JP2006213896A - 軟質ポリウレタンフォーム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より低い加熱温度、より短い加圧時間にて成形可能であり、かつフレームラミネート適性に優れた熱成形軟質ポリウレタンフォーム及びその製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも活性水素基含有化合物、発泡剤、触媒を含むポリオール組成物とポリイソシアネート化合物とを混合、発泡させて形成するものであり、活性水素基含有化合物は、分子量が２０００以上の高分子量ポリオール化合物、分子量１５０〜５００の低分子量ポリオール化合物、ポリエステル／ポリエーテルブロック共重合ポリオール化合物及び架橋剤を含み、触媒は３量化触媒を含有する軟質ポリウレタンフォームとする。
【選択図】なし

Description

本発明は、熱成形性並びにフレームラミネート性に優れた軟質ポリウレタンフォーム並びにその製造方法に関するものである。

シート状に裁断した軟質ポリウレタンフォームを熱成形、即ち加熱下に圧縮してシート状あるいは金型に応じた形状の成形品とする技術は周知であり、該熱成形加工における加熱温度を低下させる技術も公知である（特許文献１、２）。

特許文献１に開示の技術は、フォームを構成するポリウレタン重合体中のアロファネート結合を多くすることにより、熱成形条件を改善したものであり、特許文献２に開示の技術は、ポリオール成分としてポリマーポリオールを使用し、かつ特定のイソシアネート化合物をＮＣＯ／ＯＨ当量比が１．２〜１．５にて特定の三量化触媒の使用下に反応させて製造した、より低温で熱成形可能な軟質ポリウレタンフォームである。
特開平７−１１８３６２号公報 特開２００４−１８２９２７号公報

特許文献１、２に開示された軟質ポリウレタンフォームは、熱成形に必要な加熱温度が低くなるように改善されたものではあるが、その特性が安定したものではない。さらに加熱加圧して成形する熱成形軟質ポリウレタンフォームは、自動車内装材として使用される場合には、表皮材が積層されるが、特許文献１、２のフォームでは、積層にフレームラミネート法を使用する場合、その適性が十分ではない。

本発明は、より低い加熱温度、より短い加圧時間にて成形可能であり、かつフレームラミネート適性に優れた熱成形軟質ポリウレタンフォーム及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも活性水素基含有化合物、発泡剤、触媒を含むポリオール組成物とポリイソシアネート化合物とを混合、発泡させて形成された軟質ポリウレタンフォームであって、
前記活性水素基含有化合物は、分子量が２０００以上の高分子量ポリオール化合物、分子量１５０〜５００の低分子量ポリオール化合物、ポリエステル／ポリエーテルブロック共重合ポリオール化合物及び架橋剤を含み、前記触媒は３量化触媒を含有することを特徴とする。

係る軟質ポリウレタンフォームは、より低い加熱温度、より短い加圧時間にて成形可能であり、フレームラミネート適性に優れたものである。本発明の軟質ポリウレタンフォームは、１１０℃〜１５０℃、より好ましくは１１０℃〜１３０℃にて６０秒以下、より好ましくは４０秒以下、さらに好ましくは３０秒以下の加熱、加圧にて元の厚さの４０％に圧縮可能である熱成形性を有する。

活性水素基含有化合物全量１００重量部中、分子量１５０〜５００の低分子量ポリオール化合物は５〜３０重量部、ポリエステル／ポリエーテルブロック共重合ポリオール化合物は５〜２０重量部とし、残りを分子量が２０００以上のポリオール化合物とすることが好ましい。

低分子量ポリオール化合物の配合量が多すぎると軟質ポリウレタンフォーム特有の柔軟性の低下や発泡時にフォームの発熱過剰現象の発生という問題を生じ、少なすぎると熱成形性が低下する。ポリエステル／ポリエーテルブロック共重合ポリオール化合物の配合量が少なすぎる場合にはフレームラミネート性が低下し、多すぎると製造コストが高くなり好ましいものではない。

上記の軟質ポリウレタンフォームにおいては、前記架橋剤がジグリセリンを含有することが好ましく、ジグリセリンのみでもよい。

係る構成により、より熱成形性に優れた軟質ポリウレタンフォームが得られる。ジグリセリンの配合量は、活性水素基含有化合物全量１００重量部中１〜１０重量部であることが好ましく、より好ましくは４〜１０重量部である。ジグリセリンの配合量が少なすぎると熱成形性が低下し、多すぎると熱成形後のシートの引張り強度が低下する。

別の本発明は、少なくとも活性水素基含有化合物、発泡剤、触媒を含むポリオール組成物とポリイソシアネート化合物とを混合、発泡させる軟質ポリウレタンフォームの製造方法であって、
前記活性水素基含有化合物として、分子量が２０００以上の高分子量ポリオール化合物、分子量１５０〜５００の低分子量ポリオール化合物、ポリエステル／ポリエーテルブロック共重合ポリオール化合物及び架橋剤を使用し、前記触媒は３量化触媒を含有することを特徴とする。

係る製造方法によって、より低い加熱温度、より短い加圧時間にて成形可能であり、フレームラミネート適性に優れた軟質ポリウレタンフォームを製造することができる。

上記の製造方法においては、前記架橋剤がジグリセリンを含有することが好ましい。

本発明の軟質ポリウレタンフォームに使用する活性水素基含有化合物は、分子量が２０００以上のポリオール化合物、分子量１５０〜５００の低分子量ポリオール化合物、ポリエステル／ポリエーテルブロック共重合ポリオール化合物を含む。

分子量が２０００以上の高分子量ポリオール化合物は、多官能性アルコール系化合物を開始剤とし、これにアルキレンオキサイドを付加させて得られる。

高分子量ポリオール化合物の開始剤である多官能性アルコール系化合物としては、たとえば、エチレングリコール、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、ペンタエリスリトール、ソルビトール、トリエタノールアミン、ジエタノールアミンを例示できる。開始剤は２種以上を使用してもよい。

多官能性アルコール系化合物に付加重合するアルキレンオキサイドとしては炭素数２以上のものがあげられ、たとえば、エチレンオキサイド（ＥＯ）、１，２−プロピレンオキサイド（ＰＯ）、１，２−ブチレンオキサイド、２，３−ブチレンオキサイドなどを例示できる。これらアルキレンオキサイドのなかでも、プロピレンオキサイドを付加重合したポリエーテルポリオール化合物、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを付加重合したポリエーテルポリオール化合物の少なくとも１種を使用することが好ましい。プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重合体ポリオール化合物は、ランダム重合体、ブロック重合体のいずれでもよい。

高分子量ポリオール化合物は、平均官能基数は２．５〜４であることが好ましい。平均官能基数は、開始剤の選択、組合せにより得られる。高分子量ポリオール化合物の分子量は、粘度が低いことから平均分子量は６０００以下であることが好ましく、５０００以下であることがより好ましく、４０００以下であることがさらに好ましい。高分子量ポリオール化合物としては、グリセリン又はトリメチロールプロパンを開始剤として使用した３官能ポリオールの使用が好ましい。高分子量ポリオール化合物は開始剤や分子量の異なる２種以上を併用してもよい。

架橋剤としては、低分子量多価アルコールを使用する。具体的にはエチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ジグリセリン、２−メチル−２，３，４−ブタントリオール、２−メチル−１，２，３−ブタントリオール、２，３，４−ペンタントリオール、２，３，４−ヘキサントリオール、ジメチルペンタグリセリン、１，２，４−ブタントリオール、ペンタンテトロール等の多価アルコール類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン等のアルカノールアミン類等が例示される。これらの架橋剤は単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。これらの中でも、上述のようにジグリセリンの使用が特に好ましい。

低分子量ポリオール化合物としては、上記例示の低分子量多価アルコール及びエチレンジアミン、プロピレンジアミンなどのアルキレンジアミン、アニリン、ナフチルアミンなどの芳香族アミンからなる群から選択される少なくとも１種にエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等を付加した平均官能基数２〜４、平均分子量が１５０〜５００の、通常、硬質ポリウレタンフォームの原料として使用されるポリオール化合物が例示される。これらの中でも芳香族アミンにプロピレンオキサイド又はプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを開環付加させた低分子量ポリオール化合物の使用がより好ましい。

ポリエステル／ポリエーテルブロック共重合ポリオールは、脂肪族ポリエステル単位とポリエーテル単位とを有するポリオール化合物である。脂肪族ポリエステル単位としては、アジピン酸などの脂肪族ジカルボン酸とエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなどのグリコールを縮合させて得られる重合単位やε−カプロラクトンなどのラクトン類の開環重合単位が例示される。ポリエーテル単位は、上述の高分子量ポリオールを構成するプロピレンオキサイドないしエチレンオキサイドの開環重合した単位である。ポリエステル／ポリエーテルブロック共重合ポリオールは、脂肪族ポリエステルポリオールにプロピレンオキサイドないしエチレンオキサイドを開環付加させる方法や、ポリエーテルポリオールにラクトン類を開環付加させる方法などにより製造することができる。ポリエステル／ポリエーテルブロック共重合ポリオールの平均分子量は、５００〜３０００であることが好ましい。

ポリイソシアネート化合物としては、軟質ポリウレタンフォームの製造に通常使用される、イソシアネート基を２個以上有する芳香族系、脂環族系、脂肪族系の各種のポリイソシアネート化合物、さらにはこれらポリイソシアネート化合物を変性して得られる変性ポリイソシアネート化合物を使用できる。また、ポリイソシアネート化合物は２種以上を併用してもよい。

ポリイソシアネート化合物の具体例としては、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）（精製ジフェニルメタンジイソシアネート（ｐ−ＭＤＩ）やクルードＭＤＩ（ｃ−ＭＤＩ）がある）、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートがあげられ、その変性物としては、ポリイソシアネート化合物のプレポリマー型変性体、イソシアヌレート型変性体、ウレア型変性体、カルボジイミド型変性体などがあげられる。これらのなかでも、トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートが、反応性が高いこと、低コストであること等の理由で好ましい。トルエンジイソシアネートは、２，４−置換体と２，６−置換体とがあるが、これらの混合物の使用が好ましく、２，４−置換体／２，６−置換体混合比が９０／１０（ＴＤＩ−９０）〜６０／４０（ＴＤＩ−６０）の混合物の使用が好適である。

本発明において使用する３量化触媒としては、例えば酢酸カリウム、オクチル酸カリウム、第４級アンモニウム塩触媒（特開平９−１０４７３４号公報に開示）が例示できる。本発明においては、これらの３量化触媒とウレタン反応触媒とを併用することが好ましい。ウレタン反応触媒としては、公知の触媒を限定なく使用することができ、具体的にはジブチル錫ジラウレートやオクチル酸錫等の錫系触媒や第３級アミン触媒が使用可能であり、第３級アミン触媒としては、トリエチレンジアミン（ＤＡＢＣＯ，ＴＥＤＡ３３ＬＶ等）、Ｔｏｙｏｃａｔ−ＥＴ（東ソー）等が例示される。３量化触媒の配合量は、活性水素基含有化合物１００重量部に対して０．１〜２重量部であることが好ましい。

発泡剤としては、公知の発泡剤を使用することができるが、水、メチレンクロライド等が例示され、特に水又は水とメチレンクロライドを併用した発泡剤を使用することが好ましい。

本発明においては、必要に応じて、整泡剤、着色剤、酸化防止剤などの他の添加剤を使用することが可能である。

整泡剤としては、連続気泡軟質ポリウレタンフォームの製造において公知の整泡剤を限定なく使用することができ、具体的にはＳＦ２９６５，ＳＦ２９６２，ＳＦ２９０４，ＳＦ２９０８，ＳＲＸ２９４Ａ，ＳＺ１９２３，ＳＨ−１９２，ＳＨ−１９３等（東レダウコーニングシリコン製）、Ｌ−５３６６，Ｌ−５３０９等（日本ユニカー製）、Ｂ８６８０等（ゴールドシュミット社製）等の市販品の使用が好適である。

酸化防止剤の使用により、熱成形加工、フレームラミネート加工並びにその後の経時変化による熱成形加工された軟質ポリウレタンフォームの変色が抑制される。

（軟質ポリウレタンフォーム製造例）
グリセリンを開始剤としてプロピレンオキサイドを開環付加して得られる３官能のポリオール化合物（水酸基価５６ｍｇＫＯＨ／ｇ）５８重量部、ポリオキシプロピレングリコールにε−カプロラクトンを開環付加させて得られるポリエステル／ポリエーテルブロック共重合ポリオール（２官能；水酸基価５６ｍｇＫＯＨ／ｇ）２０重量部、アニリンにプロピレンオキサイドを開環付加させた低分子量ポリオール化合物（２官能；水酸基価５３６ｍｇＫＯＨ／ｇ）１５重量部、ジグリセリン７重量部を活性水素基含有化合物（合計１００重量部）とし、酢酸カリウム０．７５重量部、オクチル酸錫０．０５重量部、発泡剤（水／メチレンクロライド＝２／１）１．６重量部、整泡剤２．０重量部、酸化防止剤３重量部を添加してポリオール組成物とした。

上記のポリオール組成物に対してＴＤＩ−８０をＮＣＯ／ＯＨ当量比が１．０２となるように配合し、軟質ポリウレタンフォームを製造した。

得られた軟質ポリウレタンフォームを１０ｍｍの厚さにスライスし、１２０℃にて３０秒間プレスにて圧縮したところ、厚さ４ｍｍの圧縮シートが得られ、熱成形性に優れたものであった。またこの圧縮シートを使用してフレームラミネート法により表皮材としてニット系生地を速度２０ｍ／ｍｉｎにて積層したところ、接着力が良好な積層シートが得られ、フレームラミネート性も良好であった。

フレームラミネート性は、製造した積層シートから幅２５ｍｍのサンプルを切り出し、引張り試験機を使用して１８０度剥離試験を行って評価した。引張り試験機のクロスヘッド速度は２００ｍｍ／ｍｉｎ，試験温度は２３℃であった。積層シートの剥離強度は、３．４３Ｎ（３５０ｇｆ）／２５ｍｍであり、上記のように良好な接着力を有していた。

Claims (4)

1. 少なくとも活性水素基含有化合物、発泡剤、触媒を含むポリオール組成物とポリイソシアネート化合物とを混合、発泡させて形成された軟質ポリウレタンフォームであって、
   前記活性水素基含有化合物は、分子量が２０００以上の高分子量ポリオール化合物、分子量１５０〜５００の低分子量ポリオール化合物、ポリエステル／ポリエーテルブロック共重合ポリオール化合物及び架橋剤を含み、前記触媒は３量化触媒を含有することを特徴とする軟質ポリウレタンフォーム。
2. 前記架橋剤がジグリセリンを含有することを特徴とする請求項１に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
3. 少なくとも活性水素基含有化合物、発泡剤、触媒を含むポリオール組成物とポリイソシアネート化合物とを混合、発泡させる軟質ポリウレタンフォームの製造方法であって、
   前記活性水素基含有化合物として、分子量が２０００以上の高分子量ポリオール化合物、分子量１５０〜５００の低分子量ポリオール化合物、ポリエステル／ポリエーテルブロック共重合ポリオール化合物及び架橋剤を使用し、前記触媒は３量化触媒を含有することを特徴とする軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
4. 前記架橋剤がジグリセリンを含有することを特徴とする請求項３に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。