JP2013124259A - 異硬度モールドフォームの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】物性の広範囲設定ができ、難燃性を保持し得る異硬度モールドフォームを簡易方法で得ることができる。
【解決手段】硬度の異なる部位を有する異硬度モールドフォームを製造する方法において、少なくとも１種類のポリオール成分と２種類のイソシアネート成分を夫々混合させて得られる２種類の発泡混合液を、同一のミキシングヘッドから金型内に別々に注入した後、一体発泡成型させることを特徴とする異硬度モールドフォームの製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、鉄道車両や自動車、航空機用に使用される異硬度モールドフォームの製造方法に関する。

軟質ウレタンフォームは、そのクッション性から鉄道車両や自動車等に用いられており、座る者への快適性が求められている。例えば、シートクッションは、長時間座ることを考慮し、シートの両脇（両サイド部）が凸状に形成され身体の横への動きを防ぐ役割を有している。また、両サイド部より内側の身体が当たる部分（中央部）は柔らかく、両サイド部は固くなっている異硬度モールドフォームが知られている。これは身体のぶれをより防止するためと、例えば鉄道車両用シートでは人がよく掴むことでのヘタリを防止するためである。

従来、身体のぶれやヘタリを防止するため、硬さを出したい部分に金属フレーム内蔵や板状スラブの貼付け等を施す方法が知られている。しかし、これは作業工数が多く、金属フレームがずれてしまった場合の修理等に多くの労力と時間を費やしていた。また、特許文献１のように、ソフト用注入ヘッドとハード用注入ヘッドの２つのミキシングヘッドを使用し、硬度の異なる部位に夫々トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）のＩｎｄｅｘと、水部数及び触媒の部数が異なる発泡混合液を吐出し一体発泡成型する方法も知られている。しかし、この場合、硬度の変化幅は最高で１７と狭く、広い変化幅が望まれていた。

特許文献２や特許文献３には、原料を多様に用いて異硬度モールドフォームを得ることが開示されている。しかし、特許文献２，３の場合、原料の調整が煩雑であり、ポリオールが変わることで難燃性も変化してしまうため鉄道車両のような高い難燃性を要求されるものについては適していない。そのため、得られた異硬度モールドフォーム全体の難燃性を保証するには更に原料調整する等の対策が必要であった。

また、近年では要求される異硬度モールドフォームの物性、主に密度，硬度，反発弾性率が広範囲であるため、上記方法で得られるフォームでは対応するのに限界があった。

特開昭６２−２４００９１号公報 特開平０９−１３６９４０号公報 特開２００２−２１２２５４号公報

本発明はこうしたことを考慮してなされたもので、物性の広範囲設定が可能となるとともに、難燃性を保持し得る異硬度モールドフォームを簡易方法で得られる異硬度モールドフォームの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の異硬度モールドフォームの製造方法は、硬度の異なる部位を有する異硬度モールドフォームを製造する方法において、少なくとも１種類のポリオール成分と２種類のイソシアネート成分を夫々混合させて得られる２種類の発泡混合液を、同一のミキシングヘッドから金型内に別々に注入した後、一体発泡成型させることを特徴とする。

本発明によれば、イソシアネート成分のみを変更するだけで従来よりも物性の広範囲設定が可能であるともに、難燃性を保持しえる異硬度モールドフォームを簡易方法で得ることができる。

本発明に係る異硬度モールドフォーム及び成型金型の説明図。 本発明に係るミキシングヘッドに対するポリオール成分及びイソシアネート成分の供給例を示す説明図。

以下、本発明に係る異硬度モールドフォームの製造方法について説明する。
本発明において、異硬度とは、一つのフォーム中に硬度の異なる部位が存在することを意味する。本発明の異硬度モールドフォームは、少なくとも１種類のポリオール成分と２種類のイソシアネート成分を夫々混合して得られる２種類の発泡混合液を、同一のミキシングヘッドから成型金型内に別々に吐出し、一体発泡成型させることにより得られる。

本発明において、ポリオール成分は後述する第１および第２のイソシアネート成分以外の原料と既に混合されている。ポリオールとしては、ＨＲモールド向けに使用されるポリオール及びポリマーポリオールを使用することができる。ここで、第１のイソシアネート成分はメチレンジイソシアネート（ＭＤＩ）０〜３０％およびトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）７０〜１００％を含み、第２のイソシアネート成分はＭＤＩ ７０〜１００％およびＴＤＩ ０〜３０％を含むことが好ましい。

本発明において、発泡剤は化学的発泡剤を用いることが好ましく、水を用いるのが好ましい。水はイソシアネート成分と反応し、反応ガスを発生することでウレタン樹脂を発泡させる。
本発明において、触媒としては、従来公知の触媒が特に制限なく使用可能である。例えば、トリエチレンジアミン、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、ジブチルチンラウレートなどが使用でき、これらは単独でも組み合わせて使用してもよい。

本発明において、シリコーン系の整泡剤を使用することが好ましい。また、本発明において、架橋剤、添加剤などを本発明の目的に影響を与えない範囲で用いてもよい。特に、鉄道車両用や航空機用クッション体においてはメラミン系やハロゲン系などの難燃剤を使用してもよい。

次に、両サイド部の硬度が中央部の硬度よりも高い自動車用シートクッションに使用される異硬度モールドフォームを製造する場合について図１及び図２を参照して説明する。ここで、図１は異硬度モールドフォームや成型金型の説明図、図２はミキシングヘッドに対するポリオール成分及びイソシアネート成分の供給例を示す説明図を示す。

図１中の符号１は、身体の主要部が当たる中央部２と、この中央部２より硬度が高い凸状のサイド部３とから構成された異硬度モールドフォームを示す。また、図中の符号４は、適温に調節された下金型５及び上金型６を備えた成型金型を示す。

図２中の符号１１は、６つの原料供給口１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆを備えたミキシングヘッドを示す。ここで、原料供給口１２ａ〜１２ｄはポリオール成分Ａ〜Ｄ用のものであり、原料供給口１２ｅ，１２ｆは後述するイソシアネート成分Ａ，Ｂ用のものである。なお、従来の２液混合タイプでは、異なる発泡液毎のミキシングヘッドが必要となり、場所と費用が必要となる。

まず、上金型６が開いた状態で、所定のポリオール成分（例えばポリオール成分Ａ）とイソシアネート成分（例えばイソシアネート成分Ａ）を混合させて得られる第１の発泡混合液を、図１の成型金型４の下金型５の中央部分５ａに吐出する。次に、ポリオール成分Ａとイソシアネート成分Ｂを混合させて得られる第２の発泡混合液を、連続して下金型５の凹部５ｂに迅速に吐出する。つづいて、上金型６を閉じ、一体発泡成型させて異硬度モールドフォーム１を製造する。なお、下金型の中央部分、凹部に対する発泡混合液の吐出順番やミキシングヘッドの動作軌道は適宜設定することができる。

次に、本発明の具体的な実施例及び比較例について説明する。
（実施例）
図１の異硬度モールドフォームは、成型金型や図２のミキシングヘッドを用いて次のように製造する。但し、本実施例は次に述べる例に限定されない。また、本実施例ではポリオール成分Ａとイソシアネート成分Ａ，Ｂを夫々反応させる場合について述べる。

（ポリオール成分Ａ）
ポリオール：水酸基価２８、官能基数３のポリエーテルポリオール
ポリマーポリオール：水酸基価２８、官能基数３のポリエーテルポリオール
発泡剤：水
触媒１：ＴＥＤＡ（トリエチレンジアミン）
触媒２：ＤＭＡＥＥ（ジメチルアミノエチルエーテル）
発泡剤：シリコーン系
連通化剤：水酸基価５１のポリエーテルポリオール
架橋剤：水酸基価８４０のポリエーテルポリオール
（イソシアネート成分Ａ）：ＭＤＩ２０％およびＴＤＩ８０％を含むポリイソシアネート
（イソシアネート成分Ｂ）：ＭＤＩ７３％およびＴＤＩ２７％を含むポリイソシアネート。

次に、異硬度モールドフォームの製造方法について説明する。なお、ポリオール成分Ａとイソシアネート成分Ａの混合液（第１の発泡混合液），ポリオール成分Ａとイソシアネート成分Ｂの混合液（第２の発泡混合液）の２種類の発泡混合液は、下記表１のように配合する。ここで、表１には、Ｉｎｄｅｘ，コア密度，硬度，反発弾性率，及び湿熱圧縮残留歪率も開示した。つづいて、第１の発泡混合液を、ミキシングヘッド１１から成型金型４の下金型５の中央部５ａに吐出する。ひきつづき、第２の発泡混合液を、同一のミキシングヘッド１１から連続して下金型５の凹部５ｂに迅速に吐出する。この後、上金型６を閉じ、一体発泡成型させて異硬度モールドフォーム１を製造する。

（比較例）
下記表１のように配合されたポリオール成分Ａを使用し、Ｉｎｄｅｘのみを変えた２種類のア発泡原液を同一ミキシングヘッドから連続して成型金型の下金型内に吐出し、異硬度モールドフォームを成型した。この時、Ｉｎｄｅｘ９０の第１の発泡混合液を下金型５の中央部５ａへ吐出し、Ｉｎｄｅｘ１００の第２の発泡混合液を下金型５の凹部５ｂへ連続吐出した。

なお、上記Ｉｎｄｅｘとは、ポリオール成分中の全活性水酸基に対するポリイソシアネート化合物中のイソシアネート基の当量比（イソシアネート基／活性水酸基）を示す。ここで、全てのポリオールと水（活性水酸基）が、イソシアネート（イソシアネート基）と反応した場合、Ｉｎｄｅｘ＝１００となる。また、Ｉｎｄｅｘが高いとイソシアネート基が活性水酸基よりも多い。

表１の各物性は下記のとおり測定した。
コア密度（ｋｇ／ｍ^３）：ＪＩＳ Ｋ−６４００−１：２００４による。
硬度（Ｎ／３１４ｃｍ^２）：ＪＩＳ Ｋ−６４００−２のＤ法：２００４による。
反発弾性率（％）：ＪＩＳ Ｋ−６４００−３：２０１１による。
湿熱残留歪率（％）：ＪＩＳ Ｋ−６４００−４：２００４による。

比較例では硬度１１７．５Ｎ／３１４ｃｍ^２の部分と硬度１３６．８Ｎ／３１４ｃｍ^２の部分が得られるにすぎない。これに対し、実施例では、２種類の発泡混合液ともＩｎｄｅｘ９０で、硬度１１８．７Ｎ／３１４ｃｍ^２の部分と硬度２８８．３Ｎ／３１４ｃｍ^２の部分が得られる。２種類の発泡混合液のＩｎｄｅｘが異なれば、さらに広い物性範囲が得られる。また、ミキシングヘッドのポリオール成分用の原料供給口１２ｂ〜１２ｄに、ポリオール成分Ａとイソシアネート成分Ａ及びＢから得られる異硬度以外の範囲が得られるように配合したポリオール成分を各々用いることができる。このことから、ひとつのフォーム中に設定できる物性範囲は、実施例の方が広範囲であることが分かる。さらに、得られる異硬度フォームの種類も、従来の製造方法よりも増加することができる。

表２は、イソシアネート成分Ａ，Ｂを夫々用いた際に得られるフォームのコア密度，硬度，反発弾性率，及び湿熱圧縮残留歪率を示す。

ポリオール成分Ａとイソシアネート成分Ａ、ポリオール成分Ａとイソシアネート成分Ｂ夫々から得られる発泡混合液で設定できる各物性範囲を示しており、Ｉｎｄｅｘは９０〜１０５までの調整を行っている。例えば、高硬度部と低硬度部の硬度差を最大にした異硬度フォームを得る場合は、ポリオール成分Ａとイソシアネート成分Ａからなる硬度１１５Ｎ／３１４ｃｍ^２のフォームと、ポリオール成分Ａとイソシアネート成分Ｂからなる硬度５７０Ｎ／３１４ｃｍ^２のフォームを一体発泡成型することができる。

上記実施例では、１種類のポリオール成分を使用した場合について述べたが、４種類のポリオール成分Ａ〜Ｄを使用した場合には、密度２５〜１２０ｋｇ／ｍ^３かつ硬度８０〜４００Ｎの広範囲の物性を適宜組み合わせることができることが判明した。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の異硬度モールドフォームは、両サイド部の硬度が高く、サポート性が良好な自動車用シートクッション材に利用できる。また、難燃性を保持したまま異硬度モールドフォームが得られるため、難燃性が特に重要視される鉄道車両や航空機のクッション材に適している。

１…成型金型、２…中央部、３…サイド部、４…成型金型、５…下金型、６…上金型、１１…ミキシングヘッド、１２ａ〜１２ｆ…原料供給口。

Claims (3)

1. 硬度の異なる部位を有する異硬度モールドフォームを製造する方法において、
   少なくとも１種類のポリオール成分と２種類のイソシアネート成分を夫々混合させて得られる２種類の発泡混合液を、同一のミキシングヘッドから金型内に別々に注入した後、一体発泡成型させることを特徴とする異硬度モールドフォームの製造方法。
2. 前記２種類のイソシアネート成分はトリレンジイソシアネート，メチレンジイソシアネート又は両者の混合物であり、互いにトリレンジイソシアネートとメチレンジイソシアネートの比率が異なることを特徴とする請求項１記載の異硬度モールドフォームの製造方法。
3. 前記２種類のイソシアネート成分は、メチレンジイソシアネート０〜３０％およびトリレンジイソシアネート７０〜１００％を含む第１のイソシアネート成分と、メチレンジイソシアネート７０〜１００％およびトリレンジイソシアネート０〜３０％を含む第２のイソシアネート成分からなることを特徴とする請求項１または２記載の異硬度モールドフォームの製造方法。

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