JP2004529796A - 多層フォーム製品の製造方法及びそれから製造される製品 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は多層フォーム製品の製造方法及び得られる製品に関し、その製品はソフトで、レザーのような感触である。好ましい態様において、本発明はこのような方法により製造される輸送用乗物のための座席に関する。
【背景技術】
【0002】
座席(シート)の成形されたフォームの部分、特に自動車などの輸送用乗物のための座席のものは、一般に異なる硬度の2つ以上のフォームからなる。多層又は多硬度ポリウレタンフォームは異なる硬度(荷重耐力)及び/又は密度のフォームの複数の層として規定される。これらのフォームは、普通、高いSAGファクター(すなわち、高撓み時の硬度/低撓み時の硬度の比)及び優れた快適性、特にH−ポイント保持(座席占有者の垂直位置)についての優れた快適性を有する座席クッション又はスクアブを製造するために用いられる。
【0003】
多層ポリウレタンフォームを製造するための種々の方法は当業界において知られている。このような方法は、例えば、米国特許第3,847,720号、同第4,015,041号、同第3,887,735号、同第4,190,697号、欧州特許公開(EP)251,659号及び279,324号並びにWO98/25748明細書に開示されている。このような方法は、第一のポリウレタン形成性層の液体混合物を成形型に適用し、その後、第一のポリウレタン形成性層の最終的な硬化の前に第二のポリウレタン形成性層の液体混合物を注ぐことを含む。その後、2つのポリウレタン形成性層を硬化させる。このような方法で製造される座席は良好な装着特性を有するが、特定の使用者が期待する快適性水準まで達していない。
【0004】
耐久性がありかつ高い快適性水準を示す、輸送用乗物及び他用途用座席での使用のために多層フォーム製品を製造することは有利である。このような発泡製品が、消費者に美観及び組織(テキスチャー)として快い耐久性外側層又はトップ層を有することも有利である。
【発明の開示】
【0005】
本発明は多層フォーム製品を製造するための方法に関し、特に、エラストマートップ層及びボトム層を有する自動車などの輸送用乗物のための座席の製造方法に関する。エラストマー層はある領域でボトムフォーム層に付着しており、他の領域でボトムフォーム層に付着していない。エラストマートップ層は個々のスタイルの要求を満たすグレイン又はパターンを有することができる。
【0006】
好ましい態様において、得られる製品は内側領域と、その内側領域の周囲の1つ以上の高くなった支持部とにより画定される。柔軟さ及び皮革様感触の点で、得られる製品は高い快適度を示す。特に、得られる製品は、柔軟で、皮革様感触をそのトップ表面に有する。というのは、エラストマー層はボトムフォーム層に完全には付着していないからである。このことは、エラストマートップ層が完全にボトムフォーム層に付着していることを記載した従来技術に対して有利である。得られた製品は皮革カバーよりも安価な材料で製造されるので、それは皮革カバーよりも安価である。
【0007】
本発明の方法は、エラストマー層を形成することができる第一の配合物を成形型に適用すること、エラストマーがボトムフォーム層に付着しないことを望む成形型のセクションにおいて、エラストマー層にリリース剤を適用すること、その後、エラストマー形成用配合物が硬化する前に、フォームを製造することができる第二の配合物を成形型に注ぐことを含む。第一のエラストマー形成用配合物及び第二の配合物が十分に硬化した後に、製品を成形型から取り出す。使用の間に消費者と接触している製品の部分はエラストマー層である。逆型成形された成形品のエラストマー層は、リリース剤が適用された領域でボトムフォーム層に付着していない。リリース剤が適用された場所でのリリース剤の存在はフォーム層のエラストマー層への付着を防止する。
【0008】
本発明の方法は、輸送用乗物並びに屋内及び屋外家具のための座席を製造するのに特に適用可能である。(本明細書中に使用されるときに、「座席(シート)」は背部分及び/又は座部分を指す。)輸送乗物の例は自転車、自動車、航空機、バス、電車、ボート、トラック、トラクターなどを含む。屋内及び屋外家具は、パティオ家具、スタジアムシート、家庭用及び事務用家具などの物品などを含む。さらに、本方法はポータブルクーラー及びオフィスパーティションを製造するためなどの防音又は断熱パネルを製造するために使用されることができる。
【0009】
図1を参照すると、本発明により製造される多層製品は輸送乗物用座席を含む。座席1は座部分5及び/又は背部分50を有する。座部分5及び/又は背部分50は内側領域60及び少なくとも1つの隆起(高くなった)側方支持部30を内側領域のいずれかの側に有し、それらはスタイルライン65で分離されていてよい。
【0010】
別の態様において、座部分1は隆起側方支持部30とともに前方隆起支持部40をさらに含むことができる。図1は、座席の背部分50が、好ましくは背部分の側方隆起支持部30とともに上部隆起支持部90をさらに含む選択可能な態様をさらに示している。
【0011】
本発明の方法において、離型剤(モールドリリース剤)は成形型の予め決められた部分に適用される。リリース剤の適用はエラストマーがボトムフォーム層に付着することを回避させるので、製造者は種々の選択を有し、所望の設計選択を実行するためのリリース剤を適用することのみが必要である。例えば、製造者はスタイルライン65にそってのみエラストマー層がボトムフォーム層に付着していることを望むならば、スタイルラインに対応する領域を除いた成形型の全ての領域にリリース剤を適用する。
【0012】
好ましい態様において、リリース剤は高くなった支持部、すなわち、前方支持部40、上部隆起支持部90又は側方支持部30のいずれか、に一致する成形型の部分にのみ適用される。図2、3及び4はこれらの領域でモールドリリース層の配置を示す断面図である。図2は座部分5のセクション2−2を通る断面図である。図3は背部分50のセクション3−3を通る断面図である。図4は、任意に存在する前方支持部40を有する座部分5のセクション4−4を通る断面図である。エラストマー層は10で示され、そしてフォーム層は120で示される。モールドリリース層は130で示される。モールドリリース層は内側領域40と高くなった側方支持部30の結合部140から延在している。本発明は層間で良好に画定された共通の境界を有し、良好な振動特性を有し、耐久性上側エラストマー層を有する層状製品を提供する。
【0013】
製品は離型後に反転される。成形型は成形品に所望する設計のネガティブ型(ネガティブインプリント)を有することができる。図1及び5に示しているとおり、トップエラストマー層は所望の設計160を示している。最も好ましいネガティブ型は耐久性トップエラストマー層の上に特定のレリーフ(隆起したもしくはくぼんだパターン)を座席成形品に与えるものである。
【0014】
本発明の方法は種々の成形型形状又は種々のプロセス条件で操作されうる。本方法は水平面に対して平らなボトム表面を有する成形型、又は、ボトム表面が傾斜した成形型のいずれでも操作されうる。特定の成形型での傾斜の度合いは当業者によって容易に決定されうる。また、配合物を成形型に注ぎ、次いで、成形型の少なくとも1つの端部を上げて水平面と角度をつけてもよい。成形型ボトム表面のこの傾斜は成形型を実際に傾斜させることで行なわれても、又は、傾斜のついたボトム表面を有するように製造された成形型を用いてもよい。殆どの従来の自動車座席成形型では、座席の後方から前方へ流れる成形型の傾斜は本発明の目的で十分である。一般に、傾斜の角度は0.1〜60°である。好ましくは、傾斜の角度は2〜40°である。より好ましくは傾斜の角度は4〜20°であり、最も好ましくは5〜12°である。
【0015】
5軸ロボットアーム又は2軸マニピュレータに取り付けられた、低圧又は高圧で、250バールまでの圧力のシングルミキシングヘッドもしくはマルチプルミキシングヘッドは本発明の方法で適切に使用される。順次に配合物を注ぐことができるシングルミキシングヘッド、又は、独立のマニピュレータを有するマルチプルミキシングヘッドを本発明の方法で使用することができる。2つ以上で、8以下の、好ましくは2〜4つの添加剤及びポリオールブレンドのストリームと、1、2又はそれ以上のイソシアネートのストリームを有するミキシングヘッドは本発明の方法での使用に適切である。ミキシングヘッドの速度は異なる配合物の注入の間に変更されてよく、又は、ミキシングヘッドは成形型中の特定のゾーンでの注入時間を増加させるために、成形型の上方のある点で短時間止められてもよい。マルチプルミキシングヘッドを用いるならば、アウトレット間の距離及びそれぞれの位置は成形条件によって変更されてよい。
【0016】
本発明の1つの態様において、ミキシングヘッドがアウトレット成形型の内側領域の上方でかつ横切って移動している間に、少なくとも2つのミキシングヘッドアウトレットから同時に異なるラインにそって成形型の内側領域に配合物をストリップ状に注いでよい。又は、液体配合物の注入の間にミキシングヘッドアウトレットに対して成形型を移動させることができる。
【0017】
本発明の別の態様において、エラストマー層を製造するように設計された第一のエラストマー形成用配合物は成形型の内側領域の外壁に平行でかつその付近のラインにそって成形型中にストリップ状に注がれる。エラストマーがフォームへ付着しないことを望む領域へのモールドリリース剤の適用の後に、成形型の外壁に平行であるが、第一のエラストマー形成用配合物の注入のラインよりもそれに近いラインにそって成形型中にストリップ状にフォーム製造用の第二の配合物が注がれる。それらの配合物の添加の間の間隔はポリオールの反応性、存在する触媒の量、ポリイソシアネート成分の反応性などの種々のファクターによって様々であり、そして当業者によって容易に決定されうる。好ましくは、その時間間隔は0.05秒〜3分間である。より好ましくは、時間間隔は0.05秒〜1分間である。最も好ましくは、時間間隔は0.05〜30秒間である。
【0018】
本発明のさらに別の態様において、第一のエラストマー形成用配合物は成形型の外壁に平行でかつそれに近いラインにそってストリップ状にミキシングヘッドアウトレットから注がれる。エラストマーがフォームに付着しないことを望む領域にモールドリリース剤を適用した後に、成形型の外壁に平行であるが、第一のエラストマー形成用配合物の注入のラインよりもその外壁に近いラインにそってストリップ状に同一の又は異なるミキシングヘッドアウトレットからフォーム製造用の第二の配合物が注がれる。フォーム製造用の第二の配合物の注入の方向は第一のエラストマー形成用配合物と同一の方向であっても、第一のエラストマー形成用配合物の注入の方向と反対の方向であってもよい。
【0019】
さらに別の態様において、配合物は、少なくとも2つのミキシングヘッドアウトレットから順次に成形型の内側領域を横切って異なるラインにそって成形型の内側領域中にストリップ状に注がれる。通常、配合物が成形型中に注がれている間、ミキシングヘッドは水平面に対して垂直に維持されている。しかし、配合物が成形型中に注がれている間、ミキシングヘッドは垂直面に対して傾斜していて(傾いていて)もよい。成形型の上方のミキシングヘッドアウトレットの移動速度又はミキシングヘッドに対する成形型の移動速度は0.1〜150m/分であり、好ましくは0.5〜30m/分であることができる。
【0020】
エラストマー形成用配合物は配合物を成形型中に注ぐか又はスプレーするかのいずれかによって適用され得る。このような方法は当業界において知られている。これらは低圧もしくは高圧二成分スプレー機を用いてエラストマー層をスプレーすることを含む。米国特許第5,071,683号明細書に開示されているような溶剤を用いないエアレス二成分装置を用いることもでき、その開示を参照により本明細書中に取り込む。エラストマーをスプレーするための装置は当業界において知られており、そのような装置は'The Process of Spray Polyurea Elastomer Systems', D.J. Primeaux II and K.C. Anglin, Proceedings of the 34th Annual Polyurethane Technical/Marketing Conference, October 21-24, 1992, pp.598-600及び'Reaction Polymers' Wilson F. Gum, Wolfram Riese and Henri Ulrich, Hanser Publishers, New York, 1992に記載されている。
【0021】
得られるエラストマー層は約0.1〜約30ミリメートルの厚さを有することができ、好ましくは1〜20ミリメートルの厚さである。より好ましくは、エラストマー層の最終の厚さは2〜10ミリメートルである。
【0022】
エラストマー層はどの適切な基材エラストマーを用いて製造してもよく、例えば、ポリウレタン、ポリウレア、ポリウレタン/ポリウレア、ポリアクリレート、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ニトリル、ポリブチレン、シリコーンゴム、ブロックコポリマー、例えば、スチレンとブタジエンのブロックコポリマー、又は、それらの組み合わせを用いて製造することができる。
【0023】
好ましい態様において、エラストマー層はポリウレタンである。ポリウレタンエラストマーを製造するために配合物中に存在するポリオール及びポリイソシアネート成分は下記のとおりのポリイソシアネート/ポリオールのいずれであってもよい。好ましい態様において、第一のエラストマー形成用配合物のためのポリオール配合物は水を含まず、代わりに、追加の有機発泡剤を含むことができる。一般に、当量が700から3000であり、比較的に低いヒドロキシル価を有する比較的に高分子量のベースポリオールを用いることが望ましい。イソシアネートインデックスは、一般に、80〜125であり、好ましくは100〜110である。比較的に高分子量のベースポリオールで、300〜3,000のヒドロキシル当量で、低いヒドロキシル価を有するものは一般に好ましい。
【0024】
好ましい態様において、エラストマー層はマイクロ気泡性エラストマーである。本発明の別の態様において、エラストマー層は非気泡性エラストマーである。このようなエラストマー層を与えるためのエラストマー形成用配合物中での使用のための前駆体は当業界においてよく知られている。
【0025】
マイクロ気泡性エラストマーでは、起泡技術又は発泡剤のいずれかを用いて密度を低減することができる。発泡剤を用いてマイクロ気泡性エラストマーを製造する場合に、好ましい発泡剤は有機発泡剤である。有機発泡剤は1〜9個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素、1〜4個の炭素原子を有する部分ハロゲン化脂肪族炭化水素及び完全ハロゲン化脂肪族炭化水素を含む。脂肪族炭化水素は、メタン、エタン、プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、エタノール及びジメチルエーテルを含む。完全ハロゲン化及び部分ハロゲン化脂肪族炭化水素は、フルオロカーボン、クロロカーボン及びクロロフルオロカーボンを含む。フルオロカーボンの例はフッ化メチル、ペルフルオロメタン、フッ化エチル、1,1−ジフルオロエタン、1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)、1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134a)、ペンタフルオロエタン、ジフルオロメタン、ペルフルオロエタン、2,2−ジフルオロプロパン、1,1,1−トリフルオロプロパン、ペルフルオロプロパン、ジクロロプロパン、ジフルオロプロパン、ペルフルオロブタン、ペルフルオロシクロブタンを含む。部分的にハロゲン化されたクロロカーボン及びクロロフルオロカーボンは塩化メチル、塩化メチレン、塩化エチル、1,1,1−トリクロロエタン、1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン(FCFC−141b)、1−クロロ−1,1−ジフルオロエタン(HCFC−142b)、1,1−ジクロロ−2,2,2−トリフルオロエタン(HCHC−123)及び1−クロロ−1,2,2,2−テトラフルオロエタン(HCFC−124)を含む。完全にハロゲン化されたクロロフルオロカーボンはトリクロロモノフルオロメタン(CFC−11)、ジクロロジフルオロメタン(CFC−12)、トリクロロトリフルオロエタン(CFC−113)、1,1,1−トリフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、ジクロロテトラフルオロエタン(CFC−114)、クロロヘプタフルオロプロパン及びジクロロヘキサフルオロプロパンを含む。好ましくは、追加の有機発泡剤は部分的にハロゲン化されたクロロフルオロカーボンである。追加の有機発泡剤及び水の混合物も使用できる。この場合には、水の有機発泡剤に対する比は最終の成形品が自己スキン耐久性トップ層を有するようなものでなければならない。
【0026】
ポリウレタンエラストマーを製造するための配合物は、一般に、連鎖延長剤を含む。このような連鎖延長剤は米国特許第5,670,601号明細書に開示されており、その開示を参照により本明細書中に取り入れる。
【0027】
本明細書中に使用されるときに、用語「モールドリリース剤」は従来のモールドリリース剤を指すとともに、エラストマーがフォームに付着することを防止する他のいかなる薬剤をも指す。例は当業界において知られている消泡剤、ポリウレタンフォームの付着を防止するフィルム層、すなわち、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのようなポリオレフィン、並びに、モールドリリース剤を含む。
【0028】
モールドリリース剤は、エラストマー層が完全に硬化する前に、エラストマーがフォームに付着しないことが望まれる領域のエラストマー層に適用される。内側領域60は好ましくは、内側領域へのモールドリリース剤の移行又はモールドリリース剤の誤適用を防止するためにカバーされる。本発明によるリリース剤はエラストマー層のボトムフォーム層への非付着性を達成するために十分な量で使用される。通常、このような量は、製造される多層フォーム製品の合計重量を基準として、0.1〜15重量%、好ましくは0.3〜9重量%の量である。離型時に、リリース剤はエラストマー層の表面に付着し、それにより、成形型の表面からの取り出し時にエラストマー層に付着する。
【0029】
先行技術において知られている従来のモールドリリース剤は許容されうる。このようなリリース剤は米国特許第4,220,727号及び同第4,111,861号明細書に示されているものを含み、それらを参照により本明細書中に取り込む。このようなリリース剤は(1)脂肪族もしくはアリールカルボン酸および極性金属化合物の混合物、(2)カルボキシアルキルシロキサン、(3)脂肪族グリオキシム、及び(4)アラルキル第四級アンモニウム塩を含む。このようなリリース剤は、通常、有機溶剤又は水/溶剤ブレンド中に溶解され又は分散される。脂肪族もしくはアリールカルボン酸とともに極性金属化合物が存在していると、ポリウレタンエラストマーの硬化速度への阻害を最少化する。このような阻害は、ポリウレタン形成用反応混合物中に使用される触媒と脂肪酸との反応に関連し、その反応による混合物中の有効な触媒の量の低減に関連している。極性金属化合物は、好ましくは、比較的に安価な塩(例えば、炭酸ナトリウム)の形態である。(1)に有用なカルボン酸は、直鎖のカルボン酸、例えば、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸、シコサン酸、ヘネイコサン酸、ドコサン酸、トリコサン酸、テトラコサン酸、ペンタコサン酸、ヘキサコサン酸、ヘプタコサン酸、オクタコサン酸、ノナコサン酸、トリアコンタン酸、ヘントリコンタン酸、ドトリアコンタン酸、テトラトリアコンタン酸及びセンタトリオアコンタン酸を含む。さらに、カルボン酸は枝分かれ炭素鎖又はペンダントカルボキシル基を含んでよい(例えば、イソラウリン酸又はイソステアリン酸)。極性金属化合物はビスマス、鉛、スズ、ナトリウム、カリウム又はリチウムからなる群より選ばれる金属成分を含む。金属イオンは、導入される脂肪酸の重量部に対して、より少量の量でウレタン混合物中に存在する。モールドリリース剤として適切なカルボキシルアルキルシロキサンは下記式のものである。
【0030】
【化1】
【0031】
上式中、Rは一価の炭化水素基であり、R1は少なくとも2個の炭素原子でカルボキシル基をケイ素原子から分離している18以下の炭素原子を含む二価の炭化水素基であり、xは30〜100の整数であり、yは約5〜約20の整数であるが、但し、シロキサンの酸価は約50〜約300である。R1の例は一価の炭化水素基であり、例えば、アルキル(例えば、メチル、エチル、n−ペンチル、n−ドデシル、n−オクタデシル、2−エチル−n−ヘキシル)、シクロアルキル(例えば、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなど)、アリール(例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニルなど)、アルケニル(例えば、ビニル、アルキル、メタリル、3−ブテニルなど)、アルカリール(例えば、トリル、キシリル、2,4−ジエチルフェニル、4−ドデシルフェニルなど)、アラルキル(例えば、フェニルエチルなど)である。R1の例はアルキレン基、例えば、エチレン、イソプロピレン、オクタデシレン、2,2,4−トリメチルペンチレン、シクロアルキレン基、例えば、シクロプロピレン、シクロブチレン、シクロオクチレン、1−メチル−2−エチルシクロヘキシレンなど、又は、アラルキル基、例えば、β−フェニルエチレンなどである。
【0032】
これらのカルボキシアルキルシロキサンの典型的な例は以下のものを含む。
【化2】
【0033】
モールドリリース剤としての使用のための脂肪族グリオキシムは下記式のものを含む。
【化3】
【0034】
上式中、R及びR’は1つの基あたりに1〜約20個の炭素原子を含む同一であるか又は異なるアルキルもしくはアルコキシ基であり、そしてR”およびR”’は水素又は1つの基あたりに1〜約15個の炭素原子を含むアルキル基である。本発明の典型的なグリオキシムはジメチルグリオキシム、ジエチルグリオキシム、ジプロピルグリオキシム、ジブチルグリオキシム、ジペンチルグリオキシム及びジラウリルグリオキシムを含む。本発明のアリール変性脂肪族第四級アンモニウム塩は、1分子あたりに約15〜約50個の炭素原子を含む。本発明の典型的な塩は、フェニルステアリルトリメチルアンモニウムクロリド、フェニルステアリルラウリルジメチルアンモニウムクロリド及びジフェニルステアリルジメチルアンモニウムクロリドを含む。
【0035】
米国特許第5,182,034号、同第3,694,530号、同第3,640,769号、同第3,624,190号、同第3,607,397号、同第3,726,952号、同第4,024,088号、同第4,098,731号、同第4,130,698号、同第4,201,847号及び同第3,413,390号明細書に記載されるような当業界で知られた他のモールドリリース剤は用いられてよく、それらを参照により本明細書中に取り込む。
【0036】
好ましい態様において、モールドリリース剤は、高い融点を有する炭化水素合成ワックス、フォーム安定剤及び他の添加剤の混合物である。特に好ましいモールドリリース剤はKluber Chemie KGのKluberpur 41-2013として市販されているものである。
【0037】
モールドリリース剤は、製品を損傷することなく層を離型するために、さらに成形型に直接的に適用されてよい。
【0038】
エラストマー層が完全に硬化される前に、フォーム製造用の第二の配合物は開放された成形型中に注がれる。第一の配合物をスプレーするのと、第二の配合物を注ぐのとの間の時間間隔は、配合物中の成分の反応性、存在する触媒の量及びタイプなどの種々のファクターによって変わる。適切な時間間隔は当業者によって容易に決定されうる。一般に、時間間隔は1秒〜5分である。好ましくは、時間間隔は3秒〜3分である。より好ましくは時間間隔は5秒〜1分である。最も好ましくは時間間隔は10〜30秒である。
【0039】
フォーム製造用の第二の配合物は第一のエラストマー層及びモールドリリース剤が適用された領域に対応する層を含む全ての領域に適用される。フォーム配合物を注ぐための方法は当業者に知られている。このような方法は、1つの位置で、被覆されるべき領域の異なる点で点状に、ストリップ状に又はスパイラル状に、開放された成形型中にフォームを注ぐことを含む。好ましい方法において、フォーム製造用の第二の配合物は成形型の内側領域の外部壁に平行でかつそれの付近のラインにそってストリップ状に注がれる。フォーム製造用の第二の配合物を注ぐために使用される方法及び装置は当業者に知られており、そして、一般に、'Flexible Polyurethanes Foanms Chemistry and Technology', George Woods, Applied Science Publishers, London and New Jersey, 1982, pp.150-172に記載されており、また、EP公開第251,659号明細書に開示されており、その開示を参照により本明細書中に取り込む。
【0040】
フォーム製造用の第二の配合物は、また、WO98/27548明細書に開示されるような配合物のストリップ状の添加によって開放成形型に注がれてもよく、その開示を参照により本明細書中に取り込む。成形型にフォーム製造用の第二の配合物を注いだ後に、成形型を閉止し、そして内容物を膨張させる。硬化後に、成形品は通常のやり方で離型される。
【0041】
別の態様において、特に配合物がストリップ状に添加されるときに、第一のエラストマー形成用配合物で濡れなかったところでボトム成形型の表面上にフォーム製造用の第二の配合物を注ぐ。この方法は第一のエラストマー形成用配合物上でのフォーム製造用の第二の配合物の層流を形成する。
【0042】
ストリップ状に注ぐ手段とは、本明細書中に使用されるときに、配合物が1つよりも多い設定点で成形型上に注がれ、そして配合物がその後、成形型をとおして流されることを意味する。このように、配合物は、傾斜した成形型のトップで又はその付近でライン状、ジグザグパターンで注がれて成形型上を下方に流れることができ、複数のスポットで注がれるなどできる。配合物は平らな成形型の上に注がれてもよい。
【0043】
配合物をストリップ状に注ぐことで、固定されたところ(1箇所)で注ぐよりも2つの配合物の注入の間の時間間隔を長くすることが可能になり、そして第一の液体配合物の上に第二の液体のフォーム配合物の流れを形成する。このように、二工程注入管理は1つのみのミキシングヘッドを有する二硬度発泡装置で行なえる。
【0044】
配合物の二工程でのストリップ状の注入は、単一のアウトレットからでも又は2つのアウトレットからでも、一方の配合物が他方の配合物よりも長い注入時間となることを可能にする。これにより、両層の相対厚の制御を行なうことができる。エラストマー層の厚さは、一般に、より柔軟な下層の快適性を維持しながら耐久性を製品に付与するように選択される。
【0045】
輸送用乗物用座席を製造するには、フォーム製造用の第二の配合物の厚さは、硬化したときに、一般に約1〜約250mmであり、好ましくは約35〜約100mmである。
【0046】
フォーム製造用の第二の配合物は、好ましくは、ポリウレタンフォームを製造するものである。ホットモールディング及び/又は半剛性及び/又は剛性フォーム配合物が使用されることもできるが、どのタイプの可撓性ポリウレタンフォーム配合物、好ましくは可撓性HR配合物も使用されうる。ポリウレタンフォームは当業界でよく知られており、多官能イソシアネートと多官能活性水素含有化合物(例えば、ポリエーテルポリオール)を発泡剤及び他の従来の薬剤の存在下に混合し、当業界で知られた標準的な条件下に反応させることで得られる生成物を含む。
【0047】
多官能活性水素含有化合物は、1分子あたりに少なくとも2つのヒドロキシル、第一級もしくは第二級アミン、第一級、第二級アミンもしくは第三級カルボン酸もしくはチオール基を有する化合物を含む。本明細書中に使用されるときに、用語ポリウレタンは、ポリウレタン、ポリウレアなどの結合を有する化合物及びそれらの混合物を含む。
【0048】
1分子あたりに少なくとも2つのヒドロキシル基を有する化合物はポリイソシアネートとの反応性のためにフォーム製造用の第二の配合物として特に好ましい。このような混合物はミキシングヘッド内で生じ、その後、混合物が発泡(ライズ)を開始する前に、すなわち、フォーム配合物がまだ本質的に液体状態の間に、アウトレットをとおして開放成形型に注がれる。
【0049】
本発明の方法に有用な好ましくいフォーム製造用の第二の配合物は、可撓性ポリウレタンフォーム、最も好ましくは可撓性HR(高レジリエンス)フォームを製造するものである。このような場合、マルチプルストリームはミキシングヘッドにフィードされ、その1つのストリームは、配合されたポリオール、幾らかの又は全てのポリオール、ポリマーポリオール、発泡剤、触媒、シリコーン界面活性剤、発泡剤及び他の添加剤を含み、他のストリームはポリイソシアネートを含む。別の場合には、フォーム配合物の個々の成分又は配合物の成分の組み合わせを含むマルチプルストリームはミキシングヘッドにフィードされる。
【0050】
どの既知のポリエーテルポリオール、ポリエステル、ポリエーテルポリオールのブレンド、コポリマーポリオール(例えば、SAN、PHD、PIPA)、コポリマーポリオールのブレンド、ポリオールとコポリマーポリオールとのブレンドも本発明の方法で使用されうる。
【0051】
可撓性フォームを製造するには一般に、官能価が2〜5、好ましくは2〜4であり、そしてヒドロキシル価が20〜1000であり、好ましくは20〜700であるポリオールが使用される。配合物の1つが剛性フォームを製造するための用途では、ポリオールは官能価が2〜8、好ましくは3以上であり、ヒドロキシル価が200〜1200であり、好ましくは300〜800である。
【0052】
ポリオールは、多官能開始剤のオキシアルキル化(エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドなど)により製造される。ポリオールの製造のための開始剤は、一般に、オキシドと反応する官能基を2〜8個有する。適切な開始剤分子の例は、水、有機ジカルボン酸、例えば、コハク酸、アジピン酸、フタル酸及びテレフタル酸、及び、多価の、特に二価から八価のアルコール又はジアルキレングリコール、例えば、エタンジオール、1,2−及び1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ソルビトール及びスクロース又はそれらのブレンドである。他の開始剤はアミノ基を含む直鎖式化合物及び環式化合物、例えば、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン及びトルエンジアミンの種々の異性体を含む。
【0053】
常温硬化及び高温硬化フォームの両方で、荷重耐力特性を変化させるためにポリオールは他のポリオールとの組み合わせで使用されてよい。特に、配合されたポリオールは、改良された荷重耐力特性を付与するために微細分散された又はグラフトされた有機もしくは無機材料を含むポリマーポリオールを含んでよい。このようなポリマーポリオールの例はポリエーテルポリオール中でエチレン系不飽和モノマー、例えば、アクリロニトリル及び/又はスチレンを重合させることで製造されるグラフトポリマーポリオール、又は、いわゆるPHDもしくはPIPA分散ポリマーポリオールである。重合が起こるポリエーテルポリオールは好ましくはHRフォーム用ポリオールの場合で上記に記載した特性を有する。
【0054】
どの既知の有機ポリイソシアネートを用いることもできる。これらのポリイソシアネートは1分子あたりに少なくとも約2個のイソシアネート基を含むもの、好ましくは、1分子あたりに平均で約2.0〜約3.0個のイソシアネート基を含むものを含む。ポリイソシアネートは芳香族及び/又は脂肪族ポリイソシアネートであってよく、そしてトルエンジイソシアネート、特に、2,4−及び2,6−異性体の混合物、例えば、65%の2,4−異性体と、35%の2,6−異性体とを含むもの(TDI65/35)、80%の2,4−異性体と、20%の2,6−異性体とを含むもの(TDI80/20)、2,4’−及び2,6’−メチレンジフェニルイソシアネート(MDI)を含むポリイソシアネート混合物、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、ポリマーMDI及びそれらのイソシアネート末端プレポリマーを含む。2種以上のポリイソシアネートの混合物も本発明の方法で使用されうる。
【0055】
有機ポリイソシアネートとイソシアネート反応性化合物とは、イソシアネート反応性水素原子の当量の合計値で割ったNCO基の当量に100をかけた数値として規定されるイソシアネートインデックスが一般に50〜120であり、好ましくは75〜110であるような量で反応される。
【0056】
本発明の方法では、フォーム製造用の第二の配合物中、水は好ましくは主発泡剤として、ポリオール100部あたり0.5〜10部、好ましくは2〜6部の量で使用される。ポリイソシアネートとの反応又は熱の効果下にガスを発生するカルボン酸又は有機もしくは無機化合物、及び、二酸化炭素などの不活性ガスなどの補助発泡剤も使用されてよい。好ましくはないが、有機発泡剤はフォーム製造用の第二の配合物中に含まれることができる。
【0057】
第一のエラストマー配合物及びフォーム製造用の第二の配合物はポリイソシアネート及びポリオールの一部をプレポリマーとして含んでもよく、このようなプレポリマーは過剰量のポリイソシアネートとポリオールとを反応させてイソシアネート末端プレポリマーを生成することで調製される。プレポリマーの製造は当業者の技術水準の範囲内である。
【0058】
上記で与えたポリイソシアネート成分及びポリオール成分に加えて、第一のエラストマー配合物及びフォーム製造用の第二の配合物は一般に触媒を含む。アミン及び金属塩などのポリウレタンの調製に使用されるどの既知の触媒も、単独又は組み合わせで、使用されてよい。触媒は、一般に、ポリオールの合計量を基準として、0.002〜10重量%の量で使用される。
【0059】
フォーム製造用の第二の配合物は、一般に、架橋剤を含む。架橋剤の例はグリセロール、ジエタノールアミン(DEOA)及びトリエタノールアミン(TEOA)を含む。架橋剤はポリウレタン技術の当業者に知られている量で使用される。
【0060】
フォーム層は、さらに、EP公報251659及びWO98/25748に開示されたような異なる硬度の2層以上のフォームを有する多層フォームであってもよい。
【0061】
本発明の方法は成形フォーム製品を製造するための他の技術を組み合わせて使用されてよい。1つのこのような技術はインモールドコーティングの使用である。このような方法は当業者に知られており、そしてエラストマー配合物のスプレーの前にインモールドコーティングで成形型のキャビティーをスプレーすることを含む。コーティングはエラストマーの表面上に結合された薄い層を形成する。このようなコーティングは市販されており、例えば、Ernst Bottler KG, Bomix-Chemie GmbH&Co.から入手可能なBomix 製品である。インモールドコーティングの使用は色を与え、また、紫外線から最終製品の保護を行ない、このため、通常、着色剤、UV吸収性材料又はUV安定化材料を含む。又は、製品はUV安定コーティングで後塗装されてもよい。
【0062】
本発明は、また、フォーム製造用の第二の配合物として異なる硬度及び/又は密度の3層以上の層を含む多層フォームにも関する。このような発泡品はより柔軟なフォーム及び/又はより密度の低いフォームを製造するフォーム配合物を成形型に順次に注ぐことで製造される。例えば、フォーム製造用の第二の配合物が導入され、次いで粘弾性フォーム、そして可撓性フォームを製造する第三の組成物が導入されうる。異なる密度又は硬度の多層フォームの製造方法は、例えば、EP公報251659、393829、472574及び782969明細書及び米国特許第4,190,697号及び第4,726,086号明細書に開示されている。
【0063】
このような方法は(a)ミキシングヘッドアウトレットから、エラストマー層を製造するように設計された第一のエラストマー形成用配合物を成形型に注ぎ、そして、エラストマー層が硬化する前に、(b)エラストマーがフォームに付着しないことが望まれる領域において、エラストマー層にリリース剤を導入し、(c)同一の又は異なるミキシングヘッドアウトレットから、フォーム製造用の第二の配合物を注ぎ、そしてフォーム製造用の第二の配合物をエラストマー層の上で広げさせ、そして第一のエラストマー層及びフォーム製造用の第二の配合物の完全な硬化の前に、(d)同一の又は異なるミキシングヘッドから、(c)のフォームと異なる密度及び/又は硬度を有するフォームを製造するように設計された第三の配合物を成形型に注ぎ、そして第三の液体のフォーム配合物をフォーム製造用の第二の配合物の上で広がらせることを含む。
【0064】
上記の方法に対する変更は当業者に明らかであろう。例えば、第一のエラストマー形成用配合物で開放成形型の全体のキャビティーをスプレーしてエラストマーを形成させ、次いで、追加のエラストマー配合物を成形型に注ぎ、そしてエラストマー層の完全な硬化の前でかつエラストマーがフォームに付着しないことが望まれる領域にリリース剤を適用した後に、フォーム製造用の第二の配合物を成形型に注ぐことを含む方法によって、座席は製造され得る。同様のやり方で、成形型の輪郭部分、すなわち、サイドロールを製造するための部分は内側領域をスプレーするために使用される配合物とは異なるエラストマー配合物でスプレーされうる。または、成形型の種々の表面上にスプレーされ/注がれるエラストマー形成用配合物の量を変化させて、得られるエラストマー層の厚さを変化させ、そのようにして、最終の成形品の種々の部分の物性を変えることができる。
【0065】
UV安定性製品が要求される場合には、異なる色のUV安定性コーティングが第一の層として適用され得る。この場合には、3層製品が製造される。スプレー適用はこのようなUV安定コーティングのための好ましい技術である。上記の方法において、特定の異なる色のUVコーティングを成形型にスプレーする。その後、第一のエラストマー形成用配合物を開放成形型にスプレーする。UV安定コーティングは第一のエラストマー層を変色又は分解から保護する。第一のエラストマー層は製品を変色又は分解から保護するための成分を配合物中に有することができる。この場合にはUV安定コーティングは必要ないであろう。
【0066】
他の添加剤、例えば、シリコーン界面活性剤、顔料、フィラー、難燃剤及び可塑剤も本発明の方法で使用されてよい。添加剤はポリウレタンの当業者に知られた量で使用される。本発明の方法で使用されるポリウレタン配合物は、好ましくは、互いに硬度(荷重耐力)が異なるように選択される。1つ以上の下記の成分の含有分によってこのような配合物の硬度が異なることがさらに好ましい:(a)ポリオール、(b)2より大きな官能価を有する、すなわち、1分子あたりに2個より多くのイソシアネート基を有するポリイソシアネート、(c)連鎖延長剤もしくは架橋剤であることができる活性水素含有化合物、及び、使用される場合には、(d)発泡剤。
【0067】
本発明の方法は第一のエラストマー層の後方に剛性もしくは半剛性フォームを被覆するために使用してもよい。剛性もしくは半剛性フォームを被覆するために第一のエラストマー層を使用する場合に、このような製品は防音及び/又は断熱及び/又は他のエネルギー管理部品での用途に適用可能である。液体配合物(ポリオール成分及びポリイソシアネート成分)の温度は10〜80℃、好ましくは15〜35℃で変更することができる。
【0068】
注ぐ操作の間に、成形型は20〜80℃、好ましくは35〜75℃の温度に維持される。
【0069】
成形ポリウレタン製品は、離型の前に便利には2〜20分間、室温から250℃の温度で硬化される。
【0070】
以下の実施例は本発明を例示するために提供され、そしていかなる形でも制限するものと解釈されるべきでない。特に指示がないかぎり、全ての部及び百分率は重量基準で与えられている。
下記の名称、符号、用語及び略語は以下の実施例において使用される。
CP6001はグリセロール開始ポリオールであり、分子量が約6,000であり、The Dow Chemical CompanyからVORANOL CP6001で入手可能である。
Voranol-CP-4702はグリセロール開始ポリオールであり、分子量が5000であり、The Dow Chemical Companyから販売されている。
Kluber 41-2103はKluber Chemie KGから販売されているモールドリリース剤である。
Voranol-4053はThe Dow Chemical Companyから販売されている気泡開放剤である。
DEOAはジエタノールアミンである。
Dabco 33LVはAir Products and Chemicals Inc.から商標名DABCO 33LVで販売されているジプロピレングリコール中のトリエチレンジアミンの33%溶液である。
Dabco T12はAir Products and Chemicals Inc.から商標名DABCO T12で販売されているジブチル錫ジラウレートである。
Niax A-1はCK Witcoから商標名NIAX A-1で販売されているジプロピレングリコール中のビス(ジメチルアミノエチル)エーテルの70%溶液である。
Silicone Tegostab B8715はTh. Goldschmidt AGにより販売されているシリコーン界面活性剤である。
Additive DTは置換芳香族ジアミンであり、Bayer AGから商品名Haeter DTで入手可能である。
NC-700はThe Dow Chemical Companyから商標名SPECFLEX NC 700で販売されている反応性高固形分コポリマーポリオールである。
NC 632はエチレンオキシドキャップされたポリオールであり、ヒドロキシル当量は約1750であり、ヒドロキシル価は30.5〜34.5である。NC 632はThe Dow Chemical Companyから商標名SPECFLEX NC 632で入手可能である。
NE 181は遊離イソシアネート含有分が30%である、メチレンジフェニルジイソシアネートをベースとするプレポリマーであり、The Dow Chemical Companyから商標名SPECFLEX NE 181で入手可能である。
【0071】
下記の実施例は好ましい態様において本発明の実施を例示する。特許請求の範囲に入る他の態様は明細書の考察及び本明細書に開示されるとおりの本発明の実施から当業者に明らかであろう。実施例とともに明細書は例示のみと考えられるべきであり、本発明の範囲及び精神は特許請求の範囲に示されている。全ての部は特に指示がないかぎり重量単位で与えられている。
【0072】
実施例
モールド(成形型)タイプ:Alicanteプロトタイプクッション(アルミニウム)。モールド温度:65℃
工程1)
モールドリリース剤Kluber 41-2013を全成形型キャビティーにスプレーした。
工程2)
Bomix-Chemie GmbH & Coからの二成分グレーアンスラサイトポリウレタンインモールドコーティング(bomix 1053/77及びhardener 66/111から100:20で調製)を全成形型キャビティーに塗布した。
工程3)
エラストマー配合物をLow Pressure Unipre M 12機を用いて全成形型キャビティーにスプレーした。ポリオール及びイソシアネートタンクは両方とも40℃に加熱された。アウトプット量は0.79リットル/分であった。ポリオール/イソシアネート比はインデックス90で100:45であった。エラストマー配合物の組成を以下のとおりである。
工程4)
エラストマー層をスプレーした2分後に、A-A'及びB-B'で範囲を定めたモールドクッションの中央部分を同一の形状のカードボードをその上に配置することで保護した。その後、モールドリリース剤Kluber 41-21013を塗布したが、今回はサイドロールのみに塗布した。
工程5)
保護用カードボードをクッションの中央部分から取り外し、そして可撓性MDIフォームをKrauss Maffei RIMSTAR 40高圧機を用いて全成形型キャビティーに注いだ。ミキシングヘッドアウトレットを5軸ASEA 90ロボットに取り付けた。成形された可撓性フォーム配合物の組成は以下のとおりであった。
【0073】
MDIフォームを注いだ後に、成形型を閉止し、2分30秒後に成形品を離型し、そして圧縮した。得られた車用座席は中央座席領域(A-A'及びB-B'で範囲を確定)を有し、それはインモールドコーティング層とスプレーされたエラストマー層との間に良好な付着性を示し、また、後者と可撓性MDIフォームとの間も良好な付着性を示す。対照的に、そして工程4)で使用されたリリース剤のために、サイドロール(高くなった支持部)はインモールドコーティング層と、スプレーされたエラストマー層の間の良好な付着性を示すが、スプレーされたエラストマー層及び上に注いだ可撓性フォームとの間に付着性はない。この現象は、スプレーされたエラストマー層と下の可撓性フォームとの間に空気領域を形成する。結果として、サイドロール上で手を通過させるときに、クッションの中央部分よりも滑らかな感触である。
【0074】
以上により、多くの変更は本発明の新規の概念の精神及び範囲から逸脱することなく行なえることが観測されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0075】
【図1】高くなった支持部を有する輸送用乗物の座席の座部分及び背部分の斜視図である。
【図2】図1に示したセクション2−2を通る断面図である。
【図3】図1に示したセクション3−3を通る断面図である。
【図4】図1に示したセクション4−4を通る断面図である。
【図5】例示の装飾パターンを有する本発明の座席の側面図である。
Claims (24)
- (a)第一のエラストマー形成用配合物を成形型に注いで第一のエラストマー層を提供すること、
(b)前記第一のエラストマー層にリリース剤を適用すること、
(c)第一のエラストマー形成用液体配合物が完全に硬化する前に、前記リリース剤の上にフォーム製造用の第二の配合物を注ぐこと、及び、
(d)第一のエラストマー形成用配合物及びフォーム製造用の第二の配合物が硬化した後に、得られた製品を離型すること、
を含み、前記リリース剤は、フォーム製造用の第二の配合物が、硬化時に、硬化した第一のエラストマー層に付着することを防止するために十分な量で適用される、多層フォーム製品の製造方法。 - 第一のエラストマー層はポリウレタン、ポリウレア、ポリアクリレート、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ニトリル、ポリブチレン、シリコーンゴム、スチレンとブタジエンとのブロックコポリマー、又は、それらの組み合わせである、請求項1記載の方法。
- 前記第一のエラストマー層はポリウレタンである、請求項2記載の方法。
- 前記第一のエラストマー層はマイクロ気泡性である、請求項3記載の方法。
- 前記フォーム製造用の第二の配合物はイソシアネート及び水素活性化合物である、請求項1記載の方法。
- 前記イソシアネートは芳香族イソシアネートである、請求項5記載の方法。
- 前記リリース剤はワックスをベースとするモールドリリース剤である、請求項1記載の方法。
- 工程(a)の前に、前記成形型にインモールドコーティングが適用される、請求項1記載の方法。
- 前記インモールドコーティングは着色剤又はUV吸収剤もしくは安定化材料を含む、請求項8記載の方法。
- 請求項1記載の方法により製造される座席。
- 背部及び座部を有する、請求項10記載の座席。
- サイド支持部を有する自動車座席である、請求項10記載の座席。
- 少なくとも1つの高くなった周囲支持部及び内側領域を有する多層座席の製造方法であて、
(a)第一のエラストマー形成用配合物を、得られる座席のための前記内側領域及び前記少なくとも1つの高くなった周囲支持部を画定する領域を有する成形型に注ぎ、そしてエラストマー層を形成すること、
(b)前記高くなった周囲支持部に対応する領域においてエラストマー層の上にリリース剤を適用すること、
(c)工程(a)の内側領域のエラストマー層及び工程(b)のモールドリリース剤の上に、前記第一のエラストマー形成用配合物が硬化する前に、フォーム製造用の第二の配合物を適用すること、及び、
(d)前記第一のエラストマー形成用配合物及びフォーム製造用の第二の配合物が硬化した後に、座席を離型すること、
を含み、前記リリース剤は、前記フォーム製造用の第二の配合物が前記第一のエラストマー形成用配合物に付着するのを防止するために十分な量で適用される、方法。 - 前記第一のエラストマー形成用の液体の配合物及びフォーム製造用の第二の配合物は異なる硬度の層を提供する、請求項13記載の方法。
- 前記フォーム製造用の第二の配合物は内側領域にストリップ状に注がれる、請求項14記載の方法。
- 工程(a)の前にインモールドコーティングが成形型に適用される、請求項13記載の方法。
- 前記インモールドコーティングは着色剤又は安定化材料を含む、請求項16記載の方法。
- 請求項13記載の方法により製造される座席。
- 前記エラストマー層は厚さが0.1〜30ミリメートルである、請求項18記載の座席。
- 前記フォーム製造用の第二の配合物から得られた、硬化した層は、全体としての密度が15〜80kg/m3である、請求項18記載の座席要素。
- 前記エラストマー層はポリウレタン、ポリウレア、ポリアクリレート、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ニトリル、ポリブチレン、シリコーンゴム、スチレンとブタジエンとのブロックコポリマー、又は、それらの組み合わせである、請求項13記載の方法。
- 前記リリース剤はワックスをベースとしたモールドリリース剤である、請求項13記載の方法。
- 外部エラストマー層及び内部可撓性フォーム層を含み、前記エラストマー層と可撓性フォーム層との間には、前記エラストマー層が前記可撓性フォーム層に付着するのを防止するために十分な量のリリースコーティングを有する、高くなった支持部を含む多層座席要素。
- 輸送乗物用座席である、請求項23記載の座席要素。
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