JP2012046589A - Polyurethane foam - Google Patents

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JP2012046589A JP2010188225A JP2010188225A JP2012046589A JP 2012046589 A JP2012046589 A JP 2012046589A JP 2010188225 A JP2010188225 A JP 2010188225A JP 2010188225 A JP2010188225 A JP 2010188225A JP 2012046589 A JP2012046589 A JP 2012046589A
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Yuryo Esu
勇亮 江州
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyurethane foam that is produced without causing scorch inside block even in slabstock molding and has excellent rigidity, hardness, dimensional stability, a shock absorption property and restoration property in spite of having a low density.SOLUTION: The polyurethane foam is obtained by reacting a polyol component comprising a polyol compound, a blowing agent, a foam stabilizer and a catalyst with an isocyanate component. (A) The polyol compound is a mixed polyol of four kinds of (i) an ethylene oxide-containing polyether polyol having a number-average molecular weight of 4,000-6,000 and a hydroxy value of 20-60 mgKOH/g, (ii) a polyether polyol having a number-average molecular weight of 300-1,000 and a hydroxy value of 100-800 mgKOH/g, (iii) a polyol for open-cell foam expanded with water, having an average hydroxy value of 200-600 mgKOH/g and a viscosity of ≤1,700 mPa s and (iv) a polyhydric alcohol and is adjusted to have an average hydroxy value of 200-300 mgKOH/g. (B) The foam stabilizer is a polyether-modified polysiloxane-based foam stabilizer. (C) The isocyanate component is crude MDI having an NCO content of 28-33% and has a closed cell ratio of ≤5%.

Description

本発明は、スラブストック成形においてブロック内部にスコーチを発生させることなく製造が可能なポリウレタンフォームに関し、特に、低密度でありながら、十分な硬度と復元性とを併せもつポリウレタンフォームに関する。   The present invention relates to a polyurethane foam that can be produced without generating scorch inside a block in slabstock molding, and more particularly, to a polyurethane foam having both low hardness and sufficient hardness and resilience.

硬質ポリウレタンフォームは、一般的に、その高い断熱性を特長としている。これは、独立気泡中に閉じ込められたフロンやペンタン等の熱伝導率の低いガスによるものである。
この特長を活かし、硬質ポリウレタンフォームをスプレー法で施工した断熱材や、面材間に硬質ポリウレタンを発泡させた断熱ボード等が多く流通している。
Rigid polyurethane foam is generally characterized by its high thermal insulation. This is due to a gas having low thermal conductivity such as chlorofluorocarbon or pentane trapped in closed cells.
Taking advantage of this feature, there are many thermal insulation materials in which hard polyurethane foam is applied by the spray method and thermal insulation boards in which hard polyurethane is foamed between the face materials.

これに対し、硬質ポリウレタンフォームにも、梱包材や自動車内装材など、高い断熱性を必要としない用途がある。これらの用途では、コストの点から低密度であることが好ましく、加えて、剛性や硬度、寸法安定性、復元性、衝撃吸収性などが必要とされる。
しかし、低密度の独立気泡硬質フォームは、常温下で収縮しやすいので、剛性、硬度、寸法安定性、復元性などの要求をクリアすることは難しい。
In contrast, rigid polyurethane foams also have applications that do not require high heat insulation, such as packaging materials and automotive interior materials. In these applications, low density is preferable from the viewpoint of cost, and in addition, rigidity, hardness, dimensional stability, resilience, shock absorption, and the like are required.
However, since the low density closed cell rigid foam easily shrinks at room temperature, it is difficult to satisfy the requirements such as rigidity, hardness, dimensional stability, and recoverability.

一方、独立気泡率の低いオープンセルフォームは、セル中にガスが存在しないため圧縮した際にガス圧の影響がなく、独立気泡フォームと比較すると、硬度は低下してしまう。しかも、ポリオール化合物として、軟質ポリウレタンフォームで一般的に使用される、高分子量のポリオールを使用するので、組成的にも軟らかくなりやすい。
したがって、剛性や硬度が重要視される梱包材や自動車内装材などの用途に、従来公知のオープンセルフォームを使用することは、問題が多くあった。
On the other hand, an open cell foam having a low closed cell ratio has no influence of gas pressure when compressed because there is no gas in the cell, and the hardness is lower than that of the closed cell foam. Moreover, since a high molecular weight polyol generally used in flexible polyurethane foam is used as the polyol compound, the composition tends to be soft.
Therefore, there have been many problems in using conventionally known open cell foams for applications such as packing materials and automobile interior materials where rigidity and hardness are important.

ポリウレタンフォームの硬度を上げるには、α)ポリオール化合物の水酸基価を上げる、β)イソシアネート化合物のNCO含量を増やす、などの手法が知られているが、水酸基価の高いポリオール化合物とNCO含量が多いイソシアネート化合物との反応は劇的であるため、反応による発熱量が大きくなり、ウレタンフォーム中にスコーチ(焦げ)を発生させやすくなる。
また、ウレタンフォームの低密度化には、発泡剤である水の添加量を増やす方法があるが、水はイソシアネート化合物と劇的に反応するため、前記同様、得られるフォームにスコーチが発生しやすくする。この現象は、大型のブロック状のウレタンフォームを生産するスラブストック成形の場合、特に顕著であり、最悪の場合、火災の危険性すらある。
In order to increase the hardness of the polyurethane foam, there are known methods such as α) increasing the hydroxyl value of the polyol compound, β) increasing the NCO content of the isocyanate compound, etc., but the polyol compound having a high hydroxyl value and the NCO content are high. Since the reaction with the isocyanate compound is dramatic, the amount of heat generated by the reaction increases, and scorch (burning) tends to occur in the urethane foam.
In addition, to reduce the density of urethane foam, there is a method of increasing the amount of water, which is a foaming agent, but water reacts dramatically with isocyanate compounds, so that, as above, scorch is likely to occur in the resulting foam. To do. This phenomenon is particularly remarkable in the case of slab stock molding for producing large block-like urethane foam, and in the worst case, there is even a risk of fire.

さらに、これまでのウレタンフォームは、一般的に、硬度が高くなるにつれ、柔軟性や復元性がなくなっていき、脆性が強くなる。したがって、薄物で様々な形状に加工するような用途では、割れや座屈(潰れた状態から元の形に戻らない現象)が生じるため、使用が困難であった。
例えば、通常、厚さ2〜10mm程度に加工される自動車の天井材においては、天井に貼りつける際に、ある程度の硬さが必要とされるが、あまり硬すぎると折れやすい故ある程度の柔軟性も要求される。また、施工後の天井を押したとき、凹んだままだと見栄えが悪いという問題もあった。
Furthermore, the conventional urethane foam generally loses flexibility and resilience as the hardness increases, and becomes brittle. Therefore, in applications where thin objects are processed into various shapes, cracks and buckling (a phenomenon that does not return to the original shape from a crushed state) occur, which makes it difficult to use.
For example, in automobile ceiling materials that are usually processed to have a thickness of about 2 to 10 mm, a certain degree of hardness is required when affixing to the ceiling, but if it is too hard, it is easy to break, and thus a certain degree of flexibility. Is also required. In addition, when the ceiling after construction was pushed, there was also a problem that it looked bad if left depressed.

特許文献1,2には、自動車の衝撃吸収材、自動車用ヘッドライナなどに好適な、連続気泡の硬質ポリウレタンフォームが開示されている。
しかし、特許文献1に記載の硬質ポリウレタンフォームは、低温下や高温下での寸法安定性などに関しては良好な効果が得られるものの、密度の低減化や復元性については満足できるものではなかった。
また、特許文献2に記載の硬質ポリウレタンフォームは、特定の水酸基価を有するポリエステルポリオールを必須成分としており、低密度は達成できているものの、ポリオールの粘度が高く、取り扱いが困難なことに加え、高温・高湿下で劣化しやすく耐久性が劣るものであった。
Patent Documents 1 and 2 disclose open-celled rigid polyurethane foam suitable for automobile shock absorbers, automobile headliners, and the like.
However, the rigid polyurethane foam described in Patent Document 1 is not satisfactory in terms of density reduction and restorability, although good effects can be obtained with respect to dimensional stability at low temperatures and high temperatures.
In addition, the rigid polyurethane foam described in Patent Document 2 has a polyester polyol having a specific hydroxyl value as an essential component, and although low density has been achieved, the viscosity of the polyol is high and handling is difficult. It was easy to deteriorate under high temperature and high humidity, and its durability was inferior.

特許第3522825号Japanese Patent No. 3522825 特許第3013108号Patent No. 3013108

本発明は、以上の諸点を考慮し、スラブストック成形においてもブロック内部にスコーチを発生させることなく製造することが可能であり、低密度でありながら、剛性、硬度、寸法安定性、衝撃吸収性および復元性に優れたポリウレタンフォームを提供することを課題とする。   In consideration of the above points, the present invention can be manufactured without generating scorch inside the block even in slabstock molding, and has low density, rigidity, hardness, dimensional stability, shock absorption Another object of the present invention is to provide a polyurethane foam excellent in resilience.

本発明者は、上記の課題を解決するために検討を重ねた結果、
(A)ポリオール化合物として、長鎖ポリエーテルポリオール、短鎖ポリエーテルポリオール、水発泡連通用ポリオール、多価アルコールの4種混合であって平均水酸基価を特定の値に調製したものを使用し、
さらに、(B)フォームの収縮を抑えるための特殊な整泡剤と、(C)イソシアネート成分として、クルードMDIを配合することで、
低密度でありながら、十分な硬度を有し、かつ復元性に優れたポリウレタンフォームが得られることを見出した。
As a result of repeated studies to solve the above problems, the present inventor,
(A) As a polyol compound, a long-chain polyether polyol, a short-chain polyether polyol, a water-foaming polyol, a polyhydric alcohol mixture prepared by using an average hydroxyl value adjusted to a specific value,
In addition, by blending (B) a special foam stabilizer for suppressing foam shrinkage, and (C) Crude MDI as an isocyanate component,
It was found that a polyurethane foam having a low hardness and sufficient hardness and excellent resilience can be obtained.

本発明は、このような知見の下でなし得たものであり、以下を要旨とする。
(1)ポリオール化合物、発泡剤、整泡剤、及び触媒を含有するポリオール成分と、イソシアネート成分とを反応させて得られるポリウレタンフォームであって、
(A)前記ポリオール化合物は、(i)数平均分子量が4000〜6000、水酸基価が20〜60mgKOH/gのエチレンオキシドとプロピレンオキシドを付加重合してなるポリエーテルポリオール、(ii)数平均分子量が300〜1000、水酸基価が100〜800mgKOH/gのポリエーテルポリオール、(iii)平均水酸基価が200〜600mgKOH/g、粘度が1700mPa・s以下の水発泡連通用ポリオール、(iv)多価アルコール、の4種混合ポリオールで、平均水酸基価が200〜300mgKOH/gに調製されたもの、
(B)前記整泡剤は、ポリエーテル変性ポリシロキサン系整泡剤、
(C)前記イソシアネート成分は、NCO含量が28〜33%のクルードMDI、
であり、独立気泡率が5%以下であることを特徴とするポリウレンタンフォーム。
(2)密度が25〜40kg/m3、アスカーゴム硬度計C2型で測定した硬度(以下、単に「C2硬度」と記載することがある)が30〜55であり、かつ、50%圧縮させたフォームの厚みが1分間後に元の厚みの90%以上に回復する復元性を有することを特徴とする前記(1)に記載のポリウレタンフォーム。
The present invention has been achieved under such knowledge, and the gist thereof is as follows.
(1) A polyurethane foam obtained by reacting a polyol component containing a polyol compound, a foaming agent, a foam stabilizer, and a catalyst with an isocyanate component,
(A) The polyol compound comprises (i) a polyether polyol obtained by addition polymerization of ethylene oxide and propylene oxide having a number average molecular weight of 4000 to 6000 and a hydroxyl value of 20 to 60 mgKOH / g, and (ii) a number average molecular weight of 300. Polyether polyol having a hydroxyl value of 100 to 800 mg KOH / g, (iii) polyol for water foaming having an average hydroxyl value of 200 to 600 mg KOH / g and a viscosity of 1700 mPa · s or less, and (iv) a polyhydric alcohol. Four kinds of mixed polyols having an average hydroxyl value adjusted to 200 to 300 mgKOH / g,
(B) The foam stabilizer is a polyether-modified polysiloxane foam stabilizer,
(C) the isocyanate component is crude MDI having an NCO content of 28-33%,
Polyurethane foam having a closed cell ratio of 5% or less.
(2) Density is 25 to 40 kg / m 3 , hardness measured by Asker rubber hardness tester C2 type (hereinafter, sometimes simply referred to as “C2 hardness”) is 30 to 55, and compressed by 50% The polyurethane foam as set forth in (1), wherein the foam has a restoring property of recovering to 90% or more of the original thickness after 1 minute.

本発明のポリウレタンフォームは、スラブストック成形においてもブロック内部にスコーチを発生させることなく製造することが可能であり、低密度でありながら、剛性、硬度、寸法安定性、衝撃吸収性および復元性に優れたものなので、産業上の利用価値は極めて大きい。
特に、密度が40kg/m3以下、かつC2硬度が30以上であるにも拘わらず、50%圧縮させたものがわずか1分間後に90%以上も回復する復元性を示すポリウレタンフォームは、従来存在しなかったものである。
なお、本発明のポリウレタンフォームは、モールド成形による製造でも、現場施工スプレー成形法であっても、低密度で、かつ硬度や復元性などの諸特性において優れたものが得られることはもちろんである。
The polyurethane foam of the present invention can be produced without generating scorch in the block even in slabstock molding, and has low density, rigidity, hardness, dimensional stability, shock absorption and resilience. Because it is excellent, its industrial utility value is extremely high.
In particular, there is a polyurethane foam having a resilience in which a 50% compressed material recovers 90% or more after only 1 minute despite a density of 40 kg / m 3 or less and a C2 hardness of 30 or more. I didn't.
It should be noted that the polyurethane foam of the present invention can be obtained with a low density and excellent properties such as hardness and resilience, regardless of whether it is produced by molding or sprayed on site. .

本発明のポリウレタンフォームは、ポリオール化合物、発泡剤、整泡剤、及び触媒を含有するポリオール成分と、イソシアネート成分とを反応させて得られ、独立気泡率が5%以下であることを特徴とするものである。
本発明では、(A)ポリオール化合物として、(i)長鎖ポリエーテルポリオール、(ii)短鎖ポリエーテルポリオール、(iii)水発泡連通用ポリオール、(iv)多価アルコール、の4種混合ポリオールであって、平均水酸基価が200〜300mgKOH/gに調製されたものを用いる。
この4種混合ポリオールの平均水酸基価が低すぎると、得られるフォームのC2硬度が30以上のものが得られ難く、剛性が不足する虞があり、高すぎると、スラブストック成形されたブロックの内部にスコーチが発生しやすいので、好ましくは、205〜280mgKOH/gである。平均水酸基価は、各ポリオールの水酸基価を配合率に応じて平均した値である。
また、4種混合ポリオールの25℃における粘度は、3000mPa・s程度以下に調製されることが好ましく、より好ましくは2000mPa・s程度以下である。
The polyurethane foam of the present invention is obtained by reacting a polyol component containing a polyol compound, a foaming agent, a foam stabilizer, and a catalyst with an isocyanate component, and has a closed cell ratio of 5% or less. Is.
In the present invention, as the polyol compound (A), four types of mixed polyols of (i) a long-chain polyether polyol, (ii) a short-chain polyether polyol, (iii) a water blowing continuous polyol, and (iv) a polyhydric alcohol The average hydroxyl value is adjusted to 200 to 300 mgKOH / g.
If the average hydroxyl value of the four-type mixed polyol is too low, it is difficult to obtain a foam having a C2 hardness of 30 or more and the rigidity may be insufficient. If it is too high, the inside of the block formed by slab stock Since scorch is likely to be generated, it is preferably 205 to 280 mgKOH / g. An average hydroxyl value is the value which averaged the hydroxyl value of each polyol according to a compounding ratio.
Moreover, it is preferable that the viscosity at 25 degrees C of 4 types mixed polyol is prepared to about 3000 mPa * s or less, More preferably, it is about 2000 mPa * s or less.

(A)ポリオール化合物100重量部中における、4種混合ポリオールの配合は、(i)長鎖ポリエーテルポリオールが30〜70重量部、(ii)短鎖ポリエーテルポリオールが10〜40重量部、(iii)水発泡連通用ポリオールが10〜40重量部、(iv)多価アルコールが0.5〜7重量部とすることが好ましい。   (A) In 100 parts by weight of the polyol compound, the mixture of the four kinds of polyols is as follows: (i) 30 to 70 parts by weight of the long-chain polyether polyol, (ii) 10 to 40 parts by weight of the short-chain polyether polyol, ( iii) It is preferable that the water foaming communication polyol is 10 to 40 parts by weight, and (iv) the polyhydric alcohol is 0.5 to 7 parts by weight.

(A)ポリオール化合物の(i)長鎖ポリエーテルポリオールとしては、数平均分子量が4000〜6000、水酸基価が20〜60mgKOH/gのエチレンオキシド(EO)とプロピレンオキシド(PO)を付加重合してなるポリエーテルポリオール(以下、「EO含有ポリエーテルポリオール」と記す場合もある)を用いる。その平均官能基数は2〜4の範囲であり、好ましい平均官能基数は3である。
EO含有が0(ゼロ)、すなわち、プロピレンオキシド(PO)のみが付加重合したポリエーテルポリオールでは、良好なフォームが得られず崩壊しやすいので、EOとPOの含有率を適宜調整することで、フォームの連通化が促進される。
数平均分子量が4000未満のEO含有ポリエーテルポリオールでは、寸法安定性や復元性を有するポリウレタンフォームが得られず、6000を超えるものでは、所望の硬度を発現できなくなるので、好ましくは5000〜6000である。
このように(i)長鎖ポリエーテルポリオールとして、数平均分子量が4000〜6000、水酸基価が20〜60mgKOH/gのエチレンオキシド(EO)含有ポリエーテルポリオールを配合することで、寸法安定性および復元性が優れたものとなる。(i)長鎖ポリエーテルポリオールの配合割合については、(A)ポリオール化合物100重量部中、30〜70重量部配合されることが好ましく、より好ましくは40〜55重量部である。30重量部未満では、所望の寸法安定性や復元性が得られにくく、70重量部を超えると、セル荒れが生じたり硬度や剛性が不十分になりやすい傾向にある。
(i)の具体例としては、旭硝子株式会社製 商品名“EXCENOL820”、“EXCENOL823”、“EXCENOL828”、“EXCENOL837”;三洋化成工業株式会社製 商品名“FA-702”、“FA-703”;ダウ・ケミカル日本株式会社製 商品名“VORANOL4701”、“VORANOL CP6001”等が挙げられる。
(A) The polyol compound (i) long-chain polyether polyol is obtained by addition polymerization of ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) having a number average molecular weight of 4000 to 6000 and a hydroxyl value of 20 to 60 mgKOH / g. Polyether polyol (hereinafter sometimes referred to as “EO-containing polyether polyol”) is used. The average number of functional groups is in the range of 2 to 4, and the preferred average number of functional groups is 3.
In polyether polyol in which EO content is 0 (zero), that is, only propylene oxide (PO) is addition-polymerized, a good foam is not obtained and easily collapses. Therefore, by appropriately adjusting the content ratios of EO and PO, Form communication is promoted.
In EO-containing polyether polyol having a number average molecular weight of less than 4000, a polyurethane foam having dimensional stability and restorability cannot be obtained, and when it exceeds 6000, the desired hardness cannot be expressed. is there.
Thus, as a long-chain polyether polyol (i), by blending an ethylene oxide (EO) -containing polyether polyol having a number average molecular weight of 4000 to 6000 and a hydroxyl value of 20 to 60 mgKOH / g, dimensional stability and restorability Will be excellent. (I) About the mixture ratio of long-chain polyether polyol, it is preferable to mix | blend 30-70 weight part in 100 weight part of (A) polyol compounds, More preferably, it is 40-55 weight part. If it is less than 30 parts by weight, it is difficult to obtain desired dimensional stability and recoverability, and if it exceeds 70 parts by weight, cell roughness tends to occur and hardness and rigidity tend to be insufficient.
As specific examples of (i), trade names “EXCENOL820”, “EXCENOL823”, “EXCENOL828”, “EXCENOL837” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd .; trade names “FA-702”, “FA-703” manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd. Trade names “VORANOL 4701”, “VORANOL CP6001” and the like manufactured by Dow Chemical Japan Co., Ltd.

(A)ポリオール化合物の(ii)短鎖ポリエーテルポリオールとしては、数平均分子量が300〜1000、水酸基価が100〜800mgKOH/gのポリエーテルポリオールを用いる。その平均官能基数は2〜4の範囲であり、好ましい平均官能基数は3である。
数平均分子量が300未満のポリエーテルポリオールでは、常温下においてフォームが収縮しやすくなるため、寸法安定性を欠くことになり、1000を超えるものでは、所望の硬度を発現できなくなるという問題があるので、好ましくは400〜1000である。
このように(ii)短鎖ポリエーテルポリオールとして、数平均分子量が300〜1000、水酸基価が100〜800mgKOH/gのポリエーテルポリオールを配合することで、硬度や剛性の向上が可能となる。(ii)短鎖ポリエーテルポリオールの配合割合については、(A)ポリオール化合物100重量部中、10〜40重量部配合されることが好ましく、より好ましくは25〜30重量部である。10重量部未満では、所望の硬度や剛性が得られにくく、40重量部を超えると、所望の寸法安定性や物性を備えたポリウレタンフォームが得られにくい。
(ii)の具体例としては、旭硝子株式会社製 商品名“EXCENOL430”、“EXCENOL1030”;三洋化成工業株式会社製 商品名“サンニックスGP-400”、“サンニックスGP-600”、“サンニックスGP-700”、“サンニックスGP-1000”;ダウ・ケミカル日本株式会社製 商品名“VORANOL2070”、“VORANOL3150”等が挙げられる。
(A) As the (ii) short chain polyether polyol of the polyol compound, a polyether polyol having a number average molecular weight of 300 to 1000 and a hydroxyl value of 100 to 800 mgKOH / g is used. The average number of functional groups is in the range of 2 to 4, and the preferred average number of functional groups is 3.
Polyether polyols having a number average molecular weight of less than 300 tend to shrink the foam at room temperature, resulting in lack of dimensional stability, and those having a number average molecular weight exceeding 1000 have a problem that the desired hardness cannot be expressed. , Preferably 400 to 1000.
As described above, (ii) as a short-chain polyether polyol, it is possible to improve hardness and rigidity by blending a polyether polyol having a number average molecular weight of 300 to 1000 and a hydroxyl value of 100 to 800 mgKOH / g. (Ii) About the mixture ratio of a short-chain polyether polyol, it is preferable to mix | blend 10-40 weight part in 100 weight part of (A) polyol compounds, More preferably, it is 25-30 weight part. If it is less than 10 parts by weight, it is difficult to obtain desired hardness and rigidity, and if it exceeds 40 parts by weight, it is difficult to obtain a polyurethane foam having desired dimensional stability and physical properties.
Specific examples of (ii) include product names “EXCENOL430” and “EXCENOL1030” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd .; product names “Sanix GP-400”, “Sanix GP-600”, and “Sanniks” manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd. “GP-700”, “Sanix GP-1000”; trade names “VORANOL 2070”, “VORANOL 3150” manufactured by Dow Chemical Japan Co., Ltd.

(A)ポリオール化合物の(iii)水発泡連通用ポリオールとしては、平均水酸基価が200〜600mgKOH/g、25℃における粘度が1700mPa・s以下の水発泡連通用ブレンドポリオールとして一般に市販されているものが用いられる。
平均水酸基価が200mgKOH/g未満では、所望の硬度を発現できなくなり、600mgKOH/gを超えると、スラブストックフォーム内部にスコーチが発生する虞がある。一方、粘度は低ければ低いほど好ましく、1700mPa・sを超えるものでは、他のポリオール化合物と混合し難くなる。
(iii)水発泡連通用ポリオールの配合割合については、(A)ポリオール化合物100重量部中、10〜40重量部配合されることが好ましく、より好ましくは15〜25重量部である。10重量部未満では、独立気泡率が高くなり、フォームが収縮する虞があり、40重量部を超えると、座屈しやすいフォームとなり、フォームの機械的強度が低くボロボロになりやすい。
(iii)の具体例としては、三井化学株式会社製 商品名“ACTOCOL NFS-24”、“ACTOCOL NF-29”、“ACTOCOL NF-04”、“ACTOCOL NF-13”等が挙げられる。
(A) Polyol compound (iii) Water-foaming connection polyol, which is generally marketed as a water-foaming blend polyol having an average hydroxyl value of 200 to 600 mgKOH / g and a viscosity at 25 ° C. of 1700 mPa · s or less Is used.
If the average hydroxyl value is less than 200 mgKOH / g, the desired hardness cannot be expressed, and if it exceeds 600 mgKOH / g, scorch may be generated inside the slabstock foam. On the other hand, the lower the viscosity, the better. When the viscosity exceeds 1700 mPa · s, it becomes difficult to mix with other polyol compounds.
(Iii) About the mixing | blending ratio of the polyol for water foaming connection, it is preferable to mix | blend 10-40 weight part in 100 weight part of (A) polyol compounds, More preferably, it is 15-25 weight part. If the amount is less than 10 parts by weight, the closed cell ratio becomes high and the foam may shrink. If the amount exceeds 40 parts by weight, the foam tends to buckle, and the mechanical strength of the foam tends to be low.
Specific examples of (iii) include trade names “ACTOCOL NFS-24”, “ACTOCOL NF-29”, “ACTOCOL NF-04”, and “ACTOCOL NF-13” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.

(A)ポリオール化合物の(iv)多価アルコールとしては、2価以上のアルコールであれば特に限定されないが、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。その官能基数は2〜4の範囲であることが好ましく、その分子量は、50〜200程度が好ましい。
このような(iv)多価アルコールは、架橋剤として作用し、本発明におけるポリウレタンフォームの高い硬度を実現する。(iv)多価アルコールの配合割合については、(A)ポリオール化合物100重量部中、0.5〜7重量部配合されることが好ましく、より好ましくは4〜6重量部である。0.5重量部未満では、架橋剤としての作用が不十分となり、セルが荒れてしまったり、十分な硬さや強度が得られず、7重量部を超えると、フォームが収縮しやすくなり、寸法安定性に乏しくなる。
このように、本発明の(A)ポリオール化合物としては、(i)〜(iv)からなる4種混合ポリオールであって、硬質ウレタンフォームを形成するのに一般的に用いられるポリエステルポリオールは含まないものである。
(A) The polyhydric alcohol (iv) of the polyol compound is not particularly limited as long as it is a dihydric or higher alcohol. For example, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, glycerin, diglycerin, trimethylolpropane And pentaerythritol. The number of functional groups is preferably in the range of 2 to 4, and the molecular weight is preferably about 50 to 200.
Such (iv) polyhydric alcohol acts as a crosslinking agent and realizes high hardness of the polyurethane foam in the present invention. (Iv) The blending ratio of the polyhydric alcohol is preferably 0.5 to 7 parts by weight, more preferably 4 to 6 parts by weight, in 100 parts by weight of the (A) polyol compound. If the amount is less than 0.5 part by weight, the action as a crosslinking agent becomes insufficient, the cell becomes rough, and sufficient hardness and strength cannot be obtained. If the amount exceeds 7 parts by weight, the foam tends to shrink. It becomes poor in stability.
Thus, the (A) polyol compound of the present invention is a four-component mixed polyol composed of (i) to (iv), and does not include a polyester polyol that is generally used to form a rigid urethane foam. Is.

ポリオール成分中、(B)整泡剤は、セルオープン効果をもつポリエーテル変性ポリシロキサン系整泡剤として一般に市販されているものを用いる。セルオープン効果とは、発泡の初期段階には整泡効果を持ち、発泡の最終段階でセルを破泡させる効果を持つものをさし、得られるウレタンフォームにおいて独立気泡率を5%以下に達成しやすくするものであり、例えば、下記の一般式で示すポリエーテル変性ポリシロキサンを含むものが好適である。
このような整泡剤としては、エボニック デグサ ジャパン株式会社製 商品名“TEGOSTAB B8871”、“TEGOSTAB B8526”などが挙げられる。
In the polyol component, (B) the foam stabilizer used is a commercially available polyether-modified polysiloxane foam stabilizer having a cell open effect. The cell open effect means a foam regulating effect at the initial stage of foaming and an effect of breaking the cells at the final stage of foaming, and the resulting urethane foam achieves a closed cell ratio of 5% or less. For example, those containing a polyether-modified polysiloxane represented by the following general formula are suitable.
Examples of the foam stabilizer include trade names “TEGOSTAB B8871” and “TEGOSTAB B8526” manufactured by Evonik Degussa Japan Co., Ltd.

[化1]

(CH33Si−O−〔−Si(CH32−O−〕n−〔Si(CH3)R−O−]m−Si(CH33

式中、R=−(CH23−O−(CH2−CHR’−O)y−H ≪R’は、水素またはメチル基≫。n、m、yは任意の整数。
[Chemical 1]

(CH 3) 3 Si-O - [- Si (CH 3) 2 -O-] n - [Si (CH 3) R-O- ] m -Si (CH 3) 3

In the formula, R = — (CH 2 ) 3 —O— (CH 2 —CHR′—O) y —H where R ′ is hydrogen or a methyl group. n, m, and y are arbitrary integers.

このような整泡剤を、前述の平均水酸基価が200〜300mgKOH/gに調製された4種混合ポリオールからなる(A)ポリオール化合物に配合することで、セルの破泡状態が最適なものとなり、この結果、独立気泡率が5%以下に抑えられ、常温下での収縮を完全に防ぐことができ、優れた諸特性(硬度や復元性など)を発現する。
該整泡剤は、(A)ポリオール化合物100重量部に対し、0.5〜4重量部が好ましく、より好ましくは、0.5〜2重量部である。0.5重量部未満だと、十分な整泡効果が得られず、フォームが崩壊する虞がある。4重量部を超えると、フォームが収縮しやすくなり、寸法安定性に乏しくなる。
By blending such a foam stabilizer into the (A) polyol compound consisting of the above-mentioned four kinds of mixed polyols prepared with an average hydroxyl value of 200 to 300 mgKOH / g, the cell foam breaking state becomes optimal. As a result, the closed cell ratio can be suppressed to 5% or less, shrinkage at room temperature can be completely prevented, and excellent properties (hardness, resilience, etc.) are exhibited.
The foam stabilizer is preferably 0.5 to 4 parts by weight, more preferably 0.5 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the (A) polyol compound. If it is less than 0.5 part by weight, a sufficient foam regulating effect cannot be obtained and the foam may collapse. If it exceeds 4 parts by weight, the foam tends to shrink and the dimensional stability becomes poor.

ポリオール成分中、発泡剤としては、水、メチレンクロライド、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、炭酸ガスなどのうちの少なくとも1種からなる混合物が挙げられ、特に反応による発熱を緩和させるために、水とメチレンクロライドとの併用系が望ましい。上記「水」は、特に限定されるものではなく、例えば、イオン交換水、水道水、蒸留水などを用いればよい。
発泡剤として、水を用いた場合には、(A)ポリオール化合物100重量部に対し、2.5〜4.5重量部とすることが好ましい。4.5重量部を超えると、イソシアネート成分との反応による発熱量が大きくなり、スラブストックフォーム内部にスコーチが発生する。2.5重量部未満だと、得られるフォームが高密度(40kg/m3を超える)となり、コスト面や軽量化といった点から好ましくない。
また、メチレンクロライドに代表される水以外の発泡剤は、気化熱によりスラブストックフォーム内に蓄積する反応熱を緩和させる効果があり、その効果は添加量が多いほど期待できるが、添加量としては(A)ポリオール化合物100重量部に対し、3〜15重量部が好ましい。15重量部を超えると、得られるウレタンフォームが軟化したり、セルが荒くなるといった不具合が生じる。3重量部未満だと、気化熱冷却効果が低くなり、スラブストックフォーム内部にスコーチが発生しやすい。
In the polyol component, examples of the blowing agent include a mixture of at least one of water, methylene chloride, pentane, cyclopentane, hexane, cyclohexane, carbon dioxide, and the like. And a combination system of methylene chloride is desirable. The “water” is not particularly limited, and for example, ion exchange water, tap water, distilled water, or the like may be used.
When water is used as the foaming agent, the amount is preferably 2.5 to 4.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the (A) polyol compound. If it exceeds 4.5 parts by weight, the amount of heat generated by the reaction with the isocyanate component increases, and scorch is generated inside the slab stock foam. If it is less than 2.5 parts by weight, the resulting foam has a high density (exceeds 40 kg / m 3 ), which is not preferable from the viewpoint of cost and weight reduction.
In addition, foaming agents other than water typified by methylene chloride have the effect of relaxing the reaction heat accumulated in the slabstock foam by the heat of vaporization, and the effect can be expected as the amount added increases. (A) 3-15 weight part is preferable with respect to 100 weight part of polyol compounds. If it exceeds 15 parts by weight, the resulting urethane foam is softened and the cells become rough. When the amount is less than 3 parts by weight, the vaporization heat cooling effect is reduced, and scorch is likely to occur inside the slab stock foam.

ポリオール成分中、触媒は、(A)ポリオール化合物と後述する(C)イソシアネート成分とのウレタン化反応を促進するためのものである。触媒は、(A)ポリオール化合物100重量部に対し、0.1〜3重量部程度であればよい。
この触媒としては、ウレタンフォームの発泡において公知のものを使用すればよく、特に限定されないが、例えば、トリエチレンジアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリイソプロパノールアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、N-メチルモルホリン、N-エチルモルホリンなどのアミン系触媒が好ましい。
なお、本発明では、触媒として、上記アミン系触媒のみを用いてもよいし、用途に応じて、他の触媒を併用してもよいが、毒性等が懸念される有機金属化合物系の触媒は一切使用しない。
In the polyol component, the catalyst is for accelerating the urethanization reaction between (A) the polyol compound and (C) the isocyanate component described later. The catalyst may be about 0.1 to 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the (A) polyol compound.
The catalyst may be a known one for foaming urethane foam, and is not particularly limited. For example, triethylenediamine, triethylamine, tripropylamine, triisopropanolamine, tributylamine, trioctylamine, N-methylmorpholine. An amine catalyst such as N-ethylmorpholine is preferred.
In the present invention, as the catalyst, only the above-mentioned amine-based catalyst may be used, and other catalysts may be used in combination depending on the application. Do not use at all.

(C)イソシアネート成分としては、NCO含量が28〜33%であるクルードジフェニルメタンジイソシアネート(クルードMDI)を用いることで、ブロック内部にスコーチを発生させることなく、高硬度のスラブストックフォームを製造することが可能になる。
NCO含量が28%未満のクルードMDIでは、所望の硬度が得られず、33%を超えるクルードMDIでは、ポリオール化合物との反応による発熱量が大きくなり、ウレタンフォーム中にスコーチを発生させやすい。ちなみに、TDI(トリレンジイソシアネート)のNCO含有率は、48.3%と非常に高く、反応性が高すぎてしまい、スコーチの発生が抑制できないことに加え、セル荒れが生じたり、硬度が低下するといった不具合も発生する。
(C)成分の具体例としては、日本ポリウレタン工業株式会社製 商品名“MILLIONATE MR-100”、“MILLIONATE MR-200”、“MILLIONATE MR-200S、“CORONATE 1130”;三井化学株式会社製 商品名“COSMONATE M-50”、“COSMONATE M-100”、“COSMONATE M-200”、“COSMONATE M-300”、“COSMONATE M-2000”;ダウ・ケミカル日本株式会社製 商品名“PAPI 27”、“PAPI 94”、“PAPI 2940”等が挙げられる。
本発明では、イソシアネートインデックスが、低すぎると、所望の硬度を発現できなくなり、高すぎると、ポリオール化合物との反応による発熱量が大きくなりウレタンフォーム中にスコーチを発生させやすいので、80〜140の範囲内とすることが好ましく、より好ましくは100〜120である。
(C) By using crude diphenylmethane diisocyanate (crude MDI) having an NCO content of 28 to 33% as the isocyanate component, it is possible to produce a slabstock foam with high hardness without generating scorch inside the block. It becomes possible.
With a crude MDI having an NCO content of less than 28%, the desired hardness cannot be obtained. With a crude MDI of more than 33%, the amount of heat generated by the reaction with the polyol compound increases, and scorch tends to be generated in the urethane foam. By the way, the NCO content of TDI (tolylene diisocyanate) is very high at 48.3%, the reactivity is too high, the generation of scorch cannot be suppressed, cell roughness occurs, and the hardness decreases. There is also a problem such as.
Specific examples of the component (C) include trade names “MILLIONATE MR-100”, “MILLIONATE MR-200”, “MILLIONATE MR-200S”, “CORONATE 1130” manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd .; trade names manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. “COSMONATE M-50”, “COSMONATE M-100”, “COSMONATE M-200”, “COSMONATE M-300”, “COSMONATE M-2000”; manufactured by Dow Chemical Japan Ltd. “PAPI 27”, “ PAPI 94 "," PAPI 2940 "and the like.
In the present invention, if the isocyanate index is too low, the desired hardness cannot be expressed, and if it is too high, the amount of heat generated by the reaction with the polyol compound increases and scorch is easily generated in the urethane foam. It is preferable to be within the range, and more preferably 100 to 120.

このように、本発明は、無数に存在するポリオール化合物、整泡剤、イソシアネート化合物の中から、前記したような、
長鎖EO含有ポリエーテルポリオール、短鎖ポリエーテルポリオール、水発泡連通用ポリオール、多価アルコールの4種混合で平均水酸基価が200〜300mgKOH/gに調製した(A)ポリオール化合物と、
(B)セルオープン効果をもつポリエーテル変性ポリシロキサン系整泡剤と、
(C)イソシアネート成分として、NCO含量が28〜33%のクルードMDIとを
選定し、組み合わせることで、従来存在しなかった低密度でありながら、十分な硬度を有し、かつ復元性に優れた独立気泡率が5%以下のポリウレタンフォームを得るものである。
As described above, the present invention includes, as described above, an infinite number of polyol compounds, foam stabilizers, and isocyanate compounds.
(A) a polyol compound prepared by mixing four kinds of a long-chain EO-containing polyether polyol, a short-chain polyether polyol, a water-foaming polyol, and a polyhydric alcohol to an average hydroxyl value of 200 to 300 mgKOH / g;
(B) a polyether-modified polysiloxane foam stabilizer having a cell open effect;
(C) By selecting and combining crude MDI having an NCO content of 28 to 33% as an isocyanate component, it has a low hardness that did not exist in the past and has sufficient hardness and excellent resilience. A polyurethane foam having a closed cell ratio of 5% or less is obtained.

以上のようなポリウレタンフォームの原料には、ポリオール化合物、発泡剤、整泡剤、触媒を含有するポリオール成分、イソシアネート成分の他に、必要に応じて、相溶化剤、難燃剤、減粘剤、充填剤、着色剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤など、ポリウレタンフォームの製造に際して一般的に使用される添加剤を使用してもよい。   In addition to the polyol compound, the foam stabilizer, the foam stabilizer, the polyol component containing the catalyst, and the isocyanate component, the raw materials for the polyurethane foam as described above include a compatibilizer, a flame retardant, a viscosity reducer, Additives commonly used in the production of polyurethane foams, such as fillers, colorants, stabilizers, antioxidants, and UV absorbers, may be used.

本発明のポリウレタンフォームを製造する場合には、上記したようなポリオール化合物、発泡剤、整泡剤、及び触媒を含有するポリオール成分と、イソシアネート成分とを直接反応させるワンショット法、あるいは該ポリオール成分と該イソシアネート成分とを事前に反応させて末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを得、それにポリオール成分を反応させるプレポリマー法のいずれも採用できる。   When producing the polyurethane foam of the present invention, the one-shot method in which the polyol component containing the polyol compound, the foaming agent, the foam stabilizer, and the catalyst as described above and the isocyanate component are directly reacted, or the polyol component. Any of the prepolymer methods can be employed in which a prepolymer having an isocyanate group at the terminal is obtained by reacting with the isocyanate component in advance and a polyol component is reacted therewith.

なお、本発明のポリウレタンフォームでは、フォーム形成時の発熱温度を、おおよそ170℃以下とすることができる。
したがって、従来、低密度かつ高硬度のポリウレタンフォームを製造するには、発泡剤である水の量を増やし、ポリオールの水酸基価を高く設定する必要があったため、スラブストック方式で製造する際には、発熱温度が高くなり、その結果、ブロック内部に蓄熱によるスコーチが発生しやすく、火災の危険性も懸念されることから製造に困難を極めたが、本発明では、発熱温度が低いため、火災の危険性を低減でき、連続スラブ発泡などのスラブストック方式による製造も安心して行うことができ、ブロック内部におけるスコーチなどの発生も効果的に防止できる。
In the polyurethane foam of the present invention, the exothermic temperature at the time of foam formation can be about 170 ° C. or less.
Therefore, conventionally, in order to produce a low density and high hardness polyurethane foam, it was necessary to increase the amount of water as a blowing agent and to set the polyol hydroxyl value high, so when producing by the slabstock method As a result, the scorch due to heat storage is likely to occur inside the block, and as a result, there is a concern about the danger of fire, so it was extremely difficult to manufacture. This can reduce the risk of slabs, and can be manufactured safely using slab stock methods such as continuous slab foaming, and can effectively prevent the occurrence of scorch inside the block.

本発明のポリウレタンフォームは、ベックマン法(ASTM D 2856(1998))に準拠して測定される独立気泡率が5%以下である。
独立気泡率が5%を超えるものでは、セル内に閉じ込められたガスがフォーム形成時の発熱温度から温度低下にともなって体積が小さくなってしまったり、あるいはセルからガスが漏れてしまったりして、常温下で収縮しやすい。
The polyurethane foam of the present invention has a closed cell ratio of 5% or less measured according to the Beckman method (ASTM D 2856 (1998)).
When the closed cell ratio exceeds 5%, the gas confined in the cell becomes smaller in volume as the temperature decreases from the exothermic temperature during foam formation, or the gas leaks from the cell. Easy to shrink at room temperature.

本発明のポリウレタンフォームは、JIS K7222に準拠して測定される密度が25〜40kg/m3、C2硬度が30〜55であることが好ましい。C2硬度が30未満の場合、剛性や硬度が重要視される梱包材や自動車内装材などの用途への使用が難しく、55を超える場合には、柔軟性や復元性が少なく座屈しやすい。
また、本発明のポリウレタンフォームでは、50%圧縮させたフォームの厚みが1分間後に元の厚みの90%以上に回復する復元性を有することが好ましい。通常の硬質ウレタンフォームの場合、同様の試験を行うと、50〜60%程度しか回復しないことから、本発明のポリウレタンフォームが復元性において非常に優れていることがわかる。
さらに、本発明のポリウレタンフォームでは、JIS K6400−5に準拠して測定される引張強さを150kPa以上、同JIS規格に準拠して測定される伸びを20%以上とすることもできる。
The polyurethane foam of the present invention preferably has a density of 25 to 40 kg / m 3 and a C2 hardness of 30 to 55 as measured in accordance with JIS K7222. When the C2 hardness is less than 30, it is difficult to use it for applications such as packaging materials and automobile interior materials where rigidity and hardness are important, and when it exceeds 55, flexibility and resilience are less likely to buckle.
Moreover, in the polyurethane foam of this invention, it is preferable to have the resilience which the thickness of the foam compressed 50% recovers to 90% or more of the original thickness after 1 minute. In the case of a normal rigid urethane foam, only about 50 to 60% is recovered when the same test is performed, so that it can be seen that the polyurethane foam of the present invention is very excellent in resilience.
Furthermore, in the polyurethane foam of the present invention, the tensile strength measured according to JIS K6400-5 can be 150 kPa or more, and the elongation measured according to the JIS standard can be 20% or more.

実施例1〜7、比較例1〜14
≪使用原料≫
(A)ポリオール化合物
(i)長鎖ポリエーテルポリオール
・数平均分子量5100、平均官能基数3、水酸基価33mgKOH/gのEO含有ポリエーテルポリオール(旭硝子 (株)製 商品名“EXCENOL823”)
・数平均分子量6000、平均官能基数3、水酸基価28mgKOH/gのEO含有ポリエーテルポリオール(旭硝子 (株)製 商品名“EXCENOL837”)
(ii)短鎖ポリエーテルポリオール
・数平均分子量400、平均官能基数3、水酸基価400mgKOH/gのオールPOポリエーテルポリオール(旭硝子 (株)製 商品名“EXCENOL430”)
・数平均分子量1000、平均官能基数3、水酸基価160mgKOH/gのオールPOポリエーテルポリオール(旭硝子 (株)製 商品名“EXCENOL1030”)
(iii)水発泡連通用ポリオール
・平均水酸基235mgKOH/g、粘度800mPa・sの水発泡連通用ポリオール(三井化学(株)製 商品名“ACTOCOL NFS-24”)
・平均水酸基360mgKOH/g、粘度500mPa・sの水発泡連通用ポリオール(三井化学(株)製 商品名“ACTOCOL NF-04”)
(iv)多価アルコール
・ジプロピレングリコール
・グリセリン
(v)その他(上記(i)〜(iv)に分類されないポリオール化合物)
・数平均分子量5000、水酸基価34.2mgKOH/gのオールPOポリエーテルポリオール(三井化学(株)製 商品名“ACTCOL MN-5000”)
・数平均分子量3000、平均官能基数3、水酸基価32mgKOH/gのオールPOポリエーテルポリオールに、スチレン/アクリロニトリルをグラフト重合したポリマーポリオール(旭硝子(株)製 商品“EXCENOL941”)
・数平均分子量が3000、水酸基価56mgKOH/gのEO含有ポリエーテルポリオール(旭硝子(株)製 商品名“EXCENOL230”)
・数平均分子量が6700、水酸基価25mgKOH/gのEO含有ポリエーテルポリオール(旭硝子(株)製 商品名“EXCENOL851”)
・数平均分子量が200、水酸基価562mgKOH/gのポリエーテルポリオール(ライオン(株)製 商品名“PEG#200”)
・数平均分子量が1000、水酸基価115mgKOH/gのポリエステルポリオール(日立化成ポリマー(株)製 商品名“テスラック2464”)
Examples 1-7, Comparative Examples 1-14
≪Raw materials used≫
(A) Polyol compound (i) Long-chain polyether polyol. EO-containing polyether polyol having a number average molecular weight of 5100, an average number of functional groups of 3, and a hydroxyl value of 33 mg KOH / g (trade name “EXCENOL823” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.)
-EO-containing polyether polyol having a number average molecular weight of 6000, an average number of functional groups of 3, and a hydroxyl value of 28 mgKOH / g (trade name “EXCENOL837” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.)
(Ii) Short-chain polyether polyols ・ All-PO polyether polyols having a number average molecular weight of 400, an average number of functional groups of 3, and a hydroxyl value of 400 mgKOH / g (trade name “EXCENOL430” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.)
-All PO polyether polyol with a number average molecular weight of 1000, an average number of functional groups of 3, and a hydroxyl value of 160 mgKOH / g (trade name “EXCENOL1030” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.)
(Iii) Water-foaming polyol-Water-foaming polyol with an average hydroxyl group of 235 mg KOH / g and a viscosity of 800 mPa · s (trade name “ACTOCOL NFS-24” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.)
・ Polyol for water foaming with an average hydroxyl group of 360 mgKOH / g and a viscosity of 500 mPa · s (trade name “ACTOCOL NF-04” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.)
(Iv) Polyhydric alcohol, dipropylene glycol, glycerin (v) Others (polyol compounds not classified in the above (i) to (iv))
-All PO polyether polyol with a number average molecular weight of 5000 and a hydroxyl value of 34.2 mgKOH / g (trade name “ACTCOL MN-5000” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.)
・ Polymer polyol (product "EXCENOL941" manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) obtained by graft polymerization of styrene / acrylonitrile on an all-PO polyether polyol having a number average molecular weight of 3000, an average number of functional groups of 3 and a hydroxyl value of 32 mgKOH / g
-EO-containing polyether polyol having a number average molecular weight of 3000 and a hydroxyl value of 56 mgKOH / g (trade name “EXCENOL230” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.)
-EO-containing polyether polyol having a number average molecular weight of 6700 and a hydroxyl value of 25 mgKOH / g (trade name “EXCENOL851” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.)
A polyether polyol having a number average molecular weight of 200 and a hydroxyl value of 562 mg KOH / g (trade name “PEG # 200” manufactured by Lion Corporation)
-Polyester polyol having a number average molecular weight of 1000 and a hydroxyl value of 115 mgKOH / g (trade name “Teslac 2464” manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.)

(B)整泡剤
・セルオープン効果をもつポリエーテル変性ポリシロキサン系整泡剤(エボニック デグサ ジャパン(株)製 商品名“TEGOSTAB B8871”)
・セルオープン効果をもつポリエーテル変性ポリシロキサン系整泡剤(エボニック デグサ ジャパン(株)製 商品名“TEGOSTAB B8526”)
・汎用(セルオープン効果の少ないポリエーテル変性ポリシロキサン系)整泡剤(東レ・ダウコーニング(株)製 商品名"SH-192")
(B) Foam stabilizer / Polyether-modified polysiloxane foam stabilizer with cell open effect (trade name “TEGOSTAB B8871” manufactured by Evonik Degussa Japan Co., Ltd.)
・ Polyether-modified polysiloxane foam stabilizer with cell open effect (trade name “TEGOSTAB B8526” manufactured by Evonik Degussa Japan Co., Ltd.)
・ General-purpose (Polyether-modified polysiloxane type with little cell open effect) Foam stabilizer (trade name "SH-192" manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.)

(C)イソシアネート化合物
・NCO含量が31.5%のクルードMDI(三井化学(株)製 商品名“COSMONATE M-200”)
・NCO含量が24.8%のクルードMDI(三井化学(株)製 商品名“COSMONATE MC-82”)
・NCO含量が48.3%のTDI(三井化学(株)製 商品名“COSMONATE T-80”)
(C) Isocyanate compound · Crude MDI with NCO content of 31.5% (trade name “COSMONATE M-200” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.)
・ Crude MDI with NCO content of 24.8% (trade name “COSMONATE MC-82” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.)
・ TDI with NCO content of 48.3% (trade name “COSMONATE T-80” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.)

(D)発泡剤
・水(イオン交換水)
・メチレンクロライド
(E)触媒
・トリエチレンジアミンが33%のジプロピレングリコール溶液(花王(株)製 商品名“カオーライザーNo.31”)
(D) Foaming agent / water (ion exchange water)
・ Methylene chloride (E) catalyst ・ Dipropylene glycol solution containing 33% triethylenediamine (trade name “Kao Raiser No. 31” manufactured by Kao Corporation)

表1〜4に示した実施例および比較例のポリウレタンフォームの原料を混合、攪拌し、ベルトコンベア上に吐出した。該ベルトコンベアが移動する間に原料が常温、大気圧下で自然発泡し、反応することでフォームを連続的に製造した。
その後、乾燥炉内で硬化(キュア)し、ブロック状(幅:約1000mm、高さ:約50mm)のポリウレタンフォームを得た。
The raw materials of the polyurethane foams of Examples and Comparative Examples shown in Tables 1 to 4 were mixed, stirred, and discharged onto a belt conveyor. While the belt conveyor moved, the raw material naturally foamed at room temperature and atmospheric pressure, and reacted to produce a foam continuously.
Then, it was cured (cured) in a drying furnace to obtain a polyurethane foam having a block shape (width: about 1000 mm, height: about 50 mm).

得られた各ポリウレタンフォームについて、フォーム性状、スコーチの有無、独立気泡率(%)、密度(kg/m3)、C2硬度、引張強さ(kPa)、伸び(%)、復元性、耐湿熱性を評価し、その結果を併せて表1〜4に示す。 About each obtained polyurethane foam, foam properties, presence / absence of scorch, closed cell ratio (%), density (kg / m 3 ), C2 hardness, tensile strength (kPa), elongation (%), restorability, heat and humidity resistance Table 1 to 4 show the results together.

「フォーム性状」と「スコーチの有無」に関しては、得られたブロック状のウレタンフォームを所定長さに切り出し、フォーム表面の外観を目視により評価した。
・フォーム性状は、正常なフォームが形成され、セルの大きさが均一で整っているものを「良好」、セルの大きさが不均一でまばらなものを「セル荒れ」、切り出した後、時間経過とともに目視にてフォームの収縮現象が顕著に確認されたものを「収縮」、目視で若干フォームの収縮が見られたものを「微収縮」、反応不足により、反応中にフォームが潰れてしまったり、得られたフォームの機械的強度が低くボロボロになってしまったものを「崩壊」とした。
・スコーチの有無は、スコーチが無かったものを「○」、スコーチが発生したものを「×」とした。
Regarding the “foam properties” and “presence / absence of scorch”, the obtained block-shaped urethane foam was cut into a predetermined length, and the appearance of the foam surface was visually evaluated.
・ Foam properties are “good” when normal foam is formed and cells are uniform in size, and “cell rough” when cells are uneven and sparse, and time after cutting As the foam shrinkage phenomenon was noticed visually over time, it was “shrinkage”, and when the foam was slightly shrunk, “fine shrinkage”, the foam collapsed during the reaction due to insufficient reaction. When the obtained foam had a low mechanical strength and was tattered, it was defined as “collapse”.
・ For the presence or absence of scorch, “○” indicates that there was no scorch, and “×” indicates that the scorch occurred.

「独立気泡率(%)」、「密度」、「C2硬度」、「引張強さ」、「伸び」、「復元性」、「耐湿熱性」に関しては、縦300mm×横300mm×厚さ10mmの大きさとなるように切断したウレタンフォームについてそれぞれ、下記方法に従って測定した。
・独立気泡率(%)は、ベックマン法(ASTM D 2856(1998))に基づいて測定を行った。
・密度(kg/m3)は、JIS K7222に基づいて測定を行った。
・C2硬度は、アスカーゴム硬度計C2型で測定した。
・引張強さ(kPa)は、JIS K6400−5に基づいて測定を行った。
・伸び(%)は、JIS K6400−5に基づいて測定を行った。
・復元性は、サンプルを50%圧縮した(すなわち、厚さ5mmになるまで圧縮した)後、1分間の間に、フォームの厚みが、元の厚みの90%以上に回復する(厚さが9mm以上になる)ものを「○」、元の厚みの90%未満(厚さが9mm未満)しか回復しないものを「×」とした。
・耐湿熱性は、ウレタンフォームを温度80℃及び湿度95%の条件下で30日間の促進試験を行い、試験後のフォームが試験前のフォームの引張強さの70%以上を保持している場合を「○」、70%未満の場合を「×」とした。
Regarding “closed cell ratio (%)”, “density”, “C2 hardness”, “tensile strength”, “elongation”, “restorability”, “moisture and heat resistance”, the length is 300 mm × width 300 mm × thickness 10 mm. Each urethane foam cut to size was measured according to the following method.
-The closed cell ratio (%) was measured based on the Beckman method (ASTM D 2856 (1998)).
The density (kg / m 3 ) was measured based on JIS K7222.
-C2 hardness was measured with Asker rubber hardness meter C2.
-Tensile strength (kPa) was measured based on JIS K6400-5.
-Elongation (%) was measured based on JIS K6400-5.
-Restorability is that the foam thickness recovers to 90% or more of the original thickness in 1 minute after the sample is compressed 50% (ie, compressed to a thickness of 5 mm). Those with a thickness of 9 mm or more were marked with “◯”, and those with less than 90% of the original thickness (thickness less than 9 mm) were marked with “x”.
・ For heat and humidity resistance, urethane foam is subjected to an accelerated test for 30 days at a temperature of 80 ° C and a humidity of 95%, and the foam after the test maintains 70% or more of the tensile strength of the foam before the test. Was marked with “◯”, and the case of less than 70% was marked with “x”.

表1から、実施例1〜7のポリウレタンフォームは、いずれも、密度が33kg/m3以下、かつC2硬度が35以上であるにも拘わらず、50%圧縮させたものがわずか1分間後に90%以上も回復する復元性を示し、しかも、スラブストック成形においてブロック内部にスコーチが発生することなく製造可能であり、引張強さや伸び、耐湿熱性においても優れたものであった。 From Table 1, all of the polyurethane foams of Examples 1 to 7 had a density of 33 kg / m 3 or less and a C2 hardness of 35 or more. %, It can be produced without generating scorch inside the block in slabstock molding, and excellent in tensile strength, elongation, and heat and humidity resistance.

表2から、(A)ポリオール化合物の平均水酸基価が高すぎる比較例1では、スコーチが発生し、一方、低すぎる比較例3では、C2硬度が劣るものであった。
また、比較例2は、寸法安定性に優れる水発泡連通用ポリオールと、一般に硬度発現性に優れると言われているスチレン/アクリロニトリルをグラフト重合したポリマーポリオールとの併用により、フォーム性状が良好で、かつ所望の硬度を具備したウレタンフォームの製造を可能としたが、(i)長鎖EO含有ポリオールが配合されていないので、復元性が皆無で、しかもフィラー成分を含むポリマーポリオールを使用したことにより、強度(引張強さ、伸び)が不十分なものであった。
From Table 2, (A) In Comparative Example 1 where the average hydroxyl value of the polyol compound was too high, scorch was generated, while in Comparative Example 3 where it was too low, C2 hardness was poor.
Further, Comparative Example 2 has a good foam property due to the combined use of a water-foaming polyol having excellent dimensional stability and a polymer polyol obtained by graft polymerization of styrene / acrylonitrile, which is generally said to be excellent in hardness. In addition, the urethane foam having the desired hardness can be produced. (I) Since a long-chain EO-containing polyol is not blended, there is no restoration property and a polymer polyol containing a filler component is used. The strength (tensile strength, elongation) was insufficient.

(i)長鎖EO含有ポリオールの代わりに、分子量が5000でEO含有がゼロのポリエーテルポリオールを用いた比較例4では、ウレタン反応によるフォームの形成がなされず、崩壊してしまった。
また、表4に示すように、(i)長鎖EO含有ポリオールの代わりに、分子量が3000のEO含有ポリエーテルポリオールを用いた比較例11では、フォームは形成されたものの、その独立気泡率は6%であり、時間経過とともに微収縮が生じ、伸びも不十分で、復元性が得られなかった。
さらに、(i)長鎖EO含有ポリオールの代わりに、分子量が6700のEO含有ポリエーテルポリオールを用いた比較例12では、硬度が不十分であった。
(I) In Comparative Example 4 using a polyether polyol having a molecular weight of 5000 and zero EO instead of the long-chain EO-containing polyol, the foam was not formed by the urethane reaction and collapsed.
In addition, as shown in Table 4, (i) in Comparative Example 11 using an EO-containing polyether polyol having a molecular weight of 3000 instead of the long-chain EO-containing polyol, a foam was formed, but the closed cell ratio was It was 6%, slight shrinkage occurred over time, elongation was insufficient, and restoration properties could not be obtained.
Furthermore, (i) Comparative Example 12 using an EO-containing polyether polyol having a molecular weight of 6700 instead of the long-chain EO-containing polyol had insufficient hardness.

(C)イソシアネート化合物として、NCO含量が48.3%のTDIを用いた比較例5では、セル荒れが生じ、硬度が低いばかりか、スコーチも発生していた(表2参照)。また、NCO含量が24.8%のクルードMDIを用いた比較例14では、良好なフォームが得られるものの硬度が不十分であった(表4参照)。   (C) In Comparative Example 5 in which TDI having an NCO content of 48.3% was used as the isocyanate compound, cell roughening occurred and the hardness was low, and scorch was also generated (see Table 2). Further, in Comparative Example 14 using crude MDI having an NCO content of 24.8%, although a good foam was obtained, the hardness was insufficient (see Table 4).

表2に示すように、セルオープン効果の少ない汎用整泡剤を用いた比較例6では、セルの破泡が不十分で独立気泡率が高いものとなり、前述のウレタンフォームに裁断後、時間経過とともに顕著な収縮現象が確認された。なお、このようにフォームが収縮してしまうと、独立気泡率は測定できないが、本発明において、実施例7で示されるように、独立気泡率が5%以下のものでは、フォームの収縮が見られなかった。   As shown in Table 2, in Comparative Example 6 using a general foam stabilizer with little cell open effect, the cell foam was insufficient and the closed cell rate was high, and after cutting into the aforementioned urethane foam, time elapsed A significant shrinkage phenomenon was also confirmed. When the foam shrinks in this way, the closed cell ratio cannot be measured. However, in the present invention, as shown in Example 7, when the closed cell ratio is 5% or less, the foam shrinks. I couldn't.

表3に示すように、(ii)短鎖ポリエーテルポリオールの代わりに、分子量が1000のポリエステルポリオールを使用した比較例7では、低密度かつ高硬度で復元性のあるものは得られるものの、ポリエステルポリオールは粘度が高いために他のポリオールとの混ざりが悪く、撹拌不良によるセル荒れが発生し、しかも、エステル使用に起因する耐湿熱性に劣るフォームとなり、高温・高湿下での促進試験を行った後では、フォームが軟化し、強度が低下する結果となった。   As shown in Table 3, in (ii) Comparative Example 7 using a polyester polyol having a molecular weight of 1000 instead of a short-chain polyether polyol, a polyester having a low density, a high hardness and a restorability can be obtained. Due to the high viscosity of the polyol, it does not mix well with other polyols, resulting in cell roughness due to poor stirring, and inferior moisture and heat resistance due to the use of esters, and an accelerated test under high temperature and high humidity. After that, the foam softened and the strength decreased.

(ii)短鎖ポリエーテルポリオールが配合されていない比較例8では、復元性が得られず、硬度や強度が不十分なものになった(表3参照)。また、(ii)短鎖ポリエーテルポリオールの代わりに、分子量200のポリエーテルポリオールを用いた比較例13では、フォームが収縮してしまった(表4参照)。
(iii)水発泡連通用ポリオールが配合されていない比較例9では、比較例6同様、セルの破泡が不十分で独立気泡率が高いものとなり、時間経過とともに得られたウレタンフォームは収縮してしまった。
(iv)多価アルコールが配合されていない比較例10では、セル荒れが生じ、十分な硬さが得られなかった。
(Ii) In Comparative Example 8 in which the short-chain polyether polyol was not blended, the restoring property was not obtained, and the hardness and strength were insufficient (see Table 3). Further, (ii) in Comparative Example 13 using a polyether polyol having a molecular weight of 200 instead of the short-chain polyether polyol, the foam contracted (see Table 4).
(Iii) In Comparative Example 9 in which the water foaming continuous polyol was not blended, the cell foam was insufficient and the closed cell ratio was high, as in Comparative Example 6, and the urethane foam obtained over time contracted. I have.
(Iv) In Comparative Example 10 in which no polyhydric alcohol was blended, cell roughening occurred and sufficient hardness was not obtained.

本発明のポリウレタンフォームは、軽量(低密度)かつ高硬度であり、ある程度の柔軟性や復元性も兼ね備えているため、例えば、近年特に低コスト及び軽量化が求められる自動車用成形天井材などの成形品分野において特に有用である。   The polyurethane foam of the present invention is lightweight (low density) and high in hardness, and also has a certain degree of flexibility and resiliency. Particularly useful in the field of molded articles.

Claims (2)

ポリオール化合物、発泡剤、整泡剤、及び触媒を含有するポリオール成分と、イソシアネート成分とを反応させて得られるポリウレタンフォームであって、
(A)前記ポリオール化合物は、(i)数平均分子量が4000〜6000、水酸基価が20〜60mgKOH/gのエチレンオキシドとプロピレンオキシドを付加重合してなるポリエーテルポリオール、(ii)数平均分子量が300〜1000、水酸基価が100〜800mgKOH/gのポリエーテルポリオール、(iii)平均水酸基価が200〜600mgKOH/g、粘度が1700mPa・s以下の水発泡連通用ポリオール、(iv)多価アルコール、の4種混合ポリオールで、平均水酸基価が200〜300mgKOH/gに調製されたもの、
(B)前記整泡剤は、ポリエーテル変性ポリシロキサン系整泡剤、
(C)前記イソシアネート成分は、NCO含量が28〜33%のクルードMDI、
であり、
独立気泡率が5%以下であることを特徴とするポリウレンタンフォーム。
A polyurethane foam obtained by reacting a polyol component containing a polyol compound, a foaming agent, a foam stabilizer, and a catalyst with an isocyanate component,
(A) The polyol compound comprises (i) a polyether polyol obtained by addition polymerization of ethylene oxide and propylene oxide having a number average molecular weight of 4000 to 6000 and a hydroxyl value of 20 to 60 mgKOH / g, and (ii) a number average molecular weight of 300. Polyether polyol having a hydroxyl value of 100 to 800 mg KOH / g, (iii) polyol for water foaming having an average hydroxyl value of 200 to 600 mg KOH / g and a viscosity of 1700 mPa · s or less, and (iv) a polyhydric alcohol. Four kinds of mixed polyols having an average hydroxyl value adjusted to 200 to 300 mgKOH / g,
(B) The foam stabilizer is a polyether-modified polysiloxane foam stabilizer,
(C) the isocyanate component is crude MDI having an NCO content of 28-33%,
And
A polyurethane foam having a closed cell ratio of 5% or less.
密度が25〜40kg/m3、アスカーゴム硬度計C2型で測定した硬度が30〜55であり、かつ、50%圧縮させたフォームの厚みが1分間後に元の厚みの90%以上に回復する復元性を有することを特徴とする請求項1に記載のポリウレタンフォーム。 Restoration in which the density is 25 to 40 kg / m 3 , the hardness measured with an Asker rubber hardness tester C2 type is 30 to 55, and the thickness of the 50% compressed foam recovers to 90% or more of the original thickness after 1 minute. The polyurethane foam according to claim 1, which has properties.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112708092A (en) * 2020-12-25 2021-04-27 山东一诺威新材料有限公司 Combined polyether for ice cream refrigerator and preparation method and application thereof

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