JP2000226429A - 軟質ポリウレタンフォーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 紫外線やＮＯｘに対して耐える黄変性があ
り、且つ均一な気泡構造を有する軟質ポリウレタンフォ
ームを提供する。 【解決手段】 ポリオール成分とポリイソシアネート成
分とを反応させて得られるポリウレタンフォームにおい
て、ポリイソシアネート成分が、ａ）脂肪族および／ま
たは脂環族ポリイソシアネートを５０〜９９.５重量
部、およびｂ）脂肪族および／または脂環族ポリイソシ
アネートの三量体および／または三量体の重合体を０.
５〜５０重量部からなることを特徴とする軟質ポリウレ
タンフォーム。三量体の重合体の平均の重合度が５以下
である軟質ポリウレタンフォーム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線やＮｏ_xの
作用に対して耐黄変性を有するとともに、気泡の均一性
に優れた軟質ポリウレタンフォームを提供することを目
的とする。

【０００２】

【従来の技術】軟質ポリウレタンフォームは、軽量性、
弾力性等の優れた性能により、クッション材等の資材用
途、肩パット等の衣料用途、その他種々の用途に幅広く
使用されており、その製造に当たっては、通常トルエン
ジイソシアネート等の芳香族系のポリイソシアネートが
使用されている。しかし、芳香族ポリイソシアネートを
用いて得られるポリウレタンフォームは、太陽光線等の
光によって比較的容易に変色（黄変）する傾向がある。
このような黄変を防止する手段として、芳香族ポリイソ
シアネートに代えて脂肪族ポリイソシアネートまたは脂
環族ポリイソシアネートを使用した軟質ポリウレタンフ
ォームが提案されている。

【０００３】例えば、特公昭５２-３０４３７号公報に
は脂肪族または脂環式のポリイソシアネートに対し、特
殊な触媒を使用することによってポリウレタンフォーム
の物理的性質を保持しながら、耐候性および耐酸素性を
改良する技術が記載されており、特公昭５４-１５５９
９号公報には、イソシアネートとしてＮＣＯが芳香族環
に直接結合していないポリイソシアネートを使用して、
特定のポリウレタンフォームを得ることにより、ポリウ
レタンの色安定性が得られることが開示されている。特
開昭５４-１６２７９５号公報には、脂肪族および／ま
たは脂環族ポリイソシアネートに対して、アルカリ金
属の水酸化物・アルコラートもしくはフェノラート・弱
酸のアルカリ金属塩またはヘキサヒドロトリアジン-Ｓ-
誘導体の群から選ばれる少なくとも１種の化合物、ス
ズ、亜鉛または鉄の有機化合物の群から選ばれる少なく
とも１種の化合物を併用することにより、光安定性が改
良されること、すなわち光による黄変性が改良されるこ
とが記載されている。

【０００４】しかし、上記提案においてもなおいくつか
の問題点が残されている。すなわち、脂肪族または脂環
族ポリイソシアネートを用いてポリウレタンフォームを
製造しようとする場合、反応のバランス調整、すなわち
部分による反応の不均一性や重合と発泡のアンバランス
の調整が困難であり、それによると推測される気泡の一
部にセルの乱れが発生する場合がある。また、ＮＯｘに
よる変色については依然問題が残っており,発泡時の変
色（スコーチ）についても問題が生じていた。さらに
は、難燃性の改善についても要望されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の軟質
ポリウレタンフォームの欠点であった紫外線やＮＯｘに
対して耐黄変性があり、加えて難燃性に優れ、且つ均一
な気泡構造を有する軟質ポリウレタンフォームを提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリオール成
分とポリイソシアネート成分とを反応させて得られるポ
リウレタンフォームにおいて、ポリイソシアネート成分
が ａ）脂肪族および／または脂環族ポリイソシアネートを
５０〜９９.５重量部、および ｂ）脂肪族および／または脂環族ポリイソシアネートの
三量体および／または三量体の重合体を０.５〜５０重
量部からなることを特徴とする軟質ポリウレタンフォー
ムに関する。特に本発明は、上記三量体の重合体の平均
の重合度が５以下である軟質ポリウレタンフォームに関
する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明においてはポリイソシアネ
ートとして脂肪族および／または脂環族ポリイソシアネ
ートを使用する。脂肪族ポリイソシアネートの例とし
て、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、リジ
ンジイソシアネート（ＬＤＩ）、ブテンジイソシアネー
ト、１,３-ブタジエン-１,４-ジイソシアネート、オク
タメチレンジイソシアネート等のジイソシアネート類
が、また脂環族ポリイソシアネートの例として、イソホ
ロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、水添ジフェニルメ
タンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、水添キシレンジ
イソシアネート（水添ＸＤＩ）シクロヘキサンジイソシ
アネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、ジ
シクロヘキシルメタンジイソシアネート等のジイソシア
ネート類が例示できる。なお、芳香環を有するがイソシ
アネート基が直接芳香環に結合していないキシレンジイ
ソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシレンジイソ
シアネート（ＴＭＸＤＩ）も脂肪族ジイソシアネートに
属するものとして本発明で使用することができる。

【０００８】ポリイソシアネートとしては上記ジイソシ
アネート類の他、リジンエステルトリイソシアネート、
１,８-ジイソシアネート-４-イソシアネートメチルオク
タン、１,６,１１-ウンデカントリイソシアネート、１,
３,６-ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロヘ
プタントリイソシアネート等の３官能以上のポリイソシ
アネートも用いることができるが、これらはジイソシア
ネートとともに、本発明に使用するジイソシアネートの
６０重量％以下の範囲内で用いることができる。これら
のポリイソシアネートのうち特に好ましいものは、リジ
ンエステルトリイソシアネート、１,３,６-ヘキサメチ
レントリイソシアネートなどである。

【０００９】本発明でいうイソシアネートの三量体と
は、ジイソシアネートまたはトリイソシアネートの単量
体がイソシアネート基の反応を介して環状のイソシアヌ
レート環を形成しているものをいう。また、三量体の重
合体とは、ポリイソシアネートの三量体からなるイソシ
アヌレート環の環外に存在するイソシアネート基同士の
反応により重合したものをいう。本発明では、三量体の
重合体の平均重合度は５以下が好ましい。これより大き
いと粘度が高く、且つイソシアネート含量が低いため使
用が困難である。

【００１０】本発明に使用できるポリオールは、１分子
中に少なくとも２個または２個以上の活性水素基を含む
化合物で、「ポリウレタン樹脂ハンドブック」（岩田
編、日刊工業社発行、初版）第９９〜１１７頁に記載の
ものから選ぶことができる。具体的には、単量体のポリ
オールとして、水を含むエチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、
トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、エチレ
ンジアミン、ソルビトール等のほか、分子量１００〜４
０００のポリエチレングリコール、ポリプロピレングリ
コールを開始剤としてエチレンオキサイド（ＥＯ）、プ
ロピレンオキサイド（ＰＯ）またはその両方を付加重合
した分子量２００〜２００００のポリエーテルポリオー
ル、または上記ポリオールに対しアクリロニトリルやビ
ニルなどのラジカル重合によるポリマーポリオール、ア
ミン／イソシアネートの反応による分散ウレアを含む変
性ポリエーテルポリオール、メラミン変性ポリオール、
ポリテトラメチレンエーテルポリオールである。また、
ポリエステルポリオールとしては、アジピン酸とエチレ
ングリコール、ブチレングリコール、トリメチロールプ
ロパン、ヘキサントリオール等との縮合ポリエステルポ
リオールで分子量４００〜１００００のもの等が使用で
きる。その他、ポリカーボネートポリオール、アクリル
ポリオール、ポリブタジエンポリオール、含燐ポリオー
ル、ポリエステルエーテルポリオール等が使用できる。

【００１１】これらの含活性水素化合物において、好ま
しいのは、官能基数が２〜４であって、分子量４００〜
１００００の末端２級および／または１級のＯＨ基を含
むポリエーテルポリオールまたはこれらの変性ポリエー
テルポリオール、官能基数２〜４であって分子量４００
〜４０００の縮合または重合ポリエステルポリオール、
分子量６００〜６０００のポリテトラメチレンエーテル
ポリオール、分子量６００〜４０００のポリカーボネー
トジオール、分子量６００〜２００００のポリマーポリ
オール、分子量４００〜６０００のブタジエンポリオー
ルである。これらは、用途に応じて選択すればよく、ま
た２種または２種以上を混合して使用することもでき
る。

【００１２】本発明の軟質ポリウレタンフォームを製造
するに当たっては、上記のポリウレタンの骨格を構成す
るポリイソシアネートおよびポリオール成分に加えて、
一般には発泡剤、整泡剤、および触媒を配合する。発泡
剤としては、一般に、イソシアネート基と反応して炭酸
ガスのような気体を発生することのできる水が使用され
るが、その他炭酸ガス、ペンタン等、それ自体製造条件
下で気体でそのまま気泡を形成することのできる低沸点
の有機溶剤も使用することができる。特に表面張力の小
さい有機溶剤、例えばフッ素系低分子有機溶剤は微細セ
ルのポリウレタンフォームの製造に好適に使用できる。
本発明においても上記いずれも使用できるが、特に好ま
しいものは水である。水の場合その配合量は、ポリオー
ル成分１００重量部に対して０.１〜１５重量％であ
る。

【００１３】整泡剤は、当業者に公知のシリコーン系整
泡剤を用いることができる。このような整泡剤は市販さ
れているものを利用することができ、具体例としてトー
レシリコーン社製の「ＳＨ-１９０」、「ＳＨ-１９
２」、「ＳＦ２９０４」、日本ユニカー社製の「Ｌ-５
３０９」、「Ｌ-５３０５」、「Ｌ-５２０」、「Ｓ-７
２６-１０」等を挙げることができ、その表面活性度を
選択し、フォーム生成に適する整泡剤を配合する。整泡
剤の使用量は、ポリオール成分１００重量部当たり０.
１〜５重量部である。なお、ポリプロピレンオキサイド
系ノニルフェノールエーテルも整泡調整剤として有効に
使用できる。

【００１４】触媒は、特に制限はなく、本発明ではポリ
ウレタンフォームの製造に通常使用されている、アミン
系触媒、金属触媒、ジアザビシクロアルケン類またはそ
の塩類がすべて使用できる。アミン系触媒としては、ト
リエチレンジアミン、ジエタノールアミン、ビス-（２-
アミノエチル）エーテル、Ｎ-エチルモルホリン、トリ
エチルアミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミンな
どが例示できる。金属触媒としては、スタナスオクテー
ト、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレ
ート、等が例示できる。ジアザビシクロアルカン類とし
ては、１,８-ジアザビシクロ（５,４,０）ウンデセン-
７（以降、ＤＢＵとも略記する）、１,５-ジアザビシク
ロ（４,３,０）ノネン-５、６-ジブチルアミノ-１,８-
ジアザビシクロ（５,４,０）ウンデセン-７等が例示で
きる。その他、弱酸のアルカリ金属塩、三量化触媒等も
使用できる。

【００１５】本発明には、また必要に応じて従来公知の
他の添加剤も使用できる。例えば、酸化防止剤または紫
外線吸収剤を配合することによって本発明の特徴である
難黄変性を一層向上させることができる。ただし、発泡
体の製造時、成形加工時、使用時などに分解、蒸散、ブ
リード、変色などの挙動を示さないか、示しにくいもの
を選択するのが好ましい。具体的には、フェノール系酸
化防止剤、リン系酸化防止剤等の酸化防止剤、ベンゾト
リアゾール系、ベンゾフェノール系の紫外線吸収剤など
が例示できる。また、これ以外に、公知の難燃剤、界面
活性剤、着色剤、導電剤、絶縁剤、発光剤、抗菌剤、芳
香剤等を添加することもできる。

【００１６】これらの原料物質を用いて、本発明の軟質
ポリウレタンフォームを製造するには、何ら特別の技術
を必要とせず、従来からの軟質ポリウレタンフォームの
製造方法をそのまま適用することができる。すなわち、
一般的には、別々の容器に保管または調製しておいたポ
リイソシアネート成分、ポリオール成分、触媒および
水、およびその他の添加剤をひとつの反応容器に投入
し、均質になるよう撹拌混合しながら反応を開始させ
る。そして混合物を型枠や底紙を敷いたコンベア上に注
入して、反応、発泡、および硬化を行わせる。あるいは
また、ポリイソシアネート成分、ポリオール成分の二液
システムにして、加圧ボックスと簡易発泡機により加圧
発泡することにより、レディキュレーション不要のセル
形状の均質でセル方向性のないフォームを得ることがで
きる。

【００１７】

【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明する。実施例 １ 反応容器中に、ポリオール成分として分子量２２００、
水酸基価６０のポリエステルポリオール「ニッポランＮ
-２２００」（日本ポリウレタン工業社製）、ポリイソ
シアネート成分としてイソシアネートＮｏ.１、触媒と
してＤＢＵ、スタナスオクテート、「ＤＣ-２」および
「ＢＬ-１９」を表１に記載の配合比率で入れ、更に表
１に記載の水、整泡剤、界面活性剤を加えて混合した。
混合とともに発熱し、発泡して、ポリウレタンフォーム
が形成された。冷却後、発泡体を切り出し、ポリウレタ
ンフォームの特性を評価した。評価結果を表１に合わせ
て示した。

【００１８】実施例 ２〜６ 表１に示す原材料を、表１に示す配合量で使用して、実
施例１と同様にして軟質ポリウレタンフォームを製造し
た。使用した原材料の詳細は次に示す通りである。

【００１９】比較例 １、２ 表１に示す原材料を、表１に示す配合量で使用して、実
施例１と同様にして軟質ポリウレタンフォームを製造し
た。使用した原材料の詳細は次に示す通りである。

【００２０】実施例および比較例で使用したポリイソシ
アネート、ポリオール、触媒、界面活性剤の詳細を次に
示す。ポリイソシアネート イソシアネートＮｏ.１：イソホロンジイソシアネート
（ＩＰＤＩ）の三量体および三量体の混合物「Vestanat
T1890／100」（ヒュルス社製；ＮＣＯ％＝１７.０％）
を２０重量部と、ＩＰＤＩを８０重量部の混合物を加熱
処理し完全に溶解させた混合溶液（ＮＣＯ％＝３３.６
％） イソシアネートＮｏ.２：ヘキサメチレンジイソシアネ
ート（ＨＤＩ）の三量体および三量体の混合物「コロネ
ートＨＸ」（日本ポリウレタン工業社製；ＮＣＯ％＝２
１.３％）を２０重量部と、ＩＰＤＩを８０重量部の混
合物（ＮＣＯ％＝３４.４％） イソシアネートＮｏ.３：ＨＤＩの三量体および三量体
の混合物「コロネートＨＫ」（日本ポリウレタン工業社
製；ＮＣＯ％＝２０.０％）を１５重量部と、ＩＰＤＩ
を８５重量部の混合物を完全に溶解させたもの（ＮＣＯ
％＝３５％）

【００２１】ポリオール ポリエステルポリオール：「ニッポランＮ-２２００」
（分子量２２００、水酸基価６０）、日本ポリウレタン
工業社製 ポリエーテルポリオール：ＥＸ８２８（分子量４８０
０、水酸基価３４）、旭硝子社製

【００２２】触媒 ＤＢＵ：１,８-ジアザビシクロ（５,４,０）ウンデセン
-７、 「ＤＣ-２」：三共エアプロダクツ社製；トリレンジア
ミン塩７７％とジブチルチンジアセテート２３％の混合
物、 「ＢＬ-１９」：三共エアプロダクツ社製；ジメチルア
ミノエチルエーテル、界面改良剤 「ＡＸ-３１」：三洋化成社製；表面活性剤。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【発明の効果】本発明の軟質ポリウレタンフォームは、
紫外線およびＮＯｘに対して優れた耐黄変性を備えてい
るとともに、反応均一性にも優れているため、均一で美
しい気泡構造を有し、加えて難燃性にも優れるため、広
い用途が期待できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F074 AA83 AA84 AA85 AB01 BA34 BC01 CA12 CC05Z CC22X CC26Z DA04 DA17 DA33 DA38 4J034 BA01 BA05 CA03 CA04 CA15 CB03 CB04 CC03 DA01 DB03 DB04 DC50 DD05 DF01 DF02 DG03 DG04 DH00 DP00 DP19 GA01 GA06 GA33 HA01 HA02 HA07 HA08 HA14 HC03 HC12 HC22 HC45 HC46 HC52 HC64 HC71 HC73 JA01 KA01 KC17 KD02 KE02 NA03 NA06 NA08 QB13 QC01 RA03 RA09

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリオール成分とポリイソシアネート成
   分とを反応させて得られるポリウレタンフォームにおい
   て、ポリイソシアネート成分が ａ）脂肪族および／または脂環族ポリイソシアネートを
   ５０〜９９.５重量部、および ｂ）脂肪族および／または脂環族ポリイソシアネートの
   三量体および／または三量体の重合体を０.５〜５０重
   量部からなることを特徴とする軟質ポリウレタンフォー
   ム。
2. 【請求項２】 ａ）が７０〜９５重量部、ｂ）が５〜３
   ０重量部である請求項１に記載の軟質ポリウレタンフォ
   ーム。
3. 【請求項３】 三量体の重合体の平均の重合度が５以下
   である請求項１または２に記載の軟質ポリウレタンフォ
   ーム。