JP5549945B2 - 軟質ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は軟質ポリウレタンフォームの製造方法、および該方法で製造された軟質ポリウレタンフォームを用いたシートに関する。
軟質ポリウレタンフォームは、ウレタン化触媒、および発泡剤の存在下でポリオールとポリイソシアネート化合物とを反応させることによって得ることができる。
軟質ポリウレタンフォームは、例えばシート(シートクッションまたはシートバックレスト)の材料として用いられる。シートクッションの例としては自動車用が挙げられる。特に自動車用シートクッションにあっては、使用中に人の動きによる外力を受けて劣化が生じやすいため、引裂強さ、引張強さおよび伸びといった機械特性の向上が望まれる。
一般に、ポリウレタンの原料として用いられるポリオキシアルキレンポリオールは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ触媒を用いて、多価アルコール等の開始剤に、プロピレンオキシド等のアルキレンオキシドを開環付加重合させて製造される。この製法においては副生物として不飽和結合を有するモノオールが生成し、このような総不飽和度が高いポリオールを用いて軟質ポリウレタンフォームを製造すると、フォームの物性低下が生じやすい。
これに対して、下記特許文献1、2には、アルカリ触媒に換えて複合金属シアン化物錯体触媒を用いることによって総不飽和度が低いポリオールを製造し、これを用いてポリウレタンフォームを製造する方法が記載されている。
特許第2616054号公報 特許第2616055号公報
しかしながら、複合金属シアン化物錯体触媒を用いた従来の方法で合成されたポリオールを使用して軟質ポリウレタンフォームを製造すると、発泡成形したフォームが収縮して所望の形状が得られない場合がある。
本発明は前記事情を鑑みてなされたものであり、フォームの収縮を改善でき、機械特性に優れた軟質ポリウレタンフォームを製造できる製造方法、および該方法で製造された軟質ポリウレタンフォームを用いたシートを提供する。
本発明は、下記[1]〜[14]の発明である。
[1]ポリオール(A)、ポリイソシアネート化合物(B)、触媒(C)および発泡剤(D)を含む反応性混合物を反応させて発泡硬化させることにより軟質ポリウレタンフォームを製造する方法であって、前記ポリオール(A)が、下記製造方法で得られたポリオキシアルキレンポリオール(A1)をポリオール(A)100質量%中に2〜100質量%含むことを特徴とする軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
ポリオキシアルキレンポリオール(A1)の製造方法:複合金属シアン化物錯体触媒の存在下で、水酸基を有する開始剤にアルキレンオキシドを開環付加重合させて、ポリオキシアルキレンポリオールを製造する方法であって、前記開始剤と前記複合金属シアン化物錯体触媒とを含む反応系に、開始剤の100質量部に対して7.5〜20質量部となる量のアルキレンオキシドを供給して反応させる初期工程と、該初期工程後の反応系に新たにアルキレンオキシドを供給して開環付加重合させる重合工程とを有し、前記初期工程においてアルキレンオキシドを供給開始する時点の反応系の温度が120〜165℃であり、前記初期工程におけるアルキレンオキシド供給後の反応系の最高温度が150〜180℃であり、かつ、前記アルキレンオキシド供給開始時点の温度より20〜50℃高い温度である、ポリオキシアルキレンポリオールの製造方法。
[2]前記ポリオール(A)が、ポリオキシアルキレンポリオール(A1)をポリオール(A)100質量%中に40〜100質量%含む、[1]の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
[3]重合工程で供給するアルキレンオキシドが、プロピレンオキシドのみ、または、プロピレンオキシドとエチレンオキシドの混合物である、[1]または[2]の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
[4]前記複合金属シアン化物錯体触媒が、有機配位子としてtert−ブチルアルコールを有する、[1]〜[3]のいずれかの軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
[5]前記ポリオキシアルキレンポリオール(A1)の製造方法が、前記重合工程の後にさらに、前記重合工程で生成したポリオールにアルカリ金属触媒の存在下でエチレンオキシドを反応させる工程を有する、[1]〜[4]のいずれかの軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
[6]前記ポリオキシアルキレンポリオール(A1)の平均水酸基数が2〜8、水酸基価が5〜45mgKOH/g、不飽和度が0.030meq/g以下、かつオキシエチレン基の含有割合が5〜30質量%である、[1]〜[5]のいずれかの軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
[7]前記ポリオキシアルキレンポリオール(A1)の平均水酸基数が2.5〜4.5である、[1]〜[6]のいずれかの軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
[8]含有するオキシエチレン基の全量が分子の末端部分に存在する、[5]〜[7]のいずれかの軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
[9]前記反応性混合物がさらに架橋剤(E)を含み、該架橋剤(E)が下記第1の架橋剤(E1)および第2の架橋剤(E2)から選ばれる少なくとも1種の架橋剤である、[1]〜[8]のいずれかの軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
第1の架橋剤(E1):水酸基価が160〜1,000mgKOH/gのポリオキシアルキレンポリオール。
第2の架橋剤(E2):ポリエーテル鎖を有しない化合物であって、活性水素基を2個以上有し、活性水素基が水酸基である場合その水酸基価が1,000mgKOH/gより大きい化合物。
[10]前記反応性混合物がさらに下記破泡剤(F)を含む、[1]〜[9]のいずれかの軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
破泡剤(F):平均水酸基数が2〜8、水酸基価が20〜200mgKOH/g、エチレンオキシドの含有割合が50〜100質量%であるポリオキシアルキレンポリオール。
[11]前記発泡剤(D)が水である、[1]〜[10]のいずれかの軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
[12]前記ポリオール(A)がポリマー微粒子(H)を0〜30質量%含む、[1]〜[11]のいずれかの軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
[13]前記ポリオール(A)中に、下記ポリマー分散ポリオール(A21)が配合されている、[12]の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
(A21):前記ポリオキシアルキレンポリオール(A1)以外のポリオールであるポリオール(A2)中に前記ポリマー微粒子(H)が分散されているポリマー分散ポリオール(A21)。
(A2):平均水酸基数が2〜8、水酸基価が25〜160mgKOH/gのポリオール。
本発明の軟質ポリウレタンフォームの製造方法によれば、フォームの収縮を改善でき、機械特性に優れた軟質ポリウレタンフォームを製造できる。
得られた軟質ポリウレタンフォームは、シートに好適に用いることができ、特に機械特性に優れるため、自動車用シートクッションまたは家具用クッションとして好適である。
実施例における評価方法を説明するための図である。 実施例で使用した金型の概略断面図である。 実施例における評価方法を説明するための図である。
本発明における「シート」とは、軟質ポリウレタンフォームで製造されたシートクッションまたはシートバックレストである。
本明細書中における「反応性混合物」とは、ポリオール、ポリイソシアネート化合物のほかに、発泡剤、整泡剤、触媒等、必要に応じた配合剤を含む液である。
本明細書における「ポリオーシステム液」とは、ポリイソシアネート化合物と反応させる液である。ポリイソシアネート化合物を含まず、ポリオール、発泡剤、整泡剤、触媒等、必要に応じた配合剤を含む。「ポリオールシステム液」中の配合剤は「反応性混合物」中の配合剤と同一でなくてもよく、「反応性混合物」中の配合剤の一部は、「ポリオールシステム液」と混合されるポリイソシアネート化合物中にあらかじめ配合されていてもよい。
本明細書中における「ポリオキシアルキレンポリオール(A1)」は、オキシアルキレン基からなる繰り返し単位が鎖状に連結された構造を有し、分子末端に水酸基を有し、その水酸基が1分子当たり2個以上である化合物(すなわち、ポリオール)である。以下、「ポリオキシアルキレンポリオール(A1)」を「ポリオール(A1)」ともいう。
本明細書中におけるポリオールの数平均分子量(Mn)、質量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)は、ポリスチレン重合体をリファレンスとして用い、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって求めた、いわゆるポリスチレン換算分子量である。
本明細書中におけるポリオールの水酸基価はJIS K1557(2007年版)に準拠して測定した値である。ポリオールの水酸基価換算平均分子量とは、該水酸基価(OHV、単位はmgKOH/g)およびポリオールを製造する時に用いた開始剤の平均水酸基数xから、以下の式を用いて計算した値である。
水酸基価換算平均分子量 = (56,100/OHV)×(x)
また、本明細書中における「不飽和度」は、JIS K1557(2007年版)に準拠して測定した値である。
<ポリオール(A)>
ポリオール(A)は、下記の製造方法で、複合金属シアン化物錯体触媒の存在下で開始剤にアルキレンオキシドを開環付加重合させて得られるポリオキシアルキレンポリオールであるポリオール(A1)を含む。複合金属シアン化物錯体触媒を以下DMC触媒ともいう。
<複合金属シアン化物錯体触媒(DMC触媒)>
本発明におけるDMC触媒は公知のものを用いることができる。代表的には下記式(1)で表される。
[M (CN)e(M )h(HO)i(L)・・・(1)
(式(1)中、M〜Mは金属を、Xはハロゲン原子を、Lは有機配位子を、a、b、c、d、e、f、g、h、iは金属の原子価や有機配位子の配位数などにより変わり得る数を、それぞれ示す。)
式中、MまたはMは、Zn(II)、Fe(II)、Fe(III)、Co(II)、Ni(II)、Mo(IV)、Mo(VI)、Al(III)、V(V)、Sr(II)、W(IV)、W(VI)、Mn(II)、Cr(III)、Cu(II)、Sn(II)、およびPb(II)からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属原子であり、Zn(II)またはFe(II)であることが好ましい。なお金属の原子記号に続くかっこ内のローマ数字は原子価を表し、以下同様である。一分子中のMとMは互いに同じもよく、異なっていてもよい。互いに同じであることが好ましい。
は、Fe(II)、Fe(III)、Co(II)、Co(III)、Cr(II)、Cr(III)、Mn(II)、Mn(III)、Ni(II)、V(IV)、およびV(V)からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属原子であり、Co(III)またはFe(III)であることが好ましい。
Xはハロゲン原子である。
Lは、有機配位子を表す。有機配位子としては、アルコール、エーテル、ケトン、エステル、アミン、アミドなどが使用でき、アルコールがより好ましい。好ましい有機配位子は水溶性のものであり、具体例としては、tert−ブチルアルコール、n−ブチルアルコール、iso−ブチルアルコール、tert−ペンチルアルコール、iso−ペンチルアルコール、N,N−ジメチルアセトアミド、エチレングリコールジメチルエーテル(グライムともいう。)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグライムともいう。)、トリエチレングリコールジメチルエーテル(トリグライムともいう。)、エチレングリコールモノ−tert−ブチルエーテル、iso−プロピルアルコール、およびジオキサンから選ばれる1種または2種以上の化合物が挙げられる。ジオキサンとしては、1,4−ジオキサンでも1,3−ジオキサンでもよく、1,4−ジオキサンが好ましい。
特に好ましい有機配位子は、tert−ブチルアルコール、tert−ペンチルアルコール、エチレングリコールモノ−tert−ブチルエーテルまたは、tert−ブチルアルコールとエチレングリコールモノ−tert−ブチルエーテルの組み合わせである。このような有機配位子を用いた場合には、特に高い重合活性が得られ、ポリオール(A1)の分子量分布を狭くする点で好ましい。
本発明におけるDMC触媒として、特に触媒活性の点で、有機配位子Lがtert−ブチルアルコールであるもの、またはエチレングリコールモノ−tert−ブチルエーテルであるものが好ましく、tert−ブチルアルコールがより好ましい。
特に、式(1)において、MおよびMが互いに同一で、Zn(II)またはFe(II)であり、MがCo(III)またはFe(III)であり、Xがハロゲンであり、Lがtert−ブチルアルコールまたはエチレングリコールモノ−tert−ブチルエーテルであるものが好ましく、MおよびMがZn(II)、MがCo(III)、Xがカリウム、Lがtert−ブチルアルコールであるものが特に好ましい。
DMC触媒の製造方法は特に限定されず、公知の方法を適宜用いることができる。例えば、(i)ハロゲン化金属塩と、シアノメタレート酸および/またはアルカリ金属シアノメタレートとを水溶液中で反応させて得られる反応生成物に有機配位子を配位させ、ついで、生成した固体成分を分離し、分離した固体成分をさらに有機配位子水溶液で洗浄する方法、または(ii)有機配位子水溶液中でハロゲン化金属塩と、シアノメタレート酸および/またはアルカリ金属シアノメタレートとを反応させ、得られる反応生成物(固体成分)を分離し、その分離した固体成分をさらに有機配位子水溶液で洗浄する方法、によって得られるケーキ(固体成分)をろ過分離し、さらに乾燥させる方法を挙げることができる。
DMC触媒を製造する場合に用いる上記アルカリ金属シアノメタレートのシアノメタレートを構成する金属は、前記式(1)のMに相当する。
本発明のDMC触媒の製造原料として用いるシアノメタレート酸またはアルカリ金属シアノメタレートとしては、H[Co(CN)]、Na[Co(CN)]、K[Co(CN)]などが好ましく、Na[Co(CN)]またはK[Co(CN)]が特に好ましい。
さらに上記DMC触媒の製造方法において、ケーキをろ過分離する前の段階で、有機配位子水溶液に固体成分を分散させた液にポリオキシアルキレンポリオールを混合し、得られた混合液から水及び過剰な有機配位子を留去することによって、DMC触媒がポリオキシアルキレンポリオール中に分散したスラリー状のDMC触媒混合物(以下、「スラリー状DMC触媒」とも記す。)を調製することもできる。
上記スラリー状DMC触媒を調製するために用いるポリオキシアルキレンポリオールは、アニオン重合触媒やカチオン重合触媒を用い、多価アルコールから選ばれる少なくとも1種の開始剤にアルキレンオキシドを開環付加重合させて製造することができる。この目的に用いるポリオキシアルキレンポリオールは、水酸基数が2〜8であり、数平均分子量(Mn)が300〜5,000のものが、DMC触媒の重合活性が高く、かつスラリー状DMC触媒の粘度も高くならずに取り扱いやすいことから好ましい。
ポリオール(A1)の製造方法に用いるDMC触媒の量は、得ようとするポリオール(A1)の目標分子量を得るのに必要量以上に設定される。
また、DMC触媒の使用量は、できるだけ少量にして、得られるポリオール(A1)に残存するDMC触媒およびDMC触媒に由来する金属化合物を少なくすることが好ましい。これにより、ポリオール(A1)とポリイソシアネート化合物との反応速度や、ポリオール(A1)を原料に用いて製造された軟質ポリウレタンフォームの物性に及ぼす残存DMC触媒の影響を小さくすることができる。
通常は、開始剤にアルキレンオキシドを開環付加重合させた後に、得られたポリオール(A1)からDMC触媒を除去する操作を行う。しかし、ポリオール(A1)に残存するDMC触媒の量が少なく、その後のポリイソシアネート化合物との反応や最終製品の特性に悪影響を及ぼさない場合は、DMC触媒を除去することなくポリオール(A1)を用いて次の工程へ進むことができるため、ポリオール(A1)の生産効率を高めることができる。
具体的に、重合反応終了時のポリオール(A1)中に含まれる、DMC触媒に由来する金属(例えばZnやCoなど)の合計量が1〜30ppmであるのが好ましく、10ppm以下となる量であることが特に好ましい。該DMC触媒に由来する金属の合計量が30ppm以下であると、得られたポリオール(A1)からの残存触媒の除去が不要となりやすい。
また、必要に応じて、得られたポリオール(A1)からのDMC触媒の除去処理および/またはDMC触媒の失活処理を行うこともできる。その方法としては、たとえば、合成珪酸塩(マグネシウムシリケート、アルミニウムシリケートなど)、イオン交換樹脂、および活性白土などから選択される吸着剤を用いた吸着法や、アミン、水酸化アルカリ金属、有機酸、または鉱酸による中和法、中和法と吸着法を併用する方法などを用いることができる。
<ポリオール(A1)>
本発明におけるポリオール(A1)は、オキシアルキレン基が連結したポリオキシアルキレン鎖を有し、かつ水酸基を2個以上有する。オキシアルキレン基の少なくとも一部はオキシプロピレン基であることが好ましく、特に好ましくは、オキシプロピレン基とオキシエチレン基を有する。
さらに、ポリオキシアルキレン鎖には少数のオキシアルキレン基以外の単位が含まれていてもよい。例えば、アルキレンオキシド以外のエポキシ基を有する化合物が開環した単位、環状エステルが開環した単位、環状ジカルボン酸無水物が開環した単位、環状カーボネートが開環した単位など開環付加重合しうる環状化合物(アルキレンオキシド以外)が開環した単位が挙げられる。アルキレンオキシド以外の環状化合物は、アルキレンオキシドと混合してポリオール(A1)の製造に使用されることが好ましい。これらオキシアルキレン基以外の単位は、オキシアルキレン基以外の単位とオキシアルキレン基との合計量に対し、0〜50モル%が好ましく、0〜30モル%がより好ましい。特に、オキシアルキレン基以外の単位は実質的に含有されていないことが好ましい。
本発明におけるポリオール(A1)は、DMC触媒の存在下で、2個以上の水酸基を有する開始剤にアルキレンオキシドを開環付加重合反応させて得られる。また、DMC触媒を使用して得られるポリオキシアルキレンポリオールにさらにアルカリ金属触媒の存在下にエチレンオキシドを反応させて得られる、末端にオキシエチレン基を有するポリオキシアルキレンポリオールもまた本発明におけるポリオール(A1)である。
[開始剤]
本発明に用いる開始剤は、2〜12個の水酸基を有し、かつ数平均分子量(Mn)が18〜20,000の化合物である。
開始剤の具体例としては、水;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオールなどの2価アルコール類;グリセリン、ジグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトールなどの3価以上の多価アルコール類;グルコース、ソルビトール、デキストロース、フラクトース、蔗糖、メチルグルコシドなどの糖類またはその誘導体;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ノボラック、レゾール、レゾルシンなどのフェノール類、などが挙げられる。これらの化合物は1種のみ用いることも、2種以上を併用することもできる。
またこれらの化合物にアルキレンオキシドを公知の方法で重合させて得られるポリオキシアルキレンポリオールも開始剤として使用できる。
開始剤として使用されるポリオキシアルキレンポリオールは数平均分子量(Mn)が300〜20,000であり、1分子当たりの水酸基数が2〜12個であることが好ましい。また、これらの化合物の水酸基価は187mgKOH/g以下が好ましい。さらに、開始剤として使用されるポリオキシアルキレンポリオールの水酸基価は、目的とするポリオキシアルキレンポリオールの水酸基価よりも30mgKOH/g以上高い水酸基価を有する化合物が好ましく、40mgKOH/g以上高い水酸基価を有する化合物が特に好ましい。
開始剤の数平均分子量(Mn)は、18〜20,000であり、好ましくは300〜10,000であり、特に好ましくは、600〜5,000である。数平均分子量(Mn)が300以上の開始剤を用いることにより、DMC触媒存在下における前記付加重合反応または共重合反応が開始するまでの時間を短くできる。
一方、数平均分子量(Mn)が20,000以下の開始剤を用いると、開始剤の粘度が高すぎず、前記付加重合反応または共重合反応が均一になりやすい。開始剤の数平均分子量(Mn)は、それを使用して得られるポリオール(A1)の数平均分子量(Mn)よりも低い。開始剤の数平均分子量とそれを使用して得られるポリエーテル類の数平均分子量との差(すなわち、環状モノマーが開環した単位の量)は、500以上が好ましく、1,000以上が特に好ましい。
なお、開始剤としての低分子アルコールなど、同じ分子量の分子のみから構成されている場合は、化学式から求められる分子量を数平均分子量(Mn)とする。
開始剤の好ましい水酸基数は2〜12であり、2〜8がより好ましく、2〜6が特に好ましい。水酸基数が12以下の開始剤を用いると、得られるポリオール(A1)の分子量分布が狭くなりやすい。
開始剤として2種以上の化合物を併用する場合は、その1分子当たりの平均水酸基数が2〜12であることが好ましく、2〜8であることがより好ましく、2〜6であることが特に好ましい。
また、開始剤の好ましい水酸基価は6,300mgKOH/g以下が好ましく、300mgKOH/g以下がより好ましく、187mgKOH/g以下が特に好ましい。さらに、開始剤の水酸基価は、目的とするポリオキシアルキレンポリオールの水酸基価よりも30mgKOH/g以上高いことが好ましく、40mgKOH/g以上高いことが特に好ましい。
[アルキレンオキシド]
本発明で用いるアルキレンオキシドは、その少なくとも一部はプロピレンオキシドであることが好ましく、他のアルキレンオキシドと組み合わせて使用することも好ましい。プロピレンオキシド以外のアルキレンオキシドとしてはエチレンオキシドが好ましい。また、炭素数4〜20を有するアルキレンオキシドを併用することもできる。本発明に用いるプロピレンオキシド以外のアルキレンオキシドとしては、例えば、エチレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド、2,3−ブチレンオキシド、炭素数5〜20のα−オレフィンオキシドなどを挙げることができ、これらからなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることができる。
これらのうちでエチレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド、2,3−ブチレンオキシドが好ましく、特にエチレンオキシドが好ましい。なお、アルキレンオキシドを2種以上用いる場合、開始剤へのアルキレンオキシドの開環付加重合は、ランダム重合、ブロック重合、ランダム重合とブロック重合の併用いずれでもよい。なお、後述の(c)工程では実質的にエチレンオキシドのみを使用する。
本発明においてアルキレンオキシドは、アルキレンオキシドと共重合しうる他の環状モノマーと併用できる。他の環状モノマーは、開環付加重合しうる化合物またはアルキレンオキシドと交互共重合しうる化合物である。例えば、アルキレンオキシド以外のエポキシ環を1個有する化合物、環状エステル、環状ポリカルボン酸無水物、環状カーボネートな祖が挙げられる。
アルキレンオキシド以外のエポキシ環を1個有する化合物としては、ハロゲン含有アルキレンオキシド、シクロペンテンオキシドやシクロヘキセンオキシドなどのシクロアルケンオキシド、スチレンオキシド、グリシジルアルキルエーテルやグリシジルアルキルエステルなどグリシジル化合物、などが挙げられる。
環状エステルは、炭素数3〜9の環状エステル、いわゆるラクトンである。環状エステルの具体例としては、β−プロピオラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、メチル−ε−カプロラクトン、α−メチル−β−プロピオラクトン、β−メチル−β−プロピオラクトン、メトキシ−ε−カプロラクトン、およびエトキシ−ε−カプロラクトンを挙げることができ、これらから選ばれる1種または2種以上を用いることができる。
これらのうちでδ−バレロラクトン、ε−カプロラクトンが好ましく、特にε−カプロラクトンがより好ましい。
環状ポリカルボン酸無水物は単独では開環付加重合せず、環状エーテルと交互重合することによりポリエステル鎖を形成する。環状ポリカルボン酸無水物としては、環状ジカルボン酸無水物が好ましい。具体的には以下の化合物が挙げられる。
無水マレイン酸、無水コハク酸、ドデセニル無水コハク酸、オクタデセニル無水コハク酸等の脂肪族ジカルボン酸無水物、無水フタル酸等の芳香族ジカルボン酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、3−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、4−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、3−メチル−1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸、4−メチル−1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸等の脂環族ジカルボン酸無水物。無水マレイン酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸が好ましく、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸が特に好ましい。
環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
アルキレンオキシド以外の環状モノマーをアルキレンオキシドと混合して反応させる場合、該混合物におけるアルキレンオキシドの割合は50〜100モル%が好ましく、70〜100モル%が特に好ましい。また、ポリオール(A1)中のアルキレンオキシド以外の環状モノマーが開環した単位は、全単位に対して0〜30モル%が適当であり、0〜10モル%が好ましい。本発明においては、アルキレンオキシド以外の環状モノマーの単位は実質的に含有しないことが特に好ましい。
[重合溶媒]
ポリオール(A1)の製造においては、該反応に悪影響を及ぼさない溶媒を適宜用いてもよい。かかる重合溶媒としては、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、エチルメチルケトンが挙げられる。重合溶媒を用いない場合は、最終生成物であるポリオール(A1)からの溶媒除去工程が不要となり生産性を高めることができる。また、重合溶媒に含まれる水分や酸化防止剤の影響によってDMC触媒の触媒活性が低下する場合があり、重合溶媒を用いないことによって、そのような不都合の発生を防止できる。
<ポリオール(A1)の製造方法>
本発明におけるポリオール(A1)の製造方法は、複合金属シアン化物錯体触媒の存在下で、水酸基を有する開始剤にアルキレンオキシドを開環付加重合させて、ポリオキシアルキレンポリオールを製造する方法である。複合金属シアン化物錯体触媒の存在下で開環付加重合させるアルキレンオキシドとしては、少なくともその一部がプロピレンオキシドであることが好ましい。
後述の初期工程および重合工程では、アルキレンオキシドとしてプロピレンオキシドを使用することが好ましい。また、これらの工程では、プロピレンオキシドと他のアルキレンオキシドを併用してもよい。
後述の初期工程においては、前記開始剤と前記複合金属シアン化物錯体触媒とを含む反応系に、開始剤の100質量部に対して5〜20質量部となる量のアルキレンオキシドを供給して反応させ、該初期工程後の重合工程では反応系に新たにアルキレンオキシドを供給して開環付加重合させる。
前記初期工程においては、アルキレンオキシドを供給開始する時点の反応系の温度が120〜165℃であり、前記初期工程におけるアルキレンオキシド供給後の反応系の最高温度は、前記アルキレンオキシド供給開始時点の温度より15〜50℃高い温度とする。
本方法は、バッチ式で行うことが好ましい。具体的には以下のように実施できる。
a.初期工程(以下、「(a)工程」ともいう。)
まず、撹拌手段および温度調節手段を備えた耐圧反応容器に、開始剤の全量とDMC触媒の全量を入れ、混合して反応液を調製する。通常、開始剤は粘性液体であり、DMC触媒は粒子状または該粒子を含むスラリー状である。該反応液は必要に応じて重合溶媒を含んでもよい。また反応液は、DMC触媒の製造工程において必要に応じて添加された成分を含んでもよい。
本製造方法における、開始剤とDMC触媒の「混合」とは、両者が全体として均一に混ざり合った状態をいい、(a)工程では、両者がこのような「混合」状態にあることが必要である。
本発明におけるポリオール(A1)の製造方法(以下、本方法ということもある。)の(a)工程における混合手段としては、DMC触媒と開始剤(必要に応じて添加される成分を含む)を充分に混合できる手段であれば特に制限されない。混合手段として、通常は、撹拌手段が用いられる。撹拌手段の撹拌動力としては、4〜500kW/mが好ましく、8〜500kW/mがより好ましく、12〜500kW/mが特に好ましい。ここで、撹拌動力は公知の値から算出される値のことであり、この値は耐圧反応容器内の内容物の容量および粘度、反応容器の形状、ならびに撹拌翼の形状および回転数などから算出される、内容物の単位液量あたりの所要動力である。本発明においては、上記反応液が耐圧反応容器内の内容物に該当する。
本方法の(a)工程における撹拌手段としては、具体的には、撹拌翼、窒素ガス等の不活性ガスによるバブリング、電磁波、超音波等による撹拌が挙げられるが、攪拌翼による攪拌が好ましい。撹拌翼の好ましい例としては、特開2003−342361号公報に記載されている撹拌翼を挙げることができる。撹拌翼は特に大型翼が好ましく、神鋼パンテック社製FULLZONE(登録商標)翼、住友重機械工業社製MAXBLEND(登録商標)翼、などの大型翼を用いることができる。また、パドル翼、ピッチパドル翼、タービン翼、およびプロペラ翼などを用いることもできる。その際、耐圧反応容器の内径(内側の半径)に対して撹拌翼半径は、20〜99%が好ましく、30〜90%がより好ましく、40〜80%が特に好ましい。撹拌翼半径は大きいほどずれ応力が大きくなり、粘性液体(開始剤)と粒子(DMC触媒)との接触機会が増える。したがって、本方法における(a)工程は、大きな撹拌翼半径を有する撹拌を備えた耐圧反応容器内で行うことが好ましい。
本方法の(a)工程に用いる耐圧反応容器の形状、材質は特に問わないが、材質は耐熱性のガラスまたは金属製容器が好ましい。
次に、好ましくは耐圧反応容器内を窒素置換する。これにより反応液中の酸素が除去される。反応液中の酸素量としては対窒素量で1質量%以下が好ましい。
本方法の(a)工程における耐圧反応容器内の圧力は、絶対圧力で0.020MPa以下が好ましい。絶対圧力で0.015MPa以下がより好ましく、絶対圧力で0.010MPa以下が特に好ましい。絶対圧力で0.020MPaを超える場合は、重合に伴う耐圧反応容器内の空間容積の低下に伴う圧力上昇が激しくなるため好ましくない。なお、耐圧反応容器内の排気は、触媒の活性向上効果にはならないが、開始剤の水分が多すぎる場合に工程上必要な場合は、行ってもよい。
ついで、反応液を撹拌しながら加熱して昇温した後、該反応液の温度が所定の初期温度にある状態で、アルキレンオキシドを供給して反応させる((a)工程)。本明細書における初期温度とは、(a)工程においてアルキレンオキシドの供給開始の際の反応液の温度をいう。
反応液の初期温度は120〜165℃であり、好ましくは125〜150℃、特に好ましくは130〜140℃である。初期温度が上記範囲の下限値以上であると触媒活性が格段に良くなり、初期温度が上記範囲の上限値以下であると反応液に含まれる成分自身の熱分解が起こる心配がない。
具体的には、反応液を撹拌しながら初期温度まで昇温し、該反応液の温度が維持された状態でアルキレンオキシドの供給を開始することが好ましい。例えば、反応液が所定の初期温度に達したら加熱を止め、反応液の温度が降下しはじめる前にアルキレンオキシドの供給を開始する。加熱を止めてからアルキレンオキシドの供給開始までの時間は特に問わないが、効率の点から、1時間以内が好ましい。
反応液を所定温度まで昇温させるための昇温時間は10分間〜24時間が好ましく、15分間〜2時間が特に好ましい。昇温時間が上記範囲の下限値以上であると反応液を均一に昇温することができ、昇温時間が上記範囲の上限値以下であると時間的に効率がよい。
(a)工程に使用するアルキレンオキシドとしては、プロピレンオキシドのみかプロピレンオキシドと他のアルキレンオキシド(エチレンオキシドや炭素数4〜6のアルキレンオキシドなど)との混合物が好ましく、プロピレンオキシドのみかプロピレンオキシドと少量のエチレンオキシドとの混合物がより好ましく、プロピレンオキシドのみが特に好ましい。プロピレンオキシドと他のアルキレンオキシドとの混合物を使用する場合、アルキレンオキシド全量に対する他のアルキレンオキシドの割合は30モル%以下が好ましく、10モル%以下が特に好ましい。
(a)工程におけるアルキレンオキシドの供給量は、少なすぎると初期活性が不充分となり、多すぎると暴走反応が起こる。したがって、反応液に含まれる開始剤の100質量部に対して5〜20質量部とされる。8〜15質量部が好ましく、10〜12質量部が特に好ましい。
(a)工程におけるアルキレンオキシドの供給は、耐圧反応容器を密閉した状態で行う。反応液にアルキレンオキシドが供給されると、その直後は、未反応のアルキレンオキシドの気化に伴って耐圧反応容器の内圧が上昇する。ついで、DMC触媒が活性化されるとアルキレンオキシドと開始剤との反応が生じ、耐圧反応容器の内圧が低下しはじめると同時に反応熱により反応液の温度が上昇する。供給されたアルキレンオキシドの全量が反応し終えると、耐圧反応容器の内圧は供給前と同程度にまで低下し反応熱による反応液の温度上昇はなくなる。
本明細書における(a)工程とは、アルキレンオキシドの供給を開始してから、該アルキレンオキシドの反応が終了までの工程をいう。アルキレンオキシドの反応終了は耐圧反応容器の内圧低下によって確認できる。すなわち、(a)工程の終了とは、耐圧反応容器の内圧がアルキレンオキシド供給前と同程度まで低下した時をいう。初期工程は10分間〜24時間が好ましく、15分間〜3時間が特に好ましい。上記範囲の下限値以上であると、DMC触媒を活性化することができ、上記範囲の上限値以下であると時間的に効率がよい。
本発明では、(a)工程における反応液の最高温度が、該反応液の初期温度より15℃〜50℃高い。該最高温度は初期温度より20℃以上高いことがより好ましく、25℃以上高いことが特に好ましい。アルキレンオキシドと開始剤との反応による発熱量は大きいため、通常は、加熱を施さなくても反応液の温度は初期温度より15℃以上高い最高温度にまで上昇し、その後は冷却しなくても次第に温度が低下する。アルキレンオキシドの量が多いほど、反応熱による反応液の温度上昇は大きい。反応液の冷却は、温度が上がり過ぎた時、必要に応じて行えばよい。最高温度に達した後は、温度が低下する時間を短縮するために反応液を冷却することが好ましい。
冷却は、例えば、反応液中に冷媒が流通する冷却管を設けて熱交換する方法で行うことができる。この場合は、該冷媒の温度、冷媒の流通速度、冷媒の流通タイミングによって反応液の温度を制御することができる。
該反応液の温度を初期温度よりも15℃以上高い温度にまで上昇させることにより、得られるポリオール(A1)の分子量分布をより狭くできる。該反応液の最高温度が、初期温度との差が50℃を超えて高くなると反応容器の耐圧構造上好ましくない。
該最高温度は、135〜180℃が好ましく、145〜180℃がより好ましく、150〜180℃が特に好ましい。
(a)工程における反応液の温度は、アルキレンオキシドと開始剤との反応に伴って該反応液の温度が上昇して最高温度に達した後、該アルキレンオキシドの反応が終了するまで、初期温度以上の温度範囲に保たれることが好ましく、初期温度より15℃以上高い温度範囲に保たれることが特に好ましい。
b.重合工程(以下、「(b)工程」ともいう。)
(a)工程終了後、新たにアルキレンオキシドを供給するとともに、反応液の温度を所定の重合温度に調整し、撹拌しながら重合反応させることにより、目的のポリオール(A1)を得る。
(b)工程に使用するアルキレンオキシドとしては、プロピレンオキシドのみかプロピレンオキシドと他のアルキレンオキシド(エチレンオキシドや炭素数4〜6のアルキレンオキシドなど)との混合物が好ましく、プロピレンオキシドのみかプロピレンオキシドとエチレンオキシドとの混合物がより好ましく、プロピレンオキシドのみが特に好ましい。他のアルキレンオキシドとの混合物を使用する場合、アルキレンオキシド全量に対する他のアルキレンオキシドの割合は40モル%以下が好ましく、20モル%以下が特に好ましい。
(b)工程において、アルキレンオキシドは連続供給することができ、また、(b)工程に使用するアルキレンオキシドの全量を一度に供給することができる。さらに、(b)工程において、アルキレンオキシドは分割供給することができる。すなわち、アルキレンオキシドを複数回に分けて順次供給することもできる。複数回に分けて順次供給する場合、先に供給したアルキレンオキシドがある程度反応した後に次のアルキレンオキシドを供給することが好ましい。アルキレンオキシドの連続供給の場合、アルキレンオキシドの種類を変化させることができ、順次供給の場合も、異なる段階の供給でアルキレンオキシドの種類を変化させることができる。例えば、プロピレンオキシド単独の供給とプロピレンオキシドとエチレンオキシドの混合物の供給を分けて行うことができる。
(b)工程で供給するアルキレンオキシド全量中プロピレンオキシドの割合は70〜100モル%が適当であり、85〜100モル%が好ましい。また、プロピレンオキシドとエチレンオキシドの混合物を分割供給する際にはエチレンオキシドの割合は多少高くてもよく、プロピレンオキシドとエチレンオキシドの混合物中のエチレンオキシドの割合は60モル%以上とすることができる。
本方法の(b)工程に用いる耐熱反応容器としては、耐圧製オートクレーブ容器を用いるのがよいが、アルキレンオキシドの沸点が高い場合は耐高圧でなくてもよい。材質は特に問わない。なお、反応容器は、上記(a)工程で用いた容器をそのまま用いることが可能である。
本方法の(b)工程において、(a)工程における生成混合物(開始剤にアルキレンオキシドが反応して生成した化合物と活性化されたDMC触媒の混合物)にあらたにアルキレンオキシドを供給して反応させるには、(a)工程と同様に行うことが好ましい。例えば、(a)工程における生成混合物を、上記(a)工程と同様、好ましくは4〜500kW/m、より好ましくは8〜500kW/m、特に好ましくは12〜500kW/mの撹拌動力を用いて撹拌することが好ましい。撹拌翼については、プロペラ翼、パドル翼、マックスブレンド翼、ディスクタービンが使用でき、反応容器内を均一に混合するためには大型翼が好ましい。その他として、乳化や分散に使用されるディスパー、ホモミキサー、コロイドミル、ナウターミキサーなども使用できる。また、撹拌翼を用いず超音波による混合を用いてもよい。これらの撹拌方法は組み合わせて使用してもよい。一般的な撹拌翼を使用する撹拌法を用いる場合は、反応液に反応器の気相部のガスが多量に取り込まれて撹拌効率が低下することがない範囲で撹拌翼の回転速度をできるだけ速くすることが好ましい。
本方法の(b)工程における反応方法としては、バッチ法が好ましいが、アルキレンオキシドおよび上記(a)工程後のDMC触媒と(a)工程反応生成物とを含む混合物の添加と(b)工程生成物であるポリオール(A1)の抜き出しを同時に行う連続法でも行うこともできる。特に、開始剤の水酸基1個あたりの平均分子量が300以下の場合は、連続法が好ましい。
(b)工程において(a)工程における生成混合物にアルキレンオキシドが供給されると、その直後は、未反応のアルキレンオキシドの気化に伴って耐圧反応容器の内圧が上昇する。ついで、(a)工程における反応生成物(開始剤にアルキレンオキシドが反応して生成した生成物)にアルキレンオキシドが開環付加重合する反応が生じ、耐圧反応容器の内圧が低下しはじめると同時に反応熱が生じる。供給されたアルキレンオキシドの全量が反応し終えると、耐圧反応容器の内圧は供給前と同程度にまで低下する。
供給されたアルキレンオキシドの反応終了は耐圧反応容器の内圧低下によって確認できる。
(b)工程において供給したアルキレンオキシドを反応させる際の反応液の温度(重合温度)は、125〜180℃が好ましく、125〜160℃が特に好ましい。重合温度が上記範囲の下限値以上であると、良好な反応速度が得られ、最終生成物における未反応物の残存量を低くできる。また重合温度が上記範囲の上限値以下であるとDMC触媒の高い活性が良好に保たれ、分子量分布を狭くできる。
アルキレンオキシド全量の反応が終了した後、反応液を冷却し、反応生成物の精製を行うことが好ましい。
(b)工程において供給するアルキレンオキシドの供給速度は、得られる重合体の分子量分布を狭くできることから、できるだけ遅くすることが好ましいが、生産効率が低下するため、これらを比較衡量して定めることが好ましい。具体的な供給速度としては、最終生成物として予定しているポリオール(A1)の全質量に対して1〜200質量%/時間が好ましい。なお、重合反応途中での供給速度を逐次変えてもよい。
本方法の(b)工程における反応時間は10分〜40時間が好ましく、30分〜24時間が特に好ましい。反応時間が上記範囲の下限値以上であると反応の制御が可能であり、上記範囲の上限値以下であると効率の点で好ましい。
本方法の(b)工程における耐圧反応容器内の圧力は、操作や設備が容易である点で、絶対圧力で1MPa以下が好ましく、0.8MPa以下が特に好ましい。
上記のようにDMC触媒を用いた重合を行って得られたポリオール(A1)に、さらにDMC触媒以外の重合触媒を用いて、(b)工程で使用したものとは異なるアルキレンオキシドを開環付加重合させたものを最終のポリオール(A1)としてもよい。特に、重合工程においてアルキレンオキシドとしてプロピレンオキシド単独やプロピレンオキシドと他のアルキレンオキシド(エチレンオキシドなど)の混合物を使用した場合、生成するポリオキシアルキレンポリオールの水酸基は反応性の低い水酸基(2級水酸基など)の割合が高くなる。したがって、ポリオール(A1)の反応性を高めるために反応性の低い水酸基を1級水酸基とすることが好ましい場合が少なくない。この場合、エチレンオキシドを反応させて末端を1級水酸基に変換し、1級水酸基の割合の高いポリオキシアルキレンポリオールを得ることが好ましい。エチレンオキシドを末端に開環付加させる反応にはDMC触媒の使用は不適当であり、アルカリ金属触媒を使用することが好ましい。アルカリ金属触媒として例えばアルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水素化物などを用いて、水酸基をアルコキシレート化し、触媒として作用させる。アルカリ金属触媒としては、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)、水酸化セシウム(CsOH)等のアルカリ金属水酸化物が好ましく、水酸化カリウムが特に好ましい。
c.エチレンオキシド反応工程(以下、(c)工程ともいう)
上記(b)工程で得られたポリオキシアルキレンポリオールにエチレンオキシドを開環付加させる工程を以下(c)工程ともいう。(c)工程は、従来の末端水酸基を1級化する公知の手法で行うことができる。
具体的には、(b)工程を終えた反応液に、アルカリ金属水酸化物などのアルカリ金属触媒を添加して(b)工程生成物の水酸基をアルコキシレート化し、さらにエチレンオキシドを供給して開環付加反応させる。(b)工程終了時におけるポリオキシアルキレンポリオール中のDMC触媒量が少ないことより、(b)工程の生成物からDMC触媒を除去することなくアルカリ金属触媒を添加して、DMC触媒を失活させ、アルカリ金属触媒に転換できる。アルカリ金属触媒存在下でエチレンオキシドを反応させることにより、(b)工程により得られたポリオキシアルキレンポリオールの末端に、オキシエチレン基(本明細書において末端オキシエチレン基ともいう。)が導入され、末端オキシエチレン基を有するポリオキシアルキレンポリオール(以下「ポリオール(A1−EO)」ともいう。)が得られる。これによりポリオキシアルキレンポリオールの1級水酸基の割合が高まり、反応性の高いポリオキシアルキレンポリオールとなる。このポリオール(A1−EO)もまた本発明におけるポリオール(A1)の1種である。
(c)工程で用いるアルカリ金属触媒の量は、できるだけ少量であることが好ましい。該使用量は、例えば得ようとするポリオール(A1−EO)の仕上がり量に対して3,000ppm程度が好ましい。
(c)工程におけるエチレンオキシドの反応温度は、30〜160℃が好ましく、50〜150℃がより好ましく、60〜150℃が特に好ましい。工程(c)の反応は、撹拌下で行うことが好ましい。また前記重合溶媒を用いてもよい。
(c)工程におけるエチレンオキシドの供給量は、最終的に得られるポリオキシアルキレンポリオール(A1−EO)を100質量%とするとき、末端のオキシエチレン基からなるブロック鎖が占める割合(末端オキシエチレン基の含有量)は、5〜30質量%が好ましく、10〜20質量%が特に好ましい。末端オキシエチレン基が、上記範囲の下限値以上であるとポリイソシアネート化合物(B)との反応性が充分であり、上記範囲の上限値以下であるとポリイソシアネート化合物(B)との反応を制御できる。
(c)工程におけるエチレンオキシドの供給速度は、最終生成物として予定しているポリオール(A1−EO)の全質量に対して1〜200質量%/時間が好ましい。なお、反応途中での供給速度を逐次変えてもよい。
なお、本方法により得られるポリオール(A1)から、必要に応じて、DMC触媒の失活処理およびDMC触媒の除去処理を行なってもよい。同様に、必要に応じて、(c)工程等で使用したアルカリ金属触媒の失活処理や除去処理を行なってもよい。特に、アルカリ金属触媒を使用した場合はその使用量が比較的多いので通常その除去処理を必要とする。これらの方法としては、例えば、合成珪酸塩(マグネシウムシリケート、アルミニウムシリケートなど)、イオン交換樹脂、および活性白土などから選択される吸着剤を用いた吸着法や、アミン、水酸化アルカリ金属、リン酸、乳酸、コハク酸、アジピン酸、酢酸などの有機酸およびその塩、または硫酸、硝酸、塩酸等の無機酸による中和法、中和法と吸着法を併用する方法などを用いることができる。
こうして得られたポリオール(A1)には、長期間の貯蔵時における劣化を防止するために、必要に応じて安定化剤を添加してもよい。
安定化剤としてはBHT(ジブチルヒドロキシトルエン)等のヒンダードフェノール系酸化防止剤が挙げられる。
ポリオール(A1)の平均水酸基数は2〜8が好ましく、得られる軟質ポリウレタンフォームの耐久性及び硬さの観点から2.5〜6がより好ましく、2.5〜4.5が特に好ましい。
ポリオール(A1)の水酸基価は5〜45mgKOH/gが好ましく、得られる軟質ポリウレタンフォームの機械特性の観点から5〜35mgKOH/gがより好ましく、特に好ましくは5〜24mgKOH/gである。
最終的に得られるポリオール(A1)を100質量%とするとき、ポリオール(A1)中に含まれるオキシエチレン基の合計が5〜30質量%であることが好ましく、5〜20質量%がより好ましく、10〜20質量%が特に好ましい。この量のオキシエチレン基の全ては末端オキシエチレン基であることが好ましい。オキシエチレン基の量が、上記範囲の下限値以上であるとポリイソシアネート化合物(B)との反応性が充分であり、上記範囲の上限値以下であるとポリイソシアネート化合物(B)との反応性が高くなりすぎず、軟質ポリウレタンフォームの成形性等が良好となる。末端と末端以外の両方にオキシエチレン基を有するポリオール(A1)の場合、末端以外のオキシエチレン基は25質量%以下が好ましく、20質量%以下が特に好ましい。
本方法は、DMC触媒を用いることにより、副生成物である不飽和結合を有するモノオールの生成が抑えられる。本方法によれば、ポリオール(A1)の不飽和度を0.030meq/g以下とすることができ、好ましくは0.02meq/g以下とすることができる。
ポリオール(A1)中に存在する水酸基のうち1級水酸基の割合で表される1級化率(単位:モル%)が80%以上であることが好ましく、85%以上であることが特に好ましい。80質量%以上であるとポリイソシアネート化合物(B)との反応性が充分となる。該1級化率は末端のオキシエチレン基の含有量を増加させることにより高くできる。
本方法は、特定の温度で(a)工程を行うことにより、得られるポリオール(A1)の分子量分布(Mw/Mn)をより狭くすることができる。これによりポリオール(A1)が低粘度化され取り扱い性が向上する。
特に、水酸基価が小さい、高分子量のポリオール(A1)は、分子量分布が広いほど数平均分子量が100,000以上の高分子量体が多く含まれ、ポリオールの粘度が著しく大きくなるため、分子量分布を狭くすることによる低粘度化の効果が大きい。
例えば、本方法によれば、平均水酸基数が2.5〜4.5で、水酸基価が5.0〜11.2mgKOH/g、好ましくは5.0〜7.0mgKOH/gで、不飽和度が0.030meq/g以下で、分子量分布が1.100以下、好ましくは1.090以下の、高分子量のポリオール(A1)を製造することができる。
本方法により、分子量分布の狭いポリオール(A1)を製造することができる。分子量分布の狭いポリオール(A1)が得られる理由は明確ではないが、次のような理由であると推定している。DMC触媒は触媒製造時には、触媒活性がない凝集体としてのみ得ることができる。そこで、DMC触媒を用いた開環付加重合では、触媒の活性化が必須である。
前記(a)工程で、凝集体が解砕され、DMC触媒の表面積が増大し、触媒活性が発現する。このとき、開始剤とDMC触媒とアルキレンオキシドを用い、初期温度よりも高い最高温度に達する条件で触媒の活性化を行うことにより、DMC触媒凝集体の解砕がより効率化され、触媒活性がより向上する。そして、(b)工程でのアルキレンオキシドの開環付加重合反応が終了するまで、該DMC触媒の高い活性が良好に保たれて、分子量が均一な重合体が多く生成されると考えられる。
ポリオール(A)中における、ポリオール(A1)の含有量は2〜100質量%であり、10〜100質量%が好ましく、20〜100質量%がより好ましい。そのうちでも、ポリオール(A1)の含有量は40〜100質量%がさらに好ましく、40〜90質量%が特に好ましく、40〜80質量%が最も好ましい。ポリオール(A1)の含有量が10質量%以上であると得られる軟質ポリウレタンフォームの耐久性が良好となり、40質量%以上であると得られる軟質ポリウレタンフォームの機械特性が良好となる。
ポリオール(A)中にポリオール(A1)および後述するポリオール(A2)、ポリマー分散ポリオール(A21)、発泡剤、架橋剤、破泡剤、整泡剤などを混合したポリオールシステム液を、外部貯蔵保管庫または屋内貯蔵保管庫、5〜20MPaの高圧循環下で使用される高圧発泡機の原料タンクに保管する場合、ポリオール(A1)の分子量分布がわずかに広い方が貯蔵安定性に優れる。具体的には、ポリオール(A1)の分子量分布が1.050であった場合、ポリオール(A)中の含有量にもよるが、約1.01倍広い分子量分布を持つポリオール(A1)の方が長期貯蔵安定性に優れる。特に軟質ポリウレタンフォームを製造した際のセルの均一性を維持するのに優れる。理由は明確ではないが、わずかに広い分子量分布を持つポリオール(A1)の方が、発泡剤として水を選択した場合、水および整泡剤の分散性がより均一となり、ポリオールシステム液として1日〜3か月の長期貯蔵安定性に優れると考える。
<他のポリオール(A2)>
ポリオール(A)は、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリオール(A1)に該当しない、他のポリオール(A2)を含んでもよい。
他のポリオール(A2)としては、例えば、ポリオール(A1)の範疇に含まれない、他の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、ポリカーボネートポリオール等が挙げられる。これらは公知のものを用いることができる。他のポリオール(A2)は1種または2種以上を用いてもよい。ただし後述の架橋剤(E)および破泡剤(F)のいずれかに含まれるものは、当該他のポリオール(A2)には含まれないものとする。
他のポリオール(A2)は平均水酸基数が2〜8であり、かつ水酸基価が25〜160mgKOH/gであるものが好ましい。平均水酸基数が2以上であるとフォームの耐久性、乗り心地性が良好になり、8以下であると製造される軟質ポリウレタンフォームの機械物性が良好になる。また水酸基価が25mgKOH/g以上であると粘度が低くなり作業性が良好になる。160mgKOH/g以下であると製造される軟質ポリウレタンフォームの機械物性が良好になる。
他のポリオール(A2)の数平均分子量(Mn)は700〜22,000が好ましく、1,500〜20,000がより好ましく、2,000〜15,000が特に好ましい。
他のポリオール(A2)の使用量は、フォームの耐久性の点からポリオール(A)の0〜60質量%が好ましく、0〜40質量%以下がより好ましく、0〜30質量%以下が特に好ましい。
<ポリマー分散ポリオール>
ポリオール(A)は、ポリマー微粒子(H)を含有してもよい。ポリマー微粒子(H)を含有させることにより、軟質ポリウレタンフォームの硬度、通気性、その他の物性を向上させることができる。
例えば、ポリオール(A1)をベースポリオールとし、その中にポリマー微粒子(H)を分散させたポリマー分散ポリオールを、ポリオール(A)に含有させてもよく、または他のポリオール(A2)をベールポリオールとし、その中にポリマー微粒子(H)を分散させたポリマー分散ポリオール(A21)を、ポリオール(A)に含有させてもよく、これらの両方を用いてもよい。他のポリオール(A2)中にポリマー微粒子(H)を分散させたポリマー分散ポリオール(A21)を用いることが好ましい。
ポリマー微粒子(H)は、ビニル系モノマー(M)を重合させて得られる粒子が好ましく、縮合系モノマー(N)を重合させて得られる粒子でもよい。成形性およびフォーム物性の点で、ビニル系モノマー(M)を重合させて得られる粒子が好ましい。
ポリマー微粒子の粒子径は0.01〜10μmが好ましく、0.03〜8μmがより好ましく、0.05〜5μmが特に好ましい。粒子径が上記範囲の上限値以下であると、ポリマー分散ポリオールの粘度が低く取り扱いが容易であり、上記範囲の下限値以上であると、得られる軟質ポリウレタンフォームが適度に破泡して良好な通気性が得られる。なお、ポリマー微粒子の粒子径測定は、日機装社製、マイクロトラック超微粒子粒度分析計UPA−EX150で行う。
[ビニル系モノマー(M)]
本発明におけるビニル系モノマー(M)としては、アクリロニトリル、スチレン、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステル等が挙げられる。ビニル系モノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。ビニル系モノマーとして、アクリロニトリルとスチレンとの組み合わせが好ましい。
[縮合系モノマー(N)]
本発明における縮合系ポリマー(N)としては、ポリエステル、ポリウレア、ポリウレタン、メラミン等が挙げられる。
ポリマー分散ポリオールは、ベースポリオール中でモノマーを重合させてポリマー微粒子を形成することによって得られる。
ポリマー分散ポリオールの水酸基価は、モノマーの重合前後の質量変化から、下式(1)を用いて算出する。
水酸基価=(ベースポリオールの水酸基価)×(ベースポリオールの仕込み質量)/(得られたポリマー分散ポリオールの質量)…(1)
ポリマー分散ポリオール全体の水酸基価はベースポリオールの水酸基価よりも一般的に低下する。
他のポリオール(A2)中にポリマー微粒子(H)を分散させたポリマー分散ポリオール(A21)を用いる場合、該ポリマー分散ポリオール(A21)の水酸基価は、15〜50mgKOH/gが好ましく、20〜40mgKOH/gが特に好ましい。
該ポリマー分散ポリオール(A21)を用いる場合、ポリオール(A)中におけるポリマー分散ポリオール(A21)の含有量(ポリマー微粒子を含む)は0超〜60質量%以下が好ましく、10〜60質量%がより好ましく、20〜50質量%が特に好ましい。
またポリオール(A)の全体における、ポリマー微粒子(H)の含有量は、30質量%以下が好ましく、25質量%以下が特に好ましい。ポリマー微粒子(H)の含有量が30質量%以下であると、ポリオール(A)の粘度が適度となり、作業性に優れる。ポリマー微粒子(H)の含有量の下限は特に限定されないが、ポリマー微粒子を含有させることによる効果が良好に得られる点で5質量%以上が好ましく、10質量%以上が特に好ましい。
<他の高分子量活性水素化合物>
ポリイソシアネート化合物(B)と反応させる化合物として、ポリオール(A)以外の活性水素を有する化合物(本明細書では、他の高分子量活性水素化合物という。)を、ポリオール(A)と併用してもよい。ただし後述の架橋剤(E)および破泡剤(F)のいずれかに含まれるものは、当該他の高分子量活性水素化合物には含まれないものとする。
他の高分子量活性水素化合物としては、第1級アミノ基または第2級アミノ基を2以上有する高分子量ポリアミン;第1級アミノ基または第2級アミノ基を1以上、かつ水酸基を1以上有する高分子量化合物;ピペラジン系ポリオール等が挙げられる。
高分子量ポリアミンまたは高分子量化合物としては、ポリオキシアルキレンポリオールの水酸基の一部ないし全部をアミノ基に変換した化合物;ポリオキシアルキレンポリオールと過剰当量のポリイソシアネート化合物とを反応させて得られる末端にイソシアネート基を有するプレポリマーのイソシアネート基を加水分解してアミノ基に変換した化合物が挙げられる。
ピペラジン系ポリオールは、ピペラジン類にアルキレンオキシドを開環付加重合して得られるポリオキシアルキレンポリオールである。
ピペラジン類とは、ピペラジン、または、ピペラジン中の水素原子をアルキル基、アミノアルキル基等の有機基で置換した置換ピペラジンを意味する。
ピペラジン類は活性水素を少なくとも2個有する。
ピペラジン系ポリオールにおいては、ピペラジン環を構成する2個の窒素原子は3級アミンとなる。
ピペラジン類としては、ピペラジン、環を構成する炭素原子に結合した水素原子を低級アルキル基で置換したアルキルピペラジン類(2−メチルピペラジン、2−エチルピペラジン、2−ブチルピペラジン、2−ヘキシルピペラジン、2,5−、2,6−、2,3−または2,2−ジメチルピペラジン、2,3,5,6−または2,2,5,5−テトラメチルピペラジン等。)、環を構成する窒素原子に結合した水素原子をアミノアルキル基で置換したN−アミノアルキルピペラジン類(N−(2−アミノエチル)ピペラジン等。)が挙げられ、置換ピペラジン類が好ましく、アミノアルキル基等で水素を置換したピペラジンのような、窒素原子を分子中に3個以上有する置換ピペラジン類が特に好ましい。
また、置換ピペラジン類としては、N−置換ピペラジンが好ましく、N−アミノアルキルピペラジン類がより好ましく、N−(アミノエチル)ピペラジンが特に好ましい。
ピペラジン類に開環付加重合させるアルキレンオキシドとしては、炭素数2以上のアルキレンオキシドが好ましく、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、スチレンオキシド等が挙げられる。
他の高分子量活性水素化合物の、官能基当たりの分子量は、400以上が好ましく、800以上が特に好ましい。官能基当たりの分子量は、5,000以下が好ましい。
他の高分子量活性水素化合物の平均官能基数は、2〜8が好ましい。
他の高分子量活性水素化合物の割合は、ポリオール(A)および他の高分子量活性水素化合物の合計(100質量%)のうち、20質量%以下が好ましい。他の高分子量活性水素化合物の割合が20質量%以下であれば、ポリイソシアネート化合物(B)との反応性が大きくなりすぎず、軟質ポリウレタンフォームの成形性等が良好となる。
<ポリイソシアネート化合物(B)>
ポリイソシアネート化合物(B)としては、イソシアネート基を2以上有する芳香族系ポリイソシアネート化合物、または、その2種類以上の混合物、およびそれらを変性して得られる変性ポリイソシアネート等が挙げられる。具体的には、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)、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート(通称ポリメリックMDI)およびこれらの変性体からなる群から選ばれる1種以上が好ましい。変性体としては、プレポリマー型変性体、ヌレート変性体、ウレア変性体、カルボジイミド変性体等が挙げられる。ポリイソシアネート化合物(B)は1種でもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
このうち、TDIまたはMDIを含むことが好ましく、得られる軟質ポリウレタンフォームを軽量化できる点では、少なくともTDIを含むことが好ましく、TDIとMDIの混合物が特に好ましい。TDIとMDIの混合比(質量比)TDI/MDIは、例えば、100/0〜0/100であり、100/0〜10/90が好ましく、90/10〜50/50がより好ましい。
ポリイソシアネート化合物(B)は、プレポリマーであってもよい。プレポリマーとしては、TDI、MDIまたはポリメリックMDIと、天然油脂由来ポリオール、天然油脂由来ポリオールにアルキレンオキシドを開環付加重合させたポリオキシアルキレンポリオール、または石油系のポリオキシアルキレンポリオールとのプレポリマーが挙げられる。
ポリイソシアネート化合物(B)の使用量は、イソシアネートインデックスで70〜125となる量が好ましく、80〜120がより好ましく、85〜120が特に好ましい。イソシアネートインデックスは、ポリオール(A)、他の高分子量活性水素化合物、架橋剤(E)、および水等のすべての活性水素の合計に対するイソシアネート基の数の100倍で表した数値である。
<触媒(C)>
触媒(C)は、ウレタン化反応を促進する触媒である。
触媒(C)としては、アミン化合物、有機金属化合物、反応型アミン化合物、カルボン酸金属塩等が挙げられる。触媒(C)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。
アミン化合物としては、トリエチレンジアミン、ビス−((2‐ジメチルアミノ)エチル)エーテルのジプロピレングリコール溶液、モルホリン類等の脂肪族アミン類が挙げられる。
反応型アミン化合物は、アミン化合物の構造の一部をイソシアネート基と反応するように、水酸基化またはアミノ化した化合物である。
反応型アミン化合物としては、ジメチルエタノールアミン、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、ジメチルアミノエトキシエトキシエタノール等が挙げられる。
アミン化合物触媒および反応型アミン化合物触媒の量は、ポリオール(A)および他の高分子量活性水素化合物の合計100質量部に対して、2質量部以下が好ましく、0.05〜1.5質量部が特に好ましい。
有機金属化合物としては、有機スズ化合物、有機ビスマス化合物、有機鉛化合物、有機亜鉛化合物等が挙げられる。具体例としては、ジ−n−ブチルスズオキシド、ジ−n−ブチルスズジラウレート、ジ−n−ブチルスズ、ジ−n−ブチルスズジアセテート、ジ−n−オクチルスズオキシド、ジ−n−オクチルスズジラウレート、モノブチルスズトリクロリド、ジ−n−ブチルスズジアルキルメルカプタン、ジ−n−オクチルスズジアルキルメルカプタン等が挙げられる。
有機金属化合物の量は、ポリオール(A)および他の高分子量活性水素化合物の合計100質量部に対して、2質量部以下が好ましく、0.005〜1.5質量部が特に好ましい。
<発泡剤(D)>
発泡剤(D)としては、水および不活性ガスから選ばれた少なくとも1種が好ましい。取り扱いの簡便性と環境への負荷軽減の点から水のみが好ましい。
不活性ガスとしては、空気、窒素ガス、液化炭酸ガスが挙げられる。
発泡剤(D)の量は、発泡倍率等の要求に応じて適宜調整すればよい。
発泡剤として水のみを使用する場合、水の量は、ポリオール(A)および他の高分子量活性水素化合物の合計100質量部に対して、10質量部以下が好ましく、0.1〜8質量部がより好ましい。
<架橋剤(E)>
本発明においては必要に応じて架橋剤(E)を用いてもよい。架橋剤(E)を用いることにより、軟質ポリウレタンフォームの硬度向上等の効果が得られる。
架橋剤(E)としては、活性水素を有する基(本明細書では活性水素基という。)を2個以上有する化合物が用いられる。活性水素基としては、水酸基、第1級アミノ基、または第2級アミノ基が挙げられる。架橋剤(E)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。ただし、前記ポリオール(A1)および後述の破泡剤(F)に含まれるものは、架橋剤(E)には含まれないものとする。
架橋剤(E)として、下記第1の架橋剤(E1)および/または第2の架橋剤(E2)を用いることが好ましい。
[第1の架橋剤(E1)]
第1の架橋剤(E1)は、水酸基を2個以上有し、触媒の存在下でアルキレンオキシドを開環付加重合させる工程を経て得られるポリオキシアルキレンポリオールであって、水酸基価が160〜1,000mgKOH/gである化合物からなる。
第1の架橋剤(E1)としては、多価アルコールにアルキレンオキシドを付加して得られる低分子量ポリオキシアルキレンポリオールが挙げられる。
具体例としては、ビスフェノールA−アルキレンオキシド付加物、グリセリン−アルキレンオキシド付加物、トリメチロールプロパン−アルキレンオキシド付加物、ペンタエリスリトール−アルキレンオキシド付加物、ソルビトール−アルキレンオキシド付加物、シュークロース−アルキレンオキシド付加物、脂肪族アミン−アルキレンオキシド付加物、脂環式アミン−アルキレンオキシド付加物、複素環ポリアミン−アルキレンオキシド付加物、芳香族アミン−アルキレンオキシド付加物等が挙げられる。これらのうちでも、得られる軟質ポリウレタンフォームの硬度向上の点でソルビトール−アルキレンオキシド付加物が好ましい。
第1の架橋剤(E1)の活性水素基の数は2〜8個が好ましく、3〜6.5個がより好ましい。第1の架橋剤(E1)の水酸基価は160〜1,000mgKOH/gが好ましく、160〜600mgKOH/gが特に好ましい。
[第2の架橋剤(E2)]
第2の架橋剤(E2)は、ポリオキシアルキレン鎖を有しない化合物であって、活性水素基を2個以上有し、水酸基価が1,000mgKOH/gより大きい化合物からなる。
第2の架橋剤(E2)としては、アミノアルコール、多価アルコール、水酸基価が1,000mgKOH/gより大きいアミン系架橋剤が挙げられる。アミン系架橋剤は芳香族ポリアミン、脂肪族ポリアミン、または脂環式ポリアミンが好ましい。
アミノアルコールや多価アルコールとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンのエタノールアミン類、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、トリ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、N−アルキルジエタノール等が挙げられる。なお、エタノールアミン類は、これを製造する際に、触媒存在下でアンモニアまたは濃アンモニア水とエチレンオキシドを反応させる場合があるが、最終的に得られるエタノールアミン類はポリエーテル鎖を有しておらず、第2の架橋剤(E2)に含まれる。
芳香族ポリアミンとしては、芳香族ジアミンが好ましい。芳香族ジアミンとしては、アミノ基が結合している芳香核にアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、電子吸引性基から選ばれた1個以上の置換基を有する芳香族ジアミンが好ましく、ジアミノベンゼン誘導体が特に好ましい。
電子吸引性基を除く前記置換基は、アミノ基が結合した芳香核に2〜4個結合していることが好ましく、アミノ基の結合部位に対してオルト位の1個以上に結合していることがより好ましく、すべてに結合していることが特に好ましい。
電子吸引性基は、アミノ基が結合している芳香核に1または2個結合していることが好ましい。電子吸引性基と他の置換基が1つの芳香核に結合していてもよい。
アルキル基、アルコキシ基、およびアルキルチオ基の炭素数は、4以下が好ましい。
シクロアルキル基としては、シクロヘキシル基が好ましい。
電子吸引性基としては、ハロゲン原子、トリハロメチル基、ニトロ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基が好ましく、塩素原子、トリフルオロメチル基、またはニトロ基が特に好ましい。
脂肪族ポリアミンとしては、炭素数6以下のジアミノアルカン、水酸基価が1,000mgKOH/gより大きいポリアルキレンポリアミン、低分子量ポリオキシアルキレンポリオールの水酸基の一部ないし全部をアミノ基に変換して得られるポリアミンであって水酸基価が1,000mgKOH/gより大きいもの、アミノアルキル基を2個以上有する芳香族化合物等が挙げられる。
脂環式ポリアミンとしては、アミノ基および/またはアミノアルキル基を2個以上有するシクロアルカンが挙げられる。
アミン系架橋剤の具体例としては、3,5−ジエチル−2,4(または2,6)−ジアミノトルエン(DETDA)、2−クロロ−p−フェニレンジアミン(CPA)、3,5−ジメチルチオ−2,4(または2,6)−ジアミノトルエン、1−トリフルオロメチル−3,5−ジアミノベンゼン、1−トリフルオロメチル−4−クロロ−3,5−ジアミノベンゼン、2,4−トルエンジアミン、2,6−トルエンジアミン、ビス(3,5−ジメチル−4−アミノフェニル)メタン、4,4−ジアミノジフェニルメタン、エチレンジアミン、m−キシレンジアミン、1,4−ジアミノヘキサン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、イソホロンジアミン等が挙げられ、ジエチルトルエンジアミン[すなわち、3,5−ジエチル−2,4(または2,6)−ジアミノトルエンの1種または2種以上の混合物]、ジメチルチオトルエンジアミン、モノクロロジアミノベンゼン、トリフルオロメチルジアミノベンゼン等のジアミノベンゼン誘導体が好ましい。
第2の架橋剤(E2)の活性水素基の数は2〜8個が好ましく、2〜6個が特に好ましい。第2の架橋剤(E2)は水酸基を有する場合、その水酸基価は1,000超〜2,000mgKOH/gが好ましく、1,100〜1,800mgKOH/gが特に好ましい。
架橋剤(E)の合計の使用量は、ポリオール(A)および他の高分子量活性水素化合物の合計100質量部に対して、0.1〜20質量部が好ましく、0.2〜15質量部がより好ましく、0.3〜10質量部が特に好ましい。上記範囲の下限値以上であれば軟質ポリウレタンフォームに適度な硬度を付与することができ、発泡挙動が安定する。上記範囲の上限値以下であれば軟質ポリウレタンフォームに柔軟性が付与でき、引裂強さ、引張強さおよび伸び等の機械特性が良好となる。
架橋剤(E)として、第1の架橋剤(E1)と第2の架橋剤(E2)を併用する場合、第1の架橋剤(E1)と第2の架橋剤(E2)の質量比(E1)/(E2)は、90/10〜10/90が好ましく、90/10〜50/50が特に好ましい。
<破泡剤(F)>
本発明においては必要に応じて破泡剤(F)を用いてもよい。破泡剤は、軟質ポリウレタンフォームの気泡の一部を破裂させることで、独立気泡率を低下させるための成分である。破泡剤(F)を用いることにより、目的に応じて軟質ポリウレタンフォームの通気性調整等の効果が得られる。
本発明における破泡剤(F)としては、開始剤にエチレンオキシドを開環付加重合させる工程、または、開始剤にエチレンオキシドとプロピレンオキシドの混合物を開環付加重合させる工程を経て得られるポリオキシアルキレンポリオールであって、平均水酸基数が2〜8、水酸基価が20〜200mgKOH/g、オキシエチレン基の含有割合が50〜100質量%であるポリオキシアルキレンポリオールが用いられる。
平均水酸基数はより好ましくは2〜6である。水酸基価はより好ましくは24〜150mgKOH/g、さらに好ましくは24〜100mgKOH/g、特に好ましくは24〜60mgKOH/gである。破泡剤(F)のオキシエチレン基の含有割合とは、破泡剤(F)としてのポリオキシアルキレンポリオールを100質量%とするときの値であり、特に好ましくは50〜90質量%である。
破泡剤(F)の合計の使用量は、ポリオール(A)および他の高分子量活性水素化合物の合計100質量部に対して、0.1〜10質量部が好ましく、0.1〜7質量部がより好ましく、0.1〜5質量部が特に好ましい。
<整泡剤(G)>
本発明においては必要に応じて整泡剤を用いてもよい。整泡剤は、良好な気泡を形成するための成分である。整泡剤としては、シリコーン系整泡剤、フッ素系整泡剤等が挙げられる。整泡剤の使用量は、ポリオール(A)および他の高分子量活性水素化合物の合計100質量部に対して、0.1〜10質量部が好ましく、0.1〜5質量部が特に好ましい。
<他の配合剤>
その他、任意に用いる配合剤としては、充填剤、安定剤、着色剤、難燃剤等が挙げられる。これらは公知のものを適宜用いることができる。
<軟質ポリウレタンフォームの製造方法>
本発明の軟質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化合物(B)、触媒(C)および発泡剤(D)を含む反応性混合物を反応させて発泡硬化させることにより得られる。
発泡硬化させる方法としては、密閉された金型内で反応性混合物を発泡成形する方法(モールド法)、開放系で反応性混合物を発泡させる方法(スラブ法)が挙げられる。
モールド法:
モールド法としては、反応性混合物を直接密閉された金型内に直接注入する方法(反応射出成形法)、または反応性混合物を開放状態の金型内に注入した後に密閉する方法が好ましい。後者の方法としては、低圧発泡機または高圧発泡機を用いて反応性混合物を金型に注入する方法が好ましい。
高圧発泡機としては、2液を混合するタイプが好ましい。2液のうち、一方の液はポリイソシアネート化合物(B)であり、他方の液はポリイソシアネート化合物(B)以外の全成分の混合物である。場合によっては、触媒(C)または破泡剤(通常、一部の高分子量ポリオールに分散または溶解して用いる。)を別成分とする、3液を混合するタイプであってもよい。
金型内に注入する反応性混合物の温度は10〜40℃が好ましい。該温度が10℃以上であれば、反応性混合物の粘度が高くなりすぎず、液の混合性が良好となる。該温度が40℃以下であれば、反応性が高くなりすぎず、成形性等が良好となる。
金型温度は、10℃〜80℃が好ましく、30℃〜70℃が特に好ましい。
キュアー時間は、1〜20分が好ましく、1〜10分がより好ましく、1〜7分が特に好ましい。キュアー時間が上記範囲の下限値以上であれば、キュアーが充分に行われる。キュアー時間が上記範囲の上限値以下であれば、生産性が良好となる。
スラブ法:
スラブ法としては、ワンショット法、セミプレポリマー法、プレポリマー法等の公知の方法が挙げられる。軟質ポリウレタンフォームの製造には、公知の製造装置を用いることができる。
本発明の製造方法によれば、後述の実施例に示されるように、軟質ポリウレタンフォームを製造する際に、ポリイソシアネート化合物(B)と反応させるポリオール(A)として、ポリオール(A1)を用いることによって、軟質ポリウレタンフォームの収縮が改善される。また、軟質ポリウレタンフォームの引裂強さ、引張強さおよび伸びが向上し、機械特性に優れた軟質ポリウレタンフォームが得られる。特にスキン部の引裂強さ、引張強さおよび伸びが良好に向上するため、自動車用シートクッションまたは家具用クッション等として用いたときに、人の動きによる軟質ポリウレタンフォームの劣化が抑制される。
また、成型用金型内に不織布(以下、「タフネル(登録商標)」ともいう。)を配した状態で発泡成形する方法において、タフネルが一体化された軟質ポリウレタンフォームを製造する際に、ポリオール(A)としてポリオール(A1)を用いることによって、フォームの高さ方向(厚さ方向)における密度のばらつきを小さくすることができる。このことは反応性混合物のタフネルへの含浸が抑えられるためと考えられる。すなわち、従来は反応性混合物のタフネルへの含浸が多いため、タフネル近傍の軟質ポリウレタンフォームの密度が小さくなり、コア部の密度との差が大きくなってしまうのに対し、本発明で得られる軟質ポリウレタンフォームは、反応性混合物のタフネルへの含浸が抑えられるため、タフネル近傍の軟質ポリウレタンフォームの密度が小さくならず、コア部の密度との差が小さくなる。フォームの高さ方向(厚さ方向)における密度のばらつきが小さいと、軽量化しやすく、また軟質ポリウレタンフォームの劣化が抑制される。
また、ポリオール(A)としてポリオール(A1)を用いることによって、たとえば自動車シートクッションに求められる耐久性、振動特性を保持したままでウレタンフォームの厚みの低減およびまたは軽量化が可能となる。
フォームの厚みはフォームの発泡方法やフォームの用途により適宜選択されが、自動車シートクッション用途では車内空間の確保およびシートクッションの軽量化の点から、120〜10mmが好ましく、ヘッドレスト用途では250〜15mmが好ましく、マットレス用途では300〜10mmが好ましい。
本発明の製造方法により製造される軟質ポリウレタンフォームは、自動車の内装材(シートクッション、シートバックレスト、ヘッドレスト、アームレスト等。)、鉄道車両の内装材、寝具用、家具用クッション(マットレス、ソファー、イス用クッション)等に利用できる。
特に、機械特性に優れ、かつ発泡時の不織布への含浸が抑えられることから、自動車用シートクッションまたは家具用クッションとして好適である。
以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
測定は以下の方法で行った。
(水酸基価)
ポリマー分散ポリオール以外のポリオールの水酸基価は、JIS K1557(2007年版)にしたがって測定した(滴定法)。
ポリマー分散ポリオールの水酸基価は、前記滴定法では、樹脂析出による測定障害が起こるため、重合収支を実測し、前記式(1)にしたがって算出した。
(数平均分子量および質量平均分子量)
数平均分子量(Mn)および質量平均分子量(Mw)は、下記の方法で測定した。
分子量測定用の標準試料として市販されている重合度の異なる数種の単分散ポリスチレン重合体についてのGPCを、市販のGPC測定装置(東ソー社製、HLC−8220GPC)を用いて測定し、ポリスチレンの分子量と保持時間(リテンションタイム)との関係をもとに検量線を作成した。
試料をテトラヒドロフランで0.5質量%に希釈し、0.5μmのフィルターに通過させた後、該試料についてのGPCを前記GPC測定装置を用いて測定した。
前記検量線を用いて、試料のGPCスペクトルをコンピュータ解析することにより、該試料の数平均分子量(Mn)および質量平均分子量(Mw)を求めた。
表1、2に記載した各成分について説明する。
[調製例1:TBA−DMC触媒の調製]
tert−ブチルアルコール(以下、TBAと記す。)が配位した亜鉛ヘキサシアノコバルテート錯体(DMC触媒)を下記のようにして調製した。
500mLのフラスコに塩化亜鉛の10.2gと水の10gとからなる水溶液を入れた。塩化亜鉛水溶液を毎分300回転の回転速度で撹拌しながら、カリウムヘキサシアノコバルテート(KCo(CN))の4.2gと水の75gとからなる水溶液を、30分間かけて塩化亜鉛水溶液に滴下した。この間、フラスコ内の混合溶液を40℃に保った。
カリウムヘキサシアノコバルテート水溶液の滴下が終了した後、フラスコ内の混合物をさらに30分撹拌した後、tert−ブチルアルコールの80g、水の80g、およびポリオールPの0.6gからなる混合物を添加し、40℃で30分間、さらに60℃で60分間撹拌した。
ポリオールPは、水酸化カリウム触媒の存在下に、プロピレングリコールにプロピレンオキシド(以下、「PO」ともいう。)を開環付加重合させ、脱アルカリ精製して得られた、一分子当たりの平均水酸基数が2、数平均分子量(Mn)が2,000のポリオキシプロピレンジオールである。
得られた混合物を、直径125mmの円形ろ板と微粒子用の定量ろ紙(ADVANTEC社製、No.5C)とを用いて加圧下(0.25MPa)でろ過し、複合金属シアン化物錯体を含む固体(ケーキ)を得た。
該ケーキをフラスコに移し、TBAの36gと水の84gとからなる混合液を添加して30分撹拌した後、前記と同じ条件で加圧ろ過を行ってケーキを得た。
該ケーキをフラスコに移し、さらにTBAの108gと水の12gとからなる混合液を添加して30分間撹拌し、TBA−水混合液に複合金属シアン化物錯体触媒が分散されたスラリーを得た。該スラリーにポリオールPの120gを添加した後、減圧下、80℃で3時間、さらに115℃で3時間、揮発性成分を留去して、スラリー状のDMC触媒(TBA−DMC触媒)を得た。該スラリー中に含まれるDMC触媒(固体触媒成分)の濃度(有効成分濃度)は、5.33質量%であった。
[調製例2:ETB−DMC触媒の調製]
エチレングリコールモノ−tert−ブチルエーテル(以下、EGMTBEと記す。)が配位した亜鉛ヘキサシアノコバルテート錯体(DMC触媒)を下記のようにして調製した。
塩化亜鉛10gを含む15mlの水溶液中に、KCo(CN)を4g含む80mlの水溶液を30分間かけて滴下した。その間、反応溶液は40℃に保温し、撹拌した。滴下終了後、有機配位子としてEGMTBEの80ml、および水の80mlの混合物を添加し、60℃に昇温させた。1時間撹拌後、濾過操作を行い、複合金属シアン化物錯体を含むケーキを得た。
ついで、この複合金属シアン化物錯体を含むケーキにEGMTBEの40ml、および水の80mlの混合物を添加して30分撹拌後、濾過を行った。この濾過操作により得られた複合金属シアン化物錯体を含むケーキに、さらにEGMTBEの100mlを添加して撹拌した後、濾過操作を行った。この濾過操作により得られた複合金属シアン化物錯体を含むケーキを80℃で乾燥し、粉砕を行い、粉体状のDMC触媒(ETB−DMC触媒)を得た。
[製造例1:ポリオール(A1−1)の製造]
本例で用いた開始剤(a1)は、水酸化カリウム(KOH)触媒を用いてグリセリンにPOを開環付加重合し、さらにキョーワド600S(製品名、合成吸着剤、協和化学工業社製)を用いて精製して製造した、数平均分子量(Mn)が1,500、水酸基価が112mgKOH/gのポリオキシプロピレントリオールである。
耐圧反応容器としては、アンカー翼1組と、45°傾斜2枚羽根のパドル翼2組を取り付けた撹拌機を備えるとともに、冷却水が流通する冷却管が容器内部に設けられたステンレス鋼製(JIS−SUS−316)の耐圧反応器(容量10L、直径200mm、高さ320mm)を用いた。
反応液の温度測定は、耐圧反応容器内部の下部に設置した温度計で液温を測定した。
まず、耐圧反応容器内に、開始剤(a1)の1,000gと、調製例1で製造したTBA−DMC触媒スラリーを投入して反応液とした。TBA−DMC触媒スラリーの投入量は、反応液中におけるTBA−DMC触媒の金属の濃度(以下、初期触媒金属濃度という。)が46ppmとなる量とした。
ついで、耐圧反応容器内を窒素置換した後、反応液を撹拌しながら加熱し、135℃(初期温度)に達したら加熱を止め、撹拌を続けながら、POの120g(開始剤の100質量部に対して12質量部)を600g/時間の速度で耐圧反応容器内に供給して反応させた。
POを耐圧反応容器内に供給すると((a)工程の開始)、耐圧反応容器の内圧が一旦上昇し、その後漸次低下して、POを供給する直前の耐圧反応容器の内圧と同じになったことを確認した((a)工程の終了)。この間、内圧の低下が始まると、それに続いて反応液の温度が一旦上昇し、その後漸次低下した。反応液の最高温度は165℃であった。本例では、反応液の温度上昇が止まった後に冷却を行った。また、本(a)工程にかかった時間は30分であった。
その後、POを供給して反応させ((b)工程)、続いてエチレンオキシド(以下、「EO」ともいう。)を反応させた((c)工程)。すなわち、反応液を撹拌しながら、135℃まで冷却したことを確認し、135℃を保ちながら、POの4,728gを600g/時間の速度で耐圧反応容器内に供給した。内圧の変化がなくなり、反応終了したことを確認した((b)工程の終了)。その後、水酸化カリウムの20g(最終製品に対して有効成分濃度0.3%)を添加して、120℃で2時間の脱水によるアルコラート化を行った。続いて、反応液を120℃に保ちながら、EOの950gを200g/時間の速度で耐圧反応容器内に追加供給した。内圧の変化がなくなり、反応終了したことを確認した((c)工程の終了)。その後、キョーワド600S(製品名、合成吸着剤、協和化学工業社製)を用いて触媒中和、除去作業を行った。
こうして得られたポリオールポリオール(A1−1)の平均水酸基数は3、水酸基価は16.8mgKOH/g、数平均分子量(Mn)は13,228、不飽和度は0.007meq/g、分子量分布(Mw/Mn)は1.045、オキシエチレン基は末端のみに存在しその含有量は14質量%であった。
[製造例2:ポリオール(A1−2)の製造]
製造例1と同じ反応容器内に開始剤(a1)の2,500gと調整例1で製造したTBA−DMC触媒スラリーを初期触媒金属濃度が46ppmとなるように投入した。ついで、耐圧反応容器内を窒素置換した後、反応液を撹拌しながら加熱し、135℃(初期温度)に達したら加熱を止め、撹拌を続けながら、POの250g(開始剤の100質量部に対して10質量部)を500g/時間の速度で耐圧反応容器内に供給して反応させた。反応液の最高温度は166℃であった。
POを耐圧反応容器内に供給すると((a)工程の開始)、耐圧反応容器の内圧が一旦上昇し、その後漸次低下して、POを供給する直前の耐圧反応容器の内圧と同じになったことを確認した((a)工程の終了)。この間、内圧の低下が始まると、それに続いて反応液の温度が一旦上昇し、その後漸次低下した。
その後、POを供給して反応させたのち、POとEOとの混合物を反応させ((b)工程)、さらにEOを反応させた((c)工程)。すなわち、反応液を撹拌しながら、135℃まで冷却したことを確認し、135℃を保ちながら、POの1,588gを500g/時間の速度で耐圧反応容器内に供給した。内圧の変化がなくなり、反応終了したことを確認した後に、POの1,060gとEOの233gとの混合物を500g/時間の速度で投入し、135℃で10時間攪拌して内圧の変化がなくなるまで反応させた((b)工程の終了)。さらに水酸化カリウム触媒の20g(最終製品に対して有効成分濃度0.3%)を添加して、120℃で2時間の脱水によるアルコラート化を行った。続いて、反応液を120℃に保ちながら、EOの1,088gを200g/時間の速度で耐圧反応容器内に供給した。内圧の変化がなくなり、反応終了したことを確認した((c)工程の終了)。その後、キョーワド600S(製品名、合成吸着剤、協和化学工業社製)を用いて触媒中和、除去作業を行った。
得られたポリオール(A1−2)の平均水酸基数は3、水酸基価は42.0mgKOH/g、数平均分子量(Mn)は6,035、不飽和度は0.007meq/g、分子量分布(Mw/Mn)は1.037、末端オキシエチレン基含有量は16質量%、末端オキシエチレン基を含めた全オキシエチレン基含有量は19.5質量%であった。
[製造例3:ポリオール(A1−3)の製造]
製造例1と同じ反応容器内に開始剤(a1)の2,000gと調整例1で製造したTBA−DMC触媒スラリーを初期触媒金属濃度が46ppmとなるように投入した。ついで、耐圧反応容器内を窒素置換した後、反応液を撹拌しながら加熱し、135℃(初期温度)に達したら加熱を止め、撹拌を続けながら、150g(開始剤の100質量部に対して7.5質量部)のPOを500g/時間の速度で耐圧反応容器内に供給して反応させた。
反応液の最高温度は165℃であった。
POを耐圧反応容器内に供給すると((a)工程の開始)、耐圧反応容器の内圧が一旦上昇し、その後漸次低下して、POを供給する直前の耐圧反応容器の内圧と同じになったことを確認した((a)工程の終了)。この間、内圧の低下が始まると、それに続いて反応液の温度が一旦上昇し、その後漸次低下した。
その後、POを供給して反応させたのち、POとEOとの混合物を反応させ((b)工程)、その後さらにEOを反応させた((c)工程)。すなわち、反応液を撹拌しながら、135℃まで冷却したことを確認し、135℃を保ちながら、POの1,355gを500g/時間の速度で耐圧反応容器内に供給した。内圧の変化がなくなり、反応終了したことを確認した後に、POの1,926gとEOの238gの混合物を500g/時間の速度で混合物を投入し135℃で10時間攪拌して内圧の変化がなくなるまで反応させた((b)工程の終了)。さらに水酸化カリウム触媒の20g(最終製品に対して有効成分濃度0.3%)を添加して、120℃で2時間の脱水によるアルコラート化を行った。続いて、反応液を120℃に保ちながら、EOの1,088gを200g/時間の速度で耐圧反応容器内に追加供給した。内圧の変化がなくなり、反応終了したことを確認した後、キョーワド600S(製品名、合成吸着剤、協和化学工業社製)を用いて触媒中和、除去作業を行った。
得られたポリオール(A1−3)の平均水酸基数は3、水酸基価は33.7mgKOH/g、数平均分子量(Mn)は7,186、不飽和度は0.007meq/g、分子量分布(Mw/Mn)は1.048、末端オキシエチレン基含有量は16質量%、末端オキシエチレン基を含めた全オキシエチレン基含有量は19.5質量%であった。
[製造例4:ポリオール(A1−4)の製造]
本例で用いた開始剤(a2)は、水酸化カリウム(KOH)触媒を用いてペンタエリスリトールにPOを開環付加重合し、さらにキョーワド600S(製品名、合成吸着剤、協和化学工業社製)を用いて精製して製造した。数平均分子量(Mn)が1,200、水酸基価が187mgKOH/gのポリオキシプロピレンポリオールである。
製造例1と同じ反応容器に、開始剤(a2)を667g、TBA−DMC触媒スラリーの初期触媒金属濃度を46ppm、(a)工程におけるPO供給量を93g(開始剤の100質量部に対して14質量部)、該POの供給速度を600g/時間、初期温度を135℃、最高温度を166℃、(b)工程におけるPO供給量を5,380g、該POの供給速度を600g/時間、その後の(c)工程におけるEO供給量を763g、該EOの供給速度を200g/時間に変更した以外は、製造例1と同様にしてポリオール(A1−4)を製造した。
得られたポリオール(A1−4)の平均水酸基数は4、水酸基価は18.7mgKOH/g、数平均分子量(Mn)は15,088、分子量分布は1.077、不飽和度は0.007meq/g、末端オキシエチレン基含有量は11質量%であり、オキシエチレン基は末端のみに存在しその含有量は11質量%であった。
[製造例5:ポリオール(A1−5)の製造]
本例で用いた開始剤(a2)は、水酸化カリウム(KOH)触媒を用いてペンタエリスリトールにPOを開環付加重合し、さらにキョーワド600S(製品名、合成吸着剤、協和化学工業社製)を用いて精製して製造した。数平均分子量(Mn)が1,200、水酸基価が187mgKOH/gのポリオキシプロピレンポリオールである。
製造例1と同じ反応容器に、開始剤(a2)を571g、TBA−DMC触媒スラリーの初期触媒金属濃度を46ppm、(a)工程におけるPO供給量を91g(開始剤の100質量部に対して16質量部)、該POの供給速度を600g/時間、初期温度を135℃、最高温度を166℃、(b)工程におけるPO供給量を5,551g、該POの供給速度を600g/時間、その後の(c)工程におけるEO供給量を693g、該EOの供給速度を200g/時間に変更した以外は、製造例1と同様にしてポリオール(A1−5)を製造した。
得られたポリオール(A1−5)の平均水酸基数は4、水酸基価は16mgKOH/g、数平均分子量(Mn)は16,844、分子量分布は1.104、不飽和度は0.008meq/g、オキシエチレン基は末端のみに存在しその含有量は10質量%であった。
[製造例6:ポリオール(A1−6)の製造]
本例で用いた開始剤(a3)は、水酸化カリウム(KOH)触媒を用いてソルビトールにPOを開環付加重合し、さらにキョーワド600S(製品名、合成吸着剤、協和化学工業社製)を用いて精製して製造した。数平均分子量(Mn)が2,900、水酸基価が116mgKOH/gのポリオキシプロピレンポリオールである。
製造例1と同じ反応容器に、開始剤(a3)を967g、TBA−DMC触媒スラリーの初期触媒金属濃度を46ppm、(a)工程におけるPO供給量を116g(開始剤の100質量部に対して12質量部)、該POの供給速度を600g/時間、初期温度を135℃、最高温度を167℃、(b)工程におけるPO供給量を5,409g、該POの供給速度を600g/時間、その後の(c)工程におけるEO供給量を733g、該EOの供給速度を200g/時間に変更した以外は、製造例1と同様にしてポリオール(A1−6)を製造した。
得られたポリオール(A1−6)の平均水酸基数は6、水酸基価は16.8mgKOH/g、数平均分子量(Mn)は20,856、分子量分布は1.060、不飽和度は0.008meq/g、オキシエチレン基は末端のみに存在しその含有量は10質量%であった。
[製造例7:ポリオール(A1−7)の製造]
開始剤(a4)に、調製例2で得たETB−DMC触媒の存在下で、POを開環付加重合させた後、POとEOの混合物を開環付加重合させ、さらにEOを開環付加重合させた。
本例で用いた開始剤(a4)は、水酸化カリウム(KOH)触媒を用いてグリセリンにPOを開環付加重合し、さらにキョーワド600S(製品名、合成吸着剤、協和化学工業社製)を用いて精製して製造した。数平均分子量(Mn)が1,000、水酸基価が168mgKOH/gのポリオキシプロピレントリオールである。
製造例1と同じ反応容器に、開始剤(a4)の953g、ETB−DMC触媒粉末の1.33g(最終製品に対して有効成分濃度0.02%)を投入した。
反応容器内を窒素置換した後、撹拌しながら加熱し、120℃(初期温度)に達したら加熱を止め、撹拌を続けながら、(a)工程におけるPOの95g(開始剤の100質量部に対して10質量部)を供給して反応させた。反応液の最高温度は160℃であった。反応液の温度上昇が止まった後に冷却を行った。
(a)工程終了後、POの1,221gを投入し、130℃で5時間撹拌して開環付加重合させた。ついでPOの3,180gとEOの353gとの混合物を投入し、130℃で10時間撹拌して開環付加重合させた。
(b)工程終了後、さらに水酸化カリウム触媒の20g(最終製品に対して有効成分濃度0.3%)、およびEOの1,201gを投入し、110℃で1.5時間撹拌して開環付加重合させて、ポリオール(A1−7)を得た。
得られたポリオール(A1−7)の平均水酸基数は3、水酸基価は24mgKOH/g、数平均分子量(Mn)は8,663、分子量分布(Mw/Mn)は1.112、不飽和度は0.019meq/g、EOとPOのランダム鎖のオキシエチレン基含有量は5質量%、末端のオキシエチレン基含有量は17質量%であり、末端オキシエチレン基を含めた全オキシエチレン基含有量は22質量%であった。
[製造例8:ポリオール(A1−8)の製造]
製造例1と同じ反応容器に、開始剤(a2)を1,000g、TBA−DMC触媒スラリーの初期触媒金属濃度を46ppm、(a)工程におけるPO供給量を100g(開始剤の100質量部に対して10質量部)、該POの供給速度を600g/時間、初期温度を135℃、最高温度を165℃、(b)工程におけるPO供給量を4,794g、該POの供給速度を600g/時間、その後の(c)工程におけるEO供給量を884g、該EOの供給速度を200g/時間に変更した以外は、製造例1と同様にしてポリオール(A1−8)を製造した。
得られたポリオール(A1−8)の平均水酸基数は3、水酸基価は28mgKOH/g、数平均分子量(Mn)は10,553、分子量分布は1.067、不飽和度は0.008meq/g、オキシエチレン基は末端のみに存在しその含有量は13質量%であった。
[製造例9:ポリオール(A1−9)の製造]
製造例1と同じ反応容器に、開始剤(a1)の1,173g、TBA−DMC触媒スラリーの初期触媒金属濃度を46ppm、(a)工程におけるPO供給量を117g(開始剤の100質量部に対して10質量部)、該POの供給速度を600g/時間、初期温度を135℃、最高温度を164℃、(b)工程におけるPO供給量を4,794g、該POの供給速度を600g/時間、その後の(c)工程におけるEO供給量を797g、該EOの供給速度を200g/時間に変更した以外は、製造例1と同様にしてポリオール(A1−9)を製造した。
得られたポリオール(A1−9)の平均水酸基数は3、水酸基価は19.8mgKOH/g、数平均分子量(Mn)は10,470、分子量分布は1.074、不飽和度は0.0013meq/g、オキシエチレン基は末端のみに存在しその含有量は11.5質量%であった。
[製造例10:ポリオール(A1−10)の製造]
製造例9と同じ反応容器に、開始剤(a1)を1,172g、TBA−DMC触媒スラリーの初期触媒金属濃度を46ppm、(a)工程におけるPO供給量を117g(開始剤の100質量部に対して10質量部)、該POの供給速度を600g/時間、初期温度を135℃、最高温度を164℃、(b)工程におけるPO供給量を4,793g、該POの供給速度を300g/時間、(c)工程におけるEO供給量を799g、該EOの供給速度を200g/時間に変更した以外は、製造例9と同様にしてポリオール(A1−10)を製造した。
得られたポリオール(A1−10)の平均水酸基数は3、水酸基価は19.7mgKOH/g、数平均分子量(Mn)は10,552、分子量分布は1.059、不飽和度は0.0013meq/g、オキシエチレン基は末端のみに存在しその含有量は11.5質量%であった
[比較製造例1:ポリオール(A2−1)の製造]
本例では、開始剤(a2)に、水酸化カリウム触媒の存在下で、POを開環付加重合させた後、EOを開環付加重合させた。
製造例1と同じ反応容器に、開始剤(a2)の1,000g、水酸化カリウム触媒の120g(最終製品に対して有効成分濃度0.3%)、およびPOの5,664gを投入し、120℃で10時間撹拌して開環付加重合させた。その後、さらにEOの1,023gを投入し、110℃で1.5時間撹拌して開環付加重合させて、ポリオール(A2−1)を得た。
得られたポリオール(A2−1)の平均水酸基数は4、水酸基価は28mgKOH/g、数平均分子量(Mn)は11,029、不飽和度は0.065meq/g、分子量分布は1.040、オキシエチレン基は末端のみに存在しその含有量は13質量%であった。
[比較製造例2:ポリオール(A2−2)の製造]
製造例1において、(a)工程におけるモノマー供給量を60g(開始剤の100質量部に対して6質量部)にし、製造例1と同様に(a)工程を開始した。耐圧反応容器の内圧が一旦上昇し、その後漸次低下して、POを供給する直前の耐圧反応容器の内圧と同じになったことを確認した((a)工程の終了)。この間、137℃を超えた時点で反応液の冷却を開始したが、反応液の温度が一旦上昇し、その後漸次低下した。反応液の最高温度は140℃であった。続いて、製造例1と同様に開環付加重合を行った。
こうして得られたポリオール(A2−2)の平均水酸基数は3、水酸基価は16.8、数平均分子量(Mn)は12,877、不飽和度は0.060meq/g、分子量分布(Mw/Mn)は1.055、オキシエチレン基は末端のみに存在しその含有量は14質量%であった。
[ポリマー分散ポリオール(A21−1)]
平均水酸基数が3、水酸基価が34mgKOH/gで、末端にオキシエチレン基を14.5質量%含有しているベースポリオール中で、アクリルニトリルとスチレンをそれぞれ77.5質量%、22.5質量%で重合させて得られる、水酸基価24mgKOH/gのポリマー分散ポリオール(A21−1)を用いた。
ベースポリオールは、開始剤(a3)に、水酸化カリウム触媒の存在下で、POを開環付加重合させた後、EOを開環付加重合させたものである。開始剤(a3)は、水酸化カリウム触媒を用いてグリセリンにPOを開環付加重合させて得られた、数平均分子量(Mn)が1,300のポリオキシアルキレンポリオールである。
すなわち、製造例1と同じ反応容器に、開始剤(a3)の1,767g、水酸化カリウム触媒の20g(最終製品に対して有効成分濃度0.3%)、およびPOの4,641gを投入し、120℃で8時間撹拌して開環付加重合させた。その後、さらにEOの1,141gを投入し、110℃で1.5時間撹拌して開環付加重合させて、得られるポリオキシプロピレンオキシエチレンポリオールをベースポリオールとした。
[架橋剤(E1−1)]
平均水酸基数が6、水酸基価が445mgKOH/g、末端にオキシエチレン基を10質量%有しているポリオキシプロピレンオキシエチレンポリオール(e1−1)と、平均水酸基数が6、水酸基価が445mgKOH/g、末端にポリオキシエチレン基を46質量%有しているポリオキシプロピレンオキシエチレンポリオール(e1−2)とを、質量比(e1−1)/(e1−2)=5/5で混合した混合物。
[架橋剤(E1−2)]
ペンタエリスリトールに水酸化カリウムを触媒としてPOを開環付加重合させて得られた、平均水酸基数4、水酸基価562mgKOH/gのポリオキシアルキレンポリオール。
[架橋剤(E1−3)]
平均水酸基数が6、水酸基価が450mgKOH/g、末端にポリオキシエチレン基を46質量%有しているポリオキシプロピレンオキシエチレンポリオール。
[架橋剤(E2−1)]
ジエタノールアミン。
[架橋剤(E2−2)]
グリセリン。
[破泡剤(F−1)]
グリセリンに水酸化カリウムを触媒として、PO/EOの混合物を開環付加重合させて得られた、平均水酸基数3、水酸基価48mgKOH/g、オキシエチレン基含有量が80質量%のポリオキシアルキレンポリオール。
[破泡剤(F−2)]
ジプロピレングリコールに水酸化カリウムを触媒として、PO/EOの混合物を開環付加重合させて得られた、平均水酸基数2、水酸基価56mgKOH/g、オキシエチレン基含有量が80質量%のポリオキシアルキレンポリオール。
[触媒(C−1)]
トリエチレンジアミンを33質量%含有するジプロピレングリコール(DPG)溶液(東ソー社製、商品名:TEDA L33)。
[触媒(C−2)]
ビス−(2−ジメチルアミノエチル)エーテルを70質量%含有するDPG溶液(東ソー社製、商品名:TOYOCAT ET)。
[触媒(C−3)]
1−(ジメチルアミノエチル)−4−メチルピペラジン(東ソー社製、商品名:TOYOCAT−NP)。
[整泡剤(G−1)]
シリコーン整泡剤。商品名:SZ−1325(東レ・ダウコーニング社製)。
[整泡剤(G−2)]
シリコーン整泡剤。商品名:SZ−1327(東レ・ダウコーニング社製)。
[整泡剤(G−3)]
シリコーン整泡剤。商品名:SZ−1346(東レ・ダウコーニング社製)。
[整泡剤(G−4)]
シリコーン整泡剤。商品名:SF−2962(東レ・ダウコーニング社製)。
[整泡剤(G−5)]
シリコーン整泡剤。商品名:SZ−1333(東レ・ダウコーニング社製)。
[整泡剤(G−6)]
シリコーン整泡剤。商品名:L−5309(MOMENTIVE社製)。
[整泡剤(G−7)]
シリコーン整泡剤。商品名:SZ−3601(東レ・ダウコーニング社製)。
[発泡剤(D)]
水。
[ポリイソシアネート化合物(B−1)]
TDI−80(2,4−TDI80質量%と2,6−TDI20質量%の異性体比)80質量%とポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(通称ポリメリックMDI)20質量%との混合物。商品名:コロネート1021(日本ポリウレタン工業社製)。
[ポリイソシアネート化合物(B−2)]
TDI−80(2,4−TDI80質量%と2,6−TDI20質量%の異性体比)(日本ポリウレタン工業社製)。
[ポリイソシアネート化合物(B−3)]
4,4‘−ジフェニルメタンジイソシネート(MDI)50質量部と2,4’−MDI50質量部の混合物。商品名:LUPRANATE MI(BASF corporation製)。
[ポリイソシアネート化合物(B−4)]
ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(ポリメリックMDI)。商品名:ミリオネート MR−200(日本ポリウレタン工業社製)。
[ポリイソシアネート化合物(B−5)]MM103
カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート。商品名:ルプラネート MM103(BASF corporation製)。
<軟質ポリウレタンフォームの製造>
[例1、2]
表1の配合で軟質ポリウレタンフォームを製造した。例1は実施例、例2は比較例である。
表1における配合量の単位は、イソシアネートインデックス以外は質量部である。
まず、表1に示す配合のうち、ポリイソシアネート化合物(B)を除く各成分の所定量を容量2Lのプラスチック製容器に量りとり、撹拌羽根付のミキサーを用い、毎分3,000回転の回転速度で30秒間攪拌・混合し、ポリオールシステム液を調整した。
次に、ポリイソシアネート化合物(B)の所定量を容量500ccのプラスチック容器に量り取った。
上記、ポリオールシステム液を液温30℃、ポリイソシアネート化合物(B)を液温25℃に調整後、ポリイソシアネート化合物(B)をポリオールシステム液に投入し、上記ミキサーを用い、毎分3,000回転の回転速度で5秒間撹拌・混合して反応性混合物を調製した。調製直後の反応性混合物を、型温を60℃に調整した縦横400mm、厚さ100mmの上型が解放された状態のアルミニウム製金型に注入し、素早く上型を閉じ密閉状態で発泡・成形を行った。成形開始6分経過後、上型を開放し軟質ポリウレタンフォームを取り出し、クラッシングした後、室内(温度23℃、相対湿度50%)に24時間放置し評価を行った。
クラッシングとは、軟質ポリウレタンフォームを金型から取り出した後、フォーム厚さに対して75%まで連続的に圧縮する工程のことである。
なお、成形開始とは、ポリオールシステム液とポリイソシアネート化合物(B)とを撹拌・混合を開始した時点を示す。
(評価方法)
密度、ILD硬さ、反発弾性率、引裂強さ、引張強さおよび伸び、圧縮残留ひずみはJIS K6400(1997年版)に、共振振動数、共振伝達率、6Hz伝達率および10Hz伝達率はJASO B8407−82に準拠した方法で測定した(以下、同様。)。
共振振動数の値が5Hz以下であれば、自動車用シートクッション用フォームとして用いたときに、人が敏感な周波数域の振動が効率良く減衰されて良好な乗り心地が得られる。共振伝達率、6Hzまたは10Hzの伝達率も小さいほうが、乗り心地が良好である。
フォーム外観は、出来上がりのフォームを目視により観察し、収縮せずに形状を維持できるものを「良好」とした。収縮して形状を維持できないものを「収縮」とし、特に収縮が大きいものを「収縮大」とした。
Figure 0005549945
表1に示されるように、ポリオール(A)中に、本発明におけるポリオール(A1)を含む例1の軟質ポリウレタンフォームは、良好なフォーム外観およびフォーム物性を示し、自動車用シートクッション用フォームに適するものであった。
一方、例2は、本発明におけるポリオール(A1)に換えて、(A1)とは製造時の温度制御方法が異なる他のポリオール(A2)を用いた例であり、この例で得られた軟質ポリウレタンフォームは、収縮が発生し、物性測定は不可能であった。
すなわち、本発明におけるポリオール(A1)を用いることにより、フォームの収縮を改善できることが確認された。
[例11〜18]
表2に示す配合(a)〜(j)を用いて軟質ポリウレタンフォームを製造し、評価を行った。例12〜18は実施例、例11は比較例である。表2における配合量の単位は質量部である。評価結果は表3に示す。
表2に示す配合のうち、ポリイソシアネート化合物(B)を除く各成分の所定量をプラスチック製容器に量り取り、撹拌羽根付のミキサーを用いて攪拌・混合し、液温を30℃に調整したものと、所定量のポリイソシアネート化合物(B)を液温25℃に調整したものを、混合して反応性混合物を調製した。調製直後の反応性混合物の670gを、型温を60℃に調整した400mm(縦)×400mm(横)×100mm(高さ)のテストピース用金型に流し込み、上蓋を閉めて6分間キュアーして、発泡・成形を行った。
こうして得られた軟質フォームを金型から取り出しクラッシングした後、室内(温度23℃、相対湿度50%)に24時間放置した後、下記の方法で評価を行った。
(評価方法)
例1と同様の方法で、軟質フォームの密度、ILD硬度、反発弾性率、共振振動数、共振伝達率、6Hz伝達率および10Hz伝達率を測定した。また25%硬度に対する65%硬度の比であるSAG−FACTORを求めた。この値が小さいほど得られる軟質ポリウレタンフォームを自動車用シートクッションとした時の底付き感が発生しにくい。
図1に示すように、得られた軟質ポリウレタンフォームを高さ方向に対して垂直な面で5層にスライスした。図中符号1は得られた軟質ポリウレタンフォームを示す。すなわち金型の蓋側のフォーム表面から厚さ20mmずつ2層をスライスし、最も蓋側の層を(1)層、その下層を(2)層とした。また金型の底部側のフォーム表面から厚さ20mmずつ2層をスライスし、最も底部側の層を(5)層、その下層を(4)層とした。残りを(3)層とした。(3)層の厚みはなりゆき厚みであるが、約15mm程度となる。(5)層がスキン層である。
(1)層、(3)層、(5)層について、引裂強さ、引張強さおよび伸び、圧縮残留ひずみおよび湿熱圧縮残留ひずみをそれぞれ測定した。引裂強さ、引張強さおよび伸びについては、各層をさらに10mm厚みにスライスして測定した。圧縮残留ひずみおよび湿熱圧縮残留ひずみについては、フォーム試験体の厚みを20mmとした以外はJIS K6400(1997年版)に準拠して測定した。
ヒステリシスロス率はJIS K6400(1997年版)に準拠して測定した。
Figure 0005549945
Figure 0005549945
表3の結果に示されるように、ポリオール(A1−1)を用いた例12〜15は、該ポリオール(A1−1)を用いなかった例11に比べて引裂強さ、引張強さおよび伸びが向上している。特に(5)層(スキン部)の引裂強さ、引張強さおよび伸びの向上が大きい。
SAG−FACTOR、反発弾性率、圧縮残留ひずみ、共振伝達率、6Hzの伝達率、10Hzの伝達率、およびヒステリシスロスについても、例12〜15は例11よりも優れている。
特に、ポリオール(A1−1)を用いるともに、第1の架橋剤(E1)および第2の架橋剤(E2)を用いた例14は、架橋剤を用いなかった例13、および第2の架橋剤(E2)を用いなかった例15に比べて硬度が向上した。
第1の架橋剤(E1)および第2の架橋剤(E2)に加えて破泡剤(F)も用いた例12は、例14よりもさらに硬度が向上し、湿熱圧縮残留ひずみも優れている。
また、ポリオール(A1−2)を用いた例16は、該ポリオールを用いなかった例11に比べて、引裂強さ、引張強さ、伸び、および硬度が向上している。
ポリオール(A1−3)を用いた例17は、該ポリオールを用いなかった例11と比べて、引裂強さ、引張強さ、伸び、および硬度が向上している。さらにポリオール(A1−3)を用いた例18は該ポリオールを用いなかった例11と比較して密度(コア)を約20kg/mと低密度化させても、ほぼ同等の引裂強さ、引張強さ、および伸びが得られた。
[例21〜26]
表2に示す配合(a)〜(f)を用い、金型内にタフネルを配した状態で発泡成形を行う方法で、軟質ポリウレタンフォームを製造し、評価を行った。例22〜26は実施例、例21は比較例である。評価結果を表4に示す。
例11において、図2に示すように、予め、テストピース用金型11の上蓋12の内面にタフネル13を両面テープで密着させておくほかは、同様にして軟質フォームを製造した。タフネル13としては三井化学株式会社製のESE343F(製品名)を用いた。本方法では、発泡成形時にタフネルへの反応性混合物の含浸が生じるため、図3に示すように、蓋側の最上層としてタフネル13が一体化された軟質ポリウレタンフォームが得られる。図中符号1は得られた軟質ポリウレタンフォームを示す。
得られた軟質ポリウレタンフォームについて、例11と同様にして軟質フォーム全密度、ILD硬度を測定し、SAG−FACTORを求めた。
また、例11と同様にして、得られた軟質ポリウレタンフォームを高さ方向に対して垂直な面で5層にスライスした。本例においては、最も蓋側の(1)層の表面にタフネルが一体化されている。(1)層〜(5)層の各層について密度を測定し、(1)層と(3)層の密度の差、および(1)層と(5)層の密度の差を求めた。
また(1)層、(3)層、(5)層について、例11と同様にして、引裂強さ、引張強さおよび伸びをそれぞれ測定した。
Figure 0005549945
表4の結果に示されるように、ポリオール(A1)を用いた例22〜26は、該ポリオール(A1)を用いなかった例21に比べて、タフネルが一体化されている(1)層と(3)層との密度差、(1)層と(5)層との密度差が小さい。すなわち、フォームの高さ方向(厚さ方向)における密度のばらつきが小さい。
硬度、およびSAG−FACTORについても、例22〜26は例21より優れている。
また例22〜25は、例21に比べて、引裂強さ、引張強さおよび伸びが向上している。特に(5)層(スキン部)の引裂強さ、引張強さおよび伸びの向上が大きい。
ポリオール(A1)を用いるともに、第1の架橋剤(E1)、第2の架橋剤(E2)、および破泡剤(F)も用いた例22は、(1)層と(3)層、および(1)層と(5)層における密度差が最も小さい。
[例31〜37]
表5に示す配合を用いて軟質ポリウレタンフォームを製造し、評価を行った。例31〜37は実施例である。表中における配合量の単位は質量部である。
例11と同様の方法で発泡・成形を行った。
得られた軟質フォームを金型から取り出しクラッシングした後、室内(温度23℃、相対湿度50%)に24時間放置し評価を行った。
Figure 0005549945
表5に示されるように、該ポリオールを用いた例31〜37は、圧縮残留ひずみ、湿熱圧縮残留ひずみおよびヒステリシスロス率低く耐久性に優れている。例31〜33の結果から、ポリオールの割合を増加することによりさらに圧縮残留ひずみ、湿熱圧縮残留ひずみおよびヒステリシスロス率を低くできることを確認した。また、ポリマー分散ポリオールを用いなかった例33はポリマー分散ポリオールを用いた他の例よりも良好な湿熱圧縮残留ひずみが得られた。
[例40〜42]
例40〜42は表6の配合を用いてテストピースを400mm(縦)×400mm(横)×70mm(高さ)と変更した以外は、例31〜37と同様に軟質ポリウレタンフォームを製造し、評価を行った。例40〜42は実施例である。
Figure 0005549945
表6に示されるように、ポリオール(A1−1)を用いた例40〜42はテストピースの厚みを70mmとしても良好なヒステリシスロス率、圧縮残留ひずみ、湿熱圧縮残留ひずみおよびヒステリシスロス率が得られる。テストピースの厚みを70mmとしても低周波の共振振動数を示すことより、自動車シートクッションへ適応した場合、シートクッションの厚みを薄くすることができる。
[例43〜47]
例43〜47は表7の配合を用いてテストピースを400mm(縦)×400mm(横)×50mm(高さ)と変更した以外は、例31〜37と同様に軟質ポリウレタンフォームを製造し、評価を行った。コア部の反発弾性率、圧縮残留ひずみおよび湿熱圧縮残留ひずみはサンプル厚みを30mmとして測定した。例43〜47は実施例である。
Figure 0005549945
表7に示されるように、ポリオール(A1−1)または(A1−4)を用いた例43〜47は、テストピースの厚みを50mmとしても良好なヒステリシスロス率、圧縮残留ひずみ、湿熱圧縮残留ひずみが得られる。またポリマー分散ポリオールを使用していない例44〜47はポリマー分散ポリオールを使用した例43と比較して、より低周波の共振振動数良好なヒステリシスロス率、圧縮残留ひずみおよび湿熱圧縮残留ひずみが得られる。
またテストピースの厚みを50mmとしても低周波の共振振動数を示すことより、自動車シートクッションへ適応した場合、シートクッションの厚みを薄くすることができる。
[例48〜50]
例48〜50は表8に示す配合を用いてテストピースを400mm(縦)×400mm(横)×40mm(高さ)とし、コア部の反発弾性率、圧縮残留ひずみおよび湿熱圧縮残留ひずみはサンプル厚みを20mmで測定した以外は、例31〜37と同様に軟質ポリウレタンフォームを製造し、評価を行った。例48〜50は実施例である。
Figure 0005549945
表8に示されるように、ポリオール(A1−1、A1−4、A−8)を用いた例48〜50は、ヒステリシスロス率、圧縮残留ひずみ、湿熱圧縮残留ひずみが低く耐久性に優れる。またテストピースの厚みを40mmとしても低い共振振動数を示すことより、自動車シートクッションへ適応した場合、シートクッションの厚みを薄くすることができる。
[例51〜60]
例51〜60はポリイソシアネート化合物としてTDI−80(日本ポリウレタン工業社製)を用いた例であり、例54〜60は実施例、例51〜53は比較例である。表9に示す配合を用いてテストピースの厚みを100、70、50、40mmと変更した以外は例31〜37と同様に軟質ポリウレタンフォームを製造し、評価を行った。テストピースの厚みが50mmの場合はコア部の反発弾性率、圧縮残留ひずみおよび湿熱圧縮残留ひずみはサンプル厚みを30mmとして測定した。テストピースの厚みが40mmの場合はコア部の反発弾性率、圧縮残留ひずみおよび湿熱圧縮残留ひずみはサンプル厚みを20mmとして測定した。
Figure 0005549945
表9に示されるように、ポリオール(A1−1)を用いた例54〜60は、該ポリオール(A1−1)を用いなかった例51〜53に比べヒステリシスロス率、圧縮残留ひずみ、湿熱圧縮残留ひずみおよびヒステリシスロス率が低く耐久性に優れる。
[例61〜71]
例61〜71はポリイソシアネート化合物として4,4‘−ジフェニルメタンジイソシネート(MDI)50質量部と2,4’−MDI50質量部の混合物、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(ポリメリックMDI)、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネートを用いた例であり、例61〜71は実施例である。
Figure 0005549945
表10に示す配合を用いてテストピースの厚みを100、70、50、40mmと変更した以外は例31〜37と同様に軟質ポリウレタンフォームを製造し、評価を行った。テストピースの厚みが50mmの場合はコア部の反発弾性率、圧縮残留ひずみおよび湿熱圧縮残留ひずみはサンプル厚みを30mmとして測定した。テストピースの厚みが40mmの場合はコア部の反発弾性率、圧縮残留ひずみおよび湿熱圧縮残留ひずみはサンプル厚みを20mmとして測定した。
表10に示されるように、ポリオール(A1−1)および(A1−4)を用いた例61〜71は、ヒステリシスロス率、圧縮残留ひずみおよび湿熱圧縮残留ひずみが低く耐久性に優れる。またテストピースの厚みを40mmとしても低い共振振動数を示すことより、自動車シートクッションへ適応した場合、シートクッションの厚みを薄くすることができる。
[貯蔵安定性試験]
例1の配合において、ポリオール(A1−1)をポリオール(A1−9)に置き換えたポリオールシステム液(ポリオールシステム液(A1−9))、およびポリオール(A1−10)に置き換えたポリオールシステム液(ポリオールシステム液(A1−10))を、それぞれ50℃のオーブンに10日間保管した。23℃まで冷却後、例1の同様にして、軟質ポリウレタンフォームを製造した。ポリオールシステム液(A1−9)を使用した軟質ポリウレタンフォームのコア部の引裂強さは、5.8N/cmであったが、ポリオールシステム液(A1−10)を使用した軟質ポリウレタンフォームのコア部の引裂強さは、5.0N/cmであった。
本発明の製造方法によって得られる軟質ポリウレタンフォームは、自動車の内装材、鉄道車両の内装材、寝具用、家具用クッション等に利用できる。 特に、機械特性に優れ、かつ発泡時の不織布への含浸が抑えられることから、自動車用シートクッションまたは家具用クッションとして好適である。
なお、2009年10月5日に出願された日本特許出願2009−231933号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
1 軟質ポリウレタンフォーム
11 金型
12 上蓋
13 タフネル(登録商標)

Claims (13)

  1. ポリオール(A)、ポリイソシアネート化合物(B)、触媒(C)および発泡剤(D)を含む反応性混合物を反応させて発泡硬化させることにより軟質ポリウレタンフォームを製造する方法であって、
    前記ポリオール(A)が、下記製造方法で得られたポリオキシアルキレンポリオール(A1)をポリオール(A)100質量%中に2〜100質量%含むことを特徴とする軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
    ポリオキシアルキレンポリオール(A1)の製造方法:複合金属シアン化物錯体触媒の存在下で、水酸基を有する開始剤にアルキレンオキシドを開環付加重合させて、ポリオキシアルキレンポリオールを製造する方法であって、
    前記開始剤と前記複合金属シアン化物錯体触媒とを含む反応系に、開始剤の100質量部に対して7.5〜20質量部となる量のアルキレンオキシドを供給して反応させる初期工程と、該初期工程後の反応系に新たにアルキレンオキシドを供給して開環付加重合させる重合工程とを有し、
    前記初期工程においてアルキレンオキシドを供給開始する時点の反応系の温度が120〜165℃であり、前記初期工程におけるアルキレンオキシド供給後の反応系の最高温度が150〜180℃であり、かつ、前記アルキレンオキシド供給開始時点の温度より20〜50℃高い温度である、ポリオキシアルキレンポリオールの製造方法。
  2. 前記ポリオール(A)が、ポリオキシアルキレンポリオール(A1)をポリオール(A)100質量%中に40〜100質量%含む、請求項1に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
  3. 重合工程で供給するアルキレンオキシドが、プロピレンオキシドのみ、または、プロピレンオキシドとエチレンオキシドの混合物である、請求項1または2に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
  4. 前記複合金属シアン化物錯体触媒が、有機配位子としてtert−ブチルアルコールを有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
  5. 前記ポリオキシアルキレンポリオール(A1)の製造方法が、前記重合工程の後にさらに、前記重合工程で生成したポリオールにアルカリ金属触媒の存在下でエチレンオキシドを反応させる工程を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
  6. 前記ポリオキシアルキレンポリオール(A1)の平均水酸基数が2〜8、水酸基価が5〜45mgKOH/g、不飽和度が0.030meq/g以下、かつオキシエチレン基の含有割合が5〜30質量%である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
  7. 前記ポリオキシアルキレンポリオール(A1)の平均水酸基数が2.5〜4.5である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
  8. 含有するオキシエチレン基の全量が分子の末端部分に存在する、請求項5〜7のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
  9. 前記反応性混合物がさらに架橋剤(E)を含み、該架橋剤(E)が下記第1の架橋剤(E1)および第2の架橋剤(E2)から選ばれる少なくとも1種の架橋剤である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
    第1の架橋剤(E1):水酸基価が160〜1,000mgKOH/gのポリオキシアルキレンポリオール。
    第2の架橋剤(E2):ポリエーテル鎖を有しない化合物であって、活性水素基を2個以上有し、活性水素基が水酸基である場合その水酸基価が1,000mgKOH/gより大きい化合物。
  10. 前記反応性混合物がさらに下記破泡剤(F)を含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
    破泡剤(F):平均水酸基数が2〜8、水酸基価が20〜200mgKOH/g、エチレンオキシドの含有割合が50〜100質量%であるポリオキシアルキレンポリオール。
  11. 前記発泡剤(D)が水である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
  12. 前記ポリオール(A)がポリマー微粒子(H)を0〜30質量%含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
  13. 前記ポリオール(A)中に、下記ポリマー分散ポリオール(A21)が配合されている、請求項12記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
    (A21):前記ポリオキシアルキレンポリオール(A1)以外のポリオールであるポリオール(A2)中に前記ポリマー微粒子(H)が分散されているポリマー分散ポリオール(A21)。
    (A2):平均水酸基数が2〜8、水酸基価が25〜160mgKOH/gのポリオール。
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