JPH07150031A - 成形品の製造方法および成形品 - Google Patents

成形品の製造方法および成形品

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JPH07150031A
JPH07150031A JP6189298A JP18929894A JPH07150031A JP H07150031 A JPH07150031 A JP H07150031A JP 6189298 A JP6189298 A JP 6189298A JP 18929894 A JP18929894 A JP 18929894A JP H07150031 A JPH07150031 A JP H07150031A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 (a)有機ポリイソシアネート; (b)少くとも2
つのイソシアネートに反応性の基を有する1以上の化合
物; (c)好ましくは成分(b)と混合して、成形品の重量を
基準にして約0.5〜約40重量%の硬質の微少球; 並
びに場合により(d)不活性ガスのない類似の成形品の密
度より少くとも1%小さいが、少くとも0.75g/cm3
ある密度を有する成形品を製造するのに十分な量の、成
分(a)または(b)の少くとも1つに溶解した不活性ガス;
および(e)成形品の重量を基準にして45重量%までの
強化用フィラーの混合物の反応による成形品の製造のた
めの反応射出成形方法。 【効果】 離形性を改良し、イソシアネート反応性成分
のヌクリエーション密度を改良し、流動性を高める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリウレタン成形品の製
造のための反応射出成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】様々な異った成形ポリウレタン製品が反
応射出成形(「RIM」)法により製造できる。この方法
は、成分を混合後、一般に高押出量、高圧投与装置を用
いて、閉じた金型内に非常に反応性の液体出発成分を非
常に短時間内に充填することを含んでなる。RIM法は
自動車の外部ボディ部品および他のタイプの成形品の製
造のための重要な方法となっている。RIM法は、ポリ
イソシアネート成分とイソシアネートに反応性の成分を
よく混合し、次の急速な硬化のために金型中にこの混合
物を射出することを含む。ポリイソシアネート成分は典
型的には液体のポリイソシアネートをベースにする。イ
ソシアネートに反応性の成分は高分子量のイソシアネー
ト反応性成分、典型的にはポリオールおよび/またはア
ミンポリエーテルを含み、アミノ基および/またはヒド
ロキシル基を有する鎖延長剤を通常含む。米国特許4,
218,543号は現在大規模に商業的に用いられてい
るRIM法を記載する。米国特許4,433,067号、
同4,444,910号、同4,530,941号,同4,7
74,263号および同4,774,264号はポリウレ
タン(尿素)エラストマー製造のための反応射出成形法を
記載する。本発明において「ポリウレタン」にはポリウレ
タン、ポリ尿素およびポリウレタン尿素を包含する。
【0003】液体の発泡剤を封入した合成熱可塑性樹脂
殻よりなる発泡微少球は知られている。例えば米国特許
4,829,094号,同4,843,104号、および同
4,902,722号を参照のこと。そのような微少球は
プラスチック、塗料および接着剤における使用が提案さ
れており、密度を下げ、容積コストを下げ、衝撃抵抗を
改良し、収縮を減少させる能力を有すると記載されてい
る(「デュアライト」製品インホメーションビュレチンを
参照)。さらに、そのような微少球は、低密度の急速硬
化ポリウレタン(米国特許4,038,238号参照)およ
び非ポリウレタンをベースにした反応射出成形ポリマー
(例えば米国特許4,959,395号参照)において有用
であると記載されている。最後に非発泡微少球がポリウ
レタンRIMにおける使用のために記載されている。特
開昭60−244511号を参照。しかしながら公知の
微少球の使用は金型剥離性が良くないなどの様々な欠点
を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】それ故、公知のものと
は異った微少球を含むイソシアネートに反応性の成分を
用いてRIM法により、容易に金型から剥離するウレタ
ン製品を製造するのが本発明の目的である。
【0005】
【課題を解決するための手段】RIM法において硬質の
微少球を用いると金型からの成形品の剥離性が改良さ
れ、ヌクリエーション(nucleation)密度が改良され、成
形工程中のイソシアネートに反応性成分の流動性が高ま
ることが見出された。イソシアネート反応性成分に不活
性ガスを溶解させる好ましい態様においては、硬質の微
少球の添加は溶解できる不活性ガス量を実質的に増加さ
せ、物性や金型脱離性に悪影響を及ぼすことなく成形品
の密度を顕著に減少させる。本発明は (a)有機ポリイソシアネート; (b)少くとも2つのイソシアネートに反応性の基を有す
る1以上の化合物;および (c)成形品の重量をを基準にして約0.5〜約40重量%
(好ましくは2〜10重量%)の硬質の微少球(好ましく
は硬質の無機の微少球)(好ましくは(b)との混合物
で);の混合物を反応させることを含んでなる成形品製
造のための反応射出成形方法に関する。本発明は好まし
くは、反応混合物がさらに、 (d)不活性ガスを用いない類似の成形品の密度より少く
とも1%(好ましくは少なくとも5%)小さいが、少くと
も0.75g/cm3(好ましくは0.85〜1.1g/cm3)で
ある密度を有する成形品を製造するのに十分な量の、成
分(a)または(b)の少くとも一つに溶解した不活性ガス
(好ましくは空気および/または窒素ガス);および (e)成形品の重量を基準にして45重量%までの(好まし
くは5〜45%の、最も好ましくは15〜40重量%
の)硬質微少球以外の強化用フィラー;を含んでなる反応
射出成形法に関する。
【0006】本発明による成分(c)として使用するに適
した硬質の微少球は中空の微少球(ミクロバルーンまた
はミクロバブルとしても知られている)または固体の微
少球であり得る。例えば低密度物質を製造する場合には
中空球が一般に好ましい。しかしながら微少球が中空で
あるかまたは固体であるかにかかわらず、微少球は、成
形工程中に高温および高圧に付した時耐熱性で本質的に
非圧縮性であるべきである。典型的なRIM法において
は約12MPa・s以上(好ましくは20MPa・s以上)
の圧縮強さが一般に適している。中空微少球の場合、壁
厚は勿論選択因子である。適した硬質の微少球は、ガラ
ス、セラミックおよびカーボン等の無機材料およびフェ
ノール樹脂などの硬質の有機ポリマーより製造される。
固体の微少球は公知のいくつかの方法のいずれかにより
製造できる。例えば固体の微少球は、不規則な形の粒子
を十分軟化させ、表面張力の影響下に球に流動させるこ
とにより、または溶融物を冷たい媒体中でクェンチング
することにより、またはよく攪拌した懸濁液中高温で重
合を行うことにより製造できる。
【0007】中空の無機の微少球はいくつかの公知の方
法により製造できる。例えば中空のガラス球は、ソーダ
ーライムのガラスカレットを磨砕しサイジングして粒子
を形成し、粒子を発泡剤と組合せてガス炎(約1000
℃)を通してガラスを軟化させガスを作り、粒子を発泡
させることにより製造できる。米国特許3,365,31
号参照。中空のガラス球は、発泡剤を含むホウケイ酸ナ
トリウムの溶液をスプレードライングし、粒状の材料を
形成し、ガス炎を通し、球を形成することによっても製
造できる。米国特許2,978,339号を参照。セラミ
ックの微少球はバーニングコール(burning coal)の通
常のアルミノシリケート副生物として、固体および中空
の微少球として得ることができる。一般に中空のセラミ
ック微少球は同様にサイズしたガラスの微少球より重
い。無機の微少球をシランまたはチタネートカップリン
グ剤で処理して、マトリックスのウレタンポリマーとの
接着性を高めることができるが、処理していない粒子は
一般にポリマーに対し十分な接着性を示すのでそのよう
な処理は不要である。商業的に入手できる中空の無機の
微少球は3M社からのセラミックのZ−ライト・スフェ
アズ(Z−Light Spheres)およびガラスのスコッチラ
イトK46グラス・バブル(Scotchlite K46 Gla
ss Bubbles)を含む。商業的に入手できるガラスの微
少球は典型的には、約72重量%のSiO2、14重量%
のNa2O、10重量%のCaO、3重量%のMgOおよび
1重量%のAl23/K2O/Li2Oを含み、一方商業的
に入手できるセラミックの微少球は典型的には、約50
〜58重量%のSiO2、25〜30重量%のAl23
6〜10重量%のCaO、1〜4重量%のNa2O/K
2O、および1〜5重量%の他の酸化物を含む。例えば
ジェイ・エフ・プルマー(J.F.Plummer)、「マイクロ
スフェアズ(Microspheres)」、エンサイクロペディア・
オブ・ポリマー・サイエンス・アンド・テクノロジー
(Encylopedia of Polymer Science and Techn
ology)、9巻、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ(Jo
hn Wiley & Sons)、1987年、788ページ参
照。有機ポリマーの固体の微少球は適当なフィルム形成
性の熱硬化性または熱可塑性材料の水性懸濁液を用いて
製造できる。発泡剤が存在するとこの方法は中空の微少
球を与える。
【0008】あるサンプルはある範囲の粒径を有するの
が入手できる硬質の微少球の典型である。本発明に適し
た微少球は典型的には約1〜約350μm(好ましくは1
0〜210μm)の直径を有する。しかしながら具体的な
粒径範囲は個々の射出装置および作業パラメーター(例
えばノズル直径)にしばしば依存する。低密度の(特に中
空の)微少球が好ましく、0.05〜2.5g/cm3の範囲
の密度を有するものが特に好ましい。硬質の微少球はイ
ソシアネート成分またはイソシアネートに反応性の成分
のいずれかに加えることができるが、イソシアネート反
応性成分(b)への添加が好ましい。微少球は最終生成物
が約0.5〜約40重量%(好ましくは2〜10重量%)
の全微少球含量を有するような量加える。10〜30%
の範囲の密度低下を有する生成物が容易に得られる。
【0009】それほど好ましくないが、米国特許4,8
29,094号、同4,843,104号、同4,902,
722号および同4,959,395号に記載されたもの
のような公知の圧縮性の発泡した微少球を含めることも
可能であるが、そのような微少球の量は硬質の微少球の
量の50重量%を超えるべきでない。商業的に入手でき
る圧縮性の微少球はデュアライト(Dualite)M6017
AE、デュアライトM6001AEおよびデュアライト
M6029AE(すべてピアス・アンド・ステベンス(P
ierce & Stevens)社より市販)、およびエクスパン
セル(Expancel)(ノーベル・インダストリー(Novel
Industries)社より市販)を含む。これらの商業的に入
手できる圧縮性の微少球は塩化ビニリデン、ポリプロピ
レンまたはアクリロニトリル共重合体の薄い殻よりなる
発泡した中空の微少球である。デュアライトおよびエク
スパンセル微少球の内部は、低沸点の炭化水素等の揮発
性液体(デュアライト微少球の場合ペンタンであり、エ
クスパンセル微少球の場合イソブタンである)を含み、
それは微少球を発泡させるのに用いられその後殻内部に
残存する。温和な加熱だけで分解する有機または無機物
質も微少球を発泡させるのに役立ち、分解生成物はその
後殻内に残存する。炭酸カルシウムダストの粗なコーテ
ィングもデュアライト微少球の外側に存在する。
【0010】本発明による成分(a)としての使用に適し
たポリイソシアネートは脂肪族、脂環族、脂環式、アル
アリファティック、芳香族および複素環式のポリイソシ
アネートを含む。それらは公知であり、例えばユストス
・リービッヒス・アンナーレン・デル・ヘミー(Justus
Liebigs Annalen der Chemie)、562、75
〜136ページにダブリュー・ジーフケン(W.Siefke
n)により記載されている。具体例はエチレンジイソシア
ネート; 1,4−テトラメチレンジイソシアネート; 1,
6−ヘキサメチレンジイソシアネート; 1,12−ドデ
カンジイソシアネート; シクロブタン−1,3−ジイソ
シアネート; シクロヘキサン−1,3−および−1,4−
ジイソシアネートおよびそれらの混合物; 1−イソシア
ネート−3,3,5−トリメチル−5−イソシアネートメ
チルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネートまた
はIPDI); 2,4−および2,6−ヘキサヒドロトル
エンジイソシアネートおよびそれらの混合物; ヘキサヒ
ドロ−1,3−および/または−1,4−フェニレンジイ
ソシアネート; パーヒドロ−2,4'−および−4,4'−
ジフェニルメタンジイソシアネート; 1,3−および1,
4−フェニレンジイソシアネート; 2,4−および2,6
−トルエンジイソシアネートおよびそれらの混合物;ジ
フェニルメタン2,4'−および/または4,4'−ジイソ
シアネート;ナフチレン1,5−ジイソシアネート; ト
リフェニルメタン−4,4',4"−トリイソシアネート;
アニリンとホルムアルデヒドとの縮合およびその後のホ
スゲン化により得られるタイプのポリフェニルポリメチ
レンポリイソシアネートを含む。2,4−および2,6−
トルエンジイソシアネートおよびそのような異性体の混
合物; アニリンとホルムアルデヒドの縮合、その後のホ
スゲン化により得られるタイプのポリフェニルポリメチ
レンポリイソシアネート; カルボジイミド基、ウレタン
基、アロファネート基、イソシアヌレート基、尿素基ま
たはビュレットなどを有するポリイソシアネート等の容
易に入手し得るポリイソシアネートを用いるのが好まし
い。特に好ましいのはカルボジイミド基を導入すること
により、2,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートと
ブレンドすることにより或いはウレタン基を導入するこ
とにより液化する4,4'−ジフェニルメタンジイソシア
ネート(MDI)の液体誘導体である。特に好ましいの
は、例えば米国特許3,644,457号に開示された、
特にジプロピレングリコール、トリプロピレングリコー
ルまたはそれらの混合物のような約700迄の分子量を
有するポリプロピレングリコールの0.1〜0.3モルを
MDIと反応させることにより製造したMDIの液化し
た誘導体である。上述のポリイソシアネートと、イソシ
アネートに反応性の化合物、好ましくは本発明により使
用するために以下に開示するヒドロキシル化合物をベー
スにしたイソシアネート末端のプレポリマーもポリイソ
シアネート成分(a)としての使用に適している。このタ
イプのプレポリマーは米国特許4,374,210号に開
示されている。プレポリマーは以下に開示するポリエー
テルポリオールまたはポリエステルポリオール、および
場合により同様に以下に開示する低分子量のヒドロキシ
ル基含有の鎖延長剤を好ましくはベースにする。上に開
示したポリイソシアネートのいずれのブレンドも本発明
に従って用いてよい。
【0011】本発明の生成物を製造するための適当な反
応物は少くとも2つのイソシアネートに反応性の基を有
する化合物(b)を含む。これらの化合物は2つのグルー
プ、400〜約10,000の分子量を有する高分子量
化合物と62〜399の分子量を有する低分子量化合物
(すなわち鎖延長剤)に分類されるかも知れない。適当な
高分子量化合物の例は、ポリウレタンの製造に知られた
タイプの少くとも2、好ましくは2〜8、最も好ましく
は2〜4のイソシアネートに反応性の基を有するポリエ
ステル、ポリエーテル、ポリチオエーテル、ポリアセタ
ールおよびポリカーボネートを含む。
【0012】本発明に従い使用するに適した高分子量ポ
リエーテルは公知であり、例えばエチレンオキサイド、
プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、テトラヒ
ドロフラン、スチレンオキサイドまたはエピクロルヒド
リン等のエポキシドをBF3の存在下に重合させること
によって、または水、アルコールまたはアミン等の反応
性の水素原子を有する化合物に、これらのエポキシド、
好ましくはエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサ
イドを混合物でまたは逐次に、化学的に付加させること
によって得られる。アルコールおよびアミンの例は以下
に説明する低分子量の鎖延長剤、4,4'−ジヒドロキシ
ジフェニルプロパン、しょ糖、アニリン、アンモニア、
エタノールアミンおよびエチレンジアミンである。末端
位置に実質的な量の一級ヒドロキシル基(ポリエーテル
中に存在するすべての末端のヒドロキシル基を基準にし
て90重量%まで)を有するポリエーテルを用いるのが
好ましい。例えば、ポリエーテル存在下にスチレンまた
はアクリロニトリルを重合させることによって形成され
るタイプのビニルポリマーで改変されたポリエーテル
(米国特許3,383,351号、同3,304,273
号、同3,523,093号および同3,110,695
号)も、OH基を有するポリブタジエンと同様に適して
いる。さらに、細かく分散された形または溶液で高分子
量の重付加物または重縮合物を含むポリエーテルポリオ
ールを用いてもよい。そのような改変ポリエーテルポリ
オールは、重付加反応(例えばポリイソシアネートとア
ミノ官能性の化合物との反応)または重縮合反応(例えば
ホルムアルデヒドとフェノールおよび/またはアミンと
の反応)がポリエーテルポリオール中でその場で直接行
われる場合に得られる。
【0013】高分子量ポリエステルの適した例は、多価
好ましくは2価アルコール(場合により3価アルコール
の存在下に)と多価(好ましくは2価)のカルボン酸との
反応生成物を含む。遊離のカルボン酸を用いないで、ポ
リエステルを製造するために、対応するポリカルボン酸
無水物若しくは低級アルコールの対応するポリカルボン
酸エステルまたはそれらの混合物を用いることも可能で
ある。ポリカルボン酸は脂肪酸、脂環式、芳香族および
/または複素環式であってよく、置換されていなくても
または置換(例えばハロゲン原子)されていてもよい。ポ
リエステルを製造するために用いるポリカルボン酸およ
びポリオールは公知であり、例えば米国特許第4,09
8,731号および同3,726,952号に記載されて
いる。それらの全体は本明細書の一部を構成する。適当
なポリチオエーテル、ポリアセタール、ポリカーボネー
トおよび他のポリヒドロキシル化合物も上記の米国特許
に開示されている。最後に本発明に従って用いてもよい
多くの様々な化合物の代表例は、例えばハイ・ポリマー
ズ(High Polymers)、第16巻、サウンダース(Saun
ders)およびフリッシュ(Frisch)「ポリウレタン、ケミ
ストリー・アンド・テクノロジー(Polyurethanes、Ch
emistry and Technology)」、インターサイエンス・
パブリッシャーズ(ニューヨーク、ロンドン)、第1巻
(1962)32〜42頁および44〜54頁、および第
2巻(1964)、5〜6頁および198〜199頁;並
びにクンストッフ−ハンドブッフ(Kunstoff−Handbuc
h)、第7巻、フィベーク−ホッホトレン(Vieweg−Hoc
htlen)、カール・ハンサー・フェルラーク(ミュンヘ
ン)、1966、45〜71頁に見出される。
【0014】高分子量化合物(分子量は、イソシアネー
ト反応性基の官能価と含量から計算した平均分子量であ
る)として本発明に従って用いてよい適当なアミノポリ
エーテルは、イソシアネートに反応性基の少くとも約3
0、好ましくは60〜100等量%が1級および/また
は2級(好ましくは1級)の芳香族または脂肪族(好まし
くは芳香族)的に結合したアミノ基であり、残りは1級
および/または2級の脂肪族的に結合したヒドロキシル
基であるものである。これらの化合物においてアミノ基
を有する末端残基はポリエーテル鎖にウレタンまたはエ
ステル基により結合してもよい。これらの「アミノポリ
エーテル」は公知の方法で製造する。例えばポリプロピ
レングリコールエーテル等のポリヒドロキシポリエーテ
ルは、ラニーニッケルおよび水素の存在下にアンモニア
と反応させることによりアミノ化する(ベルギー特許6
34,741号)。米国特許3,654,370号は、ニッ
ケル、銅またはクロム触媒存在下での対応するポリオー
ルのアンモニアおよび水素との反応によるポリオキシア
ルキレンポリアミンの製造を記述する。ドイツ特許1,
193,671号はシアノエチル化ポリオキシプロピレ
ンエーテルの水素化による、末端アミノ基を有するポリ
エーテルの製造を記述する。ポリオキシアルキレン(ポ
リエーテル)アミンの製造の他の方法は、米国特許3,1
55,728号および同3,236,895号並びにフラ
ンス特許1,551,605号に記載されている。末端2
級アミノ基を有するポリエーテルの製造は例えばフラン
ス特許1,466,708号に記載されている。比較的高
分子量のポリヒドロキシポリエーテルは、例えばドイツ
特許公開2,019,432号および同2,619,840
号並びに米国特許3,808,250号、同3,975,4
28号および同4,016,143号に記載されているよ
うに、イサト酸無水物との反応により対応するアントラ
ニル酸エステルに変換される。末端芳香族アミノ基を有
するポリエーテルはこの方法で形成される。
【0015】ドイツ特許公開2,546,536号および
米国特許3,865,791号によれば、末端アミノ基を
有する比較的高分子量の化合物は、ポリヒドロキシポリ
エーテルをベースにしたNCOプレポリマーとヒドロキ
シル基を有するエナミン、アルジミンまたはケチミンと
の反応、およびその後の加水分解により得られる。例え
ばドイツ特許公開2,948,419号または米国特許
4,515,923号に従って、末端イソシアネート基を
有する化合物の加水分解により得られるアミノポリエー
テルを用いることは好ましい。これら特許の全体は本明
細書の一部を構成する。この方法において、最も好まし
くは2〜4個のヒドロキシル基を有するポリエーテルを
ポリイソシアネートと反応させてNCOプレポリマーを
形成させ、第2の工程でイソシアネート基を加水分解に
よりアミノ基に変換する。本発明に従い使用するアミノ
ポリエーテルはしばしば、例として述べた化合物の混合
物であり、統計的平均で最も好ましくは2〜4個の末端
のイソシアネート反応性の基を有する。本発明による方
法においてアミノポリエーテルは、アミノ基を有しない
ポリヒドロキシポリエーテルとの混合物として用いても
よい。
【0016】本発明によれば高分子量化合物は、高分子
量化合物の全量を基準にして約95重量%までの(好ま
しくは約50重量までの、より好ましくは約8〜30重
量%の、最も好ましくは約12〜26重量%の)低分子
量鎖延長剤との混合物で用いる。適当なヒドロキシル基
含有鎖延長剤の例はエチレングリコール、1,2−およ
び1,3−プロパンジオール、1,3−および1,4−お
よび2,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオー
ル、1,10−デカンジオール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコー
ル、グリセロールおよびトリメチロールプロパンであ
る。他の適当な鎖延長剤は400未満の分子量を有する
芳香族ポリアミン(好ましくはジアミン)、特には400
未満の分子量を有する立体的に封鎖された(hindered)芳
香族ポリアミン(好ましくはジアミン)、特に第1のアミ
ノ基のオルソ位に少くとも1つの直鎖または分枝のアル
キル置換基を、第2のアミノ基のオルソ位に、1〜4
(好ましくは1〜3)個の炭素原子を有する少くとも1つ
(好ましくは2)の直鎖また分枝のアルキル置換基を有す
る立体的に封鎖された芳香族ジアミンである。これらの
芳香族ジアミンは1−メチル−3,5−ジエチル−2,4
−ジアミノベンゼン、1−メチル−3,5−ジエチル−
2,6−ジアミノベンゼン、1,3,5−トリメチル−2,
4−ジアミノベンゼン、1,3,5−トリエチル−2,4
−ジアミノベンゼン、3,5,3',5'−テトラエチル−
4,4'−ジアミノジフェニルメタン、3,5,3',5'−
テトライソプロピル−4,4'−ジアミノジフェニルメタ
ン、3,5−ジエチル−3',5'−ジイソプロピル−4,
4'−ジアミノジフェニルメタン、3,5−ジエチル−
5,5'−ジイソプロピル−4,4'−ジアミノジフェニル
メタン、1−メチル−2,6−ジアミノ−3−イソプロ
ピルベンゼン、および上記ジアミンの混合物を含む。最
も好ましいのは、1−メチル−3,5−ジエチル−2,4
−ジアミノベンゼンと1−メチル−3,5−ジエチル−
2,6−ジアミノベンゼンの約50:50〜85:15(好
ましくは約65:35〜80:20)の重量比の混合物で
ある。さらに、芳香族ポリアミンは立体的に封鎖された
鎖延長剤との混合物で用いてもよく、例えば2,4−お
よび2,6−ジアミノトルエン、2,4'−および/また
は4,4'−ジアミノジフェニルメタン、1,2−および
1,4−フェニレンジアミン、ナフタレン−1,5−ジア
ミンおよびトリフェニルメタン−4,4',4"−トリアミ
ンを含む。2官能性および多官能性の芳香族アミン化合
物も、4,4'−ジ(メチルアミノ)−ジフェニルメタンま
たは1−メチル−2−メチルアミノ−4−アミノベンゼ
ン等の2級アミノ基を専らまたは部分的に含んでもよ
い。アニリンをホルムアルデヒドと縮合させることによ
り得られるタイプのポリフェニルポリメチレン−ポリア
ミンの液体混合物も適している。一般に非立体的に封鎖
された芳香族ジアミンおよびポリアミンは反応性であり
すぎてRIMシステムにおいて十分な加工時間を与えな
い。したがってこれらのジアミンおよびポリアミンは1
以上の前述の立体的に封鎖されたジアミンまたはヒドロ
キシル基含有の鎖延長剤との組合せで一般に用いる。
【0017】低密度製品を製造するのに特に適した本発
明の好ましい態様においては、公知の技術を用いて不活
性ガス(d)を1以上の反応性成分(好ましくは成分(b))
に導入する。本発明において「不活性ガス」とは本発明の
方法において用いる条件下で本質的に非反応性である気
体物質をいう。適当な不活性ガスの例は空気、窒素、ア
ルゴン、2酸化炭素またはそれらの混合物を含む。好ま
しい低密度製品を製造する場合は、不活性ガスを十分量
導入して、不活性ガスを含まない類似の成形品の密度よ
り少くとも1%(好ましくは少くとも5%)小さい密度で
あるが、少くとも0.75g/cm3、好ましくは0.85〜
1.1g/cm 3の範囲である密度を有する製品を与える。
不活性ガスは商業的な装置、例えばディフューザー・ス
トーン−キメックス(Diffuser Stone−KIMEX)
ミキサーおよびベンチュリタイプのミキサーを用いて好
ましくは導入する。現在のところ好ましい装置はヘンネ
ッケ・アエロマット−ジー・ユー(Hennecke Aeromat
−GU)であり、ヘンネッケ・トレード・ビュレチン(H
ennecke Trade Bulletin)#41中におよび「コンシ
ステント・ディストリビューション・オブ・ファインリ
ー・ディスパースド・ガス・イン・ポリオール・ストリ
ームス(Consistent Distribution of finely Di
spersed Gases in Polyol Streams」、(プロクサ
(Proksa)等、ポリウレタン・ワールド・コングレス1
991中)と題する1991年の論文中に記述されてい
る。十分な不活性ガスを系中に個々の成分を飽和するの
に必要な量の過剰量、約0.21〜約0.35N/mm2
フィードタンク圧で常法により導入する。当該技術で知
られているように材料はフィードタンクから、移送ポン
プ(個々の成分の圧力を増加させる)を通り、計量ポンプ
を通ってミックスヘッドに流れる。移送ポンプの排出圧
は一般に0.35〜0.7N/mm2の範囲であり、計量ポ
ンプの排出圧は一般に14〜21N/mm2の範囲であ
る。系中のガスの量は液体成分の比重の変化に応答する
商業的な測定装置を用いて通常モニターする。そのよう
な装置の1つはダイナトロール(Dynatrol)(オートメー
ション・プロダクツ(Automation Products)製)であ
り、液体成分の比重の変化をモニターすることによりガ
ス含量を有効にコントロールできる。
【0018】低密度製品を製造する場合、高品質の低密
度製品を得るのに重要な要因にはイソシアネート反応性
成分の流動性を高めることおよびヌクリエーション(nuc
leation)密度を小さくすることがある。低密度製品には
比較的少量の反応性材料が必要なので良好な流動性は重
要である。ヌクリエーション密度の減少は、イソシアネ
ート反応性の成分中に溶解、或いは分散する不活性ガス
量の増加に直接関係し、究極的には低密度製品に関係す
る。本発明による硬質の微少球の使用は、イソシアネー
ト成分の流動性およびヌクリエーション密度を高めるこ
と、およびあるヌクリエーション密度を達成するのに必
要な時間を減少させるのに特に有用であることがわかっ
た。結果として成形品の密度の顕著な減少が達成され、
同時に物性に悪影響を及ぼすことなく脱金型性(離型
型、未処理強度および熱間引裂強さ等)を改良する。事
実衝撃抵抗が一致して改良される。固体ではなく中空の
微少球を使用すると、密度の更なる減少をもたらし、改
良された物性および脱金型性を与え、特に好ましい。
【0019】冷却による成形品の収縮を減少させ、引張
弾性率および屈曲弾性率を調節する強化用フィラー(e)
は当該技術でよく知られている。適当な無機フィラー
は、繊維またはフレークスの形のガラス、雲母、ウォラ
ストナイト、カーボンブラック、タルク、炭酸カルシウ
ムおよび炭素繊維を含む。有機フィラーもそれほど好ま
しくないが適している。
【0020】本発明に用いてもよい他の添加剤は、触
媒、特にカルボン酸のスズ(II)塩、カルボン酸のジアル
キルスズ塩、ジアルキルスズメルカプタイド、ジアルキ
ルスズジチオエステルおよび3級アミンを含む。これら
の触媒のうち好ましいのはジブチルスズジラウレートお
よび1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(トリエ
チレンジアミン)、特にこれらの触媒の混合物である。
触媒は高分子量成分の重量を基準にして約0.01〜1
0%(好ましくは約0.05〜2%)一般に用いる。
【0021】乳化剤および泡安定剤等の表面活性な添加
剤を用いることも可能である。例としてシロキサン、N
−ステアリル−N',N'−ビス−ヒドロキシエチル尿
素、オレイルポリオキシエチレンアミド、ステアリルジ
エタノールアミド、イソステアリルジエタノールアミ
ド、ポリオキシエチレングリコールモノオレエート、ペ
ンタエリスリトール/アジピン酸/オレイン酸エステ
ル、オレイン酸のヒドロキシエチルイミダゾール誘導
体、N−ステアリルプロピレンジアミン、およびヒマシ
油スルホネートまたは脂肪酸のナトリウム塩がある。ド
デシルベンゼンスルホン酸またはジナフチルメタンスル
ホン酸等のスルホン酸および脂肪酸のアルカリ金属また
はアンモニウム塩も、表面活性な添加剤として用いてよ
い。特に適当な表面活性な化合物には、水溶性ポリエー
テルシロキサン等のポリウレタン技術において使用する
ために一般的に知られているタイプのポリエーテルシロ
キサンがある。これらのシロキサンの構造は一般に、エ
チレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合体が
ポリジメチルシロキサン官能基に結合したようなもので
ある。好ましいシロキサンを製造する方法は米国特許
4,906,721号に開示されており、その開示は本明
細書の一部を構成する。
【0022】金型からポリウレタン製品を除去するのを
助けるためのイソシアネート付加反応の反応性成分、通
常はイソシアネートに反応性の成分に加える化合物であ
る離型剤を用いることも可能である。本発明のための適
当な離型剤は、少くとも部分的に脂肪酸エステルをベー
スにしたもの(例えば米国特許3,726,952号、同
3,925,527号、同4,058,492号、同4,0
98,731号、同4,201,847号、同4,254,
228号、同4,868,224号、および同4,954,
537号並びに英国特許1,365,21号); カルボン
酸、アミドカルボン酸、リンを含有する酸またはホウ素
を含有する酸の金属および/またはアミン塩(例えば米
国特許4,519,965号、同4,581,386号、同
4,585,803号、同4,876,019号、同4,8
95,879号および同4,135,962号); ポリシロ
キサン(例えば米国特許4,504,313号); アミジン
(例えば米国特許4,764,540号、同4,789,6
88号および同4,847,307号); イソシアネート
プレポリマーとポリアミン−ポリイミン成分の反応によ
り製造される樹脂(例えば米国特許5,198,508
号); および米国特許5,208,268号に記載された
あるアミンを出発物質とするテトラヒドロキシ化合物か
ら製造された中和されたエステルを含む。特に好ましい
離型剤はステアリン酸亜鉛を含む。
【0023】上述の強化フィラー、触媒、表面活性剤お
よび離型剤の外に本発明の成形用組成物に用いてもよい
他の添加剤は、当該分野で一般的に知られたタイプの他
のタイプのフィラー、発泡剤、気泡調節剤、難燃剤、可
塑剤および染料を含む。
【0024】本発明による組成物はRIM法による加工
に特に適している。一般に2つの別の流れを密接に混合
し、適当な金型に次に射出するが、2以上の流れを用い
るのも可能である。第1の流れはポリイソシアネート成
分を含み、第2の流れはイソシアネートに反応性の成
分、鎖延長剤、内部離型剤、および含まれるべき他の添
加剤を含む。本発明による方法において使用するポリイ
ソシアネートの量は、発泡可能な混合物が70〜130
(好ましくは90〜110)のイソシアネート指数を有す
るよう好ましくは計算する。「イソシアネート指数」とは
イソシアネート基の数とイソシアネートに反応性の基の
数の商を100倍したものを意味する。
【0025】本発明による方法を実施するためにRIM
法を用いる。一般に成分を同時に混合し、または非反応
性成分を前もって混合し次に反応性成分と混合する。1
0〜70℃(好ましくは30〜50℃)の出発温度を金型
に導入される混合物について一般に選択する。金型自体
の温度は一般に40℃〜100℃(好ましくは50℃〜
70℃)である。反応および成形工程の終了後、生じた
製品を金型から除去する。本発明の方法は、改良された
離型性により特徴づけられ、それによって離型剤(特に
外部離型剤)をたびたび使用すること、および金型また
はアフターミキサーから製品残渣および破片をたびたび
除く必要がない。
【0026】デュアライト微少球などの発泡した高分子
微少球は本発明の硬質の微少球と組合せて使用するのに
適しているが、そのような高分子微少球は単独で使用し
た場合、本発明の硬質の微少球と比較すると一般に加工
性が劣る。例えばZ−ライトスフェア(Z−Light Sp
here)は、RIM加工の間室温以上でよく加熱した場合
でさえ優れた寸法安定性を有する硬い微少球である。加
工は一般に容易である。何故ならイソシアネートに反応
性の成分の粘度は僅かに増加するのみであり、成形品の
生強度は良好で離型性は改良されるからである。対照的
にデュアライト微少球は適当な密度低下を与えるが、軟
く、加工条件に高度に依存する劣った寸法安定性を一般
に有する。加工は一般に硬質の微少球の場合よりも困難
である。何故なら粘度が相当増加し、生強度が小さく、
微少球を含まない組成物と比較してさえ離型性がよくな
いからである。
【0027】本発明による方法により得られる成形物は
様々なポリウレタン製品の製造に特に適している。例え
ば本発明の好ましい態様においてはフレキシブルな自動
車バンパーおよび自動車ボディエレメントなどの低密度
製品を製造できる。出発成分を適当に変えることによ
り、特に比較的少ない割合の活性ジアミンを用いること
により、軟質のポリウレタン靴底などの良好な磨耗抵
抗、大きい機械的強度を有する材料を製造することも可
能である。
【0028】次の実施例はこの発明の方法の詳細をさら
に説明する。上の開示で説明した発明はこれらの実施例
により思想または範囲のいずれかを制限されるべきでな
い。当業者は、次の工程の条件の公知の改変が使用でき
ることを容易に理解するであろう。特記しない限りすべ
ての温度はセ氏であり、すべての部およびパーセントは
それぞれ重量部および重量パーセントである。
【0029】
【実施例】次の微少球とフィラーを実施例中で使用し
た。微少球 : (M1) 約10〜150μmの粒度分布と0.7g/cm3
密度を有する中空のセラミック微少球(3M社からZ−
ライト・スフェアズW1000として入手できる。) (M2) 約10〜125μmの粒度分布と0.7g/cm3
密度を有する中空のセラミック微少球(3M社からZ−
ライト・スフェアズW1012として入手できる。) (M3) 約10〜210μmの粒度分布と0.7g/cm3
密度を有する中空のセラミック微少球(3M社からZ−
ライト・スフェアズW1200として入手できる。) (M4) 約10〜150μmの粒度分布と0.46g/cm3
の密度を有する中空のガラス微少球(3M社からスコッ
チライト・グラス・バブルスK46として入手でき
る。) (MC) 約10〜150μmの粒度分布と0.13g/cm3
の密度を有する中空の発泡高分子微少球(ピアス・アン
ド・スチベンス社からデュアライトM6017AEとし
て入手できる。)フィラー : (F1) 長さ200μmおよび直径16μm(アスペクト
比12.5)および2.6g/cm3の密度を有するガラス繊
維(オーエンス・コーニング社からOCF737BDと
して入手できる。) (F2) 長さ70μmおよび直径4.5μm(アスペクト比
15.6)および2.9g/cm3の密度を有するウォラスト
ナイト繊維(ナイコ(Nyco)社からリリムグロス(RRI
MGLOS)として入手できる。) (F3) 長さ50μmおよび直径3.3μm(アスペクト比
15.2)および2.9g/cm3の密度を有するウォラスト
ナイト繊維(ナイコ社からウォラストカプ(Wollastoku
p)Gとして入手できる。)
【0030】実施例1〜10 イソシアネート反応性成分を、74.25部の分子量6
010の3官能性ポリエーテルポリオール(グリセリン
を出発物質とし、約5:1のPO:EO比)、17部のジ
エチルトルエンジアミン(「DETDA」)、分子量400
のジアミン4部よりなるステアリン酸亜鉛コンセントレ
ート(ジェファミン(Jeffamine)D−400、テキサコ
(Texaco社)から入手できる。)7部、2部のステアリン
酸亜鉛、および1部の分子量356の4官能性ポリオー
ル(エチレンジアミンとプロピレンオキサイドから製造)
を用いて調製した。そのブレンドに0.1部のトリエチ
レンジアミン(ダブコ(Dabco)33−LVとしてエア・
プロダクツ・アンド・ケミカルズ(Air Products &
Chemicals)社から商業的に入手できる。)、0.05
部のジフチルスズジラウレート(ダブコT12としてエ
ア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ社から商業的に入
手できる。)、0.1部のジメチルスズジラウレート(ウ
ィトコ(Witco)UL−28としてウィトコ(Witco)社か
ら商業的に入手できる。)およびゴールドシュミット(G
oldschmidt)B−8418として入手できる0.5部のポ
リシロキサン界面活性剤も添加した。ポリオールスラリ
ーはウレタン強化RIM製品の成形で普通用いられるよ
うに調製した。上記のポリオールブレンドに表1に示し
た微少球およびフィラーを加え、イソシアネートとイソ
シアネート反応性成分の量を適当に調節し、イソシアネ
ート指数をすべての実施例で105に保った。Z−ライ
ト・スフェアの密度はデュアライト微少球の密度よりず
っと大きいので、ある重量のZ−ライトスフェアは、同
重量のデュアライト微少球より少い微少球を含むであろ
う。それ故比較実施例2の場合、より小さい比重量のデ
ュアライト微少球を用いたが、微少球の実際の数は、約
5〜6重量%の示したZ−ライト・スフェアを含む組成
物のそれにおおよそ匹敵する。同様にZ−ライトスフェ
アの密度はウォラストナイト繊維の密度よりずっと小さ
いので、ある重量のZ−ライトスフェアは同重量のウォ
ラストナイトより多くの微少球を有するであろう。それ
故比較実施例1および2の場合、より大きい比重量のウ
ォラストナイトを用いたが微少球の実際の数は、約4.
4重量%のZ−ライトスフェアを含む実施例6〜9の組
成物のそれにほとんど正確に匹敵する。
【0031】それぞれのポリオールスラリーをシンシナ
チ・ミラクロン(Cincinnati Milacron)CM−125
機のポリオールランタンクに入れた。スラリーはキャビ
テーションの使用に基いて中空シャフトの高rpmヌクリ
エーターによってヌクリエート(nucleate)し、窒素を二
つの異ったレベル(表3および4に示すそれぞれの最終
製品の2つの密度に反映する)で導入した。イソシアネ
ート反応成分のヌクリエーションデータは表1および2
に示す。微少球を使用しないと、0.68g/cm3以上の
ヌクリエーション密度レベルとなった。比較のデュアラ
イト微少球も約0.67g/cm3の同様に大きいヌクリエ
ーション密度を与えた。対照的に本発明による微少球を
含んだポリオールスラリーは0.53〜0.61g/cm3
ヌクリエーション密度レベルを達成することができた。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】各スラリーを、22.8重量%のNCO含
量を有するトリプロピレングリコールで改変したポリメ
チレンポリ(フェニルイソシアネート)(マイルズ社から
モンダールPFとして入手できる)とイソシアネート指
数105で一緒にした。ウレタン製品をシンシナチ・ミ
ラクロンCM−125RIM機で成形した。金型は4.
5mm×64cm×92cmの寸法を有するスチールの金型
(P−2スチール)であった。金型温度は68℃であっ
た。化学温度はイソシアネートについて43〜46℃、
ポリオールスラリーについては52〜57℃に保持し
た。混合圧は各成分について11.2N/mm2であった。
生じたウレタンプラックの物性を表3および4に示す。
本発明による微少球を用いた実施例3〜10で製造した
ウレタンプラックはすべて優れた品質と物性を示した。
特に表3および4は実施例3〜10のプラックは優れた
耐衝撃性(特に低温での)、を有することを示す。さらに
実施例3〜10のプラックは、比較実施例1(微少球を
有しない)および比較実施例2(デュアライト微少球を有
する)と比べて、優れた離型性と生強度を示すことがわ
かった。
【0035】
【表3】
【0036】
【表4】
【0037】実施例11 異るポリオールブレンドを用いて実施例1〜10の方法
を繰返した。イソシアネート反応性の成分は、74部の
分子量6000の3官能性ポリエーテルポリオール(グ
リセリンを出発物質として、PO:EO重量比は約5:
1)、17部のDETDA、7部の実施例1のと同じス
テアリン酸亜鉛コンセントレート、0.1部のダブコ3
3−LV、0.1部のウィトコUV−28、および0.5
部のゴールドシュミットB−8418を混合して調製し
た。スラリーをウォラストナイトフィラーのウォラスト
カプGおよびZ−ライトW−1000微少球を用いて再
び調製した。このスラリー100部に14部のウォラス
トナイトフィラーおよび7.7部の微少球を加えた。ヌ
クリエーションは上記と同じ方法で行い、中空微少球を
有するスラリーの場合、0.67〜0.60g/cm3のスラ
リー密度を生じた。微少球が存在しない場合、同じ混合
物は0.67g/cm3のレベルにヌクリエートできるのみ
であった。このスラリーを実施例1〜10で用いたイソ
シアネートと、100部のスラリーに対して43.7部
のイソシアネートの割合で、実施例1〜10と同じ条件
下で反応させ、優れた品質と性質のウレタンのプラック
を製造した。
【0038】実施例12〜17 実施例1〜10の方法を、異ったポリオールブレンドを
用いて繰返した。イソシアネート反応性成分は、75.
4部の分子量4000の2官能性ポリエーテルポリオー
ル(プロピレングリコールを出発物質として、PO:EO
の重量比は約4:1)、10.8部のDETDA、5.4部
のエチレングリコール、7部の実施例1のと同じステア
リン酸亜鉛コンセントレート、0.1部のダブコ33−
LV、0.1部のウィトコUL−22として商業的に入
手し得るジメチルスズジメルカプタイドおよび0.5部
のゴールドシュミットB−8418を混合して調製し
た。スラリーをZ−ライトW−1000微少球を用いて
再び調製した。このスラリー100部に14部のウォラ
ストナイトフィラーおよび7.7部の微少球を加えた。
ポリオールスラリーは、ウレタン強化RIM製品の成形
で普通用いられるのと同様に調製した。上記ポリオール
ブレンドに表5に示した微少球とフィラーを加え、イソ
シアネートとイソシアネート反応性の成分の量を適当に
調節して、すべての実施例においてイソシアネート指数
は105に保った。各ポリオールスラリーはヘンネッケ
/バイエル(Hennecke/Bayer)LK−06ミニRIM
機のポリオールランタンクに入れた。そのスラリーを、
窒素をワンレベルでのみ導入したことを除いて実施例1
〜10で記載したようにヌクリエイトした。
【0039】
【表5】実施例12〜17のイソシアネート反応性成分
用の微少球およびフィラー実施例 12 13 14 15 16 17 微少球(重量%) (M1) − − − 4.34 7 10 (MC)(比較) − − 2 − − − フィラー(重量%) (F3) − 18 18 − − −
【0040】各スラリーを、58重量%のモノマーMD
Iと42重量%のオリゴマーMDIを含み32.3%の
NCO含量を有する85重量%のポリイソシアネート混
合物(マイルズ社から入手できる)と、15重量%の分子
量4000の2官能性ポリエーテルポリオール(プロピ
レングリコールを出発物質としてPO:EOの重量比は
約4:1、マイルズ社から入手できる)とを反応させるこ
とにより製造した、28.9重量%のNCO含量を有す
るイソシアネートプレポリマーと、イソシアネート指数
105で一緒にした。ウレタン製品を3mm×20.3cm
×30.5cmの寸法を有するスチール金型(P−2スチー
ル)を用いて上述のミニRIM機で成形した。金型温度
は68℃であった。化学温度はイソシアネートについて
43〜46℃、ポリオールスラリーについては52〜5
7℃に保持した。混合圧は各成分について20N/mm2
であった。生じたウレタンプラック物性を表6に示す。
本発明による微少球を用いた実施例15〜17で製造し
たウレタンプラックはすべて優れた品質と物性を示す。
特に表6は、実施例15〜17のプラックは比較実施例
13および14のフィラーを加えたプラックに比べ、優
れた耐衝撃性(特に低温での)を有することを示す。さら
に実施例15〜17のプラックは、比較実施例13(ウ
ォラストナイトは含むが微少球を含まない)および比較
実施例14(ウォラストナイトおよびデュアライト微少
球を含む)に比べ優れた離型性と生強度を有することが
わかった。
【0041】
【表6】実施例12〜17で製造した製品の物性 実施例 12 13 14 15 16 17 伸び(%) 79.3 42 38 78.1 70.8 67.6 引張強さ(MPa) 15.2 15.9 13.4 13.3 12.0 10.9 引裂強さ(N/mm) 36.2 53.4 41.8 35.9 30.8 33.3 屈曲弾性率(MPa) 164 346 276 171 183 194 熱たるみ(mm) 39.5 11 12 32.8 33.3 33.3 密度(g/cm3) 1.01 1.17 1.00 1.00 0.98 0.98 衝撃(ジュール) 23℃ 24.9 9.1 3.4 14.1 11.6 8.0 −18℃ 25.8 3.0 2.3 9.8 7.1 4.6 −30℃ 27.5 1.6 1.9 4.4 2.6 1.9
【0042】本発明は次の好ましい実施態様を含む。 1.硬質の無機の微少球が成分(b)の量を基準にして2
〜10重量%存在する請求項1に記載の方法。 2.不活性ガスが空気および/または窒素ガスである請
求項2に記載の方法。 3.不活性ガスが密度0.85〜1.1g/cm3を有する成
形品を製造するのに十分な量、成分(b)中に溶解してい
る請求項2に記載の方法。 4.強化用フィラー(e)を成形品の重量を基準にして1
5〜40重量%用いる請求項2に記載の方法。 5.離型剤がステアリン酸亜鉛を含む請求項3に記載の
方法。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)有機ポリイソシアネート; (b)少くとも2つのイソシアネートに反応性の基を有す
    る1以上の化合物;および (c)成形品の重量を基準にして約0.5〜約40重量%の
    硬質の微少球の混合物を反応させることを含んでなる成
    形品製造のための反応射出成形方法。
  2. 【請求項2】 混合物が、 (d)不活性ガスを用いない類似の成形品の密度より少く
    とも1%小さいが、少くとも0.75g/cm3である密度
    を有する成形品を製造するのに十分な量の、成分(a)ま
    たは(b)の少くとも一つに溶解した不活性ガス;および (e)成分(a)または(b)の少くとも1つに加えた、成形品
    の重量を基準にして45重量%までの硬質微少球以外の
    強化用フィラーを更に含んでなる請求項1に記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 混合物が、 (f)離型剤を更に含んでなる請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の方法に
    より製造した成形品。
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