ポリウレタン軟質フォームとは、軟質ポリウレタンフォームのことで、軟質ポリウレタンフォームの一種で、ある程度の弾力性があります。 ポリウレタン製品の中で最も使用されているポリウレタン製品です。 ポリウレタンソフトフォームは、ほとんどが連続気泡構造で、低密度、優れた弾性回復、吸音、通気、保温などの特性があります。 主に家具、マットレス、車のシートクッションなどのクッション材として使用されています。軟質フォームは、フィルター材、遮音材、耐衝撃材、装飾材、包装材、断熱材などに使用されています。
ポリウレタン軟質フォームは、さまざまな分類基準に従ってさまざまなタイプに分類できます。
A.柔らかさと硬さの程度、つまり耐荷重性能の違いにより、ポリウレタン軟質フォームは、通常の軟質フォーム、超軟質フォーム、高負荷軟質フォーム、高反発軟質フォームに分けることができます。高反発軟質フォームと高荷重軟質フォーム フォームは、シートクッション、マットレスなどの製造に一般的に使用されています。
B. さまざまな製造プロセスによると、ポリウレタン軟質フォームは、ブロック軟質フォームと成形軟質フォームに分けることができます。 ブロックソフトフォームは、大量のフォームを連続的に製造し、それを任意の形状のフォームにカットすることで製造されます。 モールドソフトフォームとは、原材料を直接混合し、金型に注入し、ギャップ法により所望の形状に発泡させた発泡製品です。
軟質ポリウレタンフォームには、なぜこれほど多くの種類と用途があるのでしょうか? これは、製造原料の多様性によるものであり、製造される軟質ポリウレタンフォームの特性も異なります。 では、軟質ポリウレタンフォームに使用される原材料は、完成品の性質上どのような影響を与えるのでしょうか? その答えを以下に示します。
1. ポリエーテルポリオール
軟質ポリウレタンフォームの主原料であるポリエーテルポリオールは、イソシアネートと反応して発泡体の骨格反応であるウレタンを生成します。 ポリエーテルポリオールの量が増加すると、他の原材料（イソシアネート、水、触媒など）の量が減少し、ポリウレタン軟質フォーム製品の亀裂や崩壊を引き起こしやすくなります。 ポリエーテルポリオールの量を少なくすると、得られる軟質ポリウレタンフォーム製品が硬くなり、弾力性が低下し、手触りが悪くなる。
さらに、ポリエーテルポリオールの平均官能価も、得られるポリウレタン軟質フォーム材料の特性に影響を与える。 同じ官能基の場合、ポリエーテルポリオールの分子量が大きいほどその反応性は低くなりますが、得られるポリウレタン軟質フォーム製品の引張強度、伸び、および弾力性は大幅に改善されます。 同じ（分子量/官能基）の場合、ポリエーテルポリオールの官能基が増加すると、反応性が向上し、反応速度が相対的に速くなり、得られるポリウレタンの架橋度が高くなります。増加し、フォームの硬度は増加しますが、材料の伸びは増加します。 が減少しました。 したがって、Luoyang Tianjiang Chemical New Materials Co.、Ltd.は、ポリウレタン軟質フォーム材料の製造には、平均官能価が2.5を超えるポリエーテルポリオールを選択する必要があることを提案しました。 ポリエーテルポリオールの平均官能価が低すぎると、得られるポリウレタンフォームの圧縮後の回復が悪い。
2. 発泡剤
一般に、密度が 21g/cm3 を超えるポリウレタン ブロックの製造では、発泡剤として水 (化学発泡剤) のみが使用されます。 -ソフト処方。 コンパウンド (物理的発泡剤) は補助発泡剤として機能します。
発泡剤として、水はイソシアネートと反応して尿素結合を形成し、大量の CO2 と熱を放出します。 この反応は鎖延長反応です。 水が多いほど、泡の密度が低くなり、硬度が高くなります。 同時に、細胞柱は小さく弱くなり、支持力が低下し、崩壊や亀裂が生じやすくなります。 さらに、イソシアネートの消費量が増加し、熱放出が増加します。 芯焼けを起こしやすい。 水の量が 5.0 部を超える場合は、熱の一部を吸収してコアの燃焼を避けるために、物理発泡剤を追加する必要があります。 水の量が減少すると、それに対応して触媒の量が減少するが、得られる軟質ポリウレタンフォームの密度は増加する。
補助発泡剤は、ポリウレタン軟質フォームの密度と硬度を低下させます。 発泡助剤はガス化の際の反応熱の一部を吸収するため、硬化速度が遅くなるため、触媒の量を適宜増やす必要があります。 同時に、ガス化が熱の一部を吸収するため、炉心燃焼の危険が回避されます。
3. トルエンジイソシアネート
ポリウレタン軟質フォームは一般に T80 を選択します。つまり、2,4-TDI と 2,6-TDI の 2 つの異性体が (80±2) パーセントと (20±2) パーセントの比率で混合されたものです。 .
イソシアネートの実際の量{{0}} [0.1554×(ポリオールポリマーの酸価プラスヒドロキシル価) + 9.667×水のパーセント]×イソシアネート指数。 イソシアネート指数は、通常、1.03-1.10. イソシアネート指数がある範囲内で増加すると、フォームの硬度は増加しますが、ある点に達すると、硬度はあまり増加しなくなり、引き裂き強度、引張強度、伸びはすべて低下します。
イソシアネート指数が高すぎると、表面が長時間べとべとになり、フォーム本体の圧縮弾性率が増加し、フォームのネットワーク構造が粗くなり、独立気泡が増加し、反発速度が低下し、場合によっては製品にひびが入ります。 同時に、未反応の TDI が連続的に反応するため、発熱量が増加し、発熱時間と硬化時間が長くなり、場合によっては数時間に及ぶこともあります。 これにより、フォームの中心温度が長時間高温に保たれ、ポリウレタンブロックの中心部でコーキングやコアバーニングが発生しやすくなります。
イソシアネート指数が低すぎると、フォームの機械的強度と弾力性が低下し、フォームに細かい亀裂が生じやすくなり、最終的に発泡プロセスの再現性が低下するという問題が発生します。 また、イソシアネート指数が低すぎると、ポリウレタンフォームの圧縮永久歪みが大きくなり、フォームの表面が濡れやすくなります。
4.触媒
A. 3級アミン触媒：A33（質量分率33％のトリエチレンジアミン溶液）が一般的に使用され、その機能はイソシアネートと水の反応を促進し、泡の密度と気泡の開口率を調整することなどです。・・・主に発泡反応を促進するため。
第三級アミン触媒の量が多すぎると、ポリウレタンフォーム製品が分裂し、フォームに細孔や気泡が発生します。 第三級アミン触媒の量が少なすぎると、得られるポリウレタンフォームが収縮し、独立気泡になり、フォーム製品の底が厚くなります。
B. 有機金属触媒: T-19 は、一般にオクタン酸有機スズ触媒として使用されます。 T-19は触媒活性の高いゲル反応触媒であり、その主な機能はゲル反応、つまり後の反応を促進することです。
有機スズ触媒の量が多すぎると、ゲル化速度が速すぎ、粘度が上昇し、弾力性と通気性が変化し、独立気泡現象が発生しやすくなります。 有機スズ触媒の量が少なすぎると、結露が発生します。接着剤が不十分なため、発泡プロセス中に割れたり、フォームの端や上部に亀裂が生じたり、ブランクが剥がれたり、バリが発生したりします。 有機スズ触媒の量を適度に増やせば、良好な連続気泡ポリウレタンフォームを得ることができる。 有機スズ触媒の量をさらに増やすと、フォームが徐々にきつくなり、収縮と独立気泡が発生します。
第三級アミン触媒の量を減らすか、有機スズ触媒の量を増やすと、大量のガスが発生したときにポリマーバブル膜の壁の強度が高まり、それによって空洞化または亀裂の現象が減少します。
ポリウレタンフォームが理想的な連続気泡または独立気泡構造を有するかどうかは、主に、ポリウレタンフォームの形成中にゲル反応速度とガス膨張速度がバランスしているかどうかに依存します。 このバランスは、配合物中の第三級アミン触媒触媒作用および泡安定剤および他の助剤の種類および量を調整することによって達成することができる。
5. 整泡剤（シリコーンオイル）
泡安定剤は一種の界面活性剤で、ポリウレアを発泡系によく分散させ、「物理架橋点」の役割を果たし、ポリウレタンフォーム混合物の初期粘度を明らかに改善し、フォームの割れを防ぐことができます。
一方で、フォームスタビライザーは乳化効果を有し、フォーム材料の成分間の相互溶解性を高めることができる。 また、攪拌混合過程で原料中に分散した空気が核化しやすくなり、微細気泡の発生、気泡孔の大きさの調整、セル構造の制御、発泡安定性の向上に役立ちます。 さらに、セルの崩壊や破裂などの問題を効果的に防ぐことができ、フォーム壁に弾力性を持たせ、フォームの気孔サイズと均一性を制御します。 Luoyang Tianjiang Chemical Industryの専門家は、泡安定剤の機能を次のように要約しました。発泡の初期段階で泡を安定させ、発泡の中期で泡の合体を防ぎ、発泡の後期でセルを接続します。 一般的に、発泡剤やPOPの使用量が多いほど、シリコーンオイルの使用量が多くなります。
泡安定剤の量が多すぎると、後の段階で泡壁の弾力性が増し、気泡が細かく破裂しにくくなりますが、独立気泡が発生しやすくなります。 泡安定剤の量が少なすぎると、開始後に泡が破裂して崩壊します。 泡、泡の毛穴が大きくて泡立ちやすいなど。
6. 温度の影響
ポリウレタンの発泡反応は、材料の温度が上昇するにつれて増加し、敏感な配合でコアの燃焼や火災の危険を引き起こす可能性があります. ポリオールおよびイソシアネート成分の温度は、一般に一定に制御される。 発泡すると、発泡密度が低下し、それに応じて材料温度が上昇します。 同じ配合、同じ材料温度、夏場の高温では、反応速度が速くなり、結果としてフォームの密度と硬度が低下し、伸びが増加し、機械的強度が増加します。 夏には、イソシアネート指数を適切に上げて、硬度の低下を補正することができます。
7. 空気湿度の影響
湿度が高くなると、フォーム中のイソシアネート基が空気中の水分と反応して硬度が低下するため、発泡時にイソシアネート量を適度に増やすことができます。 大きすぎると硬化温度が高くなりすぎて胸やけの原因になります。
8. 大気圧の影響
発泡プロセス中の環境の大気圧も、得られるポリウレタンフォーム製品の特性にある程度影響します。 圧力が高いほど、完成品の密度が高くなります。 逆に、圧力が低いほど、完成品の密度は低くなります。 例えば、同じ配合を使用すると、より高い高度で発泡すると、発泡製品の密度が低くなります。
最後に、次の点に注意してください。
A. 発泡プラスチック製品の成形過程では、ゲル化反応と発泡反応が同時に起こりますが、反応には競合関係があります。 一般に、発泡反応速度はゲル化反応速度よりも大きい。
ゲル反応 - カルバメート形成反応 (すなわち、イソシアネート基とヒドロキシル基の反応)。
発泡反応 - 水が関与し、尿素が形成され、泡が生成される反応を指します。
ポリウレタンフォームが理想的な連続気泡構造か独立気泡構造かは、主にフォーム形成時のゲル速度とガス膨張速度のバランスに依存します。 このバランスは、配合物中の第三級アミン触媒と泡安定剤の種類と量を調整することで達成できます。
B. 発泡系で形成される気泡の数と気泡内のセルのサイズは、外部核剤の効果に依存します。 造核剤の量が多いほど、気泡が多く発生し、セルが小さくなります。
造核剤とは、システム内の微細な固体粒子、液体、元々材料に溶解していた整泡剤または微細な気泡など、気泡の形成を引き起こす可能性のある物質であり、ポリオールおよびイソシアネートに溶解した空気または窒素、二酸化炭素、整泡剤、炭素が含まれます。黒と他のフィラー。 これらの物質は、ガスが材料内により多くの気泡を生成する原因となり、気泡がより安定しているほど細孔が細かくなります。
C. 搾乳時間の長さも、完成したポリウレタンフォームの特性にある程度影響します。 搾乳時間が長いほど、大きな泡が成長しやすくなります。 そのため、大きな気泡の発生を抑えるために触媒量を適度に増やすことで搾乳時間を短縮することができ、ゲル反応と気泡形成反応の競合により微細気泡の泡を得ることができます。
