KR0185006B1 - Manufacture of urethane reaction injection molding - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제품 외관이 안정된 우레탄 RIM 성형품을 효율 좋게 생산하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to efficiently produce a urethane RIM molded article having a stable product appearance.
플루오로카본계 발포제 및 저비점 발포제를 배합하지 않은 폴리올 성분 및 이소시아네이트 성분을 각각 다른 원료 탱크에 수용하여 원료 탱크 내를 공기 또는 불활성 가스에 의해 가압함으로써 성분 중에 10용량% 이하의 공기 또는 불활성 가스를 주입하여 용존 가스 농도를 단시간에 안정시킨 후, 양 성분을 믹싱 헤드로 충돌 혼합시키고, 혼합된 성분을 성형틀 내에 사출하여 우레탄 RIM 성형품을 제조하게 한 것으로, 양 성분 중의 용존 가스 농도가 단시간에 안정되기 때문에, 제품 외관이 안정된 우레탄 RIM 성형품을 효율 좋게 생산할 수 있게 된다.A polyol component and an isocyanate component which do not contain a fluorocarbon blowing agent and a low boiling point blowing agent are each accommodated in different raw material tanks and pressurized in the raw material tank with air or an inert gas to inject up to 10% by volume of air or an inert gas into the ingredients. After stabilizing the dissolved gas concentration in a short time, both components were impinged and mixed by the mixing head, and the mixed components were injected into the mold to produce a urethane RIM molded article. The dissolved gas concentration in both components was stabilized in a short time. Therefore, the urethane RIM molded article with stable product appearance can be efficiently produced.
Description
제1도는 본 발명의 일실시예가 되는 우레탄 RIM 성형품의 제조 방법에 사용하는 RIM 장치의 구성도.1 is a block diagram of a RIM device for use in the method for producing a urethane RIM molded article according to an embodiment of the present invention.
제2도는 본 발명의 방법과 종래 방법을 비교한 원료 탱크 내에서의 성분 유지시간과 에어 로딩량의 관계를 나타내는 선도.2 is a diagram showing the relationship between the component holding time and air loading in the raw material tank comparing the method of the present invention with the conventional method.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1, 2 : 원료 탱크 6 : 폴리올 성분 공급 탱크1, 2: raw material tank 6: polyol component supply tank
9, 10 : 계량 펌프 13 : 믹싱 헤드9, 10: metering pump 13: mixing head
18 : 성형틀18: forming mold
본 발명은 제품 외관이 안정된 성형품을 용이하게 얻을 수 있는 우레탄 반응사출 성형품의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a urethane reaction injection molded article which can easily obtain a molded article having a stable product appearance.
종래 자동차의 내장품 등에 사용되는 우레탄 성형품의 대부분은 반응 사출 성형(RIM)에 의해 성형되어 있으며, 우레탄 RIM 성형품의 제조 방법으로서는, 예를 들면 일본국 특허 공개 평6-99452호 공보에 기재된 것이 있다.Most of the urethane molded articles used in interiors of automobiles and the like are conventionally molded by reaction injection molding (RIM), and examples of the method for producing a urethane RIM molded article include those described in JP-A-6-99452.
상기 공보의 우레탄 RIM 성형품의 제조 방법은 근래에 제조 및 사용이 금지될 예정인 플루오로카본을 사용하지 않기 위해, 발포제 비배합 처방의 폴리올 성분과, 이소시아네이트 성분을 충돌 혼합시키기 전에, 양 성분에 10 내지 30 용량%의 공기 또는 불활성 가스를 주입하여 우레탄 RIM 성형품을 제조하게 한 것으로, 예를 들면 인장 강도가 안정된 인테그럴 스킨 우레탄 폼(ISF)제품이 얻어지는 효과가 있다.The production method of the urethane RIM molded article of the above publication is 10 to 10 components in both components before the impact mixing of the polyol component of the blowing agent non-blended formulation and the isocyanate component in order not to use fluorocarbon, which is to be prohibited in recent years. Injecting 30% by volume of air or an inert gas to produce a urethane RIM molded article, for example, there is an effect of obtaining an integral skin urethane foam (ISF) product having a stable tensile strength.
그러나, 이 제조 방법에서는, 용존 가스 농도가 과잉되기 때문에, 가스를 주입시키는 데 장시간을 요하여 생산성이 나쁜 동시에, 보이드(Void), 핀홀, 스킨층의 밀도 저하 등에 의해 외관 품질이 안정되지 못한 등의 결점이 있다.However, in this manufacturing method, since the dissolved gas concentration is excessive, it takes a long time to inject gas, resulting in poor productivity, and unstable appearance quality due to voids, pinholes, and lowering the density of the skin layer. There is a drawback.
즉, 상기 우레탄 RIM 성형품의 제조 방법에서, 플루오로카본 용제 등 저비점 발포제를 비배합으로 한 처방의 경우, 폴리올 성분의 점도는 플루오로카본 용제가 혼합비상 담당량이 들어가지 않은 만큼 통상적으로 상승한다.That is, in the manufacturing method of the said urethane RIM molded article, in the case of the formulation which made a low boiling point foaming agent, such as a fluorocarbon solvent non-blending, the viscosity of a polyol component normally rises as the fluorocarbon solvent does not contain the mixing emergency charge.
또, 발포제로서 물을 사용하는 처방의 경우에도 플루오로카본 용제에 비해 혼합비가 상당히 적어지기 때문에, 상기와 마찬가지로 점도가 상승하는 동시에, 발포 반응을 향상시키기 때문에, 고분자량의 관능지수가 많은 폴리올을 사용하면 더욱 점도가 상승한다.Also, in the case of the formulation using water as the blowing agent, the mixing ratio is considerably smaller than that of the fluorocarbon solvent, so that the viscosity increases and the foaming reaction is improved as described above. Thus, polyol having a high molecular weight functional index is used. Use increases the viscosity further.
폴리올 성분의 점도가 상승하면 용존 가능한 가스의 농도의 최대량이 증가하고, 가스의 용해 속도가 저하하여 포화 최대 가스 농도에 달할 때 까지 장시간을 요하고, 그 동안 용존 불안정한 상태가 매우 길게 계속되고, 그 결과 RIM 성형품의 외관 품질이 불안정하게 된다.As the viscosity of the polyol component rises, the maximum amount of dissolved gas is increased, and the dissolution rate of the gas decreases and it takes a long time until the saturated maximum gas concentration is reached, during which the unstable state of dissolution continues for a very long time. As a result, the appearance quality of the RIM molded article becomes unstable.
이 문제를 해결하기 위해, 우레탄 RIM기의 배관 경로 내에 에어로딩 부속 장치를 부착하여 폴리올 성분 내에 강제적으로 공기 또는 불활성 가스를 주입하고, 용존 가스 농도를 급속하게 포화 상태로 하는 방법도 채용되고 있지만, 이 방법에서는 용해 상태에 불균일이 발생되어 버린다.In order to solve this problem, a method of attaching an air-loading accessory in the piping path of the urethane RIM machine to inject air or an inert gas into the polyol component and rapidly dissolving the dissolved gas concentration has been adopted. In this method, nonuniformity arises in a dissolved state.
이를 방지하기 위해, 스크린 유니트 등을 부착하여 기포를 미세하게 함으로써 용해의 불균일을 적게 하는 방법도 채용되고 있지만, 이 방법에서는 용존 가스 농도는 급속하게 상승하기는 하지만 그 후 안정될 때 까지 시간이 걸리기 때문에 결국은 외관 품질이 안정된, 제품을 얻는데 장시간을 요하는 등의 결점이 있다.In order to prevent this, a method of attaching a screen unit or the like to make bubbles smaller to reduce dissolution irregularities is employed. However, in this method, the dissolved gas concentration rises rapidly, but it takes time to stabilize thereafter. As a result, there is a drawback that it takes a long time to obtain a product having a stable appearance quality.
또, 공기 또는 불활성 가스의 원료 탱크 내에서의 가압을 종래에서는 3 내지 5kg/㎠로 하고 있기 때문에, 안정될 때 까지 시간이 걸리는 동시에, 용존 가스 농도가 과잉이 되기 쉬우므로, ISF처방의 경우, 표면 스킨층의 밀도 저하가 발생되는 등의 결점이 있다.In addition, since pressurization in the raw material tank of air or an inert gas is conventionally 3 to 5 kg / cm 2, since it takes time to stabilize and the dissolved gas concentration tends to be excessive, in the case of ISF prescription, There exists a fault, such as the density fall of a surface skin layer.
본 발명은 상기 종래의 결점을 개선하기 위해 이루어진 것으로, 용존 가스 농도를 단시간에 안정시킬 수 있는 우레탄 RIM 성형품의 제조 방법을 제공하여 제품 외관이 안정된 우레탄 RIM 성형품을 효율 좋게 생산하는 것을 목적으로 하는 것이다.The present invention has been made to improve the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide a method for producing a urethane RIM molded article capable of stabilizing dissolved gas concentration in a short time to efficiently produce a urethane RIM molded article having stable product appearance. .
플루오로카본계 발포제 등의 저비점 발포제를 배하하지 않은 폴리올 성분 및 이소시아네이트 성분을 각각 다른 원료 탱크에 수용하여 원료 탱크 내를 공기 또는 불활성 가스에 의해 가압함으로써 성분 중에 10용량% 이하의 공기 또는 불활성 가스를 주입하여 용존 가스 농도를 단시간에 안정시킨 후, 양 성분을 믹싱 헤드로 충돌 혼합시키고, 혼합된 성분을 성형틀 내에 사출하여 우레탄 반응 사출 성형품을 제조하게 한 것이다.A polyol component and an isocyanate component that do not have low boiling point foaming agents such as a fluorocarbon blowing agent are contained in different raw material tanks, and the raw material tank is pressurized with air or an inert gas to remove up to 10% by volume of air or an inert gas. After injection to stabilize the dissolved gas concentration in a short time, both components are impinged and mixed with the mixing head, and the mixed components are injected into a mold to produce a urethane reaction injection molded article.
또, 양 성분 중의 용존 가스 농도는 5 내지 10용량%의 범위에 있는 일정량으로 한 것이다.In addition, the dissolved gas concentration in both components is taken as a fixed amount in the range of 5-10 volume%.
상기 구성에 의해, 양 성분 중 용존 가스 농도가 단시간에 안정되기 때문에, 제품 외관이 안정된 품질이 양호한 우레탄 RIM 성형품이 용량으로 얻어지게 된다.With the above configuration, since the dissolved gas concentration in both components is stabilized in a short time, a urethane RIM molded article having good quality with stable product appearance can be obtained at a capacity.
또, 발포제로 플루오로카본을 사용하지 않기 때문에 규제를 받는 일도 없다.Moreover, since no fluorocarbon is used as a blowing agent, it is not regulated.
본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 기술한다.An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
제1도는 본 발명의 방법을 실시하는 우레탄 RIM 장치의 구성도로서, 폴리올 성분측과 이소시아네이트 성분측에 각각 원료 탱크(1,2)가 설치되어 있다.1 is a block diagram of the urethane RIM apparatus for carrying out the method of the present invention, wherein the raw material tanks 1 and 2 are provided on the polyol component side and the isocyanate component side, respectively.
이들 원료 탱크(1,2) 중 폴리올 성분측의 원료 탱크(1)에는 폴리에테르 폴리올 등의 긴 사슬 폴리올 이외에 1.4-BDD(부탄디올), 에틸렌글리콜 등의 짧은 사슬 가교제, 아민계 및 금속계 촉매, 안료, 기타 첨가제, 예를 들면 정포제(整泡劑)나 내광제(耐 光劑) 등을 혼합한 것이 수용되고, 이소시아테이트 성분측의 원료 탱크(2)에는 크루드 MDI, 푸어 MDI, 폴리이소시아네이트 등을 적절히 배합한 것이 수용되어 있고, 믹서(3,4)에서 교반할 수 있게 되어 있는 동시에, 폴리올 성분측의 원료 탱크(1)에는 믹서(5)를 구비한 폴리올 성분 공급 탱크(6)로부터 공급 펌프(20)를 거쳐서 폴리올 성분이 공급되게 되어 있다.In the raw material tank 1 on the polyol component side of these raw material tanks 1, 2, short-chain crosslinking agents such as 1.4-BDD (butanediol), ethylene glycol, amine-based and metal-based catalysts, pigments, in addition to long-chain polyols such as polyether polyols And other additives, for example, a mixture of a foam stabilizer, a light inhibitor, and the like, are accommodated, and the raw material tank 2 on the isocyanate component side contains crude MDI, poor MDI, poly A mixture of isocyanate and the like suitably is accommodated, and the polyol component supply tank 6 including the mixer 5 is provided in the raw material tank 1 on the polyol component side while being able to stir in the mixers 3 and 4. The polyol component is supplied through the feed pump 20.
또, 각 원료 탱크(1)의 저부는 스트레이터(7.8), 계량펌프(9,10), 고압 필터(11,12)를 거쳐서 믹싱 헤드(13)에 접속되고, 믹싱 헤드(13)는 도중에 열교환기(14,15)가 설치된 복귀 관로(16,17)를 거쳐서 각 원료 탱크(1,2)의 상부에 접속되어 있어서, 원료 탱크(1,2)내의 폴리올 성분 및 이소시아테이트 성분은 50 내지 100kg/㎠의 저압으로 상기 순환 경로를 순환되게 되어 있다.Moreover, the bottom part of each raw material tank 1 is connected to the mixing head 13 via the stator 7.8, the metering pumps 9 and 10, and the high pressure filters 11 and 12, and the mixing head 13 heat exchanges on the way. The polyol component and the isocyanate component in the raw material tanks 1 and 2 are connected to the upper portions of the raw material tanks 1 and 2 via the return lines 16 and 17 provided with the groups 14 and 15. The circulation path is circulated at a low pressure of 100 kg / cm 2.
그리고, 상기 믹싱 헤드(13)에서 충돌 혼합된 폴리올 성분과 이소시아네이트 성분은 성형틀(18) 내에 사출되어, 우레탄 RIM 성형품에 성형되도록 되어 있다.The polyol component and the isocyanate component impingeed and mixed at the mixing head 13 are injected into the mold 18 to be molded into a urethane RIM molded product.
다음에, 상기 우레탄 RIM 장치를 사용하여 우레탄 RIM 성형품을 제조하는 방법을 설명한다.Next, the method of manufacturing a urethane RIM molded article using the said urethane RIM apparatus is demonstrated.
폴리올 성분측의 원료 탱크(1)와 이소시아네이트 성분측의 원료 탱크(2) 내는 모두 공기 또는 건조 질소 가스 등의 불활성 가스에 의해 계량 펌프(9,10)의 흡인에 지장을 초래하지 않는 0.5 내지 1.0Kg/㎠의 범위의 일정 압력으로 가압되어 있으며, 또 각 원료 탱크(1,2)내의 성분은 믹서(3,4)에 의해 일정 속도로 교반되면서 일정 온도로 유지되고 있다.Both the raw material tank 1 on the polyol component side and the raw material tank 2 on the isocyanate component side are 0.5 to 1.0 which do not interfere with suction of the metering pumps 9 and 10 by inert gas such as air or dry nitrogen gas. It is pressurized by the constant pressure of the range of Kg / cm <2>, and the component in each raw material tank 1 and 2 is maintained at constant temperature, stirring at constant speed by the mixer 3 and 4. As shown in FIG.
또, 각 원료 탱크(1,2)의 상층부는 공기 또는 불활성 가스로 덮여 있고, 믹서(3,4)에서 각 성분을 교반하면, 성분이 대류함으로써 발생하는 버블링 작용으로 성분 중에 5 내지 10 용량%의 공기 또는 불활성 가스가 용존 가스로서 로딩된다.In addition, the upper layer part of each raw material tank 1 and 2 is covered with air or an inert gas, and when each component is stirred in the mixer 3 and 4, it is 5-10 volume in a component by the bubbling action which arises by convection of components. % Air or inert gas is loaded as the dissolved gas.
또, 제2도에 저압 순환 시간과 에어 로딩량의 관계를 선도로 도시한다.2 shows the relationship between the low pressure circulation time and the air loading amount in a diagram.
종래에는 에어 로딩량이 20 용량%로 높기 때문에, 용존 가스 농도가 안정되기 까지 10 내지 15시간이 필요(A1,A2)한데 반해, 본 발명의 실시예에서는 로딩량을 5 내지 10 용량%의 범위의 일정량으로 함으로써, 2 내지 5시간에 용존 가스 농도가 안정되게 된다(B1,B2). 또, 사선으로 기재된 범위는 에어 로딩량과 시간의 관계에 있어서 불안정한 범위를 도시하고 있다.Conventionally, since the air loading amount is as high as 20% by volume, 10 to 15 hours is required until the dissolved gas concentration is stabilized (A 1 , A 2 ). by a certain amount of range, it is to be dissolved gas concentration is stable for 2 to 5 hours (B 1, B 2). Incidentally, the range indicated by the oblique line shows the unstable range in relation to the air loading amount and time.
그리고, 상기 각 원료 탱크(1,2) 내의 각 성분은 계량 펌프(9,10)의 회전에 의해 믹싱 헤드(13)를 거쳐서 다시 원료 탱크(1,2)로 50 내지 100Kg/㎠의 저압으로 순환되고 있으며, 순환량은 사출시의 100 내지 300g/s 보다 낮은 70g/s이하로부터 계량 펌프(9,10)의 최저 안정 순환량인 40 내지 50g/s의 범위에서 일정하게 되도록 제어되고 있다.Each component in each of the raw material tanks 1 and 2 passes through the mixing head 13 to the raw material tanks 1 and 2 again at a low pressure of 50 to 100 Kg / cm 2 by the rotation of the metering pumps 9 and 10. It is circulated, and the circulation amount is controlled to be constant in the range of 40-50 g / s which is the lowest stable circulation amount of the metering pumps 9 and 10 from 70 g / s or less lower than 100-300 g / s at the time of injection.
우레탄 RIM 성형품의 성형에 있어서는 순환되는 폴리올 성분과 이소시아네이트 성분을 믹싱 헤드(13) 내에서 충돌 혼합시켜서 성형틀(18) 내로 사출하는 것으로, 이 때의 사출량은 계량 펌프(9,10)의 회전을 높여서 100 내지 300g/s의 범위 내에서 일정하게 유지된다.In molding a urethane RIM molded article, the polyol component and the isocyanate component circulated are impinged in the mixing head 13 to be injected into the mold 18, and the injection amount at this time is the rotation of the metering pumps 9 and 10. It raises and is kept constant in the range of 100-300 g / s.
성형틀(18) 내에 사출된 폴리올 성분 및 이소시아네이트 성분의 혼합 성분 중에는 발포제로서 공기 또는 불활성 가스가 미리 주입되어 있고 성형틀(18) 내에 사출된 혼합 성분을 발포시키고, 성형틀(18) 내의 공동(18a)에 의해 소정 형상으로 성형하는 것으로, 단시간에 용존 가스 농도가 안정된 폴리올 성분 및 이소시아네이트 성분을 반응시켜서 성형하기 때문에, 외관 품질이 안정된 우레탄 RIM 성형품이 얻어지게 되는 동시에, 단시간에 용존 가스 농도가 안정된 성분을 제어하여 성형틀(18) 내로 사출하므로 정밀도 높은 제어를 용이하게 행할 수 있게 된다.Among the mixed components of the polyol component and the isocyanate component injected into the mold 18, air or an inert gas is pre-injected as a blowing agent, and the mixed component injected into the mold 18 is foamed, and the cavity in the mold 18 By molding to a predetermined shape according to 18a), a polyol component and an isocyanate component having a stable dissolved gas concentration are reacted and molded in a short time, thereby obtaining a urethane RIM molded article having a stable appearance quality and a stable dissolved gas concentration in a short time. Since the components are controlled and injected into the mold 18, high precision control can be easily performed.
또, 본 발명의 방법에서는, 폴리올 성분 및 이소시아네이트 성분의 점도가 약 500CPS 이상인 경우 특히 유효하지만, 물론 500CPS 이하에서도 마찬가지 효과가 얻어진다.Moreover, in the method of this invention, it is especially effective when the viscosity of a polyol component and an isocyanate component is about 500 CPS or more, but of course the same effect is acquired even at 500 CPS or less.
본 발명은 이상 상술한 바와 같이 원료 탱크를 공기 또는 불활성 가스에 의해 가압함으로써 원료 탱크 내의 폴리올 성분 및 이소시알 성분에 공기 또는 불활성 가스를 10용량% 이하 주입시키게 하였으므로 성분 중의 용존 가스 농도를 종래의 1/3 내지 1/5인 짧은 시간에 안정시킬 수 있다.As described above, the raw material tank is pressurized with air or an inert gas to inject 10% by volume or less of air or an inert gas into the polyol component and the isosia component in the raw material tank. It can be stabilized in a short time which is / 3 to 1/5.
이에 의해 제품 외관이 안정된 우레탄 RIM 성형품이 용이하게 얻어지는 동시에, 용존 가스 농도가 안정된 성분을 사용하여 RIM 성형을 행하므로, 그 제어도 용이하다.As a result, a urethane RIM molded article having a stable product appearance is easily obtained, and RIM molding is performed using a component having a stable dissolved gas concentration, so that control thereof is also easy.
또, 발포제에 플루오로카본을 사용하지 않기 때문에, 사용 제한이나 규제를 받는 일이 없는 동시에, 고점도의 폴리올 성분을 사용하는 경우에도 제어 방법을 변경하는 것만으로 기존 RIM 장치를 사용할 수 있기 때문에 경제적이다.In addition, since no fluorocarbon is used for the blowing agent, it is economical because the existing RIM device can be used simply by changing the control method even when using a high viscosity polyol component without restricting use or restriction. .
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |