JP2005307030A - Polyurethane foam roller and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリウレタンフォーム・ローラ、それを用いた画像形成装置部品及び画像形成装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、緒特性に優れた電子写真プロセスなどに好適に用いられるポリウレタンフォーム・ローラ、それを用いた画像形成装置部品及び該部品を帯電用部品、現像用部品、トナー供給用部品、転写用部品或いはクリーニング用部品として装着した画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a polyurethane foam roller, an image forming apparatus component using the same, and an image forming apparatus. More specifically, the present invention relates to a polyurethane foam roller suitable for use in an electrophotographic process having excellent characteristics, an image forming apparatus component using the roller, a charging component, a developing component, and a toner supply component. The present invention relates to an image forming apparatus mounted as a component, a transfer component, or a cleaning component.
電子写真技術の進歩に伴い、乾式電子写真装置等の画像形成装置には、帯電用、現像用、転写用、トナー供給用、クリーニング用などに供される部品の部材として、ポリウレタンフォームからなる部材が注目されており、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、トナー供給ローラ、クリーニングローラなどの弾性を有するローラ等の形態で用いられている。 With the advancement of electrophotographic technology, image forming apparatuses such as dry electrophotographic apparatuses are made of polyurethane foam as parts for parts used for charging, development, transfer, toner supply, cleaning, etc. Is attracting attention, and is used in the form of a roller having elasticity such as a charging roller, a developing roller, a transfer roller, a toner supply roller, and a cleaning roller.
これらポリウレタンフォーム・ローラの多くは金型内で製造することができ、例えばトナー供給ローラは次のような方法で製造される。 Many of these polyurethane foam rollers can be manufactured in a mold. For example, a toner supply roller is manufactured by the following method.
まず、ポリイソシアネート、ポリオール、水、及び触媒を混合攪拌し、トナー供給ローラ成形用型内に注入する。これを型内で発泡させ、ついで成形物を脱型することによりトナー供給ローラを製造することが出来る(例えば特許文献1)。 First, polyisocyanate, polyol, water, and a catalyst are mixed and stirred and injected into a toner supply roller molding die. A toner supply roller can be manufactured by foaming this in a mold and then removing the molded product (for example, Patent Document 1).
ここで用いられる一般的なポリウレタンフォーム用触媒としては、アミン触媒や有機金属触媒が挙げられる。アミン触媒(カルボン酸塩やホウ酸塩などの遅延化アミン触媒も含む)や有機金属触媒は、触媒の増量につれてポリウレタンの初期反応が速くなり混合液の粘度が上昇する。そのため、成形型内に液が均一に行き渡らず成形不良品が増加するほか、ミキシングチャンバー内でポリウレタンが固化してしまう場合もある。そうした不都合な粘度上昇が生じないようにするために、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(DBU)や1,5−ジアザビシクロ(4,3,0)ノネン−5(DBN)の有機酸塩からなる感温性(遅延性)触媒と、樹脂化活性の高い有機金属触媒或いはF22(東ソー製)が併用され使用されていた(例えば特許文献2)。
しかしながら、1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7(DBU)や1,5−ジアザビシクロ(4,3,0)ノネン−5(DBN)の有機酸塩を使用した場合は、成形後のポリウレタンフォーム中に残存し、ポリウレタンの劣化反応を促進してしまう。とりわけ高温高湿環境下における劣化反応は顕著で、高温高湿環境下での圧縮永久歪特性が悪化する傾向にあった。 However, when an organic acid salt of 1,8-diazabicyclo (5.4.0) undecene-7 (DBU) or 1,5-diazabicyclo (4,3,0) nonene-5 (DBN) is used, molding is performed. It remains in the later polyurethane foam and accelerates the deterioration reaction of the polyurethane. In particular, the deterioration reaction in a high temperature and high humidity environment was remarkable, and the compression set characteristics in a high temperature and high humidity environment tended to deteriorate.
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、初期反応が遅く液流動性に優れ、且つ高温高湿環境下での圧縮永久歪特性に優れるポリウレタンフォーム・ローラを提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a polyurethane foam roller having a low initial reaction, excellent liquid flowability, and excellent compression set characteristics in a high temperature and high humidity environment. It is to be.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラは、ポリイソシアネート、ポリオール、水、及び触媒の混合液を金型内に注入し、該金型内で発泡させて成形することにより製造される少なくとも1層以上のポリウレタン層を備えるポリウレタンフォーム・ローラであって、
前記触媒が、
K+−RCOO-
ここで、R:−CnH2n+1 (nは1以上の整数)
の化学式で表わされる化合物を1種類以上含有することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the polyurethane foam roller according to the present invention injects a mixed solution of polyisocyanate, polyol, water, and catalyst into a mold, and foams in the mold. A polyurethane foam roller comprising at least one or more polyurethane layers produced by molding,
The catalyst is
K + -RCOO -
Where, R: -C n H 2n + 1 (n is an integer of 1 or more)
It contains at least one compound represented by the chemical formula:
また、この発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラにおいて、前記触媒が、全ポリオールに対し0.02〜1質量部混合されていることを特徴とする。 The polyurethane foam roller according to the present invention is characterized in that the catalyst is mixed in an amount of 0.02 to 1 part by mass with respect to the total polyol.
また、この発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラにおいて、前記ポリオールに、ポリオキシアルキレンポリオールを1種類以上含有するポリオールを用いることを特徴とする。 In the polyurethane foam roller according to the present invention, a polyol containing at least one polyoxyalkylene polyol is used as the polyol.
また、この発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラにおいて、前記ポリオールの分子量が2000〜10000であることを特徴とする。 In the polyurethane foam roller according to the present invention, the polyol has a molecular weight of 2,000 to 10,000.
また、この発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラにおいて、前記ポリオールの官能基数が2〜4であることを特徴とする。 In the polyurethane foam roller according to the present invention, the polyol has 2 to 4 functional groups.
また、この発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラにおいて、前記ポリイソシアネートに、ジフェニルメタンジイソシアネート及び/又はその誘導体、トルエンジイソシアネート及び/又はその誘導体を、単独、又は混合して使用したことを特徴とする。 The polyurethane foam roller according to the present invention is characterized in that diphenylmethane diisocyanate and / or a derivative thereof, toluene diisocyanate and / or a derivative thereof is used alone or in combination as the polyisocyanate.
また、この発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラにおいて、前記ポリイソシアネートが、イソシアネート基を10〜50%含有していることを特徴とする。 In the polyurethane foam roller according to the present invention, the polyisocyanate contains 10 to 50% of isocyanate groups.
また、この発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラにおいて、前記ポリイソシアネートの官能基数が2以上であることを特徴とする。 In the polyurethane foam roller according to the present invention, the number of functional groups of the polyisocyanate is 2 or more.
また、本発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラは、ポリイソシアネート、ポリオール、水、及び触媒の混合液を金型内に注入し、該金型内で発泡させて成形することにより製造される少なくとも1層以上のポリウレタン層を備えるポリウレタンフォーム・ローラであって、
K+−RCOO-
ここで、R:−CnH2n+1 (nは1以上の整数)
の化学式で表わされる化合物が前記ポリウレタン層に1種類以上含有されていることを特徴とする。
Further, the polyurethane foam roller according to the present invention is produced by injecting a mixed liquid of polyisocyanate, polyol, water and catalyst into a mold and foaming and molding in the mold. A polyurethane foam roller having the above polyurethane layer,
K + -RCOO -
Where, R: -C n H 2n + 1 (n is an integer of 1 or more)
One or more compounds represented by the chemical formula are contained in the polyurethane layer.
また、本発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラの製造方法は、ポリイソシアネート、ポリオール、水、及び触媒の混合液を金型内に注入し、該金型内で発泡させて成形することにより、少なくとも1層以上のポリウレタン層を備えるポリウレタンフォーム・ローラを製造する方法であって、
前記触媒に、
K+−RCOO-
ここで、R:−CnH2n+1 (nは1以上の整数)
の化学式で表わされる化合物を1種類以上含有させることを特徴とする。
Also, the method for producing a polyurethane foam roller according to the present invention includes at least 1 by injecting a mixture of polyisocyanate, polyol, water, and catalyst into a mold, and foaming and molding the mold. A method for producing a polyurethane foam roller comprising more than one polyurethane layer,
In the catalyst,
K + -RCOO -
Where, R: -C n H 2n + 1 (n is an integer of 1 or more)
One or more compounds represented by the chemical formula are contained.
また、この発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラの製造方法において、前記触媒を、全ポリオールに対し0.02〜1質量部混合させることを特徴とする。 In the method for producing a polyurethane foam roller according to the present invention, the catalyst is mixed in an amount of 0.02 to 1 part by mass with respect to the total polyol.
また、この発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラの製造方法において、前記ポリオールに、ポリオキシアルキレンポリオールを1種類以上含有するポリオールを用いることを特徴とする。 In the method for producing a polyurethane foam roller according to the present invention, a polyol containing at least one polyoxyalkylene polyol is used as the polyol.
また、この発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラの製造方法において、前記ポリオールの分子量を2000〜10000とすることを特徴とする。 In the method for producing a polyurethane foam roller according to the present invention, the polyol has a molecular weight of 2000 to 10,000.
また、この発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラの製造方法において、前記ポリオールの官能基数を2〜4とすることを特徴とする。 In the method for producing a polyurethane foam roller according to the present invention, the polyol has 2 to 4 functional groups.
また、この発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラの製造方法において、前記ポリイソシアネートに、ジフェニルメタンジイソシアネート及び/又はその誘導体、トルエンジイソシアネート及び/又はその誘導体を、単独、又は混合して使用することを特徴とする。 In the method for producing a polyurethane foam roller according to the present invention, diphenylmethane diisocyanate and / or a derivative thereof, toluene diisocyanate and / or a derivative thereof is used alone or in combination as the polyisocyanate. .
また、この発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラの製造方法において、前記ポリイソシアネートに、イソシアネート基を10〜50%含有させることを特徴とする。 In the method for producing a polyurethane foam roller according to the present invention, the polyisocyanate contains 10 to 50% of isocyanate groups.
また、この発明に係わるポリウレタンフォーム・ローラの製造方法において、前記ポリイソシアネートの官能基数を2以上とすることを特徴とする。 In the method for producing a polyurethane foam roller according to the present invention, the polyisocyanate has two or more functional groups.
本発明によれば、初期反応が遅く液流動性に優れ、且つ高温高湿環境下での圧縮永久歪特性に優れるポリウレタンフォーム・ローラを提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a polyurethane foam roller having a slow initial reaction and excellent liquid flowability and excellent compression set characteristics in a high temperature and high humidity environment.
以下、本発明の好適な一実施形態について、図面を参照して説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施形態では、図1に示す様に、金属製の芯金部分2の周囲にポリウレタンフォーム層3を成形し、ポリウレタンフォーム・ローラ1を製造する場合を例にあげて説明する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a case where a
まず、本実施形態に用いるポリウレタンフォーム・ローラの成形用型は、従来よりポリウレタンフォーム・ローラの成形に用いられている成形用型あればどのようなものであっても差し支えない。 First, the molding die for the polyurethane foam roller used in the present embodiment may be any molding die conventionally used for molding a polyurethane foam roller.
次に、本実施形態において、ポリウレタンフォーム・ローラの成形用型内に注入される混合物は、ポリイソシアネート、ポリオール、水、及び触媒を含有するものである。 Next, in this embodiment, the mixture poured into the molding die for the polyurethane foam roller contains polyisocyanate, polyol, water, and catalyst.
ポリイソシアネートは、特に制限は無く、従来公知の各種ポリイソシアネートの中から、適宜選択して使用することが出来る。このポリイソシアネートの例としては、トルエンジイソシアネート(TDI)やジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、それらの多量体混合物などの芳香族ポリイソシアネート及びその誘導体、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)などの脂肪族ポリイソシアネート及びその誘導体、イソホロンジイソシアネート(IPDI)などの脂環式ポリイソシアネート及びその誘導体などが挙げられる。 The polyisocyanate is not particularly limited, and can be appropriately selected from conventionally known various polyisocyanates. Examples of this polyisocyanate include aromatic polyisocyanates and derivatives thereof such as toluene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), and multimeric mixtures thereof, and aliphatic polyisocyanates and derivatives thereof such as hexamethylene diisocyanate (HMDI). And cycloaliphatic polyisocyanates such as isophorone diisocyanate (IPDI) and derivatives thereof.
また、上記誘導体としては、例えば、多核体、ポリオールなどで変性したウレタン変性物、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド変性物、ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物などを挙げることが出来る。 Examples of the derivatives include polynuclear products, urethane-modified products modified with polyols, dimers formed by uretidione, isocyanurate-modified products, carbodiimide-modified products, uretonimine-modified products, allophanate-modified products, urea-modified products, and burettes. Examples include modified products.
これらポリイソシアネートの中で、トルエンジイソシアネートやジフェニルメタンジイソシアネートなどの芳香族ポリイソシアネート及びその誘導体を用いることで、部材の低硬度化、高温高湿環境下での耐久性を向上させることが出来る。 Among these polyisocyanates, by using aromatic polyisocyanates such as toluene diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate and derivatives thereof, it is possible to reduce the hardness of the member and improve the durability in a high temperature and high humidity environment.
また、前記ポリオールとしては、ポリエチレンアジペート(PEA)、ポリブチレンアジペート(PBA)、ポリヘキシレンアジペート(PHA)、エチレンアジペートとブチレンアジペートの共重合体、ダイマー酸系ポリオール、ヒマシ油系ポリオール、ポリカプロラクトンポリオールなどのポリエステルポリオールや、ポリオキシアルキレングリコールなどのポリエーテルポリオールが挙げられる。これらポリオールを単独、又は混合して、分子量を2000〜10000に調整して使用することが好ましい。 Examples of the polyol include polyethylene adipate (PEA), polybutylene adipate (PBA), polyhexylene adipate (PHA), a copolymer of ethylene adipate and butylene adipate, dimer acid polyol, castor oil polyol, polycaprolactone Examples thereof include polyester polyols such as polyols and polyether polyols such as polyoxyalkylene glycols. These polyols are preferably used alone or mixed to adjust the molecular weight to 2000 to 10,000.
すなわち、分子量が2000未満であると架橋密度が不十分なため、得られるポリウレタンフォームの物性が低下する傾向が見られる。また、10000を越えるとポリオールが増粘化し、作業性が低下するからである。なお、前記ポリオールのうち、ポリエーテルポリオールを用いると、高温高湿環境下での耐久性に優れた高弾性ポリウレタンフォームの製造に好ましい。更に、エチレンオキサイドを5モル%以上含有するポリエーテルポリオールを使用すると、成形性が良く好ましい。また、予めイソシアネートなどでウレタン変性体として用いても差し支えない。 That is, when the molecular weight is less than 2,000, the crosslinking density is insufficient, so that the physical properties of the resulting polyurethane foam tend to be lowered. On the other hand, if it exceeds 10,000, the polyol is thickened and workability is lowered. Of the polyols, the use of polyether polyol is preferable for producing a highly elastic polyurethane foam excellent in durability under a high temperature and high humidity environment. Furthermore, it is preferable to use a polyether polyol containing 5 mol% or more of ethylene oxide because of good moldability. Further, it may be used in advance as a modified urethane with isocyanate or the like.
ポリエーテルポリオールの少なくとも一部を、ポリエーテルポリオール中でエチレン性不飽和単量体の重合により変性した通称ポリマーポリオール(商品名:三井武田ケミカル(株)製)で置き換えることも出来る。上記ポリマーポリオールを一部併用することによりポリウレタンフォームの高温高湿環境下での耐久性を低下させることなく、通気性向上、硬度向上などを図ることが出来る。 At least a part of the polyether polyol can be replaced with a commonly known polymer polyol (trade name: manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.) modified by polymerization of an ethylenically unsaturated monomer in the polyether polyol. By using a part of the polymer polyol in combination, it is possible to improve air permeability and hardness without reducing the durability of the polyurethane foam in a high temperature and high humidity environment.
エチレン性不飽和単量体は、特に限定されないが、アクリロニトリル、スチレン、メタクリル酸メチル、塩化ビニリデンなどであり、これらの重合体は通常直径0.1〜10μmの微粒子状で分散される。 The ethylenically unsaturated monomer is not particularly limited, and examples thereof include acrylonitrile, styrene, methyl methacrylate, vinylidene chloride, and these polymers are usually dispersed in the form of fine particles having a diameter of 0.1 to 10 μm.
ポリイソシアネート中のイソシアネート基の総数を、ポリオール、架橋剤、水等の水酸基やアミノ基等のイソシアネート基と反応する活性水素の総数で除した値をNCOインデックスとする。即ち、イソシアネート基と反応する活性水素数とポリイソシアネート中のイソシアネート基が化学量論的に等しい場合に、そのNCOインデックスは100となる。本実施形態におけるNCOインデックスは60〜120、好ましくは80〜100である。 The value obtained by dividing the total number of isocyanate groups in the polyisocyanate by the total number of active hydrogens that react with hydroxyl groups such as polyols, cross-linking agents, water, and isocyanate groups such as amino groups is defined as the NCO index. That is, when the number of active hydrogens reacting with an isocyanate group and the isocyanate group in the polyisocyanate are stoichiometrically equal, the NCO index is 100. The NCO index in the present embodiment is 60 to 120, preferably 80 to 100.
水はポリイソシアネートと反応して炭酸ガスを発生する。通常使用される量は、ポリオール100質量部に対して0.01〜10質量部、好ましくは0.1〜5質量部である。ここで言うポリオール質量部は換算値であり、使用量が100質量部未満、若しくは100質量部を超える場合でも、(予めウレタン化させているなどに関わらず)材料全体中のポリオール量を100質量部と換算するものである。 Water reacts with the polyisocyanate to generate carbon dioxide gas. The amount usually used is 0.01 to 10 parts by mass, preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyol. The part by weight of polyol referred to here is a converted value, and even when the amount used is less than 100 parts by weight or exceeds 100 parts by weight, the amount of polyol in the entire material is 100 parts by weight (regardless of urethanization in advance). It is to be converted into parts.
また、必要により使用される整泡剤としては、ポリジメチルシロキサンとEO/PO共重合物からの水溶性ポリエーテルシロキサン、スルホン化リシノール酸のナトリウム塩や、これらとポリシロキサン・ポリオキシアルキレンコポリマーとの混合物などが挙げられる。この中でもポリエーテルポリオール系整泡剤としては、水溶性ポリエーテルシロキサンが好ましい。ホットモールドフォームは、スラブフォームに比べてゲル化が速いこと、型にオーバーパックされることからフォームの通気性が低くなる傾向にある。このため、スラブ用と基本的には類似しているが、やや整泡力が弱く通気性を高くする整泡剤が選ばれる。また、高弾性フォームは、系の粘度が高いことや反応性が高いことから、通常の軟質フォーム用整泡剤を用いると泡の安定化が過剰となり、連通化度が低下してフォームの収縮を生じる。このために、分子量の小さいコポリマーが用いられる。ポリエーテル鎖の代わりに有機官能基を付加したものが用いられることもある。 As necessary foam stabilizers, water-soluble polyether siloxane from polydimethylsiloxane and EO / PO copolymer, sodium salt of sulfonated ricinoleic acid, and these with polysiloxane / polyoxyalkylene copolymer And the like. Among these, water-soluble polyether siloxane is preferable as the polyether polyol-based foam stabilizer. Hot mold foams tend to gel faster than slab foams and are overpacked with molds, so the breathability of the foam tends to be low. For this reason, a foam stabilizer that is basically similar to that for slabs but has a slightly weak foam regulating ability and high air permeability is selected. In addition, because high-elastic foam has high system viscosity and high reactivity, if a normal foam stabilizer is used, foam stabilization becomes excessive, and the degree of communication decreases and foam shrinkage occurs. Produce. For this purpose, low molecular weight copolymers are used. What added the organic functional group instead of the polyether chain | strand may be used.
その他添加剤として、架橋剤、難燃剤、着色剤、老化防止剤、抗酸化剤等を必要に応じて使用することが出来る。 As other additives, a crosslinking agent, a flame retardant, a colorant, an anti-aging agent, an antioxidant and the like can be used as necessary.
さらに、本実施形態において、前記ポリイソシアネート、ポリオール、水とともに用いられる触媒は、下記の化学式(1)で表される化合物を少なくとも1種以上含有する。なお、下記有機酸カリウムの詳細は不明であるが、感温性に優れ、高温での活性が高いことが分かった。 Furthermore, in this embodiment, the catalyst used with the said polyisocyanate, a polyol, and water contains at least 1 or more types of compounds represented by following Chemical formula (1). In addition, although the detail of the following organic acid potassium is unknown, it turned out that it is excellent in temperature sensitivity and the activity at high temperature is high.
K+−RCOO- …(1)
ここで、Rは、−CnH2n+1 (nは1以上の整数)
すなわち、有機酸カリウムは、アミン系触媒(トリエチレンジアミン、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサンジアミン、1,2−ジメチルイミダゾール、N−エチルモルホリン、N−メチルモルホリン等)や、有機金属系触媒(オクチル酸錫、オレイン酸錫、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、テトラ−i−プロポキシチタン、テトラ−n−ブトキシチタン、テトラキス(2−エチルヘキシルオキシ)チタン等)といった従来の汎用触媒に比べて感温性が高いため、ポリイソシアネート、ポリオールを混合して発泡反応させる際の触媒として用いると、混合後の液温が所定温度に達するまではほとんど活性を示さず、液の初期反応を抑え、初期粘度を低く維持することが出来るという特徴を有する。従って、初期反応が遅く、液の注入作業が良好でポリウレタンのカスやエア溜り等の不良品が生じることがない。また、前記有機酸カリウムは、従来の汎用触媒に比べて活性が高いため、所定温度に達すると、その時点からの発泡反応は従来よりも速く進行する。従って、注型後の成形時間を大幅に短縮することが出来る。
K + -RCOO - ... (1)
Here, R is -C n H 2n + 1 (n is an integer of 1 or more)
That is, organic acid potassium is an amine catalyst (triethylenediamine, bis (dimethylaminoethyl) ether, N, N, N ′, N′-tetramethylhexanediamine, 1,2-dimethylimidazole, N-ethylmorpholine, N -Methylmorpholine, etc.) and organometallic catalysts (tin octylate, tin oleate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, tetra-i-propoxytitanium, tetra-n-butoxytitanium, tetrakis (2-ethylhexyloxy)) Titanium, etc.) has higher temperature sensitivity than conventional general-purpose catalysts, so when used as a catalyst for foaming reaction by mixing polyisocyanate and polyol, it is almost active until the liquid temperature after mixing reaches a predetermined temperature. The initial reaction of the liquid can be suppressed and the initial viscosity can be kept low. Having the characteristics say. Therefore, the initial reaction is slow, the liquid injection operation is good, and there is no occurrence of defective products such as polyurethane residue and air accumulation. Moreover, since the said organic acid potassium has high activity compared with the conventional general purpose catalyst, when it reaches predetermined temperature, the foaming reaction from that time will advance faster than before. Therefore, the molding time after casting can be greatly shortened.
さらに、従来公知の1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(DBU)や1,5−ジアザビシクロ(4,3,0)ノネン−5(DBN)の有機酸塩からなる感温性(遅延性)触媒とは異なり、反応が終結しフォーム中に残存してもポリウレタン劣化反応を促進することはない。従って、高温高湿環境下での圧縮永久歪特性は良好である。 Further, a temperature sensitivity comprising a conventionally known organic acid salt of 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 (DBU) or 1,5-diazabicyclo (4,3,0) nonene-5 (DBN). Unlike a reactive (retarding) catalyst, even if the reaction is completed and remains in the foam, the polyurethane deterioration reaction is not promoted. Therefore, the compression set characteristics in a high temperature and high humidity environment are good.
前記有機酸カリウムとしては、市販されている商品名DABCO P15(日本乳化剤(株)製)、DABCO K15(日本乳化剤(株)製)、等が挙げられ、通常、汎用触媒と同様に使用される。前記DABCO P15は下記の化学式(2)で表される。また、前記DABCO K15は下記の化学式(3)で表される。 Examples of the potassium organic acid include commercially available product names DABCO P15 (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.), DABCO K15 (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.), and the like, and are usually used in the same manner as general-purpose catalysts. . The DABCO P15 is represented by the following chemical formula (2). The DABCO K15 is represented by the following chemical formula (3).
K+−CH3COO- …(2)
K+−C7H15COO- …(3)
そして、前記有機酸カリウムの配合量は、全ポリオールに対し0.02〜1質量部に設定することが好適である。すなわち、0.02質量部以下では発泡反応促進効果が低く発泡反応完了までに時間を要し、製造効率を向上させる効果があまり期待出来ず、逆に1質量部を越えると発泡反応が速くなりすぎて成形型への注入時に流れ不良が生じる恐れがあるからである。
K + —CH 3 COO − (2)
K + -C 7 H 15 COO - ... (3)
And it is suitable for the compounding quantity of the said organic acid potassium to set to 0.02-1 mass part with respect to all the polyols. That is, at 0.02 parts by mass or less, the foaming reaction promoting effect is low, and it takes time to complete the foaming reaction, and the effect of improving the production efficiency cannot be expected so much. This is because there is a possibility that a flow failure may occur at the time of injection into the mold.
また、本実施形態では、発泡反応促進用の触媒として、前記有機酸カリウムとともに従来公知の汎用触媒(前記アミン系触媒、有機金属系触媒)を併用しても差し支えはない。この場合、前記有機酸カリウムと汎用触媒との合計量は、前記有機酸カリウムのみを使用する場合と同じく、全ポリオールに対し0.02〜1質量部に設定することが好適である。 In the present embodiment, as the catalyst for promoting the foaming reaction, a conventionally known general-purpose catalyst (the amine catalyst or organometallic catalyst) may be used in combination with the organic acid potassium. In this case, the total amount of the organic acid potassium and the general-purpose catalyst is preferably set to 0.02 to 1 part by mass with respect to the total polyol as in the case of using only the organic acid potassium.
本実施形態では、例えば次のようにしてポリウレタンフォーム・ローラを製造する。 In this embodiment, a polyurethane foam roller is manufactured as follows, for example.
まず、従来公知の方法に従って、所定のポリウレタンフォーム・ローラの成形用型内に、棒状芯金を配置する。一方、ポリイソシアネート、ポリオール、水と、前記特定の触媒を混合してポリウレタンフォーム・ローラ用組成物を調整する。そして、前記組成物を前記成形型に注入し、成形型を温度25〜80℃に加熱して発泡成形する。場合によっては、温度80〜250℃の加熱炉で反応を促進させても差し支えない。そして、成形物を成形型から取り出すことにより、ポリウレタンフォーム・ローラを得ることが出来る。 First, in accordance with a conventionally known method, a rod-shaped metal core is placed in a predetermined polyurethane foam roller mold. On the other hand, a composition for a polyurethane foam roller is prepared by mixing polyisocyanate, polyol, water and the specific catalyst. And the said composition is inject | poured into the said shaping | molding die, a shaping | molding die is heated at the temperature of 25-80 degreeC, and foam molding is carried out. In some cases, the reaction may be promoted in a heating furnace having a temperature of 80 to 250 ° C. And a polyurethane foam roller can be obtained by taking out a molding from a shaping | molding die.
この製法によれば、組成物が前記触媒(有機酸カリウム)を含有しているため、初期反応が遅く成形型への注入作業が容易で、流れ不足などによる不良品が生じることがない。そして、液が所定温度に達した後は発泡反応が急激に進行するため、注型から脱型までの時間が20分以内と短時間ですみ、型成形サイクルの短縮化による製造効率の向上を実現することが出来る。 According to this production method, since the composition contains the catalyst (potassium organic acid), the initial reaction is slow, and the injection work into the mold is easy, and defective products due to insufficient flow do not occur. And since the foaming reaction proceeds rapidly after the liquid reaches the predetermined temperature, the time from casting to demolding can be as short as 20 minutes or less, and the production efficiency can be improved by shortening the molding cycle. Can be realized.
なお、本実施形態は、触媒の感温性が非常に強いため、従来の汎用触媒のように撹拌効率等のバラツキが起こりにくく、原料温度や、成形型温で反応性を制御することが容易である。 In this embodiment, since the temperature sensitivity of the catalyst is very strong, variations in stirring efficiency and the like are unlikely to occur as in conventional general-purpose catalysts, and the reactivity can be easily controlled by the raw material temperature and the mold temperature. It is.
(実施例)
以下、本実施形態の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の部及び%はそれぞれ質量部及び質量%を表す。
(Example)
Hereinafter, specific examples of the present embodiment will be described, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the part and% in an Example represent a mass part and mass%, respectively.
まず、図4及び図5に示す組成のポリイソシアネート、ポリオール、水、触媒、その他助剤を液温25℃に調整した。そして、それらの液をNCOインデックスが100となるように配合し、ミキシングチャンバー内で5秒間撹拌した後、50℃に温調したフリー発泡確認用成形型に注入し発泡高さの変化を測定した。初期反応の尺度として、混合開始から発泡高さが上昇し始める時間を“クリームタイム”とし図4及び図5に示した。また、上記各組成物を、50℃に温調したポリウレタンフォーム・ロールの成形用型に注入して密度が0.10g/cm3のポリウレタンフォーム・ローラを製造し、成形時間及び成形型内での流動性を評価した。その結果についても、図4及び図5に示した。 First, the polyisocyanate, polyol, water, catalyst, and other auxiliaries having the compositions shown in FIGS. 4 and 5 were adjusted to a liquid temperature of 25 ° C. These liquids were blended so that the NCO index was 100, stirred for 5 seconds in the mixing chamber, and then poured into a free foaming confirmation mold temperature-controlled at 50 ° C., and the change in foam height was measured. . As a measure of the initial reaction, the time when the foaming height starts to rise from the start of mixing is shown as “Cream Time” and is shown in FIGS. Also, each of the above compositions was poured into a polyurethane foam roll molding mold adjusted to 50 ° C. to produce a polyurethane foam roller having a density of 0.10 g / cm 3. The fluidity of was evaluated. The results are also shown in FIGS.
なお、図4及び図5における1)〜18)は、以下のような内容を表わす。
1)三井武田ケミカル(株)製ポリエーテルポリオール(OH価=28mgKOH/g)
2)三井武田ケミカル(株)製ポリマーポリオール(OH価=28mgKOH/g)
3)日本ユニカー(株)製シリコーン整泡剤
4)キシダ化学(株)製ジエタノールアミン(特級)
5)三井武田ケミカル(株)製ポリイソシアネート(NCO=45%)
6)三井武田ケミカル(株)製ポリイソシアネート(NCO=40%)
7)東ソー(株)製アミン触媒
8)日本乳化剤(株)製アミン触媒
9)日本乳化剤(株)製有機酸カリウム触媒(酢酸カリウム)
10)日本乳化剤(株)製有機酸カリウム触媒(オクチル酸カリウム)
11)使用した全触媒量:質量部
12)混合開始から発泡高さが上昇し始める時間
13)○:良好、△:一部不良、×:不良(不均一)
14)注型から脱型までに要する時間
15)図2(a)及び図2(b)に示される如く、ポリウレタンフォーム・ローラ1を、その両端の芯金部分2において支持部4により支持し、そしてそのポリウレタンフォーム層3を、幅10mm、長さ50mm、厚さ10mmの板状押圧面を有する治具10にて、10mm/minの速度で押圧したときの、1mm変位(圧縮)時の荷重(g)にて成形品の硬度を表したものであって、その数値が大きくなるほど、ポリウレタンフォーム層の硬度が高い、すなわち硬いことを示している。また、測定ポイントは、図2(b)に示す如く、周方向の90度毎に4ヶ所を測定した平均値である。硬度は、350g以下であることが好ましい。
16)図3(a)及び図3(b)に示される如く、ポリウレタンフォーム・ローラ1を、その両端の芯金部分2において支持部7により支持し、そしてそのポリウレタンフォーム層3に、φ16mmのスリーブ6を1.5mm変位(圧縮)させた状態で、温度50℃湿度95%下に72時間放置し、取り出し解放後30分経過した後の(図3(b)に8で示す凹みの)復元度合いを示したもの(JIS K 6202:CS=(t0−t1)/1.5×100、CS:圧縮永久歪率(%)、t0:初めの成形品の半径(mm)、t1:試験後の成形品の半径(mm))。高温高湿環境下での圧縮永久歪は、15%以下であることが好ましい。○:15%以下、×:15%を超えるもの
17)成形性、及び高温高湿環境下での圧縮永久歪の総合評価、両方ともに優れるもの:○、いずれかに不具合のあるもの:×
18)日本乳化剤(株)製第アミン触媒:1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(DBU)のオクチル酸塩
以上説明したように、本実施形態では、ポリウレタンフォーム・ローラを製造するに際し、組成物に含有させる触媒として、従来用いられていなかった有機酸カリウムを用いるため、初期反応が遅く、液流れ性がよく、不良品が生じることがない。また、前記組成物は所定温度に達すると、その時点から急速に硬化反応が進行するため、注型後の成形時間が短く、製造効率を大幅に向上させることが出来る。
In addition, 1) -18 in FIG.4 and FIG.5 represents the following contents.
1) Polyether polyol manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd. (OH value = 28 mg KOH / g)
2) Polymer polyol manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd. (OH value = 28 mgKOH / g)
3) Nippon Unicar Co., Ltd. silicone foam stabilizer 4) Kishida Chemical Co., Ltd. diethanolamine (special grade)
5) Polyisocyanate manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd. (NCO = 45%)
6) Polyisocyanate manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd. (NCO = 40%)
7) Tosoh Co., Ltd. Amine Catalyst 8) Nippon Emulsifier Co., Ltd. Amine Catalyst 9) Nippon Emulsifier Co., Ltd. Organic Acid Potassium Catalyst (potassium acetate)
10) Organic acid potassium catalyst (potassium octylate) manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.
11) Total amount of catalyst used: part by mass 12) Time when foaming height starts to rise from the start of mixing 13) ○: Good, Δ: Partially defective, X: Bad (non-uniform)
14) Time required from casting to demolding 15) As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the
16) As shown in FIG. 3 (a) and FIG. 3 (b), the
18) Nippon Emulsifier Co., Ltd. Amine Catalyst: Octylate of 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 (DBU) As described above, in this embodiment, the polyurethane foam roller is In the production, since an organic acid potassium that has not been conventionally used is used as a catalyst to be contained in the composition, the initial reaction is slow, the liquid flowability is good, and a defective product does not occur. Further, when the composition reaches a predetermined temperature, the curing reaction proceeds rapidly from that point, so that the molding time after casting is short, and the production efficiency can be greatly improved.
さらに、前記有機酸カリウムを触媒として単独、或いは他の触媒と併用した場合に、触媒配合量を、全ポリオールに対し0.02〜1質量部に設定すると、特に優れた製造効率向上効果を得ることが出来る。 Furthermore, when the organic acid potassium is used alone or in combination with another catalyst, when the amount of the catalyst is set to 0.02 to 1 part by mass with respect to the total polyol, a particularly excellent production efficiency improvement effect is obtained. I can do it.
また、従来公知の1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(DBU)や1,5−ジアザビシクロ(4,3,0)ノネン−5(DBN)の有機酸塩からなる感温性(遅延性)触媒とは異なり、反応が終結しフォーム中に残存してもポリウレタン劣化反応を促進することはない。従って、高温高湿環境下での圧縮永久歪特性は良好である。 Moreover, the temperature sensitivity which consists of a conventionally well-known organic acid salt of 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 (DBU) or 1,5-diazabicyclo (4,3,0) nonene-5 (DBN). Unlike a reactive (retarding) catalyst, even if the reaction is completed and remains in the foam, the polyurethane deterioration reaction is not promoted. Therefore, the compression set characteristics in a high temperature and high humidity environment are good.
従って、初期反応が遅く液流れ性に優れ不良品が生じることのないポリウレタンフォーム・ローラ、及び高温高湿環境下での圧縮永久歪に優れるポリウレタンフォーム・ローラを提供することが出来る。 Therefore, it is possible to provide a polyurethane foam roller having a low initial reaction and excellent liquid flow property and no defective product, and a polyurethane foam roller excellent in compression set under a high temperature and high humidity environment.
1 スキン層
2 芯金部分
3 ポリウレタンフォーム層
4 芯金支持部
6 スリーブ(φ16mm)
7 圧縮永久歪治具(軸間規制による芯金設置)
8 解放後のフォーム凹み
DESCRIPTION OF
7 Compression permanent jig (Installation of cored bar by inter-axis regulation)
8 Foam dent after release
Claims (17)
前記触媒が、
K+−RCOO-
ここで、R:−CnH2n+1 (nは1以上の整数)
の化学式で表わされる化合物を1種類以上含有することを特徴とするポリウレタンフォーム・ローラ。 A polyurethane foam roller comprising at least one polyurethane layer produced by pouring a mixture of polyisocyanate, polyol, water, and catalyst into a mold and foaming and molding in the mold. And
The catalyst is
K + -RCOO -
Where, R: -C n H 2n + 1 (n is an integer of 1 or more)
A polyurethane foam roller comprising at least one compound represented by the chemical formula:
K+−RCOO-
ここで、R:−CnH2n+1 (nは1以上の整数)
の化学式で表わされる化合物が前記ポリウレタン層に1種類以上含有されていることを特徴とするポリウレタンフォーム・ローラ。 A polyurethane foam roller comprising at least one polyurethane layer produced by pouring a mixture of polyisocyanate, polyol, water, and catalyst into a mold and foaming and molding in the mold. And
K + -RCOO -
Where, R: -C n H 2n + 1 (n is an integer of 1 or more)
A polyurethane foam roller, wherein the polyurethane layer contains at least one compound represented by the chemical formula:
前記触媒に、
K+−RCOO-
ここで、R:−CnH2n+1 (nは1以上の整数)
の化学式で表わされる化合物を1種類以上含有させることを特徴とするポリウレタンフォーム・ローラの製造方法。 A method for producing a polyurethane foam roller having at least one polyurethane layer by injecting a mixed liquid of polyisocyanate, polyol, water and catalyst into a mold and foaming and molding in the mold Because
In the catalyst,
K + -RCOO -
Where, R: -C n H 2n + 1 (n is an integer of 1 or more)
A process for producing a polyurethane foam roller, comprising one or more compounds represented by the chemical formula:
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