JPH11335478A - 高度にソフト化された高密度軟質ポリウレタンフォーム及びその製造方法 - Google Patents

高度にソフト化された高密度軟質ポリウレタンフォーム及びその製造方法

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JPH11335478A
JPH11335478A JP10143219A JP14321998A JPH11335478A JP H11335478 A JPH11335478 A JP H11335478A JP 10143219 A JP10143219 A JP 10143219A JP 14321998 A JP14321998 A JP 14321998A JP H11335478 A JPH11335478 A JP H11335478A
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JP
Japan
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polyurethane foam
flexible polyurethane
density
foam
hardness
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Withdrawn
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JP10143219A
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Inventor
Tetsuya Tsuboi
哲也 坪井
Tomohiro Izumi
知博 泉
Shigetoshi Mimura
成利 三村
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Toyo Tire Corp
Original Assignee
Toyo Tire and Rubber Co Ltd
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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 密度が大きいにも拘らず高度にソフトで底づ
き感がなく耐久性に優れた軟質ポリウレタンスラブフォ
ームとその製造方法を提供することにある。 【解決手段】 見掛け密度が48〜60Kg/m3 と高密度
でありながら、25%硬さが2〜8 kgf/314cm2 の範囲
にあり、圧縮残留歪が7%以下であるごとく調製された
高密度軟質ポリウレタンフォームに関し、また、その製
造方法としては、水、触媒、整泡剤の存在下、ポリオー
ル成分と有機ポリイソシアネート成分とをNCO−イン
デックス105〜110の範囲で反応させるに際し、前
記触媒(オクチル酸スズと第3級アミンとの混合触媒)
に三量化触媒を所定量(ポリオール成分100重量部当
り、0.15〜0.45重量部)添加・配合することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高度にソフト化
された高密度軟質ポリウレタンフォーム及びその製造方
法に関し、より詳しくはソファー、マット、敷きフトン
などを始めとする各種のクッション性家具、寝具等の素
材として好適な軟質ポリウレタンスラブフォーム、並び
にその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、軟質ポリウレタンフォームは、有
機ポリイソシアネートと水酸基などの活性水素原子を有
する化合物(例えば、ポリエーテルポリオール)とを、
オクチル酸スズと第3級アミンとからなる混合触媒、シ
リコーン整泡剤、その他目的に合わせて難燃剤、酸化防
止剤等を含むポリウレタン生成系に発泡剤として水を加
え、重合反応によるポリマー生成とともに発泡を行わせ
て製造されていた。
【0003】これらクッション性素材には、ソフトタッ
チでヘタリ難いこと、言い換えれば座り心地が良好で耐
久性がよいということが特に好まれるので、従来からこ
れらの特性を向上させる手段が種々研究されている。因
みに、クッション材の硬さを下げればソフト化できるこ
とはすでに公知であるが、ポリウレタンフォームの硬度
は、図1に示すごとく、基本的に密度と比例関係にあ
り、このため硬さを下げれば密度が下がり、このため底
つき感が生じたりヘタリ易くなってしまい、また逆に、
ヘタリを解消すべく高密度にすればするほど硬度が上が
り、ソフト化できないという難点があった。
【0004】また、クッション材をソフト化するため
に、有機ポリイソシアネートや触媒(主としてオクチル
酸スズ)を減量したり、ポリオールの種類を変更(官能
基数の小さいものへの変更)するなどの手法を用いて軟
質ポリウレタンフォームを低硬度化するときは、反応性
が阻害されてフォームが崩壊し易くなり、フォーム成形
が困難であるという欠点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように従来はソフ
ト化に限界があり、密度が50Kg/m3 前後の高密度品で
は硬度の低いものでも25%硬さが10 kgf/314cm2
上のものしか得られず、十分にソフト化できない。また
逆に、25%硬さが4〜6 kgf/314cm2 のものでは密度
が20Kg/m3 前後しかなく、これらの低密度品はいずれ
も耐久性が悪く、感触的に底つき感がするなどの問題が
あり、クッション材として単独使用できるものではな
い。
【0006】しかして、この発明の目的は、従来と同程
度の高密度品でありながら高度にソフト化されていて、
耐久性に優れかつ底づき感のない軟質ポリウレタンフォ
ームを提供することにある。また、この発明の他の目的
は、フォーム成形性を損なうことなく高度にソフト化し
うる高密度軟質ポリウレタンフォームの製造方法を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、通常の高密度
軟質ポリウレタンスラブフォームの配合処方(イソシア
ネートインデックス105〜110の範囲)にイソシア
ネート三量化触媒を添加併用すれば、発泡剤(水)の減
量に伴う反応速度の遅延が解消されて従来並のフォーム
成形性が確保されると共に、高密度を維持したままソフ
ト化しうるという知見をえて、この発明を完成するに至
った。
【0008】すなわち、この発明に係る請求項1記載の
発明は、JISK−6400に規定の見掛け密度試験に
準じて測定される見掛け密度が48〜60Kg/m3 の高密
度軟質ポリウレタンフォームであって、同硬さ試験に準
じて測定される25%硬さが2〜8 kgf/314cm2 の範囲
にあり、かつ、同繰返圧縮試験に準じて測定される圧縮
残留歪が7%以下であることを特徴とする高度にソフト
化された高密度軟質ポリウレタンフォームに関する。
【0009】見掛け密度が48〜60Kg/m3 と高く、2
5%硬さが8 kgf/314cm2 以下と低いという性質は、図
1に示すように、従来品では得られない新規な特性であ
り、その上、圧縮残留歪(繰返圧縮残留歪を含む)が7
%以下であるということは長時間の繰返し使用にも十分
堪える耐久性を意味するものであって、このような特性
を備えた本発明の軟質ポリウレタンフォームは、ヘタリ
難く、底づき感のないクッション材として理想的な素材
であるといえる。
【0010】従来、この分野で使用される高密度軟質ポ
リウレタンフォームは、スラブ製造設備を用いて連続的
に発泡させて製造されるものであり、その一般的な配合
処方は、平均分子量1000〜5000の3官能ポリエ
ーテルポリオールとトルエンジイソシアネート、触媒
(オクチル酸スズと第3級アミン)、発泡剤(水)、シ
リコーン整泡剤を主原料とし、必要に応じ、さらに難燃
剤、酸化防止剤、顔料などが添加されてなる。この場
合、イソシアネート成分の量は、フォーム密度を高める
ため一般の軟質ポリウレタンフォーム形成時に比べれば
かなり多量に配合されるものであり、通常、イソシアネ
ートインデックスが105〜110の範囲に調整されて
いる。
【0011】また、同じ理由により発泡剤である水の配
合量が一般軟質フォームの場合に比較して少量になるた
め、発熱が抑えられて樹脂化反応が遅くなる。そこで、
オクチル酸スズや第3級アミンなどの触媒量を加減して
反応速度を加速しようとすると、ガス化反応と樹脂化反
応とのバランスが崩れてフォーム破壊が起こり、フォー
ム成形が困難になるという欠点があった。
【0012】この発明に係る請求項2記載の発明は、上
記のごとき従来法の欠点を解消すべくなされたものであ
り、その要旨とするところは、ポリオール成分と有機ポ
リイソシアネート成分とを水、触媒、整泡剤の存在下、
イソシアネートインデックス105〜110の範囲で反
応させて高密度軟質ポリウレタンフォームを製造する方
法において、前記触媒がポリオール成分100重量部当
り、0.15〜0.45重量部の三量化触媒を含有する
ことにある。すなわち、従来の配合処方に第3の触媒と
して特定な三量化触媒を添加含有させると、フォームの
立上がりが速くなり、ガス化反応と樹脂化反応がバラン
スよく生起して、容易に所望のフォームが形成される。
【0013】上記三量化触媒の好ましい例としては、オ
クチル酸カリウム及び酢酸カリウムを挙げることができ
る。また、これら三量化触媒の添加量は、ポリオール成
分100重量部当り0.15重量部より少ないと反応性
が落ちフォーム崩壊が起こる傾向が増し、0.45重量
部を越えて増量すると初期反応が速すぎてフォームが独
立気泡気味となり、成形性が低下する。したがって、三
量化触媒の添加量としては0.15〜0.45重量部の
範囲が好ましく、中でも0.30重量部が反応性と成形
性の両面から特に好適である。
【0014】また、前記のポリオール成分としては、従
来から軟質ポリウレタンフォーム製造用に使用されてい
る平均分子量1000〜5000のポリエーテルポリオ
ールであればいずれも使用可能であるが、特に好ましい
例としてはOH価30〜100の3官能ポリエーテルポ
リオールとOH価50〜150の2官能ポリエーテルポ
リオールとを重量比で70:30〜90:10の割合で
混合して得られる混合ポリオールを挙げることができ
る。
【0015】さらに、この発明で使用する有機ポリイソ
シアネート成分としては、従来から慣用の2,4−トル
エンジイソシアネート(2,4−TDI)、2,4−T
DIと2,6−トルエンジイソシアネート(2、6−T
DI)との混合物であるTDI−80(2,4−TDI
/2,6−TDI=80/20)、TDI−65(2,
4−TDI/2,6−TDI=65/35)等を例示す
ることができるが、中でも前記の混合ポリオールに対し
所定量のTDI−80を組合わせ配合するときは、他の
特性(通気度、反発弾性、引張強度、伸度、引裂強度
等)を損なうことなくソフト化でき、特に好適である。
【0016】以上のごとく、この発明によれば、これま
で一般的に使用されてきた高密度スラブフォームの配合
処方に三量化触媒を添加してその反応性を調整し、高密
度品を低硬度化しても成形性は安定しており、同時に良
好な耐久性とソフトな感触を発現しうる高密度軟質ポリ
ウレタンフォームの製造が可能である。
【0017】
【実施例】つぎに、実施例と比較例を挙げてこの発明の
特徴をより詳細に説明する。表1と表2は、三量化触媒
を添加配合した場合(実施例1〜10)と三量化触媒を
添加配合しない場合(比較例1〜5)の配合処方とその
反応性、及び得られたフォームの代表的物性を示したも
のであり、製造試験はいずれも通常の軟質ポリウレタン
フォームのスラブ製造設備を用いて行われた。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】表中、実施例1〜5は、見掛け密度が60
Kg/m3 前後あり25%硬さが8 kgf/314cm2 以下である
高密度軟質ポリウレタンフォームを狙った処方であり、
三量化触媒とイソシアネート成分を所定の範囲で変量し
ている以外は、他の配合内容(ポリオール成分、触媒、
整泡剤、発泡剤の種類、配合量)においてすべて共通し
ている。具体的には、OH価56の3官能ポリエーテル
ポリオール(DOW社製、商品名#3000PPG)8
0重量部とOH価112の2官能ポリエーテルポリオー
ル(旭硝子社製、商品名EX−1020)20重量部と
からなる混合ポリオール100重量部、シリコーン整泡
剤(東レ・ダウコーニング社製、商品名SRX−294
A)1.5重量部、水1.4重量部、オクチル酸スズ
0.35重量部、第3級アミン(東ソー社製、商品名ト
ヨキャットNP)0.20重量部を共通成分とし、これ
に三量化触媒(オクチル酸カリウム)を0.15、0.
30、0.45重量部と変量・添加すると共に、トルエ
ンジイソシアネート(TDI−80)を22.6重量部
( NCO Index=105)又は23.7重量部( NCO Index=1
10)配合し、発泡させたものである。
【0021】実施例6〜10は、発泡剤である水の配合
量を増加させて、見掛け密度が50Kg/m3 前後、25%
硬さが8 kgf/314cm2 以下である高密度軟質ポリウレタ
ンフォームを狙った処方である。配合面では、発泡剤で
ある水の量が増加しただけイソシアネート成分(TDI
−80)の配合量が増加していることを除けば、いずれ
も実施例1〜5に相当する配合処方となっている。
【0022】比較例1は,現行の高密度軟質ポリウレタ
ンフォーム用配合処方であり、比較例2〜4は,この処
方をベースに低硬度化調整を図ったものである。すなわ
ち、比較例2のように、オクチル酸スズとイソシアネー
トを減量すると、硬さのみ若干低下するが、反応性が悪
化し、フォーム崩壊し易くなるため、11.0 kgf/314
cm2 程度が低硬度化の限界である。比較例3は比較例2
のアミン触媒を増量して反応性向上を図ったものであ
り、比較例4はポリオールの官能基数を低くして低硬度
化を図ったものであるが、いずれもフォーム崩壊が生じ
て満足なフォームは得られなかった。
【0023】また、比較例5は現行低硬度品の一処方例
を示したものである。このように硬度を下げるために発
泡剤である水を多量に添加し、NCO Index を105以下
と比較的低くしてなる従来の処方では、25%硬さとと
もに見掛け密度が低下し、前者が4 kgf/314cm2 程度に
低下すると後者も20Kg/m3 前後まで低下して、圧縮残
留歪が大きくなってしまうので、使用時へたり易く、底
づき感がするなどの問題が発生する。
【0024】これらの発泡性原液については、反応性の
指標としてライズタイムを測定し、また、発泡後のフォ
ーム状態を観察して、反応性とフォーム成形性の両面か
ら総合評価し、その結果を優(◎)、良(○)、可
(△)、不可(×)の4段階に分けて表示した。
【0025】ついで、得られたフォームの物性を下記の
試験方法に準じて測定した。 a)見掛け密度、25%硬さ、反発弾性、圧縮残留歪、
繰返圧縮残留歪はJISK−6400、 b)引張強度、伸び率、引裂強度はJISK−630
1、 c)通気度はDOW法による試験法である。 結果は表1と表2に纏めて示した。
【0026】表1から明らかなように、この発明の方法
により得られる高密度軟質ポリウレタンフーム(実施例
1〜10)は、見掛け密度が48〜60Kg/m3 であっ
て、25%硬さが2〜8 kgf/314cm2 の範囲にあり、か
つ、圧縮残留歪がいずれも1.9〜2.6%の範囲であ
って小さく、高度にソフト化された高密度軟質ポリウレ
タンフォームである。かかる特性を備えた軟質ポリウレ
タンフォームは、表2(比較例1〜5)に示す通り、三
量化触媒を含まない従来型配合の処方調整のみでは得る
ことのできなかったものである。
【0027】このうち実施例1〜5は、前記の通り見掛
け密度60Kg/m3 を狙った処方なので、水の添加量は
1.4重量部と少ないが、これに起因する初期反応の遅
延は三量化触媒を添加配合することで矯正しうる。ま
た、その作用は、ライズタイムに反映されているよう
に、添加量が多いほど強くなるが、成形性と反応性のバ
ランスを考慮すれば、ポリオール成分100重量部当り
0.30重量部前後が最も好ましい量である。またこの
場合、低硬度化の調整は、オクチル酸スズの減量とポリ
オール成分の種類を特定すること(3官能ポリオールに
2官能ポリオールを添加し官能基数の少ないものへ変更
する)により調整されている。
【0028】また、実施例6〜10は、見掛け密度50
Kg/m3 を狙った処方なので、水の添加量は1.8重量部
と増えているが、この場合も、三量化触媒の添加量がポ
リオール成分100重量部当り0.15〜0.45重量
部の範囲において目的のフォームが得られ、中でも三量
化触媒を0.30重量部添加したとき反応性と成形性が
最もバランスよく調整でき、良好な結果が得られた。
【0029】
【発明の効果】以上説明した通り、この発明に係る高密
度軟質ポリウレタンフォームは、25%硬さが2〜8kg
f/314cm 2 以下であり,従来品に比べると高度にソフト
化されているので、感触的にソフトであるに拘らず底づ
き感がなく、繰返し使用にも堪える耐久性を備え、クッ
ション性家具、寝具用の素材として好適に使用し得るも
のである。
【0030】また、この発明において高度にソフト化さ
れた高密度軟質ポリウレタンフォームは、従来の高密度
軟質ポリウレタンフォーム形成用配合に比較的少量の三
量化触媒を添加・調製して製造されるものなので、既存
のスラブ製造設備がそのまま使用でき、成形性も良好
で、品質的にも優れた製品を容易かつ安価に提供するこ
とが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】軟質ポリウレタンスラブフォームの硬さと密度
の関係を示すグラフである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 JIS K−6400に規定の見掛け密
    度試験に準じて測定される見掛け密度が48〜60Kg/m
    3 の高密度軟質ポリウレタンフォームであって、同硬さ
    試験に準じて測定される25%硬さが2〜8 kgf/314cm
    2 の範囲にあり、かつ、同繰返圧縮試験に準じて測定さ
    れる圧縮残留歪が7%以下であることを特徴とする高度
    にソフト化された高密度軟質ポリウレタンフォーム。
  2. 【請求項2】 ポリオール成分と有機ポリイソシアネー
    ト成分とを水、触媒、整泡剤の存在下、イソシアネート
    インデックス105〜110の範囲で反応させて高密度
    軟質ポリウレタンフォームを製造する方法において、前
    記触媒が、前記ポリオール成分100重量部当り、0.
    15〜0.45重量部の三量化触媒を含有することを特
    徴とする、高度にソフト化された高密度軟質ポリウレタ
    ンフォームの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記三量化触媒が、オクチル酸カリウム
    又は酢酸カリウムである請求項2記載の高度にソフト化
    された高密度軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
JP10143219A 1998-05-25 1998-05-25 高度にソフト化された高密度軟質ポリウレタンフォーム及びその製造方法 Withdrawn JPH11335478A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005246048A (ja) * 2003-12-26 2005-09-15 Bridgestone Corp 車両用シートクッションパッド、車両用シートバックパッド及び車両用シート
JP2008081664A (ja) * 2006-09-28 2008-04-10 Inoac Corp 低硬度性軟質ポリウレタン発泡体及びその製造方法
JP2018030975A (ja) * 2016-08-26 2018-03-01 積水化学工業株式会社 ウレタン樹脂組成物

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