JPS62112616A - ポリウレタンフオ−ムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はポリウレタンフォームの’ＪＪ　ａ　法に関し
、詳しくは、特に自動重用シートクッション材として改
善すｎ、たフオーム性能及び優ｒ−た生産性を有する可
撓性ポリウレタンフォームの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

可撓性ポリウレタンフォームは、優ｎ−＋クッション性
能等を有し、車両、家具、寝具など広い分野で使用づれ
ているが、その用途により要求きれる性能も異なってい
る。

例えば、自動亀甲シートクッションを対象とする場合は
、快適な座り心地及び乗り心地が必要とさｊ、るため、
フオーム性能としては適度な硬さ、艮好な弾性、ｌＪ−
さな圧縮永久歪などが要求される。

従来、可撓性ポリウレタンフォームは、ポリエーテルポ
リオールのような比較的高分子量のポＩＪ　オー　ルと
、トリレンジイソシアネート’ｔベースとしたポリイソ
シアネートとを、触媒、発泡剤、その他の添加剤の存在
下で反応させ、モールディング法やスラブ法などによっ
て製造されている。トリレンジイソシアネートハ、室温
で液状であり、扱いやすく、得らｊ、るフオームの性能
が良いことなどから、このような可撓性ポリウレタンフ
ォームの製造に多く甲いられている。その反面、トリレ
ンジイソシアネートは蒸気圧が比較的高く、臭気があり
、また、ポリオールとの反応が速くはないなどの問題点
がある。

そのため、このような可撓性ポリウレタンフォームの製
造には、安全衛生面での改善、高生産性、低膜＠費など
が較求されている。

こｎ、らの問題点を改善する方法としては、例えば、特
開昭５３−５１２９９号、特開昭５７−１０９８２０号
などに記載されているような、トリレンジイソシアネー
トの代わりに、蒸気圧が低く、ポリオールとの反応が速
いジフェニルメタンジイソシアネートをベースとしたポ
リイソシアネートを使用し、ワンショット法又はプレポ
リマー法で可撓性ポリウレタンフォームｔａ造する方法
が挙げられる。この方法によれば、金型でフオームの成
形品ｔ−製造する場合、脱型時間をｆｐシフェニルメタ
ンジイソシアネー？’ｉペースとする可撓性ポリウレタ
ンフォームは、反発弾性が小さく、そのため、表面のタ
ッチがソフトでなく、そして、圧縮永久歪が大きいなど
の問題点があり、例えば、自動車用シートクッションと
しては、快適な座り心地性や乗り心地性が必ずしも満足
できるものではない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、トリレンジイソシアネートに比べ、蒸気
圧が小さく、かつポリオールとの反応が速いというジフ
ェニルメタンジイソシアネートをベースとするポリイソ
シアネートの利Ａを維持しつつ、得らｊ、るフオームの
弾性を高くし、かつ圧縮永久歪を小さくすることによっ
て、クッション材、特に自動東用シートクッション材と
して、優れた性能を有する可撓性ポリウレタンフォーム
を製造すべく鋭意研究した結果、特定された組成のポリ
イソシアネートとポリオールとを組み合わせ便用するこ
とで、この目的が達成きれることを見い出し、本発明に
至った。

すなわち、本発明のポリウレタンフォームのフシ造方法
は、ポリイソシアネートとポリオールとを発泡剤、必要
に応じて触媒、界面活性剤、充てん材、その他の添加剤
の存在下で反応させ、モールディング法によってポリウ
レタンフォームを製造するに際し、 １）ポリイソシアネート成分として、ジフェニルメタン
ジインシアネート６０ないし９０重量％と、官能基数３
以上のポリメチし′ンボリフェニルボリインシアネート
４０ないし１０重Ｍ’　％とからなる混合ポリイソシア
ネートとポリエーテルジオールとから１１！！ａしたも
のであって、インシアネート基含有量が２０．０ないし
２８．０重量％の範囲内であるプレポリマーを使用し、
そして ｉｉ）ポリオール成分として、水酸基１個当たりの平均
分子９１５００ないし２５００で、エチレンオキシド含
有量が５ないし２５５重量％範囲内で、そして平均官能
基数が３．８７にいし４．１の範囲内のポリエーテルポ
リオールを、使用すること全特徴とする。

本発明に使用するブレポリ１−は、当業界で公知の通常
の方法で製造できる。すなわち、過列置のポリイソシア
ネート混合物とポリエーテルジオールとを混合し、常温
又は高めた温度で、必要に応じて触媒の存在下に混合し
ながら反応を完結させることによって得られる。

このプレポリマーの製造において、所定量のポリイソシ
アネート混合物全量とポリエーテルジオールとを一度に
反応させてもよいし、予め、ジフェニルメタンジインシ
アネートの一部とポリエーテルジオールとを反応せた後
、残余のポリイソシアネート成分を混合してもよい。

グレボリマーｅｇ造する場合、インシアネート基／水酸
基の割合は、特に限定されないが、割合が１．０に近く
なると、得られるプレポリマ゛　　−の粘度が高くなり
、また、その割合が大きくなりすぎるとプレポリマーの
低温貯蔵安定性が悪くなりやすい。したがって、得らｎ
、るプレポリマーの最終イソシアネート含量が２０．Ｏ
ないし２８．０重量％の範囲になるように、インシアネ
ート基と水酸基の割合を調節することが好ましい。

プレポリマーの製造に使用する混合ポリイソシアネート
ハ、ジフェニルメタンジイソシアネート６０ないし９０
′Ｎ量チと、官能基数が３以上であるポリメチレンポリ
フェニルポリイソシア、ｔ−−ト４０ないしｌＯＮ量チ
からなる混合物であることが好ましいが、これは、ジフ
ェニルメタンジイソシアネートが６０重Ｊｔ　％より小
さくなると、得られるフオームの引き裂き強き、破断時
の伸びが低下しすぎ、一方、９０ｉｆ％より大きくなる
と発泡時のフオームの安定性が悪くなるためである。

シフ：ニルメタンジインシアネートは、２゜４′−異性
体と４．４′−異性体とがあるが、プレポリマーの製造
に用いるジフェニルメタンジイソシアネートは　２．４
７−異性体を５ないし２０重量％含むことが好ましい。

この２，４′−異性体は、フオーム生成時の安定性及び
プレポリマーの貯蔵安定性を改善する効果がある。

プレポリマーの製造に使用するポリエーテルジオールは
、特に限定されないが平均分子量が１０００ないし４０
００　の範囲内にあるものが有利である。

本発明において、プレポリマーと反応きせるポリエーテ
ルポリオールは、水酸基ｔａ当たりの平均分子量が１５
００ないし２５００で、エチレンオキシド含量が５ない
し２５重量％の範囲内で、セして平均官能基数が３，８
ないし４．１の部間が好ましい。

この平均官能基数が、３．８より小さいと、圧縮永久歪
が犬きくなり、−万、４．１より大きいと、破断時の伸
び丸び引き裂き強さが低下する。

一方、ポリエーテルポリオールの水酸基１ｆｆｉｉｌ当
たりの平均分子量が１５００より小きくなると、得られ
るフオームの反発弾性が低下するし、圧縮永久歪が大き
くなる、反発弾性は、ボＩＪ　Ｚ−チルポリオールの平
均官能数とエチレンオキシド含量にも密接な関係があり
、平均官能基数３．８ないし４，１の範囲ではエチレン
オキシド含量が増すほど大きくなる。このことは、従来
、宕〈予想することができなかったことであり、この関
係を見いだしたことによって初めて、所望する可撓性ポ
リウレタンフォーム金製、ｔ　ｆることか可能となった
のである〇 上記したようなポリエーテルポリオール自体は、公知の
ものであり、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオ
キシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシドなどの内
の一つを、又は二つ以上を混合物として若しくは順次に
、四官能性開始剤、例えばペンタエリスリトールに添加
、重合きせることにより製造することができる。

このポリエーテルポリオールは、１種又は２種以上の混
合物でもよいが、ポリイソシアネートとの反応を速める
ために水酸基少なくとも３０重量％は１級水酸基である
ことが好ましい。

そして、このポリエーテルポリ１−ルとしては、通常、
ポリエーテルテトラオールを用いるが、８曹に応じてポ
リエーテルテトラオールに他の水酸基含有化合物、例え
ば尿素樹脂で改質されたポリオキシアルキ１ノンポリオ
ール、スチレンやアクロニトリルで改質された、いわゆ
るポリマーポリオール、ポリブタジェンポリオールなど
の比較的高分子量のポリオール、又はトリエタノールア
ミン、ジェタノールアミン、グリセリンのような低分子
量ポリオールなどを併用することができる。しかし、そ
の使用量は、本発明の目的を損わない範囲に限定される
。

また、このポリエーテルポリオールには、ポリエーテル
テトラオールに少量のポリエーテルジオールやトリオー
ルなどを併用することも可能である。この場合、上記し
たように平均官能基数３．８ないし４．１の範囲内であ
ることが必要である。

本発明に使用することができる発泡剤は、当業界で公知
のものである。それには、不活性低沸点溶剤と反応性発
泡剤の２種があり、倒起すると、前者としては、塩化メ
チレン、三塩化メチレン、トリクロロフルオロメタン、
ジクロロジフルオロメタン、アセトン、ヘキサンなどが
代表的な例として挙げられ、更に窒素ガスや空気なども
包含される。後者の代表的な例とじては水が挙げられる
が、室温より高い温度で分解して気体を発生する、例え
ばアゾ化合物のようなものも包まれる。

本発明において使用できる触媒は、第三級アミン、有機
金属化合物などで、例えば三級アミンとしてはトリエチ
ルアミン、トリブチルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、
Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ、　Ｎ、　Ｎ’、　Ｎ’−テ
トラメチルエチレンジアミン、１．　４−ジアザ−ビシ
クロ−（２，２゜２）オクタン、Ｎ−メチル−Ｎ′−ジ
メチル−アミンエチルピペラジン、トリエチレンジアミ
ンなどが挙げられ、有機金属化合物としては、すず（Ｉ
ｔ）アセテート、すず（１）オクトエートのようなカル
ボン酸のすず（ｎ）塩などが挙げらｊ、る。そして、こ
れらの触媒は混合して用いることもできる０ そして、乳化剤及びフオーム安定剤のような界面活性剤
、酸化防止剤や紫外線吸収剤のような老化防止剤、炭酸
カルシウムや硫酸バリウムのような充てん材、難燃剤、
可塑剤、着色剤、抗カビ剤等当業界で公知の各種添加剤
、助剤全必要に応じて使用することができる。

本発明において、各成分は低圧発泡機などの公知の混合
装置を用いて混合し、型内に注入するＯ インシアネートインブックスミｌ：６常７０ないし１２
０の範囲内、好ましくは８０ないし１１５の範囲内であ
る。

フオームを！！竜するのに使用する型は鉄、アルミニウ
ム又はグラスチックなどでつくら力、た型が用られる。

この型には、フオームが型内金満たすのに十分な量又は
満たすのに必要な景より多い量の混合液を注入する。

該混合液は必要に応じて予め３０〜６０℃の適当な温度
に加温しておく。脱型可能時間は、各成分の使用比率、
各成分の温度、型温度、型形状により異なるが、通常、
５分より短く、脱型後の変形は全くないか、あってもご
くわずかである。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれ
に限定さｊ、るものではない。

なお、例中において、部及び％はことわりのない限り、
それぞれ重量部及び重量％を示す。

実施例１〜４及び比較例 ポリイソシアネート（プレポリマー）の製造２．４′−
異性体ｔ１９．３％含むジフェニルメタンジイソシアネ
ート４７６部とポリプロピレングリコール（ＰＰＧ−４
０００）１２４部とを混合して反応させたのち、この反
応混合物に、平均官能基数が３以上のポリメチレンポリ
フェニルポリイソシアネート２１９部と４，４′−ジフ
ェニルメタンジインシアネート１８１部を混合し、表１
に示すＮＧＯ含量２８％のものを得た。

これをポリイソシアネートＡとする。

ポリイソ７アネートＢは、２．４’−異性体を２２．０
％含ｆ）ジフェニルメタンジイソシアネート５０７部と
ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ−２０００）とを混
合し反応させたのち、これに平均官能基数３以上のポリ
メチレンポリフェニルイソシアネート１４５部と、２．
４’−異性体を１３．４％含むジフェニルメタンジイソ
シアネート１５５部を混合して表１に示すＮＣＯ含量２
５チのものを得た。

ポリウレタンフォームの製造 表２に示す配合割合で、ポリエーテルポリオール、又は
ポリエーテルポリオールとポリマーポリオール（ＦＡ−
７２８、三洋化成工業社製）、水、トリクロロモノフル
オロメタン（フロン−１１、旭硝子社＄７り、トリエチ
レンジアミン（ＴＥＤＡ　　Ｌ−３３，東洋曹達工業社
製）。

ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル（ＮＩＡＸ
　　Ａ−１，ユニオンカーバイド社製）。

シリコーン堅泡剤（ＳＲＸ−２７４Ｃ，トーレシリコー
ン社製又はＬ−３６０１，日本ユニカー社製）及び上記
したポリイソシアネートＡ又けＢを混合し、４５℃、の
アルミ型（４００Ｘ４００Ｘ１００ｍ）に注入して成形
した。脱型時間は３分とした。

得られたそれぞれのポリウレタンフォームの密度、２５
チＩＬＤ、反発弾性、圧縮永久歪を測定した。なお、２
５チＩＬＤは圧縮・荷重曲線より読み取った２５％圧縮
時の荷重で日本工業規格ＪＩＳＫ６４０１に基づいて測
定した。

反発弾性はＪＩＳＢ１５０１に基づき、そして圧縮永久
歪はＪＩＳＫ６４０１に準じて測定した。

これらの結果を合わせて表２に示す。

得られたポリウレタンフォームの密度は、実施例１〜４
が４６〜５０　Ｋｇ　／ｍ’で、比較例が４８　Ｋｙ／
ｍ”であり、２５％ＩＬＤは、実施例１〜４が１７〜２
２ＫＦで、比較例が１９　Ｋ９／　〜３と同程度であっ
たが１発弾性は、比較例が５７チであるのに対して実施
例１〜４け６０〜６６％と向上した。更に、圧縮永久歪
は、５０チ圧縮７００２２時間の場合、比較例が１０チ
であるのに対し、実施例は４〜７％と改善され、５０チ
圧縮相対温度９５％、５０Ｃ１２２時間の場合、比較例
が１５チであるのに対し、実施例は６〜ＩＯと改善され
、そして特に、９０チ圧縮７０℃、２時間の場合、比較
例が８０％であるのに対して、実施例は５〜１０％と大
幅に改善された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、特定された組成のポリイソシアネート
とポリオールとを組み合わせて反応させることによって
、蒸気圧が低く、かつポリオールとの反応が速いという
ジフェ；ルメタンジイソシアネートをベースとしたポリ
イソシアネートの利点を維持したまま、得られるフオー
ムの圧縮永久歪が小さく、かつ良好な反発弾性を有し、
自動重用ノートクッション材として非常に優れた可撓性
フオームを製造することができる。

その結果、臭気が少なくなり、安全衛生面においても改
善され、また、脱型時間を５分以内程度とすることがで
きるなど生産性を向上させることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ポリイソシアネートとポリオールとを発泡剤、必
   要に応じて触媒、界面活性剤、充てん材、その他の添加
   剤の存在下で反応させ、モールディング法によつてポリ
   ウレタンフォームを製造するに際し、 ｉ）ポリイソシアネート成分として、ジフェニルメタン
   ジイソシアネート６０ないし９０重量％と、官能基数３
   以上のポリメチレン ポリフェニルポリイソシアネート４０ない し１０重量％からなるポリイソシアネート とポリエーテルジオールとから製造したも のであつて、イソシアネート基含有量が ２０．０ないし２８．０重量％の範囲内であるプレポリ
   マーを使用し、 ｉｉ）ポリオール成分として、水酸基１個当たりの平均
   分子量１５００ないし２５００で、エチレンオキシド含
   有量が５ないし２５重量 ％の範囲内で、そして平均官能基数が３．８ないし４．
   １の範囲内のポリエーテルポリオールを、 使用することを特徴とするポリウレタンフォームの製造
   方法。 （２）プレポリマーの製造に使用する混合ポリイソシア
   ネート中のジフェニルメタンジイソシアネートが５ない
   し２０重量％の２，４′−ジフェニルメタンジイソシア
   ネートを含有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の方法。