JPH03124720A - 発泡ポリウレタン衝撃吸収材とその製造方法 - Google Patents

発泡ポリウレタン衝撃吸収材とその製造方法

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JPH03124720A
JPH03124720A JP2262944A JP26294490A JPH03124720A JP H03124720 A JPH03124720 A JP H03124720A JP 2262944 A JP2262944 A JP 2262944A JP 26294490 A JP26294490 A JP 26294490A JP H03124720 A JPH03124720 A JP H03124720A
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phthalate
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Jin Suk Choi
崔 珍石
Jae-Myong Lee
李 宰明
Hyoung-Su Kim
金 亨洙
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Dong Sung Chemical Ind Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ポリエーテル系ポリウレタンから製造された
マイクロセル状の発泡衝撃吸収材に関するものである。
さらに詳しく言えば、残存イソシアナートを含むプレポ
リマーまたはイソシアナートモノマー成分とエーテル系
ポリオール、可塑剤、有機シロキサン等で構成された樹
脂成分を、混合、成型し、発泡成形体を製造することか
らなる、優れた衝撃吸収効果と衝撃復元力、成形比重を
自由に変化することができるというような各種物性を有
する、発泡ポリウレタン衝撃吸収材、ならびにその製造
方法に関するものである。
(従来の技術) 既存の衝撃吸収材は次のような欠点を有していた。
まず第1に、既存のポリウレタンウレア弾性体は、各種
産業に於て、いろいろな成形品の形態で広く使われてい
ながら、その物性、衝撃吸収効果、変形回復等の調和が
、期待にそわなかったり比重が大きかったり、あるいは
値段が高ずぎたりして、そのため実際の使用には問題が
多かった。
第2に、マイクロセル状の発泡衝撃吸収材の場合に於て
、外気温度の変化による衝撃吸収効果の変化を減らすた
めに、特に複雑に変性製造された、高価なアミン系変性
ポリオール及び芳香族ビニルモノマー等を使わなければ
ならなかったし、さらに衝撃吸収効果を補完するために
、アスファルトあるいは粘着附与剤等、各種の添加剤を
別に多量に添加しなければならなかった。
このようなことから従来の発泡衝撃吸収材は、比重の上
昇とか値段の上昇とかを来し、その実用性が減少し、結
果として、その使用分野によっては適用範囲が大幅に制
限されていた。
そこで本発明では、既存の発泡衝撃吸収材に於て、ポリ
オール成分に使用されていた特殊構造のアミン系変性ポ
リオール、及び多種類の芳香族ビニル系モノマー等の複
合併用と異なり、ただ単に、単純なプロピレンオキシド
系2〜4価のヒドロキシ官能基ををするポリオールだけ
を併用し、か・っ反応促進剤及び乳化剤を選択すること
によって、その発泡構造がちがうだけでなく衝撃吸収効
果及び復元力の優れた、新規なポリウレタン衝撃吸収剤
をうろことのできる本発明を完成したのである。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、従来の発泡形衝撃吸収材が有する各種欠点を
改善または解消することにある。
すなわち、本発明は、吸収材の構成成分として、残存イ
ソシアナートを含むプレポリマー又はイソシアナートモ
ノマー成分とエーテル系ポリオール、可塑剤、有機シロ
キサン等から製造される樹脂成分、を混合し、成形し発
泡成形体を製造することからなるものである。その結果
、各種物性が著しく改善された新規な、発泡衝撃吸収材
を提供することができるのである。
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明は、ポリウレタンマイクロセル状の発泡衝撃吸収
材においてニ ジイソシアナートと、ヒドロキシ基価が30〜500■
KOH/gのプロピレンオキシド系ポリジオールとから
製造された残存イソシアナート含量が5〜25重量%で
あるプレポリマー成分又はジイソシアナートモノマー成
分と鎖末端ヒドロキシ官能基が二つでヒドロキシ基価が
25〜100■KOji/gであるプロピレンオキシド
系ポリオール、鎖末端ヒドロキシ官能基が三つでヒドロ
キシ基価が20〜1ooo■KOII/gであるプロピ
レンオキシド系ポリオール、鎖末端ヒドロキシ官能基が
四つでヒドロキシ基価が50〜220■KOH/gであ
るプロピレンオキシド系ポリオール、3級アミン系及び
有機金属系反応促進剤、可塑剤及びポリアルキル又はポ
リアルコキシシロキサンで構成されており、水分含量が
0.3〜3.0重■%である樹脂成分からなる発泡成形
体であり、その反↑Ω弾性が10%以下で、永久圧縮変
形が5%以下であることを特徴とする発泡ポリウレタン
衝撃吸収材の製造法ならびに当該発泡ポリウレタン衝撃
吸収材に関する。
本発明による発泡形衝撃吸収材は、不規則な相互浸入ネ
ットワーク形(Interpenetrating N
etWork)構造をもっている。
以下、本発明を製造方法を中心に、更に詳しく説明する
まず、本発明による発泡衝撃吸収材の製造方法を要約す
ると、大きく二つに大別され、それを説明すると次のよ
うになる。
第1 法(プレポリマー法と する) ポリエーテル系ポリウレタンマイクロセル状の発泡衝撃
吸収材の製造において、 (イ)ジイソシアナートモノマーとプロピレンオキシド
から製造されたポリジオール(ヒドロキシ基価30〜5
00■KOH/ g )を2次付加重合反応させてプレ
ポリマーを製造し、 (ロ)鎖末端ヒドロキシ官能基が二つでヒドロキシ基価
が25〜100■KOH/ gであるポリジオールと、
鎖末端ヒドロキシ官能基が三つでヒドロキシ基価が20
〜1000■KOJI/gであるプロピレンオキシド系
ポリオール、鎖末端ヒドロキシ官能基が四つでヒドロキ
シ基価が50〜220mgKOf(/gであるプロピレ
ンオキシド系ポリオール、可塑剤、有機シロキサン及び
反応促進剤などの添加剤を混合攪拌して樹脂成分を製造
した後、 (ハ)上記(イ)のプレポリマー成分と上記(II)の
樹脂成分とを、約40〜60′Cに予熱配合した後、高
速攪拌して注入成型機によって発泡成形体を製造する。
この時、必要によっては50〜70℃に予熱し、離型剤
処理がなされている金型に高速攪拌、注入し、その際成
形指数は用途によって1.0〜2.0まで多様にす:る
ことができ、注入後には金型内に約5〜10分間保持し
た後、脱型し、さらに大気中で約−日はどボストキユア
リングさせると、良好な状態の発泡形衝撃吸収材を製造
することができる。
このようなプレポリマー法で製造する際、(イ)におけ
る前記2次付加重合反応は、約50〜120℃の温度で
乾燥不′活性気体の存在下で進行させる。
この時、後で説明するプレポリマー成分と樹脂成分の配
合比の調節、ソフトセグメントとハードセグメントの存
在比率及び粘度などを考慮して、ジイソシアナートモノ
マーの量とポリオールの反応配合量を決定する。ついで
重合・減圧、脱気させ残存イソシアナートの含量が5〜
20重量%になるようにプレポリマーを製造して使用す
る。
また、上記(II)の樹脂成分を製造する場合には、単
量体状のジオールジアミン系反応促進剤及び有機金属系
反応促進剤等又は同様な添加剤を混合して使用し、最終
水分含量が0.3〜3.0重量%になるように、樹脂成
分を製造する。
なお、前記のポリオールとジアミン系及び有機金属反応
促進剤は、相互侵入ネットワーク生成反応の速度調節及
び分散効果のため、例えばテトラエチルメチレンジアミ
ン、テトラメチルヘキサンジアミン、テトラエチルメチ
レンジアミン、ジエチルピペラジン、トリエチレンジア
ミン等及び同等のジアミン、スズ酸オクチル、ジ−n−
ブチルスズジアセテート、ソジウムビカーボネーターリ
ードオクトエート、ボタジウムアセテート等のような有
機金属をヒドロキシ基が45〜800■KOH/gであ
るジオールモノマーあるいはポリジオールに、高速攪拌
・分散させて使用する。
さらに、この特使われるジイソシアナートモノマーとし
てはトルエンジイソシアナート、キシレンジイソシアナ
ート、3.3′−ジメチルジベニル4,4′−ジイソシ
アナート、パラ−フェニレンジイソシアナート、4.4
′−メチレンビス(フェニルイソシアナート)等芳香族
ジイソシアナートを使用することができる。また、芳香
族可塑剤としてはジメチルフタラード、ジエチルフタラ
ード、ジイソブチルフタラード、ジブチルフタラード、
ジオクチルフタラード、ジノニルフタラード、ジイソオ
クチルフタラード、ジイソデシルフタラードとジプロピ
レングリコールジベンゾエート及びリン酸トリクレジル
、リン酸オクチルジフェニル、リン酸タレシルジフェニ
ル等ヲ使用スることができる。
また、有機シロキサンとしてはポリメチルシロキサン、
ポリオキシエチレンシロキサン誘導体等を使用すること
ができる。
第2 法(ワンショット法と する) ポリウレタンマイクロセル状の発泡衝撃吸収材の製造に
おいて、 (イ)ジイソシアナートモノマーを約20℃〜60℃に
予熱し、 (ロ)鎖末端ヒドロキシ官能基が2〜4つであるかまた
は活性化水素原子をもっているプロピレンオキシド系ポ
リオールと上記の可塑剤等の添加剤を混合攪拌させて樹
脂成分を製造した後、(ハ)上記(イ)のイソシアナー
ト成分と約40〜60℃に予熱した(口)の樹脂成分を
高速攪拌させて、金型で成形して発泡成形体を製造する
このような、ワンショット法は、既に述べたプレポリマ
ー法と大体の製造工程は同じだが、上記(0)樹脂成分
製造工程においてプレポリマー法で使用されたポリオー
ルより分子量が2〜3倍程度高いポリオールを、当量比
で使用し、配合製造することが望ましい。その理由はハ
ードセグメントの偏在化を防止することができるからで
ある。
以上述べた方法等によって製造された本発明による衝撃
吸収材は、−級ヒドロキシ基、水分、イソシアナート官
能基の1次反応によってウレタン、ウレア結合が生成さ
れながら、この時の反応熱によってビュレートアロファ
ネート結合等、2次相互浸入ネットワーク形成による不
規則な網状構造が生成され、また水分とイソシアナート
Mの反応によって発生するCO□ガスが有機シロキサン
によって均一に拡散され、独立気泡と連続気泡の存在比
率が大体等しくなる。
従って、本発明による衝撃吸収材は、外部から衝撃が加
えられた時、独立及び連続気泡によって1次衝撃作用を
示すとともに、不規則網状結合構造内のセグメントによ
ってその衝撃エネルギーが吸収されるのである。
一方、衝撃による吸収素材の変形は、2官能性ポリオー
ルの弾性と独立気泡の偏在によってその変形が回復する
ので、使用された芳香族可塑剤はその時の過度な弾性を
遅延させ、衝撃吸収と変形の回復の均衡を適当に調整す
るのである。
それ故、このような本発明による発泡形衝撃吸収材は、
従来のものとは相違し次のような特長を有している。
1)既存の複雑な工程を経たアミン系変成ポリオール及
び芳香族モノマー等の複雑な添加剤を使用しないので値
段が安い。
2)比重変化が多様でその産業的用途範囲が広い。
3)1)項と同じ添加剤あるいはポリオールを使用して
も、既存の衝撃吸収剤の衝撃吸収効果は85%以下であ
るのに反して、本発明による衝撃吸収材は、KSM−6
518試験によると、約8%以内の反撥弾性が測定され
るので約92%以上の優れた衝撃吸収効果を示した。
特に零下の気温に於ては、硬度はすこし高くなるのが衝
撃吸収力は、増大され約2%の反10弾性を示した。
4)KSM−6518試験によれば、既存の発泡衝撃吸
収材の圧縮永久変形は、常温で約10%以上であるのに
反して、本発明による吸収材の場合には、同じエーテル
形でありながら約2%という優れた圧縮永久変形を示し
た。
5)発泡成形体の構造上、独立気泡と連続気泡を共にも
ち、衝撃吸収と同時に、防音及び吸音の効果も併せ有す
る。
6)成形作業には、既存のウレタン発泡成型機を、その
まま使用することができる。すなわち別の施設を必要と
しない、例えば金型成形法、スラブ法、スプレー法、R
IM法等で成形作業を節単に行うことができる。
7)接着性に優れているので適用部分によっては接着が
良好である。
前述の通り、各種特長を有している本発明の発泡衝撃吸
収材は、既に広く使用されている自動車、電車、工場施
設、機械、住宅内装、自動化事務機器等の衝撃防止とか
、防振・防音を要する分野のみならず、各種産業用部品
としてより望ましく使用されるばかりでなく、スポーツ
用品分野においてもマット、グラブ、ボード、保護帯等
として使用することができる。勿論、その使用分野は、
前記羅列にとどまるものではない。
本発明を、以下実施例によって更に詳しく説明する。
ただし、本発明は、これらの実施例によって限定される
ものではない。
大膳立上 ヒドロキシ基価が30であるポリ(プロピレンオキシド
)と4,4′−メチレンビス(ベニルイソシアナート)
を乾燥不活性気体を流入しながら100℃で反応させ残
存イソシアナート含量19重量%のプレポリマー成分を
製造した。
一方ヒドロキシ基価が各々56であるポリ(プロピレン
オキシド)、ポリ (グリセリン/プロピレンオキシド
)、ポリ (ペンタエリトリトール/プロピレンオキシ
ド)を、3/2/4の当量比で配合し、添加剤として公
知の3級アミンを1.6−へキサメチレングリコール所
定量分散した反応促進剤と、公知の有機金属をヒドロキ
シ基価70であるポリ (プロピレンオキシド)に高速
攪拌・分散させた反応促進剤及びポリメチレンシロキサ
ンをポリオール1100pbに対し各々3pbw、6p
bw、3pb−ずつ添加し、可塑剤としてリン酸トリク
レジル(TCP)を前記のポリオール1100pbに対
し20pbwを添加した後、80℃に昇温させながら1
時間30分の間攪拌・配合し、かくて水分含量1.0±
o、oi重量%の樹脂成分を製造した。
ついで前記方法で製造されたプレポリマー成分と樹脂成
分とを50℃に予熱し、前述の方法で注入成形した。そ
の結果、製造された発泡成形体試片の物性値は表1の通
りであった。
表 1. (厚さ10w試片の物性値)ただし、金型温
度は60℃にしてクリームタイム/ライジングタイム/
タッタフリータイム/デモールディングタイム=7秒/
90秒/60秒/7分、自由発泡比重は0.150 g
/cc、物性試験条件は韓国工業標準規格M−6518
試験法により外気温度20℃で行った。
尖止件又 ヒドロキシ価が50であるポリ (プロピレンオキシド
)と4,4′−メチレンビス(ベニルイソシアナート)
を、乾燥不活性気体を流入させながら100℃で反応さ
せ残存イソシアナート含量15重量%のプレポリマー成
分を製造した。一方、ヒドロキシ価が各々37のポリ 
(プロピレンオキシド)、48のポリ (グリセリン/
プロピレンオキシド)、56のポリ (エチレンジアミ
ン/プロピレンオキシド)を、2/1/2の当量比で配
合し:添加剤としては、実施例1と同じ反応促進材と有
機シロキサンをポリオール1100pbに対し各々3p
bw 、5pbw 、2pb−ずつ添加し;可塑剤とし
てはTCPを前記のポリオール1100pbに対し10
pb−を添加した後、80℃に゛昇温しな。
1時間30分の間、攪拌して水分含量1.5±0.01
重量%の樹脂成分を製造した。
その他の工程は実施例1と同様にした。
製造された発泡成形体試片の物性値は表2の通りであっ
た。
表 2.(厚さlO龍試片の物性値) ただし、金型温度は60℃にし、クリームタイム/ライ
ジングタイム/タックフリータイム/デモールディング
タイム=6秒/90秒150秒/7分、自由発泡比重は
0.150 g/cc、物性試験条件は韓国工業標準規
格M−6518試験法により外気温度20℃で行った。
大施件主 ヒドロキシ基価が200のポリ (プロピレンオキシド
)と4.4′−メチレンビス(ベニルイソシアナート)
を乾燥不活性気体を流入しながら100°Cで反応させ
、残存イソシアナート含量18重量%のプレポリマー成
分を製造した。
一方、ヒドロキシ基価が、各々28のポリ (プロピレ
ンオキシド)、56のポリ (グリセリン/プロピレン
オキシド)、110のポリ (ペンタエリトリトール/
プロピレンオキシド)を、各々1/ 1.5 / 2の
当量比で配合し;添加剤としては実施例1と同じ反応促
進剤と有機シロキサンをポリオールtoopb−に対し
各々3pbw 3.6pbw 、Zpb−ずつ添加し;
可塑剤としてはジオクチルフタラード(D、 O,P、
)を前記のポリオール1100pbに対し3opb−を
添加した後、80°Cに昇温させた。1時間30分の間
撹拌して、水分含量2.00±0.01重量%の樹脂成
分を製造した。
その他の工程は、実施例1と同様にした。製造された発
泡成形体試片の物性値は表3の通りであった。
表 3.(厚さ10mm試片の物性値)ただし、金型温
度は60℃で、クリームタイム/ライジングタイム/タ
ッタフリータイム/デモールディングタイム−6秒/1
00秒/70秒/7分、自由発泡比重は0.086 g
/cc、物性試験条件は韓国工業標準規格M−6518
試験法により外気温度20°Cで行った。
実差貫エ ヒドロキシ基価が300のポリ (プロピレンオキシド
)と4.4′−メチレンビス(ペニルイソシアナー!・
)を乾燥不活性気体を流入しながら100℃で反応させ
、残存イソシアナート合計20重量%のプレポリマー成
分を製造した。
一方、ヒドロキシ基価が、各々44のポリ (プロピレ
ンオキシド)、28のポリ (グリセリン/プロピレン
オキシド)、90のポリ (ペンタエリトリトール/プ
ロピレンオキシド)を、2/1/2の当量比で配合し;
添加剤としては実施例1と同じ反応促進剤と有機シロキ
サンをポリオール1100pbに対して各々4pbw 
、6pbw % 2pbwずつ添加し:可塑剤としては
TCPを前記のポリオールtoopb−に対し359b
−を添加した後、80℃に昇温した。1時間30分の間
、攪拌して、水分含量2.0±0.01重量%の樹脂成
分を製造した。
その他の工程は実施例1と同一にした。
製造された発泡成形体試片の物性値は表4の通りであっ
た。
表 4.(厚さ10鶴試片の物性値) ただし、金型温度は60℃にし、クリームタイム/ライ
ジングタイム/タックフリータイム/デモールディング
タイム=7秒/85秒/60秒/7分、自由発泡比重は
0.085 g/cc、物性試験条件は韓国工業標準規
格M−6518試験法により外気温度20℃で行った。
夫膳斑盈 ヒドロキシ基価が400のポリ (プロピレンオキシ)
’) (!:4. 4 ’−メチレンビス(ベニルイソ
シアナート)を乾燥不活性気体を流入しながら100℃
で反応させ、残存イソシアナート含量10重量%のプレ
ポリマー成分を製造した。
一方、ヒドロキシ基価が、各々32のポリ (プロピレ
ンオキシド)、37のポリ (グリセリン/プロピレン
オキシド)、64のポリ (エチレンジアミン/プロピ
レンオキシド)を、3/1/3の当量比で配合し:添加
剤としては実施例1と同じ反応促進剤と有機シロキサン
をポリオール1100pb ニ対シ各h 4pbw 、
10pbw 、apbwずつ添加し:可塑剤としてはD
OPを前記のポリオール100pb賀に対し1.5pb
賀を添加した後、80℃に昇温させた。1時間30分間
の攪拌・配合により、水分含量1.5±0.01重量%
の樹脂成分を製造した。
その他の工程は、実施例1と同一にした。
製造された発泡成形体試片の物性値は表5の通りであっ
た。
表 5.(厚さ10菖層試片の物性値)ただし、金型温
度は60℃にし、クリームタイム/ライジングタイム/
タッタフリータイム/デモールディングタイム=7秒/
95秒150秒/7分、自由発泡比重は0.116 g
/cc、物性試験条件は韓国工業標準規格M−6518
試験法により外気温度20℃で行った。
〈比較例〉 表 6.従来の衝撃吸収材の物性値 第1頁の続き [株]Int、 C1,’ 識別記号 庁内整理番号 8 75:04 7602−4J

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ポリウレタンマイクロセル状の発泡衝撃吸収材に
    おいて、ジイソシアナートとヒドロキシ基価が30〜5
    00mgKOH/gであるプロピレンオキシド系ポリジ
    オールとから製造された残存イソシアナート含量が5〜
    25重量%のプレポリマー成分又はジイソシアナートモ
    ノマー成分と、鎖末端ヒドロキシ官能基が二つでヒドロ
    キシ基価が25〜100mgKOH/gのプロピレンオ
    キシド系ポリオール、鎖末端ヒドロキシ官能基が三つで
    ヒドロキシ基価が20〜1000mgKOH/gのプロ
    ピレンオキシド系ポリオール、鎖末端ヒドロキシ官能基
    が四つでヒドロキシ基価が50〜220mgKOH/g
    のプロピレンオキシド系ポリオール、3級アミン系及び
    有機金属系反応促進剤、可塑剤及びポリアルキル又はポ
    リアルコキシシロキサンで構成されており、水分含量が
    0.3〜3.0重量%である樹脂成分からなる発泡成形
    体であり、かつその反撥弾性が10%以下で、永久圧縮
    変形が5%以下であることを特徴とする、発泡ポリウレ
    タン衝撃吸収材。
  2. (2)可塑剤がジメチルフタラート、ジエチルフタラー
    ト、ジイソブチルフタラート、ジブチルフタラート、ジ
    オクチルフタラート、ジノニルフタラート、ジイソオク
    チルフタラート、ジイソデシルフタラートとジプロピレ
    ングリコールジベンゾエート、リン酸トリクレジル、リ
    ン酸オクチルジフェニル、リン酸クレシルジフェニルの
    群から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする
    請求項(1)記載の発泡ポリウレタン衝撃吸収材。
  3. (3)ポリウレタンマイクロセル状の発泡形衝撃吸収材
    の製造において、 (イ)ジイソシアナートモノマーとプロピレンオキシド
    により製造されたポリジオールを2次附加重合反応させ
    てプレポリマーを製造し、 (ロ)鎖末端ヒドロキシ官能基が2〜4つであるプロピ
    レンオキシド系ポリオールと、反応促進剤及び芳香族可
    塑剤、有機シロキサンを混合撹拌して樹脂成分を製造し
    、 (ハ)上記(イ)のプレポリマー成分と上記(ロ)の樹
    脂成分とを、約40〜60℃に予熱し、高速撹拌・成型
    し発泡成形体に製造することを特徴とする発泡ポリウレ
    タン衝撃吸収材の製造方法。
  4. (4)(ロ)の反応促進剤成分は、モノマー状あるいは
    低分子量ポリジオールにジアミン及び有機金属を混合使
    用して製造したものであることを特徴とする請求項(3
    )記載の発泡ポリウレタン衝撃吸収材の製造方法。
  5. (5)可塑剤は、ジメチルフタラート、ジエチルフタラ
    ート、ジイソブチルフタラート、ジブチルフタラート、
    ジオクチルフタラート、ジノニルフタラート、ジイソオ
    クチルフタラート、ジイソデシルフタラートとジプロピ
    レングリコールジベンゾエート、リン酸トリクレジル、
    リン酸オクチルジフェニル、リン酸クレジルジフェニル
    の群から選ばれた少くとも一つであることを特徴とする
    請求項(3)記載の発泡ポリウレタン衝撃吸収材の製造
    方法。
  6. (6)樹脂成分は、0.3〜3.0重量%の水分を含有
    するように製造することを特徴とする請求項(3)記載
    の発泡ポリウレタン衝撃吸収材の製造方法。
JP2262944A 1989-09-29 1990-09-29 発泡ポリウレタン衝撃吸収材とその製造方法 Pending JPH03124720A (ja)

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