[发明专利]制备聚氨酯泡沫模塑制品的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种制备具有任意比例的高密度部分和低密度发泡中心部分的聚氨酯模塑制品的方法。

发明背景

与覆盖由其他材料制成的表层的物质不同，具有高密度表面层(下文中称为“表层”)的聚氨酯泡沫模塑制品在各种用途中具有非常良好的表面性能，例如床垫和软垫。因此，柔性聚氨酯泡沫和半刚性聚氨酯泡沫通常用于家具、汽车内部元件例如扶手、转向轮和变速杆把手、鞋底和体育用品。刚性聚氨酯泡沫具有许多用途，例如人造木材和建筑材料。

各种制品例如汽车转向轮和鞋底需要高耐磨性，例如通常由在其表面(或者对于鞋子是在底部)覆盖表层的模塑件制成，希望内部(中心)具有较低的密度，使触觉更好。

自行车座也通常覆盖有表层，这是由于与骑车人身体接触的表面和安装在自行车上的座的部分需要高强度，希望中心具有较低的密度和柔软性，使骑起来更舒适。为了使油漆表面外观更好，需要表面层密度高。

在由刚性聚氨酯泡沫制成建筑材料的情况下，也通常提供表层，使模塑制品的油漆表面外观更好，需要由低密度发泡材料制备中心部分，以降低模塑制品的重量。

根据所需的性能，如果仅在使用过程中需要的部分形成表层，且由较低密度和较低硬度的发泡材料制成中心部分，则聚氨酯泡沫模塑制品具有较高的工业价值且具有较宽的应用。

作为一种使聚氨酯发泡的方法，一种已知的技术为使用发泡机，其中往发泡机中计量加入用作发泡剂的二氧化碳或所谓的低沸点液体(例如氟化烃)和作为第三种组分的着色剂组分。也可购得经特别设计用于计量加入并混合至少三种组分来制备发泡聚氨酯产品的发泡机。

但是，该设备和这些模塑技术预想可得到在模塑制品的任何部分具有均匀的密度、均匀的硬度和均匀的组成的模塑制品。因此，发泡机的目标为在加入原料的过程中从始至终加入具有均匀组成的原料(包括发泡剂)。

Plastics(塑料)，第24卷，第8期，第118页公开了一种具有表层的模塑制品，使用具有接近室温的低沸点的液体发泡剂(例如氟化烃)，基于由内部中心部分和模塑时与模具接触的表面层之间的温差引起的发泡反应的差异，一次可模塑所谓的聚氨酯整体表层泡沫，该模塑法为一种已知的技术。

一种使用聚氨酯树脂发泡机制备聚氨酯泡沫模塑制品的方法见述于Polyurethane World Congress(聚氨酯世界大会)，1997年，第185页，其中发泡所需的各组分(例如异氰酸酯、多元醇、催化剂、交联剂和低沸点发泡剂例如氟碳化合物)从各自的槽中通过计量泵分别加至混合头中。

Urethane Technology(氨基甲酸酯技术)，1994年10月/11月公开了一种使用最常见的水作为聚氨酯树脂发泡剂的方法。但是，使用该方法非常难以在聚氨酯模塑制品上形成足够的表层。

JP-A-5-59146公开了一种赋予聚氨酯树脂模塑制品表层的方法，其中通过使用大量的氨基甲酸酯反应催化剂或交联剂使原料的反应性增加，同时用于制备聚氨酯的原料的粘度增加。

JP-A-5-305629公开了一种使用热解型发泡剂的方法。JP-A-6-1820公开了一种其中加入水合盐形式的水以控制作为发泡剂的水与异氰酸酯之间的反应的方法。

在Plastics(塑料)，第24卷，第8期，第118页公开的技术中，表层与发泡中心的比率几乎恒定，不能仅在模塑制品上需要形成表层的部分形成表层，不能改变密度，且不能改变各部分的硬度。

在Polyurethane World Congress(聚氨酯世界大会)，1997年，第185页所公开的制备方法中，设计用于计量和混合至少三种这类组分以制备聚氨酯发泡模塑制品的模塑技术、设备等，使得连续计量、混合和加入恒定比率的原料(包括低沸点液体发泡剂)。因此，表层与发泡中心的比率大致恒定。因此，不能仅在模塑制品上需要形成表层的部分形成表层，不能改变密度，且不能改变各部分的硬度。

Urethane Technology(氨基甲酸酯技术)，1994年10月/11月、JP-A-5-59146、JP-A-5-305629和JP-A-6-1820公开了在聚氨酯泡沫模塑制品上形成表层的方法。但是，未制得具有令人满意的表层的模塑制品。此外，虽然可制备表层与发泡中心的比率恒定的稳定的聚氨酯泡沫模塑制品，但不能制备这样的聚氨酯泡沫模塑制品：表层与发泡中心的比率可变，仅在模塑制品上实际需要表层或高密度的部分提供表层或高密度。