JP5041456B2 - ポリウレタン成形体およびその製造方法 - Google Patents

ポリウレタン成形体およびその製造方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にシートクッションのようなポリウレタン成形体、およびその製造方法に関する。成形体を製造する方法には、注型方法における数多くの代替方法が含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
ポリウレタンは、各々の適用範囲で発見された様々な形態で使用されている。
ポリウレタンフォームの使用は、例えば詰め物がされた家具の部分、シート、特に自動車のシート、およびシートクッションについて知られている。この材料は、シート領域で使用される場合は、成形部分としてまたはブロックからカットされて使用される。
【０００３】
例えば自動車の領域では、目下のところ全自動車の８０％以上にポリウレタンフォーム製シートクッションが装備されている。だがこれらのシートクッションの快適特性はときおりマイナスの評価を受けている。
【０００４】
全く同様にポリウレタンゲルもシートクッションとして使用するために知られている。
【０００５】
欧州特許第５７，８３８号は、低い特性係数、即ちいわゆる低い架橋結合を特徴とする、床ずれを回避するためのゲルを特許請求している。これらのゲルは短鎖部分がないと言われている長鎖ポリオールを用いてポリイソシアネートを分解することによって製造される。これらのポリウレタン原料から作られた形状安定性ゲルは、マットレス、マットレスの芯、自動車のシートおよび詰め物がされた家具として使用することができる。
【０００６】
欧州特許第５１１，５７０号は、ポリオールと長鎖および短鎖ポリエーテルの混合物から製造される低い特性係数を持つポリイソシアネートとから作られた改良ゲルをカバーしている。考えられる適用として、特に靴の中のパッド、自動車のサドルや椅子の座面、怪我を回避および防止するための上敷き、マスクおよび馬の鞍の下のクッション詰めが挙げられている。
【０００７】
純粋ゲルから作られたシートクッションの高重量並びに高熱容量は短所である。高熱容量は、クッション全体を加温するために体温が奪われると知覚されるために、腰を下ろしたときの冷たい感覚を生じさせる可能性がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、上記の短所を最新技術において克服し、特に荷重方向における成形部分の良好な弾性および緩衝特性を気持ちのよい座り心地と組み合わせることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、成形体の少なくとも２つの異なる空間的領域に配置される少なくとも２種の異なるポリウレタン材料、すなわち少なくとも１種のポリウレタンゲルと少なくとも１種のポリウレタンフォームとから構成されるポリウレタン成形体を予定しているが、このときこれらの材料はウレタンの製造中に内在的（潜在的）接着特性によって結合させられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
成形体は１つの注型方法において、例えばフォーム製造においても使用されるような通例の形状で製造することができる。本発明に従った成形体に統合された複合材料は最適な方法で個々の材料の弾性ないしは緩衝特性を結合しているので、座り心地に関して極めて大きな進歩が生じる。様々な、例えば種々の材料の多層状の配置が考えられる。例えば１つの材料が座面の領域にのみ配置されるような領域毎に相違する配置も、各々望ましい特性に従って有益に選択かつ使用することができる。
【００１１】
好ましくは、成形体は特にポリウレタンゲルが通過することのできない外側被覆層を含む。
【００１２】
被覆層は、箔、特にポリウレタン箔、ポリ塩化ビニル箔もしくは革、または例えば超極細繊維材料のような織物材料から構成することができる。基本的には、様々な伸縮性物質が箔材料の考慮の対象となる。
【００１３】
本発明の好ましい実施態様では、ポリウレタンフォームおよびポリウレタンゲルは少なくとも２つの層で重なり合って配置されるので、フォームとゲルは重なり合って層形成して横方向における荷重に対する弾性ないしは緩衝要素として機能する。
【００１４】
個別の実施例では、ゲル層が少なくとも部分的にフォームによって包囲される、またはフォームブロックが少なくとも部分的にゲルによって包囲され得る。
【００１５】
本発明を発展させると、成形体はシートクッションとして作り上げられるが、このとき好ましくは少なくとも、これは特に、後発泡において箔が使用される場合に当てはまる。この場合には、通例はクッションに後から上張りされる。
【００１６】
本発明のこの実施形態において外側に織物が使用される場合は、ゲル側では気密に密封されなければならない。このため織物被覆材料が単純な目の粗い織物の場合には、まだ液状のゲル材料が織物内に侵入することを防止しなければならないために、カバー層として直接に使用することはできない。織物カバー材料を後から置くためには、例えば熱可塑性ポリウレタンまたは独立気泡状のカットされたポリウレタンフォームから作られた箔を使用することができる。
【００１７】
ポリウレタンフォームを製造するためには、通例のポリオールとポリイソシアネートが一緒に反応させられる。加工技術および典型的原料は、例えばＧ．Ｏｅｒｔｅｌが編集した「Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ Ｈａｎｄｂｏｏｋ（ポリウレタン・ハンドブック）」に記載されている。
【００１８】
ゲルを製造するためには、例えば欧州特許第５７，８３８号および第５１１，５７０号に記載されているような原料を使用することができる。
【００１９】
本発明に従ったポリウレタン成形体の製造方法は、１つの注型方法において成形体がポリウレタンゲル状素地（材料）と発泡可能なポリウレタン反応混合物から製造されることを特徴とするが、このとき両方の材料は発泡および硬化において一緒に結合される。
【００２０】
特に有利には、２つの異なるポリウレタンから構成されたサンドイッチ構造ではこの材料の接着特性が最適に利用されるということが、製造された成形体によい影響を及ぼす。
【００２１】
これらの材料が好ましくは成形用器具に入れられた被覆層上に注入されるか、または被覆層が完成した複合材料に載せられる。
【００２２】
望ましい場合は、製造された成形体は引続きさらにその他の材料を用いて上張りされる。
【００２３】
ある実施形態では、本方法は被覆層で内張りされた金型に新たに製造されたゲル状素地（材料）としてのポリオールとポリイソシアネートの混合物が入れられ、引続いてフォーム製造のためにポリウレタン原料混合物がゲル層の上に塗布され、さらに金型内の素地を発泡および硬化させるための条件が維持されるように遂行することができる。
【００２４】
本方法のまた別の実施形態に従うと、前形成されたゲル層を好ましくはカバー層で覆われた金型内に注入することができるが、その後ポリウレタン原料混合物がフォーム製造のために塗布され、さらに引続いて成形体の発泡および硬化させるための条件が通例の方法、即ち一定の温度プロフィールにおける一定の滞留時間、で遵守される。
【００２５】
前形成されたゲル層は、例えば金型の底部に塗布されても、金型の蓋に固定されてもよい。
【００２６】
さらに別の実施形態では、前形成されたフォームブロックを金型に挿入することができるが、その後で金型にゲル状材料が充填され、ゲル状材料からポリウレタンゲルを製造するための反応条件が維持される。
【００２７】
好ましくは、ポリウレタンゲルはイソシアネート官能性とポリオール成分の官能性との積は少なくとも５．２、好ましくは少なくとも６．５、さらに好ましくは少なくとも７．５である原料から製造される。
【００２８】
好ましい実施形態では、ゲルを製造するためのポリオール成分は、
ａ）１１２未満のヒドロキシル価を持つ１種もしくは複数のポリオール、および
ｂ）１１２〜６００の範囲内のヒドロキシル価を持つ１種もしくは複数のポリオール
からなる混合物から構成されるが、このとき成分ａ）対成分ｂ）の重量比は９０：１０〜１０：９０であり、反応混合物のイソシアネート特性係数は１５〜５９．８１であり、イソシアネート官能性とポリオール成分の官能性の積は少なくとも６．１５になる。
【００２９】
また別の特定実施例では、ゲルを製造するための原料は：
ａ）１種もしくは複数のポリイソシアネートおよび
ｂ）下記から構成されるポリオール成分：
１１２未満のヒドロキシル価を持つ１種もしくは複数のポリオール（ｂ１）および
１１２〜６００の範囲内のヒドロキシル価を持つ１種もしくは複数のポリオール（ｂ２）、および
ｃ）場合によってはイソシアネート基とヒドロキシル基との間の反応のための触媒および
ｄ）場合によってはポリウレタン化学自体から既知の充填剤および／または添加物
から構成され、このとき成分（ｂ１）対成分（ｂ２）の重量比は９０：１０〜１０：９０であり、反応混合物のイソシアネート特性係数は１５〜５９．８１であり、ポリオール成分の官能性とイソシアネート官能性の積は少なくとも６．１５になる。
【００３０】
好ましくは、ゲルを製造するためのポリオール成分は１０００〜１２０００の分子量と２０〜１１２のＯＨ数を持つ１種または複数のポリオールから構成されるが、このときポリウレタンを形成する成分の官能性の積は少なくとも５．２となり、イソシアネート特性係数は１５〜６０である。
【００３１】
ゲルを製造するためのイソシアネートとして好ましくは式Ｑ（ＮＣＯ）ｎ（式中ｎは２〜４であり、Ｑは８〜１８個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素残基、４〜１５個の炭素原子を有する環状脂肪族炭化水素残基、８〜１５個の炭素原子を有する芳香族炭化水素残基を意味する）で示されるイソシアネートを使用できるが、イソシアネートは、そのままでも、または例えばウレタン化、アロファン化もしくはビュレット化のような通例のイソシアネート改質形態でも使用することができる。
【００３２】
これから下記では、本発明について考えられる実施形態をより明確に記載した実施例に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
本発明のある実施形態では、気密な箔が予定されている箔または織物がシート金型内に深絞りされる。金型の裏面は後になってクッションの座面を表す。その後、新たに製造されたポリオールとポリイソシアネートの混合物が液状でこの金型内に挿入される。これらのゲル原料は充填後には座面を完全または部分的に被覆する。その後この混合物がポリウレタンゲルへ完全もしくは部分的に反応し、次のステップではフォームを製造するためのポリウレタン原料の液状もしくは前発泡混合物が金型へ入れられる。この混合物を発泡させ、金型の蓋が閉じられ、通例は１〜１０分間の硬化時間の後に完全なシートクッションが金型から取り出される。
【００３４】
本発明のまた別の実施形態では、ポリウレタンゲルが個別に製造され、形状安定性ゲルとして１つの塊または複数の断片で金型内に置かれる。ゲルは箔もしくは被覆された織物の上に配置される。金型内で発泡した後、ゲルは座面の定められた場所でポリウレタンフォームによって固定される。そこでゲルは適切に快適さを向上させることができる。この実施形態では、ゲルクッションを金型の蓋の上に配置することもできる。それによって発泡後にはゲルクッションは下にある。このとき有益にもフォームにおける座ったときのへこみ感にポリウレタンゲルの圧力分散特性を結び付けることができる。
【００３５】
本発明の第３の実施形態では、断片状のポリウレタンフォームが反応中のゲルによってゲルと相互に結合させられる。これは例えば、ゲルが深絞りされた箔上または気密な織物上に注入され、その後完全には反応し終わっていないゲルの上にフォームが置かれることによって行われる。反応が終わると、ゲルとフォームの完全な結合が発生する。

Claims (22)

  1. ポリウレタン成形体であって、該成形体の少なくとも２つの異なる空間的領域に配置される少なくとも２種の異なるポリウレタン材料、すなわち少なくとも１種のポリウレタンゲルと少なくとも１種のポリウレタンフォームとから構成され、これらの材料がウレタンの製造中に内在的接着特性によって結合され、成形体が、ポリウレタンゲルが通過することのできない外側被覆層を含むことを特徴とするポリウレタン成形体。
  2. ポリウレタンフォームおよびポリウレタンゲルが、少なくとも２つの層として重なり合って配置されることを特徴とする請求項１に記載の成形体。
  3. ゲル層が、少なくとも部分的にフォームによって包囲され、またはフォームブロックが少なくとも部分的にゲルによって包囲されることを特徴とする請求項１または２記載の成形体。
  4. 被覆層が、箔から構成されることを特徴とする請求項２または３記載の成形体。
  5. 成形体が、シートクッションであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の成形体。
  6. 少なくとも座面側のシートクッション上に追加して織物カバー層が存在することを特徴とする請求項５に記載の成形体。
  7. ポリウレタン成形体を、１つの注型方法において、ポリウレタンゲル状材料と発泡可能なポリウレタン反応混合物から製造する方法であって、ポリウレタンゲル状材料と発泡可能なポリウレタン反応混合物とを発泡および硬化において一緒に結合させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のポリウレタン成形体の製造方法。
  8. 材料が被覆層、特に箔上に注ぎ入れられること、またはこの被覆層が複合材料の上に載せられることを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 被覆層で内張りされた金型に新たに製造されたゲル状材料としてのポリオールとポリイソシアネートの混合物を入れ、引続いてフォーム製造のためにポリウレタン原料混合物をゲル層の上に塗布し、さらに金型内の材料を発泡および硬化させるための条件に維持することを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
  10. 前形成されたゲル層をカバー層で覆われた金型内に注入し、その後ポリウレタン原料混合物をフォーム製造のために塗布し、さらに引続いて成形体の発泡および硬化のための条件を維持することを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
  11. 前形成されたゲル層を金型の底部に塗布するか、または金型の蓋に固定することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  12. 前形成されたフォームブロックを金型に挿入し、その後金型にゲル状材料を充填し、さらにゲル状材料からポリウレタンゲルを製造するための反応条件を維持することを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
  13. ゲル状材料が、イソシアネート官能性とポリオール成分の官能性との積は少なくとも５．２である原料から製造されることを特徴とする請求項７ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
  14. ゲルを製造するためのポリオール成分が、
    ａ）１１２未満のヒドロキシル価を持つ１種もしくは複数のポリオール、および
    ｂ）１１２〜６００の範囲内のヒドロキシル価を持つ１種もしくは複数のポリオールからなる混合物から構成され、成分ａ）対成分ｂ）の重量比が９０：１０〜１０：９０であり、反応混合物のイソシアネート特性係数が１５〜５９．８１であり、イソシアネート官能性とポリオール成分の官能性との積は少なくとも６．１５になることを特徴とする請求項７ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
  15. ゲルを製造するための原料が：
    ａ）１種もしくは複数のポリイソシアネートおよび
    ｂ）下記から構成されるポリオール成分：
    １１２未満のヒドロキシル価を持つ１種もしくは複数のポリオール（ｂ１）および
    １１２〜６００の範囲内のヒドロキシル価を持つ１種もしくは複数のポリオール（ｂ２）、および
    ｃ）場合によってはイソシアネート基とヒドロキシル基との反応のための触媒、および
    ｄ）場合によってはポリウレタン化学自体から既知の充填剤および／または添加物
    から構成され、成分（ｂ１）対成分（ｂ２）の重量比が９０：１０〜１０：９０であり、反応混合物のイソシアネート特性係数が１５〜５９．８１であり、ポリオール成分の官能性とイソシアネート官能性の積が少なくとも６．１５になることを特徴とする請求項７ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
  16. ゲルを製造するためのポリオール成分が、１０００〜１２０００の分子量と２０〜１１２のＯＨ数を持つ１種または複数のポリオールから構成され、このときポリウレタンを形成する成分の官能性の積が少なくとも５．２となり、イソシアネート特性係数が１５〜６０であることを特徴とする請求項７ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
  17. ゲルを製造するためのイソシアネートとして、式
    Ｑ（ＮＣＯ）ｎ
    （式中ｎは２〜４であり、Ｑは８〜１８個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、４〜１５個の炭素原子を有する環状脂肪族炭化水素基、６〜１５個の炭素原子を有する芳香族炭化水素基または８〜１５個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基を示す）で示されるイソシアネートを、そのまま、または例えばウレタン化、アロファン化もしくはビュレット化のような通例のイソシアネート変性形態で使用することを特徴とする請求項７ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
  18. ゲル状材料が、イソシアネート官能性とポリオール成分の官能性との積は少なくとも５．２である原料から製造されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の成形体。
  19. ゲルを製造するためのポリオール成分が、
    ａ）１１２未満のヒドロキシル価を持つ１種もしくは複数のポリオール、および
    ｂ）１１２〜６００の範囲内のヒドロキシル価を持つ１種もしくは複数のポリオールからなる混合物から構成され、成分ａ）対成分ｂ）の重量比が９０：１０〜１０：９０であり、反応混合物のイソシアネート特性係数が１５〜５９．８１であり、イソシアネート官能性とポリオール成分の官能性との積は少なくとも６．１５になることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の成形体。
  20. ゲルを製造するための原料が：
    ａ）１種もしくは複数のポリイソシアネートおよび
    ｂ）下記から構成されるポリオール成分：
    １１２未満のヒドロキシル価を持つ１種もしくは複数のポリオール（ｂ１）および
    １１２〜６００の範囲内のヒドロキシル価を持つ１種もしくは複数のポリオール（ｂ２）、および
    ｃ）場合によってはイソシアネート基とヒドロキシル基との反応のための触媒、および
    ｄ）場合によってはポリウレタン化学自体から既知の充填剤および／または添加物
    から構成され、成分（ｂ１）対成分（ｂ２）の重量比が９０：１０〜１０：９０であり、反応混合物のイソシアネート特性係数が１５〜５９．８１であり、ポリオール成分の官能性とイソシアネート官能性の積が少なくとも６．１５になることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の成形体。
  21. ゲルを製造するためのポリオール成分が、１０００〜１２０００の分子量と２０〜１１２のＯＨ数を持つ１種または複数のポリオールから構成され、このときポリウレタンを形成する成分の官能性の積が少なくとも５．２となり、イソシアネート特性係数が１５〜６０であることを特徴とする請求項１ないし６および１８ないし２０のいずれか１項に成形体。
  22. ゲルを製造するためのイソシアネートとして、式
    Ｑ（ＮＣＯ）ｎ
    （式中ｎは２〜４であり、Ｑは８〜１８個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、４〜１５個の炭素原子を有する環状脂肪族炭化水素基、６〜１５個の炭素原子を有する芳香族炭化水素基または８〜１５個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基を示す）で示されるイソシアネートを、そのまま、または、通例のイソシアネート変性形態で使用することを特徴とする請求項請求項１ないし６および１８ないし２１のいずれか１項に記載の成形体。
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