JP2001089547A - ポリウレタンフォーム及びその製造方法 - Google Patents
ポリウレタンフォーム及びその製造方法Info
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Abstract
泡剤を使用しないポリウレタンフォームの製造方法を提
供する。また、適度な密度と硬度とを有するポリウレタ
ンフォームを提供する。 【解決手段】 イソシアネート末端プレポリマーを使用
し、メカニカルフロス法によってポリウレタンフォーム
を製造する。このプレポリマーの末端イソシアネート基
の含有量は2〜8重量%であり、特に4〜6重量%であ
ることが好ましい。また、25℃における粘度は300
0〜15000センチポイズであり、特に6000〜9
000センチポイズであることが好ましい。この特定の
プレポリマーを使用することにより、メカニカルフロス
法において一般に用いられるシリコーン系整泡剤を使用
しなくても、適度な密度と硬度とを有する均質なポリウ
レタンフォームを製造することができる。
Description
法において一般に用いられるシリコーン系整泡剤を必要
としないポリウレタンフォームの製造方法に関する。ま
た、この方法により製造され、適度な硬度を有し、シリ
コーン系整泡剤のブリードアウトによる汚損等の問題の
ないポリウレタンフォームに関する。本発明のポリウレ
タンフォームは、シリコーン系整泡剤のブリードアウト
による成形品表面等の汚損が特に問題となる、電子写
真、静電記録技術を応用した複写機等の現像ローラ、転
写ローラ、クリーニングローラなど、各種のローラ、或
いはパッキン、シール材等として有用である。
来より、ポリイソシアネートと、水又は発泡剤、触媒及
び整泡剤等を含むポリオール成分とを反応させ、樹脂化
と同時に泡化させる化学発泡により製造されている。ま
た、水又は発泡剤は配合せず、反応系に予め不活性ガス
を混入させ、機械的に攪拌することにより発泡させるメ
カニカルフロス法により製造されている。いずれの方法
であっても、安定に泡化させるためには整泡剤が必須で
あり、性能及び取り扱い易さの観点から特にシリコーン
系整泡剤が多用されている。しかし、シリコーン系整泡
剤はブリードアウトすることがあり、それによる成形品
表面等の汚損が特に問題となる電子写真、複写機等にお
ける各種のローラ、或いはパッキン材などとして使用す
る際には問題となることがある。
解決するものであり、メカニカルフロス法においてシリ
コーン系整泡剤を用いることなく所要の発泡体を得るこ
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
ことを目的とする。また、この方法により製造され、適
度な硬度を有し、シリコーン系整泡剤のブリードアウト
による成形品表面等の汚損の問題がないポリウレタンフ
ォームを提供することを目的とする。
フォームの製造方法は、メカニカルフロス法によるポリ
ウレタンフォームの製造方法において、末端イソシアネ
ート基の含有量が2〜8重量%であり、25℃における
粘度が3000〜15000センチポイズであるイソシ
アネート末端プレポリマーを使用し、シリコーン系整泡
剤を用いないことを特徴とする。
合用のミキシングヘッドに流入する直前のフォーム原料
に、不活性ガスを混入させる。そしてオークスミキサ又
は先端を絞り込んだノズル等に混合された原料を供給
し、吐出させる。この時、不活性ガスが均一分散して気
泡が生成し、この気泡をそのまま硬化させることにより
フォームを形成することができる。この方法は発泡圧が
低く、発泡倍率が小さいため、ポリウレタンフォームの
硬度等の調整が容易である。また、攪拌、気液混合され
たフォーム原料を成形型の内部に吐出させ、この成形型
を140〜180℃、特に150〜170℃に調温され
た炉に収容し、フォーム原料を加熱し、硬化させるとと
もに発泡させることにより、各種の成形品を容易に得る
ことができる。
(以下、単にプレポリマーということもある。)の末端
イソシアネート基の含有量は「2〜8重量%(以下、
「%」と略記する。)」であり、第2発明のように、3
〜6%であることが好ましい。この含有量は、特に4〜
5%であることがより好ましい。また、プレポリマーの
25℃における粘度は「3000〜15000センチポ
イズ(以下、「CPS」と略記する。)」であり、第2
発明のように、5000〜12000CPSであること
が好ましい。この粘度は、特に6000〜9000CP
Sであることがより好ましい。
であると、フォーム原料の粘度が高くなり、均一な気泡
を生成させることができない。一方、この含有量が8%
を越える場合は、フォーム原料の粘度は低くなるため、
攪拌後、均一な気泡を維持できなくなり、均質なフォー
ムとするためにはシリコーン系整泡剤の配合が必須であ
る。また、25℃におけるフォーム原料の粘度が300
0CPS未満では、整泡剤なしでは均一なセル径を有す
るフォームとすることができない。一方、この粘度が1
5000CPSを越える場合は、攪拌が不十分となり、
所要の大きさ及び数の気泡を生成させることが容易では
ない。
含有量が好ましい範囲にあり、且つその粘度も好ましい
範囲にあることが特に好ましい。即ち、末端イソシアネ
ート基の含有量が2〜8%であり、且つその粘度が30
00〜15000CPSであることが好ましい。また、
末端イソシアネート基の含有量が3〜6%であり、且つ
その粘度が5000〜12000CPSであることがよ
り好ましい。更に、末端イソシアネート基の含有量が4
〜5%であり、粘度が6000〜9000CPSである
ことが特に好ましい。このように、末端イソシアネート
基の含有量と粘度とが、ともに好ましい範囲にある場合
は、整泡剤を使用することなく容易に均一な気泡を生成
させることができ、均質なフォームとすることができ
る。
ォームを製造する場合、通常、整泡剤の配合が必須であ
る。この整泡剤としては、一般に、ジメチルポリシロキ
サンとポリエーテルのブロック共重合体が使用される。
また、用途によってはポリシロキサンに有機官能基を付
加した特殊な整泡剤が用いられることもあり、いずれに
してもシリコーン系整泡剤が多用される。しかし、第1
発明では、このシリコーン系整泡剤を配合する必要がな
い。即ち、特定の末端イソシアネート含有量と粘度とを
有するイソシアネート末端プレポリマーを使用すること
により、整泡剤を用いることなく容易に気泡を生成させ
ることができ、所定の密度及び硬度等を有する均質なフ
ォームとすることができる。
アネートとを所定の重量比で反応させ、その反応生成物
に更に低分子量ポリオールを添加し、反応させて得られ
る。ポリイソシアネートの重量比が低すぎると、プレポ
リマーに含まれるフリーのポリイソシアネートの含有量
が少なくなり、プレポリマー生成時の液の粘度が上昇し
て作業性が低下する。また、ポリイソシアネートの重量
比が高すぎる場合は、プレポリマーに含まれるフリーの
ポリイソシアネートの含有量が過多となり、気泡径及び
その形状等を均一にすることが容易ではない。更に、フ
ォームの機械的強度及び耐久性等も低下する。
ール、ポリエステルポリオール、及びこれらを共重合さ
せたポリエーテルエステルポリオール等、いずれも使用
することができる。その種類等も特に制限はされない
が、ポリエーテルポリオールが好ましい。また、ポリマ
ーポリオール、即ち、ポリエーテルポリオールにアクリ
ロニトリル、スチレン、メチルメタアクリレート等のエ
チレン性不飽和化合物をグラフト重合させたポリオール
を使用することもできる。
上の活性水素を有する出発物質に、塩基性触媒の存在
下、アルキレンオキサイドをランダム又はブロック状に
付加重合させたものを使用することができる。そのよう
なポリオールとしては、プロピレングリコール、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、ショ糖、サ
ッカロール、チレンジアミン等の芳香族アミンなどの活
性水素化合物に、エチレンオキサイド、プロピレンオキ
サイド、トリメチレンオキサイド、ブチレンオキサイ
ド、スチレンオキサイド、α−メチルトリメチレンオキ
サイド、3,3’−ジメチルトリメチレンオキサイド等
のオキサイド物を付加重合させたもの等が挙げられる。
エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレ
ングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、グ
リセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエ
タン、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、ソルビト
ール、ショ糖等の低分子ポリオールと、コハク酸、アジ
ピン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル
酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸等と
の縮合により得られるもの等を使用することができる。
更に、ラクトンエステルとして分類されるカプロラクト
ン、メチルバレロラクトンの開環縮合物であるポリオー
ル等を用いることもできる。
ポリウレタン系フォームの製造に使用されるものを特に
制限することなく用いることできる。そのようなポリイ
ソシアネートとしては、トルエンジイソシアネート(T
DI)、粗製TDI、4,4’−ジフェニルメタンジイ
ソシアネート(MDI)、粗製MDIの他、1,5−ナ
フタレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシア
ネート等の芳香族系のものを使用することができる。ま
た、ヘキサメチレンジイソシアネート、水添MDI、イ
ソホロンジイソシアネート等の脂肪族系のものを用いる
こともできる。これらのポリイソシアネートのうちで
は、末端イソシアネート基の含有量を容易に低下させる
ことができ、且つプレポリマーの粘度の上昇が少ないT
DIが特に好ましい。
各種のものを使用することができるが、第3発明のよう
に、ポリイソシアネートとしてTDIを使用し、ポリオ
ールとして結晶性を有するポリエーテルポリオールであ
るポリアルキレンエーテルグリコールを用いることが好
ましい。これらTDIとPTMGとを組み合わせて使用
することにより、所定の末端イソシアネート含有量と粘
度とを有するプレポリマーを容易に調製することができ
る。
アルキレン基は炭素数2〜6の直鎖の基であることが好
ましく、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PT
MG)が特に好ましい。また、その分子量は500以上
であることが好ましい。更に、このPTMGに代えて或
いはこれとの併用で、エチレンオキサイドを付加重合さ
せて得られるポリエチレングリコールであって分子量が
500以上、融点が30℃以上のもの、或いはエチレン
オキサイドとプロピレンオキサイドのブロックコポリマ
ーであってエチレンオキサイドの重量比が40%以上、
且つ平均分子量が1500以上であるもの等、融点を持
つ他のポリエーテルポリオールを使用することもでき
る。
他、紫外線吸収剤、酸化防止剤、有機及び無機充填剤、
着色剤、可塑剤等を配合することができる。触媒として
は、スタナスオクトエート、ジブチルチンジアセテー
ト、ジブチルチンジラウレート等の有機錫化合物、ニッ
ケルアセチルアセトネート、ニッケルジアセチルアセト
ネート等の有機ニッケル化合物、酢酸ナトリウム等のア
ルカリ金属及びアルカリ土類金属のアルコキシド、フェ
ノキシドなど、並びにオクチル亜鉛等の金属触媒を使用
することができる。また、トリエチルアミン、トリエチ
レンジアミン、N−メチルモルホリンジメチルアミノメ
チルフェノール、イミダゾール、1,8−ジアザビシク
ロ[5,4,0]ウンデセン等の3級アミン系触媒の
他、有機酸塩等を使用することもできる。
ロピレングリコール、1,4−ブタンジオール等の短鎖
ジオール系架橋剤を使用することがき、エチレンジアミ
ン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン
等の短鎖ジアミン、及びトリエタノールアミン、トリイ
ソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン等の
アミン系架橋剤を用いることもできる。尚、紫外線吸収
剤、酸化防止剤、有機及び無機充填剤、着色剤等として
は、一般にウレタン配合に使用される原料を適宜使用す
ることができる。
を応用した複写機等の導電ローラのように導電化の必要
がある用途に用いる場合は、各種の導電性付与物質を配
合することもできる。電子導電化機構による導電性付与
物質としては、導電性カーボン、酸化錫、酸化チタン等
を使用することができる。イオン導電化機構による導電
性付与物質としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リ
チウム、塩化ナトリウム、及び各種の第四級アンモニウ
ム塩等を用いることができる。
項1乃至3のうちのいずれか1項に記載の方法により製
造され、密度が0.1〜0.8g/cm3であり、アス
カーC硬度が10〜70°であることを特徴とする。
カルフロス法においては必ず使用されている整泡剤、特
に、シリコーン系整泡剤を用いずに製造されたものであ
る。そのため、シリコーン系整泡剤のブリードアウトに
よる成形品表面等の汚損という問題がまったくない。ま
た、その「密度」は「0.1〜0.8g/cm3」であ
り、特に0.3〜0.6g/cm3であって、「アスカ
ーC硬度」は「10〜70°」であり、特に第5発明の
ように「20〜50°」である。このように、第4発明
のポリウレタンフォームは、一般の軟質スラブ系ポリウ
レタンフォームに比べて密度が大きく、硬度が高いが、
硬すぎるということはなく、電子写真、複写機等の各種
のローラ、パッキン等として有用である。
詳しく説明する。 (1)ポリウレタンフォームの製造 ポリエーテルポリオール[ポリプロピレングリコール
(三洋化成株式会社製、商品名「サンニックス GP3
000」)]16.2重量部(以下、「部」と略記す
る。)、金属触媒(ジブチルチンジラウレート)0.0
4部、アミン系触媒[トリエチレンジアミン(主成分)
(三共エアプロダクツ株式会社製、商品名「DABCO
33LV」)]0.024部、架橋剤[トリイソプロ
パノールアミン(三井東圧ファイン株式会社製、商品名
「TIPA」)]2.7部、無機充填剤(モレキュラー
シーブ)0.162部、及び顔料(山陽色素株式会社
製、商品名「UT4053」)4.05部を含有するポ
リオール成分を連続的にミキシングヘッドに流入させ
た。また、このミキシングヘッドに流入する直前のポリ
オール成分に所定の流量で窒素ガスを混入させた。
ジイソシアネートとPTMGとを反応させて得られたイ
ソシアネート末端プレポリマー(末端イソシアネート含
有量;4.3%、日本ポリウレタン工業株式会社製、商
品名「コロネート4092」)100部を流入させた。
その後、ミキシングヘッドにおいて混合されたフォーム
原料を、オークスミキサに供給し、攪拌し、泡状体を調
製した。次いで、この泡状体を100×100×50m
m(深さ)の成形型に流し込み、160℃に調温された
加熱炉に収容して60分間加熱し、硬化させた。尚、窒
素ガスの流量を変化させて5種類のポリウレタンフォー
ムを製造した。
価 これら5種類のフォームから試片を切り出し、光学顕微
鏡により倍率30倍で観察したところ、いずれのフォー
ムも微細な気泡が均一に分散した均質なフォームである
ことが確認された。また、各フォームの密度と硬度とを
測定した。その結果、密度;0.41kg/cm3、
硬度;30.5°、密度;0.45kg/cm3、硬
度;35.7°、密度;0.48kg/cm3、硬
度;41.0°、密度;0.53kg/cm3、硬
度;45.3°及び密度;0.56kg/cm3、硬
度;48.6°であった。このように、窒素ガスの流量
によって異なる密度及び硬度を有するポリウレタンフォ
ームとすることができた。
によるポリウレタンフォームの製造において、必須とさ
れている整泡剤、特に、シリコーン系整泡剤を使用する
ことなく、均質なフォームを容易に製造することができ
る。特に、第2乃至第3発明の特定のイソシアネート末
端プレポリマーを使用することにより、所要のフォーム
をより確実に製造することができる。
は、適度な硬度を有し、且つシリコーン系整泡剤のブリ
ードアウトによる成形品表面等の汚損が防止され、電子
写真、静電記録技術を利用した複写機等の各種のロー
ラ、或いはパッキン材を形成するためのフォームとして
有用である。
Claims (5)
- 【請求項1】 メカニカルフロス法によるポリウレタン
フォームの製造方法において、末端イソシアネート基の
含有量が2〜8重量%であり、25℃における粘度が3
000〜15000センチポイズであるイソシアネート
末端プレポリマーを使用し、シリコーン系整泡剤を用い
ないことを特徴とするポリウレタンフォームの製造方
法。 - 【請求項2】 末端イソシアネート基の上記含有量が3
〜6重量%であり、上記粘度が5000〜12000セ
ンチポイズである請求項1記載のポリウレタンフォーム
の製造方法。 - 【請求項3】 上記イソシアネート末端プレポリマー
が、トルエンジイソシアネートとポリアルキレンエーテ
ルグリコールとを用いて調製されたものである請求項1
又は2記載のポリウレタンフォームの製造方法。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のうちのいずれか1項に
記載の方法により製造されるポリウレタンフォームであ
って、密度が0.1〜0.8g/cm3であり、アスカ
ーC硬度が10〜70°であることを特徴とするポリウ
レタンフォーム。 - 【請求項5】 アスカーC硬度が20〜50°である請
求項4記載のポリウレタンフォーム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26537199A JP2001089547A (ja) | 1999-09-20 | 1999-09-20 | ポリウレタンフォーム及びその製造方法 |
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JP26537199A JP2001089547A (ja) | 1999-09-20 | 1999-09-20 | ポリウレタンフォーム及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
ID=17416261
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