JPH0680106B2

JPH0680106B2 - ポリウレタンフォームの製造方法

Info

Publication number: JPH0680106B2
Application number: JP60252518A
Authority: JP
Inventors: 利昭落合; 隆美藤下; 孝夫野村; 昭二高尾; 和起佐々木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-11-11
Filing date: 1985-11-11
Publication date: 1994-10-12
Anticipated expiration: 2009-10-12
Also published as: JPS62112616A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はポリウレタンフオームの製造法に関し、詳しく
は、特に自動車用シートクツシヨン材として改善された
フオーム性能及び優れた生産性を有する可撓性ポリウレ
タンフオームの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

可撓性ポリウレタンフオームは、優れたクツシヨン性能
等を有し、車両、家具、寝具など広い分野で使用されて
いるが、その用途により要求される性能も異なつてい
る。

例えば、自動車用シートクツシヨンを対象とする場合
は、快適な座り心地及び乗り心地が必要とされるため、
フオーム性能としては適度な硬さ、良好な弾性、小さな
圧縮永久歪などが要求される。

従来、可撓性ポリウレタンフオームは、ポリエーテルポ
リオールのような比較的高分子量のポリオールと、トリ
レンジイソシアネートをベースとしたポリイソシアネー
トとを、触媒、発泡剤、その他の添加剤の存在下で反応
させ、モールデイング法やスラブ法などによつて製造さ
れている。トリレンジイソシアネートは、室温で液状で
あり、扱いやすく、得られるフオームの性能が良いこと
などから、このような可撓性ポリウレタンフオームの製
造に多く用いられている。その反面、トリレンジイソシ
アネートは蒸気圧が比較的高く、臭気があり、また、ポ
リオールとの反応が速くはないなどの問題点がある。そ
のため、このような可撓性ポリウレタンフオームの製造
には、安全衛生面での改善、高生産性、低設備費などが
要求されている。

これらの問題点を改善する方法としては、例えば、特開
昭53-51229号、特開昭57-109820号などに記載されてい
るようなトリレンジイソシアネートの代わりに、蒸気圧
が低く、ポリオールとの反応が速いジフエニルメタンジ
イソシアネートをベースとしたポリイソシアネートを使
用し、ワンシヨツト法又はプレポリマー法で可撓性ポリ
ウレタンフオームを製造する方法が挙げられる。この方
法によれば、金型でフオームの成形品を製造する場合、
脱型時間を短縮することができると報告されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、これら公知の方法で製造されたジフエニ
ルメタンジイソシアネートをベースとする可撓性ポリウ
レタンフオームは、反発弾性が小さく、そのため、表面
のタツチがソフトでなく、そして、圧縮永久歪が大きい
などの問題点があり、例えば、自動車用シートクツシヨ
ンとしては、快適な座り心地性や乗り心地性が必ずしも
満足できるものではない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、トリレンジイソシアネートに比べ、蒸気
圧が小さく、かつポリオールとの反応が速いというジフ
エニルメタンジイソシアネートをベースとするポリイソ
シアネートの利点を維持しつつ、得られるフオームの弾
性を高くし、かつ圧縮永久歪を小さくすることによつ
て、クツシヨン材、特に自動車用シートクツシヨン材と
して、優れた性能を有する可撓性ポリウレタンフオーム
を製造すべく鋭意研究した結果、特定された組成のポリ
イソシアネートとポリオールとを組み合わせ使用するこ
とで、この目的が達成されることを見い出し、本発明に
至つた。

すなわち、本発明のポリウレタンフオームの製造方法
は、ポリイソシアネートとポリオールとを発泡剤、必要
に応じて触媒、界面活性剤、充てん材、その他の添加剤
の存在下で反応させ、モールデイング法によつてポリウ
レタンフオームを製造するに際し、ｉ）ポリイソシアネート成分として、５ないし20重量％
の2,4′−異性体を含有するジフェニルメタンジイソシ
アネート60ないし90重量％と、官能基数３以上のポリメ
チレンポリフエニルポリイソシアネート40ないし10重量
％からなる混合ポリイソシアネートとポリエーテルジオ
ールとから製造したものであつて、イソシアネート基含
有量が20.0ないし28.0重量％の範囲内であるプレポリマ
ーを使用し、そして ii）ポリオール成分として、水酸基１個当たりの平均分
子量1500ないし2500で、エチレンオキシド含有量が５な
いし25重量％の範囲内で、そして平均官能基数が3.8な
いし4.1の範囲内のポリエーテルポリオールを、使用す
ることを特徴とする。

本発明に使用するプレポリマーは、当業界で公知の通常
の方法で製造できる。すなわち、過剰量のポリイソシア
ネート混合物とポリエーテルジオールとを混合し、常温
又は高めた温度で、必要に応じて触媒の存在下に混合し
ながら反応を完結させることによつて得られる。

このプレポリマーの製造において、所定量のポリイソシ
アネート混合物全量とポリエーテルジオールとを一度に
反応させてもよいし、予め、ジフエニルメタンジイソシ
アネートの一部とポリエーテルジオールとを反応させ
後、残余のポリイシアネート成分を混合してもよい。

プレポリマーを製造する場合、イソシアネート基／水酸
基の割合は、特に限定されないが、割合が1.0に近くな
ると、得られるプレポリマーの粘度が高くなり、また、
その割合が大きくなりすぎるとプレポリマーの低温貯蔵
安定性が悪くなりやすい。したがつて、得られるプレポ
リマーの最終イソシアネート含量が20.0ないし28.0重量
％の範囲になるように、イソシアネート基と水酸基の割
合を調節することが好ましい。

プレポリマーの製造に使用する混合ポリイソシアネート
は、ジフエニルメタンジイソシアネート60ないし90重量
％と、官能基数が３以上であるポリメチレンポリフエニ
ルポリイソシアネート40ないし10重量％からなる混合物
であることが好ましいが、これは、ジフエニルメタンジ
イソシアネートが60重量％より小さくなると、得られる
フオームの引き裂き強さ、破断時の伸びが低下しすぎ、
一方、90重量％より大きくなると発泡時のフオームの安
定性が悪くなるためである。

ジフエニルメタンジイソシアネートは、2,4′−異性体
と4,4′−異性体とがあるが、プレポリマーの製造に用
いるジフエニルメタンジイソシアネートは、2,4′−異
性体を５ないし20重量％含むことが好ましい。この2,
4′−異性体は、フオーム生成時の安定性及びプレポリ
マーの貯蔵安定性を改善する効果がある。

プレポリマーの製造に使用するポリエーテルジオール
は、特に限定されないが平均分子量が1000ないし4000の
範囲内にあるものが有利である。

本発明において、プレポリマーと反応させるポリエーテ
ルポリオールは、水酸基１個当たりの平均分子量が1500
ないし2500で、エチレンオキシド含量が５ないし25重量
％の範囲内で、そして平均官能基数が3.8ないし4.1の範
囲が好ましい。

この平均官能基数が、3.8より小さいと、圧縮永久歪が
大きくなり、一方、4.1より大きいと、破断時の伸び及
び引き裂き強さが低下する。一方、ポリエーテルポリオ
ールの水酸基１個当たりの平均分子量が1500より小さく
なると、得られるフオームの反発弾性が低下するし、圧
縮永久歪が大きくなる。反発弾性は、ポリエーテルポリ
オールの平均官能数とエチレンオキシド含量にも密接な
関係があり、平均官能基数3.8ないし4.1の範囲ではエチ
レンオキシド含量が増すほど大きくなる。このことは、
従来、全く予想することができなかつたことであり、こ
の関係を見いだしたことによつて初めて、所望する可撓
性ポリウレタンフオームを製造することが可能となつた
ものである。

上記したようなポリエーテルポリオール自体は、公知の
ものであり、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオ
キシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシドなどの内
の一つを、又は二つ以上を混合物として若しくは順次
に、四官能性開始剤、例えばペンタエリスリトールに添
加、重合させることにより製造することができる。

このポリエーテルポリオールは、１種又は２種以上の混
合物でもよいが、ポリイソシアネートとの反応を速める
ために水酸基少なくとも30重量％は１級水酸基であるこ
と好ましい。

そして、このポリエーテルポリオールとしては、通常、
ポリエーテルテトラオールを用いるが、必要に応じてポ
リエーテルテトラオールに他の水酸基含有化合物、例え
ば尿素樹脂で改質されたポリオキシアルキレンポリオー
ル、スチレンやアクロニトリルで改質された、いわゆる
ポリマーポリオール、ポリブタジエンポリオールなどの
比較的高分子量のポリオール、又はトリエタノールアミ
ン、ジエタノールアミン、グリセリンのような低分子量
ポリオールなどを併用することができる。しかし、その
使用量は、本発明の目的を損わない範囲に限定される。

また、このポリエーテルポリオールには、ポリエーテル
テトラオールに少量のポリエーテルジオールやトリオー
ルなどを併用することも可能である。この場合、上記し
たように平均官能基数3.8ないし4.1の範囲内であること
が必要である。

本発明に使用することができる発泡剤は、当業界で公知
のものである。それには、不活性低沸点剤と反応性発泡
剤の２種があり、例記すると、前者としては、塩化メチ
レン、三塩化メチレン、トリクロロフルオロメタン、ジ
クロロジフルオロメタン、アセトン、ヘキサンなどが代
表的な例として挙げられ、更に窒素ガスや空気なども包
含される。後者の代表的な例としては水が挙げられる
が、室温より高い温度で分解して気体を発生する、例え
ばアゾ化合物のようなものも包まれる。

本発明において使用できる触媒は、第三級アミン、有機
金属化合物などで、例えば三級アミンとしてはトリエチ
ルアミン、トリブチルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、
Ｎ−エチルモルホリン、N,N,N′,N′−テトラメチルエ
チレンジアミン、1,4−ジアザ−ビシクロ−（2.2.2）オ
クタン、Ｎ−メチル−Ｎ′−ジメチル−アミノエチルピ
ペラジン、トリエチレンジアミンなどが挙げられ、有機
金属化合物としては、すず（II）アセテート、すず（I
I）オクトエートのようなカルホン酸のすず（II）塩な
どが挙げられる。そして、これらの触媒は混合して用い
ることもできる。

そして、乳化剤及びフオーム安定剤のような界面活性
剤、酸化防止剤や紫外線吸収剤のような老化防止剤、炭
酸カルシウムや硫酸バリウムのような充てん材、難燃
剤、可塑剤、着色剤、抗カビ剤等当業界で公知の各種添
加剤、助剤を必要に応じて使用することができる。

本発明において、各成分は低圧発泡機などの公知の混合
装置を用いて混合し、型内に注入する。

イソシアネートインデツクスは通常70ないし120の範囲
内、好ましくは80ないし115の範囲内である。

フオームを製造するのに使用する型は鉄、アルミニウム
又はプラスチツクなどでつくられた型が用られる。

この型には、フオームが型内を満たすのに十分な量又は
満たすのに必要な量より多い量の混合液を注入する。

該混合液は必要に応じて予め30〜60℃の適当な温度に加
温しておく。脱型可能時間は、各成分の使用比率、各成
分の温度、型温度、型形状により異なるが、通常、５分
より短く、脱型後の変形は全くないか、あつてもごくわ
ずかである。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれ
に限定されるものではない。

なお、例中において、部及び％はことわりのない限り、
それぞれ重量部及び重量％を示す。

実施例１〜４及び比較例ポリイソシアネート（プレポリマー）の製造 2,4′−異性体を19.3％含むジフエニルメタンジイソシ
アネート476部とポリプロピレングリコール（PPG−400
0）124部とを混合して反応させたのち、この反応混合物
に、平均官能基数が３以上のポリメチレンポリフエニル
ポリイソシアネート219部と4,4′−ジフエニルメタンジ
イソシアネート181部を混合し、表１に示すNCO含量28％
のものを得た。これをポリイソシアネートＡとする。

ポリイソシアネートＢは、2,4′−異性体を22.0％含む
ジフエニルメタンジイソシアネート507部とポリプロピ
レングリコール（PPG−2000）とを混合し反応させたの
ち、これに平均官能基数３以上のポリメチレンポリフエ
ニルイソシアネート145部と、2,4′−異性体を13.4％含
むジフエニルメタンジイソシアネート155部を混合して
表１に示すNCO含量25％のものを得た。

ポリウレタンフオームの製造表２に示す配合割合で、ポリエーテルポリオール、又は
ポリエーテルポリオールとポリマーポリオール（FA−72
8、三洋化成工業社製）、水、トリクロロモノフルオロ
メタン（フロン−11、旭硝子社製）、トリエチレンジア
ミン（TEDA Ｌ−33、東洋曹達工業社製）、ビス（２−
ジメチルアミノエチル）エーテル（NIAX Ａ−１、ユニ
オンカーバイド社製）、シリコーン整泡剤（SRX−274
C、トーレシリコーン社製又はＬ−3601、日本ユニカー
社製）及び上記したポリイソシアネートＡ又はＢを混合
し、45℃のアルミ型（400×400×100mm）に注入して成
形した。脱型時間は３分とした。

得られたそれぞれのポリウレタンフオームの密度、25％
ILD、反発弾性、圧縮永久歪を測定した。なお、25％ILD
は圧縮．荷重曲線より読み取つた25％圧縮時の荷重で日
本工業規格JISK6401に基づいて測定した。反発弾性はJI
SB1501に基づき、そして圧縮永久歪はJISK6401に準じて
測定した。これらの結果を合わせて表２に示す。

得られたポリウレタンフオームの密度は、実施例１〜４
が46〜50Kg/m³で、比較例が48Kg/m³であり、25％ILD
は、実施例１〜４が17〜22Kgで、比較例が19Kg/m³と同
程度であつたが、発弾性は、比較例が57％であるのに対
して実施例１〜４は60〜66％と向上した。更に、圧縮永
久歪は、50％圧縮70℃22時間の場合、比較例が10％であ
るのに対し、実施例は４〜７％と改善され、50％圧縮相
対温度95％、50℃、22時間の場合、比較例が15％である
のに対し、実施例は６〜10と改善され、そして特に、90
％圧縮70℃、２時間の場合、比較例80％であるのに対し
て、実施例は５〜10％と大幅に改善された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、特定された組成のポリイソシアネート
とポリオールとを組み合わせて反応させることによつ
て、蒸気圧が低く、かつポリオールとの反応が速いとい
うジフエニルメタンジイソシアネートをベースとしたポ
リイソシアネートの利点を維持したまま、得られるフオ
ームの圧縮永久歪が小さく、かつ良好な反発弾性を有
し、自動車用シートクツシヨン材として非常に優れた可
撓性フオームを製造することができる。

その結果、臭気が少なくなり、安全衛生面においても改
善され、また、脱型時間を５分以内程度とすることがで
きるなど生産性を向上させることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤下隆美愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者野村孝夫愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者高尾昭二神奈川県横浜市港南区日限山１−46―７ (72)発明者佐々木和起神奈川県横浜市保土ヶ谷区狩場町422―14 (56)参考文献特開昭57−162715（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−195725（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−108120（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−141898（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−136357（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−80426（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリイソシアネートとポリオールとを発泡
剤、必要に応じて触媒、界面活性剤、充填剤、その他の
添加剤の存在下で反応させ、モールデイング法によつて
ポリウレタンフォームを製造するに際し、Ｉ）ポリイソシアネート成分として、５ないし20重量％
の2,4′−異性体を含有するジフェニルメタンジイソシ
アネート60ないし90重量％と、官能基数３以上のポリメ
チレンポリフェニルポリイソシアネート40ないし10重量
％からなるポリイソシアネートとポリエーテルジオール
とから製造したものであつて、イソシアネート基含有量
が20.0ないし28.0重量％の範囲内であるプレポリマーを
使用し、 II）ポリオール成分として、水酸基１個当りの平均分子
量1500ないし2500で、エチレンオキシド含有量が５ない
し25重量％の範囲内で、そして平均官能基数が3.8ない
し4.1の範囲内のポリエーテルポリオールを、使用する
ことを特徴とするポリウレタンフォームの製造方法。