説明

軟質ポリウレタンスラブフォーム製造用ポリオール組成物

【課題】引張強度、引裂強度を低下させずに反発弾性率を向上した軟質ポリウレタンフォームを提供すること。
【解決手段】ポリエーテルポリオール(a)と(b)の2種類のポリオールを含み、(a)、(b)が、活性水素含有化合物に炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイド(以下、AOと略す)が付加されてなるか、又は炭素数3以上の1,2−AOを主体としエチレンオキサイドを含むAOがブロック付加等されてなるポリエーテルポリオールであり、エチレンオキサイドの平均付加モル数xが0〜20、末端水酸基の1級OH比率yが40〜100%、xとyが下記式(1)の関係を満たし、(a)、(b)の数平均官能基数がそれぞれ2〜5、3〜8、(a)、(b)の数平均分子量/数平均官能基数がそれぞれ800〜5000、500〜3400である軟質ポリウレタンスラブフォーム製造用ポリオール組成物(A)。
y≧42.0x0.47(1−x/41) (1)

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、軟質ポリウレタンスラブフォーム製造用ポリオール組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリウレタンフォームの反発弾性率を向上させる場合、官能基数を大きくする方法があるが、官能基数を大きくすると引張強度及び引裂強度が低下するという問題がある。
また、通常、本用途に使用されるポリオールは末端水酸基の1級比率を高めるために末端にエチレンオキサイドを付加させているが、このエチレンオキサイドが親水性であるため耐久性を悪化させる要因となる。そのため、耐久性を向上させる方法の一つとしては、ルイス酸触媒を使用して高い1級比率でプロピレンオキサイドを付加させ、エチレンオキサイドの付加量を減らす方法がある(例えば特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第3943493号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、上記の方法では官能基数を上げるとポリウレタンフォームの引張強度及び引裂強度が低下する問題がある。
本発明の目的は、引張強度及び引裂強度を低下させずに反発弾性率を向上させる軟質ポリウレタンフォームの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の軟質ポリウレタンスラブフォーム製造用ポリオール組成物は、ポリエーテルポリオール(a)とポリエーテルポリオール(b)の2種類のポリエーテルポリオールを含有するポリオール組成物であって、(a)及び(b)が、活性水素含有化合物に炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドが付加されてなるポリエーテルポリオール、又は炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドを主体としエチレンオキサイドを含むアルキレンオキサイドがブロック付加されてなる、若しくはランダム及びブロック付加されてなるポリエーテルポリオールであって、活性水素1個あたりのエチレンオキサイドの平均付加モル数xが0〜20で、末端水酸基の1級OH比率yが40〜100%であるポリエーテルポリオールであり、(a)及び(b)が、活性水素1個あたりの末端に付加しているエチレンオキサイドの平均付加モル数xと末端水酸基の1級OH比率y(%)が下記式(1)の関係を満たすポリオールであり、(a)の数平均官能基数が2〜5であり、(b)の数平均官能基数が3〜8であり、(a)の数平均分子量/数平均官能基数が800〜5000であり、(b)の数平均分子量/数平均官能基数が500〜3400であることを要旨とする。
y≧42.0x0.47(1−x/41) (1)
【発明の効果】
【0006】
本発明の軟質ポリウレタンスラブフォーム製造用ポリオール組成物を使用して軟質ポリウレタンフォームを製造すると、引張強度及び引裂強度を低下させずに反発弾性率が高い軟質ウレタンフォームを得ることができ、とくに家具用マットレス材として優れた性能を有する。
【発明を実施するための形態】
【0007】
本発明において、ポリエーテルポリオール(a)及び(b)は、ポリエーテルポリオールであり、活性水素含有化合物に炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドが付加されてなるポリエーテルポリオール、又は炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドを主体としエチレンオキサイドを含むアルキレンオキサイドがブロック付加されてなる、若しくはランダム及びブロック付加されてなるポリエーテルポリオールである。
【0008】
活性水素含有化合物としては、多価の活性水素を有する化合物であり、水酸基含有化合物、アミノ基含有化合物、カルボキシル基含有化合物、チオール基含有化合物、リン酸化合物;分子内に2種以上の活性水素含有官能基を有する化合物;及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
【0009】
水酸基含有化合物としては、水、2〜8価の多価アルコール、多価フェノール等が挙げられる。具体的にはエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン及び1,4−ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン等の2価アルコール;グリセリン及びトリメチロールプロパン等の3価アルコール;ペンタエリスリト―ル、ソルビト―ル及びショ糖等の4〜8価のアルコ―ル;ピロガロ―ル、カテコール及びヒドロキノン等の多価フェノ―ル;ビスフェノ―ルA、ビスフェノールF及びビスフェノールS等のビスフェノ―ル;ポリブタジエンポリオール;ひまし油系ポリオール;ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートの(共)重合体及びポリビニルアルコール等の多官能(例えば官能基数2〜100)ポリオール等が挙げられる。
なお、(メタ)アクリレートとは、メタクリレート及び/又はアクリレートを意味し、以下において同様である。
【0010】
アミノ基含有化合物としては、アミン、ポリアミン、アミノアルコール等が挙げられる。具体的には、アンモニア;炭素数1〜20のアルキルアミン(ブチルアミン等)及びアニリン等のモノアミン;エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン及びジエチレントリアミン等の脂肪族ポリアミン;ピペラジン及びN−アミノエチルピペラジン等の複素環式ポリアミン;ジシクロヘキシルメタンジアミン及びイソホロンジアミン等の脂環式ポリアミン;フェニレンジアミン、トリレンジアミン及びジフェニルメタンジアミン等の芳香族ポリアミン;モノエタノ―ルアミン、ジエタノ―ルアミン及びトリエタノ―ルアミン等のアルカノ―ルアミン;ジカルボン酸と過剰のポリアミンとの縮合により得られるポリアミドポリアミン;ポリエーテルポリアミン;ヒドラジン(ヒドラジン及びモノアルキルヒドラジン等)、ジヒドラジッド(コハク酸ジヒドラジッド及びテレフタル酸ジヒドラジッド等)、グアニジン(ブチルグアニジン及び1−シアノグアニジン等);ジシアンジアミド等;並びにこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
【0011】
カルボキシル基含有化合物としては、コハク酸及びアジピン酸等の脂肪族ポリカルボン酸;フタル酸及びトリメリット酸等の芳香族ポリカルボン酸;アクリル酸の(共)重合物等のポリカルボン酸重合体(官能基数2〜100)等が挙げられる。
【0012】
チオール基含有化合物としては、ポリチオール化合物が含まれ、2〜8価の多価チオールが挙げられる。具体的にはエチレンジチオール及び1、6−ヘキサンジチオール等が挙げられる。
リン酸化合物としては燐酸、亜燐酸及びホスホン酸等が挙げられる。
【0013】
これらの活性水素含有化合物のうち、得られるポリウレタンフォームの機械物性の観点から、水酸基含有化合物及びアミノ基含有化合物が好ましく、特に好ましくは、水、アルコール及びアミンである。
【0014】
活性水素含有化合物に付加させるアルキレンオキサイド(以下、AOと略す)としては、炭素数2〜6の1,2−AO、例えば、エチレンオキサイド(以下、EOと略す)、炭素数3以上の1,2−AO{1,2−プロピレンオキサイド(以下、POと略す)及び1,2ブチレンオキサイド}等が挙げられる。これらのうち、性状や反応性の観点から、PO、EO及び1,2-ブチレンオキサイドが好ましい。AOを2種以上使用する場合(例えば、PO及びEO)の付加方法としては、ブロック付加であってもランダム付加であってもよく、これらの併用であってもよい。
【0015】
なお、(a)又は(b)が、活性水素含有化合物に炭素数3以上の1,2−AOが付加されてなるポリエーテルポリオールである場合、AOとしては炭素数3以上の1,2−AOのみ使用し、EOを使用しない意味である。この場合、AOとしては、PO及び1,2−ブチレンオキサイドが好ましく、さらに好ましくはPOである。
(a)又は(b)が、炭素数3以上の1,2−AOを主体としEOを含むアルキレンオキサイドがブロック付加されてなる、若しくはランダム及びブロック付加されてなるポリエーテルポリオールである場合、AOとしては炭素数3以上の1,2−AOとEOとを使用する意味である。この場合、1,2−AOとしては、PO及び1,2−ブチレンオキサイドが好ましく、さらに好ましくはPOである。
【0016】
また、後述するように、活性水素1個当たりのEOの平均付加モル数は0〜20モルであるところ、(a)又は(b)において、「炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドを主体としエチレンオキサイドを含むアルキレンオキサイド」の意味は、「その量のEOを含みその他は炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドである」という意味である。
【0017】
本発明において、ポリエーテルポリオール(a)及び(b)は、活性水素1個あたりのEOの平均付加モル数xが20以下であり、ウレタンフォームの機械物性の観点から、0.1〜19が好ましく、さらに好ましくは1〜18、次にさらに好ましくは1.5〜10、最も好ましくは2〜9である。
xが20を超えると、圧縮歪みが悪くなる。
【0018】
(a)及び(b)の末端水酸基の1級OH比率(すなわち、末端に位置する水酸基中の1級水酸基の比率)yは、40〜100%であり、反発弾性率の向上の観点から、好ましくは50〜90%、さらに好ましくは60〜85%、特に好ましくは65〜80%である。末端水酸基の1級OH比率が40%未満では、反発弾性率が悪化する。
【0019】
本発明において、末端水酸基の1級OH比率は、予め試料をエステル化の前処理した後に、1H−NMR法により測定し、算出する。
【0020】
1級水酸基率の測定方法を以下に具体的に説明する。
<試料調製法>
測定試料約30mgを直径5mmのNMR用試料管に秤量し、約0.5mlの重水素化溶媒を加え溶解させる。その後、約0.1mlの無水トリフルオロ酢酸を添加し、分析用試料とする。上記重水素化溶媒としては、例えば、重水素化クロロホルム、重水素化トルエン、重水素化ジメチルスルホキシド及び重水素化ジメチルホルムアミド等であり、試料を溶解させることのできる溶媒を適宜選択する。
<NMR測定>
通常の条件で1H−NMR測定を行う。
【0021】
<1級水酸基率の計算方法>
上に述べた前処理の方法により、ポリエーテルポリオールの末端の水酸基は、添加した無水トリフルオロ酢酸と反応してトリフルオロ酢酸エステルとなる。その結果、1級水酸基が結合したメチレン基由来の信号は4.3ppm付近に観測され、2級水酸基が結合したメチン基由来の信号は5.2ppm付近に観測される(重水素化クロロホルムを溶媒として使用)。1級水酸基率は次の計算式により算出する。
1級水酸基率(%)=[a/(a+2×b)]×100
但し、式中、aは4.3ppm付近の1級水酸基の結合したメチレン基由来の信号の積分値;bは5.2ppm付近の2級水酸基の結合したメチン基由来の信号の積分値である。
【0022】
ポリエーテルポリオール(a)及び(b)は、前述のEOの平均付加モル数xと末端水酸基の1級OH比率一般式(I)で表されるポリオール(a1)のうち、活性水素1個あたりの末端に付加しているエチレンオキサイドの平均付加モル数xと末端水酸基の1級OH比率y(%)が下記数式(1)の関係を満たす。
【0023】
y≧42.0x0.47(1−x/41) (1)
xとy、およびxとyの関係が上記であると、疎水性と反応性が共に良好である。
なお、通常EOを付加する量が増えるほど、ポリエーテルポリオールの末端水酸基の1級OH比率が大きくなる。しかし、EOを付加する量が増えるほどポリエーテルポリオールの親水性が高くなり、得られるウレタンフォームの耐湿性が悪化する。したがって、EOの付加モル数が比較的小さいが1級OH比率が大きいポリオールが、ポリオールの反応性と疎水性の両立の面で好ましい。式(1)は、その好ましい領域を表したものであり、1級OH比率yが、EO付加モル数xに比較利して大きい領域を示すものである。
【0024】
(a)の数平均官能基数は、2〜5であり、反発弾性率の向上及び取り扱い性の観点から、好ましくは2.5〜4.8、さらに好ましくは3〜4.6である。数平均官能基数が2未満では反発弾性率が悪くなり、5を超えると(a)の粘度が上がり取り扱いが困難になる。
(b)の数平均官能基数は、3〜8であり、反発弾性率の向上及び取り扱い性の観点から、好ましくは3.5〜7.8、さらに好ましくは4〜7.6である。数平均官能基数が2未満では反発弾性率が悪くなり、5を超えると(a)の粘度が上がり取り扱いが困難になる。
【0025】
(a)の数平均分子量/数平均官能基数は、800〜5000であり、引張強度及び反発弾性率の向上の観点から、好ましくは850〜4000、さらに好ましくは900〜3500である。この値が800未満では引張強度が悪くなり、5000を超えると反発弾性率が悪くなる。
(b)の数平均分子量/数平均官能基数は、500〜3400であり、反発弾性率の向上及び取り扱い性の観点から、好ましくは550〜3000、さらに好ましくは600〜2500である。数平均官能基数が2未満では反発弾性率が悪くなり、5を超えると(b)の粘度が上がり取り扱いが困難になる。
なお、数平均分子量は、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)により求められる。検出器は示差屈折計(RI)、流量は0.6ml/min、サンプル濃度は0.25mg/ml、溶離液はTHF、標準物質はポリスチレンを使用する。
また、数平均官能基数は、各ポリオールを製造する際に用いた活性水素含有化合物と同じとする。
【0026】
(a)のエチレンオキサイド単位の含有量は、ウレタンフォームの機械物性の観点から、5〜40重量%であることが好ましく、さらに好ましくは7〜30重量%である。
【0027】
(b)のエチレンオキサイド単位の含有量は、ウレタンフォームの機械物性の観点から、5〜40重量%であることが好ましく、さらに好ましくは7〜30重量%である。
【0028】
(a)及び(b)の水酸基価は、ポリオールの粘度及びポリウレタンフォームの破断伸びの観点から、10〜115mgKOH/gが好ましく、さらに好ましくは15〜75mgKOH/gである。なお、水酸基価はJISK−1557−1により求められる。
【0029】
本発明におけるポリエーテルポリオール(a)及び(b)を得る方法としては、特定の触媒(α)の存在下で、前記活性水素含有化合物にAOを付加させる方法等が挙げられる。(α)は1,2−AO付加時に用いるが、必ずしも1,2−AO付加の全段階に用いる必要はなく、後述する通常使用される他の触媒の存在下で一部の1,2−AOを付加後、付加反応後期のみに(α)を用いて、残りの1,2−AOを付加してもよい。
【0030】
(α)としては、特開2000−344881号公報に記載のものが挙げられ、具体的には、フッ素原子、(置換)フェニル基および/または3級アルキル基が結合したホウ素もしくはアルミニウム化合物であり、トリフェニルボラン、ジフェニル−t−ブチルボラン、トリ(t−ブチル)ボラン、トリフェニルアルミニウム、ジフェニル−t−ブチルアルミニウム、トリ(t−ブチル)アルミニウム、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、ビス(ペンタフルオロフェニル)−t−ブチルボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)アルミニウム、ビス(ペンタフルオロフェニル)−t−ブチルアルミニウムなどが挙げられる。
これらの中で好ましいものは、トリフェニルボラン、トリフェニルアルミニウム、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)アルミニウムであり、さらに好ましいのはトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)アルミニウムである。
AOの付加条件についても上記公報に記載の方法と同様でよく、例えば、生成する開環重合体に対して、通常0.0001〜10%、好ましくは0.001〜1%の上記触媒を用い、通常0〜250℃、好ましくは20〜180℃で反応させる。
【0031】
上記の1,2−AO付加物に、さらにEOを付加させることでさらに1級OH化率の大きなポリオールが得られる。上記触媒(α)での1,2−AO付加物、すなわちEO付加させる前のポリオールの末端水酸基の1級OH化率が40%以上、好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上と極めて大きいため、少ないEO使用量で末端水酸基の1級OH化率を大きくでき、xとyが前述の関係を満足するものが得られる。なお、上記EO付加に用いる触媒は、前記のホウ素もしくはアルミニウム化合物をそのまま用いても、それに代えて通常使用される他の触媒などを用いてもよい。
他の触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、炭酸カリウム、トリエチレンジアミンなどの塩基性触媒;三フッ化ホウ素、塩化スズ、トリエチルアルミニウム、へテロポリ酸などの酸触媒;亜鉛ヘキサシアノコバルテート;フォスファゼン化合物などが挙げられる。これらの中では塩基性触媒が好ましい。触媒の使用量は特に限定されないが、生成する重合体に対して、好ましくは0.0001〜10%、さらに好ましくは0.001〜1%である。
【0032】
本発明のポリオール組成物(A)は、ポリエーテルポリオール(a)及び(b)を含んでなる。
本発明において、(a)及び(b)の2種類のポリオールを含有することが必須である。複数のポリオールを含有するポリオール組成物の場合、少なくとも1つのポリオールが(a)に該当し、その他のポリオールのうち少なくとも1つのポリオールが(b)に該当すれば、(a)及び(b)の2種類のポリオールを含有することになる。
【0033】
ポリオール組成物(A)に(a)及び(b)が含まれることには、(a)及び(b)中でビニルモノマー(g)を重合させて得られる重合体ポリオールを使用することも含まれる。
重合体ポリオールは、(a)及び/又は(b)中にポリマー粒子(P)が分散された重合体ポリオールである。
重合体ポリオールは、(a)及び/又は(b)中でビニルモノマー(g)を公知の方法で重合して製造することができる。例えば、(a)中で、ラジカル重合開始剤の存在下、ビニルモノマー(g)が重合され、得られた(g)の重合体が安定分散されたものが挙げられる。重合方法の具体例としては、米国特許第3383351号明細書及び特公昭39−25737号公報等に記載の方法が挙げられる。
(g)としては、スチレン及び/又はアクリロニトリルが好ましい。
【0034】
本発明において、ポリオール組成物(A)中には、ポリオール(a)及び(b)以外に、他のポリオールあるいは活性水素成分を含有してもよく、例えば、(a)又は(b)以外のポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリオール、モノオール、多価アルコール、アミン並びにこれらの混合物等が挙げられる。
【0035】
(a)以外のポリエーテルポリオールとしては、活性水素化合物のAO付加物であって、(a)以外のものが挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、下記の(1)〜(5)のものが挙げられる。
(1)多価アルコールと、ポリカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体とのエステル
多価アルコールは、2価アルコール(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、1,3−及び1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール並びにネオペンチルグリコール等)、ポリエーテルポリオール(好ましくはジオール)、及びこれらと3価以上の多価アルコール(グリセリン及びトリメチロールプロパン等)との混合物}等である。ポリカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体は、酸無水物及び低級アルキル(アルキル基の炭素数:1〜4)エステル等であり、アジピン酸、セバシン酸、無水マレイン酸、無水フタル酸及びテレフタル酸ジメチル等が挙げられる。
(2)カルボン酸無水物及びAOとの縮合反応物
(3)上記(1)及び(2)のAO(EO、PO等)付加物
(4)ポリラクトンポリオール
例えば多価アルコールを開始剤としてラクトン(ε−カプロラクトン等)を開環重合させることにより得られるもの。
(5)ポリカーボネートポリオール
例えば前記多価アルコールとアルキレンカーボネートとの反応物。
【0036】
ポリオール及びモノオールとしては、ポリブタジエンポリオール等のポリジエンポリオール及びこれらの水添物;アクリル系ポリオール、特開昭58−57413号公報及び特開昭58−57414号公報等に記載された水酸基含有ビニル重合体;ヒマシ油等の天然油脂系ポリオール;ヒマシ油変性物(例えば多価アルコールエステル交換生成物、水添物)等の天然油脂系ポリオールの変性物;国際公開WO98/44016号公報に記載の末端ラジカル重合性官能基含有活性水素化合物(モノオールも含まれる。);ポリエーテルポリオールをメチレンジハライド等のアルキレンジハライド等でジャンプした変性ポリオール;ポリエーテルポリオールのOH末端プレポリマー;等が挙げられる。
多価アルコール、アミンとしては前述のものが挙げられる。
【0037】
これらの他のポリオールあるいは活性水素成分の中で、ポリエーテルポリオールが好ましい。
【0038】
本発明において、ポリエーテルポリオール(a)及び(b)のそれぞれの含有量(重量%)は、ポリオール組成物(A)の合計重量に基づいて、反発弾性率の観点から、10〜90が好ましく、さらに好ましくは20〜80、次にさらに好ましくは30〜70である。
【0039】
本発明のポリウレタンスラブフォームの製造法は、上述の本発明のポリオール組成物(A)及び有機ポリイソシアネート(B)を、発泡剤(C)及びウレタン化触媒(D)の存在下に反応させる軟質ポリウレタンスラブフォームの製造方法である。
【0040】
有機ポリイソシアネート成分(B)としては、従来からポリウレタン製造に使用されているものが使用できる。このようなイソシアネートとしては、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、これらの変性物(例えば、ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、イソシアヌレート基、又はオキサゾリドン基含有変性物等)及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
【0041】
芳香族ポリイソシアネートとしては、炭素数(NCO基中の炭素を除く;以下のイソシアネートも同様)6〜16の芳香族ジイソシアネート、炭素数6〜20の芳香族トリイソシアネート及びこれらのイソシアネートの粗製物等が挙げられる。具体例としては、1,3−及び/又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−及び/又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−及び/又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート(粗製MDI)、等が挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、炭素数6〜10の脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。
【0042】
脂環式ポリイソシアネートとしては、炭素数6〜16の脂環式ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート等が挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、炭素数8〜12の芳香脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、キシリレンジイソシアネート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。
変性ポリイソシアネートの具体例としては、ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI等が挙げられる。
【0043】
発泡剤(C)は、水が好ましく、生産性の観点から水のみであることがさらに好ましい。
発泡剤(C)としての水の使用量は、発泡倍率及びフォームの崩壊性の観点から、ポリオール組成物(A)100重量部に対して、2〜8重量部が好ましく、さらに好ましくは2.5〜7.5重量部である。
発泡剤(C)としては水のみを用いるのが好ましいが、必要により水素原子含有ハロゲン化炭化水素、低沸点炭化水素及び液化炭酸ガス等を併用してもよい。
【0044】
水素原子含有ハロゲン化炭化水素系発泡剤の具体例としては、HCFC(ハイドロクロロフルオロカーボン)(HCFC−123、HCFC−141b、HCFC−22及びHCFC−142b等);HFC(ハイドロフルオロカーボン)(例えばHFC−134a、HFC−152a、HFC−356mff、HFC−236ea、HFC−245ca、HFC−245fa及びHFC−365mfc等)等が挙げられる。
これらのうち好ましいものは、HCFC−141b、HFC−134a、HFC−356mff、HFC−236ea、HFC−245ca、HFC−245fa及びHFC−365mfc並びにこれらの2種以上の混合物である。
発泡剤(C)として水素原子含有ハロゲン化炭化水素を用いる場合の使用量は、ポリオール組成物(A)100重量部当たり、50重量部以下が好ましく、さらに好ましくは5〜45重量部である。
【0045】
低沸点炭化水素は、沸点が−5〜70℃の炭化水素であり、その具体例としては、ブタン、ペンタン、シクロペンタン及びこれらの混合物が挙げられる。
発泡剤(C)として低沸点炭化水素を用いる場合の使用量は、ポリオール組成物(A)100重量部当たり、30重量部以下が好ましく、さらに好ましくは25重量部以下である。
発泡剤(C)として液化炭酸ガスを用いる場合の使用量は、ポリオール組成物(A)100重量部あたり、30重量部以下が好ましく、さらに好ましくは25重量部以下である。
【0046】
ウレタン化触媒(D)としては、ウレタン化反応を促進する通常の触媒はすべて使用でき、3級アミン{トリエチレンジアミン、ビス(N,N−ジメチルアミノ−2−エチル)エーテル及び、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン等}、3級アミンのカルボン酸塩、カルボン酸金属塩(酢酸カリウム、オクチル酸カリウム及びスタナスオクトエート等)及び有機金属化合物(ジブチルチンジラウレート等)が挙げられる。ウレタン化触媒(D)の使用量は、ポリオール組成物(A)と有機ポリイソシアネート(B)の合計値100重量部に対して、0.01〜1.5重量部が好ましく、さらに好ましくは0.15〜1.2重量部である。
【0047】
本発明において、必要により整泡剤(S)を使用することができる。整泡剤(S)としては、ポリウレタンフォームの製造に用いられるものはすべて使用でき、シリコーン整泡剤等が挙げられる。
シリコーン整泡剤としては、ポリエーテル変性ジメチルシロキサン系整泡剤[東レ・ダウコーニング(株)製の「SZ−1346」及び「SF−2962」並びにモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製の「L−540」等]、ジメチルシロキサン系整泡剤[東レ・ダウコーニング(株)製の「SRX−253」等]等が挙げられる。
整泡剤の使用量は、ポリオール組成物(A)と有機ポリイソシアネート(B)の合計100重量部に対して、0.5〜3重量部が好ましく、さらに好ましくは0.8〜2.5重量部である。
【0048】
本発明においては、必要により、着色剤、難燃剤、老化防止剤及び抗酸化剤等の公知の補助成分を用い、その存在下で反応させてもよい。着色剤としては、染料及び顔料が含まれる。難燃剤としては、リン酸エステル及びハロゲン化リン酸エステル等が含まれる。老化防止剤としては、トリアゾール系及びベンゾフェノン系の老化防止剤等が含まれる。抗酸化剤としては、ヒンダードフェノール系及びヒンダードアミン系の抗酸化剤等が含まれる。
これらの補助成分の使用量は、ポリオール組成物(A)100重量部に対して、着色剤は、1重量部以下が好ましく、難燃剤は、5重量部以下が好ましく、さらに好ましくは2重量部以下であり、老化防止剤は、1重量部以下が好ましく、さらに好ましくは0.5重量部以下であり、抗酸化剤は、1重量部以下が好ましく、さらに好ましくは0.01〜0.5重量部である。
【0049】
本発明の製造方法において、ポリウレタンフォームの製造に際してのイソシアネート指数[(NCO基/活性水素原子含有基)×100]は、70〜125が好ましく、さらに好ましくは75〜120、特に好ましくは80〜115である。なお、活性水素原子含有基には、発泡剤である水由来のものを含むものとする。
【実施例】
【0050】
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【0051】
実施例及び比較例におけるポリウレタンフォームの原料は次の通りである。
【0052】
1.ポリオール(a−1)
ペンタエリスリトール1モルに特開2006−063344号公報の実施例1と同様にして、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO135.6モルを付加して得た〔触媒量50ppm(反応生成物基準)、反応温度75℃〕、水酸基価28、末端1級OH比率70%のポリエーテルポリオール。
2.ポリオール(a−2)
ペンタエリスリトール1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO132.4モルを付加し、特開2006−063344号公報の実施例1と同様にして、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO3.2モルを付加して得た〔触媒量50ppm(反応生成物基準)、反応温度75℃〕、水酸基価28、末端1級OH比率40%のポリエーテルポリオール。
3.ポリオール(a−3)
ペンタエリスリトール1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO133.6モルを付加し、特開2006−063344号公報の実施例1と同様にして、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO2.0モルを付加して得た〔触媒量50ppm(反応生成物基準)、反応温度75℃〕、水酸基価28、末端1級OH比率30%のポリエーテルポリオール。
4.ポリオール(a−4)
ペンタエリスリトール1モルに特開2006−063344号公報の実施例1と同様にして、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO108.0モルを付加し〔触媒量50ppm(反応生成物基準)、反応温度75℃〕、その後、水酸化カリウムを触媒としてEO36.4モルを付加して得た、水酸基価28、末端1級OH比率95%のポリエーテルポリオール。
【0053】
5.ポリオール(b−1)
グリセリン1モルに特開2006−063344号公報の実施例1と同様にして、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO101.9モルを付加して得た〔触媒量50ppm(反応生成物基準)、反応温度75℃〕、水酸基価70、末端1級OH比率70%のポリエーテルポリオール。
6.ポリオール(b−2)
グリセリン1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO99.8モルを付加し、特開2006−063344号公報の実施例1と同様にして、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO2.1モルを付加して得た〔触媒量50ppm(反応生成物基準)、反応温度75℃〕、水酸基価28、末端1級OH比率40%のポリエーテルポリオール。
7.ポリオール(b−3)
グリセリン1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO100.7モルを付加し、特開2006−063344号公報の実施例1と同様にして、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としてPO1.2モルを付加して得た〔触媒量50ppm(反応生成物基準)、反応温度75℃〕、水酸基価28、末端1級OH比率30%のポリエーテルポリオール。
8.ポリオール(b−4)
グリセリン1モルに水酸化カリウムを触媒としてPO86.3モルを付加し、その後、水酸化カリウムを触媒としてPO20.5モルを付加して得た、水酸基価28、末端1級OH比率95%のポリエーテルポリオール。
【0054】
9.架橋材
(K−1):ジエタノールアミン
10.触媒
(D−1):日東化成(株)社製「ネオスタン U−28」(オクチル酸スズ)
(D−2):東ソー(株)社製「TOYOCAT−ET」
11.整泡剤
(S−1):東レ・ダウコーニング(株)製「L―540」
12.発泡剤
(C−1):水
13.有機ポリイソシアネート(B)
D−1:日本ポリウレタン工業(株)社製「コロネート T−80」(トリレンジイソシアネート)。
【0055】
<実施例1〜7、比較例1〜3 軟質スラブフォームの製造>
表1で示した重量部数のポリエーテルポリオール等を用いて、下記の発泡条件により発泡して軟質ポリウレタンフォームを作製し、一昼夜(温度25℃、湿度50%にて24時間)放置後のフォームのコア密度(kg/m3)、反発弾性率(%)、引張強度(kgf/cm2)、引裂強度(kgf/cm)を測定した。
【0056】
【表1】

【0057】
(発泡条件)
BOX SIZE:250mm×250mm×250mm
材質 :木材
ミキシング方法 :ハンドミキシング(必要試薬を所定の容器に必要量仕込んだ後、攪拌羽を容器中に挿入し回転数5000回転/分で5〜20秒間攪拌させる発泡方法)
ミキシング時間 :5〜20秒
撹拌羽回転数 :2000回転/分
【0058】
<試験方法>
各項目の測定方法は下記の通りである。
・フォーム物性の測定方法及び単位を以下に示す。
コア密度:JIS K6400に準拠、単位はkg/m3
反発弾性率:JIS K6400に準拠、単位は%
引張強度:JIS K6400に準拠、単位はkgf/cm2
引裂強度:JIS K6400に準拠、単位はkgf/cm
【0059】
表1の結果から、実施例1〜7のウレタンフォームは、比較例に比べて、反発弾性率、引張強度及び引裂強度の全てにおいて優れていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【0060】
本発明による軟質ポリウレタンスラブフォーム製造用ポリオール組成物を使用すれば、高い反発弾性率の軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。本発明により得られるフォームはクッション材として有用であり、特に家具用マットレス材として著しい有用性を発揮する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリエーテルポリオール(a)とポリエーテルポリオール(b)の2種類のポリエーテルポリオールを含有するポリオール組成物であって、
(a)及び(b)が、活性水素含有化合物に炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドが付加されてなるポリエーテルポリオール、又は炭素数3以上の1,2−アルキレンオキサイドを主体としエチレンオキサイドを含むアルキレンオキサイドがブロック付加されてなる、若しくはランダム及びブロック付加されてなるポリエーテルポリオールであって、活性水素1個あたりのエチレンオキサイドの平均付加モル数xが0〜20で、末端水酸基の1級OH比率yが40〜100%であるポリエーテルポリオールであり、(a)及び(b)が、活性水素1個あたりの末端に付加しているエチレンオキサイドの平均付加モル数xと末端水酸基の1級OH比率y(%)が下記式(1)の関係を満たすポリオールであり、
(a)の数平均官能基数が2〜5であり、(b)の数平均官能基数が3〜8であり、(a)の数平均分子量/数平均官能基数が800〜5000であり、(b)の数平均分子量/数平均官能基数が500〜3400である軟質ポリウレタンスラブフォーム製造用ポリオール組成物(A)。
y≧42.0x0.47(1−x/41) (1)
【請求項2】
ポリエーテルポリオール(a)の数平均分子量/数平均官能基数が1000〜3000であり、ポリエーテルポリオール(b)の数平均分子量/数平均官能基数が600〜2500である請求項1に記載のポリオール組成物。
【請求項3】
ポリエーテルポリオール(a)及び(b)の末端水酸基の1級OH比率が50〜90%である請求項1又は2に記載のポリオール組成物。
【請求項4】
ポリエーテルポリオール(a)のエチレンオキサイド単位の含有量が5〜40重量%である請求項1〜3のいずれかに記載のポリオール組成物。
【請求項5】
ポリエーテルポリオール(b)のエチレンオキサイド単位の含有量が5〜40重量%である請求項1〜4のいずれかに記載のポリオール組成物。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれかに記載のポリオール組成物(A)及び有機ポリイソシアネート(B)を、発泡剤(C)及びウレタン化触媒(D)の存在下に反応させる軟質ポリウレタンスラブフォームの製造方法。

【公開番号】特開2013−67716(P2013−67716A)
【公開日】平成25年4月18日(2013.4.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−207051(P2011−207051)
【出願日】平成23年9月22日(2011.9.22)
【出願人】(000002288)三洋化成工業株式会社 (1,719)
【Fターム(参考)】