JP2009280658A - Composition for molding high density flexible polyurethane foam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は軟質ポリウレタン発泡体成形用組成物に関し、更に詳しくは、発泡剤として水を使用した、高密度軟質ポリウレタン発泡体成形用組成物に関するものである。 The present invention relates to a flexible polyurethane foam molding composition, and more particularly to a high-density flexible polyurethane foam molding composition using water as a foaming agent.
従来、スポンジ硬度70以下の軟質プラスチックが、シリコン・ポリウレタン等のプラスチックゲルとして知られ、緩衝材・防振材・衝撃吸収材として使用されている。
例えば、特許文献1には、官能基数2.3〜4.0のポリオキシポリプロピレンポリオールとポリイソシアネート化合物との反応から得られる末端に活性イソシアネート基を有するプレポリマーに、β−メチル−δ−バレロラクトンを開環重合して得られるポリオールオリゴマーを架橋剤として反応させたポリウレタン樹脂から構成された軟質エラストマー組成物が開示されている。
Conventionally, soft plastics with a sponge hardness of 70 or less are known as plastic gels such as silicon and polyurethane, and are used as cushioning materials, vibration-proofing materials, and shock absorbing materials.
For example, Patent Document 1 discloses that a prepolymer having an active isocyanate group at a terminal obtained from a reaction between a polyoxypolypropylene polyol having a functional group number of 2.3 to 4.0 and a polyisocyanate compound includes β-methyl-δ-valero. A soft elastomer composition composed of a polyurethane resin obtained by reacting a polyol oligomer obtained by ring-opening polymerization of a lactone as a crosslinking agent is disclosed.
また、特許文献2には、分子量700〜2,000の末端に1級ヒドロキシル基を有するポリオール若しくは、官能基数3、分子量6,000〜8,000の末端に1級ヒドロキシル基を部分的に有するポリオールと理論量より少ないポリフェニルポリメチレンポリイソシアネートを反応させて得られることを特徴とする耐熱性に優れたゴム硬度5以下の軟質組成物が開示されている。 In Patent Document 2, a polyol having a primary hydroxyl group at the end of a molecular weight of 700 to 2,000, or a primary hydroxyl group partially at the end of a functional group of 3 and a molecular weight of 6,000 to 8,000. A soft composition having a rubber hardness of 5 or less and excellent in heat resistance, characterized in that it is obtained by reacting a polyol with a polyphenyl polymethylene polyisocyanate that is less than the theoretical amount, is disclosed.
上記特許文献1または2に記載の組成物より得られる反応生成物は、スポンジ硬度70以下の軟質であり、緩衝材・防振材・衝撃吸収材として使用されている。これら反応生成物の密度は、一般的に1.0〜1.3g/cm3であり、重量が大きいものが多い。 The reaction product obtained from the composition described in Patent Document 1 or 2 is a soft product having a sponge hardness of 70 or less, and is used as a cushioning material, a vibration isolating material, and an impact absorbing material. The density of these reaction products is generally 1.0 to 1.3 g / cm 3 , and many of them are heavy.
一方で、ポリイソシアネート成分、ポリオール成分、発泡剤(たとえば水)、及び整泡剤等を反応させて得られるポリウレタン発泡体は、既に公知であり、軟質ポリウレタンフォームとしてよく知られている。従来の軟質ポリウレタンフォームのみかけ密度は、0.018〜0.10g/cm3の範囲で、多くは0.02〜0.05g/cm3である。 On the other hand, polyurethane foams obtained by reacting a polyisocyanate component, a polyol component, a foaming agent (for example, water), a foam stabilizer, and the like are already known and are well known as flexible polyurethane foams. Apparent conventional flexible polyurethane foam density is in the range of 0.018~0.10g / cm 3, many are 0.02~0.05g / cm 3.
また、自動車用内装材・各種の衝撃保護材料に使用される半硬質ポリウレタンフォームは、みかけ密度0.10〜0.15g/cm3の範囲のものが多い。このような半硬質ポリウレタンフォームは、型内にオーバーパック法で一体成形させ、より高密度化と製品密度の安定化を図っている。そのため、硬度としては一般的にかなり硬いものが多く、スポンジ硬度75〜80であるものが多い。 Also, semi-rigid polyurethane foams used for automobile interior materials and various impact protection materials often have an apparent density in the range of 0.10 to 0.15 g / cm 3 . Such a semi-rigid polyurethane foam is integrally molded in a mold by an overpack method to further increase the density and stabilize the product density. Therefore, the hardness is generally quite hard, and many have a sponge hardness of 75-80.
高密度ポリウレタンフォームとしては他に、軟質RIM成形として知られる自動車部材がある。これらは、バンパー・エアスポイラー・フェンダー等の自動車の外装部材として使用される。密度は0.7〜1.1g/cm3、スポンジ硬度80〜85で、型内にオーバーパック法で一体成形させるために高密度でかなり硬いものである。
上記のように、公知のポリウレタン発泡体においては、みかけ密度が0.7〜0.15g/cm3程度の高密度で、且つスポンジ硬度70以下程度の低硬度のポリウレタン発泡体は一般的ではない。
この理由としては、軟質で低硬度のポリウレタン発泡体を従来技術で作製しようとした場合、イソシアネート等の反応物が外気の影響を受けやすい結果、生成物の密度と硬度がばらつきやすく、均質な製品が安定的にできにくいことが理由としてあった。
As described above, in the known polyurethane foam, a polyurethane foam having a high apparent density of about 0.7 to 0.15 g / cm 3 and a low hardness of about 70 or less is not common. .
The reason for this is that when a polyurethane foam with a soft and low hardness is produced by the conventional technology, the reaction product such as isocyanate is easily affected by the outside air, resulting in a product with uneven density and hardness, and a homogeneous product. The reason for this is that it is difficult to achieve stability.
また、水発泡(すなわち、発生する炭酸ガスにより発泡させる)によるポリウレタン発泡体の場合、発泡過程において、硬化が未完了の段階における樹脂の骨格強度が弱いために、フォームの泡を支えきれずに、泡の崩壊・収縮をきたし、軟質発泡体が出来にくいことも理由としてあった。 Also, in the case of polyurethane foam by water foaming (that is, foamed by the generated carbon dioxide gas), in the foaming process, since the skeleton strength of the resin at the stage where curing is incomplete, the foam foam cannot be supported. The reason for this was that foam collapsed and contracted, making it difficult to produce a soft foam.
上記課題に鑑み、本発明は、高密度(みかけ密度が0.15〜0.70g/cm3)で、且つ極めて軟質(スポンジ硬度70以下)で、さらには発泡体のセル径が0.5mm以下の均質なポリウレタン発泡体を得ることを目的とする。かかる発泡体は、緩衝材・吸音材・防振材として極めて有効である。 In view of the above problems, the present invention has a high density (apparent density of 0.15 to 0.70 g / cm 3 ) and extremely soft (sponge hardness of 70 or less), and the cell diameter of the foam is 0.5 mm. The object is to obtain the following homogeneous polyurethane foam. Such a foam is extremely effective as a cushioning material, a sound absorbing material, and a vibration isolating material.
本発明のポリウレタン発泡体成形用組成物は、請求項1に記載のように、
ポリイソシアネート成分(A)、ポリオール成分(B)、発泡剤(C)からなるポリウレタン発泡体成形用組成物であって、
ポリイソシアネート成分(A)は、末端イソシアネート基が官能基数2.0〜2.4を有する有機ポリイソシアネートであり、
ポリオール成分(B)は、ポリオールの総数を100重量部としたとき、
(B−1);官能基数2.5〜3.5、数平均分子量5000〜8000で、且つ10〜30%のエチレンオキサイドのブロック重合付加物を含むポリオールを20〜100重量部含み、
発泡剤(C)は、水である、ことを特徴とする。
請求項2に記載のように、前記(B−1)のポリオールは、官能基数2.5〜3.5、数平均分子量5000〜8000で、且つ10〜30%のエチレンオキサイドのブロック重合付加物を含むポリマーポリオールであることが好ましい。
また、請求項3に記載のように、前記ポリオール成分(B)は、さらに(B−2);官能基数2.5〜3.5、数平均分子量500〜8000のポリオールを20重量部未満含むことが好ましい。
請求項4に記載のように、前記発泡剤(C)の混合割合は、ポリオール成分(B)100重量部中0.3〜5重量部であることが好ましい。
請求項5に記載のように、前記ポリイソシアネート成分(A)の使用量は、ポリオール成分(B)+発泡剤(C)の理論量の40〜90%の使用量であることが好ましい。
請求項6に記載のように、本発明のポリウレタン発泡体は、みかけ密度が0.07〜0.7g/cm3で且つ、スポンジ硬度70以下であることを特徴とする。
請求項7に記載のように、本発明のポリウレタン発泡体は、発泡体のセル径が平均して0.5mm以下であることを特徴とする。
請求項8〜10に記載のように、本発明の防振材、衝撃吸収材、防音材は、請求項1〜5のいずれかに記載の発泡体成形用組成物から得られるものである。
The polyurethane foam molding composition of the present invention, as described in claim 1,
A polyurethane foam molding composition comprising a polyisocyanate component (A), a polyol component (B), and a foaming agent (C),
The polyisocyanate component (A) is an organic polyisocyanate having a terminal isocyanate group having a functional group number of 2.0 to 2.4,
When the polyol component (B) is 100 parts by weight of the total number of polyols,
(B-1); 20 to 100 parts by weight of a polyol containing 2.5 to 3.5 functional groups, a number average molecular weight of 5000 to 8000, and a block polymerization adduct of 10 to 30% ethylene oxide,
The foaming agent (C) is water.
As described in claim 2, the polyol (B-1) is a block polymerization adduct of ethylene oxide having a functional group number of 2.5 to 3.5, a number average molecular weight of 5000 to 8000, and 10 to 30%. It is preferable that it is a polymer polyol containing.
In addition, as described in claim 3, the polyol component (B) further contains (B-2); less than 20 parts by weight of a polyol having a functional group number of 2.5 to 3.5 and a number average molecular weight of 500 to 8000. It is preferable.
As described in claim 4, the mixing ratio of the foaming agent (C) is preferably 0.3 to 5 parts by weight in 100 parts by weight of the polyol component (B).
As described in claim 5, the amount of the polyisocyanate component (A) used is preferably 40 to 90% of the theoretical amount of the polyol component (B) + the blowing agent (C).
As described in claim 6, the polyurethane foam of the present invention has an apparent density of 0.07 to 0.7 g / cm 3 and a sponge hardness of 70 or less.
As described in claim 7, the polyurethane foam of the present invention is characterized in that the cell diameter of the foam is 0.5 mm or less on average.
As described in the eighth to tenth aspects, the vibration-proofing material, the shock absorbing material, and the soundproofing material of the present invention are obtained from the foam molding composition according to any one of the first to fifth aspects.
以下、本発明のポリウレタン発泡体成形用組成物について詳細に説明する。
本発明のポリウレタン発泡体成形用組成物は、
ポリイソシアネート成分(A)、ポリオール成分(B)、発泡剤(C)からなるポリウレタン発泡体成形用組成物であって、
ポリイソシアネート成分(A)は、末端イソシアネート基が官能基数2.0〜2.4を有する有機ポリイソシアネートであり、
ポリオール成分(B)は、ポリオールの総数を100重量部としたとき、
(B−1);官能基数2.5〜3.5、数平均分子量5000〜8000で、且つ10〜30%のエチレンオキサイドのブロック重合付加物を含むポリオールを20〜100重量部含有し、
発泡剤(C)は、水である
ことを特徴とする。
Hereinafter, the polyurethane foam molding composition of the present invention will be described in detail.
The polyurethane foam molding composition of the present invention comprises:
A polyurethane foam molding composition comprising a polyisocyanate component (A), a polyol component (B), and a foaming agent (C),
The polyisocyanate component (A) is an organic polyisocyanate having a terminal isocyanate group having a functional group number of 2.0 to 2.4,
When the polyol component (B) is 100 parts by weight of the total number of polyols,
(B-1); containing 20 to 100 parts by weight of a polyol containing a block polymerization adduct of ethylene oxide having a functional group number of 2.5 to 3.5, a number average molecular weight of 5000 to 8000, and 10 to 30%;
The foaming agent (C) is water.
本発明において、特に、ポリオール成分(B)は、ポリオール(B−1)と含有することを特徴とする。
ここで、前記ポリオール(B−1)としては、官能基数2.5〜3.5、数平均分子量5000〜8000で、且つ10〜30%のエチレンオキサイドのブロック重合付加物を含むポリオールであることを特徴とする。
In the present invention, in particular, the polyol component (B) contains the polyol (B-1).
Here, the polyol (B-1) is a polyol having a functional group number of 2.5 to 3.5, a number average molecular weight of 5000 to 8000, and a block polymerization adduct of 10 to 30% of ethylene oxide. It is characterized by.
前記ポリオール成分(B−1)としては、好ましくは、ポリオキシポリアルキレンポリオール(ポリエーテルポリオール)が挙げられる。
これらポリオキシポリアルキレンポリオールとしては、低分子量の活性水素化合物を開始剤としてアルキレンオキサイドを開環附加重合させた公知の化合物を用いることが出来る。
The polyol component (B-1) is preferably a polyoxypolyalkylene polyol (polyether polyol).
As these polyoxypolyalkylene polyols, known compounds obtained by ring-opening addition polymerization of alkylene oxide using a low molecular weight active hydrogen compound as an initiator can be used.
前記開始剤としての低分子量の活性水素化合物とは、水,エチレングリコール,プロピレングリコール,ジエチレングルコール,ブタンジオール,ヘキサンジオール,グリセリン,若しくはトリメチロールプロパン等の官能基数2〜3の多価アルコールを挙げることができる。 The low molecular weight active hydrogen compound as the initiator is a polyhydric alcohol having 2 to 3 functional groups such as water, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, butanediol, hexanediol, glycerin, or trimethylolpropane. Can be mentioned.
また、本発明においては、前記アルキレンオキサイドの総量のうち、エチレンオキサイドを開環附加ブロック重合させたものを含有していることが必要である。このエチレンオキサイドのブロック重合付加物含有量としては、前記ポリオール成分(B−1)の10〜30%であることが必要であり、特に、15〜30%含有していることが好ましい。 Moreover, in this invention, it is necessary to contain what carried out the ring-opening addition block polymerization of ethylene oxide among the total amount of the said alkylene oxide. The ethylene oxide block polymerization adduct content needs to be 10 to 30% of the polyol component (B-1), and preferably 15 to 30%.
前記エチレンオキサイドのブロック重合付加物の含有量が前記ポリオール成分(B−1)中10%未満のときは、発泡体の均質なセル径が得られず、セル径が0.3〜5mmの不均質になるという問題がある。
一方、含有量が30%を超えるときは、得られた発泡体の吸水率が悪くなり、また、外気水蒸気の影響を受けやすく、得られる発泡体の安定したみかけ密度が得られなくなる。
When the content of the block polymerization adduct of ethylene oxide is less than 10% in the polyol component (B-1), a uniform cell diameter of the foam cannot be obtained, and the cell diameter is 0.3 to 5 mm. There is a problem of becoming homogeneous.
On the other hand, when the content exceeds 30%, the water absorption rate of the obtained foam is deteriorated, and it is easily affected by the outside water vapor, so that a stable apparent density of the obtained foam cannot be obtained.
また、ポリオール成分(B−1)は単一の化合物であっても良いし、これらの条件を満たす2種類以上の化合物を混合して使用することもできる。
たとえば、前記ポリオキシポリアルキレンポリオールには、同じ条件を満たしたポリマーポリオールを含んでいても良い。ここでポリマーポリオールは、ポリオキシポリアルキレンポリオール中に、アクリルニトリル、スチレン等のビニルモノマー若しくはその混合モノマーをラジカル重合し生成するポリマー粒子を分散させたポリエーテルポリオールを言う。
Moreover, a single compound may be sufficient as a polyol component (B-1), and 2 or more types of compounds which satisfy | fill these conditions can also be mixed and used.
For example, the polyoxypolyalkylene polyol may contain a polymer polyol that satisfies the same conditions. Here, the polymer polyol refers to a polyether polyol in which polymer particles produced by radical polymerization of a vinyl monomer such as acrylonitrile or styrene or a mixed monomer thereof are dispersed in a polyoxypolyalkylene polyol.
前記ポリオール(B−1)は、官能基数2.5〜3.5、数平均分子量5000〜8000であることを特徴とする。
官能基数2.5未満の時には、水発泡(発生する炭酸ガスによる発泡)での発泡過程及び硬化段階において、樹脂の骨格強度が弱いために、発泡生成物の泡(フォーム)を支えきれずに泡の崩壊・収縮をきたす。
一方で、官能基数3.5を超える時には、発泡生成物のスポンジ硬度が70以上となるために好ましくない。
The polyol (B-1) has a functional group number of 2.5 to 3.5 and a number average molecular weight of 5000 to 8000.
When the number of functional groups is less than 2.5, the foam of the foamed product cannot be supported because the skeleton strength of the resin is weak in the foaming process and the curing stage in water foaming (foaming by generated carbon dioxide gas). Causes foam to collapse and shrink.
On the other hand, when the number of functional groups exceeds 3.5, the foam hardness of the foamed product is 70 or more, which is not preferable.
また、前記ポリオール(B−1)の数平均分子量が5000未満のときは、製品発泡体のスポンジ硬度が70以上となるために好ましくない。
一方で、数平均分子量が8000を超えるときは、樹脂の骨格強度が弱いために発泡生成物の泡(フォーム)を支えきれずに泡の崩壊・収縮をきたすために好ましくない。
Moreover, when the number average molecular weight of the said polyol (B-1) is less than 5000, since the sponge hardness of a product foam becomes 70 or more, it is not preferable.
On the other hand, when the number average molecular weight exceeds 8000, the skeleton strength of the resin is weak, so that the foam (foam) of the foamed product cannot be supported and the foam collapses / shrinks.
本発明において、ポリオール成分(B−1)の使用量は、ポリオールの総数を100重量部としたとき、20〜100重量部が必要である。発泡体の均質なセル径を得るためには、ポリオール成分(B−1)の使用量が多いほど好ましい。
ポリオール成分(B−1)の含有量が20重量部未満のときは、生成発泡体の均質なセル径が得られず、セル径が0.3〜5mmの不均質になり、好ましくない。この原因としては、発泡剤としての水と、ポリオール成分との相溶性が欠けるためと推定される。
In this invention, the usage-amount of a polyol component (B-1) needs 20-100 weight part, when the total number of polyol is 100 weight part. In order to obtain a uniform cell diameter of the foam, the larger the amount of the polyol component (B-1) used, the better.
When the content of the polyol component (B-1) is less than 20 parts by weight, a uniform cell diameter of the produced foam cannot be obtained, and the cell diameter becomes inhomogeneous of 0.3 to 5 mm, which is not preferable. This is presumed to be due to the lack of compatibility between water as a blowing agent and the polyol component.
次に、ポリオール成分(B−2)について説明する。
本発明において、ポリオール成分(B)は、さらに(B−2);官能基数2.5〜3.5、数平均分子量500〜8000のポリオールを20重量部未満含むことが好ましい。
Next, the polyol component (B-2) will be described.
In the present invention, the polyol component (B) preferably further contains (B-2); less than 20 parts by weight of a polyol having a functional group number of 2.5 to 3.5 and a number average molecular weight of 500 to 8000.
ここでポリオール成分(B−2)としては、ポリオール成分(B−1)の条件を満たさないポリオキシポリアルキレンポリオール、例えば公知のポリエステル系ポリオール、ポリテトラメチレン−ポリオキシグリコール、ひまし油系ポリオール、ε−カプロラクトン系ポリオール、β−メチル−δーバレロラクトン系ポリオール、カーボネート系ポリオール等を用いてもよく、これらの2種以上を併用することも出来る。 Here, as the polyol component (B-2), a polyoxypolyalkylene polyol that does not satisfy the conditions of the polyol component (B-1), such as a known polyester-based polyol, polytetramethylene-polyoxyglycol, castor oil-based polyol, ε -Caprolactone-based polyols, β-methyl-δ-valerolactone-based polyols, carbonate-based polyols, and the like may be used, and two or more of these may be used in combination.
ここで、ポリオール成分(B−2)において、官能基数が2.5未満のときには、水発泡(炭酸ガス発泡)で発泡する発泡過程の硬化途中段階で樹脂の骨格強度が弱いためにフォームの泡を支えきれずに泡の崩壊・収縮をきたすため好ましくない。一方、官能基数が3.5を超えるのときは、製品発泡体のスポンジ硬度が70以上となるために好ましくない。 Here, in the polyol component (B-2), when the number of functional groups is less than 2.5, foam strength of the foam is low because the skeleton strength of the resin is weak during the curing process of foaming by water foaming (carbon dioxide gas foaming). This is not preferable because the foam collapses / shrinks without being able to support. On the other hand, when the number of functional groups exceeds 3.5, the product foam has a sponge hardness of 70 or more, which is not preferable.
ポリオール成分(B−2)において、数平均分子量が500未満の場合は、製品発泡体のスポンジ硬度が70以上となるために好ましくない。一方、数平均分子量が8000を超える場合は、水発泡(炭酸ガス発泡)で発泡する発泡過程の硬化途中段階で樹脂の骨格強度が弱いために、フォームの泡を支えきれずに泡の崩壊・収縮をきたす。 In the polyol component (B-2), when the number average molecular weight is less than 500, the sponge hardness of the product foam is 70 or more, which is not preferable. On the other hand, when the number average molecular weight exceeds 8000, the resin skeleton strength is weak during the foaming process of foaming by water foaming (carbon dioxide gas foaming), so the foam collapses without supporting the foam foam. Causes contraction.
次に、本発明における発泡剤(C)について説明する。
本発明において、発泡剤(C)は水であることが好ましい。ポリウレタンフォーム生成において、水は、ポリイソシアネート(A)のイソシアネート基と反応してアミノ基になり、生成されたアミノ基は、速やかに残存イソシアネート基と反応して最終的に尿素結合を形成して樹脂骨格の一部となるが、副生成物として炭酸ガスを発生し、これが発泡ガスとして働くことは公知のことである。
Next, the foaming agent (C) in this invention is demonstrated.
In the present invention, the foaming agent (C) is preferably water. In the formation of the polyurethane foam, water reacts with the isocyanate group of the polyisocyanate (A) to become an amino group, and the generated amino group quickly reacts with the remaining isocyanate group to finally form a urea bond. Although it becomes a part of the resin skeleton, it is known that carbon dioxide gas is generated as a by-product and this acts as a foaming gas.
前記発泡剤(C)の混合割合としては、ポリオール成分(B)100重量部に対して0.3〜5重量部であることが好ましい。
水の量が0.3重量部未満のときは、発泡体のみかけ密度が0.7g/cm3を超えるために好ましくなく、5重量部を超える場合には、みかけ密度が0.07g/cm3未満となるために好ましくない。
The mixing ratio of the foaming agent (C) is preferably 0.3 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyol component (B).
When the amount of water is less than 0.3 parts by weight, the apparent density of the foam exceeds 0.7 g / cm 3, which is not preferable. When the amount exceeds 5 parts by weight, the apparent density is 0.07 g / cm 3. Since it is less than 3 , it is not preferable.
次に、本発明におけるポリイソシアネート成分(A)について説明する。
本発明に用いるポリイソシアネート成分(A)は、前記ポリオール成分(B)の水酸基に対して反応性のイソシアネート基を1分子中に2個以上有する有機ポリイソシアネートが用いられる。
Next, the polyisocyanate component (A) in the present invention will be described.
As the polyisocyanate component (A) used in the present invention, an organic polyisocyanate having two or more isocyanate groups reactive to the hydroxyl group of the polyol component (B) in one molecule is used.
上記有機ポリイソシアネートの例としては、一般的な芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、及び脂環族ポリイソシアネート等の化合物を用いることが出来る。
例えば、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),液状変性MDI,キシリデンジイソシアネート(XDI),ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI),シクロヘキシルジイソシアネート、ポリメリックMDI及びイソホロンジイソシアネート等が挙げられる。
上記化合物のうち、とりわけ、MDI、液状変性MDI,ポリメリックMDIが好ましい。
これら有機ポリイソシアネートは単独で用いることができるし、または2種以上の化合物を混合して用いることもできる。
As examples of the organic polyisocyanate, compounds such as general aromatic polyisocyanate, aliphatic polyisocyanate, and alicyclic polyisocyanate can be used.
For example, tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), liquid modified MDI, xylidene diisocyanate (XDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), cyclohexyl diisocyanate, polymeric MDI, isophorone diisocyanate and the like can be mentioned.
Among the above compounds, MDI, liquid modified MDI, and polymeric MDI are particularly preferable.
These organic polyisocyanates can be used alone or in combination of two or more compounds.
本発明において、ポリイソシアネート成分(A)の使用量は、ポリオール成分(B)+発泡剤(C)の理論量より40〜90%の使用量であることが好ましい。
すなわち、ポリオール混合物(B)と有機ポリイソシアネート(A)と水(発泡剤(C))を整泡剤(D)の介在下で化学反応させるに際して、ポリオールの水酸基(OH)に対するイソシアネートのイソシアネート基(NCO)の当量比(NCO/OH)が0.40〜0.90が好ましい。
In this invention, it is preferable that the usage-amount of a polyisocyanate component (A) is a usage-amount of 40 to 90% from the theoretical amount of a polyol component (B) + foaming agent (C).
That is, when the polyol mixture (B), the organic polyisocyanate (A) and water (foaming agent (C)) are chemically reacted under the presence of the foam stabilizer (D), the isocyanate group of the isocyanate with respect to the hydroxyl group (OH) of the polyol. The equivalent ratio (NCO / OH) of (NCO) is preferably 0.40 to 0.90.
上記当量比が0.90を越える場合は、得られるポリウレタン発泡体のセル径が、均一ではあるが径1mmと大きくなるため好ましくない。
また、当量比が0.40未満の場合は、水発泡(炭酸ガス発泡)で発泡する発泡過程の硬化途中段階で、樹脂の骨格強度が弱いためにフォームの泡を支えきれず、泡の崩壊・収縮をきたすために好ましくない。
When the equivalent ratio exceeds 0.90, the cell diameter of the obtained polyurethane foam is uniform, but it is not preferable because it becomes as large as 1 mm in diameter.
If the equivalent ratio is less than 0.40, the foam foam cannot be supported due to weak resin skeleton strength during the foaming process of foaming by water foaming (carbon dioxide foaming), and the foam collapses. -It is not preferable because it causes shrinkage.
これらの原因は定かではないが、NCO/OH=0.40〜0.90とすることにより、ポリオール成分が過剰となり、反応課程において水(C)と整泡剤(D)の分散性をよくするため、好ましい特性を有するポリウレタン発泡体が得られるものと推定される。 The cause of these is not clear, but by setting NCO / OH = 0.40-0.90, the polyol component becomes excessive, and the dispersibility of water (C) and foam stabilizer (D) is improved in the reaction process. Therefore, it is presumed that a polyurethane foam having preferable characteristics can be obtained.
本発明に用いるポリイソシアネート成分(A)としては、官能基数2.0〜2.4を有することが必要であり、さらに、官能基数2.2〜2.4であることが好ましい。
官能基数2.0未満のときには、当該フォームは高分子化できないため好ましくない。一方で、官能基数2.4を超えるときは、製品発泡体のスポンジ硬度が70を超えることとなるために好ましくない。
As a polyisocyanate component (A) used for this invention, it is required to have 2.0-2.4 functional groups, and it is preferable that it is 2.2-2.4 functional groups.
When the number of functional groups is less than 2.0, the foam cannot be polymerized. On the other hand, when the functional group number exceeds 2.4, the sponge hardness of the product foam exceeds 70, which is not preferable.
以上、ポリイソシアネート成分(A)、ポリオール成分(B)、発泡剤(C)からなる本発明のポリウレタン発泡体成形用組成物の各成分について説明したが、本発明のポリウレタン発泡体成形用組成物には、さらに整泡剤(D)を含んでいても良い。
整泡剤(D)としては、例えばオルガノポリシロキサン、アルキルカルボン酸塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩等を挙げることができる。
(D)の配合量は、全ポリオール100重量部に対して0〜5重量部、好ましくは0.5〜2重量部である。
As mentioned above, although each component of the polyurethane foam molding composition of the present invention comprising the polyisocyanate component (A), the polyol component (B), and the foaming agent (C) has been described, the polyurethane foam molding composition of the present invention. May further contain a foam stabilizer (D).
Examples of the foam stabilizer (D) include organopolysiloxanes, alkyl carboxylates, and alkylbenzene sulfonates.
The blending amount of (D) is 0 to 5 parts by weight, preferably 0.5 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total polyol.
また、本発明におけるポリウレタン発泡体生成用組成物には、必要に応じて、添加剤を添加することも可能である。
添加剤としては、たとえば、可塑剤が挙げられる。可塑剤は、前記ポリオール成分(B)とポリイソシアネート成分(A)の合計量を100重量部としたとき、可塑剤15重量部未満に限って混合することが出来る。
可塑剤を添加すると、その添加量が多くなるにつれて、得られる発泡体の硬度は低下し、同時に反発性が高くなる。従って、可塑剤の添加によって発泡体硬度と反発性をある程度制御することが可能になる。
ただし、可塑剤を15重量部以上添加すると、組成物の機械的特性を損ない、耐熱温度が低下し、また、可塑剤を原因とするブリージングを起こしやすくなる。
適用可能な可塑剤の種類としては、通常のポリウレタン樹脂用の可塑剤、例えばジオクチルフタレート,ジブチルフタレート,トリスクロロエチルフォスフェート,トリスクロロプロピルフォスフェート等が挙げられる。
Moreover, it is also possible to add an additive to the composition for polyurethane foam production | generation in this invention as needed.
Examples of the additive include a plasticizer. The plasticizer can be mixed only when the total amount of the polyol component (B) and the polyisocyanate component (A) is 100 parts by weight and less than 15 parts by weight of the plasticizer.
When a plasticizer is added, the hardness of the obtained foam decreases as the amount added increases, and at the same time, the resilience increases. Therefore, the foam hardness and resilience can be controlled to some extent by adding a plasticizer.
However, when 15 parts by weight or more of a plasticizer is added, the mechanical properties of the composition are impaired, the heat resistant temperature is lowered, and breathing due to the plasticizer is liable to occur.
Examples of applicable plasticizers include ordinary plasticizers for polyurethane resins, such as dioctyl phthalate, dibutyl phthalate, trischloroethyl phosphate, trischloropropyl phosphate, and the like.
また、上記可塑剤の他の添加剤としては、各種安定剤等を添加することも可能である。
たとえば、組成物の耐久性,安定性の向上を図るために、熱安定剤,酸化防止剤,紫外線吸収剤,紫外線安定剤,充填剤等を、支障のない限りにおいて、1種または2種以上混合して用いることも出来る。
さらに、前述したもの以外にも、顔料,染料,難燃剤,分散剤,界面活性剤,水分吸着剤等を適宜添加することも可能である。
Moreover, as other additives of the plasticizer, various stabilizers and the like can be added.
For example, in order to improve the durability and stability of the composition, one or more thermal stabilizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, ultraviolet stabilizers, fillers and the like may be used as long as there is no problem. It can also be used as a mixture.
In addition to the above, pigments, dyes, flame retardants, dispersants, surfactants, moisture adsorbents, and the like can be added as appropriate.
次に、本発明のポリウレタン発泡体生成用組成物の化学反応について、以下説明する。
上記説明してきた通り、ポリオール成分(B)、発泡剤(C)、整泡剤(D)およびポリイソシアネート成分(A)は、それぞれ常温、もしくは加温した状態で、これら成分を混合し、化学反応させたのち、本発明におけるポリウレタン発泡体を得る。
Next, the chemical reaction of the polyurethane foam production composition of the present invention will be described below.
As described above, the polyol component (B), the foaming agent (C), the foam stabilizer (D) and the polyisocyanate component (A) are mixed with each other at a normal temperature or in a heated state. After the reaction, the polyurethane foam in the present invention is obtained.
本発明においては、上記に挙げたポリイソシアネート成分(A)を、理論量より少ない前記ポリオール成分(B)と公知の技術を用いて反応せしめ、末端に活性イソシアネート基を有するプレポリマーとして用いることもできる。
プレポリマーとして用いる場合は、ポリオール化合物(B)と有機ポリイソシアネート(A)との反応が確実に進行しやすくなり、均質な組成物が得やすいために好ましい。
In the present invention, the polyisocyanate component (A) listed above may be reacted with the polyol component (B), which is less than the theoretical amount, using a known technique, and used as a prepolymer having an active isocyanate group at the terminal. it can.
When used as a prepolymer, the reaction between the polyol compound (B) and the organic polyisocyanate (A) is likely to proceed reliably, and a homogeneous composition is easily obtained.
ここで、有機ポリイソシアネート(A)とポリオール(B)及び水(C)との間のウレタン化反応を行わせるに当たって、適宜のウレタン化触媒を用いることができる。このウレタン化触媒としては、第3級アミン化合物や有機金属化合物等の公知の触媒を用いることが可能である。例えば、トリエチレンジアミン,N,N‘−ジメチルヘキサメチレンジアミン,N,N‘−ジメチルブタンジアミン,オクチル酸鉛,ラウリル酸ジブチル錫、等が好適である。ただし、このウレタン化触媒を用いることは本発明の必須の要件ではない。 Here, an appropriate urethanization catalyst can be used in performing the urethanization reaction between the organic polyisocyanate (A), the polyol (B), and water (C). As this urethanization catalyst, known catalysts such as tertiary amine compounds and organometallic compounds can be used. For example, triethylenediamine, N, N′-dimethylhexamethylenediamine, N, N′-dimethylbutanediamine, lead octylate, dibutyltin laurate and the like are suitable. However, the use of this urethanization catalyst is not an essential requirement of the present invention.
生成反応において、(C)、(D)の各成分は予め(B)に混合させておいてもよい。
その他、添加剤を混合する場合には、予めポリオール(B)に混合させておくか、または各成分の混合時に添加してもよい。
In the production reaction, the components (C) and (D) may be mixed in advance with (B).
In addition, when mixing an additive, you may mix with a polyol (B) previously, or may add at the time of mixing of each component.
前述の各成分を十分に混合したのち、常温〜120℃の金型に流し込み、常温〜120℃で10分〜30秒ウレタン化反応を起こさせる。しかる後に金型から取り出すことによって本発明の軟質ポリウレタン発泡体が得られる。 After sufficiently mixing the above-described components, the mixture is poured into a mold at room temperature to 120 ° C. to cause a urethanization reaction at room temperature to 120 ° C. for 10 minutes to 30 seconds. Thereafter, the flexible polyurethane foam of the present invention is obtained by taking out from the mold.
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
表1及び表2に示す処方量に従って、ポリオール成分(B)、水(C)、及びポリイソシアネート成分(A)との反応により得られるポリウレタン発泡体を調整した。
なお、表中の「ポリオール」,「イソシアネート」,「水」、「触媒」,「可塑剤」,「整泡剤」欄における数値の単位は、重量部数を示す。
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
According to the prescription amounts shown in Tables 1 and 2, polyurethane foams obtained by reaction with the polyol component (B), water (C), and polyisocyanate component (A) were prepared.
In the table, the units of numerical values in the “polyol”, “isocyanate”, “water”, “catalyst”, “plasticizer”, and “foam stabilizer” columns indicate parts by weight.
ポリウレタン発泡体を得るための生成反応は下記の手順により行った。
まず、各成分をスタンドミキサー(1000rpm/min)で20秒間混合し反応を開始させ、当該混合物を200×200mm×200mm高さのポリプロピレン製オープンボックスに最終高さが100〜200mmになる量を注型して、常温で所定時間反応を継続したのち脱型し、引き続き常温で3日間養生することによって、200×200mm、厚み100〜200mmのブロック状のポリウレタン発泡体を得た。
発泡反応の反応条件は、いずれもタックフリータイムが2〜6分となるように触媒量を調整した。
The production reaction for obtaining the polyurethane foam was carried out by the following procedure.
First, each component is mixed with a stand mixer (1000 rpm / min) for 20 seconds to start the reaction, and the mixture is poured into a polypropylene open box having a height of 200 × 200 mm × 200 mm so that the final height is 100 to 200 mm. The mold was molded, and the reaction was continued for a predetermined time at room temperature, followed by demolding, followed by curing at room temperature for 3 days to obtain a block-like polyurethane foam having a size of 200 × 200 mm and a thickness of 100 to 200 mm.
As for the reaction conditions for the foaming reaction, the catalyst amount was adjusted so that the tack-free time was 2 to 6 minutes.
得られたポリウレタン発泡体は下記のような評価方法により評価を行った。結果を表2及び表3に示す。 The obtained polyurethane foam was evaluated by the following evaluation method. The results are shown in Tables 2 and 3.
(みかけ密度の測定)
表中の「みかけ密度」は、JIS K7222に準じて測定した。
(Measurement of apparent density)
The “apparent density” in the table was measured according to JIS K7222.
(スポンジ硬度の測定)
表中「硬度C」は、「スポンジ硬度」を示し、JIS S6050に準じてバネ式スポンジ硬度計(アスカーC硬度計:東京計器)を用いて測定した。
(Measurement of sponge hardness)
“Hardness C” in the table indicates “sponge hardness” and was measured using a spring-type sponge hardness meter (Asker C hardness meter: Tokyo Keiki) according to JIS S6050.
(セル径の測定)
表中の「セル径」は、顕微鏡で発泡体のセル中心間の距離を10点測定した結果の平均値の数値である。
(Measurement of cell diameter)
“Cell diameter” in the table is a numerical value of an average value obtained by measuring the distance between the cell centers of the foam by 10 points with a microscope.
(収縮率の測定)
表中「1次収縮」は、発泡反応が終了し、24時間経過後の発泡体の収縮率を外形寸法で測定した。結果を、下記のA、B、C、Dの4グレードに分けて評価しその結果を表に示した。
A:1%以内の収縮
B:1%〜3%の収縮
C:3%〜10%の収縮
D:原型を止めない収縮若しくは10%以上の収縮
(Measurement of shrinkage rate)
In the table, “primary shrinkage” was determined by measuring the shrinkage rate of the foam after the foaming reaction was finished and measuring the outer dimensions after 24 hours. The results were divided into the following four grades A, B, C, and D, and the results were shown in the table.
A: Shrinkage within 1% B: Shrinkage of 1% to 3% C: Shrinkage of 3% to 10% D: Shrinkage that does not stop the original pattern or shrinkage of 10% or more
(防振性の測定)
実施例の試料に対し、防振性の測定を行った。
表中の「防振性(tanδ)」は、測定機「Dynamic Mechani−cal Thermal Analyzer:Polymer Laboratories社」で、30×5×2mmの試験片の曲げ試験にて周波数10Hzにて測定した結果の数値である。
なお、比較のため、2種類のポリウレタンゲル及び天然ゴムで同様の測定を行い結果数値を表中に示した。
(Measurement of vibration resistance)
The anti-vibration property was measured for the sample of the example.
“Vibration resistance (tan δ)” in the table is a result of measurement at a frequency of 10 Hz in a bending test of a 30 × 5 × 2 mm test piece with a measuring instrument “Dynamic Mechanical-cal Thermal Analyzer: Polymer Laboratories”. It is a numerical value.
For comparison, the same measurement was performed with two types of polyurethane gel and natural rubber, and the numerical values were shown in the table.
(衝撃吸収性の測定)
表中「衝撃吸収率」は、5.35gの鋼球を690mmの高さから5mmの鋼板上に自然落下させ、鋼板下の1トンロードセルが受ける瞬間最大衝撃値(kg)を「x」とした時、同様の試験により厚み10mmの測定物が受けた衝撃値(「y」kgとする)から、衝撃吸収率〔=(1−y/x)×100%〕〕とした数値である。
なお、比較のため、2種類のポリウレタンゲル及び天然ゴムで同様の測定を行い結果数値を表中に示した。
(Measurement of shock absorption)
In the table, “impact absorption rate” means that a 5.35 g steel ball is naturally dropped from a height of 690 mm onto a steel plate of 5 mm, and the instantaneous maximum impact value (kg) received by the 1 ton load cell under the steel plate is “x”. The impact absorption rate [= (1−y / x) × 100%]] from the impact value (“y” kg) received by a 10 mm-thickness measurement object in the same test.
For comparison, the same measurement was performed with two types of polyurethane gel and natural rubber, and the numerical values were shown in the table.
以上の評価結果より、本発明により得られたポリウレタン発泡体は、みかけ密度が0.2〜0.7g/cm3の高密度でありながらスポンジ硬度70以下の軟質発泡体であり、且つポリウレタン発泡体のセル径が0.5mm以下の均質な新しいポリウレタン発泡体といえる。 From the above evaluation results, the polyurethane foam obtained according to the present invention is a soft foam with a sponge hardness of 70 or less while having a high density of an apparent density of 0.2 to 0.7 g / cm 3 and a polyurethane foam. It can be said that it is a homogeneous new polyurethane foam having a cell diameter of 0.5 mm or less.
また、防振性(tanδ)の結果によれば、本開発の軟質発泡体の「tanδ」は0.3以上であり(天然ゴムのtanδは0.16である。)、ポリウレタンゲルに匹敵する防振性を示し、しかもポリウレタンゲルに比べて軽量の極めて優れた防振材料といえる。 Further, according to the result of the vibration proof property (tan δ), the “tan δ” of the developed soft foam is 0.3 or more (tan δ of natural rubber is 0.16), which is comparable to the polyurethane gel. It can be said to be an excellent vibration-proof material that exhibits vibration-proof properties and is lighter than polyurethane gel.
「衝撃吸収率」の結果より、本開発の軟質発泡体の衝撃吸収率は、92%以上(天然ゴムの衝撃吸収率は約70%)であり、ポリウレタンゲルに匹敵する衝撃吸収性を示し、しかもポリウレタンゲルに比べて軽量の極めて優れた衝撃吸収材料といえる。 From the result of “Shock Absorption Rate”, the impact absorption rate of the soft foam of the present development is 92% or more (the impact absorption rate of natural rubber is about 70%), which shows a shock absorption comparable to polyurethane gel, Moreover, it can be said to be an extremely excellent shock absorbing material that is lighter than polyurethane gel.
Claims (10)
ポリイソシアネート成分(A)は、末端イソシアネート基が官能基数2.0〜2.4を有する有機ポリイソシアネートであり、
ポリオール成分(B)は、ポリオールの総数を100重量部としたとき、
(B−1);官能基数2.5〜3.5、数平均分子量5000〜8000で、且つ10〜30%のエチレンオキサイドのブロック重合付加物を含むポリオールを20〜100重量部含み、
発泡剤(C)は、水である
ことを特徴とするポリウレタン発泡体成形用組成物。 A polyurethane foam molding composition comprising a polyisocyanate component (A), a polyol component (B), and a foaming agent (C),
The polyisocyanate component (A) is an organic polyisocyanate having a terminal isocyanate group having a functional group number of 2.0 to 2.4,
When the polyol component (B) is 100 parts by weight of the total number of polyols,
(B-1); 20 to 100 parts by weight of a polyol containing 2.5 to 3.5 functional groups, a number average molecular weight of 5000 to 8000, and a block polymerization adduct of 10 to 30% ethylene oxide,
A polyurethane foam molding composition, wherein the foaming agent (C) is water.
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