ポリウレタン (PU) フォーム、特に高密度 PU フォームは、家具製造から自動車の内装や履物に至るまで、さまざまな業界で広く使用されている多用途の素材です。高密度 PU フォームの大手サプライヤーとして、私はこの素晴らしい製品の製造に使用される原材料についてよく質問されます。このブログ投稿では、高密度 PU フォームの製造に使用される主要な原材料とその役割について詳しく説明します。
ポリオール
ポリオールは、PU フォーム製造の主原料の 1 つです。これらは、複数のヒドロキシル (-OH) 基を持つ有機化合物です。それらはポリウレタンポリマーの「骨格」として機能します。ポリオールにはさまざまな種類があり、それぞれに独自の特性があり、最終的な PU フォームの特性に影響を与えます。
ポリエーテルポリオール
ポリエーテル ポリオールは、高密度 PU フォームの製造で最も一般的に使用されるタイプです。これらは、プロピレンオキシドやエチレンオキシドなどのエポキシドとグリセロールやスクロースのような開始剤との反応によって合成されます。ポリエーテルポリオールにはいくつかの利点があります。柔軟性が高く、粘度が低く、加水分解安定性に優れています。これは、ポリエーテルポリオールから作られた高密度 PU フォームが、重大な劣化を起こすことなく湿気にさらされても耐えられることを意味します。のようなアプリケーションでは低反発スポンジ、ポリエーテルポリオールは、フォームが物体の形状に適合し、その後ゆっくりと元の形状に戻る能力に貢献します。
ポリエステルポリオール
ポリエステルポリオールも重要なカテゴリーです。これらは、ジカルボン酸 (アジピン酸など) とジオール (エチレングリコールなど) の反応によって生成されます。ポリエステルベースの高密度 PU フォームは、一般に、ポリエーテルポリオールから作られたものと比較して、より高い強度、より優れた耐摩耗性、および改善された接着特性を備えています。これらの特性により、耐久性が重要な用途に適しています。オーソライトフォーム高性能靴のインソールに使用されています。
イソシアネート
イソシアネートは、PU フォーム製造におけるもう 1 つの主要成分です。これらは、ポリウレタン重合と呼ばれるプロセスでポリオールと反応します。最も一般的に使用されるイソシアネートは、トルエン ジイソシアネート (TDI) とジフェニルメタン ジイソシアネート (MDI) です。
トゥメールの結果 (TDI)
TDI は、軟質 PU フォームの製造に広く使用されている液体イソシアネートです。比較的分子量が低く、反応性が高い。 TDI はポリオールと反応すると、架橋ポリウレタン構造を形成します。 TDI ベースの高密度 PU フォームは優れた弾力性と快適性を備えているため、家具のクッションなどの用途に適しています。ただし、TDI は危険物質でもあるため、取り扱いおよび処理中に適切な安全対策を講じる必要があります。
ジフェニルメタンジイソシアネート (MDI)
MDI は室温で固体または半固体のイソシアネートです。純粋な MDI、ポリマー MDI、修飾 MDI など、さまざまな形式で入手できます。 MDI ベースの高密度 PU フォームには、TDI ベースのフォームに比べていくつかの利点があります。寸法安定性が高く、耐荷重能力が高く、揮発性有機化合物 (VOC) の排出が少ないのが特徴です。これらの特性により、MDI はシートクッションやヘッドレストに高密度 PU フォームが使用される自動車産業の用途に適しています。のためにインソール用フォーム, MDI ベースのフォームは、必要なサポートと耐久性を提供します。
触媒
触媒はポリウレタンの重合反応において重要な役割を果たします。これらはポリオールとイソシアネートの間の反応を促進し、フォーム形成プロセスが適切な速度で起こることを保証します。高密度 PU フォームの製造に使用される触媒には、アミン触媒とスズ触媒の 2 つの主なタイプがあります。
アミン触媒
アミン触媒は窒素原子を含む有機化合物です。これらは、ポリオールとイソシアネートの間の反応を促進するのに非常に効果的です。アミン触媒はさらに三級アミンと二級アミンに分類できます。第三級アミンは触媒活性が高いため、より一般的に使用されます。ゲル化反応 (ポリマー鎖の形成が開始される) と発泡反応 (二酸化炭素が生成されて発泡構造が形成される) の両方の速度を制御できます。アミン触媒の種類と量を調整することで、メーカーは高密度 PU フォームの密度、セル構造、立ち上がり時間などの特性を微調整できます。
錫触媒
ジブチル錫ジラウレート (DBTDL) などの錫触媒は、主にゲル化反応を促進するために使用されます。これらは、強力で安定したポリマーネットワークの形成に役立ちます。スズ触媒は、高度な架橋が必要な高密度 PU フォームの製造において特に重要です。ただし、スズ触媒は湿気に敏感であり、長期間水にさらされると失活する可能性があります。したがって、適切な保管と取り扱いが不可欠です。
発泡剤
発泡剤は、PU フォームのセル構造を作成する役割を果たします。重合反応中に気泡が発生し、それが膨張して発泡セルを形成します。発泡剤には主に物理発泡剤と化学発泡剤の 2 種類があります。
物理発泡剤
物理発泡剤は、泡形成プロセス中に蒸発して気泡を生成する物質です。一般的な物理発泡剤には、炭化水素 (ペンタンなど) およびハイドロフルオロカーボン (HFC) が含まれます。炭化水素は安価で、PU フォームシステムへの溶解性に優れています。ただし、可燃性であるため、製造中に特別な安全上の注意が必要です。 HFC は不燃性であり、一部の古い発泡剤と比較して地球温暖化係数が低いです。しかし、環境への懸念により、一部の地域ではその使用が段階的に廃止されています。
化学発泡剤
化学発泡剤は PU フォームシステムの成分と反応してガスを発生します。最も一般的な化学発泡剤は水です。水がイソシアネートと反応すると、二酸化炭素ガスが発生します。この反応は発熱性であり、フォームの硬化プロセスに役立ちます。発泡剤として水を使用すると、環境に優しく、コスト効率が高くなります。ただし、密度や硬度などのフォームの特性にも影響します。水の量を慎重に制御することで、メーカーは望ましい特性を備えた高密度 PU フォームを製造できます。
界面活性剤
フォームの形成中にフォームを安定させるために、界面活性剤が PU フォーム配合物に添加されます。これらは泡システムの液体成分間の表面張力を低下させ、気泡の均一な形成と成長を可能にします。界面活性剤は、不均一な細胞構造を引き起こす可能性がある気泡の合体を防ぐのにも役立ちます。
高密度 PU フォームの製造には、シリコーンベースの界面活性剤など、さまざまな種類の界面活性剤が使用されます。シリコーン界面活性剤は、優れた泡安定性を提供し、気泡サイズを制御できるため、特に効果的です。これらは高品質、高密度 PU フォームの製造に広く使用されており、フォームの機械的特性と外観にとって重要な微細で均一なセル構造を保証します。
その他の添加剤
上記の原材料に加えて、特定の特性を向上させるために、高密度 PU フォームの製造に他の添加剤が使用される場合があります。
難燃剤
高密度 PU フォームの耐火性を向上させるために難燃剤が添加されています。これらは、発火プロセスを抑制するか、火の広がりを遅らせることによって機能します。一般的な難燃剤には、ハロゲン化化合物、リンベースの化合物、および無機充填剤が含まれます。家具や自動車の内装など、火災の安全性が懸念される用途では、難燃剤の添加が不可欠です。
酸化防止剤
酸化防止剤は、時間の経過とともに劣化を引き起こす可能性がある PU フォームの酸化を防ぐために使用されます。酸化によりフォームが脆くなったり、弾力性が失われたり、色が変化したりすることがあります。抗酸化物質は、酸化プロセス中に生成されるフリーラジカルを除去することによって機能します。これは、高密度 PU フォームの性能と外観を長期にわたって維持するのに役立ちます。
高密度 PU フォームのサプライヤーとして、当社は高品質の原材料と正確な配合技術を使用することの重要性を理解しています。当社の高密度 PU フォーム製品は、さまざまな業界のお客様の多様なニーズを満たすよう慎重に設計されています。特定の用途向けに高密度 PU フォームの購入にご興味がございましたら、詳細についてお問い合わせください。当社はサンプル、技術サポート、競争力のある価格を提供します。あなたのビジネスに最適な高密度 PU フォーム ソリューションを一緒に見つけていきましょう。
参考文献
- Oertel、G. (編)。 （1993年）。ポリウレタンのハンドブック。ハンザー出版社。
- JH サンダース、KC フリッシュ (1962)。ポリウレタン: 化学と技術。インターサイエンス出版社。
- ペトロヴィッチ、ZS (2010)。ポリウレタン前駆体への持続可能なルート。ポリマー科学の進歩、35(6)、687 - 711。