JP3504789B2 - 軟質高弾性ポリウレタン発泡体 - Google Patents
軟質高弾性ポリウレタン発泡体Info
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Description
レタン発泡体、およびその製造方法に関するものであ
る。詳しくは、自動車用クッション内装材、ヘッドレス
ト、家具用クッション材等に広く使用される水発泡軟質
ポリウレタン発泡体、およびその製造方法に関するもの
である。特に、発泡体の製造に際する触媒使用量を削減
しても良好な機械強度、耐久性、乗り心地性を有する水
発泡軟質ポリウレタン発泡体、およびその製造法に関す
るものである。本発明の軟質高弾性ポリウレタン発泡体
は各種クッション剤として、とくに車両用クッション内
装材として好適である。
オキシアルキレンポリオールのような活性水素化合物、
発泡剤、触媒、整泡剤、及び助剤の混合物であるレジン
プレミックスと有機ポリイソシアネートとを反応させて
製造されてきた。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組成物として、トリレンジイソシ
アネートまたはトリレンジイソシアネート95〜50重
量%と残部がポリメチレンポリフェニルイソシアネート
からなるポリイソシアネート組成物が使用されている
(特開昭62ー172011号公報)。このようなトリ
レンジイソシアネートを主成分として使用する高弾性シ
ステム(TDI−Highresilience sy
stem、以下、TDI−HRシステムと略す、ここで
システムとは処方及びそれから得られる発泡体を言う)
は、反発弾性が60〜70%と高く、軽量化しやすい点
で優れている。しかし、TDIは蒸気圧が高く、作業環
境上の問題が生じやすいこと、型充填時に型の面から出
るバリが多く、脱型時間が比較的長いなどの欠点があっ
た。
ジイソシアネートの代わりにポリメチレンポリフェニル
イソシアネートを用いる技術が提案されている。例え
ば、特開昭58−458号公報には、4,4’−ジフェ
ニルメタンジイソシアネートが60〜90重量%、2,
4’−ジフェニルメタンジイソシアネートが3〜30重
量%、残部が3核体以上のポリメチレンポリフェニルイ
ソシアネートからなるポリイソシアネート組成物を使用
する方法が、特開昭63−38369号公報にはジフェ
ニルメタンジイソシアネートが55〜85重量%、残部
が3核体以上のポリメチレンポリフェニルイソシアネー
トからなる混合物を官能基数2〜4、分子量60〜1,
500のポリオールで、NCO%が15〜30%までウ
レタン変性したポリイソシアネート組成物を使用する方
法が開示されている。
アネートを主成分として使用する高弾性システム(MD
I−High resilience system、
以下、MDI−HRシステムと略す)は作業環境改善、
高速脱型性、バリの少なさの点で優れている。しかし、
車両用クッションに要求される座り心地性の指標となる
反発弾性値がTDI−HRシステムに比較して55〜6
5%と低いこと、振動特性値、すなわち6Hz振動伝達
率が0. 8以上と悪く、大きな問題であった。さらに上
記MDI−HRシステムではクロロフルオロカーボン類
を補助発泡剤として使用していたが、オゾン層破壊によ
る環境悪化防止の目的で規制を受け、現在は使用するこ
とは出来ない。従って、水を発泡剤として使用するMD
I−HRシステムにより得られる軟質ポリウレタン発泡
体は、使用する水の量が増加し、多量のウレア結合をも
たらすため、クロロフルオロカーボン類を補助発泡剤と
して水と併用した発泡体に比較し、耐久性(圧縮歪)、
座り心地性(反発弾性、6Hzの振動伝達率)などの発
泡体物性が更に劣り、密度を下げることも困難となって
いた。
ウレタン発泡体を使用する場合には、発泡体の6Hz振
動伝達率の低下が強く要望される。これは人間の内臓が
6Hzの振動に対して共振すると言われているため、車
両用クッション材の6Hz振動伝達率が高い場合には内
臓の共振を引き起こし、車両走行時に不快に感じるため
である。これらの欠点を克服するため、例えば、特公平
06−021148号公報にはポリメチレンポリフェニ
ルイソシアネート中の3核体以上の含量が10〜30重
量%であり、かつトリレンジイソシアネートをポリイソ
シアネート組成物中に1〜10重量%含むポリイソシア
ネート組成物を使用する方法が、また特開平04−18
5626号公報にはトリレンジイソシアネートとポリエ
ステルポリオールからなるイソシアネート基末端プレポ
リマーを1〜20重量%、ジフェニルメタンジイソシア
ネート10〜70重量%、3核体以上のポリメチレンポ
リフェニルイソシアネート89〜10重量%からなるポ
リイソシアネート組成物を使用する方法が開示されてい
る。しかし、これらの方法によっては反発弾性値が60
%以上、望ましくは70%以上で、かつ6Hz振動伝達
率が0.8以下、更に望ましくは0.6以下のものを得
ることは困難であった。
に検討を重ね、2核体含有率が60〜90重量%で、3
核体と4核体以上及び低活性成分との重量比〔3核体/
4核体以上及び低活性成分〕が1.1〜20.0である
ポリメチレンポリフェニルイソシアネートとトリレンジ
イソシアネートとを重量比が97/3〜80/20で混
合したポリイソシアネート組成物を使用して、反発弾性
値、6Hz振動伝達率が良好な軟質ポリウレタン発泡体
をすでに見いだしている(特願平07−094900号
公報)。
をクッション材等の内装材として用いた高温密閉状態の
車内において窓ガラスの内面が白濁する問題点が指摘さ
れてきた(以下、『フォギング現象』と略称する)。こ
のフォギング現象の原因については種々検討されている
が、その一つの原因としてポリウレタン発泡体中に含有
されているアミン系触媒が指摘されている。すなわち、
ポリウレタン発泡体中に含有されているアミン系触媒自
身、または他の各種添加剤との反応物が高温下で昇華
し、車窓内面に付着することが考えられている。このよ
うなフォギング現象は、車製品の外観上の問題点と同時
に、車内環境問題として対策が求められている。本対策
の一つとして、ポリウレタン発泡体の製造時に使用され
るアミン系触媒の使用量を削減する要求が強まってい
る。しかし、既に公知の軟質ポリウレタン発泡体の製造
法において、アミン系触媒の使用量を削減すると、反発
弾性、圧縮歪の低下、6Hz振動伝達率の悪化はもとよ
り、引張強度、引裂強度、伸び率等の機械強度も大幅に
低下するために問題であった。また、本発明者等が見出
した前記の軟質ポリウレタン発泡体においても、更にこ
れらの性能を改善することが望ましい。
性、圧縮歪、6Hz振動伝達率の改善方法としては、ジ
エチル亜鉛、金属ポルフィリン、複金属シアン化錯体触
媒などの存在下で製造した総不飽和度の低いポリオキシ
アルキレンポリオールを使用する方法が知られている
(特開平02−115211号公報、特開平03−06
8620号公報、特開平03ー014812号公報な
ど)。しかし、本発明者らが追試した結果では、通常の
ポリオキシアルキレンポリオールを使用した場合に比べ
て通気性が低下した軟質ポリウレタン発泡体が得られ、
反発弾性、圧縮歪、6Hz振動伝達率の改善効果は十分
ではなかった。
発泡剤として製造する軟質ポリウレタン発泡体におい
て、アミン触媒の使用量を削減しても、低密度(全発泡
体密度55kg/m3以下)で、反発弾性、圧縮歪が改
善され、6Hz振動伝達率の低下に極めて効果を示し、
機械強度も改善された軟質高弾性ポリウレタン発泡体お
よびその製造方法、ならびにこの軟質高弾性ポリウレタ
ン発泡体を成形した車両用クッション等の内装材を提供
することである。
を達成するため鋭意検討し、有機ポリイソシアネート組
成物として、特定の核体組成に制御されたポリメチレン
ポリフェニルイソシアネートとトリレンジイソシアネー
トとの特定割合の混合物、またはこの混合物を必要によ
り特定の構造を有するポリオキシアルキレンポリオール
と反応させて得られるイソシアネート基末端プレポリマ
ーを使用し、これと特定の値に制御された水酸基価、モ
ノオール含有量及びヘッド−トウ−テイル(Head−
to−Tail)結合選択率のポリオキシアルキレンポ
リオールを使用して反応させれば、アミン触媒の使用量
を削減しても反発弾性、圧縮歪が改善され、6Hz振動
伝達率の低下に優れた効果があり、機械強度も改善され
た軟質高弾性ポリウレタン発泡体が得られることを見い
だし、本発明を完成させた。
剤、触媒、整泡剤およびその他助剤の混合物と、有機ポ
リイソシアネート組成物を反応させて得られる軟質ポリ
ウレタン発泡体において、(A)発泡剤として水を使用
し、(B)有機ポリイソシアネート組成物として、
(a)式(1)で示され、
分との重量比〔3核体/4核体以上及び低活性成分〕が
1.1〜20.0で、かつ2核体含有率が60重量%を
超え90重量%以下であるポリメチレンポリフェニルイ
ソシアネート、及び(b)2,4−及び/または2,6
−トリレンジイソシアネートからなり、両者の混合重量
比(a)/(b)が97/3〜80/20である混合物
を使用し、(C)活性水素化合物〔以下、ポリオキシア
ルキレンポリオール(C)と言う〕として、水酸基価1
0〜35mgKOH/g、モノオール含有量15mol
%以下であり、更にプロピレンオキシド付加重合による
ヘッド−トウ−テイル(Head−to−Tail)結
合選択率96%mol以上、好ましくは96〜98mo
l%であるポリオキシアルキレンポリオールを使用する
ことを特徴とする軟質高弾性ポリウレタン発泡体、なら
びにこの発泡体の製造方法である。
リイソシアネート組成物が、前記ポリメチレンポリフェ
ニルイソシアネート(a)と2,4−及び/または2,
6−トリレンジイソシアネート(b)との混合物を、炭
素数3以上のアルキレンオキシドとエチレンオキシドの
モル付加重合比率60/40〜15/85で、平均官能
基数2〜4、平均分子量2,000〜10,000であ
るポリオキシアルキレンポリオールの単独または2種以
上の混合物とを反応させて得られるイソシアネート基末
端プレポリマーを使用することを特徴とする軟質高弾性
ポリウレタン発泡体及びその製造方法を含むものであ
る。
る。すなわち、有機ポリイソシアネート組成物(B)の
ポリメチレンポリフェニルイソシアネート(a)とし
て、好ましくは〔3核体/4核体以上及び低活性成分〕
が1.2〜10.0で、かつ2核体含有率が60重量%
を超え80重量%以下であるもの、さらに好ましくは
〔3核体/4核体以上及び低活性成分〕が2.0〜4.
0で、かつ2核体含有率が60重量%を超え80重量%
以下であるものが挙げられる。また、有機ポリイソシア
ネート組成物(B)のポリメチレンポリフェニルイソシ
アネート(a)と2,4−及び/または2,6−トリレ
ンジイソシアネート(b)との混合物として、混合重量
比(a)/(b)が95/5〜85/15であるものが
挙げられる。
の製造用に使用されるポリオキシアルキレンポリオール
(以下、変性用ポリオキシアルキレンポリオールと言
う)としては、好ましくは、炭素数3以上のアルキレン
オキシドとエチレンオキシドのモル付加重合比率50/
50〜20/80、平均官能基数2〜4、平均分子量
3,000〜8,000のポリオキシアルキレンポリオ
ールが挙げられる。一方、ポリオキシアルキレンポリオ
ール(C)としては、水酸基数3〜8の活性水素化合物
にアルキレンオキシドをアルカリ金属水酸化物、とくに
好ましくは水酸化セシウム、の存在下に付加重合させて
得られるものが挙げられる。
トをTDIと、ジフェニルメタンジイソシアネートをM
DIと、4、4’−ジフェニルメタンジイソシアネート
を4、4’−MDIと、2、4’−ジフェニルメタンジ
イソシアネートを2、4’−MDIと、ポリメチレンポ
リフェニルイソシアネートをpoly−MDIと略称す
る。poly−MDIとは、式(1)で表されるポリメ
チレンポリフェニルイソシアネートとその他の低活性成
分、例えば、カルボジイミドやウレトンイミン化合物、
ウレチジオンのようなイソシアネート基の2量化物、イ
ソシアヌレート化合物のような3量化物、構造を特定出
来ないタール状物等からなる。
0)、3核体(n=1)、及び4核体以上(n≧2)の
ものからなり、核体数が増すにつれて含有率が低く、実
質的には6核程度までのものが含まれる。従って、本発
明で4核体以上及び低活性成分の量とは、2核体、3核
体以外のものを合計した量をいう。
ト組成物(B)中の(a)poly−MDIは、2核体
を60重量%を越え90重量%以下、好ましくは60重
量%を越え80重量%以下含有し、〔3核体〕/〔4核
体以上及び低活性成分〕(以下、重量比をいう)が1.
1〜20.0、好ましくは1.2〜10.0、更に好ま
しくは2.0〜4.0のものである。市販されているp
oly−MDIとしては、例えば、コスモネートM−2
00(三井東圧化学(株)社製)があるが、その〔3核
体〕/〔4核体以上及び低活性成分〕の比率は0.3〜
0.9であり、本発明に使用するpoly−MDI成分
としては適さない。
えば、特開平5−310676号公報に記載された方法
により、すなわち、酸触媒の存在下、アニリンとホルム
アルデヒドとの縮合により生成するポリアミン混合物を
ホスゲン化することにより製造することができる。この
方法において、前記公報から知り得る所望の縮合条件・
精製条件に設定して上記の反応を行えば、本発明に使用
するpoly−MDIを得ることができる。poly−
MDIの核体組成の定量分析は、poly−MDIのイ
ソシアネート基をメチルカルバメイト化等の方法により
不活性化処理した後、液体クロマトグラフィーによりテ
トラヒドロフランやジメチルフォルムアミドを溶媒とし
て、行うことが出来る。
中の(b)2、4’−TDI及び/または2、6’−T
DIの異性体比は特に限定されないが、2、4’−TD
I/2、6’−TDIが100/0、80/20または
65/35(以下、重量比をいう)のものが挙げられ
る。
ト組成物(B)は、上記(a)及び(b)からなり、両
者の比(a)/(b)は97/3〜80/20(以下、
重量比をいう)、好ましくは95/5〜85/15であ
る。この組成物(B)は、(a)成分および(b)成分
を攪拌混合することにより容易に調製することができ
る。
を変性用ポリアルキレンポリオールと反応させて得られ
るイソシアネート基末端プレポリマーも本発明の有機ポ
リイソシアネート組成物として用いられる。ここで用い
る変性用ポリアルキレンポリオールは、炭素数3以上、
好ましくは3〜4のアルキレンオキシドとエチレンオキ
シドのモル付加重合比率が60/40〜15/85で、
平均官能基数2〜4、平均分子量2,000〜10,0
00、または好ましくは炭素数3以上、好ましくは3〜
4のアルキレンオキシドとエチレンオキシドのモル付加
重合比率が50/50〜20/80、平均官能基数2〜
4、平均分子量3,000〜8,000であるポリオキ
シアルキレンポリオールであり、単独または2種以上の
混合物が使用される。
ルは、開始剤として官能基数が2〜4の活性水素化合
物、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル等の官能基数2の活性水素化合物、グリセリン、トリ
メチロールプロパン等の官能基数3の活性水素化合物、
ペンタエリスリトール、ジグリセリン等の官能基数4の
活性水素化合物を用い触媒の存在下に、炭素数3以上の
アルキレンオキシドとエチレンオキシドとをモル付加重
合比率60/40〜15/85で、ランダムまたはブロ
ック付加重合して得られる構造の化合物及びその混合物
であり、好ましくはランダム付加重合した構造のもので
ある。該変性用ポリオキシアルキレンポリオールの平均
分子量は2,000〜10,000であり、好ましくは
3,000〜8,000である。
ルとして、アルキレンオキシドとエチレンオキシドのモ
ル付加重合比率、平均官能基数および平均分子量等が前
記の特定の条件を満たすものであれば、本発明で使用す
るポリオキシアルキレンポリオール(C)を使用するこ
とも出来る。上記有機ポリイソシアネート組成物(B)
と変性用ポリオキシアルキレンポリオールとの反応は、
通常、80℃付近の温度で数時間、攪拌することにより
完結する。
レンポリオール(C)は、水酸基価10〜35mgKO
H/g、モノオール含有量15mol%以下であり、更
にプロピレンオキシド付加重合によるヘッド−トウ−テ
イル(Head−to−Tail)結合選択率が96m
ol%以上、好ましくは96〜98mol%であるポリ
オキシアルキレンポリオールである。このポリオキシア
ルキレンポリオール(C)は、水酸基数3〜8の活性水
素化合物にアルキレンオキシドを付加重合した構造の化
合物及びその混合物である。活性水素化合物としては、
例えば、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、モノ−、ジ−またはトリエタノールアミ
ン、ペンタエリスリトール、メチルグリコキシド、ジグ
リセリン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ソ
ルビトール、シュークローズ等が挙げられる。これらの
活性水素化合物は2種類以上併用してもよい。
キレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレ
ンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド等が
挙げられ、プロピレンオキシドが多用される。上記の活
性水素化合物にアルキレンオキシドを付加重合させる重
合形式は特に限定されず、ブロックまたはランダム付加
重合のいずれであってもよいが、得られるポリオキシア
ルキレンポリオールが末端にブロック状でエチレンオキ
サイド基を5重量%有する、すなわち、末端オキシエチ
レン基が5重量%以上であるものが好ましい。このよう
なポリオキシアルキレンポリオールを使用して得られる
ポリウレタン発泡体は成形性、キュア性、機械物性の面
において優れている。
オール(C)の水酸基価は、10〜35mgKOH/
g、好ましくは20〜30mgKOH/gである。水酸
基価が10mgKOH/g未満ではポリオキシアルキレ
ンポリオール及びこれをマトリックスとしたポリマーポ
リオールの粘度が著しく増加し軟質高弾性ポリウレタン
発泡体用途には実用的に用いることが出来ず、水酸基価
が35mgKOH/gを越える場合には反発弾性が低下
し、機械強度、発泡体の成形性等にも悪影響を示すため
に好ましくない。また、本発明で用いるポリオキシアル
キレンポリオール(C)中のモノオール含有量は15m
ol%以下であり、15mol%を越える場合には反発
弾性、圧縮歪等が低下する。さらに、本発明で用いるポ
リオキシアルキレンポリオール(C)のプロピレンオキ
シドの付加重合によるヘッド−トウ−テイル結合選択率
は96mol%以上、好ましくは96〜98mol%で
ある。96mol%未満では機械強度、反発弾性、圧縮
歪、6Hz振動伝達率等諸物性がすべて低下すると同時
に、得られた発泡体の通気性が低下し、著しい場合には
収縮を発生する。
アルキレンポリオール(C)は、上記の活性水素化合物
にアルキレンオキシド、例えば、プロピレンオキシド及
び必要に応じて他のアルキレンオキシドを触媒の存在下
に付加重合させて得ることができる。付加重合触媒とし
てはアルカリ金属水酸化物を使用する。該アルカリ金属
水酸化物としては水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、
水酸化セシウム等があげられるが、好ましくは水酸化セ
シウムである。この触媒は通常純度90重量%以上のも
のが使用される。触媒使用量はポリオキシアルキレンポ
リオール1molに対して0.05〜0.5molであ
る。付加重合反応は、反応温度60〜98℃、反応圧力
4kg/cm2 以下の条件下で実施され、使用した触媒
は反応終了後、塩酸、燐酸等による中和法、吸着剤によ
る吸着除去法、水を用いた水洗法、あるいはイオン交換
樹脂によるイオン交換法等により除去される。
リオール(C)は、その少なくとも一部をポリオキシア
ルキレンポリオールをエチレン性不飽和単量体の重合に
より変性したポリマーポリオール(商品名)で置き換え
ることが出来る。エチレン性不飽和単量体は特に限定さ
れないが、アクリロニトリル、スチレン、メタクリル酸
メチル、塩化ビニリデン等であり、これらの重合体は通
常直径0.1〜10μの微粒子状で分散される。上記ポ
リマーポリオールを一部併用することにより発泡体の反
発弾性、圧縮歪、6Hz振動伝達率を低下させることな
く、発泡体の通気性向上、硬度アップ等を計ることが出
来る。
レンポリオール(C)は、前記有機ポリイソシアネート
組成物(B)と反応させて軟質高弾性ポリウレタン発泡
体を得るため、あらかじめ他の成分と混合してレジンプ
レミックス成分を調製して使用される。レジンプレミッ
クス成分に含有させる他の成分としては、発泡剤、触
媒、整泡剤および架橋剤等が挙げられる。
剤は水のみであってもよいし、二酸化炭素、窒素または
炭化水素類が併用されてもよい。しかし、クロロフルオ
ロカーボン類の使用はオゾン層破壊といった地球環境保
護の見地から好ましくない。本発明による特定の核体組
成を有するpoly−MDIと、TDIとを特定の比率
で混合した有機ポリイソシアネート組成物と、水酸基
価、モノオール含有量、ヘッド−トウ−テイル結合選択
率が特定の条件を満たすポリオキシアルキレンポリオー
ル(C)を使用することで、クロロフルオロカーボンを
全く使用せずに、低アミン系触媒使用量で、全発泡密度
が55kg/m3以下で高機械強度、高反発弾性、低圧
縮歪率、低6Hz振動伝達率の軟質ポリウレタン発泡体
を製造出来ることは驚くべき事実である。
メチルエタノールアミン、ビス(ジメチルアミノ)エチ
ルエーテル等の従来公知の触媒が使用できる。整泡剤と
しては、シリコーン系界面活性剤、例えば、東レ・ダウ
コーニング社製のSRX−274C,日本ユニカー社製
のL−5309等が使用できる。架橋剤としては、トリ
エタノールアミン、ジエタノールアミン等のアルカノー
ルアミン系の架橋剤が使用できる。その他、難燃剤、減
粘剤、老化防止剤、顔料等、助剤として公知のものがす
べて使用できる。
シアネート組成物(B)と、ポリオキシアルキレンポリ
オール(C)、発泡剤(A)およびその他の助剤を含有
するレジンプレミックスとを所定のNCOインデックス
となるように混合し、常法によりモールドに注入成形し
て、所望の発泡体成形品を得ることが出来る。車両用シ
ート等の型に成形して高機械強度、高反発弾性、低圧縮
歪率、低6Hz振動伝達率の優れた軟質高弾性ポリウレ
タン発泡体を得ることができる。
例および比較例の部及び%はそれぞれ重量部及び重量%
を表す。
(C)の合成例 (1)ポリオキシアルキレンポリオールAの合成 グリセリン1molに対して水酸化セシウム0.23m
olを加え、100℃で6時間減圧脱水後、プロピレン
オキシドを反応温度80℃、最大反応圧力3.5kg/
cm2 で付加重合し、次いでエチレンオキシドを反応温
度97℃で付加重合して水酸基価24mgKOH/gの
ポリオキシアルキレンポリオールを得た。末端オキシエ
チレン基含量は15wt%であった。このポリオキシア
ルキレンポリオールを日本分光製液体クロマトグラフ装
置により液体クロマトグラムをとり、トリオールとモノ
オールの面積比からモノオール含有量を測定した。モノ
オール含有量は8.0mol%であった。ヘッド−トウ
−テイル結合選択率は96.3mol%であった。ヘッ
ド−トウ−テイル結合選択率は、日本電子製400MH
zC13−核磁気共鳴(NMR)装置を用い、重クロロホ
ルムを溶媒として使用し、このポリオキシアルキレンポ
リオールのC13−NMRスペクトルをとり、ヘッド−ト
ウ−ティル(Head−to−Tail)結合のオキシ
プロピレンセグメントのメチル基のシグナル(16.9
〜17.4ppm)とヘッド−トウ−ヘッド(Head
−to−Head)結合のオキシプロピレンセグメント
のメチル基のシグナル(17.7〜18.5ppm)の
比から求めた。なお、各シグナルの帰属は、Macro
molecules 19、1337−1343頁(1
986)、F.C.Schiling,A.E.Ton
elliの報文に記載された値を参考にした。
〜Dの合成 合成例(1)と同様の合成方法によりポリオキシアルキ
レンポリオールB〜Dを得た。表−1にポリオキシアル
キレンポリオールA〜Dの構造及び分析値を示す。表中
で水酸基数3はグリセリンを、水酸基数4はペンタエリ
スリトールを開始剤として使用した。
の合成 グリセリン1モルに対して亜鉛・コバルトシアン化物と
塩化亜鉛、水、ジメトキシエタノールからなる、いわゆ
る複合金属触媒シアノ化触媒を6.93g加え、プロピ
レンオキシドを反応温度90℃、反応圧力4.0kg/
cm2 で付加重合し水酸基価33mgKOH/gのポリ
オキシプロピレンポリオールを得た。上記複合金属シア
ノ化錯体触媒をアンモニア水により抽出し、水洗により
ポリオキシプロピレンポリオールを精製後、水酸化カリ
ウムをグリセリン1molに対して0.23molとな
るように加え、100℃で6時間、減圧脱水を行った。
次いでエチレンオキシドを100℃で付加重合して水酸
基価28mgKOH/gのポリオキシアルキレンポリオ
ールを得た。末端オキシエチレン基含量は15wt%で
あった。このポリオキシアルキレンポリオールを前記の
ポリオキシアルキレンポリオール合成例(1)と同様の
手法でモノオール含有量及びヘッド−トウ−テイル結合
選択率を測定した。モノオール含有量は9.6mol
%、ヘッド−トウ−テイル結合選択率は85.4mol
%であった。表−2にポリオキシアルキレンポリオール
Eの構造及び分析値を示す。
の合成 グリセリン1molに対して水酸化カリウム0.37m
olを加え、100℃で6時間、減圧脱水後プロピレン
オキシドを反応温度115℃、反応圧力5.0kg/c
m2 で付加重合し、次いでエチレンオキシドを反応温度
115℃で付加重合して水酸基価28mgKOH/gの
ポリオキシアルキレンポリオールを得た。末端オキシエ
チレン基含量は15wt%であった。このポリオキシア
ルキレンポリオールを前記のポリオキシアルキレンポリ
オール合成例(1)と同様の手法でモノオール含有量及
びヘッド−トウ−テイル結合選択率を測定した。モノオ
ール含有量は29.3mol%、ヘッド−トウ−テイル
結合選択率は96.3mol%であった。表−2にポリ
オキシアルキレンポリオールFの構造及び分析値を示
す。
媒使用)100部に対してアクリロニトリルを20部グ
ラフト重合して得た水酸基価19.5mgKOH/gの
ポリマーポリオール。 (2)ポリマーポリオールe ポリオキシアルキレンポリオールE(複合金属シアノ化
錯体触媒使用)100部に対してアクリロニトリルを2
0部グラフト重合して得た水酸基価22.8mgKOH
/gのポリマーポリオール。 (3)ポリマーポリオールf ポリオキシアルキレンポリオールF(水酸化カリウム触
媒使用)100部に対してアクリロニトリルを20部グ
ラフト重合して得た水酸基価22.8mgKOH/gの
ポリマーポリオール。
実施例および比較例で用いた。 1)2核体67.5重量%、3核体24.0重量%、4
核体以上及び低活性成分8.5重量%を含有するポリメ
チレンポリフェニルイソシアネートを85.0部に、ト
リレンジイソシアネート(2,4−/2,6−異性体=
80/20)15.0部を加え1時間攪拌混合後、平均
分子量3000、平均官能基数2、プロピレンオキシド
とエチレンオキシドのモル付加重合比率が20/80で
あるランダム付加変性用ポリオキシアルキレンポリオー
ル14.5部を加え80℃で2時間攪拌反応させ、発泡
テストに供する有機ポリイソシアネート組成物(a)を
得た。NCO含有率は29.7%であった。
7重量%、4核体以上及び低活性成分1.4重量%を含
有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート90.
0部にトリレンジイソシアネート(2,4−/2,6−
異性体=80/20)10.0部を加え1時間攪拌混合
後、平均分子量7500、平均官能基数3、プロピレン
オキシドとエチレンオキシドのモル付加重合比率が50
/50であるランダム付加変性用ポリオキシアルキレン
ポリオール18.5部を加え80℃で2時間攪拌反応さ
せ、発泡テストに供する有機ポリイソシアネート組成物
(b)を得た。NCO含有率は29.0%であった。
3重量%、4核体以上及び低活性成分3.7重量%を含
有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート95.
0部に、トリレンジイソシアネート(2,4−/2,6
−異性体=80/20)5.0部を加え1時間攪拌混合
後、平均分子量10000、平均官能基数4、プロピレ
ンオキシドとエチレンオキシドのモル付加重合比率が5
7/43であるランダム付加変性用ポリオキシアルキレ
ンポリオール20.0部を加え80℃で2時間攪拌反応
させ、発泡テストに供する有機ポリイソシアネート組成
物(c)を得た。NCO含有率は27.0%であった。
3重量%、4核体以上及び低活性成分12.6重量%を
含有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート8
3.0部に、トリレンジイソシアネート(2,4−/
2,6−異性体=80/20)17.0部を加え1時間
攪拌混合後、平均分子量7000、平均官能基数2、プ
ロピレンオキシドとエチレンオキシドのモル付加重合比
率が15/85であるランダム付加変性用ポリオキシア
ルキレンポリオール21.0部を加え80℃で2時間攪
拌反応させ、発泡テストに供する有機ポリイソシアネー
ト組成物(d)を得た。NCO含有率は29.2%であ
った。
2重量%、4核体以上及び低活性成分7.5重量%を含
有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート85.
0部にトリレンジイソシアネート(2,4−/2,6−
異性体=80/20)15.0部を加え1時間攪拌混合
し、発泡テストに供する有機ポリイソシアネート組成物
(e)を得た。NCO含有率は34.8%であった。
4重量%、4核体以上及び低活性成分2.5重量%を含
有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート93.
0部にトリレンジイソシアネート(2,4−/2,6−
異性体=80/20)7.0部を加え1時間攪拌混合
し、発泡テストに供する有機ポリイソシアネート組成物
(f)を得た。NCO含有率は34.4%であった。
7重量%、4核体以上及び低活性成分1.4重量%を含
有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート90.
0部に、トリレンジイソシアネート(2,4−/2,6
−異性体=80/20)10.0部を加え1時間攪拌混
合後、平均分子量5000、平均官能基数3、プロピレ
ンオキシドとエチレンオキシドのモル付加重合比率が4
0/60である変性用ポリオキシアルキレンポリオール
18.5部を加え80℃で2時間攪拌反応させ、発泡テ
ストに供する有機ポリイソシアネート組成物(g)を得
た。NCO含有率は28.9%であった。
9重量%、4核体以上及び低活性成分2.1重量%を含
有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート88.
0部にトリレンジイソシアネート(2,4−/2,6−
異性体=80/20)12.0部を加え1時間攪拌混合
し、発泡テストに供する有機ポリイソシアネート組成物
(h)を得た。NCO含有率は34.8%であった。
0重量%、4核体以上及び低活性成分8.5重量%を含
有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート85.
0部に、トリレンジイソシアネート(2,4−/2,6
−異性体=80/20)15.0部を加え1時間攪拌混
合後、平均分子量5000、平均官能基数3、プロピレ
ンオキシドとエチレンオキシドのモル付加重合比率が6
5/35であるランダム付加変性用ポリオキシアルキレ
ンポリオール14.5部を加え80℃で2時間攪拌反応
させ、発泡テストに供する有機ポリイソシアネート組成
物(i)を得た。NCO含有率は30.1%であった。
5.7重量%、4核体以上及び低活性成分1.4重量%
を含有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート9
0.0部に、トリレンジイソシアネート(2,4−/
2,6−異性体=80/20)10.0部を加え1時間
攪拌混合後、平均分子量1400、平均官能基数2、プ
ロピレンオキシドとエチレンオキシドのモル付加重合比
率が20/80であるランダム付加変性用ポリオキシア
ルキレンポリオール18.5部を加え80℃で2時間攪
拌反応させ、発泡テストに供する有機ポリイソシアネー
ト組成物(j)を得た。NCO含有率は28.0%であ
った。
6.3重量%、4核体以上及び低活性成分12.6重量
%を含有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート
83.0部に、トリレンジイソシアネート(2,4−/
2,6−異性体=80/20)17.0部を加え1時間
攪拌混合後、平均分子量4000、平均官能基数2、プ
ロピレンオキシドとエチレンオキシドのモル付加重合比
率が10/90であるランダム付加変性用ポリオキシア
ルキレンポリオール21.0部を加え80℃で2時間攪
拌反応させ、発泡テストに供する有機ポリイソシアネー
ト組成物(k)を得た。NCO含有率は29.1%であ
った。
2重量%、4核体以上及び低活性成分0.4重量%を含
有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート83.
0部にトリレンジイソシアネート(2,4−/2,6−
異性体=80/20)17.0部を加え1時間攪拌混合
し、発泡テストに供する有機ポリイソシアネート組成物
(l)を得た。NCO含有率は35.9%であった。
6.9重量%、4核体以上及び低活性成分4.6重量%
を含有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート9
3.0部にトリレンジイソシアネート(2,4−/2,
6−異性体=80/20)7.0部を加え1時間攪拌混
合し、発泡テストに供する有機ポリイソシアネート組成
物(m)を得た。NCO含有率は34.0%であった。
1.9重量%、4核体以上及び低活性成分7.0重量%
を含有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート1
00.0部に、平均分子量5000、平均官能基数3、
プロピレンオキシドとエチレンオキシドのモル付加重合
比率が100/0である変性用ポリオキシアルキレンポ
リオール13.5部を加え80℃で2時間攪拌反応さ
せ、発泡テストに供する有機ポリイソシアネート組成物
(n)を得た。NCO含有率は29.0%であった。
7.5重量%、4核体以上及び低活性成分12.5重量
%を含有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート
75.0部にトリレンジイソシアネート(2,4−/
2,6−異性体=80/20)25.0部を加え1時間
攪拌混合し、発泡テストに供する有機ポリイソシアネー
ト組成物(o)を得た。NCO含有率は36.5%であ
った。
0.3重量%、4核体以上及び低活性成分0.8重量%
を含有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート9
0.0部にトリレンジイソシアネート(2,4−/2,
6−異性体=80/20)10.0部を加え1時間攪拌
混合し、発泡テストに供する有機ポリイソシアネート組
成物(p)を得た。NCO含有率は34.7%であっ
た。
2.5重量%、4核体以上及び低活性成分17.7重量
%を含有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート
90.0部に、トリレンジイソシアネート(2,4−/
2,6−異性体=80/20)10.0部を加え1時間
攪拌混合後、平均分子量5000、平均官能基数3、プ
ロピレンオキシドとエチレンオキシドのモル付加重合比
率が100/0である変性用ポリオキシアルキレンポリ
オール19.0部を加え80℃で2時間攪拌反応させ、
発泡テストに供する有機ポリイソシアネート組成物
(q)を得た。NCO含有率は28.8%であった。表
―3、表―4に実施例及び比較例に使用した有機ポリイ
ソシアネート組成物の原料組成及び仕込量を示す。
オール(C)及びポリマーポリオールを使用し、表−5
および−6に示すポリオキシアルキレンポリオール及び
ポリマーポリオールとの組み合わせで、下記の組成のレ
ジンプレミックスを調製し、実施例及び比較例に用い
た。 (単位;重量部) ポリオキシアルキレンポリオール A〜F 80 ポリマーポリオール a〜f 20 SRX−274C 1.0 (シリコン整泡剤、東レ・ダウコーニング社製) Minico L−1020 0.3 (アミン触媒、活材ケミカル社製) Minico TMDA 0.1 (アミン触媒、活材ケミカル社製) 水(発泡剤) 3.6
hと、上記4で調製したレジンプレミックスとを表−5
に示すように組み合わせて、NCOインデックスが10
0となるように混合したものを用いて、発泡体評価用モ
ールド成形品を作成し、脱型後25℃で24時間靜置し
てから物性を測定した。 モールド : 400×400×100mmアルミ
製テストモールド モールド温度 : 55±2℃ 脱型時間 : 4分(モールドに反応混合液を注入
し、硬化したポリウレタン発泡体を脱型するまでの時
間) 発泡体の物性はつぎの方法で測定した。 全密度(kg/m3):JIS K 6401 25%ILD(kg/314cm2):JIS K 6
401 引張強度(kg/m2):JIS K 6401 引裂強度(kg/m):JIS K 6401 伸び率(%):JIS K 6401 反発弾性(%):JIS K 6401 50%乾熱圧縮歪(%):JIS K 6301 6Hz振動伝達率(%):伊藤精機(株)製振動試験機
により荷重50kg、振幅5mmで測定 結果を表−5に示す。表−5から明らかなように本発明
の発泡体は、全密度55kg/m3以下においても良好
な反発弾性、良好な圧縮歪、低い6Hz振動伝達率、良
好な引張強度、引裂強度、伸び率を示す。
と、ポリオキシアルキレンポリオールEとポリマーポリ
オールeを用いたレジンプレミックスまたはポリオキシ
アルキレンポリオールFとポリマーポリオールfを用い
たレジンプレミックスとの組み合わせ、あるいは有機ポ
リイソシアネート組成物i〜qと、上記4で調製したレ
ジンプレミックスとを、NCOインデックスが100と
なるように表−6のように組み合わせて混合し、比較例
1〜14と同様に発泡体評価用モールド成形品を作製
し、物性を測定した。結果を表−6に示す。比較例1〜
13の発泡体は、使用した有機ポリイソシアネート組
成、またはポリオキシアルキレンポリオール(C)の構
造が本発明で規定するものを満たしていない。すなわ
ち、表−2から明らかなように、比較例−1、3では使
用したポリオキシアルキレンポリオール(C)中のプロ
ピレンオキシド付加重合によるヘッドートウーテイル
(Head−to−Tail)結合選択率が低すぎ、比
較例−2、4では使用したポリオキシアルキレンポリオ
ール(C)中のモノオール含有量が多すぎる。
成中の変性用ポリオキシアルキレンポリオールのエチレ
ンオキシドのモル付加重合比率が低すぎ、比較例−7で
は逆に高すぎる。比較例−6では有機ポリイソシアネー
ト組成中の変性用ポリオキシアルキレンポリオールの分
子量が低すぎる。比較例−8では有機ポリイソシアネー
ト組成中の2核体含有率が高すぎ、比較例−9では逆に
低すぎる。比較例−10は有機ポリイソシアネートが全
てpoly−MDIであり、TDIが使用されず、比較
例−11では逆に有機ポリイソシアネート組成中のTD
I重量比が多すぎる。比較例−12では有機ポリイソシ
アネート組成中の、〔3核体/4核体以上及び低活性成
分〕の重量比が大きすぎ、比較例−13では逆に小さす
ぎる。このように、本発明の範囲外の有機ポリイソシア
ネート組成物または不適当な変性用ポリオキシアルキレ
ンポリオールで変性した有機ポリイソシアネート組成
物、活性水素化合物としてのポリオキシアルキレンポリ
オール(C)を使用した場合には脱型時の発泡体のキュ
ア性が低下すると同時に、発泡体の引張強度、引裂強
度、伸び率などの機械強度、及び反発弾性、圧縮歪、6
Hz振動伝達率も低下する。
増加し、レジンプレミックスを調製した。調製したレジ
ンプレミックスを有機ポリイソシアネート組成物と混合
して発泡体評価用モールド成形品を作成した。使用した
ポリオキシアルキレンポリオール(C)、ポリマーポリ
オールおよび有機ポリイソシアネート組成物は、表−7
に示す通りである。 (単位;重量部) ポリオキシアルキレンポリオール(C) 80 ポリマーポリオール 20 SRX−274C 1.0 (シリコン整泡剤、東レ・ダウコーニング社製) Minico L−1020 0.5 (アミン触媒、活材ケミカル社製) Minico TMDA 0.15 (アミン触媒、活材ケミカル社製) 水(発泡剤) 3.6 発泡体評価用モールド成形品の作成方法、及び物性測定
法は実施例、比較例と同様の条件で行った。結果を表−
7に示す。
17は各々実施例−1、5、6と同等のポリオキシオル
キレンポリオール(C)及び有機ポリイソシアネート組
成物を使用した。一方、比較例−14、15、16、1
7は各々比較例−1、2、5、9と同等のポリオキシア
ルキレンポリオール(C)及び有機ポリイソシアネート
組成物を使用した。表−7から本発明の発泡体は、触媒
使用量の差にもかかわらず発泡体の機械強度、反発弾
性、圧縮歪、6Hz振動伝達率が優れている。言い換え
れば、触媒量が少なくても優れた物性が得られ、フォキ
ング現象を改善できる。一方、比較例に示す発泡体は、
触媒使用量を増すことにより、物性によっては多少の改
善が認められるが、本願発明の発泡体の物性は、それら
に比べ遙かに優れている。
は、反発弾性、圧縮歪、6Hz振動伝達率に優れ、水を
発泡剤として使用し、触媒使用量を削減した場合に生じ
る問題点、すなわち、反発弾性及び圧縮歪の劣化、6H
z振動伝達率の増大、及び引張強度、引裂強度、伸び率
の低下を防止することが可能となった。したがって、本
発明の軟質高弾性ポリウレタン発泡体は、優れた反発弾
性、圧縮歪および6Hz振動伝達率が強く望まれる用
途、例えば、車両用シートのヘットレスト・シートバッ
ク等のシートパッドやシートクッション等のクッション
材として車の内装材用途に好適である。
Claims (16)
- 【請求項1】 活性水素化合物、発泡剤、触媒、整泡剤
およびその他の助剤の混合物と、有機ポリイソシアネー
ト組成物を反応させて得られる軟質ポリウレタン発泡体
において、(A)発泡剤として水を使用し、(B)有機
ポリイソシアネート組成物として、(a)式1で示さ
れ、 【化1】 3核体(n=1)と4核体以上(n≧2)及び低活性成
分との重量比[3核体/4核体以上及び低活性成分]が
1.1〜20.0で、かつ2核体含有率が60重量%を
超え90重量%以下であるポリメチレンポリフェニルイ
ソシアネート、及び(b)2,4−及び/または2,6
−トリレンジイソシアネートからなり、両者の混合重量
比(a)/(b)が97/3〜80/20である混合物
を使用し、(C)活性水素化合物として、水酸基価10
〜35mgKOH/g、モノオール含有量15mol%
以下であり、更にプロピレンオキシド付加重合によるヘ
ッド−トウ−テイル(Head−to−Tail)結合
選択率が96mol%以上であるポリオキシアルキレン
ポリオールを使用することを特徴とする軟質高弾性ポリ
ウレタン発泡体。 - 【請求項2】 〔3核体/4核体以上及び低活性成分〕
が、1.2〜10.0で、かつ2核体含有率が60重量
%を超え80重量%以下である有機ポリイソシアネート
組成物を使用することを特徴とする請求項1記載の軟質
高弾性ポリウレタン発泡体。 - 【請求項3】 〔3核体/4核体以上及び低活性成分〕
が、2.0〜4.0で、かつ2核体含有率が60重量%
を超え80重量%以下である有機ポリイソシアネート組
成物を使用することを特徴とする請求項1記載の軟質高
弾性ポリウレタン発泡体。 - 【請求項4】 有機ポリイソシアネート組成物の(a)
/(b)が、95/5〜85/15である請求項1記載
の軟質高弾性ポリウレタン発泡体。 - 【請求項5】 有機ポリイソシアネート組成物として、
請求項1記載のポリメチレンポリフェニルイソシアネー
ト(a)と2,4−及び/または2,6−トリレンジイ
ソシアネート(b)の混合物を、炭素数3以上のアルキ
レンオキシドとエチレンオキシドのモル付加重合比率が
60/40〜15/85で、平均官能基数2〜4、平均
分子量が2,000〜10,000であるポリオキシア
ルキレンポリオールの単独または2種以上の混合物とを
反応させて得られるイソシアネート基末端プレポリマー
を使用することを特徴とする軟質高弾性ポリウレタン発
泡体。 - 【請求項6】 ポリオキシアルキレンポリオールが、炭
素数3〜4のアルキレンオキシドとエチレンオキシドの
モル付加重合比率50/50〜20/80、平均官能基
数2〜4、平均分子量3,000〜8,000である請
求項5記載の軟質高弾性ポリウレタン発泡体。 - 【請求項7】 活性水素化合物(C)が、アルカリ金属
水酸化物触媒の存在下、水酸基数3〜8の活性水素化合
物にアルキレンオキシドを付加重合して得られたポリオ
キシアルキレンポリオールであることを特徴とする請求
項1記載の軟質高弾性ポリウレタン発泡体。 - 【請求項8】 アルカリ金属水酸化物触媒が、水酸化セ
シウムである請求項7記載の軟質高弾性ポリウレタン発
泡体。 - 【請求項9】 活性水素化合物(C)が、その一部をエ
チレン性不飽和単量体の重合により変性されたポリマー
ポリオールであることを特徴とする請求項1記載の軟質
高弾性ポリウレタン発泡体。 - 【請求項10】 活性水素化合物、発泡剤、触媒、整泡
剤およびその他の助剤の混合物と、有機ポリイソシアネ
ート組成物を反応させて得られる軟質ポリウレタン発泡
体の製造方法において、(A)発泡剤として水を使用
し、(B)有機ポリイソシアネート組成物として、
(a)式1で示され、 【化2】 3核体(n=1)と4核体以上(n≧2)及び低活性成
分との重量比[3核体/4核体以上及び低活性成分]が
1.1〜20.0で、かつ2核体含有率が60重量%を
超え90重量%以下であるポリメチレンポリフェニルイ
ソシアネート、及び(b)2,4−及び/または2,6
−トリレンジイソシアネートからなり、両者の混合重量
比(a)/(b)が97/3〜80/20である混合物
を使用し、(C)活性水素化合物として、水酸基価10
〜35mgKOH/g、モノオール含有量15mol%
以下であり、更にプロピレンオキシド付加重合によるヘ
ッド−トウ−テイル(Head−to−Tail)結合
選択率が96mol%以上であるポリオキシアルキレン
ポリオールを使用することを特徴とする軟質高弾性ポリ
ウレタン発泡体の製造方法。 - 【請求項11】 〔3核体/4核体以上及び低活性成
分〕が、1.2〜10.0で、かつ2核体含有率が60
重量%を超え80重量%以下である有機ポリイソシアネ
ート組成物を使用することを特徴とする請求項10記載
の軟質高弾性ポリウレタン発泡体の製造方法。 - 【請求項12】 〔3核体/4核体以上及び低活性成
分〕が、2.0〜4.0で、かつ2核体含有率が60重
量%を超え80重量%以下である有機ポリイソシアネー
ト組成物を使用することを特徴とする請求項10記載の
軟質高弾性ポリウレタン発泡体の製造方法。 - 【請求項13】 有機ポリイソシアネート組成物の
(a)/(b)が、95/5〜85/15である請求項
10記載の軟質高弾性ポリウレタン発泡体の製造方法。 - 【請求項14】 有機ポリイソシアネート組成物とし
て、請求項10記載のポリメチレンポリフェニルイソシ
アネート(a)と2,4−及び/または2,6−トリレ
ンジイソシアネート(b)の混合物を、炭素数3以上の
アルキレンオキシドとエチレンオキシドのモル付加重合
比率が60/40〜15/85で、平均官能基数2〜
4、平均分子量が2000〜10000であるポリオキ
シアルキレンポリオールの単独または2種以上の混合物
とを反応させて得られるイソシアネート基末端プレポリ
マーを使用することを特徴とする軟質高弾性ポリウレタ
ン発泡体の製造方法。 - 【請求項15】 請求項1記載の軟質高弾性ポリウレタ
ン発泡体を発泡成形して得られるクッション材。 - 【請求項16】 請求項15記載のクッション材からな
る車両用シート。
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---|---|---|---|
JP29505895A JP3504789B2 (ja) | 1994-12-08 | 1995-11-14 | 軟質高弾性ポリウレタン発泡体 |
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JP6-304593 | 1994-12-08 | ||
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