JPH1025328A - 弾性ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

弾性ポリウレタンフォームの製造方法

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JPH1025328A
JPH1025328A JP8140995A JP14099596A JPH1025328A JP H1025328 A JPH1025328 A JP H1025328A JP 8140995 A JP8140995 A JP 8140995A JP 14099596 A JP14099596 A JP 14099596A JP H1025328 A JPH1025328 A JP H1025328A
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JP
Japan
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weight
polyol
parts
polyurethane foam
active hydrogen
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JP8140995A
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Motonao Kaku
基直 賀久
Futoshi Kitatani
太 北谷
Hajime Akiyama
一 秋山
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Sanyo Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Sanyo Chemical Industries Ltd
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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低密度でフォーム硬さと柔軟性を満足し湿熱
残留歪率が小さく自動車シートバック用モールド成型品
に適した弾性ポリウレタンフォームを製造する。 【解決手段】 水発泡により密度20〜35kg/m3
の弾性ポリウレタンフォームを製造する際、活性水素当
量500〜1800、末端第一級水酸基化率30〜90
%のポリエーテルポリオールポリオールと、ビニル重合
体からなるポリオール成分を使用し、このポリオール成
分の一部が重合体ポリオールであり、該ポリエーテルポ
リオールポリオールとビニル重合体の合計100重量部
当りのビニル重合体の量(Y)が2重量部以上であり、
該ポリエーテルポリオールポリオールの活性水素当量
(X)とYとの間で次式0.015X−19 ≦ Y
≦ 0.015X−4 を満足し、且つ発泡剤として該
ポリオール成分100重量部当り、3.5〜8重量部の
水を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は自動車シートバック
用弾性ポリウレタンフォームモールド成型品[密度が2
0〜35kg/m3、フォーム硬さ(25%ILD)が
約12kgf/314cm2]の製造に適した弾性ポリ
ウレタンフォームの製造方法に関し、さらに詳しくは、
湿熱残留歪率が小さい弾性ポリウレタンフォームを製造
する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、密度が20〜35kg/m3の低
密度の弾性ポリウレタンフォームを製造する場合は、ポ
リオール成分として、活性水素当量が約2000のポリ
エーテルポリオールを使用し(特開平4−8720号公
報)、発泡倍率を維持するために水の使用量を増加する
必要があるが、この場合得られるポリウレタンフォーム
のフォーム硬さが軟弱となる。この問題を解決する方法
としては、ポリオール成分として、重合体ポリオールを
用い、重合体ポリオール中のビニル重合体含量を増した
り、重合体ポリオールの使用量を増したり(特開平2−
255816号公報)して、ポリオール成分中のビニル
重合体含量を増加する方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記の方法で
は、自動車シートバック用弾性ポリウレタンフォームモ
ールド成型品等の低密度の弾性ポリウレタンフォームの
製造に用いた場合、全ポリオール中のビニル重合体含量
が増加するためにポリウレタンフォームを形成するポリ
マーの柔軟性が低下し、得られるポリウレタンフォーム
の湿熱残留歪率が大きくなるという問題点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
問題点を解決する弾性ポリウレタンフォームの製造方法
について鋭意検討した結果、特定のポリエーテルポリオ
ールと、ビニル重合体からなり、ビニル重合体量が限定
されたポリオール成分を用いることにより、弾性ポリウ
レタンフォームの湿熱残留歪率を小さくできることを見
いだし、本発明に到達した。
【0005】即ち本発明は、ポリオール成分(a)と有
機ポリイソシアネート成分(b)と水とを、触媒(c)
の存在下で発泡反応させて、密度20〜35kg/m3
の弾性ポリウレタンフォームを製造する方法において、 該ポリオール成分(a)として、活性水素当量が50
0〜1800であり、末端第一級水酸基化率が30〜9
0%のポリエーテルポリオール(a1)と、ビニル重合
体(p)からなるポリオール成分を使用し、 ビニル重合体(p)が、該ポリエーテルポリオール
(a1)の一部の中で重合された重合体であり、 (a1)と(p)の合計100重量部当りのビニル重
合体(p)の量(重量部)(Y)が、2重量部以上で、
且つ、(a1)の活性水素当量(X)とYとの間で、次
式 0.015X−19≦Y≦0.015X−4
(1) を満足する範囲とし、 発泡剤として該ポリオール成分(a)100重量部当
り、3.5〜8重量部の水を使用することを特徴とする
弾性ポリウレタンフォームの製造方法である。
【0006】
【発明の実施の形態】上記のように、本発明の方法に用
いるポリオール成分(a)を構成する該ポリエーテルポ
リオール(a1)は特定のものであり、ビニル重合体
(p)は、(a1)の一部の中で重合された重合体であ
り、成分(a)中の(a1)に対する(p)の含有量は
下限があると共に、式(1)を満足する一定の範囲内に
ある。
【0007】ビニル重合体(p)は、該ポリエーテルポ
リオール(a1)の一部の中で重合されたものであるた
め、ポリオール成分(a)中には重合体ポリオールが含
まれる。一般に、重合体ポリオールは製造上の都合か
ら、ビニル重合体の含有量が通常20〜50重量%で得
られるが、本発明で用いるポリオール成分(a)中の、
ビニル重合体(p)の含有量は、上記の通り限定された
量とする必要がある。従ってポリオール成分(a)は、
換言すると、下記(a11)と、(a2)とからなるも
のである。 (a11):活性水素当量が500〜1800、末端第
一級水酸基化率が30〜90%のポリエーテルポリオー
ル (a2) :活性水素当量が500〜1800、末端第
一級水酸基化率が30〜90%のポリエーテルポリオー
ル(a12)中でビニルモノマーを重合した重合体ポリ
オール [ここで、該ポリエーテルポリオール(a1)は、(a
11)と(a12)により構成され、(a11)と(a
12)は同じでも違っていてもよい。]
【0008】本発明の方法におけるポリエーテルポリオ
ール(a1)、即ち、(a11)、(a12)として
は、各々ポリウレタンに通常用いられるものが使用で
き、例えば、アルコール類、アミン類、アンモニア等の
アルキレンオキシド付加物1種以上が挙げられる。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、ブタノール等);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、6
−ヘキサンジオール等);3価アルコール類(グリセリ
ン、トリメチロールプロパン等);4価アルコール類
(ペンタエリスリトール、メチルグルコシド等);8価
アルコール類(ショ糖等)等が挙げられる。アミン類と
しては、1価アミン類(ジメチルアミン、ジエチルアミ
ン等);2価アミン類(メチルアミン、エチルアミン、
アニリン等);3価アミン類(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、イソプロ
パノールアミン等);4価アミン類(エチレンジアミ
ン、ヘキサメチレンジアミン等)等が挙げられる。アル
キレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレ
ンオキシド、1,2−、1,4−もしくは2,3−ブチ
レンオキシドおよびこれらの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、プロピレンオキシド
とエチレンオキシドの併用であり、付加形式はブロック
またはランダムとブロックの併用である。
【0009】重合体ポリオール(a2)としては、ポリ
エーテルポリオール(a12)中、ラジカル開始剤存在
下、アクリロニトリル、スチレン、塩化ビニリデン等の
ビニルモノマーを重合し、生成するビニル重合体(p)
を安定分散させたものが挙げられる。前記のとおり、
(a2)中のビニル重合体(p)の含有量は、通常20
〜50重量%である。
【0010】(a1)の活性水素当量は、通常500〜
1800、好ましくは800〜1700である。活性水
素当量が500未満ではポリウレタンフォームを形成す
るポリマーが剛直となり、ポリウレタンフォームの反発
弾性率が小さくなる。活性水素当量が1800を超える
と、ポリマーが軟弱となり、自動車シートバック用に適
した密度20〜35kg/m3で、フォーム硬さ(25
%ILD)を約12kgf/314cm2に維持するた
めには、(a2)中のビニル重合体含量を増したり、
(a2)の使用量を増したりしてポリオール成分(a)
中のビニル重合体含量を増加させなければならず、この
場合、ポリウレタンフォームを形成するポリマーの柔軟
性が小さくなりポリウレタンフォームの湿熱残留歪率が
大きくなる。(a11)と(a12)が違うものである
場合、(a1)の活性水素当量(X)は、(a11)と
(a12)の各活性水素当量の数平均値となる。
【0011】自動車シートバック用に適した密度20〜
35kg/m3で、フォーム硬さ(25%ILD)が約
12kgf/314cm2の弾性ポリウレタンフォーム
を製造するには、(a1)と(p)の合計100重量部
当りのビニル重合体(p)の量(重量部)(Y)が、2
重量部以上で、且つ、(a1)の活性水素当量(X)と
Yとの間で、次式(1)を満足させる必要がある。 0.015X−19≦Y≦0.015X−4 (1) ここで、Yは、ポリエーテルポリオール(a11)と、
重合体ポリオール(a2)の合計100重量部当りのビ
ニル重合体(p)の含有量(重量部)と換言することも
できる。
【0012】(a1)に対するビニル重合体(p)の量
であるYが2重量部未満では、フォームの硬さが不十分
であり、且つ、モールド成型する場合はガスぬけが不十
分である。Yが式(1)を満足するときは、ポリウレタ
ンフォームを形成するポリマーの柔軟性が確保できるた
めに湿熱残留歪率が小さくなり、良好な弾性ポリウレタ
ンフォームが得られる。一方、Yが0.015X−19
未満では、得られるフォームの硬さが不十分であり、
0.015X−4を超えると、フォームを形成するポリ
マーの柔軟性が小さくなるために湿熱残留歪率が大きく
なる。
【0013】また(a1)、即ち(a11)、(a1
2)各々の末端第一級水酸基化率は、通常30〜90
%、好ましくは45〜85%である。末端第一級水酸基
化率が30%未満ではポリウレタンフォーム成形時の硬
化が遅く、90%を超えるとポリウレタンフォームを構
成するセルが独立気泡となり、フォームの収縮や割れと
いった不具合が生じる。(a1)の末端第一級水酸基化
率とは、(a1)中の全水酸基数に対する末端第一級水
酸基数の比率であり、1H核磁気共鳴分光法により測定
できる。
【0014】有機ポリイソシアネート成分(b)として
は、ポリウレタンに通常使用される公知のもの、例え
ば、 ・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−もしくは2,6−トリ
レンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,
4’−もしくは4,4’−ジフェニルメタンジイソシア
ネート(MDI)、粗製MDI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); ・これらのポリイソシアネートの変性物(ウレタン基、
カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ウレ
トジオン基、ビュウレット基、ウレトンイミン基、イソ
シアヌレート基またはオキサゾリドン基含有変性物等、
例えば、これらのいずれかの基を含有する変性MD
I);およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
【0015】これら(b)として例示したもののうち好
ましいものは、TDI単独、および下記MDI・TDI
混合物である。 MDI・TDI混合物:粗製MDIおよび/または変性
MDIと、TDIとの混合物であって、TDIが70重
量%以上のもの MDI・TDI混合物中のTDI含量が70重量%未満
では、発泡したポリウレタンフォームの圧縮残留歪率お
よび湿熱残留歪率が大きくなり、反発弾性率および伸び
が低下する。
【0016】触媒(c)としては、ポリウレタンに通常
使用される公知のもの、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、スタナスオ
クトエート等); ・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ルアン
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);並びに、 ・スズ、アンチモン等の金属を含有する有機金属化合物
(テトラフェニルスズ、トリブチルアンチモンオキサイ
ド等)等が挙げられる。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を含有するカ
ルボン酸の金属塩または有機金属化合物である。
【0017】本発明の方法において、必要により鎖延長
剤および/または架橋剤(d)を使用することができ
る。(d)としては、ポリウレタンに通常使用できるも
のが用いられ、具体例としてはエチレングリコール、ジ
エタノールアミン、トリエタノールアミン、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、
D−ソルビット等が挙げられ、さらにはこれらのものに
活性水素当量が150以下となるようにプロピレンオキ
シドおよび/またはエチレンオキシドを付加させたもの
も包含される。
【0018】本発明の方法において、必要により整泡剤
(e)を使用することができる。該(e)としては、ポ
リウレタンに通常使用できるものが用いられ、具体例と
しては、日本ユニカー(株)製のSZ−1306、L−
3601、L−5309およびL−5366;トーレシ
リコン(株)製のSRX−274C等のジメチルシロキ
サン系整泡剤が挙げられる。
【0019】本発明の製法における水、(b)〜(e)
各成分の使用量は次の通りである。水の使用量は、
(a)100重量部当り、通常3.5〜8重量部、好ま
しくは4.0〜5.5重量部である。3.5重量部未満
では発泡倍率が小さく、発泡したポリウレタンフォーム
の密度が35kg/m3以下とならず、また8重量部を
超えると、発泡が不安定となり実用に適さない。(b)
の使用量は、NCO指数が通常70〜130、好ましく
は85〜115となる量である。NCO指数が70未満
ではフォームの圧縮残留歪率および湿熱残留歪率が大き
くなり、また硬化時間が長くなって生産性が低下し、1
30を超えると発泡したポリウレタンフォームが脆くな
り実用に適さない。(c)の使用量は、(a)100重
量部当り、通常0.01〜5重量部、好ましくは0.0
5〜3重量部である。(d)の使用量は、(a)100
重量部当り通常0〜5重量部である。(e)の使用量
は、(a)100重量部当り通常0〜10重量部、好ま
しくは1〜5重量部である。
【0020】ポリオール成分(a)[具体的には(a1
1)および(a2)]と、(c)、水および必要により
(d)、(e)の各成分とを混合したものと、有機ポリ
イソシアネート成分(b)とを通常の方法により攪拌、
混合して発泡させることにより、弾性ポリウレタンフォ
ームが得られる。
【0021】本発明の方法を用いた自動車シートバック
用弾性ポリウレタンフォーム等の製造は、通常モールド
成型により行われる。また本発明の方法を用いた弾性ポ
リウレタンフォームの生産方式としてはコールドキュア
ー方式が挙げられる。
【0022】
【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。なお
実施例および比較例中の発泡処方欄の数値は重量部を示
す。
【0023】実施例1〜7および比較例1〜8 表1および表2に示した発泡処方に従って、金型内でポ
リウレタンフォームを発泡し、金型から取り出して、一
昼夜放置後ポリウレタンフォームを切断して、その物性
を測定した。その結果を表1および表2に示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】(使用原料の記号の説明) ポリエーテルポリオール(a1) a1−1:グリセリンのプロピレンオキシド−エチレン
オキシド付加物、活性水素当量=1000、エチレンオ
キシドの末端含有量14重量%、末端第一級水酸基化率
66% a1−2:グリセリンのプロピレンオキシド−エチレン
オキシド付加物、活性水素当量=1300、エチレンオ
キシドの末端含有量15重量%、末端第一級水酸基化率
73% a1−3:グリセリンのプロピレンオキシド−エチレン
オキシド付加物、活性水素当量=1600、エチレンオ
キシドの末端含有量16重量%、末端第一級水酸基化率
78%
【0027】重合体ポリオール(a2) a2−1:a1−3中でアクリロニトリルおよびスチレ
ンを重合して得たもの、アクリロニトリル含有量20重
量%、スチレン含有量20重量% a2−2:a1−3中でアクリロニトリル、スチレンお
よび塩化ビニリデンを重合して得たもの、アクリロニト
リル含有量15重量%、スチレン含有量20重量%、塩
化ビニリデン含有量5重量%
【0028】その他のポリオール(a3)〔(a)のう
ち(a1)、(a2)以外のもの〕 a3−1:グリセリンのプロピレンオキシド−エチレン
オキシド付加物、活性水素当量=2300、エチレンオ
キシドの末端含有量15重量%、末端第一級水酸基化率
84% a3−2:グリセリンのプロピレンオキシド付加物、活
性水素当量=1300、末端第一級水酸基化率0% a3−3:グリセリンのプロピレンオキシド−エチレン
オキシド付加物、活性水素当量=1600、エチレンオ
キシドの末端含有量30重量%、末端第一級水酸基化率
95%
【0029】有機ポリイソシアネート成分(b) b−1:日本ポリウレタン工業(株)製コロネートT−
80(TDI、NCO%=48.3) b−2:日本ポリウレタン工業(株)製(TDI/粗製
MDI=80/20混合物、NCO%=44.7)
【0030】触媒(c) c−1:日本乳化剤(株)製ミニコールL−1020
(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) c−2:東ソー(株)製TOYOCAT ET(ビス−
N,N−ジメチルアミノエチルエーテルの70%ジプロ
ピレングリコール溶液)
【0031】鎖延長剤、架橋剤(d) d−1:ジエタノールアミン d−2:グリセリンのエチレンオキシド付加物、活性水
素当量=70 d−3:グリセリンのエチレンオキシド付加物、活性水
素当量=120
【0032】整泡剤(e) e−1:日本ユニカー(株)製L−5309(ジメチル
シロキサン系整泡剤) e−2:日本ユニカー(株)製L−3601(ジメチル
シロキサン系整泡剤)
【0033】(発泡条件) 金型形状:400mm×400mm×100mm 材質 :アルミニウム製 金型温度:62±2℃ 発泡方法:(a1)、(a2)、水、(c)、(d)、
(e)の各成分をプレミックスした後、(b)を加えて
6秒間攪拌し金型に注入した。 ミキシング方法:ハンドミキシング 攪拌羽回転数:5000回転/分 原料温度:25±1℃
【0034】(表1および表2における記号の説明) A:(a1)の活性水素当量をXとしたときの0.01
5×X−4の値 B:(a1)と(a2)の合計100重量部当りのビニ
ル重合体含量(重量部)
【0035】(表1および表2における物性欄の記号の
説明) イ:ポリウレタンフォームの見かけ密度を示す。単位は
kg/m3。 ロ:ポリウレタンフォームのフォーム硬さを示す。単位
はkgf/314cm2。ハ:ポリウレタンフォームの
反発弾性率を示す。単位は%。 ニ:ポリウレタンフォームの圧縮残留歪率を示す。単位
は%。 ホ:ポリウレタンフォームの湿熱残留歪率を示す。単位
は%。(上記イ〜ホのフォーム物性の測定はJIS K
6401に準拠。) ヘ:ポリウレタンフォームの伸びを示す。単位は%。
(上記ヘのフォーム物性の測定はJIS K 6301
に準拠。)
【0036】
【発明の効果】本発明の方法を用いることにより、従来
よりも低密度(20〜35kg/m3)で且つ湿熱残留
歪率が小さい弾性ポリウレタンフォームを製造すること
が可能となる。上記効果を奏することから本発明の方法
を用いて得られる弾性ポリウレタンフォームは、自動車
シートバック用に特に有用である。
───────────────────────────────────────────────────── 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) C08L 75:04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリオール成分(a)と有機ポリイソシ
    アネート成分(b)と水とを、触媒(c)の存在下で発
    泡反応させて、密度20〜35kg/m3の弾性ポリウ
    レタンフォームを製造する方法において、 該ポリオール成分(a)として、活性水素当量が50
    0〜1800であり、末端第一級水酸基化率が30〜9
    0%のポリエーテルポリオール(a1)と、ビニル重合
    体(p)からなるポリオール成分を使用し、 ビニル重合体(p)が、該ポリエーテルポリオール
    (a1)の一部の中で重合された重合体であり、 (a1)と(p)の合計100重量部当りのビニル重
    合体(p)の量(重量部)(Y)が、2重量部以上で、
    且つ、(a1)の活性水素当量(X)とYとの間で、次
    式 0.015X−19≦Y≦0.015X−4
    (1) を満足する範囲とし、 発泡剤として該ポリオール成分(a)100重量部当
    り、3.5〜8重量部の水を使用することを特徴とする
    弾性ポリウレタンフォームの製造方法。
  2. 【請求項2】 ポリオール成分(a)が、 (a11):活性水素当量が500〜1800、末端第
    一級水酸基化率が30〜90%のポリエーテルポリオー
    ルと、 (a2) :活性水素当量が500〜1800、末端第
    一級水酸基化率が30〜90%のポリエーテルポリオー
    ル(a12)中でビニルモノマーを重合した重合体ポリ
    オールとからなるポリオール成分であり、該ポリエーテ
    ルポリオール(a1)が、(a11)と(a12)によ
    り構成され、(a11)と(a12)は同じでも違って
    いてもよい請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 モールド成形方法により発泡反応を行わ
    せる請求項1または2記載の製造方法。
  4. 【請求項4】(b)が、TDI単独または下記MDI・
    TDI混合物である請求項1〜3のいずれか記載の製造
    方法。 MDI・TDI混合物:粗製MDIおよび/または変性
    MDIと、TDIとの混合物であって、TDIが70重
    量%以上のもの
JP8140995A 1995-05-10 1996-05-10 弾性ポリウレタンフォームの製造方法 Pending JPH1025328A (ja)

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