JPH03192109A - 軟質モールドポリウレタンフォームの製造方法 - 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】 【発明の目的】

［産業上の利用分野］ 本発明は、軟質モールドポリウレタンフォームの製造方
法、更に詳しくは、型温を高くした金型内にポリヒドロ
キシ化合物及びポリインシアネート化合物を主成分とす
るウレタン原液を注入したとき、得られるフオームの成
型性が良好である軟質モールドポリウレタンフォームの
製造方法に関するものである。

【従来の技術］ （１）背景 軟質モールドフオームの代表的な用途は家具や自動車の
シートクツションであるが、通常シートクツションは腰
掛用と背当て用に大別されており、■的に応じて各々異
なった硬度のフオームが選定されている。即ち、低硬度
フオームは背当て用に、比較的硬いフオームは腰掛用と
して使われる。更に最近の自動車では、特に前部側座席
の背当て用、腰掛用共に、シートのサイド部をより高硬
度化した所謂異硬度フオームが用いられる場合がある。 ところで１本発明の対象である軟質モールドポリウレタ
ンフォームの製造方法としては、大別してホットキュア
法とコールドキュア法が知られている。 前者のホットキュア法は、型内に注入したウレタン原液
を２００℃前後の熱風又は加熱水蒸気等により加熱硬化
させる方法であって、比較的低密度の軟質モールドフオ
ームが得られる。この場合。 ウレタン原液を注入する際の型温は３０〜４０℃である
が、加熱硬化後の成型物の離型時の型温を通常７０℃以
上に高める必要があり、このため加熱硬化に多くの熱量
を要するのみでなく、金型の加熱。 冷却の反復によるエネルギーロスが大きい、さりとて、
原液注入時の型温を高くすると、生成したフオームの表
面不良や内部亀裂等の欠点を発生し易いから、やむなく
離型時の高温金型を再び３０〜４０℃まで冷却する方式
が採られている。 しかもホットキュア法による低硬度のフオームの製造に
おいては、２０７１１等弗素系発泡剤の使用が最も有効
な方法であるが、フロンガスは１８８８年７月からオゾ
ン保ｙｔｓｅ保護条約によって規制＃ａＷ１が実施され
、フロン１１等を使わない低硬度フオーム製造技術の確
立が急務となっている。 （２）従来技術の問題点 そこで、ホットキュア法におけるウレタン原液注入時の
型温を通常の温度より高くする目的で。 特定のポリヒドロキシ化合物を用いた試みとして（イ）
特開昭５６−６７３３０及び（ａ）特開昭５７−１９５
７２５等の発明が提案されている。 しかしながら１本発明名の追試によれば、（イ）の方法
では、フオーム内部に亀裂が発生したり気泡が極端に粗
大になったりして実用性に欠ける。 また（ａ）の方法によれば、ホットキュア法で通常使わ
れている末端第一級水酸基含有ポリエーテルの場合と比
較し、表皮部の成型状態が若干良好になる程度で、フオ
ーム内部の亀裂については改善されておらず、これまた
実用性のあるフオームが得られない。 ［発明が解決しようとする課題］ そこで本発明が解決しようとする課題は、ホットキュア
法におけるウレタン原液注入時の型温をより高めること
により、生産性を向上させると共にエネルギーロスを小
さくシ、シかもフロンガスを使用せずに背当て用低硬度
軟質フオームから座席用高硬度軟質フオームに至るまで
、成型性良く自由に成型することができる軟質ポリウレ
タンフォームの製造法を開発することである。 【発明の構Ｉ＆】 ［課題を解決するための手段］ （１）概要 上記課題を解決するため、本発明に係る軟質モールドポ
リウレタンフォームの製造方法は、ポリヒドロキシ化合
物とポリイソシアネート化合物とを主成分とする反応性
混合物を、モールド中で発泡硬化させて軟質ポリウレタ
ンフォーム成型品を製造するに際し、−該ポリヒドロキ
シ化合物として。 ｌ）平均官能基数が３以上、水酸基１個当りの分子量が
３００〜７００で、かつ末端水酸基の内。 第１級水酸基が１０％未満のポリエーテルポリオール（
以下これらをポリオールＡと言う）が５〜４０重量％。 及び ２）平均官能基数が２．７〜３．５で水酩基１個当りの
分子酸が１２００〜１５００で、末端水酸基のうち第一
級水酸基が１０％未満のポリエーテルポリオール（以下
これらをポリオールＢと言う）が２０〜５５屯酸％ 及び ３）平均官能基数が３以上で、水酸基１個当りの分子酸
が１０００〜１３００で１分子の末端に５〜２０重蓋％
のエチレンオキサイドをブロック状に付加した第一級水
酸基含有ポリエーテルポリオール（以下これらをポリオ
ールＣと言う）が４０〜７５重琶％からなり。 かつ ポリオールＡ、ポリオールＢ及びポリオールＣの混合物
の平均水酸基価が４０〜６０であるポリオールエーテル
を使用することを特徴とする。 以下１発明を構成する諸要素につき項分けして説明する
。 （２）ポリヒドロキシ化合物 本発明に使用するポリヒドロキシ化合物は、３種類のポ
リエーテルポリオールからなる。 第１番目のポリオールＡは、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、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、ソルビトール、ショ糖等の
多官能ポリオールな平均官能基数が３以上となるように
１種または２種以上混合した物を開始剤にして、プロピ
レンオキサイドを主成分とするアルキレンオキサイドを
ブロック状またはランダム状に付加したもので、水酸基
１個当りの分子量が３００〜７００で、かつ末端水酸基
のうち第一級水酸基が１０５未満となるものである。 第２番目のポリオールＢは、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、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、ンルビトール、シヨ糖等の
多官能ポリオールを平均官能基数が２．７〜３．５にな
るように１種または２種以上混合した物を開始剤として
、水酸基１個当りの分子量が１２００〜１５００で、末
端水酸基のうち第一級水酸基が１０％未満となるように
、プロピレンオキサイドやエチレンオキサイド等のフル
キレンオキサイドを付加せしめたものである。ポリオー
ルＢに使用するアルキレンオキサイドのうち、５〜３Ｏ
ｆｆ！ｇ％がエチレンオキサイドであるのが＆ｆましい
。 第３番目のポリオールＣは、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、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、ソルビトール、ショＰ３等
の多官能ポリオールを平均官能基数が３以上となるよう
に１種または２種以上混合したものを開始剤にして、末
端が５〜２０重級％のエチレンオキサイドのブロック状
付加による第−綴本８１基を有し、かつ水酸基１個当り
の分子量が１０００〜１３００となるようにエチレンオ
キサイド、プロピレンオキサイド等のフルキレンオキサ
イドを付加せしめたものである。 なお、ポリオールＡ、Ｂ、ＣとしてＡ、Ｂ、Ｃのポリエ
ーテルポリオールそれぞれにアクリルニトリルやスチレ
ン等のエチレン性不飽和七ツマ−を７ゾイソブチロニト
リル等のフリーラジカル触奴存在下でグラフト重合せし
めたポリブーポリオールをポリオールＡ、Ｂ、Ｃの一部
または全シとして使用することもできる。 （３）ポリヒドロキシ化合物の配合 本発明による軟質ポリウレタンフォームの製造において
は、上記ポリヒドロキシ化合物として、前述３種類のポ
リエーテルポリオールを、ポリオールＡ／ポリオールＢ
／ポリオールＣ（重媛比）＝５〜４０／２０〜５５／４
０〜７５（重量部）の割合の混合物を全重饅部の合計が
１００重量部、また、水酸基価の範囲が４０〜６０とな
るように使用する。 ポリオールＡ、ポリオールＢ、ポリオールＣは。 各々異なった挙動でフオームの成型に寄与していると考
えられ、前述の範囲外のポリエーテルポリオールを使用
すると、いずれも本目的である型温を高くした金型内に
ポリヒドロキシ化合物、ポリイソシアネート化合物を主
成分とするウレタン原液を注入し成型性が良好である軟
質モールドポリウレタンフォームの製造方法として不適
当となる０例えば１通常ホットキュア法で使われる末端
第一級水酸基含有ポリオール（本発明ではポリオールＣ
に該当）単独では、型温か高い金型に接することにより
表皮部の硬化が先行し、泡化反応とのバランスがとれな
くなり１表皮部の成型不良や、それに伴なってフオーム
内部に亀裂が発生する。 本発明のポリオールＡ及びポリオールＢでは。 末端本Ｓ基の３０％以上が第二級水酸基であり、表皮部
の硬化はより緩やかであって１表皮部の不良は発生しな
い。 しかしながら、ポリオールＣの割合が４０％を下回ると
、逆に表皮部の硬化が極端に遅れ、成型に要する時間の
増大や、スキン剥離が発生し、実用性が乏しくなる。 ポリオールＡは、初期はあまり急激な反応を起こさない
が、ｌ水酸基当りの分子量が小さいため１通常のホット
キュア法のポリオールと比較してみると架橋効果があり
、特に泡化反応が進み。 フオーム体が不安定である段階で架橋効果により亀裂発
生を抑制すると考えられる。 一般に、フオームの製造時に配合される錫系触媒が適正
績以下の場合、フオームの内部に亀裂が発生し、また、
適正績を越えると収縮が発生し易くなるが、この錫系触
媒の適正績は、フオームの密度や厚み、難燃剤等添加剤
の量等にも影響され、特に複雑な形状の金型でも成型で
きるよう、実用的な適正錫触媒琶の範囲を有することが
求められる。ポリオールＢは、比較的低活性のポリオー
ルであるが、この触媒量の使用範囲を広くし、安定な生
産性に寄与する。 従って、ポリオールＡの１水酸基当りの分子量が７００
を越えたり、ポリオールＡの含量が５％未満、さらには
ポリオールＡの平均官能基数が３未満であれば、亀裂に
対する抑制効果は無くなるか又は著しく低下する。また
、ポリオールＢが２０％未満であるか又はポリオールＡ
の末端水酸基について、第一級水酸基が１０％以上の場
合、或はポリオールＣの水酸基１個当りの分子量が１０
００を下回る場合、フオームは収縮し易くなり、実用性
が低下する。 （０発泡触媒 本発明の方法で使用する発泡触媒は、軟質ポリウレタン
フォームに広く使用されているものである。 即ち、トリエチレンジアミン、テトラメチルへキサメチ
レンジアミン、Ｎ−メチルモルフォリン等のアミン化合
物やスタナスジオクトエート、ジブチルチンジラウレー
ト等の有機金属化合物が使用される。 （５）発泡剤 本発明に用いる発泡剤として、水単独でも背当て用低硬
度フオームから異硬度用高硬度フオームに至るまで１反
発弾性、圧縮永久歪等の物性に優れた各種用途に適する
軟質フオーム用発泡剤として充分機能する。しかし所望
により、フロンガス又は塩化メチレン等のハロゲン系発
泡剤を併用することも可能である。 （６）ポリイソシアネート 本発明の方法に用いられるポリイソシアネートは、２．
４−トリレンジイソシアネート（２，４−ＴＤｌ）、２
．８−）リレンジイソシアネート（２，８−ＴＤＩ）、
ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート（粗Ｍ
ＤＩ）、カルポジミド変性ジフェニルメタンジインシア
ネート（液状ＭＤＩ）、及びインシアネート成分の一部
をヒドロキシル基と反応させた末端インシアネート基を
有するプレポリマー化合物等であって、これらは単独で
又は混合して使用される。 （７）気泡安定剤等 本発明方法の実施に用いられる気泡安定剤は、公知ノシ
ロキサン・オキシアルキレン共重合体等のシリコン系整
泡剤である。 なお本発明により得られるフオームには、着色剤、難燃
剤、安定剤等の各種添加剤を必要に応じて添加すること
ができる。 （８）成型法 本発明方法によるモールディングは、公知の方法に従っ
て行われる。実験室的な一例を示すと。 ポリイソシアネート化合物以外の各ｊＸ料を紙コー７プ
中で混合したものに、ポリイソシアネート化合物を加え
、素早く５〜１０秒間混合した後、予め５０〜６５℃に
型温を調整した所望の形状の型内に注ぎこみ、加熱硬化
させることによりフオーム体を得ることができる。また
、工業的には、混合１段として２段分以りの低圧式又は
高圧式混合吐出機を用い製造するのがよい。 （３）用途 本発明の方法で得られるポリウレタンフォームは、背当
て用低硬度フオームから異硬度フオーム用高硬度フオー
ムに至るまで、いずれも外観、セル状態及びフオーム物
性が良好であるので、自動車用シート、家具用クー、ジ
ョン材等として広く利用できる。 ［作用］ 本発明は、ポリヒドロキシ化合物として、ポリオールＡ
、同Ｂ及び同Ｃの三種を適正な配合比率で使用するため
、原料組成物を比較的高温の型内・＼注入してもモール
ドに接する表皮部と内部のゲル化や泡化反応がバランス
がとれて進行し、このため表面不良や内部亀裂等の欠点
のない良質の軟質ウレタン発泡体を与える。また、比較
的高温の型内に原料組成物を注入すると、特に表皮部が
低密度で→〈なり、柔かい感触のフオームが得られるた
めに　Ｅｌ境汚染の懸念のある有機／＼ロゲン系５１泡
剤を使用することなく、背当用低硬度フオームの生産が
可能である。 ［実施例］ 以下、参考例、実施例及び比較例を掲げて本発明をよ−
り具体的に説明するが、本発明の思想は、これらにより
に限定されるものではない。 （参考例） 参考例−１（ポリエーテルポリオール（１）〜（９）の
製造） 実施例及び比較例で使用するポリエーテルポリオール（
＋）〜（９）を、下表−１に示す化合物を原料として、
公知のポリエーテルポリオールの製造技術に従って製造
した。 （以下余白） 参考例−２（ポリマーポリオール（１０）〜（１１）の
鼠童Σ 実施例で使用するポリマーポリオール（１０）及び（１
１）を、下表−２に示す化合物を原料にして、公知のポ
リマーポリオールの製造技術に従って製造した。 表−２ ポリオール（＋）　７８部、ポリオール（５）　５２部
、ポリオール（？）　１３０部、水１１．７部、シリコ
ーン整泡剤Ｌ　−５７４０Ｍ　（日本ユニカー（株）製
）４部、スタナスジオクトエー）　０．３８部、トリエ
チレンジアミン０．１８部及びトメチルモルフォリン０
．８部を６醗２２の紙コツプに採り、３０秒間撹拌、混
合した後、混合物にＴＤＩ−８０（２，４−）リレンジ
イソシアネー）：２，８−）リレンジイソシアネート＝
８：２の混合物、三井東圧化学（株）袈）をＮＧＯ１０
ＨインデックスがｌＯＯとなるように加え、５秒間撹拌
した後、予め５５℃に設定された縦４００■Ｉ×横４０
０ｍｍ×高さ７０−１のアルミ製モールドに注入し１発
泡させた０次いでこのモールドを１３０℃に設定したオ
ーブン中で８分間加熱、硬化させた。 得られたフオームは、後表−３に記した如く、成型状態
、物性共に良＆ｆであった０本例で得られたフオームは
比較的硬く、主に腰掛用に適していた。なお６以下の実
施例２〜５及び比較例１〜６の配合及び得られた成型品
の性状も併せて線表−３に示す。 欠菖負こヱ ポリオール（２）　２６部、ポリオール（６）　１１７
部。 ポリオール（１１）　１１７部、水１１．７部、シリコ
ーン整泡剤Ｌ　−５７４０Ｍ　４部、スタナスジオクト
エート０．４２部トリエチレンジアミン０．１８部及び
トメチルモルフォリン０．８部を、容部、２立の紙コツ
プに採り、３０秒１１１１　ｍ拌、混合後、混合物ｉ、
：ＴＤＩ−８０ヲＮＧＯ１０Ｈインデックスが１００と
なるように加え、５秒間撹拌した後、予め８０℃に設定
された縦４００層層×横４００騰■Ｘ高さ７０層−のア
ルミ製モールドに注入して発泡させた０次いで、このモ
ールドを１３０℃に設定したオーブン内で８分間加熱、
硬化させた。 Ｘム旌二Ｊ 実施例−２のポリオールの配合を、ポリオール（３）　
３１１部、ポリオール（８）　１１０．５部、ポリオー
ル（９）　１１０．５部に、かつ、スタナスジオクトエ
ートの量を０．３８部に変えた以外は同側と同様にして
成型した。 実施例−２及び実施例−３で得られたフオームは、成型
状態、物性共に良好であった。なお、これらの例で得ら
れた７オームは柔く、主に背当て用に適していた。 （以下余白） 丈過１にＡ ポリオール（４）　２４部、ポリオール（８）　１２８
部、ポリオール（１０）　１５０部、水１２部、シリコ
ーン整泡剤Ｓ　Ｆ２９０４　（）−レ・ダウコーニング
（株）製）４．５部、スタナシジオクトエー）　０．４
２部及びトリエチレンジアミン０．２部及びＮ−メチル
モルフォリン０．３部を、実施例−２と同様に容量２５
１の紙コツプ内で３０秒間撹拌、混合した後、混合物に
ＴＤｌ−８０をＮｅｏ１０Ｈインデックスが１００とな
るように加え、５秒間撹拌した後、予め８０℃に設定さ
れた縦４００ｍｍＸ横４００ｍｍＸ高さ７０腸ｌのアル
ミ製モールド内に注入してフオーム化した０次いで、こ
のモールドを１３０℃に設定したオーブン内で８分間加
熱、硬化させた。 得られたフオームは、良好な高硬度フオームであり、腰
掛用から異硬度フオーム用高硬度フオームとして適当で
あった。 ！厳当二１ 実施例−４における３種のポリオールをポリオール（１
１）４００部に、５Ｆ２１０４をＬ　−５７４０Ｍ　６
部に、スタナスジオクトエートを０．５６部に変更した
以外は全て実施例−４と同じ方法でＸ＆型した。 得られたフオームの性状は良好であり、異硬度フオーム
用高硬度フオームに適していた。 止蚊輿ニュ 実施例−１の３１１４のポリオールをポリオール（８）
　２１ｔＯ部に変えた以外は、全て同側と同じ方法で成
型した。 得られたフオームは、表面部が不良で、しかも内部に亀
裂が発生し、実用性に欠けていた。 塩蚊糎ニヱ 比較例−１の原料に１３部のフロン１１を加えると共に
、トリエチレンジアミンの量を０．２部部に￥ＩＪｌし
、かつ注入型温を４０℃（注：従来のウレタン原液の注
入型温）に設定した金型を用いた以外は全て比較例−１
と同じ方法で成型した。 オーブン温度１３０℃では、離型しようとしたとき７オ
ームが破れ、一部会型に付着した。そこでオーブン温度
を１８０℃まで昇温させたところ１表−３の如きフオー
ムが得られた。なお実施例−２や実施例−３の如き背当
て用低硬度フオームを得るには、ポリヒドロキシ化合物
１００部に対して５部以りのフロン１１が必要であった
。 比較例−３ 実施例−２のポリオールをポリオール（３）　７８部に
、ポリオール（５）　１８２部に、かつスタナスジオク
トエートの酸を０．４８部に増ｉした以外は全て実施例
−２と同じ方法で成型した。 得られたフオームは１表皮部が剥離し実用性に欠けてい
た。 比較例−４ 実施例−２のポリオールをポリオール（３）　７８部に
、ポリオール（８）　１８２部に、かつ、スタナスジオ
クトエートの量を０．３６部に変えた以外は全て実施例
−２と同じ方法で成型した。 得られたフオームは、特にサイド部を中心に収縮し、実
用性に欠けていた。 比較例−５ 比較例−４におけるフオーム収縮を抑える目的でスタナ
スジオクトエートけを０．１８部まで減琶し、それ以外
は比較例−４と同じ方法で成型を試みたところ、表面部
の不良が発生した他１通気度が低いため、物性項目中、
殊に反発弾性や圧縮永久歪が通常要求されている値より
劣っていた。 （注二反発弾性は４０％以上、圧縮永久歪は１０％以下
が一般的に規格とされている。） 比較例−６ 実施例＝１のポリオールの配合をポリオール（６）を１
３０部に、ポリオール（８）を１３０部に変えた以外は
、全て実施例−１と同じ方法で成型した。 得られたフオームは、内部に亀裂があり、実用レベルに
はほど遠い状態であった。 （以下余白）

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明は、成型に際してエネルギー
コストを削減し得る共に、ハロゲン化炭化水素系発泡剤
を使用しないで優れた品質の軟質ポリウレタンフォーム
を製造する方杖を提供し得たことにより、産業界のみな
らず環境保全に寄与し得る。 時計出願人 第−工業製薬株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ポリヒドロキシ化合物とポリイソシアネート化合物
   とを主成分とする反応性混合物を、モールド中で発泡硬
   化させて軟質ポリウレタンフォーム成型品を製造するに
   際し、該ポリヒドロキシ化合物として、 １）平均官能基数が３以上、水酸基１個当りの分子量が
   ３００〜７００で、かつ末端水酸基の内、第１級水酸基
   が１０％未満のポリエーテルポリオール（以下これらを
   ポリオールＡと言う）が５〜４０重量％、及び ２）平均官能基数が２．７〜３．５で水酸基１個当りの
   分子量が１２００〜１５００で、末端水酸基のうち第１
   級水酸基が１０％未満のポリエーテルポリオール（以下
   これらをポリオールＢと言う）が２０〜５５重量％、 及び ３）平均官能基数が３以上で、水酸基１個当りの分子量
   が１０００〜１３００で、分子の末端に５〜２０重量％
   のエチレンオキサイドをブロック状に付加した第一級水
   酸基含有ポリエーテルポリオール（以下これらをポリオ
   ールＣと言う）が４０〜７５重量％からなり、かつポリ
   オールＡ、ポリオールＢ及びポリオールＣの混合物の平
   均水酸基価が４０〜６０であるポリオールエーテルを使
   用することを特徴とする軟質モールドポリウレタンフォ
   ームの製造方法。