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JPH04108820A - Production of non-yellowing polyurethane urea foam - Google Patents

Production of non-yellowing polyurethane urea foam

Info

Publication number
JPH04108820A
JPH04108820A JP2222386A JP22238690A JPH04108820A JP H04108820 A JPH04108820 A JP H04108820A JP 2222386 A JP2222386 A JP 2222386A JP 22238690 A JP22238690 A JP 22238690A JP H04108820 A JPH04108820 A JP H04108820A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
prepolymer
foam
isocyanate
reaction
carboxylic acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2222386A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyotake Morimoto
森本 清武
Yasushi Takagi
靖史 高木
Isao Kato
功 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nisshinbo Holdings Inc
Original Assignee
Nisshinbo Industries Inc
Nisshin Spinning Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nisshinbo Industries Inc, Nisshin Spinning Co Ltd filed Critical Nisshinbo Industries Inc
Priority to JP2222386A priority Critical patent/JPH04108820A/en
Priority to US07/749,600 priority patent/US5147897A/en
Priority to CA002049833A priority patent/CA2049833A1/en
Priority to EP19910114342 priority patent/EP0473107A3/en
Publication of JPH04108820A publication Critical patent/JPH04108820A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the title low toxic foam excellent in mechanical properties, suitable as a material for medical, hygienic, clothing, food packaging uses by reaction between a specific isocyanate-terminated prepolymer and water in the presence of a carboxylic acid metal salt. CONSTITUTION:Firstly, (A) a prepolymer is prepared by addition reaction between (1) a bi to trifunctional polyol 100-5000 in average molecular weight (e.g. glycerol) and (2) 1.4-2.6 equivalent times the hydroxyl group in the component 1 of an aliphatic polyisocyanate such as hexamethylene diisocyanate. Thence, a mixture of the component A and (B) 0.7-5 equivalent times the isocyanate in the component A of water is incorporated with (C) 0.1-5 pts.wt. per 100 pts.wt. of the component A of a carboxylic acid metal salt (e.g. potassium octanoate) followed by reaction, thus obtaining the objective foam.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、医療用、衛生用、衣料用、食品包装用等の材
料として有用な無黄変性ポリウレタン尿素発泡体の製造
方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a non-yellowing polyurethaneurea foam useful as a material for medical, sanitary, clothing, food packaging, etc.

近年、ポリウレタンは弾性体、発泡体、接着剤等として
各種の分野で広く使用されている。特に医療用、衛生用
、衣料用、食品包装用等の分野で使用する場合、ポリウ
レタンを毒性が低く、且つ場合によっては無黄変性であ
ることが要求される。
In recent years, polyurethane has been widely used in various fields as elastic bodies, foams, adhesives, etc. In particular, when used in fields such as medical, sanitary, clothing, and food packaging, polyurethane is required to have low toxicity and, in some cases, non-yellowing.

ポリウレタンは通常、ポリイソシアナート類とポリオー
ル類とを、アミン類、有機金属化合物類、金属塩類など
の硬化触媒の存在下に反応させることにより製造される
が、アミン類、有機金属化合物類などの触媒は、毒性が
強い上、ポリウレタン表面に移行する可能性があるので
、医療用、衛生用、衣料用、食品包装用等の低毒性が要
求される用途に対しては好ましくない。一方、脂肪酸金
属塩は、特にカリウム塩及びナトリウム塩は低毒性であ
り、イソシアナート基の三量化触媒として知られている
が、ウレタン化触媒としてはアミン類、有機金属化合物
類に比べて一般に活性が低く、迅速な硬化速度を得るに
は他の触媒との併用が必要である。また、得られるポリ
ウレタンは脆く柔軟性に欠ける等の欠点がある。
Polyurethane is usually produced by reacting polyisocyanates and polyols in the presence of curing catalysts such as amines, organometallic compounds, metal salts, etc. Catalysts are highly toxic and may migrate to the polyurethane surface, so they are not preferred for applications that require low toxicity, such as medical, sanitary, clothing, and food packaging applications. On the other hand, fatty acid metal salts, especially potassium salts and sodium salts, have low toxicity and are known as trimerization catalysts for isocyanate groups, but they are generally more active than amines and organometallic compounds as urethanation catalysts. is low and requires combination with other catalysts to obtain rapid curing rates. Furthermore, the resulting polyurethane has drawbacks such as brittleness and lack of flexibility.

また、イソシアナート類についていえば、ポリウレタン
原料として多く使用されているジフェニルメタンジイソ
シアナート(MDI)、トリレンジイソシアナート(T
DI)などの芳香族系イソシアナート類は、一般に体内
では代謝されにくく、代謝産物である芳香族アミン類に
は発癌性の疑いもあるので、上記低毒性が要求される用
途に対しては好ましくない[例えば、Chris Ba
tich、 Jerry Williams and 
Roy King、 Applied Biomate
rials、Vol、、 23.No、、 A3.31
2−319(1989)参照コ。
Regarding isocyanates, diphenylmethane diisocyanate (MDI), which is often used as a raw material for polyurethane, and tolylene diisocyanate (T
Aromatic isocyanates such as DI) are generally difficult to metabolize in the body, and aromatic amines, which are metabolites, are suspected of being carcinogenic, so they are preferable for applications that require low toxicity. No [e.g. Chris Ba
tich, Jerry Williams and
Roy King, Applied Biomate
reals, Vol., 23. No, A3.31
2-319 (1989).

他方、無黄変ポリウレタンフォームの製造法として、従
来、脂肪族ポリイソシアナート、ポリオール、硬化触媒
及び水を混合し、撹拌して硬化させる、いわゆる[ワン
ショット法jでポリウレタンフォームを製造する方法が
提案されている[例えば、特公昭52−30437号公
報、特開昭52−128994号公報、特公昭54−1
5599号公報参照1゜しかし、脂肪族系イソシアナト
は芳香族系イソシアナートに比べて一般に反応性が低い
ため、硬化触媒として活性は高いが毒性の面で問題のあ
るアミン類や有機金属化合物を使用しなければならない
。また、ワンショット法による場合、硬化反応の際の反
応熱は、予めポリオールにポリイソシアネートを付加さ
せて得られるプレポリマーを硬化させる、いわゆる「プ
レポリマー法」に比べて大きい。そのため、大きな発泡
体を製造する場合には、ワンショット法では発泡体内部
の温度が上昇し過ぎ、反応制御が難しく均一な発泡体を
得ることが困難となる、という問題がある。
On the other hand, conventional methods for producing non-yellowing polyurethane foam include the so-called one-shot method, in which aliphatic polyisocyanate, polyol, curing catalyst, and water are mixed, stirred, and cured. [For example, Japanese Patent Publication No. 52-30437, Japanese Unexamined Patent Publication No. 128994-1982, Japanese Patent Publication No. 54-1]
See Publication No. 5599 1゜However, since aliphatic isocyanates generally have lower reactivity than aromatic isocyanates, amines and organometallic compounds are used as curing catalysts, which have high activity but are problematic in terms of toxicity. Must. Furthermore, when using the one-shot method, the reaction heat during the curing reaction is larger than that of the so-called "prepolymer method" in which a prepolymer obtained by adding polyisocyanate to a polyol in advance is cured. Therefore, when producing a large foam, the one-shot method raises the temperature inside the foam too much, making it difficult to control the reaction and making it difficult to obtain a uniform foam.

脂肪族系イソシアナートは前述したように一般に芳香族
系イソシアナートに比べて反応性が低く、プレポリマー
化すると分子の易動性がさらに低下するため、さらに反
応性が低下する。そのため、従来、脂肪族系イソシアナ
ートを用いてプレポリマー法でポリウレタンフォームを
製造する方法は一般に用いられていない。
As mentioned above, aliphatic isocyanates generally have lower reactivity than aromatic isocyanates, and when they are made into a prepolymer, the mobility of the molecules further decreases, resulting in a further decrease in reactivity. Therefore, conventionally, a method of producing polyurethane foam by a prepolymer method using an aliphatic isocyanate has not generally been used.

本発明者らは、ポリウレタンフォームを前記低毒性が要
求される用途に使用できるようにするため、脂肪族系イ
ソシアナートを用いプレポリマー法でポリウレタンフォ
ームを製造する方法について鋭意検討を重ねた結果、特
定の分子量及び官能基数のポリオールを脂肪族ポリイソ
シアナートと特定割合で付加反応させることにより得ら
れる実質的にすべての分子末端にイソシアナート基を有
するプレポリマーを用い、これを特定割合の水と反応さ
せる場合には、毒性の高い硬化触媒を用いなくても、低
毒性であるカルボン酸金属塩の存在下でも迅速に硬化し
て、機械的特性に優れた発泡体が得られることを見い出
し、本発明を完成するに至った。
In order to enable polyurethane foam to be used in applications requiring low toxicity, the present inventors have conducted intensive studies on a method for producing polyurethane foam using a prepolymer method using aliphatic isocyanates. A prepolymer having isocyanate groups at substantially all molecular ends obtained by addition-reacting a polyol with a specific molecular weight and number of functional groups with an aliphatic polyisocyanate in a specific ratio is used, and this is mixed with water in a specific ratio. We have discovered that when reacting, it can be cured quickly even in the presence of a low-toxic carboxylic acid metal salt without using a highly toxic curing catalyst, and a foam with excellent mechanical properties can be obtained. The present invention has now been completed.

かくして、本発明によれば、平均分子量が100〜5,
000で且つ2〜3官能(平均値)のポリオールを、そ
の水酸基当量の1.4〜2.6倍量の脂肪族ポリイソシ
アナートと付加反応させることにより得られるイソシア
ナート末端のプレポリマーと、イソシアナート当量の0
.7〜5倍量の水とを、該プレポリマー100重量部あ
たり0゜1〜5重量部のカルボン酸金属塩の存在下に反
応せしめることを特徴とする無黄変性ポリウレタン尿素
発泡体の製造方法が提供される。
Thus, according to the invention, the average molecular weight is between 100 and 5,
000 and a 2- to 3-functional (average value) polyol with an isocyanate-terminated prepolymer obtained by addition-reacting an aliphatic polyisocyanate in an amount of 1.4 to 2.6 times the hydroxyl equivalent of the polyol; 0 of isocyanate equivalent
.. A method for producing a non-yellowing polyurethaneurea foam, which comprises reacting 7 to 5 times the amount of water in the presence of 0.1 to 5 parts by weight of a carboxylic acid metal salt per 100 parts by weight of the prepolymer. is provided.

以下、本発明の方法についてさらに詳細に説明する。The method of the present invention will be explained in more detail below.

本発明において使用されるイソシアナート末端プレポリ
マーの調製にされる脂肪族系ポリイソシアナートとして
は、脂肪族鎖だけからなるもののみならず、脂環式系の
ものであってもよく、さらには脂肪族鎖中に芳香環が介
在しているものであってもよく、具体的には例えば、ヘ
キサメチレンジイソシアナート、ヘキサメチレントリイ
ソシアナート、ビシクロヘプタントリイソシアナート、
ウンデカントリイソシアナート、リジンエステルトリイ
ソシアナート、インホロンジイソシアナート、ジシクロ
ヘキシルメタンジイソシアナート、メチルシクロヘキサ
ンジイソシアナート、ジメチルシクロヘキサンジイソシ
アナート、キシリレンジイソシアナート、テトラメチル
キシレンジイソシアナート又はこれらの二量体、二量体
等が挙げられる。これらの中で特にヘキサメチレンジイ
ソシアナートが好適である。
The aliphatic polyisocyanate used in the preparation of the isocyanate-terminated prepolymer used in the present invention is not limited to only those consisting of aliphatic chains, but may also be alicyclic polyisocyanates. An aromatic ring may be present in the aliphatic chain, and specific examples include hexamethylene diisocyanate, hexamethylene triisocyanate, bicycloheptane triisocyanate,
Undecane triisocyanate, lysine ester triisocyanate, inphorone diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, methylcyclohexane diisocyanate, dimethylcyclohexane diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethylxylene diisocyanate, or two of these. Examples include mer, dimer, and the like. Among these, hexamethylene diisocyanate is particularly preferred.

一方、上記脂肪族系ポリイソシアナートのプレポリマー
化に際して使用されるポリオールとしては、平均分子量
が100〜5,000、好ましくは200〜3.000
の範囲内にあり且つ平均官能基数が2〜3であるポリオ
ールが使用される。
On the other hand, the polyol used in the prepolymerization of the aliphatic polyisocyanate has an average molecular weight of 100 to 5,000, preferably 200 to 3,000.
A polyol is used which is within the range of 2 to 3 and has an average number of functional groups of 2 to 3.

用いるポリオールの平均分子量が100末端であると、
ポリイソシアナートを付加してプレポリマー化したとき
、プレポリマーの疎水性部分の割合が多くなり、反応す
べき水どの混和性が悪くなって硬化反応が進みにくくな
る。一方、5,000を超えると、プレポリマーの末端
イソシアナート基の密度が小さくなり反応頻度が低下し
て硬化反応の進行が遅くなる傾向が大となる。
When the average molecular weight of the polyol used is 100 ends,
When a polyisocyanate is added to form a prepolymer, the proportion of hydrophobic parts in the prepolymer increases, and the miscibility of water to be reacted with becomes poor, making it difficult for the curing reaction to proceed. On the other hand, if it exceeds 5,000, the density of the terminal isocyanate groups of the prepolymer becomes small, the reaction frequency decreases, and the progress of the curing reaction tends to be slow.

そのようなポリオールとしては、例えば、2価又は3価
のアルコール(例えば、エチレングリコル、プロピレン
グリコール、グリセリン、ヘキザントリオール、トリエ
タノールアミンなど)にアルキレンオキシド(例えば、
エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキ
シドなど)を付加することによって得られる、ポリエチ
レンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリ(エチレ
ンオキシド−プロピレンオキシド)共重合体、テトラヒ
ドロフランを開環重合して得られるポリテトラメチレン
エーテルグリコールなどのポリエテルポリオール類;上
記の如き2価又は3価のアルコールにカプロラクトン、
グリコリド、ラクタイドなどのラクトン類を開環付加さ
せることによって得られるラクトン系ポリエステルポリ
オール類、上記の如き2価又は3価のアルコールにヒド
ロキシカルボン酸(例えば、グリコール酸、乳酸、サリ
チル酸など)を縮合させることによって得られる化合物
、ジカルボン酸類(例えば、シュウ酸、アロン酸、コハ
ク酸、グルタル酸、フタル酸、アジピン酸など)にジオ
ール類(例えば、エチレングリコール、プロピレングリ
コールなど)を縮合させることにより得られる化合物、
酸無水物(例えば、無水フタル酸など)にジオール類を
付加さ=8 せることにより得られる縮合系ポリエステルポリオール
類などのポリエステルポリオール類等が包含される。
Such polyols include, for example, divalent or trivalent alcohols (e.g., ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, hexanetriol, triethanolamine, etc.) and alkylene oxides (e.g.,
Polyethylene oxide, polypropylene oxide, poly(ethylene oxide-propylene oxide) copolymer obtained by adding ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.), polytetramethylene ether glycol obtained by ring-opening polymerization of tetrahydrofuran, etc. Polyether polyols; dihydric or trihydric alcohols as above, caprolactone,
Lactone-based polyester polyols obtained by ring-opening addition of lactones such as glycolide and lactide, condensation of hydroxycarboxylic acids (e.g., glycolic acid, lactic acid, salicylic acid, etc.) with dihydric or trihydric alcohols such as those mentioned above. Compounds obtained by condensing dicarboxylic acids (e.g., oxalic acid, allonic acid, succinic acid, glutaric acid, phthalic acid, adipic acid, etc.) with diols (e.g., ethylene glycol, propylene glycol, etc.) Compound,
Included are polyester polyols such as condensed polyester polyols obtained by adding diols to acid anhydrides (for example, phthalic anhydride).

以上に述べた脂肪族系ポリイソシアナートとポリオール
とからのプレポリマーの調製はそれ自体既知の方法によ
って両者を付加反応させることにより行なうことができ
る。その際のポリイソシアナートとポリオールとの反応
割合は、NGO/。
The above-mentioned prepolymer from the aliphatic polyisocyanate and polyol can be prepared by subjecting the two to an addition reaction by a method known per se. At this time, the reaction ratio between polyisocyanate and polyol is NGO/.

H比が1.4〜2.6、好ましくは1.5〜2.5の範
囲内とすることが重要である。該比が1.4よりも小さ
いと、得られるプレポリマーが高分子量化しやすくなり
粘度が上昇して硬化時の撹拌混合が困難となり、一方、
2.6を超えると、得られるプレポリマー中に残存する
疎水性の脂肪族系ポリイソシアナートモノマーと水及び
プレポリマーと水との反応が、水との親和性の差のため
に不均一に進行し、硬化物が不均一となる傾向が大とな
る。
It is important that the H ratio is within the range of 1.4 to 2.6, preferably 1.5 to 2.5. If the ratio is smaller than 1.4, the resulting prepolymer tends to have a high molecular weight and its viscosity increases, making stirring and mixing during curing difficult.
If it exceeds 2.6, the reaction between the hydrophobic aliphatic polyisocyanate monomer remaining in the obtained prepolymer and water and the reaction between the prepolymer and water will be uneven due to the difference in affinity with water. As the process progresses, there is a greater tendency for the cured product to become non-uniform.

なお、NCO/○H比が2以上の場合には、プレポリマ
ー中に未反応の脂肪族系ポリイソシアナートが残存する
結果となるが、この場合残存するポリイソシアナートモ
ノマーは必要に応じてプレポリマーから一部または実質
的にすべてを除去してもよく、或いはプレポリマー中に
残存せしめたままであっても支障はない。
Note that if the NCO/○H ratio is 2 or more, unreacted aliphatic polyisocyanate will remain in the prepolymer, but in this case, the remaining polyisocyanate monomer may be added to the prepolymer as necessary. A portion or substantially all of it may be removed from the polymer, or it may remain in the prepolymer without any problem.

かくして、分子末端の実質的にすべてにイソシアナート
基を有するプレポリマーが得られる。
In this way, a prepolymer having isocyanate groups at substantially all of the molecular ends is obtained.

本発明によれば、上記プレポリマーが水と硬化触媒の存
在下に反応せしめられる。この硬化反応は、プレポリマ
ーの末端イソシアナート基と水との反応により生成する
アミノ基と他のプレポリマーの末端イソシアナート基と
の反応により生ずる尿素結合を伴う鎖延長によって進行
する。
According to the invention, the prepolymer is reacted with water in the presence of a curing catalyst. This curing reaction proceeds by chain extension accompanied by a urea bond produced by the reaction of the amino group produced by the reaction of the terminal isocyanate group of the prepolymer with water and the terminal isocyanate group of another prepolymer.

反応に使用する水の量は、該プレポリマー中のイソシア
ナート当量の0.7〜5倍量、好ましくは0.8〜4.
5倍量の範囲内とすることができる。
The amount of water used in the reaction is 0.7 to 5 times the isocyanate equivalent in the prepolymer, preferably 0.8 to 4.
It can be within the range of 5 times the amount.

水の量が0.7倍量より少ないと未反応のイソシアナー
ト基が多数残存し良好な発泡体が得られず、他方、5倍
量を超えると、イソシアナート基と水の反応により生成
するアミノ末端プレポリマー分子の近傍に反応すべきイ
ソシアナート末端プレポリマー分子が存在しないような
状態となり、鎖延長反応が十分に行われないため不均一
な硬化物しか得られないという問題が生ずる。
If the amount of water is less than 0.7 times the amount, many unreacted isocyanate groups will remain and a good foam will not be obtained, while if it exceeds 5 times the amount, the foam will be formed due to the reaction between the isocyanate groups and water. A problem arises in that the isocyanate-terminated prepolymer molecules to be reacted are not present in the vicinity of the amino-terminated prepolymer molecules, and the chain extension reaction is not carried out sufficiently, resulting in only a non-uniform cured product.

脂肪族ポリイソシアナートと水との反応によって生成す
る尿素結合により硬化を行なう本発明の方法においては
、アミン類や有機金属化合物などの活性の高い硬化触媒
を使用することは勿論可能であるが、低毒性のカルボン
酸金属塩を用いた場合でも、硬化反応が迅速に進行する
ことが判明した。
In the method of the present invention in which curing is carried out using urea bonds produced by the reaction of aliphatic polyisocyanate and water, it is of course possible to use highly active curing catalysts such as amines and organometallic compounds. It has been found that the curing reaction proceeds rapidly even when a low toxicity carboxylic acid metal salt is used.

使用しうるカルボン酸金属塩としては脂肪族カルボン酸
のアルカリ金属塩、鉛塩、カルシウム塩などが挙げられ
るが、殊にカリウム塩又はナトリウム塩が適している。
Usable metal carboxylic acid salts include alkali metal salts, lead salts, calcium salts, etc. of aliphatic carboxylic acids, and potassium salts or sodium salts are particularly suitable.

かかるカルボン酸金属塩は一般にプレポリマー100重
量部あたり、0.1〜5重量部、好ましくは1〜3重量
部の範囲内で用いることができる。カルボン酸金属塩の
使用量が0.1重量部よりも少ないと、硬化反応が迅速
に進まず、また5部よりも多いと、反応が速く進みすぎ
て均一な硬化物が得難いという問題がある。
Such carboxylic acid metal salts can generally be used in an amount of 0.1 to 5 parts by weight, preferably 1 to 3 parts by weight, per 100 parts by weight of the prepolymer. If the amount of carboxylic acid metal salt used is less than 0.1 part by weight, the curing reaction will not proceed quickly, and if it is more than 5 parts, the reaction will proceed too quickly, making it difficult to obtain a uniform cured product. .

また、毒性がそれ程問題にならない用途に使用する発泡
体を製造する場合には、カルボン酸金属塩を通常のウレ
タン化触媒、例えばトリエチルアミン、ジメチルシクロ
ヘキシルアミンなどモノアミン類;テトラメチルエチレ
ンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミンなどジアミ
ン類:テトラメチルグアニジンなどトリアミン類;トリ
エチレンジアミン、ジメチルピペラジン、メチルモルホ
リンなど環状アミン類ニジメチルアミノエタノール、ト
リメチルアミノエチルエタノールアミン、ヒドロキシエ
チルモルホリンなどアルコールアミン類;ビスジメチル
アミノエチルエーテルなどエーテルアミン類;スタナス
オクトエート、ジブチルキンジアセテート、ジブチルキ
ンジラウレートなどの有機スズ化合物;オクテン酸鉛な
どの有機鉛化合物と併用することもできる。
In addition, when producing foams for applications where toxicity is not a major problem, carboxylic acid metal salts can be used with ordinary urethanization catalysts, such as monoamines such as triethylamine, dimethylcyclohexylamine, tetramethylethylenediamine, tetramethylhexanediamine, etc. Diamines: triamines such as tetramethylguanidine; cyclic amines such as triethylenediamine, dimethylpiperazine, methylmorpholine; alcohol amines such as dimethylaminoethanol, trimethylaminoethylethanolamine, hydroxyethylmorpholine; ether amines such as bisdimethylaminoethyl ether It can also be used in combination with organic tin compounds such as stannath octoate, dibutylquine diacetate, and dibutylquine dilaurate; and organic lead compounds such as lead octenoate.

本発明の方法においては、イソシアナート成分及び/又
はポリオール成分が互に異なる2種以上のプレポリマー
を混合して使用してもよく、また、必要に応じて、硬化
反応系に、前述した如き平均分子量が100〜5,00
0の範囲内にあり且つ平均官能基数が2〜3のポリオー
ルを加えてもよい。それによって、プレポリマー、水、
触媒等からなる発泡原液の粘度調節、相溶化の促進等が
可能となり、また、生成硬化物の物性の調整を行なうこ
ともできる。しかして、該ポリオールの添加量としては
、通常、ポリオールの水酸基当量がプレポリマーのイソ
シアナート当量の30%以下、好ましくは15%以下と
することができる。
In the method of the present invention, two or more prepolymers having different isocyanate components and/or polyol components may be mixed and used, and if necessary, the curing reaction system may be added with the above-mentioned prepolymers. Average molecular weight is 100-5,00
Polyols having an average number of functional groups of 2 to 3 may be added. Thereby, the prepolymer, water,
It becomes possible to adjust the viscosity of a foaming solution containing a catalyst, promote compatibilization, etc., and also adjust the physical properties of the resulting cured product. Therefore, the amount of the polyol added is usually such that the hydroxyl equivalent of the polyol is 30% or less, preferably 15% or less of the isocyanate equivalent of the prepolymer.

さらに、本発明の方法においても、通常のポリウレタン
の製造の際に屡々行なわれているように、整泡剤、発泡
剤、難燃剤、鎖延長剤、架橋剤、充填剤等の助剤を適宜
配合してもよい。
Furthermore, in the method of the present invention, auxiliary agents such as foam stabilizers, blowing agents, flame retardants, chain extenders, crosslinking agents, and fillers are added as appropriate, as is often done in the production of ordinary polyurethane. May be blended.

本発明の方法により製造されるポリウレタン尿素発泡体
は、尿素結合、ウレタン結合からなるハードセグメント
部分とポリオール、メチレン基などからなるソフトセグ
メント部分とのバランスがとれている限り芳香環を含ま
なくても良好な力学物性を示すが、必要に応じ、脂肪族
系ポリイソシアナート、又ポリオールとして、分子内に
ハードセグメント部分となりうる芳香環、ウレタン結合
、ウレア結合、エステル結合など有する化合物を用いる
ことにより良好な力学物性を示す。発泡体を形成するこ
とも可能である。
The polyurethane urea foam produced by the method of the present invention does not need to contain aromatic rings as long as the hard segment part made of urea bonds and urethane bonds is balanced with the soft segment part made of polyol, methylene groups, etc. It shows good mechanical properties, but if necessary, it can be improved by using aliphatic polyisocyanates or polyols containing compounds that have aromatic rings, urethane bonds, urea bonds, ester bonds, etc. that can become hard segment parts in the molecule. It exhibits mechanical properties. It is also possible to form foams.

本発明の方法により製造されるポリウレタン尿素発泡体
は、従来の芳香族系イソシアナートを用いたポリウレタ
ン発泡体と比較し、より低毒性の触媒により発泡可能で
ある点、黄変しない点等に特徴がある。また、脂肪族系
イソシアナートを用いたポリウレタン発泡体と比較し、
発泡条件がより温和で、大きな発泡体を容易に得られる
等利点がある。本発明により提供される発泡体は低毒性
であることにより、直接人体や食品などと接触する用途
、例えばギブス、弾性包帯など医用材料、食品包装用緩
衝材などに使用可能である。また、無黄変性の望まれる
用途、例えば、肩パッド、ブラジャーのパッドのごとき
衣料材料などにも使用可能である。
The polyurethaneurea foam produced by the method of the present invention is characterized by the fact that it can be foamed with a less toxic catalyst and does not yellow compared to conventional polyurethane foams using aromatic isocyanates. There is. In addition, compared to polyurethane foam using aliphatic isocyanate,
It has advantages such as milder foaming conditions and the ability to easily obtain large foams. Since the foam provided by the present invention has low toxicity, it can be used in applications that come into direct contact with the human body or food, such as medical materials such as casts and elastic bandages, and cushioning materials for food packaging. It can also be used in applications where non-yellowing is desired, such as clothing materials such as shoulder pads and bra pads.

次に、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例1〜3及び比較例1.2 (八) プレポリマーの調製 冷却管をそなえた4つロフラスコにHDI[ヘキサンメ
チレンジイソシアナート:日本ポリウレタン(株)13
36.L9を仕込み、80°Cに昇温、撹拌する。これ
にカーポワックス#400[ポリエチレングリコール;
平均分子量400、国産化学(株)140iを3時間か
けて滴下する(NCo10H当量比−2)。滴下後さら
に80°Cで6時間撹拌を続はプレポリマーAを得た。
Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1.2 (8) Prepolymer Preparation HDI [hexamethylene diisocyanate: Nippon Polyurethane Co., Ltd. 13
36. Charge L9, heat to 80°C, and stir. Add Carpowax #400 [polyethylene glycol;
Kokusan Kagaku Co., Ltd. 140i having an average molecular weight of 400 is added dropwise over 3 hours (NCo10H equivalent ratio -2). After the dropwise addition, the mixture was further stirred at 80°C for 6 hours to obtain Prepolymer A.

また、上記方法におけるカーポワックス#400の代り
に、ポリオールとして同じ水酸基当量のサンニツクスG
L−3000[3官能性ポリエテルポリオール;平均分
子量3000、三洋化成工業(株)]、ササンラックス
PP−400[2官能性ポリエーテルポリオール:平均
分子量400、三洋化成工業(株)]、プラクセル20
5AL[2官能性ポリエステルポリオール;平均分子量
500、ダイセル化学工業(株)]又はファンドールP
L〜305[2官能性ポリエステルポリオール;平均分
子量350、東邦理科工業(株)]を用いる以外は上記
と同様に操作して、それぞれプレポリマーBSC,D及
びEを調製した。
In addition, instead of Carpowax #400 in the above method, Sannix G having the same hydroxyl equivalent as the polyol was used.
L-3000 [trifunctional polyether polyol; average molecular weight 3000, Sanyo Chemical Industries, Ltd.], Sasanlux PP-400 [bifunctional polyether polyol: average molecular weight 400, Sanyo Chemical Industries, Ltd.], Plaxel 20
5AL [bifunctional polyester polyol; average molecular weight 500, Daicel Chemical Industries, Ltd.] or Fandol P
Prepolymers BSC, D and E were prepared respectively in the same manner as above except that L~305 [bifunctional polyester polyol; average molecular weight 350, Toho Rika Kogyo Co., Ltd.] was used.

さらに、上記方法におけるMDIの代りに同じモル数の
デスモジュールW[ジシクロヘキシルメタン−4,4′
−シイソシアナー) ; 住人バイエルウレタン(株)
]を用いる以外、上記と同様に操作してプレポリマーF
を調製した。
Furthermore, in place of MDI in the above method, the same number of moles of desmodur W [dicyclohexylmethane-4,4'
- Sea Isocyaner); Resident Bayer Urethane Co., Ltd.
] except for using prepolymer F
was prepared.

さらに、上記と同様にして、サニツクスPP400とM
DIとをNCO/○H当量比1.5又は2.5で反応さ
せることにより、それぞれプレポリマーG及びHを得た
Furthermore, in the same manner as above, Sanix PP400 and M
Prepolymers G and H were obtained by reacting with DI at an NCO/○H equivalent ratio of 1.5 or 2.5, respectively.

(B)  触媒及び整泡剤の準備 オクタン酸カリウム塩1重量部をTG−400[ポリエ
ーテルポリオール;三井日曹(株)]]重量部に溶解さ
せて触媒Mを得、また酢酸ナトリウム塩1重量部を水1
重量部に溶解させて触媒N得lこ、・ 整泡剤として、シリコンオイルL−5430[日本ユニ
カー(株)又は5H−193[東しダウコニングシリコ
ン(株)]準備した。
(B) Preparation of catalyst and foam stabilizer 1 part by weight of potassium octoate salt was dissolved in part by weight of TG-400 [polyether polyol; Mitsui Nisso Co., Ltd.] to obtain catalyst M, and 1 part by weight of sodium acetate salt. 1 part by weight of water
A silicone oil L-5430 [Nippon Unicar Co., Ltd. or 5H-193 [Dow Conning Silicon Co., Ltd.] was prepared as a foam stabilizer.

(C)  ポリウレタン尿素発泡体の調製得られた脂肪
族イソシアナート末端プレポリマーに水、触媒、整泡剤
を添加し発泡を行った。発泡はすべて室温(摂氏25℃
)において行なった。
(C) Preparation of polyurethaneurea foam Water, a catalyst, and a foam stabilizer were added to the obtained aliphatic isocyanate-terminated prepolymer to perform foaming. All foaming is done at room temperature (25 degrees Celsius)
).

実施例1〜3では、プレポリマーAを102カツプにと
り、表1に記載した量の触媒、整泡剤および水を添加し
、カゴ型ミキサーを用い回転数200Orpmで10秒
間撹拌した。添加した水の量は実施例1ではイソシアナ
ート当量と等しく、実施例2ではイソシアナート当量の
4.5倍量、実施例3では0.8倍量である。
In Examples 1 to 3, 102 cups of prepolymer A were added, and the amounts of catalyst, foam stabilizer, and water listed in Table 1 were added, and the mixture was stirred for 10 seconds at a rotational speed of 200 rpm using a cage mixer. The amount of water added was equal to the isocyanate equivalent in Example 1, 4.5 times the isocyanate equivalent in Example 2, and 0.8 times the isocyanate equivalent in Example 3.

得られる混合物を、スペーサーにより1mm間隔に保持
した2枚のガラス板の間に挟み込み、この間で硬化を行
ない発泡したシート状サンプルを得た。この間硬化時間
の測定を行った。ここで「硬化時間」とは硬化反応によ
り発泡体を形成(クイズ)シ、べたつかなくなる(タッ
クフリー)までに要する時間を意味する。また、硬化物
の引つ張り試験を行った。引っ張り速度は10cm7分
で行っIこ。
The resulting mixture was sandwiched between two glass plates held at a distance of 1 mm by a spacer, and cured between them to obtain a foamed sheet-like sample. During this time, the curing time was measured. The term "curing time" as used herein means the time required for the foam to form (quiz) and become tack-free through a curing reaction. In addition, a tensile test of the cured product was conducted. The pulling speed was 10 cm for 7 minutes.

比較例1として実施例1と同一原料をプレポリマー法を
用いず、ワンショット法を用い他の条件を変えず硬化を
試みた。すなわち、プレポリマーA107の代わりにカ
ーポワックス#400を5゜4.9、MDIを4.5.
?、水を0.241触媒MO912を混合撹拌し硬化を
行った。また、比較例2として尿素結合による鎖延長の
かわりにウレタン結合による鎖延長を試みた。すなわち
、プレポリマーAに対しエチレングリコールを0,92
、触媒Mを0.12添加し、他の条件は変えずウレタン
結合による硬化を行った。
As Comparative Example 1, curing was attempted using the same raw materials as in Example 1 using the one-shot method without using the prepolymer method without changing other conditions. That is, instead of prepolymer A107, Carpowax #400 was used at 5°4.9, and MDI was 4.5.
? , water and 0.241 catalyst MO912 were mixed and stirred to perform curing. Furthermore, as Comparative Example 2, instead of chain extension using urea bonds, chain extension using urethane bonds was attempted. That is, 0.92% of ethylene glycol was added to prepolymer A.
, 0.12% of Catalyst M was added, and curing by urethane bonding was performed without changing other conditions.

結果を下記表1にまとめて示す。The results are summarized in Table 1 below.

表」。table".

実施例4〜12 カップにプレポリマー400′jを入れ、表2に記載す
る量の水、触媒、ポリオール(サンニツクスGL−30
00)及び整泡剤を加え、カゴ型ミキサーを用い回転数
2000 rpmで20秒間撹拌した。これを1辺25
cmの立体体の箱に注入し、発泡硬化させた。
Examples 4 to 12 Prepolymer 400'j was placed in a cup, water, catalyst, and polyol (Sannix GL-30) were added in the amounts listed in Table 2.
00) and a foam stabilizer were added, and the mixture was stirred for 20 seconds at a rotational speed of 2000 rpm using a cage mixer. This is 25 per side
The mixture was injected into a three-dimensional box with a diameter of 1 cm and was foamed and cured.

硬化時間、得られた発泡体の芯密度及びフォム状態を下
記表2にまとめて示す。
The curing time, core density and foam condition of the obtained foam are summarized in Table 2 below.

手続ネ甫正書(自発) 平成3年9月5 日 特許庁長官 深 沢   亘  殿 1、事件の表示 平成2年特許願第222386号 2、発明の名称 無黄変性ポリウレタン尿素発泡体の製造方法3、補正を
する者 事件との関係    特許出願人 名称 (437)日清紡績株式会社 4、代理人 〒107 5、補正命令の日付 なし 6、補正の対象 一20= 7 補正の内容 (1) 本願特許請求の範囲(明細書第1頁第5〜18
行)を別紙のとおり訂正する。
Procedural proceedings (spontaneous) September 5, 1991 Wataru Fukasawa, Commissioner of the Japan Patent Office1, Indication of the case, 1990 Patent Application No. 2223862, Title of the invention: Process for producing non-yellowing polyurethane urea foam 3. Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant name (437) Nisshinbo Co., Ltd. 4. Agent 〒107 5. No date of amendment order 6. Subject of amendment 120 = 7 Contents of amendment (1) The present application Claims (Description, page 1, 5-18
line) as shown in the attached sheet.

(2) 明細書第6頁第8行に「調製にされる」とある
を「調製に使用される」と訂正する。
(2) On page 6, line 8 of the specification, the phrase "used for preparation" is corrected to "used for preparation."

(3) 同第14頁第4行に「示す。発泡体」とあるを
「示す発泡体」と訂正する。
(3) On page 14, line 4 of the same page, the phrase ``indicated foam'' is corrected to ``indicated foam.''

(4) 同第15頁第13行に「同じ水酸基当量の」と
あるを削除する。
(4) On page 15, line 13 of the same page, delete the phrase ``same hydroxyl group equivalent''.

(5) 同第16頁下から第2行に「得た、。」とある
を「得た。」と訂正する。
(5) In the second line from the bottom of page 16, the words "obtained." are corrected to "obtained."

(6) 同第18頁第8行及び第12行に「OIgJと
あるをro、5gJと訂正する。
(6) On page 18, lines 8 and 12, “OIgJ is corrected to ro, 5gJ.

(7) 同第19頁下から第4行に「立体体」とあるを
「立方体」と訂正する。
(7) In the fourth line from the bottom of page 19, the word "solid body" is corrected to "cube."

(8) 同第20頁の表2を以下のとおり訂正する。(8) Table 2 on page 20 of the same page is corrected as follows.

(別紙) [特許請求の範囲] 「1.平均分子量が100〜5,000で且つ2〜3官
能のポリオールを、その水酸基当量の1゜4〜2.6倍
量の脂肪族ポリイソシアナートと付加反応させることに
より得られるイソシアナート末端のプレポリマーと、イ
ソシアナート当量の07〜5倍量の水とを、該プレポリ
マー100重量部あたり0.1〜5重量部のカルボン酸
金属塩の存在下に反応せしめることを特徴とする無黄変
性ポリウレタン尿素発泡体の製造方法。
(Attachment) [Claims] "1. A bifunctional polyol with an average molecular weight of 100 to 5,000 and an aliphatic polyisocyanate in an amount of 1.4 to 2.6 times the hydroxyl equivalent of the polyol. An isocyanate-terminated prepolymer obtained by addition reaction and water in an amount of 0.7 to 5 times the isocyanate equivalent in the presence of 0.1 to 5 parts by weight of a carboxylic acid metal salt per 100 parts by weight of the prepolymer. 1. A method for producing a non-yellowing polyurethaneurea foam, which comprises reacting the following:

2、脂肪族ポリイソシアナートが1,6−ヘキサメチレ
ンジイソシアナートである請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the aliphatic polyisocyanate is 1,6-hexamethylene diisocyanate.

3、カルボン酸衾厚塩が脂肪族カルボン酸のカリウム塩
又はナトリウム塩である請求項1記載の方法。」
3. The method according to claim 1, wherein the carboxylic acid salt is a potassium salt or a sodium salt of an aliphatic carboxylic acid. ”

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、平均分子量が100〜5,000で且つ2〜3官能
のポリオールを、その水酸基当量の1.4〜2.6倍量
の脂肪族ポリイソシアナートと付加反応させることによ
り得られるイソシアナート末端のプレポリマーと、イソ
シアナート当量の0.7〜5倍量の水とを、該プレポリ
マー100重量部あたり0.1〜5重量部のカルボン酸
金属塩の存在下に反応せしめることを特徴とする無黄変
性ポリウレタン尿素発泡体の製造方法。 2、脂肪族ポリイソシアナートが1,6−ヘキサメチレ
ンジイソシアナートである請求項1記載の方法。 3、カルボン酸塩が脂肪族カルボン酸のカリウム塩又は
ナトリウム塩である請求項1記載の方法。
[Claims] 1. Addition reaction of a di- to trifunctional polyol with an average molecular weight of 100 to 5,000 and an aliphatic polyisocyanate in an amount of 1.4 to 2.6 times its hydroxyl equivalent. The isocyanate-terminated prepolymer obtained by the method and water in an amount of 0.7 to 5 times the isocyanate equivalent are added in the presence of 0.1 to 5 parts by weight of a carboxylic acid metal salt per 100 parts by weight of the prepolymer. A method for producing a non-yellowing polyurethaneurea foam, which comprises reacting. 2. The method according to claim 1, wherein the aliphatic polyisocyanate is 1,6-hexamethylene diisocyanate. 3. The method according to claim 1, wherein the carboxylic acid salt is a potassium salt or a sodium salt of an aliphatic carboxylic acid.
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JP2222386A JPH04108820A (en) 1990-08-27 1990-08-27 Production of non-yellowing polyurethane urea foam
US07/749,600 US5147897A (en) 1990-08-27 1991-08-26 Method for producing non-yellowing polyurethane urea foam
CA002049833A CA2049833A1 (en) 1990-08-27 1991-08-26 Method for producing non-yellowing polyurethane urea foam
EP19910114342 EP0473107A3 (en) 1990-08-27 1991-08-27 Method for producing non-yellowing polyurethane urea foam

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013531096A (en) * 2010-06-22 2013-08-01 バイエル・インテレクチュアル・プロパティ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Method for producing hydrophilic aliphatic polyurethane foam having low bulk density

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013531096A (en) * 2010-06-22 2013-08-01 バイエル・インテレクチュアル・プロパティ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Method for producing hydrophilic aliphatic polyurethane foam having low bulk density

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