(57)【要約】アルコール成分、イソシアナート成分、および触媒の混合物からポリウレタンバインダーを製造する方法であって、所定の重量比のアルコール成分とイソシアナート成分を、バインダーの所望とするオープンタイムによって決定される量の触媒と、使用する場所において混合することを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール成分、イソシアナート成分、および触媒の混合物からポリウレタンバインダーを製造する方法であって、所定の重量比のアルコール成分とイソシアナート成分を、バインダーの所望とするオープンタイムによって決定される量の触媒と使用場所において混合することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記アルコール成分がひまし油を含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記アルコール成分がポリオールをさらに含むことを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記イソシアナート成分がジフェニルメタン-４,４'-ジイソシアナートおよび／またはジフェニルメタン-２,４'-ジイソシアナートであることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記触媒が第三級アミンであることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記触媒が有機金属化合物であることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記有機金属化合物がスズ化合物であることを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記触媒が第三級アミンと有機金属化合物の両方を含むことを特徴とする、請求項５ないし７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記触媒を前記アルコールおよび／またはイソシアナートの一部と混合し、次いで、かくして得られた混合物を前記アルコールおよび／またはイソシアナートの残部と混合することを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
所定の重量比でアルコール成分およびイソシアナート成分を導入する手段、可変量の触媒を導入する手段、および導入された成分を混合する手段を含むことを特徴とする、アルコール成分、イソシアナート成分、および触媒の混合物を含むバインダーを製造するための装置。
【請求項１１】
アルコール成分とイソシアナート成分を導入するための前記手段が共通ピストンロッドを有する軸方向に沿って配置された二つのシリンダーポンプを含み、触媒を導入するための前記手段が、調節可能なレバーメカニズムを介して前記軸方向に沿って配置されたポンプの共通ピストンロッドに連結されたピストンロッドを有する第三のシリンダーポンプであって、前記第三のシリンダーポンプのピストンロッドの移動が前記共通ピストンロッドの移動に関連して変化することを特徴とする、請求項１０記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコール成分、イソシアナート成分、および触媒の混合物からポリウレタンバインダーを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記タイプのポリウレタンバインダーは、金属等のカバーによって両側を被覆された、ストーンウールのような絶縁物質のコア層を含むサンドイッチ部材の製造等に広く用いられ、このようなバインダーによって前記カバーが前記コア層に接着される。
【０００３】
係るサンドイッチ部材の製造に用いられるポリウレタンバインダーは、通常はすぐに使用できる(ready-to-use)形態で、すなわち、それが使用される場所に前記主要３成分間の所定の比率を有する形態で提供される。また、バインダーを形成するための前記主要成分間の反応は、製造場所における空気の湿度および温度のような現存する外部条件により決定される速度で起こる。
【０００４】
かくして、現存する条件の下で、バインダーは、それが用いられなければならない時間として定義される所定の「オープンタイム」を有する。言い換えれば、「オープンタイム」は、バインダーが十分な接着力を有する時間である。バインダーが「オープンタイム」よりも後に用いられると、バインダーの強度は使用に耐えないものとなる。
【０００５】
製造場所における条件は、一日を通じて、および／または一年を通じて著しく変化しうるので、サンドイッチ部材の製造における結合操作が最適条件下で実施されないということもしばしばである。
【０００６】
異なる反応性、かくして異なる「オープンタイム」を有するバインダーを用いることによって上記欠点を解消する試みがなされてきたが、製造場所において種々のバインダーを利用可能にする必要性は、実際的な問題だけでなく、コスト上の問題をも提示する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、必要に応じて変更可能な反応性およびオープンタイムを有するすぐに使用できる(ready-to-use)バインダーの製造方法を提供することである。特別な変更は、外部条件が変化しても「オープンタイム」を一定に維持することである。
【０００８】
装置や製造速度を最適に保持できることから、変化する外部条件下で「オープンタイム」を一定に維持することが望ましい。これは、南ヨーロッパでは普通の製造場所のような、温度や湿度に大きな差異が存在する開放および／または無加温製造場所において特に重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の方法は、所定の重量比のアルコール成分とイソシアナート成分を、バインダーの所望とするオープンタイムによって決定される量の触媒と、使用場所において混合することを特徴とする。
【００１０】
好ましい実施態様では、バインダーは大量のフィラーを含む。
【００１１】
本発明は、所定の固定された比率のアルコールおよびイソシアナート成分を用いること、並びに、当該成分を可変量の触媒と混合することにより、所望のオープンタイムを有するバインダーが得られるという知見、並びに、前記触媒、アルコール、およびイソシアナートの混合が使用場所において単純な方法で実施されうるという知見に基づくものである。
【００１２】
かくして、本発明に係る方法を用いることにより、アルコール成分とイソシアナート成分を５．３：１の重量比で用いること、および触媒の量をアルコールとイソシアナートの混合物の量に対して０．０００００１５：１から０．０２：１、好ましくは０．００１：１から０．０２：１の範囲で変化させることによって、係るバインダーのオープンタイムを約２から約１１０分まで、好ましくは約５０から１１０分まで変化させることが可能である。
【００１３】
本発明を、３成分、すなわちアルコール、イソシアナート、および触媒からなるバインダーを参照して以下に記載するが、３成分以外のものを含むバインダーの製造にも適していると理解すべきである。
【００１４】
アルコールおよびイソシアナート成分は、プレポリマーの形態で所定の比率の２成分の混合物として使用場所に供給することができ、バインダーの使用者は前記プレポリマーと触媒とを混合することにより最終的な混合物を調製する。これら３成分は別個に供給されてもよく、この場合には、例えばアルコールとイソシアナートの混合物を最初に調製し、次いでこれらの混合物を触媒と混合することにより、３成分全ての混合物を調製しなければならない。
【００１５】
さらに、アルコールおよびイソシアナート成分は、プレポリマーの形態で供給されてもよい。
【００１６】
比較的少量の触媒を一様に分散させるために、触媒を、好ましくは前記混合物の一部、例えば他の２成分の一方または両方の１０％と混合し、その後、かくして得られた混合物を、他の主要成分の残りの部分と混合する。
【００１７】
好ましい実施態様では、イソシアナートはアルコール成分よりも低い粘度を有し、それ故に触媒の分散がより一様となることから、触媒はイソシアナートと混合される。本発明の実施態様の一つにおいては、イソシアナートの粘度は１５０から２５０mPasの範囲であり、フィラーを含むアルコール成分の粘度は３５０００から６００００mPasの範囲である。
【００１８】
ここで用いる用語「アルコール」は、一以上のヒドロキシ基を含む有機化合物を意味する。かくして、少なくとも一つのヒドロキシ基に加えて、カルボキシ基の様な別の官能基を含む化合物をも包含する。
【００１９】
本発明の方法によって調製されるバインダーのアルコール成分は、好ましくはひまし油、すなわちRecinus communisから得られた植物油である。ひまし油は、その主成分としてヒドロキシ脂肪酸(リシノール酸)を含む。アルコール成分は、好ましくは、ひまし油と、ソルビトールをベースとするポリエーテルポリオールのようなポリオールとの混合物を含む。
【００２０】
ポリオールはバインダーの機械強度を増加させる効果を有する。
【００２１】
アルコール成分は、少量、すなわち約４重量％までの、種々の添加剤、例えば吸湿剤、湿潤剤、およびレオロジー改善添加剤を含んでもよい。
【００２２】
さらに、アルコール成分は、炭酸カルシウムのようなフィラーを、相当な量、例えば５０−７５重量％含んでもよい。
【００２３】
イソシアナート成分は、好ましくはメチレンジイソシアナート（MDI）、ジフェニルメタン-４,４'-ジイソシアナート、またはジフェニルメタン-２,４'-ジイソシアナートである。
【００２４】
触媒成分は、好ましくは一以上の第三級アミンである。適切な第三級アミンの例は、ベンジルジメチルアミンおよびジエチルアミノエタノールである。
【００２５】
第三級アミンによる触媒のメカニズムは、錯体中間体の形成をもたらすイソシアナート基のカルボニル基に対する、第三級アミンによる電子の供与を含む。
【００２６】
第三級アミンの触媒活性はその構造および塩基性度に依存し、塩基性度の増大に伴って増大し、アミン窒素の立体障害を増大することにより低減される。
【００２７】
バインダーの所望の製品仕様を満たすために、第三級アミンと有機金属触媒との混合物を含む触媒を用いることが望ましい。
【００２８】
かかる有機金属触媒はウレタン反応を加速する。スズ化合物は、有機金属触媒の好ましい群を形成する。係る化合物はルイス酸として作用し、一般に、アルコール化合物およびイソシアナート内の塩基性部位と相互作用することにより作用すると考えられている。
【００２９】
本発明は、アルコール成分、イソシアナート成分、および触媒の混合物を含むバインダーを調製するための装置にも関する。当該装置は、所定の重量比でアルコールとイソシアナート成分を導入するための手段、可変量の触媒を導入する手段、および導入された成分を混合するための手段を含む。
【００３０】
本発明の装置の好ましい実施態様では、アルコールとイソシアナート成分を導入するための手段は、共通ピストンロッドを有する軸方向に沿って配置された二つのシリンダーポンプを含み、触媒成分を導入するための手段は、第三のシリンダーポンプを含み、この第三のシリンダーポンプのピストンロッドは、第三のシリンダーポンプのピストンロッドの移動を前記共通ピストンロッドの移動に関連させて変化させる、調節可能なレバーメカニズムを介して前記軸方向に沿って配置されたポンプの共通ピストンロッドに連結される。
【００３１】
触媒の量を変化させる調節可能なレバーメカニズムの使用により、バインダーの製造に不慣れな人でも装置の操作が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１に例示されている装置は、ポリウレタンバインダーのアルコール成分のための第一のシリンダーポンプ１、イソシアナート成分のための第二のシリンダーポンプ２を含み、前記シリンダーポンプは共通ピストンロッド３を有する。前記シリンダーポンプ１および２は、アルコールおよびイソシアナート成分をポンプにそれぞれ供給する手段（図示せず）と連結されており、前記成分を排出して前記二成分を混合する排出管（図示せず）を有する。ピストンロッド３は、ポンプ１および２によって排出されたアルコールおよびイソシアナート成分のそれぞれの量を決定する二つの位置の間でロッドを動かすための手段（図示せず）と連結されている。
【００３３】
この装置は、長軸方向に伸びたスリット７を有するレバーメカニズム６の一端と連結されているピストンロッド５を有する第三のシリンダーポンプ４も含む。レバーメカニズム６の他端はピストンロッド３に連結されている。
【００３４】
ガイド１１のスリット１０に長軸方向に移動可能なグライダー９に設けられたタップ８は、前記レバーメカニズムのスリット７にわたっている。
【００３５】
グライダー９の長軸方向の位置の調節はハンドル１２で行われる。
【００３６】
所定のストローク長さが、所定の相対量でアルコールおよびイソシアナート成分の導入をもたらし、レバーメカニズム６のスリット７のタップ８の位置が第三のシリンダーポンプ４により導入される触媒成分の量を決定する。
【００３７】
図１に例示される装置を用いることにより、１００容量部のアルコール成分と２５容量部のイソシアナート成分の混合物における触媒の量を、例えば０．１から５の範囲で連続的に変更することができる。
【００３８】
図２に例示した流れ図は、アルコール成分用の供給管２０を含む。管２１は管２０から分岐しており、触媒用の供給管２２と連結されている。
【００３９】
アルコール成分の一部が分岐管２１によって枝分かれし、供給管２２を介して供給される触媒と混合領域２３において混合され、その後、かくして得られた混合物が管２０を通過する残りのアルコール成分と組み合わせられる。当該組み合わせられた材料は、さらなる混合領域２４において混合され、その後、さらなる管２５を介して供給されるイソシアナート成分と組み合わせられる。当該組み合わされた材料は、最終混合領域２６で最終的に混合され、最終的なバインダー組成物を形成する。
【００４０】
本発明を、以下の実施例に関してさらに詳細に記載する。
【００４１】
比較例
ポリオールの混合物を含有する１００重量部のバインダーベースと、１９重量部のイソシアナートとからなるバインダーを調製するように、図１に例示されている装置を調節した。
【００４２】
2K PURバインダーベース
− ３５％ ポリオール（例えば、ひまし油）
− ６０％ フィラー（例えば、ＣａＣＯ３）
− ５％ 添加剤
【００４３】
硬化剤
− １００％ ジイソシアナート（例えば、約３１．５のＮＣＯ含量のｐ−ＭＤＩ）
【００４４】
触媒
− ０．２％ ＤＢＴＤＬ（ジブチルスズジラウラート）
− ９９．８％ 溶媒
【００４５】
“オープンタイム”
触媒を含まない前記混合物の「オープンタイム」を、関連する使用物質について３つの異なる温度で調べた。得られた結果は以下の通りである。
【００４６】
【表１】
2005539118.tif 000002
【００４７】
前記表に見られるように、温度は重要な役割を演じる。
【００４８】
実施例１
２３℃の周囲温度で所定の「オープンタイム」を有するポリウレタンバインダーを調製するように、図１に例示されている装置を調節した（＊）。これは、種々のサンドイッチタイプの製造における処理時間上の利点をもたらす。
【００４９】
１）“オープンタイム”８０分
2K PURバインダーベース            １００重量部
イソシアナート                      １９重量部
触媒                              ０．０重量部
【００５０】
２）“オープンタイム”７０分
2K PURバインダーベース            １００重量部
イソシアナート                      １９重量部
触媒                            ０．２５重量部
【００５１】
３）“オープンタイム”６０分
2K PURバインダーベース            １００重量部
イソシアナート                      １９重量部
触媒                                  １重量部
【００５２】
この例では、サンドイッチにつき２０分の処理時間の節約を示した。
【００５３】
（＊）“オープンタイム”は、Beck-Kollerに従って測定した。この方法は、一般的に用いられており、機械的に操作される針を支持物質（ガラス）上の未乾燥塗膜（１００μｍ）と接触させることを含む。硬化中に、針を塗膜を貫いてスライドさせて、痕跡を残す。最初のうちは、バインダーは粘度が低いためにその痕跡を閉じるが、反応が進むにつれて粘度が増加し、痕跡が開いたままになる。この点が、“Start-of-Open-Trace”(SOT)として知られており、“オープンタイム”とされる。興味が注がれる次の時点は、針がもはや貫入せず、塗膜上を単に滑るだけになるまで硬化した時点である。この点は、“End-of-Open-Trace”(EOT)としても知られている。この値は、温度変化に応じて変化する。この方法は、バインダーの特性にのみ依存するものであって、すなわち物質には依存しない。
【００５４】
実施例２
図１に例示した装置を、一定の“オープンタイム”(SOT)、すなわち１８から２３℃の周囲温度で７０分間、を有するポリウレタンバインダーを調製するように調節した。これは、上昇する温度条件下（朝から晩）で、種々のサンドイッチタイプの製造において処理時間上の利点をもたらす。
【００５５】
１）１８℃で、“オープンタイム”７０分
2K PURバインダーベース            １００重量部
イソシアナート                      １９重量部
触媒                                  １重量部
【００５６】
２）２３℃で、“オープンタイム”７０分
2K PURバインダーベース            １００重量部
イソシアナート                      １９重量部
触媒                            ０．２５重量部
【００５７】
別法では、一定組成を有するバインダー、例えば無触媒の標準2K PURバインダーを使用する。これは、１８℃、例えば朝に１００分の“オープンタイム”、２３℃、例えば晩に８０分の“オープンタイム”を与える。かくして、処理時間の節約は、朝で３０分、晩で１０分である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る装置の好ましい実施態様を図式的に示す図である。
【図２】３成分の混合物を形成する好ましい方法を例示する流れ図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    第一のシリンダーポンプ
２    第二のシリンダーポンプ
３    共通ピストンロッド
４    第三のシリンダーポンプ
５    ピストンロッド
６    レバーメカニズム
７    スリット
８    タップ
９    グライダー
１０  スリット
１１  ガイド
１２  ハンドル
【図１】
2005539118.tif 000003
【図２】
2005539118.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月18日(2005.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール成分、イソシアナート成分、および触媒の混合物からポリウレタンバインダーを製造する方法であって、所定の重量比のアルコール成分とイソシアナート成分を、バインダーの所望とするオープンタイムによって決定される量の触媒と使用場所において混合することを特徴とする方法。
【請求項２】
所定の重量比のアルコール成分とイソシアナート成分の混合物から調製されたプレポリマー、および触媒からポリウレタンバインダーを製造する方法であって、プレポリマーを、バインダーの所望とするオープンタイムによって決定される量の触媒と使用場所において混合することを特徴とする方法。
【請求項３】
前記アルコール成分がひまし油を含むことを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記アルコール成分がポリオールをさらに含むことを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記イソシアナート成分がジフェニルメタン-４,４'-ジイソシアナートおよび／またはジフェニルメタン-２,４'-ジイソシアナートであることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記触媒が第三級アミンであることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記触媒が有機金属化合物であることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記有機金属化合物がスズ化合物であることを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記触媒が第三級アミンと有機金属化合物の両方を含むことを特徴とする、請求項６ないし８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記触媒を前記アルコールおよび／またはイソシアナートの一部と混合し、次いで、かくして得られた混合物を前記アルコールおよび／またはイソシアナートの残部と混合することを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
所定の重量比でアルコール成分およびイソシアナート成分を導入する手段、可変量の触媒を導入する手段、および導入された成分を混合する手段を含むことを特徴とする、アルコール成分、イソシアナート成分、および触媒の混合物を含むバインダーを製造するための装置。
【請求項１２】
前記所定の重量比のアルコール成分およびイソシアナート成分がプレポリマーの形態で存在することを特徴とする、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
アルコール成分とイソシアナート成分を導入するための前記手段が共通ピストンロッドを有する軸方向に沿って配置された二つのシリンダーポンプを含み、触媒を導入するための前記手段が、調節可能なレバーメカニズムを介して前記軸方向に沿って配置されたポンプの共通ピストンロッドに連結されたピストンロッドを有する第三のシリンダーポンプであって、前記第三のシリンダーポンプのピストンロッドの移動が前記共通ピストンロッドの移動に関連して変化することを特徴とする、請求項１１記載の装置。
【国際調査報告】
2005539118.tif 000005
2005539118.tif 000006
2005539118.tif 000007