JPH0952935A - 軟質ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発泡剤に水単独を用いても成形性が良好で通
気性に優れ、低密度・低硬度でフォーム物性に優れた自
動車シート用軟質ポリウレタンフォームを製造する。 【解決手段】 ポリオールと有機ポリイソシアネートと
を、発泡剤、触媒および必要により整泡剤の存在下で反
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、特定組成のポリオールおよび特定構造のイミダゾ
ール化合物を必須に含有する発泡触媒を用い、フォーム
の通気性を特定範囲に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は軟質ポリウレタンフ
ォームを製造する方法に関する。更に詳しくは、成形性
が良好で、通気性に優れかつ低密度・低硬度の、自動車
シート用に適した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、低密度・低硬度の自動車シート用
ウレタンフォームの成形は、発泡剤としてフロン化合物
が使用されていたが、環境問題から使用が規制されるこ
ととなった。このため、発泡剤として水単独を用い、炭
酸ガスの発生効率を良くするために注入型温を従来より
も高く設定する方法（例えば、特開平３−１９２１０９
号、特開平３−１７６１１０号各公報）等が提案されて
いる。また、発泡触媒にイミダゾール化合物を使用する
ことでフォームの通気性を改善する方法（例えば、特公
平４−２２７６１９号、平４−１４９２２７号、平５−
２６２８４１号各公報）が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
注入型温を高くする方法でフォームを低密度化しても、
低硬度とはなりにくく、成形品にクラックが発生するな
ど問題解決には至っていない。また、発泡剤の水の使用
量を多くして低密度化すると通気性が低下し圧縮永久歪
等のフォーム物性が極端に悪くなり、また、フォームを
形成するポリウレタン骨格中のウレア部分が増加するこ
とにより低硬度のものが得られないという問題点があ
る。

【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、特定のポリオールおよび発
泡触媒を用い、フォームの通気性を特定範囲に調整する
ことにより、上記問題点を解決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、ポリオール（Ａ）と有
機ポリイソシアネート（Ｂ）とを、水を発泡剤に用い
て、触媒（Ｃ）および必要により整泡剤（Ｄ）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、下記（１）〜（３）を満たす条件で発泡を行
うことを特徴とする軟質ポリウレタンフォームの製造方
法に関するものである。 （１）ポリオール（Ａ）として、官能基数が３、水酸基
価が４８〜８５、ＨＬＢが５．５〜７．５のポリエーテ
ルポリオール（ａ）と、官能基数が２、水酸基価が９０
〜１４０のポリオキシプロピレングリコール（ｂ）とか
らなり、（ａ）：（ｂ）の重量比が（７０：３０）〜
（１００：０）であるポリオールを用い； （２）触媒（Ｄ）の少なくとも２０重量％として、下記
一般式

【０００６】

【化２】

【０００７】［式中、Ｒ¹は炭素数１〜４のアルキル基
を表し、Ｒ²、Ｒ³およびＲ⁴はそれぞれ水素または炭素
数１〜４のアルキル基を表す。］で示されるイミダゾー
ル化合物（ｃ）を用い；かつ （３）得られる軟質ポリウレタンフォームの通気性が
２．０ｆｔ³／ｍｉｎ以上である。

【０００８】本発明における（Ａ）を構成するポリエー
テルポリオール（ａ）としては、活性水素原子を３個有
する化合物（アルコール類、アミン類等）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、
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）が挙げられる。アミン類としては、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）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−もしくは２，３−ブチレン
オキシドおよびこれらの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
あり、併用の場合の付加形式はブロックまたはランダム
のいずれでもよい。

【０００９】該（ａ）として好ましいものは、官能基数
が３、水酸基価が４８〜８５、かつＨＬＢが５．５〜
７．５のポリエーテルポリオールである。

【００１０】（ａ）の官能基数が３未満では、キュアー
不足となりウレタンフォーム表面のスキン荒れが発生し
成形性が悪化し、３を超えると本発明の目的である低硬
度のフォームが得られない。

【００１１】（ａ）の水酸基価は４８〜８５が好まし
く、さらに好ましくは６２〜８０である。水酸基価が４
８未満では、本発明の目的である低密度とはならず、ま
た、圧縮永久歪が悪化する。一方、８５を超えると通気
性が悪化しフォームの収縮等が発生する。

【００１２】また、（ａ）のＨＬＢが５．５未満では、
本発明の目的である低密度とはならない。また、キュア
ー不足となり成形不良が発生しやすくなる。一方、７．
５を超えると発泡速度が速くなりクラックが発生し成形
性が悪化する。

【００１３】ここに、ＨＬＢ（ＨＹＤＲＯＰＨＩＬＥ−
ＬＩＰＯＰＨＩＬＥ ＢＡＬＡＮＣＥ）とは、小田らの
方法［出典：小田、寺村「界面活性剤の合成とその応
用」５０１頁、槙書店発行（１９５７年）］により算出
される数値である。ＨＬＢは親水性を表す数値として用
いられており、０〜４０の範囲の数値で示し、数値が大
きいほど親水性が高いことを示す。

【００１４】（Ａ）を構成するもう一方の成分であるポ
リオキシプロピレングリコール（ｂ）としては、活性水
素原子２個を有する化合物（アルコール類、アミン類
等）のプロピ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、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）が挙げられる。アミン類としては、２価アミン類
（メチルアミン、エチルアミン、アニリン等）が挙げら
れる。該（ｂ）として好ましいものは、官能基数が２
で、水酸基価が９０〜１４０のポリオキシプロピレング
リコールである。

【００１５】（ｂ）の官能基数が２未満では、圧縮永久
歪が低下し、硬化時間も長くなり、またキュアー不足と
なって成形性が悪化し、２を超えると本発明の目的であ
る低硬度のフォームが得られず、また通気性が低下し成
形品にクラックが発生するなど成形性が悪化する。

【００１６】（ｂ）の水酸基価は９０〜１４０が好まし
く、さらに好ましくは１０５〜１２５である。水酸基価
が９０未満では本発明の目的である低密度のフォームが
得られず圧縮永久歪も悪化し、１４０を超えると本発明
の目的である低硬度のフォームが得られず、また触媒使
用量の許容範囲が狭くなり実用性に乏しい。

【００１７】本発明におけるポリオール（Ａ）を構成す
る（ａ）と（ｂ）の重量比は、通常（７０：３０）〜
（１００：０）、好ましくは８０：２０である。（ｂ）
の比率が３０を超えるとキュアー性が悪くなり成形性が
悪化する。また、圧縮永久歪も悪化する。

【００１８】本発明において、用いられる発泡触媒
（Ｃ）の少なくとも２０重量％、好ましくは３０重量％
以上は、前記一般式（１）で示されるイミダゾール化合
物（ｃ）である。該（ｃ）の具体例としては、１−メチ
ルイミダゾール、１、２−ジメチルイミダゾール、１、
２、４、５、−テトラメチルイミダゾール、１−メチル
−２−エチルイミダゾール、１、４−ジメチル−２−エ
チルイミダゾール、１−メチル−２−イソプロピルイミ
ダゾール、１−ｎ−ブチル−２−メチルイミダゾール、
１−イソブチル−２−メチルイミダゾールなどが挙げら
れる。これらのうち特に好ましいものは１−イソブチル
−２−メチルイミダゾールである。（Ｃ）中の（ｃ）の
量が２０重量％未満では通気性が２．０ｆｔ³／ｍｉｎ
未満となり成形品にクラックが発生したり圧縮永久歪が
悪化するなど成形性、フォーム物性が良好な軟質ポリウ
レタンフォームが得られない。

【００１９】（Ｃ）として該（ｃ）と共に併用できる他
の触媒としては、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）；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
ン類およびスズまたはアンチモンを含有するカルボン酸
の金属塩または有機金属化合物およびこれらの２種以上
の併用である。

【００２０】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−もしくは２，６−トリレンジ
イソシアネート（ＴＤＩ）、粗製ＴＤＩ、２，４’−も
しくは４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート
（ＭＤＩ）、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。

【００２１】これら有機ポリイソシアネートとして例示
したもののうち好ましいものは、ＴＤＩ単独またはＴＤ
Ｉと変性ＭＤＩおよび／または粗製ＭＤＩとの混合物で
あってＴＤＩ含量が７０重量％以上のものであり、特に
好ましいのはＴＤＩ単独である。

【００２２】整泡剤（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、日本ユ
ニカー（株）製の「ＳＺ−１１４２」、「Ｌ−５２
０」、「Ｌ−５４０」、「ＳＺ−１１０５」、「Ｌ−５
７４０Ｍ」および「Ｌ−５７４０Ｓ」；トーレシリコン
（株）製の「ＳＨ−１９０」、「ＳＨ−１９３」および
「ＳＲＸ−２９４Ａ」；等のジメチルシロキサン系整泡
剤が挙げられる。

【００２３】本発明における発泡剤、有機ポリイソシア
ネートおよび整泡剤の使用量は、次の通りである。発泡
剤は、水単独である。ポリオール（Ａ）１００重量部に
対して通常２．５〜８重量部、好ましくは３〜６重量部
である。有機ポリイソシアネートは、ＮＣＯ指数が好ま
しくは７０〜１３０、さらに好ましくは８５〜１１０と
なる量である。ＮＣＯ指数が７０未満ではフォームの圧
縮永久歪が大きくなり、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。整泡剤は、（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。

【００２４】本発明の方法を用いた自動車シート用軟質
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、例えばホットキュアー方式、コールドキュアー方
式等いずれの方式でもよいが、好ましいのはホットキュ
アー方式である。

【００２５】

【発明の実施の形態】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。

【００２６】

【実施例】

実施例１〜８および比較例１〜８ 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。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】

【００３０】（使用原料の記号の説明） ・ポリエーテルポリオール（ａ） （ａ１）：グリセリンのＰＯ−ＥＯ−ＰＯ−ＥＯ付加
物、ＥＯの末端含有量６重量％、全ＥＯ含有量１５重量
％、水酸基価＝７５、ＨＬＢ＝６．７ （ａ２）：グリセリンのＰＯ−ＥＯ−ＰＯ−ＥＯ付加
物、ＥＯの末端含有量７重量％、全ＥＯ含有量１７％、
水酸基価＝７０、ＨＬＢ＝６．９ （ａ３）：グリセリンのＰＯ−ＥＯ−ＰＯ−ＥＯ付加
物、ＥＯの末端含有量７重量％、全ＥＯ含有量１２％、
水酸基価＝５６、ＨＬＢ＝５．９ （ａ４）：グリセリンのＰＯ−ＥＯ付加物、ＥＯの末端
含有量２０重量％、水酸基価＝５６、ＨＬＢ＝７．１ （ａ５）：グリセリンのＰＯ−ＥＯ付加物、ＥＯの末端
含有量２０重量％、水酸基価＝３４、ＨＬＢ＝６.７ （ａ６）：ペンタエリスリトールのＰＯ−ＥＯ付加物、
ＥＯの末端含有量１２重量％、水酸基価＝３２、ＨＬＢ
＝５．５ ・ポリオキシプロピレングリコール（ｂ） （ｂ１）：プロピレングリコール−ＰＯ付加物、水酸基
価＝１１８ （ｂ２）：プロピレングリコール−ＰＯ付加物、水酸基
価＝９３ （ｂ３）：プロピレングリコール−ＰＯ−ＥＯ付加物、
ＥＯの末端含有量１０重量％、水酸基価＝５５、 （ｂ４）：プロピレングリコール−ＰＯ−ＥＯ付加物、
ＥＯの末端含有量５重量％、水酸基価＝１０５ ・イミダゾール化合物（ｃ） （ｃ１）：三共エアプロダクツ（株）製「ＮＣ−ＩＭ」
（１−イソブチル−２ーメチルイミダゾール ・有機ポリイソシアネート 日本ポリウレタン工業（株）製「コロネートＴ−８０」
（ＴＤＩ、ＮＣＯ％＝４８．３） ・イミダゾール化合物（ｃ）以外の触媒 触媒−１：活剤ケミカル（株）製「ミニコールＬ−１０
２０」（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） 触媒−２：日本乳化剤（株）製「ＮＥＭ」（Ｎ−エチル
モルホリン） 触媒−３：日東化成（株）製「ネオスタンＵ−２８」
（スタナスジオクトエート） ・整泡剤 日本ユニカー（株）製「ＳＺ−１１４２」（ジメチルシ
ロキサン系整泡剤）

【００３１】（発泡条件） 金型形状：３００ｍｍ×３００ｍｍ×１００ｍｍ 材質 ：アルミニウム製 金型温度：３５±３℃ 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℃

【００３２】（表１〜３における物性欄の記号の説明） ・フォーム物性の測定方法および単位を以下に示す。 全密度 ：ＪＩＳ Ｋ６４０１に準拠、単位はｋｇ／ｍ³ フォーム硬さ：ＪＩＳ Ｋ６４０１に準拠、単位はｋｇｆ 反発弾性率 ：ＪＩＳ Ｋ６４０１に準拠、単位は％ 圧縮永久歪 ：ＪＩＳ Ｋ６４０１に準拠、単位は％ 通気性 ：ダウ式エアーフローメーターにて測定（ＡＳＴＭ３５７４）、 単位はｆｔ³／ｍｉｎ ・成形性は、ポリウレタンフォームの成形品を観察し、
良否判断した。

【００３３】

【発明の効果】本発明の方法を用いることにより、発泡
剤に水単独を用いても、成形性が良好で、しかも通気性
に優れ、かつ低密度・低硬度でフォーム物性に優れた自
動車シート用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８年６月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】本発明における（Ａ）を構成するポリエー
テルポリオール（ａ）としては、活性水素原子を３個有
する化合物（アルコール類、アミン類等）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、
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）が挙げられる。アミン類としては、アルカノール
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）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−もしくは２，
３−ブチレンオキシドおよびこれらの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あり、併用の場合の付加形式はブロックま
たはランダムのいずれでもよい。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】（Ａ）を構成するもう一方の成分であるポ
リオキシプロピレングリコール（ｂ）としては、活性水
素原子２個を有する化合物（アルコール類、アミン類
等）のプロピ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、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）が挙げられる。アミン類としては、例えば１価の第
一級アミン（メチルアミン、エチルアミン、アニリン
等）が挙げられる。該（ｂ）として好ましいものは、官
能基数が２で、水酸基価が９０〜１４０のポリオキシプ
ロピレングリコールである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリオール（Ａ）と有機ポリイソシアネ
   ート（Ｂ）とを、水を発泡剤に用いて、触媒（Ｃ）およ
   び必要により整泡剤（Ｄ）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、下記
   （１）〜（３）を満たす条件で発泡を行うことを特徴と
   する軟質ポリウレタンフォームの製造方法。 （１）ポリオール（Ａ）として、官能基数が３、水酸基
   価が４８〜８５、ＨＬＢが５．５〜７．５のポリエーテ
   ルポリオール（ａ）と、官能基数が２、水酸基価が９０
   〜１４０のポリオキシプロピレングリコール（ｂ）とか
   らなり、（ａ）：（ｂ）の重量比が（７０：３０）〜
   （１００：０）であるポリオールを用い； （２）触媒（Ｄ）の少なくとも２０重量％として、下記
   一般式 【化１】 ［式中、Ｒ¹は炭素数１〜４のアルキル基を表し、Ｒ²、
   Ｒ³およびＲ⁴はそれぞれ水素または炭素数１〜４のアル
   キル基を表す。］で示されるイミダゾール化合物（ｃ）
   を用い；かつ （３）得られる軟質ポリウレタンフォームの通気性が
   ２．０ｆｔ³／ｍｉｎ以上である。
2. 【請求項２】 イミダゾール化合物（ｃ）が１−イソブ
   チル−２−メチルイミダゾールである請求項１記載の製
   造方法。