CN101061155B - 软质聚氨酯泡沫塑料、其制造方法以及汽车用座垫 - Google Patents
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Abstract
本发明提供振动特性和荷重弯曲特性良好的软质聚氨酯泡沫塑料、可稳定且低廉地制造该软质聚氨酯泡沫塑料的制造方法以及姿势保持性和支承感良好且触底感少的汽车用座椅。使聚氧化烯多元醇和多异氰酸酯化合物在氨酯化催化剂、发泡剂、整泡剂的存在下反应时,使用特定量的下式(1)的化合物,
Description
技术领域
本发明涉及软质聚氨酯泡沫塑料、其制造方法以及汽车用座垫。
背景技术
近年来,被用于各种用途的聚氨酯泡沫塑料的领域中,进行着以适应各种用途的特性提高为目的的各种研究开发。例如,为了适应汽车座椅的高级化而使座垫的乘坐舒适性提高,以回弹性、振动特性、耐久性等的提高作为目标。关于振动特性,车体振动对人体的影响根据振动频率而不同,但在人特别敏感的频率区域(例如认为在4~8Hz或6~20Hz)取得大幅的衰减对乘坐舒适性的提高是有效的。此外,使这些特性提高时,使用比以往所制造的材料更高分子量的聚氧化烯多元醇的座垫被认为是有效的。
另一方面,座垫大多使用组合由金属弹簧和软质聚氨酯泡沫塑料(以下称为软质泡沫塑料)构成的垫材。然而,近年来由于低成本化和轻量化等要求,希望通过使软质泡沫塑料自身具有弹簧特性来省去金属弹簧,即倾向于采用所谓全泡沫塑料型的汽车用座椅。全泡沫塑料型的座椅由于不并用金属弹簧,因此厚度增加。此外,软质泡沫塑料的特性是对有乘坐舒适性巨大影响的因素。即,作为乘坐舒适性的指标的静态特性和动态特性在软质泡沫塑料的开发中受到重视。特别是在静态特性中,重要的是在于落座初期的支承感和落座后期的触底感的控制。
人实际坐在具有软质泡沫塑料的垫材的座椅上时,软质泡沫塑料被压缩而弯曲,臀部等的位置沉至特定的高度。作为该静态特性(静态落座感觉)的测定方法,通常使用由通过基于JASO汽车标准B408-89(1989年版)的汽车用座椅的垫材的性能试验方法的荷重试验中测定弯曲量而获得荷重-弯曲量曲线的方法或者使用基于JIS E7104(2002年版)的加压板的测定得到的荷重-弯曲量曲线得到的施加500N荷重(牛顿荷重)时的弯曲值。该加压板为长径A:300mm、短径B:250mm、厚C:35mm以上的椭圆形,即所谓铁研形。
另一方面,一般被用作软质泡沫塑料的原料的聚氧化烯多元醇通过在氢氧化钠、氢氧化钾等钠/钾类催化剂的存在下用多元醇等引发剂使环氧丙烷等环氧烷开环聚合而制造。该制造方法中,作为副产物生成具有不饱和键的不饱和单醇(以下简称单醇),该单醇的生成量随聚氧化烯多元醇的分子量的增大(羟值的下降)而增加。
对于作为弹性聚氨酯泡沫塑料的原料被广泛使用的羟值56mgKOH/g左右的聚氧化烯多元醇,该单醇的生成量并不造成严重的问题。但是,对于分子量高、低羟值的聚氧化烯多元醇,该单醇的生成量就会产生问题。其原因在于,使用单醇含量大(总不饱和度高)的聚氧化烯多元醇制造弹性聚氨酯泡沫塑料的情况下,会产生所制造的泡沫塑料硬度下降、压缩永久应变下降、泡沫塑料制造时的固化性下降等问题。另外,即使使用钠/钾类催化剂制造低羟值的聚氧化烯多元醇,单醇生成量也显著增大,事实上非常困难。
因此,作为汽车座垫用,为了使乘坐舒适性、耐久性等特性提高,提出有使用单醇含量低的聚氧化烯多元醇制造弹性聚氨酯泡沫塑料的方法(参照专利文献1)。
但是,已知使用单醇含量低的聚氧化烯多元醇制造的以全泡沫塑料型为代表的弹性聚氨酯泡沫塑料由于回弹弹性模量极高(核心部回弹弹性模量71~74%),因此从行驶中的乘坐者的姿势保持性、支承性的角度来看,乘坐舒适性不足。为了解决这些问题,提出有并用不饱和度低的聚氧化烯多元醇和羟值90~300mgKOH/g的低分子量聚氧化烯多元醇来抑制回弹弹性模量的发明(参照专利文献2),但滞后损失的值大至25~33%,从耐久性的角度来看,是不利的。
此外,对于前述的全泡沫塑料型结构的座椅,荷重弯曲特性受到软质泡沫塑料自身的较大影响,所以该座椅在测定通过前述加压板从上方加压时的荷重弯曲量时,加压侧的500N~900N弯曲差较小。弯曲差小的座椅存在触底感,因此乘坐舒适性的评价往往不佳。因此,为了增大全泡沫塑料型的座椅的弯曲差,采用增加泡沫塑料的厚度的方法来解决。作为不增加泡沫塑料的厚度而增加该弯曲差的技术,提出有使用具有全氟烷基结构的氟类表面活性剂的方案(专利文献3)。然而,被指出存在效果因氟类表面活性剂的结构而不同的问题。
另一方面,作为制造高弹性的软质聚氨酯泡沫塑料的方法,已知相对于100质量份聚醚使用0.003~2质量份聚二甲基硅氧烷的方法(专利文献4)。但是,泡沫塑料的制造条件对聚二甲基硅氧烷的聚合度(分子量)非常敏感,因此在泡沫塑料的制造中无法使用聚合度超过10的聚二甲基硅氧烷。此外,即使使用聚合度在10以下的聚二甲基硅氧烷,也难以稳定地制造泡沫塑料。
此外,作为共振频率被减低的软质聚氨酯泡沫塑料,已知使用有机硅成分的主要成分为聚二甲基硅氧烷的有机硅类整泡剂制造的软质聚氨酯泡沫塑料(专利文献5、6)。但是,该有机类整泡剂为聚二甲基硅氧烷和增塑剂的混合物,而且增塑剂占约90质量%,因此无法明确实际获得的效果是聚二甲基硅氧烷所产生的效果,还是与增塑剂的并用所产生的效果。
另外,已知使用已有的消泡剂提高泡沫塑料的表面表皮层密度的技术(专利文献7)。该技术是专门应用于整体连皮泡沫塑料的技术,与本发明的内容有很大不同。
专利文献1:日本专利特开平7-330843号公报
专利文献2:日本专利特开平11-60676号公报
专利文献3:日本专利特开平11-322875号公报
专利文献4:日本专利特开昭51-50999号公报
专利文献5:日本专利特开2001-137077号公报
专利文献6:日本专利特开2001-139657号公报
专利文献7:日本专利特开平6-87945号公报
发明的揭示
本发明提供振动特性和荷重弯曲特性良好的软质聚氨酯泡沫塑料、可稳定且低廉地制造该软质聚氨酯泡沫塑料的制造方法以及乘坐者的姿势保持性和支承感良好且触底感少的汽车用座椅。
本发明的主要内容如下。
1.软质聚氨酯泡沫塑料,它是使高分子聚氧化烯多元醇或在前述高分子聚氧化烯多元醇中含有聚合物微粒的聚合物分散多元醇与多异氰酸酯化合物在催化剂、发泡剂和整泡剂的存在下反应而得到的软质聚氨酯泡沫塑料,其特征在于,相对于100质量份所有的活性氢化合物,使用0.0001~1质量份以下式(1)表示的化合物。
2.软质聚氨酯泡沫塑料的制造方法,它是使高分子聚氧化烯多元醇或在前述高分子聚氧化烯多元醇中含有聚合物微粒的聚合物分散多元醇与多异氰酸酯化合物在催化剂、发泡剂和整泡剂的存在下反应而得到的软质聚氨酯泡沫塑料的制造方法,其特征在于,相对于100质量份所有的活性氢化合物,使用0.0001~1质量份以上式(1)表示的化合物。
3.软质聚氨酯泡沫塑料的核心密度较好是30~70kg/m3。
4.对于发泡至100mm的厚度的软质聚氨酯泡沫塑料,按照JIS K6400(1997年版)测得的25%硬度(ILD)X(N/314cm2)和根据使用基于JIS E7104(2002年版)的加压板(铁研形)测得的荷重-弯曲量曲线得到的900N加压侧的弯曲值减去500N加压侧的弯曲值而得的值(加压侧弯曲差)Y(mm)较好是满足以下式(2)表示的关系式。
Y≥-0.000370842X2+0.225401X-10.5013…(2)
5.对于发泡至100mm的厚度的软质聚氨酯泡沫塑料,根据使用基于JISE7104(2002年版)的加压板(铁研形)测得的荷重-弯曲量曲线得到的500N加压侧的弯曲值为5.0~55.0mm时,900N加压侧的弯曲值减去500N加压侧的弯曲值而得的值(加压侧弯曲差)Y(mm)较好是22.5~33.0mm。
6.由上述软质聚氨酯泡沫塑料构成的汽车用座椅。
本发明的软质聚氨酯泡沫塑料的振动特性和荷重弯曲特性良好。
此外,如果采用本发明的软质聚氨酯泡沫塑料的制造方法,可以稳定且廉价地制造振动特性、荷重弯曲特性和耐久性良好的软质聚氨酯泡沫塑料。另外,本发明的汽车用座椅是姿势保持性、支承感良好,触底感少,乘坐舒适性好的座椅。
实施发明的最佳方式
本发明的软质聚氨酯泡沫塑料通过使多元醇与多异氰酸酯化合物在催化剂、发泡剂和整泡剂的存在下反应而得到。
以下,对各原料进行说明。
<多元醇>
(高分子聚氧化烯多元醇)
本发明的软质聚氨酯泡沫塑料的制造中使用的高分子聚氧化烯多元醇较好是在开环加成聚合催化剂的存在下使环状醚与引发剂开环加成聚合而得到。
高分子聚氧化烯多元醇的平均羟基数为所用的引发剂的平均羟基数。此外,高分子聚氧化烯多元醇采用由按照JIS K-1557测得的羟值通过下式换算得到的分子量。
分子量=(56100×多元醇的羟基数)/羟值
作为开环加成聚合催化剂,可以例举钾化合物(氢氧化钾、甲醇钾等)、铯化合物(铯金属、氢氧化铯、碳酸铯、甲醇铯等)等碱金属化合物催化剂,阳离子聚合催化剂(三氟化硼等),复合金属氰化物配位催化剂,磷腈鎓化合物等。这些开环加成聚合催化剂中,较好是碱金属化合物催化剂、复合金属氰化物配位催化剂,为了获得分子量大的聚氧化烯多元醇,特别好是复合金属氰化物配位催化剂。
作为复合金属氰化物配位催化剂,由于具有高聚合活性,较好是以六氰基钴酸锌为主要成分的配位化合物,由于活性高,特别好是醚和/或醇配位化合物。作为醚,较好是乙二醇二甲醚(甘醇二甲醚)、二乙二醇二甲醚(二甘醇二甲醚)、乙二醇单叔丁醚(METB)等,由于制造时配位化合物的处理容易,特别好是乙二醇二甲醚和METB。作为醇,由于可获得高活性催化剂,特别好是叔丁醇。
复合金属氰化物配位催化剂的使用量相对于100质量份得到的聚氧化烯多元醇较好是0.001~0.05质量份,由于制品的贮藏稳定性良好且在经济性方面也有利,特别好是0.001~0.03质量份。
另一方面碱金属化合物催化剂的使用量相对于100质量份得到的聚氧化烯多元醇较好是0.1~0.5质量份。
作为引发剂,可以例举乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、新戊二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、双甘油、葡萄糖、蔗糖、双酚A等或者使少量环氧烷与它们加成而得到的化合物。引发剂可以2种以上组合使用。
引发剂的活性氢数较好是2~6。通过使活性氢数在2以上,软质聚氨酯泡沫塑料的耐久性、座垫的乘坐舒适性良好。通过使活性氢数在6以下,软质聚氨酯泡沫塑料不会变硬,伸长率等机械物性良好。
作为环状醚,较好是碳数2以上的环氧烷。作为碳数2以上的环氧烷,可以例举环氧乙烷、环氧丙烷、1,2-环氧丁烷、2,3-环氧丁烷、氧化苯乙烯等。其中,特别好是并用选自环氧丙烷、1,2-环氧丁烷和2,3-环氧丁烷的至少1种与环氧烷。
聚氧化烯多元醇较好是在分子链内部和/或分子末端具有氧乙烯基,特别好是在分子末端具有氧乙烯基。
作为在分子链内部具有氧乙烯基的聚氧化烯多元醇,可以例举例如使碳数3以上的环氧烷和环氧乙烷中的一方与引发剂开环加成聚合后,再使余下一方开环加成聚合,最后使碳数3以上的环氧烷开环加成聚合而得到的在分子链内部具有氧乙烯嵌段链的聚氧化烯多元醇;或者,使碳数3以上的环氧烷和环氧乙烷与引发剂无规开环加成聚合而得到的在分子链内部具有氧化乙烯氧化烯无规链的聚氧化烯多元醇。
作为在分子末端具有氧乙烯基的聚氧化烯多元醇,可以例举例如使碳数3以上的环氧烷与引发剂开环加成聚合后,再使环氧乙烷开环加成聚合而得到的具有末端氧乙烯嵌段链的聚氧化烯多元醇;或者,使环氧乙烷与前述在分子链内部具有氧乙烯基的聚氧化烯多元醇开环聚合而得到的具有末端氧乙烯嵌段链的聚氧化烯多元醇。
聚氧化烯多元醇(100质量%)中的氧乙烯基的总含量除后述的破泡剂外较好是在30质量%以下,特别好是在25质量%以下。通过使氧乙烯基的含量在30质量%以下,软质聚氨酯泡沫塑料的独立气泡变少,可以抑制破碎处理时的泡沫塑料的破裂、破碎处理后的收缩等。
聚氧化烯多元醇中的末端氧乙烯基含量的下限除后述的破泡剂外较好是3质量%,特别好是5质量%。上限较好是25质量%。末端氧乙烯基的含量不到3质量%时,容易发生泡沫塑料的坍陷等。另一方面,如果超过25质量%,则泡沫塑料的独立气泡增多,发生破碎处理时的泡沫塑料的破裂、破碎处理后的收缩等。
高分子聚氧化烯多元醇的平均羟基数较好是2~6,特别好是3~4。如果平均羟基数在2以上,则软质聚氨酯泡沫塑料的耐久性、座垫的乘坐舒适性良好。此外,通过使平均羟基数在6以下,软质聚氨酯泡沫塑料不会变硬,伸长率等机械物性良好。
高分子聚氧化烯多元醇的羟值较好是10~112mgKOH/g,更好是10~80mgKOH/g,特别好是20~60mgKOH/g,最好是20~40mgKOH/g。通过使羟值在10mgKOH/g以上,多元醇的粘度不会升高,制造时的操作性良好。通过使羟值在112mgKOH/g以下,软质聚氨酯泡沫塑料的耐久性、座垫的乘坐舒适性良好。
本发明中,作为高分子聚氧化烯多元醇的至少一部分,较好是使用聚氧化烯多元醇(a)(以下也称多元醇(a))。多元醇(a)为10~112mgKOH/g,总不饱和度(USV)在0.08meq/g以下的聚氧化烯多元醇。
多元醇(a)的羟值较好是在112mgKOH/g以下,更好是10~80mgKOH/g,特别好是20~60mgKOH/g,最好是20~40mgKOH/g。通过使羟值在10mgKOH/g以上,多元醇的粘度不会过高,制造时的操作性好。通过使羟值在112mgKOH/g以下,软质聚氨酯泡沫塑料的耐久性、座垫的乘坐舒适性良好。
多元醇(a)的总不饱和度较好是0.08meq/g以下,更好是0.07meq/g以下,特别好是0.05meq/g以下。通过使多元醇(a)的总不饱和度在0.08meq/g,软质聚氨酯泡沫塑料的耐久性、座垫的乘坐舒适性良好。
为了获得这样的总不饱和度的多元醇,上述的开环加成聚合催化剂中,较好是使用铯醇盐化合物、磷腈鎓化合物、复合金属氰化物催化剂中的任一种,特别好是使用铯醇盐化合物、复合金属氰化物催化剂中的任一种。
多元醇(a)的平均羟基数较好是2~6,更好是2~4。多元醇(a)可以是单独的一种,也可以是2种以上羟值为10~80mgKOH/g且总不饱和度在0.08meq/g以下的多元醇混合得到的混合物。此外,也可以是将混合物用作引发剂制得的产物。
多元醇(a)较好是具有氧乙烯基,多元醇(a)(100质量%)中的所有氧乙烯基的含量较好是在30质量%以下,特别好是25质量%以下。通过使氧乙烯基的含量在30质量%以下,软质聚氨酯泡沫塑料的独立气泡少,可以抑制破碎处理时的泡沫的破裂、破碎处理后的收缩等。
多元醇(a)特别好是在末端具有氧乙烯基,多元醇(a)中的末端氧乙烯基含量的下限较好是3质量%,特别好是5质量%。上限较好是25质量%。末端氧乙烯基的含量不到3质量%时,容易发生泡沫塑料的坍陷等。另一方面,如果超过25质量%,泡沫塑料的独立气泡变多,破碎处理时泡沫破裂,或者发生破碎处理后的收缩等。
高分子的聚氧化烯多元醇(a)的含量在高分子聚氧化烯多元醇(100质量%)中较好是30~100质量%,特别好是40~100质量%。另外,高分子聚氧化烯多元醇如后所述含有聚合物微粒的情况下,高分子聚氧化烯多元醇和多元醇(a)的比例基于除聚合物微粒以外的多元醇的质量进行计算。
(破泡剂)
此外,本发明中,作为高分子聚氧化烯多元醇的至少一部分,可以使用被称为破泡剂的氧乙烯基含量高的聚氧化烯多元醇(以下也称为破泡剂)。
作为破泡剂,较好是平均羟基数为2~8、羟值为20~100mgKOH/g(更好是20~80mgKOH/g)、氧乙烯基含量在聚氧化烯多元醇(100质量%)中为50~100质量%的聚氧化烯多元醇。这样的破泡剂的使用量在100质量份高分子聚氧化烯多元醇中较好是使用0.01~10质量份,特别好是0.05~10质量份。另外,高分子聚氧化烯多元醇如后所述含有聚合物微粒的情况下,高分子聚氧化烯多元醇中的破泡剂的比例基于除聚合物微粒以外的多元醇的质量进行计算。
(聚合物分散多元醇)
本发明中,可以使用高分子聚氧化烯多元醇中含有聚合物微粒的聚合物分散多元醇。该聚合物分散多元醇在聚氧化烯多元醇母材中含有聚合物微粒,聚合物微粒较好是分散含于其中。
作为聚合物微粒的聚合物,可以例举加成聚合类聚合物或缩聚类聚合物。作为加成聚合类聚合物,可以例举丙烯腈、苯乙烯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯等乙烯基单体的均聚物、共聚物等。作为缩聚类聚合物,可以例举聚酯、聚脲、聚氨酯、三聚氰胺树脂等。由于聚合物微粒的存在,可以将聚合物分散多元醇整体的羟值抑制在母材的多元醇的羟值以下。这样的聚合物分散多元醇可以通过公知的方法制造,可以在高分子聚氧化烯多元醇中聚合单体来制造。此外,也可以通过另外在溶液中聚合单体制造聚合物微粒溶液,将其混合到高分子聚氧化烯多元醇中后,除去溶剂来得到。此外,也可以通过在一部分的高分子聚氧化烯多元醇中聚合单体,将所选的聚合物分散多元醇与其它的高分子聚氧化烯多元醇混合来调制。
高分子聚氧化烯多元醇中所含的聚合物微粒的含量较好是在50质量%以下。通过使聚合物微粒的含量在50质量%以下,多元醇的粘度不会过高,制造时的操作性好。聚合物微粒的含量在含聚合物微粒的所有多元醇(100质量%)中较好是1~35质量%。
<多异氰酸酯化合物>
作为多异氰酸酯化合物,较好是芳族多异氰酸酯。作为芳族多异氰酸酯,可以例举甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(聚合MDI)等。可以是它们的混合物,特别好是TDI和聚合MDI的混合物(TDI/聚合MDI=85/15~75/25(质量比))。
多异氰酸酯化合物的使用量以相对于软质聚氨酯泡沫塑料的原料中的多元醇、水等的总活性氢数的异氰酸酯基的数量的100倍表示的数值(称为异氰酸酯指数)较好是80~120,更好是85~115。
<催化剂>
本发明中,作为催化剂,可以使用促进氨酯化反应的催化剂。例如,可以例举三亚乙基二胺、双(2-二甲氨基乙基)醚等叔胺类,乙酸钾、2-乙基己酸钾等碳酸金属盐,二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡等有机金属化合物等。
催化剂的使用量相当于100质量份含有聚合物微粒的所有多元醇较好是0.01~5质量份,特别好是0.1~1质量份。
<聚二甲基硅氧烷>
本发明中,使用以上式(1)表示的化合物(以下也称为聚二甲基硅氧烷)。
上式(1)中,n的平均值为13~2100,较好是15~2100,特别好是21~1000。通过使n的平均值在2100以下,发泡时的泡沫稳定性良好。此外,通过使n的平均值为13~2100,可以稳定地确保根据使用基于JIS E7104的加压板(铁研形)测得的荷重弯曲量曲线得到的900N~500N的加压侧弯曲差。如果使n的平均值为21~1000,可以最稳定地确保加压侧弯曲差。
本发明中,n的平均值、即聚合度可以与使用JIS Z8803-1991 5.2.3中记载的乌伯娄德型粘度计测得的25℃下的聚二甲基硅氧烷的动态粘度一起使用伊藤邦雄编,“聚硅氧烷手册”,第一版,日刊工业新闻社,1990年8月31日,p.116中记载的“二甲基硅油的分子量、聚合度和粘度的关系”的图决定。
聚二甲基硅氧烷的使用量相对于100质量份所有活性氢化合物较好是0.0001~1质量份,特别好是0.0003~0.1质量份。活性氢化合物是指软质聚氨酯泡沫塑料的原料中可与多异氰酸酯化合物反应的化合物,作为这样的化合物,可以例举多元醇、交联剂、作为发泡剂的水等。相当于100质量份可与多异氰酸酯化合物反应的化合物,使聚二甲基硅氧烷的使用量在0.0001质量份以上,可以稳定地确保加压侧弯曲差。通过使聚二甲基硅氧烷的使用量在1质量份以下,发泡时的泡沫稳定性不会受损。
<整泡剂>
本发明中,作为整泡剂,可以并用通常的软质聚氨酯泡沫塑料的制造中所用的整泡剂,特别好是使用有机硅类整泡剂。整泡剂的使用量相当于100质量份含聚合物微粒的所有多元醇较好是0.001~3质量份
<发泡剂>
作为发泡剂,较好是选自水和惰性气体的1种以上的发泡剂,特别好是水。作为惰性气体,可以例举空气、氮气、二氧化碳等。
发泡剂的使用量没有特别限定,只使用水的情况下,相对于100质量份含聚合物微粒的所有多元醇较好是10质量份以下,特别好是0.1~8质量份。可以根据发泡倍数等要求适量并用除水以外的发泡剂。
<交联剂>
本发明中可以使用交联剂。作为交联剂,较好是平均羟基数为2~8、羟值为200~2000mgKOH/g的多元醇。交联剂的使用量相当于100质量份含聚合物微粒的所有多元醇较好是0.1~10质量份,特别好是0.5~10质量份。
<其它>
本发明中,可以根据需要使用乳化剂,防氧化剂、紫外线吸收剂等防老化剂,碳酸钙、硫酸钡等填充剂,阻燃剂、增塑剂、着色剂、防霉剂等公知的添加剂、助剂。
<软质聚氨酯泡沫塑料的制造>
软质聚氨酯泡沫塑料的制造和成形,较好是通过使用低压发泡机或高压发泡机将反应性混合物直接注入模具的方法(即反应注塑成形法)或者在开放状态的模具注入反应性混合物的方法进行。高压发泡机较好是通常的二液混合型,其中一种为多异氰酸酯化合物,另一种使用除多异氰酸酯化合物以外的所有原料的混合物。根据情况,可以将催化剂、破泡剂(通常分散或溶解于一部分的聚氧化烯多元醇中使用)等作为其它成分,准备总计3种的反应性混合物。
本发明的软质聚氨酯泡沫塑料通常通过冷固化法制造。可以通过除冷固化法以外的例如包含加热工序的方法制造。
<软质聚氨酯泡沫塑料>
本发明的软质聚氨酯泡沫塑料的核心密度较好是30~70kg/m3,为了用于汽车用座椅的座垫,特别好是35~60kg/m3的核心密度。如果核心密度在30kg/m3以上,则软质聚氨酯泡沫塑料的耐久性、座垫的乘坐舒适性变得更好。此外,如果核心密度在70kg/m3以下,则用于汽车用座椅的情况下,不会产生燃料费提高的问题。核心密度的测定通过基于JIS K6400(1997年版)的方法进行。核心密度的测定中,使用从软质聚氨酯泡沫塑料中央部去除表面部(端部)并切成长宽100mm、高50mm的大小的试样。
本发明的软质聚氨酯泡沫塑料,对于发泡至100mm的厚度而得到的泡沫塑料,相对于泡沫塑料厚度的25%压缩时的硬度(25%硬度)较好是180~500N/314cm2,特别好是180~400N/314cm2。如果25%硬度在180N/314cm2以上,乘坐者的支承感变得更好。如果25%硬度在500N/314cm2以下,软质聚氨酯泡沫塑料的弯曲变得充分大,乘坐舒适性提高。25%硬度的测定通过基于JIS K6400(1997年版)的方法进行。
本发明的软质聚氨酯泡沫塑料理想的是,对于发泡至100mm的厚度而得到的软质聚氨酯泡沫塑料,基于JIS K6400(1997年版)测得的25%硬度(ILD)X(N/314cm2)和根据使用基于JIS E7104(2002年版)的加压板(铁研形)以10mm/s以下的恒定速度施加荷重测定的荷重-弯曲曲线得到的900N加压侧弯曲值减去500N加压侧弯曲值而得的值(加压侧弯曲差)Y(mm)较好是满足以下式(2)表示的关系式。
Y≥-0.000370842X2+0.225401X-10.5013…(2)
通过满足该关系式,可以确保作为座垫的充分的弯曲量。
此外,本发明的软质聚氨酯泡沫塑料理想的是,对于发泡至100mm的厚度而得到的泡沫塑料,根据使用基于JIS E7104(2002年版)的加压板(铁研形)以10mm/s以下的恒定速度施加荷重测定的荷重-弯曲曲线得到的500N加压侧的弯曲值为5.0~55.0mm时,900N加压侧的弯曲值减去500N加压侧的弯曲值而得的值(加压侧弯曲差)Y(mm)为22.5~33.0mm,特别好是27.0~33.0mm。
500N加压侧弯曲值为5.0~55.0mm时,100mm的泡沫塑料厚度下的900N加压侧的弯曲值减去500N加压侧的弯曲值而得到的值(加压侧弯曲差)Y(mm)低于22.5mm的情况下,会稍稍产生座椅的触底感,所以是不理想的。此外,加压侧弯曲差(mm)Y高于33.0mm的情况下,姿势保持性变差,所以是不理想的。
本发明的软质聚氨酯泡沫塑料更理想的是,对于发泡至100mm的厚度而得到的泡沫塑料,根据使用基于JIS E7104(2002年版)的加压板(铁研形)以10mm/s以下的恒定速度施加荷重测定的荷重-弯曲曲线得到的500N加压侧的弯曲值为18.0~55.0mm时,900N加压侧的弯曲值减去500N加压侧的弯曲值而得的值(加压侧弯曲差)Y(mm)为22.5~33.0mm,特别好是27.0~33.0mm。
<作用>
以上说明的本发明的软质聚氨酯泡沫塑料的制造方法中,由于使用以上式(1)表示的化合物、即聚二甲基硅氧烷,得到的软质聚氨酯泡沫塑料的泡的大小变得不均一。具有不均一的泡的软质聚氨酯泡沫塑料即使施加荷重较大的泡也不易破裂,因此高荷重下也存在弯曲,结果加压侧弯曲差变大。此外,泡的大小不均一的软质聚氨酯泡沫塑料不易共振,因此振动特性也良好。
此外,本发明的软质聚氨酯泡沫塑料的制造方法中,除聚二甲基硅氧烷之外,并用通常的软质聚氨酯泡沫塑料的制造所用的整泡剂,因此即使使用聚二甲基硅氧烷,也可以稳定地制造软质聚氨酯泡沫塑料,特别是可以实现使用以往制造困难的聚合度在10以上的聚二甲基硅氧烷的软质聚氨酯泡沫塑料的制造。
此外,与使用以往的氟类表面活性剂的制造方法相比,可以廉价地制造软质聚氨酯泡沫塑料。
另外,具备由振动特性和荷重弯曲特性良好的软质聚氨酯泡沫塑料构成的座垫的本发明的汽车用座椅的姿势保持性、支承感良好,触底感少,乘坐舒适性良好。
实施例
以下,通过实施例对本发明进行具体说明,但本发明并不局限于下述例子。另外,实施例和比较例中的数值表示质量份。
多元醇a1:使用氢氧化钾催化剂,以甘油作为引发剂使环氧丙烷开环加成聚合后,纯化得到分子量1000的聚氧丙烯多元醇后,使用氢氧化铯催化剂,再使环氧丙烷开环加成聚合,接着使环氧乙烷开环加成聚合而得到的聚氧丙烯氧乙烯多元醇。官能团数为3,羟值为24mgKOH/g,不饱和度为0.04meq/g,末端氧乙烯嵌段基的量为16质量%。
多元醇a2:在前述多元醇a1中,使丙烯腈聚合而得到的微粒聚合物量为20质量%的聚合物分散多元醇。
多元醇a3:使用氢氧化钾催化剂,以甘油作为引发剂使环氧丙烷开环加成聚合后,使环氧乙烷开环加成聚合于末端而得到的聚氧丙烯氧乙烯多元醇。官能团数为3,羟值为28mgKOH/g,不饱和度为0.06meq/g,末端氧乙烯嵌段基的量为15质量%。
多元醇a4:使用氢氧化钾催化剂,以甘油作为引发剂使环氧丙烷开环加成聚合后,纯化得到分子量1000的聚氧丙烯多元醇后,对于1000g该聚氧丙烯多元醇使用将叔丁醇作为配位基的六氰基钴酸锌配位催化剂,使1710g环氧丙烷开环加成聚合后,使4000g环氧丙烷和环氧乙烷的混合物(环氧丙烷/环氧乙烷=90/10(质量比))的混合物开环加成聚合,将该聚氧化烯多元醇纯化后,使用氢氧化钾催化剂,使环氧乙烷开环加成聚合而得到的聚氧丙烯氧乙烯多元醇。官能团数为3,羟值为24.0mgKOH/g,不饱和度为0.005meq/g,末端氧乙烯嵌段基的量为14质量%,氧乙烯基总量为19质量%。
多元醇a5:使用氢氧化钾催化剂,以甘油作为引发剂使环氧丙烷开环加成聚合后,使环氧乙烷开环加成聚合于末端,在所得的羟值为34mgKOH/g的聚氧丙烯氧乙烯多元醇中,使丙烯腈和苯乙烯共聚而得到的聚合物分散多元醇。羟值为22mgKOH/g,微粒聚合物的量为35质量%。
破泡剂:使用氢氧化钾催化剂,以甘油作为引发剂,使环氧丙烷和环氧乙烷的混合物开环加成聚合而得到的平均官能团数为3、羟值为48mgKOH/g、氧乙烯基含量为80质量%的聚氧乙烯/聚氧丙烯多元醇。
交联剂b1:二乙醇胺。
交联剂b2:平均羟基数为4,羟值为562mgKOH/g的聚氧乙烯多元醇。
氨酯化催化剂c1:三亚乙基二胺的二丙二醇溶液(东ソ一公司制,商品名“TEDA-L33”)。
氨酯化催化剂c2:双((2-二甲基氨基)乙基)醚的二丙二醇溶液(东ソ一公司制,商品名“TOYOCAT-ET”)。
氨酯化催化剂c3:东ソ一公司制,商品名“TOYOCAT-NCT”。
有机硅类整泡剂d1:日本ユニカ一公司制,商品名“SZ-1327”。
有机硅类整泡剂d2:日本ユニカ一公司制,商品名“L-5309”。
聚二甲基硅氧烷e1~e4:聚二甲基硅氧烷e1~e4为表1所示的结构。
[表1]
结构 | 商品名 | n的平均值 | |
e1 | 聚二甲基硅氧烷(CH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>-SiO-[(CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>SiO]<sub>n</sub>-Si(CH<sub>3</sub>)<sub>3</sub> | 日本ユニカ一公司制L-45(10) | 13 |
e2 | 聚二甲基硅氧烷(CH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>-SiO-[(CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>SiO]<sub>n</sub>-Si(CH<sub>3</sub>)<sub>3</sub> | 日本ユニカ一公司制L-45(100) | 83 |
e3 | 聚二甲基硅氧烷(CH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>-SiO-[(CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>SiO]<sub>n</sub>-Si(CH<sub>3</sub>)<sub>3</sub> | 日本ユニカ一公司制L-45(1000) | 244 |
e4 | 聚二甲基硅氧烷(CH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>-SiO-[(CH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>SiO]<sub>n</sub>-Si(CH<sub>3</sub>)<sub>3</sub> | 日本ユニカ一公司制L-45(10000) | 730 |
发泡剂:水
多异氰酸酯化合物:甲苯二异氰酸酯(2,4-甲苯二异氰酸酯/2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物=80/20质量%的混合物)和多亚甲基多苯基多异氰酸酯的混合物(甲苯二异氰酸酯/多亚甲基多苯基多异氰酸酯=80/20质量%),异氰酸酯基含量为44.8质量%(日本聚氨酯工业公司制,商品名“コロネ一ト1021”)。
[实施例1~8,比较例1~5]
以表2~4中所示的配比将软质聚氨酯泡沫塑料成形。表2~4中所示的原料中,将除多异氰酸酯化合物以外的所有原料的混合物(含多元醇的混合物)和异氰酸酯化合物调整至25℃±1℃的温度,在含多元醇的混合物中加入多异氰酸酯化合物,使其达到表2~4中所示的异氰酸酯指数,以高速混合机(转速3000转/分钟)搅拌混合5秒钟,将得到的混合物立即注入加温至60℃的具有长宽400mm、高100mm的内部尺寸的模具并密闭。固化6分钟后,取出软质聚氨酯泡沫塑料,放置24小时后,进行各种物性的测定。
整体密度、核心密度、25%硬度(ILD)、核心回弹弹性模量、扯裂强度、抗拉强度、拉伸率、干热压缩永久应变(DRY SET)、湿热压缩永久应变(WET SET)、滞后损失通过基于JIS K6400(1997年版)的方法进行测定。
其中,滞后损失的测定所用的加压板使用基于JIS E7104(2002年版)的加压板(铁研形)。
对于核心密度和核心回弹弹性模量,使用从泡沫塑料的中心部将表面部除去并切成长宽100mm、高50mm的尺寸而得到的样品进行测定。
获得荷重-弯曲量曲线的试验使用基于JIS E7104(2002年版)的长径A:300mm、短径B:250mm、厚C:35mm以上的椭圆形加压板(所谓铁研形)以1.7mm/s的恒定速度施加荷重来进行。由荷重-弯曲量曲线,得到施加500N的荷重(牛顿荷重)时的加压侧弯曲值(mm)。由荷重500N时的加压侧弯曲值(mm)和荷重900N时的加压侧弯曲值(mm)得到加压侧弯曲差Y(mm)。
将25%硬度(ILD)作为X,通过下式(3)算出y。
y=-0.000370842X2+0.225401X-10.5013…(3)
对于振动特性,评价共振频率(Hz)、共振倍率(绝对位移测定)和6Hz的传递率(绝对位移测定)。共振频率、共振倍率、6Hz的传递率通过基于JASO B407-87(1987年版)的方法进行测定。作为振动特性的测定条件,加压板使用铁研形(荷重:490N),助振总振幅为5mm。
[表2]
[表3]
[表4]
表2~4所示,与比较例相比,实施例1~8的发泡至100mm的厚度的泡沫塑料的加压侧弯曲差变大,而且实施例的900N-500N加压侧弯曲差Y的值比通过式(3)算出的y值大,因此显示出支承感良好、振动特性也良好的值。
产业上利用的可能性
本发明的软质聚氨酯泡沫塑料可以主要优选地用于汽车用座椅的座垫、座椅靠背、家具用品等。
另外,在这里引用2004年11月24日提出申请的日本专利申请2004-338815号的说明书、权利要求书和摘要的所有内容作为本发明说明书的揭示。
Claims (10)
1.软质聚氨酯泡沫塑料,它是使高分子聚氧化烯多元醇或在前述高分子聚氧化烯多元醇中含有聚合物微粒的聚合物分散多元醇与多异氰酸酯化合物在催化剂、发泡剂和整泡剂的存在下反应而得到的软质聚氨酯泡沫塑料,其特征在于,相对于100质量份所有的活性氢化合物,使用0.0001~1质量份以下式(1)表示的化合物,
其中,n的平均值为13~2100,
所述高分子聚氧化烯多元醇在开环加成聚合催化剂的存在下使环状醚与引发剂开环加成聚合而得到,其中所述开环加成聚合催化剂为铯醇盐化合物、磷腈鎓化合物、复合金属氰化物催化剂中的任一种,
并且所述高分子聚氧化烯多元醇的至少一部分使用10~112mgKOH/g、总不饱和度在0.08meq/g以下的聚氧化烯多元醇。
2.如权利要求1所述的软质聚氨酯泡沫塑料,其特征在于,前述以式(1)表示的化合物的n的平均值为21~2100。
3.如权利要求1或2所述的软质聚氨酯泡沫塑料,其特征在于,核心密度为30~70kg/m3。
4.如权利要求3所述的软质聚氨酯泡沫塑料,其特征在于,核心密度为35~60kg/m3。
5.如权利要求1所述的软质聚氨酯泡沫塑料,其特征在于,对于发泡至100mm的厚度的软质聚氨酯泡沫塑料,按照1997年版JIS K6400测得的25%硬度(ILD)X(N/314cm2)和根据使用基于2002年版JIS E7104的铁研形加压板测得的荷重-弯曲量曲线得到的900N加压侧的弯曲值减去500N加压侧的弯曲值而得的加压侧弯曲差Y(mm)满足以下式(2):
Y≥-0.000370842X2+0.225401X-10.5013…(2)表示的关系式。
6.如权利要求1所述的软质聚氨酯泡沫塑料,其特征在于,对于发泡至100mm的厚度的软质聚氨酯泡沫塑料,根据使用基于2002年版JIS E7104的铁研形加压板测得的荷重-弯曲量曲线得到的500N加压侧的弯曲值为5.0~55.0mm时,900N加压侧的弯曲值减去500N加压侧的弯曲值而得的加压侧弯曲差Y(mm)为22.5~33.0mm。
7.汽车用座椅,其特征在于,由权利要求1~6中任一项所述的软质聚氨酯泡沫塑料构成。
8.软质聚氨酯泡沫塑料的制造方法,它是使高分子聚氧化烯多元醇或在前述高分子聚氧化烯多元醇中含有聚合物微粒的聚合物分散多元醇与多异氰酸酯化合物在催化剂、发泡剂和整泡剂的存在下反应而得到的软质聚氨酯泡沫塑料的制造方法,其特征在于,相对于100质量份所有的活性氢化合物,使用0.0001~1质量份以下式(1)表示的化合物,
其中,n的平均值为13~2100,
所述高分子聚氧化烯多元醇在开环加成聚合催化剂的存在下使环状醚与引发剂开环加成聚合而得到,其中所述开环加成聚合催化剂为铯醇盐化合物、磷腈鎓化合物、复合金属氰化物催化剂中的任一种,
并且所述高分子聚氧化烯多元醇的至少一部分使用10~112mgKOH/g、总不饱和度在0.08meq/g以下的聚氧化烯多元醇。
9.如权利要求8所述的软质聚氨酯泡沫塑料的制造方法,其特征在于,前述以式(1)表示的化合物的n的平均值为21~2100。
10.如权利要求8或9所述的软质聚氨酯泡沫塑料的制造方法,其特征在于,作为发泡剂,使用选自水和惰性气体的至少1种。
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