説明

ポリウレタンフォームの製造方法

【課題】水及び/又は低沸点炭化水素を含有する発泡剤でポリウレタンフォームの成形密度を低減しても、機械物性が優れたフォームを提供する。
【解決手段】活性水素成分(P)と有機ポリイソシアネート(B)とを発泡剤(C)の存在下に反応させてポリウレタンフォームを製造する方法において、(P)が下記一般式(I)で表される強度向上剤(A)を含有し、(C)が水及び/又は低沸点炭化水素を含有するポリウレタンフォームの製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はポリウレタンフォームの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年は環境への配慮及びコスト低減要求が強く、ポリウレタンフォームの低密度化が求められている。
現状、低密度化の要望に応えるため、発泡剤としての水の使用量が増加の傾向にある。水の使用量を増加させる(非特許文献1等)ことは、フォーム製造時の発生炭酸ガス量を増加させることができ、ポリウレタンフォームの密度を低下させるには有効であるが、フォームの密度が低下すると圧縮硬さ等の機械強度が低下する。ポリウレタンフォームの硬度を向上させる具体的技術としては、特許文献1のような方法が知られているが、このような方法では、低沸点炭化水素を用いた低密度化の際に、作業性改善のため原料ポリオールの水酸基価を低くして反応混合物の粘度を低下させる場合など、製造方法によっては、極端に圧縮硬さの低下(とくにフリー発泡フォームの場合)が見られる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010−126546号公報
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】岩田敬治、「ポリウレタン樹脂ハンドブック」、日刊工業、1987年5月20日発行、第1版、32頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、水及び/又は低沸点炭化水素を含有する発泡剤でポリウレタンフォームの成形密度を低減しても、圧縮硬さ等の機械物性が優れたフォームを得ることができるポリウレタンフォームの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、これらの問題点を解決するべく鋭意検討した結果、水及び/又は低沸点炭化水素を含有する発泡剤でポリウレタンフォームの成形密度を低減した場合でも、特定の構造を有する強度向上剤を使用することで、高い機械物性(圧縮硬さ、引張強度、引裂強度)を有するポリウレタンフォームが得られることを見出し本発明に到達した。
【0007】
すなわち本発明のポリウレタンフォームの製造方法は、活性水素成分(P)と有機ポリイソシアネート(B)とを発泡剤(C)の存在下に反応させてポリウレタンフォームを製造する方法において、(P)が下記一般式(I)で表される強度向上剤(A)を含有し、(C)が、水及び/又は低沸点炭化水素を含有することを要旨とする。
【0008】
【化1】

【0009】
[一般式(I)中、R1は活性水素含有化合物から1個の活性水素を除いた残基を表す。複数のR1は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。;Yは3価以上の芳香族ポリカルボン酸(f)からカルボキシル基を除いた残基を表す。芳香環は炭素原子から構成される。芳香環の置換基は水素原子でも他の置換基でもよいが、少なくとも一つの置換基が水素原子である。;aは0≦a≦(芳香環置換基数−2)を満たす整数である。;bは0≦b≦(芳香環置換基数−2)を満たす整数である。;a+bは2≦a+b≦(芳香環置換基数−2)を満たす整数である。;Zはm価以上の活性水素含有化合物からm個の活性水素を除いた残基を表す。;mは1〜10の整数を表す。]
【発明の効果】
【0010】
本発明は、発泡剤が水及び/又は低沸点炭化水素を含有するポリウレタンフォームの製造方法において、高い機械物性(圧縮硬さ)のポリウレタンフォームを得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明において、活性水素成分(P)が下記一般式(I)で表される強度向上剤(A)を含有する。
【0012】
【化2】

【0013】
一般式(I)中、R1は活性水素含有化合物から1個の活性水素を除いた残基を表す。活性水素含有化合物としては、水酸基含有化合物、アミノ基含有化合物、カルボキシル基含有化合物、チオール基含有化合物及びリン酸化合物;分子内に2種以上の活性水素含有官能基を有する化合物が含まれる。これら活性水素含有化合物は、1種類でも複数種類でも使用することができる。すなわち、複数のR1は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
【0014】
水酸基含有化合物としては、1価のアルコール、2〜8価の多価アルコール、フェノール及び多価フェノール等が含まれる。具体的にはメタノール、エタノール、ブタノール、オクタノール、ベンジルアルコール、ナフチルエタノール等の1価のアルコール;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3及び1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,10−デカンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン及び1,4−ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン等の2価アルコール;グリセリン及びトリメチロールプロパン等の3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4〜8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、ビスフェノールS、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及び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)並びに米国特許3265641号明細書に記載のポリフェノール等が挙げられる。
なお、(メタ)アクリレートとは、メタクリレート及び/又はアクリレートを意味し、以下において同様である。
【0015】
アミノ基含有化合物としては、アミン、ポリアミン及びアミノアルコール等が含まれる。具体的には、アンモニア;炭素数1〜20のアルキルアミン(ブチルアミン等)及びアニリン等のモノアミン;エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン及びジエチレントリアミン等の脂肪族ポリアミン;ピペラジン及びN−アミノエチルピペラジン等の複素環式ポリアミン;ジシクロヘキシルメタンジアミン及びイソホロンジアミン等の脂環式ポリアミン;フェニレンジアミン、トリレンジアミン及びジフェニルメタンジアミン等の芳香族ポリアミン;モノエタノ―ルアミン、ジエタノ―ルアミン及びトリエタノ―ルアミン等のアルカノ―ルアミン;ジカルボン酸と過剰のポリアミンとの縮合により得られるポリアミドポリアミン;ポリエーテルポリアミン;ヒドラジン(ヒドラジン及びモノアルキルヒドラジン等)、ジヒドラジッド(コハク酸ジヒドラジッド及びテレフタル酸ジヒドラジッド等)、グアニジン(ブチルグアニジン及び1−シアノグアニジン等);ジシアンジアミド等;が挙げられる。
【0016】
カルボキシル基含有化合物としては、酢酸及びプロピオン酸等の脂肪族モノカルボン酸;安息香酸等の芳香族モノカルボン酸;コハク酸、フマル酸、セバシン酸及びアジピン酸等の脂肪族ポリカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ナフタレン−1,4ジカルボン酸、ナフタレン−2,3,6トリカルボン酸、ピロメリット酸、ジフェン酸、2,3−アントラセンジカルボン酸、2,3,6−アントラセントリカルボン酸、及びピレンジカルボン酸等の芳香族ポリカルボン酸;アクリル酸の(共)重合物等のポリカルボン酸重合体(官能基数2〜100)等が挙げられる。
【0017】
チオール基含有化合物としては、1官能のフェニルチオール、アルキルチオール及びポリチオール化合物が含まれる。ポリチオールとしては、2〜8価の多価チオールが挙げられる。具体的にはエチレンジチオール及び1、6−ヘキサンジチオール等が挙げられる。
【0018】
リン酸化合物としては燐酸、亜燐酸及びホスホン酸等が挙げられる。
【0019】
活性水素含有化合物としては、分子内に2種以上の活性水素含有官能基(水酸基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基及びリン酸基等)を有する化合物も使用できる。
【0020】
また、活性水素含有化合物としては、上記活性水素含有化合物のアルキレンオキサイド付加物を使用することもできる。
【0021】
活性水素含有化合物に付加させるアルキレンオキサイド(以下、AOと略す)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及び1,4−ブチレンオキサイド等が挙げられる。これらのうち、性状や反応性の観点から、PO、EO及び1,2-ブチレンオキサイドが好ましい。AOを2種以上使用する場合(例えば、PO及び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。
【0022】
さらに、活性水素含有化合物としては、上記活性水素含有化合物とポリカルボン酸(脂肪族ポリカルボン酸や芳香族ポリカルボン酸)との縮合反応で得られる活性水素含有化合物(ポリエステル化合物)を使用することができる。縮合反応においては活性水素含有化合物、ポリカルボン酸共に1種類を使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0023】
脂肪族ポリカルボン酸とは、以下(1)、(2)を満たす化合物を意味する。
(1)1分子が有するカルボキシル基が2個以上である。
(2)カルボキシル基が芳香環に直接結合していない。
【0024】
脂肪族ポリカルボン酸には、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、マレイン酸及びフマル酸等が挙げられる。
【0025】
芳香族ポリカルボン酸とは以下(1)〜(3)を満たす化合物を意味する。
(1)1分子が有する芳香環の数が1個以上である。
(2)1分子が有するカルボキシル基の数が2個以上である。
(3)カルボキシル基が芳香環に直接結合している。
【0026】
芳香族ポリカルボン酸としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、2,2’-ビベンジルジカルボン酸、トリメリット酸、ヘミリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸及びナフタレン−1,4ジカルボン酸、ナフタレン−2,3,6トリカルボン酸、ジフェン酸、2,3−アントラセンジカルボン酸、2,3,6−アントラセントリカルボン酸及びピレンジカルボン酸等の炭素数8〜18の芳香族ポリカルボン酸が挙げられる。
【0027】
また、ポリカルボン酸と活性水素含有化合物との縮合反応を実施する際に、ポリカルボン酸の無水物や低級アルキルエステルを使用することもできる。
【0028】
強度向上剤(A)のハンドリング及びポリウレタンフォームの機械物性(引張強度、圧縮硬さ)向上の観点から、R1とする活性水素含有化合物としては、水酸基含有化合物、アミノ基含有化合物、これらのAO付加物及び活性水素含有化合物とポリカルボン酸との縮合反応で得られるポリエステル化合物が好ましく、さらに好ましくはメタノール、エタノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ショ糖、ベンジルアルコール、フェノール、メチルアミン、ジメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、フェニルアミン、ジフェニルアミン、これらのEO及び/又はPO付加物並びにこれら活性水素化合物とフタル酸及び/又はイソフタル酸との縮合物が好ましい。
【0029】
一般式(I)中、Yは3価以上の芳香族ポリカルボン酸(f)からカルボキシル基を除いた残基を表す。Yの芳香環は炭素原子から構成される。芳香環の置換基は水素原子でも他の置換基でもよいが、少なくとも1つの置換基が水素原子である。すなわち、Yの芳香環は、その芳香環を構成する炭素原子に結合した少なくとも一つの水素原子を有する。
【0030】
他の置換基とは、アルキル基、ビニル基、アリル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、アミノ基、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、ヒドロキシアミノ基、ニトロ基、ホスフィノ基、チオ基、チオール基、アルデヒド基、エーテル基、アリール基、アミド基、シアノ基、ウレア基、ウレタン基、スルホン基、エステル基及びアゾ基等が挙げられる。機械物性向上(伸び、引っ張り強度、圧縮硬さ)及びコストの観点から、他の置換基としては、アルキル基、ビニル基、アリル基、アミノ基、アミド基、ウレタン基及びウレア基が好ましい。
【0031】
Y上の置換基の配置としては、機械物性向上の観点から、2個のカルボニル基が隣接し、3個目のカルボニル基と1又は2個目のカルボニル基の間に置換基として水素が配置された構造が好ましい。
【0032】
Yを構成する3価以上の芳香族ポリカルボン酸(f)としては、トリメリット酸、ヘミリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、ナフタレン−2,3,6トリカルボン酸及び2,3,6−アントラセントリカルボン酸等の炭素数8〜18の芳香族ポリカルボン酸が挙げられる。
【0033】
強度向上剤(A)のハンドリング及びポリウレタンフォームの機械物性(圧縮硬さ、引張強度、引裂強度)向上の観点から、Yに使用する(f)は単環式化合物が好ましく、さらに好ましくはトリメリット酸及びピロメリット酸である。
【0034】
一般式(I)において、aは0≦a≦芳香環置換基数−2を満たす整数である。芳香環置換基数とは、芳香環を構成する炭素原子に結合する置換基の数である。例えば、炭素6個から構成される単環の芳香環では、芳香環置換基数が6であり、aとして0〜4を取りうる。芳香環が単環の芳香環の場合、機械物性(引張強度、引裂強度、圧縮硬さ)向上の観点から、aは2又は3が好ましい。
【0035】
一般式(I)において、bは0≦b≦芳香環置換基数−2を満たす整数である。例えば、炭素6個から構成される単環の芳香環では、芳香環置換基数が6であり、bとして0〜4を取りうる。芳香環が単環の芳香環の場合、フォームの硬化速度の観点から、bは0又は1が好ましい。
【0036】
一般式(I)において、a+bは2≦(a+b)≦芳香環置換基数−2を満たす整数である。例えば、炭素6個から構成される単環の芳香環では、芳香環置換基数が6であり、a+bとして0〜4を取りうる。芳香環が単環の芳香環の場合、機械物性(引張強度、引裂強度、圧縮硬さ)向上の観点から、a+bは2又は3が好ましい。
【0037】
一般式(I)中のZはm価以上の活性水素含有化合物からm個の活性水素を除いた残基を表す。ここで言う活性水素含有化合物としては、上述のR1で示した活性水素含有化合物が含まれる。Zで表される活性水素含有化合物はR1の一部と同一であっても構わないが、少なくとも1つのR1とZは異なる基であることが好ましい。
一般式(I)において、mは1〜10の整数を表す。
強度向上剤(A)のハンドリング及びポリウレタンフォームの機械物性(圧縮硬さ、引張強度、引裂強度)向上の観点から、Zには、水酸基含有化合物、アミノ基含有化合物、これらのAO付加物及びこれらとポリカルボン酸との縮合物を用いることが好ましく、mは1〜8が好ましい。
【0038】
本発明において、強度向上剤(A)の水酸基価(mgKOH/g)は、成形時のハンドリング(粘度)及び引っ張り強度の観点から、0〜700が好ましく、さらに好ましくは0〜650、次にさらに好ましくは0〜600である。
なお本発明において、水酸基価はJISK−1557に準拠して測定される。
また、(A)の水酸基価が0であることは、一般式(I)中、いずれのR1もYもZも水酸基を有しないことを意味する。
【0039】
本発明において、強度向上剤(A)の芳香環濃度(mmol/g)は、引張強度向上の観点から、0.1〜10.0が好ましく、さらに好ましくは0.2〜9.5、次にさらに好ましくは0.3〜9.0である。
なお、(A)の芳香環濃度は、強度向上剤(A)1g中の芳香環のモル数を意味する。
【0040】
3価以上の(f)由来のYの含量は、強度向上剤(A)の数平均分子量を基準として、機械物性(圧縮硬さ、引張強度、引裂強度)向上の観点から、0.5〜50%であることが好ましく、さらに好ましくは4〜47%、次にさらに好ましくは6〜45%である。
【0041】
本発明に用いる活性水素成分(P)としては、上述の強度向上剤(A)を必須成分として含有していればよい。(A)以外の(P)の成分としては、ポリオール(PL)が含まれる。(A)が活性水素を有しない場合には、(P)は(PL)を含むことが好ましい。(PL)としては、ポリウレタンフォームを製造する際に使用する従来のポリオールが含まれる。(PL)としては、活性水素含有化合物に、AOが付加された構造の化合物が好ましく例示できる。
【0042】
(PL)としては、前記活性水素含有化合物のうち2〜4価又はそれ以上のものに、AOが付加された構造の化合物が挙げられ、2種以上を併用してもよい。
AOとしては、PO及びEOが含まれる。AOは、これらのみを含有することが好ましいが、AO中10重量%以下(とくに5重量%以下)の範囲で前記の他のAOが併用された付加物であってもよい。
【0043】
活性水素成分(P)の数平均官能基数は2〜8であり、この範囲以外の官能基数のものが含まれていても、数平均官能基数が2〜8となればよい(他のポリオールの平均官能基数についても同様)。なお、本発明において、ポリオールの官能基数は、出発物質の官能基数と同一であるとみなす。また、本発明において平均官能基数とは、数平均官能基数を意味する。
活性水素成分(P)の水酸基価は10〜1850(mgKOH/g、以下の水酸基価も同じ)であり、フォームの成形性の観点から、好ましくは12〜1500、さらに好ましくは14〜1000である。
【0044】
活性水素成分(P)の重量を基準とする(A)の含有量は、フォームの成形性の観点から、好ましくは0.1〜100重量%、さらに好ましくは1〜98重量%である。
【0045】
本発明で使用される有機ポリイソシアネート(B)としては、イソシアネート基を分子内に2個以上有する化合物であればよく、ポリウレタンフォームの製造に通常使用されるものを用いることができる。このようなイソシアネートとしては、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、これらの変性物(例えば、ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、イソシヌアレート基、又はオキサゾリドン基含有変性物など)及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
【0046】
芳香族ポリイソシアネートとしては、炭素数(NCO基中の炭素を除く;以下のイソシアネートも同様)6〜16の芳香族ジイソシアネート、炭素数6〜20の芳香族トリイソシアネート及びこれらのイソシアネートの粗製物などが挙げられる。具体例としては、1,3−及び/又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−及び/又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−及び/又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(粗製MDI)、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、トリフェニルメタン−4,4’,4’’−トリイソシアネートなどが挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、炭素数6〜10の脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。具体例としては、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートなどが挙げられる。
脂環式ポリイソシアネートとしては、炭素数6〜16の脂環式ジイソシアネートなどが挙げられる。具体例としては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネートなどが挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、炭素数8〜12の芳香脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。具体例としては、キシリレンジイソシアネート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。
変性ポリイソシアネートの具体例としては、ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI、ショ糖変性TDI、ひまし油変性MDIなどが挙げられる。
【0047】
本発明において、活性水素成分(P)と有機ポリイソシアネート(B)との反応は、触媒(D)の存在下で行ってもよい。触媒(D)はウレタン化反応を促進する通常の触媒を使用することができ、例として、トリエチレンジアミン、ビス(N,N−ジメチルアミノ−2−エチル)エーテル、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミンのPO付加物などの3級アミン及びそのカルボン酸塩、酢酸カリウム、オクチル酸カリウム及びスタナスオクトエート等のカルボン酸金属塩、ジブチルチンジラウレート等の有機金属化合物が挙げられる。
【0048】
本発明における発泡剤(C)としては、水及び/又は低沸点炭化水素が使用できる。
本発明において、(C)中の水の使用量は活性水素成分(P)の重量を基準として、フォームの成形性の観点から、25重量%以下が好ましく、さらに好ましくは0.1〜24重量%である。
【0049】
低沸点炭化水素は、沸点が−5〜70℃の炭化水素であり、その具体例としては、ブタン、ペンタン、シクロペンタン及びこれらの混合物が挙げられる。低沸点炭化水素の沸点としては、成形性の観点から、0〜70℃であることが好ましい。
(C)中の低沸点炭化水素の使用量は、(P)の重量を基準として、成形性の観点から、70重量%以下が好ましく、さらに好ましくは0〜60重量%である。
また、水及び低沸点炭化水素以外に、発泡剤として液化炭酸ガスを使用することもできる。液化炭酸ガスを用いる場合の使用量は、(A)100重量部あたり、好ましくは30重量部以下、さらに好ましくは25重量部以下である。
【0050】
本発明において、発泡剤(C)としては、水単独、又は、水と低沸点炭化水素との併用が好ましい。
【0051】
発泡剤(C)として水及び低沸点炭化水素とを併用する場合には、ハンドリング(粘度)及びフォーム強度の観点から、強度向上剤(A)において、少なくとも1つのR1とZが異なる基であることが好ましい。
【0052】
本発明において、活性水素成分(P)と有機ポリイソシアネート(B)との反応は、整泡剤(E)の存在下で行ってもよい。整泡剤(E)としては、通常のポリウレタンフォームの製造に用いられるものはすべて使用でき、例として、ポリエーテル変性ジメチルシロキサン系整泡剤[例えば、エボニック デグサ ジャパン製「TEGOSTAB B8737LF」、東レ・ダウコーニング(株)製の「SZ−1346」、「SF−2936F」、「SZ−1327」、「SRX−274C」「SH−193」「L−540」等]、ジメチルシロキサン系整泡剤[例えば、東レダウシリコーン(株)製の「SRX−253」等]等のシリコーン整泡剤が挙げられる。
(E)の使用量は、活性水素成分(A)100重量部に対して、フォームの機械物性の観点から、好ましくは0.5〜12重量部である。
【0053】
本発明においては、必要により以下に述べるような、他の補助成分を用い、その存在下で反応させてもよい。
例えば、着色剤(染料、顔料)、難燃剤(リン酸エステル、ハロゲン化リン酸エステルなど)、老化防止剤(トリアゾール系、ベンゾフェノン系など)、抗酸化剤(ヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系など)などの公知の補助成分の存在下で反応させることができる。活性水素成分(A)100重量部に対するこれらの補助成分の使用量に関しては、着色剤は、好ましくは1重量部以下である。難燃剤は、好ましくは5重量部以下、さらに好ましくは2重量部以下である。老化防止剤は、好ましくは1重量部以下、さらに好ましくは0.5重量部以下である。抗酸化剤は、好ましくは1重量部以下、さらに好ましくは0.01〜0.5重量部である。
【0054】
本発明の製造方法において、ポリウレタンフォームの製造に際してのイソシアネート指数[(NCO基/活性水素原子含有基)の当量比×100](NCOインデックス)は、フォームの機械物性の観点から、70〜500が好ましく、さらに好ましくは75〜450、特に好ましくは85〜415である。
【0055】
本発明の方法によるポリウレタンフォームの製造法の具体的な一例を示せば、下記の通りである。まず、活性水素成分(A)及び発泡剤(D)並びに必要により、触媒(C)及び整泡剤(E)及び他の補助成分を所定量混合する。次いでポリウレタン発泡機又は攪拌機を使用して、この混合物(ポリオールプレミックス)と有機ポリイソシアネート(B)とを急速混合する。得られた混合液をモールド(例えば55〜75℃)に注入し、所定時間後脱型してポリウレタンフォームを得る。
【実施例】
【0056】
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【0057】
実施例及び比較例で使用する材料について、下記に記載する。記載していない物については、試薬として容易に入手することができる。
【0058】
(1)強度向上剤(A)
強度向上剤A−1:攪拌装置、温度制御装置付きのステンレス製オートクレーブに、ポリプロピレングリコール(三洋化成工業株式会社製 サンニックスPP−2000;数平均分子量2000のポリプロピレングリコール、水酸基価56.0)1モル、無水トリメリット酸1モル及びアルカリ触媒(N−エチルモルフォリン)0.010モルを仕込み、窒素雰囲気下、0.20MPa、120±10℃で1時間反応させハーフエステル化を行った。ハーフエステル化後、PO82モルを80±10℃、圧力0.50MPa以下となるよう制御しながら、5時間かけて滴下した後、80±10℃で1時間熟成した。更にEO2モルを1時間かけて滴下した後、1時間熟成した。熟成終了後、アルカリ触媒を10kPaにて1時間減圧除去して、強度向上剤A−1を得た。A−1の測定値を表1に記載した。
【0059】
強度向上剤A−2:A−1の製造と同様のオートクレーブに、グリセリンPO付加物(三洋化成工業株式会社製 サンニックスGP−3000NS;数平均分子量3000、水酸基価56.0)1モル、無水フタル酸6モル及びアルカリ触媒(N−エチルモルフォリン)0.030モルを仕込み、窒素雰囲気下、0.20MPa、120±10℃で1時間反応させハーフエステル化を行った。その後EO6モルを80±10℃、圧力0.50MPa以下となるよう制御しながら、5時間かけて滴下した後、80±10℃で1時間熟成した。室温まで冷却し、無水トリメリット酸1モルを仕込み、0.20MPa、120±10℃にて、1時間ハーフエステル化を行った後、EO2モルを80±10℃、圧力0.5MPa以下となるよう制御しながら、2時間かけて滴下した後、80±10℃で1時間熟成した。熟成終了後、アルカリ触媒を10kPaにて1時間減圧除去して、強度向上剤A−2を得た。A−2の測定値を表1に記載した。
【0060】
強度向上剤A−3:A−2の製造において、グリセリンPO付加物(GP−3000NS)の代わりにグリセリンPO付加物(三洋化成工業株式会社製 サンニックスGP−1500;数平均分子量1500、水酸基価112.0)を使用し、N−エチルモルフォリンの使用量を0.010モルとする以外は強度向上剤A−2と同様にして、強度向上剤A−3を得た。A−3の測定値を表1に記載した。
【0061】
強度向上剤A−4:A−1の製造において、ポリプロピレングリコール(PP−2000)の代わりにグリセリンPO付加物(GP−3000NS)1モルを使用し、POを使用せず、EOを2モルを6モルとする以外はA−1と同様にして、強度向上剤A−4を得た。A−4の測定値を表1に記載した。
【0062】
強度向上剤A−5:A−1の製造と同様のオートクレーブに、ポリプロピレングリコール(PP−2000)1モル、無水フタル酸2モル及びアルカリ触媒(N−エチルモルフォリン)0.010モルとを仕込み、窒素雰囲気下、0.20MPa、120±10℃で1時間反応させハーフエステル化を行った。その後EO2モルを80±10℃、圧力0.50MPa以下となるよう制御しながら、5時間かけて滴下した後、120±10℃で1時間熟成した。室温まで冷却し、無水トリメリット酸2モルを仕込み、0.20MPa、120±10℃にて、1時間エステル化を行った後、EO4モルを80±10℃、圧力0.5MPa以下となるよう制御しながら、2時間かけて滴下した後、80±10℃で1時間熟成した。熟成終了後、アルカリ触媒を10kPaにて1時間減圧除去して、強度向上剤A−5を得た。A−5の測定値を表1に記載した。
【0063】
強度向上剤A−6:A−2の製造において、グリセリンPO付加物(GP−3000NS)の代わりにグリセリンPO付加物(GP−1500)1モルを使用し、N−エチルモルフォリンの使用量を0.010モルとし、EO6モルの代わりにPO6モルを使用する以外は実施例2と同様にして、強度向上剤A−6を得た。A−6の測定値を表1に記載した。
【0064】
強度向上剤A−7:A−2の製造において、無水フタル酸使用量を3モルとし、EO6モルを3モルとし、EO2モルを6モルとする以外はA−2と同様にして、強度向上剤A−7を得た。A−7の測定値を表1に記載した。
【0065】
強度向上剤A−8:A−2の製造において、グリセリンPO付加物(GP−3000NS)をグリセリンPO付加物(三洋化成工業株式会社製 サンニックスGP−4000;数平均分子量4000、水酸基価42.0)1モルとし、N−エチルモルフォリンの使用量を0.010モルとする以外はA−2と同様にして、強度向上剤A−8を得た。A−8の測定値を表1に記載した。
【0066】
<強度向上剤A−9〜A−90の製造>
以下、強度向上剤A−9〜A−90の製造について記載する。得られた強度向上剤の測定値を表1〜表3に記載した。
【0067】
【表1】

【0068】
【表2】

【0069】
【表3】

なお、A−9〜A−90の製造において使用している活性水素含有化合物のうち、上記のA−1〜A−9に記載していない物について下記に記載する。記載していない物については、試薬として容易に入手することができる。
【0070】
(1)エタノール変性物
・ポリオール(I)(エタノールEO付加物;数平均分子量200、水酸基価280)
A−1の製造と同様のオートクレーブにエタノール1モル、KOH9.0ミリモルを仕込み、130±5℃、10kPaにて1時間脱水した。脱水終了後、EO3.5モルを130℃±5℃、0.5MPa以下になるよう制御しながら2時間掛けて滴下し、滴下終了後2時間熟成した。熟成終了後、90±5℃まで冷却し、水2重量%、キョーワード600(協和化学社製;合成珪酸塩)2重量%を加え1時間処理した。オートクレーブより取り出した後、1ミクロンのろ紙を用いてろ過した後減圧脱水し、ポリオール(I)を得た。
・ポリオール(II)(エタノールEO付加物;数平均分子量2000、水酸基価56.1)
ポリオール(I)の製造において、KOHを90ミリモル、EOを44.4モル使用する以外は同様の手法で製造した。
・ポリオール(III)(エタノール、無水フタル酸、EOの共重合物;数平均分子量300、水酸基価187)
A−1の製造と同様のオートクレーブにエタノール1モル、無水フタル酸1モル、N−エチルモルフォリン0.01モルを仕込み、窒素雰囲気下120±10℃で1時間反応させハーフエステル化を行った。その後EO2.4モルを80±10℃、圧力0.50MPa以下となるよう制御しながら、2時間かけて滴下した後、3時間熟成した。熟成終了後、N−エチルモルフォリンを100±10℃、10kPaにて1時間減圧除去して、ポリオール(III)を得た。
・ポリオール(IV)(エタノール、無水フタル酸、EOの共重合物;数平均分子量1000、水酸基価56.1)
ポリオール(III)の製造において、無水フタル酸を4モル、EOを8.2モル使用する以外は同様の手法でポリオール(IV)を製造した。
【0071】
(2)アルキレングリコール
・PEG−200(エチレングリコールEO付加物;数平均分子量200、水酸基価560、三洋化成工業株式会社製「PEG-200」)
【0072】
(3)グリセリン変性物
・GP−400(グリセリンPO付加物;数平均分子量400、水酸基価420、三洋化成工業株式会社製「サンニックス GP−400」)
(4)ペンタエリスリトール変性物
・ポリオール(V)(ペンタエリスリトールEO付加物;数平均分子量400、水酸基価561)
ポリオール(I)の製造において、エタノールをペンタエリスリトールとすること、KOHを18ミリモル、EOを6.0モル使用する以外は同様にして、ポリオール(V)を製造した。
【0073】
(5)ソルビトール変性物
・SP−750(ソルビトールPO付加物;数平均分子量690、水酸基価490、三洋化成工業株式会社製「サンニックスSP−750」)
【0074】
(6)スクロース変性物
・RP−410A(スクロースPO付加物;数平均分子量1070、水酸基価420、三洋化成工業株式会社製「サンニックスRP−410A」)
・ポリオール(VI)(スクロース、無水フタル酸、EO共重合物;数平均分子量1900、水酸基価236)
A−1の製造と同様のオートクレーブにスクロース1モルと無水フタル酸8モル、N−エチルモルフォリン0.03モル、THF6.5モルを仕込み、窒素雰囲気下120±10℃で1時間反応させハーフエステル化を行った。その後EO8.5モルを80±10℃、圧力0.50MPa以下となるよう制御しながら、2時間かけて滴下した後、3時間熟成した。熟成終了後、N−エチルモルフォリン、THFを100±10℃、10kPaにて1時間減圧除去して、ポリオール(VI)を得た。
・ポリオール(VII)(スクロース、無水フタル酸、PO、EO共重合物;数平均分子量4150、水酸基価108)
ポリオール(III)の製造において、エタノールの代わりにRP−410Aを使用すること、N−エチルモルフォリンの使用量を0.05モルとし、THFを使用しないこと及びEOを16.2モル使用すること以外は同様の手法でポリオール(VII)を得た。
・ポリオール(VIII)(スクロースPO付加物;数平均分子量3000、水酸基価150)
A−1の製造と同様のオートクレーブにRP−410A 1モル、KOH0.14モルを仕込み、110±5℃、10kPaにて1時間脱水した。脱水終了後PO33.3モルを0.5MPa以下になるよう制御しながら4時間掛けて滴下し、滴下終了後3時間熟成した。熟成終了後、90±5℃まで冷却し、水2重量%、キョーワード600(協和化学社製;合成珪酸塩)2重量%を加え1時間処理した。オートクレーブより取り出した後、1ミクロンのろ紙を用いてろ過した後減圧脱水し、ポリオール(VIII)を得た。
【0075】
強度向上剤A−21〜24、33、35、37は、各々表4に示す原料と使用量(モル)を使用し、下記製法にて製造した。一例としてA−21で説明する。
A−1の製造と同様なオートクレーブにポリオール(I)(Z構成原料)を1モル、無水トリメリット酸(Y構成原料)1モル、触媒としてトリエチルアミン2.2モル、溶媒としてTHFを2モル仕込み、窒素雰囲気下80±10℃で2時間ハーフエステル化を行った。この後、R1構成原料としてエチレンブロミド2モルを加え、80±10℃で6時間反応した。反応後、析出した塩を濾別し、有機層を水で洗浄し目的物をトルエンで抽出分離した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、80±10℃、10kPaで溶媒留去を行い強度向上剤A−21を得た。各強度向上剤の測定値を表1〜表3に記載した。
【0076】
【表4】

【0077】
強度向上剤A−30、31、40、43、47、50、53、75〜77は、各々表5に示す原料と使用量(モル)を使用し、下記製法にて製造した。一例としてA−30で説明する。
A−1の製造と同様なオートクレーブにポリオール(I)(Z構成原料)を1モル、無水ピロメリット酸(Y構成原料)1モル、触媒としてトリエチルアミン3.2モル、溶媒としてTHFを2モル仕込み、窒素雰囲気下80±10℃で2時間ハーフエステル化を行った。この後、水1モルを加え30分反応後、R1構成原料としてエチレンブロミド3モルを加え、80±10℃で6時間反応した。反応後、析出した塩を濾別し、有機層を水で洗浄し目的物をトルエンで抽出分離した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、80±10℃、10kPaで溶媒留去を行い強度向上剤A−30を得た。各強度向上剤の測定値を表1〜表3に記載した。
【0078】
【表5】

【0079】
強度向上剤A−9、10、18〜20、25、34、36、38、39、41、42、44、45、48、51、54、55、65〜68、78〜81、86は、各々表6に示す原料と使用量(モル)を使用し、下記製法にて製造した。一例としてA−9で説明する。
A−1の製造と同様なオートクレーブにPEG−200(Z構成原料)を1モル、無水トリメリット酸(Y構成原料)1モル、触媒としてN−エチルモルフォリン0.02モル、溶媒としてTHFを2モル仕込み、窒素雰囲気下80±10℃で2時間ハーフエステル化を行った。この後、R1構成原料としてEO2モルを80±10℃、0.5MPa以下となるよう制御しながら2時間掛けて滴下し、3時間熟成した。熟成後、80±10℃、10kPaで触媒及び溶媒の留去を行い強度向上剤A−9を得た。各強度向上剤の測定値を表1〜表3に記載した。
【0080】
【表6】

【0081】
強度向上剤A−26〜28、46、49、52、69〜72は各々表7に示す原料と使用量(モル)を使用し、下記製法にて製造した。一例としてA−26で説明する
A−1の製造と同様なオートクレーブに1−ブタノール(Z構成原料)を1モル、無水ピロメリット酸(Y構成原料)1モル、触媒としてN−エチルモルフォリン0.03モル、溶媒としてTHFを2モル仕込み、窒素雰囲気下80±10℃で2時間ハーフエステル化を行った。この後、水1モルを加え30分反応後、R1構成原料としてEO3モルを80±10℃、0.5MPa以下となるよう制御しながら2時間掛けて滴下し、3時間熟成した。熟成後、80±10℃、10kPaで触媒及び溶媒の留去を行い強度向上剤A−26を得た。各強度向上剤の測定値を表1〜表3に記載した。
【0082】
【表7】

【0083】
強度向上剤A−11〜17、29、32、56〜64、73、74、89、90は各々表8に示す原料と使用量(モル)を使用し、下記製法にて製造した。一例としてA−11で説明する
撹拌装置、温度制御装置、圧力制御装置、冷却器、トラップ、液循環ポンプを備えた反応器にPTMG−1000(ポリテトラメチレングリコール;数平均分子量1000、水酸基価112、三菱化学株式会社製「PTMG−1000」)(Z構成原料)を1モル、無水トリメリット酸(Y構成原料)1モル、触媒としてN−エチルモルフォリン0.02モル、溶媒としてトルエンを5モル仕込み、窒素雰囲気下80±10℃、0.1MPaで2時間ハーフエステル化を行った。この後、R1構成原料としてPEG−200を2モル加え95±5℃、0.06MPaとなるよう制御しながら6時間反応した。反応中は揮発するトルエンと水を冷却器で凝縮し、トラップで分離したトルエンを再度反応器に戻すことを連続して行った。反応後、80±10℃、10kPaで触媒及び溶媒の留去を行い強度向上剤A−11を得た。各強度向上剤の測定値を表1〜表3に記載した。
【0084】
【表8】

【0085】
強度向上剤A−82〜85は各々表9に示す原料と使用量(モル)を使用し、下記製法にて製造した。一例としてA−82で説明する
撹拌装置、温度制御装置、圧力制御装置、冷却器、トラップ、液循環ポンプを備えた反応器にジエチレングリコール(Z構成原料)を1モル、ヘミリット酸(Y構成原料)1モル、触媒としてN−エチルモルフォリン0.02モル、溶媒としてトルエンを2モル仕込み、95±5℃、0.06MPaで4時間ハーフエステル化を行った。反応中は揮発するトルエンと水を冷却器で凝縮し、トラップで分離したトルエンを再度反応器に戻すことを連続して行った。この後、R1構成原料としてエチレングリコールを2モル加え95±5℃、0.06MPaで6時間反応した。反応中は揮発するトルエンと水を冷却器で凝縮し、トラップで分離したトルエンを再度反応器に戻すことを連続して行った。反応後、80±10℃、10kPaで触媒及び溶媒の留去を行い強度向上剤A−82を得た。各強度向上剤の測定値を表3に記載した。
【0086】
【表9】

【0087】
強度向上剤A−87、88は、各々表10に示す原料と使用量(モル)を使用し、下記製法にて製造した。一例としてA−87で説明する。
A−1の製造と同様なオートクレーブにエチレングリコール(Z構成原料)を1モル、無水トリメリット酸(Y構成原料)1モル、触媒としてN−エチルモルフォリン0.02モル、溶媒としてTHFを2モル仕込み、窒素雰囲気下80±10℃で2時間ハーフエステル化を行った。この後、R1構成原料としてEO2モルを80±10℃、0.5MPa以下となるよう制御しながら2時間掛けて滴下し、3時間熟成した。熟成後、10重量%水酸化ナトリウムでAVを1.0にした後、100℃、10kPaで脱水して強度向上剤A−87を得た。各強度向上剤の測定値を表1〜表3に記載した。
【0088】
【表10】

【0089】
〔実施例1〜28、比較例1〜7〕
実施例及び比較例の硬質ポリウレタンフォームの製造方法は、以下のとおりである。表11及び12に記載した配合処方にて、有機ポリイソシアネート(B)以外を所定量配合したポリオールプレミックスを高圧発泡機のポリオール成分用タンクに、(B)をイソシアネートタンクに仕込み、それぞれ25℃に温度調節し、6MPaでスプレー衝突混合して、50℃に温度調節した連続供給される2枚の面材のクラフト紙に吹き付けた。直ちに2枚のクラフト紙は50℃に温調された循風乾燥機に入れて5分後に取り出し、直ちにカット(3000mm×1000mm×50mm)して、硬質ポリウレタンボードフォームを得た。
【0090】
〔実施例29〜46、比較例8〜11〕
実施例及び比較例の硬質ポリウレタンフォームの製造方法は、以下のとおりである。表11及び12に記載した配合処方にて、有機ポリイソシアネート(B)以外を所定量配合したポリオールプレミックスを高圧発泡機のポリオール成分用タンクに、(B)をイソシアネートタンクに仕込み、それぞれ25℃に温度調節し、15MPaで衝突混合して、40℃に温度調節したモールド(アルミ製、縦×横×高さ=3000mm×1000mm×100mm、上下型に厚み0.1mmの亜鉛鋼板を面材としてセット)に注入した後、20分後に脱型し、硬質ポリウレタンパネルフォームを得た。
【0091】
〔実施例47〜69、比較例12〜16〕
実施例及び比較例の硬質ポリウレタンフォームの製造方法は、以下のとおりである。まず、表11及び12に記載した配合処方にて、有機ポリイソシアネート(B)以外を所定量配合したポリオールプレミックスを所定量混合した。この混合物に25±5℃に温調した有機イソシアネート(B)を所定のNCO INDEXとなるよう加えて、攪拌機[ホモディスパー:特殊機化(株)社製]にて4000rpm×6秒間急速混合し、混合液をすみやかに25℃の240×240×240mmの天蓋のないアルミ製の箱に流し入れ、フリー発泡をさせて硬質ポリウレタンフォームを得た。
【0092】
〔実施例70〜79、比較例17〜18〕
実施例及び比較例の硬質ポリウレタンフォームの製造方法は、以下のとおりである。表13に記載した配合処方にて、有機ポリイソシアネート(B)以外を所定量配合したポリオールプレミックスを高圧発泡機(ポリマーエンジニアリング社製)のポリオール成分用タンクに、(B)をイソシアネートタンクに仕込み、それぞれ25℃に温度調節し、15MPaで衝突混合して、40℃に温度調節したモールド(アルミ製、縦×横×高さ=400mm×400mm×100mm)に注入した後、6分後に脱型し、軟質ポリウレタンパネルフォームを得た。
【0093】
〔実施例80〜90、比較例19〜21〕
実施例及び比較例の硬質ポリウレタンフォームの製造方法は、以下のとおりである。まず、表13に記載した配合処方にて、有機ポリイソシアネート(B)以外を所定量配合したポリオールプレミックスを所定量混合した。この混合物に25±5℃に温調した有機イソシアネート(B)を所定のNCO INDEXとなるよう加えて、攪拌機[ホモディスパー:特殊機化(株)社製]にて5000rpm×6秒間急速混合し、混合液をすみやかに25℃の250×250×250mmの天蓋のないアルミ製の箱に流し入れ、フリー発泡をさせて軟質ポリウレタンフォームを得た。
【0094】
表11〜13において、上述した強度向上剤以外の原料は下記の通りである。
(1)ポリオール(PL)
ポリオールP−1:グリセリン1モルに特開2006−063344号公報の実施例1と同様にして、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO5.66モルを付加して得られたポリエーテルポリオール。水酸基価=400、1級OH化率=80%。
ポリオールP−2:エチレンジアミン1モルに無触媒でPO4.00モルを付加して得られたポリエーテルポリオール。水酸基価=768、1級OH化率=5%。
ポリオールP−3:エチレンジアミン1モルに無触媒でPO4.00モルを付加した後、さらに無触媒でEO4.73モル得られたポリエーテルポリオール。水酸基価=449、1級OH化率=50%。
ポリオールP−4:グリセリン1モルに水酸化カリウムを触媒として、PO5.66モル付加し、常法により水酸化カリウムを除去したポリエーテルポリオール。水酸基価=400、1級OH化率=5%。
ポリオールP−5:トリイソプロパノールアミン1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO3.95モルを付加した後、常法により水酸化カリウムを除去したポリエーテルポリオール。水酸基価=400、1級OH化率=5%。
ポリオールP−6:ペンタエリスリトール1モルに水酸化カリウムを触媒として、PO7.31モル付加し、常法により水酸化カリウムを除去したポリエーテルポリオール。水酸基価=401、1級OH化率=5%。
ポリオールP−7:グリセリン1モルに水酸化カリウムを触媒として、PO5.31モル付加し、常法により水酸化カリウムを除去したポリエーテルポリオール。水酸基価=421、1級OH化率=5%。
ポリオールP−8:グリセリン1モルに水酸化カリウムを触媒として、PO9.12モル付加し、常法により水酸化カリウムを除去したポリエーテルポリオール。水酸基価=271、1級OH化率=5%。
ポリオールP−9:フタル酸系ポリエステルポリオール。水酸基価=322。(商品名:RDK−133、川崎化成(株)社製)
ポリオールP−10:マンニッヒ系ポリエステルポリオール。水酸基価=354。(商品名:DK−3776、第一工業製薬(株)社製)
重合体ポリオールP−11:グリセリン1モルに水酸化カリウムを触媒として、PO71.7モル付加した後、EOを15.8モル付加し、常法により水酸化カリウムを除去したポリエーテルポリオール中で、スチレンとアクリロニトリル(重量比:30/70)を共重合させた重合体ポリオール(重合体含量30%)。水酸基価24。
ポリオールP−12:グリセリン1モルに水酸化カリウムを触媒として、PO32.3モルとEO114.8モルをランダム付加し、常法により水酸化カリウムを除去したポリエーテルポリオール。水酸基価=24
ポリオールP−13:ソルビトール1モルに水酸化カリウムを触媒として、PO8.71モルを付加し、常法により水酸化カリウムを除去して得られたポリエーテルポリオール。水酸基価490.。
ポリオールP−14:グリセリン。官能基数3.0、水酸基価1829。
ポリオールP−15:ペンタエリスリトール1モルに水酸化カリウムを触媒として、PO116.5モル付加した後、EOを25.5モル付加し、常法により水酸化カリウムを除去して得られたポリエーテルポリオール。水酸基価24。
ポリオールP−16:グリセリン1モルに水酸化カリウムを触媒として、PO74.0モル付加した後、EOを16.2モル付加し、常法により水酸化カリウムを除去して得られたポリエーテルポリオール。水酸基価33。
ポリオールH−1:サンニックスGP−3000NS(三洋化成工業株式会社製;グリセリンPO付加物、水酸基価56.0)。(H−1)の測定値は次の通り。
水酸基価(mgKOH/g)=56.0、Y含量(重量%)=0、芳香環濃度(mmol/g)=0.0である。
ポリオールH−2:A−1と同様のオートクレーブに、グリセリンPO付加物(三洋化成工業株式会社製 サンニックスGP−1500;数平均分子量1500、水酸基価112.0)1モル、無水フタル酸6モル及びアルカリ触媒(N−エチルモルフォリン)0.010モルを仕込み、窒素雰囲気下、0.20MPa、120±10℃で1時間反応させハーフエステル化を行った。その後PO6モルを120±10℃、圧力0.50MPa以下となるよう制御しながら、5時間かけて滴下した後、120±10℃で1時間熟成した。熟成終了後、アルカリ触媒を0.1MPaにて1時間減圧除去して、ポリオール(H−2)を得た。(H−2)の測定値は次の通り。
水酸基価(mgKOH/g)=63、Y含量(重量%)=0、芳香環濃度(mmol/g)=2.26。
ポリオールH−3:A−1と同様のオートクレーブに、グリセリンPO付加物(三洋化成工業株式会社製サンニックスGP−1500;数平均分子量1500、水酸基価112.0)1モル、無水フタル酸6モル及びアルカリ触媒(N−エチルモルフォリン)0.010モルを仕込み、窒素雰囲気下、0.20MPa、120±10℃で1時間反応させハーフエステル化を行った。その後EO20モルを80±10℃、圧力0.50MPa以下となるよう制御しながら、5時間かけて滴下した後、80±10℃で1時間熟成した。熟成終了後、アルカリ触媒を0.1MPaにて1時間減圧除去して、ポリオール(H−3)を得た。(H−4)の測定値は次の通り。
水酸基価(mgKOH/g)=51.2、Y含量(重量%)=0、芳香環濃度(mmol/g)=1.82。
【0095】
(2)有機ポリイソシアネート(B)
B−1:粗製MDI:NCO%=31(商品名:ミリオネートMR−200、日本ポリウレタン工業(株)製)
B−2:粗製MDI:NCO%=30.7(商品名:ミリオネートMR−400、日本ポリウレタン工業(株)製)
B−3:TDI:NCO%=48.3(商品名:コロネートT−80、日本ポリウレタン工業(株)製)
B−4:TDI−80(2,4−及び2,6−TDI、2,4−体の比率が80%/粗製MDI(平均官能基数:2.9)=80/20(重量比)(商品名:CE−729、日本ポリウレタン工業(株)製)
【0096】
(3)発泡剤(C)
発泡剤c−1:シクロペンタン
発泡剤c−2:水
発泡剤c−3:イソペンタン
【0097】
(4)触媒(D)
触媒d−1:トリエチレンジアミンの33質量%ジプロピレングリコール溶液(商品名:ミニコL−1020、活材ケミカル(株)社製)
触媒d−2:オクチル酸鉛
触媒d−3:MS−1B(サンアプロ(株)社製)
触媒d−4:U−cat2160(サンアプロ(株)製)
触媒d−5:U−cat1000(サンアプロ(株)社製)
触媒d−6:MS−181(サンアプロ(株)社製)
触媒d−7:MS−171(サンアプロ(株)社製)
触媒d−8:ジブチルチンジラウレート(商品名:ネオスタンU−100、日東化成(株)社製)
触媒d−9:P−15(サンアプロ(株)社製)50重量%含有するエチレングリコール溶液
触媒d−10:N,N−ジメチルアミノエチル−N’−メチルアミノエタノール(商品名:TOYOCAT RX−5、東ソー(株)社製)
触媒d−11: トリエチレンジアミンの33重量%ジプロピレングリコール溶液(商品名:DABCO−33LV、エアプロダクツジャパン(株)社製
触媒d−12:ビス(ジメチルアミノエチル)エーテルの70重量%ジプロピレングリコール溶液(商品名:TOYOCAT ET、東ソー(株)社製)
触媒d−13: オクチル酸スズ(商品名:ネオスタンU−28、日東化成(株)社製)
【0098】
(5)整泡剤(E)
整泡剤e−1:ジメチルシロキサン系整泡剤(商品名:SH−193、東レダウコーニング(株)社製)
整泡剤e−2:ジメチルシロキサン系整泡剤(商品名:SF−2936F、東レダウコーニング(株)社製)
整泡剤e−3:ジメチルシロキサン系整泡剤(商品名:L−5420、モメンティブ(株)社製)
整泡剤e−4:商品名:TEGOSTAB B8737LF、EVONIK社製
整泡剤e−5:商品名:L−540、東レ・ダウコーニング(株)社製
(6)難燃剤(f)
難燃剤f−1:トリクロロプロピルホスフェート(第八化学(株)社製)
【0099】
<試験項目と試験方法>
<1>:ポリウレタンフォームのコア密度(kg/m3)。
<2>:ポリウレタンフォームの圧縮硬さ(kPa)。
<1>、<2>はJIS A9511に準拠した。
<3>:ポリウレタンフォームのコア密度(kg/m3)。
<4>:ポリウレタンフォームの伸び率(%)
<5>:ポリウレタンフォームの引張強度(kgf/cm2
<6>:ポリウレタンフォームの硬さ(25%−ILD)(N/314cm2
<7>:ポリウレタンフォームの引裂強度(kgf/cm)
<3>〜<7>はJIS K6400に準拠した。
【0100】
【表11】

【0101】
【表12】

【0102】
【表13】

【0103】
表11〜12において、本発明実施例1〜28と比較例1〜7とを、実施例29〜46と比較例8〜11とを、実施例47〜69と比較例12〜16とを比較することにより、従来技術により得られるウレタンフォームよりも、フォーム物性、特に圧縮強度が向上していることが分かる。
表13において、本発明実施例70〜79と比較例17〜18とを、実施例80〜90と比較例19〜21とを比較することにより、従来技術により得られるウレタンフォームよりも、フォーム物性、特にフォーム硬さや引張強度、引裂強度が向上している。
【産業上の利用可能性】
【0104】
本発明のポリウレタンフォームは、車両座席用、家具用、建材用、寝具用、アパレル用、電気機器用、電子機器用、包装用、その他用途(サニタリー用品、化粧用品)等のポリウレタンフォームのあらゆる用途で好適に使用することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
活性水素成分(P)と有機ポリイソシアネート(B)とを発泡剤(C)の存在下に反応させてポリウレタンフォームを製造する方法において、(P)が下記一般式(I)で表される強度向上剤(A)を含有し、(C)が、水及び/又は低沸点炭化水素を含有するポリウレタンフォームの製造方法。
【化1】

[一般式(I)中、R1は活性水素含有化合物から1個の活性水素を除いた残基を表す。複数のR1は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。;Yは3価以上の芳香族ポリカルボン酸(f)からカルボキシル基を除いた残基を表す。芳香環は炭素原子から構成される。芳香環の置換基は水素原子でも他の置換基でもよいが、少なくとも一つの置換基が水素原子である。;aは0≦a≦(芳香環置換基数−2)を満たす整数である。;bは0≦b≦(芳香環置換基数−2)を満たす整数である。;a+bは2≦a+b≦(芳香環置換基数−2)を満たす整数である。;Zはm価以上の活性水素含有化合物からm個の活性水素を除いた残基を表す。;mは1〜10の整数を表す。]
【請求項2】
活性水素成分(P)の重量を基準とする強度向上剤(A)の含有量が0.1〜100重量%である請求項1に記載のポリウレタンフォームの製造方法。
【請求項3】
活性水素化合物(P)の水酸基価が10〜1850mgKOH/gである請求項1又は2に記載のポリウレタンフォームの製造方法。
【請求項4】
活性水素成分(P)の重量を基準として、発泡剤(C)として、水の含有量が25重量%以下であり、低沸点炭化水素の含有量が70重量%以下である請求項1〜3のいずれかに記載のポリウレタンフォームの製造方法。
【請求項5】
強度向上剤(A)の水酸基価が0〜700mgKOH/gである請求項1〜4のいずれかに記載のポリウレタンフォームの製造方法。
【請求項6】
強度向上剤(A)の芳香環濃度(mmol/g)が0.1〜10.0である請求項1〜5のいずれかに記載のポリウレタンフォームの製造方法。
【請求項7】
発泡剤(C)が低沸点炭化水素を含有し、低沸点炭化水素の沸点が0〜70℃である請求項1〜6のいずれかに記載のポリウレタンフォームの製造方法。

【公開番号】特開2013−18845(P2013−18845A)
【公開日】平成25年1月31日(2013.1.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−152210(P2011−152210)
【出願日】平成23年7月8日(2011.7.8)
【出願人】(000002288)三洋化成工業株式会社 (1,719)
【Fターム(参考)】