JP4540545B2 - 軟質ポリウレタンフォーム成形品 - Google Patents

Description

本発明は、ＮＯｘガスや紫外線により変色し難い軟質ポリウレタンフォーム成形品に関する。

軟質ポリウレタンフォームは、ポリオールとポリイソシアネートを水及び触媒の存在下に反応させて得られるものあり、優れた軽量性、クッション性及び耐久性を有することから、衣料用途、特に衣料用パッド材としてブラジャーパッドや肩パッド等に幅広く用いられている。

また、一般的な軟質ポリウレタンフォームは、ポリイソシアネートとしてトルエンジイソシアネートなどの芳香族系ポリイソシアネートが用いられるが、これにより得られる軟質ポリウレタンフォームは、ＮＯｘガスや、太陽光などの紫外線による黄変が著しい。しかし、衣料用途の場合、黄変するものは好まれない。

従来、黄変を抑える方法として、種々の酸化防止剤を組み合わせて使用する方法や、ポリイソシアネートとして脂肪族系ポリイソシアネートのみを用いる方法がある。しかし、種々の酸化防止剤を組み合わせて使用する方法においては、原料が高価となり、軟質ポリウレタンフォームの製品価格が上昇する問題がある。また、ポリイソシアネートとして脂肪族系ポチイソシアネートのみを用いると反応性が低くなって、触媒やポリオールに特殊なタイプのものを使用する必要があり、汎用性に欠ける問題がある。

また、衣料用パッド材（ブラジャーパッド、肩パッド）などにおいては、所定形状を保持する必要があることから、規定の厚みに加工した軟質ポリウレタンフォームを、熱成形型で熱プレス成形することにより賦形して所望の軟質ポリウレタンフォーム成形品とすることが一般的に行われている。熱プレス成形は、通常２００℃前後で行われるが、その際に熱で軟質ポリウレタンフォームが黄変する問題がある。しかも、熱プレス成形時の熱履歴（加熱温度及び加熱プレス時間）が大きいほど、その後の黄変が促進される傾向にある。

特開２０００−２２６４２９号公報 特開平１０−３６５４３号公報

本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、熱プレス成形による黄変の影響を抑えることができ、しかも製造に際して特殊な触媒やポリオールを使用する必要のない安価な軟質ポリウレタンフォーム成形品の提供を目的とする。

請求項１の発明は、ポリオールとポリイソシアネートを水及び触媒の存在下に反応させて得られた軟質ポリウレタンフォームを熱プレス成形により賦形してなる軟質ポリウレタンフォーム成形品において、前記ポリイソシアネートを芳香族系ポリイソシアネートと脂肪族系及び／または脂環族系ポリイソシアネートで構成し、前記芳香族系ポリイソシアネートと前記脂肪族系及び／または脂環族系ポリイソシアネートの重量割合が、芳香族系ポリイソシアネート：脂肪族系及び／または脂環族系ポリイソシアネート＝９５：５〜６０：４０であり、前記触媒がアミン触媒のみからなることを特徴とする。

本発明によれば、ポリイソシアネートとして芳香族系ポリイソシアネートと脂肪族系及び／または脂環族系ポリイソシアネートを併用することにより、軟質ポリウレタンフォームの発泡時における反応性の低下を抑えることができると共に触媒を厳選したり、特定のポリオールとの組み合わせを検討したりすること等を不要にすることができ、しかも熱プレス成形に起因する軟質ポリウレタンフォーム成形品の黄変を生じ難くすることができる。さらに、触媒をアミン触媒のみとして錫系触媒を使用しない場合でも軟質ポリウレタンフォームを良好な発泡状態で得ることが可能になり、しかもアミン触媒のみとして錫系触媒を使用しないことにより、軟質ポリウレタンフォーム成形品の黄変を一層生じ難くすることができる。なお、本発明において、「脂肪族系及び／または脂環族系ポリイソシアネート」は、脂肪族系ポリイソシアネートと脂環族系ポリイソシアネートの両方または何れか一方を意味する。

本発明において使用されるポリオールは、軟質ポリウレタンフォーム用として知られているエーテル系ポリオールまたはエステル系ポリオールを用いることができる。エーテル系ポリオールとしては、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、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、シュークロース等の多価アルコール、またはその多価アルコールにエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオールを挙げることができる。また、エステル系ポリオールとしては、マロン酸、コハク酸、アジピン酸等の脂肪族カルボン酸やフタル酸等の芳香族カルボン酸と、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等の脂肪族グリコール等とから重縮合して得られたポリエステルポリオールを使用することもできる。

ポリイソシアネートとしては、イソシアネート基を２以上有する芳香族系ポリイソシアネートと脂肪族系及び／または脂環族系ポリイソシアネートが併用される。芳香族系ポリイソシアネートは芳香環を有するポリイソシアネートをいい、例えばトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ポリメリックポリイソシアネート（クルードＭＤＩ）等を挙げることができる。一方、脂肪族系ポリイソシアネートは直鎖状の炭化水素鎖にイソシアネート基がついたポリイソシアネートをいい、例えば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、リジンジイソシアネート等を挙げることができる。また、脂環族系ポリイソシアネートとは、環状炭化水素鎖にイソシアネート基がついたポリイソシアネートをいい、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ジシクロヘキサメタンジイソシアネート等を挙げることができる。なお、その他プレポリマーも使用することができる。また、併用される芳香族系ポリイソシアネート、脂肪族系ポリイソシアネート、脂環族系ポリイソシアネートは、それぞれ一種類に限られず一種類以上であってもよい。例えば、脂肪族系ポリイソシアネートの一種類と芳香族系ポリイソシアネートの二種類を併用してもよい。

芳香族系ポリイソシアネートと脂肪族系ポリイソシアネート及び／または脂環族系ポリイソシアネートの重量割合は、芳香族系ポリイソシアネート：脂肪族系及び／または脂環族系ポリイソシアネート＝９５：５〜６０：４０が好ましく、より好ましくは９０：１０〜７０：３０である。前記範囲より芳香族系ポリイソシアネートの割合が多いと、脂肪族系及び／または脂環族系ポリイソシアネートによる効果が少なくなり、それに対して前記範囲より芳香族系ポリイソシアネートの割合が少ないと反応性が低くなって、発泡性が低下し、一般的なポリオールや触媒では良好に発泡し難くなる。

水は、発泡剤として使用されるもので、ポリオール１００重量部に対して０．５〜５．０重量部程度が好適である。

触媒としては、軟質ポリウレタンフォーム用として公知のものを用いることができ、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ジエタノールアミン、ジメチルアミノモルフォリン、Ｎ−エチルモルホリン、テトラメチルグアニジン等のアミン触媒を挙げることができる。特に、アミン触媒の単独使用が好ましい。アミン触媒の単独使用により、黄変をより効果的に抑えることができる。触媒の一般的な量は、ポリオール１００重量部に対して０．０１〜２．０重量部程度である。

その他、整泡剤、顔料、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、架橋剤などの添加剤を適宜配合することができる。整泡剤は、軟質ポリウレタンフォームに用いられるものであればよく、シリコーン系整泡剤、含フッ素化合物系整泡剤および公知の界面活性剤を挙げることができる。顔料は、求められる色に応じたものが用いられる。特に衣料用パッド材のフォームにおける顔料としては白顔料が好ましい。酸化防止剤は、フェノール系、アミン系等のラジカル連鎖禁止剤（一次酸化防止剤）、及びイオウ系、リン系等の過酸化物分解剤（二次酸化防止剤）等があり、両者を併用すれば相乗効果が得られる。光安定剤は、ヒンダードピペリジン骨格を持つヒンダードアミン等を使用することができる。紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系、シアノアクリレート系等を挙げることができる。架橋剤は、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、グリセリン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン等を挙げることができる。

軟質ポリウレタンフォームは、前記ポリオール、ポリイソシアネート、水、触媒、及び適宜の添加剤からなるポリウレタン発泡原料を攪拌機で混合して前記ポリオールとポリイソシアネートを反応させ、発泡させる公知の製造方法によって形成される。

前記発泡により得られた軟質ポリウレタンフォームは、所要厚みに裁断された後、所定形状の型面を有する熱成形型で熱プレス成形することにより賦形されて、所望の軟質ポリウレタンフォーム成形品とされる。

前記熱プレス成形は、温度１８０℃〜２３０℃、プレス時間３０秒〜３分が好ましく、より好ましくは温度１９０℃〜２１０℃、プレス時間３０秒〜３分であり、熱プレス成形する軟質ポリウレタンフォームの厚みによって前記範囲内で設定されるのが好ましい。熱プレス成形時の圧縮程度は、熱プレス時に軟質ポリウレタンフォームが熱成形型の型面に沿って変形すればよく、具体的には、熱成形型の型面形状や、熱プレス成形する軟質ポリウレタンフォームの密度及び求められる軟質ポリウレタンフォーム成形品の硬さ等に応じて決定される。

以下この発明の実施例について、比較例とともに具体的に説明する。表１に示す各成分を同表中の配合割合にしたがって反応容器に投入し、軟質ポリウレタンフォーム製造の常法にしたがって撹拌し、ポリオールとポリイソシアネートを反応させて軟質ポリウレタンフォームを製造した。その際、発泡状態を確認した。なお、ポリオールは品名：ＧＰ３０００（ポリオキシアルキレンポリオール、ＯＨＶ＝５６、分子量３０００）、三洋化成工業株式会社製、架橋剤は品名：ＰＰ−２００（ポリオキシプロピレングリコール）、三洋化成工業株式会社製、アミン触媒は品名：ＬＶ３３（トリエチレンジアミン３３％プロピレングリコール溶液）、中京油脂株式会社製、錫触媒は品名：ＤＡＢＣＯ Ｔ−９（スタナスオクトエート）、エアプロダクツ株式会社製、整泡剤は品名：ＳＺ１１３６（ポリアルキレン変性シリコーン）、日本ユニカ株式会社製、光安定剤は品名：Ｔｉｎｕｖｉｎ５７１（ベンゾトリアゾール系化合物）、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製、酸化防止剤は品名：Ｉｒｇａｎｏｘ１１３５（フェノール系化合物）、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、芳香族系ポリイソシアネートは品名：コロネート Ｔ−８０（トルエンジイソシアネート）、日本ポリウレタン工業株式会社製、脂環族系ポリイソシアネートは品名：ＩＳＯＣＹＮＡＴ ＩＰＤＩ（イソホロンジイソシアネート）、デグサ株式会社製、である。また、表1における各成分の数値は重量部である。

このようにして得られた軟質ポリウレタンフォームを厚み１０ｍｍに裁断して試験片を形成した。この試験片に対して、ＹＩ値測定器（ＣＯＬＯＵＲ ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＳＭ−４、スガ試験機製）で初期ＹＩ値を測定した。

また、前記軟質ポリウレタンフォームを厚み１０ｍｍに裁断した後、熱プレス成形型で３ｍｍに熱プレス成形し、賦形された軟質ポリウレタンフォーム成形品を得た。熱プレス成形型の型面形状は、平板状である。また、このようにして得られた軟質ポリウレタンフォーム成形品に対してＮＯｘ黄変試験を行いＹＩ値を測定した。ＮＯｘ黄変試験は、まず、試験片をデシケータにセットし、９９．９％の二酸化窒素をシリンジで約２ｍｌ（ミリリットル）採取し、デシケータ内に注入する。４００ｒｐｍ、５分間攪拌した後、二酸化窒素ガスを検知管（ガステック製）で濃度測定すると、およそ１０ｐｐｍになる。その状態で２時間放置した後に試験片を取り出し、この試験片に対して再度同様の手順を繰り返して試験片を二酸化窒素中に２時間放置した後、試験片を取り出してＹＩ値を測定した。結果は表１に示すとおりである。表１中のプレス有ＮＯｘ曝露後ＹＩ値欄における温度は熱プレス成形温度、時間はプレス時間を示す。

表１から明らかなように、実施例の軟質ポリウレタンフォーム成形品（プレス有）は、比較例の軟質ポリウレタンフォーム成形品（プレス有）よりも、ＮＯｘ黄変試験結果のＹＩ値が小さく、黄変し難いものであることがわかる。したがって、熱プレス成形品からなる本発明の軟質ポリウレタンフォーム成形品は、ＮＯｘガスによっても黄変し難く、黄変防止が求められる衣料用として好適である。

Claims (1)

1. ポリオールとポリイソシアネートを水及び触媒の存在下に反応させて得られた軟質ポリウレタンフォームを熱プレス成形により賦形してなる軟質ポリウレタンフォーム成形品において、前記ポリイソシアネートを芳香族系ポリイソシアネートと脂肪族系及び／または脂環族系ポリイソシアネートで構成し、
   前記芳香族系ポリイソシアネートと前記脂肪族系及び／または脂環族系ポリイソシアネートの重量割合が、芳香族系ポリイソシアネート：脂肪族系及び／または脂環族系ポリイソシアネート＝９５：５〜６０：４０であり、
   前記触媒がアミン触媒のみからなることを特徴とする軟質ポリウレタンフォーム成形品。