JPH0418435A - 軟質ポリウレタンフォームの製造法 - 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】 【発明の目的】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、軟質ポリウレタンフォームの製造方法、より
詳述すれば、特定のポリヒドロキシ化合物とポリイソシ
アネート化合物を触媒、発泡剤及び特定の気泡安定剤の
存在下で反応させる軟質ポリウレタンフォームの製造方
法に関するものである。 〔従来の技術〕 軟質ポリウレタンフォームは、優れた弾力性を有してい
るため、家具や自動車等のクツション及び背当材等に幅
広く使用されているが、モールドフオームはほとんど自
動車用である。 軟質ウレタンのモールドフオームを生産する技術は、コ
ールドキュア法とホットキュア法に大別されるが、これ
らはそれぞれ、下記の如く、一長一短がある。即ち、コ
ールドキュア法で得られるフオームは通称）（Ｒ（Ｈｉ
ｇｈ　Ｒｅ５ｉｌｉｅｎｃｅ）　７　＊−ムと呼ばれ、
高い反発弾性やＳＡＧ係数等の優れた物性を有し、しか
も、成型面では低温でキユアリングでき、かつ、キユア
リングタイムが短い、また、フオームにクラックや収縮
が起り難く、製品の歩留り（収率）が高いという特長を
持つ反面特にフオームを低密度化すると、ウェットセ−
／　）が極端に悪くなるので、高密度のクツション用に
しか使用できないという欠点がある。 他方、ホットキュア法では、成型時のキユアリング温度
が高く、時間は長く必要であり、触媒量の過不足、金型
の温度変化、及び型状変化によって、クラック、収縮、
ルーズスキンといった欠陥が発生しやすく、製品の歩留
りが低いという欠点があるが、コールドキュア法より圧
縮永久歪（特にウェットセット）に優れた低密度製品が
得られる特長がある。 従って、この方法で得られるフオームは、低密度フオー
ムは背当材に、中〜高密度フオームはクツション用に各
々利用されている。 近年の傾向として、自動車用のクツション及び背当材は
、車内の居住性、快適性を限りなく追求するあまり、製
品収率が低下しており、特に成型性のやや劣るホー２ト
キユアでは、歩留り向上が犬きな課題となってきた。収
率低下の原因は、各種のインサート材が数多く使用され
、加えて製品型状が益々複雑化したことと、特に三つ割
タイプの金型に見られる同一型内における型温が部分的
にパラつくことに起因すると考えられる。 また、背当材に使用される低密度低硬度フオームは、は
とんどがフロン（クロロフルオロカーボン、ＣＦＣ）を
配合して生産されてきたため、フロンの使用規制の実施
に伴って、フロンを使用しない（又はその使用量を大幅
に削減できる）製法の開発が重要なテーマとなってきて
いる。また低密度低硬度フオームを得るためには、長い
キユアリングタイムが必要であり、・ウェットセットが
悪くなるという問題点もあった。 そこで、次の如き性能を兼ね備えた、即ち（１）複雑型
状製品でも良好な収率が得られ、（２）キユアリングタ
イムが短く、 （３）低密度化してもフオーム物性（特にウェットセッ
ト）が良好で （４）低密度フオームの生産において、フロンを使用し
ないか又はその使用を大幅に削減でき、（５）原料注入
時の型温を上昇して、生産工程の省力化及び低密度化が
可能な、 （６）また、反対にクツション用として、高烹度・高硬
度化も可能な 軟質ポリウレタンフォームの製造方法が開発できれば、
工業的に多大のメリー７トが期待できる。 上記（１）〜（６）に関して、各々単独の課題について
は、これまでにも、いくつかの解決法が提案されている
（例えば、　（］）については特開開５０１１９７号公
報、開開５７−５７１５号公報、　（２）については特
開昭５４−３７１９８号公報、（３）については時分平
１−３１５３６号公報、　（４）については特開昭５７
１６２７１４号公報、特開平！−１１５９１９号公報、
　（５）については特開昭５８−８７３３０号公報、開
閉５７−１９５７２５号公報及び開閉５９−１００１２
５号公報、（６）については特公昭４Ｇ−２４２５５号
公報、間開４８−８８８０号公報等）が、　（１）〜（
６）の課題をすべて同時に解決できる方法は全く提案さ
れていない。 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、前述の如き　（１）〜（６）の課題を全て解
決し、製品形状や用途に関係なく、フオーム物性に優れ
た軟質ポリウレタンフォームを、極めて効率よく製造で
きる方法を提供することを課題とする。

【発明の構成〕

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明は、ポリ
ヒドロキシ化合物とポリインシアネート化合物を、触媒
、発泡剤及び気泡安定剤の存在下で反応させて軟質ポリ
ウレタンフォームを製造する方法において、特定のポリ
ヒドロキン化合物及び特定の気泡安定剤を使用すること
によって、上記課題を解決した。 即ち、本発明では、 Ａ　ポリヒドロキシ化合物として 水酸基価　　　　　　　　　３５〜７５ｍｇＫＯＨ／ｇ
エチレンオキサイド含量　　２５〜８０重量％全ＯＨ基
中、末端一級ＯＨ基　　４０モル％以上を満足する混合
ポリエーテルポリオール又はその変性物を使用し Ｂ、気泡安定剤として下記式で表される化合物ｆ［Ｙ（
Ｒ２ＳｉＯ）ａＲ２ｓｉＹＯ］　　［Ｑ］　　）　　ｂ
を上記混合ポリエーテルポリオール１００重量部鳥り０
．３重量部以上の割合で使用することを特徴とする。 本発明で使用するポリヒドロキシ化合物は、２種以上の
ポリエーテルポリオールを含む混合ポリエーテルポリオ
ール又はその変性物からなる。すなわち、本発明の混合
ポリエーテルポリオール又はその変性物としては、２偏
以上の活性水素を有する出発物質に、塩基性触媒の存在
下、アルキレンオキサイドをランダム又はブロック状に
付加重合して得られる個々のポリエーテルポリオールを
２種以上混合した化合物、 債々の出発物質を２種以上混合した混合物に前記と同様
な方法でフルキレンオキサイドを付加重合して得られる
化合物、又はこれらにエチレン性不飽和七ツマ−をクラ
フト重合させた変性物（以下、ポリマーポリオールとも
いう）等が挙げられる。前記出発物質としては、例えば
、プロピレングリコール、エチレングリコール、ブタン
ジオール、ヘキサンジオール、グリセリン、トリメチロ
ールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリ
トール、ジグリセリン、ソルビトール、シュガー等の多
価アルコール類、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、エチレンジアミン、ト
リエチレンジアミン等のアミン類等がいずれも使用でき
る。特に好ましい出発物質は、グリセリンやトリメチロ
ールプロパン等のように活性水素を３債有する化合物で
ある。 次に、アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサ
イド、プロピレンオキサイド、プチレ〉オキサイド、ス
チレンオキサイド等かいずれも使用できるが、最も好ま
しい例はエチレンオキサイド（以下１　Ｅ○と略す）と
、プロピレンオキサイド（ＰＯと略す）である。 また前記変性物としては５以上のようにして得られたポ
リエーテルポリオールに、適宜アクリロニトリル（以下
、ＡＮと略す）やスチレン（以下、ＳＴと略す）等のエ
チレン性不飽和七ノで−をグラフト重合させたものが使
用できる。 そして、これらの混合ポリエーテルポリオール又はその
変性物は以下の要件を満足するよう調製されることが必
要である。すなわち、水酸基価か３５−７５ｍｇＫＯＨ
／ｇ　、好ましくは４５−６０ｍｇＫＯＨ／ｇであリ、
Ｅ○と他のアルキレンオキサイドの重量比率が２５〜８
０　：　７５〜４０の割合であり、また全ＯＨ基の４０
モル％以上、好ましくは５０〜８０モル％が末端一級Ｏ
Ｈ基となるように調製される。 水酸基価については３５ｍｇＫＯＨ／ｇより低い場合フ
オームの外観は良好であるが、圧縮永久歪が悪くなり、
クツション材として適したフオームが得られない。逆に
水酸基価が？５ｍｇＫＯＨ／ｇより高い場合は、セルオ
ープン性、反発弾性、圧縮永久歪が悪く、これもまた良
いフオームが得られない。 さらに、エチレンオキサイド含量が２５重量％より少な
い場合には、得られるフオームは油泡となり、圧縮永久
歪や反発弾性が悪く、またエチレンオキサイド含量が６
０重量％より多い場合には、フオームのセルが粗くなり
、ときには崩壊する。 さらに、末端一級０）１基が４０モル％より少ない場合
、フオームのスキンが弱く、キユアリングタイムも長く
なり、実用性に乏しいものとなる。 次に、本発明では、前述の如く、下記一般式で表される
化合物を気泡安定剤として使用するが、（［Ｙ（ＲｚＳ
ｉＯ）ａＴｏｓｉＹＯ］　　［Ｑｌ　　ｌ　　ｂ一般式
中、　（ＲｚＳｉＯ）ａＲｚＳｉの分子量が５００〜１
００００で、含有率が２０〜５０重量％であるのが好ま
しく、また、Ｑが分子量３００〜１００００で、含有率
は８０〜５０重量％の割合で含まれるのが好ましい。 Ｙは−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｃ
Ｈ２ＣＨ２ＣＨｚＣＨ２−−（（１：ＨｚｂＣｏ−又は
−（ＣＨ２）３ＮＨＣＯ−であるのが好ましく、また、
上記Ｒは脂肪族不飽和結合を含まない一価の炭化水素で
炭素数１〜２０のもの、特にＣＨ３などの低級アルキル
基又はフェニル基であるのが好ましい。 またＱは前述の如く、（Ｃ２Ｈ４０）ｙ’、（Ｃ３Ｈ６
０）　ｙフ又はそれらの組合せからなるオキシアルキレ
ン基であり、特に（ＣｚＨａＯｉトｉＣ：５Ｈ６０）ｙ
２（ｙ’、！２；１以上で　ｙｌ　−１−７２＝　４以
上）で構成されるのが好ましい。 かかる、気泡安定剤の分子量は３００００以上であるの
が好ましく、上限は特に限定されない、ただし、あまり
高分子量である場合には、高粘度化してしまうため、目
的のフオーム物性は得られるものの、作業面で実用性に
乏しいものとなる。 なお、一般式中（７）Ｒ，ａ、　ｙｌ、ｙ２．ｂ、Ｙが
前記規定の範囲から外れた場合は、フオーム表面の荒れ
、クラック、崩壊、収縮等を生じたり、正常なフオーム
か得られないか、仮に良好なフオームが得られても反発
弾性や圧縮永久歪が悪くなるなと、実用性に欠けるフオ
ームしか得られない。 次に、気泡安定剤の配合量は、前記混合ポリエーテルポ
リオール１００　ｊｉ量部当り０．３重量部以上で、０
．５〜３重量部であるのが好ましい、０，３重量部以下
ではフオームのセルが粗くなったり、クラック、崩壊等
が起こる。なおこの発明の方法において、前記一般式で
表される気泡安定剤には、必要に応じて、当業界で一般
に用いられる気泡安定剤を併用することができる。この
併用される気泡安定剤としては、例えば、下記一般式で
表される化合物を挙げることができる。 Ｒ３５ｉＯ（ＲｚＳｉＯ）　ａ　　（Ｒ５ｉＯ）　ｂ　
５ｉＲ３ＹＯ（Ｃ２ＨａＯ）！’　（Ｃ３Ｈ６０）ｙ２
Ｒ本発明に使用されるポリインシアネート化合物として
は、トリレンジイソシアネート、フェニレノジイソシア
ネート、ジフェニルメタンジインシアネート等があり、
触媒としてはトリエチレンジアミン及びそのギ酸塩、ジ
メチルエタノールアミン、テトラメチルへキサメチレン
ジアミン、トメチルモルフォリン、Ｎ−エチルモルフォ
リン等のアミン系触媒、スタナスオクトエート、ジプチ
ルチンジラウレート等の錫系触媒が挙げられる。また１
発泡剤としては通常水を用いるが、場合によってはトリ
クロロフルオロメタン、ジクロロフルオロメタン、メチ
レンクロライド等の低沸点溶剤を配合することも可能で
、その他、必要により顔料、難燃剤、帯電防止剤、架橋
剤等の添加剤も加えることができ、ポリエーテルポリオ
ールと気泡安定剤以外の原料及び成型方法については、
特に限定されるものではない。 軟質ポリウレタンフォームの製造方法は、従来公知の方
法がいずれも適用できる。 このようにして、本発明で得られるポリウレタンフォー
ムは、圧縮永久歪（特にウェットセット）が極めて良好
であるので、従来のホットキュア法より更に低密度化で
き、また、硬度を低くすることもできるので、フロンを
全く使用しないか又はその使用を大幅に削減しても実用
性ある低硬度フオームの生産が可能となる。 また１反対に配合成分として前述のポリマーポリオール
を使用することにより高硬度化も可能であり、配合組成
や配合比の変更により幅広い物性が得られる。 更に、本発明は従来法に比べ触媒範囲や原料注入時の金
型温度範囲が極めて広いため、従来法の如く触媒量や金
型温度の厳密な管理が不要となり１作業性に優れている
だけでなく、キユアリングタイムが早いので生産性が大
幅に向上する。 〔実施例〕 以下、実施例及び比較例により発明具体化の例及び効果
について述べるが１例示は単に説明用のもので１発明思
想の限定を意図したものではない。また、以下に部又は
％として示す値は、特に断わらない限り重量部又は重量
％を示す。 実施例１〜１０及び比較例１〜１１ 実施例及び比較例で使用する各種のポリエーテルポリオ
ール、ポリマーポリオール及び気泡安定剤（表１．２及
び３参照）を、公知の方法により調製した。 次に、各種のポリエーテルポリオール１００部気泡安定
剤１．２部、水５．０部、　ＴＥＤＡ−Ｌ３３　（東ソ
ー製、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）０，３部、スタナスオクトエート０．１３
部の割合で容器に入れ、容器内の温度を２２℃に調節し
た０次にタービン型撹拌機を用い３５００ｒｐｍで４０
秒間予＠混合した後、２２℃のＴＤＩ−８０（三菱化成
製トリレンジイソシアネート）を化学量論量（ＮＣＯｉ
ｎｄｅｘ　１００）加え、　５秒間撹拌し、予め４０℃
に温調した４００（ｗ）　Ｘ　４００（Ｌ）Ｘ　１１０
０（Ｈ）Ｉｌのアルミニウム製金型に注入してフオーム
化した。 ＴＤＩ−８０を添加して約１００秒後に、金型への充填
を終了した０次いで１７０℃の熱風オーブンに該金型を
８分間入れてキユアリングを行い、軟質ポリウレタンモ
ールドフオームを得た。 このフオームをＪＩＳ　Ｋ−８４０１に従いフオーム物
性を測定し、フオームの状態を調べた。その結果を、表
−４，５に示す。 実施例１１〜１８　−触媒量の試験− 触媒量以外は実施例１と同じ方法でフオーム化を行い、
触媒量とフオーム物性、及びフオーム状態の関係を求め
た結果を表−６に示した。 比較例１２〜１７　−触媒量の試験− 触媒量以外は比較例１と同じ方法にてフオーム化を行い
、触媒量とフオーム物性及びフオーム状態の関係を求め
た結果を表−７に示した。 流側１９〜２３比較例１８〜２１−金型温度幅の試験一
実施例２及び比較例１と同じ条件にて原料注入時の金型
温度のみ変化しフオーム化を行った。得られたフオーム
は外観とさらに切断し、コアの状態のみ調べ、その結果
を表−８に示した。 実施例２４〜２５、比較例２２　−キュア性試験−実施
例２及び１７、比較例１と同じ条件にてキユアリングタ
イムのみ変化し、フオーム化を行った。金型より脱型し
たときのフオーム状態のみ調べ表−９に示した。 実施例２６〜２９比較例２３−気泡安定剤の混合試験気
泡安定剤の種類及び量以外は、実施例１と同じ方法にて
フオーム化を行い、フオーム物性及びフオーム状態を調
べ、表−１０に示した。 実施例３０及び比較例２４　−成型性試験−発泡機を用
いて、発泡用金型を最も良好フオームが得られにくい複
雑型状タイプに代えて成型性テストを行い、得られたフ
オームの不良率を調べ、その結果を表−１１に示した。 表４〜１１の結果から、次のことがわかる。 （＋）フオーム物性 実施例１〜１０．比較例１〜１１（表−４，５）本発明
に従った実施例の中、ポリマーポリオールを配合しない
場合には硬度が４〜５Ｋｇ低く圧縮永久歪（特にウェッ
トセット）が極めて１ｇＩれた製品を得ることができ、
ノンフロン化又はフロンの使用が大幅削減可能となり２
更に低密度化も可能となる。低密度処方の実施例でのウ
ェットセット値は従来技術によるとコア密度値で３５Ｋ
ｇ／１１３に相当する。また、ポリマーポリオールを配
合すると、高硬度フオームも得ることができる。 （２）触媒量の管理幅 実施例１１〜１８、比較例１２〜１７（表−６，７）本
発明の方法では、従来法より比較にならない程広いこと
が分かる。 （３）金型温度の管理幅 実施例１９〜２３．比較例１８〜２１（表−８）従来法
では４０″Ｃ＃後に限られるのに対し１．を発明の方法
では、３０〜６０°Ｃという広範な温度範囲で良好な結
果が得られている。 （４）キユアリング性 実施例２４〜２５．比較例２２（表−９）本発明の実施
例では、従来法より約１／２の時間で脱型可能、工程の
スピード化が図れる。 （５）成型性（歩留り） 実施例３０、比較例２４（表−１１） 従来法では約半数に何等かの欠陥あるフオームが出来た
のに対し、本発明の方法では不良率が僅か３％以下とな
り、極めて優れていた。 （以下余白） 表−１ポリエーテルポリオール（ＰＥＰＯ）の調製表−
１ポリエーテルポリオール（ＰＥＰＯ）の調製０組ｌ　
ポリエーテルポリオール（ＰＥＰＯ）の調製０わ表 混合ポリエ チルポリオール（Ｐ田イよ） の調製 表−２ 混合ポリエーテルポリオール（ＰＥＰＱ−：　×）の調
製昧り 表−３ 気泡安定剤の調製 表−４ フオーム物性（１） 注） ■：極めて良好 Ｏ：良好 Δ：やや不良 × 不良 ××、全く不良 ウェットセット：５０℃、９５Ｒ膿 ２２時間 表−３ 気泡安定剤の調製昧わ 表−４ フオーム物性（１） Ｇ舶 注〕 ■＝極めて良好 ○：良好 やや不良 ×、不良 ×× 全く不良 ウェットセット：５０℃ ９５Ｒは ２２時間 表−５ フオーム物性（２） 表−６ 触媒量の試験 表−６ 触媒量の試験ｌり 表−５ フオーム物性（２） Ｇり 表−７ 触媒量の試験 表−８ 金型温度幅の試験 表−９ キュア性試験 ０印 Ｏ印 △印 ×印 ××印 金型からの脱型性極めて良好 金型からの脱型性良好 スキンが極くわずか金型に付着 スキンがかなり金型に付着 スキンが金型に全面付着・説型不可 表−１１ 成型性試験 表−１０ 気泡安定剤の混合試験 【発明の効果】 本発明の方法では、フオーム左置を低下すると、圧縮永
久歪（特にウェットセット）が悪くなるという当業界の
常識を破り、圧縮永久歪の良好な低密度軟質ポリウレタ
ンフォームの製造が可能となる。また、キュアリンク性
の良いものは硬度が高くなり、触媒幅や型温幅か狭く、
かつ、製品歩留りが低下する等の常識も打破り、非常１
こ良好な物性を看するフオームを、短時間で安定して生
産できる。 更に、フロンを使用しないでも柔らかいフオームが得ら
れるので環境保全にも寄与できる。 また１反対にポリヒドロキン化合物としてポリマーポリ
オールを使用すると高硬度化も可能であり、配合組成に
より幅広い物性が得られ、広い用途に対応できる。 特許出願人　第一工業製薬株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ポリヒドロキシ化合物とポリイソシアネート化合物を、
   触媒、発泡剤及び気泡安定剤の存在下で反応させて軟質
   ポリウレタンフォームを製造する方法において、 Ａ、ポリヒドロキシ化合物として、 水酸基価３５〜７５ｍｇＫＯＨ／ｇ エチレンオキサイド含量２５〜６０重量％ 全ＯＨ基中、末端一級ＯＨ基４０モル％以上を満足する
   混合ポリエーテルポリオール又はその変性物を使用し、 Ｂ、気泡安定剤として下記式で表される化合物｛［Ｙ（
   Ｒ＿２ＳｉＯ）ａＲ＿２ＳｉＹＯ］［Ｑ］｝ｂ［ただし
   、式中Ｒは脂肪族不飽和を含まな い１価の炭化水素基を表わす。 Ｙは２価の有機基を表わす。 ａは６以上の整数を表わす。 Ｑは（Ｃ＿２Ｈ＿４Ｏ）ｙ＾１、（Ｃ＿３Ｈ＿６Ｏ）ｙ
   ＾２の単独、又はそれらの組合せからなるオキシアルキ
   レ ン基を示す。 ｙ＾１、ｙ＾２は該オキシアルキレン基が単独の場合、
   それぞれ４以上の整数を表わし、又 は該オキシアルキレン基が２種の組合せか らなる場合、それぞれ１以上の整数であっ て、かつｙ＾１＋ｙ＾２の数の和が４以上となる整数で
   ある。 ｂは４以上の整数を表わす。］ を、上記混合ポリエーテルポリオール１００重量部当り
   ０．３重量部以上の割合で使用することを特徴とする軟
   質ポリウレタンフォームの製造法。