JP4168255B2 - ポリウレタンフォーム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリウレタンフォーム、特に、高硬度でかつ耐湿熱圧縮性に優れたポリウレタンフォームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用内装材として用いられるポリウレタンフォームにおいては、硬度が高いものは湿熱圧縮特性が低く、湿熱圧縮特性を向上させると硬度が低下することが広く知られており、硬度と湿熱圧縮特性の向上という相反する課題を解決する方法が望まれていた。
【０００３】
なお、この発明に関する先行技術文献情報としては以下のものがある。
【０００４】
【非特許文献１】
Ｒｕｉｊｉａｎ Ｘｕ、他３名，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２
００１年，３４号，ｐ．３３７〜３３９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、高硬度でかつ耐湿熱圧縮性に優れたポリウレタンフォームを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、有機化処理された無機充填材を含有するポリウレタンフォームが、高硬度でかつ耐湿熱圧縮性に優れたものであり、特に、低通気性であっても高い耐湿熱圧縮性を示すことを見出し、本発明をなすに至った。
【０００７】
即ち、本発明は、
（１）ジ（ヒドロキシアルキル）ジアルキルアンモニウムイオンで修飾する処理により表面が有機化処理された無機充填材を含有するポリウレタンフォーム、
（２）上記無機充填材が、ケイ酸塩であることを特徴とする（１）記載のポリウレタンフォーム、
（３）上記ケイ酸塩が、天然又は合成のマイカであることを特徴とする（２）記載のポリウレタンフォーム、
（４）上記マイカが、膨潤性マイカであることを特徴とする（３）記載のポリウレタンフォーム、及び
（５）上記ジ（ヒドロキシアルキル）ジアルキルアンモニウムイオンのヒドロキシアルキル基が、炭素鎖末端にＯＨ基を有するものであることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のポリウレタンフォーム
を提供する。
【０００８】
以下、本発明につき更に詳述する。
本発明のポリウレタンフォームは、有機化処理された無機充填材を含有するものである。有機化処理された無機充填材とは、ケイ酸塩等の無機物の表面を有機化合物で処理したものであり、例えば、ケイ酸塩の表面に存在するＯＭ基（Ｍは水素原子又は金属原子を表す）と有機オニウム化合物との置換反応によってケイ酸塩の表面を有機オニウムイオンで修飾することにより、ケイ酸塩の表面にカウンターイオンとして有機オニウムイオンが結合したものなどが挙げられる。
【０００９】
上記ケイ酸塩としては、単位骨格中にケイ素原子を１つ含むネソケイ酸塩、数個含むソロケイ酸塩、多数のケイ素原子を含むイソケイ酸塩、フェロケイ酸塩等が挙げられ、具体的にはモンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、バイデライト、スティブンサイト、ノントロナイトなどのスメクタイト系粘土鉱物、バーキュライト、ハロイサイト、又はマイカなどが挙げられ、天然品でも、人工合成品でもよく、また、膨潤性の有無も問わない。
【００１０】
本発明において、上記ケイ酸塩としては、膨潤性マイカが特に好ましい。膨潤性マイカの種類としては、天然、人工合成を問わず、また、マイカの骨格末端のＯＨ基がフッ素原子で置換されたフッ素化マイカであっても構わない。
【００１１】
一方、上記無機物を処理する有機化合物としては、有機オニウムイオンを生成する有機オニウム化合物が好ましく挙げられる。上記有機オニウムイオンとしては、有機アンモニウムイオンが好ましく、例えば、ヘキシルアンモニウムイオン、オクチルアンモニウムイオン、２−エチルヘキシルアンモニウムイオン、ドデシル（ラウリル）アンモニウムイオン、オクタデシル（ステアリル）アンモニウムイオン、ジオクチルジメチルアンモニウムイオン、ジステアリルジメチルアンモニウムイオン、アルキルビピリジニウムイオン等が挙げられ、４級アンモニウムイオンが好ましいが、１級、２級、３級アミンをプロトンとして用いたものでもよい。
【００１２】
上記有機アンモニウムイオンとしては、窒素原子に結合する有機基がアルキル基及び／又はヒドロキシアルキル基であるものが好ましく、特に、ジ（ヒドロキシアルキル）ジアルキルアンモニウムイオンが好ましい。上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられる。一方、ヒドロキシアルキル基としては、ＯＨ基を１つ有するもの、２つ以上のＯＨ基を有するもののいずれでもよく、ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、１−ヒドロキシプロピル基等の末端の炭素原子に結合するＯＨ基を有するもの、２−ヒドロキシ−ｎ−プロピル基、２−ヒドロキシ−ｎ−ブチル基等の炭素鎖途中の炭素原子に結合するＯＨ基を有するもの、１，３−ジヒドロキシ−ｎ−ブチル基のように末端及び炭素鎖途中の炭素原子に結合するＯＨ基を有するものなどが挙げられるが、特に、末端にＯＨ基を有するものが好ましい。また、窒素原子に結合する有機基としては、アルキル基、ヒドロキシアルキル基等の炭素鎖の途中にエステル結合、ウレタン結合などを有するものであってもよい。
【００１３】
このような有機化処理された無機充填材としては、例えば、有機化マイカ（例えば、ソマシフＭＥＥ（コープケミカル（株）製））が挙げられる。
【００１４】
上記有機化された無機充填材を含有するポリウレタンフォームは、ポリウレタンフォーム用材料を、イソシアネートに水を添加して懸濁させたイソシアネート成分と、ポリオール、触媒、整泡剤及び有機化処理された無機充填材を配合してなるポリオール成分とに分けて調製し、次いでこれらイソシアネート成分及びポリオール成分を混合し、これをモールド内に注入して発泡成形することにより製造することができる。
【００１５】
本発明のポリウレタンフォームの製造方法において、イソシアネート、水、ポリオール、触媒、整泡剤、有機化処理された無機充填材等のポリウレタンフォーム用材料は、まず、イソシアネートに水を添加して懸濁させたイソシアネート成分と、ポリオール、触媒、整泡剤及び有機化処理された無機充填材を配合したポリオール成分とに分けて別々の液として調製する。ポリウレタンフォーム用材料を調製する場合、発泡剤として用いられる水は、イソシアネートとポリオールとが反応する前に水と反応してしまうことをなるべく避けるために、一般的にはポリオールと混合してからイソシアネートと混合する方法がとられるが、本発明では、有機化処理された無機充填材が一般に水と反応してゲル化する性質を有するため、上述のように、水をイソシアネートに添加して懸濁させた液を調製し、これを上記有機化処理された無機充填材を配合したポリオール成分と混合する方法によりポリウレタンフォーム用材料全体を混合する。
【００１６】
上記イソシアネート成分中のイソシアネートとしては、ポリウレタン原料として用いられる常用のイソシアネートを用いることができ、特に限定されず、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）又はこの両方を用いることができるが、特に、ＴＤＩとＭＤＩとをＴＤＩ／ＭＤＩ＝１００／０〜５０／５０（重量比）の比で混合して用いることが好ましい。このようなＴＤＩ、ＭＤＩとしては、市販品を使用し得、ＴＤＩとしては、例えば、Ｔ−８０（三井武田ケミカル（株）製）等、ＭＤＩとしてはＪ−２９５（住友バイエルウレタン（株）製）等を用いることができる。
【００１７】
また、イソシアネート成分にはイソシアネートの他に水が含まれ、これらは攪拌等により懸濁させて用いられる。なお、イソシアネート成分中の水の配合量は、上記イソシアネート成分と後述するポリオール成分とを混合した混合液中の量が０．９〜１．１ｍｏｌ％となるように配合することが好ましい。
【００１８】
一方、ポリオール成分には、上述したとおり、ポリオール、触媒、整泡剤及び有機化処理された無機充填材を配合する。
【００１９】
上記ポリオール成分中のポリオールとしては、ポリウレタンフォーム用として常用のポリオールが使用可能であり、特に限定されないが、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、ポリマーポリオールなどが挙げられる。このようなものとして具体的には、ＫＣ２８２（三洋化成（株）製）等の市販品を使用し得る。
【００２０】
また、触媒、整泡剤もポリウレタンフォーム用として常用のものが使用可能であり、特に限定されないが、例えば、触媒としてはトリエチレンジアミン、ジエタノールアミン等のアミン触媒、整泡剤としてはシリコーン系整泡剤を使用することができる。これらのポリオール成分中の配合量も特に限定されず、常用量とすることができるが、上記ポリオール１００重量部に対して、触媒は０．１〜５．０重量部、整泡剤は０．１〜５．０重量部とすることが好ましい。
【００２１】
一方、ポリオール成分中の有機化処理された無機充填材としては、前述したとおりのものを用いることができる。なお、ポリオール成分中の有機化処理された無機充填材の配合量は、上記ポリオール１００重量部に対して０．５〜５重量部とすることが好ましい。０．５重量部未満では、耐湿熱圧縮性と硬度の向上がほとんど発現せず、５重量部を超えるとポリオール成分が高粘度化してしまい、混合液が均一化できず、有機化処理された無機充填材をウレタンフォーム中に均一に分散させることができないおそれがある。
【００２２】
次に、調製された上記イソシアネート成分とポリオール成分は混合液として調製されるが、これらの混合比はイソシアネート１ｍｏｌに対してポリオールが０．９〜１．０ｍｏｌとなる比であることが好ましい。また、この混合液をモールド内に注入し、発泡成形する方法については、ポリウレタンフォーム原料をモールド内に注入し、発泡成形する従来公知の方法を採用し得る。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００２４】
［実施例１〜３、比較例１］
イソシアネート成分として表１に示すイソシアネートに水を添加し、攪拌して懸濁させたもの、ポリオール成分として表１に示すポリオール、アミン触媒、シリコーン系整泡剤、有機化マイカを混合、攪拌したものを各々調製し、これらイソシアネート成分及びポリオール成分を混合して更に攪拌して得た混合液を用い、この混合液を６０℃に加温したモールド内に注入し、発泡成形させることによりポリウレタンフォームを製造した。
【００２５】
【表１】

【００２６】
ＰＰＧ：ＫＣ２８２（三洋化成（株）製）
アミン触媒：Ｄａｂｃｏ３３ＬＶ（三共エアープロダクツ社製）
シリコーン系整泡剤：ＳＲＸ２７４Ｃ（東レ（株）製）
有機化マイカ：ソマシフＭＥＥ（コープケミカル（株）製）
イソシアネート１：Ｔ−８０（三井武田ケミカル（株）製）
イソシアネート２：Ｊ−２９５（住友バイエルウレタン（株）製）
【００２７】
このポリウレタンフォームについて表２に示す各物性について、ＪＩＳ Ｋ ６４００に準拠して評価した。結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】

【００２９】
なお、表２中、表皮は成形して得たポリウレタンフォームの表層の緻密層、コアは、上記表皮以外の内芯部を示す。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、高硬度でかつ耐湿熱圧縮性に優れたポリウレタンフォームを提供することができる。

Claims (5)

1. ジ（ヒドロキシアルキル）ジアルキルアンモニウムイオンで修飾する処理により表面が有機化処理された無機充填材を含有するポリウレタンフォーム。
2. 上記無機充填材が、ケイ酸塩であることを特徴とする請求項１記載のポリウレタンフォーム。
3. 上記ケイ酸塩が、天然又は合成のマイカであることを特徴とする請求項２記載のポリウレタンフォーム。
4. 上記マイカが、膨潤性マイカであることを特徴とする請求項３記載のポリウレタンフォーム。
5. 上記ジ（ヒドロキシアルキル）ジアルキルアンモニウムイオンのヒドロキシアルキル基が、炭素鎖末端にＯＨ基を有するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のポリウレタンフォーム。