JP2643321B2 - 軟質ポリウレタンフオームの製造方法 - Google Patents

軟質ポリウレタンフオームの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はモールド発泡における軟質ポリウレタンフォ
ームの製造方法に関する。
更に詳しくは、特定のポリオールを用い、モールド発
泡におけるウレタン原液注入時の高温金型成形性に優れ
た軟質ポリウレタンフォームの製造方法に関する。
[従来の技術及び課題] 通常、軟質ホットモールドフォームを製造する場合、
あらかじめ35〜45℃に調整された金型にウレタン原液を
注入し発泡を行なわしめ、炉内で硬化反応させた後に脱
型し、製品を得ている。モールド温度を35〜45℃に調整
しなければならない理由は、例えば、35℃以下の場合は
硬化不足が生じたり、密度増加を招き、また45℃以上の
場合はフォーム表面が剥離したり、フォーム内部にクラ
ックが発生して良好な製品を得ることができないからで
ある。又、低密度又は低硬度のフォームを製造する場合
には、通常フロン−11を使用するが、今後はフロン規制
の問題からフロン使用量を削減するか、又は使用しない
ことが望ましい。
従って、金型温度が45℃以上であっても良好なフォー
ムが安定して得られるならば、フォーム製造ラインにお
けるフォーム脱型後の金型冷却工程が大幅に省かれ、エ
ネルギー損失も防止できる。さらに、金型温度を高める
ことにより得られたフォームは、発泡効率が高くなるが
ゆえに密度が低くなる。よって、通常の金型温度でのフ
ォームと同一の密度を得るには発泡剤を減らさねばなら
ない。つまり、今後重要となるフロン規制の問題におい
て、フロン使用量が削減できることを意味する。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは、ウレタン原液注入時の金型温度が45℃
以上であっても良好なフォーム体が得られ、かつフロン
添加量を削減できる軟質ポリウレタンフォームを得るべ
く鋭意検討した結果、本発明に達した。
即ち、本発明は、ポリヒドロキシ化合物、有機ポリイ
ソシアネート、触媒、整泡剤、発泡剤及びその他の添加
物から軟質ポリウレタンフォームを製造するに当たり、
ポリヒドロキシ化合物として、 (A)水酸基価35〜65mgKOH/gのポリオキシアルキレン
系ポリオール及び/又はそのポリオールにエチレン性不
飽和モノマーをグラフト重合させて得られるポリマーポ
リオールと、(A)に対して等重量以下の (B)水酸基価85〜180mgKOH/gのポリオキシアルキレン
系ポリオール及び/又はそのポリオールにエチレン性不
飽和モノマーをグラフト重合させて得られるポリマーポ
リオールと、を用い、このポリヒドロキシ化合物にポリ
ヒドロキシ化合物に対して固形分として0.01〜2.0重量
%のシリカゾル(C)を配合し、かつ触媒としてポリヒ
ドロキシ化合物に対して0.1重量%を超える錫系触媒を
用いたことを特徴とする高温金型成形性に優れた軟質ポ
リウレタンフォームの製造方法 である。
本発明において、ポリオキシアルキレン系ポリオール
は少なくとも2個のアルキレンオキシドが付加し得る水
素原子を有する化合物(以下イニシエーターという)に
アルキレンオキシドを付加して得られるポリエーテルポ
リオールである。アルキレンオキシドとともに少量の他
のモノエポキシド、たとえばハロゲン含有アルキレンオ
キシド、スチレンオキシド、グリシジルエーテルなど、
を付加しても良いが、好ましくは実質的にアルキレンオ
キシドのみが使用される。アルキレンオキシドとしては
炭素数2〜4のアルキレンオキシドが適当であり、特に
プロピレンオキシド単独又はプロピレンオキシドとエチ
レンオキシドの併用が好ましい。プロピレンオキシドと
エチレンオキシドを併用する場合、両者の混合物を付加
させてもよく、別々に順次付加させてもよく、これらを
組み合わせてもよい。エチレンオキシドを最後に付加さ
せる場合はエチレンオキシドのキャップである。又、エ
チレンオキシドキャップ後に少量のプロピレンオキシド
をさらに付加して第1級水酸基の割合を調節することも
できる。イニシエーターとしては多価アルコール、多価
フェノール、モノあるいはポリアミン、その他のものを
使用できるが、多価アルコールと多価フェノールが適当
であり、特に多価アルコールが好ましい。又、イニシエ
ーターは2種以上併用することもできる。イニシエータ
ーの具体例を下記に示すが、これらに限られるものでは
ない。特に好ましいイニシエーターは3価の多価アルコ
ール、またはそれを主とする2価又は4価以上のイニシ
エーターとの混合物である。
2価イニシエーター: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、ジプロピレングリ
コール、1,4−ブタンジオール、ビスフェノールA。
3価イニシエーター: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。
4価以上のイニシエーター:ペンタエリスリトール、ジ
グリセリン、ジトリメチロールプロパン、テキストロー
ス、ソルビトール、シュークロース、ノボラック。
エチレン性不飽和モノマーとしては、例えばスチレ
ン、アクリロニトリル等が用いられ、これらをフリーラ
ジカル重合触媒存在下でグラフト重合せしめたポリマー
ポリオールを(A)(B)それぞれの一部又は全量とし
て使用することもできる。この重合体の量は全ポリオキ
シアルキレン系ポリオールに対して50重量%以下、特に
30重量%以下が好ましい。
軟質ポリウレタンフォーム製造用のもう一方の主原料
はポリイソシアネート化合物である。ポリイソシアネー
ト化合物としては種々の2以上のイソシアネート基を有
する化合物を使用しうるが、特に芳香族系ポリイソシア
ネートが適当である。芳香族ポリイソシアネートとして
は芳香核に結合したイソシアネート基を有する単核ある
いは多核の化合物やその変性物が適当である。具体的に
は例えば、トリレ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、ポリメチレンポリフェニルイソシ
アネート、およびそれらのプレポリマー型、カルボジイ
ミド型、ウレア型、その他の変性物がある。これらポリ
イソシアネート化合物は2種以上併用することもでき
る。ポリイソシアネート化合物の使用量は全活性水素含
有化合物の活性水素の数に対するイソシアネート基の数
の100倍で表わして(通常イソシアネートインデックス
という)約90〜120、特に約95〜110が適当である。活性
水素含有化合物は主として前記ポリオキシアルキレン系
ポリオールなどのポリオールであるが、他に少量の発泡
剤である水が含まれ、また場合によっては鎖延長剤や架
橋剤が使用される場合はそれらも含まれる。
発泡性混合物の必須成分の他の1つは触媒である。軟
質ポリウレタンフォーム製造用の触媒として通常第3級
アミン系触媒と有機金属化合物、特に有機錫系化合物が
使用され、通常それらは併用される。第3級アミン系触
媒としては種々の第3級アミン系触媒を使用することが
でき、たとえば、トリエチレンジアミン,N−エチルモル
ホリン、N,N−ジメチルアミノエチルモルホリン、トリ
エチルアミン、N,N,N′,N′−テトラメチルヘキサメチ
レンジアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エー
テル、N,N′,N′−トリメチルアミノエチルエタノール
アミン、などがある。これらは2種以上併用することが
できる。特に好ましい第3級アミン系触媒はトリエチレ
ンジアミンであり、特に「ダブコ33LV」という商品名で
周知のトリエチレンジアミンとジプロピレングリコール
の重量比1:2の混合物が最も適当である。その使用量は
目的とする反応条件等により変えることができるが、通
常はポリオール100重量部に対して約0.01〜1.0重量部、
好ましくは0.02〜0.5重量部が適当であり、特に「ダブ
コ33LV」として0.1〜0.5重量部の使用が適当である。有
機金属化合物系触媒としては、有機錫化合物系触媒が最
も好ましく、たとえばスタナスオクトエート、スタナス
ラウレート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジマ
レエート、ジブチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジア
セテートなどがある。特に、スタナスオクトエートやジ
ブチル錫ジラウレート等が好ましい。この有機錫化合物
系触媒の使用量は通常ポリオール100重量部に対し、0.0
1〜1.0重量部である。しかし、この触媒の使用量はポリ
オールの種類や反応性、その他の条件によって微妙に変
える必要があり、種々の最適範囲は比較的狭い。このこ
とは、特開昭54−154498号公報などに記載の高弾性フォ
ームの製造における錫範囲の記載と同様である。本発明
において、この錫範囲はシリカゾルの配合量の増加に従
って上昇する傾向にある。たとえば、シリカゾルを配合
しない系において錫範囲が約0.05〜0.1重量部の場合、
ポリオールに対して固形分で約0.2重量%のシリカゾル
を配合した系では錫範囲は約0.12〜0.18となる。
発泡性混合物に添加される他の成分は発泡剤である。
発泡剤としては水やハロゲン化炭化水素系発泡剤が適当
であるが、空気等の低沸点気体や他の発泡剤を単独であ
るいは水やハロゲン化炭化水素系発泡剤と併用してもよ
い。また、水とハロゲン化炭化水素系発泡剤を併用する
こともできる。ハロゲン化炭化水素系発泡剤としては、
たとえば、トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフル
オロメタン、塩化メチレンなどがある。特に好ましい発
泡剤は水であり、その使用量は目的とするフォームの密
度により変わりうるが通常ポリオール100重量部に対し
約1〜8重量部、特に約2〜6重量部である。さらに他
の通常必須とされる成分はシロキサン系整泡剤であり、
たとえばポリジアルキルシロキサン、ポリジアルキルシ
ロキサン−ポリオキシアルキレンブロックコポリマーな
どがある。他に任意に使用される成分としては、たとえ
ば着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、難燃
剤、その他キュアーフォームの製造に使用し得る添加剤
がある。
本発明におけるシリカゾルとは微粒状シリカが分散媒
に安定的に分散したものである。「安定的に」とは、そ
れを静置しても事実上微粒状シリカが分散媒と分離しな
いものをいう。このシリカゾル中の微粒状シリカの平均
粒子径は通常1μ以下であり、特に約1〜100mμのもの
が好ましい。最も好ましくは約5〜25mμである。
シリカゾルのポリオキシアルキレン系ポリオールに対
する配合量はポリオキシアルキレン系ポリオールに対し
て固形分で0.01〜2.0重量%であることが必須である。
より好ましい配合量は0.02〜0.5、特に0.05〜0.3重量%
である。この範囲よりも配合量が少ないと軟質ポリウレ
タンフォームの高温金型成形性は目的とする程に達しな
い。より好ましい配合量の下限は約0.08重量%である。
配合量がこの範囲を越えると得られる軟質ポリウレタン
フォームに種々の問題点が生じやすくなる傾向にある。
たとえば、フォーム表面にクラックが生じ易くなったり
セル荒れが生じ易くなる。
本発明に用いられるポリヒドロキシ化合物のうち
(A)成分は水酸基価35〜65mgKOH/gのポリエーテルポ
リオール及び/又はそのポリオールにエチレン性不飽和
モノマーをグラフト重合させて得られるポリマーポリオ
ールであるが、水酸基が35mgKOH/g未満の場合フォーム
は発泡途中で崩壊してしまう。又、水酸基価が65mgKOH/
gを越えた場合、フォームは通気性のない独立気泡とな
り著しいときには収縮を起こしてしまう。
(B)成分は、水酸基価85〜180mgKOH/gのポリオキシ
アルキレン系ポリオール及び/又はそのポリオールにエ
チレン性不飽和モノマーをグラフト重合させて得られる
ポリマーポリオールであるが、水酸基が85mgKOH/g未満
の場合、フォーム内部にクラックが発生したり、フォー
ム表面の剥離が起こる。
又、水酸基価が180mgKOH/gを超えた場合、フォームは
通気性のない独立気泡となり著しいときには収縮を起こ
してしまう。ポリヒドロキシ化合物(A):(B)の重
量比としては、好ましくは95:5〜60:40、特に90:10〜6
0:40を用いる。本発明の特定範囲をはずれると、フォー
ムは通気性のない独立気泡となるか、フォーム内部にク
ラックが発生、フォーム表面の剥離が起こる。
[実施例] 以下、実施例、比較例を挙げて本発明を具体的に説明
する。以下、部は重量部を示す。
実施例1 グリセリンにアルキレンオキサイドを付加重合せしめ
た水酸基価56.0mgKOH/gのポリエーテルポリオール(こ
れを以下A−1とする)を得た。次に、グリセリンにア
ルキレンオキサイドを付加重合せしめた水酸基価100.0m
gKOH/gのポリエーテルポリオール(これを以下B−1と
する)を得た。これらA−1,B−1をそれぞれ重量比で7
0:30となるような割合でブレンドしてポリエーテルポリ
オールに対して固形分として重量%で0.1%となるよう
にシリカゾルを配合したポリエーテルポリオールを得
た。この混合物450部、水18部、Dabco33LV(サンアプロ
社製)1.35部、N−メチルモルホリン1.35部、SZ−1105
(日本ユニカー社製シリコーン整泡剤)6.75部を2の
ポリエチレン製容器に入れ、3000rpmで30秒間撹拌した
後、液温を約25℃に調整し、スタナスオクトエート0.54
部を加え、更に5秒間撹拌し、直ちにTDI(トリレンジ
イソシアネート)−80を化学量論量(NCOインデックス1
00)加えて5秒間撹拌して、縦350mm,横350mm,高さ100m
mの60℃のアルミニウム製金型に注入し、この金型を150
℃に設定したオーブン中に入れ、12分間硬化させ、軟質
モールドフォームを得た。その結果を第1表に示した。
実施例2 実施例1と同様にして35℃の金型に注入し、軟質モー
ルドフォームを得た。その結果を第1表に示した。
実施例3 実施例1と同様にして50℃の金型に注入し、軟質モー
ルドフォームを得た。その結果を第1表に示した。
実施例4 グリセリンにアルキレンオキサイドを付加重合せしめ
た水酸基価140.0mgKOH/gのポリエーテルポリオール(こ
れを以下B−2とする)を得た。これらA−1,B−2を
それぞれ重量比で80:20となるような割合でブレンドし
たポリエーテルポリオールに対して、固形分として重量
%で0.2%となるようにシリカゾルを配合してポリエー
テルポリオールを得た。この混合物450部、水20部、Dab
co 33LV0.8部、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エー
テル0.4部、SF−2904(東レシリコン社製シリコーン整
泡剤)8部を2のポリエチレン製容器に入れ、3000rp
mで30秒間撹拌した後、液温を約25℃に調整し、スタナ
スオクトエート0.48部を加える。実施例1と同様にして
60℃の金型に注入し、軟質モールドフォームを得た。そ
の結果を第1表に示した。
比較例1 A−1:B−1を重量比が40:60の割合でブレンドしたポ
リエーテルポリオールに対して固形分として重量%で0.
1%となるようシリカゾルを配合したポリエーテルポリ
オールを得た。実施例1と同様にして60℃の金型に注入
し、軟質モールドフォームを得た。その結果を第1表に
示した。
比較例2 A−1を重量%で100%とし、このポリエーテルを使
用して実施例1と同様にして60℃の金型に注入し、軟質
モールドフォームを得た。その結果を第1表に示した。
[発明の効果] 本発明は、金型温度が高くても良好なフォーム体を円
滑有利に製造し得るという効果を有する。また、フロン
発泡剤の使用量を削減するか又は使用しなくても、低密
度又は低硬度のフォームを製造し得るという効果もあ
る。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリヒドロキシ化合物、有機ポリイソシア
    ネート、触媒、整泡剤、発泡剤及びその他の添加物から
    軟質ポリウレタンフォームを製造するに当たり、ポリヒ
    ドロキシ化合物として、(A)水酸基価35〜65mgKOH/g
    のポリオキシアルキレン系ポリオール及び/又はそのポ
    リオールにエチレン性不飽和モノマーをグラフト重合さ
    せて得られるポリマーポリオールと、(A)に対して等
    重量以下の(B)水酸基価85〜180mgKOH/gのポリオキシ
    アルキレン系ポリオール及び/又はそのポリオールにエ
    チレン性不飽和モノマーをグラフト重合させて得られる
    ポリマーポリオールと、を用い、このポリヒドロキシ化
    合物にポリヒドロキシ化合物に対して固形分として0.01
    〜2.0重量%のシリカゾル(C)を配合し、かつ触媒と
    してポリヒドロキシ化合物に対して0.1重量%を超える
    錫系触媒を用いたことを特徴とする高温金型成形性に優
    れた軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
  2. 【請求項2】(A):(B)の重量比が95:5〜60:40の
    割合である請求項1記載の軟質ポリウレタンフォームの
    製造方法。
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