JP2575011B2

JP2575011B2 - 易燃性硬質ウレタンフオ−ム

Info

Publication number: JP2575011B2
Application number: JP61231697A
Authority: JP
Inventors: 康昌澤近; 慎一前田
Original assignee: Achilles Corp
Current assignee: Achilles Corp
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1997-01-22
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JPS6386713A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用）本発明は、鋳造用発泡樹脂模型素材として使用しうる
易燃性ウレタンフォームに関する。

（従来の技術）近年、鋳造製品を製造する方法の一つとして、易燃性
発泡樹脂模型を使用する方法が実施されてきている。こ
の方法は、発泡樹脂を金型内に発泡させて発泡樹脂模型
を製造し、これを砂中に埋め、そこに金属溶湯を注ぎ込
み、該溶湯の熱で発泡樹脂模型を燃焼分解させて消失さ
せ、該発泡樹脂を金属溶湯に置き換えることによって鋳
造製品を得るものである。

この発泡樹脂としては、易燃性のポリスチレンフォー
ムが広く用いられているが、ポリスチレンフォームの発
泡は蒸気を通しながら行わなければならないため、模型
の製造のためには複雑な機構の金型が必要である。従っ
て、ポリスチレンフォーム製の発泡樹脂模型は、製造工
程が複雑であり、また模型の製造のための金型が高価で
あるためコストが高くなるという問題がある。特に、近
年では多品種の鋳造製品が少量必要とされるため、安価
で製造の容易な型を得ることは、生産性を上げるため、
並びに低コスト化のために重要である。従って、発泡中
に蒸気を通す必要がなく、従って木型によっても製造し
うる硬質ポリウレタンフォーム製の発泡樹脂模型が注目
され、使用されるようになってきた。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、硬質ウレタンフォームにより鋳造用発
泡樹脂模型を製造する場合、通常の硬質ウレタンフォー
ムは、独立気泡率が高いため、フォームに膨れを生じて
樹脂模型が変形したり、あるいは型からの脱型性が悪い
等の問題がある。さらに、該模型を用いて鋳造を行った
場合、硬質ウレタンフォームは燃焼しにくいため金属溶
湯を注いだ時に燃焼残渣を生じて、鋳造製品の肌あれ、
ピンホール等を発生する原因となっている。これに対し
て硬質ウレタンフォームは、連続気泡率が高いため燃焼
しやすく、また、フォームの膨れ等の欠陥を生じること
はないが、模型としての形状の保持が困難であるため、
鋳造用の消失模型としては従来使用されていない。従っ
て、本発明は上述の従来欠点を解消し、フォームの膨れ
等の欠陥を生じることがなく、また燃焼しやすく、しか
も形状保持性がよい鋳造の消失模型用易燃性硬質ウレタ
ンフォームを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するために、本発明の鋳造の消失模
型用易燃性硬質ウレタンフォームは、グリセリンベース
のOH価60以下のポリエーテルポリオール50重量部以上70
重量部以下とエチレンジアミンベースのOH価350〜700の
ポリエーテルポリオール30重量部以下50重量部以下とを
混合してなるポリオール混合物、粗製ジフェニルメタン
−４、４′−ジイソシアネート及び所望の添加剤より製
造され、連続気泡構造を有することを特徴とする。

グリセリンベースのポリオールは、グリセリンにアル
キレンオキサイド、特にプロピレンオキサイドを付加し
てなるOH価60以下のポリエーテルポリオールである。該
ポリオールは、一般に硬質ウレタンフォーム用に使用さ
れており、該ポリオールを用いて製造されたポリウレタ
ンフォームは連続気泡になりやすく、分子量が大きいた
め分子が熱によって切れやすく、従って燃焼しやすい。
OH価を60以下と定めたのは、60を超えると得られるポリ
ウレタンフォームの連続気泡率が低くなり、燃焼しにく
くなり、従って燃焼残渣が残ってしまうためである。

エチレンジアミンベースのポリエーテルポリオール
は、エチレンジアミンにアルキレンオキサイドを付加し
てなるOH価350〜700のポリエーテルポリオールである。
OH価を350〜700としたのは、350未満では、フォームの
スキン層が形成されず、砂中に埋め込んだ時に、フォー
ムの形状が保持できず、また、OH価が700を超えると、
固いスキン層が形成されるが、連続気泡率の高いフォー
ムができず、フォームの脱型性及び燃焼性が悪くなるた
めである。エチレンジアミンベースのポリエーテルポリ
オールは、ペンタエリスリトール、ソルビトール、シュ
クローズ系をベースとした官能基の多いポリオールより
も燃えやすく、燃焼残渣が残らないため有利である。

ポリオールの製造に使用されるアルキレンオキサイド
付加物は、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイ
ド、ブチレンオキサイド等である。

ポリオール混合物中、グリセリンベースのポリオール
が50重量部未満であり、エチレンジアミンベースのポリ
オールが50重量部より多い場合、得られるフォームの独
立気泡率が高くなり、フォームの変形を生じたり、脱型
性が悪くなったりし、また、グリセリンベースのポリオ
ールが70重量部より多く、エチレンジアミンベースのポ
リオールが30重量部未満である場合、得られたフォーム
のスキン層が脆くなり、形状が崩れやすくなるため、ポ
リオールの混合割合は、上記のように定められる。

本発明は硬質ウレタンフォームに関することから、ポ
リイソシアネートとしては、最も適している粗製ジフェ
ニルメタン−４、４′−ジイソシアネートが使用され
る。

添加剤としては、反応触媒、発泡剤、整泡剤、及びそ
の他の添加剤のうち適当なものを使用することができ
る。

整泡剤としては、一般に軟質ウレタンフォームに使用
される連続気泡を形成させやすいシリコーン整泡剤、例
えば、東レシリコーン社製のSH−190、SH−192、SH−19
3、SH−194等、日本ユニカー社製のＬ−520、Ｌ−540、
Ｌ−5340、Ｌ−5720等、信越シリコーン社製のＦ−12
1、Ｆ−220、Ｆ−230、Ｆ−305等を使用することができ
る。

反応触媒、発泡剤、その他の添加剤については、通常
の硬質ウレタンフォームの製造に際して使用するもの
は、すべて使用することができる。

（作用）本発明の易燃性硬質ポリウレタンフォームは、ポリオ
ールとして、軟質ポリウレタンフォームの製造に使用さ
れるグリセリンベースのポリオール50〜70重量部と、硬
質ポリウレタンフォームの製造に使用されるエチレンジ
アミンベースのポリオール30〜50重量部とを混合してな
るポリオールを使用して製造されるため、連続気泡率が
高く、芯密度が低いため燃焼しやすく、しかも硬いスキ
ン層を有し、形状保持性が良い。

（実施例）以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

第１表に示す実施例１〜６及び比較例１〜７の反応混
合物をそれぞれ１のポリエチレンビーカー中に秤量
し、小型ミキサー（回転数3400rpm）で５〜７秒間激し
く撹拌し、室温で50×100×100mmの大きさの密閉型アル
ミモールドに発泡して硬質ウレタンフォームを製造し
た。これを、反応開始後10分経過した後に脱型すること
により脱型性を調べ、その後フォーム全体密度（kg/
m³）及びフォーム芯密度（kg/m³）をJIS A 9514により
測定し、連続気泡率（％）をASTM D 2856により測定す
る。さらに、500℃に保たれた直径60mm、深さ200mmの電
気加熱炉に、供給空気は自然対流として、30mm（直径）
×50mmのサイズのフォームを入れて燃焼残渣の有無を目
視することにより燃焼性を調べた。結果を下記の第１表
に示す。

表中、配合量は重量部により示す。また、ポリオール
Ａ〜Ｊ、整泡剤、触媒、発泡剤、ポリイソシアネートと
しては下記のものを使用する。

ポリオールA:グリセリンにプロピレンオキサイドを付加
したOH価46のポリエーテルポリオールポリオールB:エチレンジアミンにエチレンオキサイドを
付加したOH価610のポリエーテルポリオールポリオールC:エチレンジアミンにエチレンオキサイドを
付加したOH価350のポリエーテルポリオールポリオールD:エチレンジアミンにエチレンオキサイドを
付加したOH価700のポリエーテルポリオールポリオールE:エチレンジアミンにプロピレンオキサイド
を付加したOH価550のポリエーテルポリオールポリオールF:グリセリンにプロピレンオキサイドを付加
したOH価62のポリエーテルポリオールポリオールG:エチレンジアミンにエチレンオキサイドを
付加したOH価340のポリエーテルポリオールポリオールH:エチレンジアミンにエチレンオキサイドを
付加したOH価720のポリエーテルポリオールポリオールI:ソルビトールにプロピレンオキサイドを付
加したOH価450のポリオールポリオールJ:蔗糖にプロピレンオキサイドを付加したOH
価540のポリオール整泡剤:SH−190（東レシリコーン製）触媒：ジメチルエタノールアミン発泡剤：フロンＲ−11（旭硝子製）ポリイソシアネート:MDI−CR（三井東圧化学製）、粗製
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネートでイソシ
アネート成分が31％のもの第１表より明らかなように、実施例１ないし６は50な
いし70重量部のOH価46のポリエーテルポリオールと30な
いし50重量部のOH価350〜700のポリエーテルポリオール
とを混合してなるポリオールを使用しているため、連続
気泡率がほぼ100％であり、フォームの脱型性が良好で
あり、燃焼残渣もない。これに対して、ポリオールとし
て、50重量部未満のOH価60以下のポリオールと50重量部
より多いOH価350〜700のポリオールとを混合してなるポ
リオール混合物を使用して製造されたポリウレタンフォ
ーム（比較例１）は連続気泡率が低く、従って脱型性が
悪く、70重量部より多い50重量部未満のOH価60以下のポ
リオールと30重量部未満のOH価350〜700のポリオールと
を混合してなるポリオール混合物を使用して製造したポ
リウレタンフォーム（比較例２）は連続気泡率は高いが
模型に変形が生じる。また、グリセリンベースのポリオ
ールとしてOH価が60より高いポリオールを用いると（比
較例３）フォームの連続気泡率が低くなるとともに燃焼
性が悪くなり燃焼残渣が残る。また、エチレンジアミン
ベースのポリオールとしてOH価が350未満のポリオール
を用いると（比較例４）フォームの連続気泡率は高くな
るが形状保持性が悪くなるため模型に変形を生じ、エチ
レンジアミンベースのポリオールとしてOH価が700より
高いポリオールを用いると（比較例５）フォームの連続
気泡率が低くなり、脱型性が悪くなる。さらに、エチレ
ンジアミンベースのポリオールの代わりにソルビトール
または蔗糖ベースのポリオールを用いると（比較例６及
び比較例７）フォームの連続気泡率は高くなるが燃焼性
が悪くなり燃焼残渣が生じる。以上より、本発明の実施
例によるポリオール配合物を使用して製造したウレタン
フォームはいずれも消失性発泡模型として良好な性質を
示すのに対し、本発明で限定した範囲外のポリオール配
合物を使用して製造したウレタンフォームは、いずれも
連続気泡率、形状保持性、脱型性または燃焼性等の性質
において不十分であることが明らかである。

（発明の効果）本発明によるウレタンフォームは、連続気泡を有する
ため、様々な形状の模型であっても膨れ、変形等の欠陥
を生じることがなく、また脱型性が良く、脱型時間が短
いという利点を有する。さらに、該フォームを鋳造用消
失模型に使用した場合、該フォームは着火性が良いた
め、また連続気泡率が高く燃焼時にフォーム中への酸素
の供給が効率よく行われるため、さらに、芯密度が低い
ため燃焼しやすく、鋳造後に燃焼残渣が残ることはな
い。従って、燃焼残渣に基づく鋳造製品の肌あれ、ピン
ホール等の欠陥を生じることがない。また、本発明のウ
レタンフォームは硬質であり、表面に硬いスキン層が形
成されているため、形状保持性に優れ、模型表面の変形
に基づく鋳造品の肌荒れ等の欠陥もないため、仕上がり
性の良い優れた鋳造品を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭48−22317（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−218239（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−80426（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−98222（ＪＰ，Ａ) 特公昭47−14260（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭51−9686（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭45−30358（ＪＰ，Ｂ１) ＳＰＥＪｏｕｒｎａｌ，（1969, ９）ｖｏｌ．25，Ｐ．24〜27

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】グリセリンベースのOH価60以下のポリエー
テルポリオール50重量部以上70重量部以下とエチレンジ
アミンベースのOH価350〜700のポリエーテルポリオール
30重量部以上50重量部以下とを混合してなるポリオール
混合物、粗製ジフェニルメタン−４、４′−ジイソシア
ネート及び所望の添加剤より製造された連続気泡構造を
有する鋳造の消失模型用易燃性硬質ウレタンフォーム。