CN106459333A - 软质聚氨酯发泡成形品和座垫 - Google Patents

软质聚氨酯发泡成形品和座垫 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种软质聚氨酯发泡成形品，其具有落座面(1A)，并且通过将发泡原液发泡成形而得到，其中所述软质聚氨酯发泡成形品具有以下构成：发泡泡孔的沿所述落座面(1A)的水平方向(X)的直径相对于发泡泡孔的沿正交于所述落座面(1A)的垂直方向(Y)的直径的比率随着沿垂直方向(Y)朝向所述落座面(1A)去而增加。

Description

软质聚氨酯发泡成形品和座垫
技术领域
本发明涉及一种软质聚氨酯发泡成形品和座垫。
本申请要求基于2014年6月12日在日本提交的日本专利申请No.2014-121917的优先权，在此将其内容引入。
背景技术
在现有技术中，作为如具有载置面(mounting surface)的座垫(seat pad)等的软质聚氨酯发泡成形品，已知例如专利文献1中所述的构成：从载置面侧的表面朝向相对侧的背面去，硬度逐渐增加。
在这些软质聚氨酯发泡成形品中，使用两种发现硬度相互不同的发泡原液，以混合形式提供具有高硬度的泡沫和具有低硬度的泡沫，由此沿软质聚氨酯发泡成形品的厚度方向的硬度连续变化，使得载置面侧的硬度低下。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本特开2006-149466号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在现有技术的软质聚氨酯发泡成形品中，当车辆行驶在弯曲道路、或改变车道等时施加离心力(离心加速度G)时，存在车辆中的人的腰部、和载置物等在水平方向上会倾斜和摇晃的可能性。
与此相对，通过增加软质聚氨酯泡沫的粘弹性能够防止摇晃；然而，在这种情况下，存在缓冲性会受损的可能性。
本发明是鉴于上述情况而作出的，本发明的目的在于提供一种软质聚氨酯发泡成形品和座垫，其能够通过防止摇晃来改善稳定性同时保持良好的乘坐感。
用于解决问题的方案
根据本发明的软质聚氨酯发泡成形品是具有载置面并可通过将发泡原液发泡成形而得到的软质聚氨酯发泡成形品，其中发泡泡孔(foaming cell)的沿载置面的水平方向的直径与发泡泡孔的沿正交于载置面的垂直方向的直径的比率随着沿垂直方向朝向载置面去而增加。
发明的效果
根据本发明的软质聚氨酯发泡成形品和座垫可以通过防止摇晃来改善稳定性同时保持良好的乘坐感。
附图说明
图1是显示根据本发明的实施方案的座垫的垂直截面图。
图2是用于说明座垫中的发泡泡孔的纵横比(aspect ratio)的图。
图3A是座垫的主要部分的截面图并且是图1所示的A部分的放大图。
图3B是座垫的主要部分的截面图并且是图1所示的B部分的放大图。
图3C是座垫的主要部分的截面图并且是图1所示的C部分的放大图。
图4是用于制造座垫的成形模具的垂直截面图。
图5是显示所制造的软质聚氨酯泡沫沿厚度方向的纵横比的图。
图6是显示所制造的软质聚氨酯泡沫沿厚度方向的刚性分布的图。
具体实施方式
以下，参考附图将描述根据本发明的软质聚氨酯发泡成形品和座垫的实施方案。
如图1所示，本实施方案的座垫1是例如汽车(车辆)内安置的座位(落座部)等中使用的软质聚氨酯发泡成形品，具有落座面1A(载置面)，并可通过将发泡原液2发泡成形而获得。
对于座垫1中的多个发泡泡孔21，如图1、2、3A、3B和3C所示，沿落座面1A的水平方向X的直径Rx与沿正交于落座面1A的垂直方向Y的直径Ry的比率(以下，称为纵横比)随着发泡泡孔的位置沿垂直方向Y接近落座面1A而增加。此外，本座垫1中纵横比随着沿垂直方向Y朝向落座面1A去的增加率相同。另外，增加率相同意思是增加率不但在整个座垫中恒定，而且沿垂直方向Y有点不同。
此外，座垫1中的发泡泡孔21是软质发泡树脂的气孔(pore)。
这里，将沿垂直方向Y与落座面1A相对的一侧称为背面1B。
可以使用可通过将例如含有多元醇组分、多异氰酸酯组分、交联剂、发泡剂和催化剂的发泡原液作为座垫1的发泡原液发泡成形而获得的软质聚氨酯泡沫。
在上述发泡原液2中，可通过使用一种液体(一种共混的)控制发泡行为以改变纵横比来产生硬度的梯度，液体的数目不限于一种，也可以通过混合两种(两种共混的)以上的液体来产生硬度的梯度。
如图2所示，纵横比是通过将发泡泡孔21的沿水平方向X的直径Rx除以沿垂直方向Y的直径Ry而得到的值并定义座垫1中的泡孔的形状。
在图1所示的座垫1的落座面1A侧的A区域中，如图3A所示，纵横比大于1，沿水平方向X的直径Rx大于沿垂直方向Y的直径Ry，发泡泡孔21A具有沿水平方向X长的扁平形状。即，A区域中的发泡泡孔21A容易沿垂直方向Y挠曲(deflect)，不容易沿水平方向X变形。因此，由于沿垂直方向Y的缓冲性，座垫感觉柔软。
这里，落座面1A侧中包含的发泡泡孔21A的纵横比优选设定在1.4～1.6的范围内。与此同时，在落座面1A侧上包含的发泡泡孔21A当中，该数值仅适用于在不接触或接近下述模腔C的内表面并能没有任何阻碍地发泡的部分中形成的发泡泡孔。
另外，在图1所示的座垫1的沿垂直方向Y的中心部分的B区域中，如图3B所示，纵横比大于1并且是比A区域的纵横比小的值。因此，沿水平方向X的直径Rx略大于沿垂直方向Y的直径Ry，发泡泡孔具有与圆形相比横向上略长的扁平的形状。即，与A区域中的发泡泡孔21A相比，B区域中的发泡泡孔21B不容易沿垂直方向Y挠曲，由于沿垂直方向Y的缓冲性，座垫感觉有点硬。
另外，在图1所示的背面1B侧的中心部分的C区域中，如图3C所示，纵横比是几乎接近于1的值，发泡泡孔具有圆形，其中沿水平方向X的直径Rx和沿垂直方向Y的直径Ry彼此几乎相同。具体地，发泡泡孔具有横向上长的椭圆形状，其具有小于B区域中的发泡泡孔21B的扁平度并沿竖直方向Y受到阻挡(blocked)，与A区域和B区域中的发泡泡孔21A和21B相比，基于相对于所有方向的力相同的硬度，C区域中的发泡泡孔21C不容易变形，座垫感觉硬。
这里，上述C区域中包含的发泡泡孔21C的纵横比优选设定在0.95～1.05的范围内。与此同时，在背面1B侧上包含的发泡泡孔21C当中，该数值仅适用于在不接触或接近下述模腔C的内表面并能没有任何阻碍地发泡的部分中形成的发泡泡孔。
此外，如上所述，随着发泡泡孔21的位置从落座面1A移向背面1B，发泡泡孔21的形状从横向上长的形状逐渐变为大致圆形。此时发泡泡孔21的大小(体积)在沿垂直方向Y的落座面1A侧(A区域中的发泡泡孔21A)和背面1B侧(C区域中的发泡泡孔21C)小于位于它们之间的中心部分(B区域中的发泡泡孔21B)。
与此同时，关于纵横比，通过沿垂直方向Y将座垫1等分为多个部分得到的各部分的发泡泡孔21的纵横比从落座面1A侧朝向背面1B侧而增大。
该纵横比可在通过沿垂直方向Y将座垫1等分为多个部分得到的各部分的预定区域中，基于水平方向X上存在的发泡泡孔21和分割这些泡孔的骨材(aggregate)之间的比率、以及垂直方向Y上存在的发泡泡孔21和分割这些发泡泡孔21的骨材之间的比率而指定。具体地，借助于光学显微照片的图像处理，基于位于沿水平方向X延伸的直线上的发泡泡孔21和骨材之间的比率、以及位于沿垂直方向Y延伸的直线上的发泡泡孔21和骨材之间的比率，可指定纵横比。
与此同时，在座垫1的制造方法中，使用图4所示的成形模具3。该成形模具3使用下模31和上模32形成为箱形状，在成形模具的内部空间中形成用于形成座垫1的模腔C。上模32是遮蔽下模31的开口的盖材，当在平面图中观察时，在外周部设置有用于排出成形模具3内空气的排气孔33。
这里，将描述纵横比的测定方法的实例。
例如，循序地从载置面(正面)朝向背面根据其厚度从臀部点正下方的座垫切出适当数量的20mm×20mm×20mm的立方体，从而得到评价样品。例如，对于厚度为95mm的座垫，获得四个评价样品，对于厚度为75mm的座垫，获得三个评价样品。
此外，使用光学显微镜获得各评价样品的中心部分的放大照片，将通过照片的中心的垂直线和水平线分别视为垂直基准线和水平基准线。此外，垂直线和水平线从垂直基准线和水平基准线以2mm的相等间隔设置。这里，将垂直基准线和水平基准线也视为垂直线和水平线。在垂直线中，垂直基准线和垂直基准线两侧的三条垂直线用作测定对象。另外，在每条垂直线以其与水平基准线的交点为中心的6mm长的范围中，目视计数发泡泡孔的骨架和垂直线之间的交点的数目，平均来自三条垂直线的计数，将该平均值看作为发泡泡孔的沿垂直方向的直径Ry。
另外，对于水平方向，同样类似地，在水平线中，水平基准线和水平基准线两侧的三条水平线用作测定对象，在每条水平线以其与垂直基准线的交点为中心的10mm长的范围中，目视计数发泡泡孔的骨架和水平线之间的交点的数目，平均来自三条水平线的计数。将该平均值看作为发泡泡孔的沿水平方向的直径Rx。
之后，使用Rx/Ry(平均值的倒数)计算发泡泡孔的垂直和水平尺寸，并且可测定纵横比。
与此同时，可以适当改变上述评价样品(立方体)的尺寸、垂直线和水平线之间的间隔、分割部分的数目、和计数范围(长度)等。
图5显示了使用上述测定方法得到的各评价样品的纵横比的结果的实例。图5是如下的图：横轴表示各深度位置，纵轴表示纵横比，评价样品的数目为4个，显示了基于根据本发明(实施例1和2)和作为现有技术的比较例的条件制造的座垫的纵横比。与此同时，实施例1和2以及比较例的座垫中的软质聚氨酯泡沫的配方示于下表1中。实施例1的纵横比从表层(front layer)侧朝向背面侧循序为1.45、1.37、1.17和1.05，实施例2的纵横比类似地从表层侧朝向背面侧循序为1.55、1.40、1.20和1.03，比较例的纵横比类似地从表层侧朝向背面侧循序为1.18、1.16、1.12和1.10。
如图5的附图所示，实施例1和2的软质聚氨酯泡沫显示了从正面朝向背面沿厚度方向的纵横比的减少率大于比较例的趋势。根据图5的结果，发现在实施例1和2中，由于正面附近的纵横比相对大，当乘客坐在座垫上时产生适当的回弹力，来自落座面的压迫力小。
由实施例1和2以及比较例的纵横比得到的近似曲线分别为Y＝-0.668X+1.541(实施例1)，Y＝-0.836X+1.647(实施例2)，Y＝-0.123X+1.190(比较例)。即，由于近似曲线的斜率在-0.85～-0.60的范围内，可以通过防止摇晃来改善稳定性同时保持良好的乘坐感，乘坐质量改善。
这里，将描述本实施方案中的具体软质聚氨酯泡沫。
软质聚氨酯泡沫的优选实施方案是通过将含有多元醇组分、多异氰酸酯组分、交联剂、发泡剂和催化剂的发泡原液发泡成形获得的软质聚氨酯泡沫。构成上述发泡原液的材料具有以下特征(A)～(C)。
(A)作为多元醇组分，含有重均分子量Mw为3,000～12,000且官能团数(羟基数)为3～4的聚醚多元醇。
(B)发泡原液中作为交联剂组分包含的所有化合物(交联剂的全体)的氧化乙烯基团/氧化丙烯基团(摩尔比)为100以上。
(C)作为多异氰酸酯，含有以异氰酸酯当量计为70以上的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。
<多元醇组分>
作为构成发泡原液的多元醇组分，含有重均分子量Mw为3,000～12,000且官能团数(羟基数)为3～4的聚醚多元醇。由于其反应性良好，聚醚多元醇优选为通过烯化氧的开环聚合得到的聚醚多元醇。烯化氧的实例包括氧化丙烯(PO)、和氧化乙烯(EO)等。用作聚醚多元醇的材料的烯化氧可以是一种或多种。
从原料活性的观点来看，构成发泡原液的聚醚多元醇优选为通过组合使用PO和EO获得的聚醚多元醇。PO与EO的共混比(摩尔比)没有特别限定，但例如，优选为8/92～25/75，更优选为13/87～20/80。当EO/PO的摩尔比在上述范围内时，可以容易地产生具有良好反应性的聚醚多元醇。
构成发泡原液的聚醚多元醇的1个分子中含有的羟基(官能团)的数目优选为3～4个。当羟基数在上述优选范围内时，发泡原液的粘度适当，并且可获得具有优异物性的软质聚氨酯泡沫。另外，除了上述聚醚多元醇(A)之外，作为任选组分，可以组合使用具有2个官能团的聚醚多元醇。
构成发泡原液的聚醚多元醇的重均分子量Mw优选为3,000～12,000，更优选为3,000～8,000，仍更优选为5,000～8,000。当聚醚多元醇的重均分子量为12,000以下时，发泡原液的粘度不会变得过大，搅拌效率良好。另一方面，当聚醚多元醇的重均分子量为3,000以上时，可获得具有良好回弹性的软质聚氨酯泡沫。这里，重均分子量Mw是使用凝胶渗透色谱法(GPC法)作为聚苯乙烯当量值算出的值。另外，除了上述聚醚多元醇(A)之外，作为任选组分，可以组合使用重均分子量为大于8,000且12,000以下的聚醚多元醇。
构成发泡原液的聚醚多元醇的不饱和度优选为0.03毫当量/g以下。当不饱和度为0.03毫当量/g以下时，可获得具有良好物性如耐久性的软质聚氨酯泡沫。这里，“不饱和度”是基于日本工业标准JIS K1557-1970，指的是使用其中通过醋酸汞(II)对样品中的不饱和键的作用而游离的醋酸用氢氧化钾进行滴定的方法而测定的总不饱和度(毫当量/g)。
作为多元醇组分的于发泡原液中含有的聚醚多元醇可以是一种或多种。
在作为多元醇组分的于发泡原液中含有的聚醚多元醇为一种的情况下，优选含有重均分子量为7,000以上和官能团为4个(4官能)的聚醚多元醇。当包含上述聚醚多元醇时，可以显著减小在使用通过发泡成形获得的软质聚氨酯泡沫作为座垫的情况下产生的上述摇晃感。
从容易赋予通过将发泡原液发泡成形而得到的软质聚氨酯泡沫以期望的物性的观点出发，相对于发泡原液中包含的多元醇组分的总质量，对应于(A)聚醚多元醇的一种或多种聚醚多元醇的总含量优选为60质量％以上，更优选为70～100质量％，仍更优选为80～100质量％，最优选为85～100质量％。
作为构成发泡原液的多元醇组分，除了聚醚多元醇之外，可以组合使用聚合物多元醇。作为聚合物多元醇，可以应用作为聚氨酯发泡成形体通常使用的聚合物多元醇。其实例包括通过将如聚丙烯腈、丙烯腈-苯乙烯共聚物等的聚合物组分与由聚环氧烷形成的、重均分子量Mw为3,000～8,000且更优选4,000～7,000的聚醚多元醇接枝共聚得到的聚合物多元醇。作为聚环氧烷的原料的烯化氧，优选包含作为官能团(聚合性基团)的氧化丙烯(PO)的烯化氧，更优选仅包括氧化丙烯的烯化氧或同时包括氧化丙烯和氧化乙烯(EO)的烯化氧。另外，聚合物组分的含量相对于聚合物多元醇的总质量优选为25～50质量％。
在聚醚多元醇和聚合物多元醇混合作为构成发泡原液的多元醇组分的情况下，聚醚多元醇/聚合物多元醇的混合比(质量比)优选为70/30～99/1，更优选为80/20～99/1，仍更优选为85/15～99/1。当混合比在上述范围内时，可容易获得具有期望的物性的软质聚氨酯泡沫。
<多异氰酸酯组分>
作为构成发泡原液的多异氰酸酯组分，含有以异氰酸酯当量计为70以上的二苯基甲烷二异氰酸酯。
二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)是聚氨酯泡沫领域通常使用的多异氰酸酯组分。MDI的具体实例包括通常称为单体MDI的4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(4,4-MDI)、2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(2,4-MDI)、2,2-二苯基甲烷二异氰酸酯(2,2-MDI)、聚合MDI、和粗MDI等。在发泡原液中，可以单独含有一种MDI或者可以含有两种以上MDI。
表示发泡原液中包含的多异氰酸酯的总量的“异氰酸酯当量”指的是当发泡原液中的活性氢量(mol)设为100时，异氰酸酯基的摩尔比。
来自发泡原液中包含的MDI的异氰酸酯当量至少为70以上，优选为70～120，更优选为80～100。当异氰酸酯当量为70以上时，可防止发泡原液的搅拌不良。当异氰酸酯当量为120以下时，可防止泡沫塌陷的发生。
作为任选组分，除了(C)MDI以外，可以少量添加MDI以外的公知的多异氰酸酯组分。其实例包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、三苯基二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、和异佛尔酮二异氰酸酯等。
从容易赋予通过将发泡原液发泡成形而得到的软质聚氨酯泡沫以期望的物性的观点来看，相对于发泡原液中包含的多异氰酸酯组分的总质量，一种或多种(C)二苯基甲烷二异氰酸酯的总含量优选为70质量％以上，更优选为80～100质量％，仍更优选为90～100质量％，最优选为95～100质量％。
此外，构成(C)二苯基甲烷二异氰酸酯的纯MDI的含量相对于发泡原液中包含的多异氰酸酯组分的总质量优选为40质量％以上，更优选为50～90质量％，仍更优选为55～85质量％，最优选为60～80质量％。
<交联剂组分>
为了使通过将发泡原液发泡成形而得到的软质聚氨酯泡沫具有期望的物性，作为构成发泡原液的交联剂组分，优选包含相对于多异氰酸酯组分具有比水高的反应性的交联剂作为主要组分。通常，相对于多异氰酸酯组分的反应性按照甘油、具有氧化乙烯基团的交联剂(EO系交联剂)、水和具有氧化丙烯基团的交联剂(PO系交联剂)的顺序降低。基于上述，发泡原液中作为交联剂含有的一种或多种化合物全体的EO基团和PO基团的摩尔比(EO基团摩尔数/PO基团摩尔数)优选为100以上，更优选为105以上，仍更优选为110以上。该摩尔比愈高愈优选。即，发泡原液优选实质上不含有具有PO基团的交联剂。
这里，氧化乙烯基团(EO基团)指的是除去构成氧化乙烯的一个氢原子的具有单价键的基团。氧化丙烯基团(PO基团)指的是除去构成氧化丙烯的一个氢原子的具有单价键的基团。
作为具体的交联剂组分，可以应用聚氨酯泡沫领域中使用的公知的交联剂。交联剂的分子量通常优选为1,000以下。从增加上述EO基团/PO基团的摩尔比的观点出发，优选具有“EO(基团)/PO(基团)＝100/0”的市售交联剂。
发泡原液中包含的交联剂可以是一种或多种。在组合使用EO基团/PO基团(摩尔比)为100以上的交联剂和甘油的情况下，交联剂/甘油的质量比优选为10:1～1:10，更优选为5:1～1:5，仍更优选2:1～1:2。
发泡原液中包含的交联剂组分的总含量相对于100质量份的多元醇组分优选为0.5～10质量份，更优选为1～5质量份。当其总含量在上述范围的上限值以下时，可防止独泡性过高、成形困难以及泡沫塌陷。当其总含量在上述范围的下限值以上时，充分获得交联剂的效果。
<发泡剂组分>
作为构成发泡原液的发泡剂组分，优选使用水。由于水通过与多异氰酸酯反应生成二氧化碳，因此水起到发泡剂的功能。
发泡原液中的水的含量相对于100质量份的多元醇组分优选为1～7质量份，更优选为2～5质量份。当水的含量在上述范围内时，容易获得具有期望的物性的软质聚氨酯泡沫。另外，可防止所得软质聚氨酯泡沫的热压缩残余应变特性的劣化。
<催化剂组分>
作为构成发泡原液的催化剂组分，使用聚氨酯泡沫领域中使用的公知的催化剂。公知的催化剂的实例包括胺系催化剂和锡催化剂。
通常，公知的催化剂大致分类为促进聚氨酯树脂化的树脂化催化剂和促进多异氰酸酯组分发泡的发泡催化剂。
优选的树脂化催化剂为特别地促进多异氰酸酯和多元醇之间反应的叔胺催化剂且没有特别限制，其实例包括三亚乙基二胺、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯、如1-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑和1-异丁基-2-甲基咪唑等咪唑类、和1,1'-(3-(二甲基氨基)丙基)亚氨基)双(2-丙醇)。此外，优选的发泡催化剂为特别地促进异氰酸酯和水之间反应并有效生成二氧化碳的叔胺催化剂，该发泡催化剂通常用于改善泡沫的流动性和尺寸稳定性。对发泡催化剂没有特别限制，其实例包括双(2-二甲基氨基乙基)醚、N,N,N',N”,N”-五甲基二亚乙基三胺和N,N,N',N”,N”',N”'-六甲基三亚乙基四胺等。
在树脂化催化剂和发泡催化剂中，发泡原液优选至少含有树脂化催化剂作为催化剂组分。
发泡原液中含有的树脂化催化剂:发泡催化剂的质量比优选为100:0～100:100，更优选为100:0～100:50，仍更优选为100:0～100:20。
作为树脂化催化剂的1,1'-(3-(二甲基氨基)丙基)亚氨基)双(2-丙醇)的含量相对于100质量份的多元醇组分优选为0.1～2.0质量份，更优选为0.2～1.5质量份，仍更优选为0.3～1.2质量份，特别优选为0.4～0.9质量份。当其含量在上述范围内时，可容易获得具有期望的物性的软质聚氨酯泡沫。
在作为树脂化催化剂的1,1'-(3-(二甲基氨基)丙基)亚氨基)双(2-丙醇)和发泡催化剂组合使用的情况下，两种催化剂的总含量相对于100质量份的多元醇组分优选为0.1～1.5质量份，更优选为0.4～1.2质量份，仍更优选为0.7～1.0质量份。当其含量上述范围内时，可容易获得具有期望的物性的软质聚氨酯泡沫。
作为胺系催化剂，为了促进多元醇与多异氰酸酯之间的树脂化(胶凝化)反应并为了促进氨基甲酸酯键生成，优选使用发泡活性相对于胶凝化活性(gelling activity)的比为10×10-1以下的树脂化催化剂。
这里，胶凝化活性是确定多元醇与多异氰酸酯之间的树脂化反应的速度的常数，其值越高，发泡体的交联密度越高，发泡体的机械性能越好。具体地，使用甲苯二异氰酸酯和二甘醇之间的胶凝化反应的反应常数。另一方面，发泡活性是确定多异氰酸酯和水的发泡反应的速度的常数，其值越高，发泡体的泡孔之间的连通性越高。具体地，使用甲苯二异氰酸酯和水之间的发泡反应的反应常数。上述两种催化剂常数的比表示两种催化剂之间的平衡。
优选的胺系催化剂的实例和树脂化催化剂的具体实例如下所示。
树脂化催化剂的具体实例不仅包括上述催化剂，还包括三亚乙基二胺(TEDA)，三亚乙基二胺和聚丙二醇的混合物，如N,N,N',N'-四甲基乙二胺、N,N,N',N'-四甲基丙二胺、N,N,N',N”,N”-五甲基-(3-氨基丙基)乙二胺、N,N,N',N”,N”-五甲基二亚丙基三胺、N,N,N',N'-四甲基胍和135-三(N,N-二甲基氨基丙基)六氢-S-三嗪等叔胺类，如1-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑和1-异丁基-2-甲基咪唑等咪唑类，以及其它地N,N,N',N'-四甲基六亚甲基二胺，N-甲基-N'-(2-二甲基氨基乙基)哌嗪，N,N'-二甲基哌嗪，N-甲基哌嗪，N-甲基吗啉，和N-乙基吗啉等。
发泡原液中的胺系催化剂的含量相对于100质量份的多元醇组分优选为0.1～0.4质量份，更优选为0.2～0.4质量份，仍更优选为0.3～0.4质量份。当其含量在上述范围的下限值0.1质量份以上时，可防止泡沫塌陷。当其含量在上述范围的上限值0.4质量份以下时，可防止产生独立泡孔以及由此出现的收缩。
锡催化剂的具体实例包括公知的有机锡催化剂，例如辛酸亚锡、月桂酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、马来酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、二醋酸二辛基锡、和辛酸锡等。
发泡原液中的锡催化剂的含量相对于100质量份的多元醇组分优选为0.01～0.5质量份，更优选为0.01～0.4质量份，仍更优选为0.01～0.2质量份。
<稳泡剂组分>
发泡原液中可包含稳泡剂。作为稳泡剂，可应用聚氨酯泡沫领域中使用的公知的稳泡剂，其实例包括硅酮系稳泡剂、阴离子稳泡剂和阳离子稳泡剂。这些稳泡剂包括在分子链末端具有羟基的稳泡剂。
发泡原液中的稳泡剂的含量相对于100质量份的多元醇组分优选为0.1～5质量份，更优选为0.2～3质量份，仍更优选为0.3～0.8质量份。通常，当其含有比例为5质量份以下时，可充分获得稳泡剂的效果。另外，当其含有比例为0.1质量份以上时，多元醇组分和多异氰酸酯组分的搅拌性能提高，并且可容易获得具有期望物性的软质聚氨酯泡沫。
<其他任选组分>
根据需要，可以在发泡原液中共混各种添加剂。例如，可以共混如颜料等着色剂、链延长剂、如碳酸钙等填料、阻燃剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、如炭黑等导电性物质、和抗菌剂等。各种添加剂的共混量根据用途和目的适当调节。
<发泡原液的制备方法>
对发泡原液的制备方法没有特别限制，其实例包括以下制备方法：制备由除了多异氰酸酯组分以外的各组分形成的混合物(以下可简称为“多元醇混合物”)，然后与多异氰酸酯组分混合，从而获得发泡原液。
为了减少作为发泡剂的水和催化剂组分之间的接触，多元醇混合物优选以以下方式制备：首先，将催化剂组分与多元醇组分混合，接下来混合稳泡剂组分、交联剂组分和根据需要的任选组分，最后混合作为发泡剂的水。
之后，在软质聚氨酯泡沫的发泡成形步骤中，混合多元醇混合物和多异氰酸酯组分，从而制备发泡原液。
制备的多元醇混合物在液温25℃下的粘度优选为2,400mPa·s以下，更优选为1,800mPa·s以下。当其粘度在该优选粘度范围内时，发泡原液的搅拌效率良好，整个发泡原液可均匀获得充分的发泡量，容易获得具有期望物性的软质聚氨酯泡沫(发泡成形体)。
使用发泡原液将软质聚氨酯泡沫发泡成形的方法没有特别限制，例如可以采用将发泡原液注入形成于模具内的模腔中，并且进行发泡成形的公知的方法。
在上述公知的方法中，为了防止构成发泡原液的各组分的分离，优选通过在将发泡原液注入模腔之前即刻混合上述各组分来制备发泡原液。注入的发泡原液的液温优选为10～50℃，更优选为20～40℃，仍更优选为25～35℃。模具的温度优选为40～80℃，更优选为50～70℃，甚至更优选为60～65℃。当发泡原液的液温和模具的温度在上述优选的范围内时，可获得合适的发泡。发泡之后，通过在模具中固化后从模具中取出，获得期望的软质聚氨酯泡沫。这里，可以对得到的软质聚氨酯泡沫进一步进行公知的除膜处理。
<沿软质聚氨酯泡沫的厚度方向的刚性分布>
不论发泡成形方法，根据本发明的软质聚氨酯泡沫具有如下趋势：在发泡成形时沿从下层至上层的厚度方向(即，沿着垂直线向上的方向)，刚性(硬度)增加。即，沿根据本发明的软质聚氨酯泡沫的厚度方向的刚性分布显示连续的增加趋势或连续的减少趋势。这里，在软质聚氨酯泡沫的发泡成形期间，刚性分布显示沿从下层至上层的方向的增加趋势；然而，在相同的软质聚氨酯泡沫的发泡成形期间，刚性分布显示沿从上层至下层的方向的减少趋势。
根据本发明的软质聚氨酯泡沫显示上述刚性分布的机理的细节不清楚；然而，可认为构成发泡原液的各组分的组合是一个因素。特别地，可认为主要因素是交联剂组分的主要聚合性基团(反应性基团)是EO基团，实质上发挥交联效果的PO基团不包括在交联剂组分中，包含MDI作为多异氰酸酯组分的大部分，不包含或很少地包含TDI。另外，还可认为作为交联剂组分含有的甘油和作为催化剂组分含有的树脂化催化剂也对上述刚性分布的显示贡献不少。
此外，当沿厚度方向切割显示上述刚性分布的软质聚氨酯泡沫时，发泡成形时从上层至下层观察到在截面出现的发泡泡孔形状的扁平度(degree of flatness)显示逐渐增加的趋势。即，在通过发泡成形获得的软质聚氨酯泡沫中，观察到如下趋势：发泡成形时位于下层的发泡泡孔由于在重力方向上被挤压而显示横向上长的扁平形状(椭圆形)，位于中间层的发泡泡孔的扁平度相对缓和而接近圆形，位于上层的发泡泡孔的扁平度进一步缓和再更接近圆形。以这种方式，可认为在软质聚氨酯泡沫的厚度方向的截面出现的发泡泡孔的形状的变化与上述刚性分布趋势相关。
与此同时，根据本发明的软质聚氨酯泡沫“软质”是指软质聚氨酯泡沫具有当乘客用手压软质聚氨酯泡沫或坐在软质聚氨酯泡沫上时凹陷变形的硬度(刚性)。
另外，作为其他软质聚氨酯泡沫，可以使用通过将含有多元醇、多异氰酸酯、交联剂、发泡剂和催化剂的发泡原液发泡成形而得到的软质聚氨酯泡沫，其中，含有重均分子量Mw为3,000～12,000且官能团数为3～4的聚醚多元醇作为多元醇，作为交联剂包含的所有化合物的氧化乙烯基团/氧化丙烯基团(摩尔比)为100以上，含有重均分子量为1000以下的短链多元醇作为交联剂，含有以异氰酸酯当量计为70以上的甲苯二异氰酸酯作为多异氰酸酯。
接下来，使用附图具体描述上述构成的软质聚氨酯发泡成形品和座垫的作用。
在本实施方案的座垫1中，如图1、3A、3B和3C所示，发泡泡孔的形状随着沿垂直方向Y朝向落座面1A去而变为横向上长的，因此沿垂直方向Y容易压缩和变形的相对横向上长的发泡泡孔21位于落座面1A侧，沿垂直方向Y不容易压缩和变形的相对纵向上长的发泡泡孔21位于沿垂直方向Y的背面1B侧。
因此，可以使落座面1A侧的硬度低于背面1B侧的硬度，在将该软质聚氨酯发泡成形品安装于车辆内并用作本实施方案所述的座垫1的情况下，可以防止当乘客坐在座垫上时乘客感觉硬并保持良好的乘坐感。
此外，当比率沿垂直方向Y逐渐变化时，在软质聚氨酯发泡成形品中，在沿垂直方向Y的落座面1A和背面1B之间的部分中，可防止产生硬度急剧变化的地方，可防止乘客当乘坐在软质聚氨酯发泡成形品上时感到不适。
另外，由于横向上长的发泡泡孔21沿垂直方向Y容易压缩和变形，但在上述变形状态下不容易沿水平方向X剪切和变形，可以防止落座面1A侧沿水平方向X变形，并可以可靠地防止载置在落座面1A上的乘客或物品沿水平方向摇晃。因此，即使在沿水平方向对乘客或物品施加加速度的情况下，也可以使载置面上的乘客或物品稳定。
另外，当使用一种聚氨酯(urethane)发泡材料时，可以容易且高精度地制造具有上述纵横比的软质聚氨酯发泡成形品，并且当乘客或物品置于其上时，在沿水平方向施加加速度的情况下，能够减少摇晃。
另外，当背面1B侧的发泡泡孔21的纵横比设定在0.95～1.05的范围内时，由于纵横比接近1，软质聚氨酯发泡成形品难以因任何方向的力而变形，可以进一步减少摇晃感。
此外，当落座面1A侧的发泡泡孔的纵横比设定在1.40～1.60的范围内时，当乘客坐在软质聚氨酯发泡成形品上时可防止座垫1沿垂直方向Y过度挠曲，获得良好的乘坐感，使得坐在落座面1A上的乘客不会感觉硬。
另外，在本实施方案中，由于随着沿垂直方向Y朝向落座面1A去的纵横比的增加率变得彼此相同并不急剧变化，可以减小座垫1的沿垂直方向Y的硬度特性的变化，并且当物品载置在其上或乘客坐在其上时可进一步防止不适感。
如上所述，在根据本实施方案的软质聚氨酯发泡成形品和座垫中，可通过防止摇晃来改善稳定性同时保持良好的乘坐感。
(实施例)
将具有表1所示的配方的多元醇组分-共混液和异氰酸酯组分混合制备聚氨酯(urethane)共混原液，将该聚氨酯-共混原液注入到模具中并将该聚氨酯共混原液发泡成形，来制造厚度为95nm的车辆用座垫，使用以下测定方法测定其硬度，评价如下。
这里，表1显示了实施例1和比较例的配方。另外，实施例2的配方与实施例1的配方相同。
[表1]
<在各深度位置处的硬度测定>
以下，通过发泡成形时颠倒上下方向，将发泡成形时的下表面视为正面，将发泡成形时的上表面视为背面。其原因在于，在软质聚氨酯泡沫用作座垫的情况下，当对应于座垫的落座面的正面侧柔软、落座面的相反侧的背面侧硬时，可容易获得稳定的舒适感。
通过从臀部点正下方位置处的座垫切出20mm×20mm×20mm的立方体而得到评价样品，测定硬度。与此同时，在实施例1中，例如，由于座垫的厚度为95mm，从载置面(正面)朝向背面循序得到四个评价样品。将四个评价样品如下命名：在沿从正面(落座面)朝向背面的厚度方向将正面(表层)定义为深度0％的表面、将背面定义为深度100％的情况下，第一评价样品在10.5％的深度，第二评价样品在31.6％的深度，第三评价样品在52.6％的深度，第四评价样品在73.7％的深度。
之后，对各评价样品测定载荷挠曲，从而当评价样品弯曲25％时测定应力，将测定的应力视为硬度。
<硬度比>
计算上述测定的由四个不同深度位置得到的各评价样品测定的硬度值的平均值，计算相对于该平均值的各位置的硬度比。该硬度比是指各位置(各深度位置)的硬度相对于发泡成形体的在厚度方向上的平均硬度的比。关于这些结果，图6显示了横轴表示各深度位置、纵轴表示硬度比的图。
实施例1的硬度比从表层侧朝向背面侧为0.80、0.88、1.07和1.25，比较例的硬度比类似地从表层侧朝向背面侧为1.17、0.96、0.87和1.00。
如图6的附图所示，在实施例1的软质聚氨酯泡沫中，从正面朝向背面去沿厚度方向的硬度连续增加。即，沿厚度方向的刚性分布显示连续增加趋势。结果，座垫使用中所要求的充分减少了摇晃感。另外，由于正面附近的硬度比相对小，当乘客坐在座垫上时，回弹力适度，来自落座面的压迫力小，因而能够获得与现有技术不同的乘坐舒适感。
实施例1和2的软质聚氨酯泡沫显示上述刚性分布的原因可认为是以下事实的任一个或多个：在软质聚氨酯泡沫的发泡原液中包含大量甘油作为交联剂；包含EO系交联剂作为主要交联剂，而实质上不包含PO系交联剂；树脂化催化剂是主要催化剂；实质上不包含稳泡剂。
另一方面，如图6的附图清楚可见，在比较例的软质聚氨酯泡沫中，正面层附近深度10.5％的第一评价样品的硬度比与位于第一评价样品正下方的深度31.6％的第二评价样品的硬度比相比减小。当形成上述刚性分布时，在施加横向的G的情况下，产生了软质聚氨酯泡沫在中间层中横向移位比靠近落座面的表层更深的感觉，容易产生摇晃感。
比较例的软质聚氨酯泡沫显示上述刚性分布的原因可认为是以下事实的任一个或多个：在软质聚氨酯泡沫的发泡原液中不包含甘油作为交联剂；包含大量PO系交联剂作为交联剂；包含大量发泡催化剂作为催化剂。
与此同时，在表1中，由产品号或产品名表示的各材料的细节如下所述。
“聚醚多元醇A1-1”的EO/PO摩尔比为16/84，重均分子量为7,000，官能团数为4。
“聚醚多元醇A1-2”的EO/PO摩尔比为13/87，重均分子量为7,000，官能团数为3。
“聚合物多元醇A2-1”是固体含量为33％、羟基值为23mgKOH/g、重均分子量为5,400的3.2官能聚合物多元醇(Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造，商品名：KC855)。
“交联剂C-1”的EO/PO摩尔比为0/100，重均分子量为700，官能团数为3。
“交联剂C-2”的EO/PO摩尔比为100/0，重均分子量为400，官能团数为4。
“交联剂C-3”是甘油。
“催化剂D-1”是市售的树脂化催化剂，1,1'-(3-(二甲基氨基)丙基)亚氨基)双(2-丙醇)。
“催化剂D-2”是市售的树脂化催化剂，三亚乙基二胺。
“催化剂D-3”是市售的发泡催化剂，(2-二甲基氨基乙基)醚。
“催化剂D-4”是市售的二乙醇胺，同时催化树脂化和发泡。
“稳泡剂E-1”是由Evonik制造的低活性型硅酮系稳泡剂(商品名：B8734)。
“稳泡剂E-2”是由Evonik制造的高活性型硅酮系稳泡剂(商品名：B8742)。
“发泡剂F-1”是水。
“多异氰酸酯(B-1)”是由BASF INOAC Polyurethanes Ltd.制造的称为“FOAMLITE 1302B”的MDI系异氰酸酯。实质上不包含TDI系异氰酸酯。
“多异氰酸酯(B-2)”是市售的多异氰酸酯，其为TDI/MDI以80/20的质量比混合的TDI系异氰酸酯。
与此同时，本发明的技术范围不限于上述实施方案，并且可以在本发明的主旨的范围内以各种方式进行修改。
例如，在本实施方案中，将软质聚氨酯发泡成形品用作座垫1，但是其用途不限于此，软质聚氨酯发泡成形品可用于如室内椅子和床的缓冲材料、房屋的地板用缓冲材料以及汽车等的车辆用座垫等各种用途。
另外，软质聚氨酯发泡成形品可具有不仅用于乘客坐在其上而且用于物品载置于其上的载置面。因此，载置面不必要像本实施方案中的落座面1A一样需要是水平的—正交于垂直方向，载置面的方向可以任意设置，例如垂直的载置面。
另外，在本发明的主旨的范围内，可以用公知的构成要素代替上述实施方案中的构成要素。
产业上的可利用性
根据本发明的软质聚氨酯发泡成形品和座垫，可通过防止摇晃来改善稳定性同时保持良好的乘坐感。
附图标记说明
1 座垫(软质聚氨酯发泡成形品)
1A 落座面(载置面)
1B 背面
2 发泡原液
21、21A、21B、21C 发泡泡孔
3 成形模具
C 模腔
Ry 发泡泡孔的沿垂直方向的直径
Rx 发泡泡孔的沿水平方向的直径
Y 垂直方向
X 水平方向

Claims (6)

1.一种软质聚氨酯发泡成形品，其具有载置面并通过将发泡原液发泡成形而得到，
其中发泡泡孔的沿所述载置面的水平方向的直径与发泡泡孔的沿正交于所述载置面的垂直方向的直径的比率随着沿所述垂直方向朝向所述载置面去而增加。
2.根据权利要求1所述的软质聚氨酯发泡成形品，其中所述发泡原液由一种聚氨酯发泡材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的软质聚氨酯发泡成形品，其中与所述载置面侧相对的背面侧包含的发泡泡孔的所述比率为0.95～1.05。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的软质聚氨酯发泡成形品，其中所述载置面侧包含的发泡泡孔的所述比率为1.40～1.60。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的软质聚氨酯发泡成形品，其中所述比率的随着沿所述垂直方向朝向所述载置面去的增加率彼此相同。
6.一种座垫，其中所述座垫安置在汽车中并用作落座部，其为根据权利要求1至5中任一项所述的软质聚氨酯发泡成形品。
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