JP6529072B2 - 軟質ポリウレタンフォーム - Google Patents
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Description
イソシアヌレートフォームは、イソシアネートの三量体であるイソシアヌレート環を含む発泡体である。イソシアヌレート環は、ウレタン結合に比べて結合の安定性が高いため、耐熱性及び難燃性に優れる。
ポリカーボネート系ポリウレタンフォームは、ポリカーボネート基を主鎖に持つポリカーボネートポリオールを使用したポリウレタンフォームであり、一般的なエーテル系ポリウレタンフォームやエステル系ポリウレタンフォームと比べて、耐熱性や耐加水分解性に優れる。
一方、イソシアヌレートフォームは、ポリウレタンフォームの配合中にイソシアヌレートを大量に含むため、フォームが脆くなりやすく、またフォームの硬度が高くなり、車両の防音材等には適さなかった。
また、ポリカーボネート系ポリウレタンフォームは、原料粘度が極めて高いため、製造時の取り扱いに難があり、かつ低温特性に劣り、さらには原料のコストが高い問題がある。
なお、難燃剤としてメラミン難燃剤を使用したポリウレタンフォームも提案されているが、添加量を多くしても難燃性の向上効果がそれほどではない問題がある。
請求項3の発明は、請求項1または2において、前記難燃剤の添加量が前記ポリオール100質量部に対して20〜40質量部であることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1から4の何れか一項において、車両用防音材として使用されるものであることを特徴とする。
請求項2の発明によれば、ポリエーテルポリオールを併用することにより、物性の低下を許容範囲にとどめたうえで、コストを下げることが可能となる。
なお、ポリウレタンフォームにはスラブ発泡体とモールド発泡体がある。スラブ発泡体は、ポリウレタン発泡原料をコンベア上に吐出し、常温及び大気圧下でポリオールとポリイソシアネートを反応させて上方へ膨らんだ蒲鉾状に連続発泡成形するスラブ発泡により形成されたものであり、発泡後に裁断等によって適宜の寸法・形状にされる。
一方、モールド発泡体は、製品形状のキャビティを有する金型にポリウレタン原料を充填して製品形状に発泡するモールド発泡により形成されたものである。
請求項5の発明によれば、耐熱性、耐湿熱性、強度、軽量な車両用防音材が得られる。
前記脂肪族分岐グリコールは、具体的には、1,2−プロピレングリコール、1−メチル−1,3−ブチレングリコール、2−メチル−1,3−ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1−メチルー1,4−ペンチレングリコール、2−メチル−1,4−ペンチレングリコール、1,2−ジメチル−ネオペンチルグリコール、2,3−ジメチルーネオペンチルグリコール、1−メチルー1,5−ペンチレングリコール、2−メチル−1,5−ペンチレングリコール、3−メチル−1,5−ペンチレングリコール、1,2−ジメチルブチレングリコール、1,3−ジメチルブチレングリコール、2,3−ジメチルブチレングリコール、1,4−ジメチルブチレングリコール等を例示することができる。これらの脂肪族分岐グリコールは単独、または2種類以上併用して用いられる。
前記脂肪族ジカルボン酸の具体例としては、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸及びドデカン二酸、1,6−シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。また、これらの低級アルキルエステル等の誘導体及び酸無水物等も挙げられる。これらは単独でも2種以上混合して使用することもできる。
また、アルキル基の側鎖を1以上持つポリエステルポリオールである、脂肪族二塩基酸と脂肪族分岐2価アルコールとから得られる脂肪族ポリエステルポリオールの平均分子量(数平均分子量)が1000〜5000(より好ましくは2000〜3000)の脂肪族ポリエステルポリオールが好ましい。
また、官能基数は、2〜4が、柔軟さと強靭さを両立させるためには好ましい。
膨張黒鉛は、天然黒鉛を硫酸、硝酸等の混合液に浸漬し、過酸化水素や塩酸等の酸化剤を添加したものなど、公知の膨張黒鉛を使用することができる。特には、膨張開始温度が130〜300℃程度、膨張容積が50〜300cc/g程度、膨張前の平均粒径が50〜500μmのものが好ましい。
また、液体難燃剤を使用すると、UL−94垂直燃焼試験V0において150℃×600時間後の熱老化試験後に不合格となる。
整泡剤は、ウレタンフォーム用として公知のものを使用することができる。例えば、シリコーン系整泡剤、含フッ素化合物系整泡剤および公知の界面活性剤を挙げることができる。整泡剤の一般的な量は、ポリオール100質量部に対して0.1〜3.0質量部である。
酸化防止剤としては、フェノール系、リン系、ジフェニルアミン系等を挙げることができ、特にリン系酸化防止剤及びジフェニルアミン系酸化防止剤の何れか一方、あるいは併用が好ましい。酸化防止剤の量はポリオール100質量部に対して0.5〜3質量部が好ましい。
また、本発明の軟質ポリウレタンフォームは、スラブ発泡体あるいはモールド発泡体のいずれでもよいが、好ましくはスラブ発泡体である。
本発明の軟質ポリウレタンフォームは、単独で使用され、あるいは金属板やプラスチック板等に積層されたりして使用される。本発明の軟質ポリウレタンフォームは、幅広い分野において使用可能である。また、車両用防音材として使用される場合、耐熱性が要求される部材に好適で有り、例えば、エンジンフード裏面の防音シートや、エンジンカバーや、オイルパンカバー等の用途に好適である。
・ポリエステルポリオール:ポリ(3−メチル−1,5ペンタンジオール;トリメチロールプロパン)アルト−アジピン酸、分子量3000、官能基数3、品名「ポリライトOD−X−2518」(大日本インキ化学工業株式会社製)
・ポリエーテルポリオール: 分子量3000、官能基数3、品名「サンニックスGP−3050NS」(三洋化成工業株式会社製)
・発泡剤:水
・触媒:トリエチレンジアミン
・整泡剤:シリコーン整泡剤、品名「BJ−100」(花王株式会社製)
・イソシアネート(MDI):ポリメリックMDI、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、品名「フォームライト2803B」(BASF INOAC ポリウレタン株式会社製)
・イソシアネート(TDI):T−80
・膨張黒鉛:品名「SYZR 502FP」(三洋貿易株式会社製)、膨張開始温度180℃〜200℃
・リン系粉体難燃剤:品名「SH−850」(大八化学工業社製)
・メラミン:品名「メラミン」三井化学社製、融点345℃以上、引火点287℃
・液体難燃剤1:含ハロゲン縮合リン酸エステル、品名「CR504L」(大八化学工業社製)、引火点236℃
・液体難燃剤2:ノンハロゲン系リン酸エステル、品名「DAIGUARD−880」(大八化学工業社製)、引火点217℃、分解温度251℃
密度は、JIS K7222:2005に基づいて測定した。
耐熱性は、試験片を恒温槽に収容して150℃で600時間維持した後に測定した引張強度と伸び(常態時の引張強度及び伸びの測定方法(JIS K6400−5 5)に準じて測定する。)によって判断し、主に引張強度のみで判断し、より好ましくは伸びも考慮して判断する。すなわち、耐熱性の引張強度が68kPa未満では耐熱性に劣り(×)、68kPa以上90kPa未満が好ましく(△)、より好ましくは90kPa以上(○)が耐熱性に優れると判断できる。耐熱性の伸びは、15%未満では、低(×)、15%以上20%未満では、良(△)、20%以上では優秀(○)と判断できる。
比較例1は、難燃剤としてメラミンのみを使用する例であり、常態及び熱老化後のUL94垂直燃焼試験V0の何れにも不合格であり、難燃性に劣っていた。
比較例2及び比較例3は、難燃剤として液体難燃剤1のみを使用する例と液体難燃剤2のみを使用する例であり、何れも熱老化後のUL94垂直燃焼試験V0に不合格であり、耐湿熱性(引張強度、伸び)が劣っていた。
比較例5は難燃剤を添加せず、かつイソシアネートをTDIとした例であり、常態及び熱老化後のUL94垂直燃焼試験V0の何れも不合格であり、難燃性に劣っていた。
比較例6は、ポリオールとしてポリエーテルポリオールを使用すると共に難燃剤を添加せず、かつイソシアネートしてTDIを使用した例であり、常態及び熱老化後のUL94垂直燃焼試験V0の何れも不合格であり、難燃性に劣っていた。また、耐熱性(引張強度)が劣っていた。
比較例8は難燃剤として膨張黒鉛のみを使用し、かつその添加量を本発明の範囲よりも少なくした例、比較例9は難燃剤としてリン系粉体難燃剤のみを使用し、かつその添加量を本発明の範囲よりも少なくした例であり、常態及び熱老化後のUL94垂直燃焼試験V0の何れも不合格であり、難燃性に劣っていた。
Claims (5)
- ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤、触媒及び難燃剤を含むポリウレタン発泡原料から得られる軟質ポリウレタンフォームにおいて、
前記ポリオールは、ポリエステルポリオールを含み、
前記ポリエステルポリオールは、アルキル基の側鎖を1以上持ち、
前記ポリイソシアネートは、ジフェニルメタンジイソシアネート系イソシアネートであり、
前記難燃剤は、膨張黒鉛またはリン系粉体難燃剤の何れか一方又は両方の粉体難燃剤からなり、添加量が前記ポリオール100質量部に対して20質量部以上であり、
イソシアネートインデックスは85〜115であり、
軟質ポリウレタンフォームの密度(JIS K7222:2005)は、80〜120kg/m3であることを特徴とする軟質ポリウレタンフォーム。 - 前記ポリオールは、アルキル基の側鎖を1以上持つポリエステルポリオールと、ポリエーテルポリオールとを含み、
前記アルキル基の側鎖を1以上持つポリエステルポリオールの数平均分子量は、2000〜5000であり、
前記軟質ポリウレタンフォームは、150℃600時間後の伸びが8%以上であることを特徴とする請求項1に記載の軟質ポリウレタンフォーム。 - 前記難燃剤の添加量が前記ポリオール100質量部に対して20〜40質量部であることを特徴とする請求項1または2に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
- 前記軟質ポリウレタンフォームがスラブ発泡品からなることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
- 車両用防音材として使用されるものであることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
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