JPH03215513A - 軟質ポリ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】 （産業上の利用分野〕 本発明は、軟質ポリウレタンフォームの製造方法、より
詳述すれば、ポリヒドロキシ化合物とポリイソソアネー
ト化合物を触媒、発泡剤及び気泡安定剤の存在下で反応
させる軟質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］ 軟質ポリウレタンフォームは、優れた弾力性を有し７て
いるため、家具や自動車等のクノション及び背当材等に
幅広く使用されているが、モールドフォームはほとんど
が自動車用である．軟質ウレタンのモールドフォームを
生産する技術は、コールドキュア法とホノトキュア法に
大別されるが、これらはそれぞれ、下記の如く、一長−
短がある。即ち、コールドキュア法で得られるフォーム
は通称Ｈ　Ｒ　（Ｈｉｇｈ　Ｒｅｓｉｌｉｅｎｃｅ）フ
ォームとりばれ、高い反発弾性やＳＡＧ係数等の優れた
物性を有し、しかも、成型面では低温でキュアリングで
き、かつ、キヱアリングタイムが短い、また、フォーム
にクラックや収縮が起り難《、製品の歩留り（収率）が
高いという特長を持つ反面、特にフォームを低密度化す
ると、ウエットセットが極端に悪くなるので、高密度の
クッション用にしか使用できないという欠点がある． 他方、ホットキュア法では、成型時のキュアリング温度
が高く、時間は長く必要であり、触媒量の過不足、金型
の温度変化、及び型状変化によって、クラソク、収縮、
ルーズスキンといった欠陥が発生しやすく、製品の歩留
りが低いという欠点があるが、コールドキュア法より圧
縮永久歪（特にウエットセット）に優れた低密度製品が
得られる特長がある． 従って、この方法で得られるフォームは、低密度フォー
ムは背当材に、中〜高密度フォームはクッション用に各
々利用されている． 近年の傾向として、自動車用のクッション及び背当社は
、車内の居住性、快適性を限りなく追求するあまり、製
品収率が低下しており、特に成型性のやや劣るホソトキ
ュアでは、歩留まり向上が大きな課題となってきた．収
率低下の原因は、各種のインサート材が数多く使用され
、加えて製品型状が益々複雑化したことと、特に三つ割
タイプの金型に見られる同一型内における型温か部分的
にバラつくことに起因すると考えられる．また、背当材
に使用される低密度低硬度フォームは、ほとんどがフロ
ン（クロロフルオロカーボン、ＣＦＣ）を配合して生産
されてきたため、フロンの使用規制の実施に伴って、フ
ロンを使用しない（又はその使用量を大幅に削減できる
）製法の開発が重要なテーマとなってきている．また、
低密度低硬度フォームを得るためには、長いキュアリン
グタイムが必要であり、ウエットセノトが悪くなるとい
う問題点もあった． そこで、次の如き性能を兼ね備えた、即ち■　復雑型状
製品でも良好な収率が得られ■　キュアリング・タイム
が短く ■　低密度化してもフォーム物性（特にウエソトセノト
）が良好で ■　低硬度フォームの生産において、フロンを使用しな
いか又はその使用を大幅に削減でき■　原料注入時の型
温を上昇して、生産工程の省力化及び低密度化が可能な 軟質ポリウレタンフォームの製造方法が開発できれば、
工業的に多大のメリットが期待できる．上記■〜■に関
して、各々単独の課題については、これまでにも、いく
つかの解決法が提案されている（例えば、■については
特開昭５０−　１１９７号公報、同昭５７−　５７１５
号公報、■については特開昭５４−３７１９８号公報、
■については特公平１　−３１５３６号公報、■特開昭
５７−　１６２７１４号公報、特開平１−１１５９１９
号公報、■については特開昭５６−６７３３０号公報、
同昭５７−１９５７２５号公報及び同５９−１００１２
５号公報等）が、■〜■の課題をすべて同時に解決でき
る方法は全く提案されていない． 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、前述の如き■〜■の課題を全て解決し、製品
形状や用途に関係なく、フォーム物性に優れた軟質ポリ
ウレタンフォームを、橿めで効率よく製造できる方法を
提供することを！Ｉ！！とする．〔課題を解決するため
の手段〕 本発明は、ポリヒドロキシ化合物とポリイソシア不一ト
化合物を、触媒、発泡剤及び気泡安定剤の存在下で反応
させ′ζ軟質ポリウレタンフォームを製造する方法にお
いて、特定のポリヒドロキシ化合物及び特定の気泡安定
剤を使用することによって、上記課題を解決した． 即ち、本発明では Ａ．ポリヒドロキシ化合物として、 水酸基価　　　　　　　　　３５　〜７５ｍｇＫＯＨ／
ｇエチレンオキサイド含量　　２５〜６０重量％全０■
基中、末端一級ＯＨ基４０モル％以上を有するボリエー
テルボリオールを使用し、｝３．気泡安定剤として下記
式で表される化合物Ｒ：脂肪族不飽和を含まない１価の
炭化水素基ｎ：２〜４の整数 ｙ：４以上の整数 ｂ；４以上の撃数 ａ：６以上の整数 Ｙ：２価の有機基 を、上記ポリエーテルポリオール１００重量部当り０．
３重量部以上の割合で使用することを特徴とする． 本発明で使用するポリヒドロキシ化合物、即ちポリエー
テルポリオールは、２個以上の活性水素を有する出発物
質に、塩基性触媒の存在下、アルキレンオキサイドを付
加重合して得られるものであるが、この出発物質として
は、例えば、プロピレングリコール、エチレングリコー
ル、ブタンジオール、ヘキサンジオール、グリセリン、
トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペン
タエリスリトール、ジグリセリン、ソルビトール、シュ
ガー等の多価アルコール類、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、エチレンジ
アミン、トリエチレンジアミン等のアミン類等がいずれ
も使用できる．また、これらの出発物質は、単独で使用
しても、２種以上混合使用してもよい．特に好ましい出
発物質は、グリセリンやトリメチロールプロパン等のよ
うに活性水素を３個有する化合物である．前記出発物質
を２種以上組み合わせて使用し、物質当たりの活性水素
が平均して２．５〜３．５個となるようにしてもよい． 次に、アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサ
イド、プロピレンオキザイド、プチレンオキサイド、ス
チレンオキサイド等がいずれも使用できるが、最も好ま
しい例はエチレンオキサイド（以下、ＥＯと略す）と、
プロピレンオキサイド（ＰＯと略す》である． ＥＯと他のアルキレンオキサイドを重量比率で２５〜６
０　：　７５〜４０の割合で使用するのが好ましく、Ｅ
Ｏを分子の非末端位にＯ〜３０重量％ランダム又はブロ
ック状に付加重合し、分子の末端に４〜３０重量％ブロ
ック状に付加重合して、全ＥＯ量が２５〜６０重量％と
なるようにするのが好適である。

ポリエーテルポリオールの水酸基価は３５〜７５−ｇκ
Ｏ｝ｌ／ｇ　、好ましくは４５〜６０＋ｗｇＫＯＨ／ｇ
　となるようにし、また全ＯＨ基の４０モル％以上が末
端一級ＯＨ基となるようにする．末端一級ＯＨ基が５０
〜８５モル％となるようにするのが、特に好ましい． なお、エチレンオキサイド含量が２５重量％より少ない
場合には、得られるフォームは独泡となり、圧縮永久歪
や反発弾性が悪く、またエチレンオキサイド含量が６０
重量％より多い場合には、フォームのセルが粗くなり、
ときには崩壊する．また、末端一級ＯＨ基が４０モル％
より少ない場合、フォームのスキンが弱く、キュアリン
グタイムも長くなり、実用性に乏しいものとなる．更に
、水酸基価については３５＋＋ｇＫＯＨ／ｇより低い場
合、フォームの外観は良好であるが、圧縮永久歪が悪く
なり、クッション材として適したフォームが得られない
．逆に水＃Ｉ基価が７５ｍｇＫＯＨ／ｇより高い場合は
、セルオープン性、反発弾性、圧縮永久歪が悪く、これ
もまた良いフォームが得られない． 次に、本発明では、前述の如く、下記一般式で表される
化合物を気泡安定剤として使用するが、一般式中、（Ｒ
ｚＳｉＯ）ａＲｚｓｉの分子量が５００　〜１０，００
０で、含有率が２０〜５０重置％であるのが好ましく、
また（ＣｎＨｚｎＯ）ｙが、分子量３００　〜１０．０
００で、含有率は８０〜５０重置％の割合で含まれるの
が好ましい。

Ｙ　は一ＣＨｔＣＨｍ−、−ＣＨｚＣｌｌｚＣＨｚ−　
　　−ＣｔｌｚＣＨｚＣＨｔＣｔｌｚ（ＣＩ−１ｔ）ｚ
ｃｏ一又は−（ＣＪ）　ＪＨＣＯ−であるのが好ましく
、またＲは脂肪族不飽和結合を含まない一価の炭化水素
で炭素数１〜２０のもの、特にＣＩ３などの低級アルキ
ル基又はフェニル基であるのが好ましい．なお、気泡支
定剤の分子量は３０，０００以上であるのが好ましく、
上限は特に限定されない．なお、一般式のＲ＋ｎ＋ｙ，
ｂ，ａ，Ｙが前記規定の範囲から外れた場合は、フォー
ム表面の荒れ、クランク、崩壊、収縮等を生じたり、正
常なフォームが得られないか、仮に良好なフォームが得
られてもフォーム硬度が高くなり過ぎたり、反発弾性や
圧縮永久歪が悪くなるなど、実用性に欠けるフォームし
か得られない。

次に、気泡安定剤の配合量は、ポリエーテルポリオール
１００重量部当り０．３重量部以上で、０．５〜３重量
部であるのが好ましい．０．３重量部以下ではフォーム
のセルが粗くなったり、クラック、崩壊等が起こる．必
要に応じて、前記一般式で表される化合物に、当業界で
一般に用いられる気泡安定剤、例えば、下記一般式で表
される化合物ＲｓＳｉＯ　（ＲｘＳｉＯ）　ａ　（ＲＳ
ｉＯ）　ｂｓｉＲｓＩ ＹＯ（Ｃ，Ｈ．Ｏ）．（Ｃ３１１．０），　Ｒただし、
Ｒ：　脂肪族不飽和を含まない１価の炭化水素基 ×÷ｙ：３０〜６０ ｘ／（ｘ＋ｙ）：　０．４〜０．６ Ｙ：２価の有機基 ａ＋ｂ　：　２０　〜１１０ ｂ／（ａ＋ｂ）：　０．０６　〜０．２５を併用しても
よい， 本発明に使用されるポリイソシアネート化合物としては
、トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネ
ート、ジフエニルメタンジイソシア茅−ト等があり、触
媒としてはトリエチレンジアミン及びそのギ酸塩、ジメ
チルエタノールアミン、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、Ｎ一エチルモルフォ
リン等のアミン系触媒、スタナスオクトエート、ジブチ
ルチンジラウレート等の錫系触媒が挙げられる．また、
発泡剤としては通常水を用いるが、場合によってはトリ
クロロフルオロメタン、ジクロロフルオロメタン、メチ
レンクロライド等の低沸点溶則を配合することも可能で
、その他、必要により顔料、難燃剤、帯電防止剤、架橋
剤等の添加剤も加えることができ、ポリエーテルポリオ
ールと気泡安定剤以外の原料及び成型方法については、
特に限定されるものではない． 軟質ポリウレタンフォームの製造方法は、従来公知の方
法がいずれも適用できる． このようにして、本発明で得られるポリウレタンフォー
ムは、圧縮永久歪（特にウェットセット）が橿めて良好
であるので、従来のホフトキュア法より更に低密度化で
き、また、硬度を低くずることもできるのでフロンを全
く使用しないか、又はその使用を大幅に削減しても実用
性ある低硬度フォームの生産が可能となる． 更に、本発明は従来法に比べ触媒範囲や原料注入時の金
型温度範囲が極めて広いため、従来法の如く触媒量や金
型温度の厳密な管理が不要となり、作業性に優れている
だけでなく、キュアリングタイムが早いので生産性が大
幅に向上する．〔実施例〕 次に、本発明を実施例によって更に詳細に説明する．以
下に部又は％として示す情は、特に断らない限り重量部
又は重置％を示す． １　〜　９　　び　　　　　　１　〜　９実施例及び比
較例で使用するポリエーテルポリオール及び気泡安定剤
（表１及び２参照）を、公知の方法により作成した． 次に、ポリエーテルポリオールｌ００部、気泡安定剤１
．２部、水５．０部、ＴＥＤＡ−Ｌ３３　（東ソー製、
トリエチレンジアミンの３３％ジプロピレングリコール
溶液）０．３部、スタナスオクトエー｝０．１３部の割
合で容器に入れ、容器内の温度を２２℃に調節した．次
にタービン型攪拌機を用い３５００ｒｐ−で４０秒間予
備混合した後、２２℃のＴＤＩ−８０　（三菱化成製ト
リレンジイソシアネート）を化学量論量（ＮＣＯｉｎｄ
ｅｘ　１００）加え、５秒間攪拌し、予め４０℃に温調
した４００””　４００ＬＬ’　　Ｘ　　１００”’　
ａｍ（Ｄ　７　ノレミ−’−　’）　ム製金型に注入し
てフォーム化した。

ＴＤＩ−８０を添加して約１００秒後に、金型への充填
を終了した．次いで１７０℃の熱風オープンに該金型を
８分間入れてキュアリングを行い、軟質ポリウレタンモ
ールドフォームを得た． このフォームをＪＩＳＫ−６４０１　に従いフォーム物
性を測定し、フォームの状態を調べた．その結果を各実
施例及び比較例で使用したポリエーテルポリオールの種
類などと共に表−３に示す．ス−Ｊｉ一例」バＬヱ」ユ
ー触媒量の試験一触媒置以外は実施例７と同じ方法でフ
ォーム化を行い、触媒量とフォーム物性、及びフォーム
状態の関係を求めた結果を表−４に示した．且１』ｌ彰
Σ匝−一触媒量の試験一 触媒量以外は比較例１と同じ方法にてフォーム化を行い
、触媒量とフォーム物性及びフォーム状態の関係を求め
た結果を表−５に示した．１８〜２２１６〜１９一金型
温度幅の試験一実施例２及び比較例１と同じ条件にて原
料注入時の金型温度のみ変化しフォーム化を行った．得
られたフォームは外観とさらに切断し、コアの状態のみ
調べ、その結果を表−６に示した．２３〜２４、　　　
２０−キュア性試験一実施例２及びｌ６、比較例１と同
じ条件にてキュアリングタイムのみ変化し、フォーム化
を行った．金型より脱型したときのフォーム状態のみ調
べ表７に示した． ２５〜２８、　　　２１一気泡安定剤の混合試験気泡安
定剤の種類及び量以外は、実施例１と同じ方法にてフォ
ーム化を行い、フォーム物性及びフォーム状態を調べ、
表−８に示した．２９　　び　　　　２２一成型性試験
一発泡機を用いて、発泡用金型を最も良好フォームが得
にくい複雑型状タイプに代えて成型性テストを行い、得
られたフォームの不良率を調べ、その結果を表−９に示
した． 表３〜９の結果から、次のことがわかる．■フォーム物
性 実施例１〜９、比較例１〜９（表−３）本発明に従った
実施例では、硬度が４〜５Ｋｇ低く、圧縮永久歪（特に
ウェットセット）が極めて優れた製品を得ることができ
、ノンフロン化又はフロンの使用が大幅削減可能となり
、更に低密度化も可能となる．実施例でのウェソトセソ
ト値は従来技術によるとコア密度値で３５Ｋｇ／曽３に
相当する． ■触媒量の管理幅 実施例１０〜１７、比較例１０〜１５（表−４、５）本
発明の方法では、従来法より比較にならない程広いこと
が分かる． ■金型温度の管理幅 実施例１８〜２２、比較例１６〜１９（表−６）従来法
では４０℃前後に限られるの対し、本発明の方法では、
３０〜６０℃という広範な温度範囲で良好な結果が得ら
れている． ■キュアリング性 実施例２３〜２４、比較例２０（表−７）本発明の実施
例では、従来法より約１７２の時間で脱型可能、工程の
スピード化が図れる．■成型性（歩留り） 実施例２９、比較例２２（表−９） 従来法では約半数に何等かの欠陥あるフォームが出来た
のに対し、本発明の方法では不良率が僅か２％以下とな
り、極めて優れていた．表 ４ 表 ５ 表 ６ 表 ７ ◎印 ○印 △印 ×印 ××印 金型からの脱型性極めて良好 ルＩ子 スキンが極くわずか金型に付着 スキンがかなり金型に付着 スキンが金型に全面付着・脱型不可 表 ８ 表 ９ 発明の効果 本発明の方法では、フォーム密度を低下すると、圧縮永
久歪（特にウェットセント）が悪くなるという当業界の
常識を破り、圧縮永久歪の良好な低密度軟質ポリウレタ
ンフォームの製造が可能となる．また、キュアリング性
の良いものは硬度が高くなり、触媒幅や型温輻が狭く、
かつ、製品歩留りが低下する等の常識も打破り、非常に
良好な物性を有するフォームを、短時間で安定して生産
できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ポリヒドロキシ化合物とポリイソシアネート化合物を、
   触媒、発泡剤及び気泡安定剤の存在下で反応させて軟質
   ポリウレタンフォームを製造する方法において、 Ａ、ポリヒドロキシ化合物として、 水酸基価３５〜７５ｍｇＫＯＨ／ｇ エチレンオキサイド含量２５〜６０重量％ 全ＯＨ基中、末端一級ＯＨ基４０モル％以上を有するポ
   リエーテルポリオールを使用し、Ｂ、気泡安定剤として
   下記式で表される化合物｛〔Ｙ（Ｒ＿２ＳｉＯ）＿ａＲ
   ＿２ＳｉＹＯ〕〔（Ｃ＿ｎＨ＿２＿ｎＯ）＿ｙ〕｝＿ｂ
   Ｒ：脂肪族不飽和を含まない１価の炭化水素基ｎ：２〜
   ４の整数 ｙ：４以上の整数 ｂ：４以上の整数 ａ：６以上の整数 Ｙ：２価の有機基 を上記ポリエーテルポリオール１００重量部当り０．３
   重量部以上の割合で使用することを特徴とする軟質ポリ
   ウレタンフォームの製造法。