JP4131491B2 - 熱成形用軟質ポリウレタンスラブ発泡体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱成形用軟質ポリウレタンスラブ発泡体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリオール成分とイソシアネート成分と触媒及び発泡剤を含むポリウレタン原料から発泡された軟質ポリウレタン発泡体を、加熱し圧縮する熱成形により、所望形状に賦形して種々の製品を製造することが行われている。
【０００３】
ところで、熱硬化性樹脂である軟質ポリウレタン発泡体を任意の形状に熱成形するには、１８０〜２４０℃の高温に加熱し、数秒から数分間高圧で圧縮する必要がある。しかし、自動車の成形天井や衣服などのように、軟質ポリウレタン発泡体に布材などの他の部材が貼り合わされた製品については、前記軟質ポリウレタン発泡体の熱成形時に、他の部材が高温劣化を生じないようにする必要がある。そのため、より低温で熱成形可能な軟質ポリウレタン発泡体が求められている。
【０００４】
従来、低温で熱成形ができる軟質ポリウレタン発泡体として、（１）ポリオールを特定すると共に三量化触媒と脂肪族イソシアネートを使用したもの（特許文献１参照。）、（２）エステルポリオールを使用したプレポリマー法によるもの（特許文献２参照。）、（３）アロハネート転換率が４０〜７０重量％のアロハネートイソシアネートを用いるもの（特許文献３参照。）が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−２４６４２９号公報
【特許文献２】
特開平１−３１５４１３号公報
【特許文献３】
特開平７−１１８３６２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記（１）及び（２）は、いずれもポリウレタン発泡体の特殊品（無黄変や制振を目的とするもの、あるいは半硬質フォーム用）についての改良であり、イソシアネート成分としてトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）を用い、スラブ発泡により製造される一般的な軟質ポリウレタンスラブ発泡体に関するものではなく、用途が限られている。なお、スラブ発泡は、上方が開放された空間でポリウレタン原料を発泡させるものであり、通常では、コンベア上に連続的に供給される紙またはフィルム上に、発泡機で連続的にポリウレタン原料を吐出し、発泡・硬化させることにより行われる。また、（３）にあっては軟質ポリウレタン発泡体の発泡時における内部発熱温度が、１５０〜１７０℃まで上昇する場合があり、その場合、アロハネートが解離することがある。そして、解離したイソシアネートが他の未反応ポリオールや水分と反応して、目的とする軟質ポリウレタン発泡体が得られないことがある。
【０００７】
この発明は前記の点に鑑みなされたもので、汎用性に優れ、しかも比較的低温（１１０〜１５０℃）で熱成形できる軟質ポリウレタンスラブ発泡体の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ポリオール成分とイソシアネート成分と触媒及び発泡剤を含むポリウレタン原料から発泡された軟質ポリウレタンスラブ発泡体において、前記ポリオール成分１００重量部中にポリマーポリオールを５重量部以上含み、前記イソシアネート成分がトルエンジイソシアネートであると共にイソシアネートインデックスが１２０〜１５０であり、前記触媒には三量化触媒としてＮ，Ｎ，Ｎ’−トリメチルアミノエチルエタノールアミンをポリオール成分１００重量部に対して０．２〜２．０重量部含むことを特徴とする熱成形用軟質ポリウレタンスラブ発泡体に係る。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、前記熱成形用軟質ポリウレタンスラブ発泡体が、１１０〜１５０℃で熱成形されるものであることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施形態を詳細に説明する。この発明の熱成形用軟質ポリウレタンスラブ発泡体は、ポリオール成分と、イソシアネート成分と、触媒及び発泡剤を含むポリウレタン原料から発泡されたポリウレタン発泡体からなり、裁断等により所要サイズにされ、加熱し圧縮する熱成形によって所要形状に賦形される。
【００１１】
この発明で用いられるポリオール成分としては、ポリオール成分１００重量部中にポリマーポリオールが５重量部以上、好ましくは３０重量部以上含まれる。なお、前記ポリオール成分１００重量部全てがポリマーポリオールであってもよい。前記ポリマーポリオールが５重量部未満の場合、熱成形性が悪くなって、熱成形後に復元し易くなる。
【００１２】
ポリマーポリオールとしては、ポリエーテルポリオールにアクリロニトリル、スチレン等をグラフト重合させたものが挙げられる。このポリマーポリオール成分中には、グラフト重合体の他、通常、グラフト重合されなかったポリエーテルポリオール等、及びアクリロニトリル、スチレン等の重合体が含まれている。この発明では、前記ポリマーポリオールは、少なくともスチレン成分がグラフト重合したものが好ましく、特にはスチレン成分とアクリロニトリル成分の重量比が５：５〜１０：０のスチレンリッチなものが好ましい。
【００１３】
前記ポリオール成分には、ポリマーポリオール以外のポリオールが含まれていてもよい。前記ポリオールとしては、公知のポリオール、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールを用いることができる。ポリエーテルポリオールとしては、分子量１０００〜１００００で２又は３官能のものが好ましい。また、ポリエステルポリオールとしては、分子量１０００〜５０００の２又は３官能のものが好ましい。
【００１４】
この発明で用いられるイソシアネート成分は、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）とされる。トルエンジイソシアネートとしては、２，４トルエンジイソシアネート、２，６トルエンジイソシアネート、またはこれらが任意の割合で混合された物が用いられる。
【００１５】
前記イソシアネート成分は、イソシアネートインデックスが１２０〜１５０とされる。前記イソシアネートインデックスは、ＮＣＯインデックスまたは単にインデックスとも称されるもので、ポリウレタン原料に含まれる活性水素に対する化学当量のイソシアネートの量に対して、ポリウレタン原料に含まれるイソシアネートの百分率で表される。前記イソシアネートインデックスが１２０未満の場合、熱成形性が悪くなって、熱成形後に復元し易くなる。それに対し、前記イソシアネートインデックスが１５０を超える場合、前記ポリオール成分とイソシアネート成分との反応が良好に行われなくなって、軟質ポリウレタンスラブ発泡体の製造が難しくなる。
【００１６】
この発明で使用される触媒としては、三量化触媒が単独で、あるいはウレタン化触媒と共に用いられる。三量化触媒としては、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ギ酸等の第四級アンモニウム化合物、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチルアミノエチルエタノールアミン等の第３級アミン類が挙げられる。
【００１７】
特に本発明では、三量化触媒として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチルアミノエチルエタノールアミンが好ましい。三量化触媒として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチルアミノエチルエタノールアミンを用いることにより、前記熱成形性が一層良好なものになり、１１０〜１５０℃での熱成形が可能になる。これは、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチルアミノエチルエタノールアミンにおいては、立体障害が大きいため、ウレアやウレタン結合の生成に対する効果が低く、不可反応であるアロハネートやビュレット結合に対する効果が高いことによると推測される。前記アロハネートやビュレット結合が多い軟質ポリウレタン発泡体は、熱成形温度が低くなることが知られている（特開平７−１１８３６２号公報参照）。三量化触媒の量は、ポリオール成分１００重量部に対して０．２〜２．０重量部が好ましく、より好ましい量は０．５〜２．０重量部である。０．２重量部より少ないと熱成形性が悪くなって、熱成形後に復元し易くなる。また、より好ましい量の下限である０．５重量部より少ないと圧縮残留歪が大きくなる傾向がある。それに対して、２．０重量部より多くなると、前記ポリオール成分とイソシアネート成分との反応が良好に行われなくなって、軟質ポリウレタンスラブ発泡体を製造し難くなる。
【００１８】
前記ウレタン化触媒としては、ポリウレタン発泡体として使用されている公知のものが使用される。例えば、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、ジメチルエタノールアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン等のアミン系触媒、ジブチル錫ジラウレート等の金属系触媒が挙げられる。
【００１９】
その他、発泡剤及び整泡剤、さらには適宜の着色剤やフィラー等が用いられる。前記発泡剤としては水を挙げることができる。なお、水は、ポリオール成分と共に活性水素を有するため、前記ポリウレタン原料中の活性水素量を計算する際に考慮される。また整泡剤としてはシリコン系を挙げることができる。
【００２０】
本発明の熱成形用軟質ポリウレタンスラブ発泡体の製造は、前記ポリオール成分、イソシアネート成分、触媒、発泡剤及び適宜の添加剤からなるポリウレタン原料を、公知のポリウレタン発泡成形装置で混合して、コンベア上の紙又はフィルム上に吐出し、あるいはコンベア上ではなくても良いが、上方の開放された空間に吐出して発泡硬化させることにより行われる。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例について説明する。表１に示す配合にしたがい実施例１〜４の熱成形用軟質ポリウレタンスラブ発泡体を製造した。また、表２に示す配合にしたがい比較例１〜６の軟質ポリウレタンスラブ発泡体を製造した。表１及び表２における各物質の量は重量部である。ポリオールは三洋化成株式会社製；品番ＧＰ３０００；分子量３０００；ＯＨ価３３；ポリエチレンポリオール共重合体を、ポリマーポリオールは旭硝子株式会社製；品番エクセノール９４１；ＯＨ価３３を、触媒１は中京油脂株式会社製；品番ＬＶ３３；トリエチレンジアミンの３３％ジプロピレングリコール溶液を、触媒２は城北化学株式会社製；品番ＭＲＨ−１１０；オクチル酸第一錫を、三量化触媒１は三共エアプロダクツ株式会社製；品番ダブコＴ；Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチルアミノエチルエタノールアミンを、三量化触媒２は東ソー株式会社製；品番ＲＸ３；Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエトキシエタノール、整泡剤はゴールドシュミット株式会社製；品番Ｂ８１１０；シリコン系整泡剤を、イソシアネートは日本ポリウレタン工業株式会社製；品番Ｔ８０を用いた。前記原料を表１及び表２の配合比率で約１．２ｋｇ配合混合し、上方が開放された３５０ｍｍ角の箱に投入して発泡させた。比較例１はポリマーポリオールを使用しない場合、比較例２及び３はイソシアネートインデックスがこの発明の範囲を外れる場合、比較例４は三量化触媒を使用しない場合、比較例５は三量化触媒の量がこの発明の範囲より多い場合、比較例６は三量化触媒としてＮ，Ｎ−ジメチルアミノエトキシエタノールを用いた場合である。なお、比較例３（イソシアネートインデックスが１５５）及び比較例５（三量化触媒が２．５重量部）の場合は、いずれも正常に発泡できず、ポリウレタン発泡体が得られなかった。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【表２】

【００２４】
前記のようにして得られた実施例品及び比較例品に対して、密度と硬さをＪＩＳ Ｋ ６４００に準じて、圧縮残留歪をＪＩＳ Ｋ ６２６２（圧縮率５０％、温度２５℃×２２時間）に準じてそれぞれ測定した。また、熱成形性については次のようにして調べた。実施例品及び比較例品を厚み５ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍにカットし、厚みを正確に測定した後、９．８ＭＰａの圧力で１ｍｍにプレスして１１０〜１５０℃の各温度で６０秒間維持することにより熱成形した。熱成形後、温度２３℃、湿度５０％の雰囲気下に１時間放置後、再度厚みを測定し、プレス厚み（熱成形時の厚み＝１ｍｍ）から、どれだけ厚みが復元しているかにより熱成形性を評価した。前記評価は、（熱成形前の厚み−熱成形後１時間放置後の厚み）の値をＤ１、（熱成形前の厚み−プレス厚み）の値をＤ２とし、熱成形性（％）＝（Ｄ１／Ｄ２）×１００により求めた熱成形性（％）の値が９０％以上の場合に熱成形可能なものとした。
【００２５】
前記密度、硬さ、圧縮残留歪及び熱成形性の結果は、表１及び表２の下部に示す通りであり、実施例品については、１１０℃という低温度においても熱成形性が９０％以上であった。それに対し、比較例はいずれも熱成形性が悪く、特に１１０℃においては、最も良好な比較例２でも６７％であり、大半の比較例が３０％以下であった。なお、実施例４（Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチルアミノエチルエタノールアミンの量が０．２％）は、圧縮残留歪が他の実施例よりも劣っていた。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の熱成形用軟質ポリウレタンスラブ発泡体によれば、従来よりも低い温度である１１０℃〜１５０℃の温度で熱成形できるため、自動車の成形天井等のような、ポリウレタン発泡体と他部材との複合品も、他部材の熱劣化等を生じることなく、熱成形によって簡単かつ良好に得ることができる。しかも、この発明の熱成形用軟質ポリウレタンスラブ発泡体は、汎用性の高いスラブ発泡体であるため、種々の用途に使用することができる。

Claims (2)

1. ポリオール成分とイソシアネート成分と触媒及び発泡剤を含むポリウレタン原料から発泡された軟質ポリウレタンスラブ発泡体において、
   前記ポリオール成分１００重量部中にポリマーポリオールを５重量部以上含み、前記イソシアネート成分がトルエンジイソシアネートであると共にイソシアネートインデックスが１２０〜１５０であり、前記触媒には三量化触媒としてＮ，Ｎ，Ｎ’−トリメチルアミノエチルエタノールアミンをポリオール成分１００重量部に対して０．２〜２．０重量部含むことを特徴とする熱成形用軟質ポリウレタンスラブ発泡体。
2. 熱成形用軟質ポリウレタンスラブ発泡体が、１１０〜１５０℃で熱成形されるものであることを特徴とする請求項１に記載の熱成形用軟質ポリウレタンスラブ発泡体。