JP5671591B2 - 耐火性ウレタン樹脂組成物 - Google Patents
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Description
この硬質ポリウレタンフォームは軽量で使用しやすい反面、燃えやすいという問題があった。
前記硬質ポリウレタンフォームを燃えにくくする技術の一つとして、前記ポリオール組成物と前記ポリイソシアネート化合物とを反応させる際に、イソシアヌレート結合の形成を促進する触媒を使用することが知られている(特許文献1、2)。
イソシアヌレート結合の形成を促進する触媒を使用することにより、熱に安定なイソシアヌレート環の形成が前記硬質ポリウレタンフォーム内部で促進され、前記硬質ポリウレタンフォームの難燃性を高めることができるとされる。
前記硬質ポリウレタンフォーム骨格中のイソシアヌレート結合の割合が低下すると前記硬質ポリウレタンフォームの不燃性評価が低下する。
またペンタン等の可燃性物質を使用した場合には、前記硬質ポリウレタン骨格中に可燃性物質が取り残されやすく、前記硬質ポリウレタンフォームの不燃性評価をさらに低下させる場合があった。
この結果コーンカロリーメーター試験による不燃性規格に合格できる硬質ポリウレタンフォームを得ることが容易ではない問題があった。
[1]触媒および添加剤を含む耐火性ウレタン樹脂組成物であって、
前記触媒が、ウレタン樹脂に含まれるイソシアネート基の三量化反応を促進する三量化触媒を含み、
前記添加剤が、
(a)赤リン、リン酸塩含有難燃剤および臭素含有難燃剤
(b)リン酸エステル、赤リンおよび臭素含有難燃剤
(c)リン酸エステル、赤リンおよびリン酸塩含有難燃剤
(e)リン酸エステル、ホウ素含有難燃剤および赤リン
(g)リン酸エステル、赤リン、リン酸塩含有難燃剤および臭素含有難燃剤
(h)リン酸エステル、ホウ素含有難燃剤、赤リン、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤およびアンチモン含有難燃剤
または
(i)ホウ素含有難燃剤、赤リン、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤およびアンチモン含有難燃剤
のいずれか一つからなり、
前記三量化触媒が、ウレタン樹脂100重量部に対して、0.01〜10重量部の範囲であり、
前記添加剤が、ウレタン樹脂100重量部に対して、0.3〜180重量部の範囲であり、
前記ウレタン樹脂100重量部に対して、
前記赤リンが、3.2重量部〜20重量部の範囲であり、
前記リン酸エステルが、3.7重量部〜17.5重量部の範囲であり、
前記リン酸塩含有難燃剤が、1.6重量部〜10重量部の範囲であり、
前記臭素含有難燃剤が、1.6重量部〜10重量部の範囲であり、
前記ホウ素含有難燃剤が、6.3重量部であり、
前記アンチモン含有難燃剤が、3.0重量部であり、
前記ウレタン樹脂に含まれるポリオールが、ポリラクトン系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール、芳香族ポリオール、脂環族ポリオール、脂肪族ポリオール、ポリエステル系ポリオール、ポリマーポリオールおよびポリエーテル系ポリオールからなる群より選ばれる少なくとも一つであり、
前記ウレタン樹脂に含まれるポリオールが、酸素原子、水素原子および炭素原子からなり、
前記ホウ素含有難燃剤が、酸化ホウ素、ホウ酸およびホウ酸金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする、耐火性ウレタン樹脂組成物を提供するものである。
[2]前記リン酸塩含有難燃剤が、モノリン酸塩、ピロリン酸塩、およびポリリン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一つからなる、上記[1]に記載の耐火性ウレタン樹脂組成物を提供するものである。
[3]前記リン酸エステルが、モノリン酸エステルおよび縮合リン酸エステルの少なくとも一方である、上記[1]または[2]に記載の耐火性ウレタン樹脂組成物を提供するものである。
[4]前記臭素含有難燃剤が、臭素化芳香環含有芳香族化合物を含む、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の耐火性ウレタン樹脂組成物を提供するものである。
[5]前記アンチモン含有難燃剤が、酸化アンチモン、アンチモン酸塩およびピロアンチモン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一つである、上記[1]〜[4]のいずれかに記載の耐火性ウレタン樹脂組成物を提供するものである。
[6]前記ウレタン樹脂が、イソシアネート化合物およびポリオール化合物を含む、上記[1]〜[5]のいずれかに記載の耐火性ウレタン樹脂組成物を提供するものである。
[7]前記耐火性ウレタン樹脂組成物が、整泡剤および発泡剤からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む、上記[1]〜[6]のいずれかに記載の耐火性ウレタン樹脂組成物を提供するものである。
[8]前記添加剤が、下記(a)、(b)、(c)、(e)、(g)、(h)または(i)のいずれか一つからなる、上記[1]〜[7]のいずれかに記載の耐火性ウレタン樹脂組成物を提供するものである。
(a)赤リン、リン酸塩含有難燃剤および臭素含有難燃剤
(b)リン酸エステル、赤リンおよび臭素含有難燃剤
(c)リン酸エステル、赤リンおよびリン酸塩含有難燃剤
(e)リン酸エステル、ホウ素含有難燃剤および赤リン
(g)リン酸エステル、赤リン、リン酸塩含有難燃剤および臭素含有難燃剤
(h)リン酸エステル、ホウ素含有難燃剤、赤リン、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤およびアンチモン含有難燃剤
(i)ホウ素含有難燃剤、赤リン、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤およびアンチモン含有難燃剤
[9]添加剤を含む耐火性ウレタン樹脂組成物であって、前記添加剤が、赤リンを必須成分とし、赤リン以外に、リン酸エステル、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤、ホウ素含有難燃剤およびアンチモン含有難燃剤からなる群より選ばれる少なくとも三つを含み、
前記添加剤が、ウレタン樹脂100重量部に対して、0.3〜180重量部の範囲であり、
前記耐火性ウレタン樹脂組成物を成形して得られる比重が0.02〜0.20の範囲の縦10cm、横10cmおよび厚み5cmのコーンカロリーメーター試験用サンプルを、ISO−5660の試験方法に準拠して、放射熱強度50kW/m2にて20分間加熱したときのコーンカロリーメーター試験による総発熱量をQ1(MJ/m2)とし、
前記添加剤を含まない前記ウレタン樹脂を成形して得られる縦10cm、横10cmおよび厚み5cmのコーンカロリーメーター試験用サンプルを、ISO−5660の試験方法に準拠して、放射熱強度50kW/m2にて20分間加熱したときのコーンカロリーメーター試験による総発熱量をQ0(MJ/m2)としたときに、
(Q1/Q0)×100により表される百分率Xが、5〜65%の範囲であることを特徴とする、上記[1]〜[8]のいずれかに記載の耐火性ウレタン樹脂組成物を提供するものである。
[10]上記[1]〜[9]のいずれかに記載の耐火性ウレタン樹脂組成物を成形してなる、成形体を提供するものである。
最初に、前記耐火性ウレタン樹脂組成物に使用するウレタン樹脂について説明する。
前記ウレタン樹脂としては、例えば、主剤としてのポリイソシアネート化合物、硬化剤としてのポリオール化合物等を含むものが挙げられる。
前記ウレタン樹脂の主剤であるポリイソシアネート化合物としては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート等が挙げられる。
前記脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ジメチルジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。
前記ポリイソシアネート化合物は一種もしくは二種以上を使用することができる。
前記ウレタン樹脂の主剤は、使い易いこと、入手し易いこと等の理由から、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートが好ましい。
前記ポリカーボネート系ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ノナンジオールなどの水酸基含有化合物と、ジエチレンカーボネート、ジプロピレンカーボネートなどとの脱アルコール反応により得られるポリオール等が挙げられる
前記脂環族ポリオールとしては、例えば、シクロヘキサンジオール、メチルシクロヘキサンジオール、イソホロンジオール、ジシクロヘキシルメタンジオール、ジメチルジシクロヘキシルメタンジオール等が挙げられる。
前記脂肪族ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール等が挙げられる。
前記ポリエステル系ポリオールとしては、例えば、多塩基酸と多価アルコールとを脱水縮合して得られる重合体、ε−カプロラクトン、α−メチル−ε−カプロラクトン等のラクトンを開環重合して得られる重合体、ヒドロキシカルボン酸と上記多価アルコール等との縮合物が挙げられる。
また前記多価アルコールとしては、具体的には、例えば、ビスフェノールA、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、1,6−ヘキサングリコール、ネオペンチルグリコール等が挙げられる。
また前記ヒドロキシカルボン酸としては、具体的には、例えば、ひまし油、ひまし油とエチレングリコールの反応生成物等が挙げられる。
前記多価アルコールとしては、例えば、グリセリン及びトリメチロールプロパン等の三価アルコール、
ペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、ソルビタン、ジグリセリン、ジペンタエリスリトール等、ショ糖、グルコース、マンノース、フルクトース、メチルグルコシド及びその誘導体等の四〜八価のアルコ―ル、
フェノール、フロログルシン、クレゾール、ピロガロ―ル、カテコール、ヒドロキノン、ビスフェノ―ルA、ビスフェノールF、1−ヒドロキシナフタレン、1,3,6,8−テトラヒドロキシナフタレン、アントロール、1,4,5,8−テトラヒドロキシアントラセン、1−ヒドロキシピレン等のフェノ―ル
ポリブタジエンポリオール、
ひまし油系ポリオール、
ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートの(共)重合体及びポリビニルアルコール等の多官能(例えば官能基数2〜100)ポリオール、フェノールとホルムアルデヒドとの縮合物(ノボラック)が挙げられる。
前記AOとしては、炭素数2〜6のAO、例えば、エチレンオキサイド(以下、EOと略す)、1,2−プロピレンオキサイド(以下、POと略す)、1,3−プロピレオキサイド、1,2−ブチレンオキサイド、1,4−ブチレンオキサイド等が挙げられる。
これらの中でも性状や反応性の観点から、PO、EOおよび1,2-ブチレンオキサイドが好ましく、POおよびEOがより好ましい。
AOを二種以上使用する場合(例えば、POおよびEO)の付加方法としては、ブロック付加であってもランダム付加であってもよく、これらの併用であってもよい。
前記活性水素を2個以上有する低分子量活性水素化合物としては、例えば、ビスフェノールA、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール等のジオール類、
グリセリン、トリメチロールプロパン等のトリオール類等が挙げられる。
その中でも分子量300〜500のポリエステル系ポリオールを用いることがより好ましい。
前記当量比が0.7以上ではウレタン樹脂の粘度が高くなりすぎることを防ぐことができ、10以下では良好な接着強度を保つことができる。
本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物は、ウレタン樹脂に含まれるイソシアネート基の三量化反応を促進する三量化触媒を含む。
この三量化触媒を使用することにより、本発明に使用するポリウレタン樹脂の主剤であるポリイソシアネート化合物に含まれるイソシアネート基を反応させて三量化させ、イソシアヌレート環の生成を促進することができる。
0.01重量部以上の場合にイソシアネートの三量化が阻害される不具合が生じず、10重量部以下の場合にウレタン結合が阻害される不具合を軽減することができる。
0.01重量部以上の場合はウレタン結合の形成が阻害される不具合が生じず、10重量部以下の場合は三量化が阻害される不具合を軽減することができる。
前記発泡剤としては、例えば、水、
プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン等の低沸点の炭化水素、
ジクロロエタン、プロピルクロリド、イソプロピルクロリド、ブチルクロリド、イソブチルクロリド、ペンチルクロリド、イソペンチルクロリド等の塩素化脂肪族炭化水素化合物、
トリクロルモノフルオロメタン、トリクロルトリフルオロエタン等のフッ素化合物、
CHF3、CH2F2、CH3F等のハイドロフルオロカーボン、
ジクロロモノフルオロエタン、(例えば、HCFC141b(1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン)、HCFC22(クロロジフルオロメタン)、HCFC142b(1−クロロ−1,1−ジフルオロエタン))、HFC−245fa(1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン)、HFC−365mfa(1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン)等のハイドロクロロフルオロカーボン化合物、
ジイソプロピルエーテル等のエーテル化合物、あるいはこれらの化合物の混合物等の有機系物理発泡剤、窒素ガス、酸素ガス、アルゴンガス、二酸化炭素ガス等の無機系物理発泡剤等が挙げられる。
前記水の範囲が0.1重量部以上の場合は発泡が促進され、得られる成形体の密度を低減することことができ、20重量部以下の場合は、発泡体が破泡せず、発泡体が形成されないことを防ぐことができる。
使用する水以外の発泡促進剤が0.1重量部以上の場合には発泡が促進され、得られる成形体の密度を低減することことができ、50重量部以下の場合にウレタン発泡体が破泡せず、発泡体を形成が形成されないことを防ぐことができる。
前記整泡剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル等のポリオキシアルキレン整泡剤、オルガノポリシロキサン等のシリコーン整泡剤等の界面活性剤等が挙げられる。
前記化学反応により硬化するウレタン樹脂に対する整泡剤の使用量は、使用する前記化学反応により硬化するウレタン樹脂により適宜設定されるが、一例を示すとすれば、例えば、前記ウレタン樹脂100重量部に対して、0.01重量部〜5重量部の範囲であれば好ましい。
本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物は、添加剤を含む。
前記添加剤は、赤リン、リン酸エステル、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤、ホウ素含有難燃剤およびアンチモン含有難燃剤からなる群より選ばれる少なくとも三つを含む。
前記赤リンの範囲が0.1重量部以上の場合は、本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物の自己消火性が保持され、また60重量部以下の場合には本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物の発泡が阻害されない。
市販の縮合リン酸エステルとしては、例えば、レゾルシノールポリフェニルホスフェート(商品名CR−733S)、ビスフェノールAポリクレジルホスフェート(商品名CR−741)、芳香族縮合リン酸エステル(商品名CR747)、レゾルシノールポリフェニルホスフェート(ADEKA社製、商品名アデカスタブPFR)、ビスフェノールAポリクレジルホスフェート(商品名FP−600、FP−700)等を挙げることができる。
前記リン酸エステルの範囲が0.1重量部以上の場合には本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物からなる成形体が火災の熱により形成される緻密残渣が割れることを防止でき、60重量部以下の場合には本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物の発泡が阻害されない。
前記リン酸塩含有難燃剤に使用されるリン酸は特に限定はないが、モノリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸等の各種リン酸が挙げられる。
前記周期律表IA族〜IVB族の金属として、リチウム、ナトリウム、カルシウム、バリウム、鉄(II)、鉄(III)、アルミニウム等が挙げられる。
また前記脂肪族アミンとして、メチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、ピペラジン等が挙げられる。
また前記芳香族アミンとして、アニリン、o−トリイジン、2,4,6−トリメチルアニリン、アニシジン、3−(トリフルオロメチル)アニリン等が挙げられる。
また前記の環に窒素を含む複素環式化合物として、ピリジン、トリアジン、メラミン等が挙げられる。
なお、上記のリン酸塩含有難燃剤は、シランカップリング剤処理、メラミン樹脂で被覆する等の公知の耐水性向上処理を加えてもよく、メラミン、ペンタエリスリトール等の公知の発泡助剤を加えても良い。
リン酸一ナトリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、亜リン酸一ナトリウム、亜リン酸二ナトリウム、次亜リン酸ナトリウム等のナトリウム塩、
リン酸一カリウム、リン酸二カリウム、リン酸三カリウム、亜リン酸一カリウム、亜リン酸二カリウム、次亜リン酸カリウム等のカリウム塩、
リン酸一リチウム、リン酸二リチウム、リン酸三リチウム、亜リン酸一リチウム、亜リン酸二リチウム、次亜リン酸リチウム等のリチウム塩、
リン酸二水素バリウム、リン酸水素バリウム、リン酸三バリウム、次亜リン酸バリウム等のバリウム塩、
リン酸一水素マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸三マグネシウム、次亜リン酸マグネシウム等のマグネシウム塩、
リン酸二水素カルシウム、リン酸水素カルシウム、リン酸三カルシウム、次亜リン酸カルシウム等のカルシウム塩、
リン酸亜鉛、亜リン酸亜鉛、次亜リン酸亜鉛等の亜鉛塩、
第一リン酸アルミニウム、第二リン酸アルミニウム、第三リン酸アルミニウム、亜リン酸アルミニウム、次亜リン酸アルミニウム等のアルミニウム塩等が挙げられる。
前記リン酸塩含有難燃剤の範囲が0.1重量部以上の場合は、本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物の自己消火性が保持され、また60重量部以下の場合には本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物の発泡が阻害されない。
前記臭素化芳香環含有芳香族化合物の具体例としては、例えば、ヘキサブロモベンゼン、ペンタブロモトルエン、ヘキサブロモビフェニル、デカブロモビフェニル、ヘキサブロモシクロデカン、デカブロモジフェニルエーテル、オクタブロモジフェニルエーテル、ヘキサブロモジフェニルエーテル、ビス(ペンタブロモフェノキシ)エタン、エチレンビス(ペンタブロモフェニル)、エチレンビス(テトラブロモフタルイミド)、テトラブロモビスフェノールA、等のモノマー系有機臭素化合物、
臭素化ビスフェノールAを原料として製造されたポリカーボネートオリゴマー、前記ポリカーボネートオリゴマーとビスフェノールAとの共重合物等の臭素化ポリカーボネート、
臭素化ビスフェノールAとエピクロルヒドリンとの反応によって製造されるジエポキシ化合物、臭素化フェノール類とエピクロルヒドリンとの反応によって得られるモノエポキシ化合物等の臭素化エポキシ化合物、
ポリ(臭素化ベンジルアクリレート)、
臭素化ポリフェニレンエーテル、
臭素化ビスフェノールA、塩化シアヌールおよび臭素化フェノールの縮合物、
臭素化(ポリスチレン)、ポリ(臭素化スチレン)、架橋臭素化ポリスチレン等の臭素化ポリスチレン、
架橋または非架橋臭素化ポリ(−メチルスチレン)等のハロゲン化された臭素化合物ポリマーが挙げられる。
燃焼初期の発熱量を制御する観点から、エチレンビス(ペンタブロモフェニル)、エチレンビス(テトラブロモフタルイミド)、ヘキサブロモベンゼン等が好ましく、ヘキサブロモベンゼンがより好ましい。
前記臭素含有難燃剤の範囲が0.1重量部以上の場合は、本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物の自己消火性が保持され、また60重量部以下の場合には本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物の発泡が阻害されない。
前記酸化ホウ素としては、例えば、三酸化二ホウ素、三酸化ホウ素、二酸化二ホウ素、三酸化四ホウ素、五酸化四ホウ素等が挙げられる。
前記ホウ酸塩としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、周期表第4族、第12族、第13族の元素およびアンモニウムのホウ酸塩等が挙げられる。
具体的には、ホウ酸リチウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、ホウ酸セシウム等のホウ酸アルカリ金属塩、ホウ酸マグネシウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸バリウム等のホウ酸アルカリ土類金属塩、ホウ酸ジルコニウム、ホウ酸亜鉛、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸アンモニウム等が挙げられる。
前記ホウ素含有難燃剤の範囲が0.1重量部以上の場合は、本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物の自己消火性が保持され、また60重量部以下の場合には本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物の発泡が阻害されない。
前記酸化アンチモンとしては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等が挙げられる。
前記アンチモン酸塩としては、例えば、アンチモン酸ナトリウム、アンチモン酸カリウム等が挙げられる。
前記ピロアンチモン酸塩としては、例えば、ピロアンチモン酸ナトリウム、ピロアンチモン酸カリウム等が挙げられる。
前記アンチモン含有難燃剤の範囲が0.1重量部以上の場合は、本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物の自己消火性が保持され、また60重量部以下の場合には本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物の発泡が阻害されない。
前記無機充填材としては、特に限定はないが、例えば、シリカ、珪藻土、アルミナ、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化錫、酸化アンチモン、フェライト類、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸バリウム、ドーソナイト、ハイドロタルサイト、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、石膏繊維、ケイ酸カルシウム等のカリウム塩、タルク、クレー、マイカ、モンモリロナイト、ベントナイト、活性白土、セビオライト、イモゴライト、セリサイト、ガラス繊維、ガラスビーズ、シリカ系バルン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、炭素バルン、木炭粉末、各種金属粉、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム、チタン酸ジルコン酸鉛、アルミニウムボレート、硫化モリブデン、炭化ケイ素、ステンレス繊維、ホウ酸亜鉛、各種磁性粉、スラグ繊維、フライアッシュ、無機系リン化合物、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、ジルコニア繊維等が挙げられる。
前記添加剤は、赤リンを必須成分として、赤リン以外に、リン酸エステル、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤、ホウ素含有難燃剤およびアンチモン含有難燃剤からなる群より選ばれる少なくとも二つを含むことがより好ましい。
(a)赤リン、リン酸塩含有難燃剤および臭素含有難燃剤
(b)リン酸エステル、赤リンおよび臭素含有難燃剤
(c)リン酸エステル、赤リンおよびリン酸塩含有難燃剤
(d)リン酸エステル、リン酸塩含有難燃剤および臭素含有難燃剤
(e)リン酸エステル、ホウ素含有難燃剤および赤リン
(f)リン酸エステル、ホウ素含有難燃剤およびリン酸塩含有難燃剤
(g)リン酸エステル、赤リン、リン酸塩含有難燃剤および臭素含有難燃剤
(h)リン酸エステル、ホウ素含有難燃剤、赤リン、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤およびアンチモン含有難燃剤
(i)ホウ素含有難燃剤、赤リン、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤およびアンチモン含有難燃剤
中でも、本発明に使用する添加剤は、前記(a)を構成要素として含むことがより好ましい。
前記添加剤の範囲が0.3重量部以上の場合には本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物からなる成形体が火災の熱により形成される緻密残渣が割れることを防止でき、180重量部以下の場合には本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物の発泡が阻害されない。
そこで本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物を使用する前は、前記耐火性ウレタン樹脂組成物を二以上に分割して、前記耐火性ウレタン樹脂組成物が反応して硬化することを防止しておく。そして本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物を使用する際に、二以上に分割しておいた前記耐火性ウレタン樹脂組成物を一つにまとめることにより、本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物が得られる。
なお前記耐火性ウレタン樹脂組成物を二以上に分割するときは、二以上に分割された耐火性ウレタン樹脂組成物のそれぞれの成分単独は硬化が始まらず、前記耐火性ウレタン樹脂組成物のそれぞれの成分を混合した後に硬化反応が始まるようにそれぞれの成分を分割すればよい。
前記耐火性ウレタン樹脂組成物の製造方法に特に限定はないが、例えば、前記耐火性ウレタン樹脂組成物の各成分を混合する方法、前記耐火性ウレタン樹脂組成物を有機溶剤に懸濁して塗料状とする方法、溶剤に分散してスラリーを調製する等の方法、また前記耐火性ウレタン樹脂組成物に含まれる反応硬化性樹脂成分に25℃の温度において固体である成分が含まれる場合には、前記耐火性ウレタン樹脂組成物を加熱下に溶融させる等の方法により前記耐火性ウレタン樹脂組成物を得ることができる。
さらに触媒を除く前記耐火性ウレタン樹脂組成物の成分と、触媒とを注入直前に同様に混練して得ることもできる。
前記耐火性ウレタン樹脂組成物のそれぞれの成分を混合すると反応が始まり時間の経過と共に粘度が上昇し、流動性を失う。
例えば、前記耐火性ウレタン樹脂組成物を、金型、枠材等の容器へ注入して硬化させることにより、前記耐火性ウレタン樹脂組成物からなる成形体を得ることができる。
前記耐火性ウレタン樹脂組成物からなる成形体を得る際には、熱を加えたり、圧力を加えたりすることができる。
前記耐火性ウレタン樹脂組成物からなる成形体の比重に特に限定はないが、0.02〜0.2の範囲であることが好ましく、0.03〜0.15の範囲であることがより好ましく、0.03〜0.1の範囲であることが更に好ましく、0.04〜0.08の範囲であることが最も好ましい。
かかる成形体は比重が小さいことから取り扱い易い。
前記ウレタン樹脂組成物からなる成形体を縦10cm、横10cmおよび厚み5cmに切断して、コーンカロリーメーター試験用サンプルを準備する。
前記コーンカロリーメーター試験用サンプルを用いて、ISO−5600の試験方法に準拠して、放射熱強度50kW/m2 にて20分間加熱したときのコーンカロリーメーター試験による総発熱量を測定することができる。
全く同様の手順により、前記耐火性ウレタン樹脂組成物から添加剤を除いた組成物から得られた成形体についてコーンカロリーメーター試験を実施する。このコーンカロリーメーター試験により得られた総発熱量をQ0(MJ/m2)とする。
(Q1/Q0)×100=X ・・・式(1)
上記式(1)を満たす場合の耐火性ウレタン樹脂組成物は、取り扱いが容易であり、耐火性に優れる。
(a)ポリオール化合物
A−1:ポリオール1
p−フタル酸ポリエステルポリオール(川崎化成工業社製、製品名:マキシモールRFK−505、水酸基価=250mgKOH/g)
A−2:ポリオール2
o−フタル酸系ポリエステルポリオール(川崎化成工業社製、製品名:マキシモールRDK−142、水酸基価:400mgKOH/g)
A−3:ポリオール3
o−フタル酸系ポリエステルポリオール(川崎化成工業社製、製品名:マキシモールRDK−121、水酸基価:260mgKOH/g)
A−4:ポリオール4
p−フタル酸系ポリエステルポリオール(川崎化成工業社製、製品名:マキシモールRLK−062、水酸基価:250mgKOH/g)
A−5:ポリオール5
p−フタル酸系ポリエステルポリオール(川崎化成工業社製、製品名:マキシモールRLK−035、水酸基価:150mgKOH/g)
A−6:ポリオール6
ポリエーテルポリオール(三井化学社製、製品名:アクトコールT−400、水酸基価:399mgKOH/g)
A−7:ポリオール7
ポリエーテルポリオール(三井化学社製、製品名:アクトコールT−700、水酸基価:250mgKOH/g)
(b)触媒
B−1:2−エチルヘキサン酸カリウム(東京化成工業社製、製品コード:P0048)
B−2:3量化触媒(東ソー社製、製品名:TOYOCAT−TR20)
B−3:ペンタメチルジエチレントリアミン(東ソー社製、製品名:TOYOCAT−DT)
(c)発泡剤、整泡剤
水
HFC−365mfa(1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン、セントラル硝子社製)
HFC−245fa(1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン、日本ソルベイ社製)
混合比率 HFC−365fa:HFC−245fa = 7:3(以下「HFC」という)
ポリアルキレングリコール系整泡剤(東レダウコーニング社製、製品名:SH−193)
MDI(日本ウレタン工業社製、製品名:ミリオネートMR−200)粘度:167mPa・s
C−1:トリス(β―クロロプロピル)ホスフェート(大八化学社製、製品名:TMCPP、以下「TMCPP」という。)
C−2:ホウ酸亜鉛(早川商事社製、製品名:Firebrake ZB)
C−3:赤リン(燐化学工業社製、製品名:ノーバエクセル140)
C−4:リン酸二水素アンモニウム(太平化学産業社製)
C−5:リン酸水素二アンモニウム(太平化学産業社製)
C−6:第一リン酸アルミニウム(太平化学産業社製)
C−7:ヘキサブロモベンゼン(マナック社製、製品名:HBB−B、以下「HBB」という。)
C−8:エチレン−ビス(テトラブロモフタルイミド)(アルベマール社製、製品名:SAYTEXBT−93、以下「EBTBPI」という。)
C−9:エチレンビス(ペンタブロモフェニル)(アルベマール社製、製品名:SAYTEX8010、以下「EBPBP」という。)
C−10:三酸化アンチモン(日本精鉱社製、製品名:パトックスC)
攪拌後の(A)成分および(C)成分に対して整泡剤および発泡剤を加え、スリーワンモーターを用いて25℃、1200rpmの条件で約10秒間攪拌し、発泡体を作製した。
得られた耐火性ウレタン樹脂組成物は時間の経過と共に流動性を失い、耐火性ウレタン樹脂組成物の硬化物を得た。前記硬化物を下記の基準により評価し、結果を表1に示した。
硬化物から10cm×10cm×5cmになるようにコーンカロリーメーター試験用サンプルを切り出し、ISO−5660に準拠し、放射熱強度50kW/m2にて20分間加熱したときの最大発熱速度、総発熱量を測定した。
この測定方法は、建築基準法施行令第108条の2に規定される公的機関である建築総合試験所にて、コーンカロリーメーター法による基準に対応するものとして規定された試験法であり、ISO−5660の試験方法に準拠したものである。
結果を表1に示す。
結果を表1に示す。
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結果を表2に示す。
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結果を表2に示す。
結果を表3に示す。
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結果を表3に示す。
結果を表3に示す。
結果を表3に示す。
結果を表3に示す。
実施例1の場合と比較して、ポリオール化合物A−1の使用量を21.8重量部から50.3重量部に増量したこと、ポリイソシアネートの使用量を78.2重量部から49.7重量部に減量したこと、添加剤を使用しなかった他は実施例1の場合と全く同様に実験を行った。
結果を表4に示す。
実施例1の場合と比較して、添加剤を使用しなかった他は実施例1の場合と全く同様に実験を行った。
結果を表4に示す。
比較例2の場合と比較して、ポリオール化合物A−1に代えて、ポリオール化合物A−2を19.4重量部使用したこと、ポリイソシアネートを78.2重量部から80.6重量部に増量した他は比較例2の場合と全く同様に実験を行った。
結果を表4に示す。
比較例2の場合と比較して、ポリオール化合物A−1に代えて、ポリオール化合物A−3を26.1重量部使用したこと、ポリイソシアネートを78.2重量部から73.9重量部に減量した他は比較例2の場合と全く同様に実験を行った。
結果を表4に示す。
比較例2の場合と比較して、ポリオール化合物A−1に代えて、ポリオール化合物A−6を16.6重量部使用したこと、ポリイソシアネートを78.2重量部から83.4重量部に増量した他は比較例2の場合と全く同様に実験を行った。
結果を表4に示す。
比較例2の場合と比較して、TMCPPを10.0重量部使用したこと、ホウ酸亜鉛を10.0重量部使用した他は比較例2の場合と全く同様に実験を行った。
結果を表4に示す。
比較例2の場合と比較して、TMCPPを10.0重量部使用したこと、HBBを10.0重量部使用した他は比較例2の場合と全く同様に実験を行った。
結果を表4に示す。
比較例2の場合と比較して、ホウ酸亜鉛を10.0重量部使用したこと、リン酸二水素アンモニウムを10.0重量部使用した他は比較例2の場合と全く同様に実験を行った。
結果を表4に示す。
比較例2の場合と比較して、ホウ酸亜鉛を10.0重量部使用したこと、HBBを10.0重量部使用した他は比較例2の場合と全く同様に実験を行った。
結果を表4に示す。
本発明に係る耐火性ウレタン樹脂組成物により得られる成形体は、燃焼する際の発熱量が少なく、燃焼後の残渣が一定の形状を保つことから、優れた耐火性を発揮することができる。
Claims (7)
- 触媒および添加剤を含む耐火性ウレタン樹脂組成物であって、
前記触媒が、ウレタン樹脂に含まれるイソシアネート基の三量化反応を促進する三量化触媒を含み、
前記添加剤が、
(a)赤リン、リン酸塩含有難燃剤および臭素含有難燃剤
(b)リン酸エステル、赤リンおよび臭素含有難燃剤
(c)リン酸エステル、赤リンおよびリン酸塩含有難燃剤
(e)リン酸エステル、ホウ素含有難燃剤および赤リン
(g)リン酸エステル、赤リン、リン酸塩含有難燃剤および臭素含有難燃剤
(h)リン酸エステル、ホウ素含有難燃剤、赤リン、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤およびアンチモン含有難燃剤
または
(i)ホウ素含有難燃剤、赤リン、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤およびアンチモン含有難燃剤
のいずれか一つからなり、
前記三量化触媒が、ウレタン樹脂100重量部に対して、0.01〜10重量部の範囲であり、
前記添加剤が、ウレタン樹脂100重量部に対して、0.3〜180重量部の範囲であり、
前記ウレタン樹脂100重量部に対して、
前記赤リンが、3.2重量部〜20重量部の範囲であり、
前記リン酸エステルが、3.7重量部〜17.5重量部の範囲であり、
前記リン酸塩含有難燃剤が、1.6重量部〜10重量部の範囲であり、
前記臭素含有難燃剤が、1.6重量部〜10重量部の範囲であり、
前記ホウ素含有難燃剤が、6.3重量部であり、
前記アンチモン含有難燃剤が、3.0重量部であり、
前記ウレタン樹脂に含まれるポリオールが、ポリラクトン系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール、芳香族ポリオール、脂環族ポリオール、脂肪族ポリオール、ポリエステル系ポリオール、ポリマーポリオールおよびポリエーテル系ポリオールからなる群より選ばれる少なくとも一つであり、
前記ウレタン樹脂に含まれるポリオールが、酸素原子、水素原子および炭素原子からなり、
前記ホウ素含有難燃剤が、酸化ホウ素、ホウ酸およびホウ酸金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする、耐火性ウレタン樹脂組成物。 - 前記リン酸塩含有難燃剤が、モノリン酸塩、ピロリン酸塩、およびポリリン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一つからなる、請求項1に記載の耐火性ウレタン樹脂組成物。
- 前記リン酸エステルが、モノリン酸エステルおよび縮合リン酸エステルの少なくとも一方である、請求項1または2に記載の耐火性ウレタン樹脂組成物。
- 前記臭素含有難燃剤が、臭素化芳香環含有芳香族化合物を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の耐火性ウレタン樹脂組成物。
- 前記アンチモン含有難燃剤が、酸化アンチモン、アンチモン酸塩およびピロアンチモン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一つである、請求項1〜4のいずれかに記載の耐火性ウレタン樹脂組成物。
- 前記ウレタン樹脂が、イソシアネート化合物およびポリオール化合物を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の耐火性ウレタン樹脂組成物。
- 前記耐火性ウレタン樹脂組成物が、整泡剤および発泡剤からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む、請求項1〜6のいずれかに記載の耐火性ウレタン樹脂組成物。
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