JP5451143B2 - ウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウレタンフォームの製造方法に関し、特に作業効率の高いウレタンフォームの製造方法に関する。

所定の製品形状を有するウレタンフォームの製造方法として、成形型内にウレタンフォーム原料を注入し、発泡させることによって、ウレタンフォームとするモールド成形法が多用されている。
一般に、加熱温度が高いほど反応は促進され、例えば特許文献１には、成形型を、断熱材を介して複数の部位に区画し、区画された部位ごとに温度調節手段を配設し、個別に温度を調節する成形型が提案されている（特許文献１、請求項４参照）。この金型を用いることで、各部の硬度が異なる発泡体を容易に製造することができるとされている（特許文献１、段落００１４参照）。

一方、加熱温度は高いほど反応は促進されるが、脱型の作業性を考慮すると、無制限に高くすることはできない。そのため、従来は反応性と作業性を両立するような温度に設定されていたが、従来の設定温度では、反応性の点からは熱のかけ方が効率的でなく、エネルギー的にロスがあるとともに、ウレタンフォームの初期樹脂強度が低い場合があった。また、成形表面にべとつきが発生して、脱型時に手跡がついたり、破れが発生する場合があり、クラッシュ時にローラーによって樹脂が変形する場合があった。さらに、ウレタンの樹脂化反応が遅いため、生産性が低いなどの短所があった。

特開２００７−２１６４４１号公報

上記問題点に鑑み、本発明の課題は、樹脂の成形性及び強度を高め、かつ作業効率の高いウレタンフォームの製造方法を提供することにある。

本発明者は、ウレタンフォームの製造方法において、特定の昇温及び降温を行うことで、上記課題を解決し得ることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
［１］成形型内にウレタンフォーム原料を注入し、加熱することによって反応を進行させて発泡成形体を形成し、脱型するウレタンフォームの製造方法において、原料注入時の成形型の温度が６０±５℃であり、該温度から昇温し、昇温開始から反応終了までの時間の４０〜６０%の時点で降温し、かつ成形型の最高温度が、原料注入時の温度よりも１０〜２０℃高いことを特徴とするウレタンフォームの製造方法、
［２］脱型時の成形型の温度が６０±５℃である上記［１］に記載のウレタンフォームの製造方法、及び
［３］成形型の温度が最高温度に達するまでの時間が、昇温開始から反応終了までの時間の３０％の時点以降である上記［１］又は［２］に記載のウレタンフォームの製造方法、
を提供するものである。

本発明によれば、作業効率、エネルギー効率の高いウレタンフォームの製造方法を提供することができる。また、本発明の製造方法によれば、初期の樹脂強度が向上し、手跡がつかず、やぶれが生じない。また、クラッシュ後の変形が減少する。

加熱方法を示す概略図である。

本発明のウレタンフォームの製造方法は、成形型内にウレタンフォーム原料を注入し、加熱することによって反応を進行させて発泡成形体を形成し、脱型するものである。ここで、原料注入時の成形型の温度が６０±５℃であり、該温度から昇温し、昇温開始から反応終了までの時間の４０〜６０％の時点で降温することを特徴とする。
また、脱型温度は６０±５℃であることが好ましい。この温度であると、脱型作業者の作業効率が高い。

本発明において、成形型の最高温度は、用いるウレタンフォームの原料に応じて適宜決定されるが、原料注入時の温度よりも１０〜２０℃高いことが好ましい。より具体的には、７０〜８５℃の範囲で設定されることが好ましい。成形型の最高温度がこの範囲であると、独立気泡性が上がりにくく、離型剤の溶融による樹脂表面のセル荒れが避けられる。
また、成形型の温度が最高温度に達するまでの時間が、昇温開始から反応終了までの時間の３０％の時点以降であることが好ましい。すなわち、例えば、昇温開始から反応終了までの時間が２４０秒の場合は、昇温開始から７２秒以降に、最高温度に達することが好ましい。最高温度に達するまでの時間をこのように制御することによって、離型剤の溶融による樹脂表面のセル荒れが避けられる。

本発明における加熱方法については、特に制限はなく、水や油などの熱媒体を用いる方法や電気炉を用いる方法などがある。したがって、昇温及び降温の方法としては、加熱方法に応じて種々の方法がある。
以下、例えば、水を熱媒体とする場合を例として、図１を用いて説明する。
図１は高温水と低温水を切り替える手法で、成形型１の昇温及び降温を行う例を示す模式図である。高温水と低温水は、それぞれ高温側温調機４と低温側温調機５によって制御され、図１に示す例では、高温水が１１０℃に、低温水が６０℃に制御されている。

成形型内には熱媒体の流路が設けられており、ウレタンフォーム原料の注入時は、低温水（６０℃）が流され、型の温度は６０±５℃に制御されている。より詳細には、低温側温調機５から出る低温水が切り替えバルブ６を通過して、成形型１に流され、加温される。成形型から出た低温水は、切り替えバルブ７を通過して、低温側温調機５に戻る。
次に、原料が注入されると、切り替えバルブ６及び７が切り替えられ、高温水（１１０℃）が、低温水と混合され、もしくは高温水に完全に切り替えられ、高温水が流される。このように高温水を流通させることで、成形型の温度を昇温させる。なお、高温水と低温水の混合比率を調整することで、熱媒体の温度が制御され、成形型の温度を制御することができる。具体的には、成形型の最高温度及び最高温度に達するまでの時間が、上述の好ましい範囲となるように制御されることが好ましい。

次に、昇温開始から反応終了までの時間の４０〜６０％の時点で、降温される。例えば、昇温開始から反応終了までの時間が２４０秒の場合は、昇温開始から９６秒の時点〜昇温開始から１４４秒の時点の間で、降温が開始される。降温の方法は、再び切り替えバルブ６及び７が切り替えられ、低温水が流されることによる。
このようにして、成形型内の温度を制御することで、原料注入時及び脱型の作業時では、温度がある程度低いため、作業がやりやすく、一方、反応時では反応温度を上げることができるために、成形品の良好な性状を得ることができ、エネルギー効率を高めることができ、さらには製造効率を向上させることができる。

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。なお、各実施例及び比較例において、それぞれサンプル数５０の実験を行い、評価した。

参考例１
（１）発泡原液の調製
以下に示す材料を用いて、発泡原液を調製した。
（Ａ）ポリオール成分
（Ａ−１）ポリエーテルポリオール（旭硝子ウレタン（株）製汎用高弾性用ポリオール「エクセノールＥＬ８２８」、官能基数３、数平均分子量５，０００、水酸基価３４ｍｇＫＯＨ／ｇ）５０質量部
（Ａ−２）ポリマーポリオール（三洋化成工業（株）製ポリスチレン／ポリアクリメニトリル共重合体３４質量％「サンニックスＫＣ８５５」）
（Ａ−３）架橋剤（旭硝子ウレタン（株）製「ＥＬ５５５」、官能基数６、水酸基価５５０ｍｇＫＯＨ／ｇ）５質量部
（Ｂ）ポリイソシアネート成分
（Ｂ−１）トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ、三井化学ポリウレタン（株）製「Ｔ−８０」）；２８．２質量部
（Ｂ−２）ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ、日本ポリウレタン（株）製「ＭＲ−２００ＨＲ」）；７．０質量部
（Ｃ）発泡剤として水２．５質量部
（Ｄ）触媒として、（Ｄ−１）トリエチレンジアミン（東ソー（株）製「Ｌ−３３」）０．３質量部、（Ｄ−２）ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル（東ソー（株）製「ＴＯＹＯＣＡＴ−ＥＴ」）０．３質量部
その他、整泡剤として、シリコーン系整泡剤（東レ・ダウコーニング（株）製「ＳＺ１３２５Ｂ」０．５質量部
調製に際しては、（Ｂ）ポリイソシアネート成分以外の各成分からなるポリオール混合物を調製し、その後（Ｂ）ポリイソシアネート成分を配合することで行った。ポリオール組成物は、まず、（Ａ）ポリオール成分と、（Ｄ）触媒を混合し、次いで整泡剤、架橋剤を配合して、最後に（Ｃ）水を混合して調製した。その時、ポリウレタン発泡原液の液温は３０℃とした。

（２）ウレタンフォーム（車両用シートパッド）の製造
図１に示すような装置を用い、低温水（５８℃）を流通させ、成形金型を６０±５℃に制御しておき、該成形型内に、上記（１）で調製した原液を調製直後に、大気圧下にて注入した。注入後、切り替えバルブ６及び７を切り替えて、高温水（１１０℃）を一部流通させ、直ちに昇温を開始した。高温水の流量は、成形型の最高温度が６５℃、及び６５℃に達するまでの時間が１２０秒となるように調節した。
次に、昇温開始から反応終了までの時間が２４０秒であったので、昇温開始から１２０秒経過した時点で、再度切り替えバルブ６及び７を切り替えて、低温水のみを流通させた。昇温開始から２４０秒経過した時点（反応終了時点）での成形型の温度は５８℃であった。
このようにして製造したウレタンフォーム（車両用シートパッド）について、バリのべとつきの程度（相対比較）、製品表面の手跡の有無及び製品の破れの有無を評価した。また、ローラー間隔が１０ｍｍのクラッシュローラを通過させ、クラッシュ後の厚さを測定した。なお、クラッシュ前の厚さは６６ｍｍであった。結果を第１表に示す。

実施例１
参考例１において、高温水の流量を、成形型の最高温度が７０℃、７０℃に達するまでの時間が１２０秒となるように調節したこと以外は、参考例１と同様にしてウレタンフォームを得た。参考例１と同様にして評価した結果を第１表に示す。なお、クラッシュ前の厚さは６６ｍｍであった。

比較例１
参考例１において、成形金型の温度を５８℃の一定で反応を行ったこと以外は参考例１と同様にして、ウレタンフォームを得た。参考例１と同様にして評価した結果を第１表に示す。なお、クラッシュ前の厚さは６６ｍｍであった。

本発明によれば、作業効率、エネルギー効率の高いウレタンフォームの製造方法を提供することができる。本発明の製造方法によれば、初期の樹脂強度が向上し、手跡がつかず、やぶれが生じない。また、クラッシュ後の変形が減少する。この製造方法により得られるウレタンフォームは、種々の用途に用いられるが、特に車両用シートパッドに最適である。

１．成形型
２．上金型
３．下金型
４．高温側温調機
５．低温側温調機
６及び７．切り替えバルブ

Claims (3)

1. 成形型内にウレタンフォーム原料を注入し、加熱することによって反応を進行させて発泡成形体を形成し、脱型するウレタンフォームの製造方法において、原料注入時の成形型の温度が６０±５℃であり、該温度から昇温し、昇温開始から反応終了までの時間の４０〜６０%の時点で降温し、かつ成形型の最高温度が、原料注入時の温度よりも１０〜２０℃高いことを特徴とするウレタンフォームの製造方法。
2. 脱型時の成形型の温度が６０±５℃である請求項１に記載のウレタンフォームの製造方法。
3. 成形型の温度が最高温度に達するまでの時間が、昇温開始から反応終了までの時間の３０％の時点以降である請求項１又は２に記載のウレタンフォームの製造方法。

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