JP7579100B2 - Flame-retardant urethane resin composition - Google Patents
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Description
本発明は、難燃性ウレタン樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a flame-retardant urethane resin composition.
ポリウレタン発泡体は、その優れた断熱性を利用して、マンション等の集合住宅、戸建住宅、商業ビル等の建築物の天井、屋根、壁面などの建築部材の断熱や結露防止に実用されている。ポリウレタン発泡体は、各構造物の表面に、ポリオール化合物及びポリイソシアネート化合物を含む発泡性ウレタン樹脂組成物を吹付け、発泡及び硬化させることにより形成される。 Taking advantage of its excellent insulating properties, polyurethane foam is used to insulate and prevent condensation in building components such as ceilings, roofs, and walls of buildings such as apartment complexes, detached houses, and commercial buildings. Polyurethane foam is formed by spraying a foamable urethane resin composition containing a polyol compound and a polyisocyanate compound onto the surface of each structure, and then foaming and curing the composition.
ポリウレタン発泡体は、軽量であるものの、有機物であるため燃えやすい。これを改善するため、難燃性の高いポリウレタン発泡体が必要とされている。ポリウレタン発泡体の難燃性を高める観点から、ポリウレタンにイソシアヌレート環を形成させる方法が知られている。
例えば、特許文献1では、ポリオール成分、ポリイソシアネート成分、触媒、及び発泡剤などの種類及び量を特定し、かつイソシアネートインデックスを一定範囲として形成させたポリイソシアヌレート発泡体(ポリウレタン発泡体)についての発明が開示され、難燃性に優れることが記載されている。
Although polyurethane foam is lightweight, it is an organic material and therefore flammable. To improve this, polyurethane foam with high flame retardancy is required. From the viewpoint of improving the flame retardancy of polyurethane foam, a method of forming an isocyanurate ring in polyurethane is known.
For example, Patent Document 1 discloses an invention relating to a polyisocyanurate foam (polyurethane foam) formed by specifying the types and amounts of a polyol component, a polyisocyanate component, a catalyst, a blowing agent, etc., and by setting an isocyanate index within a certain range, and describes that the foam has excellent flame retardancy.
しかしながら、ポリウレタンにイソシアヌレート環を多く形成させたヌレート化度の高いポリウレタン発泡体は、初期発泡による発泡と、初期発泡の後に一定時間経過した後に生じる2回目の発泡との2段発泡により形成される。このような2段発泡により形成されたポリウレタン発泡体は、形状が歪になったり構造物との接着性が悪くなるなどの問題があった。一方で、ヌレート化度を低くした場合は、上記2段発泡の問題は生じないものの、難燃性が低下してしまう。
そこで、本発明は、2段発泡を抑制し、かつ難燃性に優れるポリウレタン発泡体を形成できる難燃性ウレタン樹脂組成物を提供することを課題とする。
However, polyurethane foams with a high degree of nuration, in which many isocyanurate rings are formed in polyurethane, are formed by two-stage foaming, which is an initial foaming and a second foaming that occurs a certain time after the initial foaming. Such polyurethane foams formed by two-stage foaming have problems such as shape distortion and poor adhesion to structures. On the other hand, when the degree of nuration is reduced, the problems of the two-stage foaming do not occur, but the flame retardancy decreases.
Therefore, an object of the present invention is to provide a flame-retardant urethane resin composition which is capable of suppressing the two-stage expansion and forming a polyurethane foam having excellent flame retardancy.
本発明者は、鋭意検討の結果、ポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物、液状難燃剤、触媒、発泡剤を含み、前記ポリオール化合物が、少なくとも1種が臭素含有ポリオールである難燃性ウレタン樹脂組成物により、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は、以下の[1]~[11]を提供する。
[1]ポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物、液状難燃剤、発泡剤、及び触媒を含み、前記ポリオール化合物のうち、少なくとも1種が臭素含有ポリオールである、難燃性ウレタン樹脂組成物。
[2]前記臭素含有ポリオールがビスフェノールAを基本骨格とする、[1]に記載の難燃性ウレタン樹脂組成物。
[3]ポリオール化合物100質量部あたり、芳香環含有ポリオールを80質量部以上含有する、[1]又は[2]に記載の難燃性ウレタン樹脂組成物。
[4]イソシアネートインデックスが90~700である、[1]~[3]のいずれか1項に記載の難燃性ウレタン樹脂組成物。
[5]前記難燃性ウレタン樹脂組成物を構成するポリオール組成物のカールフィッシャー測定装置により測定される水分率が0.2%以上である、[1]~[4]のいずれか1項に記載の難燃性ウレタン樹脂組成物。
[6]前記臭素含有ポリオールを、ポリオール化合物100質量部あたり30質量部以上含む、[1]~[5]のいずれか1項に記載の難燃性ウレタン樹脂組成物。
[7]前記触媒が三量化触媒を実質的に含まない、[1]~[6]のいずれか1項に記載の難燃性ウレタン樹脂組成物。
[8]前記難燃性ウレタン樹脂組成物を構成するポリオール組成物の20℃における粘度が1500mPa・s以下である、[1]~[7]のいずれか1項に記載の難燃性ウレタン樹脂組成物。
[9]吹き付け用途に用いられる、[1]~[8]のいずれか1項に記載の難燃性ウレタン樹脂組成物。
[10]無機フィラーを実質的に含まない、[1]~[9]のいずれか1項に記載の難燃性ウレタン樹脂組成物。
[11][1]~[10]のいずれかに記載の難燃性ウレタン樹脂組成物から形成されるポリウレタン発泡体。
As a result of intensive research, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by a flame-retardant urethane resin composition comprising a polyol compound, a polyisocyanate compound, a liquid flame retardant, a catalyst, and a blowing agent, wherein at least one of the polyol compounds is a bromine-containing polyol, and have completed the present invention. That is, the present invention provides the following items [1] to [11].
[1] A flame-retardant urethane resin composition comprising a polyol compound, a polyisocyanate compound, a liquid flame retardant, a blowing agent, and a catalyst, wherein at least one of the polyol compounds is a bromine-containing polyol.
[2] The flame-retardant urethane resin composition according to [1], wherein the bromine-containing polyol has bisphenol A as a basic skeleton.
[3] The flame-retardant urethane resin composition according to [1] or [2], containing 80 parts by mass or more of an aromatic ring-containing polyol per 100 parts by mass of the polyol compound.
[4] The flame-retardant urethane resin composition according to any one of [1] to [3], having an isocyanate index of 90 to 700.
[5] The flame-retardant urethane resin composition according to any one of [1] to [4], wherein the moisture content of a polyol composition constituting the flame-retardant urethane resin composition is 0.2% or more as measured by a Karl Fischer measurement device.
[6] The flame-retardant urethane resin composition according to any one of [1] to [5], wherein the bromine-containing polyol is contained in an amount of 30 parts by mass or more per 100 parts by mass of the polyol compound.
[7] The flame-retardant urethane resin composition according to any one of [1] to [6], wherein the catalyst is substantially free of a trimerization catalyst.
[8] The flame-retardant urethane resin composition according to any one of [1] to [7], wherein the viscosity of the polyol composition constituting the flame-retardant urethane resin composition at 20°C is 1500 mPa·s or less.
[9] The flame-retardant urethane resin composition according to any one of [1] to [8], which is used for spray applications.
[10] The flame-retardant urethane resin composition according to any one of [1] to [9], which is substantially free of inorganic filler.
[11] A polyurethane foam formed from the flame-retardant urethane resin composition according to any one of [1] to [10].
本発明によれば2段発泡を抑制し、かつ難燃性に優れるポリウレタン発泡体を形成できる難燃性ウレタン樹脂組成物を提供することができる。 The present invention provides a flame-retardant urethane resin composition that suppresses two-stage foaming and can form a polyurethane foam with excellent flame retardancy.
[難燃性ウレタン樹脂組成物]
本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物は、ポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物、液状難燃剤、触媒、発泡剤を含み、前記ポリオール化合物のうち少なくとも1種が臭素含有ポリオールである。
本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物は、難燃性向上のため、液状難燃剤と臭素含有ポリオールとを併用している。これらを併用した場合は、ヌレート化度を高くすることなく、ポリウレタン発泡体の難燃性を向上させることができ、そのため2段発泡も抑制できると考えられる。
[Flame-retardant urethane resin composition]
The flame-retardant urethane resin composition of the present invention comprises a polyol compound, a polyisocyanate compound, a liquid flame retardant, a catalyst, and a foaming agent, and at least one of the polyol compounds is a bromine-containing polyol.
The flame-retardant urethane resin composition of the present invention uses a liquid flame retardant in combination with a bromine-containing polyol to improve flame retardancy. When these are used in combination, the flame retardancy of the polyurethane foam can be improved without increasing the degree of nurate conversion, and it is believed that this can also suppress two-stage foaming.
<液状難燃剤>
本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物は、液状難燃剤を含有する。これにより、難燃性ウレタン樹脂組成物により形成されるポリウレタン発泡体の難燃性が向上する。ここで、液状の難燃剤とは、23℃において液状の難燃剤である。
液体難燃剤として、例えば、モノリン酸エステル、縮合リン酸エステル等のリン酸エステル系難燃剤が挙げられる。
モノリン酸エステルとしては、特に限定されないが、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、トリス(β-クロロプロピル)ホスフェートなどが挙げられる。
縮合リン酸エステルとしては、特に限定されないが、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)などが挙げられる。
液状難燃剤の含有量は、ポリオール化合物100質量部に対して、好ましくは10~120質量部であり、より好ましくは20~100質量部であり、さらに好ましくは40~90質量部である。液状難燃剤の含有量がこれら下限値以上であると、ポリウレタン発泡体の難燃性が向上しやすくなる。また、臭素含有ポリオールを含むポリオール化合物を適切に希釈することができる。液状難燃剤の含有量がこれら上限値以下であると、発泡が阻害されないなどにより、ポリウレタン発泡体が製造しやすくなる。
<Liquid flame retardant>
The flame-retardant urethane resin composition of the present invention contains a liquid flame retardant. This improves the flame retardancy of a polyurethane foam formed from the flame-retardant urethane resin composition. Here, the liquid flame retardant is a flame retardant that is liquid at 23° C.
Examples of liquid flame retardants include phosphate flame retardants such as monophosphate and condensed phosphate.
The monophosphate ester is not particularly limited, but includes trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tricresyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, tris(β-chloropropyl) phosphate, and the like.
The condensed phosphate ester is not particularly limited, but examples thereof include resorcinol polyphenyl phosphate (product name: CR-733S), bisphenol A polycresyl phosphate (product name: CR-741), and aromatic condensed phosphate ester (product name: CR747).
The content of the liquid flame retardant is preferably 10 to 120 parts by mass, more preferably 20 to 100 parts by mass, and even more preferably 40 to 90 parts by mass, based on 100 parts by mass of the polyol compound. When the content of the liquid flame retardant is equal to or greater than these lower limits, the flame retardancy of the polyurethane foam is likely to be improved. In addition, the polyol compound containing the bromine-containing polyol can be appropriately diluted. When the content of the liquid flame retardant is equal to or less than these upper limits, foaming is not inhibited, and the polyurethane foam can be easily produced.
<ポリオール化合物>
本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物は、ポリウレタン発泡体の原料としてポリオール化合物を使用する。ポリオール化合物は、臭素含有ポリオールを含む。本発明では、臭素含有ポリオールを使用することで、形成されるポリウレタン発泡体の難燃性が良好になる。
<Polyol Compound>
The flame-retardant urethane resin composition of the present invention uses a polyol compound as a raw material for polyurethane foam. The polyol compound includes a bromine-containing polyol. In the present invention, by using the bromine-containing polyol, the flame retardancy of the polyurethane foam formed is improved.
(臭素含有ポリオール)
臭素含有ポリオールとしては、芳香族系臭素含有ポリオール、脂肪族系臭素含有ポリオールが挙げられる。本発明では、いずれか一方を使用してもよいし、両者を併用してもよいが、臭素含有ポリオールは、難燃性を向上させる観点から、芳香族系臭素含有ポリオールを含有することが好ましい。芳香族系臭素含有ポリオールとしては、芳香族系臭素含有ポリエステルポリオール、芳香族系臭素含有ポリエーテルポリオールを挙げることができ、これらの中では、発泡性の観点から、芳香族系臭素含有ポリエーテルポリオールが好ましい。
また、臭素含有ポリオールは、ビスフェノールAを基本骨格に有するポリオールも好ましく、例えばテトラブロモビスフェノールAなどの臭素含有ビスフェノールAを基本骨格に有するポリオールがより好ましい。ビスフェノールAを基本骨格に有するポリオールは、芳香族系臭素含有ポリエーテルポリオールがより好ましい。
(Bromine-containing polyol)
Examples of the bromine-containing polyol include aromatic bromine-containing polyol and aliphatic bromine-containing polyol. In the present invention, either one of them may be used or both may be used in combination, but the bromine-containing polyol preferably contains an aromatic bromine-containing polyol from the viewpoint of improving flame retardancy. Examples of the aromatic bromine-containing polyol include aromatic bromine-containing polyester polyol and aromatic bromine-containing polyether polyol, and among these, aromatic bromine-containing polyether polyol is preferred from the viewpoint of foaming property.
The bromine-containing polyol is also preferably a polyol having bisphenol A as a basic skeleton, and more preferably a polyol having bromine-containing bisphenol A as a basic skeleton, such as tetrabromobisphenol A. The polyol having bisphenol A as a basic skeleton is more preferably an aromatic bromine-containing polyether polyol.
芳香族系臭素含有ポリエステルポリオールとしては、例えばテトラブロモフタル酸などの臭素含有多価カルボン酸と多価アルコールとのエステル化反応で得られるものを使用できる。
多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、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、ソルビトール、シュークローズ、ビスフェノールAなどが挙げられ、これらは1種単独、或いは2種以上を適宜組み合わせて使用することができる。
As the aromatic bromine-containing polyester polyol, for example, one obtained by an esterification reaction between a bromine-containing polycarboxylic acid such as tetrabromophthalic acid and a polyhydric alcohol can be used.
Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, sucrose, and bisphenol A. These may be used alone or in appropriate combination of two or more.
芳香族系臭素含有ポリエーテルポリオールとしては、例えば、テトラブロモビスフェノールAなどの臭素含有多価アルコールとエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを1種または2種以上を付加重合して得られるものなどが使用できる。臭素含有ポリエーテルポリオールを用いる場合、特に、テトラブロモビスフェノールA骨格を有する芳香族系臭素含有ポリエーテルポリオールを用いることが好ましい。 As the aromatic bromine-containing polyether polyol, for example, one obtained by addition polymerization of a bromine-containing polyhydric alcohol such as tetrabromobisphenol A with one or more alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, and butylene oxide can be used. When using a bromine-containing polyether polyol, it is particularly preferable to use an aromatic bromine-containing polyether polyol having a tetrabromobisphenol A skeleton.
脂肪族系臭素含有ポリオールとしては、脂肪族系臭素含有ポリエーテルポリオール、脂肪族系臭素含有ポリエステルポリオールなどが挙げられ、これらの中では、脂肪族系臭素含有ポリエーテルポリオールが好ましい。 Examples of aliphatic bromine-containing polyols include aliphatic bromine-containing polyether polyols and aliphatic bromine-containing polyester polyols, and among these, aliphatic bromine-containing polyether polyols are preferred.
ポリオール化合物として臭素含有ポリオールが用いられることで、ラジカルトラップ効果による延焼抑制効果が発揮され、発泡体の難燃性や燃え拡がりにくさが向上する。また、この効果をより効率的に発揮させるためには、難燃性ウレタン樹脂組成物中に、臭素含有ポリオールをより均一に分散させることが好適である。そのため、臭素含有ポリオールを他の原料と混合する際、リン酸エステル系難燃剤などと臭素含有ポリオールを予め混合して粘度の調整をしてもよい。臭素含有ポリオールの粘度の調整がなされることで臭素含有ポリオールを他の原料とより容易に混合させることができる。 By using a bromine-containing polyol as the polyol compound, a fire spread suppression effect due to the radical trapping effect is exerted, and the flame retardancy and resistance to fire spread of the foam are improved. In order to exert this effect more efficiently, it is preferable to disperse the bromine-containing polyol more uniformly in the flame-retardant urethane resin composition. Therefore, when mixing the bromine-containing polyol with other raw materials, the viscosity may be adjusted by premixing the bromine-containing polyol with a phosphate ester-based flame retardant or the like. By adjusting the viscosity of the bromine-containing polyol, the bromine-containing polyol can be more easily mixed with other raw materials.
臭素含有ポリオールの含有量は、難燃性及び燃え拡がりにくさを向上させる観点から、ポリオール化合物100質量部あたり、30質量部以上であることが好ましく、35質量部以上であることがより好ましく、40質量部以上であることがさらに好ましい。臭素含有ポリオールの含有量は、上限に関して特に限定されず、ポリオール化合物100質量部に対して、100質量部以下であればよいが、より好ましくは90質量部以下、さらに好ましくは60質量部以下である。臭素含有ポリオールの含有量を前記数値とすることにより、他のポリオール化合物を配合することができ、様々な性能を改善しやすくなる。 From the viewpoint of improving flame retardancy and flame spread resistance, the content of the bromine-containing polyol is preferably 30 parts by mass or more, more preferably 35 parts by mass or more, and even more preferably 40 parts by mass or more per 100 parts by mass of the polyol compound. The content of the bromine-containing polyol is not particularly limited in terms of the upper limit, and may be 100 parts by mass or less per 100 parts by mass of the polyol compound, more preferably 90 parts by mass or less, and even more preferably 60 parts by mass or less. By setting the content of the bromine-containing polyol to the above numerical value, other polyol compounds can be blended, making it easier to improve various performances.
臭素含有ポリオールの水酸基価は、100~600mgKOH/gであることが好ましく、110~450mgKOH/gであることがより好ましく、110~200mgKOH/gであることがさらに好ましい。水酸基価は、JIS K1557-1:2007に準拠して測定される値である。本発明では、臭素含有ポリオールの水酸基価を低くすることで、収縮を抑制しやすくなり、さらには、発泡体の強度などを向上させやすくなる。 The hydroxyl value of the bromine-containing polyol is preferably 100 to 600 mgKOH/g, more preferably 110 to 450 mgKOH/g, and even more preferably 110 to 200 mgKOH/g. The hydroxyl value is a value measured in accordance with JIS K1557-1:2007. In the present invention, by lowering the hydroxyl value of the bromine-containing polyol, it becomes easier to suppress shrinkage and further to improve the strength of the foam.
(その他のポリオール化合物)
本発明に用いるポリオール化合物は、上記の臭素含有ポリオール単独で使用してもよいが、臭素含有ポリオール以外のポリオール(臭素不含有ポリオール)を使用してもよい。
臭素不含有ポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等が挙げられる。これらの中では、ポリエステルポリオールが好ましく、難燃性の観点から、芳香族ポリエステルポリオール、すなわち、臭素不含有の芳香族ポリエステルポリオールがさらに好ましい。
また、ポリエーテルポリオールは、難燃性の観点から、臭素不含有の芳香族ポリエーテルポリオールが好ましく、臭素不含有ポリオールとして、臭素不含有の芳香族ポリエステルポリオールと臭素不含有の芳香族系ポリエーテルポリオールを併用することも好ましい。
(Other polyol compounds)
The polyol compound used in the present invention may be the above-mentioned bromine-containing polyol alone, but a polyol other than the bromine-containing polyol (a bromine-free polyol) may also be used.
Examples of the bromine-free polyol include polyether polyols, polyester polyols, etc. Among these, polyester polyols are preferred, and from the viewpoint of flame retardancy, aromatic polyester polyols, i.e., aromatic polyester polyols not containing bromine, are more preferred.
From the viewpoint of flame retardancy, the polyether polyol is preferably a bromine-free aromatic polyether polyol, and it is also preferable to use a bromine-free aromatic polyester polyol and a bromine-free aromatic polyether polyol in combination as the bromine-free polyol.
臭素不含有のポリエステルポリオールは、芳香環を有するポリエステルポリオールである芳香族ポリエステルポリオール、脂肪族ポリエステルポリオールなどが挙げられるが、上記の通り芳香族ポリエステルポリオールが好ましい。
臭素不含有の芳香族ポリエステルポリオールは、o-フタル酸(フタル酸)、m-フタル酸(イソフタル酸)、p-フタル酸(テレフタル酸)、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸とグリコールの縮合物であることが好ましい。中でも、ポリウレタン発泡体の難燃性、及び燃え拡がらない性能を高める観点から、芳香族ポリエステルポリオールは、フタル酸とグリコールとの縮合物である、フタル酸系ポリエステルポリオールを含むことがより好ましく、p-フタル酸とグリコールの縮合物である、p-フタル酸系ポリエステルポリオールを含むことがさらに好ましい。
グリコールとしては、特に限定されるものではないが、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のポリエステルポリオールの構成成分として公知の低分子量脂肪族グリコールを使用することが好ましい。
臭素不含有の芳香族ポリエステルポリオールの水酸基価は、100~400mgKOH/gであることが好ましく、150~350mgKOH/gであることがより好ましい。
Examples of the bromine-free polyester polyol include aromatic polyester polyols, which are polyester polyols having an aromatic ring, and aliphatic polyester polyols, with aromatic polyester polyols being preferred as described above.
The bromine-free aromatic polyester polyol is preferably a condensate of an aromatic dicarboxylic acid, such as o-phthalic acid (phthalic acid), m-phthalic acid (isophthalic acid), p-phthalic acid (terephthalic acid), or naphthalenedicarboxylic acid, with a glycol. Among these, from the viewpoint of enhancing the flame retardancy and flame-spreading resistance of the polyurethane foam, the aromatic polyester polyol more preferably contains a phthalic acid-based polyester polyol, which is a condensate of phthalic acid and a glycol, and even more preferably contains a p-phthalic acid-based polyester polyol, which is a condensate of p-phthalic acid and a glycol.
The glycol is not particularly limited, but it is preferable to use low molecular weight aliphatic glycols known as components of polyester polyols, such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, and triethylene glycol.
The hydroxyl value of the bromine-free aromatic polyester polyol is preferably from 100 to 400 mgKOH/g, and more preferably from 150 to 350 mgKOH/g.
ポリオール化合物が臭素不含有の芳香族ポリエステルポリオールを含有する場合、その含有量は、特に限定されないが、難燃性ウレタン樹脂組成物中のポリオール化合物100質量部に対して、10~70質量部であることが好ましく、15~65質量部であることがより好ましい。 When the polyol compound contains a bromine-free aromatic polyester polyol, its content is not particularly limited, but is preferably 10 to 70 parts by mass, and more preferably 15 to 65 parts by mass, per 100 parts by mass of the polyol compound in the flame-retardant urethane resin composition.
臭素不含有のポリエーテルポリオールは、2個以上の活性水素原子を有する開始剤に、アルキレンオキサイドを開環付加重合させて得られたポリオキシアルキレンポリオールであり、開始剤に臭素を含有しない。開始剤としては、具体的には例えば、脂肪族多価アルコール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,3-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、シクロヘキシレングリコール、シクロヘキサンジメタノールなどのグリコール類、トリメチロールプロパン、グリセリンなどのトリオール類、ペンタエリスリトールなどの4官能アルコール類、シュクロース類、ソルビトール類などの高官能類)、脂肪族アミン(例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ネオペンチルジアミンなどのアルキレンジアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミンなどのアルカノールアミン)、芳香族アミン(例えば、アニリン、トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、マンニッヒ縮合物など)などが挙げられる。
これらのうち、芳香環を有する開始剤を用いて製造したポリエーテルポリオールが、芳香環を有するポリエーテルポリオールであり、例えば芳香族アミンを開始剤として用いて製造したポリエーテルポリオールは、芳香環を有するポリエーテルポリオールである。芳香環を有するポリエーテルポリオールの中でも、トリレンジアミン系ポリエーテルポリオール、マンニッヒ系ポリエーテルポリオールなどを好適に使用することができる。
The bromine-free polyether polyol is a polyoxyalkylene polyol obtained by ring-opening addition polymerization of an alkylene oxide to an initiator having two or more active hydrogen atoms, and the initiator does not contain bromine. Specific examples of the initiator include aliphatic polyhydric alcohols (e.g., glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, cyclohexylene glycol, and cyclohexanedimethanol, triols such as trimethylolpropane and glycerin, tetrafunctional alcohols such as pentaerythritol, and highly functional alcohols such as sucrose and sorbitol), aliphatic amines (e.g., alkylenediamines such as ethylenediamine, propylenediamine, butylenediamine, hexamethylenediamine, and neopentyldiamine, and alkanolamines such as monoethanolamine and diethanolamine), and aromatic amines (e.g., aniline, tolylenediamine, xylylenediamine, diphenylmethanediamine, and Mannich condensation products).
Among these, the polyether polyol produced by using an initiator having an aromatic ring is the polyether polyol having an aromatic ring, for example, the polyether polyol produced by using an aromatic amine as an initiator is the polyether polyol having an aromatic ring. Among the polyether polyols having an aromatic ring, tolylenediamine-based polyether polyols, Mannich-based polyether polyols, etc. can be preferably used.
トリレンジアミン系ポリエーテルポリオールとは、開始剤としてトリレンジアミンを用いて製造したトリレンジアミン系ポリエーテルポリオールである。
上記マンニッヒ系ポリエーテルポリオールとは、マンニッヒ反応を利用して得られるものであって、分子内に2個以上の水酸基を有するマンニッヒ縮合物、又はそのようなマンニッヒ縮合物に、アルキレンオキサイドを付加させたポリエーテルポリオールである。より具体的には、フェノール及びそのアルキル置換誘導体の少なくともいずれか、ホルムアルデヒド及びアルカノールアミンのマンニッヒ反応により得られたマンニッヒ縮合物、又はこの化合物にエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドの少なくとも1種を開環付加重合させることによって得られるポリエーテルポリオールである。
The tolylenediamine-based polyether polyol is a tolylenediamine-based polyether polyol produced using tolylenediamine as an initiator.
The Mannich polyether polyol is a polyether polyol obtained by utilizing the Mannich reaction, which is a Mannich condensation product having two or more hydroxyl groups in the molecule, or an alkylene oxide added to such a Mannich condensation product. More specifically, it is a Mannich condensation product obtained by the Mannich reaction of at least one of phenol and its alkyl-substituted derivatives, formaldehyde and alkanolamine, or a polyether polyol obtained by ring-opening addition polymerization of at least one of ethylene oxide and propylene oxide to this compound.
ポリエーテルポリオールの水酸基価は、200~2000mgKOH/gであることが好ましく、300~1000mgKOH/gであることがより好ましい。水酸基価は、JIS K1557-1:2007に準拠して測定される値である。 The hydroxyl value of the polyether polyol is preferably 200 to 2000 mg KOH/g, and more preferably 300 to 1000 mg KOH/g. The hydroxyl value is a value measured in accordance with JIS K1557-1:2007.
本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物は、該組成物から形成されるポリウレタン発泡体の難燃性を向上させる観点から、芳香環含有ポリオールを、ポリオール化合物100質量部あたり80質量部以上含有することが好ましく、90質量部以上含有することがより好ましい。なお、芳香族含有ポリオールの含有量は、上記した臭素含有ポリオールと臭素非含有ポリオールに含有される芳香族含有ポリオールの合計量である。 From the viewpoint of improving the flame retardancy of a polyurethane foam formed from the flame-retardant urethane resin composition of the present invention, the composition preferably contains 80 parts by mass or more, and more preferably 90 parts by mass or more, of an aromatic ring-containing polyol per 100 parts by mass of the polyol compound. The content of the aromatic ring-containing polyol is the total amount of the aromatic ring-containing polyol contained in the bromine-containing polyol and the bromine-free polyol described above.
<ポリイソシアネート化合物>
本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物に含まれるポリイソシアネート化合物としては、イソシアネート基を2個以上有する芳香族系、脂環族系、脂肪族系などの各種ポリイソシアネート化合物を用いることができる。好ましくは、取扱の容易さ、反応の速さ、得られるポリウレタン発泡体の物理特性が優れていること、および低コストであることなどから、液状ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を用いることが好ましい。液状MDIとしては、クルードMDI(ポリメリックMDIともいう)が挙げられる。液状MDIの具体的な市販品としては、「44V-10」,「44V-20」(住化コベストロウレタン株式会社製)、「ミリオネートMR-200」(日本ポリウレタン工業)などが挙げられる。また、ウレトンイミン含有MDI(例えば、市販品として「ミリオネートMTL」:日本ポリウレタン工業製)などでもよい。また、イソポリシアネート化合物内のイソシアネート活性基の一部を水酸基含有化合物と反応させ、予めポリオールとの親和性を高めた処置を施したものを使用してもよい。液状MDIに加えて、他のポリイソシアネート化合物を併用してもよく、併用するポリイソシアネート化合物としては、ポリウレタンの技術分野において公知のポリイソシアネート化合物は限定なく使用可能である。
<Polyisocyanate Compound>
As the polyisocyanate compound contained in the flame-retardant urethane resin composition of the present invention, various polyisocyanate compounds having two or more isocyanate groups, such as aromatic, alicyclic, and aliphatic polyisocyanate compounds, can be used. It is preferable to use liquid diphenylmethane diisocyanate (MDI) because of ease of handling, rapid reaction, excellent physical properties of the resulting polyurethane foam, and low cost. Examples of liquid MDI include crude MDI (also called polymeric MDI). Specific examples of commercially available liquid MDI include "44V-10" and "44V-20" (manufactured by Sumika Covestro Urethane Co., Ltd.) and "Millionate MR-200" (Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.). In addition, uretonimine-containing MDI (for example, commercially available product "Millionate MTL": manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) may also be used. Also, a part of the isocyanate active group in the isopolycyanate compound may be reacted with a hydroxyl group-containing compound to enhance the affinity with the polyol in advance. In addition to liquid MDI, other polyisocyanate compounds may be used in combination, and the polyisocyanate compounds to be used in combination may be any polyisocyanate compounds known in the technical field of polyurethanes, without any limitations.
本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物のイソシアネートインデックスは、好ましくは700以下であり、より好ましくは500以下であり、さらに好ましくは300以下であり、よりさらに好ましくは250以下である。イソシアネートインデックスがこれら上限値以下であると、余剰イソシアネートが減少し、発泡がスムースに進行する。それゆえ、2段発泡を抑えることができる。
また、難燃性ウレタン樹脂組成物のイソシアネートインデックスは、ポリウレタン発泡体を適切に形成させる観点から、90以上であることが好ましく、100以上であることがより好ましく、105以上であることがさらに好ましい。
イソシアネートインデックス(INDEX)は、以下の方法にて算出される。
The isocyanate index of the flame-retardant urethane resin composition of the present invention is preferably 700 or less, more preferably 500 or less, even more preferably 300 or less, and even more preferably 250 or less. When the isocyanate index is below these upper limits, excess isocyanate is reduced and foaming proceeds smoothly. Therefore, two-stage foaming can be suppressed.
From the viewpoint of properly forming a polyurethane foam, the isocyanate index of the flame-retardant urethane resin composition is preferably 90 or more, more preferably 100 or more, and even more preferably 105 or more.
The isocyanate index (INDEX) is calculated by the following method.
INDEX=イソシアネートの当量数÷(ポリオールの当量数+水の当量数)×100
ここで、
イソシアネートの当量数=ポリイソシアネートの使用部数×NCO含有率(%)×100/NCO分子量
ポリオールの当量数=OHV×ポリオールの使用部数÷KOHの分子量、OHVはポリオールの水酸基価(mgKOH/g)、
水の当量数=水の使用部数×水のOH基の数/水の分子量
である。なお上記式において、使用部数の単位は重量(g)であり、NCO基の分子量は42、NCO含有率はポリイソシアネート化合物中のNCO基の割合を質量%で表したものであり、上記式の単位換算の都合上KOHの分子量は56100とし、水の分子量は18、水のOH基の数は2とする。
INDEX = equivalents of isocyanate ÷ (equivalents of polyol + equivalents of water) × 100
Where:
Equivalent weight of isocyanate=number of parts of polyisocyanate used×NCO content (%)×100/NCO molecular weight Equivalent weight of polyol=OHV×number of parts of polyol used÷molecular weight of KOH, OHV is the hydroxyl value of polyol (mgKOH/g),
Equivalent number of water = parts of water used x number of OH groups of water / molecular weight of water. In the above formula, the unit of parts used is weight (g), the molecular weight of the NCO group is 42, the NCO content is the proportion of NCO groups in the polyisocyanate compound expressed in mass%, and for convenience of unit conversion in the above formula, the molecular weight of KOH is 56100, the molecular weight of water is 18, and the number of OH groups of water is 2.
<触媒>
本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物は、触媒を含有する。触媒は、例えばウレタン化触媒、三量化触媒が挙げられる。三量化触媒は、イソシアヌレート結合を形成する三量化を促進する触媒である。そのため、本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物は、2段発泡を抑制する観点から、三量化触媒を実質的に含まないことが好ましい。ここで、三量化触媒を実質的に含まないとは、ポリオール化合物100質量部に対して、三量化触媒の含有量が3質量部以下であることを意味する。ポリオール化合物100質量部に対する、三量化触媒の含有量は2質量部以下であることが好ましく、1質量部以下であることがより好ましく、0質量部であることがさらに好ましい。このような観点から、本発明における触媒は、ウレタン化触媒のみにより構成されることが好ましい。
<Catalyst>
The flame-retardant urethane resin composition of the present invention contains a catalyst. Examples of the catalyst include a urethane catalyst and a trimerization catalyst. The trimerization catalyst is a catalyst that promotes trimerization to form an isocyanurate bond. Therefore, from the viewpoint of suppressing two-stage foaming, the flame-retardant urethane resin composition of the present invention preferably does not substantially contain a trimerization catalyst. Here, "substantially does not contain a trimerization catalyst" means that the content of the trimerization catalyst is 3 parts by mass or less relative to 100 parts by mass of the polyol compound. The content of the trimerization catalyst is preferably 2 parts by mass or less, more preferably 1 part by mass or less, and even more preferably 0 parts by mass relative to 100 parts by mass of the polyol compound. From such a viewpoint, the catalyst in the present invention is preferably composed of only a urethane catalyst.
ウレタン化触媒は、ポリオール化合物とポリイソシアネート化合物との反応を促進させる触媒である。具体的には、アミノ化合物、錫化合物、ビスマス化合物、アセチルアセトン金属塩が挙げられる。
前記アミノ化合物としては、例えば、1-メチルイミダゾール、1、2-ジメチルイミダゾール、1-イソブチル-2メチルイミダゾール、イミダゾール環中の第2級アミン官能基をシアノエチル基で置換したイミダゾール化合物などのイミダゾール系化合物、ペンタメチルジエチレントリアミン、トリエチルアミン、N-メチルモルホリンビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N,N’,N”,N”-ペンタメチルジエチレントリアミン、N,N,N’-トリメチルアミノエチル-エタノールアミン、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N-メチル-N’,N’-ジメチルアミノエチルピペラジン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン、ジアザビシクロウンデセン、トリエチレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミン、グアニジン誘導体、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、トリメチルアミノエチルピペラジン、トリプロピルアミン等、またはそれらの酸ブロック体が挙げられる。
アミノ化合物としては、イミダゾール系化合物が好ましいが、イミダゾール系化合物とイミダゾール系化合物以外の3級アミン化合物を併用することも好ましい。3級アミン化合物としては、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミンなどが好ましい。
また、錫化合物としては、例えば、オクチル酸第一錫、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート等が挙げられる。ビスマス化合物としては、ネオデカン酸ビスマス、オクチル酸ビスマスなどが挙げられる。
アセチルアセトン金属塩としては、例えば、アセチルアセトンアルミニウム、アセチルアセトン鉄、アセチルアセトン銅、アセチルアセトン亜鉛、アセチルアセトンベリリウム、アセチルアセトンクロム、アセチルアセトンインジウム、アセチルアセトンマンガン、アセチルアセトンモリブデン、アセチルアセトンチタン、アセチルアセトンコバルト、アセチルアセトンバナジウム、アセチルアセトンジルコニウム等が挙げられる。
The urethane catalyst is a catalyst that accelerates the reaction between a polyol compound and a polyisocyanate compound. Specific examples of the urethane catalyst include amino compounds, tin compounds, bismuth compounds, and metal salts of acetylacetone.
Examples of the amino compound include imidazole compounds such as 1-methylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 1-isobutyl-2-methylimidazole, and imidazole compounds in which the secondary amine functional group in the imidazole ring is substituted with a cyanoethyl group, pentamethyldiethylenetriamine, triethylamine, N-methylmorpholinebis(2-dimethylaminoethyl)ether, bis(2-dimethylaminoethyl)ether, N,N,N',N",N"-pentamethyldiethylenetriamine, N,N,N'-trimethylaminoethyl-ethanolamine, bis(2-dimethylaminoethyl)ether, N-methyl-N',N'-dimethylaminoethylpiperazine, N,N-dimethylcyclohexylamine, diazabicycloundecene, triethylenediamine, tetramethylethylenediamine, guanidine derivatives, tetramethylhexamethylenediamine, trimethylaminoethylpiperazine, tripropylamine, and the like, and acid-blocked products thereof.
As the amino compound, an imidazole compound is preferable, but it is also preferable to use an imidazole compound in combination with a tertiary amine compound other than the imidazole compound. As the tertiary amine compound, N,N-dimethylcyclohexylamine and the like are preferable.
Examples of the tin compound include stannous octoate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, etc. Examples of the bismuth compound include bismuth neodecanoate, bismuth octoate, etc.
Examples of acetylacetone metal salts include acetylacetone aluminum, acetylacetone iron, acetylacetone copper, acetylacetone zinc, acetylacetone beryllium, acetylacetone chromium, acetylacetone indium, acetylacetone manganese, acetylacetone molybdenum, acetylacetone titanium, acetylacetone cobalt, acetylacetone vanadium, and acetylacetone zirconium.
三量化触媒としては、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4-ビス(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6-トリス(ジアルキルアミノアルキル)ヘキサヒドロ-S-トリアジン等の芳香族化合物、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、2-エチルヘキサン酸カリウム、2-エチルヘキサン酸ナトリウム、オクチル酸カリウム、オクチル酸ナトリウムなどのアルカリ金属塩、2,4,6-トリス(ジアルキルアミノアルキル)-ヘキサヒドロ-S-トリアジン等のトリアジン類、2-エチルアジリジン等のアジリジン類、ナフテン酸鉛、オクチル酸鉛等の鉛化合物、ナトリウムメトキシド等のアルコラート化合物、カリウムフェノキシド等のフェノラート化合物、トリメチルアンモニウム塩、トリエチルアンモニウム塩、トリフェニルアンモニウム塩等の3級アンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム、テトラフェニルアンモニウム塩等の4級アンモニウム塩等が挙げられる。 Examples of trimerization catalysts include aromatic compounds such as tris(dimethylaminomethyl)phenol, 2,4-bis(dimethylaminomethyl)phenol, and 2,4,6-tris(dialkylaminoalkyl)hexahydro-S-triazine; alkali metal salts such as potassium acetate, sodium acetate, potassium 2-ethylhexanoate, sodium 2-ethylhexanoate, potassium octylate, and sodium octylate; triazines such as 2,4,6-tris(dialkylaminoalkyl)-hexahydro-S-triazine; aziridines such as 2-ethylaziridine; lead compounds such as lead naphthenate and lead octylate; alcoholate compounds such as sodium methoxide; phenolate compounds such as potassium phenoxide; tertiary ammonium salts such as trimethylammonium salt, triethylammonium salt, and triphenylammonium salt; and quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium salt, tetraethylammonium, and tetraphenylammonium salt.
また、触媒の量は、ポリオール化合物100質量部に対して、0.5~20質量部が好ましく、1~15質量部がより好ましく、2~12質量部がさらに好ましい。 The amount of catalyst is preferably 0.5 to 20 parts by mass, more preferably 1 to 15 parts by mass, and even more preferably 2 to 12 parts by mass, per 100 parts by mass of the polyol compound.
<発泡剤>
発泡剤の具体例としては、例えば、水、低沸点の炭化水素、塩素化脂肪族炭化水素化合物、フッ素化合物、ハイドロクロロフルオロカーボン化合物、ハイドロフルオロカーボン、エーテル化合物、ハイドロフルオロオレフィンなどが挙げられる。さらに、発泡剤としては、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。
上記低沸点の炭化水素としては、例えば、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、シクロヘプタン等が挙げられる。
上記塩素化脂肪族炭化水素化合物としては、例えば、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が挙げられる。
上記フッ素化合物としては、例えば、CHF3、CH2F2、CH3F等が挙げられる。
上記ハイドロクロロフルオロカーボン化合物としては、例えば、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、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)等が挙げられる。
上記ハイドロフルオロカーボンとしては、HFC-245fa(1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロパン)、HFC-365mfc(1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン)等が挙げられる。
上記エーテル化合物としては、例えば、ジイソプロピルエーテル等が挙げられる。
上記ハイドロフルオロオレフィンとしては、例えば、HFO-1233zd(E)(トランス-1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン)、HFO-1234yf(2,3,3,3-テトラフルオロ-1-プロペン)、HFO-1336mzz(Z)(シス―1,1,1,4,4,4-ヘキサフルオロブタ-2-エン)、HFO-1224yd(Z)等が挙げられる。
<Foaming Agent>
Specific examples of the blowing agent include water, low-boiling point hydrocarbons, chlorinated aliphatic hydrocarbon compounds, fluorine compounds, hydrochlorofluorocarbon compounds, hydrofluorocarbons, ether compounds, hydrofluoroolefins, etc. Further examples of the blowing agent include organic physical blowing agents such as mixtures of these compounds, and inorganic physical blowing agents such as nitrogen gas, oxygen gas, argon gas, and carbon dioxide gas.
Examples of the low boiling point hydrocarbon include propane, butane, pentane, hexane, heptane, cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, and cycloheptane.
Examples of the chlorinated aliphatic hydrocarbon compounds include dichloroethane, propyl chloride, isopropyl chloride, butyl chloride, isobutyl chloride, pentyl chloride, and isopentyl chloride.
Examples of the fluorine compound include CHF 3 , CH 2 F 2 , and CH 3 F.
Examples of the hydrochlorofluorocarbon compounds include trichloromonofluoromethane, trichlorotrifluoroethane, dichloromonofluoroethane (for example, HCFC141b (1,1-dichloro-1-fluoroethane)), HCFC22 (chlorodifluoromethane), and HCFC142b (1-chloro-1,1-difluoroethane).
Examples of the hydrofluorocarbon include HFC-245fa (1,1,1,3,3-pentafluoropropane) and HFC-365mfc (1,1,1,3,3-pentafluorobutane).
The ether compound may, for example, be diisopropyl ether.
Examples of the hydrofluoroolefin include HFO-1233zd(E) (trans-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene), HFO-1234yf (2,3,3,3-tetrafluoro-1-propene), HFO-1336mzz(Z) (cis-1,1,1,4,4,4-hexafluorobut-2-ene), and HFO-1224yd(Z).
上記した中でも、発泡剤としては、ハイドロフルオロオレフィン、水などが好ましく、ハイドロフルオロオレフィン及び水を併用することが好ましい。
発泡剤の含有量は、発泡体の密度を所望の範囲に調整する観点から、ポリオール化合物100質量部に対して、好ましくは5~80質量部であり、より好ましくは10~65質量部であり、さらに好ましくは25~55質量部である。
発泡剤として使用するハイドロフルオロオレフィンの量は、ポリウレタン発泡体の密度を所望の範囲とする観点から、ポリオール化合物100質量部に対して、好ましくは5~80質量部であり、より好ましくは10~60質量部であり、さらに好ましくは23~50質量部である。
発泡剤として使用する水としては、例えば、イオン交換水、蒸留水などを適宜用いることができる。ポリオール化合物100質量部に対する水の量は、好ましくは0.5~15質量部であり、より好ましくは1~12質量部であり、さらに好ましくは2~10質量部である。
Among the above, preferred foaming agents are hydrofluoroolefins, water, and the like, and it is preferred to use hydrofluoroolefins and water in combination.
From the viewpoint of adjusting the density of the foam within a desired range, the content of the foaming agent is preferably 5 to 80 parts by mass, more preferably 10 to 65 parts by mass, and even more preferably 25 to 55 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polyol compound.
The amount of the hydrofluoroolefin used as a blowing agent is preferably 5 to 80 parts by mass, more preferably 10 to 60 parts by mass, and even more preferably 23 to 50 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polyol compound, from the viewpoint of setting the density of the polyurethane foam in the desired range.
The water used as the blowing agent may be, for example, ion-exchanged water, distilled water, etc. The amount of water relative to 100 parts by mass of the polyol compound is preferably 0.5 to 15 parts by mass, more preferably 1 to 12 parts by mass, and even more preferably 2 to 10 parts by mass.
<整泡剤>
本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物は、整泡剤を含有してもよい。整泡剤としては、例えば、オルガノポリシロキサン等のシリコーン整泡剤が挙げられるが、シリコーン成分がなくとも分子内に極性部分と非極性部分を有するような構造をもっていれば界面活性効果が得られるため、上記種類に捕らわれることはない。また、シリコーン整泡剤としては、ポリジメチルシロキサンとポリエチレングリコールのグラフト共重合体を含むものでもよい。
整泡剤の含有量は、ポリオール化合物100質量部に対して、0.01~10質量部であることが好ましく、0.1~8質量部であることがより好ましく、0.5~5質量部であることが更に好ましい。整泡剤は一種単独で使用してもよいし、二種以上を使用することができる。
<Foam stabilizer>
The flame-retardant urethane resin composition of the present invention may contain a foam stabilizer. Examples of foam stabilizers include silicone foam stabilizers such as organopolysiloxanes, but even if there is no silicone component, as long as the structure has a polar part and a non-polar part in the molecule, the surfactant effect can be obtained, so there is no need to be limited to the above types. In addition, the silicone foam stabilizer may also include a graft copolymer of polydimethylsiloxane and polyethylene glycol.
The content of the foam stabilizer is preferably 0.01 to 10 parts by mass, more preferably 0.1 to 8 parts by mass, and even more preferably 0.5 to 5 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polyol compound. The foam stabilizer may be used alone or in combination of two or more kinds.
本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物は、固体難燃剤等の無機フィラーを含有してもよいが、無機フィラーを実質的に含有しないことも好ましい。無機フィラーを実質的に含有しないことにより、保管時に沈殿物が生じ難く、分離などの貯蔵安定性に優れ、かつ使用時に用いる機具類の摩耗を抑制する難燃性ウレタン樹脂組成物を提供することができる。
ここで、無機フィラーを実質的に含有しないとは、難燃性ウレタン樹脂組成物全量基準において、無機フィラーの含有量が、5質量%以下、好ましくは1質量%以下であることを意味する。
無機フィラーは、常温、常圧において、ポリオール化合物、ポリイソシアネートに溶解しない成分であり、例えば後述するポリオール組成物において粉体として存在する成分である。なお、無機フィラーには、上記した触媒は包含されない。
The flame-retardant urethane resin composition of the present invention may contain an inorganic filler such as a solid flame retardant, but it is also preferable that the composition is substantially free of inorganic fillers. By substantially not containing inorganic fillers, it is possible to provide a flame-retardant urethane resin composition that is less likely to produce precipitates during storage, has excellent storage stability such as separation, and suppresses wear of equipment used during use.
Here, "substantially free of inorganic filler" means that the content of inorganic filler is 5% by mass or less, and preferably 1% by mass or less, based on the total amount of the flame-retardant urethane resin composition.
The inorganic filler is a component that is not dissolved in a polyol compound or a polyisocyanate at normal temperature and pressure, and is, for example, a component that exists as a powder in a polyol composition described later. Note that the inorganic filler does not include the above-mentioned catalyst.
無機フィラーは、粒子状の無機系の化合物であり、固体難燃剤、固体難燃剤以外の無機充填剤等が例示される。固体難燃剤は、23℃において固体状の難燃剤であり、例えば、酸化アンチモン、アンチモン酸塩、ピロアンチモン酸塩等のアンチモン含有難燃剤、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物系難燃剤、ホウ酸リチウム、ホウ酸ナトリウムなどのホウ素含有難燃剤、ホスフィン酸系難燃剤、リン酸塩含有難燃剤、臭素含有難燃剤、赤燐などが挙げられる。
また、固体難燃剤以外の無機充填剤としては、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、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、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、セピオライト、イモゴライト、セリサイト、ガラスビーズ、シリカパルン、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、炭素パルン、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、アルミニウムポレート、硫化モリブデン、炭化ケイ素、各種磁性粉、フライアッシュ等が挙げられる。
The inorganic filler is a particulate inorganic compound, and examples thereof include solid flame retardants, inorganic fillers other than solid flame retardants, etc. The solid flame retardant is a flame retardant that is solid at 23° C., and examples thereof include antimony-containing flame retardants such as antimony oxide, antimonate, and pyroantimonate, metal hydroxide-based flame retardants such as magnesium hydroxide, calcium hydroxide, and aluminum hydroxide, boron-containing flame retardants such as lithium borate and sodium borate, phosphinic acid-based flame retardants, phosphate-containing flame retardants, bromine-containing flame retardants, and red phosphorus.
In addition, examples of inorganic fillers other than solid flame retardants include silica, diatomaceous earth, alumina, titanium oxide, calcium oxide, magnesium oxide, iron oxide, tin oxide, antimony oxide, ferrites, basic magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium carbonate, dawsonite, hydrotalcite, calcium sulfate, barium sulfate, potassium salts of calcium silicate, talc, clay, mica, montmorillonite, bentonite, activated clay, sepiolite, imogolite, sericite, glass beads, silica paln, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, carbon black, graphite, carbon paln, charcoal powder, various metal powders, potassium titanate, magnesium sulfate, lead zirconate titanate, aluminum borate, molybdenum sulfide, silicon carbide, various magnetic powders, and fly ash.
難燃性ウレタン樹脂組成物には、本発明の効果を妨げない範囲で、その他添加剤として、例えば、フェノール系、アミン系、イオウ系等の酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、金属害防止剤、帯電防止剤、架橋剤、滑剤、軟化剤、顔料、染料、粘着付与樹脂等を含むことができる。 The flame-retardant urethane resin composition may contain other additives, such as phenol-based, amine-based, or sulfur-based antioxidants, heat stabilizers, light stabilizers, metal damage inhibitors, antistatic agents, crosslinking agents, lubricants, softeners, pigments, dyes, and tackifying resins, to the extent that the effects of the present invention are not impaired.
本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物は、1液型でもよいが、本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物は、ポリオール化合物とポリイソシアネート化合物とが反応して硬化するため、その粘度は時間と共に変化する。そこで該組成物を使用する前は、該組成物を二以上に分割して、該組成物が反応して硬化することを防止しておく。そして該組成物を使用する際に、二以上に分割しておいた該組成物を混合することが好ましい。具体的には、ポリオール化合物を含むポリオール組成物と、ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート組成物に分割する2液型が好ましい。なお、本明細書でいう難燃性ウレタン樹脂組成物には、2液型の場合など2以上に分割されている場合には、2以上に分割されたものも包含するものとする。 The flame-retardant urethane resin composition of the present invention may be a one-component type, but the flame-retardant urethane resin composition of the present invention cures by the reaction of the polyol compound and the polyisocyanate compound, so its viscosity changes over time. Therefore, before using the composition, the composition is divided into two or more parts to prevent the composition from curing by reaction. When using the composition, it is preferable to mix the two or more divided parts. Specifically, a two-component type in which the composition is divided into a polyol composition containing a polyol compound and a polyisocyanate composition containing a polyisocyanate is preferable. In addition, the flame-retardant urethane resin composition referred to in this specification includes a composition divided into two or more parts when it is divided into two or more parts, such as a two-component type.
また、上記した、液状難燃剤、触媒、及び発泡剤は、ポリオール化合物に混合させてもよいし、ポリイソシアネートに混合させてもよいが、保管安定性などの観点から、ポリオール化合物に混合し、ポリオール組成物とすることが好ましい。すなわち、難燃性ウレタン樹脂組成物において、ポリオール組成物は、ポリオール化合物、液状難燃剤、触媒、及び発泡剤を含有するとよい。また、難燃性ウレタン樹脂組成物が整泡剤や、その他添加剤を含有する場合、これらもポリオール組成物に含有させるとよい。
なお、該組成物を構成するポリオール組成物は、該組成物からポリウレタン発泡体を形成する際、混練しやすくする観点から、粘度が1500mPa・s以下であることが好ましく、1000mPa・s以下であることがより好ましい。また、粘度は、例えば50mPa・s以上である。ポリオール組成物の粘度は、20℃における粘度であり、後述の実施例に記載の方法により、測定することができる。
The liquid flame retardant, catalyst, and blowing agent may be mixed with a polyol compound or with a polyisocyanate, but from the viewpoint of storage stability, it is preferable to mix them with a polyol compound to form a polyol composition. That is, in the flame-retardant urethane resin composition, the polyol composition may contain a polyol compound, a liquid flame retardant, a catalyst, and a blowing agent. In addition, when the flame-retardant urethane resin composition contains a foam stabilizer or other additives, these may also be contained in the polyol composition.
In addition, the polyol composition constituting the composition preferably has a viscosity of 1500 mPa·s or less, more preferably 1000 mPa·s or less, from the viewpoint of facilitating kneading when forming a polyurethane foam from the composition. The viscosity is, for example, 50 mPa·s or more. The viscosity of the polyol composition is a viscosity at 20°C, and can be measured by the method described in the examples below.
本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物を構成するポリオール組成物は、該組成物の発泡性を良好にする観点から、カールフィッシャー装置で測定したときの水分率が0.2%以上となることが好ましく、0.5%以上がより好ましい。また、水分率は、発泡性や難燃性などの観点から、6%以下が好ましく、4%以下がより好ましい。 The polyol composition constituting the flame-retardant urethane resin composition of the present invention preferably has a moisture content of 0.2% or more, more preferably 0.5% or more, as measured by a Karl Fischer apparatus, from the viewpoint of improving the foamability of the composition. In addition, from the viewpoint of foamability and flame retardancy, the moisture content is preferably 6% or less, more preferably 4% or less.
[ポリウレタン発泡体]
本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物から形成されるポリウレタン発泡体は、上記した難燃性ウレタン樹脂組成物から形成されてなるものであり、具体的には、難燃性ウレタン樹脂組成物を発泡及び硬化させて得られるものである。
[Polyurethane foam]
The polyurethane foam formed from the flame-retardant urethane resin composition of the present invention is formed from the above-mentioned flame-retardant urethane resin composition, and specifically, is obtained by foaming and curing the flame-retardant urethane resin composition.
<ヌレート化度>
本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物は、発泡時にイソシアヌレート環が形成されにくく、2段発泡を抑制し易くなる。そのため、本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物から形成されるポリウレタン発泡体は、ヌレート化度の低いものとなる。
ポリウレタン発泡体のヌレート化度は、好ましくは1.2以下であり、より好ましくは0.9以下である。
<Nurate content>
The flame-retardant urethane resin composition of the present invention is less likely to form isocyanurate rings during foaming, making it easier to suppress two-stage foaming. Therefore, the polyurethane foam formed from the flame-retardant urethane resin composition of the present invention has a low degree of nurate conversion.
The degree of nuration of the polyurethane foam is preferably 1.2 or less, and more preferably 0.9 or less.
ヌレート化度は、ポリウレタン発泡体について赤外線吸収スペクトルを測定し、1900~2000cm-1の平均強度をゼロに合わせた時の1500~1520cm-1の最大ピーク強度Iaに対する、1900~2000cm-1の平均強度をゼロに合わせた時の1390~1430cm-1の最大ピーク強度Ibの比(Ib/Ia)である。赤外線吸収スペクトルの測定は、ポリウレタン発泡体の表層から5mm~10mmの深さ部分を対象にATR法(全反射測定法)により行う。
ここで、赤外吸収スペクトルにおける強度とは、赤外線吸収強度を意味する。また、赤外線吸収スペクトルにおいて、1400cm-1の吸収はイソシアヌレート結合に由来する吸収であり、1510cm-1の吸収は、ウレタン結合に由来する吸収である。
The degree of nurate conversion is the ratio (Ib/Ia) of the maximum peak intensity Ib at 1390 to 1430 cm −1 when the average intensity at 1900 to 2000 cm −1 is set to zero to the maximum peak intensity Ia at 1500 to 1520 cm −1 when the average intensity at 1900 to 2000 cm −1 is set to zero, obtained by measuring the infrared absorption spectrum of the polyurethane foam. The infrared absorption spectrum is measured by the ATR method (attenuated total reflection method) for a portion of the polyurethane foam at a depth of 5 mm to 10 mm from the surface layer.
Here, the intensity in the infrared absorption spectrum means infrared absorption intensity. In the infrared absorption spectrum, the absorption at 1400 cm −1 is due to an isocyanurate bond, and the absorption at 1510 cm −1 is due to a urethane bond.
<密度>
ポリウレタン発泡体の密度は、特に限定されないが、20~200kg/m3の範囲であることが好ましい。密度を200kg/m3以下とすることで、ポリウレタン発泡体が軽量となり、構造物への施工性が高まる。また、20kg/m3以上とすることで、所望の難燃性を発現しやすくなる。これら観点から、ポリウレタン発泡体の密度は、20~100kg/m3の範囲であることがより好ましく、23~80kg/m3の範囲であることがさらに好ましい。ポリウレタン発泡体の密度は、JIS K7222に準拠して測定できる。
<Density>
The density of the polyurethane foam is not particularly limited, but is preferably in the range of 20 to 200 kg/ m3 . By setting the density to 200 kg/m3 or less, the polyurethane foam becomes lightweight and the workability to structures is improved. Furthermore, by setting the density to 20 kg/m3 or more , the desired flame retardancy is easily achieved. From these viewpoints, the density of the polyurethane foam is more preferably in the range of 20 to 100 kg/ m3 , and further preferably in the range of 23 to 80 kg/ m3 . The density of the polyurethane foam can be measured in accordance with JIS K7222.
<熱鋼球評価>
本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物からなるポリウレタン発泡体は、熱鋼球評価における鋼球の沈み込み距離が10mm以下であることが好ましい。鋼球の沈み込み距離が10mm以下であることにより、ポリウレタン発泡体が、火災などに晒された場合に燃え拡がりにくく、延焼を有効に防止することができる。
なお、熱鋼球評価は、実施例に記載する手順により実施するとよい。
<Hot steel ball evaluation>
The polyurethane foam made of the flame-retardant urethane resin composition of the present invention preferably has a steel ball sinking distance of 10 mm or less in a hot steel ball test. When the steel ball sinking distance is 10 mm or less, the polyurethane foam is less likely to spread fire when exposed to a fire or the like, and the spread of fire can be effectively prevented.
The hot steel ball evaluation may be carried out according to the procedure described in the Examples.
上記熱鋼球評価における鋼球沈み込み距離は、難燃性ウレタン樹脂組成物に含有されるポリオール化合物の種類、難燃剤や水の含有量、触媒の種類や含有量、イソシアネートインデックスなどを調整することによって、所望の値に調節することができる。 The steel ball sinking distance in the above hot steel ball evaluation can be adjusted to the desired value by adjusting the type of polyol compound contained in the flame-retardant urethane resin composition, the amount of flame retardant and water, the type and amount of catalyst, the isocyanate index, etc.
上記熱鋼球評価において、試験体には、鋼球の沈み込みにより、試験体の上面から内部に渡って空洞が形成される。鋼球の沈み込み距離は、試験体の上面に対して垂直方向の空洞の最大距離を意味する。なお、熱による変色があるものの形状を保持している部分については、前記沈み込み距離の測定対象にはしないものとする。
また、上記した、難燃性ウレタン樹脂組成物からなるポリウレタン発泡体の、熱鋼球評価における鋼球の沈み込み距離は、難燃性ウレタン樹脂組成物から実施例にて記載する条件でポリウレタン発泡体を作製し、そのポリウレタン発泡体に対して測定した測定値を採用する。
In the above hot steel ball evaluation, a cavity is formed in the test specimen from the top surface to the inside due to the sinking of the steel ball. The sinking distance of the steel ball means the maximum distance of the cavity in the vertical direction to the top surface of the test specimen. Note that the part that has been discolored by heat but has retained its shape is not included in the measurement of the sinking distance.
In addition, the sinking distance of a steel ball in the hot steel ball evaluation of the polyurethane foam made of the above-mentioned flame-retardant urethane resin composition is determined by producing a polyurethane foam from the flame-retardant urethane resin composition under the conditions described in the Examples, and measuring the polyurethane foam.
本発明の発泡体は、特に限定されないが、例えば2液型の難燃性ウレタン樹脂組成物などのように2以上に分割される場合には、例えば、予め各成分を混合して調製されたポリオール組成物、及びポリイソシアネート組成物などの2以上に分割されたものを作製しておき、それらを混合して、発泡させることで得ることができる。各成分の混合及び発泡は、公知の方法により行うことができる。例えば高圧発泡機、低圧発泡機、吹き付け発泡機、ハンドミキサーなど公知の装置を用いて得ることができる。また、1液型の場合には、難燃性ウレタン樹脂組成物を構成する各成分を混合して得た難燃性ウレタン樹脂組成物を公知の方法で発泡させる方法が挙げられる。 The foam of the present invention is not particularly limited, but when it is divided into two or more components, such as a two-component flame-retardant urethane resin composition, it can be obtained by, for example, preparing a polyol composition and a polyisocyanate composition, each of which is prepared by mixing the components in advance, mixing them, and foaming them. The components can be mixed and foamed by a known method. For example, it can be obtained using a known device such as a high-pressure foaming machine, a low-pressure foaming machine, a spray foaming machine, or a hand mixer. In the case of a one-component type, a method of foaming a flame-retardant urethane resin composition obtained by mixing the components constituting the flame-retardant urethane resin composition by a known method can be mentioned.
<用途>
本発明の難燃性ウレタン樹脂組成物、及び上記したポリウレタン発泡体の用途は、特に限定されないが、建築物、家具、自動車、電車、船等の構造物の空洞に充填する用途に用いたり、該構造物に対して吹き付ける用途に用いたりすることができる。中でも、構造物に対して吹き付ける用途、即ち、吹き付け用途に用いられることが好ましい。
吹き付けは、吹き付け装置(例えばGRACO社製:A-25)及びスプレーガン(例えばガスマー社製:Dガン)を利用して実施することができる。吹き付けは、別容器に入ったポリオール組成物とポリイソシアネート組成物を吹き付け装置内で温度調整し、スプレーガンの先端で両者を衝突混合させ、混合液をエア圧によりミスト化することで実施できる。吹き付け装置及びスプレーガンは公知であり、市販品を使用することができる。また原液温度設定・圧力等は一般的なウレタンフォームの吹き付け条件が適応できる。
<Applications>
The applications of the flame-retardant urethane resin composition of the present invention and the above-mentioned polyurethane foam are not particularly limited, but they can be used for filling cavities in structures such as buildings, furniture, automobiles, trains, ships, etc., or for spraying onto such structures. Among these, the application of spraying onto structures, i.e., spraying, is preferred.
Spraying can be carried out using a spraying device (e.g., A-25 manufactured by GRACO) and a spray gun (e.g., D-gun manufactured by Gasmar). Spraying can be carried out by adjusting the temperature of the polyol composition and the polyisocyanate composition contained in separate containers in the spraying device, mixing them by collision at the tip of the spray gun, and turning the mixed liquid into mist by air pressure. The spraying device and the spray gun are well known, and commercially available products can be used. Furthermore, the temperature setting and pressure of the raw liquid can be the same as those for spraying general urethane foam.
本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
各実施例及び比較例において使用した各成分の詳細は次の通りである。
<ポリオール化合物>
(i)芳香族ポリエステルポリオール
・p-フタル酸系ポリエステルポリオール(川崎化成社製、製品名:RFK-505、水酸基価=250mgKOH/g)
(ii)含臭素芳香族ポリエーテルポリオール(リン酸エステルA含有):万華化学社製、製品名:FR-130、テトラブロモビスフェノールA骨格を有する芳香族系の臭素含有ポリエーテルポリオール、臭素系ポリオール成分が70質量%、液状のリン酸エステルA成分が30質量%の比率で含まれる混合液、水酸基価110mgKOH/g
(iii)芳香族ポリエーテルポリオール
・マンニッヒ系ポリエーテルポリオール(第一工業製薬社製、製品名:DK3776S、水酸基価=350mgKOH/g)
Details of each component used in each example and comparative example are as follows.
<Polyol Compound>
(i) Aromatic polyester polyol/p-phthalic acid-based polyester polyol (manufactured by Kawasaki Chemical Industries, Ltd., product name: RFK-505, hydroxyl value = 250 mg KOH/g)
(ii) Bromine-containing aromatic polyether polyol (containing phosphoric acid ester A): manufactured by Wanka Chemical Co., Ltd., product name: FR-130, an aromatic bromine-containing polyether polyol having a tetrabromobisphenol A skeleton, a mixture containing 70% by mass of a bromine-based polyol component and 30% by mass of a liquid phosphoric acid ester A component, a hydroxyl value of 110 mg KOH/g
(iii) Aromatic polyether polyol/Mannich-based polyether polyol (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., product name: DK3776S, hydroxyl value = 350 mg KOH/g)
<液状難燃剤>
・リン酸エステル系難燃剤 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)
<Liquid flame retardant>
Phosphate ester flame retardant Tris(β-chloropropyl)phosphate (manufactured by Daihachi Chemical Industry Co., Ltd., product name: TMCPP)
<整泡剤>
・シリコーン系整泡剤(東レダウコーニング社製、製品名:SH-193)
<触媒>
(i)ウレタン化触媒
・アミノ化合物1 N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン、(エアプロダクツ社製、製品名「PC-8」)
・アミノ化合物2 1,2-ジメチルイミダゾール(花王社製、製品名「カオライザー No.390」)
・ビスマス化合物 2-エチルヘキサン酸ビスマス(日東化成社製、製品名:Bi28)
(ii)三量化触媒
・アルカリ金属塩 2-エチルヘキサン酸カリウム(東栄化工社製、製品名:ヘキソエートカリウム15%)
<発泡剤>
・水
・HFO-1233zd<ハイドロフルオロオレフィン>(ハネウェル製、製品名:ソルスティスLBA)
<Foam stabilizer>
・Silicone foam stabilizer (Toray Dow Corning Co., Ltd., product name: SH-193)
<Catalyst>
(i) Urethane catalyst/amino compound 1: N,N-dimethylcyclohexylamine (manufactured by Air Products, product name "PC-8")
Amino compound 2: 1,2-dimethylimidazole (Kao Corporation, product name "Kao Raiser No. 390")
Bismuth compound: Bismuth 2-ethylhexanoate (manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd., product name: Bi28)
(ii) Trimerization catalyst/alkali metal salt Potassium 2-ethylhexanoate (manufactured by Toei Kako Co., Ltd., product name: potassium hexoate 15%)
<Foaming Agent>
・Water ・HFO-1233zd <hydrofluoroolefin> (manufactured by Honeywell, product name: Solstice LBA)
<ポリイソシアネート化合物>
・MDI(住化コベストロウレタン(株)製、製品名:44V-20)
<Polyisocyanate Compound>
・MDI (manufactured by Sumika Covestro Urethane Co., Ltd., product name: 44V-20)
以下の方法により、測定及び評価を行った。 Measurements and evaluations were carried out using the following methods:
[ポリオール組成物の粘度]
ポリオール組成物の粘度を、25℃にてB型粘度計により測定した。
〇:粘度が1500mPa・s以下である
×:粘度が1500mPa・sを超える
[水分率]
ポリオール組成物をカールフィッシャー水分測定装置(京都電子工業社製、製品名:MKV-710)により測定した。
[Viscosity of polyol composition]
The viscosity of the polyol composition was measured at 25° C. using a Brookfield viscometer.
○: Viscosity is 1500 mPa·s or less ×: Viscosity is more than 1500 mPa·s [Moisture content]
The polyol composition was measured using a Karl Fischer moisture meter (manufactured by Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd., product name: MKV-710).
[ヌレート化度]
各実施例及び比較例で作製したポリウレタン発泡体についてヌレート化度を測定した。ヌレート化度の測定は、明細書記載の方法により、赤外分光光度計(サーモフィッシャー サイエンティフィック社製「Nicolet is5」)を使用して行った。
[Nuration degree]
The degree of nuration of the polyurethane foams produced in each of the Examples and Comparative Examples was measured. The degree of nuration was measured using an infrared spectrophotometer ("Nicolet is5" manufactured by Thermo Fisher Scientific Co.) according to the method described in the specification.
[熱鋼球評価]
各実施例及び比較例で作製したポリウレタン発泡体について、以下(1)~(3)の手順で、鋼球の沈み込み距離及び溶融直径距離を測定した。
(1)ポリウレタン発泡体を、各辺の寸法が100mm×100mm×60mmである直方体に切り出し、試験体とする。
(2)800℃に温度設定した電気炉内に、直径10.0mm、重量4.15gの鋼球を入れ、鋼球全体が均一に加熱され、赤色に変化するまで、10分以上放置し、鋼球温度を800℃とした。なお鋼球は新品のものを用いた。
(3)23℃雰囲気下にて、上記(2)で加熱した鋼球を直ちに、上記(1)の試験体の上部の中心に載せて、鋼球の沈み込みが完了するまで放置する。次いで、十分に冷却された試験体の断面を裁断して、鋼球の沈み込み距離を測定する。
なお、本熱鋼球評価において、鋼球を加熱した後、試験体上に載せるまでの時間は1秒以内である。また鋼球としては、SUS304製の鋼球を使用する。
また、電気炉に関しては、例えば、炉内寸法120mm×150mm×100mmの小型プログラム電気炉(製品名:MMF-1、アズワン社製)を使用した。
以上の手順にて得られた鋼球の沈み込み距離から、下記のとおり、燃え拡がらない性質の良し悪しを判断した。
[Hot steel ball evaluation]
For each of the polyurethane foams produced in the Examples and Comparative Examples, the sinking distance and fusion diameter distance of the steel ball were measured by the following procedures (1) to (3).
(1) The polyurethane foam is cut into a rectangular parallelepiped with side dimensions of 100 mm x 100 mm x 60 mm to prepare a test specimen.
(2) A steel ball having a diameter of 10.0 mm and a weight of 4.15 g was placed in an electric furnace set to a temperature of 800° C., and left for 10 minutes or more until the entire steel ball was uniformly heated and turned red, and the temperature of the steel ball was 800° C. The steel ball was a new one.
(3) In an atmosphere of 23° C., the steel ball heated in (2) above is immediately placed on the center of the upper part of the test piece in (1) above and left there until the steel ball has completely sunk in. Then, the cross section of the sufficiently cooled test piece is cut and the sinking distance of the steel ball is measured.
In this hot steel ball evaluation, the time from heating the steel ball to placing it on the test piece is within one second. The steel ball used is made of SUS304.
Regarding the electric furnace, for example, a small programmable electric furnace (product name: MMF-1, manufactured by AS ONE Corporation) with inner dimensions of 120 mm×150 mm×100 mm was used.
From the sinking distance of the steel ball obtained by the above procedure, the quality of the flame-proofing property was judged as follows.
≪熱鋼球評価基準≫
・鋼球の沈み込み距離
〇・・鋼球の沈み込み距離が10mm以下
×・・上記〇以外の場合
<Hot steel ball evaluation criteria>
・Sinking distance of steel ball 〇・・Sinking distance of steel ball is 10mm or less ×・・Other than the above 〇
[UL94規格による燃焼評価]
各実施例、比較例で作製したポリウレタン発泡体を切り出して、125mm×13mm×13mmのサイズの測定試料とし、UL94規格に従って燃焼試験を行った。なお、難燃性の等級は、難燃性が高いものから順に、V-0、V-1、V-2で表される。燃焼試験を5回行い、5回全てにおいてV-0の等級を満足したものを「〇」、1回でもV-0の等級を満たさなかったものを「×」として評価した。
[Combustion evaluation according to UL94 standard]
The polyurethane foams prepared in each of the Examples and Comparative Examples were cut out to obtain measurement samples measuring 125 mm x 13 mm x 13 mm, and combustion tests were conducted in accordance with the UL94 standard. The flame retardancy grades were expressed as V-0, V-1, and V-2, in descending order of flame retardancy. The combustion test was conducted five times, and samples that satisfied the V-0 grade in all five tests were evaluated as "◯", and samples that did not satisfy the V-0 grade even once were evaluated as "X".
[発泡挙動]
発泡挙動は目視により判断した。クリームタイムから発泡が停止する時間(ライズタイム)までの間に、スムースに発泡が進行したものを○、発泡速度に急激な変化が見られたもの(2段発泡)を×とした。また上記評価法以外にも、ライズカーブを用いて評価することができる。ライズカーブは横軸をポリオール組成物とポリイソシアネート組成物とを混合してからの時間、縦軸を発泡体の発泡高さとして得たグラフである。ライズカーブを評価する装置として、例えばFORMAT社製の「FOAMAT」が挙げられる。スムースな発泡をするものはライズカーブが放物線上となるが、2段発泡するものは一度発泡高さが停滞した後に、再度発泡が開始し高さ変化が起こる。
[Foaming behavior]
The foaming behavior was judged by visual observation. Between the cream time and the time when foaming stops (rise time), the foaming progressed smoothly and was marked with a circle, while the foaming speed showed a sudden change (two-stage foaming) and was marked with a cross. In addition to the above evaluation method, the foaming behavior can be evaluated using a rise curve. The rise curve is a graph obtained by plotting the time from mixing the polyol composition and the polyisocyanate composition on the horizontal axis and the foaming height of the foam on the vertical axis. An example of an apparatus for evaluating the rise curve is the "FOAMAT" manufactured by FORMAT. The rise curve of the foaming agent that foams smoothly is parabolic, but the foaming height of the foaming agent that foams in two stages stagnates once, then starts to foam again and the height changes.
[実施例1~3、比較例1~2]
表1の配合に従い、ポリオール組成物を構成する各成分を1000mLポリプロピレンビーカーに計りとり、20℃、10秒間ハンドミキサーで攪拌しポリオール組成物を作製した。その後10℃に冷却した該ポリオール組成物に対して同じく10℃に温調したポリイソシアネートを加えて難燃性ウレタン樹脂組成物とし、該組成物をラボディスパーで3秒間攪拌し、ポリウレタン発泡体を作製した。該ポリウレタン発泡体を用いて、上記した熱鋼球評価および燃焼評価を行った。
[Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 to 2]
According to the formulation in Table 1, each component constituting the polyol composition was weighed into a 1000 mL polypropylene beaker and stirred with a hand mixer at 20° C. for 10 seconds to prepare a polyol composition. The polyol composition was then cooled to 10° C., and a polyisocyanate similarly adjusted to 10° C. was added to the polyol composition to prepare a flame-retardant urethane resin composition, which was then stirred with a lab-di spar for 3 seconds to prepare a polyurethane foam. The polyurethane foam was used to carry out the above-mentioned hot steel ball evaluation and combustion evaluation.
得られたポリウレタン発泡体を用いて、上記した各評価を実施した。各項目の評価結果を表1に示した。 The polyurethane foam obtained was used to carry out the above-mentioned evaluations. The evaluation results for each item are shown in Table 1.
なお、各触媒の質量部は製品としての質量部である。
製品名の括弧内の数値は、水酸基価(mgKOH/g)である。
FR-130は、ポリオール化合物とリン酸エステルの混合液であるため、FR-130に含有されるポリオール化合物及びリン酸エステルそれぞれの質量部を示し、製品としての質量部は括弧内に示した。
The parts by mass of each catalyst are parts by mass of the product.
The number in parentheses next to the product name is the hydroxyl value (mgKOH/g).
Since FR-130 is a mixed liquid of a polyol compound and a phosphate ester, the parts by mass of each of the polyol compound and the phosphate ester contained in FR-130 are shown, and the parts by mass of the product are shown in parentheses.
以上のとおり、本発明の要件を満足する各実施例の難燃性ウレタン樹脂組成物は、2段発泡することなくポリウレタン発泡体を形成し、かつポリウレタン発泡体の難燃性も優れていた。一方、本発明の要件を満足しない比較例では、発泡時に2段発泡が生じるか、あるいはポリウレタン発泡体の難燃性が劣るものとなった。 As described above, the flame-retardant urethane resin compositions of the Examples that satisfied the requirements of the present invention formed polyurethane foams without two-stage foaming, and the polyurethane foams had excellent flame retardancy. On the other hand, in the Comparative Examples that did not satisfy the requirements of the present invention, two-stage foaming occurred during foaming, or the polyurethane foams had poor flame retardancy.
Claims (9)
前記触媒がウレタン化触媒を含み、三量化触媒の含有量が前記ポリオール化合物100質量部に対して、3質量部以下であり、
前記ポリオール化合物のうち、少なくとも1種が臭素含有ポリオールであり、
前記液状難燃剤の含有量が前記ポリオール化合物100質量部に対して、20~120質量部であり、
前記断熱材形成用難燃性ウレタン樹脂組成物を構成するポリオール組成物の20℃における粘度が1500mPa・s以下である、断熱材形成用難燃性ウレタン樹脂組成物(但し、硫黄含有芳香族ジアミンを含有するものを除く。)。 A flame-retardant urethane resin composition for forming a heat insulating material, comprising a polyol compound, a polyisocyanate compound, a liquid flame retardant, a foaming agent, and a catalyst,
the catalyst includes a urethanization catalyst, and the content of the trimerization catalyst is 3 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the polyol compound;
At least one of the polyol compounds is a bromine-containing polyol,
The content of the liquid flame retardant is 20 to 120 parts by mass relative to 100 parts by mass of the polyol compound,
A flame-retardant urethane resin composition for forming a heat insulating material, wherein the viscosity of a polyol composition constituting the flame-retardant urethane resin composition for forming a heat insulating material at 20°C is 1500 mPa·s or less (excluding those containing a sulfur-containing aromatic diamine) .
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