JPH048720A - 高弾性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） 本発明は自動車・家具等のシートクツション、シートバ
ック用クツション材として有用な密度、硬度および強度
を有し、かつ永久圧縮歪み性の優れる高弾性軟質ポリウ
レタンフォームの製造法に関する。

（従来の技術） 従来、軟質高弾性ポリウレタンフォームを、下記成分 ■少なくとも２個以上のヒドロキシル基を含有し、かつ
ヒドロキシル基の少な（とも約１０モル％以上が第１級
ヒドロキシル基である、分子量４００〜１００００のポ
リオキシポリアルキレンエーテルポリオールまたはポリ
オキシポリアルキレンエステルポリオール ■水およびあるいは他の発泡剤、整泡剤、任意の触媒お
よびその他の助剤、及び ■有機ポリイソシアネート の重付加反応により製造することが知られている。

この軟質ポリウレタンフォーム製造の際使用される有機
ポリイソシアネートとしては主にトルエンジイソシアネ
ートが用いられてきた。トルエンジイソシアネートは他
のポリイソシアネート例えば代表的なポリイソシアネー
トであるジフェニルメタンジイソシアネート又はオリゴ
マーポリフェニルポリメチレンポリイソシアネートと比
較して、より低密度の軟質ポリウレタンフォームを得る
のに適し、また引張強度、伸び、引裂強度等の機械強度
の高いポリウレタンフォームが得られる等の特徴を有す
る。

ただし有機ポリイソシアネートとしてトルエンジイソシ
アネートを単独で使用し製造した軟質ポリウレタンフォ
ームは、高硬度を達成しにくく、また永久圧縮歪み性に
劣る等の欠点がありその改良が要求されていた。

そこで２官能イソシアネートであるトルエンジイソシア
ネートと、３官能以上の多官能イソシアネートであるオ
リゴマーポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート
を含むジフェニルメタンジイソシアネート（工業的には
粗製ジフェニルメタンジイソシアネートあるいはクルー
ドジフェニルメタンジイソシアネートと称され、一般に
含まれるジフェニルメタンジイソシアネートとオリゴマ
ーポリフェニルポリメチレンポリイソシアネートの組成
比はおおよそ３５〜５５重量％：６５〜４５重量％であ
る）を９０重量％：１０重量％〜５０重量％：５０重量
％程度の比率で混合してオリゴマーポリフェニルポリメ
チレンポリイソシアネート含量を全ポリイソシアネート
の５〜３２重量％重量上程ることにより混合ポリイソシ
アネート全体の官能基数、すなわち製造されるポリウレ
タンポリマーの架橋密度を高め、高硬度のあるいは永久
圧縮歪み性に優れた軟質ポリウレタンフォームを得るこ
とが提案されている。例えば特公昭４４−１６６７４に
は有機ポリイソシアネートとして０１０〜９０重量％の
２，４−および２．６−トルエンジイソシアネートを含
み、その残りが■オリゴマーポリフェニルポリメチレン
ポリイソシアネート４０〜６０重量％を含む粗製ジフェ
ニルメタンジイソシアネートであるポリイソシアネート
混合物によるポリウレタンフォーム樹脂の製造技術が開
示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしこのように硬度上昇および永久圧縮歪み性改良の
ためトルエンジイソシアネートに粗製ジフェニルメタン
ジイソシアネートすなわちオリゴマーポリフェニルポリ
メチレンポリイソシアネート（およびジフェニルメタン
ジイソシアネート）を加えたポリイソシアネートにより
得られる軟質ポリウレタンフォームは、オリゴマーポリ
フェニルポリメチレンポリイソシアネートの多官能性に
起因するポリウレタンポリマーの架橋密度の増加により
、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート含量を多（す
るほど、引張強度、伸び、引裂強度等の機械強度が著し
く低下し、反発弾性も有意に低下するという新たな技術
的欠点が生じるのである。

軟質ポリウレタンフォームの製造において、ポリイソシ
アネートとして多官能成分を含まないトルエンジイソシ
アネートを単独で使用した場合と、トルエンジイソシア
ネートに粗製ジフェニルメタンジイソシアネートを５０
重量％添加し、オリゴマーポリフェニルポリメチレンポ
リイソシアネート含量を全ポリイソシアネート中の２５
重置％としたポリイソシアネートを使用した場合で比較
すると硬度は上昇し、永久圧縮歪み性もやや向上するが
、引張強度、引裂強度、伸びの各機械強度については約
３割も強度が低下し反発弾性も有意に低下する。

この機械強度および反発弾性の低下は、特にフオーム密
度４０ｋｇ／ｒｒｒ以下で特に顕著であり、高密度領域
では優れる永久圧縮歪み性も低密度ではトルエンジイソ
シアネート単独と比べて明らかに改善されるとは言い難
い。また従来そのような低密度軟質フオームを製造する
際には発泡助剤としてクロロフルオロカーボンが不可欠
であったが近年指摘される環境への影響が懸念され当業
界としては使用しない方向に進んでいるため、同等の低
密度フオームを得るには必然的に水レベルを上げざるを
得ず、その結果、物性低下特に永久圧縮歪み性の悪化が
促進されるのである。従ってこのような水レベルを高め
た低密度領域での物性改良が新たに要求されつつある。

本発明はトルエンジイソシアネート／粗製ジフェニルメ
タンジイソシアネート混合ポリイソシアネート系の長所
である硬度および永久圧縮歪み性を低下させることな（
、機械強度および反発弾性に優れた、クロロフルオロカ
ーボンを使用しない低密度・高弾性軟質ポリウレタンフ
ォームの製造を実現することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明者等はこれらの従来法の欠点を克服するために鋭
意研究を重ねた結果、トルエンジイソシアネートに添加
するオリゴマーポリフェニルポリメチレンポリイソシア
ネートとジフェニルメタンジイソシアネートにおいて、
２官能のジフェニルメタンジイソシアネートの比率を高
めること、すなわち添加するオリゴマーポリフェニルポ
リメチレンポリイソシアネートをジフェニルメタンジイ
ソシアネートで大幅にもしくは完全に置換することが有
効であること、より具体的にいえばトルエンジイソシア
ネートに添加する粗製ジフェニルメタンジイソシアネー
トを、オリゴマーポリフェニルポリメチレンポリイソシ
アネートを全く含まない精製ジフェニルメタンジイソシ
アネートで大幅にもしくは完全に置換することによりそ
の目的を達成しうることを見出し、この知見に基づき本
発明をなすに至った。

すなわち本発明はポリエーテルポリオールまたはポリエ
ステルポリオール系活性水素化合物、触媒及び助剤より
成る混合物を、有機ポリイソシアネート化合物と反応さ
せて高弾性軟質ポリウレタンフォームを製造する方法に
おいて、有機ポリイソシアネート化合物が成分 ａ、　　トルエンジイソシアネート ｂ、ジフェニルメタンジイソシネート Ｃ，オリゴマーポリフェニルポリメチレンポリイソシア
ネート から選ばれるａ、ｂ、ｃもしくはａ、ｂの混合物から成
り、かつａ　：　　（ｂ＋ｃ）が重量比で５０〜８０　
：　５０〜２０であり、なおかつｂが（ｂ十Ｃ）の少な
くとも６５重量％であることを特徴とする高弾性軟質ポ
リウレタンフォームの製造法を提供するものである。

本発明方法において、トルエンジイソシアネートに添加
するオリゴマーポリフェニルポリメチレンポリイソシア
ネートをジフェニルメタンジイソシアネートにより置換
した混合ポリイソシアネート系は、同量のトルエンジイ
ソシアネートを含むトルエンジイソシアネート／粗製ジ
フェニルメタンジイソシアネート混合系と比較して、機
械強度および反発弾性が大幅に向上し、しかも−船釣に
はポリイソシアネート全体の平均官能基数が低下する（
２に近づ（）はど、つまりポリイソシアネート中のオリ
ゴマーポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート含
量を減らすほど悪化する永久圧縮歪み性も同時に向上す
るという実際的長所を示す。この効果はフオーム密度３
５ｋｇ／ｒｒ？以下の低密度領域で明らかであり、特に
低密度領域で悪化し問題となる永久圧縮歪み性はトルエ
ジイソシアネート単独系と比較して大幅に改良され、従
来のトルエンジイソシアネート／粗製ジフェニルメタン
ジイソシアネート混合系と比較しても明らかに改善され
るといえる。

本発明における有機ポリイソシアネートの組成は、トル
エンジイソシアネートは５０〜８０重量％であり好まし
くは６０〜７０重量％である。トルエンジイソシアネー
トは２，４−および２゜６−トルエンジイソシアネート
の混合物であり、２．４一体はトルエンジイソシアネー
トの５０〜１００重量％の範囲で用いられ好ましくは８
０〜９０重量％である。有機ポリイソシアネート中のト
ルエンジイソシアネートは５０重量％未満では低温安定
性が劣るため冬期は凍結の恐れが生じ、８０重量％を越
えるとトルエンジイソシアネート単独の場合との差が小
さくなり物性改良効果が低くなる不都合がある。さらに
詳しくいえばトルエンジイソシアネート含量が本発明の
範囲外では、機械強度は優れるものの反発弾性、永久圧
縮歪み性が劣−るか、もしくは低温安定性が不十分であ
る。

また有機ポリイソシアネート中のジフェニルメタンジイ
ソシアネートの比率は、全ポリイソシアネートからトル
エンジイソシアネートを除いた残量中の割合が、少な（
とも６５重量％であり好ましくは８０重量％以上である
。ジフェニルメタンジイソシアネートがトルエンジイソ
シアネートを除いたポリイソシアネート中の６５重量％
を下回ると、すなわちオリゴマーポリフェニルポリメチ
レンポリイソシアネートの比率が増加すると、機械強度
が著しく低下しさらに反発弾性および永久圧縮歪み性が
明らかに悪化するという不都合がある。

トルエンジイソシアネートおよびオリゴマーポリフェニ
ルポリメチレンポリイソシアネート以外の有機イソシア
ネート成分としては、４．４′ジフエニルメタンジイソ
シアネート、２４′ジフエニルメタンジイソシアネート
等の２官能イソシアネートが用いられる。

また任意の有機ポリイソシアネートを、少なくとも２個
以上のヒドロキシル基を含有する分子量４００〜１０，
０００のポリオキシポリアルキレンエーテルポリオール
またはポリオキシポリアルキレンエステルポリオールに
より変性し、プレポリマーイソシアネートを製造するこ
とが知られているが、本発明においてもジフェニルメタ
ンジイソシアネートを２官能のプレポリマーイソシアネ
ートにより置換することおよびオリゴマーポリフェニル
ポリメチレンポリイソシアネートを３官能以上のプレポ
リマーイソシアネートにより置換することは何ら差し支
えない。

本発明において使用されるポリオールは当業界において
従来使用されている任意のポリオールを使用することが
できる。好ましくはエチレンオキシドでキャップされた
ポリオキシプロピレングリコール、トリオールおよびよ
り高官能のポリオールである。またこれらのポリオール
にアクリロニトリル、スチレン等をグラフト重合したポ
リマーポリオールを単独もしくは他のポリオールと混合
して用いることができる。

本発明方法においては、助剤としては軟質ウレタンフオ
ームの製造に通常用いられている整泡剤、発泡剤などを
用いることができる９本発明において好ましく使用され
る整泡剤は一般的にシリコーンオイルと称されるポリシ
ロキサン−ポリオキシアルキレンブロック共重合体であ
り、当業界において公知である。

本発明において使用される触媒は当業界において従来使
用されているポリウレタン製造に有用な公知の触媒をい
ずれも使用することができる。代表的触媒としては第３
級アミン触媒、金属触媒等がある。

次に本発明の製造方法の好ましい実施態様は次の通りで
ある。すなわちポリエーテルまたはポリエステル系活性
水素化合物、触媒、整泡剤、発泡剤その他助剤を十分に
混合し、液温を所定温度（例えば２０℃）に調節する。

次いで得られた混合７夜（レジンプレミックス）にトル
エンジイソシアネート、精製ジフェニルメタンジイソシ
アネートおよび粗製ジフェニルメタンジイソシアネート
から成る有機ポリイソシアネート混合液、もしくはトル
エンジイソシアネートおよび精製ジフェニルメタンジイ
ソシアネートから成る有機ポリイソシアネート混合液を
所定量加えて、ラボミキサーにより素早く十分に混合す
る。これをあらかじめ加熱した（例えば５５〜６５℃）
離型剤を塗布した金型へ注入して蓋を閉じ、そのままも
しくは熱風オーブン内で所定時間（例えば６〜７分間）
キュアーさせる。続いて金型より脱型しクラッシングロ
ールによる圧縮（例えば８０％）を数回繰り返して、目
的とする高弾性軟質ポリウレタンフォームを得る。

（実施例） 続いて本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが
、これは本発明の範囲を制限するためではなく、例示す
るために示されるものである。以下において部、％は重
量基準である。

実施例１ ポリマーポリオールＰＯＰ−３４／２８　（グリセリン
ベース、ヒドロキシル基価２８　ｍｇＫＯＨ／ｇ、三井
東圧化学製）２０部、ポリエーテルポリオールＥＰ−８
２８（グリセリンベース、ヒドロキシル基価２８　ｍｇ
ＫＯＨ／ｇ　、三井東圧化学製）８０部、ジェタノール
アミン（三井東圧化学製）１．０部、シ’）ｌ−”／Ｔ
ＥＧＯＳＴＡＢ−Ｂ４１１３（ゴールドシュミット社製
）１．０部、第３級アミン触媒ミニコＬ１０２０　（活
剤ケミカル社製）０．４０部、第３級アミン触媒Ｎ１ａ
ｘＡ−１（ユニオン・カーバイド社製）０．２５部、脱
イオン水４，８部を十分に混合し、液温を２０℃に調節
する（レジンプレミックス）。次いで、得られたレジン
プレミックス１０７．４５部に、トルエンジイソシアネ
ートＴＤＩ−８０／２０　（三井東圧化学製）８０％、
精製ジフェニルメタンジイソシアネートＭＤＩ−ＰＨ（
三井東圧化学製）１０％、粗製ジフェニルメタンジイソ
シアネートＭＤＩ−ＣＲ２００（ジフェニルメタンジイ
ソシアネート５０％、３核体以上のオリゴマーポリフェ
ニルポリメチレンポリイソシアネート５０％、三井東圧
化学製）１０％から成る有機ポリイソシアネート混合液
５７．０部を加えてラボミキサーにより６秒間十分に混
合する（この反応におけるーＯＨニーＮＧＯの比は１：
１である）。これをあらかじめ５５〜６５℃に加熱し離
型剤に塗布した、内寸３５０Ｘ３５０Ｘ１００ｍｍ−Ａ
ｌ製テスト型へ注入して蓋を閉じ、そのままもしくは熱
風オーブン内で６〜７分間キュアーさせる。続いて金型
より脱型しタラッシングロールによる８０％圧縮を数回
繰り返して、目的とする高弾性軟質ポリウレタンフォー
ムを得た。

このようにして得られた高弾性軟質ポリウレタンフォー
ムの原料配合処方、一般物性、イソシアネートの低温安
定性を第１表に示した。なお一般物性はＪＩＳ　　Ｋ−
６３０１もしくは−６４０１に準拠して測定した。

実施例２〜１３ 有機ポリイソシアネート混合液のトルエンジイソシアネ
ート、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、精製ジ
フェニルメタンジイソシアネートの配合比を変え、実施
例１と同様のレジンプレミックス１０７．４５部に対し
−ＯＨ：　−ＮＧＯの比がｌ：ｌとなる部数を加えて反
応させ、実施例１と同様にして高弾性軟質ポリウレタン
フォームを製造した。得られた高弾性軟質ポリウレタン
フォームの原料配合処方、一般物性、低温安定性は第１
表に実施例２〜１３として示した。

比較例１ 実施例１と同様のレジンプレミックス１０７゜４５部に
対しトルエンジイソシアネート５３．２部を加えて反応
させ、実施例１と同様にして高弾性軟質ポリウレタンフ
ォームを製造した（この反応における一ＯＨニーＮＧＯ
の比は１：１である）。得られた高弾性軟質ポリウレタ
ンフォームの原料配合処方、一般物性、低温安定性は第
１表に比較例１として示した。

比較例２〜５ 有機ポリイソシアネート混合液のトルエンジイソシアネ
ート、粗製ジフェニルメタンジイソシアネートの配合比
を変え、実施例１と同様のレジンプレミックス１０７．
４５部に対し−ＯＨニーＮＧＯの比が１：１となる部数
を加えて反応させ、実施例１と同様にして高弾性軟質ポ
リウレタンフォームを製造した。得られた高弾性軟質ポ
リウレタンフォームの原料配合処方、一般物性、低（発
明の効果） 本発明によれば、機械強度および反発弾性が高（、かつ
永久圧縮歪み性に優れる高弾性軟質ポリウレタンフォー
ムが得られる。特に従来技術ではクロロフルオロカーボ
ンなしには達成されなかった、フオーム密度３５ｋｇ／
ｒｒ？以下の低密度領域における機械強度向上、反発弾
性向上、永久圧縮歪み性向上が同時に達成される。

本発明方法により得られる高弾性軟質ポリウレタンフォ
ームは種々のクツション材として用いることができるが
、特に低密度および高物性が要求される自動車のシート
バック用として好適である。

手続補正書帽引 平成２年８月２７日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリエーテルポリオールまたはポリエステルポリ
   オール系活性水素化合物、触媒及び助剤より成る混合物
   を、有機ポリイソシアネート化合物と反応させて高弾性
   軟質ポリウレタンフォームを製造する方法において、有
   機ポリイソシアネート化合物が成分 ａ、トルエンジイソシアネート ｂ、ジフェニルメタンジイソシネート ｃ、オリゴマーポリフェニルポリメチレンポリイソシア
   ネート から選ばれるａ、ｂ、ｃもしくはａ、ｂの混合物から成
   り、かつａ：（ｂ＋ｃ）が重量比で５０〜８０：５０〜
   ２０であり、なおかつをが（ｂ＋ｃ）の少なくとも６５
   重量％であることを特徴とする高弾性軟質ポリウレタン
   フォームの製造法。
2. （２）発泡剤として水をポリオールの１００重量部当た
   り３．０重量部〜７．０重量部使用することを特徴とす
   る請求項（１）記載の方法。
3. （３）該有機ポリイソシネート混合物は、ａが（ａ＋ｂ
   ＋ｃ）の５０〜８０重量％であることを特徴とする請求
   項（１）記載の方法。
4. （４）該有機ポリイソシネート混合物は、ｂが（ｂ＋ｃ
   ）の少なくとも６５重量％であることを特徴とする請求
   項（１）記載の方法。