JPS6397616A - 異硬度ポリウレタンフオ−ム - 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） 本発明は弾性ポリウレタンフォームの成形品に関し、と
くに部分により異なった硬度を有する異硬度フオーム及
びその製造方法に関する。

（従来の技術） 弾性ポリウレタンフォームは座席シート、背凭れクッシ
ョン、ヘッドレストなどとしてほとんど総ての自動車に
使用されている。最近自動車走行の高速化に伴い、これ
らの緩衝材に運転者及び同乗者の体の保持性を高める必
要が生じて来た。この対策として座席及び背凭れの両端
にある土手部分のフオームに金属ワイヤを入れたり、チ
ップフオームを入れたりしてきた。金属ワイヤを使用す
ると重量及び製造原価が上昇し、フオーム製造後通気性
を向上するためタラッシングを行うと変形を起こすなど
の問題を起こす。またチップフオームを使用するとフオ
ームの表面に異物怒を生じ怒触が低下する。また製造工
程も複雑化する。

（発明が解決しようとする問題点） これらの問題を解決するため特開昭５７−１４５６２０
号公報では複数の混合ヘッドを使用しく型内の所定の部
分に配合の異なる発泡原液を同時に注入し発泡させるこ
とにより、座席及び背凭れの土手の部分だけ硬度を高く
したり異硬度フオームを製造する方法が開発されている
。この方法は配合の異なる複数の原液を同時に注入する
必要があるため、タンク、配管、混合ヘッドなどの数が
増加し設備費が著しく高くなる。また硬度の異なるフオ
ームの接触面の位置が一定しないため、製造した異硬度
フオーム成形物の品質がばらつく点が問題である。

（問題点を解決するための手段） 以上の問題点を解決するため本発明者等は種々検討した
結果異硬度フオームの一成分として既に発泡硬化したス
ラブフオーム及びこれと一体で発泡成形して得た成形フ
オームよりなる異硬度ポリウレタンフォーム成形物につ
いて別に特許を出願した。この異硬度フオームを自動車
のシート、クッション、ヘッドレスト等として使用した
場合に、その構造が使用者に与える影響及び触感につい
て更に詳細に検討した結果、本発明に到達した。

即ち本発明は、発泡硬化した特定の硬度を有するポリウ
レタンスラブフオーム及びポリウレタンフォーム原料混
合物を注入し該スラブフオームと一体で発泡成形して得
た別の硬度を有する成形フオームからなるポリウレタン
フォームにおいて、スラブフオームと成形フオームとの
境界面が負荷の方向に対し角度を有する面からなること
を特徴とする異硬度ポリウレタンフォームである。　こ
の境界面には発泡原液が含浸し硬化するためフオームの
部分に比べ硬度が高くなり、異硬度フオーム内において
弾力性を有する膜を形成する。従って負荷が成る角度を
もうてこの膜にかかった場合には膜は延伸し負荷を異硬
度フオーム全体に分散させることができる。その結果ス
ラブフオームを座席、背凭れ、ヘッドレスト等の中央部
に使用した場合には良好な結果を示す、一方、スラブフ
オームを両側め土手部分に使用し、中央に向いたスラブ
フオームの側面が負荷の方向と平行になる場合にはこの
効果は認められない、且つ境界面の硬さが使用者の体に
伝わり異硬度フオームの触感が不良になる。

このような影響を避けるためには、スラブフオームを設
置する際、中央に向いた側面に角度を持たせ、その結果
、生成した境界面の負荷を受けられるようにすることが
必要である。その角度としては負荷の方向に対し１７５
〜５度が好ましく、とくに１６０〜２０度が好適である
。境界面は平面であっても曲面であってもよい。

本発明で使用するポリウレタンフォーム原料混合物は１
種類であるため、タンク、配管、混合ヘッドなとの数を
節約することができるため設備費が低下し、成形作業が
簡単になり、且つ安定化することができる。またスラブ
フオームと成形フオームとの境界面の位置が固定するた
め、生成した異硬度フオームの品質が一定になる。

本発明においてスラブフオームと成形フオームの硬度は
異なるが、使用する部分により何れが高くてもよい。ま
たスラブフオームは硬度の異なる２種以上を使用しても
差し支へない。異硬度ポリウレタンフォーム成形物の硬
度は座席及び背凭れの中央部がそれぞれ１０〜３０Ｋｇ
／３１４ｃｄ　　及び５〜２０Ｋｇ／３１４ｃＩＩｔの
範囲に入るようにする。また両側の土手部分の硬度は１
５〜５０Ｋｇ／３１４ｃ＋Ｊ　　及び１０〜５０Ｋｇ／
　３１４　ｃｄの範囲に入るようにする。硬度がこの範
囲を外れると乗心地が悪くなり、体の保持性が低下する
。

また注入したポリウレタンフォーム原料混合物が発泡す
る際にスラブフオームの表面に浸入し硬化後この部分の
硬度が上昇する。この浸入する深さが１〜３ｗｌＩｍで
あれば実用上問題にはならないが、これを越すと異硬度
ポリウレタンフォーム成形物の中に異物感を生ずる。ま
たｌｌｌｌＩｌ未満では境界面の接着強度が低下する。

従って浸入する深さを１〜３ｍ＋ａに止めるためには注
入するポリウレタンフォーム原料混合物のクリームタイ
ムを３〜８秒、ライズタイムを２０〜７０秒とすること
が必要である。クリームタイム及びライズタイムがこの
範囲を越えると原料混合物の粘度上昇が遅れ、その結果
浸入する深さが増大し著しい硬度上昇を起こす、またこ
の範囲以下の場合には原料混合物がスラブフオームに進
入する前に硬化するため境界面の接着強度が低下する。

次ぎに本発明を図面により説明する。

図１は座席両側の土手部分をスラブフオーム１で作り、
中央の座席部分はポリウレタンフォームの原料混合物を
注入し、発泡硬化して得た成形フオーム２で構成する異
硬度フオームの断面図である。矢印は負荷の方向を示し
、両フオームの境界面３は負荷の方向に対し４５度傾斜
している０図２は図１と同様な座席の断面図であるが、
スラブフオーム１と成形フオーム２との境界面３が垂直
であり、負荷の方向と平行になっている。

図１の座席では両側の土手の部分にも負荷が分散し、安
定した座り心地を得ることができる。これに反し図２の
座席ではは中央部の成形フオームのみが凹み、境界面３
の硬い上縁が使用者の方へ突出する形になるため感触が
不良になる。

本発明に使用するポリオールは水、エチレングリコール
、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメ
チレングリコール、１．３−及び１．４−ブタンジオー
ル、１．５−ベンタンジオール、グリセリン、１．２．
６−ヘキサンドリオール、１．１．１−）リメチロール
エタン、１．１．１−　）リメチロールプロパン、ペン
タエリスリット、ソルビット、シーＩＷ、乳糖、α−メ
チルグルコシド、ノボラック樹脂、りん酸、ポリりん酸
などの多価ヒドロキシ化合物、アニリン、エチレンジア
ミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン
、メチレンオルソクロルアニリン、４．４’−ジフェニ
ルメタンジアミン、２．４−）リレンジアミン、２．６
−ドリレンジアミンなどのアミン類、トリエタノールア
ミン、ジェタノールアミンなどのアルカノールアミン類
にエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオ
キシド、テトラヒドロフラン、スチレンオキシド等の１
種又は２種以上を付加せしめて得られるポリエーテルポ
リオール類、又はポリテトラメチレンエーテルグリコー
ルである。又、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
、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、
１．３及び１．４−ブタンジオール、テトラメチレング
リコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレング
リコール、デカ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、ペンタエリスリット、ソルビット
等の少なくとも２個のヒドロキシル基を有する化合物の
１種又は２種以上と、マロン酸、マレイン酸、コハク酸
、アジピン酸、酒石酸、ピメリン酸、セバシン酸、シェ
ラ酸、フタール酸、テレフタール酸トリメリット酸、ヘ
ミメリＶト酸等の少なくとも２個のカルボキシル基を有
する化合物の１種又は２゛種以上とから得たポリエステ
ルポリオール、又はポリカプロラクトン等の環状エステ
ルの開環重合体類も用いられる。更に特公昭３９−２４
７３７、特公昭４１−３４７３　、特公昭４３−２２１
０８、特公昭４４−８−２３０　、特公昭４７−４７５
９７、特公昭４７−４７９９９、特開昭４８−３４９９
１、特開昭５１−５０３９８、特開昭５１−７０２８６
、特開昭５２−１１２４９、特開昭５３−４０９２　、
特開昭５３−４０９２　、特開昭５３−１３７００、特
開昭５４−６４２６４、特開昭５３−７８２９７、特開
昭５４−１３３５９９　、特開昭５５−５９８８等に記
載のポリエーテルポリオール及び／又はポリエステルポ
リオール中でエチレン性不飽和化合物をグラフト重合さ
せて得られる、いわゆるポリマーポリオール組成物が用
いられる。かかる組成物を調製するのに適当なエチレン
性不飽和化合物にはアクリロニトリル、スチレン等があ
る。更に、１．２−ポリブタジェンポリオール、１．４
−ポリブタジェンポリオールも用いられる。

これらのポリオールの中でとくに本発明に適したポリオ
ールはプロピレンオキサイド及びエチレンオキサイドを
付加重合して得た２〜４官能のポリエーテルポリオール
であって、全アルキレンオキサイド中のエチレンオキサ
イドの含有量が１０〜２０重量％、末端における第１級
ヒドロキシル基の含有量が５０〜９０重量％のポリエー
テルポリオールである。またこのポリオールにアクリル
ニトリルまたはアクリルニトリルとスチレンとをグラフ
ト重合して得たポリマーポリオールも本発明に好適であ
る。

上に述べた各種のポリオールのヒドロキシル価の好まし
い範囲は２０〜１５０ｍｇＫＯＲ／ｇであって、これら
のポリオールは単独または混合して用いられる本発明で
使用するポリイソシアネートは例えば、２．４−）リレ
ンジイソシアネート、２．６−）リレンジイソシアネー
ト、この両イソシアネートの８０／２０重量比（８０／
２０−　Ｔ　Ｄ　Ｉ　）または６５／３５重量比（６５
／３５−　Ｔ　Ｄ　Ｉ　）の混合物、粗製トリレンジイ
ソシアネート（粗製ＴＤＩ）、４，４”−シフエルメタ
ンジイソシアネート（４，４’−ＭＤ　Ｉ　）　、２．
４’−シフエルメタンジイソシアネート（２，４’−Ｍ
ＤＩ　）　、２．２’−シフエルメタンジイソシアネー
ト（２，４°−ＭＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシア
ネートの異性体混合物（ＭＤＩ）、ポリメチレンボリフ
ェニルポリイソシアネ、−ト（粗製ＭＤＩ）、トルイジ
ンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘ
キサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシア
ネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、及
びこれらのイソシアネートのカルボジイミド変性体、ビ
ニレット変性体、二量体、二量体、プレポリマーである
。

ポリイソシアネートは単独または混合して使用するが、
本発明にとくに通したポリイソシアネートはジフェニル
メタンジイソシアネートの異性体混合物のカルボジイミ
ド変性体とポリメチレンポリフェニルポリイソシアネー
トとの混合物である本発明に使用する架橋剤は、エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリ
コール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコ
ール、トリメチレングリコール、１．３−及ヒ１．４−
ブタンジオールなどの単量体ポリオール、トリエタノー
ルアミン、ジェタノールアミンなどのアルカノールアミ
ン類、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリ
エチレンテトラミンなどの脂肪族ポリアミン、メチレン
オルソクロルアミン、４．４’−ジフェニルメタンジア
ミン、アニリン、２．４−トリレンジアミン、２．６−
トリレンジアミンなどの芳香族ポリアミン、及びこれら
の活性水素化合物にエチレンオキサイド、プロピレンオ
キサイドなどを付加して得られるヒドロキシル価２００
ｍｇＫＯＨ／ｇ以上の化合物である。

その他ハイドロキノン、レゾルシン、アニリンなどにエ
チレンオキサイド及び／又はプロピレンオキサイドを付
加して得たヒドロキシル価２００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上の
化合物も使用できる。

ポリイソシアネート中のＮＧＯ基とポリオール及び架橋
剤中の活性水素との当量比（ＮＧＯ／Ｈ’）が０゜７０
〜１．４０となるようにポリイソシアネート、ポリオー
ル及び架橋剤を使用する。

本発明で使用し得る触媒としては従来公知のもので特に
限定はないが、例えばアミン系ウレタン化触媒（トリエ
チルアミン、トリプロピルアミン、トリイソプロパツー
ルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、ヘ
キサデシルジメチルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ
−エチルモルホリン、Ｎ−オクタデシルモルホリン、モ
ノエタノールアミン、ジェタノールアミン、トリエタノ
ールアミン、Ｎ−メチルジェタノールアミン、Ｎ、Ｎ−
ジメチルエタノールアミン、ジエチレントリアミン、Ｎ
、Ｎ、Ｎ’、Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ
、Ｎ、Ｎ’、Ｎ’　　−テトラメチルプロピレンジアミ
ン、Ｎ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ’　　−テトラメチルブタンジア
ミン、Ｎ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ’　　−テトラメチル−１，３
−ブタンジアミン、Ｎ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ’　　−テトラメ
チルへキサメチレンジアミン、ビス（２−（Ｎ、Ｎ−ジ
メチルアミノ）エチル）エーテル、Ｎ、Ｎ−ジメチルベ
ンジルアミン、Ｎ、Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン
、Ｎ、Ｎ。

Ｎ’　、Ｎ”、Ｎ“−ペンタメチルジエチレントリアミ
ン、トリエチレンジアミン、トリエチレンジアミンのギ
酸塩及び他の塩、第−及び第二アミンのアミノ基のオキ
シアルキレン付加物、Ｎ、Ｎ−ジアルキルピペラジン類
のようなアザ環化合物、種々のＮ、Ｎ１、Ｎ”−トリア
ルキルアミノアルキルヘキサヒドロトリアジン類、特公
昭５２−４３５１７のβ−アミノカルボニル触媒、特公
昭５３−１４２７９のβ−アミノニトリル触媒等）、有
機金属系ウレタン化触媒（酢酸錫、オクチル酸錫、オレ
イン酸銀、ラウリン酸銀、ジプチル錫ジアセテート、ジ
ブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジクロライド、オク
タン酸鉛、ナフテン酸鉛、ナフテン酸ニッケル、ナフテ
ン酸コバルト等）等がある。これらの触媒は単独又は混
合して用い、その使用量は活性水素をもつ化合物１００
部に対してｏ、ｏｏｏｔ〜１０．０部である。

本発明における発泡剤は、水、トリクロロモノフルオロ
メタン（Ｆ−１１）　、ジクロロジフルオロミクン、メ
チレンクロライド、トリクロロトリフルオロエタン、ジ
ブロモテトラフルオロエタン、トリクロロエタン、ペン
タン、ｎ−ヘキサン等の１種又は２種以上の混合物であ
る。

本発明における整泡剤は、従来公知の有機けい素界面活
性剤であり、例えば、日本ユニカー社製のＬ−５２０、
Ｌ−５３２、Ｌ−５４０５Ｌ−５４４、Ｌ−５５０、Ｌ
−３５５０、Ｌ−５３０５、Ｌ−３６００、Ｌ−３６０
１、Ｌ−５３０５、Ｌ−５３０７、Ｌ−５３０９、Ｌ−
５７１０、Ｌ−５７２０％Ｌ−５７４０Ｍ　、Ｌ−６２
０２などであり、トーレ・シリコーン社製の５ｌｌ−１
９０，５Ｈ−１９２、・５Ｈ−１９４，５Ｈ−２００，
５ＲＸ−２５３，５ＲＸ−２７４Ｃ。

５Ｆ−２９６１，５Ｆ−２９６２，５ＲＸ−２８ＯＡ、
　５ＲＸ−２９４Ａなどであり、信越シリコーン社製の
Ｆ−１１４、Ｆ−１２１、Ｆ−１２２、Ｆ−２２０、Ｆ
−２３０，、Ｆ−２５８、Ｆ−２６０８，Ｐ−３１７、
Ｆ−３４１、Ｆ−６０１、Ｆ−６０６、Ｘ−２０−２０
０、Ｘ−２０−２０１などであり、東芝シリコーン社製
ではＴＦＡ−４２００、ＴＦＡ−４２０２、ゴールドシ
ェミット社製ではＢ−４１１３などである。

これらの整泡剤の使用量は、活性水素をもつ化合物とポ
リイソシアネートとの総量１００重゛量部に対し０．１
〜５重量部である。

本発明には以上のほか必要により安定側、充てん剤、着
色剤などを使用することができる。

本発明を実施するにはポリオール、゛架橋剤、整泡剤、
触媒、発泡剤その他の助剤を所定１混合しレジン成分と
する。またポリイソシアネートは混合しポリイソシアネ
ート成分とする。

一方所定の硬度を有するポリウレタンの弾性フオームス
ラブから所ポの寸法を有するスラブフオームを切り出し
、金型内の所定の位置におく。

ウレタン発泡機を用い、前記両成分の混合比がＮＧＯ／
Ｈ−０，７０〜１．４０となるように混合し、スラブフ
オームを設置した金型内の空間蔀へ注入し直ちに蓋を閉
じて発泡硬化させ為、金型は必要に応じ予め３０〜５０
℃に加熱しておき、また発泡終了後硬化を完全に行うた
め加熱することもできる。硬化終了後生成した異硬度ポ
リウレタンタンフオーム成形物を金型から取り出す。

（作用） 本発明による異硬度ポリウレタンフォームはスラブフオ
ームと成形フオームとの境界面が負荷の方向に対し角度
を有するため、負荷を異硬度フオーム全体に分散させる
ことができる。

（実施例） 次に本発明の実施例を述べる。

実施例には次の原料を使用した。

ポリオールＡ−−−−−グリセリンを開始剤とし、酸化
プロピレンを８３．８モル付加重合し、次いで酸化エチ
レンを１５．８モル付加重合して得たヒドロキシル価３
４１ｍｇＫＯＨ／ｇ１第１級ヒドロキシル基含有量７１
重量％を存するポリエーテルポリオール。

触媒Ｃ−−−−−−−−−−−）リエチレンジアミンの
３３％ジエチレングリコール？９　？ｆｌ。

触媒Ｄ−−−−−−−−−−−ビス（ジメチルアミノエ
チル）エーテル。

触媒Ｅ−−−−−−−−−−−Ｎ−プロピルモルホリン
。

シリコーン油Ｆ−−−−日本ユニカー社製整泡剤Ｌ−５
イソシアネー）Ｇ−ＮＣＯ基含基量有量３１重量％製Ｍ
ＤＩとＮＣＯ基含有１ｉ２８重量％のカルボジイミド変
性ＭＤＩとの同量混合物 フオーム物性はＪＩＳ　Ｋ−６３０１及び−６４０１に
より測定した。

硬度は２５％押込硬度（ＩＬＤ）により測定し、サグフ
ァクタは６５％押込硬度と２５％押込硬度との比率で示
した。

実施例１ ポリオールＡ　１００重量部、水２．９重量部、触媒Ｃ
Ｏ，６重量部、触媒Ｄ０．２重量部、シリコーン油１．
０重量部、ジェタノールアミン１．０重量部、Ｆ−１１
５，０重量部を混合してレジン液とした。このレジン液
をイソシアネートＧ　５２．７重量部と混合し厚さ１０
０ｍｍの型に注入発泡し成形フオームを得た。この成形
フオームの硬度は２０Ｋｇ／３１４ｃＪであった。

別に硬度１１．３Ｋｇ／３１４ｃｄを有する弾性フオー
ムのスラブから図１の１に示すような梯形断面を有する
平行面間の厚さ２０Ｃ１１のスラブフオームを切り出し
座席の金型の図１に示す位置に設置した０次に前記のレ
ジン液とイソシアネートＧとの混合物を金型の空隙部へ
注入し、蓋を閉じ室温で発泡硬化させた。

得られた異硬度フオームの座席はスラブフオームと成形
フオームとの境界面が４５度傾斜しており、自動車に取
り付けて使用した際、体の保持性及びクソシッンの感触
が良好であった。

比較例１ 実施例１で使用した弾性フオームのスラブから図２の１
に示すような短形断面を有する厚さ２０ｃｍのスラブフ
オームを切り出し、座席の金型の図２に示す位置に設置
した０次に実施例１に使用したレジン液とイソシアネー
トとの混合物を金型の空隙部へ注入し、以下、実施例１
と同様に処理し異硬度フオームを得た。この異硬度フオ
ームはスラブフオームと成形フオームとの境界面が垂直
になっており、負荷の方向と平行である。この異硬度フ
オームを使用した結果では、体の沈下度が太きい上に両
側の境界面の硬さが体に伝わり感触不良であった。

（効果） 本発明による異硬度フオームを使用すれば、自動車の運
転者及び同乗者の体の保持性を高めることができる。ま
たスラブフオームと成形フオームとの境界面が異物感を
与えないため感触を不良化することがない。

【図面の簡単な説明】

図１はスラブフオームと成形フオームとの境界面が負荷
の方向に対し角度を有する異硬度フオームの座席の断面
図である。 図２は境界面が負荷の方向と平行な異硬度フオームの座
席の断面図である。 図１及び図２においてｌとスラブフオーム、２は成形フ
オーム、３は境界面、矢印は負荷の方向を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発泡硬化した特定の硬度を有するポリウレタンスラブフ
   ォーム及びポリウレタンフォーム原料混合物を注入し該
   スラブフォームと一体で発泡成形して得た別の硬度を有
   する成形フォームからなるポリウレタンフォームにおい
   て、スラブフォームと成形フォームとの境界面が負荷の
   方向に対し角度を有する面からなることを特徴とする異
   硬度ポリウレタンフォーム。