JPH0593029A

JPH0593029A - 軟質ポリウレタンフオームの製造方法

Info

Publication number: JPH0593029A
Application number: JP3104972A
Authority: JP
Inventors: Fujio Nakamura; 富士夫中村
Original assignee: Dow Chemical Japan Ltd
Current assignee: Dow Chemical Japan Ltd
Priority date: 1991-03-14
Filing date: 1991-03-14
Publication date: 1993-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】発泡剤として、ハロカーボン類を併用すること
なく水のみを使用した場合においても、ハロカーボン類
を併用した場合に得られるフォームと同等以上の性能を
有する軟質ポリウレタンフォームの製造方法を提供す
る。【構成】ポリオール原料として、次の（Ａ）及び（Ｂ）
のポリオールを併用する。（Ａ）開始剤にアルキレンオキサイドを付加して得られ
るポリエーテルポリオールであって、官能価数が２〜
４、平均当量数が６００〜３０００であり且つアルキレ
ンオキサイドユニット中のオキシプロピレンユニットの
含有量が少なくとも５０重量％のポリエーテルポリオー
ル又はその誘導体など。（Ｂ）開始剤にアルキレンオキサイドを付加して得られ
るポリエーテルポリオールであって、官能価数が１〜
８、平均当量数が５００〜７０００であり且つアルキレ
ンオキサイド中のオキシエチレンユニットの含有量が少
なくとも５０重量％のポリエーテルポリオール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟質ポリウレタンフォ
ームの製造方法に関するものであり、詳しくは、特定の
ポリオール原料を使用することにより、発泡剤として、
ハロカーボン類を併用することなく水のみを使用した場
合においても、ハロカーボン類を併用した場合に得られ
るフォームと同等以上の性能を有す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。

【０００２】

【従来の技術】軟質ポリウレタンフォームは、自動車部
材や家具類を初めとして各種の用途に広く用いられてい
る。周知の通り、一般に、ポリウレタンフォームは、ポ
リイソシアネート原料とポリオール原料とを水を含む発
泡剤の存在下に反応させて製造され、ポリイソシアネー
ト原料とポリオール原料の種類によって軟質グレードな
ど各種のポリウレタンフォームが得られる。

【０００３】上記の反応においては、ポリイソシアネー
トと水との反応により発生する炭酸ガスによりフォーム
化が達成されるが、実際の反応においては、得られるフ
ォームの性能改善のため、クロロフルオロカーボン類の
ようなハロカーボン類が補助発泡剤として使用されてい
る。ところで、近時、ハロカーボン類はオゾン層破壊を
引き起こす可能性があるとの指摘により、その使用は規
制ないしは廃止される方向にある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発泡剤
として水のみを使用した場合、得られる軟質ポリウレタ
ンフォームは、硬く且つ圧縮永久歪率が劣り、従って、
クッション材としては坐り心地が悪く、そして、耐久性
が十分ではないという欠点がある。本発明の目的は、発
泡剤として、ハロカーボン類を併用することなく水のみ
を使用した場合においても、ハロカーボン類を併用した
場合に得られるフォームと同等以上の性能を有する軟質
ポリウレタンフォームの製造方法を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記実情に
鑑み鋭意検討を重ねた結果、ポリオール原料として特定
の２種類のポリオールを併用することにより上記の目的
を容易に達成し得るとの知見を得、本発明の完成に到っ
た。すなわち、本発明の要旨は、ポリイソシアネート原
料とポリオール原料とを発泡剤としての水の存在下に反
応させて軟質ポリウレタンフォームを製造するに当り、
ポリオール原料として、次の（Ａ）及び（Ｂ）のポリオ
ールを併用することを特徴とする軟質ポリウレタンフォ
ームの製造方法に存する。（Ａ）開始剤にアルキレンオキサイドを付加して得られ
るポリエーテルポリオールであって、官能価数が２〜
５、平均当量数が６００〜３０００であり且つアルキレ
ンオキサイドユニット中のオキシプロピレンユニットの
含有量が少なくとも５０重量％のポリエーテルポリオー
ル、そのアミン誘導体、前記ポリエーテルポリオールを
ベースとするポリマーポリオール又はこれらの混合物。（Ｂ）開始剤にアルキレンオキサイドを付加して得られ
るポリエーテルポリオールであって、官能価数が１〜
８、平均当量数が５００〜７０００であり且つアルキレ
ンオキサイドユニット中のオキシエチレンユニットの含
有量が少なくとも５０重量％のポリエーテルポリオー
ル。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
使用されるポリイソシアネート原料は、例えば、２個以
上のＮＣＯ基を同一分子中に結合した有機化合物であ
り、その具体例としては、トルエンジイソシアネート、
粗トルエンジイソシアネート、４，４’−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
シアネート等やこれらを部分的にウレタン化、三量化、
カルボジイミド化またはアミド化などの手段で変性した
ポリイソシアネート類が挙げられる。これらは２種以上
混合して使用してもよい。

【０００７】本発明において、特に好ましく使用される
ポリイソシアネート原料は、トルエンジイソシアネート
或いはそのプレポリマー又はジフェニルメタンジイソシ
アネート或いはその誘導体またはこれらの混合物であ
る。

【０００８】本発明においては、ポリオール原料とし
て、次の（Ａ）及び（Ｂ）のポリオールを併用する必要
がある。

【０００９】（Ａ）開始剤にアルキレンオキサイドを付
加して得られるポリエーテルポリオールであって、官能
価数が２〜５、平均当量数が６００〜３０００であり且
つアルキレンオキサイドユニット中のオキシプロピレン
（ＰＯ）ユニットの含有量が少なくとも５０重量％のポ
リエーテルポリオール（高ＰＯポリエーテルポリオー
ル）、そのアミン誘導体、前記ポリエーテルポリオール
をベースとするポリマーポリオール又はこれらの混合
物。

【００１０】上記の各ポリオールにおいて、官能価数が
５を超える場合は、得られる軟質フォームの物性、特
に、伸び率や強度などの物性が十分ではなく、平均当量
数が３０００を超える場合は、ポリオールの粘性が高く
て取扱が困難であり、アルキレンオキサイドユニット中
のＰＯユニット含有量が５０重量％未満の場合は、安価
なアルキレンオキサイドの使用量が減少して経済的に不
利である。そして、上記の各ポリオールにおいて、アル
キレンオキサイドユニット中の特に好ましいＰＯ含有量
は７５重量％以上とされる。

【００１１】（Ｂ）開始剤にアルキレンオキサイドを付
加して得られるポリエーテルポリオールであって、官能
価数が１〜８、平均当量数が５００〜７０００であり且
つアルキレンオキサイドユニット中のオキシエチレン
（ＥＯ）ユニットの含有量が少なくとも５０重量％のポ
リエーテルポリオール（高ＥＯポリエーテルポリオー
ル）。

【００１２】上記の高ＥＯポリエーテルポリオールにお
いて、官能価数が８を超える場合、平均当量数が７００
０を超える場合は、いずれも、ポリオールの粘性が高く
て取扱が困難であり、また、平均当量数が５００未満の
場合、アルキレンオキサイドユニット中のＥＯユニット
含有量が５０重量％未満の場合は、いずれも、本発明の
目的とする軟質フォームの物性改善の効果が期待できな
い。そして、上記の高ＥＯポリエーテルポリオールにお
いて、特に好ましい官能価数および平均当量数は、それ
ぞれ、３〜８、１０００〜７０００とされる。

【００１３】上記の各ポリオール原料は、次の方法によ
り得ることができる。高ＰＯポリエーテルポリオールの
場合は、常法に従い、必要に応じてアルカリ金属水酸化
物などの触媒の存在下、２〜５官能の開始剤にＰＯの含
有量が５０重量％以上（好ましくは７５重量％以上）の
アルキレンオキサイドを付加する。

【００１４】上記の２〜４官能の開始剤としては、エチ
レングリコール、プロピレングリコール、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、ペンタ
エリスリトール、モノエタノールアミン、ジエタノール
アミン、トリエタノールアミン等が挙げられる。混合ア
ルキレンオキサイドを使用する場合、ＰＯ以外のアルキ
レンオキサイドとしては、ＥＯ、ブチレンオキサイド
（ＢＯ）等が使用される。

【００１５】上記の付加反応は、５０〜２００℃に加熱
して行われ、アルキレンオキサイドの付加は、ランダム
又はブロックの何れの形式であってもよい。そして、得
られるポリエーテルポリオールの平均分子量は、平均当
量数（平均分子量／官能価数）が６００〜３０００とな
るように調節される。また、末端基はＥＯでキャップす
るのが好ましい。

【００１６】高ＰＯポリエーテルポリオールのアミン誘
導体の場合は、常法に従い、前記反応で得られたポリエ
ーテルポリオールの末端ヒドロキシ基をアミノ化するこ
とにより得られる。

【００１７】また、高ＰＯポリエーテルポリオールをベ
ースとするポリマーポリオールの場合は、常法に従い、
ポリエーテルポリオール中で重合性不飽和基を有するモ
ノマーを重合することにより得られる。そして、重合性
不飽和基を有するモノマーとしては、アクリロニトリ
ル、アクリルアミド、アクリル酸エステル、メタクリル
酸エステル、酢酸ビニル、スチレン等が挙げられる。

【００１８】高ＥＯポリエーテルポリオールの場合は、
１〜８官能（好ましくは３〜８官能）の開始剤にＥＯの
含有量が５０重量％以上のアルキレンオキサイドを付加
する以外は、基本的には、前記の高ＰＯポリエーテルポ
リオールと同様の方法により得ることができる。

【００１９】上記の１〜８官能の開始剤としては、前記
開始剤の他に、ジグリセリン、ソルビトール、蔗糖、エ
チレンジアミン、ジエチレントリアミン、アミノエチル
ピペラジン等が挙げられる。そして、得られるポリエー
テルポリオールの平均分子量は、平均当量数が５００〜
７０００（好ましくは１０００〜７０００）となるよう
に調節される。また、末端基はＥＯでキャップするのが
好ましい。

【００２０】ポリオール（Ａ）とポリオール（Ｂ）の使
用割合は、ポリオール（Ｂ）／ポリオール（Ａ）（重量
比）として、通常０．０１〜０．２、好ましくは０．０
１〜０．１の範囲とされる。

【００２１】ポリイソシアネート原料とポリオール原料
の使用割合は、ＮＣＯ／ＯＨ当量比として、０．５〜
１．５の範囲とされる。そして、従来の方法と同様に、
ポリオール原料に、予め、発泡剤としての水、任意成分
としての触媒、整泡剤等が添加される。

【００２２】発泡剤としての水の量は、ポリオール原料
１００重量部当り、通常は１〜１０重量部、好ましくは
３〜６重量部とされる。一方、触媒、整泡剤について
は、その種類および使用量に制限はなく、従来公知方法
におけると同様に決定することができる。そして、触媒
としては、例えば、トリエチレンジアミン、テトラメチ
ルヘキサメチレンジアミン、ジメチルシクロヘキシルア
ミン等のアミン化合物、スタナスオクテート、ジブチル
チンジラウレート等の有機スズ化合物などが挙げられ、
整泡剤としては、各種のシロキサン、ポリアルキレンオ
キサイドブロック共重合体などが挙げられる。

【００２３】本発明においては、上記の触媒、整泡剤の
他に、必要により、トリスクロロエチルホスフェート、
トリスジクロロプロピルホスフェート、塩素化パラフィ
ン等の難燃剤、カーボンブラック、酸化チタンなどの顔
料、ジ−ｔ−ブチルフェノール、α−メチルスチレン等
の安定剤などをポリオール原料に適当量加えてもよい。

【００２４】本発明においては、反応形式としては、ワ
ンショット法、プレポリマー法または半プレポリマー法
のいずれをも採用することができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例、比較例により更に詳
細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、
以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の
例において使用した反応成分は、次の通りであり、ま
た、得られた軟質フォームの物性測定方法は、以下の通
りである。

【００２６】１．ポリイソシアネート原料ＴＤＩ−８０（２，４ＴＤＩ：８０％、２，６ＴＤＩ：
２０％）ポリメリックＭＤＩ（ＮＣＯ含有率３２．４％）

【００２７】２．ポリオール原料＜ポリオール（Ａ）＞ポリオール：官能価数３、平均当量数１６００、ヒド
ロキシル価３５、ＰＯユニット含有量（アルキレンオキ
サイドユニット中の含有量、以下同じ）８４重量％、Ｅ
Ｏユニット含有量１６重量％のポリエーテルポリオー
ル。このポリエーテルポリオールは、グリセリンを開始
剤とし、水酸化カリウム触媒の存在下にＰＯを付加させ
た後、ＥＯによりキャップして製造した。

【００２８】ポリオール：官能価数３、平均当量数２
０００、ヒドロキシル価２８、ＰＯユニット含有量８３
重量％、ＥＯ含有量１７重量％のポリエーテルポリオー
ル。このポリエーテルポリオールは、ポリオールと同
様の方法にて製造した。

【００２９】ポリオール：官能価数３、平均当量数１
０００、ヒドロキシル価５６、ＰＯユニット含有量９０
重量％、ＥＯユニット含有量１０重量％のポリエーテル
ポリオール。このポリエーテルポリオールは、ポリオー
ルと同様の方法にて製造した。

【００３０】ポリオール：官能価数３、平均当量数８
００、ヒドロキシル価７０、ＰＯユニット含有量８８重
量％、ＥＯユニット含有量１２重量％のポリエーテルポ
リオール。このポリエーテルポリオールは、グリセリン
を開始剤とし、水酸化カリウム触媒の存在下にＰＯ及び
ＥＯを付加させた後、ＥＯによりキャップして製造し
た。

【００３１】ポリオール：ポリオールのポリマーポ
リオール（２５重量％のスチレン−アクリロニトリル共
重合体を含有）。このポリマーポリオールは、ポリオー
ルにスチレンとアクリロニトリルとを共重合させて製
造した。

【００３２】＜ポリオール（Ｂ）＞ポリオール：官能価数７、平均当量数１８００、ヒド
ロキシル価３１、ＥＯユニット含有量７５重量％、ＰＯ
ユニット含有量２５重量％の市販のポリエーテルポリオ
ール（ＥＯユニットとＰＯユニットはランダム付加）

【００３３】ポリオール：官能価数３、平均当量数１
７００、ヒドロキシル価３３、ＥＯユニット含有量７５
重量％、ＰＯユニット含有量２５重量％の市販のポリエ
ーテルポリオール（ＥＯユニットとＰＯユニットはラン
ダム付加）

【００３４】３．添加剤ウレタン化触媒：アミン系、スズ系整泡剤：シリコン系界面活性剤架橋剤：ジエタノールアミン発泡剤：トリクロロフルオロメタン難燃剤：クロルリン酸エステル系

【００３５】４．物性測定方法コア密度( Kg/m³）：ＪＩＳＫ−６３０１に準拠 25% 硬度( Kg/314cm²) ：ＪＩＳＫ−６４０１に準拠伸び率(%) ：ＪＩＳＫ−６３０１に準拠引張り強度(Kg/cm²) ：ＪＩＳＫ−６３０１に準拠引き裂き強度(Kg/cm) ：ＪＩＳＫ−６３０１に準拠反発弾性率(%) ：ＪＩＳＫ−６４０１に準拠 50% 湿熱圧縮永久歪率(%) ：ＪＩＳＫ−６４０１に準拠 50% 乾熱圧縮永久歪率(%) ：ＪＩＳＫ−６４０１に準拠通気性(c.f.m.) ：アムスコ社製のエアーフローメータにて測定

【００３６】実施例１〜５及び比較例１〜２表−１に記載の配合処方に従い、次の要領にて軟質ウレ
タンフォームを製造した。ポリオール原料にポリイソシ
アネート原料を除く他のすべての成分を計量して添加
し、３０００回転の条件下に１０秒間攪拌後、ポリイソ
シアネート原料を計量して添加し、同条件下に３秒間攪
拌後、温度調節されたアルミニウム金型内（３５×３５
×７ｃｍ）に注入した。次いで、８０℃で６分キュア後
に脱型し、直ちにクラッシングした。得られたフォーム
を２日間ＪＩＳ規格に従って保存した後、物性測定を行
い、その結果を表−１に示した。

【００３７】表−１比較例実施例１２１２３４５ ──────────────────────────────────── 〔配合〕ポリオール 50 50 50 50 50 50 50 ポリオール 50 50 50 50 50 50 50 ポリオール 0 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 水 3.3 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8 3.8 発泡剤 5.0 0 0 0 0 0 0 アミン系ウレタン化触媒 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 整泡剤 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 架橋剤 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 TDI-80(103 Index) 41.8 46.6 46.7 46.7 46.8 46.8 46.8 〔物性〕コア密度( Kg/m³） 32.4 33.3 34.3 34.5 34.3 34.1 34.7 25% 硬度( Kg/314cm²) 11.3 12.2 11.7. 10.9 10.8 10.0 10.2 伸び率(%) 108 106 105 103 105 115 108 引張り強度(Kg/cm²) 1.12 1.19 1.25 1.15 1.15 1.17 1.14 引き裂き強度(Kg/cm) 0.52 0.62 0.53 0.53 0.48 0.51 0.50 反発弾性率(%) 60 58 60 61 62 65 64 50% 湿熱圧縮永久歪率(%) 23.4 23.6 18.4 17.5 15.0 13.2 12.4 50% 乾熱圧縮永久歪率(%) 7.9 9.9 8.8 8.5 7.4 6.4 6.4 ────────────────────────────────────

【００３８】表−１から次のことが明らかである。すな
わち、発泡剤に水のみを使用した比較例２は、発泡剤に
水とハロカーボン類を使用した比較例１に比較し、25%
硬度が高く、しかも、反発弾性率および圧縮永久歪率が
劣る。しかしながら、ポリオール及びにポリオール
を併用することにより、上記の物性が改善される。

【００３９】実施例６及び比較例３表−２に記載の配合処方において、金型温度を５０℃、
キュアー条件を５０℃、３分間に変更した以外は、実施
例１と同様にしてフォームを製造し、物性測定を行っ
た。物性測定の結果を表−２に示した。

【００４０】表−２比較例３実施例６ ──────────────────────────────────── 〔配合〕ポリオール 100 100 ポリオール 0 6.0 水 3.2 3.2 アミン系ウレタン化触媒 0.5 0.5 整泡剤 0.6 0.6 ポリメリックMDI(NCO 含有率 32.4) 100 インデックス 100 インデックス〔物性〕コア密度( Kg/m³） 50.0 52.0 25% 硬度( Kg/314cm²) 21.1 19.0 伸び率(%) 130 119 引張り強度(Kg/cm²) 1.40 0.96 引き裂き強度(Kg/cm) 0.55 0.41 反発弾性率(%) 61 64 50% 湿熱圧縮永久歪率(%) 14.5 5.3 50% 乾熱圧縮永久歪率(%) 5.5 3.1 ────────────────────────────────────

【００４１】表−２から、ポリオールにポリオール
を併用することにより、25% 硬度、反発弾性率、圧縮永
久歪率が改善されることが明らかである。

【００４２】実施例７及び比較例４〜６表−３に記載の配合処方において、アルミニウム金型を
４０×４０×７ｃｍの大きさのものに変更し、金型温度
を４０℃、キュアー条件を１８０℃、１２分間に変更し
た以外は、実施例１と同様にしてフォームを製造し、物
性測定を行った。物性測定の結果を表−３に示した。

【００４３】表−３比較例４比較例５比較例６実施例７ ──────────────────────────────────── 〔配合〕ポリオール 100 100 ポリオール 100 90 ポリオール 10 水 4.5 5.5 5.5 5.5 発泡剤 10 − − − アミン系ウレタン化触媒 0.5 0.5 0.5 0.5 スズ系ウレタン化触媒 0.08 0.08 0.08 0.08 難燃剤 8.0 8.0 8.0 8.0 TDI-80(103 Index) 100 90 90 90 〔物性〕コア密度( Kg/m³） 30.8 30.9 30.0 30.0 25% 硬度( Kg/314cm²) 10.0 12.5 10.6 9.7 50% 湿熱圧縮永久歪率(%) 15.0 20.4 11.2 9.9 50% 乾熱圧縮永久歪率(%) 9.1 9.9 10.2 9.5 通気性(c.f.m.) 3.20 1.61 2.18 3.44 ────────────────────────────────────

【００４４】表−３から次のことが明らかである。すな
わち、ポリオールの単独使用によっても、25% 硬度、
圧縮永久歪率の若干の改善効果が認められるが、ポリオ
ールとの併用によって改善効果が大きくなる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明した本発明の製造方法によれ
ば、ポリオール原料として特定の２種類のポリオールを
併用することにより、発泡剤として、ハロカーボン類を
併用することなく水のみを使用した場合においても、ハ
ロカーボン類を併用した場合に得られるフォームと同等
以上の性能を有する軟質ポリウレタンフォームが得られ
る。よって、本発明は、ハロカーボン類の使用規制の強
化に適合し、その工業的価値は大である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリイソシアネート原料とポリオール原
料とを発泡剤としての水の存在下に反応させて軟質ポリ
ウレタンフォームを製造するに当り、ポリオール原料と
して、次の（Ａ）及び（Ｂ）のポリオールを併用するこ
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）開始剤にアルキレンオキサイドを付加して得られ
るポリエーテルポリオールであって、官能価数が２〜
５、平均当量数が６００〜３０００であり且つアルキレ
ンオキサイドユニット中のオキシプロピレンユニットの
含有量が少なくとも５０重量％のポリエーテルポリオー
ル、そのアミン誘導体、前記ポリエーテルポリオールを
ベースとするポリマーポリオール又はこれらの混合物。（Ｂ）開始剤にアルキレンオキサイドを付加して得られ
るポリエーテルポリオールであって、官能価数が１〜
８、平均当量数が５００〜７０００であり且つアルキレ
ンオキサイドユニット中のオキシエチレンユニットの含
有量が少なくとも５０重量％のポリエーテルポリオー
ル。