(57)【要約】【課題】エア溜りが大幅に低減された成形性の高い車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームの製造方法、かかる方法により製造される成形性の高い車両のシートパッド用軟質ウレタンフォーム及び車両用シートパッドを提供する。【解決手段】ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを、触媒、発泡剤及び整泡剤の存在下で反応させる工程を含む車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームの製造方法であって、前記触媒は、トリエチレンジアミンを含む少なくとも２種の３級アミンを含み、前記少なくとも２種の３級アミンの総配合量は、前記ポリオール成分１００質量部に対して０．３〜０．５質量部であり、前記トリエチレンジアミンの配合量は、前記ポリオール成分１００質量部に対して０．２質量部以下であることを特徴とする車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを、触媒、発泡剤及び整泡剤の存在下で反応させる工程を含む車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームの製造方法であって、
前記触媒は、トリエチレンジアミンを含む少なくとも２種の３級アミンを含み、
前記少なくとも２種の３級アミンの総配合量は、前記ポリオール成分１００質量部に対して０．３〜０．５質量部であり、
前記トリエチレンジアミンの配合量は、前記ポリオール成分１００質量部に対して０．２質量部以下である
ことを特徴とする車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法により製造した車両のシートパッド用軟質ウレタンフォーム。
【請求項３】
請求項２に記載の軟質ウレタンフォームを用いて製造した車両用シートパッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームの製造方法、車両のシートパッド用軟質ウレタンフォーム及び車両用シートパッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用シートパッドの製造には、軟質ポリウレタンフォームが用いられる。軟質ポリウレタンフォームは、比較的軽量である上、クッション性能、耐久性能、衝撃吸収性等に優れ、要求に応じて適切な性状や物性性能を広い範囲で発揮させることが可能な材料である。
【０００３】
軟質ポリウレタンフォームによって構成される車両用シートパッドは、従来より、モールド成形により製造されることが知られている。具体的には、ポリオール成分及びポリイソシアネート成分を主成分とした反応性混合物を、プラスチック又は金属製のモールドに注入し、かかるモールド内で軟質ポリウレタンフォームの発泡及び硬化を行うという方法であり、モールドの形状を適宜変えることにより、複雑な形状の製品を高い寸法精度で製造することができる。
【０００４】
一方で、現状、モールド成形による軟質ウレタンフォームの製造においては、種々の欠陥を生じることが多い。その一つとして、成形後の軟質ウレタンフォーム内に、反応によって生じる二酸化炭素等のガスが残留してしまうエア溜りという欠陥が挙げられ、発生する種々の欠陥の中でも、比較的大きな割合を占める。これらの欠陥への対処としては、目視により検出し、手作業で補修するのが通常である。また、かかるエア溜りの発生自体を抑制する対策として、例えば、モールドにおけるガス抜き位置の変更や、布等の副資材の形状変更を行うことも多い。
【０００５】
しかしながら、目視による検出の不完全さ、手間、及び副資材の調達費用等の観点から、上記対処及び対策には改善の余地があり、より効果的なエア溜りの低減方法が望まれる。
【０００６】
車両シートクッション用の軟質ウレタンフォームにおけるエア溜りを抑制する方法として、例えば、特開２００１−６４３４７号公報は、低総不飽和度のポリオールを用いた高粘度のレジンプレミックスと有機ポリイソシアネートとを用いることにより、車両用シートクッションに要求される物性を満足する上、エア溜りが軽減された軟質ポリウレタンフォームが製造できることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−６４３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、かかる方法によってもなお、エア溜りは相当数発生し得るため、軟質ポリウレタンフォームの配合材料について、さらなる改良が求められている。
【０００９】
本発明の目的は、上述の問題を解決するためのものであり、エア溜りが大幅に低減された成形性の高い車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームの製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかる方法により製造される、成形性の高い車両のシートパッド用軟質ウレタンフォーム及び車両用シートパッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、特定種・特定量の触媒等を用いてポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させることにより、エア溜りが大幅に低減された成形性の高い車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームが得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
即ち、本発明の車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームの製造方法は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを、触媒、発泡剤及び整泡剤の存在下で反応させる工程を含む方法であって、前記触媒は、トリエチレンジアミンを含む少なくとも２種の３級アミンを含み、前記少なくとも２種の３級アミンの総配合量は、前記ポリオール成分１００質量部に対して０．３〜０．５質量部であり、前記トリエチレンジアミンの配合量は、前記ポリオール成分１００質量部に対して０．２質量部以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームは、上記方法により製造したことを特徴とし、また、本発明の車両用シートパッドは、かかる軟質ウレタンフォームを用いて製造したことを特徴とする。これら軟質ウレタンフォーム及び車両用シートパッドは、エア溜りが大幅に低減され、成形性が非常に高い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームの製造方法によれば、かかる軟質ウレタンフォームにおけるエア溜りの大幅な低減を実現することができるため、製造時の欠陥品の発生を抑制することができる。また、モールドにおけるガス抜き位置の変更等に係る手間や、布等の副資材の調達費用を省くことも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】反応性混合物をモールドに注入した後のフォーム高さ及びトルク値の経時データである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明を、その実施形態を例示して詳細に説明する。
本発明の車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームの製造方法は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを、触媒、発泡剤及び整泡剤の存在下で反応させる工程を含む方法であって、前記触媒は、トリエチレンジアミンを含む少なくとも２種の３級アミンを含み、前記少なくとも２種の３級アミンの総配合量は、前記ポリオール成分１００質量部に対して０．３〜０．５質量部であり、前記トリエチレンジアミンの配合量は、前記ポリオール成分１００質量部に対して０．２質量部以下であることを特徴とする。一般に、軟質ウレタンフォームの製造においては、イソシアネート基と、通常は水である発泡剤とが発熱反応し、二酸化炭素が発生する。特にモールド成形による製造の場合には、フォームが早期に硬化することによってかかる二酸化炭素が逃げ場を失うため、エア溜りが発生すると考えられている。この点、本発明の車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームの製造方法においては、モールド近傍のフォームの硬化開始時間が遅くなり、発生した二酸化炭素の逃げ場をより長時間に亘って確保することができるため、得られる軟質ウレタンフォームにおけるエア溜りの数が大幅に低減されるものと考えられる。
【００１６】
本発明の車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームの製造方法においては、ポリオール成分を使用する。前記ポリオール成分としては、特に制限はなく、通常の軟質ポリウレタンフォームに使用されるポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及び／又はポリマーポリオールを使用することができる。ここで、前記ポリエーテルポリオールは、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコールに、エチレンオキシドやプロピレンオキシド等のアルキレンオキサイドを付加重合させて得られる。なお、本発明に使用するポリエーテルポリオールとしては、商業的に入手可能なポリエーテルポリオールを用いることができ、かかる商業的に入手可能なポリエーテルポリオールとしては、三井化学株式会社製「ＥＰ−３３０Ｎ」、三洋化成工業株式会社製「ＫＣ７１０」等が挙げられる。
【００１７】
また、前記ポリエステルポリオールは、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、プロピレングリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の多価アルコールと、アジピン酸、グルタル酸、コハク酸、セバシン酸、ピメリン酸、スベリン酸等の多塩基カルボン酸との脱水縮合により得られる。
【００１８】
また、ポリマーポリオールは、前記ポリエーテルポリオールに、メラミン樹脂、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリル−スチレン共重合体等のポリマー成分をグラフト共重合させて得られる。なお、本発明に使用するポリマーポリオールとしては、商業的に入手可能なポリマーポリオールを用いることができ、かかる商業的に入手可能なポリマーポリオールとしては、三井化学株式会社製「ＰＯＰ３６２８」等が挙げられる。
【００１９】
これらポリオール成分は、１種単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらポリオール成分の中でも、ポリエーテルポリオール及び／又はポリマーポリオールを使用するのが好ましい。
【００２０】
本発明の車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームの製造方法においては、前記ポリオール成分に対する硬化剤として、ポリイソシアネート成分を使用する。前記ポリイソシアネート成分は、特に制限はなく、通常の軟質ポリウレタンフォームに使用される芳香族イソシアネート若しくはその誘導体、脂肪族イソシアネート若しくはその誘導体、及び／又は脂環族イソシアネート若しくはその誘導体を使用することができる。これらポリイソシアネート成分は、１種単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよいが、特に、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）及びジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を組み合わせて用いるのがより好ましい。かかる場合において、トリレンジイソシアネートとジフェニルメタンジイソシアネートとの質量比（ＴＤＩ／ＭＤＩ）は、７０／３０〜９０／１０であるのが好ましい。
【００２１】
前記ポリイソシアネート成分の配合量は、通常、イソシアネートインデックス（［イソシアネート基のモル数］／［ポリオール成分におけるイソシアネート反応性活性水素基のモル数］×１００）で表され、７０〜１３０の範囲が好ましく、８０〜１１０の範囲がより好ましい。イソシアネートインデックスがかかる範囲であることにより、適度な硬度と強度とが両立する軟質ウレタンフォームを製造することができる。
【００２２】
また、本発明においては、前記ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応のための触媒を使用する。前記触媒としては、軟質ウレタンフォームの製造において通常用いられるものを使用することができるが、３級アミンを少なくとも２種含み、且つ、そのうちの１種はトリエチレンジアミンであることを要する。前記トリエチレンジアミン以外の３級アミンとしては、ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ−メチルモルフォリン等が挙げられ、その中でも、ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテルを用いることが好ましい。即ち、前記触媒における少なくとも２種の３級アミンとしては、トリエチレンジアミンとビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテルとを併用することが好ましい。
【００２３】
前記少なくとも２種の３級アミンの総配合量は、前記ポリオール成分１００質量部に対して０．３〜０．５質量部である必要があり、０．４〜０．５質量部であることがより好ましい。前記少なくとも２種の３級アミンの総配合量が前記ポリオール成分１００質量部に対して０．３質量部未満では、硬化の開始が遅れ、フォームの自重に耐えられずウレタンフォームの崩壊が起こってしまうおそれがある。一方、０．５質量部を超えると、反応速度が過度に上昇して、フォーム中で発生した気泡が十分に排除されないおそれがある。
【００２４】
その一方で、前記トリエチレンジアミン自体の配合量は、前記ポリオール成分１００質量部に対して０．２質量部以下である必要がある。前記トリエチレンジアミンの配合量が前記ポリオール成分１００質量部に対して０．２質量部を超えると、反応速度が過度に上昇して、フォーム中で発生した気泡が十分に排除されないおそれがある。一方、前記トリエチレンジアミンの配合量は、前記ポリオール成分１００質量部に対して０．１質量部以上であるのが好ましい。
【００２５】
なお、前記触媒としては、上述したものに加え、３級アミン以外の触媒を使用することもでき、例えば、モルホリン類等の２級アミン、オクタン酸スズやジブチルチンジラウレイト等の有機スズ化合物等を使用することもできるが、本発明においては、前記触媒として、３級アミンのみを用いるのが好ましい。
【００２６】
さらに、本発明の車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームの製造方法においては、発泡剤及び整泡剤を使用する。前記発泡剤は、ポリイソシアネート成分のイソシアネート基の一部と発熱反応して、二酸化炭素を発生させる機能を有し、かかる二酸化炭素が発泡作用を与える。前記発泡剤としては、水、水素原子含有ハロゲン炭化水素等が挙げられるが、環境上の配慮の観点から水が好ましく、その配合量は、ポリオール成分１００質量部に対して０．１〜１０質量部であるのが好ましく、０．５〜５質量部であるのがより好ましい。また、前記整泡剤は、その小さな表面張力により、生成した気泡を均一・安定化させ、粗大化及び不均一化を防止する機能を有する。前記整泡剤としては、ジメチルシロキサン系、ポリエーテルジメチルシロキサン系、フェニルメチルシロキサン系等のシリコーン整泡剤が挙げられ、これら整泡剤の配合量は、前記ポリオール成分１００質量部に対して０．０１〜３．０質量部であるのが好ましい。
【００２７】
本発明の車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームの製造方法においては、上述した成分の他、架橋剤、乳化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、充填剤、難燃剤、可塑剤等の各種添加剤を、必要に応じて使用することができる。
【００２８】
本発明の車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームの製造方法は、上述の配合成分及び該成分の配合比に従えばよく、従来の軟質ポリウレタンフォームの製造方法に基づいて実施することができる。従来の軟質ウレタンフォームの製造方法としては、例えば、反応性混合物を金型に直接注入するモールド法や、ワンショット法、セミプレポリマー法、プレポリマー法等のスラブ法が挙げられるが、エア溜りをより効果的に低減する観点から、モールド法により製造することが好ましい。さらに、前記モールド法においては、低圧発泡機又は高圧発泡機を用いることが好ましく、かかる発泡機としては、ポリオール成分と、その他の成分を予め混合したものとを混合して得られる反応性混合物をモールドに注入できるタイプのものが好ましい。なお、注入する反応性混合物の温度は、２５〜３５℃が好ましく、モールドの温度は、５５〜６５℃が好ましい。また、かかる反応性混合物の発泡及び硬化に関しては、発泡作用によりフォームの高さが最大に達する時間よりも、硬化開始時間の方が遅いことが、エア溜りを低減する上では好ましい。ただし、フォームの成形に過度の時間がかかることによる生産性の悪化を防止する観点からは、これらの時間の差（（硬化開始時間）−（フォームの高さが最大に達する時間））が０秒超４５秒以下であることがより好ましい。
【００２９】
上記方法に従って製造される車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームは、エア溜りが大幅に低減され、非常に高い成形性を有するため、製造時の欠陥品の発生が抑制され、顧客からのクレームの低減にもつながる。さらに、モールドにおけるガス抜き位置の変更等に係る手間や、布等の副資材の調達費用を省くことも可能となる。
【００３０】
本発明の車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームは、上述の方法により製造したことを特徴とする。さらに、本発明の車両用シートパッドは、本発明の車両のシートパッド用軟質ウレタンフォームを用いて製造したことを特徴とし、本発明の軟質ウレタンフォーム単独で製造してもよいし、本発明の軟質ウレタンフォームと、他のシートパッド素材とを積層して製造してもよい。かかる車両のシートパッド用軟質ウレタンフォーム及び車両用シートパッドは、エア溜りが大幅に低減され、成形性が非常に高い。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は下記の実施例になんら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更可能である。
【００３２】
はじめに、表１に記載の配合処方で、ポリオール成分、触媒、発泡剤及び整泡剤を撹拌混合した。次に、得られた混合物とポリイソシアネート成分とを、表１に記載の配合比で高圧発泡機にて混合し、その反応性混合物を２００φ×２２０ｍｍの容器に注入した。このとき、反応性混合物の温度を２５〜３５℃とし、容器の温度を５５〜６５℃に保持した。そして、硬化開始時間、発泡高さ頂点到達時間、並びに発泡及び硬化後の軟質ウレタンフォームにおけるエア溜りの個数、及び残存気体の割合を、以下の方法により評価した。その結果を表１に示す。
【００３３】
＜硬化開始時間＞
上記高圧発泡機内で各種成分の混合を開始した時点を測定開始時とした。得られた反応性混合物を容器に注入した後、ＡＩＫＯＨ社製トルクメーター「０Ｆ−００２Ｋ」により、容器とフォームとの接触面付近のトルク値（単位：ｍＮ・ｍ）を経時的に測定した。そして、前記測定開始時から、かかるトルク値が急激に上昇し始めた時（トルク値の傾きが突如増加した時）までの経過時間を、硬化開始時間として求めた。なお、図１に、かかるトルク値の経時データを示す。
【００３４】
＜発泡高さ頂点到達時間＞
上記高圧発泡機内で各種成分の混合を開始した時点を測定開始時とした。得られた反応性混合物を、容器（２００φ×２２０ｍｍ）に注入し、発泡作用により容器内で変化するフォームの高さを経時的に測定した。そして、前記測定開始時から、かかる高さが最大に達したときまでの経過時間を、発泡高さ頂点到達時間として求めた。なお、図１に、かかるフォーム高さの経時データを示す。
【００３５】
＜エア溜りの個数＞
前記発泡高さ頂点到達時間が経過し、且つ、前記トルク値が十分に安定した後、成形フォームを容器から取り出し、目視にて直径１０ｍｍ以上のエア溜りの個数をカウントした。この値が小さい軟質ウレタンフォームほど、エア溜りが低減され、成形性が高いことを示す。
【００３６】
＜残存気体の割合＞
上述の通り容器から取り出した成形フォームの重量を測定した後、当該成形フォームをクラッシュさせた。次いで、クラッシュ後のフォームの重量を測定し、クラッシュ前後におけるフォーム重量の減少量から、残存気体の割合を算出した。この値が小さい軟質ウレタンフォームほど、残存気体が少なく、成形性が高いことを示す。
【表１】
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＊１  ポリエーテルポリオールＡ：数平均分子量５０００、ヒドロキシル基数３、エチレンオキサイド含量１５％
＊２  ポリエーテルポリオールＢ：数平均分子量３５０、ヒドロキシル基数３、エチレンオキサイド含量０％
＊３  ポリマーポリオール：数平均分子量５０００、ヒドロキシル基数３、エチレンオキサイド含量１５％、グラフトポリマー成分３８質量％
＊４  測定不可
【００３７】
表１の結果から、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを、触媒、発泡剤及び整泡剤の存在下で反応させるに当たり、触媒としてトリエチレンジアミンを含む少なくとも２種の３級アミンを含み、これら少なくとも２種の３級アミンの総配合量をポリオール成分１００質量部に対して０．３〜０．５質量部とし、トリエチレンジアミンの配合量をポリオール成分１００質量部に対して０．２質量部以下としている実施例１及び２においては、エア溜りの個数及び残存気体量が少ないため、成形性に優れていることが分かる。
これに対し、トリエチレンジアミンの配合量及び３級アミンの総配合量が上記範囲の上限を超える比較例１においては、硬化開始時間よりも発泡高さ頂点到達時間の方が遅いこと等により、実施例１及び２に比べてエア溜りの個数及び残存気体量が多くなっており、成形性に劣っていることが分かる。
また、トリエチレンジアミンの配合量はポリオール成分１００質量部に対して０．２質量部以下であるものの、３級アミンの総配合量が上記範囲の下限未満である比較例２においては、発泡高さ頂点到達時間が遅い上、フォームの自重に耐えられず崩壊が起こってしまった結果、硬化開始時間を測定することができなかった。このことから、比較例２も、成形性に劣っていることが分かる。
【図１】
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