JP2006348156A - Method for producing rigid polyurethane foam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば自動車の天井材、サンバイザー等の自動車部品として用いられ、吸音性等の性能に優れる硬質ポリウレタン発泡体を連続的に製造することができるとともに、常温までの冷却時間を短縮することができる硬質ポリウレタン発泡体の製造方法に関するものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used, for example, as automotive parts such as automobile ceiling materials and sun visors, and can continuously produce a rigid polyurethane foam excellent in performance such as sound absorption and shorten the cooling time to room temperature. The present invention relates to a method for producing a rigid polyurethane foam.
一般に、硬質ポリウレタン発泡体は独立気泡を有しているため、吸音性等の物性が低い。一方、近年天井材、サンバイザー等の自動車部品に用いられる断熱材には、吸音性を付与するために連続気泡構造を有する硬質ポリウレタン発泡体の需要が高くなってきている。係る連続気泡構造を有する硬質ポリウレタン発泡体は、発泡時における発熱温度が高く、ウレタン結合の解離温度(150℃以上)及び尿素結合の解離温度(180℃以上)を越えており、自然発火の可能性がある。そのため、連続気泡化の際にはトリクロロフルオロメタン(CFC11)、塩化メチレン等を用いて発熱温度を抑えるようにして発泡が行われている。しかし、トリクロロフルオロメタン、塩化メチレン等はオゾン層破壊等の環境に悪影響を与える物質であり、使用が規制されつつある。 Generally, since a hard polyurethane foam has closed cells, physical properties such as sound absorption are low. On the other hand, in recent years, the demand for hard polyurethane foams having an open cell structure has been increasing for heat insulating materials used for automobile parts such as ceiling materials and sun visors in order to impart sound absorption. The rigid polyurethane foam having such an open cell structure has a high exothermic temperature at the time of foaming, and exceeds the dissociation temperature of the urethane bond (150 ° C. or higher) and the dissociation temperature of the urea bond (180 ° C. or higher), and can spontaneously ignite. There is sex. For this reason, foaming is carried out so as to suppress the heat generation temperature using trichlorofluoromethane (CFC11), methylene chloride or the like during the continuous bubble formation. However, trichlorofluoromethane, methylene chloride, and the like are substances that adversely affect the environment, such as ozone layer destruction, and their use is being regulated.
そこで、発泡剤として水を用い、所定の処方を採用した硬質ポリウレタン発泡体の製造方法が提案されている。具体的には、連続気泡の常温成形しうる硬質ポリウレタン発泡体の製造方法が開示されている(例えば、特許文献1を参照)。すなわち、約70〜90重量%のジフェニルメタンジイソシアネートと約10〜30重量%のポリフェニルポリメチレンポリイソシアネートとのポリイソシアネート混合物を、ニ官能性及び/又は三官能性ヒドロキシルポリエーテルと、ニ官能性フタル酸ヒドロキシルポリエステルと、グリセリンと、水と、第3級アミン触媒と反応させる方法である。
前述の特許文献1に記載された技術においては、硬質ポリウレタン発泡体はその原料を反応容器内に供給し、バッチ操作で製造されることから、硬質ポリウレタン発泡体製品の製造に当たってはバッチ操作を繰り返して行わなければならず、生産性が低いという問題があった。その際、原料が液状で存在するクリーム時間が約60〜80秒で、その後反応、硬化が進行して固化するまでのゲル時間が約200〜260秒であり、ともに長い。従って、1バッチ当たりの製造時間が長くなり、製造効率が悪いという問題があった。さらに、発泡が反応容器内で行われることから、発泡時における内部発熱温度が非常に高くなり、発泡後に常温まで低下する時間、すなわち熟成時間が例えば約2日を要し(特許文献1の第5頁)、生産性が悪いという問題があった。 In the technique described in the above-mentioned Patent Document 1, since the rigid polyurethane foam is manufactured by supplying the raw material into a reaction vessel and batch operation, the batch operation is repeated in manufacturing the rigid polyurethane foam product. There is a problem that productivity is low. At that time, the cream time in which the raw material exists in a liquid state is about 60 to 80 seconds, and thereafter the gel time until the reaction and curing proceed to solidify is about 200 to 260 seconds, both of which are long. Accordingly, there is a problem that the manufacturing time per batch becomes long and the manufacturing efficiency is poor. Furthermore, since foaming is performed in the reaction vessel, the internal heat generation temperature at the time of foaming becomes very high, and it takes about 2 days for the time to decrease to room temperature after foaming, that is, the aging time is about 2 days (see Patent Document 1 5 page), there was a problem of poor productivity.
そこで本発明の目的とするところは、連続気泡構造を有する硬質ポリウレタン発泡体を連続的に製造することができるとともに、熟成時間を短縮することができて生産性を向上させることができる硬質ポリウレタン発泡体の製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a rigid polyurethane foam capable of continuously producing a rigid polyurethane foam having an open-cell structure and shortening the aging time and improving the productivity. It is in providing the manufacturing method of a body.
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明の硬質ポリウレタン発泡体の製造方法は、ポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤及び触媒を含有する硬質ポリウレタン発泡体の原料を、移動するコンベヤ上に連続的に供給して反応させ、発泡及び硬化させて連続気泡構造を有する硬質ポリウレタン発泡体を連続的に製造する方法であって、前記ポリオール類としてポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールとを用いるとともに、ポリオール類の供給量を40〜60kg/min、コンベヤの移動速度を3.5〜5.5m/min及びコンベヤの移動方向におけるコンベヤの傾斜角度を水平又は移動方向下流側が低くなるように0〜3°に設定することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the method for producing a rigid polyurethane foam according to claim 1 moves a raw material of the rigid polyurethane foam containing polyols, polyisocyanates, a blowing agent and a catalyst. A method of continuously producing a rigid polyurethane foam having an open cell structure by continuously supplying and reacting on a conveyor, foaming and curing, and using polyether polyol and polyester polyol as the polyols In addition, the supply amount of polyols is 40 to 60 kg / min, the moving speed of the conveyor is 3.5 to 5.5 m / min, and the inclination angle of the conveyor in the moving direction of the conveyor is 0 so that the horizontal or the downstream side in the moving direction is low. It is characterized by being set to ˜3 °.
請求項2に記載の発明の硬質ポリウレタン発泡体の製造方法は、請求項1に記載の発明において、前記発泡による発泡体の高さは300〜500mmであることを特徴とするものである。 A method for producing a rigid polyurethane foam according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect of the present invention, the height of the foamed foam is 300 to 500 mm.
請求項3に記載の発明の硬質ポリウレタン発泡体の製造方法は、請求項1又は請求項2に係る発明において、前記触媒として水酸基を有するアミン触媒を用いるとともに、ポリアミンとアルキレンオキシドとの付加反応により得られ、末端水酸基を複数有するポリオールよりなる自己触媒作用を有する架橋剤を配合することを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for producing a rigid polyurethane foam according to the first or second aspect, wherein an amine catalyst having a hydroxyl group is used as the catalyst and an addition reaction between a polyamine and an alkylene oxide. A crosslinker having an autocatalytic action, which is obtained and made of a polyol having a plurality of terminal hydroxyl groups, is blended.
請求項4に記載の発明の硬質ポリウレタン発泡体の製造方法は、請求項1から請求項3のいずれか一項に係る発明において、前記ポリエステルポリオールは、水酸基価が200〜400mgKOH/gのフタル酸グリコールエステルであることを特徴とするものである。 The method for producing a rigid polyurethane foam according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the polyester polyol is a phthalic acid having a hydroxyl value of 200 to 400 mgKOH / g. It is a glycol ester.
請求項5に記載の発明の硬質ポリウレタン発泡体の製造方法は、請求項1から請求項4のいずれか一項に係る発明において、前記ポリオール類、発泡剤又は架橋剤の活性水素基に対するポリイソシアネート類のイソシアネート基の当量比を百分率で表すイソシアネート指数が100〜110であることを特徴とするものである。 The method for producing a rigid polyurethane foam of the invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the polyisocyanate for the active hydrogen groups of the polyols, the foaming agent or the crosslinking agent. Isocyanate index which represents the equivalent ratio of the isocyanate group of a kind in percentage is 100-110, It is characterized by the above-mentioned.
請求項6に記載の発明の硬質ポリウレタン発泡体の製造方法は、請求項1から請求項5のいずれか一項に係る発明において、前記ポリイソシアネート類は、ポリフェニルポリメチレンポリイソシアネートを主成分とし、ジフェニルメタンジイソシアネートを含むポリイソシアネートであることを特徴とするものである。 The method for producing a rigid polyurethane foam according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the polyisocyanate is composed mainly of polyphenylpolymethylene polyisocyanate. , A polyisocyanate containing diphenylmethane diisocyanate.
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項1に記載の発明の硬質ポリウレタン発泡体の製造方法においては、硬質ポリウレタン発泡体の原料を、移動するコンベヤ上に連続的に供給して反応させ、発泡及び硬化させることにより行われる。従って、硬質ポリウレタン発泡体を連続的に製造することができる。その場合、ポリオール類の供給量を40〜60kg/min及びコンベヤの移動速度を3.5〜5.5m/minに設定することから、ポリオール類の供給量とコンベヤの移動速度との相対関係でコンベヤ上の原料の厚さが抑えられる。しかも、コンベヤの移動方向におけるコンベヤの傾斜角度を水平又は移動方向下流側が低くなるように0〜3°に設定することから、発泡の進行を抑えることができる。このため、発泡による発泡体の高さが抑制され、発泡体の常温への冷却が促される。従って、発泡体の熟成時間を短縮することができて生産性を向上させることができる。
According to the present invention, the following effects can be exhibited.
In the method for producing a rigid polyurethane foam according to the first aspect of the present invention, the raw material of the rigid polyurethane foam is continuously supplied on the moving conveyor to be reacted, foamed and cured. Therefore, a rigid polyurethane foam can be manufactured continuously. In that case, since the supply amount of polyols is set to 40 to 60 kg / min and the moving speed of the conveyor is set to 3.5 to 5.5 m / min, the relative relationship between the supply amount of polyols and the moving speed of the conveyor is set. The thickness of the raw material on the conveyor is suppressed. And since the inclination-angle of the conveyor in the moving direction of a conveyor is set to 0-3 degree so that the horizontal or the moving direction downstream side may become low, progress of foaming can be suppressed. For this reason, the height of the foam by foaming is suppressed and cooling to the normal temperature of a foam is promoted. Therefore, the aging time of the foam can be shortened and productivity can be improved.
また、前記ポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールとは相溶性が低いことから、硬質ポリウレタン発泡体の原料の発泡過程で、ポリオール類によりセル膜が破られてセルの連通構造が形成される。このため、硬質ポリウレタン発泡体は連続気泡構造を有することができる。 In addition, since the polyether polyol and the polyester polyol have low compatibility, the cell membrane is broken by the polyols in the foaming process of the raw material of the hard polyurethane foam, and a cell communication structure is formed. For this reason, the rigid polyurethane foam can have an open cell structure.
請求項2に記載の発明の硬質ポリウレタン発泡体の製造方法では、発泡による発泡体の高さが300〜500mmで低く設定されることから、請求項1に係る発明の効果に加えて、発泡体の熟成時間を十分に短縮することができる。 In the method for producing a rigid polyurethane foam of the invention according to claim 2, since the height of the foam by foaming is set to a low value of 300 to 500 mm, in addition to the effect of the invention according to claim 1, the foam Can be sufficiently shortened.
請求項3に記載の発明の硬質ポリウレタン発泡体の製造方法では、触媒として水酸基を有するアミン触媒を用いるとともに、ポリアミンとアルキレンオキシドとの付加反応により得られ、末端水酸基を複数有するポリオールよりなる自己触媒作用を有する架橋剤が配合される。このため、架橋剤がアミン系の化合物であって自己触媒作用を有し、アミン触媒とともにウレタン化反応が促進される。従って、請求項1又は請求項2に係る発明の効果に加え、硬質ポリウレタン発泡体を効率良く、連続的に製造することができる。 The method for producing a rigid polyurethane foam according to claim 3 uses an amine catalyst having a hydroxyl group as a catalyst, and is an autocatalyst comprising a polyol having a plurality of terminal hydroxyl groups obtained by addition reaction of polyamine and alkylene oxide. A crosslinking agent having an action is blended. For this reason, the crosslinking agent is an amine-based compound and has an autocatalytic action, and the urethanization reaction is promoted together with the amine catalyst. Therefore, in addition to the effect of the invention according to claim 1 or 2, the rigid polyurethane foam can be produced efficiently and continuously.
請求項4に記載の発明の硬質ポリウレタン発泡体の製造方法では、ポリエステルポリオールは、水酸基価が200〜400mgKOH/gのフタル酸グリコールエステルである。このフタル酸グリコールエステルは、ベンゼン環をもっているため、硬さ(剛性)を発現することができる。従って、請求項1から請求項3のいずれかに係る発明の効果に加えて、硬質ポリウレタン発泡体の硬さを向上させることができる。 In the method for producing a rigid polyurethane foam of the invention according to claim 4, the polyester polyol is a phthalic acid glycol ester having a hydroxyl value of 200 to 400 mgKOH / g. Since this phthalic acid glycol ester has a benzene ring, it can exhibit hardness (rigidity). Therefore, in addition to the effects of the invention according to any one of claims 1 to 3, the hardness of the rigid polyurethane foam can be improved.
請求項5に記載の発明の硬質ポリウレタン発泡体の製造方法においては、イソシアネート指数が100〜110であることから、請求項1から請求項4に係る発明の効果に加えて、硬質ポリウレタン発泡体の架橋密度を適正にでき、十分な硬さを得ることができる。 In the method for producing a rigid polyurethane foam of the invention according to claim 5, since the isocyanate index is 100 to 110, in addition to the effects of the invention according to claims 1 to 4, A crosslinking density can be made appropriate and sufficient hardness can be obtained.
請求項6に記載の発明の硬質ポリウレタン発泡体の製造方法では、ポリイソシアネート類は、ポリフェニルポリメチレンポリイソシアネートを主成分とし、ジフェニルメタンジイソシアネートを含むポリイソシアネートである。このため、請求項1から請求項5のいずれかに係る発明の効果に加え、硬質ポリウレタン発泡体の製造時にポリイソシアネート類が凝固するおそれがなく、作業性を向上させることができ、硬質ポリウレタン発泡体を容易に製造することができる。 In the method for producing a rigid polyurethane foam according to claim 6, the polyisocyanate is a polyisocyanate containing polyphenyl polymethylene polyisocyanate as a main component and diphenylmethane diisocyanate. For this reason, in addition to the effect of the invention according to any one of claims 1 to 5, there is no risk of polyisocyanates solidifying during the production of the hard polyurethane foam, and the workability can be improved. The body can be manufactured easily.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態における連続気泡構造を有する硬質ポリウレタン発泡体(以下、単に発泡体ともいう)は以下のようにして製造される。すなわち、係る硬質ポリウレタン発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤及び触媒を含有する硬質ポリウレタン発泡体の原料を、移動するコンベヤ上に連続的に供給して反応させ、発泡及び硬化させることにより連続的に製造される。その際、ポリオール類としてポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールとを用いるとともに、ポリオール類の供給量が40〜60kg/min、コンベヤの移動速度が3.5〜5.5m/min及びコンベヤの移動方向におけるコンベヤの傾斜角度が水平又は移動方向下流側が低くなるように0〜3°に設定される。なお、コンベヤの幅は、硬質ポリウレタン発泡体の生産性を維持するために、1000〜1500mmであることが好ましい。この幅が1000mm未満の場合には、硬質ポリウレタン発泡体を連続的に生産する効果が十分に得られなくなる。一方、1500mmを越える場合には、ポリオール類の供給量、コンベヤの速度、コンベヤの傾斜角度等による発泡体の高さの調節が難しくなって好ましくない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The rigid polyurethane foam having an open cell structure in the present embodiment (hereinafter also simply referred to as a foam) is produced as follows. That is, such a rigid polyurethane foam is produced by continuously supplying a raw material of a rigid polyurethane foam containing polyols, polyisocyanates, a foaming agent and a catalyst onto a moving conveyor to react, foam, and harden. Are continuously manufactured. At that time, polyether polyol and polyester polyol are used as polyols, the supply amount of polyols is 40 to 60 kg / min, the moving speed of the conveyor is 3.5 to 5.5 m / min, and the conveyor in the moving direction of the conveyor Is set to 0 to 3 ° so that the horizontal or the downstream side in the moving direction becomes lower. In addition, it is preferable that the width | variety of a conveyor is 1000-1500 mm in order to maintain productivity of a rigid polyurethane foam. When this width is less than 1000 mm, the effect of continuously producing a rigid polyurethane foam cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when it exceeds 1500 mm, it is difficult to adjust the height of the foam by the supply amount of polyols, the speed of the conveyor, the inclination angle of the conveyor, etc., which is not preferable.
具体的に図面を用いて説明すると、図1に示すように、進行方向(図1の左から右方向)に向かって低くなるように傾斜角度αを有する第1ベルトコンベヤ11が、高さの異なる支持架台12、13上に支持されている。第1ベルトコンベヤ11の前方(下流側)位置には、水平方向に延びる第2ベルトコンベヤ14が、同じ高さの支持架台15、16上に支持されている。第1ベルトコンベヤ11の後部(上流側)上方位置には、原料供給装置17が配置され、第1ベルトコンベヤ11上に原料18を吐出し、発泡させて発泡体(スラブブロック)19を形成するようになっている。第1ベルトコンベヤ11の長さは、原料18の発泡が完了するに必要な長さに設定され、少なくともスラブブロック19が所定高さまで発泡し、安定するに必要な長さに設定される。
Specifically, referring to the drawings, as shown in FIG. 1, the
ここで、本実施形態の硬質ポリウレタン発泡体は、連続気泡構造を有し、圧縮力に対して可塑変形し、復元性を有しない発泡体を意味する。上記の製造過程において、ポリオール類の供給量とコンベヤの移動速度との相対関係でコンベヤ上の原料の厚さが抑えられ、さらにコンベヤの傾斜角度αを水平に近くなるように設定することで、発泡の進行を抑えることができ、発泡体の高さを抑制でき、発泡体の熟成時間(冷却時間)を短縮することができる。また、ポリエーテルポリオールに対するポリエステルポリオールの相溶性が低いため、生成されるセル膜が破られてセルが連通されるものと考えられ、連続気泡構造が形成される。 Here, the rigid polyurethane foam of the present embodiment means a foam having an open-cell structure, plastically deformed with respect to compressive force, and having no resilience. In the above manufacturing process, the thickness of the raw material on the conveyor is suppressed by the relative relationship between the supply amount of polyols and the moving speed of the conveyor, and the inclination angle α of the conveyor is set to be nearly horizontal, The progress of foaming can be suppressed, the height of the foam can be suppressed, and the aging time (cooling time) of the foam can be shortened. Moreover, since the compatibility of the polyester polyol with the polyether polyol is low, it is considered that the produced cell membrane is broken and the cells communicate with each other, and an open cell structure is formed.
まず、前記硬質ポリウレタン発泡体の原料について説明する。
ポリオール類としては、ポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールとが組み合わせて用いられる。これにより、ポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールとは相溶性が低く、発泡過程でセル膜が破られてセルが連通される。ポリエーテルポリオールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、多価アルコールにプロピレンオキシドとエチレンオキシドとを付加重合させた重合体よりなるポリエーテルポリオール、それらの変性体等が用いられる。多価アルコールとしては、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジプロピレングリコール等が挙げられる。
First, the raw material of the said rigid polyurethane foam is demonstrated.
As the polyols, a polyether polyol and a polyester polyol are used in combination. As a result, the polyether polyol and the polyester polyol have low compatibility, and the cell membrane is broken during the foaming process so that the cells communicate with each other. Examples of the polyether polyol include polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, polyether polyol made of a polymer obtained by addition polymerization of propylene oxide and ethylene oxide to a polyhydric alcohol, and modified products thereof. Examples of the polyhydric alcohol include glycerin, trimethylolpropane, dipropylene glycol and the like.
ポリエーテルポリオールとして具体的には、グリセリンにプロピレンオキシドを付加重合させ、さらにエチレンオキシドを付加重合させたトリオール、ジプロピレングリコールにプロピレンオキシドを付加重合させ、さらにエチレンオキシドを付加重合させたジオール等が挙げられる。ポリエーテルポリオール中のポリエチレンオキシド単位は10〜30モル%程度である。ポリエチレンオキシド単位の含有量が多い場合には、その含有量が少ない場合に比べて親水性が高くなり、極性の高いポリイソシアネート類との混合性が良くなり、反応性が高くなる。ポリエーテルポリオールは、複数種類のものを併用して水酸基の官能基数や水酸基価を調整することもできる。 Specific examples of polyether polyols include triols obtained by addition polymerization of propylene oxide to glycerin and addition polymerization of ethylene oxide, and diols obtained by addition polymerization of propylene oxide to dipropylene glycol and addition polymerization of ethylene oxide. . The polyethylene oxide unit in the polyether polyol is about 10 to 30 mol%. When the content of the polyethylene oxide unit is large, the hydrophilicity is higher than when the content is low, the miscibility with polyisocyanates having high polarity is improved, and the reactivity is increased. The polyether polyol can be used in combination with a plurality of types to adjust the number of functional groups and the hydroxyl value of the hydroxyl group.
一方、ポリエステルポリオールとしては、フタル酸、アジピン酸等のポリカルボン酸を、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等のポリオールと反応させることによって得られる縮合系ポリエステルポリオールのほか、ラクトン系ポリエステルポリオール及びポリカーボネート系ポリオールが用いられる。例えば、水酸基価が200〜400mgKOH/gのフタル酸グリコールエステルが好適に用いられる。水酸基価が200mgKOH/g未満の場合、ポリウレタン発泡体の架橋密度が低くなって発泡体の硬度や強度が低下する傾向を示す。一方、水酸基価が400mgKOH/gを越える場合には、架橋密度が高くなって発泡体が硬くなり、セルの連通性も低下する。フタル酸等の芳香族環を有するポリカルボン酸を用いることにより、得られる硬質ポリウレタン発泡体の硬さ(剛直性)を向上させることができる。 On the other hand, as polyester polyol, in addition to condensed polyester polyol obtained by reacting polycarboxylic acid such as phthalic acid and adipic acid with polyol such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol and glycerin, lactone polyester polyol and Polycarbonate-based polyols are used. For example, a phthalic acid glycol ester having a hydroxyl value of 200 to 400 mgKOH / g is preferably used. When the hydroxyl value is less than 200 mgKOH / g, the crosslink density of the polyurethane foam is low, and the hardness and strength of the foam tend to decrease. On the other hand, when the hydroxyl value exceeds 400 mgKOH / g, the crosslink density increases, the foam becomes hard, and the cell connectivity also decreases. By using a polycarboxylic acid having an aromatic ring such as phthalic acid, the hardness (rigidity) of the obtained rigid polyurethane foam can be improved.
ポリオール類は、その官能基数が2.0〜3.5の範囲であることが好ましく、水酸基価が20〜400mgKOH/gの範囲であることが好ましい。但し、官能基数又は水酸基価の異なる複数のポリオールを用いる場合には、平均官能基数又は平均水酸基価が上記の範囲にあることが好ましい。平均官能基数又は平均水酸基価は、各ポリオールの官能基数又は水酸基価を配合率に応じて平均した値である。このような官能基数と水酸基価を有するポリオール類を用いることにより、ポリオール類とポリイソシアネート類との反応性に優れ、発泡と架橋とがバランス良く進行し、目的とする硬質ポリウレタン発泡体を得ることができる。 The polyols preferably have a functional group number in the range of 2.0 to 3.5, and a hydroxyl value in the range of 20 to 400 mgKOH / g. However, when a plurality of polyols having different numbers of functional groups or different hydroxyl values are used, the average number of functional groups or the average hydroxyl value is preferably within the above range. The average number of functional groups or the average hydroxyl value is a value obtained by averaging the number of functional groups or the hydroxyl value of each polyol according to the blending ratio. By using polyols having such a functional group number and hydroxyl value, the reactivity between polyols and polyisocyanates is excellent, and foaming and crosslinking proceed in a well-balanced manner to obtain the desired rigid polyurethane foam. Can do.
ポリオール類の官能基数が2.0未満の場合には、架橋反応が十分に行われず、硬質ポリウレタン発泡体の強度が低下する傾向を示す。一方、官能基数が3.5を越える場合には、発泡が円滑に行われず、セルの連通性が悪く、連続気泡構造の硬質ポリウレタン発泡体を得ることが難しくなる。さらに、ポリオール類の水酸基価が20mgKOH/g未満の場合には、水酸基価が小さくなり過ぎ、ポリウレタン発泡体の架橋密度が低くなって発泡体の硬度や強度が低下しやすくなる傾向を示す。一方、水酸基価が400mgKOH/gを越える場合には、架橋密度が高くなり過ぎて発泡体が硬くなり、セルの連通性も低下する。このポリオール類は、原料成分の種類、分子量、縮合度等を調整することによって、水酸基の官能基数や水酸基価を変えることができる。 When the number of functional groups of the polyols is less than 2.0, the crosslinking reaction is not sufficiently performed, and the strength of the rigid polyurethane foam tends to decrease. On the other hand, when the number of functional groups exceeds 3.5, foaming is not performed smoothly, cell connectivity is poor, and it becomes difficult to obtain a rigid polyurethane foam having an open cell structure. Furthermore, when the hydroxyl value of polyols is less than 20 mgKOH / g, the hydroxyl value becomes too small, and the crosslinking density of the polyurethane foam tends to be low, and the hardness and strength of the foam tend to decrease. On the other hand, when the hydroxyl value exceeds 400 mgKOH / g, the crosslinking density becomes too high, the foam becomes hard, and the connectivity of the cells also decreases. These polyols can change the number of functional groups and the hydroxyl value of the hydroxyl group by adjusting the type, molecular weight, condensation degree, and the like of the raw material components.
続いて、自己触媒作用を有する架橋剤は、ポリイソシアネート類と橋架け反応して硬質ポリウレタン発泡体に架橋構造を形成し、その硬度、強度等の物性を向上させるためのもので、ポリアミンとアルキレンオキシドとの付加反応により得られ、末端水酸基を複数有するポリオールが用いられる。この架橋剤は、架橋作用に加え、アミンをベースとしていることから、自己触媒作用を有している。ポリアミンとしては、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン等が挙げられる。アルキレンオキシドとしては、プロピレンオキシド、エチレンオキシド等が挙げられる。そして、ポリアミンに対してアルキレンオキシドを過剰に用い、得られるポリオールが末端水酸基を複数有するように付加反応を行う。なお、前記ポリオール類も水酸基を複数有していることから、架橋作用を有するが、自己触媒作用は有していない。 Subsequently, a cross-linking agent having an autocatalytic action is used to form a cross-linked structure in a hard polyurethane foam by cross-linking reaction with polyisocyanates and to improve physical properties such as hardness and strength. A polyol obtained by an addition reaction with an oxide and having a plurality of terminal hydroxyl groups is used. Since this crosslinking agent is based on an amine in addition to the crosslinking action, it has an autocatalytic action. Examples of the polyamine include ethylenediamine and triethylenediamine. Examples of the alkylene oxide include propylene oxide and ethylene oxide. And an alkylene oxide is used excessively with respect to a polyamine, and addition reaction is performed so that the polyol obtained may have two or more terminal hydroxyl groups. Since the polyols also have a plurality of hydroxyl groups, they have a crosslinking action but do not have an autocatalytic action.
上記のポリオール類と反応させるポリイソシアネート類はイソシアネート基を複数個有する化合物であって、具体的にはトリレンジイソシアネート(TDI)、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、変性MDI、ポリメリックMDI、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、これらの変性物等が用いられる。 The polyisocyanates to be reacted with the above polyols are compounds having a plurality of isocyanate groups. Specifically, tolylene diisocyanate (TDI), 4,4-diphenylmethane diisocyanate (MDI), modified MDI, polymeric MDI, 1 , 5-naphthalene diisocyanate (NDI), triphenylmethane triisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate (IPDI), and modified products thereof.
ポリイソシアネート類として具体的には、ポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート(ポリメリックMDI)を主成分とし、ジフェニルメタンジイソシアネート(モノメリックMDI)を含むポリイソシアネート(クルードMDI)を用いることが好ましい。モノメリックMDIは10℃で凝固するが、ポリメリックMDIを主成分とすることで、液状を保つことができる。従って、硬質ポリウレタン発泡体の製造時における作業性を良くすることができ、硬質ポリウレタン発泡体の製造を容易化することができる。 Specifically, it is preferable to use polyisocyanate (crude MDI) containing polyphenyl polymethylene polyisocyanate (polymeric MDI) as a main component and containing diphenylmethane diisocyanate (monomeric MDI). Monomeric MDI coagulates at 10 ° C., but can be kept liquid by using polymeric MDI as a main component. Therefore, workability at the time of manufacturing the rigid polyurethane foam can be improved, and the manufacture of the rigid polyurethane foam can be facilitated.
ポリイソシアネート類のイソシアネート指数(イソシアネートインデックス)は100以下又は100を越えてもよいが、100〜110であることが好ましい。ここで、イソシアネート指数は、ポリオール類、発泡剤としての水又は架橋剤の活性水素基に対するポリイソシアネートのイソシアネート基の当量比を百分率で表したものである。イソシアネート指数が100未満の場合には、硬質ポリウレタン発泡体の架橋密度が低くなり、硬さや強度が低下する。一方、イソシアネート指数が110を越える場合には、硬質ポリウレタン発泡体の架橋密度が高くなり、硬度が高くなり過ぎるとともに、セルの連通性も低下する。また、ポリイソシアネート類としては、硬質ポリウレタン発泡体の硬度、強度等の物性を向上させるために、芳香族ポリイソシアネートであることが好ましい。 The isocyanate index (isocyanate index) of the polyisocyanates may be 100 or less or more than 100, but is preferably 100 to 110. Here, the isocyanate index represents the equivalent ratio of the isocyanate groups of the polyisocyanate to the polyols, water as a foaming agent, or active hydrogen groups of the crosslinking agent, in percentage. When the isocyanate index is less than 100, the crosslink density of the rigid polyurethane foam is lowered, and the hardness and strength are lowered. On the other hand, when the isocyanate index exceeds 110, the crosslink density of the rigid polyurethane foam becomes high, the hardness becomes too high, and the connectivity of the cells also decreases. The polyisocyanates are preferably aromatic polyisocyanates in order to improve physical properties such as hardness and strength of the rigid polyurethane foam.
発泡剤は前記原料を発泡させて硬質ポリウレタン発泡体とするためのもので、例えば水のほかペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、炭酸ガス等が用いられる。これらの発泡剤のうち、ポリイソシアネート類と速やかに反応して十分な炭酸ガスを発生でき、取扱いが良好である点から水が好ましい。発泡剤が水の場合には、硬質ポリウレタン発泡体の密度を30〜50kg/m3にするため、その配合量をポリオール類100質量部に対して2〜5質量部とすることが好ましい。水の配合量が2質量部未満では泡化反応が不十分で発泡量が少なく、硬質ポリウレタン発泡体の密度が50kg/m3を越える高密度になるとともに、セルの連通性も悪くなる傾向を示す。一方、5質量部を越えると発泡及び硬化時に発熱して温度が上昇しやすくなり、その温度を低下させることが難しくなるとともに、硬質ポリウレタン発泡体の密度が30kg/m3未満の低密度となって強度が低下する傾向を示す。 The foaming agent is for foaming the raw material to form a rigid polyurethane foam. For example, pentane, cyclopentane, hexane, cyclohexane, dichloromethane, carbon dioxide gas, etc. are used in addition to water. Of these foaming agents, water is preferable because it can react quickly with polyisocyanates to generate sufficient carbon dioxide gas and can be handled easily. When the foaming agent is water, the blending amount is preferably 2 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of polyols in order to adjust the density of the rigid polyurethane foam to 30 to 50 kg / m 3 . When the amount of water is less than 2 parts by mass, the foaming reaction is insufficient, the amount of foaming is small, the density of the hard polyurethane foam tends to be higher than 50 kg / m 3 , and the cell connectivity tends to be poor. Show. On the other hand, if it exceeds 5 parts by mass, the temperature tends to rise due to heat generation during foaming and curing, and it becomes difficult to lower the temperature, and the density of the rigid polyurethane foam becomes a low density of less than 30 kg / m 3. Tend to decrease in strength.
触媒はポリオール類とポリイソシアネート類とのウレタン化反応を促進するためのものである。この触媒としては、水酸基を有するアミン触媒が用いられる。この触媒を前記自己触媒作用を有する架橋剤とともに用いることで、ウレタン化反応を十分に促進することができ、製造効率を高めることができる。係るアミン触媒として具体的には、N,N−ジメチルアミノヘキサノール、N,N−ジメチルアミノエトキシエトキシエタノール、トリメチルアミノエチルエタノールアミン等が挙げられる。硬質ポリウレタン発泡体の原料にはその他必要に応じて、整泡剤、充填剤、安定剤、着色剤、難燃剤、可塑剤等が配合される。整泡剤としては、シリコーン化合物、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤、ポリエーテルシロキサン、フェノール系化合物等が用いられる。 The catalyst is for accelerating the urethanization reaction between polyols and polyisocyanates. As this catalyst, an amine catalyst having a hydroxyl group is used. By using this catalyst together with the crosslinking agent having the autocatalytic action, the urethanization reaction can be sufficiently promoted, and the production efficiency can be increased. Specific examples of the amine catalyst include N, N-dimethylaminohexanol, N, N-dimethylaminoethoxyethoxyethanol, trimethylaminoethylethanolamine, and the like. A foam stabilizer, a filler, a stabilizer, a colorant, a flame retardant, a plasticizer, and the like are blended with the raw material of the rigid polyurethane foam as necessary. Examples of the foam stabilizer include silicone compounds, anionic surfactants such as sodium dodecylbenzenesulfonate and sodium lauryl sulfate, polyether siloxane, and phenolic compounds.
そして、上記に述べた硬質ポリウレタン発泡体の原料を反応させ、発泡及び硬化させることにより硬質ポリウレタン発泡体を製造する。この硬質ポリウレタン発泡体は、混合攪拌された原料(液状原料)が、移動するコンベヤ上に連続的に供給され、該コンベヤが移動する間に原料が常温、大気圧下で自然発泡し、反応することで連続的に製造される。コンベヤとしては、通常ベルトコンベヤが用いられる。ベルトとしては、ゴムベルト、樹脂ベルト、金属ベルト等が挙げられる。その後、乾燥炉内で硬化(キュア)し、所定形状に裁断される。 And the hard polyurethane foam is manufactured by making the raw material of the hard polyurethane foam mentioned above react, and making it foam and harden | cure. In this rigid polyurethane foam, a raw material (liquid raw material) mixed and stirred is continuously supplied onto a moving conveyor, and while the conveyor moves, the raw material spontaneously foams and reacts at normal temperature and atmospheric pressure. It is manufactured continuously. As the conveyor, a belt conveyor is usually used. Examples of the belt include a rubber belt, a resin belt, and a metal belt. Thereafter, it is cured (cured) in a drying furnace and cut into a predetermined shape.
その場合、ポリオール類の供給量が40〜60kg/min、コンベヤ(第1ベルトコンベヤ11及び第2ベルトコンベヤ14)の移動速度が3.5〜5.5m/min及びそのコンベヤの移動方向におけるコンベヤの傾斜角度αが水平又は移動方向下流側が低くなるように0〜3°に設定される。さらに、そのコンベヤの幅は、1000〜1500mmに設定される。ポリオール類の供給量とコンベヤの移動速度とは、相対関係があり、ポリオール類の供給量を少なくするほど、またコンベヤの移動速度を速くするほどコンベヤ上の原料の厚さを抑えることができる。本実施形態では上記の範囲に設定することでコンベヤ上の原料の厚さが抑えられる。上記コンベヤが傾斜している場合には、原料はコンベヤの高い位置に供給される。そのため、原料はコンベヤの高い位置から低い位置へと流れながら発泡及び反応が進行する。この場合、原料はコンベヤの傾斜に関係なく鉛直上方に発泡し、硬化する。得られるスラブブロックの発泡方向は、理論上コンベヤの傾斜角度αだけ傾くことになるが、実質上このような傾斜を考慮する必要はない。
In that case, the supply amount of polyols is 40 to 60 kg / min, the moving speed of the conveyors (
ポリオール類の供給量が40kg/min未満又はコンベヤの移動速度が5.5m/minを越える場合には、コンベヤ上における原料の厚さが薄くなり過ぎ、十分な発泡及び反応が得られなくなる。一方、ポリオール類の供給量が60kg/minを越える場合又はコンベヤの移動速度が3.5m/min未満の場合には、コンベヤ上の原料の厚さが厚くなり過ぎ、発泡高さが高くなって、発泡体の常温への冷却を表す熟成時間が長くなる。また、コンベヤの移動方向におけるコンベヤの傾斜角度αが3°を越える場合には、液状原料がコンベヤの高い方から低い方に流れやすくなり、相対的にコンベヤの移動速度を遅くする必要があり、その結果発泡体の高さが高くなり過ぎ、スラブブロック内の蓄熱が多くなるため、発泡体の熟成時間が長くなる。 When the supply amount of polyols is less than 40 kg / min or the moving speed of the conveyor exceeds 5.5 m / min, the thickness of the raw material on the conveyor becomes too thin, and sufficient foaming and reaction cannot be obtained. On the other hand, when the supply amount of polyols exceeds 60 kg / min or the moving speed of the conveyor is less than 3.5 m / min, the thickness of the raw material on the conveyor becomes too thick and the foaming height becomes high. The aging time representing the cooling of the foam to room temperature becomes longer. Also, when the conveyor inclination angle α in the moving direction of the conveyor exceeds 3 °, the liquid raw material tends to flow from the high side to the low side of the conveyor, and it is necessary to relatively slow the moving speed of the conveyor. As a result, the height of the foam becomes too high, and heat storage in the slab block increases, so that the aging time of the foam becomes long.
発泡過程において、泡化反応により液状をなす原料が盛り上がって発泡体が形成され、その発泡体の高さ(厚さ)は300〜500mmであることが好ましい。そのような発泡体の高さが低くなるように維持することにより、発泡体の熟成時間を十分に短縮することができる。発泡体の高さが300mm未満の場合には、十分な発泡及び反応が行われなくなる。一方、発泡体の高さが500mmを越える場合には、発泡体の内部の温度が上昇し、冷却に時間を要し、熟成時間が長くなる傾向を示す。 In the foaming process, the liquid raw material is raised by the foaming reaction to form a foam, and the height (thickness) of the foam is preferably 300 to 500 mm. By maintaining the height of such a foam to be low, the aging time of the foam can be sufficiently shortened. When the height of the foam is less than 300 mm, sufficient foaming and reaction are not performed. On the other hand, when the height of the foam exceeds 500 mm, the temperature inside the foam rises, it takes time for cooling, and the aging time tends to be long.
硬質ポリウレタン発泡体の製造時における反応は複雑であり、基本的には次のような反応が主体となっている。すなわち、ポリオール類とポリイソシアネート類との付加重合反応(ウレタン化反応、樹脂化反応)、ポリイソシアネート類と発泡剤としての水との泡化(発泡)反応及びこれらの反応生成物、架橋剤とポリイソシアネート類との硬化(架橋)反応である。これらの付加重合反応、泡化反応及び硬化反応の進行に伴って樹脂化が行われる。 The reaction during the production of the rigid polyurethane foam is complicated, and basically the following reaction is the main component. That is, addition polymerization reaction of polyols and polyisocyanates (urethanization reaction, resinification reaction), foaming (foaming) reaction of polyisocyanates with water as a blowing agent, and their reaction products, crosslinking agents and It is a curing (crosslinking) reaction with polyisocyanates. Resinification is performed with the progress of these addition polymerization reaction, foaming reaction and curing reaction.
硬質ポリウレタン発泡体の原料が液状(クリーム状)を保っている状態、言い換えれば樹脂化反応及び発泡が始まるまでの時間(クリームタイム)を経て樹脂化反応及び発泡が開始される。このクリームタイムは、20〜40秒であることが好ましい。その後、硬質ポリウレタン発泡体の原料の反応が進んで粘度が上昇し、樹脂化(ゲル化して骨格が形成される)が生じるとともに、発泡によってセルが形成される。硬質ポリウレタン発泡体原料の注入時から発泡が最も進行して発泡高さが最も高くなるまでの時間(ライズタイム)を経て硬質ポリウレタン発泡体が製造される。ライズタイムは、80〜120秒であることが好ましい。クリームタイムとライズタイムとをこのような短い時間に設定できることにより、硬質ポリウレタン発泡体を連続的に効率良く製造することができる。 The resinification reaction and foaming are started after a state in which the raw material of the rigid polyurethane foam is kept in a liquid state (cream-like), in other words, after a time until the resinification reaction and foaming start (cream time). This cream time is preferably 20 to 40 seconds. Thereafter, the reaction of the raw material of the rigid polyurethane foam proceeds to increase the viscosity, causing resinification (gelling and forming a skeleton), and forming cells by foaming. The rigid polyurethane foam is manufactured through a time (rise time) from the injection of the hard polyurethane foam raw material until the foaming is most advanced and the foaming height is the highest. The rise time is preferably 80 to 120 seconds. By setting the cream time and the rise time to such a short time, a rigid polyurethane foam can be produced continuously and efficiently.
硬質ポリウレタン発泡体を製造する場合には、ポリオール類とポリイソシアネート類とを直接反応させるワンショット法或はポリオール類とポリイソシアネート類とを事前に反応させて末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを得、それにポリオール類を反応させるプレポリマー法のいずれも採用される。 When producing a rigid polyurethane foam, a one-shot method in which a polyol and a polyisocyanate are directly reacted, or a polyol and a polyisocyanate are reacted in advance to obtain a prepolymer having an isocyanate group at the terminal. Any of the prepolymer methods in which polyols are reacted therewith can be employed.
このようにして製造される硬質ポリウレタン発泡体は、ASTM D 2856に規定された独立気泡率が1%以下であり、かつJIS L 1096に規定された通気量が1.0〜5.0ml/cm2・secであることが好ましい。この場合、硬質ポリウレタン発泡体は、セルが連通した連続気泡構造を有し、通気性の高いものとなる。さらに、硬質ポリウレタン発泡体は、密度が30〜50kg/m3、かつアスカーC硬度が20〜50であることが好ましい。この場合、硬質ポリウレタン発泡体は、発泡体として十分な密度と強度とを発揮することができる。なお、上記アスカーC硬度は、SRIS0101(日本ゴム協会標準規格)の規定に基づいて測定される値である。 The rigid polyurethane foam produced in this manner has a closed cell ratio specified by ASTM D 2856 of 1% or less and an air flow rate specified by JIS L 1096 of 1.0 to 5.0 ml / cm. 2 · sec is preferable. In this case, the rigid polyurethane foam has an open cell structure in which cells communicate with each other and has high air permeability. Further, the rigid polyurethane foam preferably has a density of 30 to 50 kg / m 3 and an Asker C hardness of 20 to 50. In this case, the rigid polyurethane foam can exhibit sufficient density and strength as a foam. The Asker C hardness is a value measured based on the provisions of SRIS0101 (Japan Rubber Association Standard).
さて、本実施形態の作用を説明すると、図1に示すように、硬質ポリウレタン発泡体の原料18を、原料供給装置17から移動する第1ベルトコンベヤ11上に連続的に吐出して反応させ、発泡及び硬化させることにより、スラブブロック19が連続的に製造される。そのとき、ポリオール類の供給量が40〜60kg/minに抑えられると同時に、第1ベルトコンベヤ11の移動速度が3.5〜5.5m/minの速い速度に設定されるため、第1ベルトコンベヤ11上の原料18の厚さが例えば500mm以下に抑えられる。かつ、第1ベルトコンベヤ11の傾斜角度αが0〜3°という水平に近い角度に設定されるため、原料18が低い方へ流れて発泡が進行する事態が抑制される。このため、過剰な発泡が抑制されるとともに、スラブブロック19の周囲からの冷却が有効に作用し、常温への冷却が速やかに行われる。
Now, to explain the operation of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
また、硬質ポリウレタン発泡体の原料18中におけるポリエステルポリオールはポリエーテルポリオールとは相溶性が低く、原料18の発泡過程でセルが形成されるに伴い、ポリエステルポリオールがポリエーテルポリオールから離れてセル膜を破るように作用するものと推測される。そのため、発泡体のセルが連通され、通気性等の性質が発現される。
Further, the polyester polyol in the
加えて、架橋剤がアミン系の化合物であって自己触媒作用を発現し、アミン系触媒とともにウレタン化反応を促進し、硬質ポリウレタン発泡体が連続して速やかに製造される。そのとき、これらの架橋剤及び触媒はいずれも水酸基を有しているため、製造過程でポリイソシアネート類と反応してポリウレタンの骨格に組み込まれ、アミン化合物による臭気が包み込まれる。従って、アミン臭の拡散が抑制される。 In addition, the cross-linking agent is an amine-based compound that exhibits an autocatalytic action, promotes the urethanization reaction with the amine-based catalyst, and continuously produces a rigid polyurethane foam. At that time, since these crosslinking agents and catalysts both have a hydroxyl group, they react with the polyisocyanates in the production process and are incorporated into the skeleton of the polyurethane, so that the odor of the amine compound is encased. Therefore, the diffusion of amine odor is suppressed.
以上の実施形態によって発揮される効果について、以下にまとめて記載する。
・ 本実施形態における硬質ポリウレタン発泡体の製造方法においては、硬質ポリウレタン発泡体の原料を、移動するコンベヤ上に連続的に供給して反応させ、発泡及び硬化させることにより行われる。従って、硬質ポリウレタン発泡体を連続的に製造することができる。その場合、ポリオール類の供給量を40〜60kg/min及びコンベヤの移動速度を3.5〜5.5m/minに設定することから、ポリオール類の供給量とコンベヤの移動速度との相対関係でコンベヤ上の原料の厚さが抑えられる。しかも、コンベヤの移動方向におけるコンベヤの傾斜角度αを水平又は移動方向下流側が低くなるように0〜3°に設定することから、発泡の進行を抑えることができる。このため、発泡体の高さが抑制され、発泡体の常温への冷却が促される。従って、発泡体の熟成時間を短縮することができて生産性を向上させることができる。
The effects exhibited by the above embodiment will be described collectively below.
-In the manufacturing method of the rigid polyurethane foam in this embodiment, it is carried out by supplying the raw material of a rigid polyurethane foam continuously on the moving conveyor, making it react, and foaming and hardening. Therefore, a rigid polyurethane foam can be manufactured continuously. In that case, since the supply amount of polyols is set to 40 to 60 kg / min and the moving speed of the conveyor is set to 3.5 to 5.5 m / min, the relative relationship between the supply amount of polyols and the moving speed of the conveyor is set. The thickness of the raw material on the conveyor is suppressed. And since the inclination-angle (alpha) of the conveyor in the moving direction of a conveyor is set to 0-3 degrees so that the horizontal or the moving direction downstream side may become low, progress of foaming can be suppressed. For this reason, the height of a foam is suppressed and cooling to the normal temperature of a foam is promoted. Therefore, the aging time of the foam can be shortened and productivity can be improved.
また、前記ポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールとは相溶性が低いことから、硬質ポリウレタン発泡体の原料の発泡過程で、セル膜が破られてセルの連通構造が形成される。このため、硬質ポリウレタン発泡体は連続気泡構造を有することができる。 In addition, since the polyether polyol and the polyester polyol have low compatibility, the cell membrane is broken in the foaming process of the raw material of the hard polyurethane foam, and a cell communication structure is formed. For this reason, the rigid polyurethane foam can have an open cell structure.
・ さらに、発泡により得られる発泡体の高さを300〜500mmという低い高さに抑えることにより、発泡体の周囲からの冷却作用で発泡体の熟成時間を十分に短縮することができる。 Furthermore, by suppressing the height of the foam obtained by foaming to a low height of 300 to 500 mm, the aging time of the foam can be sufficiently shortened by the cooling action from the periphery of the foam.
・ 加えて、触媒として水酸基を有するアミン触媒を用いるとともに、ポリアミンとアルキレンオキシドとの付加反応により得られ、末端水酸基を複数有するポリオールよりなる自己触媒作用を有する架橋剤が配合される。このため、架橋剤による自己触媒作用と、アミン触媒による触媒作用との協働作用に基づいてウレタン化反応が促進される。従って、硬質ポリウレタン発泡体を効率良く、連続的に製造することができる。 In addition, an amine catalyst having a hydroxyl group is used as a catalyst, and a cross-linking agent having a self-catalytic action, which is obtained by an addition reaction between a polyamine and an alkylene oxide and is composed of a polyol having a plurality of terminal hydroxyl groups, is blended. For this reason, a urethanation reaction is accelerated | stimulated based on the cooperation effect | action of the autocatalytic action by a crosslinking agent, and the catalytic action by an amine catalyst. Therefore, a rigid polyurethane foam can be manufactured efficiently and continuously.
・ 硬質ポリウレタン発泡体の原料中のポリエステルポリオールとして、水酸基価が200〜400mgKOH/gのフタル酸グリコールエステルを用いることにより、ベンゼン環に基づく硬さが発現される。従って、硬質ポリウレタン発泡体の硬さを向上させることができる。 -The hardness based on a benzene ring is expressed by using the phthalic acid glycol ester whose hydroxyl value is 200-400 mgKOH / g as a polyester polyol in the raw material of a rigid polyurethane foam. Therefore, the hardness of the rigid polyurethane foam can be improved.
・ また、イソシアネート指数を100〜110に設定することにより、硬質ポリウレタン発泡体の架橋密度を適正にでき、十分な硬さを得ることができる。
・ 硬質ポリウレタン発泡体の原料中のポリイソシアネート類として、ポリフェニルポリメチレンポリイソシアネートを主成分とし、ジフェニルメタンジイソシアネートを含むポリイソシアネートを用いることが好ましい。その場合、硬質ポリウレタン発泡体の製造時にポリイソシアネート類が凝固するおそれがなく、作業性を向上させることができ、硬質ポリウレタン発泡体を容易に製造することができる。
-Moreover, by setting an isocyanate index to 100-110, the crosslinking density of a rigid polyurethane foam can be made appropriate, and sufficient hardness can be obtained.
-As a polyisocyanate in the raw material of a rigid polyurethane foam, it is preferable to use polyisocyanate containing polyphenyl polymethylene polyisocyanate as a main component and diphenylmethane diisocyanate. In that case, there is no possibility that polyisocyanates solidify during the production of the rigid polyurethane foam, workability can be improved, and the rigid polyurethane foam can be easily produced.
以下に、実施例及び比較例を挙げて、前記実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1〜6及び比較例1、2)
まず、各実施例及び比較例における硬質ポリウレタン発泡体の原料を、表1及び表2に示す配合量で調製した。表1及び表2における硬質ポリウレタン発泡体の各原料は質量部を表す。各実施例及び比較例で用いたポリオール類、ポリイソシアネート類、架橋剤、発泡剤、整泡剤、触媒等の硬質ポリウレタン発泡体の原料を以下に示す。
Hereinafter, the embodiment will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the invention is not limited to these examples.
(Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2)
First, the raw materials of the rigid polyurethane foam in each Example and Comparative Example were prepared in the blending amounts shown in Tables 1 and 2. Each raw material of the rigid polyurethane foam in Table 1 and Table 2 represents part by mass. The raw materials for rigid polyurethane foams such as polyols, polyisocyanates, crosslinking agents, foaming agents, foam stabilizers and catalysts used in the examples and comparative examples are shown below.
ポリエーテルポリオール#5000: グリセリンにプロピレンオキシドとエチレンオキシドとを付加反応させたポリエーテルポリオール、官能基数3、水酸基価33(mgKOH/g)、分子量5000。 Polyether polyol # 5000: Polyether polyol obtained by addition reaction of propylene oxide and ethylene oxide with glycerin, functional group number 3, hydroxyl value 33 (mgKOH / g), molecular weight 5000.
ポリエーテルポリオール: グリセリンにプロピレンオキシドとエチレンオキシドとを付加反応させたポリエーテルポリオール、官能基数3、水酸基価250mgKOH/g、分子量670。 Polyether polyol: Polyether polyol obtained by addition reaction of propylene oxide and ethylene oxide with glycerin, functional group number 3, hydroxyl value 250 mgKOH / g, molecular weight 670.
フタル酸グリコールエステル: 無水フタル酸にジエチレングリコールを付加させたポリエステルポリオール、官能基数2、水酸基価260mgKOH/g、分子量430。
クルードMDI: ポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート70質量%、ジフェニルメタンジイソシアネート30質量%の混合物。
Phthalic acid glycol ester: Polyester polyol obtained by adding diethylene glycol to phthalic anhydride, functional group number 2, hydroxyl value 260 mgKOH / g, molecular weight 430.
Crude MDI: A mixture of 70% by mass of polyphenylpolymethylene polyisocyanate and 30% by mass of diphenylmethane diisocyanate.
EDP300: エチレンジアミンにプロピレンオキシドを付加したポリオール、官能基数4、水酸基価740mgKOH/g、分子量300、旭電化工業(株)製。
KAO−25: N,N−ジメチルアミノヘキサノール、花王(株)製。
EDP300: Polyol obtained by adding propylene oxide to ethylenediamine, number of functional groups 4, hydroxyl value 740 mgKOH / g, molecular weight 300, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.
KAO-25: N, N-dimethylaminohexanol, manufactured by Kao Corporation.
整泡剤: ポリオキシアルキレン・ジメチルポリシロキサン、硬質ポリウレタン発泡体用で連通タイプの整泡剤、東レ・ダウコーニング社製、SZ1949。
次いで、表1及び表2に示した実施例及び比較例の硬質ポリウレタン発泡体の原料を混合、撹拌した。そして、図1に示す製造装置で硬質ポリウレタン発泡体の製造を行った。すなわち、前記原料18を表1及び表2の条件にて第1ベルトコンベヤ11上に吐出した。第1ベルトコンベヤ11に傾斜がある場合には、第1ベルトコンベヤ11後部の高い位置に原料18を吐出した。該第1ベルトコンベヤ11が移動する間に原料18が常温、大気圧下で自然発泡し、反応することでスラブブロック19を連続的に製造した。なお、第1ベルトコンベヤ11と第2ベルトコンベヤ14の速度は同じである。その後、乾燥炉内で硬化(キュア)し、硬質スラブポリウレタン発泡体を得た。反応条件として、クリームタイムが20〜40秒、ライズタイムが80〜120秒となるように自己触媒機能を有する架橋剤及びアミン触媒の添加量を調整した。また、第1ベルトコンベヤ11及び第2ベルトコンベヤ14の幅を、実施例1〜5では1500mm、実施例6では1000mmに設定した。
Foam stabilizer: Polyoxyalkylene dimethylpolysiloxane, a continuous foam stabilizer for rigid polyurethane foam, manufactured by Toray Dow Corning, SZ1949.
Subsequently, the raw materials of the hard polyurethane foams of Examples and Comparative Examples shown in Tables 1 and 2 were mixed and stirred. And the rigid polyurethane foam was manufactured with the manufacturing apparatus shown in FIG. That is, the
得られた硬質スラブポリウレタン発泡体を切り出すことによってシート状の硬質ポリウレタン発泡体を得た。この硬質ポリウレタン発泡体について、発泡高さ、熟成時間、密度、硬度(アスカーC硬度)、伸び、通気量、吸音率、最高温度、放熱速度、変色、クリームタイム、ライズタイム及びヘルスバブルを以下の測定方法に従って測定した。それらの結果を表1及び表2に示した。
(測定方法)
ポリオール類の供給量(kg/min): ポリエーテルポリオール#5000、ポリエーテルポリオール及びフタル酸グリコールエステルの合計の供給量。
The obtained hard slab polyurethane foam was cut out to obtain a sheet-like hard polyurethane foam. About this rigid polyurethane foam, foam height, aging time, density, hardness (Asker C hardness), elongation, air flow rate, sound absorption rate, maximum temperature, heat release rate, discoloration, cream time, rise time and health bubble are as follows: It measured according to the measuring method. The results are shown in Tables 1 and 2.
(Measuring method)
Supply amount of polyols (kg / min): Total supply amount of polyether polyol # 5000, polyether polyol and phthalic acid glycol ester.
コンベヤの速度(m/min): コンベヤの1分当たりの移動速度を設定した。
第1ベルトコンベヤの傾斜角度(°): 第1ベルトコンベヤ11の進行方向における第1ベルトコンベヤ11の傾斜角度αを設定した。
Conveyor speed (m / min): The moving speed of the conveyor per minute was set.
Inclination angle (°) of first belt conveyor: The inclination angle α of the
発泡高さ(mm): 発泡によって得られた発泡体の最も高い高さを測定した。
熟成時間(Hr): 発泡体の内部(中心部)の温度が発泡後に上昇してから常温(25℃)に到るまでの時間を測定した。
Foam height (mm): The highest height of the foam obtained by foaming was measured.
Aging time (Hr): The time from when the temperature inside the foam (in the center) rose after foaming until it reached room temperature (25 ° C.) was measured.
密度(kg/m3): JIS K 7222:1999に準じて測定した。
硬さ(アスカーC硬度):SRIS0101(日本ゴム協会標準規格)の規定に基づいて測定した。
Density (kg / m 3 ): Measured according to JIS K 7222: 1999.
Hardness (Asker C hardness): Measured based on SRIS0101 (Japan Rubber Association Standard).
伸び(%): JIS K 6400−5:2004に準じて測定した。
通気量(ml/cm2・sec): JIS L 1096の規定に準じて測定した。但し、測定試料となるシート状の硬質ポリウレタン発泡体の厚さを5.5mmとした。
Elongation (%): Measured according to JIS K 6400-5: 2004.
Aeration rate (ml / cm 2 · sec): Measured according to JIS L 1096. However, the thickness of the sheet-like rigid polyurethane foam used as a measurement sample was set to 5.5 mm.
吸音率(%): JIS A 1405(垂直入射吸音率)に準じて測定した。
最高温度(℃): 発泡体内部(中心部)の最高温度を測定した。
放熱速度(℃/Hr): 最高温度から降下し始めてから、常温に到るまでの平均速度を測定した。
Sound absorption rate (%): Measured according to JIS A 1405 (normal incidence sound absorption rate).
Maximum temperature (° C.): The maximum temperature inside the foam (center) was measured.
Heat release rate (° C / Hr): The average rate from the start of dropping from the maximum temperature to the normal temperature was measured.
変色(ΔYI): 発泡、硬化時における温度の高い発泡体の部位(中央部)と温度の低い部位(側面部)について、色差計〔スガ試験機(株)製、SMカラーコンピューター SM−4〕により黄変度(白色度)を測定し、それらの色差(ΔYI)で示した。 Discoloration (ΔYI): Color difference meter (SM color computer SM-4, manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.) for the foamed part (center part) and the low-temperature part (side part) during foaming and curing. Were used to measure the yellowing degree (whiteness) and indicated by their color difference (ΔYI).
クリームタイム(秒): 硬質ポリウレタン発泡体の原料が液状(クリーム状)を保ち、樹脂化反応及び発泡が始まるまでの時間を測定した。
ライズタイム(秒): 硬質ポリウレタン発泡体の原料の注入時から発泡が最も進行して発泡高さが最も高くなるまでの時間を測定した。
Cream time (second): The raw polyurethane foam was kept in a liquid state (cream), and the time until the resinification reaction and foaming started was measured.
Rise time (seconds): The time from when the raw material of the rigid polyurethane foam was injected to when the foaming progressed most and the foaming height became the highest was measured.
ヘルスバブル: 硬質ポリウレタン発泡体の製造過程で、発泡状態を目視により確認し、気泡が発泡体を抜け出している場合には「あり」、気泡が発泡体から抜け出していない場合には「なし」として評価した。 Health Bubble: In the manufacturing process of rigid polyurethane foam, the foaming state is visually confirmed, and “Yes” is indicated when bubbles are released from the foam, and “No” is indicated when bubbles are not released from the foam. evaluated.
一方、表2に示したように、比較例1では第1ベルトコンベヤ11の速度を遅くし、その傾斜角度αを大きくしたことから、発泡高さが700mmに達し、熟成時間が35時間という長時間を要した。さらに、放熱速度が4℃/Hrと遅く、最高温度が175℃に達したことから、変色(ΔYI)が11になった。比較例2ではフタル酸グリコールエステルの配合量を増加させたことから、発泡体の連通性が高くなり、通気量が多くなって酸素が発泡体の中心部に導入され、変色(ΔYI)が36まで高くなった。さらに、第1ベルトコンベヤ11の速度を遅くし、その傾斜角度αを大きくしたため、発泡高さが700mmに達し、熟成時間が30時間という長時間を要した。
On the other hand, as shown in Table 2, in Comparative Example 1, the speed of the
なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ コンベヤとして、ベルトコンベヤ以外に流体コンベヤ等のコンベヤを用いることもできる。
In addition, this embodiment can also be changed and embodied as follows.
・ As the conveyor, a conveyor such as a fluid conveyor can be used in addition to the belt conveyor.
・ 硬質ポリウレタン発泡体の原料をコンベヤ上の複数箇所に供給するように構成することも可能である。
・ ポリエステルポリオールとして、水酸基の官能基数や水酸基価の異なる複数種類のものを併用することもできる。
-It is also possible to supply the raw material of rigid polyurethane foam to a plurality of locations on the conveyor.
-As the polyester polyol, a plurality of types having different functional groups and hydroxyl values of the hydroxyl group can be used in combination.
・ 触媒として、トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン等の第3級アミン、酢酸塩等を少量用いることもできる。
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
A small amount of tertiary amine such as triethylenediamine or dimethylethanolamine, acetate, etc. can be used as a catalyst.
Further, the technical idea that can be grasped from the embodiment will be described below.
・ 前記ポリエーテルポリオールは、グリセリンにプロピレンオキシド及びエチレンオキシドを付加重合させたものであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の硬質ポリウレタン発泡体の製造方法。この製造方法によれば、請求項1から請求項6のいずれかに係る発明の効果に加えて、ポリエーテルポリオールとポリイソシアネート類との反応性を向上させることができる。 The method for producing a rigid polyurethane foam according to any one of claims 1 to 6, wherein the polyether polyol is obtained by addition polymerization of propylene oxide and ethylene oxide to glycerin. According to this production method, in addition to the effects of the invention according to any one of claims 1 to 6, the reactivity between the polyether polyol and the polyisocyanate can be improved.
・ 前記発泡剤は水であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の硬質ポリウレタン発泡体の製造方法。この製造方法によれば、請求項1から請求項6のいずれかに係る発明の効果に加えて、ポリイソシアネート類と水との反応性が良く、発泡を効果的に行うことができる。 The method for producing a rigid polyurethane foam according to any one of claims 1 to 6, wherein the foaming agent is water. According to this production method, in addition to the effects of the invention according to any one of claims 1 to 6, the reactivity between the polyisocyanates and water is good, and foaming can be performed effectively.
11…コンベヤとしての第1ベルトコンベヤ、14…コンベヤとしての第2ベルトコンベヤ、18…硬質ポリウレタン発泡体の原料。 11 ... 1st belt conveyor as a conveyor, 14 ... 2nd belt conveyor as a conveyor, 18 ... Raw material of a rigid polyurethane foam.
Claims (6)
前記ポリオール類としてポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールとを用いるとともに、ポリオール類の供給量を40〜60kg/min、コンベヤの移動速度を3.5〜5.5m/min及びコンベヤの移動方向におけるコンベヤの傾斜角度を水平又は移動方向下流側が低くなるように0〜3°に設定することを特徴とする硬質ポリウレタン発泡体の製造方法。 A rigid polyurethane foam having an open-cell structure by continuously supplying a raw material of a rigid polyurethane foam containing polyols, polyisocyanates, a foaming agent and a catalyst onto a moving conveyor to cause reaction and foaming and curing. A process for continuously producing
Polyether polyol and polyester polyol are used as the polyols, the supply amount of polyols is 40 to 60 kg / min, the moving speed of the conveyor is 3.5 to 5.5 m / min, and the conveyor is inclined in the moving direction of the conveyor. A method for producing a rigid polyurethane foam, characterized in that the angle is set to 0 to 3 ° so that the horizontal side or the downstream side in the moving direction is lowered.
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