【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
［発明の利用分野］
本発明はポリウレタンフオーム熱圧縮成型体の
製造方法に係り、特に熱圧縮成型性が改良された
ポリウレタンフオーム熱圧縮成型体の製造方法に
関する。
［従来技術］
ポリウレタンフオームは、その優れた弾力性に
より、車両用、家具用、寝具用等の各種クツシヨ
ン材として広く用いられており、その他建材、断
熱材としても汎用されている。しかして、使用目
的に応じてフオームの片面又は両面に凹凸等の立
体形状を要求される場合には、高周波ウエルダー
法あるいは加熱下で圧縮成型する等の方法により
ポリウレタンフオームの型付けが行なわれてい
る。
しかしながら、ポリウレタンフオームの型付け
において、高周波ウエルダー法は非常に高コスト
の特殊フオームを必要とする上、高価なウエルダ
ーマシンを要するため経済的に極めて不利であ
り、また型付けが簡単な形状に限られるという欠
点を有している。一方熱圧縮成型法では高温度で
長時間加熱圧縮成型することが必要であるため、
ポリウレタンフオームの表面に部分的にコゲが生
じ、表面が変色したりフオームの劣化を促進させ
耐久性を低下させるという欠点を有し、しかも省
エネルギーの面からも好ましい方法とは言えな
い。
［発明の目的］
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、低い加熱温度及び
短い圧縮時間にても充分に熱圧縮成型することが
できるポリウレタンフオーム熱圧縮成型体の製造
方法を提供することにある。
［発明の構成］
この目的を達成するために、本発明のポリウレ
タンフオームとしてポリオール中にエチレン性不
飽和単量体の重合体を、ポリオール100重量部に
対して５〜30重量部の割合で分散又は結合させて
なる発泡原料より製造したポリウレタンフオーム
を用い、このポリウレタンフオームを熱処理した
後、80〜150℃で30秒〜５分間加熱圧縮成型する
ものである。
即ち、本発明者らは、ポリウレタンフオームの
熱圧縮成型性を向上させるべく鋭意検討を重ねた
結果、熱可塑性を示す物質をポリウレタンフオー
ムに含有させることにより、フオームの成型性が
大幅に向上することを見い出し本発明に到達した
ものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において加熱圧縮に供するポリウレタン
フオームは、ポリオール中に所定量のエチレン性
不飽和単量体の重合体を、分散又は結合させてな
る発泡原料より製造したポリウレタンフオームで
ある。このようなポリウレタンフオームを製造す
るには、後述の原料ポリオール中にエチレン性不
飽和化合物の重合体を溶解又は分散させ、これを
必要に応じて重合又は結合させたものを用い、ポ
リイソシアネート、発泡剤、触媒、整泡剤及びそ
の他の添加剤等を配合し発泡硬化させるのが好ま
しい。
本発明に用いられるポリオールは、一般のポリ
ウレタンフオームの製造に使用されるポリオー
ル、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエス
テルポリオール等のいずれも用いることができ
る。ポリエーテルポリオールとしてはエチレング
リコール、プロピレングリコール、グリセリン、
トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール
等の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加
物、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン
等のアルキレンオキサイド付加物等が用いられ、
ポリエステルポリオールとしてはマロン酸、コハ
ク酸、アジピン酸等の脂肪族カルボン酸、フタル
酸等の芳香族カルボン酸、又はこれらの混合物と
エチレングリコール、プロピレングリコール、ブ
チレングリコール、ジエチレングリコール等の脂
肪族グリコール又はグリセリン、トリメチロール
プロパン等のトリオールとから重縮合して得られ
る末端にヒドロキシル基を有するポリエステルポ
リオール、或いは、ラクトンの開環重合で得られ
るポリカプロラクトンの如き末端にヒドロキシル
基を有するポリエステルポリオールが用いられ
る。さらに、エチレンオキサイド及びその他のア
ルキレンオキサイドからなるエチレンオキサイド
成分に富むポリエーテルポリオールとポリイソシ
アネートとを反応させて得られるウレタンプレポ
リマーを使用することも出来る。
本発明においては、これらのポリオールを、ポ
リオール中にアクリロニトリル、スチレン等のエ
チレン性不飽和単量体を溶解又は分散させ、これ
を過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチロニトリ
ル等のラジカル触媒の存在下で重合させることに
より重合体とし、ポリオール中に熱可塑性の重合
体が分散あるいはグラフト重合体として生成し
た、所謂ポリマーポリオールとして用いても良
い。
これらのポリオール中に分散又は溶解させて使
用するエチレン性不飽和単量体の重合体として
は、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポ
リスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニリデ
ン、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、ポリアミ
ド等の熱可塑性重合体が挙げられ、これらのうち
特にポリアクリロニトリル及びポリ塩化ビニルが
分散性等の点から使用し易い。これらの重合体の
添加量は、多い程得られるポリウレタンフオーム
の熱圧縮成型性の向上効果が高いのであるが、ポ
リオール100重量部に対して５〜30重量部の範囲
とする。添加量がこれより少ないと熱圧縮成型性
に向上効果が少なく、逆にこれより多いとポリオ
ールの粘度が上昇するため、フオームを製造する
際に支障をきたしたり、フオームの物理特性を悪
化させるため好ましくない。
また本発明において使用されるポリイソシアネ
ートとしては一般にポリウレタンフオームを製造
するのに用いられるものでよく、２個以上のイソ
シアネート基を同一分子中に含有する脂肪族及び
芳香族系ポリイソシアネート単量体混合物及びそ
れらの変性物が用いられる。具体的には、脂肪族
イソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソ
シアネート、イソホロンジイソシアネート、メチ
ルシクロヘキサンジイソシアネート等があり、芳
香族イソシアネートとしてはトリレンジイソシア
ネート（２，４−および／又は２，６−異性体）、
ジフエニルメタンジイソシアネート、ナフタレン
ジイソシアネート、アニリンとホルムアルデヒド
との低重縮合物とホスゲンとの反応によつて得ら
れる多価ポリイソシアネート等が挙げられる。こ
れらのポリイソシアネートのうち、トリレンジイ
ソシアネートの異性体比、即ち２，４−体と２，
６−体との混合比（重量比）が80：20ないし65：
35のものが一般に有用性が高く廉価で入手し易い
ため経済性の面からも有利である。
前述のポリオール及びその他のエチレン性不飽
和単量体の重合体の全量に対するポリイソシアネ
ートの使用量、即ちイソシアネート指数は80〜
130の範囲が好ましく、特に100〜110の範囲が好
適である。
その他本発明においてはポリウレタンフオーム
の製造時に通常使用される触媒、整泡剤、発泡剤
を用いることができる。
触媒としては、トリエチレンジアミン、Ｎ−メ
チルモルフオリン、テトラメチル−１，４−ブタ
ンジアミン、Ｎ−メチルピペラジン、ジメチルエ
タノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ト
リエチルアミン等のアミン系化合物、又はオクテ
ン酸第一錫、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル
錫ジ−２−エチルヘキソエート等の有機金属化合
物が用いられる。これらの触媒は単独あるいは２
種以上を併用して使用される。触媒の使用量は特
に限定されず、広範囲に変えることができるが、
通常ポリオール100重量部に対して0.005〜2.0重
量部である。
整泡剤としては、ポリウレタンフオームの製造
に通常用いられるシリコーン系整泡剤、具体的に
はオルガノシロキサン−ポリオキシアルキレン共
重合体、ポリオキシアルキレン側鎖を有するポリ
アルケニルシロキサン等の有機珪素系界面活性剤
が挙げられ、その使用量はポリオール100重量部
に対して0.1〜3.0重量部の範囲、特に0.5〜2.0重
量部とするのが好ましい。
また、発泡剤としては、水あるいは低沸点の揮
発性液体が用いられる。低沸点の揮発性液体とし
ては、例えば、トリクロロモノフルオロメタン、
ジブロモジフルオロメタン、ジクロロジフルオロ
エタン、ジクロロテトラフルオロエタン、メチレ
ンクロリド等のハロゲン化炭化水素等が挙げら
れ、これらの発泡剤は単独或は混合して使用する
ことができる。
さらに本発明においては、上述した成分に加
え、必要に応じて難燃剤、架橋剤、酸化防止剤、
顔料等の助剤を添加しても何らさしつかえない。
本発明において、ポリウレタンフオームの製造
は、上記原料をワンシヨツト法、プレポリマー法
等の通常実施されている方法により発泡させて行
なわれる。
この様にして得られたポリウレタンフオーム
を、加熱圧縮して熱圧縮成型体を得る際の熱圧縮
条件としては、目標とするフオームの形状及び寸
法に応じて加熱温度、圧縮時間、圧縮力、フオー
ムの圧縮度を相互に関連させて調整する。本発明
においては、加熱温度80〜150℃、圧縮時間30秒
〜５分という低加熱温度及び短い圧縮時間で、充
分目標とする形状の熱圧縮成型体を製造すること
ができる。ちなみに、従来のポリウレタンフオー
ムの熱圧縮には、伝熱プレスを用い、通常加熱温
度180〜230℃の如き高温下で５〜10分という長い
圧縮時間を要していた（例えば圧縮温度200℃で
圧縮時間５分）。しかして、従来のポリウレタン
フオームの熱圧縮成型では、140℃未満では熱圧
縮成型が不可能であり、また圧縮時間も長時間を
要していたが、本発明により低温度、短時間熱圧
縮が可能とされる。
また熱圧縮成型に用いる装置としては、通常の
熱圧縮成型に用いられる圧縮ロール、コンベア又
は熱プレス機等が採用可能である。
しかして、このような熱圧縮成型に際には、ポ
リウレタンフオームの表裏両面又は片面に適当な
面材を積層一体化して熱圧縮成型することによ
り、積層品を製造することもできる。
なお、本発明において、熱圧縮成型性を更に向
上させるために、加熱圧縮に先立ちポリウレタン
フオームを熱処理する。この熱処理は特公昭41−
752に記載されているような、ポリウレタンフオ
ームの大部分は損傷されないが、セル膜の少くと
もいくつかが熱で揮発せしめられフオーム表面が
網状化される程度の極く短時間の熱処理とする。
［発明の実施例］
次に本発明を実施例及び比較例を挙げて更に具
体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない
限り以下の実施例に限定されるものではない。
比較例 １〜４
表−１に示す配合で軟質ポリウレタンフオーム
を製造し、得られたフオームを厚さ10mmに裁断
し、これを下記条件で加熱圧縮して熱圧縮成型体
を製造し、その成型性を圧縮後の厚さを測定する
ことにより調べた。結果を表−１に示す。
：熱圧縮条件：
加熱温度 140℃
圧縮圧力 200Kg／cm2
圧縮時間 １分
実施例 １、２
加熱圧縮に先立ち、得られたフオームを熱処理
したこと以外は比較例２と同様にして成型性を調
べた（実施例１）。また、実施例２として、加熱
圧縮に先立ち、得られたフオームを熱処理したこ
と以外は比較例３と同様にして成型性を調べた。
結果を表−１に示す。
比較例 ５、６
加熱圧縮に先立ち、得られたフオームを熱処理
したこと以外は比較例１と同様にして成型性を調
べた（比較例５）。また、比較例６として、加熱
圧縮に先立ち、得られたフオームを熱処理したこ
と以外は比較例４と同様にして成型性を調べた。
結果を表−１に示す。
[Field of Application of the Invention] The present invention relates to a method for manufacturing a hot compression molded polyurethane foam, and particularly to a method for manufacturing a hot compression molded polyurethane foam with improved hot compression moldability. [Prior Art] Due to its excellent elasticity, polyurethane foam is widely used as a cushion material for vehicles, furniture, bedding, etc., and is also widely used as a building material and a heat insulating material. However, if a three-dimensional shape such as unevenness is required on one or both sides of the foam depending on the purpose of use, the polyurethane foam is molded by methods such as high-frequency welding or compression molding under heat. . However, when molding polyurethane foam, the high-frequency welding method requires a very high-cost special foam and an expensive welding machine, which is extremely disadvantageous economically, and molding is limited to simple shapes. It has its drawbacks. On the other hand, thermal compression molding requires heating and compression molding at high temperatures for long periods of time.
This method has the disadvantage that burns occur partially on the surface of the polyurethane foam, discoloring the surface, accelerating deterioration of the foam, and reducing durability. Moreover, it is not a preferable method from the viewpoint of energy saving. [Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide a polyurethane foam heat compression molding which can be sufficiently heat compression molded even at low heating temperatures and short compression times. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a molded body. [Structure of the invention] In order to achieve this object, a polymer of ethylenically unsaturated monomer is dispersed in a polyol as the polyurethane foam of the present invention at a ratio of 5 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of the polyol. Alternatively, a polyurethane foam produced from foamed raw materials bonded together is used, and after heat-treating the polyurethane foam, the polyurethane foam is heated and compression-molded at 80 to 150°C for 30 seconds to 5 minutes. That is, as a result of intensive studies aimed at improving the thermocompression moldability of polyurethane foam, the present inventors have found that by incorporating a thermoplastic substance into polyurethane foam, the moldability of the foam can be significantly improved. This is what we discovered and arrived at the present invention. The present invention will be explained in detail below. The polyurethane foam subjected to heat compression in the present invention is a polyurethane foam manufactured from a foaming raw material obtained by dispersing or bonding a predetermined amount of a polymer of an ethylenically unsaturated monomer in a polyol. In order to manufacture such polyurethane foam, a polymer of ethylenically unsaturated compound is dissolved or dispersed in the raw material polyol described below, and this is polymerized or bonded as necessary, and polyisocyanate, foamed It is preferable to mix a foaming agent, a catalyst, a foam stabilizer, and other additives, and then foam and harden the mixture. As the polyol used in the present invention, any of the polyols used in the production of general polyurethane foams, such as polyether polyols and polyester polyols, can be used. Polyether polyols include ethylene glycol, propylene glycol, glycerin,
Alkylene oxide adducts of polyhydric alcohols such as trimethylolpropane and pentaerythritol, alkylene oxide adducts such as diethanolamine and triethanolamine, etc. are used.
Polyester polyols include aliphatic carboxylic acids such as malonic acid, succinic acid, and adipic acid, aromatic carboxylic acids such as phthalic acid, or mixtures thereof, aliphatic glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, and diethylene glycol, or glycerin. A polyester polyol having a hydroxyl group at the end obtained by polycondensation with a triol such as trimethylolpropane, or a polyester polyol having a hydroxyl group at the end such as polycaprolactone obtained by ring-opening polymerization of lactone is used. Furthermore, it is also possible to use a urethane prepolymer obtained by reacting a polyether polyol rich in ethylene oxide component consisting of ethylene oxide and other alkylene oxides with a polyisocyanate. In the present invention, these polyols are prepared by dissolving or dispersing an ethylenically unsaturated monomer such as acrylonitrile or styrene in the polyol, and then dissolving or dispersing the polyol in the presence of a radical catalyst such as benzoyl peroxide or azobisisobutyronitrile. It may also be used as a so-called polymer polyol in which a thermoplastic polymer is dispersed or grafted into a polyol. Polymers of ethylenically unsaturated monomers that are dispersed or dissolved in these polyols include polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polystyrene, polyethylene, polyvinylidene chloride, polypropylene, polyvinyl acetate, polyamide, etc. Examples include plastic polymers, and among these, polyacrylonitrile and polyvinyl chloride are particularly easy to use from the viewpoint of dispersibility. The amount of these polymers added is in the range of 5 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of the polyol, although the higher the effect of improving the hot compression moldability of the resulting polyurethane foam. If the amount added is less than this, there will be little effect of improving heat compression moldability, and if it is more than this, the viscosity of the polyol will increase, which may cause problems when manufacturing the foam or deteriorate the physical properties of the foam. Undesirable. In addition, the polyisocyanate used in the present invention may be one that is generally used for producing polyurethane foam, and is a mixture of aliphatic and aromatic polyisocyanate monomers containing two or more isocyanate groups in the same molecule. and modified products thereof are used. Specifically, aliphatic isocyanates include hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, methylcyclohexane diisocyanate, etc., and aromatic isocyanates include tolylene diisocyanate (2,4- and/or 2,6-isomer),
Examples thereof include diphenylmethane diisocyanate, naphthalene diisocyanate, and polyhydric polyisocyanate obtained by reacting a low polycondensate of aniline and formaldehyde with phosgene. Among these polyisocyanates, the isomer ratio of tolylene diisocyanate, that is, 2,4-isomer and 2,4-isomer
Mixing ratio (weight ratio) with 6-body is 80:20 to 65:
35 is generally highly useful, inexpensive and easily available, and is therefore advantageous from an economic standpoint. The amount of polyisocyanate used based on the total amount of the polymer of the aforementioned polyol and other ethylenically unsaturated monomers, that is, the isocyanate index is 80 to
A range of 130 is preferred, and a range of 100 to 110 is particularly preferred. In addition, in the present invention, catalysts, foam stabilizers, and blowing agents that are commonly used in the production of polyurethane foams can be used. As a catalyst, an amine compound such as triethylenediamine, N-methylmorpholine, tetramethyl-1,4-butanediamine, N-methylpiperazine, dimethylethanolamine, diethylethanolamine, triethylamine, or stannous octenoate, Organometallic compounds such as dibutyltin dilaurate and dibutyltin di-2-ethylhexoate are used. These catalysts may be used alone or in combination.
Used in combination with more than one species. The amount of catalyst used is not particularly limited and can be varied over a wide range;
It is usually 0.005 to 2.0 parts by weight per 100 parts by weight of polyol. Examples of foam stabilizers include silicone foam stabilizers commonly used in the production of polyurethane foams, specifically organosilicon interfaces such as organosiloxane-polyoxyalkylene copolymers and polyalkenylsiloxanes having polyoxyalkylene side chains. An active agent may be mentioned, and the amount thereof used is preferably in the range of 0.1 to 3.0 parts by weight, particularly 0.5 to 2.0 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol. Further, as the blowing agent, water or a low boiling point volatile liquid is used. Examples of low-boiling volatile liquids include trichloromonofluoromethane,
Examples include halogenated hydrocarbons such as dibromodifluoromethane, dichlorodifluoroethane, dichlorotetrafluoroethane, and methylene chloride, and these blowing agents can be used alone or in combination. Furthermore, in the present invention, in addition to the above-mentioned components, flame retardants, crosslinking agents, antioxidants,
There is no problem in adding auxiliary agents such as pigments. In the present invention, the polyurethane foam is produced by foaming the above-mentioned raw materials by a commonly used method such as a one-shot method or a prepolymer method. The polyurethane foam obtained in this way is heated and compressed to obtain a heat compression molded product.The heat compression conditions include heating temperature, compression time, compression force, and foam depending on the shape and dimensions of the target foam. Adjust the degree of compression in relation to each other. In the present invention, a heat compression molded article having a desired shape can be sufficiently produced at a low heating temperature of 80 to 150°C and a compression time of 30 seconds to 5 minutes. By the way, conventional thermal compression of polyurethane foam uses a heat transfer press and requires a long compression time of 5 to 10 minutes at a high temperature of 180 to 230 degrees Celsius (for example, at a compression temperature of 200 degrees Celsius) compression time 5 minutes). However, with conventional heat compression molding of polyurethane foam, it was impossible to heat compression mold at temperatures below 140°C, and the compression time required a long time, but with the present invention, heat compression molding can be performed at low temperatures and in a short time. It is considered possible. Further, as a device used for hot compression molding, a compression roll, a conveyor, a hot press machine, etc. used for normal hot compression molding can be employed. When performing such hot compression molding, a laminate product can also be manufactured by integrally laminating suitable face materials on both sides or one side of the polyurethane foam and performing hot compression molding. In the present invention, in order to further improve hot compression moldability, the polyurethane foam is heat treated prior to hot compression. This heat treatment was carried out in
752, the heat treatment is for a very short time, such that the majority of the polyurethane foam is not damaged, but at least some of the cell membrane is thermally volatilized and the foam surface is reticulated. [Examples of the Invention] Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples unless the gist thereof is exceeded. Comparative Examples 1 to 4 A soft polyurethane foam was manufactured with the formulation shown in Table 1, the obtained foam was cut into a thickness of 10 mm, and this was heated and compressed under the following conditions to manufacture a hot compression molded body, and the molding The properties were investigated by measuring the thickness after compression. The results are shown in Table-1. : Heat compression conditions: Heating temperature: 140℃ Compression pressure: 200Kg/cm 2 Compression time: 1 minute Examples 1 and 2 The moldability was investigated in the same manner as Comparative Example 2, except that the obtained foam was heat treated prior to heat compression. (Example 1). Further, as Example 2, moldability was examined in the same manner as Comparative Example 3 except that the obtained foam was heat treated prior to heating and compression.
The results are shown in Table-1. Comparative Examples 5 and 6 Moldability was examined in the same manner as Comparative Example 1 except that the obtained foam was heat treated prior to heating and compression (Comparative Example 5). Further, as Comparative Example 6, moldability was examined in the same manner as Comparative Example 4 except that the obtained foam was heat treated prior to heating and compression.
The results are shown in Table-1.
【表】
表−１より、本発明の方法によれば、低い加熱
温度及び短い圧縮時間の下でも優れた成型性で極
めて良質な熱圧縮成型体を製造することができる
ことが明らかである。特に、加熱圧縮に先立ちポ
リウレタンフオームを熱処理するため、成型性は
著しく向上していることが認められる。
［発明の効果］
以上詳述した通り、本発明のポリウレタンフオ
ーム熱圧縮成型体の製造方法によれば、従来に比
し、低い加熱温度及び短い圧縮時間の下でも、充
分に目標とする形状のポリウレタンフオーム熱圧
縮成型体を製造することができる。そして加熱温
度が低いためポリウレタンフオーム表面の変色や
劣化が生じることがなく、また圧縮時間が短いこ
とから生産性も大幅に向上し、省エネルギー化に
も寄与することができる。
本発明によれば、実用上極めて有用性の高いポ
リウレタンフオーム熱圧縮成型体を低コストで効
率良く製造することができ、工業的に極めて有利
である。[Table] From Table 1, it is clear that according to the method of the present invention, it is possible to produce an extremely high quality hot compression molded article with excellent moldability even under low heating temperatures and short compression times. In particular, because the polyurethane foam is heat-treated prior to heating and compression, it is recognized that moldability is significantly improved. [Effects of the Invention] As detailed above, according to the method for producing a polyurethane foam thermocompression molded article of the present invention, the target shape can be sufficiently obtained even under a lower heating temperature and a shorter compression time than in the past. A polyurethane foam hot compression molded body can be produced. Since the heating temperature is low, there is no discoloration or deterioration of the surface of the polyurethane foam, and since the compression time is short, productivity is greatly improved and it can also contribute to energy savings. According to the present invention, a thermocompression molded polyurethane foam that is extremely useful in practice can be efficiently produced at low cost, and is extremely advantageous industrially.