JPH03163126A - 軟質ウレタンフォームの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軟質ウレタンフォームの製造法に関するもの
であり、更に詳しくは特定のポリオール混合物゛を用い
、発泡剤として水を、ポリイソシアネートとしてトリレ
ンジイソシアネートを用いた軟質ウレタンフォームの製
造法に関する。

従来の技術 軟質ウレタンフォームは、例えばクッショ，ン材として
、家具、寝具、自動車部材等に広く利用されている。

軟質ウレタンフォームを製造するには、ポリオール，触
媒，整泡剤，発泡剤を主成分とするＡ成分とポリイソシ
アネートを主成分とするＢ成分とを混合反応させ、発泡
プロセスと硬化プロセスとを並行させてフォームを形成
するワンショット法が一般に行われている。

従来、軟質ウレタンフォームの製造には、発泡剤として
水や低沸点化合物が用いられる。軟質ウレタンフォーム
のなかで特に低密度のものには低沸点化合物が使用され
ており、主としてトリクロロモノフルオ口メタン（以下
、フロン−ｌｌという）等のフロンガスが利用されてい
る。このフロンガスは化学的に安定であるため成層圏ま
で拡赦し、成層圏に存在するオゾン層を破壊する。その
結果、太陽から放射された紫外線がオゾン層で吸収され
ずに地表に達し、皮膚癌の発生が増大する等、近年重大
な環境問題として取り上げられるに至っている。このた
め平成元年以降、フロンガスの使用規制が実施される予
定であり、これに伴いウレタンフォーム用のフロン＝１
１も規制ヲ受けることとなる。そこで、このようなフロ
ンガスに代わる発泡剤として、代替フロン，代替低沸点
化合物，及び水を用いた低密度化等の検討が種々行われ
ているが、適当な発泡剤は未だ出現していない。代替フ
ロンとしては例えば２．２−ジクロロ１，１．１　−　
｝リフルオ口エタン（以下フロン１２３という）、１．
１−ジクロロ−■−フルオロエタン（以下フロン−１４
１ｂという）等が提案されているが、未だ工業的生産が
なされるに至っていない。代替低沸点化合物としては例
えばメチレンクロライド等が挙げられるが、人体への悪
影響が問題になっている。一方、水を発泡剤として用い
た低密度化の場合、従来の軟質ウレタンフォーム用ポリ
エーテルポリオールとしては、水酸基価が６０ｍｇＫＯ
Ｒ／ｇ以下であるポリオールが用いられていた（特開昭
６４−２２９１５号公報）が、このようなポリオールを
水のみを用いてポリイソシアネートと反応させると、フ
ォームの湿熱圧縮永久歪が極端に大きくなって実用に供
せられず、また、フォームの硬度が増大して車輌用の背
もたれシート等への応用が困難であるなどの問題がある
。

発明が解決しようとする課題 本発明者らは、フォームの物性を改善しつつ、フロン削
減という社会的要請に対応すべく鋭意研究を行ったとこ
ろ、特定のポリオールを用いることにより、発泡剤とし
てフロンガスを全く用いず、水のみを用いても改善され
た湿熱圧縮永久歪を示し、かつ硬度の低い軟質ウレタン
フォームを得ることができるとの知見を得た。この知見
に基づき更に検討した結果、本発明を完成するに至った
。

すなわち本発明は、１）平均官能基数が３以上で、水酸
基価が６　０　＝　ｌ　Ｏ　Ｏ　ｍｇＫＯＨ／　ｇのポ
リエーテルポリオール５０重量％以上と、２）他のポリ
エーテルポリオール０〜５０重量％とからなる平均水酸
基価が６０〜９　０　ｍｇＫＯＨ／　ｇの混合ポリオー
ルを、発泡剤として全ポリオール成分１００重量部当た
り４　５〜７．０重量部の水を用いて、トリレンジイソ
シアネートと反応させることを特徴とする軟質ウレタン
フォームの製造法である。

本発明において用いる前記ｌ）のポリエーテルポリオー
ルは、開始剤として３価以上の多価アルコール、例エハ
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，メチルグルコシド，ソルピトール，シュークロ
ース等を用い、アルカリ金属（例えば水酸化カリウム等
）を触媒として、アルキレンオキサイドと付加重合させ
ることにより製造される。前記の開始剤は一種または二
種以上用いてもよい。アルキレンオキサイドとしては、
例えばエチレンオ牛サイド（以下ＥＯという）、プロピ
レンオキサイド（以下Ｐ○という）等が挙げられる。こ
のようにして得られるポリエーテルポリオールの水酸基
価は６　０　〜ｌ　Ｏ　Ｏ　ｍｇＫＯＩＩ／　ｇのもの
が好ましい。水酸基価が６　０　ｍｇＫＯＩＩ／　ｇよ
り低ければ、フォームの湿熱圧縮永久歪が極端に大きく
なるので適当でない。また、ｌ　０　０　ｍｇＫＯＩＩ
／　ｇより高くなると、フォームができなかったり、独
立気泡やフォームの収縮がおこるため、本発明で目的と
する軟質ウレタンフォームを得ることが困難となる。

このポリエーテルポリオールを前記２）の他のポリエー
テルポリオールと混合する。他のポリエーテルポリオー
ルは、開始剤としてｌ価以上のアルコール、例えＩｆｎ
−７’タノール１ｎ−プロバノール，２〜エチルヘキシ
ルアルコール　エチレングリコール，プロピレングリコ
ール，ジエチレングリコール，ジプロピレングリコール
，及びフェノール，クレゾール等のフェノール類等を用
い、前記１）のポリエーテルポリオールと同様にアルキ
レンオキサイドをアルカリ金属触媒の存在下、付加重合
させることにより得られる。このボリエーテルポリオー
ルの水酸基価については特に制限はないが、前記ｌ）の
ポリエーテルポリオールとの混合割合は１）が５０重量
％以上、２）が０〜５０重量％である。

混合後のポリオール成分の平均水酸基価は６０〜９　０
　ＩＩｌｇＫＯＩＩ／　ｇである。６　０　ｍｇＫＯＲ
／　ｇより小さいとフォームの湿熱圧縮永久歪が大きく
なってしまい、９　０　ｍｇＫＯ■／ｇよ、り大きけれ
ばフォームの製造が困難である。特に、２）の他のポリ
エーテルポリオールとして、水酸基価が２７〜１　４　
０　ｍｇＫ０１１７ｇのモノオール及びジオールから選
ばれた少なくとも一種を使用することにより、ウレタン
化触媒のｌつであるオクチル酸錫等の錫触媒の適正な使
用量範囲が広がる。錫触媒の適正な使用量範囲とはこの
範囲より錫触媒量が少ないと、ガス抜け，クラック崩壊
等を生じ、この範囲より錫触媒量が多くなると、底上が
りや収縮等を生じたり、独立気泡気味になる等、正常な
フォームができない。

すなわち、適正な使用量範囲が広がることにより、正常
なフォームを製造する上で極めて有利となる。

さらに、前記の２）の他のポリエーテルポリオールとし
てモノオールを用いると、前記の１）のポリエーテルポ
リオールのみを用いる場合に比べて大幅に硬度が低下す
る。

本発明では、前述の混合ポリオールを発泡剤の存在下、
ポリイソシアネートと反応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。

本発明において用いる発泡剤は水であり、全ポリオール
成分１００重量部当たり４．５〜７．０重量部を使用す
る。水以外に他の公知の発泡剤を併用することもできる
。

本発明において用いるポリイソシアネートは、トリレン
ジイソシアネート（以下ＴＤＩという）であり、好まし
くはＴＤＩ−８０（２．４−ジイソシアネートと２．６
−ジイソシアネートの混合物であり、その比が８０　：
　２０のもの）が挙げられる。

インシアネートインデックス（以下Ｎ　Ｃ　Ｏ　　Ｉｎ
ｄｅｘという）は８０−１２０である。８０より小さい
とフォームの湿熱圧縮永久歪が大きくなる等、物性が低
下することがあり、１２０より大きくなるとスコーチが
生じやすくなる等の弊害が生じることがある。

軟質ウレタンフォームを製造する際には、例えば整泡剤
、触媒等を用いてもよい。

整泡剤としては、スラブフォーム用整泡剤またはホット
モールドフォーム用整泡剤と呼ばれるものであれば何で
もよい。例えばＢ−８０１７、Ｂ−２３７０（ゴールド
シュミット社製）、Ｌ−５８２、Ｌ−５７４０Ｍ（日本
ユニカ（株）製）、ＳＨ−１９０、ＳＲＸ−２９８（東
レシリコーン（株）製）等が用いられる。整泡剤の使用
量は、全ポリオール成分１００重量部当たり０．５〜２
．０重量部である。

触媒としては、例えばトリエチレンジアミン，Ｎ一エチ
ルモルホリン，ペンタメチルジエチレントリアミン等の
３級アミン、及び例えばスタナスオクトエート等の錫触
媒を併用する。

他に用途や目的に応じ、難燃剤（例えばトリス（２，３
−ジクロロプロビル）フォスフェート等）、着色剤、酸
化防止剤、低粘度化剤（例えばプロピレ冫カーボネート
等）等、公知の添加剤を添加してもよい。

このようにして得られる軟質ウレタンフォームは低密度
のものであり、その密度はフリーブローフォームでｌ５
〜２　５　ｋｇ／ｍ’程度である。

発明の効果 本発明によれば、特定のポリオールを用いることにより
、発泡剤としてフロンガスを使用せず、水のみを用いて
もフォーム物性の改善された低密度の軟質ウレタンフォ
ームを製造することができる。

水酸基価が６　０　ｍｔＫＯＨ／　ｇ以下のポリオール
を使用し、発泡剤として水を用いて低密度の軟質ウレタ
ンフォームを製造すると、フォーム物性のｌつである湿
熱圧縮永久歪が極端に大きくなり、実用に供せられない
が、本発明により製造した軟質ウレタンフォームは、フ
ロンガスを使用した場合と同等か、またはそれ以上に改
善された湿熱圧縮永久歪を示し、それに加えて発泡剤と
してフロンガスを用いて製造した同一密度の軟質ウレタ
ンフォ一ムに比べ、引張り強度及び伸び率が高い等の優
れた物性を示す。特に、２）の他のポリエーテルポリオ
ールとしてモ／オールを用いた場合は、１）のポリエー
テルポリオールのみを用いた場合と比べて大幅に硬度が
低下する。

以下に実施例１比較例，参考例を挙げ、本発明を具体的
に説明する。実施例および比較例中、部および％は重量
基準である。

友奥輿 参考例ｌ 加熱、撹拌装置を備えた反応釜にメチルグルコンド２．
３ｋｇ、グリセリン１　．　５　ｋｇと、反応終了時の
最終重量の０．２５％となる量の水酸化カリウムを仕込
み、窒素気流下、１１０〜１２０℃にてｐ　Ｏ　　６　
４　．　６　ｋｇを付加重合させ、ざらにＥＯ３　．　
６　ｋｇを付加重合させた。反応終了後、水及び合戊ケ
イ酸マグネシウム（キョワード９６　０　０，臨和化学
（株）製）を加えてこれに水酸化カリウムを吸着させた
後、ろ過により除去した。次に、水分含量が０．０５％
以下になるまで脱水し、２，６−ジターシャリーブチル
−４−メチルフェノール（吉富製薬（株）製）を、その
濃度がｌ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　ｐｐｍになるように加えた。

このポリオールを八とし、分析値等は表−１に示す。

参考例２〜ｌ５ 参考例ｌと同様に参考例２〜ｌ５のポリオール（Ｂ−０
）を製造した。ポリオール組成及び分析値等は表−１に
示す。

（以下余白） 実施例ｌ〜６，比較例１．　　２ 表−２に示す混合ポリオールを表−２に示す処方でハン
ドミキシング法のフリー発泡により軟質ウレタンフォー
ムを製造した。すなわち、ポリオール３００ｇに対し、
整泡剤、触媒、発泡剤及び他の添加剤を前もって混合し
、この混合液にスタナスオクトエートを添加、混合後、
すみやかにＴＤＩ−８０を添加し、ミキサー（３０００
ｒｐｍ）で５秒間撹拌混合した。２　７ｃｍＸ　２　７
ｃａ＋Ｘ　２　５ｃｍの木製ノ上部開欣ボックスに混合
液を注入してウレタンフォームを製造し、所定の物性を
測定した。

その結果も表−２にまとめて示す。

（以下余白） 表 ２ ｌ）日本ユニカ（株〉製　シリコン整泡剤２）東ソー（
株）製　アミン触媒 ３）昭和電工（株）製　フロンガス ４）吉富製薬（株）製　錫触媒 ５）武田薬品工業（株）製　ＴＤＩ 表−２から明らかなように、従来のスラブフォーム用ポ
リエーテルポリオールを水のみを用いて発泡させると、
フォームの湿熱圧縮永久歪が２３．２％と極端に大きく
なる（比較例ｌ）。

実施例１〜６においては、比較例１と同様にフロンガス
を使用せず、水のみを用いて発泡させているが、フォー
ムの湿熱圧縮永久歪は大幅に改善されている。さらに比
較例２のフロンガスを併用している場合と比べ、引張り
強度，伸び率とも同等以上の数値を示している。また、
他のポリエーテルポリオールとしてモノオールを用いて
いる実施例５および６においては、他のポリエーテルポ
リオールを用いていない実施例ｌに比べて硬度が大幅に
低下しており、他のポリエーテルポリオールとしてジオ
ールのみを用いている実施例２〜４と比べても、比較的
少量で，効率よく硬度が低下している。

実施例７〜１８，比較例３〜６ 表−３に示す混合ポリオールを、表−３に示す処方でハ
ンドミキシング法により、軟質ウレタンフォームを製造
した。すなわち、ポリオール４００ｇに対し、整泡剤、
触媒、発泡剤及び他の添加剤を前もって混合し、この混
合液にスタナスオクトエートを添加、混合後、すみやか
にＴＤＩ−８０を添加し、ミキサー（３　０　０　０　
ｒｐｍ）で５秒間撹拌混合した。これを３７±１　’Ｃ
に温調した４　４　０ｃａ＋Ｘ　４　４　０ｃａ＋Ｘ　
１　２　０ｃｍのアルミニウム製金型に注入し、発泡終
了後、１８０℃のキュアオーブンにて１５分間キュアし
た。液温は２４±ｌ℃であった。その後、所定の物性を
測定した。その結果も表−３にまとめて示す。

表−３から明らかなように、従来のホットモールドフォ
ーム用ポリエーテルで、フロンガスを使用せずに水のみ
を用いて発泡させると、フォームの湿熱圧縮永久歪が３
０．２％にまで大きくなる（比較例３）。

実施例７〜ｌ８においては、比較例３と同様にフロンガ
スを使用せずに水のみを用いて発泡させているが、フォ
ームの湿熱圧縮永久歪はフロンガスを併用した場合（比
較例６）と比べ、同等か、またはそれ以上に改善されて
いることがわかる。さらに、引張り強度及び伸び率は、
ともに比較例６と同等以上の数値を示しており、本発明
で製造したフォームが優れていることは明らかである。

また、他のポリエーテルポリオールとしてモノオールを
用いている実施例１６〜ｌ８においては、他のポリエー
テルポリオールを用いていない実施例７と比べて硬度が
大幅に低下しており、他のポリエーテルポリオールとし
てジオールのみを用いているもの（実施例１１〜１５）
と比べても、比較的少量で，効率よく硬度が低下してい
る。

なお、フォームの物性は次に示す試験法に基づいて行っ
た。

・硬度　ＪＩＳ−Ｋ６４０１ 試料片に２００＋＋ａφの円板を５　０　ｍｎ／ｆｆｉ
ｉｎの速度で７５％押え込み、直ちに開放し、再度２５
％圧縮して２０秒静置したときの荷重をｋｇで表示した
。

・伸び率，引張り強度　ＪＩＳ−［６４０２フォームを
ダンベルで打ち抜き、この試験片を３００〜５　０　０
　＋ｎ／ｓｉｎの速度で引張ってゆき、切断時の荷重を
引張り強度としてｋｇ／ｃｍ’で表示し、その時点まで
の伸びを伸び率として％で表示した。

・圧縮永久歪（Ｄｒｙ　Ｓｅｔ）ＪＩＳ−Ｋ６４０１厚
さ５０ａ＋一の試験片を５０％に圧縮（２５ｍｍ）固定
し、温度７０±１　’Ｃの恒温槽中で連続２２時間加熱
した後取り出して、試験片を圧縮板から外し、常温（２
３゜Ｃ，５０％ＲＨ）中に３０分間放置後、その厚さを
測定して次式によって算出する。

Ｃ　：圧縮永久歪（％） ｔｏ：試験片の初めの厚さ（ＩＩｌｌｌ）ｔ，：試験片
の試験後の厚さ（Ｉｌｍ）・湿熱老化試験（湿熱圧縮永
久歪：　Ｗｅｔ　Ｓｅｔ）ＪＡＳＯＭ−３０４ 圧縮永久歪と同様、厚さ５０ｍｍの試験片を５０％に圧
縮（２　５　ａ＋＋ｎ）固定し、温度５０±２℃、相対
湿度９５％の恒温恒湿槽中で連続２２時間放置した後取
り出して、試験片を圧縮板から外し、常温（２３゜Ｃ．
５０％ＲＨ）中に３０分間放置後、その厚さを測定し、
式（１）に準じて算出する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１）平均官能基数が３以上で、水酸基価が６０〜１
   ００ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール５０重量
   ％以上と、２）他のポリエーテルポリオール０〜５０重
   量％とからなる平均水酸基価が６０〜９０ｍｇＫＯＨ／
   ｇの混合ポリオールを、発泡剤として全ポリオール成分
   １００重量部当たり４．５〜７．０重量部の水を用いて
   、トリレンジイソシアネートと反応させることを特徴と
   する軟質ウレタンフォームの製造法。 ２、２）の他のポリエーテルポリオールが、水酸基価が
   ２７〜１４０ｍｇＫＯＨ／ｇのモノオール及びジオール
   から選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする請
   求項１記載の軟質ウレタンフォームの製造法。