WO2018235515A1 - 軟質ポリウレタンフォーム用組成物、軟質ポリウレタンフォーム並びに車両用シートパッド - Google Patents

軟質ポリウレタンフォーム用組成物、軟質ポリウレタンフォーム並びに車両用シートパッド Download PDF

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浩二 實藤
光彦 渡辺
英青 瀬口
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株式会社ブリヂストン
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Definitions

  • the present invention relates to a composition for flexible polyurethane foam, a flexible polyurethane foam and a seat pad for a vehicle.
  • Flexible polyurethane foams are widely used as seat pads for vehicles, etc., because of their excellent cushioning properties.
  • the seat pad for a vehicle has both cushioning properties for achieving comfort such as a feeling of sitting and high vibration absorption that absorbs vibrations caused by traveling of the vehicle, vibrations of the engine, and the like.
  • a polyurethane foam containing a specific amount of a specific polyol per 100 parts by mass of a polyol component is disclosed for the purpose of achieving both high resilience and high vibration absorption (patent document 1).
  • the lower limit of the achievable density was about 65 kg / m 3 when both cushioning properties and high vibration absorbability are premised.
  • As a method of lowering the density it is conceivable to increase the amount of CO 2 generated by increasing the amount of water used as a foaming agent at the time of production of urethane foam, but increasing the amount of water increases urea bonds. Do. When the urea bond is increased, the rigidity of the urethane foam is increased to be hard, leading to a decrease in cushioning properties, so a urethane foam having a low density and excellent cushioning properties has not been found so far.
  • An object of the present invention is to provide a composition for a flexible polyurethane foam, a flexible polyurethane foam, and a vehicle seat pad which have both a cushioning property and a high vibration absorbability and a low density.
  • the present invention relates to the following ⁇ 1> to ⁇ 12>.
  • a composition for flexible polyurethane foam comprising a polyol component, an isocyanate component, a foaming agent, a communicating agent, and a catalyst, wherein the catalyst is an amine catalyst having 11 or more carbon atoms, and the communicating agent is A composition for flexible polyurethane foam, which is a polyol having an ethylene oxide content of more than 50 mol%.
  • ⁇ 3> The composition for flexible polyurethane foam according to ⁇ 2>, wherein the foam stabilizer is a high activity silicone.
  • a flexible polyurethane foam formed by foaming a foaming stock solution containing a polyol component, an isocyanate component, a foaming agent, a communicating agent, and a catalyst, wherein the catalyst is an amine catalyst having 11 or more carbon atoms, Flexible polyurethane foam, wherein the passivating agent is a polyol having an ethylene oxide content of more than 50% by mole.
  • the foaming stock solution further contains a foam stabilizer.
  • ⁇ 7> The flexible polyurethane foam according to ⁇ 6>, wherein the foam stabilizer is a high activity silicone.
  • the foam stabilizer is a high activity silicone.
  • the highly active silicone has a surface tension of 22 mN / m or more.
  • the compounding amount of the catalyst is 1.5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polyol component.
  • the catalyst is an amine catalyst having 11 to 24 carbon atoms.
  • ⁇ 11> The flexible polyurethane foam according to any one of ⁇ 6> to ⁇ 10>, wherein the blending amount of the foam stabilizer is 0.5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the polyol component.
  • ⁇ 12> A vehicle seat pad comprising the flexible polyurethane foam according to any one of ⁇ 5> to ⁇ 11>.
  • a low density flexible polyurethane foam composition a low density flexible polyurethane foam composition, a flexible polyurethane foam, and a vehicle seat pad which have both cushioning properties and high vibration absorption properties.
  • the flexible polyurethane foam of the present invention comprises a polyol component, an isocyanate component, a foaming agent, a connecting agent which is a polyol having an ethylene oxide content of more than 50 mol%, and a composition for a flexible polyurethane foam comprising an amine catalyst having 11 or more carbon atoms. It is obtained from Specifically, it is obtained by foaming a foaming stock solution containing a polyol component, an isocyanate component, a foaming agent, a communicating agent having a content of ethylene oxide of more than 50 mol%, and an amine catalyst having 11 or more carbon atoms.
  • the foaming stock solution is a composition for flexible polyurethane foam.
  • a polyol having a content of ethylene oxide of more than 50% by mole is used as the communicating agent.
  • the presence of a polyol having a content of ethylene oxide of more than 50% by mole preferentially generates urethane bonds and improves the cushioning properties of the urethane foam.
  • the flexible polyurethane foam of the present invention has both cushioning properties and high vibration absorption, and has low density.
  • the cushioning property can be evaluated by the hysteresis loss of the vehicle seat pad.
  • the hysteresis loss is preferably 18% or less, more preferably 16% or less. When the hysteresis loss is 18% or less, the reaction force against the minute displacement behavior after sitting becomes smaller, the cushioning property is excellent, and the sitting comfort is better.
  • the high vibration absorbability preferably has a resonance frequency of 3.9 Hz or less and a vibration magnification of 3.8 times or less, more preferably a resonance frequency of 3.7 Hz or less and a vibration magnification of 3.6 times or less More preferably, the resonance frequency is 3.6 Hz or less and the vibration magnification is 3.3 times or less.
  • the resonant frequency and the vibrational magnification tend to depend on the density, the closed cell ratio, the cell diameter, the hardness, the air permeability and the like of the flexible polyurethane foam.
  • the density is preferably less than 65 kg / m 3 .
  • the weight is preferably 35 to 63 kg / m 3 , more preferably 38 to 60 kg / m 3, and 40 to 57 kg / m 3 It is more preferable to set it to 3 .
  • the density is an overall density when measured in accordance with JIS K-6400-2 (2004).
  • Hardness (5% ILD; Indentation Load Deflection )
  • ILD Indentation Load Deflection
  • the hardness is a value measured as a load (N / 314 cm 2 ) when a flexible polyurethane foam is compressed 25% by a pressure plate having a diameter of 200 mm by a method according to JIS K6400.
  • the air permeability depends on the size, amount, etc. of cells in the flexible polyurethane foam, and the size of the cells and the degree of cell breakage can be adjusted as an index.
  • the target value of the air flow rate is 45 ml / cm 2 / s or less.
  • the air flow rate is measured according to JIS K 6400-7 (2012) using a sample piece of 10 mm in thickness cut out from the inner center of a molded flexible polyurethane foam (long 400 mm ⁇ horizontal 400 mm ⁇ thickness 100 mm).
  • the cell diameter of the surface layer (also referred to as a skin layer) of the flexible polyurethane foam is preferably 400 ⁇ m or less, and more preferably 100 to 320 ⁇ m.
  • the vibration absorbability of the flexible polyurethane foam is enhanced by reducing the cell diameter and providing the cell with a viscosity effect as air flows in and out. If the cell diameter is 320 ⁇ m or less, the excessive increase in air permeability is suppressed, the cushioning property of the resin becomes difficult to increase, the vibration transmission performance of the resin itself becomes difficult to increase, and the vibration absorbability of the flexible polyurethane foam is deteriorated. It becomes difficult to do. In addition, when the cell diameter is 100 ⁇ m or more, cushioning properties are easily obtained.
  • the foaming stock solution contains a polyol component.
  • the polyol component is not particularly limited, but a general purpose polyether polyol having a hydroxyl value of 15 to 200 mg KOH / g can be used.
  • the polyol component may contain a polymer polyol.
  • the polyether polyol is preferably a polyether polyol (hereinafter referred to as a specific polyol) obtained by ring-opening polymerization of ethylene oxide (EO) and propylene oxide (sometimes referred to as PO).
  • EO ethylene oxide
  • PO propylene oxide
  • the mass ratio (EO / PO) of the repeating unit derived from EO of the specific polyol to the repeating unit derived from PO is preferably 5/95 to 25/75.
  • the polymerization form of the polyether polyol is not particularly limited, and may be a random polymer or a block copolymer, but a block copolymer is preferable.
  • the block consisting of EO units is preferably at the molecular end. More preferably, the specific polyol is a block consisting of PO units inside the molecule and a block consisting of EO units at the molecular end.
  • a functional group is at least one of a terminal propylene oxide group and a terminal ethylene oxide group. The functional group is more preferably a terminal ethylene oxide group.
  • the number of functional groups possessed by the polyether polyol is not particularly limited, and may be one or more per molecule.
  • the number of functional groups possessed by the specific polyol is preferably three or four from the viewpoint of cushioning properties.
  • the polyether polyol may be a commercially available product.
  • Polymer polyol By including a polymer polyol in the polyol component, it is possible to prevent a decrease in cushioning properties and hardness when water is used as a foaming agent.
  • the polymer polyol is not particularly limited, and a polymer polyol generally used for polyurethane foam molding can be used. Specifically, those in which polymer components such as polyacrylonitrile and polyacrylonitrile / styrene copolymer are dispersed in a specific polyol are exemplified, and in particular, those in which polyacrylonitrile / styrene copolymer is dispersed in a specific polyol are preferable. Used.
  • the polymer polyol may be a commercially available product.
  • the content of the polymer polyol in the polyol component is preferably 0 to 90 parts by mass, and more preferably 10 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyol component.
  • the polyol component may contain a crosslinking agent.
  • a crosslinking agent a general purpose thing can be used as a thing for polyurethane foam molded bodies, For example, an ethylene oxide terminal crosslinking agent, a propylene oxide terminal crosslinking agent, etc. can be used.
  • the foaming stock solution contains an isocyanate component.
  • isocyanate component various polyfunctional aliphatic, alicyclic and aromatic isocyanates known in the art can be used.
  • tolylene diisocyanate (TDI) diphenylmethane diisocyanate (MDI), dicyclohexylmethane diisocyanate, triphenyl diisocyanate, xylene diisocyanate, polymethylene polyphenylene polyisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, ortho toluidine diisocyanate, naphthylene diisocyanate, xylylene diisocyanate And lysine diisocyanate and the like, and these may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the polyisocyanate component in the foaming stock solution is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining easy stirring of the foaming stock solution and obtaining a good foam molding state, the isocyanate group (NCO group) in the polyisocyanate component and the foaming stock solution
  • the molar ratio of N with the active hydrogen group (OH group) is expressed as a percentage (NCO group / OH group x 100; hereinafter sometimes referred to as index), preferably 70 to 120, more preferably 80 to 110 It is.
  • the foaming stock solution contains a foaming agent.
  • the blowing agent is, for example, water. It is preferable that the compounding quantity of the said foaming agent is 0.5 mass part or more with respect to 100 mass parts of polyol components.
  • the stock solution for foaming contains a communicating agent.
  • the communicating agent is a polyol having a content of ethylene oxide of more than 50 mol%, and the content of ethylene oxide is preferably 70 to 100 mol%.
  • the above-mentioned polyol used as a linking agent preferably has a hydroxyl value of 20 to 110 mg KOH / g, preferably has a functional group number of 3 to 7, and preferably a weight average molecular weight of 3000 to 12000.
  • the content of the communication agent is preferably 1 to 10 parts by mass, and more preferably 2 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the polyol component and the communication agent, from the viewpoint of achieving both cushioning properties and high vibration absorption. More preferably, 3 to 8 parts by mass is more preferable.
  • the foaming stock solution contains a catalyst.
  • the catalyst contains an amine catalyst having 11 or more carbon atoms as a main component.
  • the carbon number of the amine catalyst is preferably 11 to 24 and more preferably 11 to 15.
  • main component as used herein means a component having the highest content, and the content is typically 50% by mass or more.
  • the amine catalyst having 11 or more carbon atoms is not particularly limited, and examples thereof include N, N-dimethyldodecylamine, N, N-dimethyldecylamine, and N, N-dimethyl-n-octadecylamine. .
  • the content of the amine catalyst having a carbon number of 11 or more in the foaming stock solution is preferably 0.2 to 1.5 parts by mass in 100 parts by mass of the polyol component, from the viewpoint of achieving both cushioning properties and high vibration absorption. 0.3 to 1.0 parts by mass is more preferable.
  • a general purpose thing can be used in manufacture of a flexible polyurethane foam, and it can be used combining 2 or more types according to a use or a request
  • tetramethylhexamethylenediamine pentamethyldiethylenetriamine, dimethylcyclohexylamine, bis- (dimethylaminoethyl) ether, tetramethylpropylenediamine, trimethylaminoethylpiperazine, tetramethylethylenediamine, dimethylbenzylamine, methylmorpholine
  • examples thereof include amine catalysts such as ethyl morpholine, triethylenediamine, and diethanolamine, and tin-based catalysts such as stannous octoate and dibutyltin dilaurate.
  • a commercially available product can be used as the catalyst, and for example, triethylenediamine (TEDA-L33: manufactured by Tosoh Corp.), bis (dimethylaminoethyl) ether (TOYOCAT-ET: manufactured by Tosoh Corp.), etc. are preferably used.
  • TAA-L33 manufactured by Tosoh Corp.
  • TOYOCAT-ET bis (dimethylaminoethyl) ether
  • the content of the catalyst in the foaming stock solution is not particularly limited, it is preferably 0.1 to 2 parts by mass, more preferably 0.3 to 1.5 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the polyol component. More preferred is 5 to 1.2 parts by mass.
  • the foaming stock solution preferably further contains a foam stabilizer.
  • a foam stabilizer makes it easy to control the cell size (cell diameter) of the flexible polyurethane foam.
  • polyether / siloxane type silicone surfactants having a linear, branched or pendant structure are used, for example, polydimethylol siloxane / polyalkylene oxide block copolymer, vinylsilane / polyalkylpolyol polymer, etc. be able to.
  • highly active silicone means silicone having a surface tension of preferably 15 mN / m or more, more preferably 20 mN / m or more, and still more preferably 22 mN / m or more.
  • the surface tension is a value measured by the capillary rise method.
  • the content of the foam stabilizer in the undiluted solution is preferably 0.3 to 5 parts by mass, preferably 0.3 to 3 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the polyol component, from the viewpoint of achieving both cushioning properties and high vibration absorption. Part is more preferable, 0.3 to 2 parts by mass is further preferable, and 0.7 to 1.2 is most preferable.
  • the larger the content of the foam stabilizer the easier it is to form closed cells, and the cushioning property is lowered.
  • by making the content of the foam stabilizer in the above range it is possible to achieve both cushioning and high vibration absorption. it can.
  • the foaming stock solution may contain various additives as an optional component.
  • Additives include, for example, colorants such as pigments, chain extenders, fillers such as calcium carbonate, flame retardants, antioxidants, UV absorbers, light stabilizers, conductive substances such as carbon black, antibacterial agents, etc. Can be mentioned.
  • the additives may be used in amounts commonly used.
  • the method for preparing the foaming stock solution is not particularly limited, but preferably, a mixture (sometimes referred to as a polyol mixture) consisting of the remaining components excluding the isocyanate component is prepared and then mixed with the isocyanate component. It can be mentioned.
  • the catalyst is blended with the polyol component, and then the foam stabilizer and the foaming agent are blended.
  • Foam molding of flexible polyurethane foam As a method of foam-molding a flexible polyurethane foam, a conventionally known method of pouring a foaming stock solution into a mold and performing foam-molding can be adopted. From the viewpoint of preventing separation of the components of the undiluted solution, it is preferable to prepare the undiluted solution in advance immediately before pouring the undiluted solution into the mold. At this time, the liquid temperature of the foaming stock solution is preferably 10 to 50 ° C., more preferably 20 to 45 ° C., and still more preferably 20 to 40 ° C. The undiluted foam solution is injected into the mold at atmospheric pressure, and then foamed and cured in the mold and demolded to obtain a flexible polyurethane foam.
  • the temperature of the mold is preferably 40 to 80.degree. C., more preferably 50 to 70.degree. C., still more preferably 55 to 60.degree.
  • the curing time is preferably 100 to 600 seconds, more preferably 200 to 500 seconds, and preferably 250 to 400 seconds.
  • the vehicle seat pad of the present invention is made of a low-density flexible polyurethane foam which has both cushioning properties and high vibration absorbability. Therefore, the vehicle seat pad of the present invention can also have cushioning properties and high vibration absorbability, and can have low density.
  • the vehicle seat pad of the present invention can be obtained by using a mold having a desired shape as a mold in foam molding of flexible polyurethane foam.
  • Polyol component 1-1.
  • PPG polyether polyol
  • BASF Pluracol 1603
  • POP polymer polyol
  • Isocyanate component Tosoh Co., CORONATE (R) 1021 (TDI / MDI (mass ratio) 80/20)
  • Foaming agent water
  • Communication agent 4-1. Sumika Kobe Soro Urethane Co., Ltd. product "MULTRANOL 9185", EO content rate 82 mol%, hydroxyl value 100 mg KOH / g 4-2.
  • Carbon number 25 “N, N-didodecyl methylamine” 6.
  • Foam control agent 6-1.
  • Highly active silicone Evonik “B8742”, surface tension 23 mN / m 6-2.
  • Stabilizers other than highly active silicone Evonik "B8746”, surface tension 21 mN / m
  • the equivalent isocyanate fraction means the amount of isocyanate on the basis of which the active hydrogen to be reacted is completely reacted.
  • Index "the number of compounded parts of isocyanate actually used” / "the number of equivalent isocyanate parts” x 100
  • Density (overall density): The density of the flexible polyurethane foam was obtained as the apparent density (unit: kg / m 3 ) of the whole foam measured according to JIS K-6400 (2004).
  • the weight (W) of the molded rectangular flexible polyurethane foam (long 400 mm x horizontal 400 mm x thickness 100 mm) is measured, and then the volume (V) is determined from the vertical, horizontal, and thickness of the rectangular solid. ( ⁇ ) was calculated.
  • (W / V) ⁇ 10 6 [ ⁇ : overall density (kg / m 3 ), W: mass of test piece (g), V: volume of test piece (mm 3 )]
  • the target density is 35 to 64 kg / m 3 .
  • Hardness (25% ILD) The hardness (25% ILD) of a flexible polyurethane foam is obtained by compressing a flexible rectangular polyurethane foam (long 400 mm ⁇ horizontal 400 mm ⁇ 100 mm thick) by a method according to JIS K 6400 using a pressure plate with a diameter of 200 mm by 25%. It measured as a load (N). The measurement was performed in an environment of 23 ° C. and 50% relative humidity.
  • the cushioning properties were evaluated by measuring the hysteresis loss of the flexible polyurethane foam.
  • the hysteresis loss is measured in accordance with the test method of JIS K 6400-2, but the number of times of pre-compression and the compression speed of the pressure plate are measured under the following conditions.
  • (Pre-compression) The molded rectangular flexible polyurethane foam (400 mm long ⁇ 400 mm wide ⁇ 100 mm thick) is compressed by 65% with a pressure plate having a diameter of 200 mm. The compression speed of the pressure plate at this time is 100 mm / min. This compression process is called pre-compression, and the number of pre-compressions is one.
  • the hysteresis loss is calculated from the data obtained by this test. (According to JIS method) The target value of hysteresis loss obtained by this test method is 18% or less, more preferably 16% or less. In Tables 1 and 2, the cushioning properties were evaluated as follows. ⁇ (Excellent): Hysteresis loss 16% or less ⁇ (Good): Hysteresis loss 16% to 18% ⁇ (Not possible): Hysteresis loss> 18%
  • Vibration absorption The resonance frequency and vibration magnification of the flexible polyurethane foam were measured to evaluate the vibration absorption.
  • the resonant frequency and the vibrational magnification were measured by a method in accordance with JASO B 408 (Testing method of pad material of automobile seat).
  • the target value of the resonance frequency is 3.9 Hz or less, more preferably 3.7 Hz or less, further preferably 3.6 Hz or less, and the target value of the vibration magnification is 3.8 times or less, more preferably 3.6 times or less More preferably, it is 3.3 times or less.
  • vibration absorbency was evaluated as follows.
  • the flexible polyurethane foams of Examples 1 to 19 have a hysteresis loss of 18% or less, a resonance frequency of 3.9 Hz or less, a vibration magnification of 3.8 times or less, and a density of 35 to 64 kg / m 3 It was confirmed that all of the conditions were satisfied, and it was a flexible polyurethane foam having both cushioning properties and high vibration absorption, and low density.
  • "Index" in Table 1 and Table 2 is obtained by the following formula.
  • Index "the number of compounded parts of isocyanate actually used” / "the number of equivalent isocyanate parts” x 100
  • the equivalent number of isocyanate parts means the amount of isocyanate which is required to completely react the active hydrogen to be reacted.
  • the flexible polyurethane foam of the present invention is suitable as a vehicle seat pad because it has both cushioning properties and high vibration absorption properties and can be made low in density.

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Abstract

ポリオール成分、イソシアネート成分、発泡剤、連通化剤及び触媒を含む軟質ポリウレタンフォーム用組成物であって、前記触媒が、炭素数が11以上のアミン触媒であり、前記連通化剤が、エチレンオキシドの含有率が50モル%超のポリオールである、軟質ポリウレタンフォーム用組成物。

Description

軟質ポリウレタンフォーム用組成物、軟質ポリウレタンフォーム並びに車両用シートパッド
 本発明は、軟質ポリウレタンフォーム用組成物、軟質ポリウレタンフォーム並びに車両用シートパッドに関する。
 軟質ポリウレタンフォームは、その優れたクッション性のため、車両用のシートパッド等に幅広く使用されている。
 車両用のシートパッドは、座り心地感等の快適性を実現するためのクッション性と、車両走行による振動やエンジンの振動等を吸収する高振動吸収性を兼ね備えることが望ましい。
 更に、近年、車両等の軽量化の要求に対応しうる低密度なシートパッドが求められている。
 例えば、車両用のシートパッドにおいて、高反発弾性及び高振動吸収性を両立することを目的として、ポリオール成分100質量部に対し、特定のポリオールを特定量含むポリウレタンフォームが開示されている(特許文献1)。
特開2016-30802号公報
 従来技術では、クッション性と高振動吸収性の両立を前提とした場合に、実現できる密度の下限は65kg/m程度であった。低密度化の手法として、ウレタンフォームの製造時に発泡剤として使用する水の量を増やして、COの発生量を多くする手法が考えうるが、水の量を増やすことで、尿素結合が増加する。尿素結合が増加すると、ウレタンフォームの剛直性が増して硬くなり、クッション性の低下につながるため、低密度でクッション性に優れるウレタンフォームはこれまで見出されていない。
 本発明の課題は、クッション性と高振動吸収性を兼ね備え、かつ、低密度の軟質ポリウレタンフォーム用組成物、軟質ポリウレタンフォーム並びに車両用シートパッドを提供することである。
 本発明は、下記<1>~<12>に関する。
<1> ポリオール成分、イソシアネート成分、発泡剤、連通化剤及び触媒を含む軟質ポリウレタンフォーム用組成物であって、前記触媒が、炭素数が11以上のアミン触媒であり、前記連通化剤が、エチレンオキシドの含有率が50モル%超のポリオールである、軟質ポリウレタンフォーム用組成物。
<2> 更に、整泡剤を含む、<1>に記載の軟質ポリウレタンフォーム用組成物。
<3> 前記整泡剤が、高活性シリコーンである、<2>に記載の軟質ポリウレタンフォーム用組成物。
<4> 前記高活性シリコーンが、22mN/m以上の表面張力を有する、<3>に記載の軟質ポリウレタンフォーム用組成物。
<5> ポリオール成分、イソシアネート成分、発泡剤、連通化剤及び触媒を含む発泡原液を発泡してなる軟質ポリウレタンフォームであって、前記触媒が、炭素数が11以上のアミン触媒であり、前記連通化剤が、エチレンオキシドの含有率が50モル%超のポリオールである、軟質ポリウレタンフォーム。
<6> 前記発泡原液が、更に、整泡剤を含む、<5>に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
<7> 前記整泡剤が、高活性シリコーンである、<6>に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
<8> 前記高活性シリコーンが、22mN/m以上の表面張力を有する、<7>に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
<9> 前記触媒の配合量が、前記ポリオール成分100質量部に対して、1.5質量部以下である、<5>~<8>のいずれかに記載の軟質ポリウレタンフォーム。
<10> 前記触媒が、炭素数11~24のアミン触媒である、<5>~<9>のいずれかに記載の軟質ポリウレタンフォーム。
<11> 前記整泡剤の配合量が、前記ポリオール成分100質量部に対して、0.5質量部以上である、<6>~<10>のいずれかに記載の軟質ポリウレタンフォーム。
<12> <5>~<11>のいずれかに記載の軟質ポリウレタンフォームを用いてなる車両用シートパッド。
 本発明によれば、クッション性と高振動吸収性を兼ね備え、かつ、低密度の軟質ポリウレタンフォーム用組成物、軟質ポリウレタンフォーム並びに車両用シートパッドを提供することができる。
 以下に、本発明をその実施形態に基づき詳細に説明する。なお、以下の説明において、数値範囲を示す「A~B」の記載は、端点であるA及びBを含む数値範囲を表す。また、質量部及び質量%は、それぞれ、重量部及び重量%と同義である。
<軟質ポリウレタンフォーム>
 本発明の軟質ポリウレタンフォームは、ポリオール成分、イソシアネート成分、発泡剤、エチレンオキシドの含有率が50モル%超のポリオールである連通化剤、及び炭素数が11以上のアミン触媒を含む軟質ポリウレタンフォーム用組成物から得られる。具体的には、ポリオール成分、イソシアネート成分、発泡剤、エチレンオキシドの含有率が50モル%超である連通化剤及び炭素数が11以上のアミン触媒を含む発泡原液を発泡して得られる。本明細書において発泡原液は、軟質ポリウレタンフォーム用組成物である。
 上記構成とすることで、クッション性と高振動吸収性を兼ね備え、かつ、低密度の軟質ポリウレタンフォームを実現することができる。
 本発明の軟質ポリウレタンフォームが、「クッション性と高振動吸収性を兼ね備え、かつ、低密度」という上記の特性を有する理由として、次の理由が推察される。
 軟質ポリウレタンフォームの製造時には、ウレタン結合、尿素結合、ビュレット結合、アロファネート結合等を生成する各種反応が生じる。
 本発明で用いる炭素数が11以上のアミン触媒を用いることにより、ウレタンフォーム表面のクッション性が向上する。
 また、ウレタンフォーム表面で速やかにウレタン結合の生成反応が起こるため、独立気泡率を上げることなく、ウレタンフォーム表面のセル径を細かくすることができる。これにより、ウレタンフォームに高い振動吸収性を付与することができる。
 本発明では、連通化剤として、エチレンオキシドの含有率が50モル%超のポリオールを使用する。エチレンオキシドの含有率が50モル%超のポリオールの存在により、ウレタン結合が優先的に生成され、ウレタンフォームのクッション性が向上する。
〔軟質ポリウレタンフォームの特性〕
 本発明の軟質ポリウレタンフォームは、クッション性と高振動吸収性を兼ね備え、かつ、低密度である。
 クッション性は、車両用シートパッドのヒステリシスロスで評価することができる。ヒステリシスロスは18%以下であることが好ましく、16%以下であることがより好ましい。ヒステリシスロスが18%以下であると、着座後の微小変位挙動に対する反力がより小さくなり、クッション性に優れ、座り心地がより良好なものとなる。
 高振動吸収性は、共振周波数が3.9Hz以下、振動倍率が3.8倍以下であることが好ましく、共振周波数が3.7Hz以下、振動倍率が3.6倍以下であることがより好ましく、共振周波数が3.6Hz以下、振動倍率が3.3倍以下であることが更に好ましい。
 共振周波数及び振動倍率は、軟質ポリウレタンフォームの密度、独立気泡率、セル径、硬さ、通気性等に依存する傾向にある。
 密度は、65kg/m未満であることが好ましい。シートパッドの硬さ及び人の荷重に対する耐久性、また軽量化の観点から、35~63kg/mとすることが好ましく、38~60kg/mとすることがより好ましく、40~57kg/mとすることが更に好ましい。
 本明細書において、密度は、JIS K-6400-2(2004)に準拠して測定した際のオーバーオール密度である。
 車両用シートパッドが柔らかすぎると、撓みが大きく、底つきが生じ易い。逆に硬すぎると、撓みが小さすぎ、表面が硬すぎる。
 硬度(25%ILD;Indentation Load Deflection)は、軟質ポリウレタンフォームのクッション性の観点から、200~300N/314cmであることが好ましく、220~280N/314cmであることがより好ましく、230~270N/314cmであることが更に好ましい。
 本明細書において、硬度は、JIS K6400に準拠した方法により、軟質ポリウレタンフォームを直径200mmの加圧板で25%圧縮したときの荷重(N/314cm)として測定される値である。
 通気性は、軟質ポリウレタンフォーム中の気泡の大きさ、量等に依存し、気泡の大きさと気泡の破泡度合いを指標に調整することができる。通気量の目標値は、45ml/cm/s以下である。
 通気量は、成形した軟質ポリウレタンフォーム(縦400mm×横400mm×厚み100mm)の内部中心から切り出した厚みが10mmの試料片を使用し、JIS K6400-7(2012)に準拠した方法により測定する。
 軟質ポリウレタンフォームの表層(スキン層とも呼ぶ)のセル径は400μm以下であることが好ましく、100~320μmであることがより好ましい。
 セル径を細かくし、セルに空気の出入りに伴う粘性作用を与えることで、軟質ポリウレタンフォームの振動吸収性が高くなる。セル径が320μm以下であると、通気性の過度の上昇が抑制され、樹脂のクッション性が上昇しにくくなり、樹脂自体の振動伝達性能が強くなりにくくなり、軟質ポリウレタンフォームの振動吸収性が悪化しにくくなる。また、セル径が100μm以上であると、クッション性を得易い。
 以下、本発明の軟質ポリウレタンフォームを得るための発泡原液の構成成分を詳細に説明する。
〔ポリオール成分〕
 発泡原液は、ポリオール成分を含有する。
 ポリオール成分は特に限定されないが、水酸基価が15~200mgKOH/gの汎用ポリエーテルポリオールを用いることができる。また、ポリオール成分は、ポリエーテルポリオール以外に、ポリマーポリオールを含んでもよい。
(ポリエーテルポリオール)
 ポリエーテルポリオールは、エチレンオキシド(EO)及びプロピレンオキシド(POと称することがある)の開環重合により得られたポリエーテルポリオール(以下、特定ポリオールという)であることが好ましい。特定ポリオールのEOに由来する繰り返し単位とPOに由来する繰り返し単位の質量比(EO/PO)は、5/95~25/75であることが好ましい。
 ポリエーテルポリオールの重合形態は特に制限されず、ランダム重合体であっても、ブロック共重合体であってもよいが、ブロック共重合体であることが好ましい。成形性、反応性の観点から、EO単位からなるブロックは分子末端にあることが好ましい。特定ポリオールは、分子内部はPO単位からなるブロックであり、かつ分子末端がEO単位からなるブロックであることがより好ましい。
 ポリエーテルポリオールが有する官能基の種類は特に制限されないが、官能基は、末端プロピレンオキシド基及び末端エチレンオキシド基の少なくとも一方であることが好ましい。官能基は末端エチレンオキシド基であることがより好ましい。
 ポリエーテルポリオールが有する官能基の数は特に制限されず、1分子あたり1つであっても、2つ以上であってもよい。特定ポリオールが有する官能基数は、クッション性の観点から3つ又は4つであることが好ましい。
 ポリエーテルポリオールは、市販品を用いてもよい。
(ポリマーポリオール)
 ポリオール成分にポリマーポリオールを含むことにより、水を発泡剤として用いた場合のクッション性及び硬度の低下を防止することができる。
 ポリマーポリオールとしては、特に制限されず、ポリウレタン発泡成形用として汎用のポリマーポリオールを用いることができる。具体的には、特定ポリオール中にポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリル/スチレン共重合体等のポリマー成分を分散したものなどが例示され、特にポリアクリロニトリル/スチレン共重合体を特定ポリオール中に分散したものが好ましく用いられる。
 ポリマーポリオールは、市販品を用いてもよい。
 ポリオール成分中のポリマーポリオールの含有量は、ポリオール成分100質量部に対し、0~90質量部が好ましく、10~60質量部がより好ましい。60質量部以下とすることで最小限の破泡性を持たせることで通気量を制御することができる。特定ポリオール成分が増えることでクッション性が維持できる。
(架橋剤)
 ポリオール成分は、架橋剤を含んでいてもよい。
 架橋剤は、ポリウレタン発泡成形体用のものとして汎用のものを用いることができ、例えば、エチレンオキシド末端架橋剤、プロピレンオキシド末端架橋剤等を用いることができる。
〔イソシアネート成分〕
 発泡原液は、イソシアネート成分を含有する。
 イソシアネート成分としては公知の各種多官能性の脂肪族、脂環族及び芳香族のイソシアネートを用いることができる。例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トリフェニルジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、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、オルトトルイジンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等を挙げることができ、これらは1種を単独で、又は2種以上を併用してもよい。
 本発明においては、成形密度領域の観点から、トリレンジイソシアネート(TDI)及び/又はジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を含むことが好ましい。
 発泡原液中のポリイソシアネート成分の含有量は特に制限されないが、発泡原液の攪拌容易性と、良好な発泡成形状態を得る観点から、ポリイソシアネート成分中のイソシアネート基(NCO基)と、発泡原液中の活性水素基(OH基)とのモル比を百分率で表したもの(NCO基/OH基×100;以下、インデックスと称することがある)が、好ましくは70~120、より好ましくは80~110である。
〔発泡剤〕
 発泡原液は、発泡剤を含有する。
 発泡剤は、例えば水である。
 前記発泡剤の配合量は、ポリオール成分100質量部に対して、0.5質量部以上であることが好ましい。
〔連通化剤〕
 発泡原液は、連通化剤を含有する。
 連通化剤は、エチレンオキシドの含有率が50モル%超のポリオールであり、エチレンオキシドの含有率は、70~100モル%であることが好ましい。
 更に、連通化剤として用いる上記のポリオールは、水酸基価が20~110mgKOH/gであることが好ましく、官能基数が3~7であることが好ましく、重量平均分子量が3000~12000であることが好ましい。
 連通化剤の含有量は、クッション性と高振動吸収性を両立させる観点から、上記ポリオール成分と連通化剤の合計100質量部に対し、1~10質量部が好ましく、2~10質量部がより好ましく、3~8質量部が更に好ましい。
〔触媒〕
 発泡原液は、触媒を含有する。
 触媒は、炭素数が11以上のアミン触媒を主成分として含有する。アミン触媒の炭素数は、11~24であることが好ましく、11~15であることがより好ましい。
 本明細書における主成分とは、最も含有率が多い成分を意味し、その含有率は典型的には50質量%以上である。
 炭素数が11以上のアミン触媒としては、特に限定するものではないが、例えば、N,N-ジメチルドデシルアミン、N,N-ジメチルデシルアミン、N,N-ジメチル-n-オクタデシルアミンが例示できる。
 発泡原液中の、炭素数が11以上のアミン触媒の含有量は、クッション性と高振動吸収性を両立させる観点から、ポリオール成分100質量部中、0.2~1.5質量部が好ましく、0.3~1.0質量部がより好ましい。
 その他の触媒としては、軟質ポリウレタンフォームの製造において汎用のものを用いることができ、用途や要求に応じて2種以上を組み合わせて使用することができる。具体的には、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ビス-(ジメチルアミノエチル)エーテル、テトラメチルプロピレンジアミン、トリメチルアミノエチルピペラジン、テトラメチルエチレンジアミン、ジメチルベンジルアミン、メチルモルフォリン、エチルモルフォリン、トリエチレンジアミン、ジエタノールアミン等のアミン触媒や、スタナスオクテート、ジブチルチンジラウレート等の錫系触媒を挙げることができる。触媒としては市販品を用いることができ、例えばトリエチレンジアミン(TEDA-L33:東ソー(株)製)、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル(TOYOCAT-ET:東ソー(株)製)等を好適に用いることができる。
 なお、発泡原液中の触媒の含有量は特に制限されないが、ポリオール成分100質量部に対して、0.1~2質量部が好ましく、0.3~1.5質量部がより好ましく、0.5~1.2質量部が更に好ましい。
〔整泡剤〕
 発泡原液は、更に整泡剤を含有することが好ましい。
 整泡剤を用いることで、軟質ポリウレタンフォームの気泡の大きさ(セル径)を制御し易くなる。
 一般には、直鎖状、枝分かれ、ペンダント構造を有するポリエーテル/シロキサン型のシリコーン系界面活性剤が使用され、例えば、ポリジメチロールシロキサン-ポリアルキレンオキシドブロックコポリマー、ビニルシラン-ポリアルキルポリオール重合体などを用いることができる。
 本発明では、整泡剤として、高活性シリコーンを用いることが好ましい。高活性シリコーンを用いることにより、成形時に気泡の破裂を防止し,多数の微細な独立気泡を作ることが容易になり,振動吸収性を高くすることができる。本明細書において高活性シリコーンとは、表面張力が、好ましくは15mN/m以上、より好ましくは20mN/m以上、更に好ましくは22mN/m以上のシリコーンを意味する。表面張力は、毛管上昇法で測定した値である。
 発泡原液中の整泡剤の含有量は、クッション性と高振動吸収性を両立させる観点から、ポリオール成分100質量部に対して、0.3~5質量部が好ましく、0.3~3質量部がより好ましく、0.3~2質量部が更に好ましく、0.7~1.2が最も好ましい。
 整泡剤の含有量が多くなるほど、独立気泡を作り易くなるためクッション性は低下するが、整泡剤の含有量を上記範囲とすることで、クッション性と高振動吸収性を両立させることができる。
〔任意成分〕
 発泡原液は、任意成分として、各種添加剤を含有していてもよい。
 添加剤としては、例えば、顔料等の着色剤、鎖延長剤、炭酸カルシウム等の充填材、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、カーボンブラック等の導電性物質、抗菌剤などが挙げられる。添加剤は、通常使用される量で用いればよい。
〔発泡原液の調製〕
 発泡原液の調製方法としては、特に限定されないが、好ましくは、イソシアネート成分を除いた残りの各成分からなる混合物(ポリオール混合物と称することがある)を調製し、その後、イソシアネート成分と混合する方法が挙げられる。
 ポリオール混合物の調製は、ポリオール成分に対して、触媒を配合し、次いで整泡剤、発泡剤を配合する。
[軟質ポリウレタンフォームの発泡成形]
 軟質ポリウレタンフォームを発泡成形する方法としては、金型内に発泡原液を注入し、発泡成形する従来公知の方法を採用し得る。
 発泡原液の各成分の分離を防止する観点から、金型内に発泡原液を注入する直前に、予め発泡原液を調製することが好ましい。この際、発泡原液の液温は、好ましくは10~50℃、より好ましくは20~45℃、さらに好ましくは20~40℃である。
 発泡原液は、金型に大気圧下にて注入し、その後、金型内にて発泡及び硬化させ、脱型し、軟質ポリウレタンフォームとする。金型の温度は、好ましくは40~80℃、より好ましくは50~70℃、更に好ましくは55~60℃である。硬化時間は、好ましくは100~600秒、より好ましくは200~500秒、好ましくは250~400秒である。
<車両用シートパッド>
 本発明の車両用シートパッドは、クッション性と高振動吸収性を兼ね備え、かつ、低密度の軟質ポリウレタンフォームを用いてなる。そのため、本発明の車両用シートパッドもクッション性と高振動吸収性を兼ね備え、かつ、低密度とすることができる。
 本発明の車両用シートパッドは、軟質ポリウレタンフォームの発泡成形において、金型として、所望の形状を有する金型を用いて得ることができる。
 次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
<発泡原液の調製>
 表1及び表2に示すポリイソシアネート成分を除いた残りの各成分を混合し、液温が20~40℃のポリオール混合物を得た。表1及び表2に示すポリイソシアネート成分の液温を20~30℃とし、ポリオール混合物と混合して、実施例及び比較例の発泡原液を調製した。
 表1及び表2に示す各成分の詳細は次のとおりである。
1.ポリオール成分:
1-1.PPG(ポリエーテルポリオール):BASF社製「Pluracol 1603」、水酸基価31.5mgKOH/g
1-2.POP(ポリマーポリオール):住化コベストロウレタン(株)製「E-850」、水酸基価20mgKOH/g
2.イソシアネート成分:東ソー製、CORONATE(R)1021(TDI/MDI(質量比)が80/20)
3.発泡剤:水
4.連通化剤:
4-1.住化コベストロウレタン(株)製「MULTRANOL 9185」、EO含有率82モル%、水酸基価100mgKOH/g
4-2.三洋化成工業(株)製「サンニックスFA103」、EO含有率70モル%、水酸基価24mgKOH/g
4-3.ダウ・ケミカル日本(株)製「Volanol 4053」、EO含有率100モル%、水酸基価31mgKOH/g
5.アミン触媒:
5-1.炭素数11未満:「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」
5-2.炭素数12:「N,N-ジメチルデシルアミン」
5-3.炭素数14:「N,N-ジメチルドデシルアミン」
5-4.炭素数20:「N,N-ジメチル-n-オクタデシルアミン」
5-5.炭素数25:「N,N-ジドデシルメチルアミン」
6.整泡剤:
6-1.高活性シリコーン:Evonik社製「B8742」、表面張力23mN/m
6-2.高活性シリコーン以外の整泡剤:Evonik社製「B8746」、表面張力21mN/m
<発泡成形>
 発泡原液の調製直後に、発泡原液を金型温度55~60℃の金型内に大気圧下にて注入し、注入し終えた直後に減圧を開始した。なお、金型の寸法は、縦400mm×横400mm×深さ100mmである。その後、金型内にて発泡原液を発泡させ、硬化した。硬化時間は300秒とした。次いで、脱型し、軟質ポリウレタンフォームを得た。得られた軟質ポリウレタンフォームを下記方法にて評価した。評価結果を表1及び表2に示す。
 なお、表1及び表2の「イソシアネート成分(インデックス)」とは、下記式の値を意味する。下記式において、当量イソシアネート部数とは、反応させる活性水素が完全に反応しきるのに必要な机上のイソシアネート量を意味する。
 「インデックス」=「実際に使用するイソシアネートの配合部数」/「当量イソシアネート部数」×100
<評価方法>
密度(オーバーオール密度):
 軟質ポリウレタンフォームの密度は、JIS K-6400(2004)に準拠して測定したフォーム全体の見かけ密度(単位:kg/m)として得た。
 成形した直方体の軟質ポリウレタンフォーム(縦400mm×横400mm×厚み100mm)の重さ(W)を測定し、次いで、該直方体の縦、横、厚みから体積(V)を求め、次式からオーバーオール密度(ρ)を算出した。
   ρ=(W/V)×10
[ρ:オーバーオール密度(kg/m)、W:試験片の質量(g)、V:試験片の体積(mm)]
 密度の目標値は、35~64kg/mである。
硬度(25%ILD):
 軟質ポリウレタンフォームの硬度(25%ILD)は、JIS K6400に準拠した方法により、成形した直方体の軟質ポリウレタンフォーム(縦400mm×横400mm×厚み100mm)を直径200mmの加圧板で25%圧縮したときの荷重(N)として測定した。測定は、23℃、相対湿度50%の環境にて行った。
クッション性:
 軟質ポリウレタンフォームのヒステリシスロスを測定してクッション性を評価した。ヒステリシスロスは、JIS K6400-2の試験法に準拠して測定しているが、予備圧縮の回数や加圧板の圧縮速度などは下記条件にて測定した。
(予備圧縮)
 成形した直方体の軟質ポリウレタンフォーム(縦400mm×横400mm×厚み100mm)を直径200mmの加圧板で65%圧縮する。この時の加圧板の圧縮速度は100mm/minである。この圧縮工程は、予備圧縮といい、予備圧縮回数は1回である。
(本試験)
 予備圧縮後、待機時間なしで、すぐさま本試験(圧縮)を開始する。
 同じく65%圧縮し、加圧板の速度は100mm/minである。
 本試験によって得られたデータより、ヒステリシスロスを算出する。(JIS法に準拠)
 この試験法により得られるヒステリシスロスの目標値は18%以下、より好ましくは16%以下である。
 表1及び表2において、クッション性について、以下のように評価した。
◎ (優):ヒステリシスロス 16%以下
○ (良):ヒステリシスロス 16%超~18%
× (不可):ヒステリシスロス 18%超
振動吸収性:
 軟質ポリウレタンフォームの共振周波数及び振動倍率を測定して振動吸収性を評価した。共振周波数及び振動倍率は、JASO B 408(自動車用シートのパッド材の性能試験方法)に準拠した方法で測定した。
 共振周波数の目標値は3.9Hz以下、より好ましくは3.7Hz以下、更に好ましくは3.6Hz以下であり、振動倍率の目標値は3.8倍以下、より好ましくは3.6倍以下、更に好ましくは3.3倍以下である。
 表1及び表2において、振動吸収性について、以下のように評価した。
◎ (優):振動倍率 3.3倍以下かつ共振周波数 3.6Hz以下
○ (良):◎を除き、振動倍率 3.6倍以下かつ共振周波数 3.7Hz以下
△ (可):◎○を除き、振動倍率 3.8倍以下かつ共振周波数 3.9Hz以下
×(不可):振動倍率 3.8倍超及び/又は共振周波数 3.9Hz超
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1及び表2より、実施例1~19の軟質ポリウレタンフォームは、ヒステリシスロスが18%以下、共振周波数が3.9Hz以下、振動倍率が3.8倍以下、密度35~64kg/mの条件を全て満たしており、クッション性と高振動吸収性を兼ね備え、かつ、低密度の軟質ポリウレタンフォームであることが確認された。
 なお、表1及び表2中「インデックス」は、下記式により得られる。
 「インデックス」=「実際に使用するイソシアネートの配合部数」/「当量イソシアネート部数」×100
 当量イソシアネート部数とは、反応させる活性水素が完全に反応しきるのに必要な机上のイソシアネート量を意味する。
 本発明の軟質ポリウレタンフォームは、クッション性と高振動吸収性を兼ね備え、かつ、低密度にすることができるため、車両用シートパッドとして適している。

Claims (12)

  1.  ポリオール成分、イソシアネート成分、発泡剤、連通化剤及び触媒を含む軟質ポリウレタンフォーム用組成物であって、
     前記触媒が、炭素数が11以上のアミン触媒であり、
     前記連通化剤が、エチレンオキシドの含有率が50モル%超のポリオールである、
    軟質ポリウレタンフォーム用組成物。
  2.  更に、整泡剤を含む、請求項1に記載の軟質ポリウレタンフォーム用組成物。
  3.  前記整泡剤が、高活性シリコーンである、請求項2に記載の軟質ポリウレタンフォーム用組成物。
  4.  前記高活性シリコーンが、22mN/m以上の表面張力を有する、請求項3に記載の軟質ポリウレタンフォーム用組成物。
  5.  ポリオール成分、イソシアネート成分、発泡剤、連通化剤及び触媒を含む発泡原液を発泡してなる軟質ポリウレタンフォームであって、
     前記触媒が、炭素数が11以上のアミン触媒であり、
     前記連通化剤が、エチレンオキシドの含有率が50モル%超のポリオールである、
    軟質ポリウレタンフォーム。
  6.  前記発泡原液が、更に、整泡剤を含む、請求項5に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
  7.  前記整泡剤が、高活性シリコーンである、請求項6に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
  8.  前記高活性シリコーンが、22mN/m以上の表面張力を有する、請求項7に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
  9.  前記触媒の配合量が、前記ポリオール成分100質量部に対して、1.5質量部以下である、請求項5~8のいずれか1項に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
  10.  前記触媒が、炭素数11~24のアミン触媒である、請求項5~9のいずれか1項に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
  11.  前記整泡剤の配合量が、前記ポリオール成分100質量部に対して、0.5質量部以上である、請求項6~10のいずれか1項に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
  12.  請求項5~11のいずれか1項に記載の軟質ポリウレタンフォームを用いてなる車両用シートパッド。 
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