JP2008031310A - High-frequency fused polyurethane foam and method for producing the same - Google Patents
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- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
【課題】ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とを、高周波融着により簡便に、かつ優れた接着強度で接着することができる高周波融着用のポリウレタン発泡体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】高周波融着用の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ポリウレタン発泡体の原料を反応及び発泡させることにより得られる。この際、ポリウレタン発泡体の原料には、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液、例えばエマルジョンがポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有されている。ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とを接着する場合、高周波振動によりポリエチレン樹脂が溶融し、接着性を発揮するように構成されている。
【選択図】なしHigh-frequency fusion-bonding polyurethane foam capable of bonding polyurethane foams to each other or between polyurethane foam and other thermoplastic resin simply and with excellent adhesive strength by high-frequency fusion, and a method for producing the same provide.
A polyurethane foam for high frequency fusion is obtained by reacting and foaming a polyurethane foam raw material containing polyols, polyisocyanates, a foaming agent and a catalyst. In this case, the polyurethane foam raw material contains an aqueous dispersion of polyethylene resin having an average particle size of 0.1 to 1 μm, for example, an emulsion containing 2 to 3 parts by mass as a solid content per 100 parts by mass of polyols. . When the polyurethane foams or the polyurethane foam and other thermoplastic resin are bonded to each other, the polyethylene resin is melted by high-frequency vibration and exhibits adhesiveness.
[Selection figure] None
Description
本発明は、例えば衣料用、鞄用、靴用などの用途において、高周波振動によりポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とを簡便に、かつ優れた接着強度で接着することができる高周波融着用のポリウレタン発泡体及びその製造方法に関するものである。 In the present invention, for example, in applications such as clothing, heels, shoes, etc., polyurethane foams or polyurethane foams and other thermoplastic resins can be easily bonded with high adhesive strength by high-frequency vibration. The present invention relates to a high-frequency fused polyurethane foam and a method for producing the same.
熱硬化性樹脂であるポリウレタン発泡体は、超音波接着などの高周波融着が難しい材料であり、両面粘着テープを用いた接着や、粘着剤を用いた接着が採用されてきた。しかし、両面粘着テープを用いた接着や、粘着剤を用いた接着においては、両面粘着テープを用意したり、粘着剤を調製したりしなければならず、そのための工程を必要とし、生産性が低下する原因になっていた。 Polyurethane foam, which is a thermosetting resin, is a material that is difficult to achieve high-frequency fusion such as ultrasonic bonding, and adhesion using a double-sided adhesive tape or adhesion using a pressure-sensitive adhesive has been adopted. However, in bonding using a double-sided adhesive tape or adhesive using an adhesive, a double-sided adhesive tape must be prepared or an adhesive must be prepared. It was the cause of the decline.
そのような欠点を解消するために、超音波融着、高周波融着などの方法も提案されている。例えば、一部を開放し、他の部位を融着閉鎖した止水フィルムで構成された袋体と、その袋体内で融着閉鎖部に一体に融着された２枚の保水シートからなる切り花保水具が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この場合、止水フィルムとして熱可塑性樹脂フィルム、保水シートとしてウレタンフォーム（ポリウレタン発泡体）が挙げられ、前記融着が超音波融着や高周波融着によって行われている。また、合成皮革用に有用な高周波融着性に優れたポリウレタン樹脂の製造方法も提案されている（例えば、特許文献２を参照）。すなわち、特定のポリオキシアルキレングリコールとアルキレンジオールとジオールとを有機ジイソシアネートと反応させる方法である。
しかしながら、ポリウレタン発泡体は熱硬化性樹脂であることから、ポリウレタン発泡体そのものを溶融してその溶融物により融着を行うことは困難である。このため、特許文献１に記載の切り花保水具では、ポリウレタン発泡体で形成された保水シートと熱可塑性樹脂フィルムで形成された止水フィルムとを超音波融着や高周波融着によって接着しようとしても十分な接着強度が得られなかった。一方、特許文献２に記載のポリウレタン樹脂は高周波融着性を向上させるために、ポリオール類として３種類の特定のポリオキシアルキレングリコール、アルキレンジオール及びジオールを使用しているが、被着体の種類、接着条件などによって接着性が変化するため、その都度ポリオール類の組成を検討しなければならず、煩雑であった。従って、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂との接着を高周波融着により簡便に、しかも優れた接着強度を発揮できすることができるポリウレタン発泡体が求められている。 However, since the polyurethane foam is a thermosetting resin, it is difficult to melt the polyurethane foam itself and fuse it with the melt. For this reason, even if it tries to adhere | attach the water retention sheet | seat formed with the polyurethane foam and the water stop film formed with the thermoplastic resin film by ultrasonic fusion | melting or high frequency fusion | melting in the cut flower water retention tool described in patent document 1. Sufficient adhesive strength was not obtained. On the other hand, the polyurethane resin described in Patent Document 2 uses three types of specific polyoxyalkylene glycols, alkylene diols, and diols as polyols in order to improve high-frequency fusion properties. Since the adhesiveness changes depending on the adhesive conditions, the composition of the polyols has to be examined each time, which is complicated. Accordingly, there is a need for a polyurethane foam that can easily exhibit excellent adhesive strength by high-frequency fusion bonding between polyurethane foams or between polyurethane foam and other thermoplastic resins.
そこで本発明の目的とするところは、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とを、高周波融着により簡便に、かつ優れた接着強度で接着することができる高周波融着用のポリウレタン発泡体及びそ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 polyurethane for high-frequency fusion that can easily bond polyurethane foams together or polyurethane foam and other thermoplastic resin with high-frequency fusion with excellent adhesive strength. It is providing the foam and its manufacturing method.
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の高周波融着用の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ポリウレタン発泡体の原料を反応及び発泡させてなるポリウレタン発泡体であって、前記ポリウレタン発泡体の原料には、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液がポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有され、高周波振動によりポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが接着可能に構成されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the polyurethane foam for high-frequency fusion of the invention according to claim 1 reacts and foams a raw material of polyurethane foam containing polyols, polyisocyanates, a foaming agent and a catalyst. In the polyurethane foam raw material, an aqueous dispersion of a polyethylene resin having an average particle diameter of 0.1 to 1 μm is used as a raw material of the polyurethane foam in an amount of 2 to 3 parts by mass as a solid content per 100 parts by mass of polyols. It is contained and it is comprised so that the polyurethane foams or a polyurethane foam and other thermoplastic resins can adhere | attach by high frequency vibration.
請求項２に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体は、請求項１に係る発明において、前記ポリエチレン樹脂の水分散液は、ポリエチレン樹脂のエマルジョンであることを特徴とするものである。 A polyurethane foam for high frequency fusion according to a second aspect of the invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, the aqueous dispersion of the polyethylene resin is an emulsion of a polyethylene resin.
請求項３に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体は、請求項１又は請求項３に係る発明において、前記ポリエチレン樹脂の融点は、１００〜１５０℃であることを特徴とするものである。 The polyurethane foam for high frequency fusion according to claim 3 is the invention according to claim 1 or claim 3, wherein the polyethylene resin has a melting point of 100 to 150 ° C. .
請求項４に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体は、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、前記ポリウレタン発泡体の原料には、減熱剤として無機化合物の水和物が含有されていることを特徴とするものである。 The polyurethane foam for high-frequency fusion of the invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the raw material of the polyurethane foam contains an inorganic compound as a heat reducing agent. It is characterized by containing a hydrate.
請求項５に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体の製造方法は、請求項１に記載の高周波融着用のポリウレタン発泡体の製造方法であって、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ポリウレタン発泡体の原料には、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液がポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有され、その原料を反応及び発泡させることを特徴とするものである。 The method for producing a polyurethane foam for high-frequency fusion according to claim 5 is the method for producing a polyurethane foam for high-frequency fusion according to claim 1, comprising a polyol, a polyisocyanate, a foaming agent, and The raw material for the polyurethane foam containing the catalyst contains an aqueous dispersion of a polyethylene resin having an average particle diameter of 0.1 to 1 μm in an amount of 2 to 3 parts by mass as a solid content per 100 parts by mass of polyols. It is characterized by reacting and foaming.
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に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体においては、ポリウレタン発泡体の原料に、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液がポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有されている。このため、得られるポリウレタン発泡体中には微細なポリエチレン樹脂が分散される。そして、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とを接着する場合、高周波振動を与えることにより、微細なポリエチレン樹脂が加熱されて溶融し、接着剤として機能する。従って、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とを、高周波融着により簡便に、かつ優れた接着強度で接着することができる。
According to the present invention, the following effects can be exhibited.
In the polyurethane foam for high frequency fusion of the invention according to claim 1, an aqueous dispersion of a polyethylene resin having an average particle size of 0.1 to 1 μm is solidified per 100 parts by weight of polyols in the raw material of the polyurethane foam. It is contained in 2 to 3 parts by mass. For this reason, a fine polyethylene resin is dispersed in the obtained polyurethane foam. And when bonding polyurethane foams or polyurethane foam and other thermoplastic resin, by giving a high frequency vibration, a fine polyethylene resin is heated and fuse | melted and functions as an adhesive agent. Therefore, polyurethane foams or polyurethane foams and other thermoplastic resins can be easily bonded with high frequency fusion and with excellent adhesive strength.
請求項２に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体においては、ポリエチレン樹脂の水分散液は、ポリエチレン樹脂のエマルジョンであることから、ポリエチレン樹脂の分散性が良く、請求項１に係る発明の効果を向上させることができる。 In the polyurethane foam for high frequency fusion according to the second aspect of the invention, since the aqueous dispersion of the polyethylene resin is an emulsion of the polyethylene resin, the dispersibility of the polyethylene resin is good. The effect can be improved.
請求項３に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体では、ポリエチレン樹脂の融点が１００〜１５０℃であることから、高周波融着時にポリエチレン樹脂が速やかに溶融し、請求項１又は請求項２に係る発明の効果をさらに向上させることができる。 In the polyurethane foam for high frequency fusion of the invention according to claim 3, since the melting point of the polyethylene resin is 100 to 150 ° C., the polyethylene resin is rapidly melted at the time of high frequency fusion. The effects of the invention according to can be further improved.
請求項４に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体では、ポリウレタン発泡体の原料に減熱剤として無機化合物の水和物が含有されていることから、ポリウレタン発泡体の製造過程で無機化合物の水和物が分解されて水を生成し、その水の蒸発時に蒸発潜熱が奪われて温度上昇が抑えられる。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、ポリウレタン発泡体の変色を抑制することができる。 In the polyurethane foam for high-frequency fusion of the invention according to claim 4, since the inorganic foam hydrate is contained as a heat reducing agent in the raw material of the polyurethane foam, the inorganic compound is produced in the process of producing the polyurethane foam. The water hydrate is decomposed to produce water, and when the water evaporates, latent heat of vaporization is lost and the temperature rise is suppressed. Therefore, in addition to the effect of the invention according to any one of claims 1 to 3, discoloration of the polyurethane foam can be suppressed.
請求項５に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体の製造方法では、ポリウレタン発泡体の原料に、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液がポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有されている。このため、ポリエチレン樹脂の水分散液中の水が発泡剤として機能し、発泡が行われる。そして、得られるポリウレタン発泡体中には微細なポリエチレン樹脂が良好に分散される。従って、請求項１に係る発明の効果を有する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 polyurethane foam for high frequency fusion according to the invention of claim 5, an aqueous dispersion of a polyethylene resin having an average particle diameter of 0.1 to 1 μm per 100 parts by mass of polyol is used as a raw material of the polyurethane foam. The solid content is 2 to 3 parts by mass. For this reason, the water in the polyethylene resin aqueous dispersion functions as a foaming agent, and foaming is performed. And a fine polyethylene resin is disperse | distributed favorably in the obtained polyurethane foam. Therefore, the polyurethane foam having the effect of the invention according to claim 1 can be easily produced.
以下、本発明の最良と思われる実施形態について詳細に説明する。
本実施形態における高周波融着用のポリウレタン発泡体（以下、ポリウレタン発泡体又は単に発泡体ともいう）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ポリウレタン発泡体の原料を反応及び発泡させてなるものである。その際、ポリウレタン発泡体の原料には、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液がポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有される。そして、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが接着される場合には、ポリウレタン発泡体に高周波振動を加えることにより接着が容易に行われるように構成されている。
In the following, embodiments that are considered to be the best of the present invention will be described in detail.
The polyurethane foam for high-frequency fusion in the present embodiment (hereinafter also referred to as polyurethane foam or simply foam) reacts and foams a polyurethane foam raw material containing polyols, polyisocyanates, a foaming agent and a catalyst. It will be. In that case, the polyurethane foam material contains an aqueous dispersion of polyethylene resin having an average particle size of 0.1 to 1 μm in an amount of 2 to 3 parts by mass as a solid content per 100 parts by mass of polyols. And when polyurethane foams or polyurethane foam and other thermoplastic resin are adhere | attached, it is comprised so that adhesion | attachment may be easily performed by applying a high frequency vibration to a polyurethane foam.
次に、前記ポリウレタン発泡体の原料について順に説明する。
（ポリオール類）
ポリオール類としては、ポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオールが用いられる。これらのうち、ポリイソシアネート類との反応性に優れているという点と、ポリエステルポリオールのように加水分解をしないという点から、ポリエーテルポリオールが好ましい。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、ジプロピレングリコール等が挙げられる。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。
Next, the raw materials for the polyurethane foam will be described in order.
(Polyols)
As the polyols, polyether polyols or polyester polyols are used. Of these, polyether polyols are preferable because they are excellent in reactivity with polyisocyanates and do not hydrolyze like polyester polyols. 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 and dipropylene glycol. 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. .
ポリエステルポリオールとしては、アジピン酸、フタル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。これらのポリオール類は、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。
（ポリイソシアネート類）
前記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）、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。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、通常９０〜１３０程度であり、１００〜１２０が好ましい。ここで、イソシアネート指数は、ポリオール類、発泡剤としての水等のもつ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したものである。従って、イソシアネート指数が１００を越えるということは、ポリイソシアネート類がポリオール類等より過剰であることを意味する。
（発泡剤）
発泡剤はポリウレタン樹脂を発泡させてポリウレタン発泡体とするためのもので、水が用いられる。水は、泡化反応の反応性が高く、取扱いが容易である。前記ポリエチレン樹脂の水分散液に含まれる水も発泡剤として機能する。発泡剤が水の場合には、軟質ポリウレタン発泡体の見掛け密度を好ましくは２０〜３０ｋｇ／ｍ３にするため、その含有量をポリオール類１００質量部当たり２〜９質量部とすることが好ましい。水の配合量が２質量部未満では発泡量が少なく、軟質ポリウレタン発泡体の見掛け密度が３０ｋｇ／ｍ３を越える傾向となり、９質量部を越えると反応及び発泡時に温度が上昇しやすくなり、発泡体内部のやけ（スコーチ）が発生しやすく、その温度を低下させることが難しくなる。
（触媒）
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、発泡剤としての水とポリイソシアネート類との泡化反応などを促進するためのものであり、具体的にはトリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、Ｎ,Ｎ´,Ｎ´−トリメチルアミノエチルピペラジン等の第３級アミン、オクチル酸スズ（スズオクトエート）、ジブチルスズジラウレート等の有機金属化合物（金属触媒）、酢酸塩、アルカリ金属アルコラート等が用いられる。
As polyester polyols, in addition to condensation polyester polyols obtained by reacting polycarboxylic acids such as adipic acid and phthalic acid with polyols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol and glycerin, lactone polyester polyols and polycarbonate systems A polyol is used. These polyols can change the number of functional groups and the hydroxyl value of the hydroxyl group by adjusting the kind of raw material component, the molecular weight, the degree of condensation, and the like.
(Polyisocyanates)
The polyisocyanates to be reacted with the polyols are compounds having a plurality of isocyanate groups, specifically, tolylene diisocyanate (TDI), 4,4-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI). ), Triphenylmethane triisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate (IPDI), and modified products thereof. Although the isocyanate index (isocyanate index) of polyisocyanates may be 100 or less or more than 100, it is usually about 90 to 130, and preferably 100 to 120. Here, the isocyanate index represents the equivalent ratio of the isocyanate group of the polyisocyanate to the active hydrogen group of polyols, water or the like as a foaming agent in percentage. Therefore, an isocyanate index exceeding 100 means that polyisocyanates are in excess of polyols and the like.
(Foaming agent)
The foaming agent is for foaming a polyurethane resin to form a polyurethane foam, and water is used. Water has a high foaming reaction and is easy to handle. Water contained in the aqueous dispersion of the polyethylene resin also functions as a foaming agent. When the foaming agent is water, the content is preferably 2 to 9 parts by mass per 100 parts by mass of polyols so that the apparent density of the flexible polyurethane foam is preferably 20 to 30 kg / m 3 . When the blending amount of water is less than 2 parts by mass, the foaming amount is small and the apparent density of the flexible polyurethane foam tends to exceed 30 kg / m 3 , and when it exceeds 9 parts by mass, the temperature tends to rise during reaction and foaming, Burns inside the body (scorch) are likely to occur, and it is difficult to lower the temperature.
(catalyst)
The catalyst is for accelerating the urethanation reaction between polyols and polyisocyanates, the foaming reaction between water as a blowing agent and polyisocyanates, specifically, triethylenediamine, dimethylethanolamine, N , N ′, N′-trimethylaminoethylpiperazine, etc., tertiary amines, tin octylate (tin octoate), organometallic compounds (metal catalysts) such as dibutyltin dilaurate, acetates, alkali metal alcoholates and the like.
この触媒としては、その効果を高めるためにアミン触媒と金属触媒とを組合せて用いることが好ましい。アミン触媒の配合量は、ポリオール類１００質量部当たり０．０１〜０．５質量部であることが好ましい。アミン触媒の配合量が０．０１質量部未満の場合には、ウレタン化反応及び泡化反応を十分にかつバランス良く促進させることができなくなる。その一方、０．５質量部を越える場合には、ウレタン化反応や泡化反応が過度に促進されたり、両反応のバランスを損なう結果を招くおそれがある。また、金属触媒の配合量は、ポリオール類１００質量部当たり０．１〜０．５質量部であることが好ましい。金属触媒の配合量が０．１質量部未満の場合には、ウレタン化反応と泡化反応とのバランスを欠き、発泡を良好に行うことができなくなる。その一方、０．５質量部を越える場合には、ウレタン化反応や泡化反応が過剰に促進されるとともに、両反応のバランスが悪くなり、発泡体の歪特性が低下する。
（ポリエチレン樹脂の水分散液）
次に、ポリエチレン樹脂の水分散液について説明する。このポリエチレン樹脂の水分散液は、平均粒子径が０．１〜１μｍの微細なポリエチレン樹脂が水に分散された分散液である。このような微細なポリエチレン樹脂の水分散液がポリウレタン発泡体の原料に含有され、その原料が反応及び発泡されると、ポリウレタン発泡体中には微細なポリエチレン樹脂が均一に分散された状態で存在する。係るポリウレタン発泡体に高周波振動が与えられるとポリエチレン樹脂が溶融し、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが接着されるようになっている。なお、ポリエチレン樹脂の水分散液中における水は発泡剤として機能し、その分発泡剤としての水を配合する必要はない。
As this catalyst, it is preferable to use a combination of an amine catalyst and a metal catalyst in order to enhance the effect. It is preferable that the compounding quantity of an amine catalyst is 0.01-0.5 mass part per 100 mass parts of polyols. When the compounding amount of the amine catalyst is less than 0.01 part by mass, the urethanization reaction and the foaming reaction cannot be promoted sufficiently and in a well-balanced manner. On the other hand, when it exceeds 0.5 parts by mass, the urethanization reaction and the foaming reaction may be excessively promoted, or the balance between the two reactions may be impaired. Moreover, it is preferable that the compounding quantity of a metal catalyst is 0.1-0.5 mass part per 100 mass parts of polyols. When the compounding amount of the metal catalyst is less than 0.1 parts by mass, the balance between the urethanization reaction and the foaming reaction is lost, and foaming cannot be performed satisfactorily. On the other hand, when it exceeds 0.5 parts by mass, the urethanization reaction and the foaming reaction are excessively promoted, the balance between the two reactions is deteriorated, and the strain characteristic of the foam is lowered.
(Aqueous dispersion of polyethylene resin)
Next, an aqueous dispersion of polyethylene resin will be described. This aqueous dispersion of polyethylene resin is a dispersion in which fine polyethylene resin having an average particle diameter of 0.1 to 1 μm is dispersed in water. When such a fine polyethylene resin aqueous dispersion is contained in the polyurethane foam raw material, and the raw material is reacted and foamed, the fine polyethylene resin is uniformly dispersed in the polyurethane foam. To do. When high-frequency vibration is applied to the polyurethane foam, the polyethylene resin melts and the polyurethane foams or the polyurethane foam and other thermoplastic resin are bonded. In addition, the water in the water dispersion of a polyethylene resin functions as a foaming agent, and it is not necessary to mix | blend the water as a foaming agent by that.
ポリエチレン樹脂としては、高密度ポリエチレン樹脂、分岐状低密度ポリエチレン樹脂、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂、高分子量ポリエチレン樹脂等が用いられる。ポリエチレン樹脂の融点は、高周波融着時に速やかに溶融するという観点から１００〜１５０℃であることが好ましい。ポリエチレン樹脂の融点が１００℃未満の場合には、融点が低過ぎて発泡体の形成に悪影響を及ぼしたり、高周波融着時にポリエチレン樹脂が早期に溶融し、また溶融したポリエチレン樹脂が発泡体中で偏る傾向を示して好ましくない。その一方、１５０℃を越える場合には、高周波融着時にポリエチレン樹脂が十分に溶融しない傾向を示し、その機能を満足に発揮できないことがあり、好ましくない。前記高密度ポリエチレン樹脂の融点は１２０〜１４０℃、分岐状低密度ポリエチレン樹脂の融点は１０７〜１２０℃、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂の融点は１２２〜１２４℃及び高分子量ポリエチレン樹脂の融点は１２０〜１３５℃である。 As the polyethylene resin, a high density polyethylene resin, a branched low density polyethylene resin, a linear low density polyethylene resin, a high molecular weight polyethylene resin, or the like is used. The melting point of the polyethylene resin is preferably 100 to 150 ° C. from the viewpoint that it quickly melts during high frequency fusion. When the melting point of the polyethylene resin is less than 100 ° C., the melting point is too low, which adversely affects the formation of the foam, or the polyethylene resin is melted early at the time of high frequency fusion, and the melted polyethylene resin is in the foam. It shows a tendency to be biased and is not preferable. On the other hand, when the temperature exceeds 150 ° C., the polyethylene resin tends not to be sufficiently melted at the time of high-frequency fusion, and the function cannot be satisfactorily exhibited. The melting point of the high density polyethylene resin is 120 to 140 ° C., the melting point of the branched low density polyethylene resin is 107 to 120 ° C., the melting point of the linear low density polyethylene resin is 122 to 124 ° C., and the melting point of the high molecular weight polyethylene resin is 120. ~ 135 ° C.
ポリエチレン樹脂の水分散液としては、ポリエチレン樹脂の分散性が良好である点からポリエチレン樹脂のエマルジョンが好ましい。該エマルジョンは、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等の界面活性剤を使用し、ポリエチレン樹脂を水中で常法に従ってエマルジョン化したものである。エマルジョン中におけるポリエチレン樹脂の固形分は、通常２０〜５０質量％程度である。前記エマルジョンを使用することで、平均粒子径が０．１〜１μｍという微細なポリエチレン樹脂をポリウレタン発泡体に分散させることができる。同じ平均粒子径のポリエチレン樹脂であっても、パウダーでポリウレタン発泡体の原料中に分散させると、原料粘度が高くなり過ぎたり、凝集物が生成したりすることから、成形が困難となる。 As an aqueous dispersion of polyethylene resin, an emulsion of polyethylene resin is preferred from the viewpoint of good dispersibility of the polyethylene resin. The emulsion is obtained by emulsifying a polyethylene resin in water according to a conventional method using a surfactant such as an anionic surfactant or a nonionic surfactant. The solid content of the polyethylene resin in the emulsion is usually about 20 to 50% by mass. By using the emulsion, a fine polyethylene resin having an average particle diameter of 0.1 to 1 μm can be dispersed in the polyurethane foam. Even if the polyethylene resin has the same average particle size, if the powder is dispersed in the raw material of the polyurethane foam, the viscosity of the raw material becomes too high or aggregates are formed, making it difficult to mold.
ポリエチレン樹脂の平均粒子径が０．１μｍ未満の場合には、ポリエチレン樹脂の製造が難しくなると共に、飛散しやすくなり取扱性が悪化して不適当である。一方、１μｍを越える場合には、ポリウレタン発泡体中での分散性が悪くなり、高周波振動が与えられたときにポリエチレン樹脂の溶融性が低下し、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが接着されない部分が生ずる。 When the average particle diameter of the polyethylene resin is less than 0.1 μm, it is difficult to produce the polyethylene resin, and the polyethylene resin is liable to be scattered and the handling property is deteriorated. On the other hand, when it exceeds 1 μm, the dispersibility in the polyurethane foam is deteriorated, and when high frequency vibration is applied, the meltability of the polyethylene resin is lowered, and the polyurethane foams or between the polyurethane foam and other heat A portion where the plastic resin is not bonded is generated.
ポリウレタン発泡体の原料中におけるポリエチレン樹脂の水分散液の含有量は、ポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部である。この含有量が２質量部未満の場合には、ポリウレタン発泡体中におけるポリエチレン樹脂の割合が少なくなり過ぎてポリエチレン樹脂の機能を満足に発揮することができず、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが接着しなくなる。一方、含有量が３質量部を越える場合には、ポリエチレン樹脂の含有量が過剰となってかえって分散性が悪く、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが接着されない部分が生じてしまい、また得られるポリウレタン発泡体の機械的物性が悪化して不適当である。
（減熱剤としての無機化合物の水和物）
次に、減熱剤について説明する。この減熱剤としての無機化合物の水和物は、ポリウレタン発泡体の製造過程で加熱されたときに減熱（吸熱）作用を発現できる物質である。無機化合物の水和物は、加熱によって分解し、分解により水を生成する材料である。無機化合物の水和物として具体的には、硫酸カルシウム・２水和物（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、二水石膏、比重２．３２、分解温度１２８〜１６３℃）、硫酸マグネシウムの１水和物から７水和物（ＭｇＳＯ４・Ｈ２ＯからＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ、比重２．５７〜１．６８、分解温度１５０℃）、硫酸鉄の１水和物から５水和物（ＦｅＳＯ４・Ｈ２ＯからＦｅＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、比重２．９７、分解温度１００〜１３０℃）又はそれらの混合物、その他酸化アルミニウムの１水和物から３水和物（Ａｌ２Ｏ３・Ｈ２ＯからＡｌ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ、比重２．４〜３．４、分解温度１５０〜３６０℃）、硫酸銅の５水和物（ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、比重２．２９）等が用いられる。無機化合物の水和物に含まれる水和水は、固体結晶として常温で安定に存在するものであり、結晶水である。無機化合物の水和物としては、硫酸カルシウムの水和物、硫酸マグネシウムの水和物、硫酸鉄の水和物等の硫酸塩の水和物が好ましい。硫酸塩の水和物は、ポリウレタン発泡体の原料の発泡過程に沿って例えば１００℃以上で硫酸塩の水和物が次第に分解されて水を生成し、減熱作用を発現できるからである。
The content of the aqueous dispersion of polyethylene resin in the raw material of the polyurethane foam is 2 to 3 parts by mass as a solid content per 100 parts by mass of polyols. When the content is less than 2 parts by mass, the ratio of the polyethylene resin in the polyurethane foam is too small to satisfactorily exert the function of the polyethylene resin. It will not adhere to other thermoplastic resins. On the other hand, when the content exceeds 3 parts by mass, the content of the polyethylene resin becomes excessive and the dispersibility is poor, and there is a portion where the polyurethane foams or the polyurethane foam and other thermoplastic resins are not bonded. In addition, the mechanical properties of the resulting polyurethane foam deteriorate and are inappropriate.
(Hydrates of inorganic compounds as heat reducers)
Next, the heat reducing agent will be described. This inorganic compound hydrate as a heat reducing agent is a substance that can exhibit a heat reducing (endothermic) action when heated in the process of producing a polyurethane foam. Hydrates of inorganic compounds are materials that decompose by heating and generate water by decomposition. Specifically as a hydrate of an inorganic compound, calcium sulfate dihydrate (CaSO 4 .2H 2 O, dihydrate gypsum, specific gravity 2.32, decomposition temperature 128 to 163 ° C.), magnesium sulfate monohydration To 7 hydrate (MgSO 4 .H 2 O to MgSO 4 .7H 2 O, specific gravity 2.57 to 1.68, decomposition temperature 150 ° C.), iron sulfate monohydrate to pentahydrate (FeSO 4 · H 2 O to FeSO 4 · 5H 2 O, specific gravity 2.97, decomposition temperature 100 to 130 ° C.) or a mixture thereof, and other monohydrate to trihydrate (Al 2 O 3 · H) 2 O to Al 2 O 3 .3H 2 O, specific gravity 2.4 to 3.4, decomposition temperature 150 to 360 ° C., copper sulfate pentahydrate (CuSO 4 .5H 2 O, specific gravity 2.29), etc. Is used. The water of hydration contained in the hydrate of the inorganic compound is water that is stably present at room temperature as a solid crystal and is crystal water. The inorganic compound hydrate is preferably a sulfate hydrate such as calcium sulfate hydrate, magnesium sulfate hydrate, or iron sulfate hydrate. This is because the sulfate hydrate is gradually decomposed at a temperature of, for example, 100 ° C. or more along the foaming process of the raw material of the polyurethane foam to generate water, thereby exhibiting a heat reduction action.
なお、無機化合物の水和物の比重は１．５〜４．０であることが好ましい。この比重が１．５未満では、無機化合物の水和物（粉体）を体積として大量にポリウレタン発泡体の原料、例えばポリオール類に添加しなければ所定の質量を添加できず、粉体とポリオール類との混合撹拌を良好に行うことができない。しかも、ポリウレタン発泡体中に占める無機化合物の水和物の体積が大きくなって、ポリウレタン発泡体としての物性が低下する。一方、その比重が４．０を越えると、ポリウレタン発泡体の原料特にポリオール中において長期保管すると沈降しやすく反応混合液中への分散性が悪くなって、発熱温度を低下させるという無機化合物の水和物の機能が低下する。 The specific gravity of the inorganic compound hydrate is preferably 1.5 to 4.0. If this specific gravity is less than 1.5, a predetermined mass cannot be added unless a large amount of inorganic compound hydrate (powder) is added to the polyurethane foam raw material, for example, polyols. Mixing and stirring with a kind cannot be performed satisfactorily. And the volume of the hydrate of the inorganic compound which occupies in a polyurethane foam becomes large, and the physical property as a polyurethane foam falls. On the other hand, if the specific gravity exceeds 4.0, water of an inorganic compound that tends to settle when stored for a long time in a polyurethane foam raw material, particularly in a polyol, disperses in the reaction mixture, and lowers the heat generation temperature. The function of Japanese products is reduced.
無機化合物の水和物の分解温度は、１００〜１７０℃であることが好ましい。分解温度が１００℃未満の場合には、発泡体原料による反応及び発泡の初期の段階で、すなわち発熱温度の低い段階で分解して水が生成するため、反応及び発泡に悪影響を与えたり、生成した水が発泡剤として機能したりするおそれがある。ちなみに、硫酸カルシウム２水和物（二水石膏）は、１２８℃で分子中の２モルの水のうちの１．５モルの水が分解して遊離の水となり、硫酸カルシウム０．５水和物（半水石膏）となる。また、硫酸マグネシウム７水和物は、１５０℃で分子中の７モルの水のうちの６モルの水が分解して遊離の水となり、硫酸マグネシウム１水和物となる。 The decomposition temperature of the inorganic compound hydrate is preferably 100 to 170 ° C. When the decomposition temperature is less than 100 ° C, water is generated by decomposition at the initial stage of the reaction and foaming with the foam material, that is, at a low exothermic temperature, and this adversely affects the reaction and foaming. Water may function as a foaming agent. By the way, calcium sulfate dihydrate (dihydrate gypsum) decomposes 1.5 mol water out of 2 mol water in the molecule at 128 ° C. into free water, resulting in 0.5 hydrate calcium sulfate. It becomes a thing (half water gypsum). In addition, magnesium sulfate heptahydrate is decomposed into 6 mol of water out of 7 mol of water in the molecule at 150 ° C. to become free water, and becomes magnesium sulfate monohydrate.
無機化合物の水和物の含有量は、ポリオール類１００質量部当たり１０〜４０質量部であることが好ましい。この含有量が１０質量部未満の場合には、分解して生成する水の量が少なく、反応及び発泡に基づく発熱温度の上昇を十分に抑制することができなくなる。一方、含有量が４０質量部を越える場合には、過剰な水が発泡剤として機能し、泡化反応が過度に進行して発熱温度が上昇するおそれがある。
（その他の原料成分）
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、架橋剤、充填剤、安定剤、着色剤、難燃剤、可塑剤等が常法に従って配合される。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。
（ポリウレタン発泡体の製造）
そして、前記ポリウレタン発泡体の原料を常法に従って反応及び発泡させることによりポリウレタン発泡体が製造される。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。また、常温大気圧下に反応及び発泡させるスラブ発泡法及び成形型内にポリウレタン発泡体の原料（反応混合液）を注入、型締めして型内で反応及び発泡させるモールド発泡法のいずれの方法であってもよい。この場合、スラブ発泡法の方が連続生産できる点から好ましい。
The content of the inorganic compound hydrate is preferably 10 to 40 parts by mass per 100 parts by mass of the polyols. When this content is less than 10 parts by mass, the amount of water generated by decomposition is small, and the increase in the heat generation temperature based on the reaction and foaming cannot be sufficiently suppressed. On the other hand, when the content exceeds 40 parts by mass, excess water functions as a foaming agent, and the foaming reaction may proceed excessively to increase the heat generation temperature.
(Other ingredients)
A foam stabilizer, a crosslinking agent, a filler, a stabilizer, a colorant, a flame retardant, a plasticizer, and the like are blended in the polyurethane foam raw material according to a conventional method, if necessary. Examples of the foam stabilizer include silicone compounds, anionic surfactants such as sodium dodecylbenzenesulfonate and sodium lauryl sulfate, polyether siloxane, and phenolic compounds.
(Manufacture of polyurethane foam)
And the polyurethane foam is manufactured by reacting and foaming the raw material of the said polyurethane foam according to a conventional method. When producing a 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. In addition, any of the slab foaming method for reacting and foaming at room temperature and atmospheric pressure, and the mold foaming method for injecting a polyurethane foam raw material (reaction mixture) into the mold and clamping and reacting and foaming in the mold It may be. In this case, the slab foaming method is preferable from the viewpoint of continuous production.
ポリウレタン発泡体の原料の反応は複雑であり、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によるウレタン化反応、その反応生成物等とポリイソシアネート類との架橋反応などを含む樹脂化反応及びポリイソシアネート類と発泡剤としての水との泡化反応である。
（ポリウレタン発泡体）
このようにして得られるポリウレタン発泡体は、通常軟質ポリウレタン発泡体である。ここで、軟質ポリウレタン発泡体は、軽量で、一般にセル（気泡）が連通する連続気泡構造を有し、柔軟性があり、かつ復元性を有するものをいう。従って、軟質ポリウレタン発泡体は、クッション性、衝撃吸収性、高弾性、低反発弾性等の特性を発揮することができる。
The reaction of the raw material of the polyurethane foam is complicated, and basically the following reaction is mainly performed. That is, urethanization reaction by addition polymerization of polyols and polyisocyanates, resination reaction including cross-linking reaction between the reaction products and polyisocyanates, and foaming of polyisocyanates and water as a blowing agent. It is a reaction.
(Polyurethane foam)
The polyurethane foam thus obtained is usually a soft polyurethane foam. Here, the flexible polyurethane foam is lightweight, generally has an open cell structure in which cells (bubbles) communicate with each other, is flexible, and has resilience. Therefore, the flexible polyurethane foam can exhibit characteristics such as cushioning properties, impact absorption, high elasticity, and low resilience.
また、軟質ポリウレタン発泡体は、例えばＪＩＳ Ｋ ７２２２：１９９９に規定された見掛け密度が好ましくは２０〜３０ｋｇ／ｍ３、ＪＩＳ Ｋ ６４００−５：２００４に規定された引張強さが９０〜１００ｋＰａ、伸びが１２０〜１６０％、ＪＩＳ Ｋ ６４００−４：２００４に規定された圧縮残留歪が６〜９％となる。従って、係る軟質ポリウレタン発泡体を、衣料品、鞄、靴、自動車内装部品などとして好適に利用することができる。
（高周波融着）
以上の高周波融着用のポリウレタン発泡体を使用することにより、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とを、高周波振動を加える高周波融着によって接着することができる。この場合、ポリウレタン発泡体同士であれば、双方のポリウレタン発泡体にポリエチレン樹脂が分散されているため、一層優れた接着強度が得られる。その他の熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂などが用いられる。ポリウレタン発泡体に高周波を印加することにより、発泡体が振動発熱して発泡体中のポリエチレン樹脂が溶融し、溶融したポリエチレン樹脂によりポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが融着されるものと考えられる。ここで、高周波融着は、超音波融着を含む概念である。高周波融着の条件としては、高周波の周波数が通常１０〜４０ｋＨｚ、振幅が通常６０〜７０μｍ、高周波振動を加える時間は０．１〜１秒程度、また高周波融着時の圧力は０．１〜１ＭＰａ程度である。
（作用）
さて、本実施形態の作用について説明すると、高周波融着用の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ポリウレタン発泡体の原料を常法に従って反応及び発泡させることにより得られる。この際、ポリウレタン発泡体の原料には、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液がポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有されている。このため、得られるポリウレタン発泡体中には微細なポリエチレン樹脂が発泡体全体に渡って分散されると共に、ポリエチレンはポリウレタンに対する相溶性が低いため発泡体の表面に配向する傾向を示すものと考えられる。
Further, the flexible polyurethane foam preferably has an apparent density specified in JIS K 7222: 1999, preferably 20 to 30 kg / m 3 , and a tensile strength specified in JIS K 6400-5: 2004 of 90 to 100 kPa and elongation. Is 120 to 160%, and the compression residual strain specified in JIS K 6400-4: 2004 is 6 to 9%. Therefore, the soft polyurethane foam can be suitably used as clothing, bags, shoes, automobile interior parts, and the like.
(High frequency fusion)
By using the above-described polyurethane foam for high-frequency fusion, the polyurethane foams or polyurethane foam and other thermoplastic resins can be bonded together by high-frequency fusion that applies high-frequency vibration. In this case, if the polyurethane foams are used, since the polyethylene resin is dispersed in both polyurethane foams, a further excellent adhesive strength can be obtained. As other thermoplastic resins, polyolefin resins, polyester resins, polyamide resins and the like are used. By applying a high frequency to the polyurethane foam, the foam vibrates and generates heat, and the polyethylene resin in the foam melts. The melted polyethylene resin melts the polyurethane foams together or between the polyurethane foam and other thermoplastic resins. It is thought to be worn. Here, the high frequency fusion is a concept including ultrasonic fusion. The conditions for high-frequency fusion are as follows: high-frequency frequency is usually 10 to 40 kHz, amplitude is usually 60 to 70 μm, high-frequency vibration is applied for about 0.1 to 1 second, and pressure during high-frequency fusion is 0.1 to It is about 1 MPa.
(Function)
Now, the operation of the present embodiment will be described. A polyurethane foam for high frequency fusion is obtained by reacting and foaming a polyurethane foam raw material containing polyols, polyisocyanates, a foaming agent and a catalyst according to a conventional method. It is done. At this time, the raw material of the polyurethane foam contains 2 to 3 parts by mass of an aqueous dispersion of polyethylene resin having an average particle diameter of 0.1 to 1 μm as a solid content per 100 parts by mass of polyols. For this reason, in the obtained polyurethane foam, a fine polyethylene resin is dispersed throughout the foam, and polyethylene is considered to exhibit a tendency to be oriented on the surface of the foam because of its low compatibility with polyurethane. .
このようなポリウレタン発泡体を用い、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とを接着する場合、例えば超音波溶着装置によりポリウレタン発泡体に高周波振動を与える。この高周波振動によって発泡体が振動発熱し、発泡体中特にその表面に分散されている微細なポリエチレン樹脂が発泡体全体に渡って溶融する。その結果、発泡体の表面近傍で溶融したポリエチレン樹脂がポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂との高分子鎖間を結合させ、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが強固に接合される。
（実施形態の効果のまとめ）
・ 本実施形態における高周波融着用のポリウレタン発泡体においては、ポリウレタン発泡体の原料に、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液がポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有されている。従って、高周波振動により微細なポリエチレン樹脂が溶融して接着性を発現し、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とを、簡便に、かつ優れた接着強度で接着することができる。
When such a polyurethane foam is used and the polyurethane foams are bonded to each other or the polyurethane foam and other thermoplastic resin are bonded to each other, for example, high frequency vibration is applied to the polyurethane foam by an ultrasonic welding apparatus. Due to this high-frequency vibration, the foam vibrates and generates heat, and the fine polyethylene resin dispersed in the foam, particularly on the surface thereof, melts over the entire foam. As a result, the polyethylene resin melted in the vicinity of the surface of the foam binds between the polyurethane foams or between the polymer chains of the polyurethane foam and the other thermoplastic resin, and the polyurethane foams or between the polyurethane foam and the other heat. The plastic resin is firmly bonded.
(Summary of effects of embodiment)
In the polyurethane foam for high-frequency fusion in this embodiment, an aqueous dispersion of polyethylene resin having an average particle diameter of 0.1 to 1 μm is used as the solid content per 100 parts by mass of polyols. -3 mass parts is contained. Therefore, a fine polyethylene resin is melted by high-frequency vibration and expresses adhesiveness, and polyurethane foams or polyurethane foams and other thermoplastic resins can be bonded easily and with excellent adhesive strength. .
・ 前記ポリエチレン樹脂の水分散液がポリエチレン樹脂のエマルジョンであることにより、水分散液中でのポリエチレン樹脂の分散性を向上させることができ、ひいては発泡体中でのポリエチレン樹脂の分散性を高めることができる。 -When the aqueous dispersion of polyethylene resin is an emulsion of polyethylene resin, the dispersibility of the polyethylene resin in the aqueous dispersion can be improved, and as a result, the dispersibility of the polyethylene resin in the foam can be improved. Can do.
・ ポリエチレン樹脂の融点が１００〜１５０℃であることにより、ポリエチレン樹脂は高周波融着時に速やかに溶融し、接着性をさらに向上させることができる。
・ 前記ポリウレタン発泡体の原料に減熱剤として無機化合物の水和物が含有されていることにより、ポリウレタン発泡体の製造過程で無機化合物の水和物が分解されて水を生成し、その水の蒸発時に蒸発潜熱が奪われて温度上昇が抑えられる。このため、ポリウレタン発泡体の変色を抑制することができる。
-When the melting point of the polyethylene resin is 100 to 150 ° C., the polyethylene resin is quickly melted at the time of high frequency fusion, and the adhesiveness can be further improved.
-Since the raw material of the polyurethane foam contains a hydrate of an inorganic compound as a heat reducing agent, the hydrate of the inorganic compound is decomposed during the production process of the polyurethane foam to produce water. During the evaporation, the latent heat of vaporization is deprived and the temperature rise is suppressed. For this reason, discoloration of a polyurethane foam can be suppressed.
・ 高周波融着用のポリウレタン発泡体の製造方法では、ポリウレタン発泡体の原料に、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液がポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有されている。このため、ポリエチレン樹脂の水分散液中の水が発泡剤として機能し、発泡が行われる。そして、得られるポリウレタン発泡体中には微細なポリエチレン樹脂が良好に分散される。従って、上記の効果を有する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 polyurethane foam for high-frequency fusion, an aqueous dispersion of a polyethylene resin having an average particle diameter of 0.1 to 1 μm is added to the raw material of the polyurethane foam as a solid content of 2 to 3 per 100 parts by mass of polyols. Part by mass is contained. For this reason, the water in the polyethylene resin aqueous dispersion functions as a foaming agent, and foaming is performed. And a fine polyethylene resin is disperse | distributed favorably in the obtained polyurethane foam. Therefore, a polyurethane foam having the above effects 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１〜３及び比較例１〜５）
まず、各実施例及び比較例で用いた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 present invention is not limited to these examples.
(Examples 1-3 and Comparative Examples 1-5)
First, the raw material of the polyurethane foam used by each Example and the comparative example is shown below.
ポリオールＧＰ３０５０：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ポリエーテルポリオールで、分子量３０００、水酸基の官能基数が３、水酸基価５６（ｍｇＫＯＨ／ｇ）、三洋化成工業（株）製
ポリイソシアネートＴ−８０：日本ポリウレタン工業（株）製、トリレンジイソシアネート（2,4-トリレンジイソシアネート８０質量％と2,6-トリレンジイソシアネート２０質量％との混合物）
アミン触媒カオライザーＮｏ．２５：第３級アミン触媒、花王（株）製
金属触媒ＭＲＨ１１０：ジブチルスズジラウレート、城北化学工業（株）製
ポリエチレン樹脂パウダー：ポリエチレン樹脂の粉末、平均粒子径１００μｍ、融点１１０℃、三井化学（株）製
ポリエステル樹脂エマルジョン：ポリエステル樹脂の平均粒子径０．５μｍ、融点１２０℃、固形分４０質量％、エムスケミー・ジャパン（株）製、Griltex９Ｅ
ポリエチレン樹脂エマルジョン：ポリエチレン樹脂の平均粒子径０．２μｍ、融点１１０℃、固形分３０質量％、中京油脂（株）製、ポリロン０２５５。
Polyol GP3050: Polyether polyol obtained by addition polymerization of propylene oxide and ethylene oxide to glycerin, molecular weight 3000, number of hydroxyl functional groups 3, hydroxyl value 56 (mgKOH / g), manufactured by Sanyo Chemical Industries Co., Ltd. Polyisocyanate T-80 : Tolylene diisocyanate (a mixture of 80% by mass of 2,4-tolylene diisocyanate and 20% by mass of 2,6-tolylene diisocyanate) manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.
Amine catalyst kaolinizer No. 25: Tertiary amine catalyst, manufactured by Kao Corporation Metal catalyst MRH110: Dibutyltin dilaurate, manufactured by Johoku Chemical Industry Co., Ltd. Polyethylene resin powder: polyethylene resin powder, average particle size 100 μm, melting point 110 ° C., Mitsui Chemicals, Inc. Manufactured polyester resin emulsion: average particle diameter of polyester resin 0.5 μm, melting point 120 ° C., solid content 40% by mass, manufactured by Ms Chemie Japan Co., Ltd., Griltex 9E
Polyethylene resin emulsion: polyethylene resin average particle size 0.2 μm, melting point 110 ° C., solid content 30% by mass, manufactured by Chukyo Yushi Co., Ltd., Polylon 0255.
二水石膏：比重２．３２、平均粒子径４０μｍの二水石膏、（株）ノリタケカンパニーリミテド製
硫酸マグネシウム７水和物：比重１．６８、平均粒子径５０μｍの硫酸マグネシウムの７水和物
整泡剤Ｆ６５０： シリコーン整泡剤、信越化学工業（株）製
そして、表１に示す配合割合（質量部）で各例における軟質ポリウレタン発泡体の原料を調製した。これらの軟質ポリウレタン発泡体の原料を縦、横及び深さが各５００ｍｍの発泡容器内に注入し、常温、大気圧下で発泡させた後、加熱炉を通過させて架橋（硬化）させることにより軟質ポリウレタン発泡体（軟質スラブ発泡体）を得た。
Dihydrate gypsum: dihydrate gypsum with a specific gravity of 2.32 and an average particle diameter of 40 μm, magnesium sulfate heptahydrate manufactured by Noritake Co., Ltd .: Magnesium sulfate heptahydrate with a specific gravity of 1.68 and an average particle diameter of 50 μm Foam F650: Silicone foam stabilizer, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. And, the raw material of the flexible polyurethane foam in each example was prepared at the blending ratio (parts by mass) shown in Table 1. By injecting the raw materials of these flexible polyurethane foams into foam containers of 500 mm in length, width, and depth, and foaming them at room temperature and atmospheric pressure, and then cross-linking (curing) them through a heating furnace. A flexible polyurethane foam (soft slab foam) was obtained.
ここで、比較例１及び２ではポリエチレン樹脂のエマルジョンを配合しなかった例、比較例３ではポリエチレン樹脂の粉末を配合した例を示す。さらに、比較例４ではポリエチレン樹脂のエマルジョンの配合量がポリオール１００質量部当たり２質量部未満の例、比較例５ではポリエステル樹脂のエマルジョンを使用した例を示す。 Here, Comparative Examples 1 and 2 show examples in which an emulsion of polyethylene resin was not blended, and Comparative Example 3 shows an example in which powder of polyethylene resin was blended. Further, Comparative Example 4 shows an example in which the blending amount of polyethylene resin emulsion is less than 2 parts by mass per 100 parts by mass of polyol, and Comparative Example 5 shows an example in which an emulsion of polyester resin is used.
そして、得られた軟質ポリウレタン発泡体について、見掛け密度、引張強さ、伸び、圧縮残留歪及び高周波融着性を以下に示す測定方法に従って測定した。それらの結果を表１に示す。
（測定方法）
見掛け密度（ｋｇ／ｍ３）：ＪＩＳ Ｋ ７２２２：１９９９に準拠して測定した。
Then, the apparent density, tensile strength, elongation, compression residual strain, and high frequency fusion property of the obtained flexible polyurethane foam were measured according to the following measuring methods. The results are shown in Table 1.
(Measuring method)
Apparent density (kg / m 3 ): Measured according to JIS K 7222: 1999.
引張強さ（ｋＰａ）及び伸び（％）：ＪＩＳ Ｋ ６４００−５：２００４に準拠して測定した。
圧縮残留歪（％）：ＪＩＳ Ｋ ６４００−４：２００４に準拠して測定した。
Tensile strength (kPa) and elongation (%): Measured according to JIS K 6400-5: 2004.
Compression residual strain (%): Measured according to JIS K 6400-4: 2004.
高周波融着性：高周波融着性１では、厚さ１０ｍｍの軟質ポリウレタン発泡体のサンプルを２枚用意し、超音波溶着装置（超音波工業（株）製のミニウェルダーＰ１２８）を使用して下記に示す条件にて４点接着を実施した。高周波融着性２では、厚さ１０ｍｍの軟質ポリウレタン発泡体のサンプルと厚さ５ｍｍのポリエチレン板とを用意し、上記と同じ超音波溶着装置を使用して下記に示す条件にて４点接着を実施した。そして、４点全てが接着したときを合格（○）と判定し、１点でも未接着のときには不合格（×）と判定した。 High-frequency fusion property: For high-frequency fusion property 1, two samples of 10 mm thick flexible polyurethane foam were prepared, and an ultrasonic welding device (Miniwelder P128 manufactured by Ultrasonic Industry Co., Ltd.) was used. Four-point adhesion was performed under the conditions shown in FIG. In the high frequency fusion property 2, a sample of a 10 mm thick flexible polyurethane foam and a 5 mm thick polyethylene plate are prepared, and four-point adhesion is performed using the same ultrasonic welding apparatus as described above under the following conditions. Carried out. And when all 4 points | pieces adhere | attached, it determined with a pass ((circle)), and when even 1 point | piece was not adhere | attached, it determined with a disqualification (x).
周波数：２８ｋＨｚ、振幅６０〜７０μｍ、１点の接着部の大きさ：直径０．７ｍｍ、電力：１００Ｗ、圧力：０．５ＭＰａ、溶着時間：０．５秒。 Frequency: 28 kHz, amplitude 60-70 μm, size of one bonded portion: diameter 0.7 mm, power: 100 W, pressure: 0.5 MPa, welding time: 0.5 seconds.
一方、比較例１及び２ではポリエチレン樹脂のエマルジョンを配合しなかったため接着性の向上がなされず、高周波融着性１及び２のいずれも接着性が不良であった。比較例３ではポリエチレン樹脂の粉末を配合したため接着性の向上が不足し、高周波融着性１及び２のいずれも接着性が不良であった。比較例４ではポリエチレン樹脂のエマルジョンの配合量が過少であったため、高周波融着性１及び２のいずれも接着性が不十分であった。比較例５ではポリエステル樹脂のエマルジョンを用いたためポリエステル樹脂がポリウレタン発泡体と相溶性が良く、発泡体表面に配向され難くなるものと考えられ、高周波融着性１及び２のいずれも接着性が不良であった。 On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, since the polyethylene resin emulsion was not blended, the adhesiveness was not improved, and both the high-frequency fusibility 1 and 2 had poor adhesiveness. In Comparative Example 3, since the polyethylene resin powder was blended, the improvement in adhesiveness was insufficient, and both the high-frequency fusion properties 1 and 2 had poor adhesion. In Comparative Example 4, since the blending amount of the polyethylene resin emulsion was too small, both the high-frequency fusibility 1 and 2 had insufficient adhesion. In Comparative Example 5, because the polyester resin emulsion was used, the polyester resin was considered to be compatible with the polyurethane foam and difficult to be oriented on the surface of the foam. Both of the high-frequency fusibility 1 and 2 had poor adhesion. Met.
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。
・ 前記ポリエチレン樹脂の水分散液として、界面活性剤を用いて、又は界面活性剤を用いることなく、ポリエチレン樹脂を水に分散させた水懸濁液などを使用することもできる。
In addition, this embodiment can also be changed and embodied as follows.
-As an aqueous dispersion of the polyethylene resin, an aqueous suspension in which a polyethylene resin is dispersed in water can be used using a surfactant or without using a surfactant.
・ 前記ポリエチレン樹脂を複数種類組合せて使用することも可能である。例えば、ポリエチレン樹脂の平均粒子径や融点の異なるものを組合せ、ポリウレタン発泡体やその他の熱可塑性樹脂に対する接着性を向上させるように構成することも可能である。 -It is also possible to use a combination of a plurality of the polyethylene resins. For example, polyethylene resins having different average particle diameters or different melting points may be combined to improve the adhesion to polyurethane foams and other thermoplastic resins.
・ 前記ポリウレタン発泡体の原料に、接着性向上剤、粘度調整剤、相溶化剤、分散剤などを配合することもできる。
・ 前記ポリウレタン発泡体として、半硬質ポリウレタン発泡体などを使用することも可能である。
-An adhesive improvement agent, a viscosity modifier, a compatibilizing agent, a dispersing agent, etc. can also be mix | blended with the raw material of the said polyurethane foam.
A semi-rigid polyurethane foam or the like can be used as the polyurethane foam.
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。
・ 前記ポリウレタン発泡体は、軟質ポリウレタン発泡体であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の高周波融着用のポリウレタン発泡体。このように構成した場合、請求項１から請求項４のいずれかに係る発明の効果に加えて、クッション性、衝撃吸収性、高弾性、低反発弾性等の特性を発揮することができる。
Further, the technical idea that can be grasped from the embodiment will be described below.
The polyurethane foam according to any one of claims 1 to 4, wherein the polyurethane foam is a soft polyurethane foam. When configured in this manner, in addition to the effects of the invention according to any one of claims 1 to 4, characteristics such as cushioning properties, shock absorption properties, high elasticity, and low rebound resilience can be exhibited.
・ 前記ポリウレタン発泡体は、軟質スラブ発泡体であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の高周波融着用のポリウレタン発泡体。このように構成した場合、請求項１から請求項４のいずれかに係る発明の効果に加えて、ポリウレタン発泡体を簡便に、かつ連続生産により得ることができる。 The polyurethane foam for high-frequency fusion according to any one of claims 1 to 4, wherein the polyurethane foam is a soft slab foam. When comprised in this way, in addition to the effect of the invention which concerns on any one of Claims 1-4, a polyurethane foam can be obtained simply and by continuous production.
Claims (5)
前記ポリウレタン発泡体の原料には、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液がポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有され、高周波振動によりポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが接着可能に構成されていることを特徴とする高周波融着用のポリウレタン発泡体。 A polyurethane foam obtained by reacting and foaming a raw material of a polyurethane foam containing a polyol, a polyisocyanate, a foaming agent and a catalyst,
The polyurethane foam material contains an aqueous dispersion of a polyethylene resin having an average particle size of 0.1 to 1 μm in an amount of 2 to 3 parts by mass as a solid content per 100 parts by mass of polyols. A polyurethane foam for high-frequency fusion, characterized in that the polyurethane foam and other thermoplastic resin can be bonded to each other.
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