JP5571414B2 - Polyurethane foam for mattress - Google Patents
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Description
本発明は、マットレス用ポリウレタンフォームに関する。更に詳しくは、本発明は、密度及び硬度が低く柔軟であり、通気性が高く、且つ圧縮永久歪が小さいマットレス用ポリウレタンフォームに関する。 The present invention relates to a polyurethane foam for mattresses. More specifically, the present invention relates to a polyurethane foam for mattresses that has a low density and hardness, is flexible, has high air permeability, and has a low compression set.
従来、マットレス用ポリウレタンフォームとしては、風合いがよく、むれ難い等の理由で、低密度、低硬度（低反発性）であり、且つ通気性が高い製品が用いられている。また、長期の使用によっても、底付き感のない、ヘタリ難いマットレスとするため、圧縮残留歪が小さいポリウレタンフォームが多用されている。 Conventionally, as polyurethane foam for mattresses, products having low density, low hardness (low resilience) and high air permeability have been used because of good texture and resistance to peeling. In addition, polyurethane foam having a small compressive residual strain is frequently used in order to obtain a mattress that does not have a feeling of bottoming and is hard to wear even after long-term use.
軽量なポリウレタンフォーム、例えば、密度２０ｋｇ／ｍ３以下のフォームを製造する場合、泡化反応を促進するため、ポリオールに、より多量の水（発泡剤）とポリイソシアネートとが配合されることが多い。また、多量の水を配合すると発熱が激しいため、フォーム原料に二水石膏等の粉黛を混入させて減熱させる配合処方もある。更に、通常の処方では、硬度が低く、通気性が高いフォームを製造することは難しく、例えば、ＡＳＴＭ Ｄ ３５７４により測定した２５％ＩＬＤ硬度は５０Ｎ程度が下限値である。一方、ＪＩＳ Ｋ ６４００（Ｂ法）により測定した通気量は１５０リットル／分程度が上限値であり、より高い通気性を確保するためには、除膜処理をする必要がある。 When manufacturing a lightweight polyurethane foam, for example, a foam having a density of 20 kg / m 3 or less, in order to accelerate the foaming reaction, a larger amount of water (foaming agent) and polyisocyanate are often added to the polyol. . In addition, since a large amount of water is mixed, heat generation is intense, so there is a blending prescription in which a foam raw material such as dihydrate gypsum is mixed to reduce heat. Furthermore, it is difficult to produce a foam having low hardness and high air permeability with a normal formulation. For example, the lower limit of 25% ILD hardness measured by ASTM D 3574 is about 50N. On the other hand, the upper limit of the air flow rate measured by JIS K 6400 (Method B) is about 150 liters / minute, and in order to ensure higher air permeability, it is necessary to remove the film.
また、軽量で弾力性があるのみならず、優れた通気性、保温性を有している等の特性を有するマットレス芯材が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このマットレス芯材には、軟質ポリウレタンフォームが用いられており、板面の表裏に、複数の突起体が、表裏対称となるように突設されていることを特徴としている。 Further, a mattress core material having properties such as lightness and elasticity as well as excellent breathability and heat retention is known (see, for example, Patent Document 1). A soft polyurethane foam is used for the mattress core material, and a plurality of protrusions are provided on the front and back of the plate surface so as to be symmetrical with respect to the front and back.
しかし、多量の水とポリイソシアネートとを含有するフォーム原料を用いた場合、フォームの内部温度が１７０℃を超えるほどの反応熱が発生し、夏場等には火災が発生する危険性があるため、発熱が抑えられる配合処方にする必要がある。また、発熱を抑えるため、水を減量し、フロン、メチレンクロライド等の発泡助剤を添加する処方もあるが、いずれも環境負荷物質に指定されており問題である。例えば、ポリウレタン工業会の自主規制基準では、製造されたフォームに残留する有害物質であるジクロロメタンの残留量が３μｇ／ｇ以下と規定されており、安全性の観点で、マットレス等の民生品の配合処方としては採用することができない。更に、減熱のため粉黛を用いた場合は、フォームの歪特性が著しく損なわれる等、物性低下の問題がある。この圧縮永久歪が大きい等の物性低下は、マットレスとしての底付き感及びヘタリに繋がるため、マットレス用ポリウレタンフォームの配合処方としては採用することができない。 However, when using a foam raw material containing a large amount of water and polyisocyanate, heat of reaction is generated such that the internal temperature of the foam exceeds 170 ° C., and there is a risk of fire in summer, etc. It is necessary to make the formulation to suppress fever. In addition, there is a prescription in which water is reduced and a foaming aid such as chlorofluorocarbon and methylene chloride is added in order to suppress heat generation, but all of them are designated as environmentally hazardous substances and are problematic. For example, the self-regulatory standard of the polyurethane industry association stipulates that the residual amount of dichloromethane, which is a harmful substance remaining in manufactured foam, is 3 μg / g or less. It cannot be adopted as a prescription. Furthermore, when powdered rice cake is used for heat reduction, there is a problem of deterioration of physical properties such as the distortion characteristics of the foam being significantly impaired. Such deterioration in physical properties such as a large compression set leads to a feeling of bottoming and sag as a mattress, and therefore cannot be adopted as a blending formulation for mattress polyurethane foam.
また、通気性を高めるため除膜処理した場合は、フォームから多量の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が発生するという問題がある。 Further, when the film removal treatment is performed to improve the air permeability, there is a problem that a large amount of volatile organic compound (VOC) is generated from the foam.
更に、軽量であり、且つ優れた通気性等を有するマットレス芯材及びそれを用いたマットレスとするため、特許文献１に記載されているように、構造面の観点で種々の改良がなされている。しかし、構造面ばかりでなく、フォーム原料の配合処方の観点での検討による更なる改良、開発も必要とされている。 Further, in order to obtain a mattress core material that is lightweight and has excellent air permeability and the like and a mattress using the same, various improvements have been made in terms of structure as described in Patent Document 1. . However, there is a need for further improvement and development not only in terms of structure, but also by examination from the viewpoint of the formulation of foam raw materials.
本発明は、上記の従来の状況に鑑みてなされたものであり、密度及び硬度が低く柔軟であり、通気性が高く、且つ圧縮永久歪が小さいマットレス用ポリウレタンフォーム（軟質フォームであり、以下、「マットレス用軟質フォーム」ということもある。）を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and is a polyurethane foam for mattresses (a flexible foam, which has a low density and hardness, is flexible, has high air permeability, and has a low compression set, and is described below. The purpose is to provide “a flexible foam for mattress”.
本発明は以下のとおりである。
１．ポリオール、ポリイソシアネート及び発泡剤を含有するフォーム原料を反応させてなるマットレス用ポリウレタンフォームであって、上記ポリオールは、ポリエーテルポリオールであり、上記ポリオールは、アルキレンオキサイド単位の全量を１００質量％とした場合に、エチレンオキサイド単位の含有量が８０質量％以上であり、官能基数が３、数平均分子量が３０００〜４０００であるポリオール（ａ）と、アルキレンオキサイド単位の全量を１００質量％とした場合に、エチレンオキサイド単位の含有量が１０質量％以下であり、該エチレンオキサイド単位の他は全量がプロピレンオキサイド単位であり、官能基数が３、数平均分子量が２０００〜４０００であるポリオール（ｂ）とからなり、上記ポリオールを１００質量％とした場合に、上記ポリオール（ａ）は５〜１５質量％であり、上記ポリオール（ｂ）は該ポリオールの全量から該ポリオール（ａ）を差し引いた含有量であり、上記発泡剤として水と液化二酸化炭素とが併用され、上記ポリオールを１００質量部とした場合に、上記水は３．０〜３．５質量部、上記液化二酸化炭素は３．５〜４．０質量部であり、上記ポリイソシアネートは、トルエンジイソシアネートであり、イソシアネートインデックスが９０〜１００であることを特徴とするマットレス用ポリウレタンフォーム。
２．ＪＩＳ Ｋ ７２２２により測定した密度が１５〜２１ｋｇ／ｍ３であり、且つＡＳＴＭ Ｄ ３５７４により測定した硬度が１５〜４０Ｎである上記１．に記載のマットレス用ポリウレタンフォーム。
３．ＪＩＳ Ｋ ６４００（Ｂ法）により測定した通気量が１５０〜２５０リットル／分である上記２．に記載のマットレス用ポリウレタンフォーム。
４．ＪＩＳ Ｋ ６４００−４ ４．５．２ Ａ法により測定した圧縮永久歪が１．５〜７．０％である上記３．に記載のマットレス用ポリウレタンフォーム。
The present invention is as follows.
1. A polyurethane foam for a mattress obtained by reacting a foam raw material containing a polyol, a polyisocyanate and a foaming agent, wherein the polyol is a polyether polyol, and the polyol has a total amount of alkylene oxide units of 100% by mass. If, der content more than 80 mass% of ethylene oxide units is, functional groups 3, a number average molecular weight of the 3000-4000 der Ru polyol (a), with a total amount of alkylene oxide units is 100 mass% In this case, the polyol (b) having an ethylene oxide unit content of 10% by mass or less, the total amount other than the ethylene oxide unit is a propylene oxide unit, the number of functional groups is 3, and the number average molecular weight is 2000 to 4000. It consists of a, place which the polyol is 100 mass% To, the polyol (a) is 5 to 15 mass%, the polyol (b) is a content obtained by subtracting the polyol (a) from the total amount of the polyol, water and the liquefied carbon dioxide as the blowing agent When the polyol is 100 parts by mass, the water is 3.0 to 3.5 parts by mass, the liquefied carbon dioxide is 3.5 to 4.0 parts by mass, and the polyisocyanate is A polyurethane foam for mattresses which is toluene diisocyanate and has an isocyanate index of 90 to 100 .
2. JIS density measured by K 7222 is 15~21kg / m 3, the 1 and hardness measured by ASTM D 3574 is 15～40N. Polyurethane foam for mattress as described in 1.
3. The second ventilation amount measured by JIS K 6400 (B method) is 150 to 250 l / min. Polyurethane foam for mattress as described in 1.
4). The 3 compression set as measured by JIS K 6400-4 4.5.2 A method is 1.5 to 7.0%. Polyurethane foam for mattress as described in 1.
本発明のマットレス用軟質フォームによれば、フォーム原料に、多量のエチレンオキサイド単位が含有される特定のポリオールが、所定量、含有されており、密度、硬度が低く柔軟であって、風合いがよく、通気性が高いためむれることがなく、且つ圧縮永久歪が小さいため、長期の使用によっても、底付き感のない、ヘタリ難いマットレスとすることができる。また、発泡剤として水と液化二酸化炭素とが併用されるため、反応時の発熱を抑えるため、発泡助剤としてフロン等の環境負荷物質を用いる必要がなく、環境面でも優れている。更に、減熱のため二水石膏等の粉黛を用いる必要もなく、優れた歪み特性が損なわれることもない。また、除膜処理することなく通気性を高くすることができるため、ＶＯＣが発生するという問題もなく、安全面でも優れている。
また、ＪＩＳ Ｋ ７２２２により測定したて密度が１５〜２１ｋｇ／ｍ３であり、且つＡＳＴＭ Ｄ ３５７４により測定した硬度が１５〜４０Ｎである場合は、このようなマットレス用軟質フォームを用いることで、より風合いのよいマットレスとすることができる。
更に、ＪＩＳ Ｋ ６４００（Ｂ法）により測定した通気量が１５０〜２５０リットル／分である場合は、このようなマットレス用軟質フォームを用いることで、よりむれ難いマットレスとすることができる。
また、ＪＩＳ Ｋ ６４００−４ ４．５．２ Ａ法により測定した圧縮永久歪が１．５〜７．０％である場合は、このようなマットレス用軟質フォームを用いることで、長期の使用によっても、より底付き感のない、ヘタリ難いマットレスとすることができる。
According to the flexible foam for mattresses of the present invention, the foam raw material contains a predetermined amount of a specific polyol containing a large amount of ethylene oxide units, has a low density and hardness, is flexible, and has a good texture. Since the air permeability is high, the mattress is not peeled off and the compression set is small. Therefore, even when used for a long period of time, it can be made a mattress that does not have a feeling of bottoming and is difficult to stick. Moreover, since water and liquefied carbon dioxide are used in combination as a foaming agent, it is not necessary to use an environmentally hazardous substance such as chlorofluorocarbon as a foaming aid in order to suppress heat generation during the reaction. Furthermore, it is not necessary to use powder cake such as dihydrate gypsum for heat reduction, and the excellent strain characteristics are not impaired. In addition, since air permeability can be increased without removing the film, there is no problem that VOC is generated, and the safety is excellent.
Further, when the density measured according to JIS K 7222 is 15 to 21 kg / m 3 and the hardness measured according to ASTM D 3574 is 15 to 40 N, by using such a flexible foam for mattress, A mattress with a good texture can be obtained.
Furthermore, when the air flow rate measured according to JIS K 6400 (Method B) is 150 to 250 liters / minute, the mattress can be made more difficult to peel by using such a flexible foam for mattress.
Moreover, when the compression set measured by the JIS K 6400-4 4.5.2 A method is 1.5 to 7.0%, by using such a flexible foam for mattress, However, it is possible to provide a mattress that does not have a feeling of bottoming and is difficult to stick.
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明のマットレス用軟質フォームは、ポリオール、ポリイソシアネート及び発泡剤を含有するフォーム原料を反応させてなり、ポリオールは、ポリエーテルポリオールであり、アルキレンオキサイド単位の全量を１００質量％とした場合に、エチレンオキサイド単位の含有量が８０質量％以上であり、官能基数が３、数平均分子量が３０００〜４０００であるポリオール（ａ）と、アルキレンオキサイド単位の全量を１００質量％とした場合に、エチレンオキサイド単位の含有量が１０質量％以下であり、該エチレンオキサイド単位の他は全量がプロピレンオキサイド単位であり、官能基数が３、数平均分子量が２０００〜４０００であるポリオール（ｂ）とからなり、ポリオールを１００質量％とした場合に、ポリオール（ａ）は５〜１５質量％であり、ポリオール（ｂ）はポリオールの全量からポリオール（ａ）を差し引いた含有量である。また、発泡剤として水と液化二酸化炭素とが併用され、ポリオールを１００質量部とした場合に、水は３．０〜３．５質量部、液化二酸化炭素は３．５〜４．０質量部である。更に、ポリイソシアネートは、トルエンジイソシアネートであり、イソシアネートインデックスは９０〜１００である。
The present invention will be described in detail below.
The flexible foam for a mattress of the present invention is obtained by reacting a foam raw material containing a polyol, a polyisocyanate and a foaming agent. The polyol is a polyether polyol, and when the total amount of alkylene oxide units is 100% by mass, der content of the ethylene oxide units is 80 wt% or more is, functional groups 3, a number average molecular weight of 3000 to 4000 der Ru polyol (a), the total amount of alkylene oxide units is 100 wt%, The content of the ethylene oxide unit is 10% by mass or less, and other than the ethylene oxide unit, the total amount is a propylene oxide unit, the number of functional groups is 3, and the polyol (b) has a number average molecular weight of 2000 to 4000. , when the polyol is 100 mass%, the polyol (a) 5 to 5 is the mass%, polyol (b) is a content obtained by subtracting the polyol (a) from the total amount of polyol. Moreover, when water and liquefied carbon dioxide are used together as a foaming agent and the polyol is 100 parts by mass, water is 3.0 to 3.5 parts by mass, and liquefied carbon dioxide is 3.5 to 4.0 parts by mass. It is. Furthermore, the polyisocyanate is toluene diisocyanate, the isocyanate index is 90-100.
上記「ポリオール」はポリエーテルポリオールであり、ポリオールとしては、アルキレンオキサイド単位の全量を１００質量％とした場合に、エチレンオキサイド単位の含有量が８０質量％以上であるポリオール（ａ）と、他の１種のポリオールとが併用される。
上記「ポリオール（ａ）」は、アルキレンオキサイド単位の全量を１００質量％とした場合に、エチレンオキサイド単位（以下、「ＥＯ単位」と略記する。）の含有量が８０質量％以上（１００質量％であってもよい。）である。また、ポリオール（ａ）の含有量は、密度、硬度が低く柔軟であり、通気性が高く、且つ圧縮永久歪が小さいマットレス用軟質フォームとすることができればよく、ポリオールを１００質量％とした場合に、５〜１５質量％である。
The above “polyol” is a polyether polyol. As the polyol , when the total amount of alkylene oxide units is 100% by mass, the content of ethylene oxide units is 80 % by mass or more, and other polyols (a) One kind of polyol is used in combination.
The “polyol (a)” has an ethylene oxide unit (hereinafter abbreviated as “EO unit”) content of 80 mass% or more (100 mass%) when the total amount of alkylene oxide units is 100 mass%. It may be.) In addition, the content of the polyol (a) may be a soft foam for a mattress that has a low density and hardness, is flexible, has high air permeability, and has a small compression set. When the polyol is 100% by mass 5 to 15% by mass.
更に、ポリオール（ａ）の官能基数は３である。ポリオール（ａ）の官能基数が３であれば、圧縮永久歪がより小さいマットレス用軟質フォームとすることができる。また、ポリオール（ａ）のゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）により測定した数平均分子量は３０００〜４０００である。ポリオール（ａ）の数平均分子量が３０００〜４０００であれば、圧縮永久歪がより小さいマットレス用軟質フォームとすることができる。 Furthermore, the number of functional groups of the polyol (a) is 3. When the number of functional groups of the polyol (a) is 3, a flexible foam for a mattress having a smaller compression set can be obtained. Moreover, the number average molecular weights measured by gel permeation chromatography (GPC) of the polyol (a) are 3000 to 4000. When the number average molecular weight of the polyol (a) is 3000 to 4000, a flexible foam for mattress with a smaller compression set can be obtained.
ポリオールとしては、ポリオール（ａ）を除く１種の他のポリオールが併用される。他のポリオールとしては、軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられるポリエーテルポリオールを使用することができる。また、他のポリオールとしては、アルキレンオキサイド単位の全量を１００質量％とした場合に、ＥＯ単位の含有量が１０質量％以下のポリオール（ｂ）を用いる。このポリオール（ｂ）にはＥＯ単位が含有されていなくてもよい。 As the polyol, one other polyol other than the polyol (a) is used in combination. As other polyols , polyether polyols used in the production of flexible polyurethane foams can be used. Further, as the other polyol, a polyol (b) having an EO unit content of 10 % by mass or less when the total amount of alkylene oxide units is 100% by mass is used. May not be contained in EO units in the polyol (b).
ＥＯ単位の含有量が少ないポリオール（ｂ）の製造に用いられるエチレンオキサイドを除く他のアルキレンオキサイドとしては、プロピレンオキサイドが用いられる。ポリオール（ｂ）としては、ＥＯ単位の他は全量がプロピレンオキサイド単位であるポリオールを用いる。このポリオール（ｂ）は、ポリオール（ａ）との相溶性が低く、併用することにより、反応時に破泡が適度に促進され、より容易に、密度、硬度が低く柔軟であり、且つ通気性が高いマットレス用軟質フォームとすることができる。 Propylene oxide is used as another alkylene oxide excluding ethylene oxide used for the production of the polyol (b) having a low content of EO units. The polyol (b), other EO units using the total amount is propylene oxide units polyol. This polyol (b) has low compatibility with the polyol (a), and when used in combination, foam breakage is moderately promoted during the reaction, and it is more easily flexible with low density and hardness, and air permeability. High mattress flexible foam.
ポリオール（ｂ）の官能基数は３である。ポリオール（ｂ）の官能基数が３であれば、圧縮永久歪がより小さいマットレス用軟質フォームとすることができる。また、ポリオール（ｂ）のＧＰＣにより測定した数平均分子量は２０００〜４０００である。ポリオール（ｂ）の数平均分子量が２０００〜４０００であれば、圧縮永久歪がより小さいマットレス用軟質フォームとすることができる。更に、ポリオール（ｂ）の含有量は、ポリオールの全量からポリオール（ａ）を差し引いた含有量である。即ち、ポリオールは、ポリオール（ａ）及びポリオール（ｂ）のみである。 The number of functional groups of the polyol (b) is 3. If the number of functional groups of the polyol (b) is 3, a soft foam for mattress with a smaller compression set can be obtained. Moreover, the number average molecular weight measured by GPC of a polyol (b) is 2000-4000. If the number average molecular weight of the polyol (b) is 2000 to 4000, a flexible foam for mattress with a smaller compression set can be obtained. Furthermore, the content of the polyol (b) is Ru content der minus the polyol (a) from the total amount of polyol. That is, polyol, Ru polyol (a) and polyol (b) Nomidea.
本発明では併用されないが、他のポリオールとして、上記のポリオール（ｂ）の他に、官能基数が３であり、ＧＰＣにより測定した数平均分子量が２５０〜１４００であるポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオール（以下、「低分子量トリオール」という。）の少なくとも一方を併用することもできる。この低分子量トリオールの併用により、硬度をより低下させることができる。この他のポリオールの官能基数が３でない場合は、圧縮永久歪が大きくなる傾向がある。また、数平均分子量が２５０未満であると、硬度を十分に低下させることができないことがある。一方、１４００を越えると、圧縮永久歪が大きくなる傾向がある。 Although not used together in the present invention, as other polyols , in addition to the above polyol (b), polyether polyols and polyester polyols having a functional group number of 3 and a number average molecular weight measured by GPC of 250 to 1400 (hereinafter referred to as “polyol”) , "Low molecular weight triol") can be used in combination. By using this low molecular weight triol in combination, the hardness can be further reduced. When the number of functional groups of other polyols is not 3, the compression set tends to increase. If the number average molecular weight is less than 250, the hardness may not be sufficiently reduced. On the other hand, if it exceeds 1400, the compression set tends to increase.
低分子量トリオールの数平均分子量は、２５０〜１０００、特に２５０〜７００であることが好ましい。このような低分子量のトリオールを併用することにより、より圧縮永久歪の小さいマットレス用軟質フォームとすることができる。更に、この低分子量トリオールとしては、ポリエーテルポリオールが特に好ましく、ポリエーテルポリオールであれば、硬度が十分に低く、且つ圧縮永久歪がより小さいマットレス用軟質フォームとすることができる。 The number average molecular weight of the low molecular weight triol is preferably 250 to 1000, particularly preferably 250 to 700. By using such a low molecular weight triol in combination, a flexible foam for mattress with a smaller compression set can be obtained. Furthermore, as this low molecular weight triol, a polyether polyol is particularly preferable, and if it is a polyether polyol, a flexible foam for mattresses having sufficiently low hardness and smaller compression set can be obtained.
低分子量トリオールの含有量は特に限定されないが、ポリオール（ａ）とポリオール（ｂ）との合計を１００質量部とした場合に、１０〜６０質量部とすることができ、２０〜４０質量部であることが好ましい。低分子量トリオールの含有量が１０質量部未満であると、硬度を十分に低下させることができないことがあり、一方、６０質量部を越えると、圧縮永久歪が大きくなる傾向があり、好ましくない。また、低分子量トリオールの含有量は、ポリオールの全量からポリオール（ａ）及びポリオール（ｂ）の合計を差し引いた含有量であってもよい。即ち、ポリオールは、ポリオール（ａ）、ポリオール（ｂ）及び低分子量トリオールのみであってもよく、通常、これら以外に更に他のポリオールを併用する必要はない。 Although content of a low molecular weight triol is not specifically limited, When the sum total of a polyol (a) and a polyol (b) is 100 mass parts, it can be set to 10-60 mass parts, and is 20-40 mass parts. Preferably there is. If the content of the low molecular weight triol is less than 10 parts by mass, the hardness may not be sufficiently lowered. On the other hand, if it exceeds 60 parts by mass, the compression set tends to increase, such being undesirable. The content of the low molecular weight triol may be a content obtained by subtracting the total of the polyol (a) and the polyol (b) from the total amount of the polyol. That is, the polyol may be only the polyol (a), the polyol (b) and the low molecular weight triol, and it is usually unnecessary to use other polyols in addition to these.
他のポリオールとしては、ポリオール（ｂ）のみの使用で十分であり、本発明では含有されないが、マットレス用軟質フォームの低密度、低硬度、及び通気性が高い、圧縮永久歪が小さい等の特性が損なわれない範囲で、上記の特定のポリオールの他に、ポリカーボネート系ポリオール、ポリジエン系ポリオール等が含有されていてもよい。これらの特殊な他のポリオールは、１種のみであってもよく、２種以上が含有されていてもよい。 Other polyols, Ri sufficient der use only polyol (b), is not contained in the present invention, the mattress flexible foam a low density, low hardness, and high air permeability, such as compression set is small As long as the characteristics are not impaired, polycarbonate polyols, polydiene polyols and the like may be contained in addition to the specific polyol. These other special polyols may be used alone or in combination of two or more.
上記「ポリイソシアネート」としては、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）が用いられる。本発明では用いられないが、粗ＴＤＩ、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗ＭＤＩの他、１，５−ナフタレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネートが挙げられる。更に、ヘキサメチレンジイソシアネート、水添ＭＤＩ、イソホロンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネートが挙げられる。これらの他、プレポリマー型のポリイソシアネートが挙げられる。 As the “polyisocyanate”, toluene diisocyanate (TDI) is used. Although not used in the present invention, examples include crude TDI, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), crude MDI, and aromatic polyisocyanates such as 1,5-naphthalene diisocyanate and paraphenylene diisocyanate. Furthermore, aliphatic polyisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, hydrogenated MDI, and isophorone diisocyanate can be mentioned . In addition to these, a prepolymer type polyisocyanate can be mentioned .
また、ポリオールとポリイソシアネートとは、上記「イソシアネートインデックス」が９０〜１００、特に９３〜９７となる質量割合で用いる。イソシアネートインデックスが９０〜１００であれば、十分に低硬度であり、且つ圧縮永久歪がより小さいマットレス用軟質フォームとすることができる。 The polyol and the polyisocyanate are used in a mass ratio such that the “isocyanate index” is 90 to 100, particularly 93 to 97. When the isocyanate index is 90 to 100, it is possible to obtain a flexible foam for a mattress that has a sufficiently low hardness and a smaller compression set.
上記「発泡剤」としては、水と液化二酸化炭素とが併用される。これにより、フロン等の環境負荷物質を用いることなく、反応時の発熱を十分に抑えながら、密度の低いマットレス用軟質フォームとすることができる。更に、歪み特性を悪化させる二水石膏等の粉黛を用いることなく、反応時、十分に減熱させることができ、圧縮永久歪の小さいマットレス用軟質フォームとすることができる。 As the “foaming agent”, water and liquefied carbon dioxide are used in combination. Thereby, it can be set as the soft foam for mattresses with a low density, suppressing the heat_generation | fever at the time of reaction, without using environmentally hazardous substances, such as Freon. Furthermore, without using powder cake such as dihydrate gypsum which deteriorates the strain characteristics, the heat can be sufficiently reduced during the reaction, and a flexible foam for mattress with a small compression set can be obtained.
液化二酸化炭素は、例えば、ポリオール及び水等が含有されるポリオール成分及びポリイソシアネートが供給され、攪拌、混合される原料混合用のミキシングヘッドに、液状のまま供給される。また、ミキシングヘッドに供給され、解放された時点で気化し、フォーム原料は泡状になる。その後、泡状の原料混合物がオークスミキサや多層構造の金属製のフィルター等に供給され、次いで、樹脂フィルム等の支持体上に吐出され、その後、加熱炉等により加熱され、水とポリイソシアネートとの反応により生成する二酸化炭素も発泡剤として作用し、ポリオールとポリイソシアネートとが反応し、硬化して、マットレス用軟質フォームが生成する。また、水は特に限定されず、例えば、イオン交換水、水道水、蒸留水等の各種の水を用いることができる。 The liquefied carbon dioxide is supplied in a liquid state to a mixing head for mixing raw materials to which, for example, a polyol component and a polyisocyanate containing polyol and water are supplied and stirred and mixed. Moreover, it is vaporized when it is supplied to the mixing head and released, and the foam raw material becomes foamy. Thereafter, the foam-like raw material mixture is supplied to an Oaks mixer, a multilayer metal filter or the like, and then discharged onto a support such as a resin film, and then heated in a heating furnace or the like, with water and polyisocyanate. Carbon dioxide produced by the above reaction also acts as a foaming agent, and the polyol and polyisocyanate react and cure to produce a flexible foam for mattresses. Moreover, water is not specifically limited, For example, various waters, such as ion-exchange water, tap water, and distilled water, can be used.
発泡剤として用いられる水及び液化二酸化炭素の配合量は、反応時の発熱が十分に抑えられ、且つ低密度、低硬度等の特性を有するマットレス用軟質フォームとすることができる配合量である。水の配合量は、ポリオールを１００質量部とした場合に、３．０〜３．５質量部である。更に、液化二酸化炭素の配合量は、ポリオールを１００質量部とした場合に、３．５〜４．０質量部である。水の配合量が３．０〜３．５質量部であり、且つ液化二酸化炭素の配合量が３．５〜４．０質量部であれば、反応時の発熱が十分に抑えられ、且つより低密度、低硬度等の特性を有するマットレス用軟質フォームとすることができる。 The amount of water and liquid carbon dioxide is used as blowing agent, the reaction time of the heating is sufficiently suppressed, it is and low density, the amount that can be mattresses flexible foam having characteristics such as low hardness. The compounding quantity of water is 3.0-3.5 mass parts, when a polyol is 100 mass parts. Furthermore, the compounding quantity of liquefied carbon dioxide is 3.5-4.0 mass parts when a polyol is 100 mass parts. If the blending amount of water is 3.0 to 3.5 parts by mass and the blending amount of liquefied carbon dioxide is 3.5 to 4.0 parts by mass, heat generation during the reaction can be sufficiently suppressed, and more A flexible foam for mattresses having characteristics such as low density and low hardness can be obtained.
フォーム原料には、ポリオール、ポリイソシアネート及び発泡剤の他、触媒、整泡剤等が含有される。また、必要に応じてその他の助剤等を含有させることもできる。
触媒としては、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、Ｎ−メチルモルホリン、ジメチルアミノメチルフェノール、イミダゾール、１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］ウンデセン等の３級アミン化合物などのアミン系触媒を用いることができる。また、スタナスオクトエート等の有機錫化合物、ニッケルアセチルアセトネート等の有機ニッケル化合物などの金属系触媒を用いることもできる。この触媒としてはアミン系触媒、特にトリエチレンジアミンが好ましい。触媒は１種のみ用いてもよく、２種以上を併用してもよい。触媒の使用量は、ポリオールを１００質量部とした場合に、０．１〜１．５質量部とすることができる。
In addition to polyol, polyisocyanate and foaming agent, the foam raw material contains a catalyst, a foam stabilizer, and the like. Moreover, other auxiliary agents etc. can also be contained as needed.
As the catalyst, amine-based catalysts such as tertiary amine compounds such as triethylamine, triethylenediamine, N-methylmorpholine, dimethylaminomethylphenol, imidazole, and 1,8-diazabicyclo [5,4,0] undecene can be used. . In addition, a metal catalyst such as an organic tin compound such as stannous octoate or an organic nickel compound such as nickel acetylacetonate may be used. The catalyst is preferably an amine catalyst, particularly triethylenediamine. Only one type of catalyst may be used, or two or more types may be used in combination. The usage-amount of a catalyst can be 0.1-1.5 mass parts, when a polyol is 100 mass parts.
整泡剤としては、ジメチルポリシロキサンとポリエーテルとのブロック共重合体を用いることができる。更に、ポリシロキサンに有機官能基を付加した特殊な整泡剤を用いることもできる。このように、整泡剤としてはシリコーン系整泡剤が用いられることが多い。整泡剤は１種のみ用いてもよく、２種以上を併用してもよい。整泡剤の使用量は、ポリオールを１００質量部とした場合に、０．５〜２．０質量部とすることができる。 As the foam stabilizer, a block copolymer of dimethylpolysiloxane and polyether can be used. Furthermore, a special foam stabilizer in which an organic functional group is added to polysiloxane can also be used. Thus, a silicone type foam stabilizer is often used as the foam stabilizer. Only one type of foam stabilizer may be used, or two or more types may be used in combination. The amount of the foam stabilizer used can be 0.5 to 2.0 parts by mass when the polyol is 100 parts by mass.
また、必要に応じて用いられる助剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、及びフォーム原料の粘度を低下させ、攪拌、混合を容易にするための各種の希釈剤などが挙げられる。これらはマットレス用軟質フォームの密度、硬度、通気性及び圧縮永久歪等が損なわれない範囲で適量を配合することができる。
尚、発泡剤のうちの水、触媒及び整泡剤等は、通常、ポリオールに配合され、その後、このポリオール成分、ポリイソシアネート及び液化二酸化炭素が混合され、反応して、マットレス用軟質フォームが生成する。
Examples of the auxiliary agent used as necessary include antioxidants, ultraviolet absorbers, colorants, and various diluents for reducing the viscosity of the foam raw material to facilitate stirring and mixing. . These can be blended in appropriate amounts as long as the density, hardness, air permeability, compression set and the like of the flexible foam for mattress are not impaired.
In addition, water, a catalyst, a foam stabilizer, etc. of a foaming agent are normally mix | blended with a polyol, Then, this polyol component, polyisocyanate, and liquefied carbon dioxide are mixed, it reacts, and the flexible foam for mattresses produces | generates. To do.
本発明のマットレス用軟質フォームの製造方法は特に限定されず、軟質ポリウレタンフォームの製造における一般的な方法をそのまま採用することができる。例えば、上記のフォーム原料を使用し、ワンショット法により反応、硬化させることにより、軟質ポリウレタンスラブフォームを製造し、このスラブフォームから所定寸法のフォームを切り出し、マットレスの用途に用いることができる。 The manufacturing method of the flexible foam for mattresses of this invention is not specifically limited, The general method in manufacture of a flexible polyurethane foam can be employ | adopted as it is. For example, it is possible to produce a flexible polyurethane slab foam by using the above-mentioned foam raw material and reacting and curing by a one-shot method, cutting out a foam of a predetermined size from this slab foam, and using it for a mattress.
本発明では、ＥＯ単位の高いポリオールを使用し、且つイソシアネートインデックスを低めに設定することで、フロン等の環境負荷物質を用いることなく、ＡＳＴＭ Ｄ ３５７４により測定した硬度が４０Ｎ以下、特に３０Ｎ以下と極めて低いマットレス用軟質フォームとすることができる。従来、一般の軟質ポリウレタンフォームの硬度は５０〜６０Ｎ程度が下限であり、上記のように硬度が４０Ｎ以下、特に３０Ｎ以下であれば、特に風合いがよく、使用感に優れたマットレス用軟質フォームとすることができる。 In the present invention, by using a polyol having a high EO unit and setting an isocyanate index low, the hardness measured by ASTM D 3574 is 40 N or less, particularly 30 N or less, without using environmentally hazardous substances such as Freon. A very low mattress flexible foam can be obtained. Conventionally, the hardness of a general flexible polyurethane foam is about 50 to 60 N, and if the hardness is 40 N or less, particularly 30 N or less as described above, the texture is particularly good and the mattress flexible foam has excellent usability. can do.
更に、フロン等の環境負荷物質の他、安全性の低下が懸念される添加剤等も配合されていないため、本発明の低密度、低硬度のマットレス用軟質フォームは、ポリウレタンの世界的な安全基準であるＥＵＲＯ−ＰＵＲ（ＣｅｒｔｉＰＵＲ）基準を満たしており、例えば、ＶＯＣ総量の目標値が５００ｐｐｍ以下であるのに対して、２００ｐｐｍ以下である。更に、ポリウレタンから検出される可能性の高い２，４−ＴＤＡの検出量も、目標値が５μｇ／ｇ以下であるのに対して、０．３μｇ／ｇ以下（検出限界値以下）である。また、減熱のための二水石膏等の粉黛も用いていないため、粉黛が残存せず、歪特性も極めて良好であり、ＪＩＳ Ｋ ６４００−４ ４．５．２ Ａ法により測定した圧縮永久歪が５．０％以下である。 Furthermore, in addition to environmentally hazardous substances such as chlorofluorocarbons, additives that may cause a decrease in safety are not blended, so the flexible foam for low density and low hardness mattresses of the present invention is the worldwide safety of polyurethane. It satisfies the standard EURO-PUR (CertiPUR) standard. For example, the target value of the VOC total amount is 500 ppm or less, but is 200 ppm or less. Furthermore, the detection amount of 2,4-TDA that is highly likely to be detected from polyurethane is 0.3 μg / g or less (the detection limit value or less), while the target value is 5 μg / g or less. Further, since no powder cake such as dihydrate gypsum for heat reduction is used, the powder cake does not remain and the distortion characteristics are very good, and the compression permanent measured by JIS K 6400-4 4.5.2 A method. The strain is 5.0% or less.
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例１〜４及び比較例１〜５
［１］使用原料
（１）ポリオール
（Ａ）ポリオール（ａ）と併用されるポリオール（ｂ）［表１、２ではポリオール（１）と表記する。］：ポリエーテルポリオール［三洋化成社製、商品名「ＧＰ−３０５０ＮＳ」（数平均分子量；３０００、官能基数；３、ＥＯ単位含有量；８質量％）］
（Ｂ）ポリオール（ａ）［表１、２ではポリオール（２）と表記する。］：ポリエーテルポリオール［三洋化成社製、商品名「ＦＡ−１０３」（数平均分子量；３４００、官能基数；３、ＥＯ単位含有量；８０質量％）］
（２）発泡剤：水（イオン交換水）及び液化二酸化炭素
（３）触媒：アミン系触媒（花王社製、商品名「カオーライザーＮｏ．２５」）
（４）整泡剤：シリコーン系整泡剤（東レダウコーニング社製、商品名「ＢＦ−２３７０」）
（５）ポリイソシアネート：ＴＤＩ［住友バイエルウレタン社製、商品名「テスモジュール Ｔ−８０」（２，４−異性体比；８０％）］
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
Examples 1-4 and Comparative Examples 1-5
[1] Raw material used (1) Polyol (A) Polyol (b) used in combination with polyol (a) [In Tables 1 and 2, this is represented as polyol (1). ]: Polyether polyol [manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd., trade name “GP-3050NS” (number average molecular weight: 3000, number of functional groups: 3, EO unit content: 8 mass%)]
(B) Polyol (a) [In Tables 1 and 2, this is represented as polyol (2). ]: Polyether polyol [manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd., trade name “FA-103” (number average molecular weight: 3400, number of functional groups: 3, EO unit content: 80 mass%)]
(2) Foaming agent: water (ion-exchanged water) and liquefied carbon dioxide (3) Catalyst: amine-based catalyst (trade name “Kau Riser No. 25” manufactured by Kao Corporation)
(4) Foam stabilizer: Silicone-based foam stabilizer (manufactured by Toray Dow Corning, trade name “BF-2370”)
(5) Polyisocyanate: TDI [manufactured by Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd., trade name “Tes Module T-80” (2,4-isomer ratio: 80%)]
［２］マットレス用軟質フォームの製造
表１（実施例１〜４）及び表２（比較例１〜５）に記載の配合により、ポリオール（ａ）、ポリオール（ｂ）、水、触媒及び整泡剤を含有するポリオール成分、ポリイソシアネート及び専用の配管内を移送される液化二酸化炭素を、それぞれの成分が所定の質量割合となるように定量ポンプによって原料混合用のミキシングヘッドに供給し、攪拌した。その後、泡状の原料混合物を多層構造の金属製のフィルターに供給し、吐出させて、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に流下させ、次いで、加熱炉内を通過させ、反応、硬化させて、マットレス用軟質スラブフォームを製造した。
[2] Manufacture of flexible foam for mattress According to the formulation described in Table 1 (Examples 1 to 4) and Table 2 (Comparative Examples 1 to 5), polyol (a), polyol (b), water, catalyst, and foam control The polyol component containing the agent, polyisocyanate, and liquefied carbon dioxide transferred in the dedicated pipe were supplied to the mixing head for mixing the raw materials by a metering pump so that each component had a predetermined mass ratio, and stirred. . Thereafter, the foam-like raw material mixture is supplied to a metal filter having a multilayer structure, discharged, allowed to flow down on a polyethylene terephthalate film, then passed through a heating furnace, reacted and cured, and a soft slab for mattress. A foam was produced.
［３］物性評価
上記［２］で製造したマットレス用軟質スラブフォームから試片を切り出し、密度、硬度、通気量及び圧縮永久歪を下記の方法により測定した。結果を表１、２に併記する。
（ａ）密度；ＪＩＳ Ｋ ７２２２により測定した。
（ｂ）硬度；ＡＳＴＭ Ｄ ３５７４により測定した。
（ｃ）通気量；ＪＩＳ Ｋ ６４００（Ｂ法）により測定した。数値が大きいほど、通気性が高く、むれ難いマットレスとすることができる。
（ｄ）圧縮永久歪；ＪＩＳ Ｋ ６４００−４ ４．５．２ Ａ法により測定した。数値が小さいほど、長期に亘って用いたときの底付き感及びヘタリが抑えられ、優れた使用感が維持される。
[3] Physical property evaluation A test piece was cut out from the soft slab foam for mattress produced in [2], and the density, hardness, air flow rate and compression set were measured by the following methods. The results are shown in Tables 1 and 2.
(A) Density: Measured according to JIS K 7222.
(B) Hardness: measured according to ASTM D 3574.
(C) Aeration rate: Measured according to JIS K 6400 (Method B). The larger the value, the higher the air permeability and the less the mattress can be made.
(D) Compression set: Measured by JIS K 6400-4 4.5.2 A method. The smaller the numerical value, the lower the feeling of bottoming and stickiness when used over a long period of time, and the excellent feeling of use is maintained.
表１によれば、ＥＯ単位の含有量が多いポリオールを使用し、且つＥＯ単位の含有量が少ないポリオールを併用した実施例１〜４のマットレス用軟質フォームでは、密度、硬度が低く、通気量も１７５リットル／分以上であり、圧縮永久歪が小さく、マットレスとして用いたときに、風合いがよく、むれ難く、長期に亘って用いたときも、底付き感及びヘタリが抑えられることが推察される。また、ＥＯ単位の含有量が多いポリオールが多量に配合されている実施例２では、より高通気であり、特に優れた風合い等を有するものと考えられる。更に、イソシアネートインデックスが高い実施例４では、より圧縮永久歪が小さいため、マットレスとして用いたときに、底付き感及びヘタリがより抑えられるものと推察される。 According to Table 1, in the flexible foam for mattresses of Examples 1 to 4, which uses a polyol with a high content of EO units and a polyol with a low content of EO units, the density and hardness are low, and the air permeability is low. 175 liters / minute or more, the compression set is small, the texture is good when used as a mattress, it is difficult to peel off, and it is speculated that the feeling of bottoming and stickiness can be suppressed even when used for a long time. The Further, in Example 2 in which a large amount of polyol having a high content of EO units is blended, it is considered that the air permeability is higher and the texture is particularly excellent. Furthermore, in Example 4 with a high isocyanate index, since the compression set is smaller, it is presumed that when used as a mattress, the feeling of bottoming and stickiness are further suppressed.
一方、表２によれば、ＥＯ単位の含有量が多いポリオールが含有されていない比較例１では、密度は低いものの、硬度が高く、ＥＯ単位の含有量が多いポリオールが過多である比較例２では、圧縮永久歪が大きく問題である。また、所定のポリオール及び発泡剤が含有されるものの、イソシアネートインデックスが下限値未満である比較例３では、通気性が低下するとともに、圧縮永久歪が大きくなり、インデックスが上限値を超える比較例４では、密度は極めて低いものの、硬度が高く問題である。更に、発泡剤として、液化二酸化炭素ではなく、メチレンクロライドを併用した比較例５では、物性には何ら問題ないものの、環境対応の観点で問題である。 On the other hand, according to Table 2, in Comparative Example 1 in which the polyol having a high content of EO units is not contained, Comparative Example 2 in which the density is low but the hardness is high and the polyol having a high content of EO units is excessive. Then, compression set is a big problem. Further, in Comparative Example 3 in which a predetermined polyol and a foaming agent are contained, but the isocyanate index is less than the lower limit value, the air permeability is lowered, the compression set is increased, and the index exceeds the upper limit value. Then, although the density is extremely low, the hardness is a problem. Furthermore, in Comparative Example 5 in which methylene chloride is used in combination as a foaming agent instead of liquefied carbon dioxide, there is no problem in physical properties, but there is a problem from the viewpoint of environmental friendliness.
本発明は、寝具等に用いられるマットレス、特に新生児用マットレス等の技術分野において利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the technical field of mattresses used for bedding and the like, particularly mattresses for newborns.
Claims (4)
上記ポリオールは、ポリエーテルポリオールであり、
上記ポリオールは、アルキレンオキサイド単位の全量を１００質量％とした場合に、エチレンオキサイド単位の含有量が８０質量％以上であり、官能基数が３、数平均分子量が３０００〜４０００であるポリオール（ａ）と、
アルキレンオキサイド単位の全量を１００質量％とした場合に、エチレンオキサイド単位の含有量が１０質量％以下であり、該エチレンオキサイド単位の他は全量がプロピレンオキサイド単位であり、官能基数が３、数平均分子量が２０００〜４０００であるポリオール（ｂ）とからなり、
上記ポリオールを１００質量％とした場合に、上記ポリオール（ａ）は５〜１５質量％であり、上記ポリオール（ｂ）は該ポリオールの全量から該ポリオール（ａ）を差し引いた含有量であり、
上記発泡剤として水と液化二酸化炭素とが併用され、
上記ポリオールを１００質量部とした場合に、上記水は３．０〜３．５質量部、上記液化二酸化炭素は３．５〜４．０質量部であり、
上記ポリイソシアネートは、トルエンジイソシアネートであり、
イソシアネートインデックスが９０〜１００であることを特徴とするマットレス用ポリウレタンフォーム。 A polyurethane foam for a mattress obtained by reacting a foam raw material containing a polyol, a polyisocyanate and a foaming agent,
The polyol is a polyether polyol,
The polyol is in the case where the total amount of alkylene oxide units and 100 mass%, der content of more than 80 wt% of ethylene oxide units is, functional groups 3, Ru number average molecular weight of 3000 to 4000 der polyol ( and a),
When the total amount of alkylene oxide units is 100% by mass, the content of ethylene oxide units is 10% by mass or less, the total amount is propylene oxide units other than the ethylene oxide units, the number of functional groups is 3, and the number average A polyol (b) having a molecular weight of 2000 to 4000,
When the polyol is 100% by mass, the polyol (a) is 5 to 15 % by mass, the polyol (b) is a content obtained by subtracting the polyol (a) from the total amount of the polyol,
Water and liquefied carbon dioxide are used in combination as the foaming agent,
When the polyol is 100 parts by mass, the water is 3.0 to 3.5 parts by mass, the liquefied carbon dioxide is 3.5 to 4.0 parts by mass,
The polyisocyanate is toluene diisocyanate,
A polyurethane foam for mattresses having an isocyanate index of 90 to 100 .
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