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JP3831149B2 - Process for producing polyurethane reaction injection molded foam - Google Patents

Process for producing polyurethane reaction injection molded foam Download PDF

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JP3831149B2
JP3831149B2 JP14820599A JP14820599A JP3831149B2 JP 3831149 B2 JP3831149 B2 JP 3831149B2 JP 14820599 A JP14820599 A JP 14820599A JP 14820599 A JP14820599 A JP 14820599A JP 3831149 B2 JP3831149 B2 JP 3831149B2
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JP
Japan
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polyol mixture
carbon dioxide
polyisocyanate
weight
polyol
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Inventor
新治 西川
浩 横田
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住化バイエルウレタン株式会社
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Publication date
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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インテグラルスキン構造を有する密度が0.2〜0.8g/cm3のポリウレタン発泡体を製造する方法に関する。インテグラルスキン構造を有するポリウレタン発泡体は、優れた触感、弾性感を持ち、自動車の内装品、例えば、アームレスト、ハンドル、チェンジノブなどに用いられる。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来発泡剤としては、クロロフルオロカーボン、なかでもトリクロロフルオロメタン(CFC−11)が主として使われてきたが、大気中のオゾン層を破壊することが判り、使用が禁止されている。近年、コストおよび環境の面から、水を使って発泡させる水発泡が主として使われている。
【0003】
ところが、水発泡で密度が0.2〜0.8g/cm3のポリウレタン発泡体を成形する場合インテグラルスキンを形成することは、非常に困難である(Urethane Technology p32:Oct./Nov. 1994)。水とイソシアネートの反応をコントロールするために水を水和塩の形で加える技術(特開平6−1820号公報他)、反応原料の粘度を高くした上で触媒や架橋剤を多量に用いて、反応性を高める技術(特開平5−59146号公報他)などが報告されている。ところが、反応性を高めることで流れ性が低下し、密度が高くなりすぎたり、肉厚部にふくれが生じ脱型時間を長くする必要があるなど、未だに満足できる状況に至っていない。
【0004】
従来インテグラルスキンフォームのスキン形成は、成形品の成形時に型に接する表面層と内部コア部の温度差に起因する発泡反応の差によって、行われると考えられており(プラスチックス:Vol.24, No8, P-118)、泡状の液を注入するフロス発泡は、スキン形成には不利と考えられていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、従来の水とイソシアネートの反応から発生する炭酸ガスではなく(特開平5−339338号公報他)、ポリイソシアネートあるいはポリオール混合物に前もって炭酸ガスを比較的高圧下で物理的に溶解させておき、その溶解した炭酸ガスを発泡剤として使用することによって、スキン層を持った成形品を一度の成形で得ることが出来る、いわゆるインテグラルスキン成形が可能な事を見いだした。本発明において、いわゆる高圧ポリウレタン発泡機から反応混合液が型内に吐出される際、その炭酸ガスが反応混合液から開放され反応混合液は泡状に吐出される。
【0006】
本発明の結果、溶解した炭酸ガスを発泡剤として使用することによって、スキン層を持った成形品を一度の成形で得ることが出来るのみならず、インテグラルスキン構造を有するポリウレタン発泡体を60秒以下の非常に短時間で脱型しても、従来の水発泡に比べ成形品が膨れにくい特徴があり、この種の成形品の生産性を大きく改善できる。
【0007】
炭酸ガスはイソシアネートおよびポリオール混合物のどちらに対して応用しても効果は同様である。泡状の液を注入する本発明において、1重量%を超える多量の炭酸ガスを原料に溶かす事は不安定な未反応の反応混合液の泡を型に注入する事になり、型の内部で泡の崩壊がおこり、その結果成形不良に通じるボイドトラブルが発生する。またこのトラブルを避ける為およびスキン形成を確実に行う為には、この反応混合液の反応性が、フォームの反応立ち上がりが終了する時間、いわゆるライズタイムで40秒以下になるように比較的速い反応性を持つように調整されている必要が有る。
【0008】
本発明は、(i)ポリイソシアネートと、(ii)ポリオール、触媒、必要に応じて、鎖延長剤、補強材及びその他の助剤を含んでなるポリオール混合物から、反応射出成形法によって、インテグラルスキン構造を有する密度が0.2〜0.8g/cm3のポリウレタン発泡体を製造する方法であって、
a) ポリイソシアネートおよびポリオール混合物の少なくとも一方が発泡剤を含んでなり、発泡剤が、ポリイソシアネートおよびポリオール混合物の重量合計に基づいて0.05〜1.0重量%に相当する炭酸ガスを含んでなり、
b)ポリイソシアネートとポリオール混合物の反応性が、フォームの反応立ち上がりが終了する時間が40秒以下になるように調整されていることを特徴とするポリウレタン発泡体の製造法を提供する。
【0009】
本発明に用いられるポリイソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、これらのポリイソシアネートをウレタン変性したり、アロファネート変性、カルボジイミド変性、イソシアヌレート変性した変性ポリイソシアネート、これらの混合物などがある。
【0010】
ポリオールとしては、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、蔗糖などの水酸基含有化合物、トリエタノールアミン、ジエタノールアミンなどのアミノ基や水酸基を含有する化合物、あるいはエチレンジアミン、ジアミノトルエンなどのアミノ基含有化合物にエチレンオキシド、プロピレンオキシドなどのアルキレンオキシドを付加した分子中に2〜6個の水酸基を含有し、平均水酸基当量が100〜3000のポリエーテルポリオール、あるいはこれらのポリエーテルポリオールにビニル化合物を付加重合したポリマーポリオールなどが用いられる。
【0011】
また、ポリカルボン酸と低分子量の水酸基含有化合物から得られるポリエステルポリオール、カプロラクトンを開環重合して得られるポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオールの水酸基をアミノ化し、あるいはポリエーテルポリオールのイソシアネートプレポリマーを加水分解して得られるポリエーテルポリアミンであって、平均活性水素当量が100〜3000のものも併用できる。
【0012】
ポリオールの水酸基価は561〜22mgKOH/g、例えば112〜28mgKOH/gであってよい。
【0013】
触媒としては、トリエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、1,8ジアザビシクロ−5,4,0−ウンデセン−7、ジメチルアミノエタノール、テトラメチルエチレンジアミン、ジメチルベンジルアミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテルなどの第3級アミンやジブチル錫ジラウレート、オクタン酸錫、ジブチル錫ジアセテートなどの有機金属化合物などが用いられる。
【0014】
この触媒量および触媒の種類を変更する事で、ポリイソシアネートとポリオール混合物の反応性が、フォームの反応立ち上がりが終了する時間、いわゆるライズタイムで40秒以下、例えば10〜40秒になるように調整されていることが必要である。
【0015】
発泡剤は、ポリイソシアネートおよび/またはポリオール混合物に炭酸ガス(例えば、液化炭酸ガス)を溶解させ、その溶解量は、ポリイソシアネートおよびポリオール混合物の重量合計に基づいて0.05〜1.0重量%である。0.05%より少ないと、発泡が不十分となり、1%より多いと、過剰の炭酸ガスでボイドが多くなり、発泡体表面にも影響を及ぼすことになる。また、アミン化合物の炭酸塩あるいは、蟻酸などの有機酸を補助発泡剤として併用してもよい。ポリイソシアネートおよび/またはポリオール混合物に炭酸ガスを溶解させるためには、1〜5kg/cm2、例えば2〜5kg/cm2の炭酸ガス圧力下で2〜50時間、例えば5〜20時間原料を攪拌しながら保存すればよい。
【0016】
また液体炭酸ガスをポンプで計量しながら直接成形機の高圧ラインに投入する事でも可能である。この種の成形で最近よく使われる水を、発泡剤として使う事はスキン形成を目的とした本発明では望ましくない。ポリオール混合物中の水分量が0.3%を超えるとスキン形成度合いが著しく損なわれる。ポリオール混合物中には水を実質的に含まないことが好ましい。
【0017】
鎖延長剤としては、分子量が62〜300の2価アルコール、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコールや、2価アミン、例えばジエチルトルエンジアミン、t−ブチルトルエンジアミン、ジエチルジアミノベンゼン、トリエチルジアミノベンゼン、テトラエチルジアミノジフェニルメタンなどが必要に応じて用いられ、これらにアルキレンオキシドを付加したポリエーテルポリオールなども用いられる。鎖延長剤の例は、特公昭54−17359号公報、特開昭57−74325号公報、特公昭63−47726号公報、特公平1−34527号公報などに記載されている。
鎖延長剤の量は、ポリオール100重量部に対して、3〜10重量部、例えば4〜7重量部であってよい。
【0018】
補強材は、ガラス質、無機質、鉱物質などのファイバー、例えばミルドグラスファイバー、ワラストナイトファイバー、プロセストミネラルファイバーあるいはフレーク、例えばマイカ、ガラスフレークなどがあり、必要に応じて用いられる。またガラスマット、ガラスクロスなどを、あらかじめ型内にセットしておき、そのうえでポリウレタン原料を注入して発泡体を得ることも可能である。
補強材の量は、ポリオール100重量部に対して、20重量部以下、例えば5〜10重量部であってよい。
【0019】
その他の助剤として、気泡安定剤、例えばシリコーン系整泡剤、界面活性剤、耐候剤、例えば酸化防止剤、紫外線吸収剤、安定剤、例えば2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、着色剤などが必要に応じて用いられる。本発明においては、反応混合液の初期の泡を安定に保つ為に気泡安定剤を使用する事が望ましい。
その他の助剤の量は、ポリオール100重量部に対して15重量部以下、例えば2〜10重量部であってよい。
【0020】
反応射出成型法(RIM法)によるポリウレタン発泡体の製造には、Hennecke社製の高圧ポリウレタン発泡機、ポリウレタンエンジニアリング社製のR−RIM用高圧ポリウレタン発泡機などの反応射出成形機が用いられる。
【0021】
本発明において、イソシアネートインデックス[(ポリイソシアネートのイソシアネート基の当量とポリオール混合物中の活性水素の当量との比)×100]は、90〜120、特に100〜110であってよい。
【0022】
本発明によって、発泡剤としてクロロフルオロカーボンを用いることなく、インテグラルスキン構造を有する密度0.2〜0.8g/cm3、例えば0.4〜0.8g/cm3ポリウレタン発泡体を製造することができる。
【0023】
以下、実施例および比較例を示し、本発明を具体的に説明する。なお、部および%は重量部および重量%である。
【0024】
物性を以下のようにして測定した。
ライズタイム(フォームの立ち上がりが終了する時間)
高圧ポリウレタン発泡機の注入ヘッドより、200g/sで1秒間吐出した混合液を1Lのポリエチレン製カップに出し、ライズタイムを測定する。
【0025】
30秒脱型時の膨れ
30秒脱型品の1日後のアーム間寸法を測定し、基準寸法(型キャビティー寸法)との比較において、評価する。
5:基準寸法より−1%超
4:基準寸法より−0.5〜1%
3:基準寸法より0〜−0.5%
2:基準寸法より+0.5〜0%
1:基準寸法より+0.5%超
【0026】
流れ性
吐出量200g/sで2秒注入し、400gの成形品を得たが、その成形品の端末の欠肉の有無とバリ量で評価する。
5:欠肉がなく、バリ量が100g超
4:欠肉がなく、バリ量が50〜100g
3:欠肉がなく、バリ量が20〜50g
2:端末に小さな欠肉(1〜5mm)があり、バリ量が20g未満
1:端末に大きな欠肉(5mm以上)があり、バリ量が20g未満
【0027】
ボイド
ボイドの有無と直径で評価する。
5:まったくなし
4:表面にはなし
3:直径1mm未満のボイドがある
2:直径1〜3mmのボイドがある
1:直径3mm超のボイドがある
【0028】
ピンホール
ピンホールの有無と面積で評価する。
5:まったくなし
4:肉眼では見られない
3:特定の部分(1cm2以内)にわずかに発生する
2:特定の部分(1〜4cm2)に少し発生する
1:広い領域にわたって数ヶ所に発生する
【0029】
PL部のWライン
型開き時に成形品が膨張する傾向がある場合、型のエッジが接触し、パーティングライン(PL)に沿って、ハンドル成形品にラインがでる事がある。このラインの発生の有無・程度を評価する。
5:20〜25秒で脱型してもWラインが発生しない
4:30秒で脱型してもWラインが発生しない
3:30秒で脱型すると、1ヶ所で長さ100mm以下にWラインが発生する
2:30秒で脱型すると、ハンドル円周の半分未満にWラインが発生する
1:30秒で脱型すると、ハンドル円周の半分以上にWラインが発生する
【0030】
スキン形成
非発泡のインテグラルスキン層の厚みを測定し、評価する。
5:厚さ0.5mm超
4:厚さ0.3〜0.5mm
3:厚さ0.1〜0.3mm
2:厚さ0.1mm未満
1:厚さ0.1mm未満でスキン層が発泡している
【0031】
参考例1
グリセリンにプロピレンオキシドとエチレンオキシド(プロピレンオキシドとエチレンオキシドの重量比82:18)を付加した水酸基価28mgKOH/gのポリエーテルポリオール90部とエチレングリコール6部、トリエチレンジアミンの33%エチレングリコール溶液1.2部、ジブチル錫ジラウレート0.02部、シリコーン整泡剤0.2部、耐候剤1.0部および着色剤1.8部を混合して、ポリオール混合物10kgを得た。
【0032】
このポリオール混合物を高圧ポリウレタン発泡機(Hennecke社製:HK−165)のタンクに入れ、減圧弁のついた液化炭酸ガスボンベをつなぎ、攪拌をしながら1〜3気圧に調圧した炭酸ガスを供給した。4時間後、8時間後および、18時間後にポリオール混合物を抜き取り比重を測定して、ポリオール混合物の重量に基づいた炭酸ガスの溶解量(%)を調べた。その結果を表1に示す。
【0033】
参考例2
変性ジフェニルメタンジイソシアネート(スミジュールPC(住友バイエルウレタン社製:変性ピュアーMDI))を、高圧ポリウレタン発泡機のタンクに入れ、減圧弁のついた液化炭酸ガスボンべをつなぎ、攪拌をしながら1〜3気圧に減圧した炭酸ガスを供給した。イソシアネートの重量に基づいたCO2溶解量(%)を調べた。その結果を表1に示す。
【0034】
【表1】

Figure 0003831149
【0035】
実施例1〜3
参考例1と同様に調製し、30℃に加温したそれぞれのポリオール混合物(炭酸ガス18時間供給:実施例1(圧力1kg/cm2)、実施例2(圧力2kg/cm2)、実施例3(圧力3kg/cm2))100部と、イソシアネート(スミジュールPC(住友バイエルウレタン社製:変性ピュアーMDI))44.2部を高圧ポリウレタン発泡機(Hennecke社製:HK−165)のタンクに入れ、NCOインデックス105、吐出量200g/秒、混合圧力160kg/cm2で、60℃に加温したハンドル形状のスチール製型に、ポリウレタン原料を注入した。型に原料を注入してから30秒後に脱型し、ハンドル成形品を得た。成形条件を表2に示す。得られた成形品の物性を表3に示す。
【0036】
実施例4〜5
参考例1に示したポリオール混合物100部に、炭酸ガスを溶解させることなく、3気圧の乾燥空気でタンクシールし、30℃に加温し、参考例2のそれぞれのイソシアネート(炭素ガス18時間供給:実施例4(圧力2kg/cm2)、実施例5(圧力3kg/cm2))44.2部を実施例1と同様にハンドル成形品を得た。成形条件を表2に示す。得られた成形品の評価結果を表3に示す。
【0037】
【表2】
Figure 0003831149
1)CO2溶解量は、反応混合物(イソシアネート+ポリオール混合物の合計)の重量に基づく。
【0038】
【表3】
Figure 0003831149
【0039】
比較例1
参考例1と同様のポリオール混合物に、炭酸ガスを溶解させることなく、代わりに水を0.5部添加した。実施例1と同様のイソシアネート(スミジュールPC)に炭酸ガスを溶解させることなく、ポリオール混合物と反応させ、実施例1と同様にハンドル成形品を得た。成形条件は表4に示す。成形品の評価結果を表5に示す。
【0040】
比較例2
参考例1と同様のポリオール混合物を高圧ポリウレタン発泡機のタンクに入れ、減圧弁のついた液化炭酸ガスボンベをつなぎ、攪拌をしながら5気圧に調圧した炭酸ガスを供給した。4時間後にポリオール混合物を抜き取り密度を測定すると0.09g/cm3で、炭酸ガスの溶解量はポリオール混合物の重量に基づいて2.0%であった。このポリオール混合物と、実施例1と同様のイソシアネート(スミジュールPC)に炭酸ガスを溶解させることなく、反応させ、実施例1と同様にハンドル成形品を得た。成形条件を表4に示す。成形品の評価結果を表5に示す。
【0041】
【表4】
Figure 0003831149
【0042】
【表5】
Figure 0003831149
【0043】
【発明の効果】
本発明の製造法にしたがって得られたインテグラルスキン構造を有するポリウレタン発泡体は、短時間で脱型しても、成形品の膨れが非常に小さい。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a polyurethane foam having an integral skin structure and a density of 0.2 to 0.8 g / cm 3 . The polyurethane foam having an integral skin structure has excellent tactile sensation and elasticity, and is used for automobile interior parts such as armrests, steering wheels, change knobs and the like.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
Conventionally, chlorofluorocarbon, especially trichlorofluoromethane (CFC-11) has been mainly used as a foaming agent, but it is known that it destroys the ozone layer in the atmosphere, and its use is prohibited. In recent years, from the viewpoint of cost and environment, water foaming, which is foamed using water, has been mainly used.
[0003]
However, when a polyurethane foam having a density of 0.2 to 0.8 g / cm 3 is formed by water foaming, it is very difficult to form an integral skin (Urethane Technology p32: Oct./Nov. 1994). ). In order to control the reaction between water and isocyanate, a technique for adding water in the form of a hydrated salt (Japanese Patent Laid-Open No. 6-1820), using a large amount of a catalyst and a crosslinking agent after increasing the viscosity of the reaction raw material, A technique for improving reactivity (Japanese Patent Laid-Open No. 5-59146, etc.) has been reported. However, by increasing the reactivity, the flowability is lowered, the density becomes too high, or the thick part is blistered and it is necessary to lengthen the demolding time.
[0004]
Conventionally, skin formation of integral skin foam is considered to be performed due to the difference in foaming reaction due to the temperature difference between the surface layer in contact with the mold during molding of the molded product and the inner core (Plastics: Vol.24 , No8, P-118), froth foaming injecting foamy liquid was considered disadvantageous for skin formation.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve this problem, carbon dioxide gas is not compared with the conventional carbon dioxide gas generated from the reaction of water and isocyanate (JP-A-5-339338, etc.), but carbon dioxide gas is compared with polyisocyanate or polyol mixture in advance. By using the dissolved carbon dioxide gas as a foaming agent, it is possible to obtain a molded product with a skin layer in one molding, so-called integral skin molding is possible. I found something. In the present invention, when the reaction mixture is discharged into a mold from a so-called high-pressure polyurethane foaming machine, the carbon dioxide gas is released from the reaction mixture and the reaction mixture is discharged in the form of foam.
[0006]
As a result of the present invention, by using dissolved carbon dioxide gas as a foaming agent, a molded product having a skin layer can be obtained by one molding, and a polyurethane foam having an integral skin structure can be obtained for 60 seconds. Even if the mold is removed in a very short period of time, the molded product is less likely to swell compared to conventional water foaming, and the productivity of this type of molded product can be greatly improved.
[0007]
Carbon dioxide gas has the same effect when applied to either an isocyanate or a polyol mixture. In the present invention for injecting a foam-like liquid, dissolving a large amount of carbon dioxide gas exceeding 1% by weight in the raw material results in injecting an unstable unreacted foam of the reaction mixture into the mold. Bubble collapse occurs, and as a result, void troubles that lead to molding defects occur. In order to avoid this trouble and to ensure skin formation, the reaction mixture reacts relatively fast so that the reaction rise time of the foam ends, that is, the so-called rise time is 40 seconds or less. It must be adjusted to have sex.
[0008]
The present invention relates to an integral by a reaction injection molding process from a polyol mixture comprising (i) a polyisocyanate and (ii) a polyol, a catalyst, and optionally a chain extender, a reinforcing material and other auxiliaries. A method for producing a polyurethane foam having a skin structure and a density of 0.2 to 0.8 g / cm 3 , comprising:
a) At least one of the polyisocyanate and polyol mixture comprises a foaming agent, the foaming agent comprising 0.05 to 1.0% by weight of carbon dioxide gas based on the total weight of the polyisocyanate and polyol mixture. Become
b) Provided is a method for producing a polyurethane foam, wherein the reactivity of a polyisocyanate and a polyol mixture is adjusted so that the time for completion of the reaction start of the foam is 40 seconds or less.
[0009]
As polyisocyanate used in the present invention, diphenylmethane diisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate, toluene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, these polyisocyanates were urethane-modified, allophanate-modified, carbodiimide-modified, isocyanurate-modified. There are modified polyisocyanates and mixtures thereof.
[0010]
Examples of polyols include hydroxyl group-containing compounds such as propylene glycol, diethylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, and sucrose, amino group and hydroxyl group compounds such as triethanolamine and diethanolamine, or ethylenediamine and diaminotoluene. Polyether polyol having 2 to 6 hydroxyl groups in a molecule obtained by adding an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide to an amino group-containing compound, and having an average hydroxyl equivalent weight of 100 to 3000, or a vinyl compound in these polyether polyols Polymer polyols obtained by addition polymerization of are used.
[0011]
Also, polyester polyols obtained from polycarboxylic acids and low molecular weight hydroxyl group-containing compounds, polycarbonate polyols obtained by ring-opening polymerization of caprolactone, amination of hydroxyl groups in polyether polyols, or hydrolysis of isocyanate polyol prepolymers of polyether polyols It is also possible to use a polyether polyamine having an average active hydrogen equivalent of 100 to 3000.
[0012]
The hydroxyl value of the polyol may be 561-22 mg KOH / g, for example 112-28 mg KOH / g.
[0013]
Examples of the catalyst include triethylenediamine, pentamethyldiethylenetriamine, 1,8diazabicyclo-5,4,0-undecene-7, dimethylaminoethanol, tetramethylethylenediamine, dimethylbenzylamine, tetramethylhexamethylenediamine, bis (2-dimethylamino). Tertiary amines such as ethyl) ether and organometallic compounds such as dibutyltin dilaurate, tin octoate, and dibutyltin diacetate are used.
[0014]
By changing the amount of catalyst and the type of catalyst, the reactivity of the polyisocyanate and polyol mixture is adjusted so that the rise time of the foam finishes, that is, the rise time is 40 seconds or less, for example, 10 to 40 seconds. It is necessary to be.
[0015]
The blowing agent dissolves carbon dioxide gas (for example, liquefied carbon dioxide gas) in the polyisocyanate and / or polyol mixture, and the dissolved amount is 0.05 to 1.0% by weight based on the total weight of the polyisocyanate and polyol mixture. It is. When the amount is less than 0.05%, foaming is insufficient. When the amount is more than 1%, voids increase due to excess carbon dioxide gas, and the foam surface is affected. Also, an amine compound carbonate or an organic acid such as formic acid may be used in combination as an auxiliary foaming agent. To dissolve carbon dioxide gas in the polyisocyanate and / or polyol mixture, stirred 1-5 kg / cm 2, for example 2 to 50 hours under a carbon dioxide pressure of 2~5kg / cm 2, for example 5 to 20 hours starting material You can save it.
[0016]
It is also possible to put liquid carbon dioxide gas directly into the high pressure line of the molding machine while measuring with a pump. It is not desirable in the present invention for the purpose of skin formation to use water which is frequently used in this type of molding as a foaming agent. If the water content in the polyol mixture exceeds 0.3%, the degree of skin formation is significantly impaired. It is preferable that water is not substantially contained in the polyol mixture.
[0017]
As the chain extender, a dihydric alcohol having a molecular weight of 62 to 300, such as ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, hexanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, Divalent amines such as diethyltoluenediamine, t-butyltoluenediamine, diethyldiaminobenzene, triethyldiaminobenzene, tetraethyldiaminodiphenylmethane and the like are used as necessary, and polyether polyols obtained by adding alkylene oxide to these are also used. Examples of the chain extender are described in JP-B-54-17359, JP-A-57-74325, JP-B-63-47726, JP-B-1-34527 and the like.
The amount of the chain extender may be 3 to 10 parts by weight, for example 4 to 7 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol.
[0018]
Examples of the reinforcing material include glassy, inorganic, mineral and other fibers such as milled glass fiber, wollastonite fiber, processed mineral fiber or flakes such as mica and glass flakes, which are used as necessary. It is also possible to set a glass mat, glass cloth or the like in a mold in advance and then inject a polyurethane raw material to obtain a foam.
The amount of the reinforcing material may be 20 parts by weight or less, for example, 5 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyol.
[0019]
Other aids include cell stabilizers such as silicone foam stabilizers, surfactants, weathering agents such as antioxidants, UV absorbers, stabilizers such as 2,6-di-t-butyl-4-methyl. Phenol, tetrakis [methylene-3- (3 ′, 5′-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] methane, a colorant, and the like are used as necessary. In the present invention, it is desirable to use a bubble stabilizer in order to keep the initial bubbles of the reaction mixture stable.
The amount of the other auxiliary agent may be 15 parts by weight or less, for example, 2 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyol.
[0020]
For the production of polyurethane foam by the reaction injection molding method (RIM method), a reaction injection molding machine such as a high pressure polyurethane foaming machine manufactured by Hennecke or a high pressure polyurethane foaming machine for R-RIM manufactured by Polyurethane Engineering is used.
[0021]
In the present invention, the isocyanate index [(ratio of the equivalent of isocyanate group of polyisocyanate to the equivalent of active hydrogen in polyol mixture) × 100] may be 90 to 120, particularly 100 to 110.
[0022]
The present invention, without using a chlorofluorocarbon as a blowing agent, density 0.2 to 0.8 g / cm 3 with integral skin structure, for example, to produce a 0.4 to 0.8 g / cm 3 Polyurethane foam Can do.
[0023]
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. Parts and% are parts by weight and% by weight.
[0024]
The physical properties were measured as follows.
Rise time (time when form rise ends)
From the injection head of the high-pressure polyurethane foaming machine, the mixed liquid discharged at 200 g / s for 1 second is put out into a 1 L polyethylene cup, and the rise time is measured.
[0025]
Swelling at the time of demolding for 30 seconds The inter-arm dimension after one day of the demolded product for 30 seconds is measured and evaluated in comparison with the standard dimension (mold cavity dimension).
5: More than -1% from the reference dimension 4: -0.5 to 1% from the reference dimension
3: 0 to -0.5% from the standard dimension
2: +0.5 to 0% from standard dimension
1: More than + 0.5% from the standard dimension.
It injected 2 seconds flowability <br/> discharge rate 200 g / s, but to obtain a molded article of 400 g, to evaluate the presence or absence and burr amount of underfill terminals of the molded article.
5: No missing meat, burr amount exceeds 100 g 4: No missing meat, burr amount 50-100 g
3: No lack of meat, burr amount is 20-50g
2: The terminal has a small cutout (1-5 mm) and the burr amount is less than 20 g. 1: The terminal has a large cutout (5 mm or more) and the burr amount is less than 20 g.
Void Evaluation is based on the presence and diameter of voids.
5: None at all 4: None on the surface 3: There are voids with a diameter of less than 1 mm 2: There are voids with a diameter of 1 to 3 mm 1: There are voids with a diameter of more than 3 mm
Pinhole Evaluation is based on the presence and area of pinholes.
5: None at all 4: not seen with the naked eye 3: specific part (1 cm 2 or less) slightly occurs 2: 1 slightly occurs in a specific portion (1 to 4 cm 2): occurs several locations over a wide area [0029]
W line of the PL portion When the molded product tends to expand when the mold is opened, the edge of the mold may come into contact with the handle molded product along the parting line (PL). Evaluate the presence and extent of this line.
5: W-line does not occur even if the mold is removed in 20 to 25 seconds. W-line does not occur even if the mold is removed in 4:30 seconds. When the line is removed at 2:30 seconds, the W line is generated at less than half of the handle circumference. When the mold is removed at 1:30 seconds, the W line is generated at more than half of the handle circumference.
Skin formation The thickness of the non-foamed integral skin layer is measured and evaluated.
5: Thickness over 0.5 mm 4: Thickness 0.3-0.5 mm
3: Thickness 0.1-0.3mm
2: Less than 0.1 mm thick 1: Less than 0.1 mm thick skin layer is foamed.
Reference example 1
90 parts of a polyether polyol having a hydroxyl value of 28 mg KOH / g obtained by adding propylene oxide and ethylene oxide (weight ratio of propylene oxide and ethylene oxide 82:18) to glycerin and 6 parts of ethylene glycol, 1.2 parts of a 33% ethylene glycol solution of triethylenediamine Then, 0.02 part of dibutyltin dilaurate, 0.2 part of silicone foam stabilizer, 1.0 part of weathering agent and 1.8 parts of colorant were mixed to obtain 10 kg of a polyol mixture.
[0032]
This polyol mixture was placed in a tank of a high-pressure polyurethane foaming machine (Henecke Co., Ltd .: HK-165), connected to a liquefied carbon dioxide cylinder equipped with a pressure reducing valve, and carbon dioxide adjusted to 1 to 3 atm with stirring was supplied. . After 4 hours, 8 hours and 18 hours, the polyol mixture was withdrawn and the specific gravity was measured to examine the amount of carbon dioxide dissolved (%) based on the weight of the polyol mixture. The results are shown in Table 1.
[0033]
Reference example 2
Modified diphenylmethane diisocyanate (Sumijoule PC (manufactured by Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd .: Modified Pure MDI)) is placed in a tank of a high pressure polyurethane foaming machine, connected to a liquefied carbon dioxide gas cylinder with a pressure reducing valve, and stirred at 1 to 3 atm. The carbon dioxide gas decompressed was supplied. The amount of CO 2 dissolved (%) based on the weight of isocyanate was examined. The results are shown in Table 1.
[0034]
[Table 1]
Figure 0003831149
[0035]
Examples 1-3
Each polyol mixture prepared in the same manner as in Reference Example 1 and heated to 30 ° C. (supplied with carbon dioxide gas for 18 hours: Example 1 (pressure 1 kg / cm 2 ), Example 2 (pressure 2 kg / cm 2 ), Example 3 (pressure 3 kg / cm 2 )) and 44.2 parts of isocyanate (Sumijoule PC (manufactured by Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd .: modified pure MDI)) tank of high pressure polyurethane foaming machine (manufactured by Hennecke: HK-165) The polyurethane raw material was poured into a handle-shaped steel mold heated to 60 ° C. with an NCO index of 105, a discharge rate of 200 g / sec, and a mixing pressure of 160 kg / cm 2 . 30 seconds after injecting the raw material into the mold, the mold was removed to obtain a handle molded product. Table 2 shows the molding conditions. Table 3 shows the physical properties of the obtained molded article.
[0036]
Examples 4-5
Without dissolving carbon dioxide in 100 parts of the polyol mixture shown in Reference Example 1, the tank was sealed with 3 atmospheres of dry air, heated to 30 ° C., and each isocyanate of Reference Example 2 (carbon gas supplied for 18 hours) : Example 4 (pressure 2 kg / cm 2 ), Example 5 (pressure 3 kg / cm 2 )) 44.2 parts were obtained in the same manner as in Example 1 to obtain a handle molded product. Table 2 shows the molding conditions. Table 3 shows the evaluation results of the obtained molded product.
[0037]
[Table 2]
Figure 0003831149
1) The amount of CO 2 dissolved is based on the weight of the reaction mixture (total of isocyanate + polyol mixture).
[0038]
[Table 3]
Figure 0003831149
[0039]
Comparative Example 1
Instead of dissolving carbon dioxide in the same polyol mixture as in Reference Example 1, 0.5 parts of water was added instead. A handle molding was obtained in the same manner as in Example 1 by reacting with the polyol mixture without dissolving carbon dioxide in the same isocyanate (Sumidule PC) as in Example 1. The molding conditions are shown in Table 4. Table 5 shows the evaluation results of the molded products.
[0040]
Comparative Example 2
The same polyol mixture as in Reference Example 1 was placed in a tank of a high-pressure polyurethane foaming machine, connected to a liquefied carbon dioxide cylinder equipped with a pressure reducing valve, and carbon dioxide adjusted to 5 atm with stirring was supplied. The polyol mixture was withdrawn after 4 hours and the density was measured to be 0.09 g / cm 3 , and the amount of carbon dioxide dissolved was 2.0% based on the weight of the polyol mixture. This polyol mixture was reacted with the same isocyanate (Sumidule PC) as in Example 1 without dissolving carbon dioxide, and a handle molded product was obtained in the same manner as in Example 1. Table 4 shows the molding conditions. Table 5 shows the evaluation results of the molded products.
[0041]
[Table 4]
Figure 0003831149
[0042]
[Table 5]
Figure 0003831149
[0043]
【The invention's effect】
Even if the polyurethane foam having an integral skin structure obtained according to the production method of the present invention is demolded in a short time, the swelling of the molded product is very small.

Claims (1)

(i)ポリイソシアネートと、(ii)ポリオール、触媒、必要に応じて、鎖延長剤、補強材及びその他の助剤を含んでなるポリオール混合物から、反応射出成形法によって、インテグラルスキン構造を有する密度が0.2〜0.8g/cm3のポリウレタン発泡体を製造する方法であって、
a) ポリイソシアネートおよびポリオール混合物の少なくとも一方が発泡剤を含んでなり、発泡剤が、ポリイソシアネートおよびポリオール混合物の重量合計に基づいて0.05〜1.0重量%に相当する炭酸ガスを含んでなり、炭酸ガスがポリイソシアネートおよび/またはポリオール混合物に溶解されており、
b)ポリイソシアネートとポリオール混合物の反応性が、フォームの反応立ち上がりが終了する時間が40秒以下になるように調整されていることを特徴とするポリウレタン発泡体の製造法。
It has an integral skin structure by a reaction injection molding method from a polyol mixture comprising (i) a polyisocyanate and (ii) a polyol, a catalyst, and optionally a chain extender, a reinforcing material and other auxiliary agents. A method for producing a polyurethane foam having a density of 0.2 to 0.8 g / cm 3 , comprising:
a) At least one of the polyisocyanate and polyol mixture comprises a foaming agent, the foaming agent comprising 0.05 to 1.0% by weight of carbon dioxide gas based on the total weight of the polyisocyanate and polyol mixture. Carbon dioxide gas is dissolved in the polyisocyanate and / or polyol mixture,
b) A process for producing a polyurethane foam, characterized in that the reactivity of the polyisocyanate and polyol mixture is adjusted so that the time to complete the reaction rise of the foam is 40 seconds or less.
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