JP3549219B2

JP3549219B2 - フォーム複合体の製造法

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Publication number: JP3549219B2
Application number: JP09177193A
Authority: JP
Inventors: 正和野村; 陽一岩佐; 英正新家
Original assignee: Seiren Co Ltd
Current assignee: Seiren Co Ltd
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2019-08-04
Also published as: JPH06262633A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は椅子、ソファー等の家具類および車両におけるシートや内装類等に使用するに適するクッション性及び剥離強度の改善されたフォーム複合体の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上述のようなフォームシート材料としては織物、編物、不織布等の表皮材とトリコットハーフまたは不織布等の表面滑性をもたらすための軽量素材からなる裏面材の間にクッション性を有する発泡体シートを接着や加熱溶着等の方法により複合化した材料が広く使用されている。表皮材に発泡体とを加熱溶着する場合、長尺状の発泡体シートが巻かれて嵩高となったクッション材料の取り扱いや運搬、また用途毎に発泡倍率、厚み、幅などが異なる多くの種類の発泡体の在庫、ウレタンフォームのフレーム融着時に発生する有毒シアン系ガスによる対生物或いは環境などへ及ぼす重大な影響、更に表皮材とフォームの接着後裏面材を接着させるので作業工程が２度手間を要することなどが問題点として挙げられる。
【０００３】
特開昭４８−５８０９６には予めタフトされたカーペット基材裏面に直接施すカーペット材料用ポリウレタン生成発泡体を開示しているが、この場合、カーペットという半硬質基材とポリオール架橋基材として用いるイソシアネートにＭＤＩを添加して得られる半硬質フォームとの複合に限定されており、この方法を柔軟性基材を用いて行うと、ポリウレタン発泡体が基材裏面に浸透し、基材自体の柔軟性がなくなりクッション性にも悪影響を及ぼす、また柔軟性基材と軟質ポリウレタン泡体原料の複合の場合には、更に基材裏面への該混合物の浸透が著しく、複合体自体が硬くクッション性のないものしか得られないという問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術が有する前記の問題点を改善することを目的とし、特にクッション性、柔軟性、通気性、浸透性等、従来の製品と同様のすぐれた機能を備えた上、製造環境、原材料の在庫スペースが改善でき、しかも多品種少量生産にマッチしたフォーム複合体の製造法の提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は前述の目的を達成するため、鋭意研究の結果、本発明を完成するに至ったものである。
即ち、本発明は、ポリオール、ポリイソシアネート、触媒、発泡剤及び整泡剤を必須成分として含有するポリウレタンフォーム形成性混合物を、通気性及び離型性を有するシート上に塗工した後、クリームタイム以後であってライズタイムの２０〜５０％以前の時間に該塗工層表面に表皮材の裏面を接触させ積層し、次いで加熱硬化処理すると共に、加熱硬化処理工程途中に、該シートを剥離し、タックフリータイムの３０〜６０％の時間内に裏面材を剥離した面に接触させることを特徴とする表皮材と裏面材の間にクッション性のあるフォーム層を有するフォーム複合体の製造法である。
本発明の一の態様では通気性を有する離型性シートを加熱硬化処理工程後に剥離し、他の態様では同工程中で離型性シートを剥離すると共に剥離面に裏面材を接触させて裏面材を付着したフォーム複合体を得る。
ここでクリームタイムとはポリウレタンフォーム形成性混合物即ちいわゆる樹脂溶液の混合を始めてから、混合液が反応によりクリーム状に白濁して立ち上がってくるまでの時間であり、ライズタイムとは樹脂溶液の混合を始めてから、混合液が泡化して最高の高さに達するまでの時間であり、タックフリータイムとは樹脂溶液の混合を始めてから、フォーム表面に粘着性がなくなるまでの時間をさす。粘着性を確かめる方法として、先端が滑らかなガラス棒をフォーム表面に５〜１０秒接触させ、その後ガラス棒を取り去る際の抵抗力の有無によって判断するものとする。
本発明で用いるポリウレタン形成性混合物は適宜公知の成分からなるものを用いうるが、通常ポリオール、触媒、発泡剤、整泡剤及び所望により他の添加剤からなる混合液とポリイソシアネートとを本発明方法に供する段階で混合して調製することが好ましい。
本発明に用いられる各成分に付いて説明すると次の通りである。
【０００６】
本発明の方法において使用されるポリオールは、末端にヒドロキシル基を有する。
▲１▼ ポリエーテルポリオール、
▲２▼ ポリエステルポリオール、
▲３▼ ▲１▼と▲２▼の共重合物であるポリエーテルポリエステルポリオール、
▲４▼ ポリオール中でのアクリロニトリルあるいはスチレンあるいは両者の混合物等を重合させて得られるいわゆるポリマーポリオール等のポリオール類が使用できるが、特にポリエーテルポリオールを用いるのが好ましい。それらは例えばその末端に第１級ヒドロキシル基を０〜９０％含有する分子量、３，０００以上７，０００以下の一般の軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられるものであり、グリセリンにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを付加させて得られるポリエーテルポリオールが一般に良く用いられる。また、使用部所により弾性が特に必要となる場合、ポリオール１００重量部のうちの５〜５０重量部に▲４▼のポリマーポリオールを使用することが好ましい。
【０００７】
本発明において使用されるポリイソシアネートとしては一般に軟質ウレタンフォーム製造に使用されるポリイソシアネートが使用できる。即ち、ＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）が好ましく、その異性体即ち２，４−体と２，６−体の混合比が８０：２０あるいは６５：３５（重量比）のものが低価格であり、また実用性の点で好ましい。トリレンジイソシアネートは精製された純品あるいは粗製のものあるいはその混合物が使用される。また、特にフォームの柔軟性、白色性を必要とするならこのＴＤＩを用いることが好ましい。
その他、ＴＤＩと他のポリイソシアネートとの混合物等が使用される。ＴＤＩに混合される他のポリイソシアネートとしては例えばジフェニルメタンジイソシアネートの純品または粗製物あるいはその混合物、ジフェニルジイソシアネート、クロロフェニル−２，４−ジイソシアネート、Ｐ−フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート及びポリメチレンポリフェニレンイソシアネート等が用いられる。ポリオール及びその他の活性水素を有する化合物の全量に対するポリイソシアネートの使用量即ちイソシアネート指数（ＮＣＯインデックス）は８０〜１３０の範囲であるが製造される軟質ポリウレタンフォームの一般物性を考慮すると１００〜１１０の範囲が特に好ましい。
【０００８】
触媒としてはこの分野で常用されている公知のものが使用可能である。
一般的な有機金属化合物系、たとえばジブチル錫ジラウレート、オクチル酸錫等の有機錫化合物、オクチル亜鉛等の有機亜鉛化合物、またアミン系、たとえばトリエチルアミン、トリエチレンジアミン、Ｎ−メチルモルホリン、ジメチルアミノメチルフェノール等の有機アミン等が挙げられる。また、樹脂溶液の混合後特定の時間に達してから触媒能を発揮する遅延活性触媒も使用することができる。これらの触媒は単独使用も併用もできる。触媒の使用量は特に限定されず広範囲に変えることが出来るが、通常ポリウレタンフォーム製造時に使用するポリオール１００重量部に対して０．１〜５．０部、特に０．５〜３．０部が好ましい。
【０００９】
発泡剤としては、一般に軟質ウレタンフォームに使用される公知の水あるいは低沸点を有する揮発性液体が用いられる。低沸点を有する揮発性液体とは例えばトリクロロモノフルオロメタン、ジブロモジフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロメタン、モノクロロジフルオロメタン、トリフルオロエチルブロミド、ジクロロメタン等でありこれらの発泡剤は単独あるいは混合して使用することができる。
整泡剤としては、ポリウレタンフォームの発泡用に使用される公知のシリコーン系整泡剤が好ましく、例えばポリジアルキルシロキサン、またはポリシロキサン−ポリアルキレンオキサイドブロック共重合体から選択され、本発明の目的を損なわない限り種類及び使用量に制限はないが、ポリシロキサン−ポリアルキレンオキサイドブロック共重合体を主体とする単独あるいは併用シリコーン整泡剤を用いることが好ましい。またその使用量はポリオール１００重量部に対して０．５〜５．０重量部の範囲で、特に０．５〜２．０重量部が好ましい。
【００１０】
また、その他の添加剤として公知の顔料、染料、難燃剤、帯電防止剤、有機無機フィラー等ウレタンフォームの発泡時に配合されるものを必要に応じて用いることができる。
【００１１】
表皮材としては、編物（トリコット、ダブルラッセル）、織物（モケット、平織）、不織布等からなる布地が好ましいがこれに限定されず、樹脂シートであってもよい。
布地を用いる場合にはその材質は、毛、木綿等の天然繊維、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン等の合成繊維、さらには両者の混紡等であってもよい。さらに素材繊維の形状も限定されない。できあがった布地やシートの構造についてはできるだけ裏面が密な構造を有する方が発泡液の浸透を防ぐ意味で好ましい。その他の厚み、密度に特に制限はない。
【００１２】
裏面材としては、編物（トリコット等）、織物（平織等）、不織布、樹脂シート（塩化ビニル、ポリアミド、ポリオレフィン等）等軽量で表面滑性をもたらすものなら特に制限はない。
布地を用いる場合にはその材質は、毛、木綿等の天然繊維、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン等の合成繊維さらには両者の混紡等であってもよい。さらに素材繊維の形状も限定されない。その他の厚み、密度にも特に制限はない。
【００１３】
離型シートとしては、ポリウレタンフォーム表面の平滑性を損なわないために発泡時のガス抜きが可能な通気性を有する離型シートであることを要する。特に通気性離型紙が好ましい。通気性を有する離型紙としては例えばシリコーン系離型液を含浸させた紙等が用いられる。樹脂を紙の表面にラミネートしたものや樹脂シート上に離型液をコーティングした離型シートは通気性を有していないため発泡時のガス溜まりがおこりやすくフォーム表面の平滑性を乱す原因となる。
【００１４】
次に図面により本発明を説明する。
図１は発泡硬化処理工程後に離型性シートを剥離する態様を示す概略断面図である。送り出しドラム２からの離型性シート５の表面上に攪拌塗工ガン３により樹脂溶液が供給された後、送り出しドラム１からの表皮材４と接触され、所望のフォーム厚が得られるように、基材の厚みも考慮にいれた隙間を有するコンベア６，７の間でヒートプレート８，９により加熱硬化された後、離型性シート５は剥がされ捲き取りドラム１２へ捲かれ、ポリウレタンフォームと表皮材の複合シート１０は捲き取りドラム１１によって捲き取られている。
図２は裏面材を付着する態様を示す概略断面図である。下面コンベアが２分割されており（７，１６）、離型性シート５は剥がされ捲き取りドラム１２へ捲かれ、直ちに下方より送り出しドラム１４からの裏面材１５が接触されコンベア６，１６の間でヒートプレート８，１７により加熱硬化され、ポリウレタンフォームと表皮材及び裏面材より成る複合シート１０は捲き取りドラム１１によって巻き取られている。
【００１５】
本発明においてポリウレタンフォーム形成性混合物を離型シート上に塗工後、表皮材を上方より積層するまでのタイミングはクリームタイム以後でなおかつライズタイムの２０〜５０％以前（好ましくは２０〜４０％）でなければならない。クリームタイム以前に積層した場合、液粘度が適度の粘度に達しないことによる表皮材への浸透がみられ、ライズタイムの５０％の時間以後に積層した場合、フォーム形成途中の圧縮によるセル破壊がみられ、不均一発泡、弾性低下等の現象がみられる。
【００１６】
裏面材を発泡層へ積層させるタイミングはタックフリータイムの３０〜６０％の時間（好ましくは４０〜５０％）以内でなければならない。タックフリータイムの３０％の時間以前に積層した場合、発泡液の粘度が適度の粘度に達せず、また粘着性が高すぎるために離型シートから剥離しにくく、また裏面材への浸透もみられる。タックフリータイムの６０％の時間以後に積層した場合、発泡液の粘着性が低すぎて裏面材との接着強度が弱くなる。
【００１７】
表面材及び／又は裏面材は予め浸透防止処理を行っておくことが好ましい。前処理として好ましい布帛への処理液浸透防止法としては、通常布帛への撥水処理剤として用いられているフッ素系、あるいはシリコーン系、パラフィン系等による処理が好適である。またさらに、布帛へのバッキングによる浸透防止方法も有効である。
かくしてフォーム複合シートが得られるが、裏面材を付着させなかった複合シートの裏面には必要に応じ縫製等の手段で別途裏面材を設けることができる。
【００１８】
【実施例】

あらかじめ発泡実験によりクリームタイムが５秒、ライズタイムが５０秒、タックフリータイムが７分であることを確認した。図１に示す装置を用いた。
通気性を有するシリコーン離型紙上に、上記組成からなる樹脂溶液を２０００ｒｐｍで３秒高速攪拌後、実質上１ｍｍの厚さの層として塗工し、混合開始後２０秒後（ライズタイムの４０％）に該塗工層上部より、あらかじめフッ素系樹脂ＳＮＷ−１５（旭硝子株式会社）５％水溶液を含浸後、絞液し、９０℃×５分予備乾燥後、１７０℃×１分熱処理されたダブルラッセル編物（素材ＰＥＴ，３０単糸２本合撚、密度４０ｃ／２０ｗ，厚さ２ｍｍ）を裏面から該塗工液に接するように積層し、１２ｍｍの隙間を有する７０℃に温度調節された加熱ゾーンを７分間走行させ加熱硬化させた後、離型紙を剥がした。得られた複合体は該編物の裏面に１０ｍｍ厚の柔軟性に富みかつ表面平滑なウレタンフォーム層をもつソフトで高いクッション性の複合体であった。
【００１９】

あらかじめ発泡実験によりクリームタイムが９秒、ライズタイムが７８秒、タックフリータイムが４３分であることを確認した。図１に示す装置を用いた。
通気性を有するシリコーン離型紙上に、上記組成からなる樹脂溶液を２０００ｒｐｍで３秒高速攪拌後、実質上１ｍｍの厚さの層として塗工し、混合開始後１６秒後（ライズタイムの２０％）に該塗工層上部より、あらかじめフッ素系樹脂ＳＮＷ−１５（旭硝子株式会社）５％水溶液を含浸後、絞液し、９０℃×５分予備乾燥後、１７０℃×１分熱処理されたダブルラッセル編物（素材ＰＥＴ，３０単糸２本合撚、密度４０ｃ／２０ｗ，厚さ２ｍｍ）を裏面から該塗工液に接するように積層し、１２ｍｍの隙間を有する７０℃に温度調節された加熱ゾーンを４３分間走行させ加熱硬化させた後、離型紙を剥離した。得られた複合体は該編物の裏面に１０ｍｍ厚の柔軟性に富みかつ表面平滑なウレタンフォーム層をもつソフトで高いクッション性の複合体であった。
【００２０】
参考例３
参考例１において基材を平組織の織物（素材ＰＥＴ，１０００デニール、織り密度４０ｃ／３０ｗ，厚さ１ｍｍ）にかえて他同様の条件にして複合体を作製した。得られた複合体は該織物の裏面に１１ｍｍ厚の柔軟性に富みかつ表面平滑なウレタンフォーム層をもつソフトで高いクッション性の複合体であった。
【００２１】
参考例４
参考例１において加熱ゾーンを隙間のみ７ｍｍにかえ、他同様の条件にして複合体を作製した。得られた複合体は該編物の裏面に５ｍｍ厚の柔軟性に富みかつ表面平滑なウレタンフォーム層をもつソフトで高いクッション性の複合体であった。
【００２２】
比較例１
参考例１と同じ方法で布帛を積層する時間をクリームタイム（混合後５秒）以前である４秒後とライズタイム（５０秒）の５０％時間以後である３０秒にそれぞれ設定し、他参考例１と同じ表皮材を使用し他は同様の条件で複合体を作製した。
積層する時間がクリームタイム以前の時は、フォームの基布への浸透が観測された。ライズタイム（混合後５０秒）の５０％時間以後の３０秒のときには、独立した気泡を有する発泡体が得られたがクッション性の悪い複合体となった。
【００２３】
比較例２
参考例１と同じ基材を用いて１１ｍｍにスライスしたポリウレタンフォームをフレーム融着（加熱溶着）法にて複合化した。得られた複合体は該編物裏面に１０ｍｍ厚のウレタンフォーム層をもつソフトで高いクッション性のよい複合体が得られたが、融着の際にシアン系のガスの発生が確認された。
【００２４】
【表１】

【００２５】
実施例１
図２の装置を用い参考例１と同じ材料を用いて操作した。但し加熱ゾーン以後の条件は次のとおりである。
１３ｍｍの隙間を有する７０℃に温度調節された加熱ゾーンを３分間（タックフリータイムの４３％）走行させ加熱硬化させた後、離型シートを剥離した。そして直ちに発泡層の下方より裏面材としてトリコットハーフ（素材Ｎｙｌｏｎ，３０デニール、厚さ１ｍｍ）を接触させ、第２の加熱ゾーンにて残りのタックフリータイム時間加熱しソフトで高いクッション性を有するダブルラッセル編物と１０ｍｍ厚のウレタンフォーム、そしてトリコットハーフとの３層積層体である複合体を得た。フォームは柔軟性良好で表面平滑であった。
【００２６】
実施例２
実施例１と同じ方法で積層する布帛を平織物（素材ＰＥＴ，１０００デニール、織り密度４０ｃ／３０ｗ，厚さ２ｍｍ）に変えて実験を行った。
【００２７】
実施例３
実施例１と同じ方法で積層する裏面材をスパンボンド不織布（素材Ｎｙｌｏｎ，５０ｇ，厚さ１ｍｍ）に変えて実験を行った。
【００２８】
実施例４
実施例１と同じ方法でフォーム厚を５ｍｍに変えるために隙間を８ｍｍとした。
【００２９】
比較例３
実施例１と同じ表皮材を用いて厚さが１０ｍｍにスライスされたウレタンフォームをフレーム融着法にて接着した後、フォーム面にトリコットハーフを接着剤で接着した。得られた複合体はソフトで高いクッション性を有する複合体が得られたが、融着の際にシアン系のガスの発生が確認された。
【００３０】
【表２】

【００３１】
【発明の効果】
本発明の方法で得られる複合体は柔軟性に富みかつ表面平滑なウレタンフォーム層をもつソフトで高いクッション性のある複合体であり、この製造法にあたっては原材料を液状の形で輸送、貯蔵できるので必要なときにこれらの原料を混合して短時間で基材と軟質フォームとから成る複合体を製造することが出来る利点がある。
従って、該複合体を製造する場合において長尺の発泡体シートが捲かれて嵩高になったロールの運搬や製造時の取扱の不都合、用途によって厚み、幅、発泡倍率の異なる多くの種類の発泡体シートロールの在庫などが解消され、しかも従来の融着による接着工程で発生するシアンガスの問題も解消される。
また表皮材と裏面材を一工程で付着させることもでき工程の簡略化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例で用いる装置であって、発泡処理工程後に離型性シートを剥離する態様を示す概略断面図である。
【図２】裏面材を付着する態様を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１：送り出しドラム（表皮材）
２：送り出しドラム（離型性シート）
３：攪拌塗工ガン
４：表皮材
５：離型性シート
６：上面コンベア
７：下面コンベア
８：ヒートプレート
９：ヒートプレート
１０：複合シート
１１：捲き取りドラム（複合シート）
１２：捲き取りドラム（離型性シート）
１３：フォーム
１４：送り出しドラム（裏面材）
１５：裏面材
１６：下面コンベア
１７：ヒートプレート

Claims

ポリオール、ポリイソシアネート、触媒、発泡剤及び整泡剤を必須成分として含有するポリウレタンフォーム形成性混合物を、通気性及び離型性を有するシート上に塗工した後、クリームタイム以後であってライズタイムの２０〜５０％以前の時間に該塗工層表面に表皮材の裏面を接触させ積層し、次いで加熱硬化処理すると共に、加熱硬化処理工程途中に、該シートを剥離し、タックフリータイムの３０〜６０％の時間内に裏面材を剥離した面に接触させることを特徴とする表皮材と裏面材の間にクッション性のあるフォーム層を有するフォーム複合体の製造法。
全工程を送行させながら連続的に行う請求項１記載の方法。