JPH10212332A - ウレタンフォーム用二液型ウレタン組成物 - Google Patents
ウレタンフォーム用二液型ウレタン組成物Info
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- JPH10212332A JPH10212332A JP9018485A JP1848597A JPH10212332A JP H10212332 A JPH10212332 A JP H10212332A JP 9018485 A JP9018485 A JP 9018485A JP 1848597 A JP1848597 A JP 1848597A JP H10212332 A JPH10212332 A JP H10212332A
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Abstract
注入発泡材として有用な二液型ウレタン組成物を提供す
る。 【解決手段】 本発明の二液型ウレタン組成物は、(a)
主剤としてポリオール類、および(b)硬化剤としてポリ
イソシアネート化合物から成り、発泡剤の存在下で反応
してウレタンフォームを形成しうる二液型ウレタン組成
物において、(i)発泡剤が熱分解型化学発泡剤、熱分解
型無機発泡剤および熱膨張型マイクロバルーンから選ば
れるか、もしくはii)主剤(a)側に−NH2基等の少なく
とも1個を有する平均分子量110以上のアミン化合物
を配合し、かつ主剤(a)と硬化剤(b)の合計量に対して
0.05〜3重量%の割合でアミン化合物の−NH2基等
が存在し、および形成されるウレタンフォームの比重が
0.6〜0.01となるように発泡剤の量を調整すること
を特徴とする。
Description
用二液型ウレタン組成物、更に詳しくは、いわゆるポリ
オール主剤とポリイソシアネート硬化剤の二液型から成
り、常温下で該二液混合後の注入(塗布)、発泡硬化によ
りウレタンフォームを形成でき、かつ特定アミン化合物
の配合により、適度の粘度と発泡硬化速度を有するた
め、注入箇所にわずかな隙間があっても該隙間からはみ
出る心配がない、特に自動車車体の閉断面構造を有する
ピラー内の注入発泡材として有用で、自動車車体に対し
て補強性乃至防音性に貢献する二液型ウレタン組成物に
関する。
動車業界では、車の安全強化のため車体全体の剛性およ
び居住空間の防音性を確保することが叫ばれている。そ
の中で、衝撃など多くの負荷が加わる部分、たとえばシ
ートベルト装置のベルトアンカーが装着され、閉断面構
造を有するセンタピラーや、その他前部車体の閉断面構
造を有するフロントピラーへの剛性強度の付与が望ま
れ、近時では、車体重量の軽量化と合せて、かかるピラ
ーの他にもルーフやロッカー部等の閉断面部分も含ま
れ、これらの閉断面部分に注入発泡材乃至防音材を埋め
込む工夫がなされている。
シ、ゴム、プラスチックの成形シート)を閉断面部分に
取付け、塗装焼付炉にて発泡硬化させて剛性乃至防音性
を高める技術が試みられている。しかしながら、この熱
硬化型の発泡性材料は、自動車の塗装焼付炉を利用して
発泡硬化に付されるため、使用部位によっては焼付温度
が変化することに伴なう、発泡倍率のぶれ(すなわち、
未充填空間ができたり、逆に過発泡部ができたりする)
を抑制する必要があり、また閉断面の形状に対して発泡
性材料の形状を合せる必要もあり、剛性補強の信頼性を
高めることが望まれる。これに対し、常温混合下で発泡
硬化せしめる方法として、いわゆるポリオール主剤とポ
リイソシアネート硬化剤から成り、発泡剤(従来では、
専ら水、またはこれに代えてもしくは併用して用いられ
る水素原子含有ハロゲン化炭化水素系や低沸点炭化水素
類)の存在下の反応でウレタンフォームを形成しうる二
液型ウレタン組成物を用い、該組成物を注入、発泡硬化
せしめて補強乃至防音する技術も試みられている。この
注入技術は、上記発泡ぶれ等の問題を解決しうるが、流
動状態で注入するため、閉断面部分に存在するわずかな
隙間(もしくは孔部)からもはみ出てしまうことが少なく
なく、このため何らかのシール工夫が必要である。
ラー内の剛性補強および防音性向上に鑑み、上記二液型
ウレタン組成物の問題点に着目し、これを解決すると共
に、自動車業界での要求にマッチする、閉断面部分に対
する注入作業と高い剛性乃至防音性を付与すべくため、
発泡硬化性に優れるものについて鋭意研究を進めたとこ
ろ、以下の知見を見出した。すなわち、先ず、従来より
用いられていた常温タイプの発泡剤(水、もしくは水素
原子含有ハロゲン化炭化水素系や低沸点炭化水素類)に
代えて、一般に加熱条件下でガスを生成するタイプの発
泡剤を常温下で用いても、ポリオール主剤とポリイソシ
アネート硬化剤の瞬時の反応による発泡熱によって十分
発泡剤機能を果たすことができ、かつ発泡剤量の調整に
よって発泡硬化物の比重を規定すれば、常温混合下でウ
レタンフォームを形成しうることを見出した。しかし、
この場合でも、上述のはみ出しの問題は依然残り、そこ
で、さらに検討を進めた結果、主剤側に活性水素(−N
H2、−NH−)を有する特定分子量のアミン化合物を特
定割合で配合すれば、適度の粘度と発泡硬化速度によっ
て、隙間からのはみ出しが有効に防止され、また、補
強,防音目的に適合する軟質乃至硬質の適正なウレタン
フォームを形成しうることを見出した。
完成されたもので、(a)主剤としてポリオール類、およ
び(b)硬化剤としてポリイソシアネート化合物から成
り、発泡剤の存在下で反応してウレタンフォームを形成
しうる二液型ウレタン組成物において、上記発泡剤が熱
分解型化学発泡剤、熱分解型無機発泡剤および熱膨張型
マイクロバルーンから選ばれた1種または2種以上の混
合物であり、および形成されるウレタンフォームの比重
が0.6〜0.01となるように発泡剤の量を調整するこ
とを特徴とするウレタンフォーム用二液型ウレタン組成
物;並びに上記主剤(a)および硬化剤(b)から成る同様な
二液型ウレタン組成物において、上記主剤(a)側に−N
H2基および−NH−基の少なくとも1個を有する平均
分子量110以上のアミン化合物を配合し、かつ主剤
(a)と硬化剤(b)の合計量に対して0.05〜3重量%の
割合でアミン化合物の−NH2基および/または−NH
−基が存在し、および形成されるウレタンフォームの比
重が0.6〜0.01となるように発泡剤の量を調整する
ことを特徴とするウレタンフォーム用二液型ウレタン組
成物を提供するものである。
類としては、たとえば多価アルコール,ビスフェノール
類,脂肪族アミン,芳香族アミン,芳香環を有する脂肪族
アミン,脂環族アミンなどの活性水素含有化合物に、ア
ルキレンオキシド(たとえばエチレンオキシド、プロピ
レンオキシド、ブチレンオキシド、イソブチレンオキシ
ドの1種または2種以上)を付加反応させて得られるポ
リエーテルポリオールが好ましい。なお、かかるポリオ
ール類の平均水酸基価に関し、補強目的の場合では一般
に150〜800、好ましくは200〜600の平均水
酸基価が適当である。150未満では、高剛性が得られ
ず、また800を越えると、形成されるウレタンフォー
ムが脆くなる傾向にある。
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、ジプロピレングリコール、ブタンジオー
ル、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチ
ルグリコール、シクロヘキシレングリコールなどの2価
アルコール;トリメチロールプロパン、グリセリンなど
の3価アルコール;ペンタエリスリトール、ソルビトー
ル、メチルグリコシド、ジグリセリン、ソルビトール、
ショ糖などの4価もしくはそれ以上のアルコールが挙げ
られる。上記ビスフェノール類としては、たとえばハイ
ドロキノン、1,4−ビス(ヒドロキシエトキシ)ベンゼ
ン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノ
ールS、4,4'−ジヒドロキシビフェニル、2,2'−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン等
が挙げられる。
モニア、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、
トリエタノールアミン、ポリメチレンジアミン(エチレ
ンジアミン、ジアミノブタン、ジアミノプロパン、ヘキ
サンジアミン、ドデカンジアミンなど)、ポリエチレン
ポリアミン(ジエチレントリアミン、トリエチレンテト
ラミンなど)、ポリエーテルジアミン等が挙げられる。
上記芳香族アミンとしては、たとえば2,4−もしくは
2,6−ジアミノトルエン(TDA)、粗製TDA、1,2
−、1,3−もしくは1,4−フェニレンジアミン、ジエ
チルトリレンジアミン、4,4'−ジアミノジフェニルメ
タン(MDA)、粗製MDA、1,5−ナフチレンジアミ
ン、3,3'−ジクロロ−4,4'−ジアミノジフェニルメ
タン、3,3'−ジメチル−4,4'−ジアミノジフェニル
シクロヘキサン等が挙げられる。
は、たとえば1,2−、1,3−もしくは1,4−キシレ
ンジアミン等が挙げられる。上記脂環族アミンとして
は、たとえば4,4'−ジアミノジシクロヘキシルメタ
ン、3,3'−ジメチル−4,4'−ジアミノジシクロヘキ
シルメタン、3−アミノ−1−シクロヘキシルアミノプ
ロパン、ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、イソフォ
ロンジアミン、ノルボルナンジアミン、メンセンジアミ
ン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10
−テトラオキサスピロ(−5,5−)ウンデカン等が挙げ
られる。
以上のヒドロキシル基を有するオリゴマー、たとえばポ
リエステルポリオール(ポリカルボン酸とポリヒドロキ
シル化合物の縮合物);ポリカーボネートポリオール;ポ
リカプロラクトンポリオール;さらにポリブタジエンポ
リオール、アクリルポリオール、エチレン性不飽和単量
体で変性された重合体ポリオール等も使用することがで
きる。なお、上記ポリエステルポリオールの原料である
ポリカルボン酸としては、アジピン酸、セバシン酸、ダ
イマー酸、無水フタル酸、テレフタル酸、イソフタル
酸、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等が、
またポリヒドロキシル化合物としては、上述のポリエス
テルポリオールに用いる多価アルコールやポリエステル
ポリオールそのもの等が例示される。
シアネート化合物としては、たとえば芳香族ポリイソシ
アネート;脂肪族または脂環式ポリイソシアネート;芳香
脂肪族ポリイソシアネート;これらの変性物(トリメチロ
ールプロパン、ひまし油、しょ糖などポリオール付加変
性物、カルボジイミド変性物、アロファネート変性物、
ウレア変性物、ビューレット変性物、イソシアヌレート
変性物、オキサゾリドン変性物など)、ポリオール類と
過剰のポリイソシアネート化合物の反応によって得られ
る末端NCO基含有ウレタンプレポリマー等の中から選
定されてよい。
たとえば1,3−もしくは1,4−フェニレンジイソシア
ネート、2,4−および/または2,6−トリレンジイソ
シアネート(TDI)、粗製TDI、ジフェニルメタン−
2,4'−および/または−4,4'−ジイソシアネート
(MDI)、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート
(粗製MDI)、ナフチレン−1,5−ジイソシアネー
ト、トリフェニルメタン−4,4',4"−トリイソシアネ
ート等が挙げられる。上記脂肪族または脂環式ポリイソ
シアネートとしては、たとえばイソホロンジイソシアネ
ート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、4,
4'−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,4
−シクロヘキシレンジイソシアネート、2,2,4−トリ
メチルヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられ
る。
は、たとえばキシリレンジイソシアネート、テトラメチ
ルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。これら
のポリイソシアネート化合物の内、好ましいものはMD
I、粗製MDI、ショ糖変性TDIおよびカルボジイミ
ド変性MDIであり、特に好ましいのは粗製MDIであ
る。
レタン組成物は、上述の主剤(a)(ポリオール類)と硬化
剤(b)(ポリイソシアネート化合物)から成る、発泡剤(通
常、主剤(a)側に配合)の存在下で反応してウレタンフォ
ームを形成する二液において、 i) 発泡剤として特定3群の中から選定して使用する
か、もしくは ii) 主剤(a)側に上記のアミン化合物を配合した系で構
成される。ここで、上記主剤(a)と硬化剤(b)の反応比率
は種々変えることができるが、通常、主剤(a)の活性水
素(OH基)と硬化剤(b)のNCO基の当量比が1:0.8
〜10、好ましくは1:0.9〜5の範囲内となるように
選定すればよい。
熱分解型化学発泡剤[ジニトロソペンタメチレンテトラ
ミン(DPT)、アゾジカルボジアミド(ADCA)、p,p'
−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド(OBS
H)、p−トルエンスルホニルヒドラジド(TSH)、p−
トルエンスルホニルアセトンヒドラゾーン、ヒドラゾジ
カルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル(AIB
N)など、さらにこれらに尿素系もしくは金属系助剤の
併用も可];熱分解型無機発泡剤(炭酸水素ナトリウムな
ど);および熱膨張型マイクロバルーン(カプセル)[塩化
ビニル,アクリロニトリル,メタクリレート系(メチルメ
タクリレート、ノルボルナンメタクリレート、トリメチ
ロールプロパントリメタクリレートなど),アクリレート
系(ベンジルアクリレート、ノルボルナンアクリレート
など)等の1種もしくは2種以上のホモポリマーもしく
はコポリマーをカプセルとし、内部に低沸点溶剤(ペン
タン、ヘプタンなど)を包み込んだもの]の3群に限定さ
れ、これらの1種または2種以上の混合物を使用する。
これらの発泡剤(以下、限定発泡剤と称す)は、別途加熱
手段を加えなくとも、主剤(a)と硬化剤(b)の瞬時の反応
による反応熱によって、分解乃至膨張を起こし、ガスを
生成することができる。ところで、上記(ii)のアミン化
合物を配合する場合では、これら限定発泡剤以外に、従
来より発泡剤として用いられていた水、あるいは水素原
子含有ハロゲン化炭化水素系発泡剤や低沸点炭化水素類
(以下、これらを従来発泡剤と称す)を使用してもよい。
これらの発泡剤を用いる場合、その種類に関係なく、使
用量は、形成されるウレタンフォームの比重が0.6〜
0.01、好ましくは0.5〜0.03となるように調整
することが重要である。この比重が0.6を越える量で
は、閉断面部分の中をすみずみまで充填できない場合が
あり、しかも、非経済的(コスト高)でかつ重量低減(軽
量化)に貢献できず、また0.01未満の比重では、フォ
ームに欠損部ができ易く、補強,防音目的が達成できな
くなる。なお、補強目的では0.5〜0.1の比重、防音
目的では0.4〜0.03の比重が好適である。
−NH2基および−NH−基の少なくとも1個を有し平
均分子量110以上、好ましくは120〜5000、よ
り好ましくは120〜1000、さらにより好ましくは
120〜500のものが使用でき、たとえば上記ポリエ
ーテルポリオールの原料として例示した脂肪族アミン、
芳香族アミンおよび脂環族アミン並びにこれらのアミン
と上記ポリエステルポリオール原料のポリカルボン酸と
の縮合反応によるポリアミドやその他変性物等の中から
選定されてよく、さらにこれらのアミン化合物のアルキ
レンオキシド付加物も使用して差し支えない。かかるア
ミン化合物の配合量は、主剤(a)と硬化剤(b)の合計量に
対して0.05〜3%、好ましくは0.1〜1%の割合で
アミン化合物の−NH2基および/または−NH−基が
存在しうるように選定することが重要である。かかる割
合が0.05%未満では、増粘による隙間からのはみ出
し防止効果が得られず、また3%を越えると、二液混合
使用時に混合不良となる。なお、平均分子量110未満
のアミン化合物の使用でも、はみ出し防止効果は得られ
ない。
て、いわゆるポリウレタン反応に通常使用される触媒、
たとえばアミン系触媒(トリエチレンジアミン、ペンタ
メチレンジエチルテトラミン、N−エチルモルホリン、
ジエチルエタノールアミン、1,8−ジアザビシクロ
(5.4.0)ウンデセン−7など)や金属系触媒(オクチル
酸第一錫、ジブチル錫ジラウレート、オクチル酸鉛な
ど)を使用することができる。触媒量は通常、組成物全
量中0.0001〜5%が適当である。さらに必要に応
じて、通常の整泡剤、着色剤(染料、顔料)、可塑剤、充
填剤、難燃剤、老化防止剤、抗酸化剤などの添加成分を
適量範囲で加えてもよい。
組成物の二液混合使用の態様を示す具体例は、以下の通
りである。先ず、主剤(a)のポリオール類に所定の限定
発泡剤のみ、または該限定発泡剤や従来発泡剤の区別な
く任意の発泡剤と所定のアミン化合物を配合し、さらに
要すれば整泡剤、触媒およびその他の添加成分を加えて
混合する。次に、ポリウレタン発泡機を使用して、この
混合物と、硬化剤(b)のポリイソシアネート化合物とを
一定の比率で連続的に急速混合し、直ちに、所定の部位
に注入(塗布)し、発泡硬化せしめることにより、所定比
重の軟質乃至硬質ウレタンフォームを形成することがで
きる。なお、かかるフォームの発泡倍率は、補強用途の
場合一般に、2.5〜4倍程度に設定されておればよ
い。
車体の閉断面構造を有するピラー内の注入発泡材として
の適用が特に有用であるが(注入発泡時に隙間から外へ
はみ出ることがない)、これ以外にも、自動車を含め広
く一般車両の内外装材(たとえばドア・ライニング、コ
ンソールボックス、計器用パネル、空気整流スポイラ
ー)、その他家具や電気機器のハウジング、インテリア
部材等への適用も十分可能であろう。
説明する。 実施例1〜10 下記表1に示す重量部数のポリオール類、アミン化合物
(3,3'−ジメチル−4,4'−ジアミノジシクロヘキシ
ルメタン)、発泡剤および反応触媒(ペンタメチレンジエ
チルテトラミン)の主剤側と、硬化剤の粗製MDIとを
用い、これらを上述の手法に従って混合し、直ちに下記
の性能試験に供し、結果を表1に併記する。比重 発泡硬化物の比重をJIS K7222に準じて測定す
る。
ングヘッド(ガスマー社製、GX−7)を用い、図1に示
す注入型枠1へ硬化物容量が2600ccとなるように注
入せしめ、該型枠1の前面両側の隙間1mm(フランジ想
定)5からのはみ出しの有無および仕切り板6(クリアラ
ンス2mm)からのタレ落ちの有無を確認する。 O:フランジ(1mm隙間)からのはみ出し無し、および仕
切り板(2mmクリアランス)からのタレ落ち(50mm以上
のはみ出し)無し ×:フランジ(1mm隙間)からのはみ出し有り、または仕
切り板(2mmクリアランス)からのタレ落ち(50mm以上
のはみ出し)有り なお、ここで用いる注入型枠1は、後方枠板(130×
500×15mm)2、側方枠板(100×500×15m
m)3a,3b、および前方枠板(130×500×15mm)
4(上方中心箇所に直径20mmの注入口4Aが設けられ
ている)を、図1に示すように、前面側に1mmの隙間5
を設けて組立てたもので、その中に図2の仕切り板6が
その上面が型枠1の上端から440mmの位置にくるよう
に固定され、かつ前方後方内壁からのクリアランスが2
mmとなるように設定されている。
(Mpa)を測定する。 条件: 形状として高さ10mm、幅10mm、長さ150mm 支点間距離=100mm 試験速度=10mm/分 加圧くさび=5mm 支持台半径=2mm
ルトリオール(トリメチロールプロパンベース)、「サン
ニックスTE−300」 ポリオールB=同(株)製のポリエーテルトリオール(ト
リメチロールプロパンベース)、「サンニックスTP−7
00」 ポリオールC=同(株)製のポリエーテルテトラオール
(トルエンジアミンベース)、「サンニックスHA−50
1」 ポリオールD=グリセリンベース末端イソブチレンオキ
シド付加物(ポリエーテルトリオール) 注2)アミノ化合物中のアミノ基もしくはイミノ基(この
場合は−NH2基のみ)のポリオール類と硬化剤合計量に
対する割合は、たとえば実施例1の場合、以下の数式に
よって算式される。
ジド F−82D=松本油脂製薬(株)製の熱膨張型マイクロバ
ルーン
化合物および発泡剤をそれぞれ適正範囲の量で配合する
ことにより(実施例1〜7)、目的の注入場所へはみ出し
なく作業でき、かつ機械的強度に優れた硬質ウレタンフ
ォームを形成しうることが認められる。また、実施例8
〜10の場合にも適正比重範囲のウレタンフォームの形
成が確認できる。
型枠の一例を示す斜視図である。
す斜視図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 (a)主剤としてポリオール類、および(b)
硬化剤としてポリイソシアネート化合物から成り、発泡
剤の存在下で反応してウレタンフォームを形成しうる二
液型ウレタン組成物において、上記発泡剤が熱分解型化
学発泡剤、熱分解型無機発泡剤および熱膨張型マイクロ
バルーンから選ばれた1種または2種以上の混合物であ
り、および形成されるウレタンフォームの比重が0.6
〜0.01となるように発泡剤の量を調整することを特
徴とするウレタンフォーム用二液型ウレタン組成物。 - 【請求項2】 自動車車体の閉断面構造を有するピラー
内の注入発泡材としてウレタンフォームを形成する請求
項1に記載のウレタンフォーム用二液型ウレタン組成
物。 - 【請求項3】 (a)主剤としてポリオール類、および(b)
硬化剤としてポリイソシアネート化合物から成り、発泡
剤の存在下で反応してウレタンフォームを形成しうる二
液型ウレタン組成物において、上記主剤(a)側に−NH2
基および−NH−基の少なくとも1個を有する平均分子
量110以上のアミン化合物を配合し、かつ主剤(a)と
硬化剤(b)の合計量に対して0.05〜3重量%の割合で
アミン化合物の−NH2基および/または−NH−基が
存在し、および形成されるウレタンフォームの比重が
0.6〜0.01となるように発泡剤の量を調整すること
を特徴とするウレタンフォーム用二液型ウレタン組成
物。 - 【請求項4】 主剤(a)に配合するアミン化合物が、脂
肪族アミン、芳香族アミン、芳香環を持つ脂肪族アミン
および脂環式アミンの群から選ばれる請求項3に記載の
ウレタンフォーム用二液型ウレタン組成物。 - 【請求項5】 発泡剤が水、熱分解型化学発泡剤、熱分
解型無機発泡剤および熱膨張型マイクロバルーンから選
ばれた1種または2種以上の混合物である請求項3また
は4に記載のウレタンフォーム用二液型ウレタン組成
物。 - 【請求項6】 自動車車体の閉断面構造を有するピラー
内の注入発泡材としてウレタンフォームを形成する請求
項3乃至5のいずれか1つに記載のウレタンフォーム用
二液型ウレタン組成物。
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1997
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