自動車座席用ウレタンフォーム及びその製造方法
【課題】本発明は、植物由来脂肪酸含有率を大幅に向上させた、環境貢献度が高く、より反発弾性率が向上された自動車座席用ウレタンフォームを得ることを課題とする。
【解決手段】少なくともポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させて得られ、かつポリオール成分とイソシアネート成分のうちの少なくともいずれか１つが植物由来成分である軟質ポリウレタンフォームからなる自動車座席用ウレタンフォームであって、前記自動車座席用ウレタンフォーム重量に占める植物由来成分の脂肪酸含有率が１５〜３０重量％であり、かつ反発弾性率が４５〜７０％であることを特徴とする自動車座席用ウレタンフォーム。
【解決手段】少なくともポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させて得られ、かつポリオール成分とイソシアネート成分のうちの少なくともいずれか１つが植物由来成分である軟質ポリウレタンフォームからなる自動車座席用ウレタンフォームであって、前記自動車座席用ウレタンフォーム重量に占める植物由来成分の脂肪酸含有率が１５〜３０重量％であり、かつ反発弾性率が４５〜７０％であることを特徴とする自動車座席用ウレタンフォーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウレタンフォーム原料成分に植物性油脂を使用した自動車座席用ウレタンフォームに関する。更に詳しくは、本発明は、自動車座席用ウレタンフォームの重量のうちの植物由来の脂肪酸含有率を大幅に向上させた、環境貢献度の高い自動車座席用ウレタンフォーム及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の如く、地球温暖化防止、循環型社会の構築をめざし、技術開発の取り組みが世界規模で行われている。二酸化炭素は地球温暖化の一因とされている温室効果ガスの一つであり、その排出量の削減が求められている。
【０００３】
ここで、現在工業的に生産されている自動車用座席ウレタンフォームは石油由来原料から製造されている（特許文献１）。ところで、この自動車座席用ウレタンフォームは廃車処理の際、シュレッダー処理された後、焼却処理される。従って、特許文献1のような石油由来原料のウレタンフォームを焼却することにより、地球温暖化の一因とされている温室効果ガスである二酸化炭素が増加してしまう。
【０００４】
また、石油や石炭は有限で再生が不可能な資源であり、資源枯渇を防止するためにもその使用量削減が求められている。この石油由来原料の代替原料として注目されているのが植物由来原料である。植物由来原料は植物が大気中の二酸化炭素を取り込んで生産する、再生可能な資源である。従って、焼却によって二酸化炭素が発生しても、元々が二酸化炭素から光合成により作られているので、地球規模での二酸化炭素の収支はゼロであり地球温暖化を防止できると考えられている。このようなことから石油由来原料に代わって、植物由来原料を使用する働きがある。従来、植物由来原料からポリウレタンフォームの原料を製造する方法として、様々な方法が検討されている（特許文献２，３，４、非特許文献１）。
【０００５】
特許文献２には、植物由来の原料として、曝気大豆油をポリエーテル物質として使用したポリウレタンフォームが開示されている。特許文献３，４には、エポキシ化大豆油のアルコール開環物をポリエーテル物質として使用したポリウレタンプレポリマーが開示されている。特許文献２〜４に記載のポリウレタンフォームは植物由来であり、焼却による二酸化炭素の排出量の削減が期待されている。非特許文献１には、廃大豆油を原料に６５％硫酸と３０％過酸化水素水を混合加熱し大豆油の持つ２重結合部分に水酸基を導入してポリオールを精製し、これとポリメリックジイソシアネート（PMDI）、水、アミン系触媒、シリコーン系整泡剤を混合攪拌することでウレタンフォームを製造する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平７−２０６９６１号公報
【特許文献２】特表２００２−５２４６２７号公報
【特許文献３】特開昭５９−２０７９１４号公報
【特許文献４】特開昭６３−４１５１２３号公報
【非特許文献１】松永勝治，小倉正和、平成１４年度 東洋大学修士論文要旨集
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２〜４のうち、特許文献２のポリウレタンフォームは大豆油の低分子量に起因して、反発弾性が不十分であり自動車用クッションとしては使用できない。また、特許文献３，４のポリウレタンプレポリマーは、主として湿気硬化型１成分系ポリウレタンフォームの形成に用いられるものであり、自動車用座席用ウレタンフォームではない。
【０００７】
また、非特許文献１のウレタンフォームの反発弾性率（ＪＩＳ Ｋ６４００）は１％であり自動車用途の目標値４５％以上には程遠い。この反発弾性率は自動車座席用ウレタンフォーム材の特性値としては最も重要であり、反発弾性率が低いとウレタンフォームを自動車座席に用いる場合には、厚くして底づき感をなくす必要がある。しかし、フォームを厚くすることは限られた自動車の空間を狭めることにつながり好ましくない。また、底づき感をなくすためにフォームを硬くすると、座り心地が悪化してしまう。更に、非特許文献１のウレタンフォームの永久圧縮歪み（ＪＩＳ Ｋ６４００の５０％圧縮）は４７％であり、自動車用途の目標値２０％以下には程遠い。
【０００８】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、植物由来脂肪酸含有率を大幅に向上させた、環境貢献度が高く、より反発弾性率が向上された自動車座席用ウレタンフォーム及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る自動車座席用ウレタンフォームは、少なくともポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させて得られ、かつポリオール成分とイソシアネート成分のうちの少なくともいずれか１つが植物由来成分である軟質ポリウレタンフォームからなる自動車座席用ウレタンフォームであって、前記自動車座席用ウレタンフォーム重量に占める植物由来成分の脂肪酸含有率が１５〜３０重量％であり、かつ反発弾性率が４５〜７０％であることを特徴とする。
【００１０】
本発明のウレタンフォームにおいて、前記植物由来成分としては、ヒドロキシ脂肪酸を構成成分とする油脂、及びその誘導体からなる群から選ばれる１種以上のものが挙げられる。
【００１１】
ここで、前記ポリオール成分としては、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなる水酸基末端ウレタンプレポリマーが挙げられる。また、イソシアネート成分としては、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが挙げられる。
【００１２】
前記イソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリエチレングリコールジイソシアネートのいずれかが挙げられる。また、前記ポリオール成分は石油由来ポリオールであり、石油由来ポリオールの数平均分子量は６０００〜１００００であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る自動車座席用ウレタンフォームの製造方法は、少なくともポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させて得られる軟質ポリウレタンフォームからなる自動車座席用ウレタンフォームの製造方法であって、前記ポリオール成分又はイソシアネート成分の少なくとも一方の成分に、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなるウレタンプレポリマーを用いることを特徴とする。
【００１４】
本発明のウレタンフォームの製造方法において、前記ポリオール成分１００重量部のうち、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなる水酸基末端ウレタンプレポリマーを２５〜５０重量部用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、従来技術では得られなかった植物由来成分含有率を大幅に向上させた、環境貢献度が高く、より反発弾性率が向上された座り心地の良い自動車座席用ウレタンフォーム及びその製造方法を提供できる。具体的には、本発明により、目的とする自動車座席の快適性や性能値、あるいは環境貢献の必要性に応じて植物由来成分含有量の異なる自動車座席用ウレタンフォームを任意に選択することのできる自動車座席用ウレタンフォーム及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明に係る自動車座席用ウレタンフォーム及びその製造方法について、更に詳しく説明する。
本発明において、植物由来脂肪酸含有率（％）は、次式（１）のように定義される。
植物由来脂肪酸含有率（％）＝（植物由来脂肪酸重量÷ウレタンフォーム重量）×１００
…（１）
前記植物由来脂肪酸重量は、ＦＴ−ＩＲやＧＳ−ＭＳ等の分析装置を用いて、その含有割合を定量し、植物由来脂肪酸重量＝ウレタンフォーム重量×植物由来脂肪酸（カルボン酸（ＲＣＯＯＨ）換算）含有割合として算出することができる。
【００１７】
なお、植物由来脂肪酸含有率（％）は、配合処方が分かっている場合には、次式（２）のようにして求めることができる。
植物由来脂肪酸含有率（％）＝｛植物由来脂肪酸重量÷（各原料成分重量の総和−ガスロス重量）｝×１００ …（２）
但し、植物由来脂肪酸重量（カルボン酸（ＲＣＯＯＨ）換算）＝植物由来成分重量×植物由来成分中の脂肪酸含有割合で表わされる。ここで、ウレタンフォーム生成反応は下記化［１］に示す式（３）のように表わされるが、同時に発泡剤として加えられた水とイソシアネートとが反応して二酸化炭素が発生し、ウレタンフォームの発泡反応が起る。この時の反応は下記化［２］に示す式（４）のように表わされる。
【化１】
【００１８】
【化２】
【００１９】
イソシアネートと水との反応により二酸化炭酸ガスは大気中に放出され、ウレタンフォーム中には残らないため、その損失分を「ガスロス」という。このガスロスの重量（放出されるＣＯ２重量）の算出は、原料中の水が全て二酸化炭素として放出されると考えて、次式（５）のように定義される。
放出されるＣＯ２重量＝（ＣＯ２分子量÷水分子量）×水重量 …（５）
本発明において、自動車座席用ウレタンフォーム重量に占める植物由来の脂肪酸含有率は１５〜３０重量％である。ここで、脂肪酸含有率が１５重量％未満の場合、ウレタンフォームが焼却処理された場合の地球規模での二酸化炭素収支に大きく貢献できず、本願の目的を達成できない。また、脂肪酸含有率が３０重量％を超えると、得られたフォームの反発弾性率が低くなってしまい、目的とする反発弾性率４５％以上を得ることができない。なお、反発弾性率が７０％を越えると、座り心地が悪くなってしまい、自動車座席用ウレタンフォームに適さない。このような数値範囲のウレタンフォームとすることにより、環境への貢献度も高く、石油系由来原料だけから製造された自動車座席用ウレタンフォームと比較して遜色のない座り心地の自動車座席用ウレタンフォームを提供することが可能となる。なお、座り心地の観点からは、反発弾性率は５０〜６０％とすることがより好ましい。
【００２０】
ところで、軟質ポリウレタンフォームは、周知のように、少なくともポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させることにより得ることができる。本発明において、「ポリオール成分」には、従来公知のポリオール及び活性水素を含有する化合物を用いることができる。この中でも、ポリオールは、数平均分子量の大きさに起因して良好な座り心地が得られるので、好適に用いることができる。
【００２１】
上記ポリオールとしては、石油由来ポリオールと植物由来ポリオールの１種あるいは２種以上の混合物のいずれを用いてもよい。例えば、次のようなものを挙げることができる。石油由来ポリオールとしては、例えばポリエーテルポリオール，ポリエステルポリオール，ポリエーテルエステルポリオール，ポリマーポリオールが挙げられる。植物由来ポリオールとしては、ヒドロキシ脂肪酸を構成成分とする油脂及びその誘導体（水酸基末端ウレタンプレポリマーを含む）を挙げることができる。次に、活性水素を含有する化合物としては、例えばグリコール、アルコール、カルボン酸、アミン、及びそれらの誘導体を挙げることができる。
【００２２】
ここで、ポリオール成分として石油由来ポリオールのみを用いる場合は、イソシアネート成分に植物由来ポリオールとイソシアネートとのウレタンプレポリマーを用いる必要がある。また、石油由来ポリオールと植物由来ポリオールの併用により、所望の植物由来脂肪酸含有率の自動車座席用ウレタンフォームを得てもよい。いずれにしても、自動車座席用ウレタンフォームの植物由来脂肪酸含有率が１５〜３０重量％となるような配合量とすればよい。
【００２３】
本発明において、「植物由来成分」とは、主に植物種子を圧搾するか又は溶剤で抽出し、精製、脱色及び脱臭して得られる油脂及びその誘導体をいう。油脂の例としては、ひまし油、レスクレラ油等が挙げられる。また、その誘導体の例としては、油脂及び／又はそれを構成している脂肪酸や多価アルコール（ポリアルキレングリコール等の化合物を含む）や他の酸類（一塩基酸、二塩基酸や多塩基酸を含む）等を用いて水素添加、酸化重合、脱水反応、縮合反応等、一般的な公知の方法により得られるヒドロキシ脂肪酸含有の誘導体（水酸基末端ウレタンプレポリマーを含む）が挙げられる。中でも、元来ヒドロキシル基（水酸基）を有するリシノール酸を９０％以上含有しているひまし油は植物由来成分（植物由来ポリオール）として最も好ましく用いることができる。
【００２４】
しかし、ひまし油は数平均分子量が９３０と非常に小さく、しかも１分子当りの水酸基数が２．７（水酸基価１６０）であり、非常に反応性が高いため、イソシアネートを加え攪拌したとたんに反応が始まってしまう。例えば、ひまし油を用いて自動車座席用ウレタンフォームを製造した場合、金型注入直後に反応が始まってしまうことで、成形性が悪く、工業的生産には適さなかった。具体的には、植物由来脂肪酸含有率が１０％を超えると、成形性が悪化してしまう。そのため、植物由来脂肪酸含有率が２０％を超えると、成形自体が不可能となり、それ以上の植物由来成分含有率の自動車由来成分の含有率の自動車座席用ウレタンフォームを得ることができなかった（比較例２参照）。このような植物由来ポリオールをウレタンプレポリマー化することにより、その水酸基数を減少させることが可能となり、自動車座席用ウレタンフォーム製造時における原料混合攪拌時のウレタンフォーム成形性を制御しやすくすることができる。目的とする自動車座席用ウレタンフォームの物性あるいは製造設備に合わせて、植物由来成分含有率の高い自動車座席用ウレタンフォームを設計しやすくなるので、植物由来ポリオールをウレタンプレポリマー化することが好ましい。
【００２５】
ここで、本発明における「ウレタンプレポリマー」は、植物由来ポリオールとイソシアネートを混合し、反応させたものである。この反応を行う際に用いる植物由来ポリオールの官能基数にモル数を乗じた数をＡ、用いるイソシアネートの官能基数にモル数を乗じた数をＢとしたときに、Ａ＞Ｂとなる条件下で反応させると水酸基末端ウレタンプレポリマーが得られ、Ａ＜Ｂとなる条件下で反応させるとイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが得られる。なお、ウレタンプレポリマーの重合は公知の方法を用いればよい。例えば水酸基末端ウレタンプレポリマーを得るには、植物由来ポリオールに触媒を添加した後、減圧脱水させ、所定の温度まで昇温させた後に、所定量のイソシアネートを滴下し、所定温度により反応させることで得られる。
【００２６】
ウレタンプレポリマー化する植物由来ポリオールとしては、上述のとおり、植物由来脂肪酸含有量が元来多いひまし油を用いることが好ましい。なお、ひまし油とイソシアネートとを反応させて水酸基末端ウレタンプレポリマーとする場合には、その水酸基価が６０〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇとすることが好ましい。ひまし油を用いた場合、水酸基価が６０未満のウレタンプレポリマーは合成ができない。この理由は、合成の際にゲル化してしまい、流動性ウレタンプレポリマーを得ることができないためである。また、水酸基価が１５０を越えると、ウレタンフォーム作製の際に必要なイソシアネート量が多くなり、反応が早すぎ、成形性が悪くなる。水酸基価は好ましくは７０〜１３０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、より好ましくは８０〜１１０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、更に好ましくは９０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇである。
【００２７】
本発明において、ウレタンプレポリマー化する植物由来ポリオールは、１種あるいは２種以上の植物由来ポリオールの混合物を用いてもよい。また、植物由来ポリオール及びそれらの誘導体と、グリセリン、多価アルコール、多価ポリオール、糖、及びそれらの誘導体（以下、その他のポリオールという）との混合物を用いたウレタンプレポリマーとしてもよい。ここで、植物由来ポリオールとその他のポリオールの混合物とイソシアネートを反応させて水酸基末端ウレタンプレポリマーとする場合には、その水酸基価が３０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇにすることで、ウレタンフォーム作製の際に必要なイソシアネート量を減らすことができる。その結果、初期反応がゆるやかになり、ウレタンフォームの成形性が非常によい。
【００２８】
また、本発明において、ウレタンプレポリマーは、その末端を水酸基としてもイソシアネート基としてもよいが、水酸基末端とした方が保存安定性がよくなるため好ましい。更に、配合処方においては、ポリオール成分使用量の方がイソシアネート成分使用量より多いため、水酸基末端ウレタンプレポリマーを用いる方が植物含有率のより高い自動車座席用ウレタンフォームを作成しやすいので好ましい。
【００２９】
本発明において、「イソシアネート成分」には、従来公知のイソシアネートを用いることができる。
本発明において、「イソシアネート成分」とは、分子中にイソシアネート基を２個以上含有する芳香族ポリイソシアネート及び脂肪族ポリイソシアネート、あるいはそれらの変性物を言う。勿論、前述のイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを用いてもよい。
【００３０】
イソシアネート成分の具体的な例としては、例えば脂肪族ジイソシアネート類、脂環式ジイソシアネート類、芳香族イソシアネート類、ポリイソシアネート類、またはこれらの混合物が挙げられる。
【００３１】
脂肪族イソシアネート類としては、例えばトリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチ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、１，２−プロピレンジイソシアネート、１，２−ブチレンジイソシアネート、２，３−ブチレンジイソシアネート、１，３−ブチレンジイソシアネート、エチリデンジイソシアネート、ブチリデンジイソシアネートが挙げられる。
【００３２】
脂環式ジイソシアネート類としては、例えば１，３−シクロペンタンジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、１，２−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネートが挙げられる。
【００３３】
芳香族ジイソシアネート類としては、例えばｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、４，４’−ビフェニルジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、１，４−ナフタ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、２，４−又は２，６−トルエンジイソシアネート、ポリジフェニルニチルジイソシアネート又はそれらの混合物、４，４‘−トルイジンジイソシアネート、１，４−キシレンジイソシアネート、ジアニシジイソシアネート、４，４’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、クロロジフェニルジイソシアネートが挙げられる。
【００３４】
芳香族イソシアネート類としては、例えばトリフェニルメタンー４，４’、４”トリイソシアネート、１，３，５−トリイソシアネートベンゼン、２，４，６−トリイソシアネートトルエンが挙げられる。芳香族テトライソシアネート類としては、例えば４，４’ジフェニル−ジメチルメタンー２，２’，５，５’テトライソシアネートが挙げられる。ポリイソシアネート類としては、例えばトルエンジイソシアネートダイマー、トルエンジイソシアネートトリマーが挙げられる。
【００３５】
ここで、植物由来ポリオールのウレタンプレポリマー化に用いるイソシアネートは、上記した従来公知のイソシアネートを用いることができるが、その汎用性と得られるウレタンプレポリマーの粘度による取り扱いのしやすさの観点から、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリエチレングリコールジイソシアネート(ＯＣＮ−ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ−ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ−ＣＨ２ＣＨ２−ＮＣＯ)
のいずれかを選択することが好ましい。
【００３６】
本発明において、ポリオール成分に用いる石油由来ポリオールの好ましい数平均分子量は、併用する植物油由来ポリオールの分子量、あるいはイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーの分子量によるため一概には言えないが、６０００〜１００００であるものを用いることが好ましい。特に、低分子量である植物由来ポリオールを多量に併用する場合に生じる、反発弾性率の低下を、高分子量石油由来ポリオールによって補うことができる。これにより、植物由来成分含有率が高含有率であるにも関わらず、高反発弾性率を有する自動車座席用ウレタンフォームを得ることができる。ここで、石油由来ポリオールは分子量が大きくなるほど反発弾性率は高くなるが、使用量によっては水酸基数の少なさから自動車座席に必要な硬さの不足が生じるため、好ましくは６０００〜８０００、より好ましくは６５００〜７５００とするのがよい。
【００３７】
本発明に係る「自動車座席用ウレタンフォーム」の製造方法としては、スラブフォーム法（前者）、モールドフォーム法（後者）のいずれの製造方法によっても製造できる。ここで、前者で得られたウレタンフォームは、所望の大きさ、形状に切り出して自動車座席用ウレタンフォームに用いればよい。一方、後者であれば、所望の大きさ、形状の金型に発泡原液を注入して発泡、硬化させることにより自動車座席用ウレタンフォームを得ることができる。いずれの製造方法でも、ポリオール成分の他に、発泡剤、触媒、整泡剤、必要に応じてその他の添加剤を攪拌混合したものに、イソシアネート成分を加えて更に攪拌混合して製造することができる。
【００３８】
発泡剤としては、例えば、水、有機系発泡剤、無機系発泡剤、空気、二酸化炭素、ＨＦＣ−２４５ｆａ等のヒドロキシフルオロカーボン類や、シクロペンタン等の炭化水素類を使用することができる。有機系発泡剤としては、例えば、アセトン、ジクロロメタン、ニトロアルカン、ニトロ尿素、アルドオキシム、活性メチレン化合物、酸アミド、３級アルコール、シュウ酸水和物が挙げられる。無機系発泡剤としては、例えば、ホウ酸、固体炭素、水酸化アルミニウムが挙げられるが、イソシアネートと反応して二酸化炭素を放出して発泡作用を与えつつ、ポリ尿素が生成してフォームが強化されるので、水を使用することが好ましい。
【００３９】
本発明において、ポリオールとイソシアネートの反応速度を調整するための触媒としては、ポリウレタンの製造に通常用いられる触媒、例えば三級アミンや反応性アミンが挙げられる。具体的には、三級アミンとしては、例えばトリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、ジメチルベンジルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”−ペンタメチルジエチレントリアミン、ビスー（２−ジメチルアミノエチル）エーテル、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、１，２−ジメチルイミダゾール、１−ブチルー２−メチルイミダゾールが挙げられる。反応性アミンとしては、例えばジメチルエタノールアミン、Ｎ−トリオキシエチレン−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ヘキサノールアミンが挙げられる。これらの有機酸塩、スタネスオクトエート、ジブチルチンジラウレート、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（他にアルミニウム、スズ）等を用いても良い。触媒の添加量は、０．０１〜１０重量％であることが好ましく、０．３〜２重量％であることが更に好ましい。
【００４０】
整泡剤としては、ポリウレタンの製造に通常用いられる整泡剤、例えばシリコーン系整泡剤、フッ素系整泡剤等が挙げられるが、シリコーン系整泡剤を用いることが好ましい。
上記の他に、必要に応じてこれらに更に連通化剤、架橋剤、光安定化剤、可塑剤、酸化防止剤、熱安定化剤、充填剤、着色防止剤、顔料、その他の添加剤等を添加することができる。
【００４１】
本発明の自動車座席用ウレタンフォームの製造方法において、使用する水酸基末端ウレタンプレポリマーの水酸基価によるので一概に言えないが、ポリオール成分１００重量部のうち、２５〜５０重量部に、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなる水酸基末端ウレタンプレポリマーを用いることで、植物由来の脂肪酸含有率が１５〜３０重量％であり、かつ反発弾性率が４５〜７０％の自動車座席用ウレタンフォームを得ることができる。ここで、水酸基末端ウレタンプレポリマーが２５重量部未満の場合、得られたフォームが焼却処理された際の地球規模での二酸化炭素収支に大きく貢献できず、本願の目的を達成できない。また、５０重量部を越えると、得られたフォームの反発弾性率が低くなってしまい、目的とする反発弾性率を有するフォームを得ることができない。
【００４２】
以下、本発明の具体的な実施例及び比較例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
（実施例及び比較例）
［水酸基末端ウレタンプレポリマーの合成例］
試料１：（ひまし油／ＴＤＩ＝２／１ｍｏｌ）
まず、常温において、ひまし油１００部とトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）９．４部を仕込んだところに、触媒としてジブチルチンジラウレートを０．００５５ｇ添加し、窒素雰囲気中にて８５℃まで昇温させた。つづいて、８５℃に到達後、３時間窒素雰囲気中にて反応を継続させた。次に、反応確認後、５ｍｍＨｇ、１時間で減圧脱泡した。脱泡後、水酸基価９４ｍｍｇＫＯＨ／ｇ水酸基末端ウレタンプレポリマー（試料１）を得ることができた。また、ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定による数平均分子量は２９０１であった。
【００４３】
試料２：（ひまし油／ＴＤＩ＝２／０．５ｍｏｌ）
まず、常温において、ひまし油１００部とトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）４．７部を仕込んだところに、触媒としてジブチルチンジラウレートを０．００５２ｇ添加し、窒素雰囲気中にて８５℃まで昇温させた。つづいて、８５℃に到達後、３時間窒素雰囲気中にて反応を継続させた。次に、反応確認後、５ｍｍＨｇ、１時間で減圧脱泡した。脱泡後、水酸基価１２３ｍｍｇＫＯＨ／ｇの水酸基末端ウレタンプレポリマー（試料２）を得ることができた。数平均分子量は２１９０であった。
【００４４】
試料３：（ひまし油／ＴＤＩ＝２／１．２ｍｏｌ）
まず、常温において、ひまし油１００部とトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）１１．２部を仕込んだところに、触媒としてジブチルチンジラウレートを０．００５６ｇ添加し、窒素雰囲気中にて８５℃まで昇温させた。つづいて、８５℃に到達後、３時間窒素雰囲気中にて反応を継続させた。次に、反応確認後、５ｍｍＨｇ、１時間で減圧脱泡した。脱泡後、水酸基価８０ｍｍｇＫＯＨ／ｇの水酸基末端ウレタンプレポリマー（試料３）を得ることができた。数平均分子量は４０９４であった。
【００４５】
試料４：（ひまし油／ＨＤＩ＝２／１ｍｏｌ）
まず、常温において、ひまし油１００部とヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）９部を仕込んだところに、触媒としてジブチルチンジラウレートを０．００５５ｇ添加し、窒素雰囲気中にて８５℃まで昇温させた。つづいて、８５℃に到達後、３時間窒素雰囲気中にて反応を継続させた。次に、反応確認後、５ｍｍＨｇ、１時間で減圧脱泡した。脱泡後、水酸基価９２ｍｍｇＫＯＨ／ｇの水酸基末端ウレタンプレポリマー（試料４）を得ることができた。数平均分子量は３２１１であった。
【００４６】
［自動車座席用ウレタンフォームの作成］
まず、ポリオール成分として試料１のウレタンプレポリマーと、石油由来ポリオール、触媒、シリコーン系整泡剤、水、連通化剤を室温で攪拌混合した。次に、イソシアネート成分を加え、ホモミキサーで攪拌混合した後、上金型及び下金型からなる７０×３５０×３５０ｍｍの金型に注入した。つづいて、上金型を閉め、下金型温度６０℃で６分間発泡させ、自動車座席用ウレタンフォームを得た。
【００４７】
この時の自動車座席用ウレタンフォームの成形性と、得られたウレタンフォームの反発弾性率をＪＩＳ６４００により測定した。また、植物由来脂肪酸含有率を前述した式（２）を用いて算出した。
下記表１は、実施例１，２及び比較例１〜５に係るウレタンフォームの原料の配合割合と成形性、植物由来脂肪酸含有率及び反発弾性率を示す。
【表１】
【００４８】
表１中、ひまし油としては、伊藤製油株式会社製の商品名：精製ヒマシ油ＬＡＶを使用した。石油由来ポリオールとしては、三井化学ポリウレタン株式会社製の商品名：アクトコールＥＰ−９０１（分子量７０００）を使用した。触媒ａとしてはアミン系触媒（東ソー株式会社製の商品名：ＴＥＤＡ Ｌ−３３）を、触媒ｂとしてはアミン系触媒（活材ケミカル株式会社製の商品名：）ＭＩＮＩＣＯ ＨＲ−２０）を使用した。整泡剤１としては、シリコーン系整泡剤（東レ・ダウコーニング株式会社製の商品名：ＳＦ−２９６２）を使用した。整泡剤２としては、シリコーン系整泡剤（東レ・ダウコーニング株式会社製の商品名：ＳＦ−２９６９）を使用した。連通化剤としては、ポリオール（旭硝子株式会社製の商品名：エクセノール３０４０）を使用した。イソシアネート成分としては、トルエンジイソシアネートとポリジフェニルメチルジイソシアネート混合物（三井化学ポリウレタン株式会社製の商品名：コスモネートＴＭ−２０）を使用した。
【００４９】
実施例１においては、植物由来脂肪酸含有率が１８重量％で、反発弾性率が目標値の４５％を大きく越えた自動車座席用ウレタンフォームが得られたことが分かる。実施例２においては、反発弾性率の目標値である４５％以上をクリアしつつ、植物由来脂肪酸含有率は２８重量％であり、比較例２と比較して植物由来脂肪酸含有率は大幅に向上し、環境貢献度の高い自動車座席用ウレタンフォームが得られたことが分かる。
【００５０】
比較例２においては、植物由来ポリオールにひまし油を用いた場合、植物由来脂肪酸含有率が２０重量％であっても、反発弾性率が４０％と本発明の目標である４５％に到達できなかった。
比較例１，３，４においては、反発弾性率はいずれも本発明の目標値である４５％をクリアしているが、植物由来脂肪酸含有率が１０重量％程度であり、環境貢献度が低い。比較例５においては、植物由来脂肪酸含有率は３６重量％で環境貢献度は高いが、反発弾性率は本発明の目標値である４５％にほど遠く、自動車座席用ウレタンフォームに用いることができるものではなかった。
【００５１】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、ポリオール成分や触媒、整泡剤等の種類は上述したものに限らず、他のポリオール成分や触媒、整泡剤等を用いることができ、それらの配合割合も上述した数値に限定されるものではない。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウレタンフォーム原料成分に植物性油脂を使用した自動車座席用ウレタンフォームに関する。更に詳しくは、本発明は、自動車座席用ウレタンフォームの重量のうちの植物由来の脂肪酸含有率を大幅に向上させた、環境貢献度の高い自動車座席用ウレタンフォーム及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の如く、地球温暖化防止、循環型社会の構築をめざし、技術開発の取り組みが世界規模で行われている。二酸化炭素は地球温暖化の一因とされている温室効果ガスの一つであり、その排出量の削減が求められている。
【０００３】
ここで、現在工業的に生産されている自動車用座席ウレタンフォームは石油由来原料から製造されている（特許文献１）。ところで、この自動車座席用ウレタンフォームは廃車処理の際、シュレッダー処理された後、焼却処理される。従って、特許文献1のような石油由来原料のウレタンフォームを焼却することにより、地球温暖化の一因とされている温室効果ガスである二酸化炭素が増加してしまう。
【０００４】
また、石油や石炭は有限で再生が不可能な資源であり、資源枯渇を防止するためにもその使用量削減が求められている。この石油由来原料の代替原料として注目されているのが植物由来原料である。植物由来原料は植物が大気中の二酸化炭素を取り込んで生産する、再生可能な資源である。従って、焼却によって二酸化炭素が発生しても、元々が二酸化炭素から光合成により作られているので、地球規模での二酸化炭素の収支はゼロであり地球温暖化を防止できると考えられている。このようなことから石油由来原料に代わって、植物由来原料を使用する働きがある。従来、植物由来原料からポリウレタンフォームの原料を製造する方法として、様々な方法が検討されている（特許文献２，３，４、非特許文献１）。
【０００５】
特許文献２には、植物由来の原料として、曝気大豆油をポリエーテル物質として使用したポリウレタンフォームが開示されている。特許文献３，４には、エポキシ化大豆油のアルコール開環物をポリエーテル物質として使用したポリウレタンプレポリマーが開示されている。特許文献２〜４に記載のポリウレタンフォームは植物由来であり、焼却による二酸化炭素の排出量の削減が期待されている。非特許文献１には、廃大豆油を原料に６５％硫酸と３０％過酸化水素水を混合加熱し大豆油の持つ２重結合部分に水酸基を導入してポリオールを精製し、これとポリメリックジイソシアネート（PMDI）、水、アミン系触媒、シリコーン系整泡剤を混合攪拌することでウレタンフォームを製造する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平７−２０６９６１号公報
【特許文献２】特表２００２−５２４６２７号公報
【特許文献３】特開昭５９−２０７９１４号公報
【特許文献４】特開昭６３−４１５１２３号公報
【非特許文献１】松永勝治，小倉正和、平成１４年度 東洋大学修士論文要旨集
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２〜４のうち、特許文献２のポリウレタンフォームは大豆油の低分子量に起因して、反発弾性が不十分であり自動車用クッションとしては使用できない。また、特許文献３，４のポリウレタンプレポリマーは、主として湿気硬化型１成分系ポリウレタンフォームの形成に用いられるものであり、自動車用座席用ウレタンフォームではない。
【０００７】
また、非特許文献１のウレタンフォームの反発弾性率（ＪＩＳ Ｋ６４００）は１％であり自動車用途の目標値４５％以上には程遠い。この反発弾性率は自動車座席用ウレタンフォーム材の特性値としては最も重要であり、反発弾性率が低いとウレタンフォームを自動車座席に用いる場合には、厚くして底づき感をなくす必要がある。しかし、フォームを厚くすることは限られた自動車の空間を狭めることにつながり好ましくない。また、底づき感をなくすためにフォームを硬くすると、座り心地が悪化してしまう。更に、非特許文献１のウレタンフォームの永久圧縮歪み（ＪＩＳ Ｋ６４００の５０％圧縮）は４７％であり、自動車用途の目標値２０％以下には程遠い。
【０００８】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、植物由来脂肪酸含有率を大幅に向上させた、環境貢献度が高く、より反発弾性率が向上された自動車座席用ウレタンフォーム及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る自動車座席用ウレタンフォームは、少なくともポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させて得られ、かつポリオール成分とイソシアネート成分のうちの少なくともいずれか１つが植物由来成分である軟質ポリウレタンフォームからなる自動車座席用ウレタンフォームであって、前記自動車座席用ウレタンフォーム重量に占める植物由来成分の脂肪酸含有率が１５〜３０重量％であり、かつ反発弾性率が４５〜７０％であることを特徴とする。
【００１０】
本発明のウレタンフォームにおいて、前記植物由来成分としては、ヒドロキシ脂肪酸を構成成分とする油脂、及びその誘導体からなる群から選ばれる１種以上のものが挙げられる。
【００１１】
ここで、前記ポリオール成分としては、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなる水酸基末端ウレタンプレポリマーが挙げられる。また、イソシアネート成分としては、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが挙げられる。
【００１２】
前記イソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリエチレングリコールジイソシアネートのいずれかが挙げられる。また、前記ポリオール成分は石油由来ポリオールであり、石油由来ポリオールの数平均分子量は６０００〜１００００であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る自動車座席用ウレタンフォームの製造方法は、少なくともポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させて得られる軟質ポリウレタンフォームからなる自動車座席用ウレタンフォームの製造方法であって、前記ポリオール成分又はイソシアネート成分の少なくとも一方の成分に、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなるウレタンプレポリマーを用いることを特徴とする。
【００１４】
本発明のウレタンフォームの製造方法において、前記ポリオール成分１００重量部のうち、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなる水酸基末端ウレタンプレポリマーを２５〜５０重量部用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、従来技術では得られなかった植物由来成分含有率を大幅に向上させた、環境貢献度が高く、より反発弾性率が向上された座り心地の良い自動車座席用ウレタンフォーム及びその製造方法を提供できる。具体的には、本発明により、目的とする自動車座席の快適性や性能値、あるいは環境貢献の必要性に応じて植物由来成分含有量の異なる自動車座席用ウレタンフォームを任意に選択することのできる自動車座席用ウレタンフォーム及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明に係る自動車座席用ウレタンフォーム及びその製造方法について、更に詳しく説明する。
本発明において、植物由来脂肪酸含有率（％）は、次式（１）のように定義される。
植物由来脂肪酸含有率（％）＝（植物由来脂肪酸重量÷ウレタンフォーム重量）×１００
…（１）
前記植物由来脂肪酸重量は、ＦＴ−ＩＲやＧＳ−ＭＳ等の分析装置を用いて、その含有割合を定量し、植物由来脂肪酸重量＝ウレタンフォーム重量×植物由来脂肪酸（カルボン酸（ＲＣＯＯＨ）換算）含有割合として算出することができる。
【００１７】
なお、植物由来脂肪酸含有率（％）は、配合処方が分かっている場合には、次式（２）のようにして求めることができる。
植物由来脂肪酸含有率（％）＝｛植物由来脂肪酸重量÷（各原料成分重量の総和−ガスロス重量）｝×１００ …（２）
但し、植物由来脂肪酸重量（カルボン酸（ＲＣＯＯＨ）換算）＝植物由来成分重量×植物由来成分中の脂肪酸含有割合で表わされる。ここで、ウレタンフォーム生成反応は下記化［１］に示す式（３）のように表わされるが、同時に発泡剤として加えられた水とイソシアネートとが反応して二酸化炭素が発生し、ウレタンフォームの発泡反応が起る。この時の反応は下記化［２］に示す式（４）のように表わされる。
【化１】
【００１８】
【化２】
【００１９】
イソシアネートと水との反応により二酸化炭酸ガスは大気中に放出され、ウレタンフォーム中には残らないため、その損失分を「ガスロス」という。このガスロスの重量（放出されるＣＯ２重量）の算出は、原料中の水が全て二酸化炭素として放出されると考えて、次式（５）のように定義される。
放出されるＣＯ２重量＝（ＣＯ２分子量÷水分子量）×水重量 …（５）
本発明において、自動車座席用ウレタンフォーム重量に占める植物由来の脂肪酸含有率は１５〜３０重量％である。ここで、脂肪酸含有率が１５重量％未満の場合、ウレタンフォームが焼却処理された場合の地球規模での二酸化炭素収支に大きく貢献できず、本願の目的を達成できない。また、脂肪酸含有率が３０重量％を超えると、得られたフォームの反発弾性率が低くなってしまい、目的とする反発弾性率４５％以上を得ることができない。なお、反発弾性率が７０％を越えると、座り心地が悪くなってしまい、自動車座席用ウレタンフォームに適さない。このような数値範囲のウレタンフォームとすることにより、環境への貢献度も高く、石油系由来原料だけから製造された自動車座席用ウレタンフォームと比較して遜色のない座り心地の自動車座席用ウレタンフォームを提供することが可能となる。なお、座り心地の観点からは、反発弾性率は５０〜６０％とすることがより好ましい。
【００２０】
ところで、軟質ポリウレタンフォームは、周知のように、少なくともポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させることにより得ることができる。本発明において、「ポリオール成分」には、従来公知のポリオール及び活性水素を含有する化合物を用いることができる。この中でも、ポリオールは、数平均分子量の大きさに起因して良好な座り心地が得られるので、好適に用いることができる。
【００２１】
上記ポリオールとしては、石油由来ポリオールと植物由来ポリオールの１種あるいは２種以上の混合物のいずれを用いてもよい。例えば、次のようなものを挙げることができる。石油由来ポリオールとしては、例えばポリエーテルポリオール，ポリエステルポリオール，ポリエーテルエステルポリオール，ポリマーポリオールが挙げられる。植物由来ポリオールとしては、ヒドロキシ脂肪酸を構成成分とする油脂及びその誘導体（水酸基末端ウレタンプレポリマーを含む）を挙げることができる。次に、活性水素を含有する化合物としては、例えばグリコール、アルコール、カルボン酸、アミン、及びそれらの誘導体を挙げることができる。
【００２２】
ここで、ポリオール成分として石油由来ポリオールのみを用いる場合は、イソシアネート成分に植物由来ポリオールとイソシアネートとのウレタンプレポリマーを用いる必要がある。また、石油由来ポリオールと植物由来ポリオールの併用により、所望の植物由来脂肪酸含有率の自動車座席用ウレタンフォームを得てもよい。いずれにしても、自動車座席用ウレタンフォームの植物由来脂肪酸含有率が１５〜３０重量％となるような配合量とすればよい。
【００２３】
本発明において、「植物由来成分」とは、主に植物種子を圧搾するか又は溶剤で抽出し、精製、脱色及び脱臭して得られる油脂及びその誘導体をいう。油脂の例としては、ひまし油、レスクレラ油等が挙げられる。また、その誘導体の例としては、油脂及び／又はそれを構成している脂肪酸や多価アルコール（ポリアルキレングリコール等の化合物を含む）や他の酸類（一塩基酸、二塩基酸や多塩基酸を含む）等を用いて水素添加、酸化重合、脱水反応、縮合反応等、一般的な公知の方法により得られるヒドロキシ脂肪酸含有の誘導体（水酸基末端ウレタンプレポリマーを含む）が挙げられる。中でも、元来ヒドロキシル基（水酸基）を有するリシノール酸を９０％以上含有しているひまし油は植物由来成分（植物由来ポリオール）として最も好ましく用いることができる。
【００２４】
しかし、ひまし油は数平均分子量が９３０と非常に小さく、しかも１分子当りの水酸基数が２．７（水酸基価１６０）であり、非常に反応性が高いため、イソシアネートを加え攪拌したとたんに反応が始まってしまう。例えば、ひまし油を用いて自動車座席用ウレタンフォームを製造した場合、金型注入直後に反応が始まってしまうことで、成形性が悪く、工業的生産には適さなかった。具体的には、植物由来脂肪酸含有率が１０％を超えると、成形性が悪化してしまう。そのため、植物由来脂肪酸含有率が２０％を超えると、成形自体が不可能となり、それ以上の植物由来成分含有率の自動車由来成分の含有率の自動車座席用ウレタンフォームを得ることができなかった（比較例２参照）。このような植物由来ポリオールをウレタンプレポリマー化することにより、その水酸基数を減少させることが可能となり、自動車座席用ウレタンフォーム製造時における原料混合攪拌時のウレタンフォーム成形性を制御しやすくすることができる。目的とする自動車座席用ウレタンフォームの物性あるいは製造設備に合わせて、植物由来成分含有率の高い自動車座席用ウレタンフォームを設計しやすくなるので、植物由来ポリオールをウレタンプレポリマー化することが好ましい。
【００２５】
ここで、本発明における「ウレタンプレポリマー」は、植物由来ポリオールとイソシアネートを混合し、反応させたものである。この反応を行う際に用いる植物由来ポリオールの官能基数にモル数を乗じた数をＡ、用いるイソシアネートの官能基数にモル数を乗じた数をＢとしたときに、Ａ＞Ｂとなる条件下で反応させると水酸基末端ウレタンプレポリマーが得られ、Ａ＜Ｂとなる条件下で反応させるとイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが得られる。なお、ウレタンプレポリマーの重合は公知の方法を用いればよい。例えば水酸基末端ウレタンプレポリマーを得るには、植物由来ポリオールに触媒を添加した後、減圧脱水させ、所定の温度まで昇温させた後に、所定量のイソシアネートを滴下し、所定温度により反応させることで得られる。
【００２６】
ウレタンプレポリマー化する植物由来ポリオールとしては、上述のとおり、植物由来脂肪酸含有量が元来多いひまし油を用いることが好ましい。なお、ひまし油とイソシアネートとを反応させて水酸基末端ウレタンプレポリマーとする場合には、その水酸基価が６０〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇとすることが好ましい。ひまし油を用いた場合、水酸基価が６０未満のウレタンプレポリマーは合成ができない。この理由は、合成の際にゲル化してしまい、流動性ウレタンプレポリマーを得ることができないためである。また、水酸基価が１５０を越えると、ウレタンフォーム作製の際に必要なイソシアネート量が多くなり、反応が早すぎ、成形性が悪くなる。水酸基価は好ましくは７０〜１３０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、より好ましくは８０〜１１０ｍｇＫＯＨ／ｇであり、更に好ましくは９０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇである。
【００２７】
本発明において、ウレタンプレポリマー化する植物由来ポリオールは、１種あるいは２種以上の植物由来ポリオールの混合物を用いてもよい。また、植物由来ポリオール及びそれらの誘導体と、グリセリン、多価アルコール、多価ポリオール、糖、及びそれらの誘導体（以下、その他のポリオールという）との混合物を用いたウレタンプレポリマーとしてもよい。ここで、植物由来ポリオールとその他のポリオールの混合物とイソシアネートを反応させて水酸基末端ウレタンプレポリマーとする場合には、その水酸基価が３０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇにすることで、ウレタンフォーム作製の際に必要なイソシアネート量を減らすことができる。その結果、初期反応がゆるやかになり、ウレタンフォームの成形性が非常によい。
【００２８】
また、本発明において、ウレタンプレポリマーは、その末端を水酸基としてもイソシアネート基としてもよいが、水酸基末端とした方が保存安定性がよくなるため好ましい。更に、配合処方においては、ポリオール成分使用量の方がイソシアネート成分使用量より多いため、水酸基末端ウレタンプレポリマーを用いる方が植物含有率のより高い自動車座席用ウレタンフォームを作成しやすいので好ましい。
【００２９】
本発明において、「イソシアネート成分」には、従来公知のイソシアネートを用いることができる。
本発明において、「イソシアネート成分」とは、分子中にイソシアネート基を２個以上含有する芳香族ポリイソシアネート及び脂肪族ポリイソシアネート、あるいはそれらの変性物を言う。勿論、前述のイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを用いてもよい。
【００３０】
イソシアネート成分の具体的な例としては、例えば脂肪族ジイソシアネート類、脂環式ジイソシアネート類、芳香族イソシアネート類、ポリイソシアネート類、またはこれらの混合物が挙げられる。
【００３１】
脂肪族イソシアネート類としては、例えばトリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチ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、１，２−プロピレンジイソシアネート、１，２−ブチレンジイソシアネート、２，３−ブチレンジイソシアネート、１，３−ブチレンジイソシアネート、エチリデンジイソシアネート、ブチリデンジイソシアネートが挙げられる。
【００３２】
脂環式ジイソシアネート類としては、例えば１，３−シクロペンタンジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、１，２−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネートが挙げられる。
【００３３】
芳香族ジイソシアネート類としては、例えばｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、４，４’−ビフェニルジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、１，４−ナフタ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、２，４−又は２，６−トルエンジイソシアネート、ポリジフェニルニチルジイソシアネート又はそれらの混合物、４，４‘−トルイジンジイソシアネート、１，４−キシレンジイソシアネート、ジアニシジイソシアネート、４，４’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、クロロジフェニルジイソシアネートが挙げられる。
【００３４】
芳香族イソシアネート類としては、例えばトリフェニルメタンー４，４’、４”トリイソシアネート、１，３，５−トリイソシアネートベンゼン、２，４，６−トリイソシアネートトルエンが挙げられる。芳香族テトライソシアネート類としては、例えば４，４’ジフェニル−ジメチルメタンー２，２’，５，５’テトライソシアネートが挙げられる。ポリイソシアネート類としては、例えばトルエンジイソシアネートダイマー、トルエンジイソシアネートトリマーが挙げられる。
【００３５】
ここで、植物由来ポリオールのウレタンプレポリマー化に用いるイソシアネートは、上記した従来公知のイソシアネートを用いることができるが、その汎用性と得られるウレタンプレポリマーの粘度による取り扱いのしやすさの観点から、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリエチレングリコールジイソシアネート(ＯＣＮ−ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ−ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ−ＣＨ２ＣＨ２−ＮＣＯ)
のいずれかを選択することが好ましい。
【００３６】
本発明において、ポリオール成分に用いる石油由来ポリオールの好ましい数平均分子量は、併用する植物油由来ポリオールの分子量、あるいはイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーの分子量によるため一概には言えないが、６０００〜１００００であるものを用いることが好ましい。特に、低分子量である植物由来ポリオールを多量に併用する場合に生じる、反発弾性率の低下を、高分子量石油由来ポリオールによって補うことができる。これにより、植物由来成分含有率が高含有率であるにも関わらず、高反発弾性率を有する自動車座席用ウレタンフォームを得ることができる。ここで、石油由来ポリオールは分子量が大きくなるほど反発弾性率は高くなるが、使用量によっては水酸基数の少なさから自動車座席に必要な硬さの不足が生じるため、好ましくは６０００〜８０００、より好ましくは６５００〜７５００とするのがよい。
【００３７】
本発明に係る「自動車座席用ウレタンフォーム」の製造方法としては、スラブフォーム法（前者）、モールドフォーム法（後者）のいずれの製造方法によっても製造できる。ここで、前者で得られたウレタンフォームは、所望の大きさ、形状に切り出して自動車座席用ウレタンフォームに用いればよい。一方、後者であれば、所望の大きさ、形状の金型に発泡原液を注入して発泡、硬化させることにより自動車座席用ウレタンフォームを得ることができる。いずれの製造方法でも、ポリオール成分の他に、発泡剤、触媒、整泡剤、必要に応じてその他の添加剤を攪拌混合したものに、イソシアネート成分を加えて更に攪拌混合して製造することができる。
【００３８】
発泡剤としては、例えば、水、有機系発泡剤、無機系発泡剤、空気、二酸化炭素、ＨＦＣ−２４５ｆａ等のヒドロキシフルオロカーボン類や、シクロペンタン等の炭化水素類を使用することができる。有機系発泡剤としては、例えば、アセトン、ジクロロメタン、ニトロアルカン、ニトロ尿素、アルドオキシム、活性メチレン化合物、酸アミド、３級アルコール、シュウ酸水和物が挙げられる。無機系発泡剤としては、例えば、ホウ酸、固体炭素、水酸化アルミニウムが挙げられるが、イソシアネートと反応して二酸化炭素を放出して発泡作用を与えつつ、ポリ尿素が生成してフォームが強化されるので、水を使用することが好ましい。
【００３９】
本発明において、ポリオールとイソシアネートの反応速度を調整するための触媒としては、ポリウレタンの製造に通常用いられる触媒、例えば三級アミンや反応性アミンが挙げられる。具体的には、三級アミンとしては、例えばトリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、ジメチルベンジルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”−ペンタメチルジエチレントリアミン、ビスー（２−ジメチルアミノエチル）エーテル、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、１，２−ジメチルイミダゾール、１−ブチルー２−メチルイミダゾールが挙げられる。反応性アミンとしては、例えばジメチルエタノールアミン、Ｎ−トリオキシエチレン−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ヘキサノールアミンが挙げられる。これらの有機酸塩、スタネスオクトエート、ジブチルチンジラウレート、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（他にアルミニウム、スズ）等を用いても良い。触媒の添加量は、０．０１〜１０重量％であることが好ましく、０．３〜２重量％であることが更に好ましい。
【００４０】
整泡剤としては、ポリウレタンの製造に通常用いられる整泡剤、例えばシリコーン系整泡剤、フッ素系整泡剤等が挙げられるが、シリコーン系整泡剤を用いることが好ましい。
上記の他に、必要に応じてこれらに更に連通化剤、架橋剤、光安定化剤、可塑剤、酸化防止剤、熱安定化剤、充填剤、着色防止剤、顔料、その他の添加剤等を添加することができる。
【００４１】
本発明の自動車座席用ウレタンフォームの製造方法において、使用する水酸基末端ウレタンプレポリマーの水酸基価によるので一概に言えないが、ポリオール成分１００重量部のうち、２５〜５０重量部に、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなる水酸基末端ウレタンプレポリマーを用いることで、植物由来の脂肪酸含有率が１５〜３０重量％であり、かつ反発弾性率が４５〜７０％の自動車座席用ウレタンフォームを得ることができる。ここで、水酸基末端ウレタンプレポリマーが２５重量部未満の場合、得られたフォームが焼却処理された際の地球規模での二酸化炭素収支に大きく貢献できず、本願の目的を達成できない。また、５０重量部を越えると、得られたフォームの反発弾性率が低くなってしまい、目的とする反発弾性率を有するフォームを得ることができない。
【００４２】
以下、本発明の具体的な実施例及び比較例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
（実施例及び比較例）
［水酸基末端ウレタンプレポリマーの合成例］
試料１：（ひまし油／ＴＤＩ＝２／１ｍｏｌ）
まず、常温において、ひまし油１００部とトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）９．４部を仕込んだところに、触媒としてジブチルチンジラウレートを０．００５５ｇ添加し、窒素雰囲気中にて８５℃まで昇温させた。つづいて、８５℃に到達後、３時間窒素雰囲気中にて反応を継続させた。次に、反応確認後、５ｍｍＨｇ、１時間で減圧脱泡した。脱泡後、水酸基価９４ｍｍｇＫＯＨ／ｇ水酸基末端ウレタンプレポリマー（試料１）を得ることができた。また、ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定による数平均分子量は２９０１であった。
【００４３】
試料２：（ひまし油／ＴＤＩ＝２／０．５ｍｏｌ）
まず、常温において、ひまし油１００部とトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）４．７部を仕込んだところに、触媒としてジブチルチンジラウレートを０．００５２ｇ添加し、窒素雰囲気中にて８５℃まで昇温させた。つづいて、８５℃に到達後、３時間窒素雰囲気中にて反応を継続させた。次に、反応確認後、５ｍｍＨｇ、１時間で減圧脱泡した。脱泡後、水酸基価１２３ｍｍｇＫＯＨ／ｇの水酸基末端ウレタンプレポリマー（試料２）を得ることができた。数平均分子量は２１９０であった。
【００４４】
試料３：（ひまし油／ＴＤＩ＝２／１．２ｍｏｌ）
まず、常温において、ひまし油１００部とトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）１１．２部を仕込んだところに、触媒としてジブチルチンジラウレートを０．００５６ｇ添加し、窒素雰囲気中にて８５℃まで昇温させた。つづいて、８５℃に到達後、３時間窒素雰囲気中にて反応を継続させた。次に、反応確認後、５ｍｍＨｇ、１時間で減圧脱泡した。脱泡後、水酸基価８０ｍｍｇＫＯＨ／ｇの水酸基末端ウレタンプレポリマー（試料３）を得ることができた。数平均分子量は４０９４であった。
【００４５】
試料４：（ひまし油／ＨＤＩ＝２／１ｍｏｌ）
まず、常温において、ひまし油１００部とヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）９部を仕込んだところに、触媒としてジブチルチンジラウレートを０．００５５ｇ添加し、窒素雰囲気中にて８５℃まで昇温させた。つづいて、８５℃に到達後、３時間窒素雰囲気中にて反応を継続させた。次に、反応確認後、５ｍｍＨｇ、１時間で減圧脱泡した。脱泡後、水酸基価９２ｍｍｇＫＯＨ／ｇの水酸基末端ウレタンプレポリマー（試料４）を得ることができた。数平均分子量は３２１１であった。
【００４６】
［自動車座席用ウレタンフォームの作成］
まず、ポリオール成分として試料１のウレタンプレポリマーと、石油由来ポリオール、触媒、シリコーン系整泡剤、水、連通化剤を室温で攪拌混合した。次に、イソシアネート成分を加え、ホモミキサーで攪拌混合した後、上金型及び下金型からなる７０×３５０×３５０ｍｍの金型に注入した。つづいて、上金型を閉め、下金型温度６０℃で６分間発泡させ、自動車座席用ウレタンフォームを得た。
【００４７】
この時の自動車座席用ウレタンフォームの成形性と、得られたウレタンフォームの反発弾性率をＪＩＳ６４００により測定した。また、植物由来脂肪酸含有率を前述した式（２）を用いて算出した。
下記表１は、実施例１，２及び比較例１〜５に係るウレタンフォームの原料の配合割合と成形性、植物由来脂肪酸含有率及び反発弾性率を示す。
【表１】
【００４８】
表１中、ひまし油としては、伊藤製油株式会社製の商品名：精製ヒマシ油ＬＡＶを使用した。石油由来ポリオールとしては、三井化学ポリウレタン株式会社製の商品名：アクトコールＥＰ−９０１（分子量７０００）を使用した。触媒ａとしてはアミン系触媒（東ソー株式会社製の商品名：ＴＥＤＡ Ｌ−３３）を、触媒ｂとしてはアミン系触媒（活材ケミカル株式会社製の商品名：）ＭＩＮＩＣＯ ＨＲ−２０）を使用した。整泡剤１としては、シリコーン系整泡剤（東レ・ダウコーニング株式会社製の商品名：ＳＦ−２９６２）を使用した。整泡剤２としては、シリコーン系整泡剤（東レ・ダウコーニング株式会社製の商品名：ＳＦ−２９６９）を使用した。連通化剤としては、ポリオール（旭硝子株式会社製の商品名：エクセノール３０４０）を使用した。イソシアネート成分としては、トルエンジイソシアネートとポリジフェニルメチルジイソシアネート混合物（三井化学ポリウレタン株式会社製の商品名：コスモネートＴＭ−２０）を使用した。
【００４９】
実施例１においては、植物由来脂肪酸含有率が１８重量％で、反発弾性率が目標値の４５％を大きく越えた自動車座席用ウレタンフォームが得られたことが分かる。実施例２においては、反発弾性率の目標値である４５％以上をクリアしつつ、植物由来脂肪酸含有率は２８重量％であり、比較例２と比較して植物由来脂肪酸含有率は大幅に向上し、環境貢献度の高い自動車座席用ウレタンフォームが得られたことが分かる。
【００５０】
比較例２においては、植物由来ポリオールにひまし油を用いた場合、植物由来脂肪酸含有率が２０重量％であっても、反発弾性率が４０％と本発明の目標である４５％に到達できなかった。
比較例１，３，４においては、反発弾性率はいずれも本発明の目標値である４５％をクリアしているが、植物由来脂肪酸含有率が１０重量％程度であり、環境貢献度が低い。比較例５においては、植物由来脂肪酸含有率は３６重量％で環境貢献度は高いが、反発弾性率は本発明の目標値である４５％にほど遠く、自動車座席用ウレタンフォームに用いることができるものではなかった。
【００５１】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、ポリオール成分や触媒、整泡剤等の種類は上述したものに限らず、他のポリオール成分や触媒、整泡剤等を用いることができ、それらの配合割合も上述した数値に限定されるものではない。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させて得られ、かつポリオール成分とイソシアネート成分のうちの少なくともいずれか１つが植物由来成分である軟質ポリウレタンフォームからなる自動車座席用ウレタンフォームであって、前記自動車座席用ウレタンフォーム重量に占める植物由来成分の脂肪酸含有率が１５〜３０重量％であり、かつ反発弾性率が４５〜７０％であることを特徴とする自動車座席用ウレタンフォーム。
【請求項２】
前記植物由来成分が、ヒドロキシ脂肪酸を構成成分とする油脂、及びその誘導体からなる群から選ばれる１種以上のものであることを特徴とする請求項１に記載の自動車座席用ウレタンフォーム。
【請求項３】
前記ポリオール成分が、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなる水酸基末端ウレタンプレポリマーであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動車座席用ウレタンフォーム。
【請求項４】
前記イソシアネート成分が、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動車座席用ウレタンフォーム。
【請求項５】
前記イソシアネートが、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリエチレングリコールジイソシアネートのいずれかであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の自動車座席用ウレタンフォーム。
【請求項６】
前記ポリオール成分が石油由来ポリオールであり、前記石油由来ポリオールの数平均分子量が６０００〜１００００であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の自動車座席用ウレタンフォーム。
【請求項７】
少なくともポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させて得られる軟質ポリウレタンフォームからなる自動車座席用ウレタンフォームの製造方法であって、前記ポリオール成分又はイソシアネート成分の少なくとも一方の成分に、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなるウレタンプレポリマーを用いることを特徴とする自動車座席用ウレタンフォームの製造方法。
【請求項８】
前記ポリオール成分１００重量部のうち、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなる水酸基末端ウレタンプレポリマーを２５〜５０重量部用いることを特徴とする請求項７記載の自動車座席用ウレタンフォームの製造方法。
【請求項１】
少なくともポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させて得られ、かつポリオール成分とイソシアネート成分のうちの少なくともいずれか１つが植物由来成分である軟質ポリウレタンフォームからなる自動車座席用ウレタンフォームであって、前記自動車座席用ウレタンフォーム重量に占める植物由来成分の脂肪酸含有率が１５〜３０重量％であり、かつ反発弾性率が４５〜７０％であることを特徴とする自動車座席用ウレタンフォーム。
【請求項２】
前記植物由来成分が、ヒドロキシ脂肪酸を構成成分とする油脂、及びその誘導体からなる群から選ばれる１種以上のものであることを特徴とする請求項１に記載の自動車座席用ウレタンフォーム。
【請求項３】
前記ポリオール成分が、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなる水酸基末端ウレタンプレポリマーであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動車座席用ウレタンフォーム。
【請求項４】
前記イソシアネート成分が、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動車座席用ウレタンフォーム。
【請求項５】
前記イソシアネートが、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリエチレングリコールジイソシアネートのいずれかであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の自動車座席用ウレタンフォーム。
【請求項６】
前記ポリオール成分が石油由来ポリオールであり、前記石油由来ポリオールの数平均分子量が６０００〜１００００であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の自動車座席用ウレタンフォーム。
【請求項７】
少なくともポリオール成分とイソシアネート成分とを反応させて得られる軟質ポリウレタンフォームからなる自動車座席用ウレタンフォームの製造方法であって、前記ポリオール成分又はイソシアネート成分の少なくとも一方の成分に、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなるウレタンプレポリマーを用いることを特徴とする自動車座席用ウレタンフォームの製造方法。
【請求項８】
前記ポリオール成分１００重量部のうち、ひまし油とイソシアネートとを反応させてなる水酸基末端ウレタンプレポリマーを２５〜５０重量部用いることを特徴とする請求項７記載の自動車座席用ウレタンフォームの製造方法。
【公開番号】特開２００８−５６７７９（Ｐ２００８−５６７７９Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３３９８９（Ｐ２００６−２３３９８９）
【出願日】平成１８年８月３０日（２００６．８．３０）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１８年５月２４日 社団法人 高分子学会の「第５５回高分子学会年次大会」において文書をもって発表
【出願人】（０００００３４２５）株式会社東洋クオリティワン (18)
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【出願人】（０００１１８５５６）伊藤製油株式会社 (15)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月３０日（２００６．８．３０）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１８年５月２４日 社団法人 高分子学会の「第５５回高分子学会年次大会」において文書をもって発表
【出願人】（０００００３４２５）株式会社東洋クオリティワン (18)
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【出願人】（０００１１８５５６）伊藤製油株式会社 (15)
【Ｆターム（参考）】
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