JPS58501025A - ポリウレタンフオ−ムの製造方法 - Google Patents

ポリウレタンフオ−ムの製造方法

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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】 ポリウレタンフォームの製造方法 本発明は一層高硬度または一層低@!度の一体化されたフオーム部分を含むフオ ームの製造に関する。このようなフオームは特に座席に用いるに特に有用である 。
座席、特に自動車の座席は支持力が人体に適合して分布しているような静的およ び動的状態の下に着席した人を支持したくれはならない。このことは主なカが、 一層軟質の部分の血管を押しつぶすことなく骨によって受け取られることを意味 する。この他に、座席は、自動車をカーブで運転する時に存在する側面加速の場 合に十分な911j面安定性を与える必要がある。
従って、特に輸送に用いる座席、例えは自動車の座席は比較的硬質の部分と比較 的軟質の部分を有するのが望ましい。座席構造の当業者は、比較的硬質の部分を 与えるのが望ましい座席の部分に詳しい。
座席は、ポリウレタンフォームから製造できることは既知である。このようなポ リウレタンフォームの強化された部分は、現在多くの方法で提供される。1つの 方法は、硬度の大きいフオームの部分を製造し、次いでこの別個に製造された部 分を一層軟質のフオームの部分に導入することである。他の方法は鋼線フレーム インサートを座席に埋封することである。ポリウレタンフォームか付着している 支持座席フレームのための第ろの方法は、必要な部分にさらに支持を提供するこ とである。
前記の商業的に使用されている方法の他に、ポリウレタンフォームの座席は実験 的な基準で2つの方法によって生産されている。1つの方法においては、第1の 成形工程か行われて、2個の型部分の間に軟質のフオームの層を生成させる。
型部分の1つは、次いで取り除かれ、軟質フオーム層を含む型穴を限定する他の 型部分をもって取り替えられる。一層成質のポリウレタンフォームを与える混合 物を次いで型穴に注入する。
実験的に試みられた他の方法は、同時に型の中に供給するポリウレタンフォーム 製造用の2つの別個の機械を用いることである。次いで、2種の異なったフオー ム混合物を実質的に別個に保つが、しかしながら、2種のフオームの間に十分な 接触を与えて硬化時に確実に良好な接着を与える型の設計または分離壁を有する 必要がある。
フオーム製座席の製造の間、型に入れる必要のある任意の種類のインサートには 、加工時間が必要であり、材料費が加わり、しかも補修率およびスクラノゾ発生 率を増加する。
座席フレームの構造的変形は限られ、しかも製造費はさらに増加する。
前記の新しい実験的方法(二は、複雑かつ一層高価な型(2個のふた)か必要で あり、かつ2倍の加工時間を要するか、あるいは技資集約的であるかまたは硬度 の変化が限られるかの伺れかである。
さらに、成体材料を短時間適所に保つ、若干の種類の分離壁を型の中に有する必 要がある。
型の中に、一層成質および一層軟質のフオームを分離する装置を有しない異なっ た硬度のフオーム物品の製造はカナダ特許およびドイツ特許明細書に開示されて いる。これら2つの明細書に記載された方法においては、一層成質および一層軟 質フオームを与える配合物は、同時に型の中に注入される。カナダ特許明細書第  頁には、異なったフオーム配合物は後に互に接触されるとしても、最初は別個 に保たれるように型の中に溝およびくぼみを設けることの重要性を強調している 。ドイツ特許明細書に特記された成形方法においては、一層成質のフオームを生 成する混合物は座席の側部に相当する型の(はみに導入され、一方一層軟質のフ オームを生成する混合物は型の中央に供給される。
新しいフオーム配合物は、また最初に別個に保たれる。
最初に分離されている型に供給されるフオーム配合物の必要条件により、使用で きる型のタイプに制限が生じ、る。
さらに、一層成質または一層軟質のフオームの部分か物品の表面に広がる物品を 生成できるのみである。
1つの型のフオームかフオームの他の型の実質的な部分上に広がる一層硬質かつ 一層軟質のフオームの物品を生成できることが望ましいであろう。例えは、この ことによって表面層が望ましい軟かい触感を有しているが一層硬質のフオームの 部分が自動車の座席に埋封されている座席を製造できるであろう。一層成質のフ オームのみからなる上方に突出する側部が一層軟質のフオームの中央部分に接合 された、カナダ特許第789958号明細書およびドイツ特許第2523527 号明細書に開示された自動車の座席は人間が中央部分に着席してそれを押す場合 、一層成質のフオームの部分か座席の中央に向かって内側にたわむ傾向があると いう欠点があり、これは望ましくない。この側部が内側にたわむ傾向は、一層軟 質のフオームに埋封された一層硬質のフオームの部分が上方に突出する側部の間 に広がるならば減少できる。今日まで、このような自動車の座席を製造する簡単 な方法はない。
本発明により、ポリオール流とインシアナート流をミキサー中で混せ合わせるこ とによって製造された異なった硬度のフオームを与える第1および第2のフオー ム配合物を型に導入する異なった硬度の部分を有するたわみ性ポリウレタンフォ ーム物品の製造方法において、第1のフオーム配合物の体膨張+100係から物 上に第2のフオーム配合物を直接等大することを特徴とする、たわみ性ポリウレ タンフォーム物品の製造方法である。
[フオーム配合物]の用語は、当業者に既知のように、たわみ惟ポリウレタンフ ォームを与えるに必要な成分の全混合物を意味する。
フオーム配合物の体膨張は、このフオーム配合物を容器中に供給し、次いで異な った時間にフオームの高さを測定して、所定の体膨張に要する時間を測定できる ことによって観察できる。
フオーム成分は通常、型を横きって移動される1個またはそれ以上のノズルを通 して型に供給して、異なった時間に型の種々の部分に導入されるが、フオーム配 合物の導入の初めと終りの間の時間間隔は出来るだけ短かく保つのか好ましい。
第2のフオーム配合物の最初の導入時間は第2の配合物が導入された時点におけ る第1のフオーム配合物のフオーム膨張が少なくとも+100係に相当するよう なものである。第2の配合物の任意の後続の添加は、第2の配合物が添加される 時点における第1の配合物の少な(とも100qbフオーム膨張に相当する時間 に行われるのが好ましい。
自動車の座席のような物品を製造するための異なつfこ硬度のポリウレタンフォ ーム配合物の種々の製造技術はさきに開示されている。カナダ特許第789’9 58号明細曹において、倶]部における大きい硬度は、一層硬質のポリウレタン を得ることを企図された配合物((高密度の充てん材を加えること(でよって与 えられる。
しかしながら、これは全く満足な技術ではないっポリウレタンフォームの硬度は 、ポリウレタンフォームの製造に用いられるイソンアナートボリオールの相対量 の既知の尺度であるインシアナート指数の比を変えることによって変化できる。
しかしながら、この方法によって得ることのできる硬度の変化は限られている。
一層高密度の一層硬く感じられるそれ程十分でなく発はうされたフオームを得る ためにフオーム配合物に用いる水の量を変化させることができる。しかしながら 、一層硬質および一層軟質のフオーム部分を有するフオーム物品の製造において は、高硬度の部分は、一層高芒度を有するために一層硬質であるにすきないフオ ームよりもむしろ一層軟質のフオームよりも本質的に一層硬質のフオームからな っているのが好ましい。
種々のフオーム配合物は、種々の異なった方法で製造できる。ポリウレタンフォ ームの製造において最終工程はポリオール、通常はポリエーテルオールおよびイ ンシアナ−1・を混せ合わせることである。このことは、混合物が発ぼうされる 場所にこの混合物を排出する混合装置において行われる。
本発明の方法は、 12より大ぎい官能性を有するインシアナート、1−なわち1分子当たり2個よ り多いイソシアナート基を有するイソシアナート、例えはポリフェニルメチレン ポリイソシアナート、 2(a) 連鎖延長剤1 (b+ 橋かけ剤 であってもよい活性水素含有化合物 の伺れか1種またはそれ以上の含量の異なる一層硬質および一層軟質のフオーム を与えるフオーム配合物を用いて行うのか特に好ましい。
2、J:り大きい官、能性を有するイソシアナート、すなわら1分子当たり2個 より多いイソシアナート基を有するイソシアナート、例えはポリフェニルメチレ ンポリイソシアナートおよび(または)橋かけ剤の割合か増大づ−ると硬度か増 大する。
連鎖延長剤1の割合か増大すると、硬度が低下する。
異なった硬度の配合物は異なつ1こ量の橋かけ剤または連鎖延長剤を含むように 、あらかじめ大量に製造されたポリオールを含有する混合物を用いて製造できる 。
1m4様に異なった量のポリフェニルメチレンポリイソシアナートを含むように あらかじめ大量に製造されたイソシアナート供給材料を使用できる。
しかしなから、ポリウレタンフォームの製造には、単一の主ポリオール供給材料 および単一の主インシアナート供給材料を用いるのが一層適当である。フオーム 製造業者は、従って、その供給業者から既に使用するように製造されたこのよう な主供給材料を用いることかでき、これによってその製造プロセスは簡単になる 。
本発明の特徴は、一層硬質および一層軟質のフオームを与えるフオーム配合物を 、主インシアナート流おまひ主ポリオール流から製造できることである。次いで 、要すれは添加剤を混合装置または混合装置に流れる流れに導入することによっ て硬度の必要な変化が得られる。すなわち、ポリオール流は使用するインシアナ ートと比較的硬質のフオームを与えるように配合することができ、連鎖延長剤は 直接ま1こは主ポリオール流に添加することによって混合装置に供給されて、一 層軟質のフオームを与える配合物を得ることかできる。
逆に、主ポリオール流は、使用するイソシアナートと共に比較的軟質のフオーム を与えるものであればよい。従って、橋かけ剤は前記の連鎖延長剤1と同様に、 添加されて、一層硬質のフオームを与えることができる。
同様に、主イソシアナート流に加えてポリフェニルメチレンポリイソシアナート を多少含有するインシアナート流を用いてフオームの硬度を調節できる。
使用する2種のフオーム配合物の相対反応性を制御して比較的硬質および軟質部 分を得るのが望ましい。
型に供給される第1の配合物は、型に供給される第2の配合物よりも反応性か少 ないのか好ましい。
第2の配合物は、好ましくは少なくともt−1秒(式中、tは第1の配合物の秒 で表わし1こクリーム時間)、一層好ましくは少なくともt−2秒のクリーム時 間を有する。
型に供給される第1の配合物はクリーム時間2秒から7秒までの範囲内を有する のが好ましい。
クリーム時間は、フオーム形成成分の混合から液体が発ぼうし始めた時に起こる 透明から乳白色への変色であるりIJ jングの初めまでの時間を秒で表わした 時間と定義される。
クリーム時間は使用するポリオールおよびイソシアナートの種類および使用する 触媒の種類および量によって影響を受けることがあり、しかもポリウレタンの配 合にたけた人は適当なりリーム時間を得る方法を容易に会得する。
第2の配合物は第1のフオーム配合物の体膨張+1001から2300%までの 範囲内に相当する時間に第1の配合物(すなわち任意の分離装置のない)上に直 接に導入される。第2のフオーム配合物は、第1のフオーム配合物の体膨張+2 50係から+1400%までの範囲内に相当する時間に最初に導入されるのが好 ましい。第2の配合物は、第1の配合物の導入が開始された後、好ましくはt+ 3秒とt+15秒の間の時間に(ここで、tは第1の配合物のクリーム時間)、 一層好ましくはt JL 3秒からt+7秒までに最初に型に導入されるのか好 ましい。
ポリオールか過剰のポリイソンアナートと反応されてプレポリマーを得、このプ レポリマーを発ぼう剤、通常は水の作用により第2工程において発はうさせるフ 6レポリマー技術を使用できる。あるいは、ポリオールとインシアナートの反応 および発ぼり反応が単一工程で起こるワンショット技術を使用できる。
ポリオール 発ぼりウレタン重合体の製造において、反応混合物またはフオーム配合物は水酸 基として存在する平均少なくとも2個、通常は6個より多くない活性水素原子を 有する活性水素含有有機化合物を含有する。このような有機ポリオール反応体に は、炭素、水素および酸素からなる化合物およびこれらの元素をリン、/)ロゲ ンおよび(または)窒素と組み合せて含有する化合物かある。本発明の方法に用 いる有機ポリオール反応体の適当な類は、ポリエーテルポリオール、ポリエステ ルポリオール、ポリラクトンポリオール、窒素含有ポリオール、リン含有ポリオ ール、フエ/−ルをベースとするポリオール、および遊離基開始剤の存在ドに前 記ポリオールの1種中でエチレン系不飽和単量体を重合させるかまたはドイツ公 開特許第2519044号(1976年11月4日)明細@に記載のように前記 のポリオール存在下にイソシアナートを第一および(チたは)第二アミノ基含有 ポリアミンおよび(または)ヒドラジンと反応させることによって製造された重 合体/ポリオールであるっ 使用する特別のポリオール反応体ま1こはポリオールの組み合せはポリウレタン 生成物の最終用途によって決まることはポリウレタン技術に既知である。
この目的の1こめに、ポリオールは、通常ポリオールま1こはポリオール混合物 1gから誘導されたエステルを加水分解することによって製造された加水分解生 成物の完全中和に必要な水酸化カリウムの■数としてめられまた定義されるその ヒドロキシル価によって特徴づけられる。このヒドロキシル価は、またポリオー ルの官能性および分子量との関係を示す下記の式OHニボリオールのヒドロキシ ル価、 f =平均官能性、すなわちポリオール1分子当たり水酸基の平均数、 M 、vI’ 、==ポリオールの平均分子量によっても定義される。
好ましいポリオールの例は、全ポリオール含量の少な(とも40重量係がさらに 下記の特性fat 平均筒−水酸基含量少な(とも40モル係(すなわらそれ程 反応性でない第二水酸基60モル係より少量)およびtbl 平均分子量約20 00から約8000まで を有するポリエーテルトリオールから構成されるものである。高弾性配合物の成 分として使用するこのようなポリエーテルトリオールは第−水酸基約60モル係 から約90モル係までを含有しかつ平均分子量約4000から7000までを有 するのが好ましい。この三官能性および前記それぞれの分子量範囲と一致して、 このようなポリエーテルトリオールはヒドロキシル価84から21まで、好まし くは42かも24までを有する。高反応性ポリエーテルトリオールは、グリセリ ンのような前記三価スターターの1種のプロピレンオキシドおよびエチレンオキ シドによるオキシアルキル化によって与えられる。通常、ポリエーテルトリオー ルの全エチレンオキシド含量は、オキ7アルキル化反応の間に供給される全アル キレンオキシドに基づいて表わして約7重量係と約20重量係の間である。
ポリオキシアルキレン鎖を、全エチレンオキシド供給量の少なくとも1部をもっ てキャッピングすることによって、高い第一水酸基含量が導入される。
高弾性フオーム、を与えるには、ポリエーテルポリオールを配合物のポリオール の本質的に唯一の型として用いるかまたは他のポリオールと組み合せて使用して 、フオームの軟度または堅さの程度を制御して耐力特性を変えることかできる。
特に、使用するポリオールは、微細分散された有機または無機材料を含有してす ぐれた耐力特性を与えることかできる。このようなポリオールσづ例は、エチレ ン系不飽和単量体、例えはアクリロニトリル、および(ま1こは)スチレンをポ リエーテルポリオールと重合することによって製造されたものである。重合が起 こるポリエーテルポリオールは、前記ポリエーテルトリオール((好ましいとし て示されTこ特性を有するのが好ましい。
ポリエーテルポリオール中でエチレン系不飽和単量体を重合することによって得 られた生成物は、重合体ポリオールとして知られていることが多い。
インシアナート 活性水素と混合する不発明において用いられるポリイソシアナート成分は一般式 %式%) (式中、1は2またはそれ以上の整数、かつQは1の原子価ぞ何する有機基) を有するものが好葦しい。Qは置俟または未置換炭化水素基(例えばアルキレン 丑たにアリーレン基)であり得る。Qは式 %式% (式中、Q′はアルキレン葦たはアリーレン基であり、2は−0−10−Q/− 1−Co−1−s−1s c、/−8〜、丑たは一5O2−) を有する基であり得る。このような化合物の例としては、ヘキサメチレンジイソ シアナート、1,8−ジイソシアナート−p−メンタン、キシレンジイソシアナ ート、(ocNcn2cn20CH2)20 、 1−メチル−2,4−ジイソ シアナートシクロヘキサン、フエニレンゾイソシアナ−)、トリレンジイノシア ナート、クロロフェニレンジイソシアナート、ジフェニルメタン−4,4′−ジ イソシアナート、ナフタレン−1,5−ジイソシアナート、トリフェニルメタン −4、4’ 、 4”−トリイノシアナート、およびイソプロピルベンゼン−α 、4−ゾイソシアナートがある。
丑だ、QはQ(此り、か従来プレポリマーとして知られる組成である原子価すな わち1乞有するポリウレタン基を示す。このようなプレポリマーは、前記および 下記のポリインシアナートの化学量論的10Thiを下記の活性水素官有成分、 特にポリヒドロキシル含有材料丑たはポリオールと反応芒せることによって形成 芒れる。
芒らに、不発明において使用するに有用なインシアナートの中にはイソノアナル トおよびジイソシアナートの二量体および三量体および一般式 %式%) (式中、lおよびJはそれぞれ2萱たはそれ以上の整数、Q“は多官能有機基) を有するような重合体状ジイソシアナートおよび(または)混合物中において追 加成分とし℃、一般式%式%) (式中、工は1またはそれ以上、Lは1官能性寸たは多官能性原子または基) の化合物である。この型の例としては、エチルホスホニノクソイノ/アナート、 C2H5P(リ−N(NCO)2、スルホンアミド、ノアン醒およびチオシアン 酸から誘導てれたインシアナート(QSO2NCO)がある。
さらに詳しくは、本発明において用いられるポリイノシアナート成分には丑だ、 下記の特別の化合物2.4−)リレンシイノシアナート、2 、6− トリレン ジインシアナート、粗トリレンジイソンアナート、ビス(4−イソノアナトフェ ニル)メタン、アニリンホルムアルデヒド権合生成物のホスケゞン化によって製 造芒れたポリフェニルメチレンボリイノンアナート、ジアニンジンゾイソンアナ ート、トルイゾンジイノシアナート、キシリレンジイソ7アナート、ビス(2− インシアナトエチル)フマレート、ビス(2−インシアナトエチル)カーボネー ト、1,6−ヘキサメチレンジイソシアナート、1.4−テトラメチレン−ジイ ンシアナート、1,10−デカメチレン−ジインシアナート、クメン−2,4− ジ−イソシアナート、4−メ)キー/−1,3−フェニレン−ジイソシアナート 、4− りoロー1,6−フェニレンジイソシアナート、4−ブロモ−1,3− フェニレンジイソシアナート、2−エトキシ−1,5−フェニレンジイノシアナ ート、2.4′−ジイソシアナトジフェニルエーテル、5,6−シメチルー1, 6−フニレンジイソシアナート、4゜4′−ジイソシアナトジフェニルエーテル 、ビス−5゜6−(2−インシアナトエチルシンビシクロ(2,2,1)へ7’ ト−2−エン、ベンゾジンジイソシアナート、4゜6−シメチルー1.ろ−フェ ニレン−9,10−アントラセンジイソシアナー)、4.4’−ジイソシアナト ジベンジル、6,3−ジメチル−4,4′−ジイノシアナトシフェニルーメタン 、2,6−シメチルー4,4′−ジイソンアナトゾフエニル、2,4−ジイソシ アナトスチルベン、6,6′−ジメトキシ−4,4′−ジイソノアナトジフェニ ル、1.4−アントラセンジイソンアナ−)、2.5−フルオレンジイソシアナ ート、1゜8−ナフタリンシインノアナート、2,6−ジイノノアナトベンゾフ ラン、2,4.6−)ルエントリイソシアナート、およびンーフケン(5ief ken )による論文Ann、 562.75(1949)に開示されたような 当業界で既知の他の多くの有機ポリイソシアナート、およびこれらの2種または それ以上の混合物がある。
2.4−および2.6−)ルエンジイソシアナート、特に前記異性体の混合物お よびポリフェニルメチレンポリイソシアナートを用いるのが特に好ましい。トル エンジイソシアナートの相対量の増加により、一層軟質のフオームが得られ、官 能性2より大きいイソシアナート、すなわち1分子当たり2個より多いインシア ナート基を有するインシアナート、例えはポリフェニルメチレンポリイソシアナ ートの相対量の増加により一層硬質のフオームが得られる。
発ぼう剤 水および(または)易揮発性有機物質は、本発明による方法において発ぼう剤と して使用される。
一般に、発ぽう剤は全ポリオール反応体100重量部当たり約1重量部から約1 5重量部1での量、特別の発ぼり剤およびその量は所望のフオーム生成物の型に より用いられる。たわみ性のフオーム配合物は通常水を約6 pphpより多く なく含有する。任意の特別のフオーム配合物中の発ぼう剤の選択および量は十分 発ぼうポリウレタン技術の熟練の中(・こある。適当な有機発ぼう剤)ま、9り えはアセトン、酢酸エチル、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチリデン、塩 化ビニリデン、モノフルオロトリクロロメタン、クロロフルオロメタンまたはジ クロロジフルオロメタン、のようなハロゲン化アルカン、ブタン、ヘキサン、ヘ プタン丑たはジエチルエーテルである。丑だ発ぼう効果は、室温より高温におい て分解してガ゛スを放出する化合物、例えば窒素を放出するアゾイソ酪酸ニトリ ルのようなアゾ化合物を加えることによっても得ることができる。
発ぼり剤のこれ以上の例および発ぼり剤の使用の詳細はViewegおよびHo echtlenによって発表されたKunststoff −Handbuch  、第7巻、C!arl −Hanser −verlag、ミュンヘン所在、 1966年、例えは108頁、および109頁、456頁507頁がら510頁 1でに見られる。
触媒 1だ触媒は、不発明による方法に使用ちれることが多い。使用される触媒はそれ 自体既知の、例えばトリエチルアミン、トリブチルアミン、N−メチル−モルホ リン、N−エチル−モルホリン−N −Co−モルホリン、N 、 N 、 N ’ 、 N’−テトラメチル−エチレン−ジアミン、1,4−シアず−ビシクロ −(2,2,2)−オクタン、N−メチル−N′−ジノチルーアミノーエチルー ピペラシン、N、N−ジメチルペンシルアミン、ビス−(N、N−ジェチルアミ ノ−エチルンーアジペート、N、N−ジエチルペンシルアミン、ペンタメチルジ エチレン−トリアミン、N、N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N、N、N’ 、N’−ジメチル−フェニル−エチルアミン、1,2−ジメチルイミダゾールお よび2−メチル−イミダゾール、トリエチレンシアミン、ビス(2−ジメチルア ミノエチル)エーテルである。
インシアナート基と反応できる水素原子を含有する第三アミンは、例えばトリエ タノールアミン、トリーイソ70ロバノールアミン、N−メチルジェタノールア ミン、N−エチルジェタノールアミン、N、N−ジメチルエタノールアミン筐た はそのプロピレンオキシドおよび(または)エチレンオキ7ドのようなアルキレ ンオキシドとの反応生成物であってもよい。
1だ、炭素−ケイ素結合を含むシラアミン、例えは2.2.4−トリメチル−2 −シラモルホリンまたは1.6−シーニチルアミノメチルテトラメチルージシロ キサンのようなドイツ特許第1229290号明細書に記載された化合物も触媒 として用いることができる。
萱た、使用する触媒は、水酸化テトラアルキルアンモニウムのような窒素を官有 する塩基、水酸化ナトリウムのような水酸化アルカリ金属、石炭酸ナトリウムの ような石炭酸アルカリ金属あるいはナトリウムエチラートのようなアルカリ金楓 アルコラードであってもよい。lだヘキサヒドロトリアジンも触媒として使用で きる。
また、有機金属化合物、特に有機スズ化合物も本発明による触媒として使用でき る。
使用する有機スズ化合物は、酢酸スズ(Il)、オクタンfHスズ(II)、エ チルへキサン酸スズ(II)およびラウリン酸スズ(Il)のようなカルボン酸 のスズ(II)塩、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジラウレート、ジ ブチルスズマレエートまたはジオクチルスズジアセテートのようなカルボン酸の ジアルキルスズ塩が好葦しい。
不発明による方法に使用できる触媒の他の例およびこの作用機作の詳細はVie wegおよびHoechtlenによって発表されたKunststoff − Handbuch 、第7巻、earl −Hanser −Verlag 、  ミュンヘン所在1966、例工は96頁および102頁に記載されている。
この触媒は、一般にイノシアナートと反応し得る少なくとも2個の水素原子を含 有する化合物の量に対して0.002重量%と100重量%間の量で使用てれる 。
オルガノシロキサン界面活性剤 本発明の方法による発ぼうポリウレタンの製造において、筐だ、ポリウレタン− 形成反応混合物の追加成分として、少量のオルガノシリコーン界面活性剤も存在 し得る。使用する場合、このような界面活性剤は辿常全ポリオール反応体の10 口重重部に当たり約5重置部丑での量で存在する。ノリコーン界面活性剤の適当 な類は、それぞれのブロックがケイ素−炭素またはケイ素−酸素一炭素結せによ って接合され、かつ各ポリオキンアルキレンブロックがポリシロキサンの主鎖の 異なったケイ素原子に結合してくし状構造を形成するポリシロキサンーポリオキ シアルキレンブロック共重合体である。通常、ポリシロキサンブロックはトリア ルキルシロキシ末端でブロックちれている。ペンダントポリオキシアルキレン鎖 が結合されているシロキン単位の他に、ポリシロキサン主鎖はそれぞれのケイ素 の残留2原子価が有機基に対する結合によって満だちれている2官能性シロキシ 単位から形成されている。
このような有機基の具体的例は、アルキル、アリール、アラルキル、ビンクロヘ プチルおよびこのような基のハロケ9ン置換誘導体を含む1個から12個1での 炭素原子を有するヒドロカルビル基である。このポリオキンアルキレンブロック は、通常オキシエチレン単位、オキシプロピレン単位またほこのような単位の組 み合せから構成芒れ、しかもポリオキシアルキレン鎖はヒドロキシ末端またはア ルキル、アリール、アラルキル、アシル、カルバミルなどの1個有機基によって キャッピングされている。たわみ性ポリエーテルをペースとするポリウレタンフ ォームの安定剤とし℃特に有用なものは、米国特許第6505377号および米 国再発行特許第27541号明細書に記載逼れているブロック共重合体である。
後者の特許明細(の共重合体は40個から20口個葦でのジメチルンロキサン単 位を2官能単位の本質的に唯一の型として含有し、しかもポリオキシアルキレン ブロックのオキシアルキレンの15重量%から50重量%1ではオキシエチレン から構成きれる。
不発明の方法は高弾性フオームの製造に好葦しく適用される。
高弾性フオーム配合物の高反応性のために、フオームは一般に自己安置化であり 、しかも安定剤を使用しないで得ることができる。しかしながら、通常フオーム がゲル化する傾向を最少にし、しかも気はうり均一性を制御するためにこのよう な配合物の追加成分としてノリコーン界面活性剤を含むのが望ましい。この目的 のために特に有効なものは、米国特許第3741917号明細書に記載およびク レームされている比較的低分子量のポリオキシアルキレン−ポリシロキサンブロ ック共重合体である。高弾性配合物の成分として特に適当なものは、前記特許明 細書に記載され、式(式中、Xは2から71での平均値を有し、bは6から10 1での値を有し、2は2から6葦での平均値を有し、aおよびdはそれぞれ2か も41でのflflを有し、R″:まアルキル、アラルキルおよびアリール基の ような1価炭化水素基またはアノル基) を有するブロック共重合体である。
1だ、高弾性フオーム配合物のオルガノシリコーン成分として適当なものは、米 国特許第6869684号明細書に記載およびクレームされている比較的低分子 量アラルキル変性ポリメチルシロキサン油である。
オルガノシリコーン成分は、通常全ポリオール100亘量部当たり、約o、o2 si置部と約2重量部の量で高弾性配合物に存在する。
軟度制御添加剤 2個またはそれ以上の活性水素を有する任意の化合物は、それがイソノアナート 基と反応することによって2個の一層短かい重合体鎖を結合する限り、極力・け 剤として記載でさる。しかしながら、重合体鎖の長さの増加を起こし、しかも実 質的に2官能性であり、連鎖延長剤として記載でさる化合物と異なった重合体鎖 の間に著しい橋かけ度を起こす2個より多い活性水素原子を含有ししかも真の橋 かけ剤であるものの間を区別するのが望ましい。
連鎖延長剤 ポリウレタンフォームの軟度は連鎖延長剤の量を増加づ−ることによって増大で きる。連鎖延長剤は、二官能性である活性水素(すなわち発ぼう時に用いられる 条件の下にイノノアナート基と反応する水素)を含有する二官能性化合物である 。活性水素を含有する適当な化合物の例:す、水酸基またにアミン基を包有する 化合物である。
反応してガス、例えは水を放出する連鎖延長剤を用イナイノカ好ましい。なぜな らばこのガスはフオームの密度を変化させるからである。適当な連鎖延長剤の例 は、エタンジオール、プロパン−1,2−ジオール、プロパン−1,6−ジオー ル、プロパン−1,4−ジオール、ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、 トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、および好1しくは分子量 2000がら3000葦での範囲内の高級ポリグリコールのようなジオールであ る。
橋かけ剤 ポリウレタンフォームの硬度は橋かけ剤の量を増加することによって増大できる 。本明細書におい℃、橋かけ剤は1分子当たり2個より多い、好1しくは6個よ り多い活性水素原子を含有する化合物である。このような橋かけ剤の例は、ジェ タノールアミン、トリエタノールアミン、N 、 N 、 N’ 、 N’−テ トラキス−(2−ヒドロキシプロピル)エチレンシアミンおよびフェノール/ホ ルムアルデヒド/アニリン縮合生成物である。
橋かけ剤または連鎖延長剤の活性水素含量は、添加剤の過剰量を要することなく 硬度に著しい効果を与えるために比較的高いのが好lしい。例えは活性水素含量 :ま、特に連鎖延長剤を使用する場合、ヒドロキシル価は50の低芒に相当する 。橋がけ剤または連鎖延長剤はヒドロキシル価少なくとも100、一層好捷しく は600から1500丑でに相当する活性水素含量を有するのが好筐しい。
橋かけ剤または連鎖延長剤が添加剤として主反応流に供給逼れる場合、これは主 ポリオール流に供給てれるポリオール100部当たり2重量部から10重量部1 での比率で用いるのが好丑しい。
一層硬質のフオームを与える配合物が大量の槁かけ剤を含有し、および(または )一層硬質のフオームを与えるイソシアナートを含有するならば、一層軟質のフ オームを与えるポリオール配合物中に極力・け剤を使用できる。同様に、一層軟 質のフオームを与えろ配合物が大量の連鎖延長剤藍たは一層軟質のフオームを与 えるインシアナートを含有するならば、一層硬質のフオームを与えるポリオール に連鎖延長剤を使用でさる。
追加成分 でた、着色剤、充てん剤、遅炎剤などの種々の添加剤を反応混合物に含有するの が望葦しいことがある。
適当な着色剤は、例えばカーボンブランク、二酸化チタン、メチレンブルー、ク ロムレッドなどである。適当な充てん剤は、望むならば例えば塩素または臭素を もってハロゲン化してもよいトール油脂肪酸藍たはトール油自体、を含む脂肪酸 、ひる石、おが屑、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンなどのビニル重合体を含む合 成プラスチックである。適当な遅炎剤は酸化アンチモン、トリス(クロロエチル )ホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリノエニルホスフエートナトで 使用するポリオール、イソシアナート、水触媒、界面活性剤などの相対量は、座 席用の従来のポリウレタンフォームについて通常の範囲内で変わり得る。使用す るインシアナート指数は、例えば90から1151で一層特に100から112 1でであってもよい。一層硬質および軟質フオームの製造に使用する指数はこの 範囲内であるのが好丑しい。イソンアナ−1・指数は使用したインシアナートの 量をイソシアナートの理論的に必要な化学量論量によって除して1[]0’&掛 けたものである。
ポリウレタンフォームは、硬化反応を完了するに必要な任意の熱が硬化反応自体 によって発生した発熱によって与えられるいわゆる高レジリエンス(HR)法に よって製造できる。
自動車用の座席などは、通常HR法によって製造でき、本発明の方法はHR法に 使用するのに特に適している。
本発明の方法は、フオーム成分が後に閉じられる開放型に供給される方法におい て使用されるのが好ましい。
本発明の方法は一層硬ηおよび一層軟質のフオームを与える配合物用の別f固の ミクンングヘッドを用いて行うことかできる。あるいは、一層硬質および一層軟 質フオームを与える配合物用の別個の分配器出口を有する単一ミクシングヘソド を用いてもよい。この分配器出口は過当な弁によって単一ミクンングヘッドに接 続できる。本発明の方法を行う好丑しい方法は、フオームが沈積される部分を横 きって移動沁れ、ポリオール流およびインシアナート流が供給され℃、硬度の変 化が、ポリオール流およびイソシアナート流の他に軟度制御添加剤を含有する第 6の流れ7a′供鞄することにラドを使用することである。
自動車の座席におけるように異なった硬度の部分によって囲1れたある硬度のフ オームの限定畑れた部分が必要の場合、ミキサー出口(ミキサーヘッド)は開放 型を横切って限定されたパターンで移動逼れ、軟度制御添加剤の第6の流れが型 の異なった部分に所要な組成の混合物を沈積するためにミキサー出口の運動に関 して制御芒れる。このことを自動的に行う手段を備えるのが好ましい。
フオームを型に導入した後、この型は通常開じられ、発ぼうを起こさせる。
硬度か、添加剤流をポリオールおよびインシアナートと混合することによって調 節される実施態様において、適当な機械の例は、型に注入する前に6種の計量さ れた原料を均質化するための機械的攪拌器葦たは衝撃自己清浄化ミクンングヘノ ドであるミキサーケも有C)添加剤 用の高圧筺たは低圧の少なくとも6個の計量ポンプからなるものである。
用途 本発明の方法は、高硬度の部分を含む両側の突起を有する中央軟負部分が必要な 自動車およびその他の車両用座席のベースの製造に用いるに特に有用である。
寸だ、この方法は一層軟質のフオームに埋封された支持材を与える一層硬質の部 分を有する座席の背もたれ、または内部に組みこ丑れた一層硬質の部分を有する マツトレスまたは張りいすの製造に使用できる。
本発明は、丁言乙のfy:」を参照して具体的に説明される。
示すウレタンフォームを型に導入する低圧市販機ヲ用いた。この機械はアドミラ ル(Admiral )の名称の下に市販されている。ポリオール流およびイン シアナート流の流れ?制御する計重ポンプの他に、ミクシングヘッドに制御され た速度で第6の流れを供給するポンプをさらに備えた。ミクシングヘッドからの 全押出量は12に9/mlnであった。
フオームは、下記の成分 1 ボリオールメ、はポリオールA−140%とポリオールfi−−260%の ブレンドである。
ポリオールA、ゾロピレンオキシドをグリセリンに付加重合させ、次いでエチレ ンオキシドを付加重合させることによって製造されたポリエーテルポリオール。
第一水酸基の含量は75係であシ、ヒドロキシル価は約64即/KOH/gであ る。
ポリオールA−2=ポリオールA −1中でアクリロニトリル20重量係を重合 することによって製造されたグラフト重合体ポリオール。第一水酸基の含量は7 5係であシ、ヒドロキシル価は約28mg/ KO)! / gである。
2、 シリコーン界面活性剤1は分子量約500および式 (式中、x(−2から71での平均値を・泡し、bは6から101での埴を有し 、2は2から61での平均値を有し、aおよびdはそ2″Lそれ2から4捷での 値を有する、R#はアルキル、アラルキルおよびアリール基のよう力1価炭化水 素基でたはアシル基)ヲ肩する市販ポリオキシアルキレンーボリシロキザンブロ ック共重合体である。
から製造された。
3、TD工80−20は蒸留によって精製されたトルエンジイソシアナートの2 .4−異性体80重量係と2.6−異性体20重友係の混合物である。
4 粗MDIはアニリンをホルムアルデヒドと反応させ、次いでアミン基をイン シアナートに変換させることによって得られた木棺製混合物である。別個の6つ の流れは型の充てんの間に棟々の時間にミクシングヘソドに供給された。流れI は主ポリオール流であり、流れ■はインシアナート流であった。これらを合わせ て、一層硬質のフオームが得られた。一層軟質のフオームを製造することが望ま れる場合、連鎖延長剤、すなわち水を含有する流れ■をミキサーに供給した。
この6つの流れの組成を第1表に示す。
ろ1 ビス(2−ジメチルアミノエチル)ニーフル0.05シリコ一ン界面活性剤1o 、8 TD工80”20 70 粗MDI ろO ポリオールA 100部当たり 流れの重量部 63.8 ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル 2係ポリオ一ルA100部当たり 流れの重量部 5.0 型のタイプ 代表的な自動車前部座席型は鋳造アルミニウム(1a、s xの容積)から製造 された。
条件 型の確度:50から55℃まで 取り出し時間二8分。
(型の温度は、発熱反応によって得られたものにほぼ札当するように注意された い。型は50℃に外部力ロ熱され、仄いて温度はザーモスタットによって制御さ a、流れし’n/IIIに対するポンプ1/2/3を始動し、次いで材料を型内 面上に左から右に6.5秒開放型に注入した。
b、混合物がクリーム時間(4秒後)を開始した時に、流れIおよび■用のポン プ1および2を2回1秒間始動して前部力・ら後部に右よりも寸す左に型の両側 に一層硬質のフオーム混合物のストリップを注入した。
次いで、型を閉じて、直ちに製造された部分を8分後に取り出した。流れ1.2 およびろから得られた配合物のクリーノ、時間は5秒であった。
流れ1および2からの配合物のクリーム時間は7秒であった。
一層硬質のフオームを与える混合物が体膨張+300係に達しだ時に、この混合 物上に、一層硬質のフオームを与える配合物(流れ1および■)乏最初に供玲し た。
取り出した音し分を3日[司コンヂインヨニングした後(相対湿度50%/26 ℃)に切断し、密度、圧縮力たわみ(cpr、: )硬H(AsTh<p 35 74−77 )を画定密度、kg/m”: 54 67 \ cFD15[1%、Pa: 6700 10600し12から例6まで フオームポリウレタン物品は下記の成分ホリオールへ(例1において使用された 通り)触媒へ−1(商品名):ビス(2−ジメチルアミンエチル)エーテル、ポ リウレタン製造用市販アミン触媒 肚媒A −4(商品名):6−ジメチル−1り、N−ジメチルアミノプロピオン アミドtベースとするポリウレタン製造用市販アミン触媒 Dabcoろ3LV(商品名)ニトリエチレンジアミンrベースとするポリウレ タンフォーム製造用市販アミン触媒 橋かけ剤1 : Quadrol (商品名)、1ぐ、 N 、 N’ 、 N ’−テトラキス−(2−ヒドロキシプロピル)−エチレンジアミンニジアミン市 販橋かけ剤。
橋かけ剤2:モノエチレングリコールとフェノール/ホルムブルヂヒド/アニリ ン縮合生成物の等重量部混合物。
シリコーン安定剤19例1において使用した通り。
これらの例において下記のイソシアナートl5O−0: TDI80−20 1 00係ISC・−1TD180−2080重量係:1、二DI20重量係 l5O−20: TDI F3 Q〜2060重量係:MDI40重量% 工5O−3: MDI 100係。
この例は、一層軟質のフオームを力える連鎖延長剤の添加によって変性された一 層硬質フオームに一11jえる原承りオールおよびイソシアナートの組み合せを 用いて、一層硬質および一層軟質部分を有する物品の製造を示す。
自動車の座席は例1のように製造された。一層硬質2よび一層軟質フオームを与 える配合物を表に示す。
一層硬質および一層軟質部分の物性を測定して第2表に示す。この例および次の 例において、CTはフオームの秒で表わしたクリーム時間である。Tは秒で表わ したフオームの上昇時間である。この例において、流れblの添加剤をミキサー に供給した時に供給されたイソシアナートの量を、指数が実質的に一定であるよ うに調節した。
第 2 表 流れl 流れn ポリオールAIQQ l、XEC6,0−水 2.6 1.4 EDO6,O h虫媒 A−j 0.2 触媒A−−40,4 触媒Dabco3ろLV O,4 ンリコ一ン界面活性剤 1.0 指数 102 106106 硬質フオーム 軟質フオーム 1(T1 秒 80 、 60 80 、Kg/m” 51.1 42.3 44.9CF D、 Pa 3978 2 617 29721、’ L G−モノエチレンダリコールBDO−ブタン−1 ,4−ジオール 一層軟質のフオームを与える混合物が体膨張+400係に達した時に、この混合 物上に、一層硬質のフオームを与える配合物(流れlおよび■)を取初に供給し た。
この例(′グ、使用するイソシアナートを変えりことによって、原ポリオールと イノシアナートの組バ合せが一層軟實フオームおよび一層硬質フオームを与える 、一層軟質部分および一層硬質部分をfするポリウレタンたわみ性フオーム物品 の製造を示す。例1におけるように自動車の座席を製造した。
使用した配合物および一層硬質および−I曽軟質フオーム部分の物性を第6衣に 示す。
ポリオールA 100 水 2.6 触媒A−10,2 触媒p−−40,4 Wfim DabcoろろLV O,6ンリコ一ン界面活性剤 1.0 指数 102 102 冨度、kg/m” 4150 CFD%Pa、 2987 8103 一層軟質のフオームを与える混合物が体膨張+560係に遅した時(こ、この混 合物上に一層硬質のフオームを与える配合物?最初に供給した。
この例は、一層硬質フオームを与える橋かけ剤の使用による異なった硬度のたわ み性フオーム部分の製造を示す。この例において、橋かけ剤はあらかじめ製造さ 7tだ大量のポリオールブレンドに添加され、次いで使用するポリオールを変え ることによって異なった硬度のフオーム部分を・得た。使用した配合物および物 理試験結果を第4表に示す。
一層硬質のフオームを与えるポリオール混合物(−二人口ミキサーに第6の流れ として加えられるように示されているが、寸たこのポリオール流を二人口ミキサ ーに切換えることによっても加えられることに注意さポリオール、a、 100  100 水 3.0 ろ、0 ハ虫 媒 A−10,20,2 触媒A −40,40,4 触媒Dabco 33LV Q、5 0.5シリコ一ン界面活性斉141 1. 0 1.0橋かけ剤28.0 :SC−141,953,9 指数 108 108 軟質フオーム 硬質フオーム 密度、kg/m” 43.6 68.6cFD、Pa 3771 5266 一層軟質のフオームを与える混合Wt与える混合物が体膨張+616係に達した 時Vこ、この混合物上に一層硬質のフオームを与える配合物を最初に供給した。
これは使用するインシアナートの組成の変化による、たわみ性ポリウレタンフォ ーム物品の製造を示す他の例である。フオーム自動車座席は例1におけるように 製造された。使用する配合物の組成および得られた結果を第5表に示す。
第 5 表 ポリオールA 100 水 2.6 触媒A−−10,3 触媒A −40,4 触媒Dabco 33 Lv Q 、5シリコ一ン界面活性剤11.0 D B: OA、 ろ、O 71:c スLll 指 数 106 106 密度、kg/m″554 、6 55 CFD、Pa 4654 7578 D F OA−ジェタノールアミン 一層軟質のフオームを与える低合物が体膨張640係、に達した時に、この混合 物上に、一層硬質のフオームを与える配合物を最初に供給した。
こnは、一層軟質のフオームを与える原小すオールおよびインシナート流を用い 、次いで活性水素含有化合物(この場合硬度を増大する橋かけ剤)の第1II流 を加えることによって硬度を調節する、一層硬質および一層軟質のポリウレタン 部分の製造を示す。自動車座席は例1におけるように製造された。使用し7tフ オ一ム配合物および物理試験結果を第6表に示す。
嘱6表 一層軟質のフオームを与える混合物が体膨張+300係に達した時に、この混合 物上に、一層硬質のフオームを与える配合物を最初に供給した。
国際調査報告

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1. ポリオール流とインシアナート流をミキサー中で混ぜ合わせることによっ て製造された異なった硬度のフオームを与える概1および第2のフオーム配合物 に’Jに導入する異なった硬度の部分を有するたわみ性ポリウレタンフォーム物 品の製造方法において、第1のフオーム配合物の体膨張+100係から+260 0係捷での範囲内に相当する時に、第1の配合物上に第2のフオーム配合物を直 接導入することを特徴とする、たわみ性ポリウレタンフォーム物品の製造方法。 2、第1のフオーム配合物の体膨張+250%から+1400%までの範囲に相 当する時に、第2のフオーム配合物を特徴する請求の範囲第1項に記載の方法。 ろ 第2のフオーム配合物を、第1のフオームの導入が開始された後t+3秒か らt+15秒まで(ここでtは第1の配合物のクリーム時間)の範囲内の時に、 第2のフオーム配合物を最初に尋人する、請求の範囲第1項捷たは第2項の何れ かに記載の方法。 4 第1の配合物の導入が開始された後t+3秒とt+7秒の間の時に第2の配 合物を最初に導入する、請求のml囲第6項に記載の方法。 5 異なった硬度の部分が、第1と第2のフオーム配合物の間にポリフェニルメ チレンインシアナート含量の変化によって得ら才する、請求の範囲第1項びら第 4項までの何′iLか1項に記載の方法。 6、異なった硬度の部分が、第1と第2のフオーム配合物の間に活性水素含有化 合物の変化によって得られる、請求の範囲第1項から第5項才での何れか1項に 記載の方法。 Z 活性水素含有化合物がヒドロキシル価少なくとも50に相当する活性水素含 量を有する、請求の範囲第6項に記載の方法。 8 活性水素含量がヒドロキシル価600から1500までに相当する、請求の 範囲第7項に記載の方法。 9 活性水素の量がポリオール100部当たり2部から25部までの範囲内にあ る、請求の範囲第6項から第8項才での何れか1項に記載の方法。 10、 2種のフオーム配合物が、ポリオール流とイソシアナート流から製造さ れ、かつフオーム配合物の1種が、活性水素含有化合物を含有する第6の流れを 加えることによって製造される、請求の範囲第1項から第9項までの倒れか1項 に記載の方法。 11、活性水素き有化合物が連鎖延長剤である、請求の範囲第10項に記載の方 法。 12、第1のフオーム配合物がクリーム時間2秒から7秒までを有する、請求の 範囲第1項から第11順までの何れか1項に記載の方法。
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