JPH04359917A - 軟質ポリウレタンフォームの製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモールド発泡における軟
質ポリウレタンフォームの製造方法に関する。更に詳し
くは、特定のポリオールを含む混合物を用いることによ
り、モールド発泡におけるポリウレタン原液注入時の高
温金型成形性に優れた軟質ポリウレタンフォームの製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、軟質ホットモールドフォームを製
造する場合、あらかじめ３５〜４５℃に調整された金型
にポリウレタン原液を注入し発泡を行なわせ、高温の炉
内で硬化反応させた後に脱型し、製品を得ている。

【０００３】ポリウレタン原液注入時のモールド温度を
３５〜４５℃に調整しなければならない理由は、例えば
、３５℃以下の場合は硬化不足が生じたり、密度増加を
招き、また４５℃以上の場合はフォーム表面が剥離した
り、フォーム内部にクラックが発生して良好な製品を得
ることができないからである。

【０００４】また、低密度又は低硬度のフォームを製造
する場合には、通常トリクロロフルオロメタン（フロン
−１１）を使用するが、今後はフロン規制の問題からフ
ロン使用量を削減するか、又は使用しないことが望まし
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、ポリウレタン
原液注入時の金型温度が４５℃以上であっても良好なフ
ォームが安定して得られるならば、フォーム製造ライン
におけるフォーム脱型後の金型冷却工程が大幅に省かれ
、エネルギー損失も防止できる。

【０００６】さらに、金型温度を高めることにより得ら
れたフォームは、発泡効率が高くなるがゆえに密度が低
くなる。よって、通常の金型温度でのフォームと同一の
密度を得るには発泡剤を減らさねばならない。つまり、
今後重要となるフロン規制の問題において、フロン使用
量が削減できることを意味する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポリウレ
タン原液注入時の金型温度が４５℃以上であっても良好
なフォーム体が得られ、かつフロン添加量を削減できる
軟質ポリウレタンフォームを得るべく鋭意検討した結果
、本発明に達した。

【０００８】即ち、本発明は、ポリヒドロキシ化合物、
有機ポリイソシアネート、触媒、整泡剤及び発泡剤から
軟質ポリウレタンフォームを製造するにあたり、ポリヒ
ドロキシ化合物として、水酸基価２０〜８０ｍｇＫＯＨ
／ｇ　のポリオキシアルキレン系ポリオール（Ａ）　及
び／又は重合体微粒子を含むポリオール（Ａ）　、及び
、ポリオール（Ａ）　に対して固形分として０．０１〜
４．０　重量％のカーボンブラックからなる混合物を使
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
造方法である。

【０００９】本発明は、また、ポリヒドロキシ化合物、
有機ポリイソシアネート、触媒、整泡剤及び発泡剤から
軟質ポリウレタンフォームを製造するにあたり、ポリヒ
ドロキシ化合物として、水酸基価２０〜８０ｍｇＫＯＨ
／ｇ　のポリオキシアルキレン系ポリオール（Ａ）　及
び／又は重合体微粒子を含むポリオール（Ａ）　、ポリ
オール（Ａ）　に対して等重量以下の水酸基価８５〜１
８０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリオキシアルキレン系ポリオー
ル（Ｂ）及び／又は重合体微粒子を含むポリオール（Ｂ
）　、及び、ポリオール（Ａ）　とポリオール（Ｂ）　
の合計に対して固形分として０．０１〜４．０　重量％
のカーボンブラックからなる混合物を使用することを特
徴とする軟質ポリウレタンフォームの製造方法である。

【００１０】本発明において、ポリオキシアルキレン系
ポリオールは少なくとも２個のアルキレンオキシドが付
加し得る水素原子を有する化合物（以下イニシエータと
いう）にアルキレンオキシドを付加して得られるポリエ
ーテルポリオールである。

【００１１】アルキレンオキシドとともに少量の他のモ
ノエポキシド、たとえばハロゲン含有アルキレンオキシ
ド、スチレンオキシド、グリシジルエーテルなど、を付
加しても良いが、好ましくは実質的にアルキレンオキシ
ドのみが使用される。

【００１２】アルキレンオキシドとしては炭素数２〜４
のアルキレンオキシドが適当であり、特にプロピレンオ
キシド単独又はプロピレンオキシドとエチレンオキシド
の併用が好ましい。プロピレンオキシドとエチレンオキ
シドを併用する場合、両者の混合物を付加させてもよく
、別々に順次付加させてもよく、これらを組み合わせて
もよい。このアルキレンオキシド等の付加量によりポリ
オキシアルキレン系ポリオールの水酸基価が調節される
。

【００１３】エチレンオキシドを最後に付加させる場合
はエチレンオキシドのキャップである。また、エチレン
オキシドキャップ後に少量のプロピレンオキシドをさら
に付加して第１級水酸基の割合を調節することもできる
。

【００１４】イニシエータとしては多価アルコール、多
価フェノール、モノあるいはポリアミン、その他のもの
を使用できるが、多価アルコールと多価フェノールが適
当であり、特に多価アルコールが好ましい。また、イニ
シエータは２種以上併用することもできる。イニシエー
タの具体例を下記に示すが、これらに限られるものでは
ない。特に好ましいイニシエータは３価の多価アルコー
ル、またはそれを主とする２価又は４価以上のイニシエ
ータとの混合物である。

【００１５】２価イニシエータ：エチレングリコール、
ジ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、１，４−ブタンジオール、ビスフェ
ノールＡ。３価イニシエータ：グリセリン、トリメチロ
ールプロパン、ヘキサントリオール。４価以上のイニシ
エータ：ペンタエリスリトール、ジグリセリン、ジトリ
メチロールプロパン、デキストロース、ソルビトール、
シュークロース、ノボラック。

【００１６】重合体微粒子含有ポリオールは、ポリオー
ル中でエチレン性不飽和モノマを重合させる方法、別途
製造した重合体微粒子をポリオールに混合する方法、エ
チレン性不飽和基を有するマクロモノマとエチレン性不
飽和モノマをポリオール中で重合させる方法などにより
製造される。この重合体微粒子含有ポリオールはポリマ
ーポリオールとも呼ばれている。

【００１７】エチレン性不飽和モノマとしては、例えば
スチレン、アクリロニトリル等が用いられる。例えばこ
れらモノマをフリーラジカル重合触媒存在下ポリオール
（Ａ）やポリオール（Ｂ）　中でグラフト重合させたポ
リマーポリオールを（Ａ）　、（Ｂ）　それぞれの一部
又は全量として使用することもできる。この重合体微粒
子の量は全ポリオールに対して５０重量％以下、特に３
０重量％以下が好ましい。

【００１８】軟質ポリウレタンフォーム製造用のもう一
方の主原料はポリイソシアネート化合物である。ポリイ
ソシアネート化合物としては種々の２以上のイソシアネ
ート基を有する化合物を使用しうるが、特に芳香族系ポ
リイソシアネートが適当である。芳香族ポリイソシアネ
ートとしては芳香核に結合したイソシアネート基を有す
る単核あるいは多核の化合物やその変性物が適当である
。

【００１９】具体的には例えば、トリレンジイソシアネ
ート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレ
ンポリフェニルイソシアネート、およびそれらのプレポ
リマー型、カルボジイミド型、ウレア型、その他の変性
物がある。

【００２０】これらポリイソシアネート化合物は２種以
上併用することもできる。ポリイソシアネート化合物の
使用量は全活性水素含有化合物の活性水素の数に対する
イソシアネート基の数の　１００倍で表わして（通常イ
ソシアネートインデックスという）約９０〜　１２０、
特に約９５〜　１１０が適当である。活性水素含有化合
物は主として前記ポリオキシアルキレン系ポリオールな
どのポリオールであるが、他に少量の発泡剤である水が
含まれ、また場合によっては鎖延長剤や架橋剤が使用さ
れる場合はそれらも含まれる。

【００２１】発泡性混合物の必須成分の他の１つは触媒
である。軟質ポリウレタンフォーム製造用の触媒として
通常第３級アミン系触媒と有機金属化合物、特に有機錫
系化合物が使用され、通常それらは併用される。第３級
アミン系触媒としては種々の第３級アミン系触媒を使用
することができる。

【００２２】たとえば、トリエチレンジアミン、Ｎ−エ
チルモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルモルホ
リン、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ´，Ｎ´−テトラ
メチルヘキサメチレンジアミン、ビス（２−ジメチルア
ミノエチル）エーテル、Ｎ，Ｎ´，Ｎ´−トリメチルア
ミノエチルエタノールアミン、などがある。

【００２３】これらは２種以上併用することができる。 特に好ましい第３級アミン系触媒はトリエチレンジアミ
ンであり、特に「ダブコ３３ＬＶ」という商品名で周知
のトリエチレンジアミンとジプロピレングリコールの重
量比１：２の混合物が最も適当である。

【００２４】その使用量は目的とする反応条件等により
変えることができるが、通常はポリオール　１００重量
部に対し約０．０１〜１．０　重量部、好ましくは０．
０２〜０．５　重量部が適当であり、特に「ダブコ３３
ＬＶ」として０．１　〜０．５　重量部の使用が適当で
ある。

【００２５】有機金属化合物系触媒としては、有機錫化
合物系触媒が最も好ましく、たとえばスタナスオクトエ
ート、スタナスラウレート、ジブチル錫ジラウレート、
ジブチル錫ジマレエート、ジブチル錫ジアセテート、ジ
オクチル錫ジアセテートなどがある。特にスタナスオク
トエートやジブチル錫ジラウレート等が好ましい。

【００２６】この有機錫化合物系触媒の使用量は通常ポ
リオール　１００重量部に対し、０．０１〜１．０　重
量部である。 しかし、この触媒の使用量はポリオールの種類や反応性
、その他の条件によって微妙に変える必要があり、種々
の最適範囲は比較的狭い。このことは、特開昭５４−１
５４４９８号公報などに記載の高弾性フォームの製造に
おける錫触媒可使用範囲の記載と同様である。

【００２７】発泡性混合物に添加される他の成分は発泡
剤である。発泡剤としては水やハロゲン化炭化水素系発
泡剤が適当であるが、空気等の低沸点気体や他の発泡剤
を単独であるいは水やハロゲン化炭化水素系発泡剤と併
用してもよい。また、水とハロゲン化炭化水素系発泡剤
を併用することもできる。

【００２８】ハロゲン化炭化水素系発泡剤としては、た
とえば、トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオ
ロメタン、塩化メチレン、モノクロロジフルオロメタン
、１，１−ジクロロ−２，２，２−トリフルオロエタン
、１，１−ジクロロ−１−フルオロエタンなどがある。 特に好ましい発泡剤は水であり、その使用量は目的とす
るフォームの密度により変わりうるが通常ポリオール　
１００重量部に対し約１〜８重量部、特に約２〜６重量
部である。

【００２９】さらに他の通常必須とされる成分はシロキ
サン系整泡剤であり、たとえばポリジアルキルシロキサ
ン、ポリジアルキルシロキサン−ポリオキシアルキレン
ブロックコポリマーなどがある。他に任意に使用される
成分としては、たとえば着色剤、酸化防止剤、紫外線吸
収剤、光安定剤、難燃剤、その他キュアーフォームの製
造に使用し得る添加剤がある。

【００３０】本発明におけるカーボンブラックとは、一
般に広く使用されている、オイルファーネス法等によっ
て製造される汎用のカーボンブラックであり、平均粒子
径としては通常５〜２００（ｍμ）、表面積１０〜１０
００（ｍ２　／ｇ）程度のものである。本発明に用いる
カーボンブラックの粒径としては１０〜３０（ｍμ）の
ものがより好ましい。

【００３１】カーボンブラックのポリオキシアルキレン
系ポリオールに対する配合量はポリオキシアルキレン系
ポリオールに対して０．０１〜４．０重量％であること
が必須である。より好ましい配合量は０．０５〜２．０
重量％、特に０．０５〜１．０重量％である。この範囲
よりも配合量が少ないと軟質ポリウレタンフォームの高
温金型成形性は目的とする程に達しない。配合量がこの
範囲を超えても成形性向上の効果が少なく、逆に種々の
問題点が生じやすくなる傾向にある。たとえばフォーム
表面にセル荒れが発生したり、フォーム内部にクラック
が生じ易くなる。

【００３２】本発明に用いられるポリヒドロキシ化合物
のうちポリオール（Ａ）　の水酸基価は２０〜８０ｍｇ
ＫＯＨ／ｇ　である。この水酸基価が２０ｍｇＫＯＨ／
ｇ　未満の場合フォームは発泡途中で崩壊してしまう。 また、水酸基価が８０ｍｇＫＯＨ／ｇ　を越えた場合、
フォームは通気性のない独立気泡となり著しいときには
収縮を起こしてしまう。ポリオール（Ｂ）の水酸基価は
８５〜１８０ｍｇＫＯＨ／ｇである。

【００３３】本発明においてポリヒドロキシ化合物はポ
リオール（Ａ）　のみ、あるいはポリオール（Ａ）　と
ポリオール（Ｂ）　を混合したものを使用する。ポリオ
ール（Ａ）　とポリオール（Ｂ）　を混合する場合、ポ
リオール（Ｂ）　はポリオール（Ａ）　の等量以下、使
用する。

【００３４】

【実施例】以下、実施例、比較例を挙げて本発明を具体
的に説明する。以下、部は重量部を示す。

【００３５】［実施例１〜３］グリセリンにアルキレン
オキシドを付加重合させて得られた水酸基価５６．０ｍ
ｇＫＯＨ／ｇ　のポリエーテルポリオール（これを以下
（ａ）　とする）とグリセリンにアルキレンオキシドを
付加重合させて得られた水酸基価１００．０ｍｇＫＯＨ
／ｇのポリエーテルポリオール（これを以下（ｂ）　と
する）をそれぞれ重量比で７０：３０となるような割合
で混合し、その混合ポリエーテルポリオールに対して固
形分として０．２　重量％となるようにカーボンブラッ
ク（以下Ｃ．Ｂ．とする）を配合した。

【００３６】この混合物　４５０部、水１８部、ダブコ
３３ＬＶ（サンアプロ社製）１．３５部、Ｎ−メチルモ
ルホリン１．３５部、ＳＺ−１１０５　（日本ユニカー
社製シリコーン整泡剤）６．７５部を２リットルのポリ
エチレン製容器に入れ、３０００ｒｐｍ　で３０秒間撹
拌した後、液温を約２５℃に調整し、スタナスオクトエ
ート０．４５部を加え、更に　５秒間撹拌し、直ちに　
ＴＤＩ−８０（ＮＣＯインデックス１００　）を加えて
　５秒間撹拌して、縦　３５０ｍｍ，　横３５０ｍｍ，
高さ１００ｍｍ　の、それぞれ６０℃（実施例１）、５
０℃（実施例２）、または４０℃（実施例３）のアルミ
ニウム製金型に注入し、この金型を　１５０℃に設定し
たオーブン中に入れ、１２分間硬化させ、軟質モールド
フォームを得た。その結果を表１に示した。

【００３７】［実施例４］ポリオールとしてポリエーテ
ルポリオール（ａ）　のみを使用し、このポリエーテル
ポリオール（ａ）　に対して固形分として　０．５重量
％となるようにＣ．Ｂ．を配合したポリエーテルポリオ
ールを製造した。この混合物４５０　部、水２０部、ダ
ブコ３３ＬＶ　０．８部、ビス（　２−ジメチルアミノ
エチル）エーテル０．４　部、ＳＦ−２９０４（東レシ
リコーン社製シリコーン整泡剤）８　部を２　リットル
のポリエチレン製容器に入れ３０００ｒｐｍ　で３０秒
間撹拌した後、液温を２５℃に調整し、スタナスオクト
エート０．５４部を加える。実施例１と同様にして６０
℃の金型に注入し軟質モールドフォームを得た。その結
果を表１に示した。

【００３８】［比較例１］ポリエーテルポリオール（ａ
）：ポリエーテルポリオール（ｂ）　を重量比が４０：
６０の割合で混合した混合ポリエーテルポリオールに対
して固形分として０．２　重量％となるようにＣ．Ｂ．
を配合した混合物を用いる以外は、実施例１と同様にし
て原料混合物を６０℃の金型に注入し、軟質モールドフ
ォームを得た。その結果を表２に示した。

【００３９】［比較例２］ポリオールとしてポリエーテ
ルポリオール（ａ）　のみを使用し、このポリエーテル
ポリオール（ａ）　４５０　部、水１５部、ダブコ３３
ＬＶ　１．３５　部、Ｎ−メチルモルホリン１．３５部
、ＳＺ−１１０５　６．７５部を２　リットルのポリエ
チレン製容器に入れ３０００ｒｐｍ　で３０秒間撹拌し
た後、液温を２５℃に調整し、スタナスオクトエート０
．３６部を加えた。実施例１と同様にしてこの原料混合
物を６０℃の金型に注入し軟質モールドフォームを得た
。その結果を表２に示した。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】

【発明の効果】本発明は、金型温度が高くても良好なフ
ォーム体を円滑有利に製造し得るという効果を有する。 また、フロン発泡剤の使用量を削減するか又は使用しな
くても、低密度又は低硬度のフォームを製造し得るとい
う効果もある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリヒドロキシ化合物、有機ポリイソシア
   ネート、触媒、整泡剤及び発泡剤から軟質ポリウレタン
   フォームを製造するにあたり、ポリヒドロキシ化合物と
   して、水酸基価２０〜８０ｍｇＫＯＨ／ｇ　のポリオキ
   シアルキレン系ポリオール（Ａ）　及び／又は重合体微
   粒子を含むポリオール（Ａ）　、及び、ポリオール（Ａ
   ）　に対して固形分として０．０１〜４．０　重量％の
   カーボンブラックからなる混合物を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方法。
2. 【請求項２】ポリヒドロキシ化合物、有機ポリイソシア
   ネート、触媒、整泡剤及び発泡剤から軟質ポリウレタン
   フォームを製造するにあたり、ポリヒドロキシ化合物と
   して、水酸基価２０〜８０ｍｇＫＯＨ／ｇ　のポリオキ
   シアルキレン系ポリオール（Ａ）　及び／又は重合体微
   粒子を含むポリオール（Ａ）　、ポリオール（Ａ）　に
   対して等重量以下の水酸基価８５〜１８０ｍｇＫＯＨ／
   ｇのポリオキシアルキレン系ポリオール（Ｂ）　及び／
   又は重合体微粒子を含むポリオール（Ｂ）　、及び、ポ
   リオール（Ａ）　とポリオール（Ｂ）　の合計に対して
   固形分として０．０１〜４．０　重量％のカーボンブラ
   ックからなる混合物を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方法。