JP2006206794A - Manufacturing method of polyurethane foam and polyurethane foam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスローディングした原料組成物を用いてポリウレタンフォームを製造する製造方法およびポリウレタンフォームに関するものである。 The present invention relates to a production method for producing a polyurethane foam using a gas-loaded raw material composition and a polyurethane foam.
従来、ポリウレタンフォームは種々の方法で製造されている。例えば、(1)気化可能な液体を予め原料に添加しておき、重合反応時の加熱や発熱により当該液体を気化させポリウレタンの硬化過程において発泡させる易気化物質(常温で液体)による発泡プロセス、(2)加圧・攪拌等により気体を予め原料に混合させてポリウレタンの硬化過程において発泡させる気体の溶解・析出による発泡プロセス(ガスローディング発泡)、(3)ポリウレタンの硬化過程において気体(気泡)を混合・攪拌させて発泡させる気泡吹き込みによる機械的発泡プロセス、(4)ポリウレタンの硬化過程においてポリオール中に添加した水とイソシアネートとの反応により発生する炭酸ガス(CO2)により発泡させる化学的発泡プロセス、などが知られている。 Conventionally, polyurethane foam is manufactured by various methods. For example, (1) a foaming process with an easily vaporizable substance (liquid at room temperature) that is added to a raw material in advance, vaporizes the liquid by heating or heat generation during the polymerization reaction, and foams in the curing process of the polyurethane; (2) Foaming process (gas loading foaming) by dissolving and precipitating gas, which is foamed in the polyurethane curing process by mixing gas with the raw material in advance by pressurization and stirring, etc. (3) Gas (bubbles) in the polyurethane curing process Foaming by foaming by mixing and stirring to foam, (4) Chemical foaming process by foaming with carbon dioxide gas (CO2) generated by the reaction of water and isocyanate added to polyol in the curing process of polyurethane , Etc. are known.
(2)のガスローディング発泡におけるローディングガスとしては、炭酸ガス、窒素ガス、乾燥空気(大気圧露点温度−50〜−30℃)が使用されている(特許文献1)。しかしながら、窒素ガスを予め原料組成物中にガスローディングした場合、気泡径分布が広いという問題点があった。
そこで本発明の目的は、気泡径分布の幅が狭く、微細な気泡を有するポリウレタンフォームの製造方法およびポリウレタンフォームを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a polyurethane foam having a narrow cell diameter distribution and having fine cells, and a polyurethane foam.
(1)分子量2000のポリプロピレングリコール対する溶解性が窒素ガスよりも低いガスをポリオールからなる原料組成物に対し1〜20体積%の割合でガスローディングした第1の原料組成物と、ポリイソシアネートからなる第2の原料組成物を混合器に供給する工程、および混合した原料組成物を該混合器から金型に注入する工程、から製造することを特徴とするポリウレタンフォームの製造方法。
(2)独立気泡を有するポリウレタンフォームであって、該ポリウレタンフォームの気泡径分布の標準偏差が8μm以下であることを特徴とするポリウレタンフォーム。
(1) A first raw material composition obtained by gas-loading a gas having a solubility in polypropylene glycol having a molecular weight of 2000 lower than that of nitrogen gas at a rate of 1 to 20% by volume with respect to a raw material composition comprising a polyol, and a polyisocyanate. A process for producing a polyurethane foam, comprising: a step of supplying a second raw material composition to a mixer; and a step of injecting the mixed raw material composition into a mold from the mixer.
(2) A polyurethane foam having closed cells, wherein the polyurethane foam has a standard deviation of the cell diameter distribution of 8 μm or less.
本発明のポリウレタンフォームの製造方法によれば、気泡径の分布幅が狭く、微細な気泡を有するフォームを製造することができる。また、このポリウレタンフォームは、研磨用部材としての用途に使用可能である。 According to the method for producing a polyurethane foam of the present invention, it is possible to produce a foam having a narrow cell diameter distribution width and having fine cells. Moreover, this polyurethane foam can be used for an application as a polishing member.
本発明におけるガスローディングとは、ポリオールからなる第1の原料組成物に対して外部からガスを添加して強制的に抱き込ませる(ロードする)処理を言う。ガスローディングの方法は特に限定されないが、ガスを原料組成物に対して直接吹き込む(バブリングする)方法、タンクなどの容器に原料組成物を注入後タンク上部からガスで加圧し(ガス背圧をかける)原料組成物表面からガスを溶解させる方法、ガス背圧をかけるとともに原料組成物を攪拌してガスを溶解させる方法、などを挙げることができる。このうち、短時間にガスを溶解させることができることから、ガス背圧をかけるとともに原料組成物を攪拌する方法が好ましく用いられる。 The gas loading in the present invention refers to a process of forcibly embracing (loading) gas from the outside to the first raw material composition made of polyol. The gas loading method is not particularly limited, but a method in which gas is directly blown into the raw material composition (bubbling), a raw material composition is injected into a container such as a tank, and then pressurized with gas from the top of the tank (gas back pressure is applied) ) A method of dissolving a gas from the surface of the raw material composition, a method of applying a gas back pressure and stirring the raw material composition to dissolve the gas, and the like. Among these, since the gas can be dissolved in a short time, a method of applying a gas back pressure and stirring the raw material composition is preferably used.
本発明におけるガスローディング量とは、ガスローディングした原料組成物を0.098MPa(大気圧)に放置した時に原料組成物から放出されるガス体積vの原料組成物体積Vに対する百分率v/V×100の値を言う。ガスローディングした原料組成物の体積V0が、圧力0.098MPaにおいて原料組成物および気体の合計体積がV1であれば、原料組成物の蒸気圧が無視できる程度に小さい場合には、v=V1−V0であるから、ガスローディング量Lは、L=v/V×100=(V1−V0)/V0×100により得られる。加圧ガスローディングの場合においては、圧力pからp'に変化したときに原料組成物から放出されるガス体積vは、圧力pにおけるガス溶解量をvpと記せば、v=vp−vp'と記すことができるから、そのガスローディング量L(%)は、L=v/V×100=(vp−vp')/V×100と表現できる。ここにおいて、p'=0.098MPaである。 The gas loading amount in the present invention is the percentage v / V × 100 of the gas volume v released from the raw material composition with respect to the raw material composition volume V when the gas loaded raw material composition is left at 0.098 MPa (atmospheric pressure). Say the value. If the volume V 0 of the raw material composition loaded with gas is 0.098 MPa and the total volume of the raw material composition and the gas is V 1 , then if the vapor pressure of the raw material composition is negligibly small, v = Since V 1 −V 0 , the gas loading amount L is obtained by L = v / V × 100 = (V 1 −V 0 ) / V 0 × 100. In the case of pressurized gas loading, the gas volume v released from the raw material composition when the pressure p changes to p ′ is expressed as v = vp−vp ′, where vp is the amount of gas dissolved at the pressure p. Therefore, the gas loading amount L (%) can be expressed as L = v / V × 100 = (vp−vp ′) / V × 100. Here, p ′ = 0.098 MPa.
ガスローディング量の測定方法としては、ガスローディング済み原料組成物を体積V0採取し、続いて圧力を0.098MPaとなるように保ちその時の体積V1を測定する。圧力変化に伴うガス溶解量の差vはv=V1−V0であるから、ガスローディング量L(%)はL=(V1−V0)/V0×100から算出することができる。第1の原料組成物に対するガスローディング量としては、1〜20体積%が必要である。ガスローディング量が1体積%よりも小さい場合、ガスローディングによる発泡が不十分となり所望の微細な気泡を特定量含有するフォームが得られない。一方、ガスローディング量が20体積%を越える場合、ガスが原料組成物中に溶解することができず、その一部がmmオーダーの直径の気泡として存在するためフォーム中に微細な気泡に混じって極端に大きな気泡を有するフォームが形成されてしまう。 As a method for measuring the gas loading amount, the gas loaded raw material composition is sampled in a volume V 0 , and then the pressure is kept at 0.098 MPa and the volume V 1 at that time is measured. Since the difference v in the amount of dissolved gas accompanying the change in pressure is v = V 1 −V 0 , the gas loading amount L (%) can be calculated from L = (V 1 −V 0 ) / V 0 × 100. . As a gas loading amount with respect to a 1st raw material composition, 1-20 volume% is required. When the gas loading amount is less than 1% by volume, foaming due to gas loading is insufficient and a foam containing a specific amount of desired fine bubbles cannot be obtained. On the other hand, when the gas loading amount exceeds 20% by volume, the gas cannot be dissolved in the raw material composition, and some of the gas is present as bubbles with a diameter on the order of mm, so that it is mixed with fine bubbles in the foam. A foam having extremely large bubbles is formed.
本発明において、ガスの溶解性とは、40℃においてp=0.392MPa(4.0kg/cm2)におけるガスローディング量L
L(%)=(vp−vp')/V×100
を言う。ここにおいて、p=0.392MPaであり、p'=0.098MPaである。原料組成物にに対するガスの溶解性は、40℃における当該ガスの原料組成物に対する溶解量について、0.098MPaおよび0.392MPaの場合の飽和溶解量の差で定義される。ガスの溶解性が高いとはそれぞれの圧力におけるガス溶解量の差から求めたガスローディング量L(%)の値が大きいことを指す。
In the present invention, the gas solubility means the gas loading amount L at 40 ° C. at p = 0.392 MPa (4.0 kg / cm 2 ).
L (%) = (vp−vp ′) / V × 100
Say. Here, p = 0.392 MPa, and p ′ = 0.098 MPa. The solubility of the gas in the raw material composition is defined by the difference in the saturated dissolution amount between 0.098 MPa and 0.392 MPa with respect to the dissolution amount of the gas in the raw material composition at 40 ° C. The high gas solubility means that the value of the gas loading amount L (%) obtained from the difference in the gas dissolution amount at each pressure is large.
ガスの溶解性の測定方法は、ポリオールとしてポリプロピレングリコール(分子量2000)を選択して行う。具体的には、PP−2000(三洋化成工業(株)製)またはユニオールD−2000(日本油脂(株)製)を挙げることができる。ポリプロピレングリコール(分子量2000)を40℃で温調し、ガス背圧0.392MPaをかけて原料組成物を攪拌し飽和量のガスをローディングする。ガスローディング後、原料貯留槽内に泡のかみ込みがなく、完全に溶解していることを確認する。ガスローディングしたポリプロピレングリコールを0.392MPaにおいて体積V0採取し、続いて圧力を0.098MPaとなるように保ってその体積V1を測定する。圧力変化に伴うガス溶解量の差vはv=V1−V0であるから、ガス溶解性を示す値であるガスローディング量L(%)はL=(V1−V0)/V0から算出することができる。 The gas solubility is measured by selecting polypropylene glycol (molecular weight 2000) as the polyol. Specifically, PP-2000 (manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.) or Uniol D-2000 (manufactured by NOF Corporation) can be mentioned. Polypropylene glycol (molecular weight 2000) is temperature-controlled at 40 ° C., a gas back pressure of 0.392 MPa is applied, the raw material composition is stirred, and a saturated amount of gas is loaded. After gas loading, make sure that there is no foam bite in the raw material storage tank and that it is completely dissolved. A volume V 0 of gas loaded polypropylene glycol is taken at 0.392 MPa, and then the volume V 1 is measured while maintaining the pressure at 0.098 MPa. Since the difference v in the gas dissolution amount accompanying the pressure change is v = V 1 −V 0 , the gas loading amount L (%), which is a value indicating the gas solubility, is L = (V 1 −V 0 ) / V 0. It can be calculated from
第1の原料組成物にガスローディングされたガスは、混合器において第2の原料組成物と衝突混合され、金型に注入される。混合された瞬間からポリオールとポリイソシアネートによる硬化反応が進行する。また、注入時、加圧状態から一気に大気圧状態に移行することにより多数の微細な気泡を発現し、ポリウレタンの硬化に伴って気泡が固定化されフォームを形成する。本発明においては、40℃において0.392MPaと0.098MPaにおけるガスの溶解量の差に注目してガス溶解性を定義したが、加圧する圧力が変化しても0.098〜1.0MPaの範囲であればガス種によるガス溶解量の差(すなわちポリウレタンフォーム中の気泡生成に寄与するガスの量)の順序は変わらない。原料組成物に対するガスローディングの圧力は0.098〜1.0MPaが必要であり、0.5〜1.0MPaがさらに好ましい。1.0MPaを越えると溶解状態の維持に必要な加圧設備が過大となるため実際の使用に適さない。 The gas loaded into the first raw material composition is collided with the second raw material composition in a mixer and injected into a mold. From the moment of mixing, the curing reaction with the polyol and polyisocyanate proceeds. Moreover, at the time of injection | pouring, many fine bubbles are expressed by changing from a pressurization state to an atmospheric pressure state at a stretch, and a bubble is fixed and a foam | form is formed with hardening of a polyurethane. In the present invention, the gas solubility was defined by focusing on the difference in the amount of gas dissolved between 0.392 MPa and 0.098 MPa at 40 ° C. However, even if the pressure applied is changed, the gas solubility is 0.098 to 1.0 MPa. If it is within the range, the order of the difference in the amount of gas dissolved by the gas species (that is, the amount of gas contributing to the generation of bubbles in the polyurethane foam) does not change. The gas loading pressure for the raw material composition needs to be 0.098 to 1.0 MPa, and more preferably 0.5 to 1.0 MPa. If the pressure exceeds 1.0 MPa, the pressurization equipment necessary for maintaining the dissolved state becomes excessive, so that it is not suitable for actual use.
ポリプロピレングリコール(分子量2000)に対するガス溶解量は通常小さい順に挙げると、ヘリウム、ネオン、窒素、酸素、アルゴン、の順である。本発明におけるローディングガスとしては、原料組成物に対するガス溶解量が窒素よりも小さいガスであれば特に限定されないが、不活性ガスであるヘリウムやネオンが好ましく用いられる。第2の原料組成物に対しても第1の原料組成物と同様にガスローディングしてもよい。 The amount of gas dissolved in polypropylene glycol (molecular weight 2000) is usually in the order of helium, neon, nitrogen, oxygen, and argon. The loading gas in the present invention is not particularly limited as long as the amount of gas dissolved in the raw material composition is smaller than that of nitrogen, but inert gases such as helium and neon are preferably used. The second raw material composition may be gas loaded in the same manner as the first raw material composition.
本発明の混合器は、少なくとも第1の原料組成物と第2の原料組成物を混合し、ウレタン化反応を開始させる装置を言う。混合器内で、原料組成物が十分かつ均一に攪拌できることが必要であり、正確に原料組成物の流入量、流出量を制御できることが必要である。攪拌方法としては、攪拌羽根による方法、原料組成物を対向したノズルから噴出させて衝突させる方法、攪拌エネルギーを持った物質(ガス)を混入する方法、などが挙げられる。樹脂化したポリウレタンが異物となって混合器内に残留しないようにセルフクリーニング方式の混合器が好ましい。 The mixer of this invention says the apparatus which mixes at least a 1st raw material composition and a 2nd raw material composition, and starts a urethanation reaction. It is necessary that the raw material composition can be sufficiently and uniformly stirred in the mixer, and the inflow and outflow amounts of the raw material composition must be accurately controlled. Examples of the stirring method include a method using a stirring blade, a method in which a raw material composition is ejected from an opposed nozzle and collides, a method in which a substance (gas) having stirring energy is mixed, and the like. A self-cleaning mixer is preferred so that the resinized polyurethane does not become a foreign substance and remains in the mixer.
本発明の金型は、原料組成物を注入し、硬化させてポリウレタンフォームの形状の一部または全部を規定する装置を言う。金型の材質は、金属が好ましいが、その一部が樹脂であったり、樹脂コートされていてもよい。本発明のポリウレタンフォームの製造においては、ガスローディングが可能な第1の原料組成物を蓄える第1の原料貯留槽、第1の貯留槽から混合器へ原料を送り込むポンプおよび第2の原料組成物を蓄える第2の原料貯留槽、第2の原料貯留槽から混合器へ原料組成物を送り込むポンプ、混合器、金型が必要である。また、貯留槽、金型は常温〜150℃の範囲で温度コントロールできることが好ましい。混合器へ原料を供給するポンプについては特に限定はないが、原料組成物を10MPa以上の高圧で混合器へ送り出せることが好ましい。 The mold of the present invention refers to an apparatus for injecting and curing a raw material composition to define part or all of the shape of a polyurethane foam. The material of the mold is preferably a metal, but a part thereof may be a resin or may be coated with a resin. In the production of the polyurethane foam of the present invention, a first raw material storage tank for storing a first raw material composition capable of gas loading, a pump for feeding the raw material from the first storage tank to the mixer, and a second raw material composition A second raw material storage tank for storing the raw material, a pump for feeding the raw material composition from the second raw material storage tank to the mixer, a mixer, and a mold are required. Moreover, it is preferable that the temperature of the storage tank and the mold can be controlled in the range of room temperature to 150 ° C. Although there is no limitation in particular about the pump which supplies a raw material to a mixer, It is preferable that a raw material composition can be sent out to a mixer at the high pressure of 10 Mpa or more.
本発明のポリウレタンフォームの気泡径はレーザー顕微鏡や走査型電子顕微鏡などで観察し、その像を画像処理して画像中のすべての気泡について気泡径、気泡数、気泡径分布を求めることができる。このデータから平均気泡径およびその標準偏差、単位面積当たりの気泡数を算出した。気泡径の標準偏差は8μm以下であることが必要である。気泡の形態は必ずしも真円ではないが、その長径と短径を測定し、その平均値を気泡径として画像処理した。試料は、フォームの厚さ方向中央部をスライスして得られた表面を観察して求めた。 The bubble diameter of the polyurethane foam of the present invention can be observed with a laser microscope or a scanning electron microscope, and the image can be processed to determine the bubble diameter, the number of bubbles, and the bubble diameter distribution for all the bubbles in the image. From this data, the average bubble diameter, its standard deviation, and the number of bubbles per unit area were calculated. The standard deviation of the bubble diameter needs to be 8 μm or less. The shape of the bubbles is not necessarily a perfect circle, but the major axis and minor axis were measured, and the average value was used as the bubble diameter for image processing. The sample was obtained by observing the surface obtained by slicing the central portion in the thickness direction of the foam.
本発明において、原料組成物に対する溶解性が制御された特定のローディングガスを用いることにより、気泡径分布の幅が狭い理由は必ずしも明確ではないが、もともと溶解量が少ないので、圧力変化に伴う気泡核の生成のタイミングが一様であるためと推察される。 In the present invention, the reason why the width of the bubble diameter distribution is narrow by using a specific loading gas with controlled solubility in the raw material composition is not necessarily clear, but since the amount of dissolution is originally small, the bubbles accompanying the pressure change This is presumed to be due to the uniform timing of nucleation.
特に好ましい実施態様として、以下を挙げることができる。ポリウレタンフォームの平均密度が0.5〜1.0g/cm3であること、ポリウレタンフォームのC型硬度が50〜90度であること、ポリウレタンフォームの平均気泡径が10〜50μmであること、ポリウレタンフォームが研磨用部材または研磨用部材の原材料として使用されること、が好ましい。密度は日本工業規格JIS K 7112の方法にしたがって測定することができる。C型硬度は“アスカーC型高度計(高分子計器(株)製”により測定することができる。 The following can be mentioned as a particularly preferable embodiment. The average density of the polyurethane foam is 0.5 to 1.0 g / cm 3 , the C-type hardness of the polyurethane foam is 50 to 90 degrees, the average cell diameter of the polyurethane foam is 10 to 50 μm, polyurethane It is preferred that the foam be used as a polishing member or a raw material for the polishing member. The density can be measured according to the method of Japanese Industrial Standard JIS K 7112. The C-type hardness can be measured by “Asker C-type altimeter (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.)”.
本発明においてポリオールとは、水酸基を2個以上有する化合物をいう。例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどから選ばれた1種または2種以上の混合物を挙げることができる。 In the present invention, the polyol means a compound having two or more hydroxyl groups. Examples thereof include one or a mixture of two or more selected from polyether polyol, polyester polyol, polycarbonate polyol, polycaprolactone polyol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin and the like.
本発明において第1の原料組成物としては、主成分であるポリオールの他に、架橋剤、鎖延長剤、整泡剤、発泡剤、樹脂化触媒、泡化触媒、酸化防止剤、老化防止剤、充填剤、可塑剤、着色剤、防黴剤、抗菌剤、難燃剤、紫外線吸収剤を含有してもよい。 In the present invention, the first raw material composition includes a crosslinking agent, a chain extender, a foam stabilizer, a foaming agent, a resinification catalyst, a foaming catalyst, an antioxidant, and an anti-aging agent in addition to the main component polyol. , Fillers, plasticizers, colorants, antifungal agents, antibacterial agents, flame retardants, and ultraviolet absorbers.
第1の原料組成物の内、ポリオールは少なくとも50重量%以上、好ましくは70重量%以上含有する。また、水酸基の代わりにカルボキシル基、アミノ基などの活性水素を有する化合物をポリオールと併用することも可能である。 In the first raw material composition, the polyol is contained at least 50% by weight, preferably 70% by weight or more. In addition, a compound having an active hydrogen such as a carboxyl group or an amino group instead of a hydroxyl group can be used in combination with the polyol.
架橋剤としては、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、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、ソルビトールなどの多価アルコール、ヘキサメチレンジアミン、ヒドラジン、ジエチルトルエンジアミン、ジエチレントリアミンなどのアミン類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアミノアルコール類、などを挙げることができる。 As the crosslinking agent, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, polyhydric alcohols such as sorbitol, amines such as hexamethylenediamine, hydrazine, diethyltoluenediamine, diethylenetriamine, monoethanolamine, Examples thereof include amino alcohols such as diethanolamine and triethanolamine.
触媒としては、トリエチルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N,N‘,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N‘,N’−テトラメチルプロパン−1,3−ジアミン、N,N,N‘,N’−テトラメチルヘキサン−1,6−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、N,N,N‘,N“,N”−ペンタメチルジプロピレントリアミン、テトラメチルグアジニン、トリエチレンジアミン、N,N’−ジメチルピペラジン、N−メチル−N‘−(2−ジメチルアミノ)−エチルピペラジン、N−メチルモルホリン、N’,N‘−ジメチルアミノエチルモルホリン、1,2−ジメチルイミダゾール、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、N,N,N’−トリメチルアミノエチルエタノールアミン、N−メチル−N‘−(2−ヒドロキシエチル)−ピペラジン、N−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、エチレングリコールビス(3−ジメチル)アミノプロピルエーテルなどのアミン化合物、、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカブチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカブチド、ジオクチル錫チオカルボキシレートなどの錫化合物、アセチルアセトン金属塩などの金属錯体、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、1,3,5−トリス(ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−s−トリアジン、などのトリアジン類、2,4−ビス(ジメチルアミノメチル)フェノール、2−エチルヘキサン酸カリウム、2−エチルヘキサン酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、2−エチルアジリジン、などのアジリジン類などのアミン系化合物、3級アミンのカルボン酸塩などの4級アンモニウム化合物、ジアザビシクロウンデセン、ナフテン酸鉛、オクチル酸鉛などの鉛化合物、ナトリウムメトキシドなどのアルコラート化合物、カリウムフェノキシドなどのフェノラート化合物、などを挙げることができる。これらの触媒は、1種または2種以上を併用して用いることができる。 Examples of the catalyst include triethylamine, N, N-dimethylcyclohexylamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylpropane-1,3-diamine, N, N, N ', N'-tetramethylhexane-1,6-diamine, N, N, N', N ", N" -pentamethyldiethylenetriamine, N, N, N ', N ", N" -pentamethyl Dipropylenetriamine, tetramethylguanidine, triethylenediamine, N, N′-dimethylpiperazine, N-methyl-N ′-(2-dimethylamino) -ethylpiperazine, N-methylmorpholine, N ′, N′-dimethylamino Ethylmorpholine, 1,2-dimethylimidazole, dimethylaminoethanol, dimethylaminoethoxyethanol, N, N, N ′ Trimethylaminoethylethanolamine, N-methyl-N ′-(2-hydroxyethyl) -piperazine, N- (2-hydroxyethyl) morpholine, bis (2-dimethylaminoethyl) ether, ethylene glycol bis (3-dimethyl) Amine compounds such as aminopropyl ether, tin compounds such as dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin marker butylide, dibutyltin thiocarboxylate, dibutyltin dimaleate, dioctyltin marker butylate, dioctyltin thiocarboxylate, acetylacetone metal salt, etc. Metal complexes, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, 1,3,5-tris (dimethylaminopropyl) hexahydro-s-triazine, triazines, 2,4-bis (di Such as aziridines such as (tilaminomethyl) phenol, potassium 2-ethylhexanoate, sodium 2-ethylhexanoate, potassium acetate, sodium acetate, 2-ethylaziridine, and tertiary amine carboxylates. Examples include quaternary ammonium compounds, diazabicycloundecene, lead compounds such as lead naphthenate and lead octylate, alcoholate compounds such as sodium methoxide, phenolate compounds such as potassium phenoxide, and the like. These catalysts can be used alone or in combination of two or more.
整泡剤としては、発泡体の製造において通常使用されている化合物を使用することができる。例えば、ジメチルシロキサン系、ポリエーテルジメチルシロキサン系、フェニルメチルシロキサン系などの整泡剤を使用することができる。 As the foam stabilizer, compounds usually used in the production of foams can be used. For example, foam stabilizers such as dimethylsiloxane, polyether dimethylsiloxane, and phenylmethylsiloxane can be used.
発泡剤としては、水、HCFC−141b、HFC−116a、HFC−305fa、HFC−365mfcなどのハロゲン化炭化水素、シクロペンタン、イソペンタン、ノルマルペンタンなどの炭化水素類、ノナフロロブチルメチルエーテル、ノナフロロイソブチルメチルエーテル、ノナフロロブチルエチルエーテル、ノナフロロイソブチルエーテル、ペンタフロロエチルメチルエーテル、ヘプタフロロイソプロピルメチルエーテルなどのハイドルフルオロカーボン類を挙げることができる。これら発泡剤のうち、汎用性の点から水が好ましく用いられる。 Examples of the blowing agent include water, halogenated hydrocarbons such as HCFC-141b, HFC-116a, HFC-305fa, and HFC-365mfc, hydrocarbons such as cyclopentane, isopentane, and normal pentane, nonafluorobutyl methyl ether, and nonafluoro Hydol fluorocarbons such as isobutyl methyl ether, nonafluorobutyl ethyl ether, nonafluoroisobutyl ether, pentafluoroethyl methyl ether and heptafluoroisopropyl methyl ether can be mentioned. Of these foaming agents, water is preferably used from the viewpoint of versatility.
本発明においてイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメリックMDI、ナフタレンジイソシアネート、などの芳香族イソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、などの脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素添加TDI、水素添加MDI、などの脂環式ジイソシアネート、などを挙げることができる。これらポリイソシアネートから選ばれた1種または2種以上の混合物として使用することができる。 As the isocyanate in the present invention, aromatic diisocyanates such as tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), polymeric MDI, and naphthalene diisocyanate, aliphatic diisocyanates such as tetramethylene diisocyanate and hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogen Examples thereof include alicyclic diisocyanates such as added TDI and hydrogenated MDI. One or a mixture of two or more selected from these polyisocyanates can be used.
本発明における第2の原料組成物は、上記ポリイソシアネートの他、これらポリイソシアネートをポリオールと予め混合・反応させて、一部の残存イソシアネート基を持つ、またはイソシアネート基を持たないプレポリマーを含有してもよい。第2に原料組成物のうち、イソシアネート基を有する化合物が主成分であり、少なくとも50重量%以上を含有する。 The second raw material composition in the present invention contains, in addition to the above polyisocyanate, a prepolymer having some residual isocyanate groups or no isocyanate groups by previously mixing and reacting these polyisocyanates with polyols. May be. Secondly, in the raw material composition, the compound having an isocyanate group is the main component and contains at least 50% by weight or more.
また、ポリメリックMDIは、アニリンとホルマリンの縮合反応によって得られるポリフェニルメタンポリアミンをホスゲン化することにより得られる。そのため、ポリメリックMDIの組成は、縮合時の原料組成や反応条件により基本的に決定されるが、ベンゼン環を2個有する二核体とベンゼン環を3個以上有する多核体からなる。ポリメリックMDI中の二核体は、2,2’−MDI、2,4’−MDI、4,4’−MDIの3種類の異性体がある。二核体の異性体構成比は特に限定はないが、4,4’−MDIの含有量が50重量%以上が好ましい。 Polymeric MDI can be obtained by phosgenating polyphenylmethane polyamine obtained by the condensation reaction of aniline and formalin. Therefore, the composition of the polymeric MDI is basically determined by the raw material composition and reaction conditions during the condensation, and is composed of a binuclear body having two benzene rings and a polynuclear body having three or more benzene rings. There are three types of isomers in the polymeric MDI, 2,2'-MDI, 2,4'-MDI, and 4,4'-MDI. The isomer composition ratio of the binuclear compound is not particularly limited, but the content of 4,4'-MDI is preferably 50% by weight or more.
本発明のポリウレタンフォームの製造は、ミキシングヘッド内で原料同士を衝突させて瞬時に混合する高圧注入機、ミキシングヘッドに供給された各原料を攪拌翼などによって機械的に混合するいわゆる低圧注入機に使用して、モールド成形、スラブ成形などに適用することができる。 The polyurethane foam of the present invention is produced by a high-pressure injection machine in which raw materials collide with each other in the mixing head and a so-called low-pressure injection machine in which each raw material supplied to the mixing head is mechanically mixed by a stirring blade or the like. It can be used for molding, slab molding and the like.
以下、本発明を実施例によってさらに詳しく説明するが、これらは本発明を限定するものではない。なお、評価方法は以下のようにして行った。
[平均気泡径]走査型電子顕微鏡“SEM2400”(日立製作所)にて研磨パッドの表面またはスライス面を倍率200倍で観察し、その画像を画像処理装置で解析することにより、画像中のすべての気泡径を計測し、その平均値を平均気泡径とした。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, these do not limit this invention. The evaluation method was performed as follows.
[Average bubble diameter] The surface or sliced surface of the polishing pad was observed at a magnification of 200 times with a scanning electron microscope “SEM2400” (Hitachi, Ltd.), and the image was analyzed with an image processing device. The bubble diameter was measured, and the average value was taken as the average bubble diameter.
(比較例1)
RIM成形機の第1原料貯留槽に分子量2000のポリプロピレングリコールを投入した。第1原料貯留槽には高純度窒素(純度99.9%)ボンベを接続し、タンク内の攪拌翼を回転させながら背圧0.392MPaで加圧して窒素ガスローディングを行った。窒素ガスローディング、常圧まで放圧、の操作を3度繰り返して原料組成物を窒素ガス置換、窒素ガスローディングした。その後、第1の原料貯留槽について、背圧0.392MPaとして、飽和量の窒素ガスをガスローディングした後、そのガス溶解性を調べたところ、9.5%であった。
(Comparative Example 1)
Polypropylene glycol having a molecular weight of 2000 was charged into the first raw material storage tank of the RIM molding machine. A high-purity nitrogen (purity 99.9%) cylinder was connected to the first raw material storage tank, and nitrogen gas loading was performed by applying a back pressure of 0.392 MPa while rotating the stirring blade in the tank. The operation of nitrogen gas loading and releasing to normal pressure was repeated three times to replace the raw material composition with nitrogen gas and to load nitrogen gas. Then, about the 1st raw material storage tank, after back loading 0.392MPa and carrying out gas loading of the saturated amount of nitrogen gas, when the gas solubility was investigated, it was 9.5%.
次に、RIM成形機の第1原料貯留槽、第2原料貯留槽にそれぞれ以下の原料組成物を計量・混合し、投入した。第1および第2原料貯留槽には高純度窒素(純度99.9%)ボンベを接続し、タンク内の攪拌翼を回転させながら背圧0.392MPaで加圧して窒素ガスローディングを行った。窒素ガスローディング、常圧まで放圧、の操作を3度繰り返して原料組成物を窒素ガス置換、窒素ガスローディングした。 Next, the following raw material compositions were weighed and mixed into the first raw material storage tank and the second raw material storage tank of the RIM molding machine, respectively. High purity nitrogen (purity 99.9%) cylinders were connected to the first and second raw material storage tanks, and nitrogen gas loading was performed by applying a back pressure of 0.392 MPa while rotating the stirring blades in the tank. The operation of nitrogen gas loading and releasing to normal pressure was repeated three times to replace the raw material composition with nitrogen gas and to load nitrogen gas.
次に、背圧(0.49MPa)をかけて攪拌翼にてガスローディング量6.9%が得られるように窒素ガスをガスローディングした。
<第1原料貯留槽>
グリセリンのテトラヒドロフラン付加物 90重量部
1,4−ブタンジオール 10重量部
トリエチレンジアミン 1.5重量部
オクタン酸スズ 0.5重量部
ジメチルポリシロキサン/ポリ(エチレンオキシド
/プロピレンオキシド)共重合体 3重量部
精製水 0.2重量部
<第2原料貯留槽>
ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)
50重量部
ポリメリックMD 30重量部
原料貯留槽温度(40℃)、吐出圧力(15MPa)、吐出速度(500g/秒)、金型温度(70℃)に設定して成形を行ない、間隙1.5mmのフイルムゲートを有する金型を使用して、厚さ15mm、長さ700mmのポリウレタンフォームを得た。得られた厚さ15mmのフォームから表裏両面0.5mmを除き、厚さ14mmのフォームを2mm厚みで7枚にスライスし、厚み方向中央のシート−4を用いて気泡径の測定を行い、気泡径分布を求めた。評価結果を表1にまとめた。また、気泡径の分布を図1に示す。
Next, nitrogen gas was loaded with a back pressure (0.49 MPa) so that a gas loading amount of 6.9% was obtained with a stirring blade.
<First raw material storage tank>
Glycerin tetrahydrofuran adduct 90 parts by weight 1,4-butanediol 10 parts by weight Triethylenediamine 1.5 parts by weight Tin octoate 0.5 part by weight Dimethylpolysiloxane / poly (ethylene oxide / propylene oxide) copolymer 3 parts by weight purification 0.2 parts by weight of water <second raw material storage tank>
Diphenylmethane diisocyanate (MDI)
50 parts by weight Polymeric MD 30 parts by weight Raw material storage tank temperature (40 ° C.), discharge pressure (15 MPa), discharge speed (500 g / sec), mold temperature (70 ° C.) are set and molding is performed with a gap of 1.5 mm A polyurethane foam having a thickness of 15 mm and a length of 700 mm was obtained using a mold having a film gate. The obtained foam with a thickness of 15 mm, excluding the front and back sides of 0.5 mm, was sliced into 7 pieces with a thickness of 14 mm, and the bubble diameter was measured using the sheet 4 at the center in the thickness direction. The diameter distribution was determined. The evaluation results are summarized in Table 1. The bubble diameter distribution is shown in FIG.
(実施例1)
ローディングガスを窒素ガスからヘリウムガスに変えたことを以外は比較例1と同様にして、飽和量のヘリウムガスをガスローディングした後、そのガス溶解性を調べたところ、ガスローディング量6.9%においても原料貯留槽から気泡が消えなかった。このことから、本方法では溶解性は定量化できず、比較例1の窒素ガスでの溶解性9.5%と比較して、ヘリウムガスの溶解性はきわめて低いことが分かった。次に、ローディングガスを窒素ガスからヘリウムガスに変えたことを以外は比較例1と同様にして、ポリウレタンフォームを調製し、気泡径分布を測定した。評価結果を表2にまとめた。また、気泡径の分布を図2に示す。
Example 1
Except that the loading gas was changed from nitrogen gas to helium gas, a gas was loaded with a saturated amount of helium gas in the same manner as in Comparative Example 1, and the gas solubility was examined. As a result, the gas loading amount was 6.9%. The bubbles did not disappear from the raw material storage tank. From this, it was found that the solubility could not be quantified by this method, and the solubility of helium gas was very low as compared with the solubility of 9.5% in the nitrogen gas of Comparative Example 1. Next, a polyurethane foam was prepared and the bubble diameter distribution was measured in the same manner as in Comparative Example 1 except that the loading gas was changed from nitrogen gas to helium gas. The evaluation results are summarized in Table 2. The bubble diameter distribution is shown in FIG.
(実施例2)
実施例2で得た成形品のシート−4(厚み方向中央部)の諸特性を測定した。密度0.838g/cm3、C型硬度82度、平均気泡径34μmであった。
(Example 2)
Various characteristics of the sheet 4 (thickness center) of the molded product obtained in Example 2 were measured. The density was 0.838 g / cm 3 , the C-type hardness was 82 degrees, and the average bubble diameter was 34 μm.
この発泡ポリウレタンシートをアゾビスイソブチロニトリル0.15重量部を添加したメチルメタアクリレートに15時間浸漬し、その後膨潤した発泡ポリウレタンシートをガラス板に挟み込んで70℃で24時間保持した。ガラス板を取り除いた後、真空乾燥を行った。得られた硬質発泡シートの両面を研削して厚み1.25mmの研磨パッドを作製した。シリカ系スラリーを用いて研磨を行ったところ、SiO2膜の研磨レートは2100オングストローム/分であった。 This foamed polyurethane sheet was immersed in methyl methacrylate to which 0.15 parts by weight of azobisisobutyronitrile was added for 15 hours, and then the swollen foamed polyurethane sheet was sandwiched between glass plates and held at 70 ° C. for 24 hours. After removing the glass plate, vacuum drying was performed. Both surfaces of the obtained rigid foamed sheet were ground to produce a polishing pad having a thickness of 1.25 mm. When polishing was performed using silica-based slurry, the polishing rate of the SiO 2 film was 2100 Å / min.
以上のように、本発明のポリウレタンフォームの製造方法によれば、気泡径分布の幅が狭く、微細な気泡を有するポリウレタンフォームを得ることができる。また、このポリウレタンフォームは、研磨用部材としての用途に使用可能である。 As described above, according to the method for producing a polyurethane foam of the present invention, a polyurethane foam having a narrow cell diameter distribution and having fine cells can be obtained. Moreover, this polyurethane foam can be used for an application as a polishing member.
Claims (10)
The polyurethane foam according to any one of claims 6 to 9, wherein the polyurethane foam is used as a polishing member or a raw material of the polishing member.
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JP2007320991A (en) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Inoac Corp | Method for producing polyurethane foam |
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