(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
硬質ポリウレタンフォーム又は硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造に用いる組成物であって、少なくとも1つのイソシアネート成分、少なくとも1つのイソシアネート反応性成分、少なくとも1つの整泡剤、少なくとも1つのウレタン及び/又はイソシアヌレート触媒を含み、整泡剤として少なくとも2種類のポリエーテルシロキサン含むことを特徴とし、以下、ポリエーテルシロキサン1と称する1つのポリエーテルシロキサンは式(I)に従い、
M
aD
bD′
cD″
dT
eQ
f (I)
式中、
【化1】
【化2】
【化3】
【化4】
【化5】
【化6】
R
1=独立して、1〜16個の炭素原子からなる同一又は異なる炭化水素部分、
R
2=独立して、R
1、R
3、又はR
4、
R
3=一般式(II)のポリエーテル部分、
−R
5O[CH
2CH
2O]
g[CH
2CH(CH
3)O]
hR
8 (II)
R
4=独立して、同一又は異なる一般式(IIIa)又は(IIIb)である部分、
【化7】
(IIIa)
【化8】
(IIIb)
R
5=場合により酸素原子に割り込まれ得る、1〜16個の炭素原子からなる同一又は異なる二価の炭化水素部分
、
R8=独立して、場合によりウレタン官能基、−C(O)NH−、カルボニル官能基、または、−C(O)O−に割り込まれ得る、1〜16個の炭素原子からなる同一若しくは異なる炭化水素部分、又はH、
R
9=二価の有機部分であって、場合により1つ以上の酸素官能基又は式−[SiR
12−O]
k−SiR
12−の官能基であり得、式中、k=1〜10であり、場合によりOH官能基を持ち、
a=2〜32、
b=2〜247、
c=0.5〜35、
d=0〜6、
e=0〜15、
f=0〜15、
ただし、N=a+b+c+d+e+f=5〜250、
g=4〜25、
h=0〜10、
ここで、ポリエーテルシロキサン1のポリエーテルシロキサンは、モル重量の少なくとも90質量%が−[CH
2CH
2O]−単位からなるR
3部分が少なくとも1つ存在することを条件とし、
以下、ポリエーテルシロキサン2と称する1つのポリエーテルシロキサンは、ポリエーテルシロキサン1に関して定義した式(I)に従い、ただしポリエーテルシロキサン2の場合、
a=2〜32、
b=2〜297、
c=0.3〜30、
d=0〜6、
e=0〜15、
f=0〜15、
ただし、N=a+b+c+d+e+f=5〜300、
g=5〜30、
h=3〜20、であり、ポリエーテルシロキサン2のポリエーテルシロキサンは、モル重量の最大50質量%が−[CH
2CH
2O]−単位からなるR
3部分が少なくとも1つ存在することを条件とし、
ポリエーテルシロキサン1のポリエーテルシロキサンとして存在するポリエーテルシロキサンは、R
3部分に存在するR
8部分の70mol%超がHであり、
ポリエーテルシロキサン2のポリエーテルシロキサンとして存在するポリエーテルシロキサンは、R
3部分に存在するR
8部分の30mol%未満がHであり、
前記組成物において、ポリエーテルシロキサン2のポリエーテルシロキサンに対するポリエーテルシロキサン1のポリエーテルシロキサンの質量比が0.1:1〜1:0.1である、組成物。
ポリオール成分100質量部に対して、組成物中のポリエーテルシロキサン1及び2のポリエーテルシロキサンの質量分率(pphp)が、0.05〜10pphpの範囲内、であることを特徴する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
前記組成物が、ポリエーテルシロキサン1又は2の定義に包含されるポリエーテルシロキサンのみを含有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。
成分のうち1つはイソシアネート反応性成分であり、もう1つの成分はイソシアネート成分である2つ以上の個別成分を組み合わせることにより得ることができ、この場合にイソシアネート反応性成分は、全てのポリエーテルシロキサンがポリエーテルシロキサン1である混合物として使用される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下に本発明を例示的に記載するが、本発明はこれらの例示的実施形態に限定されることを意図しない。以下に範囲、一般式、又は化合物クラスが示されている場合、これらは、明示的に記載されている相当する範囲又は化合物群だけではなく、個々の値(範囲)又は化合物を除外して得られ得る全ての部分範囲及び化合物の部分群も含むものとする。本明細書の記載内で文献が引用される場合、その文献の内容は、特に参照された重要事項に関して、本発明の開示内容にその全体が属するものと見なされる。以降に示される平均値は、別段の記載がない限り、数平均である。別段の記載がない限り、測定は20℃、大気圧下で実施された。
【0019】
シロキサン化合物は、「MDTQ」命名法として当業者間に既知の省略命名法のシステムを使用して便利に識別することができる。このシステムでは、シリコーンを構成する様々なシロキサンモノマー単位の存在に基づいてシロキサンを表記する。本明細書での個々の略称の意味は、本発明の説明時により詳細に明示される。
本発明の組成物は、硬質ポリウレタンフォーム又は硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造に好適であり、少なくとも1つのイソシアネート成分、好ましくはポリオール成分である少なくとも1つのイソシアネート反応性成分、少なくとも1つの整泡剤、少なくとも1つのウレタン及び/又はイソシアヌレート触媒(すなわち、ウレタン及び/又はイソシアヌレートの反応に触媒作用を及ぼす触媒)、場合により水及び/又は場合により発泡剤、並びに場合により少なくとも1つの難燃剤及び/又は場合により更に別の添加剤を含み、整泡剤として少なくとも2種類のポリエーテルシロキサン含み、1つのポリエーテルシロキサン(以下、ポリエーテルシロキサン1と称する)は式(I)に従い、
M
aD
bD′
cD″
dT
eQ
f (I)
式中、
【化1】
【化2】
【化3】
【化4】
【化5】
【化6】
R
1=独立して、1〜16個の炭素原子からなる同一又は異なる炭化水素部分、好ましくはメチル、エチル、プロピル、及びフェニル、より好ましくはメチル、
R
2=独立して、R
1、R
3、又はR
4、
R
3=独立して、同一又は異なるポリエーテル部分、好ましくは一般式(II)のポリエーテル部分、
−R
5O[CH
2CH
2O]
g[CH
2CH(CH
3)O]
h[CHR
6CHR
7O]
iR
8 (II)
R
4=独立して、同一又は異なる一般式(IIIa)又は(IIIb)である部分、
【化7】
【化8】
R
5=場合により酸素原子に割り込まれ得る、1〜16個の炭素原子からなる同一又は異なる二価の炭化水素部分、好ましくは一般式(IV)である部分、
【化9】
式中、j=1〜8、好ましくは3、
R
6及びR
7=独立して、場合により酸素原子に割り込まれ得る、1〜16個、好ましくは1〜12個の炭素原子からなる同一若しくは異なる炭化水素部分、又はH、より好ましくはメチル、エチル、フェニル、又はH、
R
8=独立して、場合によりウレタン官能基、−C(O)NH−、カルボニル官能基、または、−C(O)O−に割り込まれ得る、1〜16個の炭素原子からなる同一若しくは異なる炭化水素部分、又はH、好ましくはメチル、−C(O)Me、又はH、
R
9=二価の有機部分、好ましくは2〜20個の炭素原子からなる二価の有機部分であって、場合により1つ以上の酸素官能基又は式−[SiR
12−O]
k−SiR
12−の官能基であり得、式中、k=1〜10であり、場合によりOH官能基を持ち、より好ましくは場合により1つ以上の酸素基によって割り込まれ得、場合によりOH官能基を持つ、1〜16個の炭素原子からなる二価の有機部分、
a=2〜32、好ましくは2〜15、より好ましくは2、
b=2〜247、好ましくは3〜150、より好ましくは4〜80、
c=0.5〜35、好ましくは1〜22、より好ましくは1.5〜12、
d=0〜6、好ましくは0〜4、より好ましくは0、
e=0〜15、好ましくは0〜10、より好ましくは0、
f=0〜15、好ましくは0〜10、より好ましくは0、
ただし、N=a+b+c+d+e+f=5〜250、好ましくは=5〜160、より好ましくは=8〜80、
g=3〜40、好ましくは3〜30、より好ましくは4〜25、
h=0〜20、好ましくは0〜12、より好ましくは0〜10、
i=0〜10、好ましくは0〜5、より好ましくは0であり、
ここで、ポリエーテルシロキサン1のポリエーテルシロキサンは、g+h+iが3より大きく、モル重量の少なくとも80質量%、好ましくは少なくとも90質量%が−[CH
2CH
2O]−単位からなるR
3部分が少なくとも1つ存在することを条件とする。
以下、ポリエーテルシロキサン2と称するポリエーテルシロキサンは、ポリエーテルシロキサン1に関して定義した式(I)に従い、ただしポリエーテルシロキサン2の場合、
a=2〜32、好ましくは2〜15、より好ましくは2、
b=2〜297、好ましくは3〜190、より好ましくは4〜110、
c=0.3〜30、好ましくは0.9〜20、より好ましくは1.2〜10、
d=0〜6、好ましくは0〜4、より好ましくは0.1〜3、
e=0〜15、好ましくは0〜10、より好ましくは0、
f=0〜15、好ましくは0〜10、より好ましくは0、
ただし、N=a+b+c+d+e+f=5〜300、好ましくは=8〜200、より好ましくは=10〜120、
g=3〜80、好ましくは4〜60、より好ましくは5〜30、
h=1〜60、好ましくは2〜40、より好ましくは3〜20、
i=0〜10、好ましくは0〜5、より好ましくは0であり、ポリエーテルシロキサン2のポリエーテルシロキサンは、g+h+iが3より大きく、モル重量の最大79.5質量%、好ましくは最大60質量%、より好ましくは最大50質量%が−[CH
2CH
2O]−単位からなるR
3部分が少なくとも1つ存在することを条件とする。
【0020】
式(I)のポリエーテルシロキサンは、その製造方法に起因して、通常は多分散系化合物である(コ)ポリマーであるため、本明細書で使用する比率は平均値(数平均)であると理解する必要がある。
【0021】
ポリエーテルシロキサン1のポリエーテルシロキサンとして存在するポリエーテルシロキサンは、R
3部分に存在するR
8部分の50モル%超、好ましくは70モル%超、及びより好ましくは100モル%がHであるものが好ましい。
【0022】
ポリエーテルシロキサン2のポリエーテルシロキサンとして本発明の組成物内に存在するポリエーテルシロキサンは、R
3部分に存在するR
8部分の50モル%未満、好ましくは30モル%未満、及びより好ましくは10モル%未満がHであるものが好ましい。
【0023】
本発明による組成物のうち、ポリエーテルシロキサン1のポリエーテルシロキサンとして存在するポリエーテルシロキサンは、R
3部分に存在するR
8部分の50モル%超、好ましくは70モル%超、及びより好ましくは100モル%がHであり、かつポリエーテルシロキサン2のポリエーテルシロキサンとして存在するポリエーテルシロキサンは、R
3部分に存在するR
8部分の50モル%未満、好ましくは30モル%未満、及びより好ましくは10モル%未満がHであるものが好ましい。
【0024】
ポリエーテルシロキサンのパラメータは当業者に既知の方法によって決定する。核磁気共鳴(NMR分光法)はその一例である。分析及び評価を実行するための詳細情報については、欧州特許出願第2465892A1号(
1H NMR)、Nova Science Publisher刊『Inorganic Polymers』(2007年、ISBN:1−60021−656−0)の「Silicones in Industrial Applications」の章、及びGelest,Inc.によるカタログ「Silicon compounds: Silanes and Silicones」の「Frank Uhlig,Heinrich Chr.Marsmann:
29Si NMR−Some Practical Aspects」(
29Si NMR)を参照する。
【0025】
本発明の組成物で使用する又は組成物に存在するポリエーテルシロキサンは、原則として従来技術のポリエーテルシロキサンの調製工程に従って得ることができる。本発明のポリエーテルシロキサンは、好ましくはSi−H官能性シロキサンと末端不飽和ポリエーテルとの、白金を触媒とする反応を使用して合成される。詳細な説明は欧州特許第1520870号に記載されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれ、本発明の開示の部分を構成する。欧州特許第0493836号は、可撓性フォームに使用されるポリエーテル変性シロキサンの調製について記載している。適切なシロキサンの調製に関する更に別の例は、例えば米国特許第4,147,847号及び米国特許第4,855,379号に記載されている。
【0026】
更に、いわゆるこのヒドロシリル化反応で使用される前駆体は、所定の化学的工程を使用して得ることができる。すなわち、Si−H官能性シロキサンは、酸触媒存在下の平衡反応にて、SiHを含まないシロキサン、好ましくは例えばヘキサメチルジシロキサン及びデカメチルシクロペンタシロキサンと、Si−H官能性シロキサン、好ましくは直鎖ポリメチルヒドロシロキサン、例えばGelest Inc.製HMS−993、及び場合により直鎖α,ω−ジヒドロポリジメチルシロキサン、例えば1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンとの反応により得ることができる。生成物の平均的な構造は、使用する原材料の比によって決定される。
【0027】
末端不飽和ポリエーテルは、末端不飽和の出発アルコール、好ましくはアリルアルコールと、種々のアルキレンオキシドとを、好ましくはアルカリ触媒、例えばアルカリ金属水酸化物又は複合金属シアン化物(DMC)触媒下で反応させることにより得ることができる。得られるポリエーテルの配列は、反応中、アルキレンオキシドを調節することによって制御される。ブロック構造は、最初にアルキレンオキシドAを出発アルコールに添加し、完全な転化が完了した後、アルキレンオキシドBを調節しながら中間体に添加することにより得ることができる。ランダム配列は、アルキレンオキシドA及びBを混合形態で使用することにより得ることができる。ポリエーテルは、所望の配列及びモル質量が合成された後、場合によりそのまま水相分離を行い、末端OH官能基を有する生成物を得るか、又は場合によりエンドキャップ処理のための追加の反応工程、例えば、塩化メチルと反応させ、ウィリアムソン反応によるメチルエーテル末端基を形成する工程を行い得る。例えば、欧州特許第1360223号及びそこで引用された文献は、OH官能基の誘導体が存在する場合としない場合のオレフィン系ポリエーテルの調製について記載している。
【0028】
ポリエーテル部分を調製するために、広範な種々のアルキレンオキシドを使用することができ、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、場合によりブチレンオキシド、及び場合によりスチレンオキシドが好ましい。種々のアルキレンオキシド単位の配列は自由に選択可能である。すなわち、ランダムな組み込みを経て、又は意図的にブロック化された構造体を経て得ることができる。特にOH官能性ポリエーテル部分の場合、ジブロック構造体を得るために有利であり得、この場合、純粋なエチレンオキシドブロックが最初に生成され、次いで最終的なエンドブロックが形成されるが、このとき最終工程ではエチレンオキシド以外のアルキレンオキシドが使用される。
【0029】
イソシアネート反応性成分、好ましくはポリオール成分100質量部に対して、本発明の組成物中に占めるポリエーテルシロキサン1及び2のポリエーテルシロキサンの質量分率(すなわち、2つのポリエーテルシロキサンのポリエーテルシロキサン合計に基づく質量分率)(pphp)は、好ましくは0.05〜10pphpの範囲内、より好ましくは0.1〜5pphpの範囲内、及び更により好ましくは0.1〜3pphpの範囲内である。
【0030】
本発明の組成物中のポリエーテルシロキサン1のポリエーテルシロキサンとポリエーテルシロキサン2のポリエーテルシロキサンとの質量比は、好ましくは0.01:1〜1:0.01の範囲内、より好ましくは0.1:1〜1:0.1の範囲内、更により好ましくは0.2:1〜1:0.2の範囲内、及び更により好ましくは0.5:1〜1:0.5の範囲内である。
【0031】
いずれも組成物に存在するポリエーテルシロキサンの合計に対して、ポリエーテルシロキサン1及び2を定義した式(I)に従うポリエーテルシロキサンを50重量%超、好ましくは90重量%超含む場合に、本発明の組成物は有利であり得る。特に、ポリエーテルシロキサン1又は2の定義に包含されるポリエーテルシロキサンのみを含有する場合に、本発明の組成物は有利である。
【0032】
本発明による組成物は、イソシアネート成分として、硬質ポリウレタンフォーム又は硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造に好適な何らかのイソシアネート化合物を含むことができる。好ましくは本発明による組成物は、2つ以上のイソシアネート官能基を有する1種以上の有機イソシアネート類、例えば4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トルエンジイソシアネート(TDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、及びイソホロンジイソシアネート(IPDI)を含む。MDIと、粗製MDIとして知られる2〜4の官能基を平均して有する、より高濃度の類似体(「ポリマー性MDI」)との混合物が特に好適であり、同様に各々の純粋形態又は異性体混合物である種々のTDI異性体も好適である。
【0033】
使用するイソシアネート反応性成分は、2つ以上のイソシアネート反応性基を有する任意の有機物質であっても、その配合物であってもよい。使用するイソシアネート反応性成分は好ましくはポリオール成分である。好ましいポリオールはポリウレタンフォームの製造に通常使用される任意のポリオール、例えばポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオールである。ポリエーテルポリオールは、多官能性アルコール又はアミンと、アルキレンオキシドとの反応により得ることができる。ポリエステルポリオールは、好ましくは多塩基性カルボン酸(アジピン酸などの場合には脂肪族であり、フタル酸又はテレフタル酸などの場合には芳香族であり得る)と多価アルコール(通常はグリコール)とのエステルをベースとする。
【0034】
配合率、すなわちイソシアネート基のイソシアネート反応性基(例えば、OH基、NH基)に対する化学量論比に100を掛けたものとして表される、イソシアネートのポリオールに対する好適な比は、10〜1000の範囲内、及び好ましくは80〜350の範囲内である。
【0035】
本発明による組成物は、ウレタン及び/又はイソシアヌレート触媒として、イソシアネート−ポリオール及び/又はイソシアネート−水の反応、並びに/又はイソシアネートの二量化若しくは三量化のため、好ましくは1つ以上の触媒を含む。典型例は、アミン類であるトリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレンジアミン、トリエチレンジアミン、ジメチルピペラジン、1,2−ジメチルイミダゾール、N−エチルモルホリン、トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−1,3,5−トリアジン、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、及びビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、ジブチルスズジラウレート又は2−エチルヘキサン酸スズ(II)などのスズ化合物、2−エチルヘキサン酸ビスマスなどのビスマス化合物、亜鉛化合物、並びに酢酸カリウム及び2−エチルヘキサン酸カリウムなどのカリウム塩である。
【0036】
本発明の組成物に存在する触媒の好ましい量は、触媒の種類に依存し、通常は0.05〜15pphp(ポリオール100質量部に対する質量部)の範囲内である。
【0037】
本発明の目的に好適な水の含有量は、水に加えて1つ以上の発泡剤が使用されているか否かに応じて異なる。水だけで発泡するフォームの場合、値は通常、1〜20pphpの範囲内であるが、水に加えて他の発泡剤を使用する場合は、水の使用量は通常、0〜5pphpの範囲まで減らす。
【0038】
本発明による組成物に追加の発泡剤が存在する場合、これらは物理的又は化学的な発泡剤である。本組成物は好ましくは物理的発泡剤を含む。本発明の目的に好適な物理的発泡剤は、ガス、例えば液化CO
2、並びに揮発性液体、例えば3〜5個の炭素原子からなる炭化水素、好ましくはシクロペンタン、イソペンタン、及びn−ペンタン、ヒドロフルオロカーボン類、好ましくはHFC 245fa、HFC 134a、及びHFC 365mfc、ヒドロクロロフルオロカーボン類、好ましくはHCFC 141b、完全若しくは部分ハロゲン化不飽和炭化水素、ギ酸メチル及びジメトキシメタンなどの酸素含有化合物、又はヒドロクロロカーボン類、好ましくは1,2−ジクロロエタンである。
【0039】
水及び任意の物理的発泡剤に加えて又はそれらに代えて、イソシアネートと反応してガスを放出する他の化学発泡剤を使用してもよく、例えばギ酸である場合、水と組み合わせて又は水の代わりに、通常、最大5pphpの量で使用する。
【0040】
本発明による組成物は、難燃性を目的として、硬質ポリウレタンフォーム又は硬質ポリイソシアヌレートフォームの製造に好適な何らかの既知の難燃剤を含んでもよい。本発明の目的に好適な難燃剤は、好ましくは液体有機リン酸化合物、例えば、トリエチルホスフェート(TEP)などのハロゲンを含まない有機リン酸塩、トリス(1−クロロ−2−プロピル)ホスフェート(TCPP)及びトリス(2−クロロエチル)ホスフェート(TCEP)などのハロゲン化リン酸塩、並びにジメチルメタンホスホネート(DMMP)、ジメチルプロパンホスホネート(DMPP)などの有機ホスホン酸、又はポリリン酸アンモニウム(APP)及び赤リンなどの固体である。更に、ハロゲン化ポリオールなどのハロゲン化化合物、並びに膨張黒鉛及びメラミンなどの固体が難燃剤として好適である。
【0041】
本発明の組成物は、例えば、成分のうち1つはイソシアネート反応性成分であり、もう1つの成分はイソシアネート成分である2つ以上の個別成分を組み合わせることにより得ることができ、その場合にはイソシアネート反応性成分は、全てのポリエーテルシロキサンがポリエーテルシロキサン1である混合物として使用される。
【0042】
好ましくは、イソシアネート反応性成分は、全てのポリエーテルシロキサンがポリエーテルシロキサン1及び2である混合物として使用される。
【0043】
イソシアネート反応性成分を、全てのポリエーテルシロキサンがポリエーテルシロキサン1である混合物として使用し、同様にイソシアネート成分を全てのポリエーテルシロキサンがポリエーテルシロキサン2である混合物として使用することが有利となり得る別の実施形態がある。
【0044】
本発明の組成物は、発泡ポリウレタン又はポリイソシアヌレート材料、好ましくは硬質フォームの製造に有用である。特に、本発明の組成物は、空隙及び/又はアンダーカットを有する成形されたポリウレタンフォーム又はポリイソシアヌレートフォームの製造に有用である。本発明の組成物は、特に好ましくは吹き付け発泡装置又は混合ヘッドを用いるような製造方法に使用される。
【0045】
本発明の方法で硬質ポリウレタンフォーム又は硬質ポリイソシアヌレートフォームを製造するための方法は、上記のような本発明の組成物の反応を含む。使用される原材料及び使用し得る方法に関する、従来技術の包括的な評価が、Houben−Weyl:「Methoden der organischen Chemie」(volume E20、Thieme Verlag、Stuttgart 1987,(3))の1561〜1757ページ、及び「Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry」(vol.A21、VCH、Weinheim、4th edition 1992)の665〜715ページに記載されている。本発明による組成物及び/又は本発明による方法は、ポリウレタンフォーム又はポリイソシアヌレートフォーム、特に硬質ポリウレタンフォーム又は硬質ポリイソシアヌレートフォームを提供する。
本発明の目的に好ましい組成物、より具体的には硬質ポリウレタンフォーム又は硬質ポリイソシアヌレートフォームの配合は、5〜200kg/m
3の範囲内、及び好ましくは5〜80kg/m
3の範囲内のフォーム密度を有する硬質ポリウレタンフォーム又は硬質ポリイソシアヌレートフォームを生成し、また原則として以下の組成物を有するものである。
【0046】
表1:典型的な硬質フォームの配合
【表1】
【0047】
いくつかの例外を除いて、本発明による組成物は反応前に2つの成分に分かれているため、反応させるために成分を互いに混合する必要がある。混合は、当業者に既知の任意の方法によって、例えば手動混合、又は好ましくは低圧若しくは高圧の発泡機によって、又はスプレーガンによって行うことができる。例えば成形フォーム及びパネルの製造にはバッチ法を使用することができ、例えば断熱板及び金属面サンドイッチパネルの場合(いわゆる複合積層処理)、ブロックの場合、又は吹き付け処理の場合には、好ましくは連続法を使用することができる。
【0048】
本発明によれば、本発明による組成物の使用(反応)は、発泡ポリウレタン又はポリイソシアヌレート材料、好ましくは硬質フォーム、好ましくはポリウレタンフォーム又はポリイソシアヌレートフォームを提供する。本発明による硬質ポリウレタンフォーム又は硬質ポリイソシアヌレートフォームに結合及び/又は非結合形態で存在する、本発明によるポリエーテルシロキサン1及び2のポリエーテルシロキサンの比率は、100質量部のポリオール成分に対して、好ましくは0.05〜10質量部の範囲内、より好ましくは0.1〜5質量部の範囲内、更により好ましくは0.1〜3質量部の範囲内である。
【0049】
本発明の硬質フォームは、例えば、好ましくは建物、冷蔵室、冷蔵容器及び冷蔵トラック、又は冷蔵装置を建造するための断熱スラブ、断熱媒体、充填剤、金属複合要素、土木材として又はこれらの製造に有用である。硬質フォームは、断熱又は充填される表面上部及び/又は付随する空隙内に直接適用される吹き付け発泡形態であることが好ましい。これは、冷蔵装置、例えば冷蔵庫又は冷凍室、及び本発明の硬質ポリウレタンフォーム又は硬質ポリイソシアヌレートフォームを断熱材として含む断熱性構成部品を提供する。
【0050】
特に好ましいいくつかの用途を以降に記載するが、いかなる場合も本発明の主題はその記載に限定されるものではない。
【0051】
本発明の好ましい一実施形態では、本発明の組成物は吹き付け発泡形態(現場発泡)で外装、壁、屋根、及びその他の構造物の断熱に使用される。現場発泡ポリウレタン又はポリイソシアヌレートは、使用箇所に直接生成される。発泡混合物は、一般に、好ましくは高圧機械を用いた吹き付けによって、すなわちスプレーガンから放出する前にスプレーガンの混合ヘッド内で成分を混合して、圧力下で、好ましくは高温で反応させることにより適用される。このように本発明の組成物は、混合ヘッド及び/又は混合ノズル若しくはスプレーノズル内で成分を混合することによって生成される。反応物質(本発明の組成物)は、好ましくは追加の空気供給なしで吹き付けされることが好ましい。機械は、適切な移動性を確保するために、可搬式であり、供給ホースを装備することができる。機械及びホースは、温度管理装置を装備/被覆されていることが好ましい。一体化された混合ヘッドを備えるスプレーガンは、吹き付け工程の自由な中断が可能である。断熱される表面に着地する(landing)反応混合物は、フォームの断熱層が形成されるまで待機時間を要するため、反応時間の適切な調節によって迅速に発泡される。迅速な反応により、垂直面又は頭上面であっても混合物が流れることがない。
【0052】
吹き付けにより、厚さ数センチメートルの断熱層の製造が可能になる。必要な場合、例えば比較的大きな空隙をフォームで覆う、間隙を塞ぐ、又は比較的厚い断熱層を得るために、得られる層が1つ以上のこのような層を覆っていてもよい。
【0053】
本発明の組成物の使用及び/又は本発明のポリエーテルシロキサンの組み合わせは、スプレーガン及び/又はそのオリフィスの詰まりを低減又は遅延化することにより吹き付け発泡の適用を容易にし、その結果、出口オリフィスの洗浄が必要となるまでの吹き付け時間と頻度を増やすことができる。間隙及び空洞空間への発泡物質の流れも改善される。
【0054】
更に好ましい実施形態では、本発明の組成物及び/又は本発明のポリエーテルシロキサンの組み合わせは、ポリウレタン系又はポリイソシアヌレート系金属パネルの連続製造に使用される。この方法では、発泡混合物は、横断する混合ヘッドによって、25m/分以下のバンド速度でダブルバンドラミネーターの下部金属層に適用される。このとき金属表面処理層はプロファイル加工されていることが好ましい。ラミネーターでは、次に、起泡する混合物が上部表面処理層に達して、連続的に成形された金属パネルを生成し、これがラミネーターの出力端で所望の長さに切断される。
【0055】
このとき発泡混合物は、多くの場合プロファイル加工された表面処理層を完全に覆い、表面処理層間の空間を完全に埋める必要がある。ほとんどの場合、このとき発泡混合物は、いわゆるキャスティングハープ(casting harp)が位置し得る混合ヘッドから計量して供給される。キャスティングハープが複数の開口部からバンド方向に沿って混合物を放出する。パネル幅にわたって均一なフォームの分布を得るために、混合ヘッドはパネルの幅にわたって横断方向に移動する。このとき本発明の組成物は、下部金属層に対する液体反応混合物の改善された流れを呈する/保証するという有利性を有する。
【0056】
更に好ましい実施形態では、本発明の組成物及び/又は本発明のポリエーテルシロキサンの組み合わせは、可撓性の表面処理層を有するポリウレタン系又はポリイソシアヌレート系パネルの連続製造に使用される。この方法では、発泡される混合物は、1つ以上の混合ヘッドによって、最大80m/分のバンド速度でダブルバンドラミネーターの下部表面処理層に適用される。ラミネーターでは、次に、起泡する混合物は上部表面処理層に達して、連続的に成形されたパネルを生成し、これがラミネーターの出力端で所望の長さに切断される。バンド速度を最大限に高速化させる観点から、大量の発泡された反応物質が単位時間当たりに混合ヘッドから放出される必要がある。同時に、迅速な発泡を可能にするため、反応物質の反応時間を極めて短時間にする、すなわち高い触媒活性及び/又は極めて高い反応性の系にすることが必要な場合がある。本発明の組成物及び/又はポリエーテルシロキサンの組み合わせは、混合ヘッドの放出オリフィスの詰まりを低減及び/又は遅延化するため、この点に関して有利性を示す。このことは保守及び洗浄の間隔の長期化並びに運転停止の減少、並びに/又はバンド速度の高速化をもたらし得る。
【0057】
本発明では多数の異なる表面処理層、例として紙、アルミニウム、ビチューメン、プラスチック、不織繊維ウェブ、種々の材料からなる多層ホイルなどを使用することができる。
【0058】
ここで、バンド速度が高速であるため、高密度化及び不規則な気泡サイズ分布を生じさせずに均質なフォームを形成するためには、発泡混合物は極めて均一に短時間内で広がる必要がある。このとき高い放出量を必要とされるため、本明細書での装置は2つ以上の混合ヘッドも有し得、この場合、次に発泡混合物は複数の束でラミネーターに放出される。この操作方式は「フィンガーレイダウン(finger lay down)」とも称される。一般に、本発明の組成物は、従来技術によるポリエーテルシロキサンを使用した場合よりも反応物質の流れを高速化及び均一化するという点で、流れに関して本明細書に示す利点を有する。
【0059】
図1〜3を参照して、本発明をより具体的に説明するが、本発明はそれに限定されない。
図1は、空隙の例示的なモデルの平面図である。
図2は、空隙の例示的なモデルの長手方向の側面図である。
図3は、空隙の例示的なモデルの背壁及び前壁を含まない横断面図である。
【0060】
以下に記載される実施例は例示目的として本発明を示すものであり、本発明の適用範囲は本明細書及び特許請求の範囲の全体から明らかであり、実施例に明記された実施形態に限定されることを意図しない。
【実施例】
【0061】
後述するような実施例は、表2に詳細に記載する(吹き付け発泡)配合物を使用して、密度32kg/m
3を有するフォームを作成する。
【0062】
表2:実施例で使用される配合物
【表2】
【0063】
吹き付け発泡の適用には、Graco Reactor E−20吹き付け発泡装置及び01ノズルを備えるGraco Fusion APスプレーガンを利用する。加工温度は43℃である。加工圧力は2つの成分に対して約83barであり、結果、吹き付け工程中の動圧は約69barとなる。
【0064】
吹き付け発泡の適用時に、吹き付け発泡装置の放出ノズルの詰まりの減少を測定するため、以下の方法を使用する。
【0065】
スプレーガンは毎回2秒間作動させた後、2秒間停止する。木製スラブは、支持装置により一定に維持して、40cmの一定距離から吹き付け、1工程で幅18cm及び厚さ5cmの発泡跡を得る。放出された吹き付けの幅(吹き付け幅)が15cmまで減少することによって密集の開始が明らかとなるまでこれを継続する。
【0066】
最初に比較サンプルを用いて、密集が明らかになるまでの吹き付けと停止のシーケンスの回数を測定することにより試験する。比較サンプルは各々、単体の整泡剤を含有しており、したがって本発明によるものではない。続いて、本発明による整泡剤を用いて、発泡−停止シーケンスの回数を同様に測定する。
【0067】
発泡混合物の流動性を測定するため、以下の方法を使用する。下部壁及び側壁として、OSB板から空隙のモデルを作成した。空隙は内径40cm(幅)X120cm(長さ)X10cm(高さ)を有する。長手方向側面に、壁部から及び互いに対して一定の間隔で3つの穴をドリルで開け、3つの透明プラスチック管をぴったりと穴に挿入する。いずれの場合も、プラスチック管は内径2.5cm及び長さ30cmを有し、側壁からの及び互いに対する間隔は30cmである。穴及び/又は管は空隙の底部とぴったり重なっている。3つの管は、充填される空隙空間内の接合部を代用することを目的とし、また吹き付け発泡がその中へと流れることを目的とする。管内に流れる吹き付け発泡の量を、充填された管の長さを計測することにより測定し、フォームの流動性に関する結論を導き出す。
図1〜3は、モデルの構造を示す。
【0068】
再度、Graco Reactor E−20吹き付け発泡装置及び01出口ノズルを備えるGraco Fusion APスプレーガンを使用して、吹き付け発泡を挿入する。底部表面から空隙が埋まるように、厚さ5cmの空隙に1工程でフォームを吹き付ける。充填された管の長さを測定することにより、管に貫入したフォームの量を測定する。これは、構造の壁部外側で、管の開始点から測定することにより行う。3つの管の充填長さを使用して、3つの管の平均の充填長さを決定する。
【0069】
比較サンプルとして、単体の、すなわち本発明によらない整泡剤を使用して空隙内でフォームを発泡させ、プラスチック管内の充填長さを測定する。次に、評価する本発明のポリエーテルシロキサンの組み合わせを使用して、同様にフォームの流動性の変化を測定する。プラスチック管の充填部分の長さの観察された変化を使用して、基本の系に対する流れの増加率を算出することができる。
【0070】
実施例に使用されるポリエーテルシロキサンは、以下のように調製する。使用するSi−H官能性シロキサンは、欧州特許第1439200号の実施例1と同様に、相当するシロキサン原材料から平衡化により調製する(末端変性されたシロキサンを調製するためには、それに応じて、末端水素官能性を持つポリメチルヒドロシロキサンを原材料として使用する必要がある)。原材料の種類と量は、いずれの場合も、所望するシロキサン構造が得られるように選択する。
【0071】
アリルポリエーテルは、独国特許第19940797号の実施例1に記載の方法と同様に調製するが、本明細書ではアリルアルコールを出発物質並びに相当するエチレンオキシド及びプロピレンオキシドとして使用する。
【0072】
使用するアリル系出発ポリエーテルは、独国特許第102005001076号に記載の方法に従って塩化メチルと反応させることによってエーテル化(エンドキャップ)される。
【0073】
(Si−H官能性シロキサンとアリルポリエーテルとの)ヒドロシリル化反応を、欧州特許第1520870号の実施例1に記載されたように、必要に応じて適量のジビニルテトラメチルジシロキサン又は1,7−オクタジエンの混合物を用いて行う。
【0074】
実施例1:吹き付け発泡装置の放出ノズルの詰まりの減少
以下のポリエーテルシロキサンを使用した。
ポリエーテルシロキサンA:親水性、構造M
2D
11D′
3
式中、R
2=R
1=CH
3、R
3=−(CH
2)
3−O−[CH
2CH
2O]
12H
ポリエーテルシロキサンB:疎水性、構造M
2D
70D′
7.5D″
0.5
式中、R
2=R
1=CH
3、R
3=−(CH
2)
3−O−[CH
2CH
2O]
19[CH
2CH(CH
3)O]
10Me、R
9=−CH
2−CH
2−[Si(CH
3)
2O]
1−Si(CH
3)
2CH
2−CH
2−
【0075】
実施例1の第1の一連の実験は、イソシアネート反応性成分として使用されるポリオール成分に、ポリエーテルシロキサンの組み合わせのうち疎水性ポリエーテルシロキサンBを有し、同様にポリオール成分に親水性ポリエーテルシロキサンAが存在する。結果を表2にまとめる。
【0076】
【表3】
【0077】
ポリオール成分中に1.0重量部の親水性ポリエーテルシロキサンAを有する比較実施例1.1は標準であり、放出ノズルの詰まりが増加するまでに10回の吹き付け工程が可能である。ポリオール成分中の疎水性ポリエーテルシロキサンBの量が1.0重量部のとき(実施例1.2)は、吹き付け発泡に十分な安定性を付与できず、フォームに欠陥が生じる。しかし、ポリオール成分中、1.0重量部のA及び0.5重量部のB(実施例1.3)又は1.0重量部のB(実施例1.4)の組み合わせは、詰まりの開始が明らかになるまでに可能な吹き付け工程の回数が著しく増加している。ただし、Aの量だけを1.5重量部に増やした場合(実施例1.5)は、所望の結果を得られない。
【0078】
実施例1の第2の一連の実験は、ポリエーテルシロキサンの組み合わせのうち疎水性ポリエーテルシロキサンBをイソシアネート成分に有し、親水性ポリエーテルシロキサンAをポリオール成分に有する。結果を表3にまとめる。親水性ポリエーテルシロキサンはイソシアネート反応性基を有するため、イソシアネート成分に包含するには不適切である。
【0079】
【表4】
【0080】
ポリオール成分に1.0重量部のAのみを使用した場合(実施例1.1)、報告したように詰まりの兆候なく10回の吹き付け工程が得られる。イソシアネート成分に0.5重量部(実施例1.6)又は1.0重量部(実施例1.7)のBを追加で含む場合、何らかの密集が発生するまでに可能な吹き付け工程の回数に著しい増加がもたらされる。
【0081】
実施例2:吹き付け発泡装置の放出ノズルの詰まりの減少
以下の添加剤を使用した。
ポリエーテルシロキサンC:親水性、構造M
2D
30D′
8
式中、R
2=R
1=CH
3、R
3=−(CH
2)
3−O−[CH
2CH
2O]
12Hが80モル%、R
3=−(CH
2)
3−O−[CH
2CH
2O]
13[CH
2CH(CH
3)O]
3Hが20モル%
ポリエーテルシロキサンD:疎水性、構造M
2D
32.5D′
5D″
0.5
式中、R
2=R
1=CH
3、R
3=−(CH
2)
3−O−[CH
2CH
2O]
8[CH
2CH(CH
3)O]
16C(O)CH
3が90モル%、R
3=−(CH
2)
3−O−[CH
2CH
2O]
24[CH
2CH(CH
3)O]
4C(O)CH
3が10モル%、R
9=−(CH
2)
8−
【0082】
実施例2の第1の一連の実験は、ポリエーテルシロキサンの組み合わせのうち疎水性ポリエーテルシロキサンD及び親水性ポリエーテルシロキサンCの両方をポリオール成分に有する。結果を表4にまとめる。
【0083】
【表5】
【0084】
ポリオール成分中に1.0重量部の親水性ポリエーテルシロキサンCを有する実施例2.1は比較実施例であり、放出ノズルの詰まりが増加するまでに12回の吹き付け工程を得る。ポリオール成分中の疎水性ポリエーテルシロキサンDの量が1.0重量部のとき(実施例2.2)は、吹き付け発泡に十分な安定性を付与できず、フォームに欠陥が生じる。しかし、ポリオール成分中、1.0重量部のC及び0.5重量部のD(実施例2.3)又は1.0重量部のD(実施例2.4)の組み合わせは、詰まりの開始が明らかになるまでに可能な吹き付け工程の回数が著しく増加している。ただし、Cの量だけを1.5重量部に増やした場合(実施例2.5)は、所望の結果を得られない。
【0085】
実施例2の第2の一連の実験は、ポリエーテルシロキサンの組み合わせのうち疎水性ポリエーテルシロキサンDをイソシアネート成分に有し、親水性ポリエーテルシロキサンCをポリオール成分に有する。結果を表5にまとめる。親水性ポリエーテルシロキサンはイソシアネート反応性基を有するため、イソシアネート成分に包含するには不適切である。
【0086】
【表6】
【0087】
ポリオール成分に1.0重量部のCのみを使用した場合(実施例2.1)、報告したように詰まりの兆候なく12回の吹き付け工程が得られる。イソシアネート成分に0.5重量部(実施例2.6)又は1.0重量部(実施例2.7)のDを追加で含む場合、何らかの詰まりが発生するまでに可能な吹き付け工程の回数に著しい増加がもたらされる。
【0088】
実施例3:発泡混合物の流れの改善
以下のポリエーテルシロキサンを使用した。
ポリエーテルシロキサンA:(ポリエーテルシロキサン1)構造M
2D
11D′
3
式中、R
2=R
1=CH
3、R
3=−(CH
2)
3−O−[CH
2CH
2O]
12H
ポリエーテルシロキサンB:(ポリエーテルシロキサン2)構造M
2D
70D′
7.5D″
0.5
式中、R
2=R
1=CH
3、R
3=−(CH
2)
3−O−[CH
2CH
2O]
19[CH
2CH(CH
3)O]
10Me、R
9=−CH
2−CH
2−[Si(CH
3)
2O]
1−Si(CH
3)
2CH
2−CH
2−
【0089】
実施例3の第1の一連の実験は、ポリエーテルシロキサンの組み合わせのうちポリエーテルシロキサンB及びポリエーテルシロキサンAをポリオール成分に有する。結果を表6にまとめる。
【0090】
【表7】
【0091】
ポリオール成分中に1.0重量部のポリエーテルシロキサンAを有する実施例3.1は比較実施例であり、管の平均充填長さは6.0cmである。ポリオール成分中のポリエーテルシロキサンBの量が1.0重量部のとき(実施例3.2)は、吹き付け発泡に十分な安定性を付与できず、フォームに欠陥が生じる。ポリオール成分中、1.0重量部のA及び0.5重量部のB(実施例3.3)又は1.0重量部のB(実施例3.4)の組み合わせは、流れの著しい向上をもたらす。ただし、Aの量だけを1.5重量部に増やした場合(実施例3.5)は、所望の結果を得られない。
【0092】
実施例3の第2の一連の実験は、ポリエーテルシロキサンの組み合わせのうちポリエーテルシロキサンBをイソシアネート成分に有し、ポリエーテルシロキサンAをポリオール成分に有する。結果を表7にまとめる。ポリエーテルシロキサンAはイソシアネート反応性基を有するため、イソシアネート成分に包含するには不適切である。
【0093】
【表8】
【0094】
ポリオール成分に1.0重量部のAのみを使用した場合(実施例3.1)、既に述べたように管の平均充填長さが6.0cmとなる。イソシアネート成分に0.5重量部(実施例3.6)又は1.0重量部(実施例3.7)のBを追加で含む場合、流れの著しい向上をもたらす。
【0095】
実施例4:発泡混合物の流れの改善
以下のポリエーテルシロキサンを使用した。
ポリエーテルシロキサンC:構造M
2D
30D′
8のポリエーテルシロキサン1
式中、R
2=R
1=CH
3、R
3=−(CH
2)
3−O−[CH
2CH
2O]
12Hが80モル%、R
3=−(CH
2)
3−O−[CH
2CH
2O]
13[CH
2CH(CH
3)O]
3Hが20モル%
ポリエーテルシロキサンD:構造M
2D
32.5D′
5D″
0.5のポリエーテルシロキサン2
式中、R
2=R
1=CH
3、R
3=−(CH
2)
3−O−[CH
2CH
2O]
8[CH
2CH(CH
3)O]
16C(O)CH
3が90モル%、R
3=−(CH
2)
3−O−[CH
2CH
2O]
24[CH
2CH(CH
3)O]
4C(O)CH
3が10モル%、R
9=−(CH
2)
8−
【0096】
実施例4の第1の一連の実験は、ポリエーテルシロキサンの組み合わせのうちポリエーテルシロキサンD及びポリエーテルシロキサンCをポリオール成分に有する。結果を表8にまとめる。
【0097】
【表9】
【0098】
ポリオール成分中に1.0重量部のポリエーテルシロキサンCを有する実施例4.1は比較実施例であり、管の平均充填長さが5.4cmである。ポリオール成分中のポリエーテルシロキサンDの量が1.0重量部のとき(実施例4.2)は、吹き付け発泡に十分な安定性を付与できず、フォームに欠陥が生じる。ポリオール成分中、1.0重量部のC及び0.5重量部のD(実施例4.3)又は1.0重量部のD(実施例4.4)の組み合わせは、流れの著しい向上をもたらす。ただし、Cの量だけを1.5重量部に増やした場合(実施例4.5)は、所望の結果を得られない。
【0099】
実施例4の第2の一連の実験は、ポリエーテルシロキサンの組み合わせのうちポリエーテルシロキサンDをイソシアネート成分に有し、ポリエーテルシロキサンCをポリオール成分に有する。結果を表9にまとめる。ポリエーテルシロキサンCはイソシアネート反応性基を有するため、イソシアネート成分に包含するには不適切である。
【0100】
【表10】
【0101】
ポリオール成分に1.0重量部のCのみを使用した場合(実施例4.1)、既に述べたように管の平均充填長さが5.4cmとなる。イソシアネート成分に0.5重量部(実施例4.6)又は1.0重量部(実施例4.7)のDを追加で含む場合、流れの著しい向上をもたらす。