JP2010275433A - 軟質ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来の方法ではエチレンオキサイド付加量の増加に伴い、ウレタンフォームの湿熱耐久性が低下するという問題がある。
【解決手段】活性水素成分(A)と有機ポリイソシアネート成分(B)とを、水を含有する発泡剤(C)、ウレタン化触媒(D)及び整泡剤(E)の存在下に反応させて軟質ポリウレタンフォームを製造する方法において、(A)が下記ポリオール(a1)を含んでなる軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
ポリオール(a1):活性水素含有化合物に炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドを主体としエキレンオキサイドを含むアルキレンオキサイドが付加されてなり、活性水素1個あたりのエチレンオキサイドの平均付加モル数が1.5〜8であり、末端水酸基の1級OH化率が75%以上である末端エチレンオキサイド付加ポリエーテルポリオール。
【選択図】なし

Description

本発明は、軟質ポリウレタンフォームの製造方法に関するものである。さらに詳しくは自動車等の乗り物に設置されるシート用クッション材等の用途に適した、軟質ポリウレタンフォームの製造方法に関するものである。
ポリウレタンフォームを低密度化する手法としては、発泡剤である水の含有量を増やす方法が一般的である。しかし、より低密度のポリウレタンフォームを成形しようとした場合、発泡剤である水の含有量の増量により、ポリエーテル成分と水との分離が起こりやすくなり、原料混合物の貯蔵安定性を欠いてしまう。そのため、この分離を防ぐためにポリエーテル成分中のエキレンオキサイド付加量を高くして親水性を上げる方法がある(例えば特許文献1参照)。
特開2007−56254号公報
しかし、上記の方法ではエチレンオキサイド付加量の増加に伴い、ウレタンフォームの湿熱耐久性が低下するという問題がある。
本発明の目的は、低密度で湿熱耐久性が良好であり、かつ原料混合物の貯蔵安定性に優れる軟質ポリウレタンフォームの製造方法を提供することである。
本発明者らはこれらの問題点を解決すべく鋭意検討の結果、特定のポリオールを含んでなる活性水素成分を用いることにより、低密度で湿熱耐久性が良好であり、かつ原料混合物の貯蔵安定性に優れる軟質ポリウレタンフォームを製造できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、活性水素成分(A)と有機ポリイソシアネート成分(B)とを、水を含有する発泡剤(C)、ウレタン化触媒(D)及び整泡剤(E)の存在下に反応させて軟質ポリウレタンフォームを製造する方法において、(A)が下記ポリオール(a1)を含んでなることを要旨とする。
ポリオール(a1):活性水素含有化合物に炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドを主体としエキレンオキサイドを含むアルキレンオキサイドが付加されてなり、活性水素1個あたりのエチレンオキサイドの平均付加モル数が1.5〜8であり、末端水酸基の1級OH化率が75%以上である末端エチレンオキサイド付加ポリエーテルポリオール。
本発明の製造方法により、低密度で湿熱耐久性が良好であり、かつ原料混合物の貯蔵安定性に優れる軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。
本発明の製造方法に用いる活性水素成分(A)は、下記ポリオール(a1)を含んでなる。なお、本発明において、水は、活性水素成分(A)としては取り扱わず、発泡剤(C)として取り扱うものとする。
ポリオール(a1):活性水素含有化合物に炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドを主体としエキレンオキサイドを含むアルキレンオキサイドが付加されてなり、活性水素1個あたりのエチレンオキサイドの平均付加モル数が1.5〜8であり、末端水酸基の1級OH化率が75%以上である末端エチレンオキサイド付加ポリエーテルポリオール。
活性水素含有化合物としては、多価アルコール、多価フェノール、アミン、ポリカルボン酸及びリン酸等の、少なくとも2個の活性水素を有する化合物が挙げられる。
多価アルコールとしては、炭素数2〜20の2価アルコール、炭素数3〜20の3価アルコール及び炭素数5〜20の4価以上の多価アルコールが含まれる。
炭素数2〜20の2価アルコールとしては、脂肪族ジオール及び脂環式ジオール等が含まれる。脂肪族ジオールとしては、アルキレングリコール等が含まれ、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−及び1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール並びにネオペンチルグリコールが挙げられる。脂環式ジオールとしては、シクロアルキレングリコール等が含まれ、具体的には、シクロヘキサンジオール及びシクロヘキサンジメタノール等が挙げられる
炭素数3〜20の3価アルコールとしては、脂肪族トリオール等が含まれる。脂肪族トリオールとしては、アルカントリオール等が含まれ、具体的には、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン及びヘキサントリオール等が挙げられる。
炭素数5〜20の4価以上(好ましくは、4〜8価)の多価アルコールとしては、脂肪族ポリオール及び糖類が含まれる。脂肪族ポリオールとしては、アルカンポリオール等が含まれ、具体的には、ペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、ソルビタン、ジグリセリン及びジペンタエリスリトール等が挙げられる。また、脂肪族ポリオールとしては、アルカントリオール及びアルカンポリオールの分子内脱水物、並びにアルカントリオール及び/又はアルカンポリオールの分子間脱水物も含まれる。糖類としては、具体的には、ショ糖、グルコース、マンノース、フルクトース及びメチルグルコシド等が挙げられ、これらの誘導体も含まれる。
多価(好ましくは、2〜8価)フェノールとしては、単環多価フェノール、ビスフェノール、フェノールとホルムアルデヒドの縮合物(ノボラック)及びポリフェノール等が含まれる。単環多価フェノールとしては、ピロガロール、ハイドロキノン及びフロログルシン等が挙げられる。ビスフェノールとしては、ビスフェノールA、ビスフェノールF及びビスフェノールスルホン等が挙げられる。ポリフェノールとしては、米国特許第3265641号明細書に記載のもの等が挙げられる。
アミンとしては、活性水素の数が2以上(好ましくは2〜8個)のものが含まれ、アンモニア、脂肪族アミン、芳香族アミン、脂環式アミン及び複素環式アミンが含まれる。
脂肪族アミンとしては、炭素数2〜20のアルカノールアミン(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、イソプロパノールアミン及びアミノエチルエタノールアミン等)、炭素数1〜20のアルキルアミン(n−ブチルアミン及びオクチルアミン等)、炭素数2〜6のアルキレンジアミン(エチレンジアミン、プロピレンジアミン及びヘキサメチレンジアミン等)及び炭素数4〜20のポリアルキレンポリアミン(アルキレン基の炭素数が2〜6のもの等、具体的には、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ヘキサアルキレンヘプタミン等)が挙げられる。
芳香族アミンとしては、炭素数6〜20の芳香族モノ又はポリアミン(アニリン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、メチレンジアニリン及びジフェニルエーテルジアミン等)等が挙げられる。
脂環式アミンとしては、炭素数4〜20の脂環式アミン(イソホロンジアミン、シクロヘキシレンジアミン及びジシクロヘキシルメタンジアミン等)等が挙げられる。
複素環式アミンとしては、炭素数4〜20の複素環式アミン(ピペラジン、アミノエチルピペラジン及び特公昭55−21044号公報記載のもの等)等が挙げられる。
ポリカルボン酸としては、炭素数4〜18の脂肪族ポリカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、グルタル酸及びアゼライン酸等)、炭素数8〜18の芳香族ポリカルボン酸(フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸及びトリメリット酸等)等があげられる。
これらの活性水素含有化合物は2種以上を併用してもよい。これらの中で、多価アルコールが好ましい。
上記活性水素含有化合物に付加させる炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドとしては、プロピレンオキサイド(以下POと略す。)、ブチレンオキサイド及びスチレンオキサイド等が挙げられ、プロピレンオキサイドが好ましい。
活性水素含有化合物に付加させるアルキレンオキサイド(以下、AOと略す。)は、1,2−AOを主体とし、エチレンオキサイド(以下EOと略す。)を含むものである。
1,2−AOの含有量は、AOの重量を基準としては、78重量%以上が好ましく、さらに好ましくは80重量%以上である。
AOは、これらのみからなることが好ましいが、AO中10重量%以下(さらに好ましくは5重量%以下)の範囲で他のAOが併用された付加物であってもよい。他のAOとしては、炭素数4〜8のものが好ましく、1,3−、1,4−及び2,3−ブチレンオキサイド並びにスチレンオキサイド等が挙げられ、2種以上用いてもよい。
1,2−AO及びEOを含むAOの付加方法としては、ブロック付加又はランダム付加のいずれでもよいが、少なくともポリオールの活性水素末端がブロック付加であることが好ましい。
AO付加時に用いる触媒としては、通常用いられるアルカリ触媒(KOH及びCsOH等)の他、特開2000−344881号公報に記載の触媒〔トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン等〕、特開平11−120300号公報に記載の触媒(過塩素酸マグネシウム等)を用いてもよい(以下のAO付加物についても同様)。
後述の(a1)の末端1級OH化率を75%以上とする観点から、AO付加時に用いる触媒としては、特開2000−344881号公報に記載の触媒を使用することが好ましい。この触媒として、より具体的には、フッ素原子、(置換)フェニル基及び3級アルキル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基がホウ素原子又はアルミニウム原子に結合したBF3以外のホウ素化合物又はアルミニウム化合物であり、トリフェニルボラン、ジフェニル−t−ブチルボラン、トリ(t−ブチル)ボラン、トリフェニルアルミニウム、ジフェニル−t−ブチルアルミニウム、トリ(t−ブチル)アルミニウム、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、ビス(ペンタフルオロフェニル)−t−ブチルボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)アルミニウム及びビス(ペンタフルオロフェニル)−t−ブチルアルミニウム等が挙げられる。
これらの中で、トリフェニルボラン、トリフェニルアルミニウム、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン及びトリス(ペンタフルオロフェニル)アルミニウムが好ましく、さらに好ましくはトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン及びトリス(ペンタフルオロフェニル)アルミニウムである。
AOの付加条件についても上記公報に記載の方法と同様でよく、例えば、生成する開環重合体に対して、通常0.0001〜10%、好ましくは0.001〜1%の上記触媒を用い、通常0〜250℃、好ましくは20〜180℃で反応させる。
この場合において、AOを付加する順序としては、(a1)の末端1級OH化率を75%以上とする観点から、1,2−AO(特に好ましくはプロピレンオキサイド)を付加し、ついでEOを付加することが好ましい。
ポリオール(a1)は、(a1)の活性水素あたりのEOの平均付加モル数が1.5〜8であり、好ましくは1.8〜7.8、さらに好ましくは2.0〜7.6である。
EOの付加モル数が1.5未満では、貯蔵安定性が悪くなり、8を超えると湿熱圧縮歪み率が悪くなる。
ここで活性水素あたりのEOの平均付加モル数は、原料の活性水素含有化合物の平均官能基数と付加したEOの付加モル数とから計算される値である。
ポリオール(a1)は、末端水酸基の1級OH化率が75%以上であり、好ましくは78%以上、さらに好ましくは80%以上である。
末端水酸基の1級OH化率が75%未満では、湿熱圧縮歪み率が悪くなる。
ここにおいて、末端水酸基の1級OH化率は、予めポリオールをエステル化して処理した後に1H−NMR分析法により求められる。1H−NMR法の詳細を以下に具体的に説明する。
<試料調製法>
測定試料約30mgを直径5mmの1H−NMR用試料管に秤量し、約0.5mlの重水素化溶媒を加え溶解させる。その後、約0.1mlの無水トリフルオロ酢酸を添加し25℃で約5分間放置して、ポリオールをトリフルオロ酢酸エステルとし、分析用試料とする。
ここで重水素化溶媒とは、重水素化クロロホルム、重水素化トルエン、重水素化ジメチルスルホキシド、重水素化ジメチルホルムアミド等であり、試料を溶解させることのできる溶媒を適宜選択する。
<NMR測定>
通常の条件で1H−NMR測定を行う。
<分子末端水酸基に基づく1級OH化率の計算方法>
1級水酸基の結合したメチレン基由来の信号は4.3ppm付近に観測され、2級水酸基の結合したメチン基由来の信号は5.2ppm付近に観測されるから、末端水酸基の1級OH化率は下記の式により算出する。
1級OH化率(%)=[r/(r+2q)]×100
ただし、
r:4.3ppm付近の1級水酸基の結合したメチレン基由来の信号の積分値
q:5.2ppm付近の2級水酸基の結合したメチン基由来の信号の積分値
である。
ポリオール(a1)の1分子当たりの平均官能基数は、2〜8が好ましく、さらに好ましくは3〜6、次にさらに好ましくは3〜5である。(a1)の水酸基価は、24〜60が好ましく、さらに好ましくは26〜57である。
ここで(a1)の1分子あたりの平均官能基数は、原料の活性水素含有化合物の平均官能基数をそのまま(a1)の平均官能基数とした値である。
本発明において、活性水素成分(A)中には、ポリオール(a1)以外に、他のポリオールあるいは活性水素成分を含有してもよく、例えば、(a1)以外のポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリオール、モノオール、多価アルコール、アミン並びにこれらの混合物等が挙げられる。
(a1)以外のポリエーテルポリオールとしては、活性水素含有化合物のAO付加物であって、(a1)以外のものが挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、下記の(1)〜(5)のものが挙げられる。
(1)多価アルコールと、ポリカルボン産又はそのエステル形成性誘導体とのエステル
多価アルコールは、2価アルコール(エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−及び1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール並びにネオペンチルグリコール等)、ポリエーテルポリオール(好ましくはジオール)、及びこれらと3価以上の多価アルコール(グリセリン及びトリメチロールプロパン等)との混合物}等である。ポリカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体は、酸無水物及び低級アルキル(アルキル基の炭素数:1〜4)エステル等であり、アジピン酸、セバシン酸、無水マレイン酸、無水フタル酸及びテレフタル酸ジメチル等が挙げられる。
(2)カルボン酸無水物及びAOとの縮合反応物
(3)上記(1)及び(2)のAO(EO、PO等)付加物
(4)ポリラクトンポリオール
例えば多価アルコールを開始剤としてラクトン(ε−カプロラクトン等)を開環重合させることにより得られるもの。
(5)ポリカーボネートポリオール
例えば前記多価アルコールとアルキレンカーボネートとの反応物。
ポリオール及びモノオールとしては、ポリブタジエンポリオール等のポリジエンポリオール及びこれらの水添物;アクリル系ポリオール、特開昭58−57413号公報及び特開昭58−57414号公報等に記載された水酸基含有ビニル重合体;ヒマシ油等の天然油脂系ポリオール;ヒマシ油変性物(例えば多価アルコールエステル交換生成物、水添物)等の天然油脂系ポリオールの変性物;国際公開WO98/44016号公報に記載の末端ラジカル重合性官能基含有活性水素化合物(モノオールも含まれる。);ポリエーテルポリオールをメチレンジハライド等のアルキレンジハライド等でジャンプした変性ポリオール;ポリエーテルポリオールのOH末端プレポリマー;等が挙げられる。
多価アルコール、アミンとしては前述のものが挙げられる。
これらの他のポリオールあるいは活性水素成分の中で、ポリエーテルポリオールが好ましい。
本発明において、ポリオール(a1)の含有量(重量%)は、活性水素成分(A)の合計重量に基づいて、8〜98が好ましく、さらに好ましくは10〜97、次にさらに好ましくは12〜95である。
本発明における有機ポリイソシアネート成分(B)としては、ポリウレタンフォームの密度低下の観点から、(B)の重量を基準として、70重量%以上の2,4−及び2,6−トリレンジイソシアネート、その粗製物、並びにこれらの変性物から選ばれる1種以上のポリイソシアネート(以下、これらのイソシアネートをTDI系ポリイソシアネートと表記する。)と、30重量%以下の他のポリイソシアネートからなることが好ましい。TDI系ポリイソシアネートの量は、さらに好ましくは75〜95重量%である。前記変性物としては、ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、イソシアヌレート基及びオキサゾリドン基含有変性物等が挙げられる。
他のポリイソシアネートとしては、通常ポリウレタンフォームに使用される2価以上(好ましくは2〜8価)の有機ポリイソシアネートはすべて使用でき、TDI系ポリイソシアネート以外の芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート及びこれらの変性物(例えば、上記変性物)が挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、炭素数(NCO基中の炭素を除く;以下のポリイソシアネートも同様)6〜16の芳香族ジイソシアネート、炭素数6〜20の芳香族トリイソシアネート及びこれらのイソシアネートの粗製物等が挙げられる。具体例としては、1,3−及び1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4’−及び4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、MDIと略す。)、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(粗製MDI)、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート及びトリフェニルメタン−4,4’,4’’−トリイソシアネート等が挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、炭素数6〜10の脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート及びリジンジイソシアネート等が挙げられる。
脂環式ポリイソシアネートとしては、炭素数6〜16の脂環式ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート及びノルボルナンジイソシアネート等が挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、炭素数8〜12の芳香脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、キシリレンジイソシアネート及びα,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。
変性ポリイソシアネートの具体例としては、カルボジイミド変性MDI等が挙げられる。
これらの他のイソシアネートの中で、芳香族ポリイソシアネートが好ましく、さらに好ましくはMDI、粗製MDI及びこれらのイソシアネートの変性物である。
有機ポリイソシアネート成分(B)は、イソシアネート及びこの変性物を2種以上併用してもよい。
有機ポリイソシアネート成分(B)全体としてのイソシアネート基含有量(NCO%)は、40〜50%が好ましい。
発泡剤(C)は、水を含有し、水のみであることが好ましい。
水の使用量は、発泡倍率及びフォームの崩壊性の観点から、活性水素成分(A)100重量部に対して2〜7重量部、好ましくは2.5〜6.8重量部である。
水の使用量が2重量部以上であると発泡倍率が十分でありフォーム成形時に型内での充填が十分となる。7重量部以下であると過剰の発泡ガスが発生せず、フォームが崩壊しにくくなる。
発泡剤(C)としては水のみを用いるのが好ましいが、必要により水素原子含有ハロゲン化炭化水素、低沸点炭化水素及び液化炭酸ガス等を併用してもよい。
水素原子含有ハロゲン化炭化水素系発泡剤の具体例としては、HCFC(ハイドロクロロフルオロカーボン)(HCFC−123、HCFC−141b、HCFC−22及びHCFC−142b等);HFC(ハイドロフルオロカーボン)(例えばHFC−134a、HFC−152a、HFC−356mff、HFC−236ea、HFC−245ca、HFC−245fa及びHFC−365mfc等)等が挙げられる。
これらのうち好ましいものは、HCFC−141b、HFC−134a、HFC−356mff、HFC−236ea、HFC−245ca、HFC−245fa及びHFC−365mfc並びにこれらの2種以上の混合物である。
水素原子含有ハロゲン化炭化水素を用いる場合の使用量は、活性水素成分(A)100重量部当たり、好ましくは50重量部以下、さらに好ましくは5〜45重量部である。
低沸点炭化水素は、沸点が−5〜70℃の炭化水素であり、その具体例としては、ブタン、ペンタン、シクロペンタン及びこれらの混合物が挙げられる。
低沸点炭化水素を用いる場合の使用量は、活性水素成分(A)100重量部当たり、好ましくは30重量部以下、さらに好ましくは25重量部以下である。
液化炭酸ガスを用いる場合の使用量は、活性水素成分(A)100重量部あたり、好ましくは30重量部以下、さらに好ましくは25重量部以下である。
ウレタン化触媒(D)としては、ウレタン化反応を促進する通常の触媒はすべて使用でき、3級アミン{トリエチレンジアミン、ビス(N,N−ジメチルアミノ−2−エチル)エーテル及び、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン等}、3級アミンのカルボン酸塩、カルボン酸金属塩(酢酸カリウム、オクチル酸カリウム及びスタナスオクトエート等)及び有機金属化合物(ジブチルチンジラウレート等)が挙げられる。触媒の使用量(純分)は、活性水素成分(A)100重量部に対して、0.1〜0.8重量部が好ましく、さらに好ましくは0.15〜0.7重量部である。
整泡剤(E)としては、ポリウレタンフォームの製造に用いられるものはすべて使用でき、シリコーン整泡剤等が挙げられる。
シリコーン整泡剤としては、ポリエーテル変性ジメチルシロキサン系整泡剤[東レ・ダウコーニング(株)製の「SZ−1346」及び「SF−2962」並びにモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製の「L−3640」等]、ジメチルシロキサン系整泡剤[東レ・ダウコーニング(株)製の「SRX−253」等]等が挙げられる。
整泡剤の使用量は、活性水素成分(A)100重量部に対して、0.5〜3重量部が好ましく、さらに好ましくは0.8〜2.5重量部である。
本発明においては、必要により、着色剤、難燃剤、老化防止剤及び抗酸化剤等の公知の補助成分を用い、その存在下で反応させてもよい。着色剤としては、染料及び顔料が含まれる。難燃剤としては、リン酸エステル及びハロゲン化リン酸エステル等が含まれる。老化防止剤としては、トリアゾール系及びベンゾフェノン系の老化防止剤等が含まれる。抗酸化剤としては、ヒンダードフェノール系及びヒンダードアミン系の抗酸化剤等が含まれる。
これらの補助成分の使用量は、活性水素成分(A)100重量部に対して、着色剤は、1重量部以下が好ましく、難燃剤は、5重量部以下が好ましく、さらに好ましくは2重量部以下であり、老化防止剤は、1重量部以下が好ましく、さらに好ましくは0.5重量部以下であり、抗酸化剤は、1重量部以下が好ましく、さらに好ましくは0.01〜0.5重量部である。
本発明の製造方法において、ポリウレタンフォームの製造に際してのイソシアネート指数[(NCO基/活性水素原子含有基)×100]は、70〜125が好ましく、さらに好ましくは75〜120、特に好ましくは80〜115である。なお、活性水素原子含有基には、発泡剤である水由来のものを含むものとする。
本発明の製造方法によるポリウレタンフォームの製造法の一例を示せば、下記の通りである。まず、活性水素成分(A)、発泡剤(C)、ウレタン化触媒(D)及び整泡剤(E)、並びに必要により他の補助成分を所定量混合する。次いでポリウレタン発泡機又は攪拌機を使用して、この混合物と有機ポリイソシアネート(B)とを急速混合する。得られた混合液をモールド(例えば15〜70℃)に注入し、所定時間後脱型して軟質ポリウレタンフォームを得る。
上記の活性水素成分(A)、発泡剤(C)、ウレタン化触媒(D)及び整泡剤(E)を含む混合物は、経時変化により、(A)を含有する相と水を含有する相が分離することがある。こういった分離を生じると、発泡時のフォームの安定性が悪くなることがある。
したがって、本発明の製造方法において、活性水素成分(A)、発泡剤(C)、ウレタン化触媒(D)及び整泡剤(E)を含む混合物、並びにさらに必要により他の補助成分を含む混合物は、これらの混合物を25℃、30日間静置した後に、2相に分離しないことが好ましい。2相に分離しないことは、活性水素成分(A)中のポリオール(a1)の量を比較的多くすることにより達成され、(a1)の好ましい含有量は、前述の通りである。
本発明の方法による得られる軟質ポリウレタンフォームの、コア密度は、フォームの低密度化とフォーム製造時の成形性の観点から、24〜55kg/m3が好ましく、さらに好ましくは26〜52kg/m3である。
コア密度はJIS K7222:2005の見掛け密度の測定法による。
本発明の方法による得られる軟質ポリウレタンフォームの、湿熱圧縮歪みは、25%以下が好ましく、さらに好ましくは22%以下である。
湿熱圧縮歪みは、JIS K6400:2004の圧縮残留ひずみ率の測定法において、温度50℃、湿度95%の条件下での測定による。
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
実施例及び比較例におけるポリウレタンフォームの原料は次の通りである。
1.ポリオール(a1)
(1)ポリオールa1−1:グリセリン1モルに特開2006−063344号公報の実施例1と同様にして、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO90.0モルを付加し〔触媒量50ppm(反応生成物基準)、反応温度75℃〕、さらにEO15.7モルを水酸化カリウムを触媒として付加し、その後触媒成分を除去した、常温で液状のポリエーテルポリオールである。活性水素1個あたりのEOの平均付加モル数=5.2、末端水酸基の1級OH化率=89%、水酸基価=28.1、末端EO単位の含有量=11.5%
(2)ポリオールa1−2:グリセリン1モルに特開2006−063344号公報の実施例1と同様にして、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO86.9モルを付加し〔触媒量50ppm(反応生成物基準)、反応温度75℃〕、さらにEO19.8モルを水酸化カリウムを触媒として付加し、その後触媒成分を除去した、常温で液状のポリエーテルポリオールである。活性水素1個あたりのEOの平均付加モル数6.6、末端水酸基の1級OH化率=92%、水酸基価=28.1、末端EO単位の含有量=14.5%
(3)ポリオールa1−3:ペンタエリスリトール1モルに特開2006−063344号公報の実施例1と同様にして、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO104.5モルを付加し〔触媒量50ppm(反応生成物基準)、反応温度75℃〕、さらにEO18.3モルを水酸化カリウムを触媒として付加し、その後触媒成分を除去した、常温で液状のポリエーテルポリオールである。活性水素1個あたりのEOの平均付加モル数4.6、末端水酸基の1級OH化率=87%、水酸基価=32.0、末端EO単位の含有量=11.5%
(4)ポリオールa1−4:ペンタエリスリトール1モルに特開2006−063344号公報の実施例1と同様にして、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO100.8モルを付加し〔触媒量50ppm(反応生成物基準)、反応温度75℃〕、さらにEO23.1モルを水酸化カリウムを触媒として付加し、その後触媒成分を除去した、常温で液状のポリエーテルポリオールである。活性水素1個あたりのEOの平均付加モル数5.8、末端水酸基の1級OH化率=90%、水酸基価=32.0、末端EO単位の含有量=14.5%
(5)重合体ポリオールa1−5:ポリオールa1−1中で、スチレンとアクリロニトリル(重量比:30/70)を共重合させた重合体ポリオール(重合体含量30.0重量%)、水酸基価=19.6
2.ポリオール(a1)以外のポリオール
(1)ポリオールa2−1:グリセリンにPOとEOをランダム付加させて得られた、平均官能基数3.0、水酸基価24、EO単位の合計量=72%のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール。活性水素1個あたりのEOの平均付加モル数38.2
(2)ポリオールa2−2:ソルビトールにEOを付加させて得られた、平均官能基数6.0、水酸基価1250のポリオキシエチレンポリオール。
(3)ポリオールa2−3:トリエタノールアミン
(4)ポリオールa2−4:グリセリン1モルに特開2006−063344号公報の実施例1と同様にして、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO101.9モルを付加し〔触媒量50ppm(反応生成物基準)、反応温度75℃〕、その後触媒成分を除去した、常温で液状のポリエーテルポリオールである。水酸基価=28.1、末端EO単位の含有量=0%
(5)ポリオールa2−5:グリセリンのPO・EOブロック付加物。水酸基価=28.1、末端EO単位の含有量=18.0%、活性水素1個あたりのEOの平均付加モル数8.2
(6)重合体ポリオールa2−6:ポリオールa2−4中で、スチレンとアクリロニトリル(重量比:30/70)を共重合させた重合体ポリオール(重合体含量30.0重量%)、水酸基価=23.8
3.ウレタン化触媒(D)
(1)ウレタン化触媒D−1:エアプロダクツジャパン(株)製「DABCO−33LV」(トリエチレンジアミンの33重量%ジプロピレングリコール溶液)
(2)ウレタン化触媒D−2:東ソー(株)製「TOYOCAT ET」{ビス(ジメチルアミノエチル)エーテルの70重量%ジプロピレングリコール溶液}
4.整泡剤(E)
(1)整泡剤E−1:東レ・ダウコーニング(株)製「SZ−1346」
(2)整泡剤E−2:東レ・ダウコーニング(株)製「SZ−1327」
5.発泡剤(C)
(1)発泡剤C−1:水
6.有機ポリイソシアネート成分(B)
(17)有機ポリイソシアネートB−1:日本ポリウレタン工業(株)製「CE−729」(TDI−80(2,4−及び2,6−TDI、2,4−体の比率が80重量%)/粗製MDI(平均官能基数:2.9)=80/20(重量比)(NCO%:44.6%))
表1におけるフォーム物性の評価方法は下記の通りである。
<物性試験>
<1>:コア密度(kg/m3
<2>:フォーム硬さ(N)
<3>:反発弾性率(%)
<4>:圧縮残留ひずみ率(%)
<1>〜<4>はJIS K6400(2004年版)に準拠した。
<5>:湿熱圧縮歪み率(%)
<5>の測定条件は、<4>の試験において、温度50℃、湿度95%とした。
<6>:貯蔵安定性
表1における重量比で混合した(A)、(C)、(D)及び(E)の混合物を、25℃、30日間静置した後に、目視観察し相分離を確認した。2相以上に分離していなかったものを○とし、2相以上に分離したものを×とした。
実施例1〜5並びに比較例1及び2
表1に示す重量比で、ポリオールプレミックスと有機イソシアネート(B)を、それぞれ、高圧ウレタン発泡機(ポリマーエンジニアリング社製)の原料タンクに仕込み、液温を25℃に調節した。その後、高圧ウレタン発泡機でポリオールプレミックスと表に記載のイソシアネート指数となる量の有機イソシアネート(B)を15MPaで高圧吐出混合し、65℃に温度調節した400mm(長さ)×400mm(幅)×100mm(高さ)のアルミ製モールドに注入して成形した。また、同様に自動車のシートクッションパッド成形用アルミ製モールド(実型)に注入して成形した。
各フォームの物性値の測定結果を表1に示す。なおコア密度はフォームの中心部から、100mm×100mm×50mmの大きさのフォームを切り出して測定した。
Figure 2010275433
以上の結果から、本発明の製造方法により得られた実施例1〜5のフォームは、比較例1〜3のフォームと同程度の密度範囲で成形可能である。
実施例1〜5はフォーム硬さ、圧縮残留ひずみ率、湿熱圧縮ひずみ率において、比較例よりも優れている。特に湿熱圧縮歪み率が、極めて優れた結果である。反発弾性率は、比較例と同等以上の結果である。
貯蔵安定性については、実施例1〜5は、良好な結果であった。一方、比較例1、2は、湿熱圧縮歪み率は良好な結果となったが、貯蔵安定性が悪化した。比較例3は、貯蔵安定性は良好であったが、湿熱圧縮歪み率が悪化した。
したがって、本発明の製造方法によれば、低密度で湿熱耐久性が良好であり、かつ原料混合物の貯蔵安定性に優れる軟質ポリウレタンフォームを得ることができることが分かる。
本発明による軟質ポリウレタンフォームの製造方法によれば、低密度で湿熱耐久性が良好であり、かつ原料混合物の貯蔵安定性に優れる軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。本発明により得られるフォームはクッション材として有用であり、特に自動車等の車両用座席用クッション材として著しい有用性を発揮する。

Claims (4)

  1. 活性水素成分(A)と有機ポリイソシアネート成分(B)とを、水を含有する発泡剤(C)、ウレタン化触媒(D)及び整泡剤(E)の存在下に反応させて軟質ポリウレタンフォームを製造する方法において、(A)が下記ポリオール(a1)を含んでなる軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
    ポリオール(a1):活性水素含有化合物に炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドを主体としエキレンオキサイドを含むアルキレンオキサイドが付加されてなり、活性水素1個あたりのエチレンオキサイドの平均付加モル数が1.5〜8であり、末端水酸基の1級OH化率が75%以上である末端エチレンオキサイド付加ポリエーテルポリオール。
  2. ポリオール(a1)が、フッ素原子、(置換)フェニル基及び3級アルキル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基がホウ素原子又はアルミニウム原子に結合したBF3以外のホウ素化合物又はアルミニウム化合物を触媒として活性水素含有化合物にプロピレンオキサイドを付加し、ついでエチレンオキサイドを付加して得られたものである請求項1に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
  3. 活性水素成分(A)、発泡剤(C)、ウレタン化触媒(D)及び整泡剤(E)を含む混合物が、25℃、30日間静置した後に2相以上に分離せず、製造されるウレタンフォームの湿熱圧縮歪みが25%以下である請求項1又は2に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法で得られた軟質ポリウレタンフォームを含んでなる車両用座席クッション。
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