JP4718157B2 - 軟質ポリウレタン発泡体、軟質ポリウレタン発泡体の製造方法、及びクッション - Google Patents
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1,5−ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートから選ばれるポリイソシアネート化合物であり、そのイソシアネートインデックスが110〜120であり、架橋剤は水酸基価が250〜650(mgKOH/g)で分子量が150〜500のポリオールであり、その配合量がポリオール類100質量部に対して1.5〜4.0質量部であり(但し、1.5質量部の場合を除く)、発泡剤は水であり、その配合量がポリオール類100質量部に対して1.5〜3.0質量部であり、補助発泡剤はポリオール類、架橋剤及びポリイソシアネート化合物に対して非反応性の有機溶剤であり、さらに発泡体についてJIS K6400に規定されている25%圧縮時の荷重(N)が30〜70であることを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明の軟質ポリウレタン発泡体は、請求項1又は請求項2に係る発明において、前記ポリオール類は、水酸基価が50(mgKOH/g)以上、250(mgKOH/g)未満であることを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明のクッションは、ポリオール類、架橋剤及びポリイソシアネート化合物を、触媒、発泡剤及び補助発泡剤の存在下に反応させてなる軟質ポリウレタン発泡体であって、ポリオール類は、官能基数が3であるとともに水酸基価が250(mgKOH/g)未満であり、前記ポリイソシアネート化合物は、トリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートから選ばれるポリイソシアネート化合物であり、そのイソシアネートインデックスが110〜120であり、架橋剤は水酸基価が250〜650(mgKOH/g)で分子量が150〜500のポリオールであり、その配合量がポリオール類100質量部に対して1.5〜4.0質量部であり(但し、1.5質量部の場合を除く)、発泡剤は水であり、その配合量がポリオール類100質量部に対して1.5〜3.0質量部であり、補助発泡剤はポリオール類、架橋剤及びポリイソシアネート化合物に対して非反応性の有機溶剤であり、さらに発泡体についてJIS K6400に規定されている25%圧縮時の荷重(N)が30〜70であり、JIS K6400に規定されている圧縮たわみ係数が3.0〜4.0である軟質ポリウレタン発泡体を用いている。
請求項7に記載の発明の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法は、請求項6に記載のクッションに用いる軟質ポリウレタン発泡体の製造方法において、ワンショット法により混合攪拌された反応原料をベルトコンベア上に吐出し、該ベルトコンベアが移動する間に反応原料を自然発泡させ、硬化させることにより、発泡体中のセルの形状について、その厚さ方向の長さをx、板面方向の長さをyとした場合に、x/yが1より大きく、1.5以下とすることを特徴とする。
ポリイソシアネート化合物のイソシアネートインデックスが110〜120に設定されていることから、ポリオール類等に対するポリイソシアネート化合物の反応性を確保でき、得られる発泡体の硬度を適度な状態に維持することができる。また、架橋剤として水酸基価が250〜650(mgKOH/g)のポリオールを用いることから、架橋剤はポリイソシアネート化合物と反応して架橋構造を形成することができ、発泡体に剛性を付与することができる。さらに、ポリオールの分子量が150〜500という小さい化合物であることから、ウレタン結合やウレア結合よりなるハードセグメントの凝集が妨げられ、分子量分布が変化して発泡体の硬さが低減される。加えて、補助発泡剤として非反応性の有機溶剤が用いられ、発泡体に柔軟性を付与することができる。さらに、発泡体についてJIS K6400に規定されている25%圧縮時の荷重(N)が30〜70であることから、発泡体は低硬度に形成される。従って、軟質ポリウレタン発泡体は、柔軟性を有すると共に、座屈感や底付き感が抑制されたものとなる。
また、架橋剤の配合量がポリオール類100質量部に対して1.5〜4.0質量部に設定されているため、発泡体の架橋密度を適度な範囲に維持することができる。従って、柔軟性と硬さのバランスを向上させることができる。
本実施形態の軟質ポリウレタン発泡体(以下、単に発泡体ともいう)は、水酸基価(OHV)が250(mgKOH/g)未満のポリオール類、架橋剤及びポリイソシアネート化合物を、触媒、発泡剤及び補助発泡剤の存在下に反応させて得られるものである。軟質ポリウレタン発泡体は、連続気泡構造を有し、圧縮荷重に対する復元性を有するものである。この場合、ポリイソシアネート化合物のイソシアネートインデックスが110〜120であると共に、架橋剤は水酸基価が250〜650(mgKOH/g)のポリオールであり、かつ補助発泡剤はポリオール類、架橋剤及びポリイソシアネート化合物に対して非反応性の有機溶剤である。
前記ポリオール類及び架橋剤としてのポリオールとポリイソシアネート化合物とのウレタン化反応を行なう場合には、ワンショット法又はプレポリマー法が採用される。ワンショット法は、ポリオール類及び架橋剤としてのポリオールとポリイソシアネート化合物とを直接反応させる方法である。プレポリマー法は、ポリオール類及び架橋剤としてのポリオールとポリイソシアネート化合物との各一部を事前に反応させて末端にイソシアネート基又は水酸基を有するプレポリマーを得、それにポリオール類及び架橋剤としてのポリオール又はポリイソシアネート化合物を反応させる方法である。ワンショット法はプレポリマー法に比べて製造工程が一工程で済み、製造条件の制約も少ないことから好ましい方法であり、製造コストを低減させることができる。
・ 本実施形態の軟質ポリウレタン発泡体においては、ポリイソシアネート化合物のイソシアネートインデックスが110〜120に設定されていることから、ポリオール類等に対するポリイソシアネート化合物の反応性を確保でき、得られる発泡体の硬度を適度な状態に維持することができる。また、架橋剤として水酸基価が250〜650(mgKOH/g)のポリオールを用いることから、架橋剤はポリイソシアネート化合物と反応して架橋構造を形成することができ、発泡体に剛性を付与することができる。さらに、ポリオールの分子量が150〜500という小さい化合物であることから、ウレタン結合やウレア結合よりなるハードセグメントの凝集が妨げられ、分子量分布が変化して発泡体の硬さが低減される。そのうえ、補助発泡剤として非反応性の有機溶剤が用いられ、発泡体に柔軟性を付与することができる。加えて、発泡体についてJIS K6400に規定されている25%圧縮時の荷重(N)が30〜70という低硬度に形成され、圧縮中期の荷重に対して良好な触感が得られるものとなる。従って、軟質ポリウレタン発泡体は、柔軟性を有すると共に、座屈感や底付き感が抑制されたものとなり、シート用クッションにしたときには座り心地の良いものとなる。
・ 得られる軟質ポリウレタン発泡体は、JIS K6400に規定されている圧縮たわみ係数が3.0〜4.0になることによって、触感が軟らかくなり、かつ圧縮時の荷重の比が適度な範囲になることから、座屈感や底付き感を効果的に解消することができる。
(実施例1〜3及び比較例1〜3)
表1に示すポリオール類及び架橋剤としてのポリオールとポリイソシアネート化合物であるトリレンジイソシアネート(TDI−80)とを、触媒、発泡剤である水及び補助発泡剤としての塩化メチレンの存在下に常法に従って反応させることにより軟質ポリウレタン発泡体を製造した。表1における略号の意味を次に示す。
PEG200:ポリエチレングリコール、分子量200、水酸基価561mgKOH/g
PEG400:ポリエチレングリコール、分子量400、水酸基価281mgKOH/g
TDI−80:日本ポリウレタン工業(株)製のトリレンジイソシアネート(2,4-トリレンジイソシアネート80質量%と2,6-トリレンジイソシアネート20質量%の混合物)
LV33:トリエチレンジアミンとプロピレングリコールとの質量比が1:2の混合物、中京油脂(株)製の触媒
MRH110:オクチル酸第1スズ、城北化学(株)製の触媒
L584:日本ユニカー(株)製のシリコーン整泡剤
得られた軟質ポリウレタン発泡体について、密度、5%圧縮時の荷重、25%圧縮時の荷重、圧縮たわみ係数、クッション感及び引張強度を下記に示す方法で測定し、それらの結果を表1に併せて記載した。
クッション感: 厚さ50mmの軟質ポリウレタン発泡体上に着座したときの感触について評価した。
・ 架橋剤として、2官能のポリエーテルジオールと、3官能のポリエーテルトリオール又は4官能基以上のポリオールとを組合せて使用し、得られるポリウレタン発泡体の架橋度を調整するように構成することもできる。
・ 発泡体についてJIS K6400に規定されている5%圧縮時の荷重(N)が0.3〜3.0であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタン発泡体。この構成によれば、請求項1から請求項5のいずれかに係る発明の効果に加え、圧縮初期における荷重を適切にし、触感を向上させることができる。
Claims (7)
- ポリオール類、架橋剤及びポリイソシアネート化合物を、触媒、発泡剤及び補助発泡剤の存在下に反応させてなる軟質ポリウレタン発泡体であって、
ポリオール類は、官能基数が3であるとともに水酸基価が250(mgKOH/g)未満であり、
前記ポリイソシアネート化合物は、トリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートから選ばれるポリイソシアネート化合物であり、そのイソシアネートインデックスが110〜120であり、
架橋剤は水酸基価が250〜650(mgKOH/g)で分子量が150〜500のポリオールであり、その配合量がポリオール類100質量部に対して1.5〜4.0質量部であり(但し、1.5質量部の場合を除く)、
発泡剤は水であり、その配合量がポリオール類100質量部に対して1.5〜3.0質量部であり、
補助発泡剤はポリオール類、架橋剤及びポリイソシアネート化合物に対して非反応性の有機溶剤であり、さらに発泡体についてJIS K6400に規定されている25%圧縮時の荷重(N)が30〜70であることを特徴とする軟質ポリウレタン発泡体。 - 前記架橋剤は、ポリエーテルジオールであることを特徴とする請求項1に記載の軟質ポリウレタン発泡体。
- 前記ポリオール類は、水酸基価が50(mgKOH/g)以上、250(mgKOH/g)未満であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の軟質ポリウレタン発泡体。
- 前記補助発泡剤の配合量は、ポリオール類100質量部に対して10〜15質量部であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタン発泡体。
- 発泡体についてJIS K6400に規定されている圧縮たわみ係数が3.0〜4.0であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタン発泡体。
- ポリオール類、架橋剤及びポリイソシアネート化合物を、触媒、発泡剤及び補助発泡剤の存在下に反応させてなる軟質ポリウレタン発泡体であって、
ポリオール類は、官能基数が3であるとともに水酸基価が250(mgKOH/g)未満であり、
前記ポリイソシアネート化合物は、トリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートから選ばれるポリイソシアネート化合物であり、そのイソシアネートインデックスが110〜120であり、
架橋剤は水酸基価が250〜650(mgKOH/g)で分子量が150〜500のポリオールであり、その配合量がポリオール類100質量部に対して1.5〜4.0質量部であり(但し、1.5質量部の場合を除く)、
発泡剤は水であり、その配合量がポリオール類100質量部に対して1.5〜3.0質量部であり、
補助発泡剤はポリオール類、架橋剤及びポリイソシアネート化合物に対して非反応性の有機溶剤であり、さらに発泡体についてJIS K6400に規定されている25%圧縮時の荷重(N)が30〜70であり、JIS K6400に規定されている圧縮たわみ係数が3.0〜4.0である軟質ポリウレタン発泡体を用いたクッション。 - 請求項6に記載のクッションに用いる軟質ポリウレタン発泡体の製造方法において、
ワンショット法により混合攪拌された反応原料をベルトコンベア上に吐出し、該ベルトコンベアが移動する間に反応原料を自然発泡させ、硬化させることにより、発泡体中のセルの形状について、その厚さ方向の長さをx、板面方向の長さをyとした場合に、x/yが1より大きく、1.5以下とすることを特徴とする軟質ポリウレタン発泡体の製造方法。
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