JP3230403B2 - ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents
ポリウレタンフォームの製造方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/08—Processes
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリウレタンフォーム
の製造方法に関し、詳細には、セル径の分布が均一なポ
リウレタンフォームの製造方法に関する。
の製造方法に関し、詳細には、セル径の分布が均一なポ
リウレタンフォームの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、ポリウレタンフォームは断熱材、
クッション材等として広く実用化されている。このポリ
ウレタンフォームの特性はそのセルの大きさに大きく依
存している。例えば、ポリウレタンフォームの熱伝導率
は、セル径が小さい程小さいことが知られている。
クッション材等として広く実用化されている。このポリ
ウレタンフォームの特性はそのセルの大きさに大きく依
存している。例えば、ポリウレタンフォームの熱伝導率
は、セル径が小さい程小さいことが知られている。
【０００３】従来、このようなポリウレタンは、ポリイ
ソシアネート成分を含む液と、ポリオールを主成分と
し、発泡剤、触媒及び整泡剤を添加した液を用い、これ
らを混合することにより製造されている。発泡剤として
はいわゆるフロンと水が用いられ、それらの使用量によ
ってセルの大きさを調節していた。しかしながら、現
在、オゾン層破壊の観点からフロンの使用はきびしく制
限されるようになった。その結果、発泡剤として水のみ
を用いてポリウレタンを製造する際に、セルの大きさを
制御する様々な方法が提案された。
ソシアネート成分を含む液と、ポリオールを主成分と
し、発泡剤、触媒及び整泡剤を添加した液を用い、これ
らを混合することにより製造されている。発泡剤として
はいわゆるフロンと水が用いられ、それらの使用量によ
ってセルの大きさを調節していた。しかしながら、現
在、オゾン層破壊の観点からフロンの使用はきびしく制
限されるようになった。その結果、発泡剤として水のみ
を用いてポリウレタンを製造する際に、セルの大きさを
制御する様々な方法が提案された。
【０００４】例えば、特開昭57−125225号明細書では、
整泡剤としてシリコーン系化合物、陰イオン系界面活性
剤、陽イオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等を
ポリオール成分及びポリイソシアネート成分の両方に添
加することを特徴とする、ポリウレタンフォームの製造
方法を開示している。この方法において、ポリオール成
分とポリイソシアネート成分の混合により、発泡反応と
重合反応が同時に進行する。この反応の工程において、
水とポリイソシアネートとの反応により二酸化炭素が発
生し、フォームが形成される。この際に、上記整泡剤
は、その表面張力の強さによってフォーム中のセルの大
きさを制御している。
整泡剤としてシリコーン系化合物、陰イオン系界面活性
剤、陽イオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等を
ポリオール成分及びポリイソシアネート成分の両方に添
加することを特徴とする、ポリウレタンフォームの製造
方法を開示している。この方法において、ポリオール成
分とポリイソシアネート成分の混合により、発泡反応と
重合反応が同時に進行する。この反応の工程において、
水とポリイソシアネートとの反応により二酸化炭素が発
生し、フォームが形成される。この際に、上記整泡剤
は、その表面張力の強さによってフォーム中のセルの大
きさを制御している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリウ
レタンの製造に用いられるポリオール、特にポリエーテ
ルポリオールはその主鎖中のエーテル結合の電子供与性
が高く、従って発泡剤として用いられる水分子と水素結
合を形成する。その結果、ポリオール中には水が偏在す
ることになる。ポリオール中におけるこの発泡剤である
水の偏在は、発泡過程で形成されるセルの直径及び大き
さのばらつきを引起し、得られるポリウレタンフォーム
の物性の低下の一因となる。上記の整泡剤を使用するセ
ル径の制御は、不均一に分散した水の放出する二酸化炭
素をトラップする受動的なセル径の制御であり、水の分
布を均一にすることはできず、根本的な解決にはならな
い。さらに、整泡剤を添加するポリオール成分は、多成
分の混合系であるため粘度がかなり高く、従って発泡剤
である水を均一に分散させることは困難である。
レタンの製造に用いられるポリオール、特にポリエーテ
ルポリオールはその主鎖中のエーテル結合の電子供与性
が高く、従って発泡剤として用いられる水分子と水素結
合を形成する。その結果、ポリオール中には水が偏在す
ることになる。ポリオール中におけるこの発泡剤である
水の偏在は、発泡過程で形成されるセルの直径及び大き
さのばらつきを引起し、得られるポリウレタンフォーム
の物性の低下の一因となる。上記の整泡剤を使用するセ
ル径の制御は、不均一に分散した水の放出する二酸化炭
素をトラップする受動的なセル径の制御であり、水の分
布を均一にすることはできず、根本的な解決にはならな
い。さらに、整泡剤を添加するポリオール成分は、多成
分の混合系であるため粘度がかなり高く、従って発泡剤
である水を均一に分散させることは困難である。
【０００６】また、近年、例えば車両のシート等に用い
られるポリウレタンフォームにおいては、その軽量化の
観点から、フォームの低密度化が図られるようになって
きている。このような低密度のフォームにおいては、特
にセルの大きさの分布を均一にすることが必要であり、
従来の方法では満足な物性を有するフォームが得られな
かった。
られるポリウレタンフォームにおいては、その軽量化の
観点から、フォームの低密度化が図られるようになって
きている。このような低密度のフォームにおいては、特
にセルの大きさの分布を均一にすることが必要であり、
従来の方法では満足な物性を有するフォームが得られな
かった。
【０００７】本発明は、物理的な力を加えることにより
ポリオール主鎖中のエーテル結合と水分子との水素結合
を切断し、ポリオール成分中の水を均一に分散させ、そ
の結果、セル径の分布が均一なポリウレタンフォームを
製造する方法を提供することを目的とする。
ポリオール主鎖中のエーテル結合と水分子との水素結合
を切断し、ポリオール成分中の水を均一に分散させ、そ
の結果、セル径の分布が均一なポリウレタンフォームを
製造する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポリイソシア
ネート成分とポリオール成分の少なくとも２成分を混合
するポリウレタンフォームの製造方法において、ポリイ
ソシアネート成分と混合する前のポリオール成分に、又
はポリイソシアネート成分とポリオール成分の混合物
に、超音波を印加することを特徴とするものである。
ネート成分とポリオール成分の少なくとも２成分を混合
するポリウレタンフォームの製造方法において、ポリイ
ソシアネート成分と混合する前のポリオール成分に、又
はポリイソシアネート成分とポリオール成分の混合物
に、超音波を印加することを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】ポリオールとポリイソシアネートの反応前に、
ポリオール成分中の水に超音波を加えることにより、ポ
リオールの主鎖中のエーテル結合と水との間の水素結合
を切断し、水をポリオール成分中に均一に分散させるこ
とができる。その結果、均一なセル径分布を有するポリ
ウレタンフォームが得られる。
ポリオール成分中の水に超音波を加えることにより、ポ
リオールの主鎖中のエーテル結合と水との間の水素結合
を切断し、水をポリオール成分中に均一に分散させるこ
とができる。その結果、均一なセル径分布を有するポリ
ウレタンフォームが得られる。
【００１０】
【課題を解決するための手段の補足説明】本発明におい
て、ポリイソシアネートとしては、ポリウレタンフォー
ムの製造において従来より用いられている、イソシアネ
ート基を２以上有する芳香族系、脂環族系、もしくは脂
肪族系のポリイソシアネート、又はこれらの混合物もし
くは変性体を用いることができる。その例としては、ト
リレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタン
ジイソシアネート（ＭＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシ
アネート（ＨＭＤＩ）等が例示される。
て、ポリイソシアネートとしては、ポリウレタンフォー
ムの製造において従来より用いられている、イソシアネ
ート基を２以上有する芳香族系、脂環族系、もしくは脂
肪族系のポリイソシアネート、又はこれらの混合物もし
くは変性体を用いることができる。その例としては、ト
リレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタン
ジイソシアネート（ＭＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシ
アネート（ＨＭＤＩ）等が例示される。
【００１１】また、本発明において、ポリオールとして
は、ポリウレタンフォームの製造において従来より用い
られている、水酸基を２以上有する、多価アルコール、
グリコール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポ
リオール等、又はこれらの混合物を用いることができ
る。また、エチレングリコール、ジエタノールアミン、
トリエタノールアミン等をポリエーテルポリオールと共
に用いてよい。
は、ポリウレタンフォームの製造において従来より用い
られている、水酸基を２以上有する、多価アルコール、
グリコール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポ
リオール等、又はこれらの混合物を用いることができ
る。また、エチレングリコール、ジエタノールアミン、
トリエタノールアミン等をポリエーテルポリオールと共
に用いてよい。
【００１２】さらに、これらの成分に加え、ポリウレタ
ンフォームの製造において通常用いられる他の成分、例
えば触媒、整泡剤、その他の添加剤を用いてもよい。触
媒としては、例えば、活性水素含有基とイソシアネート
基の反応を促進させる有機スズ化合物等の金属化合物系
触媒、トリエチレンジアミン等の３級アミン触媒を使用
することができる。整泡剤としては、例えば、シリコー
ン系整泡剤、含フッ素化合物系整泡剤を用いることがで
きる。他の添加剤としては、例えば、充填材、安定剤、
着色剤、難燃剤等を用いることができる。これらの添加
剤はポリオール成分に加えられて用いられる。
ンフォームの製造において通常用いられる他の成分、例
えば触媒、整泡剤、その他の添加剤を用いてもよい。触
媒としては、例えば、活性水素含有基とイソシアネート
基の反応を促進させる有機スズ化合物等の金属化合物系
触媒、トリエチレンジアミン等の３級アミン触媒を使用
することができる。整泡剤としては、例えば、シリコー
ン系整泡剤、含フッ素化合物系整泡剤を用いることがで
きる。他の添加剤としては、例えば、充填材、安定剤、
着色剤、難燃剤等を用いることができる。これらの添加
剤はポリオール成分に加えられて用いられる。
【００１３】上記のように、本発明の方法では発泡剤と
して水を用いる。この水は偏在しているため、超音波に
よる物理的力を加えてポリオール内に均一に分布させ
る。超音波を印加する手段としては、超音波加振機、超
音波洗浄器等を用いることができる。この超音波のエネ
ルギーは、水分子を均一に分散させるために、好ましく
は20kHz 以上、より好ましくは50kHz 以上の周波数かつ
50〜100Wの出力を有する。
して水を用いる。この水は偏在しているため、超音波に
よる物理的力を加えてポリオール内に均一に分布させ
る。超音波を印加する手段としては、超音波加振機、超
音波洗浄器等を用いることができる。この超音波のエネ
ルギーは、水分子を均一に分散させるために、好ましく
は20kHz 以上、より好ましくは50kHz 以上の周波数かつ
50〜100Wの出力を有する。
【００１４】この超音波の印加は、ポリオール成分とポ
リイソシアネート成分の混合直前にポリオール成分に実
施することが好ましい。超音波の印加後、しばらく放置
しておくと、均一に分散した水分子が再び水素結合によ
ってポリオール内で偏在するからである。また、ポリオ
ールとポリイソシアネートは混合後にすみやかに重合反
応を開始するため、発泡がある程度進行した段階で超音
波を印加すると、形成したセルを破壊してしまう。従っ
て、混合後に超音波を印加する場合は混合直後に実施す
ることが好ましい。
リイソシアネート成分の混合直前にポリオール成分に実
施することが好ましい。超音波の印加後、しばらく放置
しておくと、均一に分散した水分子が再び水素結合によ
ってポリオール内で偏在するからである。また、ポリオ
ールとポリイソシアネートは混合後にすみやかに重合反
応を開始するため、発泡がある程度進行した段階で超音
波を印加すると、形成したセルを破壊してしまう。従っ
て、混合後に超音波を印加する場合は混合直後に実施す
ることが好ましい。
【００１５】
【実施例】ポリオールＡ（平均分子量6000、平均官能基
数３のポリエーテルポリオール）75重量部、ポリオール
Ｂ（平均分子量5000、平均官能基数３のポリマーポリオ
ール）25重量部、水3.4 重量部、整泡剤（ＳＺ1306）1.
0 重量部、触媒Ａ（タブコ33LV）0.3 重量部、触媒Ｂ
（ポリキャット77）0.25重量部、触媒Ｃ（トヨキャット
ET）0.05重量部を混合してポリオール混合物を調製し
た。この混合物45g をビーカーに入れ、このビーカーを
25℃に温度調節した超音波洗浄器の槽内に入れ、45kHZ/
80W の超音波エネルギーを60秒間印加した。この混合物
を32.7g のＭＤＩ（ＮＣＯ％＝23.8％）と混合し、発泡
・重合反応させ、直径120mm 、高さ220mmのポリウレタ
ンフォームを得た。また、比較として、上記超音波印加
を行わないことを除き、同様にしてポリウレタンフォー
ムを製造した。
数３のポリエーテルポリオール）75重量部、ポリオール
Ｂ（平均分子量5000、平均官能基数３のポリマーポリオ
ール）25重量部、水3.4 重量部、整泡剤（ＳＺ1306）1.
0 重量部、触媒Ａ（タブコ33LV）0.3 重量部、触媒Ｂ
（ポリキャット77）0.25重量部、触媒Ｃ（トヨキャット
ET）0.05重量部を混合してポリオール混合物を調製し
た。この混合物45g をビーカーに入れ、このビーカーを
25℃に温度調節した超音波洗浄器の槽内に入れ、45kHZ/
80W の超音波エネルギーを60秒間印加した。この混合物
を32.7g のＭＤＩ（ＮＣＯ％＝23.8％）と混合し、発泡
・重合反応させ、直径120mm 、高さ220mmのポリウレタ
ンフォームを得た。また、比較として、上記超音波印加
を行わないことを除き、同様にしてポリウレタンフォー
ムを製造した。
【００１６】これらのフォームについて、各々、その任
意の部位より切り出したフォームのテストピースを走査
電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて写真撮影を行った。得られた
写真からセル径の分布を画像解析ソフトにより定量し
た。この結果を以下の表１に示す。
意の部位より切り出したフォームのテストピースを走査
電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて写真撮影を行った。得られた
写真からセル径の分布を画像解析ソフトにより定量し
た。この結果を以下の表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】この表より、ポリオール混合物に超音波を
印加することにより、平均セル径が小さくかつその分布
がより均一であるポリウレタンフォームが得られること
がわかる。
印加することにより、平均セル径が小さくかつその分布
がより均一であるポリウレタンフォームが得られること
がわかる。
【００１９】さらに、これらのフォームについて、80℃
における耐熱圧縮永久歪み、すなわち50％圧縮後の残留
歪みを測定した。超音波を印加しない場合の8.4 に対
し、超音波を印加した場合7.1 となり、圧縮永久歪み
（へたり特性）がほぼ15％向上した。これは、超音波印
加によりセル径の分布が均一となり、セルにより形成さ
れるフォームの骨格がより均一化し、変形応力の分散特
性が向上し、フォーム全体で荷重を分担することによ
り、応力集中による局部変形が低下し、永久歪みが低下
したと考えられる。
における耐熱圧縮永久歪み、すなわち50％圧縮後の残留
歪みを測定した。超音波を印加しない場合の8.4 に対
し、超音波を印加した場合7.1 となり、圧縮永久歪み
（へたり特性）がほぼ15％向上した。これは、超音波印
加によりセル径の分布が均一となり、セルにより形成さ
れるフォームの骨格がより均一化し、変形応力の分散特
性が向上し、フォーム全体で荷重を分担することによ
り、応力集中による局部変形が低下し、永久歪みが低下
したと考えられる。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、セル径の
分布が均一な、物性の均質なポリウレタンフォームが得
られる。
分布が均一な、物性の均質なポリウレタンフォームが得
られる。
Claims (1)
- 【請求項１】 ポリイソシアネート成分とポリオール成
分の少なくとも２成分を混合するポリウレタンフォーム
の製造方法において、ポリイソシアネート成分と混合す
る前のポリオール成分に、又はポリイソシアネート成分
とポリオール成分の混合物に、超音波を印加することを
特徴とする方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32730894A JP3230403B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | ポリウレタンフォームの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32730894A JP3230403B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | ポリウレタンフォームの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08183828A JPH08183828A (ja) | 1996-07-16 |
| JP3230403B2 true JP3230403B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=18197688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32730894A Expired - Fee Related JP3230403B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | ポリウレタンフォームの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3230403B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7682656B2 (en) * | 2004-06-14 | 2010-03-23 | Agruim Inc. | Process and apparatus for producing a coated product |
| CN101068628B (zh) | 2004-11-30 | 2012-04-25 | 爱禾瑞公司 | 在旋转辊筒中包覆控释产品的方法和装置 |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP32730894A patent/JP3230403B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08183828A (ja) | 1996-07-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |