、それ
に基づいて作成された硬質フォームの気泡ガスの割合も
高くなり、したがって熱伝導率も低くなる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 9/14 WPI/L(QUESTEL)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(1)ポリイソシアネートを、 (2)イソシアネートに対し活性な少なくとも2個の水
    素原子を有する分子量92〜10,000の化合物と、 (3)発泡剤としてのヒドロフルオロアルカンおよび (4)可溶化剤 の存在下に、必要に応じ (5)それ自体公知の他の助剤および添加剤の存在下に 反応させる硬質ポリウレタンフォームの製造方法におい
    て、可溶化剤(4)として式: [式中、R1〜R3は適宜ハロゲン置換されたC1〜C12アル
    キルまたはC5〜C10シクロアルキルを示す] で示されるホスフェートを使用す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】可溶化剤としてトリエチルホスフェートま
    たはトリブチルホスフェートを使用することを特徴とす
    る請求の範囲第1項に記載の方法。
  3. 【請求項3】可溶化剤を成分(2)の100重量部当り1
    〜10重量部の量にて使用することを特徴とする請求の範
    囲第1項または第2項に記載の方法。
  4. 【請求項4】発泡剤として1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオ
    ロブタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタンまたは1,1,
    1,2,3,3,3−ヘプタフルオロプロパンを使用することを
    特徴とする請求の範囲第1〜3項のいずれか一項に記載
    の方法。
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