(57)【要約】【課題】２〜４Ｈｚでの共振倍率を低下させながら、しかも６Ｈｚ付近での振動伝達率を従来と同等またはそれ以下に低下させうる、高い減衰性を有するシートクッションパッドに適した軟質ポリウレタンフォーム成形体を提供する。【解決手段】金型内部にポリウレタンフォーム原料を注入して成型された軟質ポリウレタンフォーム成形体であり、ポリウレタンフォーム原料は、水酸基価が２０〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇ、末端がエチレンオキサイド単位であるポリエーテルポリオール５０〜９０重量部、水酸基価が２０〜４０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリマーポリオール５０〜１０重量部をポリオール化合物として含み、シリコン整泡剤、発泡剤、及びＴＤＩ／ＭＤＩ＝７０／３０〜９５／５のポリイソシアネート化合物を構成原料とし、エチレンカーボネートを前記ポリオール化合物１００重量部に対して１〜５重量部を含有するものとする。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型内部にポリウレタンフォーム原料を注入して成型された軟質ポリウレタンフォーム成形体であって、
前記ポリウレタンフォーム原料は、水酸基価が２０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇ、末端がエチレンオキサイド単位であるポリエーテルポリオール５０〜９０重量部と水酸基価が２０〜４０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリマーポリオール５０〜１０重量部とをポリオール化合物として含み、シリコン整泡剤、発泡剤、及びＭＤＩ／ＴＤＩ＝７０／３０〜９５／５のポリイソシアネート化合物を構成原料とし、エチレンカーボネートを前記ポリオール化合物１００重量部に対して１〜７重量部を含有することを特徴とする軟質ポリウレタンフォーム成形体。
【請求項２】
ポリウレタンフォーム原料を注入して金型内部にて反応硬化させる軟質ポリウレタンフォーム成形体の製造方法であって、
前記ポリウレタンフォーム原料は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを混合したものであり、
前記ポリオール成分は、ポリオール化合物として水酸基価が２０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇ、末端がエチレンオキサイド単位であるポリエーテルポリオール５０〜９０重量部と水酸基価が２０〜４０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリマーポリオール５０〜１０重量部とをポリオール化合物として含み、シリコン整泡剤、発泡剤、及びエチレンカーボネートを前記ポリオール化合物１００重量部に対して１〜７重量部を含有し、前記ポリイソシアネート成分はＭＤＩ／ＴＤＩ＝７０／３０〜９５／５のポリイソシアネート化合物であることを特徴とする軟質ポリウレタンフォーム成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は軟質ポリウレタンフォーム成形体並びにその製造方法に関する。特に本発明の軟質ポリウレタンフォーム成形体は、その使用に際して振動を伴う車両、特に自動車用のシートクッションパッドに適する。
【０００２】
【従来の技術】
軟質ポリウレタンフォームは、そのクッション性を利用して自動車用のシートクッション材料、家具等のクッション材料等に広く利用されている。
【０００３】
表面が柔軟であるために座り心地がよく、かつ長時間の運転によっても、運転者に疲労が生じにくい軟質ポリウレタンフォームから成るシートクッションパッドは公知である（特許文献１）。
【０００４】
自動車シートクッションの乗り心地性を向上させるためには、ＪＡＳＯ  Ｂ−４０７規定の振動伝達率特性に関して、人が不快と感じる振動数領域（４〜１０Ｈｚ：評価値としては６Ｈｚの振動伝達率が通常採用される）を大きく減衰させることが有効であるといわれている。特に６Ｈｚ前後の振動は、車酔いを起こす原因となる振動数といわれているため、ウレタンフォームからなる自動車用シートクッションパッドにおいても、前記振動伝達率を低く抑えるための開発が行われてきた。
【０００５】
しかし、６Ｈｚでの振動伝達率を低く抑えた従来のシートクッションパッドは、振動伝達率特性における、２〜４Ｈｚに現れる共振倍率（共振ピーク）が大きいため、乗員が自動車シートクッションに着座して走行する際に、車体の振動によって身体の安定感がなくなり、身体が上下に振れる感覚（いわゆるヒョコヒョコ感）を十分に防止することができなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１４６８２１号公報
【発明が解決しようとする課題】
こうした事情から、自動車をはじめとする車両用のシートクッションパッドは、乗員の車酔いや疲労を低減するために、６Ｈｚ付近での振動伝達率を低く抑えるだけでなく、運転操作時の安全性向上（シートクッションに着座時の安定性向上）も必要であり、より広い範囲の振動数においても低い振動伝達率を示すものが好ましいと考えられる。
【０００７】
しかし、一般的に、振動工学的には、振動伝達率特性曲線（縦軸：振動伝達率、横軸：振動数）は、振動伝達率特性の２〜４Ｈｚでの共振倍率を下げると、クッション性に関連する比較的高振動数（たとえば、６Ｈｚ）での振動伝達率が上昇して、振動伝達率特性曲線が全体的にブロードな曲線になる。すなわち、振動伝達率特性曲線において、振動伝達率の低下と共振倍率の低下とは二律背反する関係にあった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、２〜４Ｈｚでの共振倍率を低下させながら、しかも６Ｈｚ付近での振動伝達率を従来と同等またはそれ以下に低下させうる、高い減衰性を有するシートクッションパッドに適した軟質ポリウレタンフォーム成形体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は金型内部にポリウレタンフォーム原料を注入して成型された軟質ポリウレタンフォーム成形体であって、
前記ポリウレタンフォーム原料は、水酸基価が２０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇ、末端がエチレンオキサイド単位であるポリエーテルポリオール５０〜９０重量部と水酸基価が２０〜４０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリマーポリオール５０〜１０重量部とをポリオール化合物として含み、シリコン整泡剤、発泡剤、及びＭＤＩ／ＴＤＩ＝７０／３０〜９５／５のポリイソシアネート化合物を構成原料とし、エチレンカーボネートを前記ポリオール化合物１００重量部に対して１〜７重量部を含有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の特徴構成は、軟質ポリウレタンフォーム構成成分としてエチレンカーボネートを所定範囲の組成を有するポリオール化合物１００重量部に対して１〜７重量部添加した点にある。係る構成により、２〜４Ｈｚでの共振倍率を低下させながら、しかも６Ｈｚ付近での振動伝達率を従来と同等またはそれ以下に低下させうる、高い減衰性を有するシートクッションパッドに適した軟質ポリウレタンフォーム成形体を得ることができる。
【００１１】
エチレンカーボネートの添加量が１重量部未満の場合、７重量部を超える場合のいずれも、上記効果が得られない。エチレンカーボネートの添加量は、２〜６重量部であることがより好ましい。
【００１２】
別の本発明は、金型内部にポリウレタンフォーム原料を注入して反応硬化させる軟質ポリウレタンフォーム成形体の製造方法であって、
前記ポリウレタンフォーム原料は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを混合したものであり、
前記ポリオール成分は、ポリオール化合物として水酸基価が２０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇ、末端がエチレンオキサイド単位であるポリエーテルポリオール５０〜９０重量部と水酸基価が２０〜４０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリマーポリオール５０〜１０重量部とをポリオール化合物として含み、シリコン整泡剤、発泡剤、及びエチレンカーボネートを前記ポリオール化合物１００重量部に対して１〜７重量部を含有し、前記ポリイソシアネート成分はＭＤＩ／ＴＤＩ＝７０／３０〜９５／５のポリイソシアネート化合物であることを特徴とする。
【００１３】
係る構成の製造方法により、２〜４Ｈｚでの共振倍率を低下させながら、しかも６Ｈｚ付近での振動伝達率を従来と同等またはそれ以下に低下させうる、高い減衰性を有するシートクッションパッドに適した軟質ポリウレタンフォーム成形体を製造することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の軟質ポリウレタンフォーム成形体を構成するポリウレタンフォームは、ポリオール化合物、ポリイソシアネート成分、発泡剤、触媒および整泡剤を含有するポリウレタンフォーム原料から成形される。
【００１５】
本発明のポリウレタンフォーム原料として使用されるポリオール化合物は、ポリオキシアルキレングリコールとポリマーポリオールとから構成される。
【００１６】
ポリオキシアルキレングリコールとしては、通常、多官能性アルコール系化合物を開始剤に、これにアルキレンオキサイドを付加させたいわゆるポリエーテルポリオールが用いられる。
【００１７】
多官能性アルコール系化合物としては、たとえば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、シュークロース、トリエタノールアミン、ジエタノールアミンやこれらに少量のアルキレンオキサイドが付加した化合物を例示できる。
【００１８】
多官能性アルコール系化合物に付加重合するアルキレンオキサイドとしては炭素数２以上のものがあげられ、たとえば、エチレンオキサイド、１，２−プロピレンオキサイド、１，２−ブチレンオキサイド、２，３−ブチレンオキサイド、スチレンオキサイドなどを例示できる。これらアルキレンオキサイドのなかでも、プロピレンオキサイド及び／又はブチレンオキサイドとエチレンオキサイドを併用したものが、低コストであること、得られる軟質ポリウレタンフォームのシートクッションパッドとしての振動特性が良好であること等から好ましい。特にエチレンオキサイドが開環したエチレンオキサイド単位を３〜５０重量％、さらには３〜２５重量％の付加割合で含んでいるものが好ましい。
【００１９】
また、ポリオキシアルキレングリコールは前記アルキレンオキサイドのランダム重合体、ブロック重合体のいずれでもよいが、末端にオキシエチレン単位を含むものがイソシアネート基との反応性が良好であり、好ましい。末端の１級化率（末端エチレンオキサイド単位化率）は、ポリオキシアルキレングリコールのオキシアルキレン単位の３重量％以上含むものが好ましく、５重量％以上含むものがより好ましく、特に好ましくは１０〜２０重量％である。
【００２０】
ポリマーポリオールは、ポリオール化合物中にポリマー粒子を微粒子状にて分散させたものである。係るポリマー粒子としては、たとえば、アクリロニトリル、スチレン、アルキルメタクリレート、アルキルアクリレート等のビニルモノマーのホモポリマーまたはコポリマー等の付加重合系ポリマーや、ポリエステル、ポリウレア、メラミン樹脂等の縮重合系ポリマー等の粒子があげられる。これらのなかでも、アクリロニトリル、スチレンのホモポリマーまたはコポリマーが好ましい。特にアクリロニトリルのホモポリマーが好ましい。なお、ポリマー粒子としては、アクリロニトリル重合体微粒子の含有系が、軟質ポリウレタンフォーム成形体の成形性が良好であり、好ましい。
【００２１】
ポリオール成分全体における、上記ポリマー粒子の割合は、その割合が多すぎると経済的に不都合が生じるため、４０重量％以下、さらには２０重量％以下とするのが好ましい。また、軟質ポリウレタンフォーム成形体の硬度や耐久性などの物性を有効に向上させるには、ポリオール成分全体における、ポリマー粒子の割合を１重量％以上、さらには２重量％以上存在するのが好ましい。
【００２２】
ポリマーポリオールの製造におけるポリマー粒子のポリオール化合物中への導入方法は特に制限されないが、たとえば、ポリマー粒子が付加重合系ポリマーの場合には、ポリオキシアルキレンポリオール等のポリオール中で、ラジカル重合開始剤の存在下に、スチレン、アクリロニトリル等のビニル系モノマーを重合させることにより、ポリオール化合物に安定に分散させることができる。ポリマーポリオール（ＰＯＰ）は三井化学製、旭硝子製等が市販されており、好適に使用可能である。
【００２３】
上記のポリエーテルポリオール、ポリマーポリオールを構成するポリオキシアルキレンポリオールも共に末端の不飽和基濃度は低い方が好ましく、具体的には、末端の不飽和基濃度は０．１ｍｅｑ／ｇ以下であることが好ましい。
【００２４】
ポリイソシアネート化合物としては、軟質ポリウレタンフォーム成形体の製造に通常使用される、イソシアネート基を２個以上有する芳香族系、脂環族系、脂肪族系の各種のポリイソシアネート化合物、さらにはこれらポリイソシアネート化合物を変性して得られる変性ポリイソシアネート化合物を使用できる。また、ポリイソシアネート化合物は２種以上を併用してもよい。
【００２５】
ポリイソシアネート化合物の具体例としては、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（ＭＤＩ）（精製ジフェニルメタンジイソシアネート（ｐ−ＭＤＩ）やクルード（粗製）ＭＤＩ（ｃ−ＭＤＩ）がある）、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートがあげられ、その変性物としては、ポリイソシアネート化合物のプレポリマー型変性体、イソシアヌレート型変性体、ウレア型変性体、カルボジイミド型変性体などがあげられる。これらのなかでも、トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、クルードＭＤＩが、反応性が高いこと、軟質ポリウレタンフォーム成形体の特性が良好であること、低コストであること等の理由で好ましい。トルエンジイソシアネートは、２，４−置換体と２，６−置換体とがあるが、これらの混合物の使用が好ましく、２，４−置換体／２，６−置換体混合比が９０／１０〜６０／４０の混合物の使用が好適である。さらにクルードＭＤＩ：トルエンジイソシアネートを７０：３０〜９５：５、特に好ましくは８０：２０〜９５：５の重量比でブレンドしたものの使用が発泡効率と反応硬化性が良好で全体としての生産効率が高く、より好ましい。
【００２６】
発泡剤としては水、ＨＣＦＣ−１４１ｂ、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−２４５ｆａ、ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ等のハロゲン化炭化水素、シクロペンタンやｎ−ペンタン等の低沸点脂肪族ないし脂環式炭化水素、液化炭酸ガス等があげられる。これらの発泡剤のなかでも、液化炭酸ガスと水を併用することが好ましく、水を単独で使用することが特に好ましい。発泡剤は、スキン層とコア層とを有する軟質ポリウレタンフォームの全密度が３０〜７５ｋｇ／ｍ３  となるように添加される。一般的な軟質ポリウレタンフォーム成形体の成形条件であるパック率１．１〜１．６程度、また金型温度５０〜７０℃では、スキン層の厚さ、性質は大きくは変わらない。一般的に使用される軟質ポリウレタンフォーム成形体ではスキン層の厚さは１０ｍｍ程度であり、フォームのコア密度は、スキン層を含む全密度の８０〜９０％、多くは８５％程度となる。
【００２７】
ウレタン化触媒としては、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ、Ｄａｂｃｏ）、ビス（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−２−エチル）エーテル、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル（ＴＯＹＯＣＡＴ−ＥＴ；東ソー製）等のアミン系触媒や、酢酸カリウム、オクチル酸カリウム等のカルボン酸金属塩、ジブチル錫ジラウレート等の有機金属化合物等があげられる。これらのなかでも水発泡系ポリウレタンフォームの製造に適している点でアミン系触媒の使用が好ましい。
【００２８】
本発明の軟質ポリウレタンフォーム成形体の製造において、必要に応じて低分子量の多価活性水素化合物を使用することも好適な態様であり、シートクッションパッドとして要求されるヒステリシスロス、硬度等の諸特性の調整することが容易となる。このような低分子量の多価活性水素化合物としては、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、トリメチロールプロパン、グリセリン等の多価アルコール類並びにこれらの多価アルコール類を開始剤としてエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを重合させて得られる水酸基価が３００〜１０００ｍｇＫＯＨ／ｇの化合物、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等のアルカノールアミン類等が例示される。これらの化合物は単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。これらの化合物を使用した市販品の使用も好適である。
【００２９】
シリコン系整泡剤としては、ポリジメチルシロキサンやその誘導体である公知の整泡剤は限定なく使用可能であるが、活性の高いシリコン系整泡剤の使用が好適であり、活性の高いシリコン系整泡剤の市販品としては、ＳＦ２９６５，ＳＦ２９６２，ＳＦ２９０４，ＳＦ２９０８，ＳＲＸ２９４Ａ，（東レダウコーニングシリコン製）、Ｌ−５３６６，Ｌ−５３０９（日本ユニカー製）、Ｂ８６８０（ゴールドシュミット社製）等が市販されている。これらのなかでＳＦ２９６５，ＳＦ２９６２、Ｌ−５３６６，Ｌ−５３０９の使用が有効であり、上記のなかでもＳＦ２９６５，ＳＦ２９６２、Ｂ８６８０、Ｌ−５３６６，Ｌ−５３０９の使用が特に好適である。ただし、単独の整泡剤ではなく、複数の整泡剤を併用して表面張力や表面張力低下能を調整することも可能である。他の整泡剤を併用する場合は、ＳＦ２９６５，ＳＦ２９６２、Ｂ８６８０、Ｌ−５３６６，Ｌ−５３０９から選択される整泡剤は、全整泡剤の１０重量％以上を使用することが好ましい。
【００３０】
前記ポリオール化合物、ポリイソシアネート成分、発泡剤、触媒および整泡剤を含有してなるポリウレタンフォーム原料における各成分の使用量は、通常、以下の通りであるが、その使用量を適宜に変更できることはいうまでもない。
【００３１】
ポリオール化合物を含むポリオール成分の水酸基の当量とポリイソシアネート成分のイソシアネート基の当量比（イソシアネートインデックス［ＮＣＯ  ｉｎｄｅｘ］）は０．８５〜１．１５（指数表示では８５〜１１５）となる範囲であることが好ましく、略等当量１．０（指数表示では１００）であることがより好ましい。発泡剤として水を使用する場合、水の使用量は、通常ポリオール化合物１００重量部に対して、０．１〜８重量部、好ましくは２〜４重量部である。触媒の使用量は、通常ポリオール化合物１００重量部に対して、１０重量部以下、好ましくは０．０５〜１．０重量部である。整泡剤の使用量は、通常ポリオール化合物１００重量部に対して、０．０１〜５重量部（可塑剤等で希釈した整泡剤の場合には有効成分を基準とする）、好ましくは０．１〜２重量部である。
【００３２】
また、ポリウレタンフォーム原料には、前記成分の他に、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、着色剤、防黴・防菌剤等の各種添加剤を、必要応じて添加することもできる。
【００３３】
前記各種成分を含んでなるポリウレタンフォーム原料は、軟質ポリウレタンフォーム成形体が適用される用途に応じて、各種形状に応じた所定の金型内で、軟質ポリウレタンフォーム成形体に成形される。成形方法は、通常の手段を採用できる。たとえば、ポリオール化合物、発泡剤、触媒、整泡剤、架橋剤および必要により添加剤を所定量予備的に混合してポリオール成分とした後、さらにこの混合物であるポリオール成分にポリイソシアネート成分をポリウレタン発泡機または攪拌機等を使用して急速混合して得られたポリウレタンフォーム原料を、金型内に注入し、所定時間後に脱型することにより、シートクッションパッド等の軟質ポリウレタンフォーム成形体が得られる。
【００３４】
なお、こうして軟質ポリウレタンフォーム成形体である所定形状に成形されたポリウレタンフォームが得られるが、軟質ポリウレタンフォーム成形体の裏面には、特にシートクッションパッドとして使用する場合には、例えばポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンまたはその発泡体からなる樹脂のサポーターやＰＰクロス、粗毛布、不織布等のサポーター（補強材）を、成形時に予め金型にインサートする一体成形法ないしフォーム成形後の接着により積層することもできる。
【００３５】
実際に車両に装着される座席シート等は、本発明の軟質ポリウレタンフォーム成形体に本皮、モケット、トリコット、ジャージ、織物等の外層を被覆し、さらに金具を取り付けて車両の組み立てに供される。外層を軟質ポリウレタンフォーム成形体に被覆する際には、軟質ポリウレタンフォーム成形体に面ファスナーの１部材を接着等により取り付けることも好適である。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
実施例、比較例における軟質ポリウレタンフォームの評価方法は次の通りである。
【００３７】
ａ）密度（ｋｇ／ｍ３  ）
軟質ポリウレタンフォーム成形体について測定した全密度である。
ｂ）硬度
軟質ポリウレタンフォーム成形体を直径２００ｍｍの加圧板で２５％圧縮したときの荷重である（ＪＩＳ  Ｋ６４００準拠）。この値は、２７ｋｇｆ程度とすることが、座り心地の点で好適である。
【００３８】
ｃ）軟質ポリウレタンフォーム成形体の振動伝達率特性
ＪＡＳＯ  Ｂ−４０７に準拠して、５０ｋｇの鉄研形加圧板を負荷し振幅±２．５ｍｍで強制振動試験を行うことにより得られた振動伝達率曲線から、共振振動数（Ｈｚ）、共振倍率、６Ｈｚ振動伝達率を計測した。振動特性の計測には、シートクッション振動試験機Ｃ−１００２ＤＬ（伊藤精機（株）製）を使用した。
【００３９】
〔軟質ポリウレタンフォーム成形体の作製〕
軟質ポリウレタンフォーム成形体の製造に使用したポリウレタンフォーム原料の内容、サプライヤーは以下のとおりである。
ポリエーテルポリオール：ＥＰ３０２８、水酸基価＝２８±２（ｍｇＫＯＨ／ｇ）（三井武田ケミカル）
ポリマーポリオール：ＰＯＰ  ３１２８、水酸基価＝２７．５±１．５（ｍｇＫＯＨ／ｇ）（三井武田ケミカル）
整泡剤：ＳＦ２９６２（東レダウコーニングシリコン）、ポリジメチルシロキサンのポリオキシ（エチレンープロピレン）共重合体
触媒  ＴＥＤＡ−Ｌ３３：トリエチレンジアミン３３％溶液（東ソー）
触媒  ｔｏｙｏｃａｔ−ＥＴ：ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル（東ソー）
ｃ−ＭＤＩ：粗製ＭＤＩスミジュール４４Ｖ（住友バイエルウレタン）
ＴＤＩ−８０：トルエンジイソシアネート（三井武田ケミカル）
（実施例、比較例）
実施例１〜６及び比較例１、２の軟質ポリウレタンフォーム成形体の製造に使用した配合は表１の上段に示した。表１に記載の成分を同表に記載の重量比率で常法にて配合し、均一に混合した後、所定量を所定形状の金型に注入し、発泡硬化させて軟質ポリウレタンフォーム成形体を得た。
【００４０】
得られた軟質ポリウレタンフォーム成形体の評価結果を表２の下段に示した。これらの結果から、本発明に示した範囲内の組成を有するポリオール化合物と該ポリオール化合物１００重量部に１〜７重量部のエチレンカーボネートを添加した軟質ポリウレタンフォーム成形体は、６Ｈｚの振動伝達率が低く維持されたまま、２〜４Ｈｚにおける共振倍率が４以下に低減されており、ヒョコヒョコ感が低減されたものであることが分かる。
【００４１】
【表１】
2004346195.tif 000002