JP5878407B2 - ポリウレタンフォーム - Google Patents

Description

本発明は、ポリウレタンフォームに関し、特には、車両用シートパッド等として好適に用い得る軟質または半硬質のポリウレタンフォームに関するものである。

従来、自動車のシートのクッションパッド（車両用シートパッド）としては、軟質ポリウレタンフォームや半硬質ポリウレタンフォーム等の樹脂発泡体が用いられている。

そして、通常、車両用シートパッドに用いるポリウレタンフォームは、ポリオールとポリイソシアネートとを主成分として含むポリウレタンフォーム原料を金型内で発泡および硬化させることにより製造されている。なお、ポリウレタンフォームを製造する方法としては、化学的発泡法やメカニカルフロス法を用いることができる。

ここで、ポリウレタンフォーム原料には、製造するポリウレタンフォームの用途に応じて、任意に、発泡剤、整泡剤、架橋剤、触媒、着色剤などが適宜配合される。そして、整泡剤としては、種々のシリコーン系の界面活性剤が用いられており、該シリコーン系界面活性剤は、通常、ポリオール１００質量部当たり０．１〜５．０質量部の割合で配合されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

ところで、ポリウレタンフォームの製造時には、ポリウレタンフォームの硬度や、クッション性や、通気性を安定させるために、ポリウレタンフォーム原料を発泡および硬化させて得たポリウレタンフォームに対してクラッシング（破泡）処理を施すことがある。なお、クラッシング処理とは、ポリウレタンフォームをローラ等で押圧して気泡膜（セル膜）を破裂させることで、ポリウレタンフォーム内の気泡を連通させる工程である。

しかし、ポリウレタンフォームに対してクラッシング処理を施した場合、ポリウレタンフォームの内部で材料破壊（内部破壊：セルの骨格（リブ）の破壊）が発生することがある。

そこで、近年では、分子量が小さく、整泡力（泡を安定化させる力）の弱いシリコーン系界面活性剤を整泡剤として用いることにより、気泡の連通化を促進し、クラッシング処理時のポリウレタンフォームの内部破壊の発生を抑制することが提案されている。

特開２００９−１３３０４号公報 特開２００９−２３７４６５号公報 特開２０１０−２０２７５４号公報

しかし、上記整泡力の弱いシリコーン系界面活性剤を整泡剤として用いてポリウレタンフォームを製造する際に、該整泡剤を従来と同程度の配合量（即ち、ポリオール１００質量部当たり整泡剤０．１〜５．０質量部の割合）でポリウレタンフォーム原料中に配合すると、気泡膜が不安定となり、所望の性能が得られない場合があった。即ち、気泡が粗くなってポリウレタンフォームの表面が粗くなったり（セル荒れ）、均一な気泡が十分に形成されずにポリウレタンフォームの耐久性が低下したりすることがあった。

そこで、本発明は、クラッシング処理時の内部破壊の発生を抑制することができ、且つ、十分な耐久性を有するポリウレタンフォームを提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った。そして、本発明者は、従来のポリウレタンフォームでは、整泡力の弱いシリコーン系界面活性剤の添加量が多いため、気泡の連通化が促進され過ぎて気泡膜が不安定になっていることを見出し、本発明を完成させた。

即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のポリウレタンフォームは、ポリオール成分と、イソシアネート成分と、整泡剤とを含むポリウレタンフォーム原料を発泡および硬化させて得たポリウレタンフォームであって、前記整泡剤が、気泡連通化作用を有するシリコーン系界面活性剤（フルオロシリコーンを除く）を含み、且つ、前記ポリウレタンフォーム原料中に、前記気泡連通化作用を有するシリコーン系界面活性剤が、前記ポリオール成分１００質量部当たり０．００５〜０．０２質量部の割合で配合されていることを特徴とする。
このように、気泡連通化作用を有するシリコーン系界面活性剤を整泡剤として用いてポリウレタンフォームを製造すれば、クラッシング処理時のポリウレタンフォームの内部破壊の発生を抑制することができる。なお、クラッシング処理時のポリウレタンフォームの内部破壊の発生を十分に抑制するためには、整泡剤の配合量をポリオール成分１００質量部当たり０．００５質量部以上とする必要がある。
また、気泡連通化作用を有するシリコーン系界面活性剤からなる整泡剤の配合量をポリオール成分１００質量部当たり０．０２質量部以下とすれば、ポリウレタンフォームのセル荒れの発生を抑制すると共に十分な耐久性を確保することができる。

本発明によれば、クラッシング処理時の内部破壊の発生を抑制することができ、且つ、十分な耐久性を有するポリウレタンフォームを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明のポリウレタンフォームは、特に限定されることなく車両用シートパッド等として好適に用いることができる。

ここで、本発明のポリウレタンフォームは、ポリオール成分と、イソシアネート成分と、整泡剤とを少なくとも含むポリウレタンフォーム原料を例えば金型内で発泡および硬化させて得ることができる。なお、本発明のポリウレタンフォームは、水などの発泡剤を使用する化学的発泡法を用いて製造しても良いし、メカニカルフロス法を用いて製造しても良い。

そして、本発明のポリウレタンフォームは、気泡連通化作用を有するシリコーン系界面活性剤（フルオロシリコーンを除く）を整泡剤として含み、且つ、ポリウレタンフォーム原料中の気泡連通化作用を有するシリコーン系界面活性剤の配合量を所定範囲内とすることを特徴とする。

ここで、ポリオール成分としては、特に限定されることなく、例えばエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、酸成分とグリコール成分とを縮合したポリエステルポリオール、カプロラクトンを開環重合したポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール等を用いることができる。

また、イソシアネート成分としては、特に限定されることなく、例えばジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）やトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）等の芳香族イソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の脂環族イソシアネート、およびメチレンジイソシアネートやヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族イソシアネート、並びに、それらの誘導体を用いることができる。

なお、本発明のポリウレタンフォームの製造に用いるポリウレタンフォーム原料は、イソシアネート成分がトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）とジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）との混合物からなることが好ましい。
ここで、上記ＴＤＩは、特に限定されるものではないが、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートとを配合比８０／２０〜５０／５０（質量比）で混合した混合物であることが好ましい。なお、配合比（２，４−トリレンジイソシアネート／２，６−トリレンジイソシアネート）は、８０／２０〜６５／３５（質量比）であることが特に好ましい。また、ＭＤＩは、その分子量分布の広狭を問わずに用いることができる。そして、ＭＤＩとしては、特に限定されるものではないが、例えば、純（ピュア）ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート）、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート、粗（クルード）ジフェニルメタンジイソシアネートなどを好適に用いることができる。

そして、本発明のポリウレタンフォームの製造に用いるポリウレタンフォーム原料は、上述したポリオール成分およびイソシアネート成分の他に、整泡剤として気泡連通化作用を有するシリコーン系界面活性剤（フルオロシリコーンを除く）を含有する必要がある。気泡連通化作用を有するシリコーン系界面活性剤を整泡剤として用いてポリウレタンフォームを製造すれば、ポリウレタンフォーム内部での気泡の連通化を促進してポリウレタンフォームの収縮を抑制することができるので、クラッシング処理時のポリウレタンフォームの内部破壊の発生を抑制することができるからである。

また、ポリウレタンフォーム原料中の気泡連通化作用を有するシリコーン系界面活性剤の配合量は、ポリオール成分１００質量部当たり０．００５質量部以上０．０２質量部以下であることが必要であり、０．００５質量部以上０．０１質量部以下であることが好ましい。気泡連通化作用を有するシリコーン系界面活性剤の配合量が０．００５質量部未満の場合、気泡の連通化を十分に促進することができず、クラッシング処理時のポリウレタンフォームの内部破壊の発生を十分に抑制することができないからである。一方、ポリオール成分１００質量部に対するシリコーン系界面活性剤の配合量が０．０２質量部超の場合、気泡膜が不安定となり、気泡が粗くなってポリウレタンフォームの表面が粗くなったり、均一な気泡が十分に形成されずにポリウレタンフォームの耐久性が低下したりするからである。

ここで、気泡連通化作用を有するシリコーン系界面活性剤としては、表面張力が低いシリコーン系界面活性剤、例えば、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製の「Ｌ６１６４」、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製の「Ｌ６２６」およびＭｏｍｅｎｔｉｖｅ社製の「Ｌ６１８６」からなる群より選択される少なくとも一種を用いることができる。上記の表面張力が低いシリコーン系界面活性剤は、整泡力が弱く、クラッシング処理時のポリウレタンフォームの内部破壊の発生を抑制し得る整泡剤として特に適している。

なお、ポリウレタンフォーム原料に配合する整泡剤としては、上記気泡連通化作用を有するシリコーン系界面活性剤と、気泡連通化作用を実質的に有さない界面活性剤との混合物を用いても良い。ここで、気泡連通化作用を実質的に有さない界面活性剤（整泡剤）としては、例えば、Ｅｖｏｎｉｋ社製の「Ｂ８７４２」や、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製の「Ｌ５９８」等を挙げることができる。

更に、本発明のポリウレタンフォームの製造に用いるポリウレタンフォーム原料は、本発明の目的を妨げない範囲で任意の成分を含有しても良い。具体的には、ポリウレタンフォーム原料は、必要に応じて例えば架橋剤や、発泡剤や、触媒や、各種添加剤（難燃剤、充填剤、顔料、酸化防止剤、黄変防止剤等）を含有していても良い。

なお、架橋剤としては、水酸基、１級アミノ基および２級アミノ基などのイソシアネート基と反応可能な活性水素含有基を２個以上有する低分子化合物を用いることができる。具体的には、架橋剤としては、特に限定されることなく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、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリエタノールアミン、ビスフェノールＡのアルキレンオキシド付加物等の多価アルコールや、ジエチルトルエンジアミン、クロロジアミノベンゼン、エチレンジアミン、１，６−ヘキサンジアミン等のポリアミンを用いることができる。

因みに、発泡剤としては、イソシアネート成分と反応して炭酸ガスを生成する水などを用いることができる。また、触媒としては、ポリウレタンフォームの金型からの脱型性を向上する触媒、例えばＴＥＤＡ〔１，４−ジアザビシクロ〔２．２．２〕オクタン〕、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルプロピレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ”−ペンタメチルジエチレントリアミン、トリメチルアミノエチルピペラジン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ビス（ジメチルアミノアルキル）ピペラジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルベンジルアミン、ビス（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル）アジペート、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−ブタンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−β−フェニルエチルアミン、１，２−ジメチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール等の３級アミンや、ジブチル錫ジラウレート、オレイン酸第１錫、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸鉛等の有機金属化合物などを用いることができる。

そして、本発明のポリウレタンフォームは、特に限定されることなく、上述したポリウレタンフォーム原料を所定形状の金型内に注入し、温度５０〜６０℃、キュア時間５〜７分で常法に従ってモールド成形することにより得ることができる。なお、得られたポリウレタンフォームには、既知の方法を用いてクラッシング処理を施すことができる。

なお、上述のようにして製造したポリウレタンフォームは、初期応力が二回目応力よりも１０％以上低くなる。因みに、初期応力とは、ポリウレタンフォームに最初に圧縮（圧縮率８５％）をかけた際の応力を指し、二回目応力とは、ポリウレタンフォームに二回目の圧縮（圧縮率８５％）をかけた際の応力を指す。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明のポリウレタンフォームは上述した実施形態に限定されることは無く、本発明のポリウレタンフォームには、適宜変更を加えることができる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
表１に示す配合処方にてポリウレタンフォーム原料を調製し、金型内で発泡および硬化させてポリウレタンフォームを製造した。なお、ポリウレタンフォーム製造時の金型の温度は６０±５℃とした。
そして、得られたポリウレタンフォームの性能を下記の方法で評価した。結果を表１に示す。

（実施例２）
ポリウレタンフォーム原料の配合処方を表１に示すように変更した以外は実施例１と同様にしてポリウレタンフォームを調製し、ポリウレタンフォームを製造した。そして、得られたポリウレタンフォームの性能を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１に示す。

（比較例１〜３）
ポリウレタンフォーム原料の配合処方を表１に示すように変更した以外は実施例１と同様にしてポリウレタンフォームを調製し、ポリウレタンフォームを製造した。そして、得られたポリウレタンフォームの性能を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表１に示す。

＜耐内部破壊性＞
作製したポリウレタンフォームについて、ポリウレタンフォームに最初に圧縮（圧縮率８５％）をかけた際の応力（初期応力）と、二回目に同様に圧縮（圧縮率８５％）をかけた際の応力（二回目応力）とをクラッシュローラーで測定した。そして、初期応力と二回目応力との差を算出した。差が小さいほど、ウレタン内部の破泡性が良好であり、内部破壊が起こり難く、耐内部破壊性に優れていることを示す。
＜硬度＞
作製したポリウレタンフォームについて、ＪＩＳ Ｋ６４０１に準拠してデュロメータＡ硬度を測定した。

＊１ 三井化学（株）製 ＥＰ８２８
＊２ 三井化学（株）製 ＥＰ３３０Ｎ
＊３ 三洋化成（株）製 ＦＡ７２８Ｒ
＊４ 三井化学（株）製 ＰＯＰ３６２８
＊５ 住友バイエルウレタン（株）製 ＴＤＩ−８０
＊６ 住友バイエルウレタン（株）製 ４４Ｖ２０（クルードＭＤＩ）
＊７ ＤＡＶＣＯ ３３ＬＶ, 花王製 ファーミンＤＭ１０９８
＊８ Ｅｖｏｎｉｋ社製 Ｂ８７４２
＊９ Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製 Ｌ６２６

表１より、実施例１〜２のポリウレタンフォームは、比較例１〜２のポリウレタンフォームに比べて内部破壊が発生し難く、且つ、十分な耐久性を有していることが分かる。なお、比較例３のポリウレタンフォームは気泡膜が不安定であり、性能の評価ができなかった。

本発明によれば、クラッシング処理時の内部破壊の発生を抑制することができ、且つ、十分な耐久性を有するポリウレタンフォームを提供することができる。

Claims (2)

1. ポリオール成分と、イソシアネート成分と、整泡剤とを含むポリウレタンフォーム原料を発泡および硬化させて得たポリウレタンフォームであって、
   前記整泡剤が、気泡連通化作用を有するシリコーン系界面活性剤（フルオロシリコーンを除く）を含み、且つ、
   前記ポリウレタンフォーム原料中に、前記気泡連通化作用を有するシリコーン系界面活性剤が、前記ポリオール成分１００質量部当たり０．００５〜０．０２質量部の割合で配合されていることを特徴とする、ポリウレタンフォーム。
2. 前記気泡連通化作用を有するシリコーン系界面活性剤が、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製の「Ｌ６１６４」、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製の「Ｌ６２６」およびＭｏｍｅｎｔｉｖｅ社製の「Ｌ６１８６」からなる群より選択される少なくとも一種である、請求項１に記載のポリウレタンフォーム。