JPH0780982B2 - ポリウレタン成形物の製造法 - Google Patents

ポリウレタン成形物の製造法

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JPH0780982B2
JPH0780982B2 JP2028369A JP2836990A JPH0780982B2 JP H0780982 B2 JPH0780982 B2 JP H0780982B2 JP 2028369 A JP2028369 A JP 2028369A JP 2836990 A JP2836990 A JP 2836990A JP H0780982 B2 JPH0780982 B2 JP H0780982B2
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isocyanurate
hdi
polyol
polyisocyanate
polyurethane
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昭二 高尾
和起 佐々木
誠一 佐々木
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Nippon Polyurethane Industry Co Ltd
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Nippon Polyurethane Industry Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリウレタン成形物の製造法に関する。更に詳
しくは、有機ポリイソシアネートとして、イソシアヌレ
ート環を有するヘキサメチレンジイソシアネート重合体
とポリオール、発泡剤及び触媒を用いて、反応させてポ
リウレタンを生成させることからなる高密度の表皮層を
有するポリウレタン成形物の製造法に関する。
近年、高密度の表皮層を有するポリウレタン成形物は、
たとえば自動車部材としてのハンドル、計器盤、アーム
レスト、ヘッドレスト、バンパー、スポイラー等に、或
いは靴底、各種機器のハウジングにと使われている。し
かし、これらの成形物はポリイソシアネートとして、通
常、芳香族系ポリイソシアネートが使用されているため
日光などで黄変するという欠点がある。このため、着色
品を製造する場合は黒とか茶の如く変色が目立ちにくい
ものに限定されており、淡色系が必要な場合は、前塗装
(インモルドコート)か後塗装による塗膜保護法か或い
は、多量の酸化防止剤、紫外線吸収剤の添加法が採用さ
れている。
然し乍ら、塗膜保護法は変色防止には有効であるが、工
程面、作業面に難点があり、添加剤法は変色防止に限界
がある。
従って、本発明の主な目的は、保護塗膜がなくても日光
などによる変色に対し、高度の安定性を有するポリウレ
タン成形物の製造法を提供することにある。
従来、ヘキサメチレンジイソシアネート(以下HDIと略
す)を使用したポリウレタン樹脂は耐候性に優れている
ことが知られており、通常、HDIのポリオール付加体や
ビューレット変性体として提供され、主に塗料、接着剤
の分野で使用されている。
脂肪族系や脂環式ポリイソシアネートを成形物に利用す
る方法が特公昭54-15599、特開昭56-28212などに記載さ
れているが、ここに記載されている方法はポリイソシア
ネートを単量体そのままで使うか、単量体を多量に含む
プレポリマーを使用している。
通常、ポリウレタン成形物は、原料や型を加温した条件
下で製造されるため、蒸気圧の高い単量体を使用するこ
とは、安全衛生上問題がある。
又、更にHDIをここに記載された方法で使用すると、分
子構造上、硬さが出にくいこと、耐熱性が悪いことなど
の欠点がある。
本発明者らはHDIの優れた耐変色性に着目し、前記HDI単
量体の欠点を改善すべく研究を重ねた結果、HDIのイソ
シアヌレート体は、成形物に適度の硬さと、優れた耐熱
性を付与すると同時に、耐変色性も更に改善されること
を見い出して本願発明に至った。
即ち、本発明は、 有機ポリイソシアネート、ポリオール(1)、鎖延長
剤、発泡剤及び触媒からなる成形用組成物において、 該有機ポリイソシアネートが、 (A)分子量62〜3000、官能基数2〜3のポリオール
(2)と、これに過剰量のヘキサメチレンジイソシアネ
ートを反応させてヘキサメチレンジイソシアネート付加
体を得、これをイソシアヌレート化して得られるイソシ
アヌレート化ポリイソシアネートであり、 (B)該イソシアヌレート化ポリイソシアネートが分子
中にイソシアヌレート環一つを有するものが10重量%以
上、分子中にイソシアヌレート環二つ以上を有するもの
が90重量%以下からなるヘキサメチレンジイソシアネー
ト重合体 であり、 該ポリオール(1)としてポリエーテルポリオールを用
いて 型の中で反応させてポリウレタンを生成させることを特
徴とする高密度の表皮層を有するポリウレタン成形物の
製造法に関するものである。
本願発明において、 HDIの重合体は、HDIポリオール付加体に触媒として第3
級アミン類、アルキル置換エチレンイミン類、第3級ア
ルキルホスフイン類、エセチルアセトン金属塩類、各種
有機酸の金属塩類等を単独使用又は併用し、必要に応じ
て助触媒を用い、100℃以下でイソシアヌレート化反応
を行うことにより得ることができる。
この場合、HDIポリオール付加体は、HDIの一部をポリオ
ールを用いて公知の方法でウレタン化することにより得
られる。
ポリオールとしては、分子量が50〜3000の2〜3官能ポ
リオールが適している。例えば、ジオールとしては、エ
チレングリコール、ジエチレングリコール、1,3−ブタ
ンジオール(以下は1,3BGと略す)、1,4−ブタンジオー
ル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、
ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサングリコール
(以下1,6HGと略す)、等の2価アルコール、ポリエス
テルポリオール又はポリエーテルポリオール等が挙げら
れる。
又トルオールとしては、グリセリン、トリメチロールエ
タン、トリメチロールプロパン等の3価アルコール、ポ
リエステルポリオール又はポリエーテルポリオール等が
挙げられる。
ポリオールとしては、これらの単独使用か又は2種以上
を任意の割合で混合したものを使用することもできる。
助触媒としては、フェノール性ヒドロキシ化合物、アル
コール性ヒドロキシ化合物、第3級アミン類等を必要に
応じて用いることにより、反応を更に容易に進めること
ができる。イソシアヌレート化反応は、溶剤の存在下又
は不存在下何れの場合でも行うことができる。
触媒は、停止剤として公知の強酸例えばリン酸、硫酸等
を使用することにより不活性にすることができる。HDI
の一部をポリオールと反応させウレタン結合を導入する
ことにより、イソシアヌレート化が容易になると同時に
得られた重合物は、他樹脂との相溶性も一段と向上する
ことがわかった。
本発明における、HDIポリオール付加体からのイソシア
ヌレート化反応液は、未反応のHDIを含有しており蒸留
又は抽出でそれらを除去することによって高純度のイソ
シアヌレート体を得ることができる。
本発明において、前述の方法でHDIのイソシアヌレート
環を形成せしめた後に、更にこれと前記したようなポリ
オール又は水とを反応させて得られる末端にイソシアネ
ート基を有する化合物もHDI重合体として使用できる 更に又、前述の方法でHDIポリオール付加体のイソシア
ヌレート環を形成せしめ、これとHDI変性体との混合物
をHDI重合体として使用することもできる。
ここでHDI変性体とは、HDIと前記したようなポリオール
又は水とを反応させることにより得られる末端にイソシ
アネート基を有するHDIのウレタン変性体又はビューレ
ット変性体である。
イソシアヌレート環を形成するHDI三量体は、液体クロ
マトグラフィーにより、HDIの三量体分子量504近辺に明
確に現われ定量することができる。イソシアヌレート環
を形成するHDI三量体以外に、更に高重合度のイソシア
ヌレート体が存在する。
本願の方法によるイソシアヌレート化反応は温度が低
く、比較的短時間で行うことができるので、或程度以上
高重合度の高分子体はできにくいが、イソシアヌレート
環を形成する三量体分子量の数倍に高分子イソシアヌレ
ート体含有に止めることができる。
製造方法によっては更に高分子量のイソシアヌレート体
を含有させることができる。この結果として、分子中に
イソシアヌレート環を形成する三量体の含有量が10重量
%より小くなると、ポリオール等との相溶性が低下する
と共に、粘度が上昇して取扱い難くなり、得られる成形
物の引張り物性が低下する。
また、本願発明においてHDIポリオール付加体のイソシ
アヌレート環を形成せしめ、これと前記のHDI変性体と
の混合物をHDI重合体として用いる場合、全HDI重合体の
イソシアヌレート環を形成するHDI三量体の含有量が10
重量%より低くなっても、得られる成形物の耐熱性、硬
さが低下する。
本発明に於て、ポリウレタン成形物を製造するため前記
HDI重合体と共に用いられるポリオールとしては、1分
子中に2個以上の水酸基を有するもので従来からポリウ
レタン成形物を製造するため使用されているものが全て
使用できる。例示するならポリエーテルポリオール、ポ
リエステルポリオール、ポリブタジエンポリオール等で
ある。これらポリオールを2種以上の組合せにより使用
することもできる。
ポリエーテルポリオールは、例えばエチレングリコー
ル、ジエレングリコール、トリエチレングリコール、ト
リメチロールプロパン、グリセリン、ソルビトール、庶
糖、ビスフェノールA、水、エチレンジアミン、トリレ
ンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、等の如き活性
水素原子を少くとも2個有する化合物の1種又はそれ以
上を開始剤としてエチレンオキシド、プロピレンオキシ
ド、エピクロルヒドリン、スチレン、アクリロニトリル
等のモノマーの1種又はそれ以上を公知の方法により付
加重合することによって製造される。
ポリエステルポリオールは、例えばエチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、
1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコー
ル、1,4−ブチレングリコール、テトラメチレングリコ
ール、ヘキサメチレングリコール、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、ソルビトー
ル、等の如く少くとも2個以上のヒドロシル基を有する
化合物の1種又は2種以上と、マロン酸、マレイン酸、
コハク酸、アジピン酸、酒石酸、セバシン酸、テレフタ
ール酸等の如く少くとも2個のカルボキシル基を有する
化合物の1種又は2種以上を使用し、公知の方法によっ
て製造することができる。
又、カプロラクトンの開環重合によって得られるような
ポリエステルポリオールも包含される。
本発明の鎖延長剤や架橋剤としては、例えばエチレング
リコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコー
ル、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジエタノー
ルアミン、トリエタノールアミン、トリレンジアミン、
ヘキサメチレンジアミン、4,4′−メチレン−ビス−2
−クロルアニリン等の如く少くとも2個の活性水素基を
有する低分子の化合物である。
本発明に於て使用される発泡剤としては、従来からポリ
ウレタン発泡体の製造に使用されているもの全て使用で
きる。例えば、水及び/又はハロゲン置換脂肪族炭化水
素系発泡剤である。発泡剤の使用量は使用目的に応じて
適宜定められる。
本発明に於て使用される触媒は、ポリウレタン製造に使
用されるものは全て使用できる。例えば、米国特許第3,
799,898号や特公昭54-15599に記載されている3級アミ
ン、ジアザビシクロアルケン類やその塩類、有機金属化
合物である。
本発明を実施するに当り、必要に応じて各種の界面活性
剤、染料や顔料等の着色剤、マイカやガラス繊維等の補
強材や充填剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、そ
の他の助剤、添加剤が使用できる。
本発明の高密度の表皮層を有するポリウレタン成形物は
キャスティングやインジェクション(RIM技術)等の手
段により、NCOインデックス70〜140の範囲、好ましくは
90〜120の範囲で製造される。この場合、必要に応じて
原料や型を加温することによって反応を促進せしめるこ
とができる。
本発明により得られる成形物は、耐候性、耐変色性が優
れているため、塗膜による保護等の追加処理をすること
なく要望されるいかなる色調にも着色でき、またイソシ
アヌレート環を有するHDI重合体を使用するため、耐熱
性が改善され、ハンドル、インストルメントパネル、靴
底など広範囲の用途に供することができる。
本発明を更に実施例により詳細に説明するが、本発明は
これに制限されるものではない。実施例に於いて、すべ
ての部及び%は特にことわりのない限り重量部及び重量
%によるものである。
有機ポリイソシアネートの調整 調整1 イソシアヌレート化ポリイソシアネートの合成 温度計、攪拌機、窒素シール管を備えた500ml容摺合せ
ガラス製四つ口フラスコに所定量のHDI、ポリオール、
触媒、助触媒、を表1の割合で仕込み、フラスコ中の空
気を窒素で置換し、攪拌しながら表1の反応温度に加温
した。同温度で表1の所定時間反応しNCO含量を測定し
たところ表1に示す値を得た。反応液は淡黄色透明の液
体であった。
この反応液に停止剤としてリン酸を加え、反応温度で1
時間攪拌後、蒸留により遊離HDIを除去した。得られた
液は、淡黄色透明液体で、そのNCO含量、遊離HDI、イソ
シアヌレート環を形成する三量体を測定し、表1に示し
た。
調整2 HDI付加体の合成(比較例用) 温度計、攪拌機、窒素シール管を備えた500ml容摺合せ
ガラス製四つ口フラスコに所定量のHDI、ポリオールを
表1の割合で仕込み、フラスコ中の空気を窒素で置換
し、攪拌しながら表1の反応温度に加温した。
同温度で表1の所定時間反応し、NCO含量を測定したと
ころ表1に示す値を得た。反応液は淡黄色透明の液体で
あった。
この反応液から蒸留により遊離HDIを除去した。得られ
た液は、淡黄色透明で、そのNCO含量遊離HDIを測定し表
1に示した。
実施例1、比較例1〜3 ポリエーテルポリオール(Poly G 845 旭硝子製)100
部、エチレングリコール10部、フロン−11 5部、TEDA L
-33(東ソー製)1部、ジブチルチンジラウレート1
部、イルガノックス1010(チバガイギー製)0.8部から
なるプレミックスと表1に示したイソシアネートを30℃
に加温し、夫々NCOインデックス105の比率で混合してポ
リウレタン成形用組成物を得た、該組成物をオープンモ
ールドに注いで自由発泡させると共に、55℃に加温した
5mm×120mm×420mmのモールドに注入し成形物を得た。
自由発泡時の発泡速度と成形物の物性値を表2に示し
た。
比較例4 ポリエステルポリオール(N−155日本ポリウレタン工
業製)100部、1,4−ブタンジオール10部、水0.8部、TED
A L-33 0.5部、ジブチルチンジラウレート0.5部、サノ
ール144(チバガイギー製)0.4部からなるプレミックス
を表1のHDI付加体NO.1−2とを夫々50℃に加温し、NCO
インデックス98の比率で混合し、その発泡速度と5mm×1
20mm×420mmのモールド成形物の物性は次の通りであっ
た。
クリームタイム (sec) 28 ライズタイム (sec) 165 密 度 (g/cm3) 0.75 硬 度 (c) 65 伸 び (%) 90 引張り強さ (kg/cm2) 10.5 耐候性1) 外 観 ヒビ割れ ΔE 3.5 1)サンシャイン型ウェザオメータ 400時間

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機ポリイソシアネート、ポリオール
    (1)、鎖延長剤、発泡剤及び触媒からなる成形物の製
    造法において、 該有機ポリイソシアネートが、 (A)分子量62〜3000、官能基数2〜3のポリオール
    (2)と、これに過剰量のヘキサメチレンジイソシアネ
    ートを反応させてヘキサメチレンジイソシアネート付加
    体を得、これをイソシアヌレート化して得られるイソシ
    アヌレート化ポリイソシアネートであり、 (B)該イソシアヌレート化ポリイソシアネートが分子
    中にイソシアヌレート環一つを有するものが10重量%以
    上、分子中にイソシアヌレート環二つ以上を有するもの
    が90重量%以下からなるヘキサメチレンジイソシアネー
    ト重合体 であり、 該ポリオール(1)としてポリエーテルポリオールを用
    いて、 型の中で反応させてポリウレタンを生成させることを特
    徴とする高密度の表皮層を有するポリウレタン成形物の
    製造法。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2616415A1 (de) 1976-04-14 1977-11-03 Basf Ag Verfahren zur polymerisation von organischen diisocyanaten

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5747319A (en) * 1980-09-03 1982-03-18 Nippon Polyurethan Kogyo Kk Preparation of aliphatic isocyanurate compound
JPS5747321A (en) * 1980-09-03 1982-03-18 Nippon Polyurethan Kogyo Kk Preparation of aliphatic isocyanurate compound

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2616415A1 (de) 1976-04-14 1977-11-03 Basf Ag Verfahren zur polymerisation von organischen diisocyanaten

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