JPH0790045A - 軟質ポリウレタンフォームの製法 - Google Patents

軟質ポリウレタンフォームの製法

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JPH0790045A
JPH0790045A JP5133812A JP13381293A JPH0790045A JP H0790045 A JPH0790045 A JP H0790045A JP 5133812 A JP5133812 A JP 5133812A JP 13381293 A JP13381293 A JP 13381293A JP H0790045 A JPH0790045 A JP H0790045A
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polyurethane foam
average
active hydrogen
molecule
molecular weight
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JP5133812A
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English (en)
Inventor
Tsuyoshi Tomosada
強 友定
Hidefumi Ota
英文 太田
Yukio Inagaki
幸雄 稲垣
Motonao Kaku
基直 賀久
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Sanyo Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Sanyo Chemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ポリオールと有機ポリイソシアネートと水
とを触媒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、該ポリオールが活性水素当
量が1300〜10000である高分子ポリオールと活
性水素を分子内に少なくとも4個有する出発物質にアル
キレンオキシドを付加してなる活性水素当量が26〜5
00であるポリエーテルポリオールとからなり、かつN
CO指数100のとき架橋点間分子量Mcの値が150
0〜3000となる範囲で反応させる。 【効果】 オゾン層を破壊するフロンを使用せずに、
反発弾性率が大きく、圧縮残留歪率および湿熱残留歪率
が小さい、見かけ密度が40kg/m3以下の軟質ポリ
ウレタンフォームを製造することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は軟質ポリウレタンフォー
ムの製造方法に関し、さらに詳しくはフロン化合物等の
発泡助剤を用いずに反発弾性率が大きく、圧縮残留歪率
および湿熱残留歪率が小さい、見かけ密度が40kg/
3以下の軟質ポリウレタンフォームを製造する方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、見かけ密度40kg/m3以下の
軟質ポリウレタンフォームの製造方法としては、発泡時
に発泡助剤としてフロン11、フロン123等の低沸点
のフロン化合物を、発泡剤である水と併用する方法が広
く行われている。また、フロン化合物を使用せずに発泡
剤として水だけを用いて密度40kg/m3以下の軟質
ポリウレタンフォームを製造する場合は、発泡倍率を維
持するために水の使用量を増加する必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フロン
化合物の使用はオゾン層を破壊するという地球環境問題
がある。また、フロン化合物を使用せずに水単独を発泡
剤として用いて発泡させた見かけ密度40kg/m3
下の軟質ポリウレタンフォームは、一般に反発弾性率が
小さく、圧縮残留歪率および湿熱残留歪率が大きくなる
という問題点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
問題点を解決する軟質ポリウレタンフォームの製造方法
について鋭意検討した結果、架橋点間分子量を一定範囲
内にコントロールすることにより、フロン化合物を用い
なくても、低密度軟質ポリウレタンフォームの反発弾性
率を大きく、かつ圧縮残留歪率および湿熱残留歪率を小
さくできることを見いだし、本発明に到達した。
【0005】すなわち、本発明は、活性水素含有化合物
(a)と有機ポリイソシアネート(b)と水とを触媒
(c)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、該(a)が活性水素当量が1
300〜10000である高分子ポリオール(a1)と
活性水素を分子内に少なくとも4個有する出発物質にア
ルキレンオキシドを付加してなる活性水素当量が26〜
500であるポリエーテルポリオール(a2)とからな
り、かつNCO指数100のときの下式(1)で表され
る架橋点間分子量Mcの値が1500〜3000となる
範囲で反応させることを特徴とする軟質ポリウレタンフ
ォームの製造方法である。
【0006】
【数2】
【0007】但し、式中 Mc:NCO指数100のときの架橋点間分子量 m(w):使用した水のg数 m(a1):(a1)の使用g数 Mn(a1):(a1)の数平均分子量 n(a1):(a1)1分子中の平均架橋点の数(平均
官能基数−2) m(a2):(a2)の使用g数 Mn(a2):(a2)の数平均分子量 n(a2):(a2)1分子中の平均架橋点の数(平均
官能基数−2) m(b):(b)の使用g数 Mn(b):(b)の数平均分子量 n(b):(b)1分子中の平均架橋点の数(平均官能
基数−2) を示す。
【0008】本発明の方法における(a)を構成する高
分子ポリオール(a1)としては、ポリウレタンに通常
用いられるものが使用でき、例えばポリエーテルポリオ
ール、ポリエステルポリオール、ひまし油およびこれら
のポリオールの中でビニルモノマーを重合させて得られ
る重合体ポリオールが挙げられる。
【0009】ポリエーテルポリオールとしては、アルコ
ール類、アミン類、アンモニア等のアルキレンオキシド
付加物が挙げられる。アルコール類としては、例えば、
1価アルコール類[メタノール、エタノール、ブタノー
ル等];2価アルコール類[エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、1、6−ヘキサンジオール等];3
価アルコール類[グリセリン、トリメチロールプロパン
等];4価アルコール類[ペンタエリスリトール、メチ
ルグルコシド等];8価アルコール類[ショ糖等]等が
挙げられる。アミン類としては、1価アミン類[ジメチ
ルアミン、ジエチルアミン等];2価アミン類[メチル
アミン、エチルアミン、アニリン等];3価アミン類
[モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエ
タノールアミン、イソプロパノールアミン等];4価ア
ミン類[エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン
等]等が挙げられる。アルキレンオキシドとしては、エ
チレンオキシド(以下EOと略記)、プロピレンオキシ
ド(以下POと略記)、1,2−、1,4−、2,3−
ブチレンオキシド等およびこれらの2種以上の併用が挙
げられる。これらのうち好ましいものは、POおよび/
またはEOであり、併用の場合の付加形式はブロックも
しくはランダムのいずれでもよい。
【0010】ポリエステルポリオールとしては、低分子
ポリオール類[前記の2価アルコール類、3価アルコー
ル類等]とポリカルボン酸類[アジピン酸、マレイン
酸、フタル酸、トリメリト酸等]とを反応させて得られ
る縮合ポリエステルポリオール、ラクトン類[ε−カプ
ロラクタム等]の開環重合により得られるポリエステル
ポリオールおよびポリエステル成形品をグリコール分解
して得られる回収ポリエステルポリオールが挙げられ
る。
【0011】重合体ポリオールとしては、上記に例示し
たポリオールの少なくとも一種中で、ラジカル開始剤存
在下、アクリロニトリル、スチレン等のビニルモノマー
を重合し安定分散させたものが挙げられる。重合体ポリ
オール中のビニルモノマーの含量は、通常50%以下で
ある。これら(a1)として例示したもののうち好まし
いものは、ポリエーテルポリオール、重合体ポリオール
およびこれらの併用である。
【0012】上記(a1)の活性水素当量は通常130
0〜10000、好ましくは1500〜5000であ
る。(a1)の活性水素当量が1300未満ではポリウ
レタンフォームを形成するポリマーが剛直となり、ポリ
ウレタンフォームの反発弾性率が小さくなる。一方、活
性水素当量が10000を超えると、見かけ密度40k
g/m3以下の軟質ポリウレタンフォームの製造が困難
となる。
【0013】(a)を構成するもう一方の成分である
(a2)は活性水素を分子内に少なくとも4個有する出
発物質にアルキレンオキシドを付加してなる、活性水素
当量が26〜500のポリエーテルポリオールである。
【0014】(a2)の具体例としては、4価アルコー
ル類[ペンタエリスリトール、メチルグルコシド等];
5価アルコール類[2、2、6、6−テトラキス(ヒド
ロキシルメチル)シクロヘキサノール等];6価アルコ
ール類[D−ソルビット、マンニトール、ズルシトール
等];8価アルコール類[ショ糖等]、4価アミン類
[エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリレ
ンジアミン、キシリレンジアミン、メチレンジアニリ
ン、シクロヘキシレンジアミン等];5価アミン類[ジ
エチレントリアミン等]等の出発物質にアルキレンオキ
シドを付加してなるポリエーテルポリオールが挙げられ
る。
【0015】これらのうち特に好ましいものは、活性水
素を分子内に少なくとも6個有し、かつ活性水素当量が
通常45〜500、好ましくは60〜300のポリエー
テルポリオールであり、とくに好ましい(a2)の具体
例としてはショ糖のEO付加物で活性水素当量が100
のものおよびD−ソルビットのEO付加物で活性水素当
量が100のものが挙げられる。
【0016】該(a2)における出発物質の活性水素が
3個以下では、発泡したポリウレタンフォームの反発弾
性率が小さくなり、圧縮残留歪率および湿熱残留歪率が
大きくなる。また(a2)の活性水素当量が500を超
えると、前記式(1)におけるMcの値を1500〜3
000にするための(a2)の所要量が多くなり、発泡
したポリウレタンフォームの伸びが低下し、圧縮残留歪
率および湿熱残留歪率が大きくなるので好ましくない。
【0017】有機ポリイソシアネート(b)としては、
ポリウレタンに通常使用される公知のもの、例えば炭素
数(NCO基中の炭素数を除く)6〜20の芳香族ポリ
イソシアネート[2,4−または2,6−トリレンジイ
ソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−また
は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MD
I)、粗製MDI、ポリアリールポリイソシアネート
(PAPI)等];炭素数2〜18の脂肪族イソシアネ
ート[ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソ
シアネート等];炭素数4〜15の脂環式ポリイソシア
ネート[イソフォロンジイソシアネート、ジシクロヘキ
シルジイソシアネート等];これらのポリイソシアネー
トの変性物[ウレタン基、カルボジイミド基、アロファ
ネート基、ウレア基、ウレトジオン基、ビュウレット
基、ウレトンイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾ
リドン基含有変性物等];特願昭59−199160号
公報明細書に記載の上記以外のポリイソシアネート;お
よびこれらの2種以上の併用が挙げられる。これらのう
ち好ましいものは、TDIおよびTDIと変性MDIお
よび/または粗製MDIとの混合物であって、数平均分
子量が174〜400、かつ1分子中の平均架橋点の数
が0〜0.5のものである。(b)の数平均分子量が4
00を超えるとイソシアネートの使用量が多くなり経済
的でない。また1分子中の平均架橋点の数が0.5を超
えるとMcの値が1500よりも小さくなってしまう。
【0018】触媒(c)としては、ポリウレタンに通常
使用される公知のもの、例えばカルボン酸の金属塩[酢
酸ナトリウム、オクチル酸鉛、オクチル酸亜鉛、ナフテ
ン酸コバルト、スタナスオクトエート等];アルカリ金
属もしくはアルカリ土類金属のアルコキシドもしくはフ
ェノキシド[ナトリウムメトキシド、ナトリウムフェノ
キシド等];3級アミン類[トリエチルアミン、トリエ
チレンジアミン、N−メチルモルホリン、ジメチルアミ
ノメチルフェノール、ピリジン等];4級アンモニウム
塩[テトラエチルヒドロキシルアンモニウム等];イミ
ダゾール類[イミダゾール、2−エチル−4−メチルイ
ミダゾール等];並びに、スズ、アンチモン等の金属を
含有する有機金属化合物[テトラフェニルスズ、トリブ
チルアンチモンオキサイド等]等が挙げられる。これら
のうち好ましいものは、3級アミン類、スズまたはアン
チモンを含有するカルボン酸の金属塩および有機金属化
合物である。
【0019】本発明の方法において、必要により整泡剤
(d)を使用することができる。(d)としては、ポリ
ウレタンに通常使用できるものが用いられ、具体例とし
てはジメチルシロキサン系整泡剤、例えば、日本ユニカ
ー(株)製のSZ−1306、L−520、L−54
0、L−5309、L−5366、トーレシリコン
(株)製のSH−190、SH−193およびSRX−
274Cが挙げられる。
【0020】本発明の製法における水ならびに(b)〜
(d)各成分の使用量は次の通りである。水の量は
(a)100重量部に対して通常3〜8重量部、好まし
くは4〜7重量部である。水の量が3重量部未満では発
泡倍率が低く発泡したポリウレタンフォームの密度が4
0kg/m3以下とならず、8重量部を超えると発泡し
たポリウレタンフォームが脆くなり実用に適さない。
(b)の量は、NCO指数が好ましくは70〜130、
さらに好ましくは85〜115となる量である。NCO
指数が70未満ではフォームの圧縮残留歪率および湿熱
残留歪率が大きくなり、また硬化時間が長くなって生産
性が低下し、130を超えると発泡したポリウレタンフ
ォームが脆くなり実用に適さない。(c)の量は(a)
100重量部に対して通常0.01〜5重量部、好まし
くは0.05〜3重量部である。(d)の量は(a)1
00重量部に対して通常0〜10重量部、好ましくは1
〜5重量部である
【0021】本発明の製法において、前記式(1)にお
けるMcの値が1500〜3000になるように(a)
および(b)の種類、ならびに(a)および(b)の使
用量を調整するのが好ましい。Mcの値が1500未満
では発泡したポリウレタンフォームの伸びが小さくな
り、3000を超えると発泡したポリウレタンフォーム
の反発弾性率が小さくなったり、圧縮残留歪率および湿
熱残留歪率が大きくなり実用に適さない。
【0022】本発明の製法において(a1)として重合
体ポリオールを使用する場合は、前記式(1)におい
て、m(a1)=(重合体ポリオールの使用g数)×
(重合体ポリオール中のポリオールの純分)、Mn(a
1)=(重合体ポリオール中のポリオールの数平均分子
量)、n(a1)=(重合体ポリオール中のポリオール
の1分子中の平均架橋点の数)として計算する。
【0023】本発明の製法において、必要により(a)
のうち活性水素を3個持つ出発物質にアルキレンオキシ
ドを付加してなる活性水素当量が35〜100の活性水
素化合物(a3)を併用することができる。この場合は
前記式(1)のかわりに下式(2)を用い、NCO指数
100のときの架橋点間分子量Mc’の値が1500〜
3000となる範囲で反応させなければならない。
【0024】
【数3】
【0025】但し、式中 Mc’:NCO指数100のときの架橋点間分子量 m(w):使用した水のg数 m(a1):(a1)の使用g数 Mn(a1):(a1)の数平均分子量 n(a1):(a1)1分子中の平均架橋点の数(平均
官能基数−2) m(a2):(a2)の使用g数 Mn(a2):(a2)の数平均分子量 n(a2):(a2)1分子中の平均架橋点の数(平均
官能基数−2) m(a3):(a3)の使用g数 Mn(a3):(a3)の数平均分子量 n(a3):(a3)1分子中の平均架橋点の数(平均
官能基数−2) m(b):(b)の使用g数 Mn(b):(b)の数平均分子量 n(b):(b)1分子中の平均架橋点の数(平均官能
基数−2) を示す。
【0026】該(a3)としてはジエタノールアミン、
トリエタノールアミン、グリセリン、トリメチロールプ
ロパン、1,2,6−ヘキサントリオールおよびこれら
のPOおよび/またはEOの付加物等が挙げられる。該
(a3)を併用する場合の使用量は、通常(a2)に対
して 重量%以下である。
【0027】本発明の方法を用いた軟質ポリウレタンフ
ォームは、前記(a)、(c)、水および必要により
(d)の各成分を予め混合(プレミックス)したものと
(b)とを攪拌、混合して発泡させることにより得られ
る。
【0028】本発明の方法を用いた軟質ポリウレタンフ
ォームの生産方式としては、従来公知の方式、例えばス
ラブ方式、ホットキュアー方式またはコールドキュアー
方式のいずれの方式でもよく特に限定されない。
【0029】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに説明する
が、本発明はこれにより限定されるものではない。な
お、実施例および比較例中の発泡処方欄の数値は重量部
を示す。
【0030】実施例1〜14および比較例1〜12 表1〜3に示した発泡処方に従って、金型内でポリウレ
タンフォームを発泡し、金型から取り出して、一昼夜放
置後該ポリウレタンフォームを切断して、その物性を測
定した。その結果を表1〜3に示す。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】(使用原料の記号の説明) ・高分子ポリオール(a1) a1−1:グリセリンのPO−EO付加物、EOの末端
含有量16重量%、Mn(a1)=4700、n(a
1)=1 a1−2:グリセリンのPO−EO付加物、EOの末端
含有量14重量%、Mn(a1)=5000、n(a
1)=1のポリオール中でアクリロニトリルを重合して
得た重合体ポリオール、ポリアクリロニトリル含有量2
0重量% ・ポリエーテルポリオール(a2) a2−1:ショ糖のEO付加物、Mn(a2)=80
0、n(a2)=6 a2−2:D−ソルビットのEO付加物、Mn(a2)
=600、n(a2)=4 ・活性水素含有化合物(a3) a3−1:ジエタノールアミン、Mn(a3)=10
5、n(a3)=1 a3−2:トリエタノールアミン、Mn(a3)=14
9、n(a3)=1 ・有機ポリイソシアネート(b1) b1−1:日本ポリウレタン工業(株)製コロネートT
−80(トリレンジイソソアネート)、Mn(b)=1
74、n(b)=0 b1−2:日本ポリウレタン工業(株)製(トリレンジ
イソソアネート/粗製MDI=80/20)、Mn
(b)=193.9、n(b)=0.065 b1−3:三洋化成工業(株)製(トリレンジイソソア
ネート/粗製MDI/ウレタン基含有変性MDI=50
/40/10)、Mn(b)=227、n(b)=0.
10 ・有機ポリイソシアネート(b2)〔(b)のうち(b
1)以外のもの〕b2−1:日本ポリウレタン工業
(株)製(粗製MDI)、Mn(b)=358、n
(b)=0.6 ・触媒(c) c−1:日本乳化剤(株)製ミニコールL−1020
(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) c−2:東ソー(株)製TOYOCAT ETF(ビス
−N,N−ジメチルアミノエチルエーテルのギ酸塩のジ
プロピレングリコール溶液) ・整泡剤(d) d−1:日本ユニカー(株)製L−5366(ジメチル
シロキサン系整泡剤)
【0035】(発泡条件) 金型形状:400mm×400mm×100mm 材質 :アルミニウム製 金型温度:62±2℃ 発泡方法:(a1)、(a2)、水、(c)および
(d)の各成分をプレミックスした後、(b)を加えて
6秒間攪拌し金型に注入した。 ミキシング方法:ハンドミキシング 攪拌羽回転数:5000回転/分 原料温度:25±1℃
【0036】(表1〜3における物性欄の記号の説明) イ:ポリウレタンフォームの見かけ密度を示す。単位は
kg/m3。 ロ:ポリウレタンフォームのフォーム硬さを示す。単位
はkgf/314cm2。ハ:ポリウレタンフォームの
反発弾性率を示す。単位は%。 ニ:ポリウレタンフォームの圧縮残留歪率を示す。単位
は%。 ホ:ポリウレタンフォームの湿熱残留歪率を示す。単位
は%。 (上記イ〜ホのフォーム物性の測定方法:JIS K
6401に準拠) ヘ:ポリウレタンフォームの伸びを示す。単位は%。 (上記ヘのフォーム物性の測定方法:JIS K 63
01に準拠)
【0037】
【発明の効果】本発明の方法を用いれば、従来のフロン
11やフロン123等のオゾン層を破壊するフロン化合
物を発泡助剤に使用することのない完全水発泡で、反発
弾性率が大きく、かつ圧縮残留歪率および湿熱残留歪率
が小さい、見かけ密度40kg/m3以下の軟質ポリウ
レタンフォームを製造することが可能である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年6月2日
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 軟質ポリウレタンフォームの製法
【特許請求の範囲】
【数1】 但し、式中 Mc:NCO指数100のときの架橋点間分子量 m(w):使用した水のg数 m(a1):(a1)の使用g数 Mn(a1):(a1)の数平均分子量 n(a1):(a1)1分子中の平均架橋点の数(平均
官能基数−2) m(a2):(a2)の使用g数 Mn(a2):(a2)の数平均分子量 n(a2):(a2)1分子中の平均架橋点の数(平均
官能基数−2) m(b):(b)の使用g数 Mn(b):(b)の数平均分子量 n(b):(b)1分子中の平均架橋点の数(平均官能
基数−2) を示す。
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は軟質ポリウレタンフォー
ムの製造方法に関し、さらに詳しくはフロン化合物等の
発泡助剤を用いずに反発弾性率が大きく、圧縮残留歪率
および湿熱残留歪率が小さい、見かけ密度が40kg/
3以下の軟質ポリウレタンフォームを製造する方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、見かけ密度40kg/m3以下の
軟質ポリウレタンフォームの製造方法としては、発泡時
に発泡助剤としてフロン11、フロン123等の低沸点
のフロン化合物を、発泡剤である水と併用する方法が広
く行われている。また、フロン化合物を使用せずに発泡
剤として水だけを用いて密度40kg/m3以下の軟質
ポリウレタンフォームを製造する場合は、発泡倍率を維
持するために水の使用量を増加する必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フロン
化合物の使用はオゾン層を破壊するという地球環境問題
がある。また、フロン化合物を使用せずに水単独を発泡
剤として用いて発泡させた見かけ密度40kg/m3
下の軟質ポリウレタンフォームは、一般に反発弾性率が
小さく、圧縮残留歪率および湿熱残留歪率が大きくなる
という問題点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
問題点を解決する軟質ポリウレタンフォームの製造方法
について鋭意検討した結果、架橋点間分子量を一定範囲
内にコントロールすることにより、フロン化合物を用い
なくても、低密度軟質ポリウレタンフォームの反発弾性
率を大きく、かつ圧縮残留歪率および湿熱残留歪率を小
さくできることを見いだし、本発明に到達した。
【0005】すなわち、本発明は、活性水素含有化合物
(a)と有機ポリイソシアネート(b)と水とを触媒
(c)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、該(a)が活性水素当量が1
300〜10000である高分子ポリオール(a1)と
活性水素を分子内に少なくとも4個有する出発物質にア
ルキレンオキシドを付加してなる活性水素当量が26〜
500であるポリエーテルポリオール(a2)とからな
り、かつNCO指数100のときの下式(1)で表され
る架橋点間分子量Mcの値が1500〜3000となる
範囲で反応させることを特徴とする軟質ポリウレタンフ
ォームの製造方法である。
【0006】
【数2】
【0007】但し、式中 Mc:NCO指数100のときの架橋点間分子量 m(w):使用した水のg数 m(a1):(a1)の使用g数 Mn(a1):(a1)の数平均分子量 n(a1):(a1)1分子中の平均架橋点の数(平均
官能基数−2) m(a2):(a2)の使用g数 Mn(a2):(a2)の数平均分子量 n(a2):(a2)1分子中の平均架橋点の数(平均
官能基数−2) m(b):(b)の使用g数 Mn(b):(b)の数平均分子量 n(b):(b)1分子中の平均架橋点の数(平均官能
基数−2) を示す。
【0008】本発明の方法における(a)を構成する高
分子ポリオール(a1)としては、ポリウレタンに通常
用いられるものが使用でき、例えばポリエーテルポリオ
ール、ポリエステルポリオール、ひまし油およびこれら
のポリオールの中でビニルモノマーを重合させて得られ
る重合体ポリオールが挙げられる。
【0009】ポリエーテルポリオールとしては、アルコ
ール類、アミン類、アンモニア等のアルキレンオキシド
付加物が挙げられる。アルコール類としては、例えば、
1価アルコール類[メタノール、エタノール、ブタノー
ル等];2価アルコール類[エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、1、6−ヘキサンジオール等];3
価アルコール類[グリセリン、トリメチロールプロパン
等];4価アルコール類[ペンタエリスリトール、メチ
ルグルコシド等];8価アルコール類[ショ糖等]等が
挙げられる。アミン類としては、1価アミン類[ジメチ
ルアミン、ジエチルアミン等];2価アミン類[メチル
アミン、エチルアミン、アニリン等];3価アミン類
[モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエ
タノールアミン、イソプロパノールアミン等];4価ア
ミン類[エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン
等]等が挙げられる。アルキレンオキシドとしては、エ
チレンオキシド(以下EOと略記)、プロピレンオキシ
ド(以下POと略記)、1,2−、1,4−、2,3−
ブチレンオキシド等およびこれらの2種以上の併用が挙
げられる。これらのうち好ましいものは、POおよび/
またはEOであり、併用の場合の付加形式はブロックも
しくはランダムのいずれでもよい。
【0010】ポリエステルポリオールとしては、低分子
ポリオール類[前記の2価アルコール類、3価アルコー
ル類等]とポリカルボン酸類[アジピン酸、マレイン
酸、フタル酸、トリメリト酸等]とを反応させて得られ
る縮合ポリエステルポリオール、ラクトン類[ε−カプ
ロラクタム等]の開環重合により得られるポリエステル
ポリオールおよびポリエステル成形品をグリコール分解
して得られる回収ポリエステルポリオールが挙げられ
る。
【0011】重合体ポリオールとしては、上記に例示し
たポリオールの少なくとも一種中で、ラジカル開始剤存
在下、アクリロニトリル、スチレン等のビニルモノマー
を重合し安定分散させたものが挙げられる。重合体ポリ
オール中のビニルモノマーの含量は、通常50%以下で
ある。これら(a1)として例示したもののうち好まし
いものは、ポリエーテルポリオール、重合体ポリオール
およびこれらの併用である。
【0012】上記(a1)の活性水素当量は通常130
0〜10000、好ましくは1500〜5000であ
る。(a1)の活性水素当量が1300未満ではポリウ
レタンフォームを形成するポリマーが剛直となり、ポリ
ウレタンフォームの反発弾性率が小さくなる。一方、活
性水素当量が10000を超えると、見かけ密度40k
g/m3以下の軟質ポリウレタンフォームの製造が困難
となる。
【0013】(a)を構成するもう一方の成分である
(a2)は活性水素を分子内に少なくとも4個有する出
発物質にアルキレンオキシドを付加してなる、活性水素
当量が26〜500のポリエーテルポリオールである。
【0014】(a2)の具体例としては、4価アルコー
ル類[ペンタエリスリトール、メチルグルコシド等];
5価アルコール類[2、2、6、6−テトラキス(ヒド
ロキシルメチル)シクロヘキサノール等];6価アルコ
ール類[D−ソルビット、マンニトール、ズルシトール
等];8価アルコール類[ショ糖等]、4価アミン類
[エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリレ
ンジアミン、キシリレンジアミン、メチレンジアニリ
ン、シクロヘキシレンジアミン等];5価アミン類[ジ
エチレントリアミン等]等の出発物質にアルキレンオキ
シドを付加してなるポリエーテルポリオールが挙げられ
る。
【0015】これらのうち特に好ましいものは、活性水
素を分子内に少なくとも6個有し、かつ活性水素当量が
通常45〜500、好ましくは60〜300のポリエー
テルポリオールであり、とくに好ましい(a2)の具体
例としてはショ糖のEO付加物で活性水素当量が100
のものおよびD−ソルビットのEO付加物で活性水素当
量が100のものが挙げられる。
【0016】該(a2)における出発物質の活性水素が
3個以下では、発泡したポリウレタンフォームの反発弾
性率が小さくなり、圧縮残留歪率および湿熱残留歪率が
大きくなる。また(a2)の活性水素当量が500を超
えると、前記式(1)におけるMcの値を1500〜3
000にするための(a2)の所要量が多くなり、発泡
したポリウレタンフォームの伸びが低下し、圧縮残留歪
率および湿熱残留歪率が大きくなるので好ましくない。
【0017】有機ポリイソシアネート(b)としては、
ポリウレタンに通常使用される公知のもの、例えば炭素
数(NCO基中の炭素数を除く)6〜20の芳香族ポリ
イソシアネート[2,4−または2,6−トリレンジイ
ソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−また
は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MD
I)、粗製MDI、ポリアリールポリイソシアネート
(PAPI)等];炭素数2〜18の脂肪族イソシアネ
ート[ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソ
シアネート等];炭素数4〜15の脂環式ポリイソシア
ネート[イソフォロンジイソシアネート、ジシクロヘキ
シルジイソシアネート等];これらのポリイソシアネー
トの変性物[ウレタン基、カルボジイミド基、アロファ
ネート基、ウレア基、ウレトジオン基、ビュウレット
基、ウレトンイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾ
リドン基含有変性物等];特願昭59−199160号
公報明細書に記載の上記以外のポリイソシアネート;お
よびこれらの2種以上の併用が挙げられる。これらのう
ち好ましいものは、TDIおよびTDIと変性MDIお
よび/または粗製MDIとの混合物であって、数平均分
子量が174〜400、かつ1分子中の平均架橋点の数
が0〜0.5のものである。(b)の数平均分子量が4
00を超えるとイソシアネートの使用量が多くなり経済
的でない。また1分子中の平均架橋点の数が0.5を超
えるとMcの値が1500よりも小さくなってしまう。
【0018】触媒(c)としては、ポリウレタンに通常
使用される公知のもの、例えばカルボン酸の金属塩[酢
酸ナトリウム、オクチル酸鉛、オクチル酸亜鉛、ナフテ
ン酸コバルト、スタナスオクトエート等];アルカリ金
属もしくはアルカリ土類金属のアルコキシドもしくはフ
ェノキシド[ナトリウムメトキシド、ナトリウムフェノ
キシド等];3級アミン類[トリエチルアミン、トリエ
チレンジアミン、N−メチルモルホリン、ジメチルアミ
ノメチルフェノール、ピリジン等];4級アンモニウム
塩[テトラエチルヒドロキシルアンモニウム等];イミ
ダゾール類[イミダゾール、2−エチル−4−メチルイ
ミダゾール等];並びに、スズ、アンチモン等の金属を
含有する有機金属化合物[テトラフェニルスズ、トリブ
チルアンチモンオキサイド等]等が挙げられる。これら
のうち好ましいものは、3級アミン類、スズまたはアン
チモンを含有するカルボン酸の金属塩および有機金属化
合物である。
【0019】本発明の方法において、必要により整泡剤
(d)を使用することができる。(d)としては、ポリ
ウレタンに通常使用できるものが用いられ、具体例とし
てはジメチルシロキサン系整泡剤、例えば、日本ユニカ
ー(株)製のSZ−1306、L−520、L−54
0、L−5309、L−5366、トーレシリコン
(株)製のSH−190、SH−193およびSRX−
274Cが挙げられる。
【0020】本発明の製法における水ならびに(b)〜
(d)各成分の使用量は次の通りである。水の量は
(a)100重量部に対して通常3〜8重量部、好まし
くは4〜7重量部である。水の量が3重量部未満では発
泡倍率が低く発泡したポリウレタンフォームの密度が4
0kg/m3以下とならず、8重量部を超えると発泡し
たポリウレタンフォームが脆くなり実用に適さない。
(b)の量は、NCO指数が好ましくは70〜130、
さらに好ましくは85〜115となる量である。NCO
指数が70未満ではフォームの圧縮残留歪率および湿熱
残留歪率が大きくなり、また硬化時間が長くなって生産
性が低下し、130を超えると発泡したポリウレタンフ
ォームが脆くなり実用に適さない。(c)の量は(a)
100重量部に対して通常0.01〜5重量部、好まし
くは0.05〜3重量部である。(d)の量は(a)1
00重量部に対して通常0〜10重量部、好ましくは1
〜5重量部である
【0021】本発明の製法において、前記式(1)にお
けるMcの値が1500〜3000になるように(a)
および(b)の種類、ならびに(a)および(b)の使
用量を調整するのが好ましい。Mcの値が1500未満
では発泡したポリウレタンフォームの伸びが小さくな
り、3000を超えると発泡したポリウレタンフォーム
の反発弾性率が小さくなったり、圧縮残留歪率および湿
熱残留歪率が大きくなり実用に適さない。
【0022】本発明の製法において(a1)として重合
体ポリオールを使用する場合は、前記式(1)におい
て、m(a1)=(重合体ポリオールの使用g数)×
(重合体ポリオール中のポリオールの純分)、Mn(a
1)=(重合体ポリオール中のポリオールの数平均分子
量)、n(a1)=(重合体ポリオール中のポリオール
の1分子中の平均架橋点の数)として計算する。
【0023】本発明の製法において、必要により(a)
のうち活性水素を3個持つ出発物質にアルキレンオキシ
ドを付加してなる活性水素当量が35〜100の活性水
素化合物(a3)を併用することができる。この場合は
前記式(1)のかわりに下式(2)を用い、NCO指数
100のときの架橋点間分子量Mc’の値が1500〜
3000となる範囲で反応させなければならない。
【0024】
【数3】
【0025】但し、式中 Mc’:NCO指数100のときの架橋点間分子量 m(w):使用した水のg数 m(a1):(a1)の使用g数 Mn(a1):(a1)の数平均分子量 n(a1):(a1)1分子中の平均架橋点の数(平均
官能基数−2) m(a2):(a2)の使用g数 Mn(a2):(a2)の数平均分子量 n(a2):(a2)1分子中の平均架橋点の数(平均
官能基数−2) m(a3):(a3)の使用g数 Mn(a3):(a3)の数平均分子量 n(a3):(a3)1分子中の平均架橋点の数(平均
官能基数−2) m(b):(b)の使用g数 Mn(b):(b)の数平均分子量 n(b):(b)1分子中の平均架橋点の数(平均官能
基数−2) を示す。
【0026】該(a3)としてはジエタノールアミン、
トリエタノールアミン、グリセリン、トリメチロールプ
ロパン、1,2,6−ヘキサントリオールおよびこれら
のPOおよび/またはEOの付加物等が挙げられる。該
(a3)を併用する場合の使用量は、通常(a2)に対
して 重量%以下である。
【0027】本発明の方法を用いた軟質ポリウレタンフ
ォームは、前記(a)、(c)、水および必要により
(d)の各成分を予め混合(プレミックス)したものと
(b)とを攪拌、混合して発泡させることにより得られ
る。
【0028】本発明の方法を用いた軟質ポリウレタンフ
ォームの生産方式としては、従来公知の方式、例えばス
ラブ方式、ホットキュアー方式またはコールドキュアー
方式のいずれの方式でもよく特に限定されない。
【0029】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに説明する
が、本発明はこれにより限定されるものではない。な
お、実施例および比較例中の発泡処方欄の数値は重量部
を示す。
【0030】実施例1〜14および比較例1〜12 表1〜3に示した発泡処方に従って、金型内でポリウレ
タンフォームを発泡し、金型から取り出して、一昼夜放
置後該ポリウレタンフォームを切断して、その物性を測
定した。その結果を表1〜3に示す。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】(使用原料の記号の説明) ・高分子ポリオール(a1) a1−1:グリセリンのPO−EO付加物、EOの末端
含有量16重量%、Mn(a1)=4700、n(a
1)=1 a1−2:グリセリンのPO−EO付加物、EOの末端
含有量14重量%、Mn(a1)=5000、n(a
1)=1のポリオール中でアクリロニトリルを重合して
得た重合体ポリオール、ポリアクリロニトリル含有量2
0重量% ・ポリエーテルポリオール(a2) a2−1:ショ糖のEO付加物、Mn(a2)=80
0、n(a2)=6 a2−2:D−ソルビットのEO付加物、Mn(a2)
=600、n(a2)=4 ・活性水素含有化合物(a3) a3−1:ジエタノールアミン、Mn(a3)=10
5、n(a3)=1 a3−2:トリエタノールアミン、Mn(a3)=14
9、n(a3)=1 ・有機ポリイソシアネート(b1) b1−1:日本ポリウレタン工業(株)製コロネートT
−80(トリレンジイソソアネート)、Mn(b)=1
74、n(b)=0 b1−2:日本ポリウレタン工業(株)製(トリレンジ
イソソアネート/粗製MDI=80/20)、Mn
(b)=193.9、n(b)=0.065 b1−3:三洋化成工業(株)製(トリレンジイソソア
ネート/粗製MDI/ウレタン基含有変性MDI=50
/40/10)、Mn(b)=227、n(b)=0.
10 ・有機ポリイソシアネート(b2)〔(b)のうち(b
1)以外のもの〕 b2−1:日本ポリウレタン工業(株)製(粗製MD
I)、Mn(b)=358、n(b)=0.6 ・触媒(c) c−1:日本乳化剤(株)製ミニコールL−1020
(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) c−2:東ソー(株)製TOYOCAT ETF(ビス
−N,N−ジメチルアミノエチルエーテルのギ酸塩のジ
プロピレングリコール溶液) ・整泡剤(d) d−1:日本ユニカー(株)製L−5366(ジメチル
シロキサン系整泡剤)
【0035】(発泡条件) 金型形状:400mm×400mm×100mm 材質 :アルミニウム製 金型温度:62±2℃ 発泡方法:(a1)、(a2)、水、(c)および
(d)の各成分をプレミックスした後、(b)を加えて
6秒間攪拌し金型に注入した。 ミキシング方法:ハンドミキシング 攪拌羽回転数:5000回転/分 原料温度:25±1℃
【0036】(表1〜3における物性欄の記号の説明) イ:ポリウレタンフォームの見かけ密度を示す。単位は
kg/m3。 ロ:ポリウレタンフォームのフォーム硬さを示す。単位
はkgf/314cm2。ハ:ポリウレタンフォームの
反発弾性率を示す。単位は%。 ニ:ポリウレタンフォームの圧縮残留歪率を示す。単位
は%。 ホ:ポリウレタンフォームの湿熱残留歪率を示す。単位
は%。 (上記イ〜ホのフォーム物性の測定方法:JIS K
6401に準拠) ヘ:ポリウレタンフォームの伸びを示す。単位は%。 (上記ヘのフォーム物性の測定方法:JIS K 63
01に準拠)
【0037】
【発明の効果】本発明の方法を用いれば、従来のフロン
11やフロン123等のオゾン層を破壊するフロン化合
物を発泡助剤に使用することのない完全水発泡で、反発
弾性率が大きく、かつ圧縮残留歪率および湿熱残留歪率
が小さい、見かけ密度40kg/m3以下の軟質ポリウ
レタンフォームを製造することが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 賀久 基直 京都市東山区一橋野本町11番地の1 三洋 化成工業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性水素含有化合物(a)と有機ポリイ
    ソシアネート(b)と水とを触媒(c)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、該(a)が活性水素当量が1300〜10000で
    ある高分子ポリオール(a1)と活性水素を分子内に少
    なくとも4個有する出発物質にアルキレンオキシドを付
    加してなる活性水素当量が26〜500であるポリエー
    テルポリオール(a2)とからなり、かつNCO指数1
    00のときの下式(1)で表される架橋点間分子量Mc
    の値が1500〜3000となる範囲で反応させること
    を特徴とする軟質ポリウレタンフォームの製造方法。 【数1】 但し、式中 Mc:NCO指数100のときの架橋点間分子量 m(w):使用した水のg数 m(a1):(a1)の使用g数 Mn(a1):(a1)の数平均分子量 n(a1):(a1)1分子中の平均架橋点の数(平均
    官能基数−2) m(a2):(a2)の使用g数 Mn(a2):(a2)の数平均分子量 n(a2):(a2)1分子中の平均架橋点の数(平均
    官能基数−2) m(b):(b)の使用g数 Mn(b):(b)の数平均分子量 n(b):(b)1分子中の平均架橋点の数(平均官能
    基数−2) を示す。
  2. 【請求項2】 (a2)が活性水素を分子内に少なくと
    も6個有する出発物質にアルキレンオキシドを付加して
    なる活性水素当量が74〜500であるポリエーテルポ
    リオールである請求項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】 (b)がトリレンジイソシアネートまた
    はトリレンジイソシアネートと変性MDIおよび/また
    は粗製MDIとの混合物であって、数平均分子量が17
    4〜400、かつ1分子中の平均架橋点の数が0〜0.
    5である請求項1または2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】 得られる軟質ポリウレタンフォームの見
    かけ密度が40kg/m3以下である請求項1〜3いず
    れか記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
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