JP2958941B2 - 軟質ポリウレタン発泡体の製造方法 - Google Patents

軟質ポリウレタン発泡体の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軟質ポリウレタン発泡
体の製造方法に関する。更に詳しくは、弾性に富み、且
つ伸び物性に優れた軟質ポリウレタン発泡体の製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】軟質ポリウレタン発泡体は、自動車関
連、家具関連等のクッション材料、シート材料等に極め
て多量に使用されている。軟質ポリウレタン発泡体を製
造する際のポリイソシアネート成分としては、トリレン
ジイソシアネート(以下、TDIと略す)単独かTDI
及び/又はそのイソシアーネート基末端プレポリマーと
ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(以
下、ポリメリックMDIと略す)混合物が一般的であ
る。
【0003】しかしながら、TDI類は高い蒸気圧の関
係によって、健康衛生の観点から考えて問題があり、又
発泡体製造時の硬化特性に難がある。又、発泡体物性と
しても、特に湿熱時の圧縮永久歪が大きく、シートクッ
ションの如き部位には適さないと云われている。
【0004】そのため最近になってジフェニルメタンジ
イソシアネート(以下、MDIと略す)類が単独で軟質
ポリウレタン発泡体の製造に応用されるようになってき
た。MDI類を単独で使用し、軟質ポリウレタン発泡体
を得る際の欠点は、低密度化が困難なこと及び弾性特性
と伸び特性のバランスがとりにくいことである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、軟質ポ
リウレタン発泡体を得るに際し、有機ポリイソシアネー
ト化合物としてMDI類を単独で使用し、発泡体物性を
低下させることなく、低密度化された発泡体を得る方法
について鋭意検討した結果、
【0006】5〜60重量パーセントの2,2′−及び
2,4′−異性体混合物を含有するMDIと特定の組成
条件を備えた2種のポリエーテルポリオールと1種のポ
リエステルポリオールとからなる3種のポリオール類と
を反応させることにより得られるイソシアネート基末端
プレポリマーと特定の範囲内での組成を有するポリメリ
ックMDIとの混合重量比率が、75/25〜25/7
5の範囲内の混合物を使用することにより極めて優れた
効果があることを見出し、本発明を完成することに至っ
た。
【0007】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、活性水
素化合物、発泡剤及び添加剤の混合物と有機ポリイソシ
アネート化合物との反応から軟質ポリウレタン発泡体を
得るに際し、有機ポリイソシアネート化合物が、(イ)
2,2′−及び2,4′−異性体混合物を5〜60重量
パーセントの範囲内で含有するMDIと平均分子量10
00〜6000、平均官能基数2〜3であるプロピレン
オキサイド付加ポリエーテル及び平均分子量4000〜
10000、平均官能基数2〜4、エチレンオキサイド
とプロピレンオキサイドのモル付加重合比率が90/1
0〜70/30であるランダム付加ポリエーテルポリオ
ール及び平均分子量1000〜5000、平均官能基数
2〜4であるポリエステルポリオールとを反応させるこ
とにより得られるイソシアネート基末端プレポリマー、
(ロ)2,2′及び2,4′−異性体混合物を0.5〜
20重量パーセントの範囲内で含有するジフェニルメタ
ンジイソシアネートを25〜65重量パーセントの範囲
内で含有するポリメリックMDIからなり、(イ)及び
(ロ)の混合重量比率が75/25〜25/75の範囲
内であることを特徴とする軟質ポリウレタン発泡体の製
造方法である。
【0008】本発明による軟質ポリウレタン発泡体の製
造は、有機ポリイソシアネート化合物としてイソシアネ
ート基末端プレポリマーと特定のポリメリックMDIか
らなるものである。イソシアネート基末端プレポリマー
は、2,2′−及び2,4′−異性体混合物を5〜60
重量パーセントの範囲内で含有するMDIと平均分子量
1000〜6000、平均官能基数2〜3であるプロピ
レンオキサイド付加ポリエーテルポリオール及び平均分
子量4000〜10000、平均官能基数2〜4、エチ
レンオキサイドとプロピレンオキサイドのモル付加重合
比率が90/10〜70/30であるランダム付加ポリ
エーテルポリオール及び平均分子量1000〜500
0、平均官能基数2〜4であるポリエステルポリオール
とを反応させることによって得られる。
【0009】特定のポリメリックMDIは、2,2′−
及び2,4′−異性体混合物を0.5〜20重量パーセ
ントの範囲内で含有するMDIを25〜65重量パーセ
ントの範囲内で含有するポリメリックMDIである。有
機ポリイソアーネート化合物に用いられるイソシアネー
ト基末端プレポリマーと特定のポリメリックMDIは混
合重量比率が75/25〜25〜75の範囲内である。
【0010】本発明に用いられる主たる発泡剤として
は、水を使用し、且つ軟質ポリウレタン発泡体の製造に
公知の活性水素化合物及び添加剤を配合することにより
反応発泡させる。
【0011】この様にして得られる軟質ポリウレタン発
泡体は弾性特性と伸び特性のバランスがとれたもので、
且つMDI類を単独で使用し、主たる発泡剤として水を
使用した場合でも発泡体の低密度化が可能である。
【0012】本発明に使用される活性水素化合物として
はポリエーテルポリオールである。ポリエーテルポリオ
ールとしては、例えばエチレングリコール、ジエチレン
グリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピ
レングリコール、トリメチレングリコール、1,3−ブ
チレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサ
メチレングリコール、グリセリン、ソルビトール、シュ
ークローズ、トリメリット酸、ビスフェノールA、エチ
レンジアミン等の如き活性水素原子を少なくとも2個有
する化合物の1種又は2種以上を開始剤としてエチレン
オキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイ
ド、スチレンオキサイド、エピクロルヒドリン等のモノ
マーの1種又は2種以上を公知の方法により付加重合す
ることによって製造される。ポリエーテルポリオールの
ほか、ポリエステルポリオール、エポキシポリオール等
の1分子中に少なくとも2個以上の水酸基を有するポリ
オールを組み合わせて使用することも出来る。
【0013】軟質ポリウレタン発泡体の製造における発
泡剤としては、通常、炭酸ガス発生剤としての水と、ク
ロロフルオロカーボン類、低沸点溶剤類が水の発泡作用
を補強する補助発泡剤として併用されているが、オゾン
層破壊の問題でクロロフルオロカーボン類の使用に対す
る批判が世界的に高まっていることから、本発明におい
ては、主たる発泡剤として水を使用するが、場合によっ
ては、オゾン破壊係数が小さいかゼロであるフルオロカ
ーボン類を併用することも可能である。
【0014】添加剤としては、次の如きものが使用出来
る。例えば、触媒、整泡剤、必要により、難燃剤、粘度
調整剤、顔料等を挙げることが出来る。
【0015】触媒としては、ジメチルエタノールアミ
ン、トリエチレンジアミン、テトラメチルプロパンジア
ミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ジメチル
シクロヘキシルアミン等の3級アミン類、スタナスオク
トエート、ジブチルチンジラウレート等の有機スズ化合
物が挙げられる。
【0016】整泡剤としては、各種のシロキサン−ポリ
アルキレンオキサイドブロック共重合体が挙げられ、そ
の選択は配合処方によって決定される。難燃剤として
は、トリスクロロエチルフォスフェート、トリスクロロ
プロピルフォスフェート、トリクルジルフォスフェー
ト、塩素化パラフィン等が挙げられる。粘度調整剤とし
ては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ア
ルキレンカーボネート類等が挙げられる。
【0017】本発明においては、有機ポリイソシアネー
ト化合物としてMDI類を単独で使用し、それに加えて
主たる発泡剤として水を使用し、一般的に云われている
発泡体物性の低下、低密度化の困難性等の問題点を解決
すると同時に物性面を向上させる目的でMDI類は次の
如き範囲内のものが使用される。
【0018】すなわち、MDI類は、2,2′−及び、
2,4′−異性体混合物を5〜60重量パーセント範囲
内で含有するMDIと平均分子量1000〜6000、
平均官能基数2〜3であるプロピレンオキサイド付加ポ
リエーテルポリオール及び平均分子量4000〜100
00、平均官能基数2〜4、エチレンオキサイドとプロ
ピレンオキサイドのモル付加重合比率が90/10〜7
0/30であるランダム付加ポリエーテルポリオール及
び平均分子量1000〜5000、平均官能基数2〜4
であるポリエステルポリオールとを反応させることによ
り得られたものである。イソシアネート基末端プレポリ
マーと2,2′−及び2,4′−異性体混合物を0.5
〜20重量パーセントの範囲内で含有するMDIを25
〜65重量パーセントの範囲内で含有するポリメリック
MDIとの混合重量比率が75/25〜25/75の範
囲内のものである。
【0019】軟質ポリウレタン発泡体を得るに際して、
MDI類を単独で使用した場合、一般的にはプレポリマ
ー法、ワンショット法を問わず、反撥物性、伸び物性、
引き裂き物性等に問題があり、特に主として水を発泡剤
とした場合は、発泡体の低密度化が困難である。これら
の欠点を解決する目的で採用した本発明でのMDI類の
限定は極めて意義深いものである。
【0020】
【発明の効果】本発明の軟質ポリウレタン発泡体の製造
において、限定されたポリオール類で変性されたMDI
のイソシアネート基末端プレポリマーとポリメリックM
DIの混合物を採用することにより、主として水を発泡
剤とした場合に生じやすい問題点、すなわち低密度化の
困難性、反撥、引き裂き、伸び物性等の低下を解決する
ことが可能になった。
【0021】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。特にことわりのない限り実施例中の部及び%はそれ
ぞれ「重量部」及び「重量%」を示す。
【0022】有機ポリイソシアネート化合物の調製。
【0023】調製例1 2,2′−及び2,4′−異性体混合物19.0%を含
有するMDI 411部と平均分子量2000、平均官
能基数2であるプロピレンオキサイド付加ポリエーテル
ポリオール100部及び平均分子量8000、平均官能
基数4、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの
モル付加重合比率が80/20であるランダム付加ポリ
エーテルポリオール42部及び平均分子量2500、平
均官能基数2であるポリエステルポリオール131部と
を80℃で3時間反応させ、イソシアネート基末端プレ
ポリマーを得た。NCO含量は18.8%であった。こ
のプレポリマーに2,2′−及び2,4′−異性体混合
物10.8%を含有するMDIを45.5%含有するポ
リメリックMDI 316部を加え、更に1時間攪拌し
て発泡テストに供される有機ポリイソシアネート化合物
(A)を得た。得られた化合物のNCO含量は22.7
%であった。
【0024】調製例2 2,2′−及び2,4′−異性体混合物30.8%を含
有するMDI 406部と平均分子量4000、平均官
能基数2であるプロピレンオキサイド付加ポリエーテル
ポリオール73部及び平均分子量4700、平均官能基
数2、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのモ
ル付加重合比率が75/25であるランダム付加ポリエ
ーテルポリオール53部及び平均分子量3500平均官
能基数2であるポリエステルポリオール118部とを8
0℃で3時間反応させ、イソシアネート基末端プレポリ
マーを得た。NCO含量は20.2%であった。このプ
レポリマーに2,2′−及び2,4′−異性体混合物
9.8%を含有するMDIを38.8%含有するポリメ
リックMDI 350部を加え、更に1時間攪拌して発
泡テストに供される有機ポリイソシアネート化合物
(B)を得た。得られた化合物のNCO含量は23.7
%であった。
【0025】調製例3 2,2′−及び2,4′−異性体混合物26.2%を含
有するMDI 423部と平均分子量4800、平均官
能基数2であるプロピレンオキサイド付加ポリエーテル
ポリオール85部及び平均分子量8000、平均官能基
数4、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのモ
ル付加重合比率が80/20であるランダム付加ポリエ
ーテルポリオール58部及び平均分子量2500、平均
官能基数2.5であるポリエステルポリオール134部
とを80℃で3時間反応させ、イソシアネート基末端プ
レポリマーを得た。NCO含量は18.8%であった。
このプレポリマーに2,2′−及び2,4′−異性体混
合物10.5%を含有するMDIを40.2%含有する
ポリメリックMDI 300部を加え、更に1時間攪拌
して発泡テストに供される有機ポリイソシアネート化合
物(C)を得た。 得られた化合物のNCO含量は2
2.5%であった。
【0026】調製例4 2,2′−及び2,4′−異性体混合物19.0%含有
するMDI 486部と平均分子量2000、平均官能
基数2であるプロピレンオキサイド付加ポリエーテルポ
リオール162部及び平均分子量8000、平均官能基
数4、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのモ
ル付加重合比率が80/20であるランダム付加ポリエ
ーテルポリオール52部とを80℃で3時間反応させ、
イソシアネート基末端プリポレマーを得た。NCO含量
は19.8%であった。このプレポマリーに2,2′−
及び2,4′−異性体混合物10.8%を含有するMD
Iを45.5%含有するポリメリックMDI 300部
を加え、更に1時間攪拌して発泡テストに供される有機
ポリイソシアネート化合物(D)を得た。 得られた化
合物のNCO含量は23.1%であった。
【0027】調製例5 2,2′−及び2,4′−異性体混合物30.8%を含
有するMDI 406部と平均分子量4000、平均官
能基数2であるプロピレンオキサイド付加ポリエーテル
ポリオール107部及び平均分子量3500、平均官能
基数2であるポリエステルポリオール137部とを80
℃で3時間反応させ、イソシアネート基末端プレポリマ
ーを得た。NCO含量は20.1%であった。このプレ
ポリマーに2,2′−及び2,4′−異性体混合物9.
8%を含有するMDIを38.8%含有するポリメリッ
クMDIソシアネート350部を加え、更に1時間攪拌
して発泡テストに供される有機ポリイソシアネート化合
物(E)を得た。得られた化合物のNCO含量は23.
8%であった。
【0028】実施例1〜3、比較例1,2 調製例で得た有機ポリイソシアネート化合物(A)〜
(C)は実施例に供され、(D)〜(E)は比較例に供
されるもので、(A)は(D)、(B)は(E)に対応
するものである。
【0029】ポリオールプレミックスの調製 発泡テストに供されるポリオールプレミックスの配合を
次に示す。 ポリエーテルポリオール 100 (部) (平均官能基数=3、MW=6,000、EO含量16%) 水 4.25 TOYOCAT−ET(アミン触媒、東ソー製) 0.15 TEDA L−33 ( 〃 ) 0.6 B−4113(整泡剤、ゴールドシュミット製) 1.0
【0030】調製によって得られた有機ポリイソシアネ
ート化合物とポリオールミックスとをイソシアネートイ
ンデックス100にて配合し、次に示す条件で、モール
ド成型発泡体を作成し、脱型後48時間キュアーさせた
後、発泡体物性を測定した。 モールド :300×300×100mm アルミ製 モールド温度:50±3℃ 脱型時間 :4分
【0031】結果を表1、表2に示す。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】表の注 1)JIS K 6401 2)JIS K 6301
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08G 101:00) C08L 75:04 (56)参考文献 特開 平4−185626(JP,A) 特開 平3−17115(JP,A) 特開 平3−7721(JP,A) 特開 平2−105814(JP,A) 特開 昭63−175039(JP,A) 特開 昭58−61117(JP,A) 特開 昭56−104921(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08G 18/00 - 18/87 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性水素化合物、発泡剤及び添加剤の混
    合物と有機ポリイソシアネート化合物との反応から軟質
    ポリウレタン発泡体を得るに際し、有機ポリイソシアネ
    ート化合物が、(イ)2,2′−及び2,4′−異性体
    混合物を5〜60重量パーセント範囲内で含有するジフ
    ェニルメタンジイソシアネートと平均分子量1000〜
    6000、平均官能基数2〜3であるプロピレンオキサ
    イド付加ポリエーテル及び分子量4000〜1000
    0、平均官能基数2〜4、エチレンオキサイドとプロピ
    レンオキサイドのモル付加重合比率が90/10〜70
    /30であるランダム付加ポリエーテルポリオール及び
    平均分子量1000〜5000、平均官能基数2〜4で
    あるポリエステルポリオールとを反応させることにより
    得られるイソシアネート基末端プレポリマー、(ロ)
    2,2′−及び2,4′−異性体混合物を0.5〜20
    重量パーセントの範囲内で含有するジフェニルメタンジ
    イソシアネートを25〜65重量パーセントの範囲内で
    含有するポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネー
    トからなり、(イ)及び(ロ)の混合重量比率が、75
    /25〜25/75の範囲内であることを特徴とする軟
    質ポリウレタン発泡体の製造方法。
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US20190112412A1 (en) * 2017-10-13 2019-04-18 Jones & Vining, Inc. Urethane foam system for molded articles

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