JP5328154B2 - ポリオール組成物および低反発性ポリウレタンフォーム - Google Patents
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Description
この低反発性ポリウレタンフォームは、ポリウレタンフォームの組成、すなわち、ポリイソシアネートの種類やポリオールの官能基数および水酸基価等を選択して、室温においてガラス転移が起こるように処方されており、このガラス転移現象によって、低反発性が付与されている。
また、近年、低反発性に加えて、引張強さ等の機械的強度の向上が要求されている。
また、本発明のポリオール組成物では、前記ポリオール(a−1)が20〜40重量%であり、前記ポリオール(a−2)が60〜80重量%であることが好ましい。
さらに、前記アミン類および前記アルコール類が、脂肪族化合物であることが好ましい。
本発明の低反発性ポリウレタンフォームは、ポリオール(a)、ポリイソシアネート(b)、触媒(c)および発泡剤(d)を含有するポリウレタンフォーム組成物を反応させることにより得られ、JIS K 6400(1997年)に基づいて測定した反発弾性が10%以下であり、400ppmのNO2ガスが含有される空気中に1時間暴露した前後のL*a*b*色差(CIE1976)のb*値の差が、20以下であることを特徴としている。
さらに、前記低反発性ポリウレタンフォームは、JIS K 6400(1997年)に基づいて測定した引張強さが、0.4×9.8×104Pa以上であることが好ましい。
このようなポリオール(a−1)およびポリオール(a−2)としては、例えば、ポリオキシアルキレンポリオール等が挙げられる。
開始剤としてのアルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール等の1価脂肪族アルコール類、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール等の2価脂肪族アルコール類、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン等の3価脂肪族アルコール類、例えば、ペンタエリスリトール等の4価脂肪族アルコール類、例えば、ソルビトール等の6価脂肪族アルコール類、例えば、ショ糖等の8価脂肪族アルコール類等の1価または多価の脂肪族アルコール類が挙げられる。
また、ポリオール(a−2)については、さらに好ましくは、1価ないし5価の脂肪族アミン類と1価ないし5価の脂肪族アルコール類とを併用する。脂肪族アミン類と脂肪族アルコール類とを併用する場合には、それらの配合割合は、ポリオールの重量基準で、脂肪族アルコール類を開始剤とするポリオール100重量部に対して、脂肪族アミン類を開始剤とするポリオールが、例えば、5〜25重量部、好ましくは、10〜18重量部である。
アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、1,2−、1,3−、1,4−および2,3−ブチレンオキサイドおよびこれらの2種以上の併用が挙げられる。これらのうち、好ましくは、プロピレンオキサイドおよび/またはエチレンオキサイドが挙げられる。これらを併用する場合には、ブロックまたはランダムのいずれの付加形式であってもよく、好ましくは、ブロックの付加形式が挙げられる。
ビニル重合体含有ポリオキシアルキレンポリオールとしては、上記に例示したポリオキシアルキレンポリオール中で、ラジカル存在下、アクリロニトリル、スチレン等のビニルモノマーを重合し安定的に分散させたものが挙げられる。ポリオキシアルキレンポリオール中のビニル重合体の含量は、通常15〜45重量%である。
一般式(1)中、R1で示される2価の炭化水素残基としては、例えば、飽和脂肪族または芳香族ポリカルボン酸残基、R2で示される2価の炭化水素残基としては、例えば、環状エーテル基をもつ化合物が開裂した残基があげられ、nは、好ましくは1〜20の数である。
また、ポリオール(a−1)は、平均官能基数1.5〜4.5、好ましくは2.5〜3.5で、水酸基価20〜70mgKOH/g、好ましくは30〜60mgKOH/gであり、また、ポリオール(a−2)は、平均官能基数1.5〜4.5、好ましくは2.5〜3.5で、水酸基価100〜300mgKOH/g、好ましくは125〜250mgKOH/gである。
また、水酸基価がそれぞれ異なる20〜70mgKOH/gのポリオール(a−1)と、100〜300mgKOH/gのポリオール(a−2)とを含有させることにより、得られるポリウレタンフォームに、後述の利点を有する、−70℃〜−20℃の温度範囲と、0℃〜60℃の温度範囲とのそれぞれに、ガラス転移点を容易に与えることができる。さらに、ポリオール(a−2)の水酸基価が100mgKOH/gより小さいと、ポリオール(a−2)を含有するポリウレタンフォームの発泡時において、ポリウレタンフォームが発泡したのち収縮する場合がある。
このポリウレタンフォーム組成物に用いられるポリオール(a)としては、特に制限はないが、好ましくは、上述した本発明のポリオール組成物が用いられる。
また、本発明に用いられる発泡剤(d)としては、ポリウレタンフォームの製造に通常使用される公知の発泡剤を用いることができる。このような発泡剤としては、例えば、水および/またはハロゲン置換脂肪族炭化水素系発泡剤、例えば、トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、塩化メチレン、トリクロロトリフルオロエタン、ジブロモテトラフルオロエタン、四塩化炭素等が挙げられる。これらの発泡剤は、2種以上併用してもよいが、本発明においては、水を単独で使用することが好ましい。
整泡剤としては、例えば、シロキサン−オキシアルキレンブロック共重合体等の、ポリウレタンフォームの製造に通常使用される公知の整泡剤を用いることができる。その例として、東レ・ダウコーニング株式会社製のSRX−294A等が挙げられる。
難燃剤としては、ポリウレタンフォームの製造に通常使用される公知の難燃剤を用いることができ、例えば、縮合リン酸エステル(その例としては、大八化学工業株式会社製のCR−504L)、トリスクロロイソプロピルフォスフェート(その例としては、大八化学工業株式会社製のTMCPP)等が挙げられる。
また、本発明のポリウレタンフォーム組成物において、各成分が配合されている割合は、ポリオール(a)100重量部に対して、触媒(c)が0.01〜5重量部、好ましくは0.05〜2重量部、発泡剤が0.5〜4.5重量部、好ましくは0.8〜3.5重量部、整泡剤(e)が配合される場合には、0.1〜4重量部、好ましくは0.4〜2重量部、鎖伸張剤(f)が配合される場合には、0.1〜10重量部、好ましくは0.1〜5重量部、難燃剤が配合される場合には20重量部以下、好ましくは15重量部以下である。
低反発性ポリウレタンフォームを得るには、上記した割合において、ポリウレタンフォーム組成物を、例えば、スラブ方式、モールド方式、スプレー方式等の公知の発泡方式によって発泡させればよい。
このような低温での硬度上昇の低減は、上述したように、ポリオール(a)として、ポリオール(a−1)が32〜80重量%、ポリオール(a−2)が20〜68重量%の範囲で含有される本発明のポリオール組成物を用いることによって、発現できる。
また、400ppmのNO2ガスが含有される空気中に1時間暴露した前後のL*a*b*色差(CIE1976)のb*値の差が、20以下、好ましくは0〜15である。
さらに、この低反発性ポリウレタンフォームは、JIS K 6400(1997年)に基づいて測定した引張強さが、0.4×9.8×104Pa以上、好ましくは0.5×9.8×104Pa以上、通常3.0×9.8×104Pa以下であることが好ましい。
さらに、ポリオール組成物中には、ポリオール(a−1)が20〜40重量%、ポリオール(a−2)が60〜80重量%の範囲で含有されていることも好ましい。このような範囲で、ポリオール(a−1)およびポリオール(a−2)が含有されていると、室温における反発弾性をより低くすることができ、かつ、引張強さおよび耐黄変性の向上を図ることができる。反発弾性が低いほど触り心地が良く、低温での硬度上昇がそれほど問題にならない用途で使用される場合には、このような低反発性ポリウレタンフォームが好ましい。かかる観点からは、ポリオール(a−1)が25〜35重量%、ポリオール(a−2)が65〜75重量%の範囲で含有されていることが、さらに好ましい。
1)以下の原料を用いた。
ポリオール(a)
(1)グリセリン−ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンポリオール、平均官能基数3、水酸基価155mgKOH/g、オキシアルキレン部分中のオキシプロピレン含量78重量%、オキシエチレン含量22重量%
(2)トリエタノールアミン−ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンポリオール、平均官能基数3、水酸基価155mgKOH/g、オキシアルキレン部分中のオキシプロピレン含量78重量%、オキシエチレン含量22重量%
(3)グリセリン−ポリオキシプロピレンポリオール、平均官能基数3、水酸基価34mgKOH/g、オキシアルキレン部分中のオキシプロピレン含量100重量%
(4)トリエタノールアミン−ポリオキシプロピレンポリオール、平均官能基数3、水酸基価34mgKOH/g、オキシアルキレン部分中のオキシプロピレン含量100重量%
ポリイソシアネート(b)
TDI−80(トルエンジイソシアネート(2,4−異性体80重量%、2,6−異性体20重量%の混合物)(三井化学ポリウレタン株式会社製)
触媒(c)
(1)アミン系触媒/ジプロピレングリコール(67%溶液)(エアプロダクツ アンド ケミカルズ社製、ダブコ 33LV)
(2)オクチル酸スズ(エアプロダクツ アンド ケミカルズ社製、ダブコ T−9)
発泡剤(d)
水(イオン交換水)
整泡剤(e)
シリコン系整泡剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、SRX−294A)
鎖伸張剤(f)
ジプロピレングリコール
2)実施例および比較例のウレタンフォームの製造
下記の表1に示した成分のうち触媒(c)(2)とポリイソシアネート(b)以外の各成分をハンドミキサーで攪拌した後、触媒(c)(2)を添加し、5秒間攪拌後、ただちに表1のイソシアネートインデックスに従ってポリイソシアネート(b)を添加混合し、混合物を発泡箱に投入して発泡して硬化させた。得られたウレタンフォームを室温で1日静置後物性測定に供した。
3)各物性の測定方法
実施例および比較例で得られたポリウレタンフォームについて、以下の方法により物性試験を行なった。結果を表1に示す。
(a)密度、反発弾性、硬さ(25%CLD)および引張強さはJIS K 6400(1997年)に従って、それぞれ測定した。
(b)NO2ガス暴露変色性は、長さ30mm、断面が100mm×10mmの直方体サンプル片を、得られた各フォームから切り出し、室温23±2℃、相対温度50±5%の条件下、NO2ガスが400ppmである空気中に1時間暴露して、暴露前後のL*a*b*色差(CIE1976)のb*値の差を測定した。色差値は、東京電色株式会社製、全自動色差計カラーエースMODEL TC−1にて測定した。なお、b*値の数値は高いほうが、黄色度は高いことを表している。
4)測定結果
表1から明らかなように、ポリウレタンフォームの原料としてアミン類を含むポリオール(a)(2)を含有する実施例は、アミン類を含むポリオール(a)(2)を含有しない比較例に比べて、発泡されたポリウレタンフォームのNO2ガス暴露変色性において、良好な結果を得ることができる。
Claims (7)
- 平均官能基数1.5〜4.5、水酸基価20〜70mgKOH/gのポリオール(a−1)20〜80重量%と、
平均官能基数1.5〜4.5、水酸基価100〜300mgKOH/gであり、開始剤として、少なくともアミン類を含むポリオール(a−2)20〜80重量%と
を含有することを特徴とする、ポリオール組成物。 - 前記ポリオール(a−1)が20〜40重量%であり、前記ポリオール(a−2)が60〜80重量%であることを特徴とする、請求項1に記載のポリオール組成物。
- 前記ポリオール(a−2)は、開始剤として、アミン類およびアルコール類を含有することを特徴とする、請求項1に記載のポリオール組成物。
- 前記アミン類および前記アルコール類が、脂肪族化合物であることを特徴とする、請求項3に記載のポリオール組成物。
- ポリオール(a)、ポリイソシアネート(b)、触媒(c)および発泡剤(d)を含有するポリウレタンフォーム組成物を反応させることにより得られ、
前記ポリオール(a)は、平均官能基数1.5〜4.5、水酸基価20〜70mgKOH/gのポリオール(a−1)20〜80重量%と、平均官能基数1.5〜4.5、水酸基価100〜300mgKOH/gであり、開始剤として、少なくともアミン類を含むポリオール(a−2)20〜80重量%とを含有し、
JIS K 6400(1997年)に基づいて測定した反発弾性が10%以下であり、
室温23±2℃、相対温度50±5%の条件下、400ppmのNO2ガスが含有される空気中に1時間暴露した前後のL*a*b*色差(CIE1976)のb*値の差が、20以下であることを特徴とする、低反発性ポリウレタンフォーム。 - JIS K 6400(1997年)に基づいて測定した硬さ(25%CLD)が10N/100cm2以下であることを特徴とする、請求項5に記載の低反発性ポリウレタンフォーム。
- JIS K 6400(1997年)に基づいて測定した引張強さが、0.4×9.8×104Pa以上であることを特徴とする、請求項5に記載の低反発性ポリウレタンフォーム。
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