JP4595675B2 - 軟質ポリウレタンフォームおよびその製造方法、該軟質ポリウレタンフォームを用いた自動車用シート - Google Patents
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Description
水酸基あたりの分子量が1000〜5000の高分子ポリオキシアルキレンポリオールまたは前記高分子ポリオキシアルキレンポリオール中にポリマー微粒子を含むポリマー分散ポリオールと、ポリイソシアネート化合物とを、触媒、発泡剤、および整泡剤の存在下にて反応させて得られる軟質ポリウレタンフォームであって、発泡剤が水、空気、窒素および二酸化炭素から選ばれた少なくとも1種からなり、整泡剤の少なくとも一部として下記式(1)で表される含フッ素化合物(G)を全活性水素化合物100質量部に対し、0.0001〜3質量部用いることを特徴とする軟質ポリウレタンフォーム。
本発明の軟質ポリウレタンフォームの製造に用いる高分子ポリオキシアルキレンポリオールは、平均水酸基数が2〜6の活性水素化合物を開始剤として、重合触媒の存在下、環状エーテルを開環重合させて得られるものが好ましい。水酸基あたりの分子量は500以上のものが好ましく、1000〜5000のものが特に好ましい。水酸基あたりの分子量は1500〜2500が特に好ましい。
本発明においては、整泡剤の少なくとも一部として、下記式(1)で表される含フッ素化合物(G)を使用する。
本発明のポリウレタンフォームの製造に用いるポリイソシアネート化合物は、芳香族ポリイソシアネートが好ましく、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(クルードMDI)、などが挙げられる。これらは混合物であってもよく、TDIとクルードMDIの混合物の85/15〜75/25(質量比)の混合物が特に好ましい。
本発明における発泡剤としては、水および不活性ガスから選ばれた1種以上の発泡剤が好ましく使用される。不活性ガスとしては、空気、窒素、二酸化炭素等が挙げられる。水のみを使用することが好ましい。これら発泡剤の使用量は特に限定されず、水のみが使用される場合、高分子ポリオキシアルキレンポリオール100質量部に対して10質量部以下が好ましく、0.1〜8質量部が特に好ましい。その他の発泡剤も発泡倍率等の要求に応じて適切な量併用できる。
本発明においては、破泡剤を使用してもよい。破泡剤としては、平均水酸基数が2〜8、水酸基価が20〜100mgKOH/g、オキシエチレン基含有量が50〜100質量%のポリオールが好ましい。破泡剤の使用量は、高分子量ポリオキシアルキレンポリオール100質量部に対して0.01〜10質量部が好ましく、0.1〜10質量部が特に好ましい。
本発明において架橋剤を使用してもよい。架橋剤としては、平均水酸基数が2〜8、水酸基価が200〜2000mgKOH/gのポリオールが好ましい。架橋剤の使用量は、高分子量ポリオキシアルキレンポリオール100質量部に対して0.1〜10質量部が好ましく、0.5〜10質量部が特に好ましい。
本発明における触媒としては、ウレタン化反応を促進する触媒を使用できる。例えば、トリエチレンジアミン、ビス[(2−ジメチルアミノ)エチル]エーテル、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサメチレンジアミンなどの3級アミン類、酢酸カリウム、2−エチルヘキサン酸カリウム等のカルボン酸金属塩、ジブチルチンジラウレート、スタナスオクトエート等の有機金属化合物等が挙げられる。
本発明においては、乳化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の老化防止剤、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の充填剤、難燃剤、可塑剤、着色剤、抗カビ剤等の公知の各種添加剤、助剤を必要に応じて使用できる。
軟質ポリウレタンフォームの製造・成形は低圧発泡機または高圧発泡機を用いて反応性混合物を直接金型に注入する方法(すなわち、反応射出成形方法)または、開放状態の金型に反応性混合物を注入する方法で行われることが好ましい。高圧発泡機は通常の2液を混合する型が好ましく、そのうちの1液はポリイソシアネート化合物、他の液はポリイソシアネート化合物以外の全原料の混合物が用いられる。場合によっては、触媒、破泡剤(通常一部の高分子量ポリオキシアルキレンポリオールに分散ないし溶解して用いる)等を別成分とする合計3成分で反応性混合物を形成し注入することもできる。本発明の軟質ポリウレタンフォームは通常コールドキュアー法により製造されるが、コールドキュアー法以外の、たとえば、加熱工程を含む方法で製造することもできる。
本発明の軟質ポリウレタンフォームのコア密度は30〜70kg/m3であることが好ましく、自動車用シートクッションに適応するためには、コア密度35〜60kg/m3が特に好ましい。コア密度30kg/m3を下回る場合は、耐久性、乗り心地性能が悪化する。また、コア密度70kg/m3を上回る場合は、耐久性、乗り心地性は良いが、自動車シートへの適応を考えた場合、燃費向上への妨げになるので好ましくない。
Y≧−0.000370842X2+0.225401X−10.5013・・・(2)
上記関係式の範囲を満足することで、シートとしての十分なたわみ量を確保することができる。
フォーム製造時の配合(単位:質量部)ならびに得られた軟質ポリウレタンフォームのフォーム物性、振動特性および成形性を表2、3に示す。例1、2は実施例、例3〜5は比較例である。
また、不飽和度の測定はJIS K1557(1970年版)に準拠した方法で実施した。
フォーム物性は、全密度(単位:kg/m3)、コア部の密度(単位:kg/m3)、25%硬さ(ILD)(単位:N/314cm2)、コア部の反発弾性率(単位:%)、引き裂き強度(単位:N/cm)、引っ張り強度(単位:kPa)、伸び率(単位:%)、乾熱圧縮永久歪(Dry Set)(単位:%)、湿熱圧縮永久歪(Wet Set)(単位:%)、ヒステリシスロス(単位:%)を評価した。
なお、全密度、コア部の密度、25%硬さ(ILD)、コア部反発弾性率、引き裂き強度、引っ張り強度、伸び率、乾熱圧縮永久歪、湿熱圧縮永久歪、ヒステリシスロスはJIS K6400(1997年版)に準拠して測定した。なおヒステリシスロスはJIS E7104(2002年版)に準拠した加圧板(鉄研形)を用いて測定した。
y=−0.000370842X2+0.225401X−10.5013・・・(3)
振動特性は、共振振動数(単位:Hz)、共振倍率(絶対変位測定)および6Hzの伝達率を評価した。共振振動数、共振倍率(絶対変位測定)、6Hzの伝達率(絶対変位測定)はJASO B407−87に準拠した方法で測定した。振動特性測定条件としては、加圧板として、鉄研形(荷重:490N)を使用し、加振全振幅を5mmとした。
成形性はクラッシング性を評価した。なお、クラッシング性は、フォームの連通性を評価したものである。すなわち、得られた軟質ポリウレタンフォームをローラーに通して圧力をかけ、フォームセルを連通させる際に必要な荷重を評価した。フォームの独泡率が低い、すなわち、連通性が良好ほど必要な荷重が小さい。
ポリオールa1:平均水酸基数が3、水酸基価が33mgKOH/g(水酸基あたりの分子量は1700)、不飽和度が0.04meq/gで、末端にポリオキシエチレン基を16質量%含有しているポリオキシプロピレンオキシエチレンポリオール。
ポリオールa2:平均水酸基数が3、水酸基価が34mgKOH/g(水酸基あたりの分子量は1650)、不飽和度が0.07meq/gで、末端にポリオキシエチレン基を14.5質量%含有しているポリオキシプロピレンオキシエチレンポリオール。
ポリオールa3:平均水酸基数が3、水酸基価が24mgKOH/g(水酸基あたりの分子量は2340)、不飽和度が0.04meq/gで、末端にポリオキシエチレン基を16質量%含有しているポリオキシプロピレンオキシエチレンポリオール。
ポリオールb1:ポリオールa2中でアクリロニトリルとスチレンを共重合させて得られた、微粒子ポリマー量が35質量%であるポリマー分散ポリオール。
ポリオールb2:ポリオールa3中でアクリロニトリルを重合させて得られた、微粒子ポリマー量が22質量%であるポリマー分散ポリオール。
架橋剤d2:平均水酸基数が4、水酸基価が562mgKOH/g(水酸基あたりの分子量は100)のポリオキシエチレンポリオール。
触媒e3:アミン触媒、商品名:東ソー社製 TOYOCAT−NCT。
シリコーン系整泡剤f2:商品名:東レ・ダウコーニング社製 SZ−1327。
ポリイソシアネートj:TDI(2,4−トリレンジイソシアネート/2,6−トリレンジイソシアネートが80/20質量%の混合物)とポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートの80/20質量%混合物、NCO基含有量が44.8%。商品名:日本ポリウレタン工業社製 コロネート1021。
Claims (10)
- 水酸基あたりの分子量が1000〜5000の高分子ポリオキシアルキレンポリオールまたは前記高分子ポリオキシアルキレンポリオール中にポリマー微粒子を含むポリマー分散ポリオールと、ポリイソシアネート化合物とを、触媒、発泡剤、および整泡剤の存在下にて反応させて得られる軟質ポリウレタンフォームであって、発泡剤が水、空気、窒素および二酸化炭素から選ばれた少なくとも1種からなり、整泡剤の少なくとも一部として下記式(1)で表される含フッ素化合物(G)を全活性水素化合物100質量部に対し、0.0001〜3質量部用いることを特徴とする軟質ポリウレタンフォーム。
- コア部の密度が30〜70kg/m3、である、請求項1に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
- コア部の密度が35〜60kg/m3、である、請求項2に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
- 100mmの厚みに発泡して得られたフォームについて、JIS E7104(2002年版)に準拠する加圧板(鉄研形)を用いて測定される荷重−たわみ量曲線より得られる500N加圧側のたわみ値が5.0〜55.0mmのとき、900N加圧側のたわみ値から500N加圧側のたわみ値を引いた値(加圧側たわみ差)Y(mm)が22.5〜33.0mmである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
- 100mmの厚みに発泡して得られたフォームについて、JIS E7104(2002年版)に準拠する加圧板(鉄研形)を用いて測定される荷重−たわみ量曲線より得られる500N加圧側のたわみ値が18.0〜55.0mmのとき、900N加圧側のたわみ値から500N加圧側のたわみ値を引いた値(加圧側たわみ差)Y(mm)が22.5〜33.0mmである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
- 前記発泡剤が水のみである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタンフォームからなる自動車用シート。
- 水酸基あたりの分子量が1000〜5000の高分子ポリオキシアルキレンポリオールまたは前記高分子ポリオキシアルキレンポリオール中にポリマー微粒子を含むポリマー分散ポリオールと、ポリイソシアネート化合物とを、触媒、発泡剤、および整泡剤の存在下に反応させる軟質ポリウレタンフォームの製造方法であって、発泡剤が水、空気、窒素および二酸化炭素から選ばれた少なくとも1種からなり、整泡剤の少なくとも一部として下記式(1)で表される含フッ素化合物(G)を全活性水素化合物100質量部に対し、0.0001〜3質量部使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。
- 前記発泡剤が水のみである、請求項8に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
- 前記発泡剤の使用量が、前記高分子ポリオキシアルキレンポリオール100質量部に対して0.1〜8質量部である、請求項9に記載の軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
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