JP2700519B2 - 軟質ポリウレタンフォームの製法及び熱成形体の製法 - Google Patents

軟質ポリウレタンフォームの製法及び熱成形体の製法

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  • Molding Of Porous Articles (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱成形軟質ポリウレタ
ンフォームの製法及び軟質ポリウレタンフォーム熱成形
体の製法に関する。更に詳しくは、自動車等のドアトリ
ム、アームレスト、ヘッドレスト、シートクッション、
インストルメントパネル、コンソールボックス、サンバ
イザー等の内装材、ダッシュサイレンサー、アンダーカ
ーペット等の防音材料、あるいは衣料用パッド類におい
て有用な熱成形軟質ポリウレタンフォームの製法及び得
られる軟質ポリウレタンフォームからの熱成形体の製法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車等の内装材あるいは防音材
料に用いられる軟質ポリウレタンフォームの製法として
は、金型内に軟質ポリウレタンフォーム混合反応液を直
接流し込み発泡させるモールド発泡成形法が知られてい
る。また、衣料用パッド類には、汎用の軟質ポリウレタ
ンスラブストックフォームを適当な厚さに裁断し、これ
を加熱成形用プレスで熱成形する方法が広く行われてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法は次の様な問題点があった。 モールド発泡成形法では、得られる成形品がその表面
にモールド発泡特有のスキン層を有しているため、表面
通気性が低下し蒸れ易く快適性あるいは防音性能に劣る
という欠点;複雑あるいは薄肉部を有する形状では成形
不良を起こし易いという欠点;あるいは金型設備、金型
温調設備に要する費用が高い。 衣料用パッド類に使用する汎用の軟質ポリウレタンス
ラブストックフォームは、熱成形性が不十分で、高温で
長時間プレスする必要があり、フォームが変色あるいは
熱劣化を起こす。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
問題点を解決すべく鋭意検討した結果、快適性、防音性
能、成形性、熱成形性等に優れた熱成形軟質ポリウレタ
ンフォームの製法及び得られる軟質ポリウレタンフォー
ムからの熱成形体の製法を見いだし、本発明に到達し
た。
【0005】即ち本発明は、活性水素含有化合物(a)
と有機ポリイソシアネート(b)とを、触媒(c)、発
泡剤(d)および必要により他の添加剤(e)の存在下
で反応させて熱成形性軟質ポリウレタンフォームを製造
する方法において、(a)が、平均官能基数が2〜6、
平均水酸基価が20〜200の活性水素含有化合物(a
1)と、イソシアネート基をブロックする少なくとも1
種の化合物(a2)からなり、(a1):(a2)=
(99.5〜80):(0.5〜20)の重量比であ
り、スラブ方式で製造することを特徴とする熱成形性軟
質ポリウレタンフォームの製法;並びに、この製法で得
られる熱成形性軟質ポリウレタンフォームを熱プレス成
形することを特徴とする軟質ポリウレタンフォーム熱成
形体の製法である。
【0006】本発明において、活性水素含有化合物
(a)を構成する成分である活性水素含有化合物(a
1)としては、例えば、アルコール類、フェノール類、
アミン類等およびこれらのアルキレンオキサイド付加
物、ポリエステルポリオール(以下これらのアルキレン
オキサイド付加物および/またはポリエステルポリオー
ルを、単にポリオールと略記する)およびポリオール中
でビニルモノマーを重合させて得られる重合体ポリオー
ルが挙げられる。アルコール類としては、例えば1価ア
ルコール類[メタノール、エタノール、n−およびis
o−プロパノール、ブタノール、2−エチルヘキサノー
ル、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等];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、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジ
オール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコー
ル等];および3価以上のアルコール類[グリセリン、
トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソル
ビトール、ショ糖等]が挙げられる。フェノール類とし
ては、アルキルフェノール類[フェノールおよびノニル
フェノール等]が挙げられる。アミン類としては、アン
モニア;アルカノールアミン類[モノ−、ジ−およびト
リエタノールアミン、イソプロパノールアミン、アミノ
エチルエタノールアミン等];炭素数1〜20のアルキ
ルアミン類[ブチルアミン、ラウリルアミン等];炭素
数2〜6のアルキレンジアミン類[エチレンジアミン、
ヘキサメチレンジアミン等];ポリアルキレンポリアミ
ン類[ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン
等];芳香族アミン類[アニリン、フェニレンジアミ
ン、ジアミノトルエン、キシリレンジアミン、メチレン
ジアニリン、ジフェニルエーテルジアミン等]:脂環式
アミン類[イソホロンジアミン、シクロヘキシレンジア
ミン等];アミノエチルピペラジンおよび特公昭55−
21044号公報明細書に記載の複素環式アミン類が挙
げられる。これらの活性水素含有化合物は2種以上を併
用することができる。
【0007】アルキレンオキサイドとしては、エチレン
オキサイド(以下、EOと略記)、プロピレンオキサイ
ド(以下POと略記)、1,2−、1,4−および2,
3−ブチレンオキサイド等およびこれらの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EOとPOの併用であり、併用の場合の付加形式
は、ブロック、ランダムいずれでもよい。
【0008】ポリエステルポリオールとしては、例え
ば、低分子ポリオール(前記2価アルコール、3価アル
コールなど)とポリカルボン酸(コハク酸、アジピン
酸、セバシン酸、マレイン酸、ダイマー酸などの脂肪族
ポリカルボン酸;フタル酸、テレフタル酸、トリメリッ
ト酸などの芳香族ポリカルボン酸など)とを反応させて
得られる縮合ポリエステルポリオール、上記記載のアル
コール類および/またはフェノール類とε−カプロラク
トンとの反応により得られるポリカブロラクトンポリオ
ールおよびポリカーボネートポリオール(ポリヘキシレ
ンカーボネートジオールなど)が挙げられる。
【0009】重合体ポリオールとしては、上記に例示し
たポリオールの少なくとも1種中で、ラジカル開始剤の
存在下、アクリロニトリル、スチレン等のビニルモノマ
ーを重合し安定分散させたものが挙げられる。重合体ポ
リオール中のビニルポリマーの含量は、通常50%以下
である。
【0010】以上(a1)として例示したもののうち好
ましいものは、アルコール類のアルキレンオキサイド付
加物、該付加物の中でビニルモノマーを重合させた重合
体ポリオールおよびこれらの併用である。該(a1)と
して例示したものは、2種以上併用してもよい。該(a
1)の平均官能基数は通常2〜6、好ましくは2.5〜
4であり、平均水酸基価は通常20〜200、好ましく
は20〜100である。平均官能基数が2未満および6
を超えると発泡安定性、防音性、熱成形性が劣る。ま
た、水酸基価が200を超えると得られるポリウレタン
フォームが硬くなり過ぎて目的とする軟質ポリウレタン
フォームが得られない。
【0011】本発明において、イソシアネート基をブロ
ックするための少なくとも1種の化合物(a2)として
は、フェノール類(フェノール、ノニルフェノール、ク
レゾール、3,5−キシレノール、カルバクロール、チ
モール、ナフトール、カテコール、レゾルシン、ヒドロ
キノンなど)、ビスフェノール類(ビスフェノールAな
ど)、ラクタム類(ε−カプロラクタムなど)、オキシ
ム類(MEKオキシムなど)、活性メチレン基含有化合
物(マロン酸エチル、アセチルアセトンなど)およびイ
ソシアネート基反応性の無機化合物(酸性亜硫酸ソー
ダ、シアン化水素、ホウ酸など)が挙げられる。これら
は2種以上を併用してもよい。
【0012】以上(a2)として例示したもののうち特
に好ましいものは、ビスフェノールA、ノニルフェノー
ルおよびε−カプロラクタムである。
【0013】本発明における(a1)と(a2)の使用
比率は、重量比で(a1):(a2)が(99.5〜8
0):(0.5〜20)、好ましくは(99.5〜9
0):(0.5〜10)、さらに好ましくは(99〜9
5):(1〜5)である。(a2)の比率が0.5未満
では得られるフォームの熱成形性が劣り、20を超える
と発泡反応性が低下し、フォームの永久歪が悪化する。
【0014】本発明において用いられる有機ポリイソシ
アネート(b)としては、ポリウレタンに通常使用され
るものが用いられる。(b)の具体例としては、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−および/または2,6−トリレ
ンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4−
および/または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]; 炭素数8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネート[キシ
リレン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
ルボジイミ基、アロファネート基、ウレア基、ビュウレ
ット基、ウレトジオン基、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]; 特開昭61−76517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。これらのうち好ましいものは、TDI、
TDIと粗製MDIの混合物および2,4−および/ま
たは4,4’−MDIである。
【0015】本発明において、触媒(c)としては、ウ
レタン発泡用触媒として通常用いられるものであればよ
く、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
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アンモニ
ウム等];イミダゾール類[イミダゾール、2−エチル
−4−メチルイミダゾール等];および スズまたはアンチモン含有有機金属化合物[テトラフェ
ニルスズ、トリブチルアンチモンオキサイド、スタナス
オクトエート等]を挙げることができる。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
モン含有有機金属化合物である。
【0016】本発明において、発泡剤(d)としては水
および/またはその他の発泡剤(トリクロロモノフルオ
ロメタン、メチレンクロライドなど)が挙げげられる。
【0017】本発明において、必要により用いられる他
の添加剤(e)としては界面活性剤(例えば、日本ユニ
カー製のSZ−1306、L−520、L−540、ト
ーレシリコン製のSH−190、SRX−274C
等)、顔料、フィラー、アスファルト、難燃剤、溶剤、
揺変剤などがあげられる。
【0018】本発明の製法において、(a)100重量
部に対する(b)〜(d)の使用量は、次の通りであ
る。 (b)の量は、NCO指数が通常60〜140、好まし
くは80〜120となる部数である。 (c)の量は、通常0.01〜3部、好ましくは0.0
5〜2部である。 (d)の量は、一般のウレタンフォームの発泡に使用さ
れる量(例えば水が1〜5部、その他の発泡剤が0〜2
5部)である。
【0019】本発明において得られる軟質ポリウレタン
フォームの物性(熱成形前の原物性)としては、フォー
ム密度は通常10〜500kg/mである。25%圧
縮硬度は通常2〜60kg/314cm、好ましくは
3〜40kg/314cmである。フォームの反発弾
性は通常20〜80%、好ましくは30〜70%であ
る。フォームの圧縮永久歪は通常30%以下、好ましく
15%以下である。フォームの原物性が上記範囲外の場
合は発泡性、熱成形性に劣るか、または正常な軟質ポリ
ウレタンフォームとならない。
【0020】本発明において、発泡方法は特に限定され
ないが、例えば、(b)以外の成分を混合したものと
(b)とを混合・攪拌して発泡させることにより軟質ポ
リウレタンフォームが得られる。この際、(b)以外の
成分を更に分割して用い、(b)と混合しても良い。ま
た、(a2)は先に(b)と混合した後、残りの成分を
混合・攪拌して発泡させても良い。
【0021】本発明において、該軟質ポリウレタンフォ
ームは、特別な製造装置を必要としないで、スラブ方式
で製造されたものである。
【0022】本発明において、該軟質ポリウレタンフォ
ームの熱成形は、従来の装置により加熱及びプレス成形
することにより行われる。加熱は通常の方法以外にマイ
クロ波によってもよい。熱成形はプレス直前にフォーム
を所定温度に加熱しておき、常温または冷却したプレス
機でプレスしてもよいが、プレス面が加熱可能な熱プレ
ス機を使用し、加熱しながらプレスする方法が好まし
い。加熱温度は通常100〜210℃、好ましく150
〜200℃である。加熱温度が100℃未満では熱成形
性が悪く、200℃を超えるとフォームが熱により変
色、劣化を起こす。加圧は通常0.5Kg/cm以上
で行う。加圧が0.5Kg/cm未満では熱成形性が
悪い。
【0023】
【実施例】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。以下
において、部は重量部、%は重量%を示す。
【0024】実施例1〜6および比較例1〜2 表1および表2に示した発泡処方にて、上部を開放した
紙箱内で自由発泡させた後、得られたポリウレタンフォ
ームを裁断し、その物性を測定した。熱成形性はフォー
ムを50mm×200mm×20mmに裁断し、ブレス
面170℃のプレス機で50kg/cmの圧力で40
秒プレス後取り出し、その形状保持性を評価した。これ
らの評価結果を表1および表2に示す。
【0025】(発泡条件) 紙箱形状 :400mm×400mm×200mm ミキシング方法:3000rpmのミキサーで攪拌 原料温度 :25±2℃ 原料使用量 :(a1)を300g使用 キュアー条件 :室温、1日間
【0026】 (使用原料) ・活性水素含有化合物(a1) a1−1:グリセリンのPO付加物、分子量3,000 a1−2:グリセリンのPO−EO付加物、分子量6,000 a1−3:a1−2のポリマーポリオール、ポリマー成分スチレン/アクリロ ニトリル=5/5、ポリマー含量20% a1−4:ジエタノールアミン ・イソシアネート基ブロック性化合物(a2) a2−1:ビスフェノールA a2−2:ノニルフェノール a2−3:ε−カプロラクタム ・イソシアネート(b) b−1 :TDI−80(2,4−トルエンジイソシアネート/2,6−トル エンジイソシアネート=80/20混合物) b−2 :TDI−80/粗製MDI=80/20 ・触媒(c) 33LV:DABCO 33LVすなわちトリエチレンジアミン33%ジプロ ピレングリコール溶液 DMEA:ジメチルアミノエタノール T−9 :スタナスオクテート ・発泡剤(d) 水を使用 ・添加剤(e) L520:日本ユニカー(株)製シリコーン系整泡剤L−520 274C:トーレシリコーン(株)製シリコーン糸整泡剤SRX−274C
【0027】(フォーム物性の測定法) フォーム物性の測定は、JIS K6401に基づいて
行った。単位は次の通りである。フリー発泡密度:kg
/m、25%圧縮硬度:kg/314cm、圧縮永
久歪:%、反発弾性率:%
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】
【発明の効果】本発明の製法で得られる軟質ポリウレタ
ンフォームからの熱成形体は、熱成形性に優れた方法で
得られたものである。また、スラブフォームを裁断して
熱成形したものであって、モールド成形品と異なりスキ
ン層を有しないため、快適性、防音性に優れており、自
動車、航空機、電車、住宅などの内装材、防音材および
衣料用パッドとして有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08G 101:00) B29K 75:00 C08L 75:04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性水素含有化合物(a)と有機ポリイ
    ソシアネート(b)とを、触媒(c)、発泡剤(d)お
    よび必要により他の添加剤(e)の存在下で反応させて
    熱成形性軟質ポリウレタンフォームを製造する方法にお
    いて、(a)が、平均官能基数が2〜6、平均水酸基価
    が20〜200の活性水素含有化合物(a1)と、イソ
    シアネート基をブロックする少なくとも1種の化合物
    (a2)からなり、(a1):(a2)=(99.5〜
    80):(0.5〜20)の重量比であり、スラブ方式
    で製造することを特徴とする熱成形性軟質ポリウレタン
    フォームの製法。
  2. 【請求項2】 (a2)がビスフェノールA、ノニルフ
    ェノールおよびε−カプロラクタムから選ばれる少なく
    とも1種である請求項1記載の製法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の製法で得られる
    熱成形性軟質ポリウレタンフォームを熱プレス成形する
    ことを特徴とする軟質ポリウレタンフォーム熱成形体の
    製法。
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