説明

連続気泡ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物および連続気泡ポリウレタンフォームの製造方法

【課題】(i)吹付け時の液だれを防止することによりフォーム表面の平滑性を向上すること、(ii)吹付け対象物に対する接着性を向上すること、かつ(iii)フォームの靭性の向上とフォームの切削面の平滑性の向上とを両立すること、の全てをバランス良く達成可能な連続気泡ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物を提供すること。
【解決手段】ポリオール化合物として、平均官能基数が2〜4、重量平均分子量が800〜1200であって、アルキレンオキサイドの重合体であるポリエーテルポリオール(A)と、平均官能基数が2〜8、重量平均分子量が300〜800であって、アルキレンオキサイドの共重合体であるポリエーテルポリオール(B)と、を含有する連続気泡ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水を発泡剤とする連続気泡ポリウレタンフォームの製造方法、および該連続気泡ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物に関するものである。
【背景技術】
【0002】
硬質ポリウレタンフォームは、優れた断熱性を有することが知られており、気泡状態により、独立気泡と連続気泡とに大別される。このうち、連続気泡の硬質ポリウレタンフォームは、独立気泡の硬質ポリウレタンフォームほどには優れた断熱性を有していないものの、低密度で優れた寸法安定性を有している。そのため、住宅の断熱材、とりわけ戸建て住宅の省エネルギー化を目的とした吹付けタイプのフォーム断熱材としての普及が進んでいる。
【0003】
この種の連続気泡ポリウレタンフォームとして、水を発泡剤に用いたノンフロンタイプのウレタンフォームが求められており、種々提案されている。下記特許文献1では、数平均分子量が2000〜9000であるポリオキシアルキレンポリエーテルポリオール(A)60〜90重量%と、数平均分子量が250〜750であるポリオキシアルキレンポリエーテル(B)5〜40重量%とからなるポリオール組成物を用いることにより、軽量で連続気泡を有していながら、復元率が小さい硬質ポリウレタンフォームを得ることが開示されている。
【0004】
また、下記特許文献2では、平均官能基数2.5〜4、水酸基価200〜300のポリエーテルポリオール(a)と、平均官能基数4〜6、水酸基価400〜900のポリエーテルポリオール(b)を、(a)/(b)=35/65〜97/3の重量比にて用いた連続気泡硬質ポリウレタンフォームが開示されている。
【0005】
さらに、下記特許文献3では、ポリオール組成物に配合する整泡剤として破泡性の整泡剤を用いると共に、ポリオール化合物として、水酸基価が400〜600mgKOH/gのポリエーテルポリオール70〜90重量部とマンニッヒポリオール10〜30重量部を用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2002−293868号公報
【特許文献2】特開2004−91643号公報
【特許文献3】特開2008−174689号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
近年、住宅の省エネルギー化の普及により、吹付け連続気泡ポリウレタンフォームの需要が高まって、多くのユーザーに使用されるようになり、それに伴って建物仕様の多様化などによって吹付ける対象も多様化している。例えば、従来の吹付け対象物としては、合板やその他ボードなどハード面材が多いが、商品名タイベックシートなどのような透湿防水シートなどのソフト面材に施工する場合も増加しており、このようなソフト面材に対する接着性の向上が求められる。また、様々な吹付け対象物に対する施工作業性を向上し、得られたフォームの表面平滑性を向上するために、吹付け時の液だれを防止することが求められる。
【0008】
また、吹付け連続気泡ポリウレタンフォームを硬質ポリウレタンフォームにて構成した場合、一般に脆くなる傾向がある。フォームが脆いと、外力が作用した場合などにフォームが容易に変形するなどの問題が発生する場合がある。このため、吹付け連続気泡ポリウレタンフォームには適度な靭性を付与することが求められる。
【0009】
上記のように連続気泡ポリウレタンフォームとして従来種々の提案がなされているが、吹付け時の液だれ防止によるフォーム表面の平滑性の向上、吹付け対象物に対する接着性の向上、さらには靭性の向上の点で十分に満足できるものは得られておらず、さらなる改良が求められる。
【0010】
なお、吹付け連続気泡ポリウレタンフォームには、吹付け対象物によって、余剰部分を切削することにより、フォーム形状を整えること(特に切削面を平滑に整えること)が要求される場合がある。例えば、複数の間柱間に連続気泡ポリウレタンフォームを吹付けた場合、間柱から室内側にはみ出した余分なフォームを切削して除去する必要があるが、フォームの靭性を向上した場合、それに相反してフォームの切削面の平滑性が低下し、さらには切削時の応力により間柱とフォームとの間で接着界面剥離が発生する場合がある。したがって、フォームの靭性の向上とフォームの切削面の平滑性の向上とは二律背反の関係にあると言え、これらの両立を図ることが市場において求められている。
【0011】
本発明は以上の点に鑑み、(i)吹付け時の液だれを防止することによりフォーム表面の平滑性を向上すること、(ii)吹付け対象物に対する接着性を向上すること、かつ(iii)フォームの靭性の向上とフォームの切削面の平滑性の向上とを両立すること、の全てをバランス良く達成可能な連続気泡ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物、および連続気泡ポリウレタンフォームの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係る連続気泡ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物は、ポリオール化合物、発泡剤である水を含有し、ポリイソシアネート成分と混合、反応させて連続気泡ポリウレタンフォームを形成するための連続気泡ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物であって、前記ポリオール化合物は、平均官能基数が2〜4、重量平均分子量が800〜1200であって、アルキレンオキサイドの重合体であるポリエーテルポリオール(A)と、平均官能基数が2〜8、重量平均分子量が300〜800であって、アルキレンオキサイドの共重合体であるポリエーテルポリオール(B)と、を含有し、前記ポリエーテルポリオール(A)の含有量が、前記ポリオール化合物100重量部中20〜70重量部であり、前記ポリエーテルポリオール(B)の含有量が、前記ポリオール化合物100重量部中20〜70重量部であり、前記水の含有量が、前記ポリオール化合物100重量部に対して15〜35重量部であることを特徴とする。
【0013】
本発明に係る連続気泡ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物を原料として得られる連続気泡ポリウレタンフォームは、特定の重量平均分子量を有する2種類のポリエーテルポリオール(ポリエーテルポリオール(A)およびポリエーテルポリオール(B))を使用することにより、(i)吹付け時の液だれを防止することによりフォーム表面の平滑性を向上すること、(ii)吹付け対象物に対する接着性を向上すること、かつ(iii)フォームの靭性の向上とフォームの切削面の平滑性の向上とを両立すること、の全てをバランス良く達成できる。
【0014】
上記連続気泡ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物において、前記ポリオール化合物は、さらに、分子量が60〜120であるジオール(C)を含有し、前記ジオール(C)の含有量が、前記ポリオール化合物100重量部中2〜15重量部であることが好ましい。
【0015】
このような低分子量のジオール(C)は、2官能であるため架橋剤としての効果は小さいが、上記特有のポリエーテルポリオール(A)およびポリエーテルポリオール(B)との組み合わせにより、発泡セルのセル壁の強度を高め、バックショットを改良することができ、また後述するイソシアネート指数の調整にも好適である。また、かかるジオール(C)の添加により、連続気泡ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物の粘度上昇を抑制する効果もある。
【0016】
また、本発明に係る連続気泡ポリウレタンフォームの製造方法は、ポリオール化合物、発泡剤である水を含有するポリオール組成物とポリイソシアネート成分とを混合、反応させて連続気泡ポリウレタンフォームとする連続気泡ポリウレタンフォームの製造方法であって、前記ポリオール化合物は、平均官能基数が2〜4、重量平均分子量が800〜1200であって、アルキレンオキサイドの重合体であるポリエーテルポリオール(A)と、平均官能基数が2〜8、重量平均分子量が300〜800であって、アルキレンオキサイドの共重合体であるポリエーテルポリオール(B)と、を含有し、前記ポリエーテルポリオール(A)の含有量が、前記ポリオール化合物100重量部中20〜70重量部であり、前記ポリエーテルポリオール(B)の含有量が、前記ポリオール化合物100重量部中20〜70重量部であり、前記水の含有量が、前記ポリオール化合物100重量部に対して15〜35重量部であることを特徴とする。
【0017】
上記の製造方法によれば、(i)吹付け時の液だれを防止することによりフォーム表面の平滑性を向上すること、(ii)吹付け対象物に対する接着性を向上すること、かつ(iii)フォームの靭性の向上とフォームの切削面の平滑性の向上とを両立すること、の全てをバランス良く達成可能な連続気泡ポリウレタンフォームを製造することができる。
【0018】
上記製造方法において、前記ポリオール化合物は、さらに、分子量が60〜120であるジオール(C)を含有し、前記ジオール(C)の含有量が、前記ポリオール化合物100重量部中2〜15重量部であることが好ましい。また、上記製造方法において、前記ポリオール組成物に含まれる活性水素基に対する前記ポリイソシアネート成分のイソシアネート基の当量比を百分率で表すイソシアネート指数が40〜70であることが好ましい。さらに、得られるポリウレタンフォームのフォーム密度が20kg/m以下であり、かつ前記連続気泡ポリウレタンフォームの独立気泡率が15%以下であることが好ましい。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明に係る連続気泡ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物は、ポリオール化合物として、平均官能基数が2〜4、重量平均分子量が800〜1200であって、アルキレンオキサイドの重合体であるポリエーテルポリオール(A)と、平均官能基数が2〜8、重量平均分子量が300〜800であって、アルキレンオキサイドの共重合体であるポリエーテルポリオール(B)と、を含有する。
【0020】
本発明においては、平均官能基数が2〜4であって、アルキレンオキサイドの重合体であるポリエーテルポリオール(A)の重量平均分子量を800〜1200に設定する。後述する実験結果が示すとおり、重量平均分子量が800未満のポリエーテルポリオールを使用すると、ガス抜け後にフォームの沈み込み(いわゆる「バックショット」)が発生するため、吹付け用途に適さない。また、重量平均分子量が1200を超えるポリエーテルポリオールを使用すると、フォーム発泡後の収縮が発生するため、吹付け用途に適さない。上述した課題の解決と、フォームのバックショットおよび収縮の防止の観点から、ポリエーテルポリオール(A)の重量平均分子量は、850〜1150のものが好ましく、900〜1100のものがより好ましく、950〜1050のものが特に好ましい。ここで、平均官能基数とは、ポリオールの製造に用いた開始剤の活性水素原子の数の平均を意味する。
【0021】
ポリエーテルポリオール(A)は、2〜4個の活性水素原子を有する開始剤に、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどの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る。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、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、2,4−トルエンジアミン、2,6−トルエンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、p−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、ナフタレンジアミンなど)などが挙げられ、これらはそれぞれ1種単独で用いても2種以上併用してもよい。開始剤として、脂肪族アルコールを用いることが好ましく、トリオール類を用いることがより好ましく、グリセリンを用いることが特に好ましい。また、ポリエーテルポリオール(A)は、平均官能基数が2〜4であり、2.5〜3.5であることがより好ましい。
【0022】
ポリエーテルポリオール(A)の水酸基価は、100〜270mgKOH/gであり、より好ましくは、150〜170mgKOH/gである。この水酸基価が100mgKOH/g未満であると、ポリイソシアネート成分に対するポリオール組成物の粘度比が高くなり、混合時の攪拌不良につながる。逆に、270mgKOH/gを超えると、得られたポリウレタンフォームに適度な靱性を付与することが難しくなる。水酸基価は、JIS K1557−1:2007に準拠して測定される値である。
【0023】
上記ポリエーテルポリオール(B)は、2個以上の活性水素原子を有する開始剤にエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどの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、開始剤としては、上述した脂肪族多価アルコール、脂肪族アミン、芳香族アミンなどが挙げられ、特に限定されない。開始剤として、特に好ましくはエチレンジアミンなどの脂肪族アミンや芳香族アミンなどのアミン系開始剤を用いることである。
【0024】
ポリエーテルポリオール(B)の水酸基価は、300〜800mgKOH/gであることが好ましく、350〜600mgKOH/gであることがより好ましく、400〜500mgKOH/gであることが特に好ましい。この水酸基価が300mgKOH/g未満であると、反応速度が下がり、ガス抜け後にフォームの沈み込み(いわゆるバックショット)が生じ、逆に800mgKOH/gを超えると、ガス抜けが悪くなり、フォームの収縮が生じやすくなる。
【0025】
ポリエーテルポリオール(B)は、平均官能基数が2〜8であり、3〜4であることがより好ましい。
【0026】
ポリエーテルポリオール(B)において、開始剤に付加重合させるアルキレンオキサイドとしては、特に限定するものではないが、プロピレンオキサイド単独、またはプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの併用であることが好ましい。
【0027】
上記ポリオール化合物は、ポリエーテルポリオール(A)の含有量が、ポリオール化合物100重量部中20〜70重量部であり、ポリエーテルポリオール(B)の含有量が、ポリオール化合物100重量部中20〜70重量部に設定されている。フォームの靭性の向上とフォームの切削面の平滑性の向上とを両立し、かつフォームの硬度を維持するためには、ポリエーテルポリオール(A)の含有量が30〜60重量部であることが好ましく、40〜50重量部であることがより好ましい。また、ポリエーテルポリオール(B)の含有量は、30〜60重量部であることが好ましく、40〜50重量部であることがより好ましい。
【0028】
上記ポリオール化合物としては、第3のポリオールとして、分子量が60〜120であるジオール(C)を更に配合することが好ましい。このような低分子量のジオール(C)は、2官能であるため架橋剤としての効果は小さいが、上記特有のポリエーテルポリオール(A)および(B)との組み合わせにより、発泡セルの壁の強度を上げ、バックショットを改良することができ、またイソシアネート指数の調整にもなる。また、ポリオール組成物の粘度上昇を該ジオール(C)の添加で抑制することができる。
【0029】
このようなジオール(C)としては、エチレングリコール(分子量62)、プロピレングリコール(分子量76)、ジエチレングリコール(分子量106)、ジプロピレングリコール(分子量134)、1,4−ブタンジオール(分子量90)、1,3−ブタンジオール(分子量90)、1,6−ヘキサンジオール(分子量118)などが挙げられる。該ジオール(C)の水酸基価は、800mgKOH/g超1900mgKOH/g以下であることが好ましく、800mgKOH/g超1900mgKOH/g以下であることがより好ましい。特に好ましいジオール(C)はジエチレングリコールである。
【0030】
ジオール(C)の含有量は、ポリオール化合物100重量部中、2〜15重量部であることが好ましく、より好ましくは5〜10重量部である。
【0031】
本発明に係るポリオール組成物には、発泡剤として水が配合される。発泡剤は水単独であることが好ましく、その配合量は、ポリオール化合物100重量部に対して15〜35重量部であり、より好ましくは18〜30重量部であり、更に好ましくは20〜27重量部である。このように水を多量に配合することで、ポリウレタンフォームの低密度化を図ることができる。
【0032】
本発明に係るポリオール組成物には、通常、難燃剤、触媒、および整泡剤が更に配合される。また、着色剤や酸化防止剤など、連続気泡硬質ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物に配合される各種添加剤を更に配合してもよい。
【0033】
難燃剤としては、有機リン酸エステル類、ハロゲン含有化合物、水酸化アルミニウムなどの金属化合物が挙げられ、特に、有機リン酸エステル類がポリオール組成物の粘度低下効果を有するので好ましい。有機リン酸エステルとしては、リン酸のハロゲン化アルキルエステル、アルキルリン酸エステルやアリールリン酸エステル、ホスホン酸エステルなどが挙げられる。具体的には、トリス(クロロプロピル)ホスフェート(TMCPP、大八化学製)、トリブトキシエチルホスフェート(TBEP,ローディア製)、トリブチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリメチルホスフェート、クレジルフェニルホスフェートなどが挙げられる。難燃剤の配合量は、ポリオール化合物100重量部に対して40重量部以下であることが好ましく、より好ましくは5〜40重量部である。
【0034】
触媒としては、ウレタン化反応を促進する触媒であれば特に限定されないが、好ましくは、ポリイソシアネート成分のイソシアネート基と反応することができる反応性のアミン触媒を用いることである。そのような反応性のアミン触媒としては、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジメチルアミノエトキシエタノール、N,N,N’−トリメチルアミノエチルエタノールアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−2−ヒドロキシプロピレンジアミン、N−ヒドロキシエチルモルホリン、N−メチル−N−ヒドロキシエチルピペラジン、N,N−ジメチルプロピレンジアミンなどが挙げられ、特に好ましくは、N,N−ジメチルアミノエトキシエタノール、N,N−ジメチルプロピレンジアミンを用いることであり、更に好ましくは両者を併用することである。これらの触媒を用いることにより、発泡セルを均一で細かくするとともに、連通化しやすくすることができる。
【0035】
なお、通常の第3級アミン触媒を用いることもでき、そのような第3級アミン触媒としては、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、N,N,N’,N’,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、ジアザビシクロウンデセン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、トリエチレンジアミン、N−メチルモルホリンなどが挙げられる。
【0036】
触媒の配合量は、ポリオール化合物100重量部に対して2〜10重量部であることが好ましく、より好ましくは3〜8重量部である。触媒としてN,N−ジメチルアミノエトキシエタノールとN,N−ジメチルプロピレンジアミンを併用する場合、N,N−ジメチルアミノエトキシエタノールを1〜5重量部とし、N,N−ジメチルプロピレンジアミンを1〜5重量部とすることが好ましい。
【0037】
整泡剤としては、公知の硬質ポリウレタンフォーム用の整泡剤の中から、破泡性の整泡剤(以下、破泡剤という。)と、整泡性の良好な整泡剤とを併用することが好ましい。破泡剤は、硬質ポリウレタンフォームの発泡反応において、形成されるセル(気泡)を破壊する作用(連通化)の強い整泡剤であり、例えば、SILBK9210(ビックケミー社製)やBF2470(エボニックデグサジャパン社製)などの市販品が好ましく用いられる。一方、整泡性の良好な整泡剤(以下、単に整泡剤という。)としては、例えば、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドの重合体であるポリオキシアルキレングリコールとポリジメチルシロキサンとのグラフト共重合体が挙げられ、ポリオキシアルキレン中のオキシエチレン基含有率が70〜100モル%のシリコーン整泡剤が好ましく用いられ、具体的には、SH−193、SF−2937F、SF−2938F(東レダウコーニングシリコーン社製)、B−8465(エボニックデグサジャパン社製)などが挙げられる。
【0038】
破泡剤の配合量は、ポリオール化合物100重量部に対して1〜5重量部であることが好ましく、整泡剤の配合量は、ポリオール化合物100重量部に対して1〜5重量部であることが好ましい。また、破泡剤と整泡剤の比率は、重量比で、破泡剤/整泡剤=3/1〜1/3であることが好ましく、より好ましくは3/1〜3/2である。このように破泡剤と整泡剤を併用することにより、上記ポリオール化合物の構成および水発泡であることとも相俟って、連続気泡ポリウレタンフォームとしての優れたセル形態を得ることができ、吹付け対象物との接着強度を更に向上することができる。
【0039】
上記ポリオール組成物と混合、反応させて連続気泡ポリウレタンフォームを形成するポリイソシアネート成分としては、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フォーム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)を用いることである。液状MDIとしては、クルードMDI(c−MDI)(V−460,44V−10,44V−20など(住化バイエルウレタン社製)、ミリオネートMR−200(日本ポリウレタン工業))、ウレトンイミン含有MDI(ミリオネートMTL;日本ポリウレタン工業製)などが挙げられる。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。
【0040】
本発明に係る連続気泡ポリウレタンフォームの製造方法においては、上記ポリオール組成物とポリイソシアネート成分とを混合し、反応させる。反応させる際のイソシアネート指数は40〜70であることが好ましく、より好ましくは50〜60である。イソシアネート指数が大きすぎると、バックショットや一次収縮が生じやすくなる。逆にイソシアネート指数が小さすぎると、フォームコアにクラックが入りやすくなる。ここで、イソシアネート指数とは、ポリオール組成物に含まれる全ての活性水素基(発泡剤としての水を2官能活性水素化合物として計算)に対するポリイソシアネート成分のイソシアネート基の当量比を百分率で表したもの(活性水素基100当量に対するイソシアネート基の当量比)であり、NCOインデックスとも称される。
【0041】
また、該製造方法により得られる連続気泡ポリウレタンフォームの密度は、20kg/m以下であることが好ましく、より好ましくは5〜15kg/mであり、更に好ましくは8〜12kg/mである。かかるフォーム密度は、例えば、発泡剤としての水の量を調整することにより、上記範囲内に設定することができる。ここで、フォーム密度は、JIS K7222に準拠して測定される値である。
【0042】
また、該製造方法により得られる連続気泡ポリウレタンフォームは、独立気泡率が15%以下であることが好ましく、より好ましくは0〜10%である。このように連通化率を高くすることにより、連続気泡ポリウレタンフォームとしての優れた寸法安定性を確保することができる。ここで、独立気泡率は、ASTM D2856に準拠して測定される値がある。
【0043】
該製造方法により連続気泡ポリウレタンフォームを製造するに際し、例えば、建築物の現場施工方法としては、建築物の構成基材にスプレーにより吹き付け施工するスプレー法、建築基材により形成された空隙にポリオール組成物とポリイソシアネート成分の混合物を注入する注入法などが挙げられ、特に限定されない。
【実施例】
【0044】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0045】
(ポリオール組成物の調製)
下記表1に記載した配合にてポリオール組成物を調製した。表1中の各成分の詳細は以下の通りである。
【0046】
(1)ポリオール化合物
ポリオール1:商品名「エクセノールEX−1030」(旭硝子社製)、開始剤をグリセリンとして、プロピレンオキサイドを付加重合して得られたポリエーテルポリオール(重量平均分子量1000、水酸基価=160mgKOH/g)
ポリオール2:商品名「エクセノールEX−902」(旭硝子社製)、開始剤をグリセリンとして、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合して得られたポリエーテルポリオール(重量平均分子量1500、水酸基価=110mgKOH/g)
ポリオール3:商品名「D−2000」(三井化学社製)、開始剤をグリセリンとして、プロピレンオキサイドを付加重合して得られたポリエーテルポリオール(重量平均分子量2000、水酸基価=56mgKOH/g)
ポリオール4:商品名「T−700」(三井化学社製)、開始剤をグリセリンとして、プロピレンオキサイドを付加重合して得られたポリエーテルポリオール(重量平均分子量700、水酸基価=245mgKOH/g)
ポリオール5:商品名「エクセノールEX−450ED」(旭硝子社製)、開始剤をエチレンジアミンとして、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合して得られたポリエーテルポリオール(重量平均分子量500、水酸基価=450mgKOH/g)
ポリオール6:商品名「NF−13」(三井化学ウレタン社製)、グリセリンを開始剤としたポリエーテルポリオールとアミン系ポリエーテルポリオールとのブレンド(重量平均分子量450、水酸基価=500mgKOH/g)
ポリオール7:ジエチレングリコール、分子量106、水酸基価=1080mgKOH/g
【0047】
難燃剤:商品名「TMCPP」(大八化学社製)
触媒1:第3級アミン触媒、商品名「NIAX A−1」(ユニオンカーバイド社製)
触媒2:N,N−ジメチルアミノエトキシエタノール、商品名「カオーNo.26」(花王社製)
触媒3:反応性アミン触媒、商品名「U−CAT2000」(サンアプロ社製)
整泡剤:シリコン系ノニオン界面活性剤、商品名「SH−193」(東レダウコーニングシリコン社製)
破泡剤:商品名「SILBK9210」(ビックケミー社製)
【0048】
(ラボ評価)
調製した各ポリオール組成物を、常法に従い、ポリイソシアネート成分と混合し、反応させて連続気泡ポリウレタンフォームを作製した。ポリイソシアネート成分としては、c−MDI(住化バイエルウレタン社製「V−460」、NCO%:30)を用い、イソシアネート指数は表1に記載した通りとした。下記の評価を行い、結果を表1に示した。
【0049】
[配合液性状]
調製した各ポリオール組成物を、ガラス製スクリュー管に入れ、20℃で24時間放置後、液の状態を観察した。表1中の「分離」とは2相に分離したことを示す。
【0050】
[内部ボイド、クラック]
200mm×200mm,深さ200mmのモールドを使用して自由発泡させ、得られたポリウレタンフォームの切断して内部にボイドやクラックが発生していないかを調べた。
【0051】
[発泡性(泡化速度)]
常法に従いポリウレタンウォームの反応時間を測定した。詳細には、ハンド発泡により、ポリオール組成物とポリイソシアネート成分を混合し攪拌する。混合した段階で時間計測を開始し、反応混合液がクリーム状に白濁して立ち上がってくるまでの時間をクリームタイムとして、該クリームタイムを「泡化速度(秒)」として表中に示した。
【0052】
[発泡密度、発泡倍率]
発泡密度についてはJIS K 7222 に準拠し求めた。発泡倍率については以下の計算式により算出した。なお、ガスロスはないものとし、フォーム密度は均一とする。
平均液比重=(イソシアネート投入量×イソシアネート液比重+ポリオール投入量×ポリオール液比重)/トータル投入量
発泡倍率=(平均比重/フォームコア密度)×1000
【0053】
[バックショットの有無]
上記発泡性試験において、混合した段階から、反応混合液が泡化して立ち上がり、最高高さに達するまでの時間をライズタイムとし、ライズタイム以降のフォーム立ち上がり高さの減少をスケールにより測定した。高さの減少が0mmの場合をバックショットが無いとして「○」とし、高さの減少が3mm未満の場合を「△」とし、高さの減少が3mm以上の場合をバックショットがあるとして「×」と評価した。
【0054】
[収縮]
200mm×200mm,深さ200mmのモールドを使用して自由発泡させ、得られたポリウレタンウォームの側面部、底面部のへこみを目視により観察し、へこみが5mm以上の場合を収縮したものと評価した。
【0055】
結果は表1に示す通りであり、実施例1〜4および比較例1であると、ポリオール組成物の液性状が均一であり、得られたポリウレタンフォームは、内部にボイドやクラックがなく、また発泡後に収縮もみられなかった。しかも、泡化速度が速く、発泡性(反応性)に優れていた。
【0056】
これに対し、比較例2では、発泡後に収縮が見られ、発泡後の発泡倍率を測定することができなかった。また、比較例3〜4では、発泡後にバックショットが見られ、発泡後の発泡倍率を測定することができなかった。さらに、比較例5〜6では、ポリオール組成物の液性状が不均一であり、かつ発泡後にバックショットが見られ、発泡後の発泡倍率を測定することができなかった。
【0057】
上記のとおり、比較例2〜6ではフォームの形状安定性に問題があるため、実施例1〜4および比較例1のポリオール組成物のみについて、実機評価(スプレー評価)を行った。
【0058】
【表1】

【0059】
(実機(スプレー)評価)
上記実施例1〜4および比較例1のポリオール組成物について、吹付け発泡機(ヒガキ・マシナリー・サービス社製「パワフル1600」)を用いて、スプレー施工した。評価方法は以下の通りであり、結果を表2に示した。
【0060】
[フォーム密度]
透湿性防水シートを面材として貼着した鉛直な壁モデルに対し、該面材にポリウレタン原液(ポリオール組成物とポリイソシアネート成分との混合液)を吹き付けて、厚み約100mmのポリウレタンフォームを施工した。得られたポリウレタンフォームよりスキン層を除いたコア層から100mm×100mm×厚み50mmのフォームサンプルを切り出し、該フォームサンプルを用いて、JIS K7222に準拠し、重量測定を行って密度(kg/m)を算出した。
【0061】
[表面平滑性]
透湿性防水シートを面材として貼着した壁モデルとして、側壁を想定した鉛直な壁モデル(側壁モデル)と、天井部を想定した壁モデル(天井壁モデル)とに対し、ポリウレタン原液を吹き付けて、厚み約100mmのポリウレタンフォームを施工した。得られたポリウレタンフォーム表面の凹凸の高低差(山部の頂点と谷部の底との高低差)を測定した。側壁モデルに作製したポリウレタンフォームについては表面の高低差が5mm以下、かつ天井壁モデルに作製したポリウレタンフォームについては表面の高低差が10mm以下の場合、表面平滑性に優れる(○)と判定する。
【0062】
[独立気泡率]
上記フォーム密度の評価に用いたフォームサンプルを用い、ASTM D2856に準拠して独立気泡率を測定した。
【0063】
[接着強度]
透湿性防水シートを面材として貼着した鉛直な壁モデルに対し、該面材にポリウレタン原液を吹き付けて、厚み約100mmのポリウレタンフォームを施工した。得られた面材付きのポリウレタンフォームを用いて、面材に5cm間隔で2本の平行な切り込みを入れ、切り込み片を150度の角度に引っ張って剥離させ、剥離荷重(単位N)を求めることにより、面材との接着強度を測定した。
【0064】
[靱性]
プッシュプルスケール(イマダ社製「デジタルフォースゲージ(MODEL DPS−50)」、アタチメント:平型圧縮治具/16.3mmφ(S−2))を用い、ポリウレタンフォームが座屈し、表面が破壊されるまでの荷重(圧縮荷重(単位N))を測定した。また、荷重15N以下での圧縮時に座屈したものを、靱性に劣るとして「×」とし、15N以下では座屈せず、圧縮を開放することで押し込まれた形状が復元したものを、靱性に優れるとして「○」と評価した。
【0065】
[断熱性]
JIS A9526(建築物断熱用吹付け硬質ウレタンフォーム)に基づき、JIS A1412−2(熱絶縁材の熱抵抗および熱伝導率の測定方法−第2部:熱流計法)(HFM法)に準拠して、熱伝導率を測定した。また、JIS A9526のA種3(熱伝導率が0.040W/m・K以下)に適合しているかどうかを判定した。
【0066】
[切削作業性]
2本の間柱(300mm×500mm)間に連続気泡ポリウレタンフォームを吹付け、間柱から室内側にはみ出した余分なフォームを切削した時、フォームの切削が容易であり、切削面がささくれなく平滑(表面の高低差が5mm以下)であり、かつ切削時の応力により、間柱とフォームとの間で接着界面剥離が発生しない場合を「○」、フォームの切削面が平滑でない、あるいは間柱とフォームとの間で接着界面剥離が発生した場合を「×」と判定した。
【0067】
結果は表2に示す通りであり、実施例1〜4であると、水単独発泡でありながら、低密度で連通化率が高く、また、吹付け時の液だれを防止して、フォームの表面平滑性がよく、外観性に優れていた。また、吹付け対象物に対する接着性に優れ、更には適度な靱性も付与されていた。さらに切削作業性も良好であった。これに対し、比較例1では、吹付け時に液だれが発生し、接着強度も低く、かつ靭性も低かった。
【0068】
【表2】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリオール化合物、発泡剤である水を含有し、ポリイソシアネート成分と混合、反応させて連続気泡ポリウレタンフォームを形成するための連続気泡ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物であって、
前記ポリオール化合物は、平均官能基数が2〜4、重量平均分子量が800〜1200であって、アルキレンオキサイドの重合体であるポリエーテルポリオール(A)と、平均官能基数が2〜8、重量平均分子量が300〜800であって、アルキレンオキサイドの共重合体であるポリエーテルポリオール(B)と、を含有し、
前記ポリエーテルポリオール(A)の含有量が、前記ポリオール化合物100重量部中20〜70重量部であり、前記ポリエーテルポリオール(B)の含有量が、前記ポリオール化合物100重量部中20〜70重量部であり、
前記水の含有量が、前記ポリオール化合物100重量部に対して15〜35重量部であることを特徴とする連続気泡ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物。
【請求項2】
前記ポリオール化合物は、さらに、分子量が60〜120であるジオール(C)を含有し、前記ジオール(C)の含有量が、前記ポリオール化合物100重量部中2〜15重量部である請求項1に記載の連続気泡ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物。
【請求項3】
ポリオール化合物、発泡剤である水を含有するポリオール組成物とポリイソシアネート成分とを混合、反応させて連続気泡ポリウレタンフォームとする連続気泡ポリウレタンフォームの製造方法であって、
前記ポリオール化合物は、平均官能基数が2〜4、重量平均分子量が800〜1200であって、アルキレンオキサイドの重合体であるポリエーテルポリオール(A)と、平均官能基数が2〜8、重量平均分子量が300〜800であって、アルキレンオキサイドの共重合体であるポリエーテルポリオール(B)と、を含有し、
前記ポリエーテルポリオール(A)の含有量が、前記ポリオール化合物100重量部中20〜70重量部であり、前記ポリエーテルポリオール(B)の含有量が、前記ポリオール化合物100重量部中20〜70重量部であり、
前記水の含有量が、前記ポリオール化合物100重量部に対して15〜35重量部であることを特徴とする連続気泡ポリウレタンフォームの製造方法。
【請求項4】
前記ポリオール化合物は、さらに、分子量が60〜120であるジオール(C)を含有し、前記ジオール(C)の含有量が、前記ポリオール化合物100重量部中2〜15重量部である請求項3に記載の連続気泡ポリウレタンフォームの製造方法。
【請求項5】
前記ポリオール組成物に含まれる活性水素基に対する前記ポリイソシアネート成分のイソシアネート基の当量比を百分率で表すイソシアネート指数が40〜70である請求項3または4に記載の連続気泡ポリウレタンフォームの製造方法。
【請求項6】
前記連続気泡ポリウレタンフォームのフォーム密度が20kg/m以下であり、かつ独立気泡率が15%以下である請求項3〜5のいずれかに記載の連続気泡ポリウレタンフォームの製造方法。

【公開番号】特開2012−144625(P2012−144625A)
【公開日】平成24年8月2日(2012.8.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−3313(P2011−3313)
【出願日】平成23年1月11日(2011.1.11)
【出願人】(000003148)東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Fターム(参考)】