JPH08127038A - 反応射出発泡成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スキン層の厚さ及び密度が均一で、品質良好
な反応射出発泡成形品を得る。 【構成】 発泡性の反応性組成物原液を成形用型内に射
出し反応半硬化させるとともに発泡させ、この発泡成形
体の表面層が半硬化状態の時に、型内の発泡成形体の表
面に非発泡性の反応性組成物原液を注入し反応硬化させ
ることによって、目的の反応射出発泡成形品を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、インテグラルスキン
フォームのような反応射出発泡成形品の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】発泡性の反応性組成物原液を成形用型内
に射出し反応硬化させて、インテグラルスキンフォーム
（スキン層付きフォーム）のような反応射出発泡成形品
を製造する方法は知られている。

【０００３】この種の反応射出発泡成形品の製造方法に
あっては、反応性組成物原液の型内での流動性を良くす
るために、成形用型は通常３０〜６０℃に加熱保持され
る。一方、反応性組成物原液は反応硬化時に発熱して型
温度よりも高温（例えば、ウレタンフォーム成形の場合
は１００℃程度）になる。

【０００４】そして、発泡剤含有の反応性組成物原液は
反応硬化とともに発泡し型に接する部分から冷却され、
それにより型に接する部分に形成される気泡膜内のガス
が冷却されて凝縮し、この部分の気泡膜が萎縮して高密
度のスキン層が形成され、その後発泡成形品が脱型可能
な温度まで冷却されて脱型される。

【０００５】しかし、このように成形用型の温度が３０
〜６０℃の一定温度に保持された状態で発泡成形品が冷
却される場合は、型内の発泡成形品の温度を脱型可能な
温度まで下げるのに時間がかかり生産性が低い。

【０００６】また、形成されるスキン層は比較的薄く
（約１mmぐらい）、しかもその密度も比較的小さく、そ
のため得られる発泡成形品に強度が弱く、充分に満足の
いく製品は得られない。

【０００７】そこで、脱型するまでの時間を短縮して生
産性を向上させ、高強度の発泡成形品を得るために、成
形用型を一定温度に加熱して反応性組成物原液を反応硬
化させた後、この成形用型を急冷することによりスキン
層の厚さ及び密度を制御する方法が提案されている（特
公昭６３−２４４４８号公報参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記提案の
方法では、スキン層の厚さは増加するが、成形用型には
どうしても温度分布のばらつきがあり、この温度分布の
ばらつきに起因してスキン層に存在するわずかの気泡が
微妙に変化するため、スキン層の厚さ及び密度が不均一
となるという問題がある。

【０００９】この発明は、上記の問題を解決するもの
で、その目的とするところは、スキン層の厚さ及び密度
が均一で、品質良好な反応射出発泡成形品の製造方法を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、発泡性の
反応性組成物原液を成形用型内に射出し反応半硬化させ
るとともに発泡させ、この発泡成形体の表面層が半硬化
状態の時に、型内の発泡成形体の表面に非発泡性の反応
性組成物原液を注入し反応硬化させることによって達成
することができる。

【００１１】以下、図面を参照しながら、この発明を詳
しく説明する。図１はこの発明の一実施態様を示す説明
図である。図１において、１０及び２０は温調可能な加
熱ジャケット付きの原料タンク、３０はミキシングヘッ
ド、４０はガス抜き孔を有する密閉合せ型方式の成形用
型で、型内に温水を通して温調可能になされている。

【００１２】また、５０及び６０は温調可能な加熱ジャ
ケット付きの原料タンク、７０はミキシングヘッドであ
り、上記と同様に成形用型４０へ連結されている。

【００１３】先ず、原料タンク１０及び２０から発泡性
の反応性組成物原液の各成分が吐出される。発泡性の反
応性組成物原液は公知のもので、例えば、以下に述べる
ポリイソシアネートとポリオールとを主成分とし、必要
に応じて触媒、鎖延長剤、架橋剤、その他充填剤等の添
加剤を配合してなる反応性組成物原液に、発泡剤を含有
させたものが主に用いられる。

【００１４】ポリイソシアネートとしては、トリレンジ
イソシアネート（ＴＤＩ、クルードＴＤＩ）、ジフェニ
ルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ、ポリメリックＭＤ
Ｉ、変性ＭＤＩ）、シクロヘキシルメタンジイソシアネ
ート（水添ＭＤＩ）等が挙げられる。

【００１５】また、ポリオールとしては、ポリエステル
ポリオール、ポリエーテルポリオール、芳香族アミン系
ポリエーテルポリオール等が挙げられる。これ等のポリ
オールの水酸基価は３５０〜７００ mｇＫＯＨ／ｇ程度
が好ましい。

【００１６】発泡剤としては、フロン（フロン１１、フ
ロン１２など）、メチレンクロライド、エチレンクロラ
イド等の低沸点有機液体や水が用いられる。低沸点有機
液体を用いる場合は、この低沸点有機液体が加熱により
ガス化し、このガスによって発泡するが、水を発泡剤と
して用いる場合は、この水が上記ポリイソシアネートの
イソシアネート基と反応して炭酸ガスが発生し、この炭
酸ガスによって発泡する。

【００１７】これ等の発泡剤の含有量は、得ようとする
発泡成形品の発泡倍率にもよるが、発泡剤として低沸点
有機液体を用いる場合は、一般に上記ポリイソシアネー
ト１００重量部に対して５〜２０重量部の範囲で用いら
れ、発泡剤として水を用いる場合は、上記ポリイソシア
ネート１００重量部に対して一般に０．２〜３重量部の
範囲で用いられる。

【００１８】なお、触媒としては有機錫化合物やアミン
系触媒が用いられ、鎖延長剤や架橋剤としては多価アル
コール類や多価アミンが適量用いられ、これ等の添加剤
も広く知られている。

【００１９】このような発泡性の反応性組成物原液は、
化学的に高活性であるので、通常は主要な反応性成分が
別々に用意され、成形用型内に射出する直前に、反応性
組成物原液を構成する反応性成分を混合して調製され
る。

【００２０】例えば、ポリイソシアネートとポリオール
とを用いる場合、原料タンク１０にポリイソシアネート
が用意され、原料タンク２０にポリオールが用意され
る。これ等の原料は原料タンク１０及び２０を温調する
ことにより、通常２０〜４０℃程度の一定の温度に加熱
保持される。

【００２１】そして、一定温度に加熱保持された上記各
原料は、成形用型４０内に射出する直前に、このポリイ
ソシアネートとポリオールとがミキシングヘッド３０に
供給され衝突混合される。この場合、上記発泡剤及びそ
の他の添加剤は、通常ポリオール成分の方に含有され
る。

【００２２】次いで、ミキシングヘッドド３０混合され
た発泡性の反応性組成物原液は、直ちに密閉方式の成形
用型４０内、すなわちキャビティに射出される。成形用
型４０は、反応性組成物原液の型内での流動性を良くす
るために、型内に温水を通して、通常３０〜６０℃程度
の一定の温度に加熱保持される。

【００２３】成形用型４０内に射出された反応性組成物
原液は、各主要成分が反応半硬化し、同時に反応熱によ
り発熱して発泡剤によるガスにより発泡し発泡成形体が
形成される。そして、成形用型４０の内壁面に接する部
分から冷却されて半硬化状態の表面層が形成される。

【００２４】このように発泡成形体の表面層が半硬化状
態の時に、型４０内の半硬化状態の発泡成形体の表面に
非発泡性の反応性組成物原液が注入される。非発泡性の
反応性組成物原液を注入するタイミングは、あまりにも
早すぎると硬化が遅すぎて発泡成形体の内部まで非発泡
性の反応性組成物原液が入り込み良好なスキン層が得ら
れず、逆にあまりにも遅すぎる硬化が進みすぎて発泡成
形体とスキン層との密着が悪くなる。

【００２５】上記非発泡性の反応性組成物原液は、前述
の発泡性の反応性組成物原液の調製において発泡剤を使
用せず、それ以外は発泡性の反応性組成物原液の調製と
同様にして調製される。

【００２６】この場合、ポリイソシアネートとポリオー
ルとを主成分とし、必要に応じて触媒、鎖延長剤、架橋
剤、その他充填剤等の添加剤を配合して調製された反応
性組成物原液が好適に用いられるが、その他シクロペン
タジエン、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレ
ート樹脂等を主成分とする反応性組成物原液（熱硬化性
樹脂液）を用いることができる。

【００２７】これ等の反応性組成物原液は、一般に化学
的に高活性であるので、例えば、主要な反応性成分が別
々に用意され、通常２０〜４０℃に加熱され原料タンク
５０及び６０から吐出され、ミキシングヘッド７０で衝
突混合され、その後直ちに上記成形用型４０内の半硬化
状態の発泡成形体の表面に注入される。

【００２８】成形用型４０内に注入された上記非発泡性
の反応性組成物原液は、半硬化状態の発泡成形体（コア
層）を覆い、成形用型４０の内壁面に接する部分から冷
却されて、非発泡性の反応性組成物による被覆層及び半
硬化状態の発泡成形体が硬化し一体化され、上記被覆層
が非発泡のスキン層となった発泡成形品が形成される。

【００２９】そして、型内の発泡成形品が変形せずに脱
型可能な温度まで冷却された後、常法により脱型され
る。こうして、インテグラルスキンフォームのような発
泡成形品が得られる。

【００３０】なお、上例においては、密閉合せ型方式の
成形用型４０を用いたが、開放合せ型方式の成形用型を
用いることもできる。開放合せ型方式の成形用型を用い
る場合は、型を開いて非発泡性の反応性組成物原液を注
入し、その後型を閉じて非発泡性の反応性組成物原液を
半硬化状態の発泡体の表面に押し広げられる。

【００３１】開放合せ型方式では、開いた型を正確に上
下せねばならず、型締め機にレベリング装置が必要とな
る。一方、密閉合せ型方式では、型締め圧以上の高圧注
入機が必要になるが、この発明では成形時の型締め圧が
比較的低いので、密閉合せ型方式が好適に採用される。

【００３２】

【作用】発泡性の反応性組成物原液を成形用型内に射出
し反応半硬化させるとともに発泡させ、この発泡成形体
の表面層が半硬化状態の時に、型内の発泡成形体の表面
に非発泡性の反応性組成物原液を注入し反応硬化させる
と、型内の発泡成形体（コア層）の表面に非発泡のスキ
ン層が形成される。

【００３３】そして、このスキン層の厚みは、その内部
の発泡成形体から独立して、注入量に応じて厚くも薄く
も自由に調節することができ、しかも非発泡であるので
気泡は全くなく密度は一定となり、成形用型の温度に多
少のばらつきがあっても気泡に起因するスキン層の微妙
な変化は起こらず、スキン層の厚みのばらつきが均一と
なる。

【００３４】

【実施例】以下、この発明の実施例及び比較例を示す。実施例１ 図１に示す方法で反応射出発泡成形品を製造した。原料
タンク１０及び２０をそれぞれ４０℃に温調し、原料タ
ンク１０から４０℃に加熱された変性ジフェニルメタン
ジイソシアネート（ＮＣＯ成分２８％）（ＳＢＵイソシ
アネート０３８９：住友バイエル社製）を吐出し、原料
タンク２０から４０℃に加熱された発泡剤として水０．
６重量％を含有するポリオール（水酸基価６１０ mｇＫ
ＯＨ／ｇ）（ＳＢＵポリオールＨ５２３：住友バイエル
社製）を吐出した。

【００３５】上記各原料の吐出割合は、水０．６重量％
を含有するポリオール１００重量部に対して、変性ジフ
ェニルメタンジイソシアネートポリイソシアネート１８
６重量部であった。

【００３６】その後、上記各原料をミキシングヘッド３
０で衝突混合して、発泡性の反応性組成物原液を調製
し、この発泡性の反応性組成物原液を直ちに成形用型４
０内（キャビティ）に射出した。ここで、成形用型４０
の温度は型内に温水を通して７０℃に加熱保持し、型締
め圧は１０ kｇ／cm² とした。

【００３７】射出した反応性組成物原液は、成形用型４
０内で反応半硬化するとともに発生するガスにより発泡
し、型内に半硬化状態の発泡成形体が形成される。この
発泡成形体の表面層が半硬化状態の時に、型内の発泡成
形体の表面に非発泡性の反応性組成物原液を注入した。
注入のタイミングは、発泡性の反応性組成物原液を型４
０内に射出してから４５秒後とした。

【００３８】非発泡性の反応性組成物原液は、上記発泡
性の反応性組成物原液を調製において、発泡剤となる水
を含有させず、それ以外は発泡性の反応性組成物原液と
同じで、変性ジフェニルメタンジイソシアネートとポリ
オールとからなる。

【００３９】この場合、原料タンク５０から４０℃に加
熱された変性ジフェニルメタンジイソシアネートを吐出
させし、原料タンク６０から４０℃に加熱されたポリオ
ールを吐出させ、これをミキシングヘッド７０により衝
突混合し、その後直ちに型４０内の発泡成形体の表面に
注入した。

【００４０】成形用型４０内に注入された上記非発泡性
の反応性組成物原液は、半硬化状態の発泡成形体を覆
い、成形用型４０の内壁面に接する部分から冷却され
て、非発泡性の反応性組成物による被覆層及び半硬化状
態の発泡成形体が硬化し一体化され、上記被覆層が非発
泡のスキン層となった発泡成形品が形成された。

【００４１】反応硬化熱によって高温になった半硬化状
態の上記発泡成形品は、７０℃に保持された成形用型４
０により冷却され、非発泡性の反応性組成物原液の注入
から７分１５秒後には型内の発泡成形品が変形せずに脱
型可能になったので、常法により脱型して発泡成形品を
得た。

【００４２】得られた発泡成形品（長方形）は、スキン
層（厚さ約２．１mm、密度約１．１ｇ／cm³ ）と、この
スキン層の内部に充満する発泡層（厚さ約８mm、密度約
０．６ｇ／cm³ ）とからなる良好なインテグラルスキン
フォームであった。

【００４３】上記発泡成形品（長方形）のスキン層の厚
みのばらつきを評価するために、発泡成形品の四隅部分
と中央部分とのスキン層の厚みを正確に測定したとこ
ろ、四隅部分は２．１mm、２．１mm、２．１mm、２．１
mmで、中央部分は２．２mmであり、スキン層は比較的厚
く且つ均一であった。

【００４４】比較例１ 引用の特公昭６３−２４４４８号公報記載の方法で反応
射出発泡成形品を製造した。この方法においては、原料
タンク１０及び２０、ミキシングヘッド３０をそれぞれ
４０℃に温調して、実施例１と同じ発泡性の反応性組成
物原液の温度を４０℃に加熱した。なお、非発泡性の反
応性組成物原液は使用せず、したがって原料タンク５０
及び６０、ミキシングヘッド７０は使用しなかった。

【００４５】そして、実施例１と同様な成形用型４０に
７０℃の温水を通して成形用型４０の温度を調節し、こ
の成形用型４０内に上記４０℃の反応性組成物原液を射
出して、反応性組成物原液の反応硬化と発泡とを行っ
た。そして、射出から４分後に、成形用型４０を７０℃
の温水から１０℃の冷水に切り換えて冷却した。

【００４６】１０℃の冷水に切り換えてから４分後（射
出から８分後）には、型内の発泡成形品が変形せずに脱
型可能となったので、常法により脱型して発泡成形品を
得た。

【００４７】得られた発泡成形品（長方形）は、見掛け
上は実施例１と同様に、スキン層と、このスキン層の内
部に充満する発泡層とからなる良好なインテグラルスキ
ンフォームであった。

【００４８】しかし、上記発泡成形品（長方形）のスキ
ン層の厚みのばらつきは、四隅部分は２．０mm、２．０
mm、１．７mm、２．２mmで、中央部分は１．８mmであ
り、スキン層は実施例１に比べて不均一であった。

【００４９】比較例２ この方法においては、原料タンク１０及び２０、ミキシ
ングヘッド３０をそれぞれ４０℃に温調して、実施例１
と同じ発泡性の反応性組成物原液の温度を４０℃に加熱
した。なお、非発泡性の反応性組成物原液は使用せず、
したがって原料タンク５０及び６０、ミキシングヘッド
７０は使用しなかった。

【００５０】そして、実施例１と同様な成形用型４０に
７０℃の温水を通して成形用型４０の温度を調節し、こ
の成形用型４０内に上記４０℃の反応性組成物原液を射
出して、反応性組成物原液の反応硬化と発泡とを行っ
た。

【００５１】射出から１０分後には、型内の発泡成形品
が変形せずに脱型可能となったので、常法により脱型し
て発泡成形品を得た。

【００５２】得られた発泡成形品（長方形）は、見掛け
上は実施例１と同様に、スキン層と、このスキン層の内
部に充満する発泡層とからなる良好なインテグラルスキ
ンフォームであった。

【００５３】しかし、上記発泡成形品（長方形）のスキ
ン層の厚みのばらつきは、四隅部分は１．１mm、１．３
mm、１．３mm、１．４mmで、中央部分は０．８mmであ
り、スキン層は実施例１に比べて薄く且つ不均一であっ
た。

【００５４】

【発明の効果】上述の通り、この発明の反応射出発泡成
形品の製造方法は、発泡性の反応性組成物原液を成形用
型内に射出し反応半硬化させるとともに発泡させ、この
発泡成形体の表面層が半硬化状態の時に、型内の発泡成
形体の表面に非発泡性の反応性組成物原液を注入し反応
硬化させるもので、それによりスキン層の厚さ及び密度
が均一で、品質良好な反応射出発泡成形品を得ることが
できる。

【００５５】また、この発明によれば、非発泡性の反応
性組成物原液の注入量を調節することにより、スキン層
の厚さを容易に調節するこがすることができ、スキン層
の厚さを厚くすることにより、強度が高い発泡成形品を
製造することができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施態様を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 発泡性の反応性組成物原液用の原料タンク ２０ 発泡性の反応性組成物原液用の原料タンク ３０ 発泡性の反応性組成物原液用のミキシングヘッド ４０ 成形用金型 ５０ 非発泡性の反応性組成物原液用の原料タンク ６０ 非発泡性の反応性組成物原液用の原料タンク ７０ 非発泡性の反応性組成物原液用のミキシングヘッ
ド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発泡性の反応性組成物原液を成形用型内
   に射出し反応半硬化させるとともに発泡させ、この発泡
   成形体の表面層が半硬化状態の時に、型内の発泡成形体
   の表面に非発泡性の反応性組成物原液を注入し反応硬化
   させることを特徴とする反応射出発泡成形品の製造方
   法。