JP3667725B2 - ヘッドレスト用軟質ポリウレタンフォーム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は軟質ポリウレタンフォームに関するものであり、さらに詳しくは、車両用座席のヘッドレストの用途に適した軟質ポリウレタンフォームに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両用座席のヘッドレスト用軟質ポリウレタンフォームは、ある程度の衝撃は吸収するものの追突時など強い衝撃を受けた時にウレタンフォームの反発弾性が高いため、頭部にかかる負荷が大きくむち打ち症となりやすいという欠点があった。そこで低反発弾性のヘッドレスト用軟質ポリウレタンフォームとして、例えば、数平均分子量(以下Mnと略記する。)が4000以下のポリオール成分を用いて形成した低反発弾性のフォーム(Mn3500で28%、Mn2600で21%、Mn1750で3〜15%、Mn1500で1%の反発弾性を有する。)が提案されており、ポリオール成分のMnが4000を越えると反発弾性が35%以上となるとされている(特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−181404号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のヘッドレスト用フォームでは、フォームの圧縮永久歪みが悪化するという問題がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これらの問題点を解決するべく鋭意検討の結果、フォームの圧縮永久歪みを悪化させることなく、低い反発弾性を付与し得るポリオール成分の創製に成功し、このポリオール成分を用いて製造されたフォームが従来知られている同程度のMnのポリオールを用いて得られるよりも低い反発弾性を有し、しかも改善された圧縮永久歪みを有することを見出し、本発明に到達した。
【0006】
すなわち本発明は、下記(I)〜(III)である。
(I) ポリオール成分(A)とポリイソシアネート成分(B)とを、発泡剤(C)、触媒(D)、および必要により整泡剤(E)の存在下に反応させてなる車両用座席のヘッドレスト用軟質ポリウレタンフォームにおいて、(A)の数平均分子量xが[2000≦x≦10000]であり、(A)がポリエーテルポリオール(a)中でビニル系モノマー(b)を重合させて得られる重合体ポリオール(A2)および/またはポリエーテルポリオール(A1)からなり、(a)および/または(A1)中に、下記ポリエーテルポリオール(a1)、(a2)、および必要により(a3)を含有し、(a)と(A1)の合計質量に基づいて、(a1)の含有量が90〜98%、(a2)の含有量が2〜8%、(a3)の含有量が0〜3%であることを特徴とする軟質ポリウレタンフォーム。
ポリエーテルポリオール(a1):平均官能基数が2.5〜3.5であり、水酸基価が20〜150であり、末端オキシエチレン単位の含有量が10〜30質量%であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール。
ポリエーテルポリオール(a2):平均官能基数が2〜6であり、水酸基価が100〜800であるポリオキシプロピレンポリオール。
ポリエーテルポリオール(a3):平均官能基数が4〜6.5であり、水酸基価が20〜150であり、末端オキシエチレン単位の含有量が5〜25質量%であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール。
(II) 上記(I)の軟質ポリウレタンフォームからなる車両用座席のヘッドレスト。
(III) ポリエーテルポリオール(a)中でビニル系モノマー(b)を重合させて得られる重合体ポリオール(A2)および/またはポリエーテルポリオール(A1)からなり、(a)および/または(A1)中に、下記ポリエーテルポリオール(a1)、(a2)、および必要により(a3)を含有し、(a)と(A1)の合計質量に基づいて、(a1)の含有量が90〜98%、(a2)の含有量が2〜8%、(a3)の含有量が0〜3%である車両用座席のヘッドレスト用軟質ポリウレタンフォーム製造用ポリオール組成物。
ポリエーテルポリオール(a1):平均官能基数が2.5〜3.5であり、水酸基価が20〜150であり、末端オキシエチレン単位の含有量が10〜30質量%であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール。
ポリエーテルポリオール(a2):平均官能基数が2〜6であり、水酸基価が100〜800であるポリオキシプロピレンポリオール。
ポリエーテルポリオール(a3):平均官能基数が4〜6.5であり、水酸基価が20〜150であり、末端オキシエチレン単位の含有量が5〜25質量%であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明における(A)の数平均分子量とは、ポリオール成分(A)を構成する1種以上のポリオールの、水酸基価(OHV)と官能基数f(1分子中の水酸基の数)から求めた数平均分子量(Mn=56100×f/OHV)[ポリオールの官能基数fが不明な場合は、ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)により測定されたMn、ただし、(A)が重合体ポリオールを含有する場合は、遠心分離にて重合体を除いた上澄み液でGPCを測定]であり、2種以上のポリオールからなる場合は、それらの配合割合から求めた各Mnの算術平均値(次式で計算される)である。
x=Σ(Wi )/Σ(wi/Mni)
[式中、Wi およびMni は、各ポリオール(i種)の質量部およびMn、Σ(Wi )は各ポリオールの質量部Wi の合計、Σ(wi/Mni)は各ポリオールのモル数すなわちwi/Mniの合計を表す。]
なお、(A)が重合体ポリオールを含有する場合は、重合体を含まない値である。
【0008】
本発明におけ反発弾性y(BR)とは以下の試験方法により求められる。
試験片;大きさが100mm×100mm以上、フォーム厚みが30〜50mmで上下面が水平であること。
試験方法;JIS K−6400(1997年版)に準ずる、直径16mm、重さ16.3gの鋼球を、試験片上面の460mmの高さから垂直自由落下させて反発させ、その時の最高到達反発距離を測定する。
試験片は3個の試験片の各々について行うか、または1個の試験片の異なる3カ所について行いそれぞれの回数の内の最高到達距離を記録する。
計算式;BR(%)=(H1/H0)×100
H1;反発距離(mm)、H0;460(mm)
【0009】
本発明におけ圧縮永久歪み率(Dry−set)とは以下の試験方法により求められる。
試験片;大きさが50mm×50mm以上、フォーム厚みが25mmで上下面が水平であること。
試験方法;試験片を元厚みの30%圧縮し、その状態で70℃に加熱して22時間静置する。その後、圧縮を解放して30分静置し、その時の試験片厚みを測定する。
計算式;Dry−set(%)=〔(H0−H1)/H0〕×100
H1;圧縮後30分静置した試験片の厚み(mm)
H0;試験片の元厚み(mm)
【0010】
本発明のフォームは下記式(1)の関係を満たす。さらに好ましくは下記式(2)、とくに(3)の関係を満たす。xとyが式(1)を満たさないと、反発弾性と圧縮永久歪み率が共に良好であることが困難となる。式(1)の関係を満たすことにより、圧縮永久歪み率が15%以下(とくに14.5%以下)のフォームを得ることができる。また、xが2000未満であると伸びが低下し、10000を越えると、ポリオールが高粘度となり、成形性が低下する。
y≦(1/130)x−0.5 [2000≦x≦10000] (1)
y≦(1/130)x−1.5 (2)
y≦(1/130)x−6 (3)
また、xは、好ましくは4100以上であり、さらに好ましくは下限は4150、上限は6000であり、とくに好ましくは下限は4200、上限は5500である。xが4100以上であるとフォームの伸びが良好である。また、yは好ましくは30%以下、さらに好ましくは下限は15%、上限は25%である。yが30%以下であると衝撃吸収特性が良好となる。
【0011】
本発明におけるポリオール成分(A)には、ポリエーテルポリオール(A1)、ポリエーテルポリオール(a)中でビニル系モノマー(b)を重合させて得られる重合体ポリオール(A2)、これら以外の他のポリオールまたは活性水素化合物、およびこれらの2種以上の併用が含まれる。(A)として好ましいものは、(A1)、(A2)、およびこれらの併用、とくに(A1)と(A2)の併用(好ましくは質量比10/90〜90/10、さらに好ましくは20/80〜60/40)である。
(A1)および(a)としては、例えば、少なくとも2個(好ましくは2〜8個)の活性水素を含有する化合物(多価アルコール、多価フェノール、アミン類、ポリカルボン酸、リン酸等)にアルキレンオキサイド(以下、AOと略記する。)を付加した構造の化合物が挙げられる。
これらのうちで好ましいものは、多価アルコールにAOが付加された構造の化合物である。
【0012】
多価アルコールとしては、炭素数2〜20の2価アルコール(脂肪族ジオール、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−および1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールなどのアルキレングリコール;および脂環式ジオール、例えば、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノールなどのシクロアルキレングリコール)、炭素数3〜20の3価アルコール(脂肪族トリオール、例えば、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、ヘキサントリオールなどのアルカントリオール);炭素数5〜20の4〜8価またはそれ以上の多価アルコール(脂肪族ポリオール、例えば、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、ジペンタエリスリトールなどのアルカンポリオール、およびそれらもしくはアルカントリオールの分子内もしくは分子間脱水物;ならびにショ糖、グルコース、マンノース、フルクトース、メチルグルコシドなどの糖類およびその誘導体)が挙げられる。
【0013】
多価フェノールとしては、ピロガロール、ハイドロキノンおよびフロログルシン等の単環多価フェノール;ビスフェノールA、ビスフェノールF、およびビスフェノールスルホン等のビスフェノール類;フェノールとホルムアルデヒドの縮合物(ノボラック)等が挙げられる。
【0014】
アミン類としては、アンモニア;脂肪族アミン類として、炭素数2〜20のアルカノールアミン類(例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、イソプロパノールアミンおよびアミノエチルエタノールアミン)、炭素数1〜20のアルキルアミン類(例えば、n−ブチルアミンおよびオクチルアミン)、炭素数2〜6のアルキレンジアミン(例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミンおよびヘキサメチレンジアミン)、ポリアルキレンポリアミン類(アルキレン基の炭素数が2〜6のジアルキレントリアミン〜ヘキサアルキレンヘプタミン、例えば、ジエチレントリアミンおよびトリエチレンテトラミン)が挙げられる。また、炭素数6〜20の芳香族モノもしくはポリアミン類(例えば、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およびジフェニルエーテルジアミン);炭素数4〜20の脂環式アミン類(イソホロンジアミン、シクロヘキシレンジアミンおよびジシクロヘキシルメタンジアミン);炭素数4〜20の複素環式アミン類(例えば、アミノエチルピペラジン)等が挙げられる。
【0015】
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、アゼライン酸など)、炭素数8〜18の芳香族ポリカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸など)、およびこれらの2種以上の混合物などが挙げられる。
【0016】
上記活性水素含有化合物に付加させるAOとしては炭素数2〜8のものが好ましく、エチレンオキサイド(以下、EOと略記する。)、プロピレンオキサイド(以下、POと略記する。)、1,2−、1,3−、1,4−および2,3−ブチレンオキサイド、スチレンオキサイドおよびこれらの2種以上の併用(ブロックおよび/またはランダム付加)等が挙げられる。これらの中で好ましくはPOおよび/またはEOである。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、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。
ポリエーテルポリオールの平均官能基数は、通常2〜8、好ましくは2〜6である。水酸基価は好ましくは20〜800であり、下限はさらに好ましくは25、上限はさらに好ましくは600である。
【0017】
(A)としては、前述のように、ポリエーテルポリオール(a)中でビニル系モノマー(b)を重合させて得られる重合体ポリオール(A2)および/またはポリエーテルポリオール(A1)からなるものが好ましいが、(a)および/または(A1)中に、下記ポリエーテルポリオール(a1)と(a2)、または(a1)と(a2)と(a3)を含有するポリエーテルポリオールであることがさらに好ましい。
ポリエーテルポリオール(a1):平均官能基数が2.5〜3.5であり、水酸基価が20〜150であり、末端オキシエチレン単位の含有量が10〜30質量%であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール。
ポリエーテルポリオール(a2):平均官能基数が2〜6であり、水酸基価が100〜800であるポリオキシプロピレンポリオール。
ポリエーテルポリオール(a3):平均官能基数が4〜6.5であり、水酸基価が20〜150であり、末端オキシエチレン単位の含有量が5〜25質量%であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール。
【0018】
ここで平均官能基数は、原料の平均官能基数から計算される理論値を、官能基数であると見なしたものである。
上記(a1)の平均官能基数は2.5〜3.5であり、好ましくは下限は2.8、上限は3.2である。水酸基価は20〜150(mgKOH/g、以下の水酸基価も同様)であり、好ましくは下限は25、上限は60である。末端オキシエチレン単位(以下末端EO単位と略記)の含有量は10〜30質量%であり、好ましくは下限は15質量%、上限は25質量%である。(a1)の末端EO単位の含有量が30質量%以下では、発泡初期のクリーム時間が十分長くなって成形不良を発生しにくく、得られるフォームの圧縮永久歪み率が良好で、反発弾性も低下する。末端EO単位の含有量が10質量%以上では、成形性が良くなる。1分子当たりの平均官能基数が2.5以上では圧縮永久歪みが良くなり、硬化時間も短くなる。3.5以下であるとフォームの伸び物性が良くなる。水酸基価が20以上ではフォーム硬度が良好で、150以下ではフォームの伸び物性が良くなる。なお、(a1)は末端のみならず内部にEO単位を含むもの(好ましくは5質量%以下)でも、EO・POがランダム付加された単位を内部に含むものでもよいが、PO付加物の末端EO付加物(チップド)が好ましい。
(a1)としては、多価アルコール(とくに脂肪族トリオール)のPO/EOブロック付加物が好ましい。
【0019】
(a2)の平均官能基数は2〜6であり、好ましくは下限は2.5、上限は4である。水酸基価は100〜800であり、好ましくは下限は150、上限は300である。(a2)の平均官能基数が2以上では圧縮永久歪みが良くなり、硬化時間も短くなり、6以下であるとフォームの伸び物性が良好である。水酸基価が100以上ではフォームの硬さが良好であり、800以下であるとフォームの伸び物性と反発弾性が良好である。
(a2)としては、多価アルコール(とくに脂肪族トリオール)のPO付加物が好ましい。
【0020】
(a3)の平均官能基数は4〜6.5、好ましくは4〜5.5である。末端EO単位の含有量は5〜25質量%であり、好ましくは下限は8質量%、上限は20質量%である。水酸基価は20〜150であり、好ましくは下限は25、上限は100である。(a3)の平均官能基数が4以上では、硬化時間が短くなり、6.5以下であるとフォームの伸び物性が良好である。末端EO単位の含有量が5〜25質量%であると、フォームの独立気泡が少なくなりフォームが収縮することを防ぐ。水酸基価が20以上ではフォームの硬さが良好であり、150以下であるとフォームの独立気泡が少なくなり、フォームが収縮することを防ぐ。なお、(a3)は、末端のみならず内部にEO単位を含むもの(好ましくは5質量%以下)でも、EO・POがランダム付加された単位を内部に含むものでもよいが、PO付加物の末端EO付加物(チップド)が好ましい。
(a3)は多価アルコール(とくに脂肪族トリオールと糖類の併用)のPO/EOブロック付加物が好ましい。
【0021】
本発明における重合体ポリオール(A2)は、ポリエーテルポリオール(a)中でビニル系モノマ−(b)を通常の方法で重合して製造することができる。例えば、上記のポリオール(a1)、(a2)、および(a3)から選ばれる少なくとも1種のポリオール中で、ラジカル重合開始剤の存在下、ビニル系モノマ−(b)を重合させ、安定分散させたものが挙げられる。(A2)としては、(a1)中で(b)を重合させて得られるものが分散安定性の点で好ましい。重合方法の具体例としては、米国特許第3383351号明細書、特公昭39−25737号公報等に記載の方法が挙げられる。
【0022】
ラジカル重合開始剤としては、遊離基を生成して重合を開始させるものが使用でき、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)等のアゾ化合物;ジベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドおよび過コハク酸等の有機過酸化物;過硫酸塩および過ホウ酸塩等の無機過酸化物等が挙げられる。なお、これらは2種以上を併用することができる。
【0023】
(b)としては、芳香環含有単量体(b1)、不飽和ニトリル類(b2)、(メタ)アクリル酸エステル類(b3)、その他のビニル単量体(b4)、およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
(b1)としては、スチレン、α−メチルスチレン、ヒドロキシスチレン、クロルスチレンなどが挙げられる。
(b2)としては、アクリロニトリル、メタアクリロニトリルなどが挙げられる。
(b3)としては、C、H、およびO原子から構成されるものであり、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、ドコシル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステル類(アルキル基の炭素数が1〜24);末端にヒドロキシル基を有するポリオキシアルキレンモノ(メタ)アクリレート類(たとえば、アルキレン基の炭素数2〜4、ポリオキシアルキレン鎖のMn:200〜1000)などが挙げられる。
【0024】
その他のビニル単量体(b4)としては、ビニル基含有カルボン酸およびその誘導体〔(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミドなど〕、脂肪族もしくは脂環式炭化水素単量体〔エチレン、プロピレン、ノルボルネンなど〕、フッ素含有ビニル単量体〔パーフルオロオクチルエチルメタクリレート、パーフルオロオクチルエチルアクリレートなど〕、上記以外の窒素含有ビニル単量体〔ジアミノエチルメタクリレート、モルホリノエチルメタクリレートなど〕およびビニル変性シリコンなどが挙げられる。
【0025】
これらの中では、(b1)および(b2)が好ましく、スチレンおよび/またはアクリロニトリルがさらに好ましい。
これらのの質量比率は、要求されるポリウレタンの物性等に応じて変えることができ、特に限定されないが、一例を示すと次の通りである。
(b1):通常0〜100質量%、好ましくは0〜80質量%
(b2):通常0〜100質量%、好ましくは20〜100質量%
(b3):通常0〜50質量%、好ましくは0〜20質量%
(b4):通常0〜10質量%、好ましくは0〜5質量%
なお、(b)中に少量(好ましくは0.05〜1質量%)の多官能(好ましくは2〜8官能)ビニル基含有モノマー〔ジビニルベンゼン、エチレンジ(メタ)クリレートなど〕を用いることにより、重合体の強度をさらに向上させることができる。
(A2)中の(b)の重合体の含量は、好ましくは2〜50質量%であり、さらに好ましくは下限は5質量%、上限は45質量%である。
【0026】
ポリオール成分(A)中に必要により用いられる、(A1)と(A2)以外の他のポリオールまたは活性水素化合物としては、ポリエステルポリオール、上記以外の各種ポリオールもしくはモノオール、多価アルコール(ポリエーテルポリオール以外)、アミン類並びにこれらの混合物等が挙げられる。
【0027】
ポリエステルポリオールとしては、前記の多価アルコール(とくに、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−または1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等の2価アルコール;前記ポリエーテルポリオール;またはこれらとグリセリン、トリメチロールプロパン等の3価又はそれ以上の多価アルコールとの混合物)と、前記ポリカルボン酸もしくはその無水物、低級アルキル(アルキル基の炭素数:1〜4)エステル等のエステル形成性誘導体(例えば、アジピン酸、セバシン酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、テレフタル酸ジメチル等)、または前記カルボン酸無水物およびAOとの縮合反応物;そのアルキレオンキサイド(EO、PO等)付加物;ポリラクトンポリオール、例えば前記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;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;等が挙げられる。
【0028】
各種ポリオールもしくはモノオールとしては、ポリエーテルポリオールを用いる以外の(ポリエステル等の)重合体ポリオール;ポリブタジエンポリオール等のポリジエンポリオールおよびそれらの水添物;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;ヒマシ油脂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。);(a)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;(a)のOH末端プレポリマー;等が挙げられる。
多価アルコール、アミン類としては前述のものが挙げられるが、アミン類としては、アルカノーアミン類が好ましい。
なお、本発明における(A)の数平均分子量xは、上記の他のポリオールを含む(A)に含まれるすべてのポリオール(ただしポリオール以外のもの、すなわちモノオールや他の活性水素化合物は含まない。)の数平均分子量である。
【0029】
本発明では、ポリエーテルポリオール(a)および(A1)の合計質量に基づいて、(a1)が90〜98質量%、(a2)が2〜8質量%、(a3)が0〜3質量%であることが好ましい。さらに好ましくは、(a1)の下限は92質量%、上限は97質量%、(a2)の下限は2.5質量%、上限は6質量%、(a3)の下限は0.1質量%、上限は2.5質量%である。なお、(a1)〜(a3)以外のポリエーテルポリオールの含有量は、好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは2質量%以下である。(a1)が90質量%以上ではフォームの硬さが不足することがなく、かつ圧縮永久ひずみ率および反発弾性が良好な値を示す。98質量%以下では伸び物性が低下することがない。(a3)が3質量%以下であるとフォーム硬度が不足することがない。(a2)が2質量%以上であるとフォームの伸び物性が良好であり、8質量%以下であるとフォームの硬さが不足することがない。
また、(A)中の、(A1)および/または(A2)の合計含有量は、好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、とくに好ましくは95質量%以上である。(A1)と(A2)以外の他のポリオールまたは活性水素化合物の、各成分各々と合計の含有量は、それぞれ好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下、とくに好ましくは5質量%以下である。
【0030】
本発明において、(A)中の(b)の重合体の含量は、2〜25質量%が好ましい。2質量%以上であるとフォームの硬さが損なわれることがなく、25質量%以下であると圧縮永久歪みが良好である。特に5〜22質量%が好ましい。
【0031】
本発明で用いられるポリイソシアネート成分(B)としては、従来からポリウレタン樹脂に使用されているものが使用できる。このようなイソシアネートとしては、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、これらの変性物(例えば、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、イソシヌアレート基、またはオキサゾリドン基含有変性物など)、およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
【0032】
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およびこれらのイソシアネートの粗製物などが挙げられる。具体例としては、1,3−および1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−および2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−および4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート(粗製MDI)、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、トリフェニルメタン−4,4’,4’’−トリイソシアネートなどが挙げられる。
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などが挙げられる。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、リジンジイソシアネートなどが挙げられる。
【0033】
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などが挙げられる。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、ノルボルナンジイソシアネートなどが挙げられる。
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などが挙げられる。具体例としては、キシリレンジイソシアネート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。
変性ポリイソシアネートの具体例としては、ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI、ショ糖変性TDI、ひまし油変性MDIなどが挙げられる。
これらのうちで好ましいものは、MDI、粗製MDI、TDI、粗製TDI、およびこれらのウレタン基含有変性物(とくに、官能基数2〜8、水酸基価20〜150のポリオールで変性されたNCO%が10〜35%のもの)から選ばれた1種以上であり、さらに好ましくは、MDI、粗製MDI、およびこれらのウレタン基含有変性物である。
【0034】
発泡剤(C)としては、水を用いるのが好ましい。(C)に水のみを単独で用いる場合、水の使用量は(A)100質量部当たり、好ましくは0.2〜20質量部、さらに好ましくは2〜7質量部である。他の発泡剤と併用する場合の水の使用量は、好ましくは0.1〜10質量部である。
その他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、液化炭酸ガス等が用いられる。
【0035】
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)タイプのもの(例えばHCFC−123、HCFC−141b、HCFC−22およびHCFC−142b);HFC(ハイドロフルオロカーボン)タイプのもの(例えばHFC−134a、HFC−152a、HFC−356mff、HFC−236ea、HFC−245ca、HFC−245faおよびHFC−365mfc)などが挙げられる。
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、HFC−365mfcおよびこれらの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、(A)100質量部あたり、好ましくは50質量部以下、さらに好ましくは5〜45質量部である。
【0036】
低沸点炭化水素は、通常沸点が−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、シクロペンタンおよ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、(A)100質量部あたり、好ましくは40質量部以下、さらに好ましくは5〜30質量部である。
また、液化炭酸ガスを用いる場合の使用量は、(A)100質量部あたり、好ましくは30質量部以下、さらに好ましくは25質量部以下である。
【0037】
本発明における触媒(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、例として、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、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサメチレンジアミンなどの3級アミン類およびそのカルボン酸塩;酢酸カリウム、オクチル酸カリウム、スタナスオクトエート、ジブチルチンジラウレート等のカルボン酸金属塩などの有機金属化合物;が挙げられる。これらの中で、好ましいものは、3級アミン類であり、さらに好ましいのはトリエチレンジアミンおよびビス(N,N−ジメチルアミノ−2−エチル)エーテルである。
触媒の使用量は、ポリオール成分100質量部に対して、好ましくは0.01〜6質量部、さらに好ましくは0.2〜5質量部である。
【0038】
本発明においては、必要により以下に述べるような、整泡剤(E)など他の補助成分を用い、その存在下で反応させてなるフォームであってもよい。
整泡剤(E)としては、通常の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、例として、ジメチルシロキサン系整泡剤[例えば、トーレダウコーニングシリコーン(株)製の「SRX−253」等]、ポリエーテル変性ジメチルシロキサン系整泡剤[例えば、日本ユニカー(株)製の「L−5309」、「SZ−1311」、トーレダウコーニングシリコーン(株)製の「SF−2972」、「SRX−274C」等]等のシリコーン整泡剤が挙げられる。
整泡剤の使用量は、ポリオール成分100質量部に対して、好ましくは5質量部以下、さらに好ましくは0.5〜3質量部である。
【0039】
また着色剤(染料、顔料)、難燃剤(リン酸エステル類、ハロゲン化リン酸エステル類など)、老化防止剤(トリアゾール系、ベンゾフェノン系など)、抗酸化剤(ヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系など)などの公知の補助成分の存在下で反応させたフォームであってもよい。ポリオール成分(A)100質量部に対するこれらの補助成分の使用量に関しては、着色剤は、好ましくは1質量部以下である。難燃剤は、好ましくは5質量部以下、さらに好ましくは2質量部以下である。老化防止剤は、好ましくは1質量部以下、さらに好ましくは0.5質量部以下である。抗酸化剤は、好ましくは1質量部以下、さらに好ましくは0.01〜0.5質量部である。
【0040】
本発明のポリウレタンフォームを製造する際のイソシアネート指数[(NCO基/活性水素原子含有基)の当量比×100]は、好ましくは70〜125、さらに好ましくは75〜120、特に好ましくは80〜115である。イソシアネート指数が70以上であるとフォームの圧縮永久ひずみ率が良好であり、125以下であるとフォームのキュアー時間が短縮できる。
【0041】
本発明の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、ポリオール成分(A)、発泡剤(C)、触媒(D)、および必要により、整泡剤(E)等、他の補助成分を所定量混合する。次いで、ポリウレタン低圧もしくは高圧注入発泡機または撹拌機を使用して、この混合物とポリイソシアネート成分(B)とを、それぞれの液温が15〜35℃で急速混合する。得られた混合液(発泡原液)を密閉型もしくは開放型のモールド(金属製または樹脂製、15〜35℃)に注入し、ウレタン化反応を行わせ、所定時間(例えば0.5〜3分)硬化後、脱型して軟質ポリウレタンフォームを得る。また、スプレー発泡、連続発泡してもポリウレタンフォームを得ることができる。
本発明の軟質ポリウレタンフォームは、車両用座席のヘッドレストのパッド材として、好適に用いられる。
車両用座席のヘッドレストは、自動車などの車両の座席に設けられ、人体頭部を支持するためのものであり、パッド材の他、芯材(スチールなど)、必要により表皮(ポリ塩化ビニル、合成繊維布帛など)等からなる。ヘッドレストの形状とその形成方法の具体例としては、特開平10−181404号公報に記載のものなどが挙げられる。
【0042】
【実施例】
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。なお、実施例および比較例中において、部および%は、特に断りのないかぎり、それぞれ質量部および質量%を示す。
【0043】
実施例および比較例におけるポリウレタンフォーム原料は次の通りである。
(1)ポリオールa1−1 :グリセリンのPO/EOブロック付加物(水酸基価34、末端EO単位の含有量=20%)。
(2)ポリオールa1−2:グリセリンのPO/EOブロック付加物(水酸基価34、末端EO単位の含有量=16%)。
(3)ポリオールa1−3:グリセリンのPO/EOブロック付加物(水酸基価36、末端EO単位の含有量=16%)。
(4)ポリオールa2−1:グリセリンのPO付加物(水酸基価168)。
(5)ポリオールa3−1:グリセリン・ショ糖のPO/EOブロック付加物(平均官能基数5.0、水酸基価42、末端EO単位の含有量=10%)。
(6)ポリオールa4−1:トリエタノールアミン
(7)重合体ポリオールA2−1:ポリオールa1−2中で、アクリロニトリルを重合させた重合体ポリオール(重合体含量20%)。
【0044】
(8)発泡剤C−1:水
(9)触媒D−1:トリエチレンジアミンのジプロピレングリコ−ル溶液〔東ソー(株)製TEDA−L33〕
(10)触媒D−2:アミン系反応性触媒〔東ソー(株)製TOYOCAT HX−70〕
(11)触媒D−3:ビス(ジメチルアミノエチル)エーテルの70%ジプロピレングリコール溶液〔東ソー(株)製TOYOCAT ET〕
(12)触媒D−4:アミン系反応性触媒〔花王(株)製カオーライザーNo.25〕
(13)触媒D−5:アミン系反応性触媒〔サンアプロ(株)製U.CAT2024〕
(14)整泡剤E−1:日本ユニカー(株)製「L−5309」
(15)整泡剤E−2:東レダウコーニング・シリコーン(株)製「SRX−274C」
(16)整泡剤E−3:日本ユニカー(株)製「L−3601」
(17)イソシアネ−トB:MDI系イソシアネート〔日本ポリウレタン工業(株)製CEW−100〕NCO%=26.6
【0045】
実施例1〜2および比較例1〜4
高圧発泡機(PEC社製MiniRIM機)を用いて、表1に示すP成分とI成分を25℃に温調した後、衝突混合させ、25℃に温調した200×200×50mmの密閉モールドに注入し成形する。各フォームの物性値の測定結果を表1に示す。
ポリウレタンフォームの物性の測定は、JIS K 6400(1997年版)の方法に基づいた。
【0046】
【表1】
【0047】
以上の結果から、同様の密度で得られたフォームで比較した場合、本発明の実施例1および2のフォームは比較例1、2および4のフォームに比べて反発弾性が低く、引張強度等の樹脂物性が良好であり、比較例3および4のフォームに比べ圧縮永久歪み率が良好であることがわかる。
【0048】
【発明の効果】
本発明の軟質ポリウレタンフォームは、従来のフォーム比べて、反発弾性が良好であるとともに、圧縮永久歪み率や、製造時の成形性の良い軟質ポリウレタンフォームである。
上記効果を奏することから、本発明の軟質ポリウレタフォームは、クッション材、特にヘッドレストのパッド材として用いると、その衝撃吸収特性により衝突時におけるむち打ち症を軽減するので、車両用座席のヘッドレストとして著しい有用性を発揮する。
Claims (4)
- ポリオール成分(A)とポリイソシアネート成分(B)とを、発泡剤(C)、触媒(D)、および必要により整泡剤(E)の存在下に反応させてなる車両用座席のヘッドレスト用軟質ポリウレタンフォームにおいて、(A)の数平均分子量xが[2000≦x≦10000]であり、(A)がポリエーテルポリオール(a)中でビニル系モノマー(b)を重合させて得られる重合体ポリオール(A2)および/またはポリエーテルポリオール(A1)からなり、(a)および/または(A1)中に、下記ポリエーテルポリオール(a1)、(a2)、および必要により(a3)を含有し、(a)と(A1)の合計質量に基づいて、(a1)の含有量が90〜98%、(a2)の含有量が2〜8%、(a3)の含有量が0〜3%であることを特徴とする軟質ポリウレタンフォーム。
ポリエーテルポリオール(a1):平均官能基数が2.5〜3.5であり、水酸基価が20〜150であり、末端オキシエチレン単位の含有量が10〜30質量%であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール。
ポリエーテルポリオール(a2):平均官能基数が2〜6であり、水酸基価が100〜800であるポリオキシプロピレンポリオール。
ポリエーテルポリオール(a3):平均官能基数が4〜6.5であり、水酸基価が20〜150であり、末端オキシエチレン単位の含有量が5〜25質量%であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール。 - (B)がMDI、粗製MDI、TDI、粗製TDI、およびこれらのウレタン基含有変性物から選ばれる1種以上のポリイソシアネートであり、(C)が水からなる請求項1記載の軟質ポリウレタンフォーム。
- 請求項1または2記載の軟質ポリウレタンフォームからなる車両用座席のヘッドレスト。
- ポリエーテルポリオール(a)中でビニル系モノマー(b)を重合させて得られる重合体ポリオール(A2)および/またはポリエーテルポリオール(A1)からなり、(a)および/または(A1)中に、下記ポリエーテルポリオール(a1)、(a2)、および必要により(a3)を含有し、(a)と(A1)の合計質量に基づいて、(a1)の含有量が90〜98%、(a2)の含有量が2〜8%、(a3)の含有量が0〜3%である車両用座席のヘッドレスト用軟質ポリウレタンフォーム製造用ポリオール組成物。
ポリエーテルポリオール(a1):平均官能基数が2.5〜3.5であり、水酸基価が20〜150であり、末端オキシエチレン単位の含有量が10〜30質量%であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール。
ポリエーテルポリオール(a2):平均官能基数が2〜6であり、水酸基価が100〜800であるポリオキシプロピレンポリオール。
ポリエーテルポリオール(a3):平均官能基数が4〜6.5であり、水酸基価が20〜150であり、末端オキシエチレン単位の含有量が5〜25質量%であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール。
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