JPH04149227A - ポリウレタンフォーム製造用触媒及び軟質ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規な軟質ポリウレタンフォームの製造用触
媒及びそれを使用して製造する軟質ポリウレタンフォー
ムに関し、特に製造時における作業環境の改善と、発泡
後の軟質ウレタンフオームを無臭化し、商品価値を向上
させることとを特徴とするものである。

〔従来の技術〕

軟質ウレタンフオームは、良好なりッション性、オーブ
ンセル構造による通気性、吸音性、又配合処方により広
範囲な比重、クツション特性をつくることが出来ること
から、産業界の多方面にわたって使用されている。

軽質ポリウレタンスラブフオームは、通常、大きな食パ
ン状の形で連続的に製造され、必要な形状に裁断加工さ
れた後、各種用途に使用されている。

軽質ウレタンフオームの製造時に使用される触媒として
は、トリエチレンジアミン、トリノチルアミン、トリエ
チルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホ
リン、テトラメチルへキサメチレンジアミン、ペンタメ
チルジエチレントリアミン、ジメチルシクロヘキシルア
ミン、ジメチルエタノールアミン等のアミン触媒オクタ
ン酸第１錫、及びジブチル錫ジラウレートに代表される
金属触媒がある。

アミン触媒のうち、軟質スラブフオームにおいては、Ｎ
−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、トリエチ
ルアミン等の弱（低）活性触媒を使用し、ポリウレタン
製造工程を微妙にコントロールする場合が多い。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、これまでに開発されているポリウレタン
製造用の弱（低）活性触媒は、種々の問題を有している
。

即ち、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリンは
、低分子量、低沸点、常温における高蒸気圧の点から揮
散しやすく、触媒自身の悪臭に起因して、作業環境を著
しく汚染し、排気、換気等の設備に多大な費用を要して
いる。

また、トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ−メチ
ルモルホリン、或いはＮ−エチルモルホリンを用いて、
ポリウレタンを製造した場合、これらの化合物沸点が低
いため、常温での蒸気圧が高く、製造後も製品である軟
質ポリウレタンフォームから、これらの化合物の刺激臭
がするという欠点を有している。

さらに、これらの化合物を用いて、ポリウレタンフォー
ムを製造した場合、製品中に残留するウレタン触媒が、
ポリウレタンフォームに接触する他の化合物（例えばｐ
ｖｃシート）に移行し、変色、着色等の問題を引き起こ
し、製品を商品価値のないものにしてしまう例がしばし
ば見受けられる。

そのため、アミン触媒として、高沸点、低蒸気圧の各種
アミン化合物が、各種提案されている。

例えば、特公昭５６−９１６８号に示されるジメチルア
ミノモノエーテルモノオール、特公昭６１−４６４８３
号に示されるＮ−ブチルモルホリン、Ｎ、Ｎ−ジメチル
ピペラジンとアルコキシル化アルコール溶媒との混合物
等が提案されている。

しかし、前者により提案されたジメチルアミノモノエー
テルモノオールは、水とイソシアネートの反応、即ちい
わゆる泡化反応を促進し過ぎてしまい、特にポリエステ
ルタイプの低密度フオームのような、物性の優れたポリ
ウレタンフォームを製造するには、泡化反応と樹脂化反
応のバランスが適合せず、その結果として通気性の劣っ
たフオームを生じてしまう。そして圧縮永久歪が大きい
という欠点を有している。

また、後者により提案された触媒混合物は、Ｎ−ブチル
モルホリンが配合されており、この化合物はＮ−メチル
モルホリン、あるいはＮ−エチルモルホリンよりは低臭
気性ではあるが、とても満足できるものではない。

そのため、より低臭気性で、通気性が高く、圧縮永久歪
の小さいアミン触媒が求められていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、イソシアネートと反応性のヒドロキシル
基を有する第３級アミン化合物が、水素結合により沸点
が高く、蒸気圧が低く、ウレタン触媒として適すること
に着目した。

そして、上記の問題点を解決するために鋭意検討した結
果、ヒドロキシル基含有アミン触媒として、１−ヒドロ
キシエチルイミダゾールが、低臭気性で且つ非移行型で
あり、ウレタン化反応に最適な触媒活性を有しているた
め、ポリウレタンフォーム製造に好適に使用できること
を見いだし、本発明を完成した。

即ち、本発明は、１−ヒドロキシエチルイミダゾールを
含有することを特徴とするポリウレタンフォーム製造用
触媒に関するものである。

又、本発明は、イソシアネートとポリオールとを、発泡
剤及び界面活性剤の存在下に反応させてポリウレタンフ
ォームを製造するに当たり、１−ヒドロキシエチルイミ
ダゾールを触媒として使用することを特徴とする軟質ポ
リウレタンフォムの製造方法を捷供するものである。

本発明の触媒は、イソシアネートと反応するヒドロキシ
ル基を有するため、ウレタンフオーム成形の際イソシア
ネートと反応し、フオーム中に固定され、ブリードしな
い。

又、本発明の触媒は沸点が高く、悪臭を発せず、フオー
ムより揮散しにくい。そして、さらにウレタン生成反応
において、競争反応である泡化と樹脂化の再反応をバラ
ンス良く進行させる。その結果、ポリオール又は助剤を
含むポリオール成分とイソシアネートとは混合された後
、泡化及び樹脂化反応において泡の流動性に優れ、モー
ルド成形品の場合には、複雑な形状の成形に良好に対応
する成形性を示す。又、軟質スラブフオームの場合、必
要な形状に裁断加工した時、悪臭を感じることはなく、
寝具を代表とする家具等の用途に適するフオームとなる
。

本発明の新規触媒は、イミダゾールにエチレンオキサイ
ドを付加する公知の方法（特公昭４０１３８７２号公報
参照）により、合成することが可能である。

本発明の触媒使用量は、ポリウレタンフォムの製造に使
用されるポリオール１００重量部に対して、０．０１〜
５重量部の範囲が好ましく、特に好ましくは０．１〜３
重量部の範囲であるが、触媒の添加量をコントロールす
ることによって、ポリウレタンフォーム製造工程の最適
化を図るという目的のもとに、この範囲外を使用するこ
とも可能である。

また、本発明の新規触媒は、ポリウレタン製造時に、通
常ポリウレタン製造用触媒として使用されるトリエチレ
ンジアミンに代表される第３級アミン、或いは有機錫化
合物に代表される有機金属化合物と併用することが出来
る。

特に、有機錫化合物と併用することによって、オープン
セル構造による通気性の調整等が良好に行われ、様々な
ポリウレタンフォーム製造システムに対応することが可
能になる。

特に、有機錫化合物の中でも、オクチル酸第１錫が良い
。

１−ヒドロキシエチルイミダゾールに対する有機錫化合
物の使用割合は、特に限定しないが、１−ヒドロキシエ
チルイミダゾール１重量部に対し０．０５〜１重量部が
好ましい。少量の添加で充分な効果が得られるが、あま
り少量すぎると、反応速度の向上効果が現れにくい。

本発明の軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられる
成分としては、通常用いられるものが使用でき、特に限
定されるものではない。また、その配合量も通常と同じ
で良い。

本発明で使用できるポリオールとしては、二塩基酸と多
価アルコールとから製造されるポリエステルポリオール
、そしてグリコール、グリセリン、ペンタエリスリトー
ル、トリメチロルプロパン等の多価アルコールにエチレ
ンオキサイド、もしくはプロピレンオキサイドを付加し
て得られるポリエーテルポリオールがあり、いずれも１
分子当り２個以上のヒドロキシル基を有し、ヒドロキシ
ル価３０〜１００の範囲のものが好ましく用いられる。

本発明で使用できるイソシアネートとしては、芳香族ポ
リイソシアネート（トリレンジイソシアネート、ジフェ
ニルメタンジイソシアネート）脂肪族ポリイソシアネー
ト（ヘキサメチレンジイソシアネート）、脂環式ポリイ
ソシアネート（イソホロンジイソシアネート）、そして
カルボジイミド変成イソシアネート、及びこれらと活性
水素化合物との反応による末端イソシアネートプレポリ
マーが挙げられる。

これらの有機イソシアネートの中、好ましいものは、芳
香族ポリイソシアネートである。

本発明で使用する発泡剤としては、水及びトリクロロフ
ルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ＬＬ、１．
２−テトラフルオロエタン、２，２ジクロロ−ｉ、ｉ、
ｔ−トリフルオロエタン、１．１−ジクロロ−１−フル
オロエタン、メチレンクロライド等の低沸点化合物があ
り、単独または混合して使用することが出来る。

本発明に使用される界面活性剤としては、オルガノポリ
シロキサン共重合体等の有機ケイ素系界面活性剤、又は
アルキルフェノールのアルキレンオキサイド付加物等の
非ケイ素系界面活性荊を単独、又は混合して用いること
が出来る。

特に、ポリアルキレンオキサイドメチルシロキサン共重
合体を使用した時に、適当な通気性を得ることが出来る
。

本発明においては、必要により架橋剤ないしは鎖延長剤
を使用することができ、例えばトリエタノールアミン、
ジェタノールアミン、エチレングリコール、ジエチレン
グリコール、ブタンジオール、トリメチロールプロパン
、グリセリン、トリレンジアミン、キシリレンジアミン
等が挙げられる。

本発明の軟質ポリウレタンフォームの製造方法は、従来
実施されている如何なる方法も採用出来る。

以上述べたように、本発明の方法によれば、１−ヒドロ
キシエチルイミダゾールを触媒として配合し、軟質ポリ
ウレタンフォームを製造すれば、従来の方法ではなし得
なかったポリウレタンフォームの製造時、及び製造後に
おける臭気がなく、作業環境が改善され、製品である軟
質ポリウレタンフォームからも臭気がしない、好ましい
製品を製造することが出来る。

〔実施例〕

以下に、実施例及び比較例を示して本発明を更に具体的
に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。

（試験方法） ポリウレタン製造のための原料の混合割合を、第１表に
示す配合とし、通常の手順に従って、ポリウレタンフォ
ームの発泡を実施した。即ち、４０’Ｃに保ったポリエ
ステルポリオール、水、界面活性剤、触媒、ポリイソシ
アネートを混合、攪拌し、ウレタンフオームを発泡硬化
させた。

生成するウレタンフオームを次の１）〜３）の様に評価
した。

■）　クリームタイム（ＣＴ）とライズタイム（ＲＴ）
、１５ｃｍ　Ｘ　１５ｃｍ　Ｘ　２０ｃｍ　（高さ）の
内側にポリエチレン製フィルムを貼り付けた、上部オー
ブンモルトを用いた。試験した時の室温は２０°Ｃであ
る。

４０°Ｃに保持したポリエステルポリオールと、水及び
シリコーン界面活性剤をポリカップに計量し、ラボミキ
サーで１５秒間攪拌する。次いで、金属触媒ＴＤＩ−８
０を素早く添加し、高速に回転させたラボミキサーで再
攪拌する。上記モールドに攪拌混合物を注入して、混合
液がクリーム状になる迄の時間クリームタイム（ＣＴ）
及び混合液の見かけの膨張が終了する迄の時間即ちウレ
タンフオームが最高量に達する迄の時間ライズタイム（
ＲＴ）を測定する。又この際セルオープン（Ｃｏ、フオ
ームが、発泡反応により進行し、ある一定の樹脂化に進
んだ時に発生したガス圧が、フオームのセル膜を破壊し
て、ガスがフオームから逃散する現象）の有無を観察す
る。

２）通気性、 ＪＩＳ−Ｌ−１００４に準拠した支出精機製作所製通気
度試験機を使用した。

３）圧縮永久歪、 上島製作所製コンブレッシッンテスターＢ型を使用し、
フオームサイズ５０ｍ５　Ｘ　５０＋ｉｍ　Ｘ　５０ｍ
ｍ、７０°ＣＸ２２ｈｒ保持、圧縮比５０χの試験条件
で圧縮する。荷重解放後３０分経過後の厚さを測定した
。

第　　　１　　　表 ＊】： ＊２： 本３： 本４： 本５： 花王■製、アジピン酸、ジエチレングコール、トリメチ
ロールプロパンから製造される分子量２０００、ヒドロ
キシル価５２のポリエステルポリオール。

ポリアルキレンオキサイドメチルシロキサン共重合体。

評価に使用した触媒は、以下の通りである。

ＣＡＴ、Ａ　、１−ヒドロキシエチルイミダゾールＣＡ
Ｔ、Ｂ　、　Ｎ−エチルモルホリンＣＡＴ、Ｃ、ジメチ
ルアミノエトキシエタノールＣＡＴ、Ｄ　、ジメチルア
ミノジェトキシエタノール ＣＡＴ、Ｅ、トリエチレンジアミンの３３％ジプロピレ
ングリコール溶液 触媒の使用量は、反応性が一定〔クリームタイム（ＣＴ
）＝４．５秒〕になる時の使用量を用いた。

オクタン酸第１錫。

２４−トリレンジイソシアネート８０％と２，６−トリ
レンジイソシアネート２０％混合物。

ポリオールとイソシアネートの官能基のモル比を示し、
ＯＨ基／ＮＣＯ基＝１の時にＩＮＤＥＸ　１００となる
。

第２表にウレタンフオームの物性評価結果を、また第３
表に臭気の評価結果を示す。

第 表 ◎：無臭　Δ：少し臭う　×：激しく臭うＰＰＧ３００
０　（ポリプロピレングリコール、分子量３０００　）
の１０％溶液。

金属触媒未使用。

第２表及び第３表の結果から、本発明の１−ヒドロキシ
イミダゾールの場合、ＰＰＧ溶液の臭気、並びにフオー
ムの臭気の双方が無臭で且つ発泡したウレタンフオーム
の物性、特に、圧縮永久歪及び通気性が優れていること
が判る。

〔発明の効果〕

本発明の触媒を使用して軟質ウレタンフオーム牢６： 本７： を発泡させれば、発泡工程における作業環境の改善ばか
りでなく、製品である軟質ウレタンフォムの主要な用途
である、寝具を中心としたクツション材、自動車の内装
シートクツション材が無臭性且つ優れたフオーム物性を
有するものとなり、商品価値の向上が可能になる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　１−ヒドロキシエチルイミダゾールを含有すること
   を特徴とするポリウレタンフォーム製造用触媒。 ２　１−ヒドロキシエチルイミダゾールと有機錫化合物
   とを含有することを特徴とするポリウレタンフォーム製
   造用触媒。 ３　イソシアネートとポリオールとを、発泡剤及び界面
   活性剤の存在下に反応させてポリウレタンフォームを製
   造するに当り、１−ヒドロキシエチルイミダゾールを触
   媒として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。 ４　触媒として更に有機錫化合物を併用することを特徴
   とする請求項３記載の軟質ポリウレタンフォームの製造
   方法。