ポリウレタン発泡体及びその積層体
【課題】 ポリウレタン発泡体自体の物性を損なうことなく、表面の摩擦抵抗を低減させることができると共に、良好な熱融着性を発揮することができ、かつ製造時における温度上昇を抑えて着色を抑制することができるポリウレタン発泡体及びその積層体を提供する。
【解決手段】 ポリウレタン発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に、水を含む吸水剤の粉体を配合し、ポリオール類とポリイソシアネート化合物とを反応させると共に、発泡させて得られる。粉体はポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きく、その配合量はポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部である。ポリウレタン発泡体を成形したシート材本体１１には、表皮材１３がフレームラミネーション法に基づいて熱融着され、積層体としてのシート材１０が得られる。
【解決手段】 ポリウレタン発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に、水を含む吸水剤の粉体を配合し、ポリオール類とポリイソシアネート化合物とを反応させると共に、発泡させて得られる。粉体はポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きく、その配合量はポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部である。ポリウレタン発泡体を成形したシート材本体１１には、表皮材１３がフレームラミネーション法に基づいて熱融着され、積層体としてのシート材１０が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車の座席等に用いられるクッションの製造工程において、パッド材にカバーリングされる表皮として用いられるポリウレタン発泡体及びその積層体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の表皮としては、通気性シート材の裏面に、ホットメルト接着剤を溶融させて散点状に塗布し、或は散点状の非塗布空間を残して塗布し、硬化させた接着剤層を設けた表皮材が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この表皮材を前記接着剤層によってクッション本体に接着することにより表皮材付きクッションが得られる。しかし、このような表皮では通気性シート材を製作し、その裏面に後加工としてホットメルト接着剤による接着剤層を設けるための工程を必要とするため、煩雑であるうえに、製造コストも上昇するという問題があった。
【０００３】
そこで、シート材としてのポリウレタン発泡体自体に滑り性をもたせた技術が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。すなわち、ポリウレタン発泡体の原料となるポリオールとして、グラフト化されたポリマーポリオールが用いられ、得られたポリウレタン発泡体においてグラフト部分がポリウレタン発泡体の骨格の周囲に混在して良好な滑り性が発揮されている。
【特許文献１】特開２０００−１０７４７１号公報（第２頁）
【特許文献２】特開２００４−１０７９２号公報（第２頁及び第５頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献２に記載のシート材はポリウレタン発泡体自体のグラフト部分によって表面の滑り性が発揮されるため、その滑り性には限界があった。しかも、ポリウレタン発泡体自体がグラフト化されたポリオールによって硬くなり、クッション性が損なわれるという問題があった。そのうえ、グラフト化されたポリマーポリオールのグラフト部分はスチレン系化合物等で形成されていることから、ポリウレタン発泡体の熱融着性が低いという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、ポリウレタン発泡体自体の物性を損なうことなく、表面の摩擦抵抗を低減させることができると共に、良好な熱融着性を発揮することができ、かつ製造時における温度上昇を抑えて着色を抑制することができるポリウレタン発泡体及びその積層体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明のポリウレタン発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に、水を含む吸水剤の粉体を配合し、前記ポリオール類とポリイソシアネート化合物とを反応させると共に、発泡させてなるポリウレタン発泡体であって、前記粉体はポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きく、その配合量が前記ポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部であることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明のポリウレタン発泡体は、請求項１に係る発明において、前記吸水剤は、（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂であることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明の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、前記粉体は、ポリウレタン発泡体の平均セル径よりも小さいことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明の積層体は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリウレタン発泡体をシート状に成形し、その少なくとも片面には表皮材が熱融着により積層接着されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５に記載の発明の積層体は、請求項４に係る発明において、前記シート状に成形されたポリウレタン発泡体に対する表皮材の接合はフレームラミネーション法によるものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１に記載の発明のポリウレタン発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に、水を含む吸水剤の粉体を配合し、ポリオール類とポリイソシアネート化合物とを反応させると共に、発泡させて得られるものである。この場合、吸水剤の粉体には水が含まれているため、ポリオール類とポリイソシアネート化合物との反応及び発泡剤に基づく泡化反応による過度の温度上昇が抑えられ、得られるポリウレタン発泡体は着色が抑制されると共に、良好なクッション性等の物性を発揮することができる。
【００１２】
さらに、吸水剤の粉体はポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きく形成され、かつその配合量がポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部であるため、粉体がポリウレタン発泡体の表面に十分存在することができ、ポリウレタン発泡体の表面における摩擦抵抗を低減させることができる。そのうえ、ポリウレタン発泡体に配合される粉体量は前記の範囲に設定され、ポリウレタン発泡体の表面に存在する粉体がポリウレタン発泡体の熱融着性を阻害しないため、ポリウレタン発泡体は良好な熱融着性を発揮することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明のポリウレタン発泡体は、前記吸水剤が（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂である。このため、請求項１に係る発明の効果に加え、吸水剤の吸水性能を向上させることができ、ポリウレタン発泡体の製造時における温度上昇とポリウレタン発泡体の着色とを一層抑制することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明のポリウレタン発泡体は、前記吸水剤の粉体がポリウレタン発泡体の平均セル径よりも小さく、適切な大きさに設定され、吸水剤の粉体がポリウレタン発泡体の表面により均一に分散される。このため、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加え、ポリウレタン発泡体の表面における摩擦抵抗の低減をより均一に発揮できると共に、外観を良好にすることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明の積層体は、ポリウレタン発泡体の少なくとも片面に表皮材が熱融着により接合されて積層構造をなすように構成されている。前述のように、ポリウレタン発泡体はその表面に存在する粉体量が限定されているため、表皮材に対して容易に熱融着され、積層品として利用することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明の積層体によれば、請求項４に係る発明の効果に加え、ポリウレタン発泡体の表面に表皮材がフレームラミネーション法（火炎接合法）によって容易に接合される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態のポリウレタン発泡体（以下、単に発泡体ともいう）は、ポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に対し、水を含む吸水剤の粉体を配合し、前記ポリオール類とポリイソシアネート化合物とを反応させると共に、発泡させることにより得られるものである。この場合、前記吸水剤の粉体はポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きく、その配合量が前記ポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部に設定されている。
【００１８】
このポリウレタン発泡体は、例えばシート状に成形されて使用される。シート状に成形されたポリウレタン発泡体の少なくとも片面には表皮材が熱融着により積層接着された積層体、例えばシート材が形成される。前記ポリウレタン発泡体に対する表皮材の接合は、局部加熱と接合の容易性の点からフレームラミネーション法によることが好ましい。フレームラミネーション法は、ポリウレタン発泡体の表面に火炎を当ててポリウレタン発泡体の表層を溶融し、そこに表皮材を圧着して接合する方法である。そして、その積層体が縫製により自動車の座席、具体的にはシートクッション、シートバック、ヘッドレスト等を構成するパッド材に対し縫い付けられる。この縫製の作業性を良くするために、シート材表面に良好な滑り性が求められる。
【００１９】
まず、ポリウレタン原料について説明する。
前記ポリオール類としては、ポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオールが用いられる。ポリエーテルポリオールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、それらの変性体、グリセリンにアルキレンオキサイドを付加した化合物等が挙げられる。ポリエステルポリオールとしては、アジピン酸、フタル酸等のポリカルボン酸を、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等のポリオールと反応させることによって得られる縮合系ポリエステルポリオールのほか、ラクトン系ポリエステルポリオール及びポリカーボネート系ポリオールが挙げられる。このポリオール類は、原料成分の種類、分子量、縮合度等を調整することによって、水酸基価を変えることができる。ポリオール類の水酸基価は、通常５０〜６０（ｍｇＫＯＨ／ｇ）である。
【００２０】
上記ポリオール類と反応させるポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４,４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１,５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシ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（ＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）等が用いられる。
【００２１】
発泡剤はポリウレタン樹脂を発泡させてポリウレタン樹脂発泡体とするためのもので、例えば水のほか塩化メチレン、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、フロン系化合物（トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン等）、炭酸ガス等が用いられる。
【００２２】
触媒はポリオール類とポリイソシアネート化合物とのウレタン化反応を促進するためのものであり、具体的にはＮ,Ｎ´,Ｎ´−トリメチルアミノエチルピペラジン、トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン等の３級アミン、オクチル酸スズ（スズオクトエート）等の有機金属化合物、酢酸塩、アルカリ金属アルコラート等が用いられる。その他必要に応じて、整泡剤、架橋剤、充填剤、安定剤、着色剤、難燃剤、可塑剤等が配合される。整泡剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤、ポリエーテルシロキサン、フェノール系化合物等が用いられる。
【００２３】
次に、ポリウレタン原料に配合される、水を含む吸水剤の粉体は、ポリウレタン発泡体の製造時における温度上昇を抑えると共に、得られるポリウレタン発泡体又は積層体の表面における摩擦抵抗を低減させるためのものである。吸水剤としては、（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、デンプン等の有機質材料又は石膏（二水石膏）、ゼオライト、シリカゲル、珪藻土、活性炭等の多孔質の無機質材料が用いられる。尚、（メタ）アクリルは、アクリルとメタクリルの双方を意味する略号である。また、（メタ）アクリル酸単位は（メタ）アクリル酸を重合した後の残基を意味し、（メタ）アクリル酸塩単位は（メタ）アクリル酸塩を重合した後の残基を意味する。
【００２４】
上記の（メタ）アクリル系吸水性樹脂について説明すると、（メタ）アクリル酸塩を形成する塩としてはナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属塩、アミン塩、アンモニウム塩等が挙げられる。この（メタ）アクリル系吸水性樹脂は、例えばアクリル酸を水媒体中で架橋剤の存在下に重合し、得られたゲル状重合体をアルカリ金属の水酸化物で中和することにより製造される。架橋剤としては、エチレン性不飽和基を２個以上有する化合物、エチレン性不飽和基と反応性官能基とを有する化合物、反応性官能基を２個以上有する化合物等が用いられる。この架橋剤として具体的には、Ｎ,Ｎ−メチレンビス（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。（メタ）アクリル系吸水性樹脂の例としては、ポリアクリル酸ナトリウムの架橋物〔三洋化成工業（株）製、アクアパール〕が挙げられる。このポリアクリル酸ナトリウムの架橋物は、吸水量がその１００質量部に対して２５０質量部未満であり、吸収される水の量に応じて膨潤する。
【００２５】
前記無機質材料は多孔質材料であって、その細孔に水が吸収されている構造を有している。この無機質材料のうち、石膏及びゼオライトは吸水性が良く、吸収された水が前記有機質材料に比べて放出されにくい。半水石膏は吸水すると二水石膏に変化する。この無機質材料の吸水量（吸着量）は、有機質材料の吸水量より少なく、例えばゼオライトではその１００質量部に対して２０質量部である。
【００２６】
吸水剤の粉体はポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きく形成され、発泡体の表面に存在できるようになっている。水を含む吸水剤の粉体の配合量は前記ポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部であり、５〜１５質量部であることが好ましい。粉体の配合量が３質量部未満の場合には、粉体の配合量が少なくなり過ぎて、ポリウレタン原料の発泡、硬化時における温度上昇を抑制する効果が得られないうえに、ポリウレタン発泡体の表面に存在する粉体量が少なくなって摩擦抵抗の低減効果を発揮することができない。一方、１８質量部を越える場合には、過剰に配合された粉体によってポリウレタン発泡体の硬度が上昇し、クッション性が悪くなると共に、摩擦抵抗の低減効果も低下する。
【００２７】
吸水剤中に含まれる水の量は、ポリオール類１００質量部当たり１〜１０質量部であることが好ましい。水の量が１質量部未満の場合にはポリウレタン発泡体の製造時における温度上昇を十分に抑制することができず、１０質量部を越える場合には過剰の水が吸水剤から滲みだして発泡剤として機能するおそれがある。吸水剤の粉体はポリウレタン発泡体を製造する際の温度（例えば７０℃）で融解しないものが好ましい。吸水剤の粉体を吸水した状態でポリウレタン原料に配合する場合には、水がポリイソシアネート化合物と反応することを避けるためポリオール類に配合することが好ましい。
【００２８】
ポリウレタン発泡体を製造する場合、ワンショット法或はプレポリマー法のいずれも採用される。ワンショット法はポリオール類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り、プレポリマー法はポリオール類とポリイソシアネート化合物とを事前に反応させて末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを得、それにポリオール類を反応させる方法である。ここで、ポリウレタン発泡体としては軟質ポリウレタン発泡体が好ましい。軟質ポリウレタン発泡体は、軟質品、硬質品、半硬質品に分けられるポリウレタン発泡体の中で軟質スラブ成形品が好ましい。係る軟質ポリウレタン発泡体は、連続気泡構造を有し、復元性のあるものをいい、具体的にはＪＩＳ Ｋ６４００に基づく硬さが７０〜１５０Ｎで、圧縮残留歪が２〜６％のものをいう。硬さが７０Ｎ未満又は圧縮残留歪が２％未満の場合にはポリウレタン発泡体が軟らかくなり過ぎ、硬さが１５０Ｎを越え又は圧縮残留歪が６％を越える場合にはポリウレタン発泡体が硬くなり過ぎてクッション性が損なわれる。
【００２９】
ポリウレタン発泡体は、平均直径が５０〜８００μｍ程度の多数のセルで構成され、それらのセルには骨格があり、骨格の幅（平均値）は１０〜６０μｍ程度である。吸水剤の粉体は、ポリウレタン発泡体表面の摩擦抵抗を低減させるべく、ポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格上に存在できるように、係る骨格の幅よりも大きいことが必要である。一方、粉体がセルの骨格上により均一に存在し、またポリウレタン発泡体の外観を良好にするために、粉体は平均セル径より小さくすることが好ましい。従って、吸水剤の粉体の平均粒子径は４０〜５００μｍであることが好ましく、５０〜３００μｍであることがより好ましい。この平均粒子径が４０μｍ未満の場合には、粉体がポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも小さく、粉体が表面に突出しなくなって表面における摩擦抵抗を低減させる機能を発揮させることができなくなる。一方、平均粒子径が５００μｍを越える場合には、ポリウレタン原料中での粉体の分散性が低下する。
【００３０】
ポリウレタン発泡体の製造方法として具体的には例えば、常温、大気圧下で発泡させた後、加熱炉を通過させて加熱反応（硬化）させることによりスラブ発泡体が得られる。このスラブ発泡体を薄くスライス加工することによりシート状にしたポリウレタン発泡体が製造される。さらに、このシート状をなすポリウレタン発泡体の表面に表皮材が熱融着により接合されて積層体が形成される。具体的には、ポリウレタン発泡体の表面に火炎を当てて表面部分を溶融させ、そこに表皮材を接合させるフレームラミネーション法等が採用される。表皮材としては、布地、不織布、レザー等が用いられる。
【００３１】
さて、ポリウレタン発泡体を製造する場合には、ポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に対して、ポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きい、水を含む吸水剤の粉体を前記ポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部配合して混合物を調製する。そして、この混合物を反応、発泡及び硬化させることによりポリウレタン発泡体が得られる。このとき、前記吸水剤の粉体には水が含まれていることから、反応、発泡及び硬化の過程で温度上昇に伴って水が蒸発し、その蒸発潜熱に基づいて熱が奪われて温度上昇が抑えられる。得られたポリウレタン発泡体をシート状に成形することによってシート材本体が製造される。
【００３２】
図１に示すように、シート材本体１１の接合面１２上に表皮材１３がフレームラミネーション法により積層接着されて積層体としてのシート材１０が形成される。このとき、吸水剤の粉体の配合量が限定され、ポリウレタン発泡体の表面に突出する粉体はそのうちの一部であるため、ポリウレタンのもつ熱融着性が阻害されず、良好な熱融着性が発現される。シート材本体１１の接合面１２とは反対側の発泡体面１４には、前記粉体がポリウレタン発泡体のセル骨格上に位置してランダムに分散され、低摩擦性が発現されている。続いて、表皮材１３が接合されたシート材本体１１の発泡体面１４がミシン面１５上に置かれ、縫製によってパッド材に縫い付けられ、立体的に成形される。そして、主として自動車の座席のシートクッション、シートバックを構成する表皮として利用される。
【００３３】
この縫製作業において、前述した吸水剤の粉体がポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格上に位置し、シート材１０の発泡体面１４に突出していることから、シート材１０の発泡体面１４に良好な滑り性が発揮される。
【００３４】
以上の実施形態によって発揮される効果について、以下にまとめて記載する。
・ 実施形態のポリウレタン発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に、水を含む吸水剤の粉体を配合し、ポリオール類とポリイソシアネート化合物とを反応させると共に、発泡させて製造される。この場合、吸水剤の粉体には水が含まれているため、ポリオール類とポリイソシアネート化合物との反応及び発泡剤に基づく泡化反応による過度の温度上昇が抑えられ、得られるポリウレタン発泡体は着色が抑制されると共に、良好なクッション性等の物性を発揮することができる。その結果、縫製によりシート材をパッド材に賦形するときの作業性を向上させることができる。
【００３５】
さらに、吸水剤の粉体はポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きく形成され、かつ配合量がポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部であるため、粉体がポリウレタン発泡体の表面に十分存在することができ、ポリウレタン発泡体の表面における摩擦抵抗を低減させることができる。そのうえ、ポリウレタン発泡体に配合される粉体量は前記の範囲に設定され、ポリウレタン発泡体の表面に存在する粉体がポリウレタン発泡体の熱融着性を阻害しないため、ポリウレタン発泡体は良好な熱融着性を発揮することができる。
【００３６】
・ ポリウレタン発泡体は、吸水剤が（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂であることが好ましい。この場合、（メタ）アクリル系吸水性樹脂の性質によって吸水剤の吸水性能を向上させることができ、ポリウレタン発泡体の製造時における温度上昇とポリウレタン発泡体の着色を一層抑制することができる。
【００３７】
・ 吸水剤の粉体はポリウレタン発泡体の平均セル径よりも小さく形成されることが好ましく、その場合吸水剤の粉体は適切な大きさに設定され、粉体がポリウレタン発泡体の表面により均一に分散される。従って、ポリウレタン発泡体の表面における摩擦抵抗の低減をより均一に発揮できると共に、外観を良好にすることができる。
【００３８】
・ 積層体は、シート状に成形されたポリウレタン発泡体の少なくとも片面に表皮材が熱融着により積層接着されて構成される。前述のように、ポリウレタン発泡体はその表面に存在する粉体量が限定されているため、表皮材に対して容易に熱融着され、積層品として利用することができる。この場合、シート状に成形されたポリウレタン発泡体の表面に対して表皮材がフレームラミネーション法によって容易に接合される。
【実施例】
【００３９】
以下に、実施例及び比較例を挙げて、前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１〜３）
表１に示すポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤、整泡剤及び触媒よりなるポリウレタン原料に、吸水剤の粉体を混合して混合物を調製した。この混合物を用いて常温、大気圧下で発泡させた後、加熱炉を通過させて加熱反応（硬化）させることにより軟質ポリウレタンスラブ発泡体を得た。得られた軟質ポリウレタンスラブ発泡体を切り出すことによってシート状の軟質ポリウレタン発泡体を製造した。この軟質ポリウレタン発泡体について、静摩擦係数、動摩擦係数、最高発熱温度、着色、初期剥離強度、最終剥離強度、密度、硬さ、圧縮残留歪、セルを形成する骨格の幅及び平均セル径を以下の測定方法に従って測定した。尚、平均セル径は、セル内の２点が作る直線によってセル面積が２分される直線の距離の平均値を意味する。それらの結果を表１に示した。また、表１における略号は以下の意味を表す。
（測定方法）
静摩擦係数及び動摩擦係数： ＪＩＳ Ｋ７１２５に準じて行った。
【００４０】
最高発熱温度（℃）： 発泡用容器の中央部に熱電対を差し込み、発泡及び反応時において上昇した最も高い温度を示した。
色差： 発泡、硬化時における温度の高い発泡体の部位（中央部）と温度の低い部位（側面部）について、色差計〔スガ試験機（株）製、ＳＭカラーコンピューター ＳＭ−４〕により黄変度（白色度）を測定し、それらの色差（ΔYI）で示した。
【００４１】
初期剥離強度（Ｎ／25mm）及び最終剥離強度（Ｎ／25mm）：各ポリウレタン発泡体より発泡体片（長さ２００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み１０ｍｍ）を切り出し、幅１００ｍｍのＬＰガスバーナーの火炎上を８ｍ／minで通過させ、表面を溶融させる。その後、その表面にナイロン製の不織布を重ね合せ（目付量３０ｇ／ｍ2）、ロールにて圧着した（フレームラミネーション）。圧着後、初期剥離用と最終剥離用の試験サンプル（長さ１５０ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚み１０ｍｍ）に切断した。初期剥離強度は不織布を圧着して２分後の剥離強度をＪＩＳ Ｌ１０６６に準じて測定した。最終剥離強度は不織布を圧着して２４時間後の剥離強度をＪＩＳ Ｌ１０６６に準じて測定した。表１中の＊印は、剥離試験において材料破壊であることを示す。
【００４２】
密度（kg／m3）、硬さ（Ｎ）及び圧縮残留歪（％）： ＪＩＳ Ｋ６４００に準じて行った。
平均セル径（μｍ）：粉体の平均粒子径とセル数とから平均セル径を算出した。
【００４３】
セルを形成する骨格の幅（μｍ）：粉体のセル間の幅を測定し、平均を算出した。
（略号）
ポリオール Ｌ５０： 三井武田ケミカル（株）製、フレームラミネーション用ポリエーテルエステルポリオール、水酸基価５８（mgＫＯＨ／ｇ）
ポリマーポリオール： 旭硝子（株）製、エクセノール９４１、アクリロニトリルとスチレンの共重合体に基づくポリオール、固形分４０質量％
シリコーン整泡剤 Ｆ６５０： 信越化学工業（株）製
オクチル酸第１スズ ＭＲＨ１１０： 城北化学工業（株）製
ポリイソシアネート Ｔ−８０： 日本ポリウレタン工業（株）製、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）
吸水剤の粉体（ＳＡＰ）： ポリアクリル酸ナトリウムの架橋物、三洋化成工業（株）製、アクアパールＡ３、平均粒径２００μｍ、吸水量（ＪＩＳ Ｋ７２２３−１９９６に準拠して測定した値）はＳＡＰの粉体に対して２５０質量％未満である。
【００４４】
【表１】
表１に示したように、実施例１〜３においては静摩擦係数が２．２１〜２．３４及び動摩擦係数が２．０８〜２．２２で、良好な滑り性が得られた。また、軟質ポリウレタンスラブ発泡体の製造時における最高発熱温度は１３５〜１４９℃で低く抑えることができ、従って着色も０．３〜２．５に抑制することができた。さらに、表皮材である不織布との接着性についても、初期剥離強度が１．３〜３．２（Ｎ／25mm）で、最終剥離強度が３．２〜３．９（Ｎ／25mm）で全て材料破壊であり、優れた熱融着性を発揮できることが確認された。加えて、各軟質ポリウレタン発泡体は密度、硬さ及び圧縮残留歪が適当で良好なクッション性を有していた。
（比較例１〜４）
比較例１は吸水剤の粉体を含まず、従来品としての低摩擦発泡体の例、比較例２は吸水剤の粉体を含まず、フレームラミネーション可能な軟質ポリウレタン発泡体よりなるシート材の例を示す。比較例３は吸水剤の粉体を含むが、その中に水が含まれていない例、比較例４は、水を含む吸水剤の粉体の配合量が多過ぎる例を示す。そして、実施例１〜３と同様にしてポリウレタン発泡体を製造し、それらのポリウレタン発泡体について、静摩擦係数、動摩擦係数、最高発熱温度、着色、初期剥離強度、最終剥離強度、密度、硬さ、圧縮残留歪、平均セル径を前記の測定方法に従って測定した。それらの結果を表２に示した。
【００４５】
【表２】
表２に示したように、比較例１ではポリウレタン発泡体が硬くなり過ぎると共に、静摩擦係数及び動摩擦係数とも高く、滑り性の悪い結果であった。比較例２では吸水剤の粉体が含まれていないことから、静摩擦係数及び動摩擦係数とも最も高く、しかも最高発熱温度が高く、着色も大きいという結果であった。比較例３では、吸水剤の粉体に水が含まれていないため、最高発熱温度が高く、着色も大きいという結果であった。比較例４においては、水を含む吸水剤の粉体の配合量が多過ぎるため、硬い部分の体積が増え、フレームラミネーション後の初期剥離強度及び最終剥離強度がそれぞれ最も低い結果であり、圧縮残留歪も大きくなった。
【００４６】
尚、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 吸水剤の粉体は、予め篩にかけ一定の粒度分布を有するものを使用することもできる。
【００４７】
・ ポリウレタン発泡体の両面に表皮材を熱融着によって接合することも可能である。
・ ポリウレタン発泡体及び積層体は、シート状のものに限らず、立体的な形状のものであってもよい。
【００４８】
・ ポリウレタン発泡体及び積層体は、自動車の座席用クッション材のほか、ドアの内張り材、天井材等の自動車内装材、家庭用のソファー、ベッド、マットレス等として使用することもできる。
【００４９】
・ ポリウレタン発泡体は、移動する上下２枚の離型フィルム間にポリウレタン原料と粉体とを混合した混合物を供給し、常温で発泡させた後に加熱して反応させ、離型シートを剥離することによって製造することもできる。
【００５０】
・ ポリウレタン発泡体よりなるシート材本体１１の接合面１２に表皮材１３を接合するためにホットメルト接着剤を用いて接着力を向上させることも可能である。
・ 前記粉体をポリウレタン発泡体のセルの骨格に結合させるために、少量のバインダーを配合することもできる。そのようなバインダーとして具体的にはエチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム等が挙げられる。
【００５１】
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
・ 前記ポリウレタン発泡体は、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく硬さが７０〜１５０Ｎで、圧縮残留歪が２〜６％のものである請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリウレタン発泡体。このように構成した場合には、ポリウレタン発泡体にクッション性等のポリウレタン発泡体に基づく特性を発揮させることができる。
【００５２】
・ ポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に、水を含む吸水剤の粉体を配合し、前記ポリオール類とポリイソシアネート化合物とを反応させると共に、発泡させるに当たり、前記粉体はポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きく、その配合量が前記ポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部であることを特徴とするポリウレタン発泡体の製造方法。この製造方法によれば、発泡体自体の物性を損なうことなく、表面の摩擦抵抗を低減させることができると共に、良好な熱融着性を発揮することができ、かつ製造時における温度上昇を抑えて着色を抑制することができるポリウレタン発泡体を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施形態において、シート材本体上に表皮材を接合した状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００５４】
１０…積層体としてのシート材、１１…ポリウレタン発泡体としてのシート材本体、１３…表皮材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車の座席等に用いられるクッションの製造工程において、パッド材にカバーリングされる表皮として用いられるポリウレタン発泡体及びその積層体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の表皮としては、通気性シート材の裏面に、ホットメルト接着剤を溶融させて散点状に塗布し、或は散点状の非塗布空間を残して塗布し、硬化させた接着剤層を設けた表皮材が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この表皮材を前記接着剤層によってクッション本体に接着することにより表皮材付きクッションが得られる。しかし、このような表皮では通気性シート材を製作し、その裏面に後加工としてホットメルト接着剤による接着剤層を設けるための工程を必要とするため、煩雑であるうえに、製造コストも上昇するという問題があった。
【０００３】
そこで、シート材としてのポリウレタン発泡体自体に滑り性をもたせた技術が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。すなわち、ポリウレタン発泡体の原料となるポリオールとして、グラフト化されたポリマーポリオールが用いられ、得られたポリウレタン発泡体においてグラフト部分がポリウレタン発泡体の骨格の周囲に混在して良好な滑り性が発揮されている。
【特許文献１】特開２０００−１０７４７１号公報（第２頁）
【特許文献２】特開２００４−１０７９２号公報（第２頁及び第５頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献２に記載のシート材はポリウレタン発泡体自体のグラフト部分によって表面の滑り性が発揮されるため、その滑り性には限界があった。しかも、ポリウレタン発泡体自体がグラフト化されたポリオールによって硬くなり、クッション性が損なわれるという問題があった。そのうえ、グラフト化されたポリマーポリオールのグラフト部分はスチレン系化合物等で形成されていることから、ポリウレタン発泡体の熱融着性が低いという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、ポリウレタン発泡体自体の物性を損なうことなく、表面の摩擦抵抗を低減させることができると共に、良好な熱融着性を発揮することができ、かつ製造時における温度上昇を抑えて着色を抑制することができるポリウレタン発泡体及びその積層体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明のポリウレタン発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に、水を含む吸水剤の粉体を配合し、前記ポリオール類とポリイソシアネート化合物とを反応させると共に、発泡させてなるポリウレタン発泡体であって、前記粉体はポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きく、その配合量が前記ポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部であることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明のポリウレタン発泡体は、請求項１に係る発明において、前記吸水剤は、（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂であることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明の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、前記粉体は、ポリウレタン発泡体の平均セル径よりも小さいことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明の積層体は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリウレタン発泡体をシート状に成形し、その少なくとも片面には表皮材が熱融着により積層接着されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５に記載の発明の積層体は、請求項４に係る発明において、前記シート状に成形されたポリウレタン発泡体に対する表皮材の接合はフレームラミネーション法によるものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１に記載の発明のポリウレタン発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に、水を含む吸水剤の粉体を配合し、ポリオール類とポリイソシアネート化合物とを反応させると共に、発泡させて得られるものである。この場合、吸水剤の粉体には水が含まれているため、ポリオール類とポリイソシアネート化合物との反応及び発泡剤に基づく泡化反応による過度の温度上昇が抑えられ、得られるポリウレタン発泡体は着色が抑制されると共に、良好なクッション性等の物性を発揮することができる。
【００１２】
さらに、吸水剤の粉体はポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きく形成され、かつその配合量がポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部であるため、粉体がポリウレタン発泡体の表面に十分存在することができ、ポリウレタン発泡体の表面における摩擦抵抗を低減させることができる。そのうえ、ポリウレタン発泡体に配合される粉体量は前記の範囲に設定され、ポリウレタン発泡体の表面に存在する粉体がポリウレタン発泡体の熱融着性を阻害しないため、ポリウレタン発泡体は良好な熱融着性を発揮することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明のポリウレタン発泡体は、前記吸水剤が（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂である。このため、請求項１に係る発明の効果に加え、吸水剤の吸水性能を向上させることができ、ポリウレタン発泡体の製造時における温度上昇とポリウレタン発泡体の着色とを一層抑制することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明のポリウレタン発泡体は、前記吸水剤の粉体がポリウレタン発泡体の平均セル径よりも小さく、適切な大きさに設定され、吸水剤の粉体がポリウレタン発泡体の表面により均一に分散される。このため、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加え、ポリウレタン発泡体の表面における摩擦抵抗の低減をより均一に発揮できると共に、外観を良好にすることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明の積層体は、ポリウレタン発泡体の少なくとも片面に表皮材が熱融着により接合されて積層構造をなすように構成されている。前述のように、ポリウレタン発泡体はその表面に存在する粉体量が限定されているため、表皮材に対して容易に熱融着され、積層品として利用することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明の積層体によれば、請求項４に係る発明の効果に加え、ポリウレタン発泡体の表面に表皮材がフレームラミネーション法（火炎接合法）によって容易に接合される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態のポリウレタン発泡体（以下、単に発泡体ともいう）は、ポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に対し、水を含む吸水剤の粉体を配合し、前記ポリオール類とポリイソシアネート化合物とを反応させると共に、発泡させることにより得られるものである。この場合、前記吸水剤の粉体はポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きく、その配合量が前記ポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部に設定されている。
【００１８】
このポリウレタン発泡体は、例えばシート状に成形されて使用される。シート状に成形されたポリウレタン発泡体の少なくとも片面には表皮材が熱融着により積層接着された積層体、例えばシート材が形成される。前記ポリウレタン発泡体に対する表皮材の接合は、局部加熱と接合の容易性の点からフレームラミネーション法によることが好ましい。フレームラミネーション法は、ポリウレタン発泡体の表面に火炎を当ててポリウレタン発泡体の表層を溶融し、そこに表皮材を圧着して接合する方法である。そして、その積層体が縫製により自動車の座席、具体的にはシートクッション、シートバック、ヘッドレスト等を構成するパッド材に対し縫い付けられる。この縫製の作業性を良くするために、シート材表面に良好な滑り性が求められる。
【００１９】
まず、ポリウレタン原料について説明する。
前記ポリオール類としては、ポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオールが用いられる。ポリエーテルポリオールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、それらの変性体、グリセリンにアルキレンオキサイドを付加した化合物等が挙げられる。ポリエステルポリオールとしては、アジピン酸、フタル酸等のポリカルボン酸を、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等のポリオールと反応させることによって得られる縮合系ポリエステルポリオールのほか、ラクトン系ポリエステルポリオール及びポリカーボネート系ポリオールが挙げられる。このポリオール類は、原料成分の種類、分子量、縮合度等を調整することによって、水酸基価を変えることができる。ポリオール類の水酸基価は、通常５０〜６０（ｍｇＫＯＨ／ｇ）である。
【００２０】
上記ポリオール類と反応させるポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４,４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１,５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシ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（ＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）等が用いられる。
【００２１】
発泡剤はポリウレタン樹脂を発泡させてポリウレタン樹脂発泡体とするためのもので、例えば水のほか塩化メチレン、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、フロン系化合物（トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン等）、炭酸ガス等が用いられる。
【００２２】
触媒はポリオール類とポリイソシアネート化合物とのウレタン化反応を促進するためのものであり、具体的にはＮ,Ｎ´,Ｎ´−トリメチルアミノエチルピペラジン、トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン等の３級アミン、オクチル酸スズ（スズオクトエート）等の有機金属化合物、酢酸塩、アルカリ金属アルコラート等が用いられる。その他必要に応じて、整泡剤、架橋剤、充填剤、安定剤、着色剤、難燃剤、可塑剤等が配合される。整泡剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤、ポリエーテルシロキサン、フェノール系化合物等が用いられる。
【００２３】
次に、ポリウレタン原料に配合される、水を含む吸水剤の粉体は、ポリウレタン発泡体の製造時における温度上昇を抑えると共に、得られるポリウレタン発泡体又は積層体の表面における摩擦抵抗を低減させるためのものである。吸水剤としては、（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、デンプン等の有機質材料又は石膏（二水石膏）、ゼオライト、シリカゲル、珪藻土、活性炭等の多孔質の無機質材料が用いられる。尚、（メタ）アクリルは、アクリルとメタクリルの双方を意味する略号である。また、（メタ）アクリル酸単位は（メタ）アクリル酸を重合した後の残基を意味し、（メタ）アクリル酸塩単位は（メタ）アクリル酸塩を重合した後の残基を意味する。
【００２４】
上記の（メタ）アクリル系吸水性樹脂について説明すると、（メタ）アクリル酸塩を形成する塩としてはナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属塩、アミン塩、アンモニウム塩等が挙げられる。この（メタ）アクリル系吸水性樹脂は、例えばアクリル酸を水媒体中で架橋剤の存在下に重合し、得られたゲル状重合体をアルカリ金属の水酸化物で中和することにより製造される。架橋剤としては、エチレン性不飽和基を２個以上有する化合物、エチレン性不飽和基と反応性官能基とを有する化合物、反応性官能基を２個以上有する化合物等が用いられる。この架橋剤として具体的には、Ｎ,Ｎ−メチレンビス（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。（メタ）アクリル系吸水性樹脂の例としては、ポリアクリル酸ナトリウムの架橋物〔三洋化成工業（株）製、アクアパール〕が挙げられる。このポリアクリル酸ナトリウムの架橋物は、吸水量がその１００質量部に対して２５０質量部未満であり、吸収される水の量に応じて膨潤する。
【００２５】
前記無機質材料は多孔質材料であって、その細孔に水が吸収されている構造を有している。この無機質材料のうち、石膏及びゼオライトは吸水性が良く、吸収された水が前記有機質材料に比べて放出されにくい。半水石膏は吸水すると二水石膏に変化する。この無機質材料の吸水量（吸着量）は、有機質材料の吸水量より少なく、例えばゼオライトではその１００質量部に対して２０質量部である。
【００２６】
吸水剤の粉体はポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きく形成され、発泡体の表面に存在できるようになっている。水を含む吸水剤の粉体の配合量は前記ポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部であり、５〜１５質量部であることが好ましい。粉体の配合量が３質量部未満の場合には、粉体の配合量が少なくなり過ぎて、ポリウレタン原料の発泡、硬化時における温度上昇を抑制する効果が得られないうえに、ポリウレタン発泡体の表面に存在する粉体量が少なくなって摩擦抵抗の低減効果を発揮することができない。一方、１８質量部を越える場合には、過剰に配合された粉体によってポリウレタン発泡体の硬度が上昇し、クッション性が悪くなると共に、摩擦抵抗の低減効果も低下する。
【００２７】
吸水剤中に含まれる水の量は、ポリオール類１００質量部当たり１〜１０質量部であることが好ましい。水の量が１質量部未満の場合にはポリウレタン発泡体の製造時における温度上昇を十分に抑制することができず、１０質量部を越える場合には過剰の水が吸水剤から滲みだして発泡剤として機能するおそれがある。吸水剤の粉体はポリウレタン発泡体を製造する際の温度（例えば７０℃）で融解しないものが好ましい。吸水剤の粉体を吸水した状態でポリウレタン原料に配合する場合には、水がポリイソシアネート化合物と反応することを避けるためポリオール類に配合することが好ましい。
【００２８】
ポリウレタン発泡体を製造する場合、ワンショット法或はプレポリマー法のいずれも採用される。ワンショット法はポリオール類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り、プレポリマー法はポリオール類とポリイソシアネート化合物とを事前に反応させて末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを得、それにポリオール類を反応させる方法である。ここで、ポリウレタン発泡体としては軟質ポリウレタン発泡体が好ましい。軟質ポリウレタン発泡体は、軟質品、硬質品、半硬質品に分けられるポリウレタン発泡体の中で軟質スラブ成形品が好ましい。係る軟質ポリウレタン発泡体は、連続気泡構造を有し、復元性のあるものをいい、具体的にはＪＩＳ Ｋ６４００に基づく硬さが７０〜１５０Ｎで、圧縮残留歪が２〜６％のものをいう。硬さが７０Ｎ未満又は圧縮残留歪が２％未満の場合にはポリウレタン発泡体が軟らかくなり過ぎ、硬さが１５０Ｎを越え又は圧縮残留歪が６％を越える場合にはポリウレタン発泡体が硬くなり過ぎてクッション性が損なわれる。
【００２９】
ポリウレタン発泡体は、平均直径が５０〜８００μｍ程度の多数のセルで構成され、それらのセルには骨格があり、骨格の幅（平均値）は１０〜６０μｍ程度である。吸水剤の粉体は、ポリウレタン発泡体表面の摩擦抵抗を低減させるべく、ポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格上に存在できるように、係る骨格の幅よりも大きいことが必要である。一方、粉体がセルの骨格上により均一に存在し、またポリウレタン発泡体の外観を良好にするために、粉体は平均セル径より小さくすることが好ましい。従って、吸水剤の粉体の平均粒子径は４０〜５００μｍであることが好ましく、５０〜３００μｍであることがより好ましい。この平均粒子径が４０μｍ未満の場合には、粉体がポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも小さく、粉体が表面に突出しなくなって表面における摩擦抵抗を低減させる機能を発揮させることができなくなる。一方、平均粒子径が５００μｍを越える場合には、ポリウレタン原料中での粉体の分散性が低下する。
【００３０】
ポリウレタン発泡体の製造方法として具体的には例えば、常温、大気圧下で発泡させた後、加熱炉を通過させて加熱反応（硬化）させることによりスラブ発泡体が得られる。このスラブ発泡体を薄くスライス加工することによりシート状にしたポリウレタン発泡体が製造される。さらに、このシート状をなすポリウレタン発泡体の表面に表皮材が熱融着により接合されて積層体が形成される。具体的には、ポリウレタン発泡体の表面に火炎を当てて表面部分を溶融させ、そこに表皮材を接合させるフレームラミネーション法等が採用される。表皮材としては、布地、不織布、レザー等が用いられる。
【００３１】
さて、ポリウレタン発泡体を製造する場合には、ポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に対して、ポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きい、水を含む吸水剤の粉体を前記ポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部配合して混合物を調製する。そして、この混合物を反応、発泡及び硬化させることによりポリウレタン発泡体が得られる。このとき、前記吸水剤の粉体には水が含まれていることから、反応、発泡及び硬化の過程で温度上昇に伴って水が蒸発し、その蒸発潜熱に基づいて熱が奪われて温度上昇が抑えられる。得られたポリウレタン発泡体をシート状に成形することによってシート材本体が製造される。
【００３２】
図１に示すように、シート材本体１１の接合面１２上に表皮材１３がフレームラミネーション法により積層接着されて積層体としてのシート材１０が形成される。このとき、吸水剤の粉体の配合量が限定され、ポリウレタン発泡体の表面に突出する粉体はそのうちの一部であるため、ポリウレタンのもつ熱融着性が阻害されず、良好な熱融着性が発現される。シート材本体１１の接合面１２とは反対側の発泡体面１４には、前記粉体がポリウレタン発泡体のセル骨格上に位置してランダムに分散され、低摩擦性が発現されている。続いて、表皮材１３が接合されたシート材本体１１の発泡体面１４がミシン面１５上に置かれ、縫製によってパッド材に縫い付けられ、立体的に成形される。そして、主として自動車の座席のシートクッション、シートバックを構成する表皮として利用される。
【００３３】
この縫製作業において、前述した吸水剤の粉体がポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格上に位置し、シート材１０の発泡体面１４に突出していることから、シート材１０の発泡体面１４に良好な滑り性が発揮される。
【００３４】
以上の実施形態によって発揮される効果について、以下にまとめて記載する。
・ 実施形態のポリウレタン発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に、水を含む吸水剤の粉体を配合し、ポリオール類とポリイソシアネート化合物とを反応させると共に、発泡させて製造される。この場合、吸水剤の粉体には水が含まれているため、ポリオール類とポリイソシアネート化合物との反応及び発泡剤に基づく泡化反応による過度の温度上昇が抑えられ、得られるポリウレタン発泡体は着色が抑制されると共に、良好なクッション性等の物性を発揮することができる。その結果、縫製によりシート材をパッド材に賦形するときの作業性を向上させることができる。
【００３５】
さらに、吸水剤の粉体はポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きく形成され、かつ配合量がポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部であるため、粉体がポリウレタン発泡体の表面に十分存在することができ、ポリウレタン発泡体の表面における摩擦抵抗を低減させることができる。そのうえ、ポリウレタン発泡体に配合される粉体量は前記の範囲に設定され、ポリウレタン発泡体の表面に存在する粉体がポリウレタン発泡体の熱融着性を阻害しないため、ポリウレタン発泡体は良好な熱融着性を発揮することができる。
【００３６】
・ ポリウレタン発泡体は、吸水剤が（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂であることが好ましい。この場合、（メタ）アクリル系吸水性樹脂の性質によって吸水剤の吸水性能を向上させることができ、ポリウレタン発泡体の製造時における温度上昇とポリウレタン発泡体の着色を一層抑制することができる。
【００３７】
・ 吸水剤の粉体はポリウレタン発泡体の平均セル径よりも小さく形成されることが好ましく、その場合吸水剤の粉体は適切な大きさに設定され、粉体がポリウレタン発泡体の表面により均一に分散される。従って、ポリウレタン発泡体の表面における摩擦抵抗の低減をより均一に発揮できると共に、外観を良好にすることができる。
【００３８】
・ 積層体は、シート状に成形されたポリウレタン発泡体の少なくとも片面に表皮材が熱融着により積層接着されて構成される。前述のように、ポリウレタン発泡体はその表面に存在する粉体量が限定されているため、表皮材に対して容易に熱融着され、積層品として利用することができる。この場合、シート状に成形されたポリウレタン発泡体の表面に対して表皮材がフレームラミネーション法によって容易に接合される。
【実施例】
【００３９】
以下に、実施例及び比較例を挙げて、前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１〜３）
表１に示すポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤、整泡剤及び触媒よりなるポリウレタン原料に、吸水剤の粉体を混合して混合物を調製した。この混合物を用いて常温、大気圧下で発泡させた後、加熱炉を通過させて加熱反応（硬化）させることにより軟質ポリウレタンスラブ発泡体を得た。得られた軟質ポリウレタンスラブ発泡体を切り出すことによってシート状の軟質ポリウレタン発泡体を製造した。この軟質ポリウレタン発泡体について、静摩擦係数、動摩擦係数、最高発熱温度、着色、初期剥離強度、最終剥離強度、密度、硬さ、圧縮残留歪、セルを形成する骨格の幅及び平均セル径を以下の測定方法に従って測定した。尚、平均セル径は、セル内の２点が作る直線によってセル面積が２分される直線の距離の平均値を意味する。それらの結果を表１に示した。また、表１における略号は以下の意味を表す。
（測定方法）
静摩擦係数及び動摩擦係数： ＪＩＳ Ｋ７１２５に準じて行った。
【００４０】
最高発熱温度（℃）： 発泡用容器の中央部に熱電対を差し込み、発泡及び反応時において上昇した最も高い温度を示した。
色差： 発泡、硬化時における温度の高い発泡体の部位（中央部）と温度の低い部位（側面部）について、色差計〔スガ試験機（株）製、ＳＭカラーコンピューター ＳＭ−４〕により黄変度（白色度）を測定し、それらの色差（ΔYI）で示した。
【００４１】
初期剥離強度（Ｎ／25mm）及び最終剥離強度（Ｎ／25mm）：各ポリウレタン発泡体より発泡体片（長さ２００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み１０ｍｍ）を切り出し、幅１００ｍｍのＬＰガスバーナーの火炎上を８ｍ／minで通過させ、表面を溶融させる。その後、その表面にナイロン製の不織布を重ね合せ（目付量３０ｇ／ｍ2）、ロールにて圧着した（フレームラミネーション）。圧着後、初期剥離用と最終剥離用の試験サンプル（長さ１５０ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚み１０ｍｍ）に切断した。初期剥離強度は不織布を圧着して２分後の剥離強度をＪＩＳ Ｌ１０６６に準じて測定した。最終剥離強度は不織布を圧着して２４時間後の剥離強度をＪＩＳ Ｌ１０６６に準じて測定した。表１中の＊印は、剥離試験において材料破壊であることを示す。
【００４２】
密度（kg／m3）、硬さ（Ｎ）及び圧縮残留歪（％）： ＪＩＳ Ｋ６４００に準じて行った。
平均セル径（μｍ）：粉体の平均粒子径とセル数とから平均セル径を算出した。
【００４３】
セルを形成する骨格の幅（μｍ）：粉体のセル間の幅を測定し、平均を算出した。
（略号）
ポリオール Ｌ５０： 三井武田ケミカル（株）製、フレームラミネーション用ポリエーテルエステルポリオール、水酸基価５８（mgＫＯＨ／ｇ）
ポリマーポリオール： 旭硝子（株）製、エクセノール９４１、アクリロニトリルとスチレンの共重合体に基づくポリオール、固形分４０質量％
シリコーン整泡剤 Ｆ６５０： 信越化学工業（株）製
オクチル酸第１スズ ＭＲＨ１１０： 城北化学工業（株）製
ポリイソシアネート Ｔ−８０： 日本ポリウレタン工業（株）製、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）
吸水剤の粉体（ＳＡＰ）： ポリアクリル酸ナトリウムの架橋物、三洋化成工業（株）製、アクアパールＡ３、平均粒径２００μｍ、吸水量（ＪＩＳ Ｋ７２２３−１９９６に準拠して測定した値）はＳＡＰの粉体に対して２５０質量％未満である。
【００４４】
【表１】
表１に示したように、実施例１〜３においては静摩擦係数が２．２１〜２．３４及び動摩擦係数が２．０８〜２．２２で、良好な滑り性が得られた。また、軟質ポリウレタンスラブ発泡体の製造時における最高発熱温度は１３５〜１４９℃で低く抑えることができ、従って着色も０．３〜２．５に抑制することができた。さらに、表皮材である不織布との接着性についても、初期剥離強度が１．３〜３．２（Ｎ／25mm）で、最終剥離強度が３．２〜３．９（Ｎ／25mm）で全て材料破壊であり、優れた熱融着性を発揮できることが確認された。加えて、各軟質ポリウレタン発泡体は密度、硬さ及び圧縮残留歪が適当で良好なクッション性を有していた。
（比較例１〜４）
比較例１は吸水剤の粉体を含まず、従来品としての低摩擦発泡体の例、比較例２は吸水剤の粉体を含まず、フレームラミネーション可能な軟質ポリウレタン発泡体よりなるシート材の例を示す。比較例３は吸水剤の粉体を含むが、その中に水が含まれていない例、比較例４は、水を含む吸水剤の粉体の配合量が多過ぎる例を示す。そして、実施例１〜３と同様にしてポリウレタン発泡体を製造し、それらのポリウレタン発泡体について、静摩擦係数、動摩擦係数、最高発熱温度、着色、初期剥離強度、最終剥離強度、密度、硬さ、圧縮残留歪、平均セル径を前記の測定方法に従って測定した。それらの結果を表２に示した。
【００４５】
【表２】
表２に示したように、比較例１ではポリウレタン発泡体が硬くなり過ぎると共に、静摩擦係数及び動摩擦係数とも高く、滑り性の悪い結果であった。比較例２では吸水剤の粉体が含まれていないことから、静摩擦係数及び動摩擦係数とも最も高く、しかも最高発熱温度が高く、着色も大きいという結果であった。比較例３では、吸水剤の粉体に水が含まれていないため、最高発熱温度が高く、着色も大きいという結果であった。比較例４においては、水を含む吸水剤の粉体の配合量が多過ぎるため、硬い部分の体積が増え、フレームラミネーション後の初期剥離強度及び最終剥離強度がそれぞれ最も低い結果であり、圧縮残留歪も大きくなった。
【００４６】
尚、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 吸水剤の粉体は、予め篩にかけ一定の粒度分布を有するものを使用することもできる。
【００４７】
・ ポリウレタン発泡体の両面に表皮材を熱融着によって接合することも可能である。
・ ポリウレタン発泡体及び積層体は、シート状のものに限らず、立体的な形状のものであってもよい。
【００４８】
・ ポリウレタン発泡体及び積層体は、自動車の座席用クッション材のほか、ドアの内張り材、天井材等の自動車内装材、家庭用のソファー、ベッド、マットレス等として使用することもできる。
【００４９】
・ ポリウレタン発泡体は、移動する上下２枚の離型フィルム間にポリウレタン原料と粉体とを混合した混合物を供給し、常温で発泡させた後に加熱して反応させ、離型シートを剥離することによって製造することもできる。
【００５０】
・ ポリウレタン発泡体よりなるシート材本体１１の接合面１２に表皮材１３を接合するためにホットメルト接着剤を用いて接着力を向上させることも可能である。
・ 前記粉体をポリウレタン発泡体のセルの骨格に結合させるために、少量のバインダーを配合することもできる。そのようなバインダーとして具体的にはエチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム等が挙げられる。
【００５１】
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
・ 前記ポリウレタン発泡体は、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく硬さが７０〜１５０Ｎで、圧縮残留歪が２〜６％のものである請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリウレタン発泡体。このように構成した場合には、ポリウレタン発泡体にクッション性等のポリウレタン発泡体に基づく特性を発揮させることができる。
【００５２】
・ ポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に、水を含む吸水剤の粉体を配合し、前記ポリオール類とポリイソシアネート化合物とを反応させると共に、発泡させるに当たり、前記粉体はポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きく、その配合量が前記ポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部であることを特徴とするポリウレタン発泡体の製造方法。この製造方法によれば、発泡体自体の物性を損なうことなく、表面の摩擦抵抗を低減させることができると共に、良好な熱融着性を発揮することができ、かつ製造時における温度上昇を抑えて着色を抑制することができるポリウレタン発泡体を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施形態において、シート材本体上に表皮材を接合した状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００５４】
１０…積層体としてのシート材、１１…ポリウレタン発泡体としてのシート材本体、１３…表皮材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に、水を含む吸水剤の粉体を配合し、前記ポリオール類とポリイソシアネート化合物とを反応させると共に、発泡させてなるポリウレタン発泡体であって、前記粉体はポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きく、その配合量が前記ポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部であることを特徴とするポリウレタン発泡体。
【請求項２】
前記吸水剤は、（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタン発泡体。
【請求項３】
前記吸水剤の粉体は、ポリウレタン発泡体の平均セル径よりも小さいものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポリウレタン発泡体。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリウレタン発泡体をシート状に成形し、その少なくとも片面には表皮材が熱融着により積層接着されていることを特徴とする積層体。
【請求項５】
前記シート状に成形されたポリウレタン発泡体に対する表皮材の接合はフレームラミネーション法によるものであることを特徴とする請求項４に記載の積層体。
【請求項１】
ポリオール類、ポリイソシアネート化合物、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に、水を含む吸水剤の粉体を配合し、前記ポリオール類とポリイソシアネート化合物とを反応させると共に、発泡させてなるポリウレタン発泡体であって、前記粉体はポリウレタン発泡体のセルを形成する骨格の幅よりも大きく、その配合量が前記ポリオール類１００質量部当たり３〜１８質量部であることを特徴とするポリウレタン発泡体。
【請求項２】
前記吸水剤は、（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタン発泡体。
【請求項３】
前記吸水剤の粉体は、ポリウレタン発泡体の平均セル径よりも小さいものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポリウレタン発泡体。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリウレタン発泡体をシート状に成形し、その少なくとも片面には表皮材が熱融着により積層接着されていることを特徴とする積層体。
【請求項５】
前記シート状に成形されたポリウレタン発泡体に対する表皮材の接合はフレームラミネーション法によるものであることを特徴とする請求項４に記載の積層体。
【図１】
【公開番号】特開２００６−１１１８２６（Ｐ２００６−１１１８２６Ａ）
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０３３９８（Ｐ２００４−３０３３９８）
【出願日】平成１６年１０月１８日（２００４．１０．１８）
【出願人】（０００１１９２３２）株式会社イノアックコーポレーション (1,145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１８日（２００４．１０．１８）
【出願人】（０００１１９２３２）株式会社イノアックコーポレーション (1,145)
【Ｆターム（参考）】
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