JPH07307B2 - 異硬度ポリウレタンフオ−ム成形物及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は弾性ポリウレタンフオームの成形品に関し、と
くに部分により異なった硬度を有する異硬度フオーム及
びその製造方法に関する。

（従来の技術） 弾性ポリウレタンフオームは座席シート、背凭れクッシ
ョン、ヘッドレストなどとしてほとんど総ての自動車に
使用されている。最近自動車走行の高速化に伴い、これ
らの緩衝材に運転者及び同乗者の体の保持性を高める必
要が生じて来た。この対策として座席及び背凭れの両端
にある土手分のフオームに金属ワイヤを入れたり、チッ
プフオームを入れたりしてきた。金属ワイヤを使用する
と重量及び製造原価が上昇し、フオーム製造後通気性を
向上するためクラッシングを行うと変形を起こすなどの
問題を起こす。またチップフオームを使用するとフオー
ムの表面に異物感を生じ感触が低下する。また製造工程
も複雑化する。

（発明が解決しようとする問題点） これらの問題を解決するため特開昭57-145620号公報で
は複数の混合ヘッドを使用し、型内の所定の部分に配合
の異なる発泡原液を同時に注入し発泡させることによ
り、座席及び背凭れの土手の部分だけ硬度を高くしたり
異硬度フオームを製造する方法が開発されている。この
方法は配合の異なる複数の原液を同時に注入する必要が
あるため、タンク、配管、混合ヘッドなどの数が増加し
設備費が著しく高くなる。また硬度の異なるフオームの
接触面の位置が一定しないため、製造した異硬度フオー
ム成形物の品質がばらつく点が問題である。

（問題点を解決するための手段） 以上の問題点を解決するため本発明者等は種々検討した
結果異硬度フオームの一成分として既に発泡硬化したス
ラブフオームを使用すれば好結果が得られることを発見
し本発明を完成した。

即ち本発明は、 （１）それぞれ異なる硬度を有する部分からなるポリウ
レタンフオームであって、部分１、21、31、41が既に発
泡硬化した特定の硬度を有するスラブフオームであり、
残りの部分２、22、32、42がポリウレタンフオーム原料
混合物を注入しスラブフオームと一体で発泡成形してな
る別の硬度を有する成形フオームであり、スラブフオー
ムと成形フオームとの境界面３、23、33、43における含
浸による硬度上昇部分の厚さが１〜3mmであることを特
徴とする異硬度ポリウレタンフオーム成形物。

（２）残りの部分２、22、32、42に注入するポリウレタ
ンフオーム原料混合物のクリームタイムが３〜８秒であ
り、ライズタイムが20〜70秒であることを特徴とする異
硬度ポリウレタンフオーム成形物の製造方法である。

本発明で使用するポリウレタンフオーム原料混合物は１
種類であるため、タンク、配管、混合ヘッドなどの数を
節約することができるため設備費が低下し、成形作業が
簡単になり且つ安定化することができる。またスラブフ
オームと成形フオームとの境界面の位置が固定するた
め、生成した異硬度フオームの品質が一定になる。

本発明においてスラブフオームと成形フオームの硬度は
異なるが、使用する部分により何れが高くてもよい。ま
たスラブフオームは硬度の異なる２種以上を使用しても
差し支えない。異硬度ポリウレタンフオーム成形物の硬
度は座席及び背凭れの中央部がそれぞれ10〜30kg/314cm
²及び５〜20kg/314cm²の範囲に入るようにする。また両
側の土手部分の硬度は15〜50kg/314cm²及び10〜50kg/31
4cm²の範囲に入るようにする。硬度がこの範囲を外れる
と乗心地が悪くなり、体の保持性が低下する。

また注入したポリウレタンフオーム原料混合物が発泡す
る際にスラブフオームの表面に浸入し硬化後この部分の
硬度が上昇する。この浸入する深さが１〜3mmであれば
実用上問題にはならないが、これを越すと異硬度ポリウ
レタンフオーム成形物の中に異物感を生ずる。また1mm
未満では境界面の接着強度が低下する。従って浸入する
深さを11〜3mmに止めるためには注入するポリウレタン
フオーム原料混合物のクリームタイムを３〜８秒、ライ
ズタイムを20〜70秒とすることが必要である。クリーム
タイム及びライズタイムがこの範囲を越えると原料混合
物の粘度上昇が遅れ、その結果浸入する深さが増大し著
しい硬度上昇を起こす。またこの範囲以下の場合には原
料混合物がスラブフォームに進入する前に硬化するため
境界面の接着強度が低下する。

次ぎに本発明を図面により説明する。

図１は座席部分の上面にスラブフオーム１を取り付け、
その他の部分は型内にポリウレタンフオーム原料混合物
を注入し発泡硬化して得た成形フオーム２で構成する異
硬度ポリウレタンフオーム製の座席断面図である。

図２は座席部分の全体をスラブフオーム21で構成し、両
側の土手部分の全体を原料混合物の注入発泡による成形
フオーム22で構成した異硬度ポリウレタンフオーム製の
座席断面図である。

図３は両側の土手部分の下部にスラブフオーム31を置き
その他の部分は注入発泡して得た成形フオーム32で構成
した異硬度ポリウレタンフオーム製の座席の断面図であ
る。

図４は外側をスラブフオーム41で構成し、内側を注入発
泡して得た成形フオーム42で構成する異硬度ポリウレタ
ンフオーム製のヘッドレストの断面図である。

図１〜４において３、23、33、及び43は境界面を示す。

本発明に使用するポリオールは水、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリ
メチレングリコール、1,3−及び1,4−ブタンジオール、
1,5ーペンタンジオール、グリセリン、1,2,6−ヘキサン
トリオール、1,1,1−トリメチロールエタン、1,1,1−ト
リメチロールプロパン、ペンタエリスリット、ソルビッ
ト、ショ糖、乳糖、α−メチルグルコシド、ノボラツク
樹脂、りん酸、ポリりん酸などの多価ヒドロキシ化合
物、アニリン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラミン、メチレンオルソクロルア
ニリン、4,4′−ジフェニルメタンジアミン、2,4−トリ
レンジアミン、2,6−トリレンジアミンなどのアミン
類、トリエタノールアミン、ジエタノールアミンなどの
アルカノールアミン類にエチレンオキシド、プロピレン
オキシド、ブチレンオキシド、テトラヒドロフラン、ス
チレンオキシド等の１種又は２種以上を付加せしめて得
られるポリエーテルポリオール類、又はポリテトラメチ
レンエーテルグリコールである。又、エチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、
プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリ
メチレングリコール、1,3及び1,4−ブタンジオール、テ
トラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘ
キサメチレングリコール、デカメチレングリコール、グ
リセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリッ
ト、ソルビット等の少なくとも２個のヒドロキシル基を
有する化合物の１種又は２種以上と、マロン酸、マレイ
ン酸、コハク酸、アジピン酸、洒石酸、ピメリン酸、セ
バシン酸、シュウ酸、フタール酸、テレフタール酸トリ
メリット酸、ヘミメリット酸等の少なくとも２個のカル
ボキシル基を有する化合物の１種又は２種以上とから得
たポリエステルポリオール、又はポリカプロラクトン等
の環状エステルの開環重合体類も用いられる。更に特公
昭39-24737、特公昭41-3473、特公昭43-22108、特公昭4
4-8230、特公昭47-47597、特公昭47-47999、特開昭48-3
4991、特開昭51-50398、特開昭51-70286、特開昭52-112
49、特開昭53-4092、特開昭53-4092、特開昭53-13700、
特開昭54-64264、特開昭53-78297、特開昭54-133599、
特開昭55-5988等に記載のポリエーテルポリオール及び
／又はポリエステルポリオール中でエチレン性不飽和化
合物をグラフト重合させて得られる、いわゆるポリマー
ポリオール組成物が用いられる。かかる組成物を調製す
るのに適当なエチレン性不飽和化合物にはアクリロニト
リル、スチレン等がある。更に、1,2−ポリブタジェン
ポリオール、1,4-ポリブタジェンポリオールも用いられ
る。

これらのポリオールの中でとくに本発明に適したポリオ
ールはプロピレンオキサイド及びエチレンオキサイドを
付加重合して得た２〜４官能のポリエーテルポリオール
であって、全アルキレンオキサイド中のエチレンオキサ
イドの含有量が10〜20重量％、末端における第１級ヒド
ロキシル基の含有量が50〜90重量％のポリエーテルポリ
オールである。またこのポリオールにアクリルニトリル
またはアクリルニトリルとスチレンとをグラフト重合し
て得たポリマーポリオールも本発明に好適である。

上に述べた各種のポリオールのヒドロキシル価の好まし
い範囲は20〜150mgKOH/gであって、これらのポリオール
は単独または混合して用いられる。

本発明で使用するポリイソシアネートは例えば、2,4−
トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシア
ネート、この両イソシアネートの80/20重量比（80/20-T
DI）または65/35重量比（65/35-TDI）の混合物、粗製ト
リレンジイソシアネート（粗製TDI）、4,4′−ジフェル
メタンジイソシアネート（4,4′‐MDI）、2,4′−ジフ
ェルメタンジイソシアネート（2,4′‐MDI）、2,2′−
ジフェルメタンジイソシアネート（2,4′−MDI）、ジフ
ェニルメタンジイソシアネートの異性体混合物（MD
I）、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
（粗製MDI）、トルイジンジイソシアネート、キシリレ
ンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネー
ト、イソホロ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、及びこれらのイソシアネートの
カルボジイミド変性体、ビュレット変性体、二量体、三
量体、プレポリマーである。

ポリイソシアネートは単独または混合して使用するが、
本発明にとくに適したポリイソシアネートはジフェニル
メタンジイソシアネートの異性体混合物のカルボジイミ
ド変性体とポリメチレンポリフェニルポリイソシアネー
トとの混合物である。

本発明に使用する架橋列は、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレ
ングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレン
グリコール、１、３−及び1,4−ブタンジオールなどの
単量体ポリオール、トリエタノールアミン、ジエタノー
ルアミンなどのアルカノールアミン類、エチレンジアミ
ン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンな
どの脂肪族ポリアミン、メチレンオルソクロルアミン、
4,4′−ジフェニルメタンジアミン、アニリン、2,4−ト
リレンジアミン、2,6−トリレンジアミンなどの芳香族
ポリアミン、及びこれらの活性水素化合物にエチレンオ
キサイド、プロピレンオキサイドなどを付加して得られ
るヒドロキシル価200mgKOH/g以上の化合物である。

その他ハイドロキノン、レゾルシン、アニリンなどにエ
チレンオキサイド及び／又はプロピレンオキサイドを付
加して得たヒドロキシル価200mgKOH/g以上の化合物も使
用できる。

ポリイソシアネート中のNCO基とポリオール及び架橋剤
中の活性水素との当量比（NCO/H）が0.70〜1.40となる
ようにポリイソシアネート、ポリオール及び架橋剤を使
用する。

本発明で使用し得る触媒としては従来公知のもので特に
限定はないが、例えばアミン系ウレタン化触媒（トリエ
チルアミン、トリプロピルアミン、トリイソプロパノー
ルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、ヘ
キサデシルジメチルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ
−エチルモルホリン、Ｎ−オクタデシルモルホリン、モ
ノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノ
ールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、N,N−ジ
メチルエタノールアミン、ジエチレントリアミン、N,N,
N′,N′−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N′,N′
−テトラメチルプロピレンジアミン、N,N,N′,N′−テ
トラメチルブタンジアミン、N,N,N′,N′−テトラメチ
ル−1,3−ブタンジアミン、N,N,N′,N′−テトラメチル
ヘキサメチレンジアミン、ビス〔２−（N,N−ジメチル
アミノ）エチル〕エーテル、N,N−ジメチルベンジルア
ミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N,N′,
N″,N″−ペンタメチルジエチレントリアミン、トリエ
チレンジアミン、トリエチレンジアミンのギ酸塩及び他
の塩、第一及び第二アミンのアミノ基のオキシアルキレ
ン付加物、N,N−ジアルキルピペラジン類のようなアザ
環化合物、種々のN,N′,N″−トリアルアキルアミノア
ルキルヘキサヒドロトリアジン類、特公昭52-43517のβ
−アミノカルボニル触媒、特公昭53-14279のβ−アミノ
ニトリル触媒等）、有機金属系ウレタン化触媒（酢酸
錫、オクチル酸錫、オレイン酸錫、ラウリン酸錫、ジブ
チル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチ
ル錫ジクロライド、オクタン酸鉛、ナフテン酸鉛、ナフ
テン酸ニッケル、ナフテン酸コバルト等）等がある。こ
れらの触媒は単独又は混合して用い、その使用量は活性
水素をもつ化合物100部に対して0.0001〜10.0部であ
る。

本発明における発泡剤は、水、トリクロロモノフルオロ
メタン（F-11）、ジクロロジフルオロミタン、メチレン
クロライド、トリクロロトリフルオロエタン、ジブロモ
テトラフルオロエタン、トリクロロエタン、ペンタン、
ｎ−ヘキサン等の１種又は２種以上の混合物である。

本発明における整泡剤は、従来公知の有機けい素界面活
性剤であり、例えば、日本ユニカー社製のL-520、L-53
2、L-540、L-544、L-550、L-3550、L-5305、L-3600、L-
3601、L-5305、L-5307、L-5309、L-5710、L-5720、L-57
40M、L-6202などであり、トーレ・シリコーン社製のSH-
190、SH-192、SH-194、SH-200、SRX-253、SRX-274C、SF
-2961、SF-2962、SRX-280A、SRX-294Aなどであり、信越
シリコーン社製のF-114、F-121、F-122、F-220、F-23
0、F-258、F-260B、F-317、F-341、F-601、F-606、X-20
-200、X-20-201などであり、東芝シリコーン社製ではTF
A-4200、TFA-4202、ゴールドシュミット社製ではB-4113
などである。

これらの整泡剤の使用量は、活性水素をもつ化合物とポ
リイソシアネートとの総量100重量部に対し0.1〜５重量
部である。

本発明には以上のほかに必要により安定剤、充てん剤、
着色剤などを使用することができる。

本発明を実施するにはポリオール、架橋剤、整泡剤、触
媒、発泡剤その他の助剤を所定量混合しレジン成分とす
る。またポリイソシアネートは混合しポリイソシアネー
ト成分とする。

一方所定の硬度を有するポリウレタンの弾性フオームス
ラブから所定の寸法を有するスラブフオームを切り出
し、金型内の所定の位置におく。

ウレタン発泡機を用い、前記両成分の混合比がNCO/H＝
0.70〜1.40となるように混合し、スラブフオームを設置
した金型内の空間部へ注入し直ちに蓋を閉じて発泡硬化
させる。金型は必要に応じ予め30〜50℃に加熱してお
き、また発泡終了後硬化を完全に行うため加熱すること
もできる。硬化終了後生成した異硬度ポリウレタンタン
フオーム成形物を金型から取り出す。

（作用及び効果） 本発明による異硬度ポリウレタンフオーム成形物は自動
車の座席及び背凭れとして使用すると自動車の運転者及
び同乗者の体の保持性を高めることができる。また硬度
を異にするフオームの境界面の位置が一定であるためフ
オームの品質のばらつきをなくすることができる。さら
に前記境界面の硬度上昇が少ないため、フオーム内に異
物感を生ぜず使用者に不快感を与えることがない。

（実施例） 次に本発明の実施例を述べる 実施例には次の原料を使用した。

ポリオールＡ……グリセリンを開始剤とし、酸化プロピ
レンを83.8モル付加重合し、次いで酸化エチレンを15.8
モル付加重合して得たヒドロキシル価34mgKOH/g、第１
級ヒドロキシル基含有量71重量％を有するポリエーテル
ポリオール。

ポリオールＢ……ポリオールＡにアクリルニトリルを８
重量％グラフト重合して得たヒドロキシル価32mgKOH/g
のポリマーポリオール。

触媒Ｃ……トリエチレンジアミンの33％ジエチレングリ
コール溶液。

触媒Ｄ……ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル。

触媒Ｅ……N-プロピルモルホリン。

シリコーン油Ｆ……日本ユニカー社製整泡剤L-5309 イソシアネートＧ……NCO基含有量31重量％の粗製MDIと
NCO基含有量28重量％のカルボジイミド変性MDIとの同量
混合物 イソシアネートＨ…NCO基含有量48.3重量％の80/20-TDI
とNCO基含有量31重量％の粗製MDIとの4:1重量比の混合
物 フオーム物性はJIS K-6301及び‐6401により測定した。

硬度は25％押込硬度（ILD）により測定し、サグファク
タは65％押込硬度と25％押込硬度との比率で示した。

表１及び表２の配合量は重量部にて示した。

実施例１〜４ ポリオールＡ、水、触媒Ｃ及びＤ、シリコーン油Ｆ、ジ
エタノールアミン、F-11の表１に示す量を混合したレジ
ン液とした。このレジン液をイソシアネートG52.7部と
混合し厚さ100mmの型に注入発泡し成形フオームを得
た。この成形フオーム32の硬度は20kg/314cm²であっ
た。

別に硬度11.3kg/314cm²を有する弾性フオームのスラブ
から厚さ20mmのスラブフオームを切り出した。

350×350×100mmのアルミ製テストモールドの底面にス
ラブフオームを置きその上にレンジ成分とイソシアネー
トＧとの上記混合物を注入し、蓋閉め後室温にて硬化さ
せて脱型して異硬度ポリウレタンフオーム成形物を得
た。この配合におけるフリー発泡時の反応性は、クリー
ムタイム３〜６秒、ライズタイム35〜66秒であった。

得られた異硬度ポリウレタンフオーム成形物はスラブフ
オームと、成形フオームとの境界面上でのスラブフオー
ムへの反応混合液の含浸の深さは、１〜3mmにとどま
り、かつスラブ部分と、その上で発泡硬化された、ウレ
タンフオーム部分は完全に接着されていた。得られたウ
レタンフオーム成形物の成形性、フオーム感触は、スラ
ブ中へのウレタン反応混合液の含浸の程度が少ないため
非常に良好であった。

実施例５ ポリオールＢ、水、触媒Ｃ、Ｄ、Ｅ、シリコーン油Ｆ、
ジエタノールアミンを表１に記載の重量比にて混合した
レジン液を調製する。このレジン液536gに対してイソシ
アネートH197gを加え６秒間攪拌後350×350×100mmのア
ルミ製テストモールドに、この反応混合液を注入し、ふ
たを閉め後、室温にて硬化させた後脱型し、ウレタンフ
オーム成形物を得た。この配合におけるフリー発泡時の
反応性は、クリームタイム３〜４秒、ライズタイム45秒
であり、硬度は21kg/314cm²であった。

次ぎにこのモールドの底面に実施例１のスラブフオーム
を置き、上記原料混合物を注入した。得られた異硬度ウ
レタンフオーム成形物は実施例１〜４で得られたウレタ
ンフオーム成形物と同様にフオームの感触は良好であっ
た。

比較例１ 実施例４において触媒Ｃを減少し、表−１の比較例１に
示した配合を用いて実施例１と同様の方法を用いてウレ
タンフオーム成形物を得た。この配合におけるフリー発
泡時における反応性はクリームタイム６〜７秒、ライズ
タイム85秒であった。

このウレタンフオーム成形物はスラブ部分と、その上で
発泡硬化された成形ウレタンフオーム部分とで異なる硬
度を持っていたが、その境界面上でのスラブフオームへ
の反応混合液の含浸の深さが5mmと大きく、得られたウ
レタンフオーム成形物のフオーム感触は不良であった。

比較例２及び３ 実施例５において触媒量を減少し、表−１に記載の比較
例２及び３に示した配合を用いて実施例１と同様の方法
を用いてウレタンフオーム成形物を得た。この配合にお
けるフリー発泡時の反応性はクリームタイム４〜７秒、
ライズタイム65〜98秒であった。

このウレタンフオーム成形物はスラブ部分とその上で発
泡硬化された成形ウレタンフオーム部分とで異なる硬度
を持っていたが、その境界面上でのスラブフオームへの
反応混合液の含浸の深さが５〜6mmと大きく得られたウ
レタンフオーム成形物のフオーム感触は不良であった。

実施例６〜11 表−１中の実施例３に記載した配合のレジンプレミック
ス110.9部に対して、イソシアネートG47.4部または52.7
部を混合し６秒間攪拌し、実施例１の厚さ20mmのスラブ
フオームを底面に置いた厚さ100mmの座席のアルミニウ
ム製モールドに反応混合液を種々の量注入した後蓋を閉
め、室温にて硬化させた後脱型し、異硬度ウレタンフオ
ーム成形物を得た。この配合における反応性は、クリー
ムタイム５〜６秒、ライズタイム48〜53秒であった。フ
オーム物性は表−２に示す通りになった。

この異硬度ウレタンフオーム成形物においては、反応混
合液のスラブフオームへの含浸の深さは注入量、及びレ
ジン成分とイソシアネートとの比率には関係なく、いず
れの場合にも１〜3mmと少なく、フオーム感触は良好で
比較例５、６のフオームに比べサグファクタが3.3〜3.5
と著しく増加した。

比較例５ 表−１中の実施例３に記載した配合のレジン液110.9部
に対してイソシアネートG47.4部を混合し、実施例９と
同様に処理してウレタンフオーム成形物を得た。このウ
レタンフオームのサグファクタは2.92であった。

比較例６ 実施例１に使用したスラブフオームを350×350×100mm
に切断し、硬度を測定した。このフオームのサグファク
タは2.22であった。

【図面の簡単な説明】

図１、図２及び図３は異硬度ポリウレタンフオームの土
手付き座席用シートの断面を示す。 図４はヘッドレストの断面を示す。 図１〜４において１、21、31、41はスラブフオームを示
し、２、22、32、42は成形フオームを示す。また３、2
3、33、43は境界面を示す。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 31:58

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ異なる硬度を有する部分からなる
   ポリウレタンフォームであって、部分１、21、31、41が
   既に発泡硬化した特定の硬度を有するスラブフォームで
   あり、残りの部分２、22、32、42がポリウレタンフォー
   ム原料混合物を注入しスラブフォームと一体で発泡成形
   してなる別の硬度を有する成形フォームであり、スラブ
   フォームと成形フォームとの境界面３、23、33、43にお
   ける含浸による硬度上昇部分の厚さが１〜3mmであるこ
   とを特徴とする異硬度ポリウレタンフォーム成形物。
2. 【請求項２】それぞれ異なる硬度を有する部分からなる
   ポリウレタンフォームであって、部分１、21、31、41が
   既に発泡硬化した特定の硬度を有するスラブフォームで
   あり、残りの部分２、22、32、42がクリームタイムが３
   〜８秒であり、ライズタイムが20〜70秒であるポリウレ
   タンフォーム原料混合物を注入しスラブフォームと一体
   で発泡成形してなる別の硬度を有する成形フォームであ
   り、スラブフォームと成形フォームとの境界面３、23、
   33、43における含浸による硬度上昇部分の厚さが１〜3m
   mであることを特徴とする異硬度ポリウレタンフォーム
   成形物の製造方法。