JPH07330850A - 軟質ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 成形性（スキン剥離、セル荒れ）に優れた低
密度高弾性軟質ポリウレタンフォームの製造方法を提供
する。 【構成】 ポリイソシアネートと活性水素含有化合物と
を発泡剤としての水の存在下で反応させて得られる軟質
ポリウレタンフォームの製造方法において、ポリイソシ
アネ−トとして、下記（Ａ）と（Ｂ）とを含んでなるポ
リイソシアネート混合物を用いることを特徴とする軟質
ポリウレタンフォームの製造方法。 （Ａ）ジフェニルメタンジイソシアネートとポリメチレ
ンポリフェニルイソシアネートの混合物に、活性水素原
子を少なくとも２個以上有する化合物を開始剤としこれ
に炭素数が３以上のアルキレンオキサイドを必須成分と
して付加重合させて得られる少なくとも１種のポリエー
テルポリオールとを反応させて得られるイソシアネート
基末端プレポリマー （Ｂ）トルエンジイソシアネート

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車、家具等のクッ
ション部材等に好適に用いられる、成形性に優れた低密
度高弾性軟質ポリウレタンフォームの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】軟質ポリウレタンフォームは自動車や家
具等の各種用途に広く応用されている。その中でも、特
に、高弾性フォームは、その優れた生産性と反発特性等
の機械的特性をいかして自動車等のクッション部材とし
て用いられている。かかる高弾性ポリウレタンフォーム
は、通常、ポリイソシアネート、活性水素含有化合物、
発泡剤、整泡剤等の添加剤からなる原料混合物を成形型
内に注入し、硬化処理した後、脱型処理するモールド成
形法により製造される。

【０００３】また、近年、車輛の軽量化ニーズへの対応
から、フォームの低密度化が一つの技術課題になってい
るが、さらに、フロン規制への対応とも相まって、発泡
剤として水を用いる、いわゆる、水発泡による低密度化
技術の開発が求められている。かかる事情に鑑み、例え
ば、特定のポリイソシアネートを用いてかかる技術課題
を解決しようとする試みが、特開平３−２００８２９
号、特開平４−１８５６２６号、特開平４−２１８５２
０号などに開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実質的
に水のみで発泡する低密度化技術においては、成形性の
悪化傾向が顕著になり、成形フォームのスキン層の剥
離、表面のセル荒れ、さらには、発泡剤として使用する
水の量が多くなると、原料混合物注入時に泡化反応が促
進され、発泡途中のフォームが成形型によって潰され表
面が陥没するなどの成形性の問題が発生する。本発明
は、上記の問題点を解決した、実質的に水発泡による成
形性に優れた低密度高弾性ポリウレタンフォームの製造
方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、ポリイ
ソシアネートと活性水素含有化合物とを発泡剤としての
水の存在下で反応させて得られる軟質ポリウレタンフォ
ームの製造方法において、ポリイソシアネートとして、
下記（Ａ）と（Ｂ）とを含んでなるポリイソシアネート
混合物を用いることを特徴とする軟質ポリウレタンフォ
ームの製造方法にある。 （Ａ）ジフェニルメタンジイソシアネートとポリメチレ
ンポリフェニルイソシアネートの混合物に、活性水素原
子を少なくとも２個以上有する化合物を開始剤としこれ
に炭素数が３以上のアルキレンオキサイドを必須成分と
して付加重合させて得られる少なくとも１種のポリエー
テルポリオールとを反応させて得られるイソシアネート
基末端プレポリマー （Ｂ）トルエンジイソシアネート

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいては、ポリイソシアネートとして、ジフェニルメタ
ンジイソシアネートとポリメチレンポリフェニルイソシ
アネートの混合物に、活性水素原子を少なくとも２個以
上有する化合物を開始剤としこれに炭素数が３以上のア
ルキレンオキサイドを必須成分として付加重合させて得
られる少なくとも１種のポリエーテルポリオールとを反
応させて得られるイソシアネート基末端プレポリマー
（Ａ）とトルエンジイソシアネート（Ｂ）とのポリイソ
シアネート混合物を必須成分として用いる。本発明で
は、かかる必須成分の他に、適宜、ジフェニルメタンジ
イソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネ
ート、これらの各種変成物など公知のポリイソシアネー
トを併用することもできる。

【０００７】上記イソシアネート基末端プレポリマー
（Ａ）は、ジフェニルメタンジイソシアネート（Ａ−１
−１）とポリメチレンポリフェニルイソシアネート（Ａ
−１−２）の混合物に、活性水素原子を少なくとも２個
以上有する化合物を開始剤としこれに炭素数が３以上の
アルキレンオキサイドを必須成分として付加重合させて
得られる少なくとも１種のポリエーテルポリオールとを
反応させて得られる、イソシアネート（ＮＣＯ）含有量
１５〜３０重量％（好ましくは２０〜３０重量％）のプ
レポリマーである。ジフェニルメタンジイソシアネート
（Ａ−１−１）としては、２、２’−及び２、４’−異
性体混合物を１〜６０重量％、好ましくは１〜３０重量
％、より好ましくは１〜１０重量％含有するものが用い
られる。ポリメチレンポリフェニルイソシアネート（Ａ
−１−２）としては、４、４’−ジフェニルメタンジイ
ソシアネートを２０〜６５重量％、好ましくは２５〜６
０重量％、より好ましくは３０〜５０重量％含有するも
のが用いられる。かかるジフェニルメタンジイソシアネ
ート（Ａ−１−１）とポリメチレンポリフェニルイソシ
アネート（Ａ−１−２）の混合比率は、８０／２０〜２
０／８０（重量比）、好ましくは７５／２５〜３０／７
０、より好ましくは７０／３０〜４０／６０である。

【０００８】上記イソシアネート基末端プレポリマー
（Ａ）を製造するための反応成分であるポリエーテルポ
リオール（Ａ−２）は、活性水素原子を少なくとも２個
以上有する化合物を開始剤としこれに炭素数が３以上の
アルキレンオキサイドを必須成分として付加重合させて
得られる。かかる開始剤としては、例えば、エチレング
リコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、プロピレングリコール、トリメチレングリコー
ル、ブチレングリコール、テトラメチレングリコール、
ヘキサメチレングリコール、グリセリン、トリメチロー
ルプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、シ
ュクロース、ビスフェノールＡ、ノボラック、ヒドロキ
シル化１、２−ポリブタジエン、ヒドロキシル化１、４
−ポリブタジエン等の多価アルコール類、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、ジ
エチレントリアミン、アンモニア、アニリン、トリレン
ジアミン、キシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメ
タン等のアミン類の少なくとも１種が用いられる。炭素
数３以上のアルキレンオキサイドとしては、例えば、プ
ロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオ
キサイドの少なくとも１種が用いられるが、特にプロピ
レンオキサイドが好ましい。また、本発明では、これら
炭素数３以上のアルキレンオキサイドにエチレンオキサ
イドを併用することもできる。炭素数３以上のアルキレ
ンオキサイドの含有量は、全アルキレンオキサイド中に
１００〜２０重量％、好ましくは１００〜５０重量％、
より好ましくは９５〜７０重量％である。かかるポリエ
ーテルポリオール（Ａ−２）の重量平均分子量は、１０
０〜１３、０００、好ましくは１００〜８、０００、よ
り好ましくは１００〜６、０００である。

【０００９】本発明においては、上記イソシアネート基
末端プレポリマー（Ａ）とトルエンジイソシアネート
（ＴＤＩ）（Ｂ）の混合比率は、（Ａ）／（Ｂ）＝２０
／８０〜８０／２０（重量比）、好ましくは３０／７０
〜７０／３０、より好ましくは５０／５０〜７０／３０
である。

【００１０】本発明において用いられる活性水素含有化
合物としては、例えば、上記イソシアネート基末端プレ
ポリマー（Ａ）を製造するための反応成分として用いる
ポリエーテルポリオールの他に、ポリエステルポリオー
ル、ポリマーポリオール、エポキシポリオール等のポリ
オールを併用することもできる。ポリマーポリオールと
しては、例えば、ポリエーテルポリオールにアクリロニ
トリル、スチレン等のエチレン系不飽和ビニルモノマー
の少なくとも１種を共重合させて得られるものが用いら
れる。本発明では、活性水素含有化合物としては、ポリ
エーテルポリオールとポリマーポリオールの混合物を用
いるのが好ましい。

【００１１】本発明においては、水を実質上唯一の発泡
剤として用いる。水の使用量は、上記活性水素含有化合
物１００重量部に対して１〜１０重量部、好ましくは３
〜７重量部、より好ましくは４〜６重量部である。

【００１２】添加剤としては、例えば、触媒、整泡剤、
必要により難燃剤、粘度調製剤、顔料などが用いられ
る。触媒としては、公知のアミン系化合物、有機錫化合
物が用いられる。整泡剤としては、公知の各種シロキサ
ン−ポリアルキレンオキサイドブロック共重合体が用い
られる。また、本発明の軟質ポリウレタンフォームは、
従来公知のモールド成形法によって製造することができ
る。成形温度は、通常、５０〜７０℃、好ましくは５５
〜６５℃である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて
具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、以
下の例において使用した反応成分は次の通りであり、特
に断わらない限り、「部」および「％」は、重量を基準
とする。

【００１４】（１）イソシアネート基末端プレポリマー
の調整 下記のポリイソシアネートとポリエーテルポリオールの
所定量を６５℃で３時間反応させて表１に示すイソシア
ネート基末端プレポリマーを調整した。 イソシアネート１：２，２’−及び２、４’−異性体混
合物を３重量％、４、４’−成分を９７重量％含有する
ジフェニルメタンジイソシアネート（ＮＣＯ含有量：３
３．６％） イソシアネート２：ポリメチレンポリフェニルイソシア
ネート（ＮＣＯ含有量：３１％） ポリエーテルポリオール１：グリセリンとソルビトール
の混合物を開始剤としこれにプロピレンオキサイド（Ｐ
Ｏ）を付加し、さらに末端をエチレンオキサイド（Ｅ
Ｏ）でキャップして得られた平均官能基数４、平均当量
数１、６００のポリエーテルポリオール。（ＰＯ／ＥＯ
含有量比＝８６／１４） ポリエーテルポリオール２：ジプロピレングリコール
（官能基数２；当量数６７）

【００１５】（２）ポリイソシアネート混合物の調整 表１に記載のプレポリマーを用いて表２に示すポリイソ
シアネート混合物を調整した。

【００１６】（３）実施例及び比較例 表２に示したポリイソシアネート混合物を用い、表３及
び表４に示す配合処方により、アルミ製の金型（４００
ｘ４００ｘ７０ｍｍ；金型温度６０℃）を使用し脱型時
間６分の条件にて軟質ポリウレタンフォームを作成し、
得られたフォームの状態と物性を測定した。その結果を
各表に併記した。但し、ポリイソシアネート混合物の配
合量はＮＣＯインデックス１００である。物性の評価は
ＪＩＳに準拠して行なった。表中の記号は、○：良好、
△：ほぼ良好、×：不良を表わす。また、スキン剥離の
評価は金型温度５０℃に設定して別途行なった。尚、実
施例及び比較例で用いた添加剤は次の通りである。 ポリオール１：プレポリマーの調整で用いた上記ポリエ
ーテルポリオール１ ポリオール３：平均官能基数３、平均当量数１６７０の
ベースポリオール（ＥＯ含有量：１６％）にスチレン／
アクリロニトリル（７０／３０重量比）を共重合させて
得られたポリマーポリオール（固形分含量：３５％） 発泡剤：水 触媒：アミン系触媒（Ｄａｂｃｏ３３ＬＶ；エアプロダ
クト社） 整泡剤：シリコン系整泡剤（Ｙ−１０３６６；日本ユニ
カー社）

【００１７】

【発明の効果】実施例から明らかなように、ポリイソシ
アネート成分として、特定のポリイソシアネート混合物
を用いることにより、水を唯一の発泡剤とした場合にお
いても、スキン剥離やセル荒れが抑制された優れた成形
性のもとに、低密度で高弾性の軟質ポリウレタンフォー
ムを製造することができる。従って、本発明によって製
造された軟質ポリウレタンフォームは、自動車、家具等
のクッション部材等として好適に用いられる。

【００１８】 表１ イソシアネート基末端プレポリマーの調製 １ ２ ３ ４ ５ イソシアネート成分 イソシアネート１ 72.20 54.00 40.50 43.34 48.00 イソシアネート２ 24.07 36.00 49.50 52.98 32.00 ポリオール成分 ポリオール１ - 10.00 10.00 - 20.00 ポリオール２ 3.73 - - 3.68 - （プレポリマー） イソシアネート混合比* 75/25 60/40 45/55 45/55 60/40 ＮＣＯ％ 29.42 29.08 28.74 28.74 25.55 * イソシアネート１／イソシアネート２混合比

【００１９】 表２ ポリイソシアネート混合物の調製 A B C D E F G H I J K プレポリマー１ 20 40 60 - - - - - - - - プレポリマー２ - - - - - - 60 - - - - プレポリマー３ - - - 20 40 60 - - - - - プレポリマー４ - - - - - - - 60 - - - プレポリマー５ - - - - - - - - 60 - - イソシアネート２ - - - - - - - - - - 20ＴＤＩ 80 60 40 80 60 40 40 40 40 100 80

【００２０】 表３ 配合処方及び成形品特性（実施例） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ポリオール３ 60 60 60 60 60 60 60 60 60 ポリオール４ 40 40 40 40 40 40 40 40 40 水 4.4 4.7 5.0 4.6 4.8 5.5 5.2 5.5 5.3 触媒 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 整泡剤 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 イソシアネート A B C D E F G H I （成形性） スキン剥離 △ △ △ △ △ ○ ○ ○ ○ セル荒れ △ ○ ○ △ △ △ ○ ○ △ （物性） 全密度(Kg/m³) 30.9 31.2 31.1 31.0 30.9 31.3 31.2 31.0 31.1 硬度(Kg/314cm²) 10.2 10.9 11.3 10.8 11.0 11.8 10.9 11.7 11.5反発弾性率(%) 57 58 57 59 57 58 57 58 59

【００２１】

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリイソシアネートと活性水素含有化合
   物とを発泡剤としての水の存在下で反応させて得られる
   軟質ポリウレタンフォームの製造方法において、ポリイ
   ソシアネートとして、下記（Ａ）と（Ｂ）とを含んでな
   るポリイソシアネート混合物を用いることを特徴とする
   軟質ポリウレタンフォームの製造方法。 （Ａ）ジフェ
   ニルメタンジイソシアネートとポリメチレンポリフェニ
   ルイソシ アネートの混合物に、活性水素原子を
   少なくとも２個以上有する化合物 を開始剤とし
   これに炭素数が３以上のアルキレンオキサイドを必須成
   分 として付加重合させて得られる少なくとも１
   種のポリエーテルポリオー ルとを反応させて得
   られるイソシアネート基末端プレポリマー （Ｂ）トルエンジイソシアネート
2. 【請求項２】 イソシアネート基末端プレポリマー
   （Ａ）とトルエンジイソシアネート（Ｂ）の混合比率が
   （Ａ）／（Ｂ）＝２０／８０〜８０／２０（重量比）で
   ある請求項１記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方
   法。
3. 【請求項３】 ジフェニルメタンジイソシアネート（Ａ
   −１−１）が２、２’−及び２、４’−異性体混合物を
   １〜６０重量％含有し、ポリメチレンポリフェニルイソ
   シアネート（Ａ−１−２）が２０〜６５重量％のジフェ
   ニルメタンジイソシアネートを含有するものを用いると
   共に、ジフェニルメタンジイソシアネート（Ａ−１−
   １）とポリメチレンポリフェニルイソシアネート（Ａ−
   １−２）の混合比率が８０／２０〜２０／８０（重量
   比）である請求項１記載の軟質ポリウレタンフォームの
   製造方法。
4. 【請求項４】 ポリエーテルポリオール（Ａ−２）の全
   アルキレンオキサイド中の炭素数３以上のアルキレンオ
   キサイド単位の含有量が１００〜２０重量％であり、か
   つ、重量平均分子量が１００〜１３、０００である請求
   項１記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
5. 【請求項５】 炭素数３以上のアルキレンオキサイドが
   プロピレンオキサイドであり、併用される他のアルキレ
   ンオキサイドがエチレンオキサイドである請求項１記載
   の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
6. 【請求項６】 発泡剤としての水の量が活性水素含有化
   合物１００重量部に対して４〜６重量部である請求項１
   記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
7. 【請求項７】 成形温度が５０〜７０℃である請求項１
   記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。