JPH03287621A - 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
させる軟質ポリウレタンフォームの製造方法に関するち
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てい
るため、家具や自動車等のクツション及び背当材等に幅
広く使用されているが、モールドフオームはほとんどが
自動車用である。

軟質ウレタンのモールドフオームを生産する技術は、コ
ールドキュア法とホッ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、一長一短がある。即ち、コ
ールドキュア法で得られるフオームは通称ＨＲ（Ｈｉｇ
ｈ　Ｒｅ５ｉｌｉｅｎｃｅ）フオームと呼ばれ、高い反
発弾性やＳＡＧ係数等の優れた物性を有し、しかも、成
型面では低温でキユアリングでき、かつ、キユアリング
タイムが短い、また、フオームにクラックや収縮が起り
難く、製品の歩留り（収率）が高いという特長を持つ反
面、特にフオームを低密度化すると、ウェットセットが
極端に悪くなるので、高密度のクツ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、成型時のキユアリング温度
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、クラック、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（特にウェットセット）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オームは、低密度フオー
ムは背当材に、中〜高密度フオームはクツション用に各
々利用されている。

近年の傾向として、自動車用のクツション及び背当材は
、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ットキ
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オームは、は
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、低密度低硬度フオームを得るためには、長
いキユアリングタイムが必要であり、ウェットセットが
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■複雑型状製
品でも良好な収率が得られ■キユアリング・タイムが短
く ■低密度化してちフオーム物性（特にウェットセット）
が良好で ■低硬度フオ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、開開５７
−５７１５号公報、■については特開昭５４−３７１９
８号公報、■については特公平１−３１５３６号公報、
■については特開昭５７−１６２７１４号公報、特開平
１−１１５９１９号公報、■については特開昭５６−６
７３３０号公報、開開５７−１９５７２５号公報及び同
５９−１００１２５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。

１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、フオーム物性に優れた軟質ポリ
ウレタンフォームを、極めて効率よく製造できる方法を
提供することを課題とする。

［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、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　　　　　　　３５〜７５　ｍｇＫＯＨ／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
わされる化合物（［Ｒｔ　５ｉｌｌ　、［Ｑ］　）− 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
ェタノールアミン、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、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、ス
チレンオキサイド等がいずれら使用できるが、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（以下、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０〜３０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　ｍｇ
ＫＯ）１／ｇ　、好ましくは４５〜６０　ｍｇＫＯＨ／
ｇとなるようにし、また全ＯＨ基の４０モル％以上が末
端一級○Ｈ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、得られるフオームは独泡となり、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、フオ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
オームのスキンが弱く、キユ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　ｍｇＫＯＨ／ｇより低
い場合、フオームの外観は良好であるが、圧縮永久歪が
悪くなり、クツション材として適したフオームが得られ
ない。逆に水酸基価が７５ｍｇＫＯＨ／ｇより高い場合
は、セルオーブン性、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−数式で表される
化合物を気泡安定剤として使用するが、（［Ｒ＊　Ｓｉ
ｌ］−［Ｑ］　）　ｂ −数式中、［Ｒ１５ｉＯｌ　ｍの分子量が５００〜１０
０００で、含有率が２５〜５０重量％であるのが好まし
く、 またＱが分子量３００〜１０．０００で、含有率は８０
〜５０重置％の割合で含まれるのが好ましい。

上記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ＣＨＩなとの低級アルキル
基又はフェニル基であるのが好ましい。

またＱは前述の如く、（ＣａＨＪ）３”もしくは（Ｃａ
ＨａＯ）ｙ”　、又はそれらの組合せからなるオキシア
ルキレン基であり、特に（ＣａＬＯ）３”　（ＣａＬＯ
）ｙ”（ｙ’及びｙ２は１以上で、かつｙｌ＋ｙ２＝４
以上）で構成されるのが好ましい。

かかる気泡安定剤の分子量は６５．０００以上であるの
が好ましく、上限は特に限定されない。

ただし、あまり高分子量である場合には、高粘度化して
しまうため目的のフオーム物性は得られるものの、作業
面で実用性に乏しいものとなる。

なお、−数式のＲ＋　ａ、３”　＋　３”　＋　ｂが前
記規定の範囲から外れた場合は、フオーム表面の荒れ、
クラック、崩壊、収縮等を生じたり、正常なフオームが
得られないか、仮に良好なフオームが得られてもフオー
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、実用性に欠けるフオ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重量部以下ではフオーム
のセルが粗くなったり、クラック、崩壊等が起こる。

また必要に応じて前記−数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−数式
で表される化合物 Ｒ５５ｉＯ［Ｒａ５ｉ０３　　　［Ｒ５１Ｏ］　ｂ　５
ｉＲｓＹＯ（ＣＪＪ）ｙ’　ｔｃ３Ｈａ０１ｙ２Ｒ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、ジフェニルメタンジイソシアネート等があり、触
媒としてはト１ノ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−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剤を配合することも可能
で、その他、必要により顔料、ＩＩ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、特に限定されるちのではない。

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。

［作用１ 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）が極めて良好
であるので、従来のホットキュア法より更に低密度化で
き、また、硬度を低くす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ち実用
性ある低硬度フオ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、キユ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％として示す値は、特に断らない限り重量部
又は重量％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１００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ト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 タービン型撹拌機を用い３５００ｒｐｍで４０秒間予予
備金した後、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［ＮＣ０１ｎｄｅｘ
　１００）を加え、５秒間撹拌し、予め４０℃に温調し
た４００　”’　Ｘ　４００　ＣＬ）Ｘ　１００　”’
　ｍｍのアルミニウム製金型に注入してフオーム化した
。

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’Ｃの熱風オーブンに該金型
を８分間穴れてキユアリングを行い、軟質ポリウレタン
モールドフオームを得た。

コノフオームをＪ　Ｉ　Ｓ　Ｋ　−６４０１ニ従いフオ
ーム物性を測定し、フオ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。

Ｌ五見工立ニュユー触媒量の試験− 触媒量以外は実施例５と同じ方法でフオーム化を行い、
触媒量とフオーム物性、及びフオーム状態の関係を求め
た結果を表−４に示した。

１０〜１５−触媒量の試験− 触媒量以外は比較例１と同じ方法にてフオーム化を行い
、触媒量とフオーム物性及びフオーム状態の関係を求め
た結果を表−５に示した。

１８〜２２、　１６〜１９−金型温 度幅の試験− 実施例３及び比較例１と同じ条件にて原料注入時の金型
温度のみ変化しフオーム化を行った。得られたフオーム
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− 実施例３及び１６、比較例１と同じ条件にてキユアリン
グタイムのみ変化し、フオーム化を行った。金型より脱
型したときのフオーム状態のみ調べ表−７に示した。

例２５〜２８、　２１−気泡安定剤の 混合試験− 気泡安定剤の種類及び量販外は、実施例１と同じ方法に
てフオーム化を行い、フオーム物性及びフオーム状態を
調べ、表−８に示した。

２９　び　　　２２−成型性試験− 発泡機を用いて、発泡用金型を最も良好フオームが得に
くい複雑型状タイプに代えて成型性テストを行い、得ら
れたフオ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、次のことが分かる。

■フオーム物性 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。実施例でのウェットセ
ット値は従来技術によるとコア密度値で３５Ｋｇ／ｒｎ
’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℃の前後に限られるのに対し、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。

■キユアリング性 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％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オームが出来た
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。

［発明の効果］ 本発明の方法では、フオーム密度を低下すると、圧縮永
久歪（特にウェットセット）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、キユアリング性
の良いものは硬度が高くなり、触媒幅や型温幅が狭く、
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オームを、短時間で安定して生産
できる。

更に、フロンを使用しないでち柔らかいフオームが得ら
れるので環境保全にも寄与できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）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
   下記式で表わされる化合物｛〔Ｒ＿２ＳｉＯ〕＿ａ〔Ｑ
   〕｝＿ｂ ただし式中、 Ｒは脂肪族不飽和を含まない１価の炭化水 素基を表わす。 ａは７以上の整数を表わす。 Ｑは（Ｃ＿２Ｈ＿４Ｏ）ｙ＾１もしくは（Ｃ＿２Ｈ＿６
   Ｏ）ｙ＾２の単独、又はそれらの二種の組合せからなる
   オ キシアルキレン基を表わす。 ｙ＾１及びｙ＾２は該オキシアルキレン基が単独の場合
   、それぞれ４以上の整数を表わ し、又は該オキシアルキレン基が二種の組 合せからなる場合、それぞれ１以上の整数 であって、かつｙ＾１＋ｙ＾２の整数の和が４以上とな
   る整数である。 ｂは４以上の整数を表わす。 を上記ポリエーテルポリオール１００重量部当０．３重
   量部以上の割合で使用することを特徴する軟質ポリウレ
   タンフォームの製造法。