JPS583488B2 - 軟質ポリエ−テルポリウレタンフオ−ムの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は軟質ポリウレタンフォームの製造方法、特に高
度の通気性を有する実質的にセル膜のない軟質ポリエー
テルポリウレタンフォームをワンショット法により製造
する方法に関するものである。

本来、軟質ポリウレタンフォームはフォーム発泡時にセ
ルの薄膜の一部が破れるため多小の通気性を有する。

しかし、大部分の残存する薄膜はガスや流体がフォーム
中を通過する際非常に大きな抵抗となるので、一般に高
度の通気性が要求されるフィルター等の用途にかかるフ
ォームを使用することができない。

そこで、実質的にセル膜のないポリウレタンフォームの
開発が望まれている。

従来、セル膜のないポリウレタンフォームを製造する方
法として、（ｌ）発泡したフォームを後処理してセル膜
を除去する方法、たとえば（ａ）アルカリ水溶液による
後処理法（特公昭３４−８１３７号）、（ｂ）熱による
後処理法（特公昭４１−７５２号）；（２）ワンショッ
ト法によりセル膜のないフォームを製造する方法、たと
えば（ａ）特定の油状の有機化合物を添加する方法（特
公昭４３−１８７９６号，特公昭４３−１８７９７号，
特公昭４３−１９０３９号，特公昭４３−２７６４０号
，特公昭４４−２０４７９号Ｌ（ｂ）ポリヒドロキシル
化合物としてポリエーテルボリオール及びポリエステル
ポリオールの混合物を使用する方法（特公昭５２一３５
０７７号、特公昭５２−４３６７８号）などが提案され
ている。

発泡したフォームをアルカリ水溶液で後処理してセル膜
を除去する方法はポリエーテルポリウレタンフォームお
よびポリエステルウリウレタンフォームのいずれにも適
用可能であるは、後処理の容易さの点で主としてポリエ
ステルフォームに適用されている。

しかし、ポリエステルフォームは一般にポリエーテルフ
ォームより著しく高価であり、また製造費用も一般のポ
リウレタンフォームを製造する場合よりかかる。

また、熱を用いた後処理方法はポリエーテルおよびポリ
エステルポリウレタンフォームのいずれにも適用可能で
あるが、熱処理段階で連続生産が不可能である。

従って、当然バッチ式方法をとらなければならず、一度
に大量のセル膜のないフォームを製造することができず
、また一般のポリウレタンフォームを製造する場合に比
較し、非常に高価なものになっている。

以上の状況に鑑み、後処理によらずワンショット法を用
いたセル膜のないフォームを製造する方法が前述したよ
うに提案された。

しかしながら、特定の油状の有機化合物を添加する方法
においては、最適の結果を得るための添加量の幅が狭く
、製造プロセスに乗せることが実際不可能であった。

即ち、有機化合物の添加量が最適結果を得るための幅か
ら少しでもはずれると、セル膜が除去されなかったり、
フォームが発泡段階で陥没してフォームにならなかった
りの現象が生じ、セル膜なしのフォームを工業的に安定
性良く生産することが非常に困難であった。

また、ポリヒドロキシル化合物としてポリエーテルポリ
オールとポリエステルポリオールの混合物を使用してワ
ンショット法で膜のないフォームを製造する方法では、
ポリエステルポルオールが必須成分であるため、生成し
たフォームは耐加水分解性が非常に悪く、用途によって
は全く使用できない欠点がある。

本発明者等は上述した従来技術の諸欠点を解決すること
を目的として鋭意研究した結果、特定のポリ（オキシプ
ロピレンーオキシエチレン）ポリエーテルポリオールの
混合物をポリヒドロキシル化合物として用いるとセル膜
のない軟質ポリエーテルポリウレタンフォームが得られ
ることを見出した。

すなわち、本発明は触媒、発泡剤、整泡剤及び添加剤の
存在下に有機ポリイソシアネートとポリヒドロキシル化
合物とを反応させてワンショット法により軟質ポリエー
テルポリウレタンフォームを製欲する方法において、前
記ポリヒドロキシル化合物として、（ａ）酸化エチレン
成分が５１〜９８重量係であるポリ（オキシプロピレン
ーオキシエチレン）ポリエーテルボリオール（以下ポリ
エーテルポリオール（ａ）と略記する）と、（ｂ）酸化
プロピレン成分が５１重量係以上であるポリ（オキシプ
ロピレンーオキシエチレン）ポリエーテルポリオール（
以下ポリエーテルポリオール（ｂ）と略記する）との混
合物を使用し、該ポリオール（ａ）と（ｂ）の混合割合
を重量比でａ／ｂ＝６０／４０〜７０／３０とし、該混
合物の乎均水酸基価を３０〜７０の範囲とし、かつ前記
触媒としてアミン系触媒と有機スズ化合物触媒とを併用
し、前記有機スズ化合物触媒は前記ポリヒドロキシル化
合物１００重量部に対し０．０１〜ｏ．ｉ重量部用いて
実質的にセル膜のないフォームを得ることを特徴とする
軟質ポリエーテルポリウレタンフォームの製造方法を提
供するものである。

本発明に用いるポリエーテルボリオール（ａ）は官能基
数が２以上の活性水素含有化合物に酸化エチレン成分が
５１〜９８重量係となるよう酸化エチレンと酸化プロピ
レンを付加させて得られるもので、化学構造上酸化エチ
レンの位置に関しては特に限定がなく、酸化プロピレン
とランダムに結合してもブロツ々に結合してもよい。

また必ずしも酸化エチレＩｓ−Ｐ？ ＩＪオーノＬＩ）
）末端に結合していなくてもよい。

また、ポリエーテルポリオール（ｂ）は官能基数が２以
上の活性水素含有化合物に酸化プロピレン成分が５１重
量係以上になるよう酸化エチレンと酸化プロピレンを付
加させて得られるもので、酸化プロピレンの化学構造上
の位置に関してはポリエーテルポリオール（ａ）と同様
特に′限定はない。

本発明においては、ポリエーテルポリオール（ａ）と（
ｂ）との混合物を有機ポリイソシアネートと反応させる
ポリヒドロキシル化合物として使用する。

この場合、ポリエーテルポリオール（ａ）対ポリエーテ
ルポリオール（ｂ）の混合割合は重量比で６０：４０〜
７０ ： ３０とする。

なお、ポリエーテルボリオール（ａ）及び（ｂ）の各水
酸基価については特に限定はないが、ポリエーテルボリ
オール（ａ）及び（ｂ）の混合物は平均水酸基価が３０
〜７０の範囲、好ましくは４０〜６０の範囲であればよ
い。

ポリエーテルボリオール（ａ）及び（ｂｌを製造する際
に出発物質として使用する活性水素化合物は、例えはポ
リアルコール類、ポリアミン類等であり、ポリアルコー
ル類を例示すれば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、１，２
，６−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、ソ
ルビトール、蔗糖等があり、またポリアミン類を例示す
ればエタノールアミン、トルエンジアミン、トリエタノ
ールアミン、エチレンジアミン等がある。

本発明に用いるポリエーテルポリオール（ａ）及び（ｂ
ｌは互いに溶け合い難い場合もあるが、この場合発泡を
行なう直前によく攪拌すれは十分である。

また、実質的にセル膜のない軟質ポリエーテルポリウレ
タンフォームを製造するためには、ポリエーテルポリオ
ール（ａ）及び（ｂ）の混合物の粘度が高いと好ましい
結果が得られる。

従って、混合物の粘度を上げるため、一例として発泡を
行なう直前に混合物の温度を下げることができる。

本発明において、ポリヒドロキシル化合物と反応させる
ために用いる有機ポリイソシアネートは特に限定はなく
、例えばトルエンジイソシアネート、フエニレンジイソ
シアネート、ジフエニルメタンジイソシアネート、４．
４’−ジフエニルジイソシアネート、シクロヘキサンジ
イソシアネート、１，６−へキサメチレンジイソシアネ
ート、イソホロンジイソシアネート、アニリンーホルム
アルデヒド縮合物をホスゲン化して得られるポリフエニ
ルポリメチレンポリイソシアネート等がある。

これら化合物を単独又は２種以上の混合物として用いる
。

本発明に用いる触媒はポリウレタンフォームを製造する
際普通に用いられているものでよく、たとえば有機スズ
化合物触媒、アミン系触媒等がある。

有機スズ化合物触媒としては、スタナスオクトエート、
スタナスオレエート、ジブチルスズジラウレート、ジブ
チルスズジ−２−エチルヘキソ工一ト、ジブチルスズジ
アセテート等がある。

有機スズ化合物触媒を用いる場合、その添加量はポリヒ
ドロキシル化合物１００重量部当りＯ．１重量部以下に
する心要がある。

添加量が０．１重量部を越えると、生成したフォームに
セル膜が残存するようになり、本発明の目的を達成する
ことができない。

また、添加量を著しく減少すると、フォームの発泡安定
性が悪くなり、クラツクが発生し易くなる。

しかし、この場合尿素を添加することにより上記欠点を
解決できることを見出した。

すなわち、有機スズ化合物触媒の添加量が極めて少ない
場合には、尿素をポリヒドロキシル化合物１００重量部
当り０．０５〜５重量部の範囲で添加すると、セル膜の
ないフォームを安定性良く製造することができる。

アミン系触媒としては特に限定はなく、一般によく用い
られるアミン触媒、例えばトリエチルアミン、トリエチ
レンジアミン、Ｎ一エチルモルフオリン、ジメチルエタ
ノールアミン、ジメチルベンジルアミン、ｌ，８−ジア
ザビシクロ（５・４・０）ウンデセン−７およびそのフ
ェノール塩、トリエチレンジアミンの蟻酸塩等を使用す
ることができる。

本発明において、使用する整泡剤は一般のポリウレタン
フォーム製造用のシリコーン整泡剤でよい。

しかも、本発明と目的とするセル膜のないフォームのセ
ル径はシリコーン整泡剤を適当に選択することにより制
御することができる。

即ち、整泡活性の低いシリコーン整泡剤、例えば半硬質
ポリウレタンフォーム用又はコールドキュアー用シリコ
ーン整泡剤を用いる場合、粗大セルの膜のないフォーム
が得られ、一方整泡活性の高いシリコーン整泡剤、例え
ばホットキュアー用シリコーン整泡剤を用いる場合、微
細セルの膜のないフォームが得られる。

また、本発明においては、水（有機インシアネートとの
反応で炭酸ガスを生成する）を発泡剤として主に使用す
るが、必要に応じてモノフルオルトリクロルメタン或い
はメチレンクロライドのような低沸点の有機化合物及び
空気も使用することができる。

水の配合量は製造すべきセル膜のないフォームの密度に
応じて自由に選択することができるが、普通ポリヒドロ
キシル化合物１００重量部当り４．５重量部以上とする
のが好ましい。

上述した配合成分以外に、フォームに要求される性能に
応じて、充填剤、帯電防止剤、着色剤、及び難燃剤当を
本発明の目的を逸脱しない限り添加することができる。

本発明は上述した原料を使用してワンショット法により
実質的にセル膜のない軟質ポリエーテルポリウレタンフ
ォームを製造するもので、従来公知のワンショット法が
適用できる。

この場合、前述したようにポリヒドロキシル化合物とし
てのポリエーテルポリオール（ａ）および（ｂｌの混合
物の粘度を上げるとセル膜のないフォームを得る上で好
ましい結果が得られることから、配合成分としての上記
混合物の液温を通常よりも低く２．例えば１８〜２０℃
にする。

このようにして、発泡安定性がよく、セル径の均一性が
よいセル膜のないフォームが得られる。

本発明によれは、上述したように実質的にセル膜のない
軟質ポリエーテルポリウレタンフォームがワンショット
法により発泡安定性良く、経済的に製造することができ
、また得られたフォームは一般の軟質ポリウレタンフォ
ームと異なり実質的にセル膜のない三次元網状構造を有
しているので、通気性が非常に良好である。

従って、通気性が要求される用途、例えば空調機関係の
各種フィルター、エンジン動力関係のエアーコンプレッ
サー、ブロアー、エンジン等のフィルター、冷暖房機器
関係のエアコン、エアクリーナー、加湿器等のフィルタ
ー、液体濾過関係のオイルフィルター、各種薬液フィル
ター、水浄化用フィルター等に用用である。

なお、ポリヒドロキシル化合物として親水性を有する特
定のポリ（オキシエチレンーオキシプロピレン）ポリエ
ーテルポリオールの混合物を使用しているため、本発明
によって製造された実質的にセル膜のない軟質ポリエー
テルポリウレタンフォームはポリオキシプロピレンポリ
オールよりなる一般のフォームに較べ親水性が良い。

従って親水性を要求される用途、例えば植物裁培用の床
等に有用である。

更に衣料用としても着心地、感触等の点て一般のフォー
ムより優れている。

次の本発明を実施例につき説明するが、これに限定せん
とするものではない。

実施例 １〜２ 第１表に示した配合組成の原料を発泡機により発泡させ
て実質的にセル膜のない軟質ポリエーテルポリウレタン
フォームを得、その物性を測定して第１表に示す結果を
得た。

なお、ポリエーテルポリオール（ａ）及び（ｂ）の混合
物の水酸基価は５２、発泡直前の各成分の液温は２０℃
、 ライズタイムは７０〜８０秒であった。

５）ＴＤＩ−８０；日本ポリウレタン■製、２．４−ト
ルエンジイソシアネート８０重量％と２，６−トルエン
ジイソシアネート２０重量％の混合物 ６）インシアネート指数：活性水素化合物のヒドロキシ
ル基当量に対するインシアネート基当量の比を１００倍
した値 ７）フォームの硬さ；ＪＩＳＫ６４０１により測定 ８）通気性； ＡＳＴＭＤ−７ ３ ７−４ ６ （フ
ラジール型 Ａｉ ｒ Ｐｅｒｍｅａｂｉ ｌ ｉｔ
ｙ ｍｅ−ｔｅｒ ｏｆ ｆａｂｒｉｃｓ）により測定
ウレタンフォームにおけるセル膜の有無は通気性に対応
する。

たとえば一般の軟質ウレタンフォームの通気性はＡＳＴ
ＭＤ−１ ５６４通気性試験法（Ｄｏｗ ａｉｒ ｆｌ
ｏｗｍｅｔｅｒ使用）によれば３〜６ （ ｆ ｔ ３
／ｍｉｎ ）の範囲である。

然るに、本発明のセル膜のないフォームは該試験法の測
定限界（ １ ０ ｆ ｔ３／ｍｉｎ ）以上となり測
定できなかった。

そこで、第１表に示すように通気性の良い材料の試験に
用いるＡＳＴＭＤ− ７ ３ ７−４ ６通気性試験法
（フラジール型ａｉｒ ｐｅｒｍｅａｂｉ ｌｉｔｙ
ｍｅｔｅｒｏｆ ｆａｂｒｉｃｓ）によって測定したと
ころ測定限界の３ ８ ０ （ｃｃ／ｃｍ／ ｓｅｃ
）以上となり、非常に通気性が良いことが確かめられた
。

実施例 ３〜６ 第２表に示した配合組成の原料を実験室用小型攪拌機を
用いて混合し発泡させて実質的にセル膜のない軟質ポリ
エーテルポリウレタンフォームを得、その物性を測定し
て第２表に示す結果を得た。

実施例 ７ 実施例２におけるポリエーテルポリオール（ｂ）の代り
に、同じ化学構造でＯＨ価４８のポリエーテルポリオー
ル（ｂ）を使用、ポリエーテルポリオール（ａ）及び（
ｂ）の混合物の水酸基価を４９にした以外は実施例２と
同一条件で発泡させて実質的にセル膜のない軟質ポリエ
ーテルポリウレタンフォームを得その物性を測定し次に
記す結果を得た。

フォーム密度（ｇ／ｃｍ）０．０１８５，フォーム２
５％ ＩＬＤ （ｋｇ／ ２ ０ ０ｍｍφ）５．４の
硬さ６５％ＩＬＤ（〃 ）１１．５引張り
強度（ｃｍ／ｃｍ） ０．７ ０ ，伸び（％）２００
，セル数（個／ ２ ５ ｍｍ ） ８ 〜１ ０ 、
通気性（ｃｃ／ｃｍ／ｓｅｃ）３８０〈 比較例 １〜４ 第３表に示した配合組成の原料を実験室用小型攪拌機を
用いて混合し、発泡させて、第３表に示す結果を得た。

ポリオールとしてポリエーテルポリオール（ａ）あるい
は（ｂ）を各々単独使用した場合には比較例１及び２に
示すように満足なフォームが生成しない。

また錫触媒としてジブチル錫ジラウレートを０．２重量
部用いた比較例３及び４では通気性が５５０以下となり
、ほとんどセル膜が除去されていないことがわかった。

実施例８，比較例５ 第４表に示した配合組成の原料を実験室用小型攪拌機を
用いて混合し、発泡させて第４表に示す結果を得た。

第４表の結果から、スタナスオクトエートの添加量が０
．１重量部の場合は実質的にセル膜のないフォームが得
られたが（実施例８）、０．８重量部用いた比較例５で
は通気性が５０以下となり、ほとんどセル膜が除去され
ていないことがわかった，比較例 ６ 特開昭４７−１０９９号公報に記載された種類および混
合割合のポリエーテルポリオール（ａ）とポリエーテル
ポリオール（ｂ）とを用い、他の成分は実施例５と同一
とした第５表に示す配合組成の原料を実験室用小型攪拌
機を用いて混合し、発泡させてポリウレタンフォームを
得、その物性を測定して第５表に示す結果を得た。

第５表の結果から、特開昭４７−１０９９号公報に記載
されたポリオーノレ成分を該公報に開示された割合で用
いても、通気性が９０〜１００と低く、ほとんどセル膜
が除去されていないことが分る。

本発明によれば、セル膜のない軟質ポリエーテルポリウ
レタンフォームの製造において、従来種種の制約があっ
たポリウレタンフォームの後処理によるセル膜の除去と
いう工程を要せず、ワンショット法にて耐加水分解性及
び親水性に優れた実質的にセル膜のない軟質ポリエーテ
ルポリウレタンフォームが安定して確実に製造でき、こ
の場合操作上、取扱上の問題が生じることもなく、経済
的かつ容易に製造できる等の利点が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 触媒、発泡剤、整泡剤及び添加剤の存在下に有機ポ
   リイソシアネートとポリヒドロキシル化合物とを反応さ
   せてワンショット法により軟質ポリエーテルポリウレタ
   ンフォームを製造する方法において、前記ポリヒドロキ
   シル化合物として（ａ）酸化エチレン成分が５１〜９８
   重量％であるポリ（オキシプロピレンーオキシエチレン
   ）ポリエーテルポリオールと、（ｂ）酸化プロピレン成
   分が５１重量％以上であるポリ（オキシプロピレンーオ
   キシエチレン）ポリエーテルポリオールとの混合物を使
   用し、該ポリオール（ａ）と（ａ）の混合割合を重量比
   でａ ／ ｂ ＝ ６ ０ ／ ４ ０ 〜７ ０ ／
   ３ ０とし、該混合物の平均水酸基価を３０〜７０の
   範囲とし、かつ前記触媒としてアミン系触媒と有機スズ
   化合物触媒とを併用し、前記有機スズ化合物触媒は前記
   ポリヒドロキシル化合物１００重量部に対し０．０１〜
   ０．１重量部用いて実質的にセル膜のないフォームを得
   ることを特徴とする軟質ポリエーテルポリウレタンフォ
   ームの製造方法。