JPH0559144A - 軟質ポリウレタンフオームの製造方法 - Google Patents

軟質ポリウレタンフオームの製造方法

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JPH0559144A
JPH0559144A JP3242561A JP24256191A JPH0559144A JP H0559144 A JPH0559144 A JP H0559144A JP 3242561 A JP3242561 A JP 3242561A JP 24256191 A JP24256191 A JP 24256191A JP H0559144 A JPH0559144 A JP H0559144A
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JP
Japan
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polyol
foam
coo
additive
polyoxyalkylene
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JP3242561A
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Shoji Hayashida
昭司 林田
Noboru Hasegawa
昇 長谷川
Soji Obara
聡司 小原
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】実質的に水のみを発泡剤として使用して軟質フ
ォームを製造する。 【構成】下記の(A)〜(E)から選ばれる少なくとも
一の添加剤、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。 (A)ヒマシ油類及び/またはその誘導体、(B)RC
OO−[CH2 −CH(CH3 )−O]k −COR1
k=1〜60、R,R1 =C1 〜C30の炭化水素基、
(C)H2 C=C(CH3 )−COO−(CH2 −CH
2 −O)m −CH3;m=1〜25、(D)R2 −CO
O−R3 ;R2 =C5 〜C25の炭化水素基、R3 =C1
〜C15の炭化水素基、(E)R4 COO−(CH2n
−OCOR5;n=1〜10、R4 ,R5 =C5 〜C25
の炭化水素基。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は実質的に水のみを発泡剤
として使用して軟質ポリウレタンフォームを製造する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】断熱材、自動車シート、家具、クッショ
ンなどに使用される軟質または硬質ポリウレタンフォー
ムの製造において、従来トリクロロフルオロメタン(通
称R−11)あるいはジクロロジフルオロメタン(通称
R−12)が発泡剤として使われてきた。
【0003】しかし、近年のオゾン問題の発生によりR
−11、R−12の使用量削減が急務となっており、そ
れらの代替として水とイソシアネートの反応において発
生する二酸化炭素により発泡させる方法が検討されてい
る。
【0004】しかし、この製造法においては得られるウ
レタンフォームの成形性、フォーム物性などに問題があ
り、特に発泡剤を多く使用する低密度フォームの製造に
おいて多くの問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】特に、軟質ウレタンフ
ォームのモールド成形においては、成形されたウレタン
フォームの表面スキン部のキュア性が悪くウレタンフォ
ームの脱型時にウレタンフォームのスキン剥離、破れを
起こしやすく、剥離したスキンが金型に付着して金型の
清掃が困難になるだけでなく、外観が非常に悪い。ま
た、得られたウレタンフォームの硬度が増加してしま
う、圧縮永久歪が悪化するなどのフォーム物性上の欠点
を有していた。
【0006】これらを解決するため、特定の添加剤を使
用する方法があるが完全な方法ではない。たとえばプロ
ピレンカーボネートの添加はウレタンフォームの硬度を
低下させる。
【0007】本発明は従来の水発泡によるフォーム製造
方法における前述の欠点を無くし、フォーム物性、成形
性、及び表面キュア性に優れかつ硬度の低い軟質ウレタ
ンフォームの製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】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、発
泡剤としての水及び添加剤から軟質ポリウレタンフォー
ムを製造するにあたり、添加剤として下記の(A)〜
(E)から選ばれる少なくとも一の添加剤を、ポリヒド
ロキシ化合物に対して0.1〜15重量%使用すること
を特徴とする。
【0009】(A)ヒマシ油類及び/またはその誘導体 (B)RCOO-[CH2-CH(CH3)-O]k-COR1 k= 1〜60、R, R1=C1〜C30 の炭化水素基 (C)H2C=C(CH3)-COO-(CH2-CH2-O)m-CH3 m= 1〜25 (D)R2-COO-R3 R2= C5〜C25 の炭化水素基 R3= C1〜C15 の炭化水素基 (E)R4COO-(CH2)n-OCOR5 n= 1〜10、R4,R5= C5〜C25 の炭化水素基
【0010】本発明において使用されるポリヒドロキシ
化合物としては平均水酸基価約10〜90の少なくとも
1種のポリオキシアルキレン系ポリオール及び/または
重合体微粒子を含有するポリオキシアルキレン系ポリオ
ールを主成分とするポリオールが好ましい。
【0011】ポリオキシアルキレン系ポリオール及び/
または重合体微粒子含有ポリオキシアルキレン系ポリオ
ールは2種以上の混合物であってもよく、少量の(全ポ
リオールに対して約20重量%を超えない)非ポリオキ
シアルキレン系ポリオール、例えばポリエステル系ポリ
オールや2以上の水酸基を含むポリジエン系(特にブタ
ジエンのホモポリマーやコポリマー)のポリオールを含
んでいてもよい。
【0012】ポリヒドロキシ化合物は好ましくは実質的
にポリオキシアルキレン系ポリオールまたは重合体微粒
子含有ポリオキシアルキレン系ポリオールのみからな
る。ただし、架橋剤や鎖延長剤などと呼ばれる低分子量
(通常は約600以下)のポリオールはここでいうポリ
オールには含まれない。
【0013】軟質フォームの製造法は硬化法によって大
別するとホットキュアフォームとコールドキュアフォー
ムがあるが、本発明はいずれのフォームにも適用でき
る。
【0014】本発明におけるホットキュアフォーム用の
ポリオールの平均水酸基価は通常約40〜90、特に約
50〜80の範囲にある。従って、ポリオールの平均水
酸基価はこの通常使用される範囲内にあることが好まし
い。ポリオールの平均水酸基数は約2〜8であることが
適当であり、特に約2〜4、最も好ましくは約2.5〜
3.5であることが好ましい。
【0015】また、本発明におけるコールドキュアフォ
ーム用のポリオールの平均水酸基価は通常約10〜7
0、特に約15〜65の範囲にある。従って、ポリオー
ルの平均水酸基価はこの通常使用される範囲内にあるこ
とが好ましい。ポリオールの平均水酸基数は約2〜8で
あることが適当であり、特に約2〜4、最も好ましくは
約2.5〜4.5であることが好ましい。
【0016】ポリオキシアルキレン系ポリオールは後述
のように末端にエチレンオキシドをキャップして得られ
る第1級水酸基を含むいわゆる1級化ポリオキシアルキ
レン系ポリオールであってもよく、またオキシアルキレ
ン鎖の内部にオキシエチレン基を含む末端にエチレンオ
キシドをキャップしたあるいはキャップされていないポ
リオキシアルキレン系ポリオールであってもよい。この
場合、ポリオキシアルキレン系ポリオール中のオキシエ
チレン基含有量はオキシアルキレン鎖の末端も内部も含
めて平均30重量%以下であることが好ましい。
【0017】ポリオキシアルキレン系ポリオールとは少
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。
【0018】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。
【0019】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。
【0020】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。
【0021】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。
【0022】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。
【0023】重合体微粒子を含有する重合体微粒子含有
ポリオキシアルキレン系ポリオールは、ポリオール中で
エチレン性不飽和モノマーを重合させる方法、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ーとエチレン性不飽
和モノマーをポリオール中で重合させる方法などで製造
される。この重合体微粒子含有ポリオキシアルキレン系
ポリオールはポリマーポリオールとも呼ばれている。
【0024】エチレン性不飽和モノマーとしては、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
これらモノマーをフリーラジカル重合触媒存在下ポリオ
ール中でグラフト重合させたポリマーポリオールをポリ
ヒドロキシ化合物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キシアルキレ
ン系ポリオールに対して50重量%以下、特に30重量
%以下が好ましい。
【0025】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。
【0026】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。
【0027】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85〜120、特に
約90〜110が適当である。
【0028】ポリヒドロキシ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、他に発泡剤としての少量の水が含まれ、また場合に
よっては、前記鎖延長剤や架橋剤を少量使用することが
できる。これらは通常分子量約600以下の2以上の活
性水素を有する化合物であり、特に分子量400以下の
多価アルコール、低分子量ポリエーテルポリオール、ア
ルカノールアミン、ポリアミンなどがある。
【0029】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。
【0030】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。
【0031】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「Dabco−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。
【0032】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0.01〜2.0重量部、好ましくは0.02
〜1.5重量部が適当であり、特に「Dabco−33
LV」として0.1〜1.0重量部の使用が適当であ
る。
【0033】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。
【0034】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。
【0035】本発明で使用する添加剤は下記(A)〜
(E)から選ばれる少なくとも一である。 (A)ヒマシ油類及び/またはその誘導体 (B)RCOO-[CH2-CH(CH3)-O]k-COR1 k= 1〜60、R, R1=C1〜C30 の炭化水素基 (C)H2C=C(CH3)-COO-(CH2-CH2-O)m-CH3 m= 1〜25 (D)R2-COO-R3 R2= C5〜C25 の炭化水素基 R3= C1〜C15 の炭化水素基 (E)R4COO-(CH2)n-OCOR5 n= 1〜10、R4,R5= C5〜C25 の炭化水素基
【0036】(A)〜(E)の化合物について説明す
る。 (A)ヒマシ油類及びまたはその誘導体 ヒマシ油類及びまたはその誘導体(A)としては精製ヒ
マシ油、半精製ヒマシ油、未精製ヒマシ油、いずれであ
ってもよく、水素を付加させた水添ヒマシ油等ヒマシ油
の誘導体であってもよい。具体的には伊藤製油製のUR
IC・H−30などがあるがこれに限定されない。
【0037】(B)RCOO-[CH2-CH(CH3)-O]k-COR1 k= 1〜60、R, R1=C1〜C30 の炭化水素基 kとしては特に5〜50が好ましく、もっとも好ましく
は10〜40である。R,R1 は炭素数1〜30のアル
キル基やアルケニル基であり、同じものであっても異な
るものであってもよい。具体的には日本油脂製のユニセ
ーフNKL−9520(日本油脂製)などが好ましいが
これらに限定されない。
【0038】 (C)H2C=C(CH3)-COO-(CH2-CH2-O)m-CH3 m= 1〜25 mとしては特に1〜20が好ましく、もっとも好ましく
は1〜10である。具体的には日本油脂製のブレンマー
PME−400などがあるがこれに限定されない。
【0039】(D)R2-COO-R3 R2= C5〜C25 の炭化水素基 R3= C1〜C15 の炭化水素基 R2 は、炭素数5〜25のカルボン酸の残基であり、特
にオレイン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ラウリル
酸、エルカ酸等のカルボン酸の残基である。R3 はアル
キル基であり、特にメチル、エチル、ブチル、オクチル
基等である。具体的には日本油脂製のユニスターMB−
816などがあるがこれに限定されない。
【0040】(E)R4COO-(CH2)n-OCOR5 n= 1〜10、R4,R5= C5〜C25 の炭化水素基 R4 、R5 は、炭素数5〜25のカルボン酸の残基であ
り、特にオレイン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ラ
ウリル酸、エルカ酸等のカルボン酸の残基である。R4
とR5 は同じものであっても異なるものであってもよ
い。nは特に3〜6が好ましい。
【0041】上記添加剤の使用量はポリヒドロキシ化合
物に対して0.1〜15重量%である。好ましくはポリ
ヒドロキシ化合物に対して0.5〜10重量%、特に3
〜12重量%が好ましい。
【0042】発泡性混合物に添加される他の成分は発泡
剤である。発泡剤としては水のみが特に好ましいが、ハ
ロゲン化炭化水素系発泡剤、空気等の低沸点気体や他の
発泡剤を少量併用してもよい。
【0043】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。
【0044】発泡剤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1〜10重量部、特に約2〜8重量部である。
【0045】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。
【0046】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、その他キュアフォームの製造に使用し得る添加剤
がある。
【0047】本発明により得られるスキン強度の高い軟
質ポリウレタンフォームは特に自動車用のクッションシ
ート材料として適する。しかし、自動車用シート材料に
限られるものではなく、他の用途のクッションシート材
料として、あるいはさらに従来軟質ポリウレタンフォー
ムが使用されていた分野への適用が可能である。
【0048】
【実施例】以下、実施例、比較例にて本発明を具体的に
説明する。部は重量部を示す。
【0049】(ポリオール) ポリオールA;グリセリンにプロピレンオキシドを付加
重合反応させて得られる水酸基価70.1mgKOH/
gのポリオキシプロピレンポリオール ポリオールB;グリセリンにプロピレンオキシドを付加
重合反応させて得られる水酸基価34.0mgKOH/
gのポリオキシプロピレンポリオール ポリオールC;グリセリンにプロピレンオキシドを付加
重合反応させ、さらにアクリルニトリルをグラフト重合
させて得られる水酸基価28.0mgKOH/gのポリ
マーポリオール
【0050】 添加剤A;URIC・H−30(伊藤製油製) 添加剤B;CH3COO-[CH2-CH(CH3)-O]k-COCH3 分子量1070 添加剤C;ブレンマーPME−400(日本油脂製) 添加剤D;ユニスターMB−816(日本油脂製) 添加剤E;プロピレンカーボネート(アトランチック・
リッチフィールド製)
【0051】(実施例1)ポリオールAを95部、添加
剤Aを5部、水を5.5部、アミン触媒[Dabco−
33LV(三共エアプロダクツ製)0.36部、Dab
co−XDM(三共エアプロダクツ製)0.05部、お
よびNC−IM(三共エアプロダクツ製)0.05部の
混合物]、整泡剤S−736−08(日本ユニカー製)
1.5部及びスタナスオクトエート0.12部の混合物
にTDI−80(2,4−TDI/2,6−TDI=8
0/20の混合物)を液温25℃、イソシアネートイン
デックス95の条件で混合した。
【0052】次に350mm×350mm×100mm
のアルミニウム製型を用い、型温40℃で発泡を行っ
た。170℃オーブン中で10分キュア後、150℃を
保って脱型した。脱型後の軟質ホットモールドフォーム
について、物性を評価し、結果を表1に示した。
【0053】(実施例2〜4及び比較例1)添加剤Aの
かわりに表1に示す添加剤を使用し、表1に示す割合で
ポリオールAと添加剤を使用すること以外は実施例1と
同様の方法で軟質ホットモールドフォームを製造した。
それらの評価結果を表1に示した。
【0054】(比較例2)添加剤を使用しないこと以外
は実施例1同様の方法で軟質ホットモールドフォームを
製造した。評価結果を表1に示した。
【0055】(実施例5)ポリオールBを66.5部、
ポリオールCを28.5部、添加剤Aを5部、水3.0
部、アミン触媒[Dabco−33LV 0.65部お
よびNiax−A−1(ユニオンカーバイド製)0.0
5部の混合物]、整泡剤SF−2962(東レ・ダウ・
コーニング・シリコーン製)1.00部及びトリエタノ
ールアミン2.0部の混合物にTM−20[TDI−8
0/粗MDI=80/20の混合物]を液温25℃、イ
ソシアネートインデックス105の条件で混合し、実施
例1と同様の金型を用い型温60℃で発泡を行った。
【0056】次に80℃オーブン中で6分間キュアを行
い軟質コールドキュアフォームを製造した。それらの物
性を測定し、結果を表1に示した。
【0057】(実施例6〜9及び比較例3)表2に示す
添加剤を使用し、表2に示す割合で原料を使用する以外
は実施例5と同様の方法で軟質コールドキュアフォーム
を製造した。それらの評価結果を表2に示した。
【0058】(比較例4)添加剤を使用しないこと以外
は実施例5と同様の方法で軟質コールドキュアフォーム
を製造した。評価結果を表2に示した。
【0059】
【表1】
【0060】
【表2】
【0061】
【発明の効果】フロン使用しない処方においてもキュア
性がよく、圧縮永久歪の低いフォームが得られるという
効果を有する。また、水発泡による硬度上昇を防ぐこと
ができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 75:04

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、発泡剤としての水及び添加剤か
    ら軟質ポリウレタンフォームを製造するにあたり、添加
    剤として下記の(A)〜(E)から選ばれる少なくとも
    一の添加剤を、ポリヒドロキシ化合物に対して0.1〜
    15重量%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。 (A)ヒマシ油類及び/またはその誘導体 (B)RCOO-[CH2-CH(CH3)-O]k-COR1 k= 1〜60、R, R1=C1〜C30 の炭化水素基 (C)H2C=C(CH3)-COO-(CH2-CH2-O)m-CH3 m= 1〜25 (D)R2-COO-R3 R2= C5〜C25 の炭化水素基 R3= C1〜C15 の炭化水素基 (E)R4COO-(CH2)n-OCOR5 n= 1〜10、R4,R5= C5〜C25 の炭化水素基
  2. 【請求項2】ポリヒドロキシ化合物の80重量%以上
    が、ポリオキシアルキレン系ポリオール及び/または重
    合体微粒子を含むポリオキシアルキレン系ポリオール、
    である請求項1の軟質ポリウレタンフォームの製造方
    法。
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Cited By (5)

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