JPH07118362A

JPH07118362A - 熱成形用ポリウレタンフォーム

Info

Publication number: JPH07118362A
Application number: JP5285803A
Authority: JP
Inventors: Koji Enomoto; 晃司榎本; Isao Kamoshita; 功加茂下; Hirotaka Wada; 浩孝和田
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1995-05-09

Abstract

(57)【要約】【目的】ポリウレタンフォームが分解しない、より低
温で容易に熱成形可能な熱成形用ポリウレタンフォーム
を提供する。【構成】窒素雰囲気下で４０℃に加温した５００ｇの
２，４−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）に、１７
４ｇのジエチレングリコールを温度が７０℃を越えない
よう徐々に添加し、溶液温度を７０℃以下に保って更に
１時間反応させ、その後、アロハネート化触媒であるア
セチルアセトン亜鉛を０．５ｇ加え、更に１５〜１７分
間反応させた後、リン酸エステルを５ｇ加えて反応を停
止し、室温まで放冷し、アロハネート転換率４２〜６３
％程度のアロハネートイソシアネートを得、このアロハ
ネートイソシアネート７２重量部にポリオール１００重
量部、水４．０重量部、触媒１．５重量部及び整泡剤
１．５重量部他を添加し、熱成形用ポリウレタンフォー
ムを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱成形用ポリウレタン
フォーム（以下、熱成形用フォームという）に関するも
のである。本発明の熱成形用フォームは、自動車のサン
バイザー、天井パネル、ドアパネル、及び衣料用のパッ
ド類等様々な製品に使用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ポリウレタンフォームを加
熱、圧縮することにより各種製品が製造されている。そ
れら製品は一度発泡したフォームを高温、高圧下で熱成
形することにより得られる。熱硬化性樹脂であるポリウ
レタンからなるフォームを様々な形状に熱成形するため
には、高温（１８０〜２４０℃程度）に加熱し、高圧下
に数秒から数分圧縮する必要がある。加熱温度が高いほ
ど成形は容易であるが、一方高温に過ぎるとフォームの
分解が始まるため、これまでこの熱成形条件を緩和する
ため様々な方法が試みられてきた（特開平４−２４６４
２９号公報、特開平１−３１５４１３号公報、特公昭５
４−６２８０号公報等）。しかしながら、これらはいず
れもポリウレタンフォームの特殊品（無黄変フォーム、
制振材、半硬質フォーム等）についての改良であり、一
般的な軟質フォームの熱成形条件の改善に関するもので
はない。

【０００３】一方、一般的な軟質フォームの熱成形性の
改善については、熱可塑性樹脂、例えば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエステ
ル、ポリアミド、又はポリカーボネート等をフォーム配
合液中に添加することによって熱成形条件を緩和する方
法があるが、得られるフォーム中に他の樹脂成分が混在
することになるため、フォーム本来の物性が変化してし
まうという欠点がある。また、このようにして得られた
熱成形用フォームは再利用が困難で、一般的には粉砕し
て充填材として使用するか、粉砕後接着剤にて再結合し
てシートクッションの芯材或いはカーペットアンダーレ
イとして使用する他は再利用の方法がなく、使用済みの
成形品は廃材として燃焼し、エネルギーとして回収する
か、地中に埋めて処理をしているのが実情である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するものであり、比較的低温で熱成形することが
でき、熱可塑性樹脂の添加等を要することなく、従っ
て、フォーム本来の特性が何ら損なわれず、また、再利
用の点からも非常に有用な熱成形用フォームを提供する
ことを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本第１発明の熱成形用フ
ォームは、アロハネート結合を有する構造を持ち、且
つ、このアロハネート転換率が４０〜７０重量％である
アロハネートイソシアネートと、ポリオールとを含むウ
レタン原料を用いて発泡されて製造され、その熱溶融温
度が１９０℃以上であり、且つ、上記熱溶融温度より１
０〜８０℃低い温度範囲で熱成形されることを特徴と
し、第２発明は、上記熱成形用ポリウレタンフォームの
熱成形が、上記熱溶融温度より１０〜８０℃低い温度範
囲であって、且つ、１８０℃未満の温度においてなされ
ることを特徴とする。また、第３発明は、温度１５０
℃、圧力１００ｋｇ／ｃｍ²の条件下に１分間熱成形
し、得られた成形体を温度２３℃、相対湿度５０％の雰
囲気下に１時間静置した後に測定した熱成形性が９５％
以上であることを特徴とする。

【０００６】上記「アロハネートイソシアネート」と
は、下式の如くウレタンにイソシアネートを１モル付加
させたような構造を有するものである。ＲＮＨＣＯ₂Ｒ’＋ＲＮＣＯ（又は２ＲＮＣＯ＋Ｒ’Ｏ
Ｈ）＝ＲＮＨＣＯ−Ｎ（Ｒ）ＣＯ₂Ｒ’ 本発明において、この「アロハネート転換率」は「４０
〜７０重量％」であり、上記アロハネート結合以外に
は、ウレタン結合、及びポリオールにポリアミンを併用
した場合のウレア結合、ビュレット結合等が含まれる。
アロハネート転換率はＧＰＣ（ゲルパーミエーションク
ロマトグラフィー）測定により得られた値（単位；重量
％）であり、下式により求められる。転換率（重量％）＝〔アロハネートイソシアネート量
（重量部）／全イソシアネート量（重量部）〕×１００

【０００７】このポリイソシアネートのアロハネート転
換率が７０重量％を越えると、ポリイソシアネートの粘
度が高くなり、熱成形用フォームを製造するのに適当で
はなくなり、４０重量％未満では、含有されるアロハネ
ート基の濃度が小さいため、熱成形に高温、高圧を要
し、熱成形性が十分改良されない。この転換率は特に４
５〜６０重量％の範囲が好ましい。それは、ポリオール
等と混合して発泡体とする際の粘度が適当であること
と、より低温、低圧で熱成形が可能となるためである。

【０００８】使用する（ポリ）イソシアネートの種類と
しては、芳香族系のＴＤＩ、ＭＤＩ、ポリメリックＭＤ
Ｉ、ＮＤＩ、ＰＰＤＩ、ＸＤＩ、ＴＭＸＤＩ或いは脂肪
族系のＨＤＩ、Ｈ１２ＭＤＩ、ＩＰＤＩ、ＬＤＩ、ＩＰ
Ｃ、水添ＸＤＩ、ＣＨＤＩ、ＴＯＤＩ、及びそれらの変
性体等を用いることができる。このうち、ＴＤＩ、ＭＤ
Ｉ、ＩＰＤＩ、及びそれらの変性体の使用が適してい
る。また、ポリイソシアネートのアロハネートへの転換
は、原料組成、加熱条件及び加圧条件等を種々選択する
ことにより、目的の率とすることができる。例えば、加
熱温度としては、２０℃以上、特に７０〜１００℃が好
ましい。

【０００９】上記「ポリオール」としては、公知のポリ
オール、例えばポリエーテルポリオール又はポリエステ
ルポリオールを用いることができる。このポリエーテル
ポリオールとしては分子量１，０００〜１０，０００で
２又は３官能のものが好ましく、同様にポリエステルポ
リオールは分子量、１，０００〜５，０００の２又は３
官能のものが好ましい。

【００１０】また、「熱成形用フォーム」を製造するた
めの他の配合原料としては、公知のポリウレタン用可塑
剤（例えば、ＤＯＰ、ＤＢＰ、ＴＯＰ等）、発泡剤
（水、ＨＣＦＣ、空気、窒素、ペンタン、塩化メチレ
ン、ニトロアルカン、蟻酸等）、難燃剤（ＴＣＰＰ等の
燐系ハロゲン化物等公知のもの）を使用でき、更に、分
散剤、セルオープン剤（ポリエーテルシロキサン、スル
ホン化リシノール酸ナトリウム等公知のもの）等を使用
できる。熱成形用フォームの原料のＮＣＯ指数（いわゆ
るイソシアネートインデックス）は、通常のポリウレタ
ンフォームのイソシアネートインデックス同様７０以上
が好ましく、特に８０以上がよい。

【００１１】本発明の熱成形用フォームは、高濃度のア
ロハネート結合を有するアロハネートイソシアネートを
使用して形成されるため、熱溶融性である。その熱溶融
温度はイソシアネートのアロハネート転換率、使用する
ポリオールの種類、イソシアネート指数等により変化す
るが、アロハネート転換率が５０〜５５％程度のアロハ
ネートイソシアネート及びポリエステルポリオールを使
用し、イソシアネート指数１００前後の場合に１９０〜
２００℃程度、また、ポリエステルポリオールをポリエ
ーテルポリオールに代え、発泡剤としての水の使用量を
増加させた場合は２２０〜２３０℃程度である。このよ
うに熱溶融温度には幅があるが、「熱溶融温度の最も低
いものは１９０℃」であり、「熱成形はこの熱溶融温度
より１０〜８０℃低い温度範囲」で実施され、この温度
範囲であれば、フォームは実質的に溶融することはな
く、従って、完全なフォーム体が維持され、また、熱成
形性は良好であって、所望形状及び物性の成形体を得る
ことができる。

【００１２】また、熱成形の温度範囲は、第２発明のよ
うに、熱成形用フォームの熱溶融温度より１０〜８０℃
低い温度範囲であって、且つ、「１８０℃未満」である
ことが好ましい。これは熱成形が可能である限り、フォ
ームの熱劣化等の観点から成形温度は低い程好ましく、
成形装置、操作性等の面からも成形温度は低い方が好ま
しいからである。更に、本発明の熱成形用フォームの熱
溶融温度は、低いものでも１９０℃であり、１８０℃未
満の温度で成形すれば、熱溶融温度の高低を配慮するこ
となく成形しても、フォームが溶融する恐れがない。

【００１３】

【作用】ポリウレタン（ポリオールの一部としてポリア
ミンを併用する場合を含む）の化学的な結合は、（ａ）
ウレタン結合、（ｂ）ウレア結合、（ｃ）アロハネート
結合、（ｄ）ビュレット結合等が中心であり、（ａ）と
（ｂ）によって線状に、（ｃ）と（ｄ）によって三次元
に高分子化してポリマーを形成している。これらの結合
は、熱的に可逆であり、高温時には解離する。その解離
温度は、ウレア＞ウレタン＞ビュレット＞アロハネート
の順で高く、従ってウレタン結合或いはウレア結合の割
合が高いフォームでは、熱成形性を確保するためには、
その熱成形温度は、それら結合が解離する温度、即ちポ
リウレタンが分解する温度近辺の高温とすることが好ま
しく、従来技術では、実際にポリウレタンの一部が分
解、解離する条件下に成形加工されることもある。

【００１４】上記の従来技術に対し、本発明ではポリウ
レタンフォーム中に、より低温で解離可能な結合（アロ
ハネート結合）を高濃度で導入することにより、より低
温で、言い換えればポリウレタンの分解、解離を生じな
い温度において熱成形が可能となるものである。アロハ
ネート結合は、通常のポリウレタンフォームにも少量含
まれているが、より高濃度で導入するためには、フォー
ムの配合中にアロハネート化を促進する触媒を添加する
方法がある。しかし、この方法ではアロハネート量を制
御することが難しく、また、このような方法で高濃度の
アロハネート結合を含むフォームを製造することは容易
ではない。この点を解決する方法として、アロハネート
結合を含むイソシアネート（アロハネートイソシアネー
ト）を合成し、このイソシアネートを用いてフォームを
製造する方法がある。本発明では、この方法によりフォ
ーム構造中にウレタン結合やウレア結合が解離しない程
度の低温でアロハネート結合が解離し、冷却によって再
結合する化学構造部分を比較的高濃度で導入しており、
そのため、本発明のフォームは従来品に比べ数十℃も低
い温度においても熱成形が可能である。

【００１５】

【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を具体
的に説明する。（１）熱成形用フォームの製造に使用する変性イソシア
ネートの調整アロハネートイソシアネートの製法は既に公知である
（特開昭４６−１６７１号公報）が、以下の方法により
製造した。窒素雰囲気下で４０℃に加温した５００ｇの
２，４−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）に１７４
ｇのジエチレングリコールを温度が７０℃を越えないよ
うに徐々に添加した。この溶液を７０℃に保ちながら更
に１時間反応させた。次に、アロハネート化触媒である
アセチルアセトン亜鉛を０．５ｇ加え、更に所定時間反
応させた後、停止剤としてリン酸エステルを５ｇ加え温
度を室温付近まで冷却し、ＮＣＯ値の異なる変性イソシ
アネートを得た。製造したアロハネートイソシアネート
は、ＮＣＯ含有量をチェックし、ＴＨＦで０．１％の濃
度（重量％）に希釈して、ＧＰＣを測定することによっ
てそのアロハネート転換率を求めた。結果を表１に示
す。

【００１６】

【表１】

【００１７】（２）熱成形用フォームの製造ポリオール２００ｇに表２に示す所定量の鎖延長剤、
水、触媒及び整泡剤を加え、２０秒間攪拌した後、イソ
シアネート成分を加え、良く攪拌し発泡させることによ
ってフォームを得た。得られたフォームは、２３℃、５
０％ＲＨ雰囲気下に２４時間放置した後、適当な大きさ
にカットし、物性を測定した。結果を表２に併記する。
尚、表２の各成分の数値は、ポリオールを１００重量部
とした場合の重量部を表す。

【００１８】

【表２】

【００１９】表２に示す各成分としては以下のものを使
用した。 (1) ポリオール：三洋化成社製、商品名「ＧＰ３０
００」、ポリエーテルタイプ、水酸基価：５６：日本ポリウレタン社製、商品名「Ｎ−１０１」、ポ
リエステルタイプ、水酸基価：５１：三洋化成社製、商品名「Ｎｏ．３８」、ポリエーテ
ルタイプ、水酸基価：３４：三洋化成社製、商品名「ＰＬ２１００」、ポリエー
テルタイプ、水酸基価：４７ (2) 鎖延長剤：三井東圧社製、商品名「ＫＬ−２１
０」 (3) 触媒：中京油脂社製、商品名「ＬＶ３３」：スタナスオクトエート：三共エアプロダクツ社製、商品名ＤＡＢＣＯ−ＸＤ
Ｍ (4) 整泡剤：日本ユニカー社製、商品名「Ｌ−５８
２」：日本ユニカー社製、商品名「Ｌ−５３２」：日本ユニカー社製、商品名「ＳＺ−１９４６」：東レダウコーニングシリコーン社製、商品名「ＳＲ
Ｘ２９４Ａ」 (5) イソシアネート：日本ポリウレタン社製、商品
名「ＴＤＩ−８０」：表１のアロハネートイソシアネートＮｏ．４

【００２０】また、表２に併記した物性は下記の方法に
より測定した。 (1) 密度：ＪＩＳＫ７１１２ (2) 引張り強さ：ＪＩＳＫ７１１３ (3) 伸び率：同上 (4) 圧縮永久歪：ＪＩＳＫ６２６２

【００２１】（３）熱成形性の評価前記の方法により製造したフォームを５０×５０×厚さ
２０ｍｍ目標にカットし、厚さを正確に測定した後、１
００ｋｇ／ｃｍ²の圧力で２ｍｍ厚さに熱プレスし、１
分間一定温度をかけて熱成形した。１分後、サンプルを
取り出し、２３℃、５０％ＲＨの雰囲気下に１時間放置
した後、再度厚みを測定し、プレスした厚さ（熱成形時
の厚さ＝２ｍｍ）がどの程度厚くなっている（元に戻っ
ている）かを評価した。評価は次式によって計算される
熱成形性で行った。熱成形が完全に行われた（厚さがプ
レス厚２ｍｍから変化しない）場合は熱成形性は１００
％となる。熱成形性（％）＝〔（熱成形前の厚さ−静置した後の厚
さ）／（熱成形前の厚さ−熱成形時の厚さ）〕×１００試験結果（各温度におけるフォームの熱成形性）を表３
に示す。

【００２２】

【表３】

【００２３】表３から分かるように、比較品として示し
た通常の軟質フォーム（Ｎｏ．１、Ｎｏ．２）の熱成形
性は１８０℃或いは１９０℃以上の温度にならないと１
００％近い値を示さないのに対して、実施品（Ｎｏ．３
〜５）は１５０℃で既に１００％に近い値を示してお
り、従来の軟質フォームより３０〜４０℃低い温度で任
意の形状の成形品を得ることが可能となる。尚、本発明
においては、前記具体的実施例に示すものに限られず、
目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施
例とすることができる。

【００２４】

【発明の効果】ポリウレタンフォームは通常熱硬化性で
あって、フォームが熱的に安定な条件下で熱成形するこ
とは困難であり、従来より、フォームが熱的に不安定と
なる程の高温、場合によってはフォームの分解温度近い
高温で成形されている。しかし、本発明のアロハネート
結合を多く含むポリイソシアネートを使用して得られる
ポリウレタンフォームは、通常の軟質フォームに比べ３
０℃以上も低い温度で熱成形することができ、フォーム
の熱劣化等を生ずることがない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者和田浩孝愛知県安城市今池町３丁目１番36号株式会社イノアックコーポレーション安城事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アロハネート結合を有する構造を持ち、
且つ、このアロハネート転換率が４０〜７０重量％であ
るアロハネートイソシアネートと、ポリオールとを含む
ウレタン原料を用いて発泡されて製造され、その熱溶融
温度が１９０℃以上であり、且つ、上記熱溶融温度より
１０〜８０℃低い温度範囲において熱成形されることを
特徴とする熱成形用ポリウレタンフォーム。
【請求項２】上記熱成形用ポリウレタンフォームの熱
成形が、上記熱溶融温度より１０〜８０℃低い温度範囲
であって、且つ、１８０℃未満の温度においてなされる
ことを特徴とする請求項１記載の熱成形用ポリウレタン
フォーム。
【請求項３】温度１５０℃、圧力１００ｋｇ／ｃｍ²
の条件下に１分間熱成形し、得られた成形体を温度２３
℃、相対湿度５０％の雰囲気下に１時間静置した後に測
定した下記の熱成形性が９５％以上であることを特徴と
する請求項１又は２記載の熱成形用ポリウレタンフォー
ム。熱成形性（％）＝〔（熱成形前の厚さ−静置した後の厚
さ）／（熱成形前の厚さ−熱成形時の厚さ）〕×１００