JP5398715B2 - ポリエステルポリオール、ポリウレタン用組成物、ポリウレタンフォーム用組成物、ポリウレタン樹脂およびポリウレタンフォーム - Google Patents

ポリエステルポリオール、ポリウレタン用組成物、ポリウレタンフォーム用組成物、ポリウレタン樹脂およびポリウレタンフォーム Download PDF

Info

Publication number
JP5398715B2
JP5398715B2 JP2010522725A JP2010522725A JP5398715B2 JP 5398715 B2 JP5398715 B2 JP 5398715B2 JP 2010522725 A JP2010522725 A JP 2010522725A JP 2010522725 A JP2010522725 A JP 2010522725A JP 5398715 B2 JP5398715 B2 JP 5398715B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fatty acid
polyol
hydroxyl group
polyurethane
containing fatty
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010522725A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2010013710A1 (ja
Inventor
保 國廣
篤史 宮田
寛喜 筒井
信介 松本
佳奈恵 森下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Chemicals Inc filed Critical Mitsui Chemicals Inc
Priority to JP2010522725A priority Critical patent/JP5398715B2/ja
Publication of JPWO2010013710A1 publication Critical patent/JPWO2010013710A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5398715B2 publication Critical patent/JP5398715B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/4009Two or more macromolecular compounds not provided for in one single group of groups C08G18/42 - C08G18/64
    • C08G18/4072Mixtures of compounds of group C08G18/63 with other macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/36Hydroxylated esters of higher fatty acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4266Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain prepared from hydroxycarboxylic acids and/or lactones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4288Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain modified by higher fatty oils or their acids or by resin acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48Polyethers
    • C08G18/4833Polyethers containing oxyethylene units
    • C08G18/4837Polyethers containing oxyethylene units and other oxyalkylene units
    • C08G18/4841Polyethers containing oxyethylene units and other oxyalkylene units containing oxyethylene end groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/63Block or graft polymers obtained by polymerising compounds having carbon-to-carbon double bonds on to polymers
    • C08G18/632Block or graft polymers obtained by polymerising compounds having carbon-to-carbon double bonds on to polymers onto polyethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/06Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from hydroxycarboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/60Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from the reaction of a mixture of hydroxy carboxylic acids, polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04Polyurethanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0008Foam properties flexible
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2110/00Foam properties
    • C08G2110/0083Foam properties prepared using water as the sole blowing agent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04Polyurethanes
    • C08J2375/06Polyurethanes from polyesters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Description

本発明は、ポリエステルポリオール、ポリウレタン用組成物、ポリウレタンフォーム用組成物、ポリウレタン樹脂およびポリウレタンフォームに関する。
詳しくは、車両用シートクッション等のクッション材などの用途に適用できる、優れた高反発弾性、適度な硬度、ならびに優れた耐久性をバランス良く達成するポリウレタンフォームを提供できる、ひまし油由来のポリウレタンフォーム用組成物、該組成物に好適なひまし油由来のポリエステルポリオール、ポリウレタン樹脂、ポリウレタンフォームおよびその用途に関する。
樹脂部品のひとつであるポリウレタンフォームは、優れたクッション性により、自動車等の車両用シートクッション等に幅広く使用されている。特に、高反発弾性を有するクッションは、理想的な体圧分散を得ることができ、座り心地が非常に良いため、そのニーズが極めて高い。また、シートクッションは、硬すぎず、柔らかすぎない適度な硬度と、長期間の使用においてもそのシートクッションの弾性、硬度、厚みの変化が小さいなどの優れた耐久性も同時に要求される。
一方、近年の環境負荷低減の観点から、石油資源を原料とする石油由来樹脂に替えて、植物資源から得られる植物由来樹脂が求められている。
すなわち、植物由来樹脂は、空気中のCO2を取込みながら光合成により生長する植物から得られた原料からなり、使用後の燃焼処理によりCO2が大気中に排出されても結果的に大気中のCO2量は増加しない、いわゆるカーボンニュートラルに対応するため、環境負荷低減に寄与する材料として注目されている。
植物由来樹脂への要求に対して、ポリウレタンフォームにおいても、原料であるポリオール成分に植物由来のひまし油系ポリオールを用いて、環境負荷の低減を図っている(たとえば、特許文献1〜4)。しかしながら、これらのフォームでは、上記のような市場の要求する物性、すなわち適度な硬度および反発弾性、ならびに優れた耐久性をバランス良く達成することはできない。
また、特許文献5においては、ひまし油由来の12‐ヒドロキシステアリン酸を縮合することによるポリエステルポリオールを用いた発泡体が開示されている。しかしながら、当該文献5における発泡体は50%程度の反発弾性しか有さず、車両用シートクッション等のクッション材として、高反発弾性を付与したポリウレタンフォームを提供できていない。
そこで、特許文献6では、植物由来ポリオールと低モノオールポリオールを組み合わせた、植物由来のポリウレタンフォーム用組成物を用いて、車両用シートクッション等のクッション材として、適度な硬度及び反発弾性、ならびに耐久性をバランスよく付与したポリウレタンフォームの提供について開示されている。
しかしながら、特許文献6に記載のポリウレタンフォームでは、植物ポリオールの使用部数が低く、環境負荷低減に関して更なる改良の余地があるとともに、反発弾性に更なる改良の余地がある。
米国特許第2787601号明細書 特開平5−59144号公報 特開昭61−91216号公報 特開平11−166155号公報 WO2006/118995 A1 WO2007/020904 A1
本発明は、上記のような従来技術に伴う問題を解決しようとするものであって、環境負荷低減に寄与し、かつ、車両用シートクッション等のクッション材として、高反発性、適度な硬度、および優れた耐久性をバランス良く達成するポリウレタンフォームまたはポリウレタン樹脂を得るための組成物、好ましくは植物由来の組成物、およびこのような物性を有する(植物由来の)ポリウレタン樹脂、ポリウレタンフォームを提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定のポリエステルポリオール(A)を含む、ポリウレタンフォーム用組成物から得られるポリウレタンフォームが、環境負荷低減に寄与し、かつ、車両用シートクッション等のクッション材として、優れた高反発弾性、適度な硬度、ならびに優れた耐久性をバランス良く達成することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、たとえば、以下の事項〔1〕〜〔12〕で特定される。
〔1〕本発明のポリエステルポリオール(A)は、ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む原料と、平均官能基数が3を超えて8以下である多価アルコールとの縮合により得られる、水酸基価が15〜100mgKOH/gのポリエステルポリオール(A)であり、該原料中に、ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルを合計で90〜100質量%含むことを特徴とする。
〔2〕本発明のポリエステルポリオール(A)は、ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む原料と、平均官能基数が3を超えて8以下である多価アルコールとの縮合により得られる、水酸基価が15〜100mgKOH/gのポリエステルポリオール(A)であって、該原料中に、下記(I)、(II)または(III)を90〜100質量%含むことを特徴とする。
(I)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸、
(II)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸エステル、
(III)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸(i)と、該1種のヒドロキシ基含有脂肪酸(i)から得られるエステルとの混合物。
〔3〕また、前記ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種が、分子内に炭素−炭素二重結合を有することが好ましい。
〔4〕前記ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種が、ひまし油から得られることも好ましい。また、前記(I)、(II)または(III)は、ひまし油から得られることが好ましい。
〔5〕前記ヒドロキシル基含有脂肪酸がリシノレイン酸であり、前記ヒドロキシル基含有脂肪酸エステルがリシノレイン酸エステルであることが好ましい。
前記原料中に含まれるヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルの合計100mol%に対して、前記(I)、(II)または(III)が、50mol%以上含まれることも好ましい。
〔6〕前記多価アルコールと、前記ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルの合計量との質量比が、1:1〜1:100であることも好ましい。前記多価アルコールと、前記(I)、(II)または(III)との質量比が、1:1〜1:100であることも好ましい。
〔7〕本発明のポリウレタン用組成物は、少なくとも、前記ポリエステルポリオール(A)を含むポリオール(P)、触媒、およびポリイソシアネートを含有し、該ポリエステルポリオール(A)が、ポリオール(P)中に、10〜95質量%の範囲で含まれることを特徴とする。
〔8〕本発明のポリウレタンフォーム用組成物は、前記ポリウレタン用組成物に、さらに、整泡剤および発泡剤を含むことを特徴とする。
〔9〕前記ポリウレタン用組成物は、前記ポリオール(P)に、さらに、総不飽和度が0.035meq/g以下の低モノオールポリール(B)を含むことが好ましい。
〔10〕前記ポリウレタンフォーム用組成物は、前記ポリオール(P)に、さらに、総不飽和度が0.035meq/g以下の低モノオールポリール(B)を含むことが好ましい。
〔11〕本発明のポリウレタン樹脂は、前記ポリウレタン用組成物を反応させてなることを特徴とする。
〔12〕本発明のポリウレタンフォームは、前記ポリウレタンフォーム用組成物を反応させてなることを特徴とする。
本発明によれば、優れた高反発弾性、適度な硬度、ならびに優れた耐久性をバランス良く達成するポリウレタンフォームまたはポリウレタン樹脂を得ることができる組成物、好ましくは植物由来の組成物、およびこのような物性を有する(植物由来の)ポリウレタンフォームまたはポリウレタン樹脂を提供することができる。
また、本発明において、植物(ひまし油)由来のポリエステルポリオールを用いることで、得られるポリウレタンフォームまたはポリウレタン樹脂は、昨今の地球環境保全に向けた社会的動向に対応して環境負荷低減に寄与できる。
〔ポリウレタン用組成物〕
本発明のポリウレタン用組成物は、少なくとも、特定のポリエステルポリオール(A)を含むポリオール(P)、触媒、ポリイソシアネートを含み、かつ、特定のポリエステルポリオール(A)が、ポリオール(A)中に、10〜95質量%の範囲で含まれる。また、該組成物には、必要に応じて、整泡剤、発泡剤、架橋剤、その他の助剤などを含むことが好ましく、さらに、該ポリオール(P)中に、総不飽和度が0.035meq/g以下の低モノオールポリオール(B)などのその他のポリオールを含有することが好ましい。また、本発明のポリウレタンフォーム用組成物は、本発明のポリウレタン用組成物に、さらに、整泡剤および発泡剤と、必要に応じて、低モノオールポリオール(B)を含む。
<(P)ポリオール>
本発明で用いられるポリオール(P)は、少なくとも、特定のポリエステルポリオール(A)と、必要に応じて、低モノオールポリオール(B)、ポリマー分散ポリオールなどのその他のポリオールを含有する。
また、ポリオール(P)中に、ポリオール(P)全成分100質量%に対して、本発明のポリエステルポリオール(A)が、10〜95質量%、好ましくは20〜95質量%、さらに好ましくは25〜90質量%、最も好ましくは51〜90質量%含まれる。ポリエステルポリオール(A)が、10質量%未満であるとき、通常の純度のひまし油脂肪酸を用いたポリエステルポリオールと比較して、高純度品を用いて合成されたポリエステルポリオールを用いた場合の優位点が示されないという点で好ましくなく、95質量%を超えると、成形性が劣る点で好ましくない。また、ポリエステルポリール(A)を51質量%以上含むことで、より環境に配慮したポリウレタンフォームまたはポリウレタン樹脂を製造できる。
以下、詳細に説明する。
<(A)ポリエステルポリオール>
本発明の水酸基価が15〜100mgKOH/gのポリエステルポリオール(A)は、ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む原料と、平均官能基数が3を超えて8以下である多価アルコールとの縮合により得られ、該原料中に、ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルを合計で90〜100質量%、好ましくは95〜100質量%、さらに好ましくは、97〜100質量%含むことを特徴とする。ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルが、90質量%以上含まれると、得られるポリウレタン樹脂またはポリウレタンフォームは、高反発弾性、適度な硬度、優れた耐久性をバランス良く達成することができる。特に、該原料中に、より高濃度で含まれると、より高反発弾性のポリウレタン樹脂またはポリウレタンフォームを得ることができる。
また、本発明の水酸基価が15〜100mgKOH/gであるポリエステルポリオール(A)は、ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む原料と、平均官能基数が3を超えて8以下である多価アルコールとの縮合により得られ、該原料中に、下記(I)、(II)または(III)を90〜100質量%含むことを特徴とする。
(I)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸、
(II)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸エステル、
(III)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸(i)と、該1種のヒドロキシ基含有脂肪酸(i)から得られるエステルとの混合物。
ここで、「1種のヒドロキシル基含有脂肪酸(I)」(本発明において、「1種」を「単一成分」とも称すことがある)とは、該脂肪酸の光学異性体、シス−トランス異性体について区別せず、単一成分の脂肪酸として、これらの異性体をまとめて「1種のヒドロキシル基含有脂肪酸(I)」と称す。
また、「1種のヒドロキシル基含有脂肪酸エステル(II)」とは、該脂肪酸エステルの光学異性体、シス−トランス異性体の他に、該エステル中のアルコール由来の官能基は、ポリオール(A)の物性に寄与しないため、限定されず、これらの化合物をまとめて、単一成分の脂肪酸エステルとして、「1種のヒドロキシル基含有脂肪酸エステル(II)」と称す。すなわち、「1種のヒドロキシル基含有脂肪酸エステル(II)」として、たとえば、リシノレイン酸メチルとリシノレイン酸エチルとの混合物の場合、これらをまとめて、1種のリシノレイン酸エステル(1種のヒドロキシル基含有脂肪酸エステル(II))と称す。
さらに、(III)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸(i)と該1種のヒドロキシ基含有脂肪酸(i)から得られるエステルとは、たとえば、1種のヒドロキシル基含有脂肪酸(i)がリシノレイン酸であれば、該1種のヒドロキシ基含有脂肪酸(i)から得られるエステルは、リシノレイン酸エステルを示す。そして、前記(III)の態様では、これらの混合物(たとえば、リシノレイン酸とリシノレイン酸エステル)を、該原料中に90〜100質量%含むことを意味する。なお、(III)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸(i)と該1種のヒドロキシ基含有脂肪酸(i)から得られるエステルとの混合物における、「1種」については、前述と同様である。
前記ヒドロキシル基含有脂肪酸として、リシノレイン酸、12-ヒドロキシステアリン酸、セレブロン酸、ヒドロキシウンデカン酸などが挙げられ、その中でも、ひまし油由来のリシノレイン酸および12-ヒドロキシステアリン酸が、環境負荷低減に寄与できるため望ましい。また、前記ヒドロキシル基含有脂肪酸エステルについては、たとえば、前記脂肪酸のエステル化物、すなわち、リシノレイン酸メチル、リシノレイン酸エチル、リシノレイン酸プロピル、リシノレイン酸ブチルなどのリシノレイン酸エステル、12-ヒドロキシステアリン酸メチル、12-ヒドロキシステアリン酸エチル、12-ヒドロキシステアリン酸プロピル、12-ヒドロキシステアリン酸ブチルなどの12-ヒドロキシステアリン酸エステル、セレブロン酸メチル、セレブロン酸エチル、セレブロン酸プロピル、セレブロン酸ブチルなどのセレブロン酸エステル、ヒドロキシウンデカン酸メチル、ヒドロキシウンデカン酸エチル、ヒドロキシウンデカン酸プロピル、ヒドロキシウンデカン酸ブチルなどのヒドロキシウンデカン酸エステルなどが挙げられ、その中でも、ひまし油由来の、リシノレイン酸メチル、リシノレイン酸エチル、リシノレイン酸プロピル、リシノレイン酸ブチルなどのリシノレイン酸エステル、12-ヒドロキシステアリン酸メチル、12-ヒドロキシステアリン酸エチル、12-ヒドロキシステアリン酸プロピル、12-ヒドロキシステアリン酸ブチルなどの12-ヒドロキシステアリン酸エステルが、環境負荷低減に寄与できるため望ましい。
本発明において、ヒドロキシル基含有脂肪酸および/またはヒドロキシル基含有脂肪酸エステルが、分子内に炭素−炭素二重結合を有すると、ポリエステルポリオールの粘度が低くなり、ポリウレタン樹脂、ポリウレタンフォーム製造時の取り扱いが良好になる点で好ましい。このような脂肪酸、脂肪酸エステルとしては、特に限定されないが、炭素数が多いヒドロキシル基含有脂肪酸を用いたほうが、ポリエステルポリオール粘度が低くなる点で、リシノレイン酸、リシノレイン酸エステルが好ましい。また、該原料中に含まれる、炭素−炭素二重結合を有するヒドロキシル基含有脂肪酸および/またはヒドロキシル基含有脂肪酸エステルの合計量が、40質量%以上、好ましくは80質量%以上含まれると、ポリオール製造時、ポリオールの粘度が低くなる点で、好ましい。なお、ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種の分子中に含まれる炭素−炭素二重結合の割合は、1H−NMR測定により、炭素−炭素二重結合に結合するプロトンのピーク面積Eと、アルキル末端メチル基のプロトンのピーク面積Dを用いて、3E/2Dを算出することにより求めることができる。
本発明において、後述の平均官能基数が3を超えて8以下である多価アルコールと、ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルの合計量との質量比が、通常1:1〜1:100、好ましくは1:5〜1:70、さらに好ましくは1:5〜1:50である。合計量が、多価アルコール1質量部に対して、1質量部未満であると、所望のポリエステルポリオールを設計することが困難になり、また、100質量部を超えるとポリエステルポリオールの水酸基価が低くなりすぎ、ポリウレタン樹脂、ポリウレタンフォーム製造時の活性が低くなり、成型が困難になるため好ましくない。
(ひまし油由来のヒドロキシル基含有脂肪酸またはヒドロキシル基含有脂肪酸エステル)
本発明において、ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルから選ばれる1種が、ひまし油から得られることが、より環境負荷低減に寄与できるため好ましい。
本発明に係る原料は、該原料中に、ひまし油を加水分解、エステル化、エステル交換して得られた、ヒドロキシル基含有脂肪酸および/またはヒドロキシル基脂肪酸エステルを、合計で90〜100質量%含む混合物であることが好ましい。なお、ひまし油の加水分解、エステル化、エステル交換については、後述と同様の方法を用いることができる。
また、本発明に係る原料は、該原料中に、(I)ひまし油由来の1種のヒドロキシル基含有脂肪酸、(II)ひまし油由来の1種のヒドロキシル基含有脂肪酸エステル、または、(III)ひまし油由来の1種のヒドロキシル基含有脂肪酸(i)と該1種のヒドロキシ基含有脂肪酸(i)から得られるエステルとの混合物を、90〜100質量%含むことが、得られるポリウレタンフォームまたはポリウレタン樹脂が、高反発弾性、適度な硬度、優れた耐久性をよりバランス良く達成できるため、好ましい。
これらのひまし油由来の化合物または混合物は、前記原料中に含まれるヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルの合計100mol%に対して、50mol%以上、好ましくは70〜100mol%、さらに好ましくは80〜100mol%含まれる。これらのひまし油由来の化合物または混合物が50mol%以上であると、より環境負荷低減に寄与できるため望ましい。
さらに、これらのひまし油由来の化合物または混合物は、後述する、平均官能基数が3を超えて8以下である多価アルコールとの質量比が、1:1〜1:100(多価アルコール:化合物または混合物)、好ましくは1:5〜1:70、さらに好ましくは1:5〜1:50である。ひまし油由来の化合物または混合物の量が、該多価アルコール1質量部に対して、1質量部未満であると、所望の軟質ポリウレタンフォームが得られるポリエステルポリオールを設計することが困難になり、また、100質量部を超えると、得られるポリエステルポリオールの水酸基価が低くなりすぎ、ポリウレタン樹脂およびポリウレタンフォーム製造時の反応活性が低くなり、成型が困難になるため好ましくない。
また、これらのひまし油由来のヒドロキシル基含有脂肪酸、ヒドロキシル基含有脂肪酸エステルを含む原料は、次の何れかにより得ることができる。
(1)ひまし油を加水分解して、ひまし油脂肪酸を得て、これを精製して、単一成分としてヒドロキシル基含有脂肪酸を90〜100質量%含む原料を得る。
(2)(1)で得た脂肪酸をエステル化して、該脂肪酸エステルを90〜100質量%含む原料を得る。
(3)ひまし油を、アルコールを用いて、エステル交換を行い、ひまし油脂肪酸エステルを得て、これを精製して、該脂肪酸エステルを90〜100質量%含む原料を得る。
なお、(1)〜(3)において、ひまし油の代わりに水添ひまし油、ひまし油脂肪酸の代わりに水添ひまし油脂肪酸をもちいて、12−ヒドロキシステアリン酸、12−ヒドロキシステアリン酸エステルを90〜100質量%含む原料を得ることも出来る。
上記(2)および(3)において、脂肪酸のエステル化は、一般的なエステル化であれば特に制限はなく、たとえば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、iso-プロパノール、n-ブタノール、tert-ブタノールなどと、該脂肪酸とのエステル化が挙げられる。このようなエステル化は、アルカリ触媒存在下で行なうなど、公知の方法を用いることが出来る。
本発明に係るひまし油由来の原料は、単一成分のヒドロキシル基含有脂肪酸と、該脂肪酸から得られるエステルとを、該原料中に、合計90〜100質量%含めば、上記(1)と(2)、あるいは(3)の混合物であってもよい。
上記(1)および(3)にて、ひまし油脂肪酸又はひまし油脂肪酸エステルを精製するにあたっては、蒸留、抽出、晶析などの公知の方法を用いることが出来る。ひまし油脂肪酸の蒸留にあたっては、ひまし油脂肪酸が200℃程度で熱分解する事、分子内脱水する副反応が起こることから、薄膜蒸発器を用いて180℃以下の温度で蒸留を行なうことが好ましい。使用する薄膜蒸留装置としては特に限定されないが、回転薄膜式蒸留装置・流下薄膜式蒸留装置等が用いられ特に分子蒸留と呼ばれる高真空下での回転薄膜式蒸留装置が蒸発効率の観点から好ましい。
ひまし油脂肪酸の抽出については、一般的な溶媒による抽出法が用いられる。使用する溶媒については特に制限はないが、ひまし油脂肪酸の溶解度・抽出後の除去のし易さなどの観点からヘキサンなどが用いられる。ひまし油脂肪酸とヘキサンの任意の割合で混合し任意の温度下で静置分液し、ヘキサン相とひまし油脂肪酸相を分離し、ひまし油脂肪酸に一部溶解するヘキサンを除去することにより高純度のひまし油脂肪酸を得ることが出来る。
12−ヒドロキシステアリン酸の高純度化については、広く用いられる晶析法を用いることが出来る。
上記(1)から得られる脂肪酸としては、リシノレイン酸、12−ヒドロキシステアリン酸などが挙げられる。
また、ひまし油由来の原料中に含まれるヒドロキシル基含有脂肪酸エステルは、上記(2)または(3)によって得られる。
上記(2)または(3)から得られる脂肪酸としては、リシノレイン酸メチル、リシノレイン酸エチル、リシノレイン酸プロピル、リシノレイン酸ブチルなどのリシノレイン酸エステル、12−ヒドロキシステアリン酸メチル、12−ヒドロキシステアリン酸エチル、12−ヒドロキシステアリン酸プロピル、12−ヒドロキシステアリン酸ブチルなどの12−ヒドロキシステアリン酸エステル、などが挙げられる。
これらの脂肪酸は、単一成分として、ひまし油由来の原料中に、90〜100質量%、好ましくは、95〜100質量%、さらに好ましくは、97〜100質量%含む。このように、ひまし油由来の単一成分の脂肪酸を高純度で含む原料を用いて、ポリウレタン樹脂またはポリウレタンフォームを製造することで、得られる樹脂またはフォームは、より環境負荷の低減に寄与でき、かつ、特に優れた高反発弾性、適度な硬度、優れた耐久性をバランス良く達成することができる。また、原料中の脂肪酸の含量が、90質量%未満であると、水酸基を含まない脂肪酸が多く、ポリオールと該脂肪酸を縮合させてポリエステルポリオールを得る際、水酸基を含まない脂肪酸により、分子鎖末端の水酸基がキャップされ、イソシアネートと反応させてポリウレタン樹脂またはポリウレタンフォームを得る際、非反応性末端がダングリングチェーンを形成し、ポリウレタン樹脂またはポリウレタンフォームの反発弾性を低下させるため好ましくない。さらに、原料中の脂肪酸の含量が、95〜100質量%のとき、水酸基を含有しない脂肪酸が少なく、分子末端の水酸基がキャップされる割合が低いため、ポリウレタン樹脂またはウレタンフォームを成形した際に優れた高反発弾性を示すため、最も好ましい。
なお、ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む原料中に含まれる、ヒドロキシル基含有脂肪酸の割合は、JIS K1557−1の方法により測定されるヒドロキシル基含有脂肪酸の水酸基価A、JIS K1557−5の方法により測定されるヒドロキシル基含有脂肪酸の酸価Bの比A/Bにより決定される。
また、ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む原料中に含まれる、ヒドロキシル基含有脂肪酸エステルの割合は、メチルエステルの場合、1H−NMRによる水酸基隣接炭素に結合するプロトンのピーク面積Cとエステル基の酸素原子に隣接する炭素原子に結合するプロトンのピーク面積Fを用いて、3C/Fを計算することによって測定結果とすることが出来る。また、炭素数が2以上のアルコールと、ヒドロキシル基含有脂肪酸とのエステルの場合、水酸基隣接炭素に結合するプロトンのピーク面積Cとエステル基の酸素原子に隣接する炭素原子に結合するプロトンのピーク面積Gを用いて、2C/Gを計算することによって測定結果とすることが出来る。
また、原料中に含まれる、ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルの合計量(純度:%)は、1H−NMRによる水酸基隣接炭素に結合するプロトンのピーク面積Cとアルキル末端メチル基のプロトンのピーク面積Dを用いて、3C/Dを計算することによって測定結果とすることが出来る。
なお、原料中に含まれる、1種のヒドロキシル基含有脂肪酸(i)と、該1種のヒドロキシ基含有脂肪酸(i)から得られるエステルとの混合物の割合も、上記1H−NMRによる測定法と同様にして、決定できる。
1H−NMRにて1種のヒドロキシル基含有脂肪酸(i)の同定が困難な場合は、ガスクロマトグラフィー(GC)の測定により、1種のヒドロキシル基含有脂肪酸の定性および定量が可能である。また、該1種のヒドロキシ基含有脂肪酸(i)から得られるエステルについても同様にGCによる定性および定量が可能である。
上記のように得られた、ヒドロキシル基含有脂肪酸またはヒドロキシル基含有脂肪酸エステルの中で、ポリオール製造時、ポリオールの粘度が低くなる点で、リシノレイン酸、リシノレイン酸エステルが好ましい。
(その他のヒドロキシカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸エステル)
本発明において、ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む原料中には、その他のヒドロキシカルボン酸および/またはヒドロキシカルボン酸エステルが、0〜10質量%、好ましくは0〜5質量%、さらに好ましくは0〜3質量%含まれていても良い。
また、これらのヒドロキシカルボン酸および/またはヒドロキシカルボン酸エステルは、前記原料中に含まれるヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルの合計100mol%に対して、好ましくは50mol%未満、より好ましくは0〜30mol%、さらに好ましくは0〜20mol%含まれる。これらのヒドロキシカルボン酸および/またはヒドロキシカルボン酸エステルが、合計で50mol%未満であると、ポリエステルポリオールの粘度を低減できるため望ましい。
このようなヒドロキシカルボン酸としては、乳酸、グリコール酸、2−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ酪酸、γ−ヒドロキシ酪酸などが挙げられる。また、ヒドロキシカルボン酸エステルとしては、乳酸エステル、グリコール酸エステル、2−ヒドロキシ酪酸エステル、3−ヒドロキシ酪酸エステル、γ−ヒドロキシ酪酸エステルなどが挙げられる。なお、エステル化については、上記と同様に、一般的なエステル化であれば特に制限はなく、たとえば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、iso-プロパノール、n-ブタノール、tert-ブタノールなどと、該ヒドロキシカルボン酸とのエステル化が挙げられる。このようなエステル化は、アルカリ触媒存在下で行なうなど、公知の方法を用いることが出来る。
なお、本発明において、ヒドロキシカルボン酸として、乳酸および/または乳酸エステルを用いた場合、該原料としては、下記(IV)〜(XI)のいずれかを90〜100質量%含むものを用いることもできる。ここで、下記(IV)〜(XI)において、「1種」および「エステル」についての定義は、上記と同様である。
(IV)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸と乳酸との混合物、
(V)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸と乳酸エステルとの混合物、
(VI)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸エステルと乳酸との混合物、
(VII)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸エステルと乳酸エステルとの混合物、
(VIII)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸(i)と、該1種のヒドロキシ基含有脂肪酸(i)から得られるエステル、および乳酸との混合物、
(IX)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸(i)と、該1種のヒドロキシ基含有脂肪酸(i)から得られるエステル、および乳酸エステルとの混合物、
(X)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸(i)、該1種のヒドロキシ基含有脂肪酸(i)から得られるエステル、乳酸および乳酸エステルから選ばれる少なくとも1種以上の混合物、
(XI)ヒドロキシル基含有脂肪酸、ヒドロキシル基含有脂肪酸エステル、乳酸および乳酸エステルから選ばれる少なくとも1種以上を含む混合物。
(平均官能基数が3を超えて8以下である多価アルコール)
前記原料、特にひまし油由来の原料と共に、ポリエステルポリオール(A)の形成のために用いられる、本発明に係る平均官能基数が3を超えて8以下である多価アルコールは、所望の多価アルコールであれば、ポリウレタンフォームの製造用に一般的に使用されるポリオールを用いることができる。
ポリウレタン樹脂またはポリウレタンフォームの架橋を十分に進行させ、高反発弾性のポリウレタン樹脂またはポリウレタンフォームを製造しうるポリエステルポリオール(A)を調製するため、多価アルコール(以下、ポリオールと称すこともある)としては、用いられる多価アルコールの平均ヒドロキシル基数(平均官能基数)が3より大きく8以下であることが好ましく、ポリウレタン樹脂またはポリウレタンフォームの架橋度を高め、反発弾性を確保するため、平均ヒドロキシル基数が3.5以上8以下であることがより好ましい。また、平均官能基数が8を超えると、ポリオール粘度が上昇し、ポリウレタンフォーム製造時に発泡機での使用が困難となる点で好ましくなく、ポリウレタン樹脂においても、ポリオール粘度上昇による混合不良を招く点で好ましくない。3より大きく8以下のヒドロキシル基を有する多価アルコールとしては、1分子あたり、ヒドロキシル基が4以上8以下である多価アルコール、ポリオキシアルキレンポリオール、ポリエステルポリオールなどが挙げられる。これらの多価アルコールは1種単独で、または複数を併用して用いることができる。
また、多価アルコールの平均ヒドロキシル基が3以下とならない条件で1分子あたり2もしくは3個のヒドロキシル基を有する多価アルコール、これを開始剤としたポリオキシアルキレンポリオール、ポリエステルポリオールなどを併用してもよい。
ヒドロキシル基を1分子あたり4〜8個含む多価アルコールとしては、ジグリセリン、ペンタエリスリトール,α−メチルグルコシド等の4価アルコール;ジペンタエリスリトール等の6価アルコール;グルコース、ソルビトール、デキストロース、フラクトース、シュークロース等の糖類およびその誘導体;7〜8個含む水酸基を有するフェノール類が挙げられる。また、上記多価アルコールにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等を付加した多価アルコールのアルキレンオキシド付加物も使用することができる。これらの多価アルコールは1種単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
ポリオキシアルキレンポリオールは、アルキレンオキサイドを開環重合させて得られたオリゴマーあるいは重合物であり、通常、触媒存在下に活性水素化合物を開始剤としてアルキレンオキサイドを開環重合させて得られる。なお、ポリオキシアルキレンポリオールを製造するに用いられるアルキレンオキサイド化合物としては、たとえば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、1,2−ブチレンオキサイド、2,3−ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、メチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテルまたはフェニルグリシジルエーテル等が挙げられる。これらのアルキンオキサイド化合物のうち、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、1,2−ブチレンオキサイドまたはスチレンオキサイドが好ましく、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドが更に好ましい。これらは1種単独で、または2種以上を併用して用いることができる。また、ポリオキシアルキレンポリオールは、ポリオキシアルキレンポリエーテルポリオールと呼称されることもある。ポリオキシアルキレンポリオールは、好ましくは水酸基価が100〜1800mgKOH/gであり、さらに好ましくは200〜1200mgKOH/gであることが望ましい。ポリオキシアルキレンポリオールは1種単独で、または複数を併用して用いることができる。
本発明において、多価アルコールの平均官能基数が3以下とならない範囲で1分子あたり2〜3個のヒドロキシル基を有する多価アルコールを、1分子あたり4〜8個のヒドロキシル基を持つポリオールと併用できる。1分子当り2〜3個のヒドロキシル基を有する多価アルコールとしては、たとえば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール等の炭素数2〜10の2価アルコール;トリメチロールプロパン、グリセリン等の炭素数2〜10の3価アルコール;ビスフェノールA等の2個以上の水酸基を有するフェノール類をあげることが出来る。また、上記多価アルコールにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等を付加した多価アルコールのアルキレンオキシド付加物も使用することができる。これらの多価アルコールは1種単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
(ポリエステルポリオール(A))
本発明の水酸基価が15〜100mgKOH/gであるポリエステルポリオール(A)は、上記原料中に、特にひまし油由来の、ヒドロキシル基含有脂肪酸、ヒドロキシル基含有脂肪酸エステルと、上記平均官能基数が3を超えて8以下である多価アルコールとを縮合させて得られる。この場合、ヒドロキシル基含有脂肪酸および/またはヒドロキシル基含有脂肪酸エステルを縮合させた後、得られた縮合物を多価アルコールと縮合させてもよいし、あるいは多価アルコールと、ヒドロキシル基含有脂肪酸および/またはヒドロキシル基含有脂肪酸エステルとを縮合させた後、さらに、ヒドロキシル基含有脂肪酸および/またはヒドロキシル基含有脂肪酸エステルを縮合させてもよい。
ポリエステルポリオールの合成装置は、生成する水、もしくはアルコールを系外に留出させる装置を具備していれば良く、これらの縮合は例えば、窒素ガスなどの不活性ガス下において、無溶剤下高温縮合をしても良いし、溶液重合など他の公知の方法を用いても良い。無溶剤下の高温縮合時の温度は、脱水縮合が起こる温度なら何度でもかまわないが、リシノレイン酸や12−ヒドロキシステアリン酸が200℃程度で分解し、分子内脱水を起こすことを考慮すると、140℃から200℃の間で行なうことが好ましく、さらに好ましくは160℃から180℃の間で行なうことが好ましい。また、反応中の圧力は常圧、加圧、減圧のいずれでもかまわないが、常圧もしくは減圧下に反応を進めることが反応効率の点から好ましい。また、エステル化触媒として、オクチル酸錫や、ジブチル錫ジラウレートなどの錫触媒、を用いてもよく、他の触媒、例えばチタン触媒などを用いても良い。
また、本発明のポリエステルポリオール(A)の酸価は、0〜5mgKOH/g、好ましくは0〜3mgKOH/g、さらに好ましくは0〜2mgKOH/gである。酸価が5mgKOH/gを超えると、ウレタン化反応を行なうにあたって反応性が遅延するため好ましくなく、反応性制御の観点から、3mgKOH/g以下であることが好ましく、2mgKOH/g以下であることがさらに好ましい。
また、本発明のポリエステルポリオール(A)の水酸基価は15〜100mgKOH/g、好ましくは20〜80mgKOH/g、さらに好ましくは25〜60mgKOH/gである。水酸基価が15mgKOH/g以上であれば、発泡体製造時の硬化が短時間で進むため好ましく、100mgKOH/g以下であれば、高反発弾性軟質ポリウレタンフォームとして適当な反発弾性、硬度を示すため好ましい。
さらに、本発明のポリエステルポリオール(A)は、25℃での粘度が20000mPa・s以下、好ましくは15000mPa・s以下、さらに好ましくは10000mPa・s以下である。
上記原料中に、ひまし油由来のヒドロキシル基含有脂肪酸および/またはひまし油由来のヒドロキシル基含有脂肪酸エステルを用いたとき、本発明のポリエステルポリオール(A)を用いて得られるポリウレタンフォームは、フォーム中の植物由来成分の含量を非常に高くすることができるため、より環境負荷の低減に寄与できる。カーボンニュートラルの概念を用いると、植物由来のクルードグリセリンを用いることにより、これを用いて調製されるポリオールおよびポリウレタン発泡体を燃やした場合の二酸化炭素排出量を減ずることができる。なお、ポリマーがバイオマス原料を利用していることは、ASTM D6866に規定されているように質量数14の炭素の含有量、質量数12および質量数13の炭素の含有量を測定し質量数14の炭素含有割合(14C濃度)を求めることにより判別することができる。
具体的には、ASTM(米国標準検査法) D6866 (Standard Test Method for Determining the Biobased Content of Natural Range Materials Using Radiocarbon and Isotope Ratio Mass Spectrometry Analysis)に記載されているように、サンプルを燃焼してCO2とし、正確に定量したCO2ガスをAMS(Accelerated Mass Spectrometry)装置に入れて質量数14の炭素の含有量、質量数12および質量数13の炭素の含有量を測定し、大気中や石油化学品中に存在する質量数14の炭素の存在率と比較することにより判別できる。
また、サンプルを燃焼し、得られたCO2をCO2吸収剤で吸収するか、ベンゼンに変換し、液体シンチレーションカウンターにより質量数14の炭素量を測定し、石油由来のものと比較することにより判別することもできる。
石油由来原料だけでポリオールが合成される場合、質量数14の炭素は観測されず、植物由来の原料を用いると質量数14の炭素が観測される。二酸化炭素排出量を減ずる効果を得るには、ポリウレタンフォーム中の14C濃度の値が10pMC(Percent Modern Carbon)以上であればよく、好ましくは20pMC以上、さらに好ましくは30pMCであればよい。
また、本発明のポリエステルポリオール(A)を用いて得られるポリウレタンフォームは、特に優れた高反発弾性、適度な硬度、優れた耐久性をバランス良く達成することができる。そのため、特に、環境に配慮した車両用シートクッション等のクッション材として、好適に用いることができる。
また、本発明のポリエステルポリオール(A)は、さらにプロピレンオキシドおよび/またはエチレンオキシドを付加したポリオールとして、使用することもできる。
本発明のポリエステルポリオール(A)は、さらにラクトンを付加したポリオールとして、使用することもできる。ラクトンとしては、β−プロピオラクトン等のβ−ラクトン、γ−ブチロラクトン等のγ−ラクトン、δ−バレロラクトン等のδ−ラクトン、ε−カプロラクトン等のε−ラクトン等が挙げられ、β−プロピオラクトンおよびε−カプロラクトンが好ましい。
本発明のポリエステルポリオール(A)は、ポリエステルポリオール(A)とポリイソシアネートとの反応により得られる、水酸基末端を有するひまし油由来のプレポリマーとして、用いることもできる。本プレポリマーで用いるポリイソシアネートは特に限定されず、従来公知のトリレンジイソシアネート(2,4−体あるいは2,6−体等の異性体比率は特に限定されず、2,4−体/2,6−体が80/20の比率のものが好ましく使用される)、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、トリレンジイソシアネートとポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの混合物等を好ましく用いることができる。またはそれらポリイソシアネートのウレタン変性体、カルボジイミド変性体、ないし、それらとトリレンジイソシアネートの混合物も好ましく使用できる。
<その他のポリオール>
<(B)低モノオールポリオール>
本発明では、ポリウレタンフォームの製造用に一般に使用されるポリオールであり、かつ、総不飽和度が0.035meq/g以下、好ましくは0.030meq/g以下、より好ましくは0.025meq/g以下の低モノオールポリオール(B)を用いてもよい。なお、総不飽和度の下限値は特に限定されないが、たとえば0.001meq/gである。また、前記低モノオールポリオール(B)の変性体も用いることができる。これらの低モノオールポリオール(B)は1種単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
低モノオールポリオール(B)は、ポリオール(P)中に、ポリオール(P)全成分100質量%に対して、5〜95質量%、好ましくは5〜90質量%、さらに好ましくは10〜80質量%、最も好ましくは10〜50質量%未満含まれる。低モノオールポリオール(B)が、5質量%未満であるとき、成形性の点で好ましくなく、80質量%を超えると、環境負荷の低減に寄与できないという点で好ましくない。
好ましい低モノオールポリオール(B)としては、総不飽和度が上記範囲のポリエーテルポリオール(以下、「ポリエーテルポリオール(B1)」ともいう)およびこの変性体等が挙げられる。これらの低モノオールポリオールは1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
(ポリエーテルポリオール(B1))
上記ポリエーテルポリオール(B1)としては、開始剤である活性水素化合物にアルキレンオキシドを、通常、触媒存在下で開環重合させることにより得られ、かつ総不飽和度が上記範囲のオリゴマーまたは重合物が挙げられる。
一般に、ポリエーテルポリオールの製造に際し、触媒存在下で開始剤にアルキレンオキシドを開環重合させると、ポリエーテルポリオールの分子量の増加と共に分子片末端に不飽和基を有するモノオールが副生することが知られている。このモノオールの含有量は、通常、ポリエーテルポリオールの総不飽和度で表記され、この値が小さいほどモノオール含有量が低いことを示す。
ポリエーテルポリオール中のモノオールは、主成分であるポリエーテルポリオールと比較して低分子量であるため、ポリエーテルポリオールの分子量分布を大幅に広げ、平均官能基数を低下させる。このようなモノオール含有量の高いポリエーテルポリオールをポリウレタンフォームの製造に使用すると、得られるウレタンフォームは、ヒステリシスロスの増大、硬度の低下、伸長性の低下、耐久性の低下、キュア性の低下等、ポリウレタンフォームの諸物性の低下を招く原因となる。ここで言う耐久性とは、具体的には、クッションとしての長期使用時における厚み低下度合いの指標となる湿熱圧縮永久歪み等を指す。また、ポリウレタン樹脂の場合も同様に、伸長性、耐久性の低下を招くおそれがある。
また、ポリエーテルポリオール中のモノオール含有量が増大すると、このポリエーテルポリオールから得られるポリウレタンフォーム中の格子欠陥が増大して架橋密度が低下し、結果としてジメチルホルムアミド等の極性有機溶媒中でのポリウレタンフォームの膨潤度が増大する傾向にある。一般に、膨潤度と架橋密度との関係については、P.J.Flory著「Principle of Polymer Chemistry」Cornell University Press(1953)中のFlory−Rehnerの式が用いられ、モノオール含有量と極性有機溶媒中の膨潤度との関係については、Usakaら共著「A Raw Materials System Concept for Wider Ranging Demands of Flexible Polyurethane Molded Foam」Polyurethane Expo 2002 Conference Proceedings(2002)75頁〜82頁等に開示されている。また、ポリウレタン樹脂の場合も同様に、架橋密度が低下し、極性溶媒中でのポリウレタン樹脂の膨潤度が増大するおそれがある。
したがって、上述したようなポリウレタンフォームまたはポリウレタン樹脂の諸物性の低下を招く原因となるモノオールの含有量は、より少ないことが好ましい。
(触媒)
上記のような総不飽和度が小さい、すなわち低モノオール含有量のポリエーテルポリオール(B1)は、たとえば、少なくとも、窒素−リン2重結合を有する化合物、水酸化セシウムおよび水酸化ルビジウムから選択される少なくとも1種の化合物を触媒として使用することによって製造することができる。上記化合物を触媒として用いることによって、水酸化カリウムなどの従来公知のアルカリ金属水酸化物を触媒として使用した場合に比較して副生するモノオール量を低減させることができ、結果として得られるポリウレタンフォームまたはポリウレタン樹脂の諸物性を向上させることができる。たとえば、アルカリ金属水酸化物を触媒として使用すると、適度な硬度および反発弾性、ならびに優れた耐久性をバランス良く達成することは困難であったが、上記化合物を触媒として用いることによって良好に達成することができる。特に、この低モノオールポリオールの優れた効果は、一般的に不純物が含まれ、石油由来ポリオールに比べて性能が劣ることが多い植物由来ポリオールと併用した場合に顕著に現れる。
上記窒素−リン2重結合を有する化合物としては、特に限定はされないが、特開平11−106500号公報、特開2000−297131号公報および特開2001−106780号公報に記載の化合物が挙げられ、これらのうち、ホスファゼニウム化合物が好ましい。
(活性水素化合物)
上記活性水素化合物としては、酸素原子上に活性水素原子を有する活性水素化合物や窒素原子上に活性水素原子を有する活性水素化合物が挙げられ、官能基数が2〜8の活性水素化合物が好ましい。
酸素原子上に活性水素原子を有する活性水素化合物としては、水、炭素数1〜20のカルボン酸、1分子中2〜6個のカルボキシル基を有する炭素数2〜20の多価カルボン酸類、カルバミン酸類、炭素数1〜20のアルコール類、1分子中2〜8個の水酸基を有する炭素数2〜20の多価アルコール類、糖類またはその誘導体、1分子中1〜3の水酸基を有する炭素数6〜20の芳香族化合物類、1分子中2〜8個の末端を有し、その末端の少なくとも1つに水酸基を有するポリアルキレンオキシド類等が挙げられる。
窒素原子上に活性水素原子を有する活性水素化合物としては、炭素数1〜20の脂肪族または芳香族一級アミン類、炭素数2〜20の脂肪族または芳香族二級アミン類、1分子中2〜3個の一級もしくは二級アミノ基を有する炭素数2〜20の多価アミン類、炭素数4〜20の飽和環状二級アミン類、炭素数4〜20の不飽和環状二級アミン類、1分子中2〜3の二級アミノ基を含む炭素数4〜20の環状の多価アミン類、炭素数2〜20の無置換またはN−一置換の酸アミド類、5〜7員環の環状アミド類、炭素数4〜10のジカルボン酸のイミド類等が挙げられる。
これらの活性水素化合物は、1種単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。これらの活性水素化合物のうち、炭素原子数が2〜20で、1分子中2〜8個の水酸基を有する多価アルコール類が好ましく、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、ペンタエリスリトールがより好ましい。
(アルキレンオキシド)
上記アルキレンオキシドとしては、炭素数2〜12のアルキレンオキシドが好ましい。具体的には、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド、2,3−ブチレンオキシド、スチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、メチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル等が挙げられ、より好ましくはエチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド、スチレンオキシドであり、特に好ましくはエチレンオキシド、プロピレンオキシドである。
これらのアルキレンオキシドは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらのアルキレンオキシドを併用する場合には、複数のアルキレンオキシドを同時に付加重合させる方法、順次に付加重合させる方法、または順次付加重合させる方法を繰り返して行なう方法などを採ることができる。
上記ポリエーテルポリオール(B1)は、特開2000−297131号公報、特開2001−106780号公報等に記載された、反応条件、製造方法等により製造することができる。
このようにして得られたポリエーテルポリオール(B1)のうち、エチレンオキシドを含むアルキレンオキシドを付加重合させたポリエーテルポリオールが好ましい。また、このポリエーテルポリオール(B1)の水酸基価は10〜40mgKOH/gが好ましく、20〜38mgKOH/gがより好ましい。さらに、エチレンオキシドから導かれる構成単位の含有量(全オキシエチレン基含量)は、ポリエーテルポリオール(B1)を構成するアルキレンオキシドから導かれる構成単位の総量100質量%に対して、好ましくは5質量%以上30質量%以下、さらに好ましくは10質量%以上20質量%以下である。
<(PB)ポリマー分散ポリオール>
本発明では、(A)ポリエステルポリオール、あるいは(B)低モノオールポリオールをそのまま使用してもよいが、これらのポリオール中で不飽和結合を有する化合物をラジカル重合させて得られたポリマー微粒子が、これらのポリオール中に分散したポリマー分散ポリオールとして使用してもよい。また、これらのポリオールと、ポリマー分散ポリオールとを併用してもよい。
ポリマー分散ポリオールは、ポリオール(P)中に、ポリオール(P)全成分100質量%に対して、0〜80質量%、好ましくは0〜50質量%、さらに好ましくは0〜30質量%含まれる。ポリマー分散ポリオールが、80質量%を超えると、環境負荷の低減に寄与できないという点で好ましくない。
ポリマー分散ポリオールとしては、低モノオールポリオール(B)から得られるポリマーポリオール(以下、「ポリマーポリオール(PB)」ともいう)が好ましく、ポリエーテルポリオール(B1)から得られるポリマーポリオール(以下、「ポリマーポリオール(PB1)」ともいう)がより好ましく、水酸基価が15mgKOH/g以上60mgKOH/g以下のポリエーテルポリオール(B1)から得られるポリマーポリオールが特に好ましい。
上記ポリマー分散ポリオールは、アゾビスイソブチロニトリル等のラジカル開始剤を用いて、上記(A)ポリエステルポリオール、あるいは(B)低モノオールポリオール中で不飽和結合を有する化合物を分散重合させることにより、これらのポリオール中にビニルポリマー粒子が分散した分散体として得ることができる。このビニルポリマー粒子は、不飽和結合を有する化合物の重合体からなるビニルポリマー粒子でもよいが、分散重合時に、不飽和結合を有する化合物の少なくとも一部が分散媒であるこれらのポリオールにグラフト化されたポリマー粒子が好ましい。
不飽和結合を有する化合物は、分子中に不飽和結合を有する化合物であり、たとえば、アクリロニトリル、スチレン、アクリルアミドなどが挙げられる。これらの不飽和結合を有する化合物は、1種単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
ポリマー分散ポリオールを製造する際、不飽和結合を有する化合物の他に、分散安定化剤や連鎖移動剤等を添加してもよい。
自動車等の車両用シートパッドなどに適用できる高反発弾性軟質ポリウレタンフォームの製造には、ポリエステルポリオール(A)と共に、低モノオールポリオール(B)とポリマーポリオール(PB)とを併用することが好ましく、また、ポリエステルポリオール(A)と共に、上記ポリエーテルポリオール(B1)とポリマーポリオール(PB1)とを併用することがより好ましい。
<低モノオールポリオール(B)、ポリマー分散ポリオール以外のポリオール>
本発明のポリウレタンフォーム用組成物には、ポリエステルポリオール(A)、低モノオールポリオール(B)、ポリマー分散ポリオール以外に、ポリウレタンフォームの製造用に一般に使用されるその他のポリオールを添加してもよい。このようなポリオールとしては、たとえば、総不飽和度が0.035meq/gを超えるポリエーテルポリオール、このポリエーテルポリオールから得られるポリマーポリオール、ポリエステルポリオールなどが挙げられる。このようなポリオールは、ポリオール(P)中に、ポリオール(P)全成分100質量%に対して、5〜95質量%、好ましくは10〜80質量%、さらに好ましくは10〜70質量%含まれる。ポリオールが、5質量%未満であるとき、成形性の点で好ましくなく、95質量%を超えると、環境負荷の低減に寄与できないという点で好ましくない。
(ポリエーテルポリオール(C))
総不飽和度が0.035meq/gを超えるポリエーテルポリオール(以下、「ポリエーテルポリオール(C)」ともいう)としては、アルキレンオキシドを開環重合させて得られ、かつ総不飽和度が0.035meq/gを超えるオリゴマーまたは重合物が挙げられる。このようなポリエーテルポリオール(C)は、通常、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物等の触媒存在下で開始剤である活性水素化合物にアルキレンオキシドを開環重合させることにより得られる。
(活性水素化合物)
上記活性水素化合物としては、上記ポリエーテルポリオール(B1)において例示した活性水素化合物を用いることができる。これらの活性水素化合物は、1種単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。これらの活性水素化合物のうち、炭素原子数が2〜20で、1分子中2〜8個の水酸基を有する多価アルコール類が好ましく、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、ペンタエリスリトールがより好ましい。
(アルキレンオキシド)
上記アルキレンオキシドとしては、上記ポリエーテルポリオール(B1)において例示したアルキレンオキシドが挙げられ、より好ましくはエチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド、スチレンオキシドであり、特に好ましくはエチレンオキシド、プロピレンオキシドである。
これらのアルキレンオキシドは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらのアルキレンオキシドを併用する場合には、複数のアルキレンオキシドを同時に付加重合させる方法、順次に付加重合させる方法、または順次付加重合させる方法を繰り返して行なう方法などを採ることができる。
上記ポリエーテルポリオール(C)は、大津隆行著「改訂高分子合成の化学」第2版第1刷化学同人(1989)172〜180頁、松平信孝、前田哲郎共編「ポリウレタン」第8刷槙書店(1964)41〜45頁等に記載された、触媒、反応条件、製造方法等により製造することができる。
このようにして得られたポリエーテルポリオール(C)のうち、エチレンオキシドを含むアルキレンオキシドを付加重合させたポリエーテルポリオールが好ましい。また、エチレンオキシドから導かれる構成単位の含有量(全オキシエチレン基含量)は、ポリエーテルポリオール(C)を構成するアルキレンオキシドから導かれる構成単位の総量100質量%に対して、好ましくは5質量%以上30質量%以下、さらに好ましくは10質量%以上20質量%以下である。
(ポリマーポリオール(PC))
その他のポリオールとして用いられるポリマーポリオールとしては、上記ポリエーテルポリオール(C)から得られるポリマーポリオール(以下、「ポリマーポリオール(PC)」ともいう)が挙げられ、好ましくは水酸基価が15mgKOH/g以上60mgKOH/g以下のポリエーテルポリオール(C)から得られるポリマーポリオールである。
このポリマーポリオール(PC)は、アゾビスイソブチロニトリル等のラジカル開始剤を用いて、上記ポリエーテルポリオール(C)中で不飽和結合を有する化合物を分散重合させることにより、上記ポリエーテルポリオール(C)中にビニルポリマー粒子が分散した分散体として得ることができる。このビニルポリマー粒子は、不飽和結合を有する化合物の重合体からなるビニルポリマー粒子でもよいが、分散重合時に、不飽和結合を有する化合物の少なくとも一部が分散媒であるポリエーテルポリオール(C)にグラフト化されたポリマー粒子が好ましい。
不飽和結合を有する化合物としては、上記特定ポリマーポリオールにおいて例示した不飽和結合を有する化合物が挙げられる。これらの不飽和結合を有する化合物は、1種単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。ポリマーポリオール(PC)を製造する際に、不飽和結合を有する化合物の他に、分散安定化剤や連鎖移動剤等を併用してもよい。
(ポリエステルポリオール)
上記ポリエステルポリオールとしては、たとえば、低分子ポリオールとカルボン酸との縮合物;ε−カプロラクトン開環重合物、β−メチル−δ−バレロラクトン開環重合物等のラクトン系ポリオール等が挙げられる。
上記低分子ポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール等の炭素数2〜10の2価アルコール、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等の炭素数2〜10の3価アルコール、ペンタエリスリトール、ジグリセリン等の4価アルコール、ソルビトール、ショ糖等の糖類等が挙げられる。
上記カルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸等の炭素数2〜10のジカルボン酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸等の炭素数2〜10の酸無水物等が挙げられる。
<発泡剤>
本発明に係る発泡剤としては、液化炭酸ガス等の物理発泡剤も使用可能であるが、水を使用することが最も望ましい。
発泡剤として水を使用する場合には、ポリオール(P)全成分100質量部に対して、好ましくは1.3〜6.0質量部、より好ましくは1.8〜5.0質量部、特に好ましくは2.0〜4.0質量部である。発泡剤としての水の量が上記範囲であることによって、発泡が安定し、有効に行われる。
また、発泡剤として、地球環境保護の目的で開発されたヒドロキシフルオロカーボン類(HFC−245fa等)、炭化水素類(シクロペンタン等)、炭酸ガス、液化炭酸ガスなどの物理発泡剤を、水と併用することができる。これらのうち、環境への負荷低減の面から、炭酸ガス、液化炭酸ガスが好ましい。
<触媒>
本発明において用いられる触媒は、ポリオール(P)とポリイソシアネートとの反応に用いられ、特に制限なく、従来公知の触媒が使用できる。たとえば、トリエチレンジアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、1−イソブチル−2−メチルイミダゾール、モルフォリン類等の脂肪族アミン類;オクタン酸スズ、ジブチルチンジラウレート等の有機錫化合物などを好ましく用いることができる。
これらの触媒は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて使用することができる。触媒の使用量は、ポリオール(P)全成分100質量部に対して、0.1〜10質量部であることが好ましい。
<整泡剤>
本発明において用いられる整泡剤としては、従来公知の整泡剤が使用でき、特に制限は無いが、通常は有機ケイ素系界面活性剤を使用することが好ましい。
たとえば、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製のFV−1013−16、SRX−274C、SF−2969、SF−2961、SF−2962、L−5309、L−3601、L−5307、L−3600、L−5366、SZ−1325、SZ−1328、Y−10366などを好ましく用いることができる。整泡剤の使用量は、ポリオール(P)全成分100質量部に対して、好ましくは0.1〜10質量部、さらに好ましくは0.5〜5質量部の量である。
<ポリイソシアネート>
本発明において用いられるポリイソシアネートは、特に限定されず、たとえば、岩田敬治編「ポリウレタン樹脂ハンドブック」第1刷日刊工業新聞社(1987)71〜98頁等に示されている従来公知のポリイソシアネートが挙げられる。この中で、発泡体を得るためには、トルイレンジイソシアネート(2,4−体や2,6−体等の異性体比率は特に限定されないが、2,4−体/2,6−体が80/20の比率のものが好ましい)、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(たとえば、三井化学ポリウレタン(株)製コスモネートM−200)もしくはそのウレタン変性体、またはこれらの混合物が好ましく使用できる。
ポリイソシアネートがトルイレンジイソシアネートと他のポリイソシアネートとの混合物の場合、フォームの耐久性と機械強度のバランスの点から、ポリイソシアネートの総量に対して、トルイレンジイソシアネートを、好ましくは50〜99質量%、さらに好ましくは70〜90質量%、特に好ましくは75〜85質量%の量で含有することが望ましい。
また、ポリウレタン樹脂を得ようとする場合には、トルイレンジイソシアネート(2,4−体や2,6−体等の異性体比率は特に限定されないが、2,4−体/2,6−体が80/20の比率のものが好ましい)、ジフェニルメタンジイソシアネート(たとえば、三井化学(株)製コスモネートPH)、キシリレンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ヘキサメチレンジイソシアネートなどを用いることができる。
本発明では、NCOインデックスが好ましくは0.70〜1.30、より好ましくは0.80〜1.20となるように各成分を使用することが望ましい。NCOインデックスが上記範囲であると、クッション材として適度な硬度、機械強度を有し、しかも適度な反発弾性、伸び率および成形性を有するポリウレタンフォームまたはポリウレタン樹脂を得ることができる。なお、本発明においてNCOインデックスとは、ポリイソシアネート中のイソシアネート基の総数を、ポリオールの水酸基や架橋剤等のアミノ基、水等のイソシアネート基と反応する活性水素の総数で除した値を意味する。すなわち、イソシアネート基と反応する活性水素数とポリイソシアネート中のイソシアネート基が化学量論的に等しい場合、そのNCOインデックスは1.0となる。
<その他の助剤>
本発明のポリウレタン用組成物には、上記成分に加えて、鎖延長剤、架橋剤、連通化剤、消泡剤、さらにその他助剤として難燃剤、顔料、紫外線吸収剤、酸化防止剤等のポリウレタンフォームまたはポリウレタン樹脂を製造する際に一般的に用いられる添加剤を、本発明の目的を損なわない範囲で用いることができる。
上記添加剤としては、松平信孝、前田哲郎共編「ポリウレタン」第8刷槙書店(1964)の134〜137頁、松尾仁、国井宣明、田辺清士共編「機能性ポリウレタン」第1刷株式会社シーエムシー(1989年)54〜68頁等に記載の添加剤が挙げられる。
<架橋剤>
後述する、本発明のポリウレタンフォームまたはポリウレタン樹脂には、架橋剤を使用することも可能であるため、本発明のポリウレタン用組成物に架橋剤を添加することもできる。架橋剤を使用する場合には、好ましくは水酸基価が200〜1800mgKOH/gである化合物が架橋剤として用いられる。
このような架橋剤としては、たとえばグリセリン等の脂肪族多価アルコール類;ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類などが挙げられる。
また、水酸基価が200〜1800mgKOH/gであるポリオキシアルキレンポリオールも架橋剤として用いることができ、さらに、従来公知の架橋剤も用いることができる。このような架橋剤を使用する場合は、ポリオール(P)全成分100質量部に対して、0.5〜10質量部の量を用いることが好ましい。
[ポリウレタン樹脂およびその製造方法]
本発明に係るポリウレタン樹脂の製造方法は、特に限定されず、従来公知の製造方法を適宜採用することができる。具体的には、ポリエステルポリオール(A)を含むポリオール(P)を触媒、消泡剤、低モノオールポリオール(B)などのその他のポリオール、その他の助剤、架橋剤などを予め混合してレジンプレミックスを調製した後、このレジンプレミックスとポリイソシアネートを混合し、硬化させることによりポリウレタン樹脂を得ることが出来る。また、ポリエステルポリオール(A)を含むポリオール(P)を過剰のイソシアネートと反応させることにより、イソシアネート基を末端に持つプレポリマーを合成し、その後、触媒や必要な架橋剤をプレポリマーと混合することによりポリウレタン樹脂を得ることも出来る。
本発明のポリウレタン樹脂は、高反発弾性、適度な硬度、ならびに優れた耐久性をバランス良く達成でき、特に、ひまし油由来の原料を用いることで環境負荷低減に寄与することができる。ポリウレタン樹脂は、特に高反発弾性が要求される、接着剤、シーリング剤などの用途に好ましく用いられる。
上記のポリウレタン樹脂において、ショアーA硬度は、JIS K6253に準ずる条件において、通常30〜90の範囲、好ましくは35〜90の範囲、さらに好ましくは40〜70の範囲にあり、反発弾性率(%)は、JIS K6255に準ずる条件において、通常50%以上、好ましくは60〜80%、さらに好ましくは65〜80%にあり、最大点応力(MPa)は、JIS K6251に準ずる条件において、通常0.5MPa以上、好ましくは0.8MPa以上であり、最大点伸度(%)は、JIS K6251に準ずる条件において、50〜400%、好ましくは60〜200%である。
[ポリウレタンフォームおよびその製造方法]
本発明に係るポリウレタンフォームの製造方法は、特に限定されず、従来公知の製造方法を適宜採用することができる。具体的には、スラブフォーム法、ホットキュアモールドフォーム法、コールドキュアモールドフォーム法のいずれも採用できる。自動車等の車両用シートパッドを製造する場合は、コールドキュアモールドフォーム法が好ましい。
コールドキュアモールドフォーム法によりポリウレタンフォームを製造する方法としては、公知のコールドキュアモールドフォーム法が採用できる。たとえば、ポリエステルポリオール(A)を含むポリオール(P)、発泡剤、触媒、整泡剤、低モノオールポリオール(B)などのその他のポリオール、その他の助剤、架橋剤などを予め混合してレジンプレミックスを調製した後、このレジンプレミックスとポリイソシアネートとを、通常、高圧発泡機または低圧発泡機を用いて、所定のNCOインデックスとなるように混合し、この混合物を金型に注入して反応および発泡、硬化させて一定形状のポリウレタンフォームを得ることができる。
硬化時間は通常30秒〜30分であり、金型温度は通常室温から80℃程度であり、硬化温度は、室温から150℃程度であることが好ましく、さらに硬化後に、本発明の目的、効果を損なわない範囲で80〜180℃の範囲で硬化物を加熱してもよい。
レジンプレミックスは、通常、高圧発泡機または低圧発泡機でポリイソシアナートと混合されるが、有機スズ触媒のように加水分解性を示す化合物を触媒として使用する場合、発泡剤が水である場合、水との接触を避けるため水成分と有機スズ触媒成分とを異なる経路で発泡機に注入して発泡機の混合ヘッドで混合することが好ましい。使用するレジンプレミックスの粘度は、発泡機での混合性、フォームの成形性の観点から2500mPa・s以下であることが好ましい。
このようにして、ひまし油由来の原料を用いることで環境負荷低減に寄与し、かつ高反発弾性、適度な硬度、ならびに優れた耐久性をバランス良く達成するひまし油由来のポリウレタンフォームを得ることができる。ポリウレタンフォームの反発弾性範囲、適度な硬度範囲、および優れた耐久性範囲は、一般的に用途によって異なるが、本発明のポリウレタンフォームは、高反発弾性が要求される、自動車などの車輌用シートクッション、シートバックなどの用途に好ましく用いられる。
たとえば、一般にコア密度が40〜75kg/m3の範囲にある自動車等の車両用シートクッション用途では、適度な硬度範囲は、25%ILDで、好ましくは140〜280N/314cm2、より好ましくは200〜260N/314cm2である。適度な反発弾性範囲は、好ましくは45〜75%、より好ましくは55〜70%、最も好ましくは60〜70%である。優れた耐久性範囲は、湿熱圧縮永久歪みで、好ましくは14%以下、より好ましくは12%以下である。
なお、「適度な硬度範囲、反発弾性範囲、および優れた耐久性範囲をバランス良く達成する」とは、硬度、高反発弾性および耐久性の3項目全てを好ましい範囲内で同時に達成することを意味する。
また、本発明のポリウレタンフォームの伸び率は、50〜200%、好ましくは60〜150%である。
本発明のポリウレタンフォームは、クッション材として好適に使用することができる。特に自動車等の車両用シートクッションやシートバックのシートパッドとして好適に使用することができる。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例中の「部」および「%」は、それぞれ「質量部」および「質量%」を表す。実施例および比較例における分析、測定は下記の方法に従って行った。
(1)コア密度(実施例の表中、コア密度を「Dco」と略記する)
JIS K−6400記載の見掛け密度の測定方法に準拠して測定を実施した。本発明では、ポリウレタンフォームサンプルから表皮を取り去り、直方体フォームサンプルを調製してコア密度を測定した。
(2)フォームの硬度(実施例の表中、「25%ILD」と略記する)
JIS K−6400記載のA法に準拠して測定を実施した。ただし、厚さ100mmのポリウレタンフォームについて測定した。
(3)反発弾性(実施例の表中、「BR」と略記する)
JIS K−6400記載の方法により測定を実施した。
(4)湿熱圧縮永久歪み(実施例の表中、「WS」と略記する)
JIS K−6400記載の方法により測定を実施した。測定に際して、成形したポリウレタンフォームのコア部を50mm×50mm×25mmに切り抜き、これを試験片として使用した。試験片を50%の厚みまで圧縮し、平行平面板に挟み、50℃、相対湿度95%の条件下で22時間放置した。試験片を取り出して30分後、その厚みを測定し、試験前の厚みと比較して歪み率を測定した。
(5)伸び率
JIS K−6400記載の方法により測定を実施した。
(6)特性のバランス評価
上記で測定した、フォームの硬度、反発弾性および湿熱圧縮永久歪みにおいて、フォームの物性が、フォーム硬度:140〜280N/314cm2、反発弾性:60〜75%、湿熱圧縮永久歪み:14%以下の範囲にあるとき、フォームの特性バランスを○と評価して、これらの物性値が一点でも外れる場合、×と評価した。
(7)酸価
JIS K−1557−5記載の方法により測定を実施した。
(8)水酸基価(OHV)
JIS K−1557−1記載の方法により測定を実施した。
(9)総不飽和度
JIS K−1557−3記載の方法により測定を実施した。
(10)粘度(mPa・s/25℃)
円錐平板型回転粘度計(E型粘度計)を用い、25℃での粘度を測定した。
(11)ヒドロキシル基含有脂肪酸の純度測定
ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む原料中に含まれる、ヒドロキシル基含有脂肪酸の割合は、JIS K1557−1の方法により測定されるヒドロキシル基含有脂肪酸の水酸基価A、JIS K1557−5の方法により測定されるヒドロキシル基含有脂肪酸の酸価Bの比A/Bにより求めた。
(12)1H−NMRによるヒドロキシル基含有脂肪酸エステルの純度測定
ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む原料を重クロロホルムに溶解し、日本電子データム(株)製 核磁気共鳴装置 AL−400により、1H−NMR測定を行なった。得られたケミカルシフトのピークを同定し、水酸基に隣接する炭素原子に結合するプロトンのピーク面積Cとアルキル末端メチル基のプロトンのピーク面積Dを比較し、3C/D×100によって、ヒドロキシル基含有脂肪酸とヒドロキシル基含有脂肪酸エステルの合計量の割合(%)を求めた。ここから、前記の方法により求められたヒドロキシル基含有脂肪酸の割合を減じて、ヒドロキシル基含有脂肪酸エステルの割合を求めた。なお、原料中に含まれる、1種のヒドロキシル基含有脂肪酸(i)と、該1種のヒドロキシ基含有脂肪酸(i)から得られるエステルとの混合物の合計量の割合も、上記1H−NMRによる測定法と同様にして行い、該1種のヒドロキシ基含有脂肪酸(i)から得られるエステルの割合は、前記の方法により求められたヒドロキシル基含有脂肪酸の割合を減じて、ヒドロキシル基含有脂肪酸エステルの割合を求めた。また、原料中に含まれる、ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルの合計量(純度:%)は、上記(11)と(12)の測定法を用いて算出した。
(13)分子中に含まれる炭素−炭素二重結合の割合
ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む原料中に含まれる、炭素−炭素二重結合を有するヒドロキシル基含有脂肪酸および/またはヒドロキシル基含有脂肪酸エステルの割合は、上記(12)の純度測定と同様にして、1H−NMR測定により求めた。すなわち、割合(%)は、1H−NMR測定による、炭素−炭素二重結合に結合するプロトンのピーク面積Eと、アルキル末端メチル基のプロトンのピーク面積Dを用いて、3E/2D×100を算出することにより求めた。
(14)ショアーA硬度
樹脂作成方法記載の方法により得られた硬度測定用サンプルを用い、高分子計器(株)製硬度計を用いてJIS K6253記載の方法により、測定を実施した。
(15)反発弾性率(%)
樹脂作成方法記載の方法により得られた反発弾性測定用サンプルを用い、JIS K6255に記載のデュプケ式(デュプケ法)に準拠して上島製作所製反発弾性率装置にて測定した。
(16)引張り強度(最大点応力:MPa、最大点伸度:%)
樹脂作成方法記載の方法により得られた引張強度測定用サンプルを用い、JIS K6251記載の方法により、JIS3号ダンベルにて打ち抜いたサンプルの、引張強度(最大点応力および最大点伸度)を測定した。
<ひまし油脂肪酸の精製>
(精製例1)
ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む原料として、ひまし油より得られる原料であるひまし油脂肪酸を用いた。
該ひまし油を加水分解することにより得られたひまし油脂肪酸(伊藤製油(株)製:商品名CO−FA、純度:86%)を、蒸発表面の面積が0.03m2の分子蒸留装置(柴田科学(株)製)を用いて低沸成分である水酸基不含成分を除去し、高純度ひまし油脂肪酸を得た。このときの蒸発条件は装入速度200g/h、蒸発表面温度160℃、圧力15Pa、ワイパー回転数300rpmであった。その時得られた高純度ひまし油脂肪酸の酸価は180.7mgKOH/g、水酸基価は172.9mgKOH/gであり、これらより求めた高純度ひまし油脂肪酸(1)の純度は95.7%であった。なお、高純度ひまし油脂肪酸(1)は、リシノレイン酸であることが確認された。
(精製例2)
装入速度220g/h、蒸発面温度170℃で実施した以外は精製例1と同様の操作を行った。その時得られた高純度ひまし油脂肪酸の酸価は176.3mgKOH/g、水酸基価は173.5mgKOH/gであり、これらより求めた高純度ひまし油脂肪酸(2)の純度は98.4%であった。なお、高純度ひまし油脂肪酸(2)は、リシノレイン酸であることが確認された。
(精製例3)
装入速度75g/h、蒸発面温度150℃、圧力20Paで実施した以外は精製例1と同様の操作を行い、その時得られた高純度ひまし油脂肪酸の酸価は185.3mgKOH/g、水酸基価は169.6mgKOH/gであり、これらより求めた高純度ひまし油脂肪酸(3)の純度は91.5%であった。なお、高純度ひまし油脂肪酸(3)は、リシノレイン酸であることが確認された。
(精製例4)
ひまし油を加水分解した後にエステル交換することにより得られたひまし油脂肪酸エステル(伊藤製油(株)製:商品名CO−FAメチルエステルD)を、蒸発表面の面積が0.03m2の分子蒸留装置(柴田科学(株)製)を用いて低沸成分である水酸基不含成分を除去し、高純度ひまし油脂肪酸メチルエステルを得た。このときの蒸発条件は装入速度220g/h、蒸発表面温度120℃、圧力7Pa、ワイパー回転数300rpmであった。得られた高純度ひまし油脂肪酸メチルエステルをさらに同条件にてさらなる高純度化を行なう操作を3回繰り返し、高純度ひまし油脂肪酸メチルエステル(4)を得た。この高純度ひまし油脂肪酸メチルエステル(4)の純度を1H−NMRにより求めたところ、98.6%であった。なお、高純度ひまし油脂肪酸メチルエステル(4)は、リシノレイン酸メチルであることが確認された。
(精製例5)
伊藤製油(株)製12−ヒドロキシステアリン酸(12−HSA)400gをブタノール600gに加え、50℃まで昇温して、完全に12−HSAに溶解させた後、25℃の室内にて、4時間放置し、12−HSAを結晶化させた。
これを減圧濾過したのち、固形分を25℃の真空乾燥機にて24Hr乾燥させることにより、高純度12−HSAを得た。この高純度12−HSAの純度を1H−NMRにより求めたところ、92.0%であった。
<ポリエステルポリオールの合成>
(合成例1):ポリエステルポリオールA−1
精製例1で得られた高純度ひまし油脂肪酸(1)とひまし油脂肪酸(伊藤製油(株)製:商品名CO−FA、純度:86%)を純度95.0%になるようにあらかじめ混合した高純度ひまし油脂肪酸を1944g、SOR−400(三井化学ポリウレタン(株)製、ソルビトールにプロピレンオキシドを付加したポリオール、水酸基価400mgKOH/g)を78g、PE−450(三井化学ポリウレタン(株)製、ペンタエリスリトールにプロピレンオキシドを付加したポリオール、水酸基価450mgKOH/g)を97g(以上、多価アルコールの平均官能基数:4.6)、温度計・撹拌装置・生成する水を分離させる装置を具備した2Lのガラス製フラスコに仕込み、窒素気流下、180℃で縮合反応を実施した。酸価が10mgKOH/g以下になった時点で触媒としてオルトチタン酸テトラブチル(試薬東京化成(株)製)を0.2g添加し引き続き180℃にて縮合反応を実施し109時間縮合反応を行った。得られたポリエステルポリオールA−1(ポリオールA−1)の水酸基価(OHV)、平均官能基数(計算値)、粘度を表1に示す。
(合成例2〜8):ポリエステルポリオールA−2〜A−8
高純度ひまし油脂肪酸(1)、(3)、または高純度ひまし油脂肪酸メチルエステル(4)、SOR−400、PE−450、グリセリン(Gly:和光純薬工業(株)社製、特級)の仕込み量、縮合反応条件を、表1に従って変更した以外は、合成例1と同様に行って、ポリオールA−2〜A−8を得た。なお、高純度ひまし油脂肪酸、または高純度ひまし油脂肪酸メチルエステルを用いるにあたり、合成例1と同様に、表1に記載の所望の純度となるように、あらかじめひまし油脂肪酸(伊藤製油(株)製:商品名CO−FA、純度:86%)を混合して、調製した。また、合成例A−5〜A−7では、ひまし油脂肪酸(CO−FA)を用いて合成した。
得られたポリエステルポリオールA−2〜A−8(ポリオールA−2〜A−8)の水酸基価(OHV)、平均官能基数(計算値)、粘度を表1に示す。
(合成例9〜20):ポリエステルポリオールA−9〜A−20
高純度ひまし油脂肪酸(1)〜(3)、高純度12−HSA、SOR−400、PE−450の仕込み量、縮合反応条件を、表2または3に従って変更した以外は、合成例1と同様に行って、ポリオールA−9〜A−20を得た。なお、高純度ひまし油脂肪酸を用いるにあたり、合成例1と同様に、表2または3に記載の所望の純度となるように、あらかじめひまし油脂肪酸(CO−FA、純度:86%)を混合して、調製した。また、合成例13で用いた、原料中に含まれる、ひまし油脂肪酸および12−ヒドロキシステアリン酸の合計量(純度)は、93%であった。合成例A−20では、12−ヒドロキシステアリン酸(伊藤製油(株)社製、純度:86%)を用いて合成した。
得られたポリエステルポリオールA−9〜A−20(ポリオールA−9〜A−20)の水酸基価(OHV)、平均官能基数(計算値)、粘度を表2および3に示す。
Figure 0005398715
Figure 0005398715
Figure 0005398715
<低モノオールポリオールの合成>
(合成例21):ポリエーテルポリオール(B1−1)
グリセリン1モルに対してテトラキス[トリス(ジメチルアミノ)ホスフォラニリデンアミノ]ホスフォニウムヒドロキシド0.01モルを加え、100℃で6時間減圧脱水した後、プロピレンオキシドを反応温度80℃、最大反応圧力3.8kg/cm2で付加重合させた。次いで、エチレンオキシドを反応温度100℃、最大反応圧力3.8kg/cm2で付加重合させてポリエーテルポリオール(B1−1)を得た。このポリオール(B1−1)の総不飽和度は0.025meq/g、水酸基価は24mgKOH/g、末端オキシエチレン基含有率は15質量%であった。
(合成例22):ポリエーテルポリオール(C1−1)
グリセリン1モルに対して水酸化カリウム0.37モルを加え、100℃で6時間減圧脱水した後、プロピレンオキシドを反応温度115℃、最大反応圧力5.0kg/cm2で付加重合させた。次いで、エチレンオキシドを反応温度115℃、最大反応圧力3.8kg/cm2で付加重合させてポリエーテルポリオール(C1−1)を得た。このポリオール(C1−1)の総不飽和度は0.062meq/g、水酸基価は28mgKOH/g、末端オキシエチレン基含有率は15質量%であった。
(合成例23):ポリエーテルポリオール(C1−2)
グリセリン1モルに対して水酸化カリウム0.37モルを加え、100℃で6時間減圧脱水した後、プロピレンオキシドを反応温度115℃、最大反応圧力5.0kg/cm2で付加重合させた。次いで、エチレンオキシドを反応温度115℃、最大反応圧力3.8kg/cm2で付加重合させてポリエーテルポリオール(C1−2)を得た。このポリオール(C1−2)の総不飽和度は0.051meq/g、水酸基価は34mgKOH/g、末端オキシエチレン基含有率は15質量%であった。
<ポリマーポリオールの合成>
(合成例24):ポリマーポリオール(PB1−1)
温度計、撹拌装置、圧力計および送液装置を備えた1リットル容器の耐圧オートクレーブに、合成例21で得られた水酸基価24mgKOH/gのポリエーテルポリオール(B1−1)を満液状態になるまで仕込み、撹拌しながら、120℃に昇温した。これに、ポリエーテルポリオール(B1−1)、ラジカル重合開始剤、アクリロニトリルおよび分散安定化剤の混合液を連続装入し、反応温度120℃、反応圧力400kPa、滞留時間50分の条件で、アクリロニトリルをグラフト重合させ、排出口より初留を除いた後、連続的に反応液を得た。なお、原料の使用量は以下のとおりである。
ポリエーテルポリオール(B1−1):7200g(オートクレーブ仕込み量と混合液中の使用量との合計)
ラジカル重合開始剤:50g
アクリロニトリル:1800g
また、ラジカル重合開始剤は、以下のものを使用した。
ラジカル重合開始剤:2、2'−アゾビス(2−イソブチロニトリル)
得られた反応液を120℃、655Pa以下の条件で3時間の加熱減圧処理を行なって、未反応のアクリロニトリルおよびラジカル重合開始剤の分解物等を除去し、水酸基価19mgKOH/gのポリマーポリオール(PB1−1)を得た。このポリマーポリオール(PB1−1)のビニルポリマー含量は、20質量%(アクリロニトリルの総使用量が、ポリエーテルポリオール(B1−1)、アクリロニトリルの総使用量100質量%に対して20質量%)であった。
(合成例25):ポリマーポリオール(PC1−1)
温度計、撹拌装置、圧力計および送液装置を備えた1リットル容器の耐圧オートクレーブに、合成例23で得られた水酸基価34mgKOH/gのポリエーテルポリオール(C1−2)を満液状態になるまで仕込み、撹拌しながら、120℃に昇温した。これに、ポリエーテルポリオール(C1−2)、ラジカル重合開始剤、アクリロニトリルおよび分散安定化剤の混合液を連続装入し、反応温度120℃、反応圧力400kPa、滞留時間50分の条件で、アクリロニトリルをグラフト重合させ、排出口より初留を除いた後、連続的に反応液を得た。なお、原料の使用量は以下のとおりである。
ポリエーテルポリオール(C1−2):7800g(オートクレーブ仕込み量と混合液中の使用量との合計)
ラジカル重合開始剤:80g
アクリロニトリル:3000g
また、ラジカル重合開始剤は、以下のものを使用した。
ラジカル重合開始剤:2、2’−アゾビス(2−イソブチロニトリル)
得られた反応液を120℃、655Pa以下の条件で3時間の加熱減圧処理を行なって、未反応のアクリロニトリルおよびラジカル重合開始剤の分解物等を除去し、水酸基価23mgKOH/gのポリマーポリオール(PC1−1)を得た。このポリマーポリオール(PC1−1)のビニルポリマー含量は、30質量%(アクリロニトリルの総使用量が、ポリエーテルポリオール(C1−2)、アクリロニトリルの総使用量100質量%に対して30質量%)であった。
<ポリウレタンフォームの調製>
(実施例1)
合成例1で得られたポリエステルポリオール(A−1)58部と、合成例21にて合成した低モノオールポリオール(B−1)30部、合成例24にて合成したポリマーポリオール(PB1−1)12部、架橋剤:アクトコールKL−210(三井化学ポリウレタン(株)製)2.0部、連通化剤:アクトコ−ルEP−505S(三井化学ポリウレタン(株)製)2.5部、整泡剤:FV−1013−16(東レ・ダウコーニング(株)社製)0.7部、水:2.3部、触媒:R−9000(活材ケミカル(株)製)1.2部を混合し、レジンプレミックスを調製した。これとポリイソシアネート(三井化学ポリウレタン(株)社製、商品名コスモネートTM−20、NCOインデックス1.00)32部を混合し、直ちにあらかじめ60℃に調整した内寸300mm×300mm×100mmの金型へ注入し、ふたを閉めて発泡させた。金型を60℃に保ったまま8分間硬化反応を進めた後、金型より軟質ポリウレタンフォームを取り出し、各種物性を測定した。得られた軟質ポリウレタンフォームの物性を表4に示す。
(実施例2〜4、比較例1〜4)
合成例2〜8で得られたポリエステルポリオール(A−2〜A−8)、低モノオールポリオール(B−1)、ポリマーポリオール(PB1−1)、架橋剤(アクトコールKL−210)、連通化剤(アクトコ−ルEP−505S)、整泡剤(FV−1013−16)、水、触媒(R−9000)、整泡剤(GE東芝シリコーン(株)社製、商品名Y−10366)の仕込み量を、表4に従って変更した以外は、実施例1と同様に行って、軟質ポリウレタンフォーム(実施例2〜4、比較例1〜4)を得た。得られた軟質ポリウレタンフォームの物性を表4に示す。
(実施例5〜12、比較例5〜7)
合成例9〜14、16、18で得られたポリエステルポリオール(A−9〜A−14、A−16、A−18)、低モノオールポリオール(B−1)、低モノオールポリオール(C−1)、ポリマーポリオール(PB1−1)、ポリマーポリオール(PC1−1)、架橋剤(アクトコールKL−210)、架橋剤(グリセリン、和光純薬(株)社製)、連通化剤(アクトコ−ルEP−505S)、整泡剤(FV−1013−16)、水、触媒(R−9000)、触媒(ジブチルチンジラウレート:DBTDL(Neostam U−100、日東化成(株)社製)、触媒(ビス(2−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:NIAX A−1、モメンティブ(株)社製)、整泡剤(Y−10366)の仕込み量を、表5に従って変更した以外は、実施例1と同様に行って、軟質ポリウレタンフォーム(実施例5〜12、比較例5〜7)を得た。得られた軟質ポリウレタンフォームの物性を表5に示す。
Figure 0005398715
Figure 0005398715
<ポリウレタン樹脂の調製>
(実施例13)
40℃に温調したポリオール(A−19)と50℃に温調したコスモネートPH(MDI−PH:三井化学(株)製)をNCOインデックス1.00で1分間、撹拌翼がついた撹拌装置にて混合後、1分間減圧脱泡し、物性測定用のモールド(シート型;厚さ2mm×12mm×32mm、硬度測定用および反発弾性測定用ボタン;厚さ11mm×直径28mm)にて80℃×24時間の硬化を行った。硬化後サンプルのIR測定にて未反応NCOがないことを確認した。得られたポリウレタン樹脂の物性を表6に示す。
(実施例14および15、比較例8および9)
合成例2、合成例4、合成例7および合成例20にて得られたポリオール(A−2、A−4、A−7およびA−20)を表6に示したように用いた以外は実施例13と同様に行って、硬化後のサンプルを得た。各々の硬化後サンプルはIR測定にて未反応NCOがないことを確認した。得られたポリウレタン樹脂の物性を表6に示す。
Figure 0005398715

Claims (9)

  1. 精製して得られた、リシノレイン酸、12-ヒドロキシステアリン酸、リシノレイン酸エステルおよび12-ヒドロキシステアリン酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む原料と、
    平均官能基数が3を超えて8以下である多価アルコールとの縮合により得られる、
    水酸基価が15〜100mgKOH/gのポリエステルポリオール(A)であり、
    該原料中に、リシノレイン酸、12-ヒドロキシステアリン酸、リシノレイン酸エステルおよび12-ヒドロキシステアリン酸エステルを合計で90〜100質量%含むことを特徴とするポリエステルポリオール(A)。
  2. 精製して得られた、ヒドロキシル基含有脂肪酸およびヒドロキシル基含有脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む原料と、
    平均官能基数が3を超えて8以下である多価アルコールとの縮合により得られる、
    水酸基価が15〜100mgKOH/gのポリエステルポリオール(A)であって、
    該原料中に、下記(I)、(II)または(III)を90〜100質量%含み、
    該ヒドロキシル基含有脂肪酸が、リシノレイン酸または12-ヒドロキシステアリン酸であり、
    該ヒドロキシル基含有脂肪酸エステルが、リシノレイン酸エステルまたは12-ヒドロキシステアリン酸エステルである
    ことを特徴とするポリエステルポリオール(A)。
    (I)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸、
    (II)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸エステル、
    (III)1種のヒドロキシル基含有脂肪酸(i)と、該1種のヒドロキシ基含有脂肪酸(i)から得られるエステルとの混合物。
  3. 前記原料が、ひまし油から得られ、かつ、精製して得られることを特徴とする請求項1または2に記載のポリエステルポリオール(A)。
  4. 少なくとも、請求項1〜のいずれか一項に記載のポリエステルポリオール(A)を含むポリオール(P)、触媒、およびポリイソシアネートを含有するポリウレタン用組成物であって、
    該ポリエステルポリオール(A)が、ポリオール(P)中に、10〜95質量%の範囲で含まれることを特徴とするポリウレタン用組成物。
  5. 請求項に記載のポリウレタン用組成物に、
    さらに、整泡剤および発泡剤を含むことを特徴とするポリウレタンフォーム用組成物。
  6. 前記ポリオール(P)に、
    さらに、総不飽和度が0.035meq/g以下のポリエーテルポリオール(B1)およびこの変性体を含むことを特徴とする請求項に記載のポリウレタン用組成物。
  7. 前記ポリオール(P)に、
    さらに、総不飽和度が0.035meq/g以下のポリエーテルポリオール(B1)およびこの変性体を含むことを特徴とする請求項に記載のポリウレタンフォーム用組成物。
  8. 請求項またはに記載のポリウレタン用組成物を反応させてなるポリウレタン樹脂。
  9. 請求項またはに記載のポリウレタンフォーム用組成物を反応させてなるポリウレタンフォーム。
JP2010522725A 2008-07-30 2009-07-28 ポリエステルポリオール、ポリウレタン用組成物、ポリウレタンフォーム用組成物、ポリウレタン樹脂およびポリウレタンフォーム Active JP5398715B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010522725A JP5398715B2 (ja) 2008-07-30 2009-07-28 ポリエステルポリオール、ポリウレタン用組成物、ポリウレタンフォーム用組成物、ポリウレタン樹脂およびポリウレタンフォーム

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008196479 2008-07-30
JP2008196479 2008-07-30
PCT/JP2009/063423 WO2010013710A1 (ja) 2008-07-30 2009-07-28 ポリエステルポリオール、ポリウレタン用組成物、ポリウレタンフォーム用組成物、ポリウレタン樹脂およびポリウレタンフォーム
JP2010522725A JP5398715B2 (ja) 2008-07-30 2009-07-28 ポリエステルポリオール、ポリウレタン用組成物、ポリウレタンフォーム用組成物、ポリウレタン樹脂およびポリウレタンフォーム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2010013710A1 JPWO2010013710A1 (ja) 2012-01-12
JP5398715B2 true JP5398715B2 (ja) 2014-01-29

Family

ID=41610410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010522725A Active JP5398715B2 (ja) 2008-07-30 2009-07-28 ポリエステルポリオール、ポリウレタン用組成物、ポリウレタンフォーム用組成物、ポリウレタン樹脂およびポリウレタンフォーム

Country Status (8)

Country Link
US (2) US20110166245A1 (ja)
EP (1) EP2308913B1 (ja)
JP (1) JP5398715B2 (ja)
KR (1) KR101204125B1 (ja)
CN (1) CN102089349B (ja)
MY (1) MY155117A (ja)
TW (1) TW201012842A (ja)
WO (1) WO2010013710A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5393089B2 (ja) * 2008-09-24 2014-01-22 三井化学株式会社 車両シート用モールド発泡ウレタンパッド、車両シート及びそれらの製造方法
WO2012018135A1 (ja) 2010-08-06 2012-02-09 三井化学株式会社 ポリオール、ポリオール組成物、及びそれを用いた軟質ポリウレタンフォーム
US8604091B2 (en) * 2010-09-03 2013-12-10 Owens Corning Intellectual Capital, Llc Non-isocyanate spray foam
JP5802329B2 (ja) * 2012-03-29 2015-10-28 三洋化成工業株式会社 膜モジュールのシール材用ポリウレタン樹脂形成性組成物
CN104220481B (zh) * 2012-04-16 2016-11-16 普拉克生化公司 用于聚氨酯的聚酯多元醇
KR101599399B1 (ko) 2015-02-23 2016-03-03 (주)두올상사 친환경 폴리우레탄 스킨 원단 및 그 제조방법
WO2017021439A1 (de) * 2015-08-04 2017-02-09 Covestro Deutschland Ag Verfahren zur herstellung polyesterurethanweichschaumstoffen mit erhöhter stauchhärte
WO2017058504A1 (en) * 2015-10-02 2017-04-06 Resinate Materials Group, Inc. High performance coatings
KR20180098006A (ko) 2017-02-24 2018-09-03 (주) 씨엠텍 바이오 폴리올을 이용한 친환경 시트 쿠션 패드
WO2020014466A1 (en) 2018-07-13 2020-01-16 Novomer, Inc. Polylactone foams and methods of making the same
CN112694603A (zh) * 2021-01-05 2021-04-23 扬州工业职业技术学院 一种生态聚酯多元醇及其制备方法
CN113980637A (zh) * 2021-11-01 2022-01-28 烟台德邦科技股份有限公司 一种低粘度低密度的聚氨酯灌封胶

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006118995A1 (en) * 2005-04-29 2006-11-09 Dow Global Technologies, Inc. Polyester polyols containing secondary alcohol groups and their use in making polyurethanes such as flexible polyurethane foams
WO2007020905A1 (ja) * 2005-08-12 2007-02-22 Mitsui Chemicals Polyurethanes, Inc. ポリウレタンフォーム用組成物、該組成物から得られるポリウレタンフォームおよびその用途
JP2007308658A (ja) * 2006-05-22 2007-11-29 Dainippon Toryo Co Ltd エステル交換体の製造方法及びそれを用いたアルキド樹脂の製造方法
JP2009203365A (ja) * 2008-02-28 2009-09-10 Dic Corp ポリエステルポリオールの製造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2787601A (en) * 1953-03-03 1957-04-02 Du Pont Cellular plastic materials which are condensation products of hydroxy containing fatty acid glycerides and arylene dhsocyanates
DE3436163A1 (de) 1984-10-03 1986-04-10 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verfahren zur herstellung von formkoerpern
JPH0559144A (ja) 1991-08-28 1993-03-09 Asahi Glass Co Ltd 軟質ポリウレタンフオームの製造方法
JP3905638B2 (ja) 1997-05-28 2007-04-18 三井化学株式会社 ポリオキシアルキレンポリオール及びその誘導体、並びに、該ポリオキシアルキレンポリオールの製造方法
CN1113922C (zh) * 1997-05-28 2003-07-09 三井化学株式会社 聚氧化烯多元醇及其衍生物和聚氧化烯多元醇的制备方法
JP3944797B2 (ja) 1997-08-04 2007-07-18 豊国製油株式会社 ひまし油変性ポリオールとそれを配合した硬化性組成物
JP3933281B2 (ja) 1997-12-03 2007-06-20 伊藤製油株式会社 ウレタン系塗料組成物
CN1222559C (zh) * 1998-10-20 2005-10-12 三井化学株式会社 制备聚氧化烯多元醇的方法
JP4201233B2 (ja) 1998-10-20 2008-12-24 三井化学株式会社 ポリオキシアルキレンポリオール及びその誘導体の製造方法
TWI262930B (en) * 1999-02-10 2006-10-01 Mitsui Chemicals Inc High-durability flexible polyurethane cold molded foam and process for producing the same
JP4707790B2 (ja) 1999-02-10 2011-06-22 三井化学株式会社 高耐久性軟質ポリウレタンコールドキュアモールドフォームおよびその製造方法
AU7093600A (en) 1999-08-30 2001-03-26 Wisconsin Alumni Research Foundation Production of 3-hydroxypropionic acid in recombinant organisms
JP2003342345A (ja) 2002-05-24 2003-12-03 Mitsui Takeda Chemicals Inc 軟質ポリウレタンフォームの製造方法および軟質ポリウレタンフォームの製造装置
JP2006104404A (ja) 2004-10-08 2006-04-20 Toyota Boshoku Corp 乗り物シート用ポリウレタンパッド
EP1921098B1 (en) 2005-08-12 2012-08-08 Mitsui Chemicals, Inc. Composition for polyurethane foam, polyurethane foam obtained from the composition, and use thereof
JP5224715B2 (ja) * 2007-04-27 2013-07-03 三井化学株式会社 制振吸音材、およびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006118995A1 (en) * 2005-04-29 2006-11-09 Dow Global Technologies, Inc. Polyester polyols containing secondary alcohol groups and their use in making polyurethanes such as flexible polyurethane foams
WO2007020905A1 (ja) * 2005-08-12 2007-02-22 Mitsui Chemicals Polyurethanes, Inc. ポリウレタンフォーム用組成物、該組成物から得られるポリウレタンフォームおよびその用途
JP2007308658A (ja) * 2006-05-22 2007-11-29 Dainippon Toryo Co Ltd エステル交換体の製造方法及びそれを用いたアルキド樹脂の製造方法
JP2009203365A (ja) * 2008-02-28 2009-09-10 Dic Corp ポリエステルポリオールの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110041522A (ko) 2011-04-21
WO2010013710A1 (ja) 2010-02-04
EP2308913A4 (en) 2015-01-07
TW201012842A (en) 2010-04-01
JPWO2010013710A1 (ja) 2012-01-12
MY155117A (en) 2015-09-15
US20110166245A1 (en) 2011-07-07
CN102089349B (zh) 2014-03-05
KR101204125B1 (ko) 2012-11-22
EP2308913A1 (en) 2011-04-13
US9873757B2 (en) 2018-01-23
CN102089349A (zh) 2011-06-08
US20150218301A1 (en) 2015-08-06
EP2308913B1 (en) 2016-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5398715B2 (ja) ポリエステルポリオール、ポリウレタン用組成物、ポリウレタンフォーム用組成物、ポリウレタン樹脂およびポリウレタンフォーム
JP4932721B2 (ja) ポリウレタンフォーム用組成物、該組成物から得られるポリウレタンフォームおよびその用途
JP5346228B2 (ja) ポリオール組成物およびその用途
AU2006242495B2 (en) Polyester polyols containing secondary alcohol groups and their use in making polyurethanes such as flexible polyurethane foams
JP5425101B2 (ja) 天然油系コポリマーポリオール及び天然油系コポリマーポリオールから作製されるポリウレタン製造物
US20100197878A1 (en) Polyol blends for use in making polymers
CN101802039A (zh) 弹性体的预聚物和聚合物
RU2417235C2 (ru) Пенополиуретаны, полученные из гидроксиметилсодержащих алкиловых эфиров жирных кислот
US20110124762A1 (en) Natural resource based viscoelastic foams
KR100793523B1 (ko) 매우 연질의 폴리우레탄 탄성체
WO2014069556A1 (ja) レジンプレミックス組成物、硬質ポリウレタンフォーム用組成物および硬質ポリウレタンフォーム
JP2016183249A (ja) ポリオール組成物およびポリウレタンフォーム
JP2010202761A (ja) ポリオール組成物およびその用途
EP1326909A2 (en) Polyurethanes containing dispersed crystalline polyesters
JP2013151664A (ja) ポリウレタン樹脂製造用ポリオール成分、ポリウレタン樹脂およびその成形品
JP2011174063A (ja) 軟質ポリウレタンフォームの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130402

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130603

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130723

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130917

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131015

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131022

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5398715

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250