JP6484623B2 - 軟質ポリウレタンフォーム、及びシート用パッド - Google Patents
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Description
本願は、2014年6月12日に日本に出願された特願2014−121919号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
(B) 架橋剤成分として発泡原液中に含まれる化合物の全体(架橋剤の総体)におけるエチレンオキシド基/プロピレンオキシド基(モル比)は100以上である。
(C) 架橋剤成分として重量平均分子量が1000以下の短鎖ポリオールを含有する。
(D) ポリイソシアネート成分として、トリレンジイソシアネート(TDI)をイソシアネート当量で70以上含有する。
前記発泡原液を構成するポリオール成分として、重量平均分子量Mwが3,000〜12,000であり、且つ官能基数(ヒドロキシル基の数)が3〜4であるポリエーテルポリオールを含有する。上記ポリエーテルポリオールとしては、反応性が良好であることから、アルキレンオキシドの開環重合により得られるポリエーテルポリオールが好ましい。
アルキレンオキシドとしては、プロピレンオキシド(PO)、エチレンオキシド(EO)等が挙げられる。ポリエーテルポリオールの材料として使用されるアルキレンオキシドは1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。
前記発泡原液を構成するポリイソシアネート成分として、トリレンジイソシアネートをイソシアネート当量で70以上含有する。
前記発泡原液において、1種類のMDIが含有されてもよいし、2種類以上のMDIが含有されてもよい。
前記発泡原液が発泡成形されてなる軟質ポリウレタンフォームが所望の物性を有するために、前記発泡原液を構成する架橋剤成分として、前記ポリイソシアネート成分に対する反応性が水よりも高い架橋剤が、主成分として含まれることが好ましい。通常、グリセリン、エチレンオキシド基を有する架橋剤(EO系架橋剤)、水、プロピレンオキシド基を有する架橋剤(PO系架橋剤)の順で、前記ポリイソシアネート成分に対する反応性が低下する。これに基づいて、前記発泡原液に架橋剤として含有される1種又は2種以上の化合物の全体が有するEO基とPO基のモル比(EO基のモル数/PO基のモル数)は100以上であることが好ましく、105以上であることがより好ましく、110以上であることがさらに好ましい。このモル比は高い程好ましい。つまり、前記発泡原液において、PO基を有する架橋剤が実質的には含有されないことが好ましい。
前記発泡原液には、架橋の遅延化剤として、アルカノールアミンを含有することが好ましい。発泡成形時の架橋反応(重合反応)が急速に進むことを防ぎ、適度な硬度を備えた軟質ポリウレタンフォームが容易に得られる。
前記発泡原液を構成する発泡剤成分としては、水を用いることが好ましい。水はポリイソシアネートと反応して炭酸ガスを発生するため、発泡剤として機能する。
前記発泡原液中の水の含有量としては、ポリオール成分100質量部に対して、1〜7質量部であることが好ましく、2〜5質量部であることがより好ましい。上記範囲であると、所望の物性を有する軟質ポリウレタンフォームが容易に得られる。また、得られた軟質ポリウレタンフォームの熱圧縮残留歪み特性が劣化することを防止できる。
前記発泡原液を構成する触媒成分としては、ポリウレタンフォームの分野で使用される公知の触媒が挙げられる。公知の触媒としては、アミン系触媒、スズ触媒が挙げられる。
好適な樹脂化触媒は、ポリイソシアネートとポリオールの反応を特に促進する第三級アミン触媒であり、特に限定するものではないが、例えば、トリエチレンジアミン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7、及び1−メチルイミダゾール、1、2−ジメチルイミダゾール、1−イソブチル−2−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、1,1’−(3−(ジメチルアミノ)プロピル)イミノ)ビス(2−プロパノール)が挙げられる。また好適な泡化触媒は、イソシアネ−トと水の反応を特に促進し、炭酸ガスを有効に発生させる第三級アミン触媒であり、一般的にフォームの流動性、寸法安定性改良に使用される。泡化触媒としては特に限定するものではないが、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N,N′,N″,N″−ペンタメチルジエチレントリアミン、及びN,N,N′,N″,N''' ,N''' −ヘキサメチルトリエチレンテトラミン等が挙げられる。
前記発泡原液に含有される、樹脂化触媒:泡化触媒の質量比は、100:0〜100:100が好ましく、100:0〜80:20がより好ましく、100:0〜90:10が更に好ましく、100:0〜95:5が特に好ましい。
ここで、ゲル化触媒定数は、ポリオール類とポリイソシアネート類との樹脂化反応の速度を決定する定数であり、その値が大きくなると発泡体の架橋密度が高くなって発泡体の機械的物性が良好になる。具体的には、トリレンジイソシアネートとジエチレングリコールとのゲル化反応の反応定数が用いられる。一方、泡化触媒定数は、ポリイソシアネート類と水との泡化反応の速度を決定する定数であり、その値が大きくなると発泡体のセルの連通性が高められる。具体的には、トリレンジイソシアネートと水との泡化反応の反応定数が用いられる。上記2つの触媒定数の比は、両方の触媒のバランスを表す。
好適なアミン系触媒の例を、前記樹脂化触媒の具体例も含めて以下に例示する。
前記発泡原液には、整泡剤が含まれてもよい。整泡剤としては、ポリウレタンフォームの分野で使用される公知の整泡剤が適用可能であり、例えば、シリコーン系整泡剤、アニオン系整泡剤、カチオン系整泡剤が挙げられる。これらの整泡剤には、分子鎖末端に水酸基を有する整泡剤が含まれる。
前記発泡原液には、必要に応じて各種添加剤を配合することができる。例えば、顔料等の着色剤、鎖延長剤、炭酸カルシウム等の充填材、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、カーボンブラック等の導電性物質、抗菌剤などを配合することができる。各種添加剤の配合量は、用途や目的に応じて適宜調整される。
前記発泡原液の調製方法は、特に限定されず、例えば、ポリイソシアネート成分を除いた、残りの各成分からなる混合物(以下、「ポリオール混合物」と略記することがある。)を調製し、その後、ポリイソシアネート成分と混合して、発泡原液を得る調製方法が挙げられる。
その後、軟質ポリウレタンフォームを発泡成形する工程において、前記ポリオール混合物とポリイソシアネート成分とを混合し、発泡原液を調製することが好ましい。
発泡成形の方法によらず、本発明にかかる軟質ポリウレタンフォームの第一実施形態は、発泡成形時の下層から上層へ向かう厚み方向(すなわち鉛直線に沿う上向きの方向)に向かって、発泡成形時の下層は略一定の剛性を有し、発泡成形時の中層から上層に渡って、徐々に剛性(硬度)が高まる傾向にある。
つまり、本発明にかかる第一実施形態の軟質ポリウレタンフォームの厚み方向の剛性分布において、略一定の傾向を示す第一領域と、連続的な増加傾向又は減少傾向を示す第二領域とが存在する。第二領域において、軟質ポリウレタンフォームの発泡成形時の下層から上層へ向かう方向に見るとその剛性分布は増加傾向を示すが、同じ軟質ポリウレタンフォームを発泡成形時の上層から下層へ向かう方向に見るとその剛性分布は減少傾向を示す。
発泡成形の方法によらず、本発明にかかる軟質ポリウレタンフォームの第二実施形態は、発泡成形時の下層から上層へ向かう厚み方向(すなわち鉛直線に沿う上向きの方向)に向かって、徐々に剛性(硬度)が高まる傾向にある。つまり、本発明にかかる軟質ポリウレタンフォームの厚み方向の剛性分布が、連続的な増加傾向又は減少傾向を示す。ここで、軟質ポリウレタンフォームの発泡成形時の下層から上層へ向かう方向に見るとその剛性分布は増加傾向を示すが、同じ軟質ポリウレタンフォームを発泡成形時の上層から下層へ向かう方向に見るとその剛性分布は減少傾向を示す。
表1及び表2に示す配合で、ポリイソシアネート(B)以外の成分を含む混合液と、ポリイソシアネート(B)とを混合して、発泡原液を調製した。この発泡原液を金型に注入して、発泡成形することにより、厚み70mmのシート用パッドを製造した。得られたシート用パッドについて、下記の測定方法により硬度を測定し、以下の評価を行った。
以下、発泡成形時の上下の向きを反転させて、発泡成形時の下面を表面と見て、発泡成形時の上面を裏面と見る。この理由は、軟質ポリウレタンフォームをシート用パッドとして使用する場合、シート用パッドの座面に対応する前記表面側が柔らかく、座面と反対側の前記裏面側が硬い構成であると、安定した座り心地が得られ易いからである。
上記で測定した硬度とは別に、各成形体について日本工業規格JIS K 6400−2に準拠して、25%硬度を測定した。各測定値(単位:N/mm2)を表3〜6に示す。
上記で測定した、表面からの深さ位置が異なる4箇所の硬度の測定値の平均を算出して、その平均値に対する各箇所の硬度比を算出した。この硬度比は、発泡成形体の厚み方向の平均的な硬度に対する各箇所(各深さ位置)の硬度の比を意味する。これらの結果を表5〜6に示す。また、横軸に各深さ位置をとり、縦軸に硬度比をとったグラフを図1に示す。
深さ10.7%(第一評価サンプル)の硬度比が深さ32.1%(第二評価サンプル)の硬度比よりも大きい場合、シート用パッドとして求められる安定感が足りず、横方向のGが加わった場合のぐらつき感が大きい「×」と判断した。
深さ10.7%の硬度比が深さ32.1%の硬度比よりも小さく、且つ、深さ10.7%の硬度比が0.80以上1未満である場合、シート用パッドとして求められる安定感があり、横方向のGが加わった場合のぐらつき感が低減されている「○」と判断した。
これらの評価結果を表5〜6に示す。
「ポリエーテルポリオールA1−1」は、EO/POモル比13/87、重量平均分子量7000、官能基数3のポリエーテルポリオールである。
「ポリエーテルポリオールA1−2」は、EO/POモル比15/85、重量平均分子量6000、官能基数3のポリエーテルポリオールである。
「ポリエーテルポリオールA1−3」は、EO/POモル比15/85、重量平均分子量5000、官能基数3のポリエーテルポリオールである。
「ポリエーテルポリオールA1−4」は、EO/POモル比16/84、重量平均分子量7000、官能基数4のポリエーテルポリオールである。
「ポリマーポリオールA2−1」は、固形分33%、水酸基価23mgKOH/g、重量平均分子量5400、3.2官能のポリマーポリオール(三洋化成工業株式会社製、商品名:KC855)である。
「架橋剤C−2」は、EO/POモル比100/0、分子量400、官能基数4の市販のポリエーテルポリオールである。
「架橋剤C−3」は、グリセリンである。
「架橋遅延化剤D−1」は、モメンティブ社製のアルカノールアミン(商品名:PM−1)である。
「触媒E−2」は、市販の泡化触媒であり、ビス[2−(ジメチルアミノ)エチル]エーテル(東ソー株式会社製、商品名:TOYOCAT ET33B)である。
「触媒E−3」は、市販のジエタノールアミンである。
「整泡剤F−2」は、エボニック社製の高活性型のシリコーン系整泡剤(商品名:B8742)である。
「発泡剤G−1」は、水である。
「ポリイソシアネート(B)」は、市販のポリイソシアネートであり、TDI/MDI=80/20(質量比)で混合されたTDI系イソシアネートである。
Claims (8)
- ポリオール、ポリイソシアネート、架橋剤、発泡剤、及び触媒を含有する発泡原液を発泡成形して得られる軟質ポリウレタンフォームであって、
前記ポリオールとして、重量平均分子量Mwが3000〜12000であり且つ官能基数が3〜4であるポリエーテルポリオールを含有し、
前記架橋剤として含まれる化合物の全体におけるエチレンオキシド基/プロピレンオキシド基(モル比)が100以上であり、
前記架橋剤として重量平均分子量が1000以下の短鎖ポリオールを含有し、
前記架橋剤は、
官能基数が4であり、エチレンオキシド基/プロピレンオキシド基(モル比)が100以上の架橋剤と、グリセリンとを、前記架橋剤:グリセリンが2:1〜1:2の質量比で含有し、
前記ポリイソシアネートとして、トリレンジイソシアネートをイソシアネート当量で70以上含有する軟質ポリウレタンフォーム。 - 前記触媒として、樹脂化触媒及び泡化触媒のうち少なくとも樹脂化触媒を含有し、
前記樹脂化触媒:前記泡化触媒の質量比が100:0〜100:100である請求項1に記載の軟質ポリウレタンフォーム。 - 前記発泡原液中、前記ポリオールの100質量部に対して、アルカノールアミンを0.1〜1.0質量部含有する請求項1又は2に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
- 前記発泡原液に含まれるポリエーテルポリオールが1種であり、前記ポリエーテルポリオールが有する官能基数が3.5以上である請求項1〜3の何れか一項に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
- 前記ポリオールとして、ポリマーポリオールを含有する請求項1〜4の何れか一項に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
- 前記軟質ポリウレタンフォームの厚み方向の剛性分布が、連続的な増加傾向又は減少傾向を示す請求項1〜5の何れか一項に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
- 前記軟質ポリウレタンフォームの厚み方向の剛性分布において、略一定の傾向を示す領域と、連続的な増加傾向又は減少傾向を示す領域とが存在する請求項1〜5の何れか一項に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
- 請求項1〜7の何れか一項に記載の軟質ポリウレタンフォームが使用されたシート用パッド。
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