JP2008074914A - ポリウレタン発泡成形体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】イソシアネートと、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリマーポリオールから選ばれる１種以上のポリオールと、ポリアミド樹脂からなる樹脂微粒子とを配合してなるポリウレタン発泡成形体用材料を発泡成形してなるポリウレタン発泡成形体及びその製造方法。
【効果】本発明のポリウレタン発泡成形体は、その成形時の発泡安定性が良好であり、また、物性、特に反発性を損なうことなく、高硬度化が達成されており、高反発性と高硬度とを兼ね備えた、例えば薄肉化が要求されている車両用部材用途に好適なポリウレタン発泡成形体である。
【選択図】なし

Description

本発明は、発泡安定性、物性、特に反発性を損なうことなく、高硬度化を達成したポリウレタン発泡成形体及びその製造方法に関する。

ポリウレタンフォームは密度が低く、弾性挙動に特徴があることから、家具、寝具、車両用部材等の用途に広く用いられている。ポリウレタンフォームを製造するには、一般的に、少なくとも、ポリオール、触媒（助触媒）、整泡剤などを含むポリオール材と、イソシアネートを含むイソシアネート材とを混合・反応させ、発泡と硬化とを同時に行い、ポリウレタンフォームを成形する所謂ワン・ショット法が用いられる。このように製造されるポリウレタンフォームは車両用部材であるシートパッドに適用されている。近年、車内空間を広げる目的で、シートパッドの薄肉化が求められている。薄肉化するためには、ポリウレタンフォームを高硬度化しつつ、高反発化する必要がある。

これまでに、ポリウレタンフォームの硬度を高めるためには、一般にポリウレタンフォームを高密度化する方法、用いるポリオールの官能基数を高める方法、イソシアネート指標（イソシアネートインデックス）を高める方法等が採用されているが、フォーム密度を高くすれば、製品重量が重くなり、コストアップ、ひいては車両重量の増大、燃費の低下を招く。ポリオール官能基数を高めれば、配合成分のバランスを崩し、発泡安定性の問題を生じたり、或いは物性的には、伸び率が大幅に低下したりする。また、イソシアネート指標を高めれば、ポリオールの官能基数を高める場合と同様に、発泡安定性や得られるポリウレタンフォームの物性低下を生じやすくなる。

なお、この発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある。

特開平７−５３６５８号公報 国際公開第０３／０４５１９８号パンフレット 特開２００３−２６１６４１号公報 特開２００５−３０７００５号公報

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、発泡安定性、物性、特に反発性を損なうことなく、高硬度化を達成したポリウレタン発泡成形体及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、イソシアネートと、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリマーポリオールから選ばれる１種以上のポリオールと共に、ポリアミド樹脂からなる樹脂微粒子を配合してなるポリウレタン発泡成形材料を発泡成形すれば、その成形時の発泡安定性が良好であり、また物性、特に反発性を損なうことなく、高硬度化を達成したポリウレタン発泡成形体が得られ、このポリウレタン発泡成形体が、高反発性と高硬度とを兼ね備えた、例えば薄肉化が要求されている車両用部材用途などに好適なポリウレタン発泡成形体であることを見出し、本発明に至った。

従って、本発明は、下記のポリウレタン発泡成形体及びその製造方法を提供する。
［請求項１］
イソシアネートと、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリマーポリオールから選ばれる１種以上のポリオールと、ポリアミド樹脂からなる樹脂微粒子とを配合してなるポリウレタン発泡成形体用材料を発泡成形してなることを特徴とするポリウレタン発泡成形体。
［請求項２］
ポリアミド樹脂がナイロン６であることを特徴とする請求項１記載のポリウレタン発泡成形体。
［請求項３］
樹脂微粒子の平均粒径が５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のポリウレタン発泡成形体。
［請求項４］
ポリオール１００質量部に対して、樹脂微粒子を５質量部以下で配合してなることを特徴とする請求項１記載のポリウレタン発泡成形体。
［請求項５］
イソシアネートと、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリマーポリオールから選ばれる１種以上のポリオールと、ポリアミド樹脂からなる樹脂微粒子とを配合してなるポリウレタン発泡成形体用材料を発泡成形することを特徴とするポリウレタン発泡成形体の製造方法。
［請求項６］
ポリアミド樹脂がナイロン６であることを特徴とする請求項５記載のポリウレタン発泡成形体の製造方法。
［請求項７］
樹脂微粒子の平均粒径が５００μｍ以下であることを特徴とする請求項５又は６記載のポリウレタン発泡成形体の製造方法。
［請求項８］
ポリオール１００質量部に対して、樹脂微粒子を５質量部以下で配合してなることを特徴とする請求項５記載のポリウレタン発泡成形体の製造方法。

本発明のポリウレタン発泡成形体は、その成形時の発泡安定性が良好であり、また、物性、特に反発性を損なうことなく、高硬度化が達成されており、高反発性と高硬度とを兼ね備えた、例えば薄肉化が要求されている車両用部材用途に好適なポリウレタン発泡成形体である。

以下、本発明につき、更に詳しく説明する。
本発明において、ポリウレタン発泡成形体を与える硬化前のポリウレタン発泡成形体用材料には、イソシアネートと、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリマーポリオールから選ばれる１種以上のポリオールと、ポリアミド樹脂からなる樹脂微粒子とが配合される。

上記イソシアネートとしては、ポリウレタン原料として用いられる常用のイソシアネートを用いることができ、特に限定されず、例えば、トリレ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）又はこの両方を用いることができる。特にＴＤＩとＭＤＩとを、ＴＤＩ：ＭＤＩ＝１００：０〜５０：５０（重量比）の比率で用いることが好ましい。このようなものとしては市販品が使用し得、ＴＤＩとしては、例えば、Ｔ−８０（三井武田ケミカル（株）製）等、ＭＤＩとしては、例えば、Ｊ−２９５（住友バイエルウレタン（株）製）等を用いることができる。また、ＴＤＩとＭＤＩを両方用いたものとしては、例えば、ＴＤＩとＭＤＩを８０：２０で混ぜたコロネート１０２１（日本ポリウレタン工業（株）製）等を用いることができる。

上記ポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリマーポリオールから選ばれる１種以上のポリオールが配合される。ポリエーテルポリオールとしては、ポリウレタン原料として常用のポリエーテルポリオールが使用可能であり、例えば、アルキレンオキサイドで構成されるエーテル骨格がプロピレンオキサイド（ＰＯ）のみ、エチレンオキサイド（ＥＯ）のみ、又はＰＯ及びＥＯからなるポリエーテルポリオール等が挙げられる。このようなものとしては市販品が使用し得、例えば、ＫＣ２５２（三洋化成工業（株））等が挙げられる。

ポリエステルポリオールとしては、ポリウレタン原料として常用のポリエステルポリオールが使用可能であり、例えば、グリセリンにリシノレイン酸を主成分とするひまし油由来の脂肪酸を縮合させたポリエステルポリオール等が挙げられる。このようなものとしては市販品が使用し得、例えば、ＵＲＩＣ Ｈ−５６、Ｈ−５７（伊藤製油（株）製）等が挙げられる。

ポリマーポリオールとしては、ポリウレタン原料として常用のポリマーポリオールが使用可能であり、例えば、ベースポリマーにポリエーテルポリオールを用い、スチレン・アクリロニトリルの共重合体を分散させた混合物等が挙げられる。このようなものとしては市販品が使用し得、例えば、ＫＣ８５５（三洋化成工業（株））等が挙げられる。

なお、ポリウレタン発泡成形体用材料におけるイソシアネート及びポリオールの配合量は、イソシアネートとポリオールとにより決まるイソシアネート指標（イソシアネートインデックス）が８０〜１２０となる量とすることが好ましい。

一方、本発明において、ポリウレタン発泡成形体用材料には、ポリアミド樹脂微粒子が配合される。ポリアミド樹脂微粒子としては、粒状製品をそのまま用いることもできるが、ペレット状のバルクを粉砕して得られた粉砕粒子を用いてもよい。また、粒径を均一化するために、粉砕後、分級を行い、得られた分級粒子を用いてもよい。ポリアミド樹脂については、ナイロン６、ナイロン１２、ナイロン６６等の汎用のナイロン樹脂を用いることができるが、特にナイロン６が好ましい。また、ポリアミド樹脂をマトリックスとしたポリマーアロイを用いてもよい。例えば、ナイロンとα−オレフィンをアロイ化したものを挙げることができる。アロイ化の方法については限定されない。

粉砕においては、冷凍粉砕、ケミカル粉砕、ジェット粉砕等の粉砕方法を用いることができるが、特に、粉砕方法は限定されない。

樹脂微粒子の粒径は、平均粒径で５００μｍ以下であることが好ましく、３００μｍ以下であることがより好ましい。平均粒径が３００μｍ以上の場合、ポリオール１００質量部に対し、樹脂微粒子を５質量部以上添加すると、硬度が低下する場合があるため、１００μｍ以下であることが更に好ましい。樹脂微粒子の平均粒径の下限は、特に限定されるものではないが、通常０．１μｍ以上である。なお、平均粒径は、レーザー回折／散乱式微粒子分布測定装置、電子顕微鏡観察により測定できるメジアン径である。

ポリウレタン発泡成形体用材料における樹脂微粒子の配合量は、上記ポリオール１００質量部に対して、樹脂微粒子が５質量部以下、特に５質量部未満、とりわけ１〜４質量部であることが好ましい。

また、本発明においては、ポリウレタン発泡成形体用材料に、架橋剤、触媒、整泡剤及び発泡剤から、上述したイソシアネート及びポリオールの種類に応じて必要なものを配合することが好ましい。このようなものとしては、ポリウレタン原料として常用のものであれば使用可能であり、架橋剤としては、例えば、ポリエチレンオキサイド系架橋剤、触媒としては、例えば、トリエチレンジアミン、ジエタノールアミン等のアミン触媒、イミダゾール等のアミン縮合体化合物等を用いることができる。整泡剤としては、例えば、シリコーン整泡剤等が挙げられる。発泡剤としては、水を配合することが好ましい。

ポリウレタン発泡成形体用材料におけるこれらの配合量は、特に限定されず、上記ポリオール１００質量部に対して、例えば、架橋剤は１０質量部以下、特に０．１〜１０質量部、触媒としては５質量部以下、特に０．１〜５質量部、整泡剤は５質量部以下、特に０．１〜５質量部、発泡剤は７質量部以下、特に１〜７質量部であることが好ましい。

ポリウレタン発泡成形体用材料を調製する場合、イソシアネート以外の成分、即ち、ポリオールと、樹脂微粒子と、適宜配合される架橋剤、触媒、整泡剤、発泡剤などを一旦混合したポリオール材（ポリオール溶液）を調製し、これとイソシアネートとを混合してポリウレタン発泡成形体用材料とし、これを発泡成形させることができる。発泡成形する方法については、例えば、ポリウレタン発泡成形体用材料をモールド内に注入して発泡成形する従来公知の方法を用いることができ、発泡温度等の条件も通常の条件を適用できる。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

［実施例、比較例］
表１に示されるポリエーテルポリオール、架橋剤、触媒、整泡剤、樹脂微粒子及び発泡剤を混合攪拌したポリオール溶液と、イソシアネートとを表１に示される配合比で混合してポリウレタン発泡成形体用材料を得、これを６０℃に加熱したモールド内に注入し、発泡成形することでポリウレタンフォームを得た。

この得られたウレタンフォームについて、表２，３に示される各物性について、ＪＩＳ Ｋ ６４００（１９９７）に準拠して評価した。結果を表２，３に示す。

ポリエーテルポリオール：ＫＣ２８２（三洋化成工業（株）製）
架橋剤：ＥＬ５５５（旭硝子ウレタン（株）製）
触媒１：Ｄａｂｃｏ ３３ＬＶ（三井エアープロダクツ（株）製）
触媒２：ＴＯＹＯＣＡＴ−ＤＭ７０（東ソー（株）製）
シリコーン整泡剤：ＳＲＸ−２７４Ｃ（東レダウコーニング（株）製）
イソシアネート：コロネート１０２１（日本ポリウレタン工業（株）製）

樹脂微粒子１：Ｇ１５１（宇部興産（株）製）［ナイロン６（平均粒径３００μｍ）］
樹脂微粒子２：ファインパウダー（宇部興産（株）製）［ナイロン６（平均粒径１０μｍ）］
樹脂微粒子３：１０２２Ｂ（宇部興産（株）製）をケミカル粉砕後、ジェット粉砕したもの［ナイロン６（平均粒径２５μｍ）］
樹脂微粒子４：１０２２Ｂ（宇部興産（株）製）をケミカル粉砕後、ジェット粉砕したもの［ナイロン６（平均粒径８０μｍ）］
ＯＡ密度：ＪＩＳ Ｋ ６４００（１９９７）に規定される見掛け密度であり、表皮（スキン）ありの直方体フォームサンプルを用いて測定したものである。

Claims (8)

1. イソシアネートと、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリマーポリオールから選ばれる１種以上のポリオールと、ポリアミド樹脂からなる樹脂微粒子とを配合してなるポリウレタン発泡成形体用材料を発泡成形してなることを特徴とするポリウレタン発泡成形体。
2. ポリアミド樹脂がナイロン６であることを特徴とする請求項１記載のポリウレタン発泡成形体。
3. 樹脂微粒子の平均粒径が５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のポリウレタン発泡成形体。
4. ポリオール１００質量部に対して、樹脂微粒子を５質量部以下で配合してなることを特徴とする請求項１記載のポリウレタン発泡成形体。
5. イソシアネートと、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリマーポリオールから選ばれる１種以上のポリオールと、ポリアミド樹脂からなる樹脂微粒子とを配合してなるポリウレタン発泡成形体用材料を発泡成形することを特徴とするポリウレタン発泡成形体の製造方法。
6. ポリアミド樹脂がナイロン６であることを特徴とする請求項５記載のポリウレタン発泡成形体の製造方法。
7. 樹脂微粒子の平均粒径が５００μｍ以下であることを特徴とする請求項５又は６記載のポリウレタン発泡成形体の製造方法。
8. ポリオール１００質量部に対して、樹脂微粒子を５質量部以下で配合してなることを特徴とする請求項５記載のポリウレタン発泡成形体の製造方法。