JP2990616B2 - ポリウレタンフォーム成形品の製造方法 - Google Patents

ポリウレタンフォーム成形品の製造方法

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JP2990616B2 JP2411202A JP41120290A JP2990616B2 JP 2990616 B2 JP2990616 B2 JP 2990616B2 JP 2411202 A JP2411202 A JP 2411202A JP 41120290 A JP41120290 A JP 41120290A JP 2990616 B2 JP2990616 B2 JP 2990616B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発泡剤を使用せずに機
械的撹拌により泡立てて得られた泡体をモールドを用い
て成形するポリウレタンフォーム成形体の製造方法に関
し、更に詳述すると細長い筒状体や紐状体をボイド等の
不良を生じずに成形でき、このため事務機器における各
種スポンジローラー、足ゴム等のクッション材、各種成
形シ−ル材等の成形に好適なポリウレタンフォーム成形
品の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリオール、ポリイソシアネート及び触
媒、更には他の添加剤を含む混合物を機械的撹拌により
泡立てた後、カーペット裏にコーティングしたり、成形
して安全パッド等に利用することは公知である(特公昭
53−8735号公報)。
【0003】このように機械的撹拌によって泡立てたポ
リウレタンフォームは、フロン等の発泡剤を使用してい
ないため、電子部品等への汚染の心配がなく、また微細
セルが得られるという利点を有するので、事務機器のロ
ーラーあるいは成形シ−ル材等への応用が期待される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の機械的撹拌によるポリウレタンフォームの成形
はドクターナイフにより泡をシーティングしたり、モー
ルドを用いる場合もひじ掛け、安全パッド等の比較的単
純形状の成形品に適用されており、複雑な形状の成形
品、特にローラー、成形シ−ル材等の細長い筒状体ある
いは紐状体に成形することは困難であった。
【0005】即ち、機械的撹拌によって得られた泡体は
クリーム状であることから流れ性がなく、細い溝状のモ
ールドに流し込もうとする場合、モールド内のすみずみ
まで充填することが困難で、モールド内の空気との置換
もうまくいかず、このため未充填や成形品にボイド等の
不良が発生し、良好な成形品を得ることができなかっ
た。
【0006】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
機械的撹拌により泡立てて得られた泡体をモールドを用
いて細長い筒状体や紐状体等に成形する際、ボイド等の
不良を生じさせることなく成形できるポリウレタンフォ
ーム成形品の製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため種々検討を重ねた結果、モールド
内の空気と泡体の置換をスムーズにするためエア抜き口
を有するモールドを使用し、このモールド内に泡体を圧
入することにより、モールド内の空気と泡体との置換が
スムーズに行われ、この泡体を硬化させることにより、
ボイド等のない微細セルを有する細長い筒状体や紐状体
を成形し得ることを見出した。
【0008】従って、本発明は2個以上の活性水素を含
有する化合物、2個以上のイソシアネート基を有する化
合物及び触媒を含む混合物を機械的撹拌によって泡立て
て泡体を形成し、この泡体をエア抜き口を有するモール
ド内に圧入し、モールド内の泡体を硬化させて成形する
ことを特徴とするポリウレタンフォーム成形品の製造方
法を提供する。
【0009】なお、ポリウレタンフォーム成形品の製造
方法には、閉じられたモールド内に発泡剤を含む反応発
泡性原液を注入して原液の発泡膨張によりモールド内を
満たし、成形品を得る方法は従来から広く採用されてい
るが、この方法では微細セルは得られないものであり、
本発明はかかる方法とは機械的撹拌によって泡立てた泡
体をモールド内に圧入して微細セルのポリウレタンフォ
ーム成形品を得るという点で根本的に異なるものであ
る。
【0010】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明のポリウレタンフォーム成形体の製造方法
は、2個以上の活性水素を含有する化合物、2個以上の
イソシアネート基を有する化合物及び触媒を含む混合物
を機械撹拌により泡立て、得られた泡体を成形するもの
である。
【0011】ここで、2個以上の活性水素を含有する化
合物(ポリヒドロキシル化合物)としては、一般の軟質
ポリウレタンフォームやウレタンエラストマー製造に用
いられるポリオール、即ち末端にヒドロキシル基を有す
るポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及
び両者の共重合物であるポリエーテルポリエステルポリ
オールが挙げられるほか、ポリオール中でエチレン性不
飽和単量体を重合させて得られる所謂ポリマーポリオー
ル等の一般的なポリオール類が使用できる。
【0012】また、2個以上のイソシアネート基を有す
る化合物(ポリイソシアネート化合物)としては、同様
に一般的な軟質ポリウレタンフォームやウレタンエラス
トマー製造に使用されるポリイソシアネートが使用でき
る。即ち、トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製
TDI、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネ−ト
(MDI)、粗製MDI、炭素数2〜18の脂肪族ポリ
イソシアネート、炭素数4〜15の脂環式ポリイソシア
ネート、炭素数8〜15の芳香族ポリイソシアネート及
びこれらポリイソシアネートの混合物や変性物、例えば
部分的にポリオール類と反応させて得られるプレポリマ
ー等が用いられる。これらは通常の使用量とすることが
できる。
【0013】また、本発明で使用される触媒としては、
一般的なポリウレタンフォーム製造に用いられるアミン
系触媒や有機金属触媒を使用できるが、機械的撹拌によ
り泡立てた後モールド内に圧入するまでの作業時間内に
不都合な増粘等が生じないようにするため1,8−ジア
ザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7の芳香族スル
ホン酸塩等の遅延性触媒等を用いること、とりわけ1,
8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(D
BU)の芳香族スルホン酸塩と有機金属触媒とを併用す
ることが推奨される。このように両触媒の併用によって
ポットライフの安定化と加熱硬化の迅速性とを両立させ
ることができる。この場合、DBUの芳香族スルホン酸
塩を単独使用した場合には加熱硬化性が悪く、良好な物
性を有するポリウレタンフォーム成形体を得ることがで
きない場合があり、一方、有機金属触媒を単独使用した
場合にはポットライフが短くなる場合がある。
【0014】ここで、DBUと塩を生成する芳香族スル
ホン酸の例としては、ベンゼンスルホン酸、トルエンス
ルホン酸、キシレンスルホン酸等のベンゼン核を有する
スルホン酸類、ナフタリンスルホン酸、プロピルナフタ
リンスルホン酸等のナフタリン骨格を有するスルホン酸
等が挙げられ、更にトルエンスルホン酸メチルのように
芳香族スルホン酸エステルの形で使用することもでき
る。
【0015】一方、有機金属触媒としては、特に有機錫
化合物が好適に用いられる。好ましい有機錫化合物とし
ては、カルボン酸の錫(II)塩、例えば酢酸錫(I
I)、錫(II)オクトエート、錫(II)エチルヘキ
ソエート、ラウリン酸錫(II)等が挙げられ、更に錫
(IV)化合物、例えば酸化ジブチル錫、二塩化ジブチ
ル錫、ジ酢酸ジブチル錫、ジラウリン酸ジブチル錫、マ
レイン酸ジブチル錫、ジ酢酸ジオクチル錫等が挙げられ
る。
【0016】上記DBUの芳香族スルホン酸塩、有機金
属触媒の使用量は適宜選定されるが、2個以上の活性水
素を含有する化合物100部(重量部、以上同じ)に対
し、DBUの芳香族スルホン酸塩は0.01〜5部、特
に0.1〜1部とすることが好ましく、有機金属触媒は
0.0001〜1部、特に0.001〜0.2部するこ
とが好ましい。また、DBUの芳香族スルホン酸塩と有
機金属触媒との併用割合は1:100〜50000:
1、特に1:2〜1000:1とすることが好ましい。
【0017】更に本発明では、必要により、通常のポリ
ウレタンフォームで用いられるようなシリコーン系整泡
剤、難燃剤、有機フィラー、無機フィラー、顔料、可塑
剤、それにフレオン、メチレンクロライド等の補助発泡
剤等を配合することができる。
【0018】本発明は、上記のような2個以上の活性水
素を含有する化合物、2個以上のイソシアネート基を有
する化合物、触媒その他の添加剤を含む混合物を機械撹
拌により泡立て、得られた泡体を形成するものである
が、この泡体の形成は公知の方法に従って混合物に不活
性ガスを均一に分散させることによって行うことができ
る。なお、ここで使用する不活性ガスとしては空気,C
2ガス,N2ガス等が挙げられる。
【0019】本発明においては、このようにして得られ
た泡体をエア抜き口を有するモールド内に圧入し、モー
ルド内の泡体を硬化させて形成するものである。この場
合、本発明法は、細長い筒状体や紐状体の成形に好適に
採用し得、特に長さ100〜300mm程度、外径5〜
30mmのものをボイド等の不良を防止して成形し得
る。
【0020】ここで、モールド内に泡体を圧入する圧力
は大気圧以上、好ましくは2〜5atmとするもので、
大気圧未満の圧力では細長い筒状体あるいは紐状体を成
形した場合、ボイド等の不良が生じてしまう。また、圧
入する方法としては、特に制限されないが、ポンプによ
る圧送やかきまぜ機の吐出圧力を利用してホース等でモ
ールド内に圧入することができる。
【0021】また、モールドはエア抜き口を有するもの
を使用するもので、このエア抜き口によりモールド内で
泡体がエアとスムーズに置換して成形品のボイド等の不
良発生を防止することができる。このエア抜き口の位
置、大きさ、数、形状等は特に制限されないが、図1〜
図6に示すように一般にキャビティの泡体導入口と反対
側、即ち泡体が最後に充填する位置に設けることが好ま
しく、またキャビティ面のエア抜き口の穴の形状は円
形、四角形等適宜な形状を採用し得るが、一個の穴の面
積は一般に0.5〜2mm2の範囲とすることが好まし
い。
【0022】また、加熱硬化も通常の条件を採用するこ
とができ、例えば50〜120℃の温度で5〜20分加
熱する条件が採用し得る。
【0023】このようにして得られるポリウレタンフォ
ーム成形体は、泡体形成時に泡量を選定することによ
り、種々密度のフォームが得られるが、特に本発明法は
0.2〜0.8g/cm3 の密度のポリウレタンフォ
ームを得る場合に好適に採用され、事務機器における各
種スポンジローラー、足ゴム等のクッション材、各種成
形シ−ル材等の良好な成形品を製造することができる。
【0024】
【実施例】以下、実施例を示し本発明を具体的に説明す
るが、本発明は下記の実施例に制限されるものではな
い。なお、以下の例において部はいずれも重量部であ
る。
【0025】[実施例1] 2個以上の活性水素を含有する化合物としてグリセリン
にプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを付加し
て分子量5000としたポリエーテルポリオール(旭ガ
ラス社製、エクセノール828)100部、1,4−ブ
タンジオール(東洋曹達社製)7.5部、2個以上のイ
ソシアネート基を有する化合物としてウレタン変性MD
I(住友バイエルウレタン社製、スミジュールPF)5
0部、シリコン系界面活性剤(日本ユニカー社製、SZ
1618)1.5部、触媒として1,8−ジアザービシ
クロ[5.4.0]ウンデセン−7のトルエンスルホン
酸塩0.5部とジブチル錫ジラウレート0.0015部
をMONDOMIX社製泡立て注入機で泡立て、この泡
体を図1に示した金型を用いて円柱形のローラーを成形
した。
【0026】図1において、1は上型1aと下型1bと
に2分割されたモールドで、その中央部に上下両型1
a,1bが合わした際に円柱状中空部(キャビティ)を
形成する半円柱状キャビティ2a,2bが形成されてい
る。このキャビティ2a,2bの軸方向両側方の隔離部
3a,3b,4a,4b表面の中央部にはそれぞれキャ
ビティ2a,2bと通じる芯金嵌着溝5a,5a,5
b,5bが設けられ、これら溝5b,5bに芯金6が嵌
着されている。また、一方の隔離部3a,3bには上記
キャビティ2a,2bと通じるコ字状溝7a,7bが形
成され、且つこのコ字状溝7a,7bは外部と通じる泡
体圧入溝8a,8bと連通していると共に、他方の隔離
部4a,4bにはその両側にそれぞれ上記キャビティ2
a,2b及び外部と通じるエア抜き溝9a,9bが形成
され、上下両型が合わした際、上記圧入溝8a,8bが
泡体導入口を形成し、この泡体導入口が上記コ字状溝7
a,7bによって形成されるコ字状流路を介してキャビ
ティ内と連通し、かつ上記エア抜き溝9a,9bによっ
て形成されるエア抜き口からキャビティ内の空気が外部
に逃散ようになっている。
【0027】図2はモールド1の泡体導入口にホース1
0の端部を装着して閉じた状態を示すもので、この状態
で泡立て注入機で泡立てた泡体をホース10から泡体導
入口、コ字状路を介してキャビティ内に圧力4kg/c
2で圧入した。次いで100℃,10分間キュアして
脱型し、脱型物をバリ取り後、所定の寸法に研磨加工
し、図3に示すローラー11(芯金直径6mm、本体直
径16mm×200mm)を作製した。このローラーは
ボイド等のない均一な微細セルを有し、ウレタンフォー
ムの密度は0.4g/cm3であった。
【0028】[実施例2] 図4乃至図6に示すモールドを用いてローラーを成形し
た。ここで図中12はモールド本体を示すもので、この
モールド本体12には円柱状中空部13が貫通穿設さ
れ、この中空部13がローラーの筒状部のキャビティを
形成するようになっている。なお、中空部13の内面は
フッ素樹脂でコーティングされている。
【0029】図5は上記モールド本体12に嵌入する円
柱状圧入用治具14とエア抜き用治具15をそれぞれ開
いた状態を示すもので、圧入用治具14の分割面には図
1で示したようなコ字状溝7a,7b、圧入溝8a,8
bが形成され、圧入用治具14を合わしてモールド本体
12の中空部13に嵌入した際、上記圧入溝8a,8b
が泡体導入口を形成し、この泡体導入口が上記コ字状溝
7a,7bによって形成されるコ字状路を介してキャビ
ティ(中空部13)と連通する。また、エア抜き用治具
15の分割面にはやはり図1で示したようなエア抜き溝
9a,9bが形成され、このエア抜き用治具15を合わ
してモールド本体12の中空部13に嵌入した際、上記
エア抜き溝9a,9bによって形成されるエア抜き口か
らキャビティ内の空気が外部に逃散するようになってい
る。
【0030】図6は圧入用治具14とエア抜き用治具1
5それぞれの芯金嵌着溝5b,5bに芯金6を架け渡し
てこれらの治具を閉じた状態を示すもので、この状態で
モールド本体12の中空部13にこれらの治具を嵌入し
てモールドを形成するものである。
【0031】上述したモールドを用い、実施例1と同じ
泡体を同様に圧入してキュアした後、製品を押し出して
脱型した。脱型したローラーは表面が薄い被膜で覆わ
れ、ローラーの円筒部の円周上にバリのない製品であ
り、研磨の必要のないローラーが成形できた。このロー
ラーも実施例1と同様にボイド等の問題は生じなかっ
た。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のポリウレ
タンフォーム成形品の製造方法によれば、機械的撹拌に
より泡立てて得られた泡体を用いて微細セルの細長い筒
状体や紐状体等のポリウレタンフォーム成形体をボイド
等の不良を生じさせないで成形できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で使用したモールドを示す斜視図であ
る。
【図2】図1に示したモールドを閉じた状態を示す斜視
図である。
【図3】実施例1で得られたローラーを示す斜視図であ
る。
【図4】実施例2で使用したモールドの本体を示す斜視
図である。
【図5】実施例2で使用したモールドの治具を示す斜視
図である。
【図6】図5の治具にローラー芯金をセットして閉じた
状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 モールド 2 キャビティ 6 芯金 7 コ字状溝 8 圧入溝 9 エア抜き溝 10 ホース 11 ローラー 12 モールド本体 13 中空部 14 圧入用治具 15 エア抜き用治具

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2個以上の活性水素を含有する化合物、
    2個以上のイソシアネート基を有する化合物及び触媒を
    含む混合物を機械的撹拌によって泡立てて泡体を形成
    し、この泡体をエア抜き口を有するモールド内に圧入
    し、モールド内の泡体を硬化させて成形することを特徴
    とするポリウレタンフォーム成形品の製造方法。
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