(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタン原料をモールドに充填して発泡させるポリウレタンフォームのモールド成形方法において、
前記ポリウレタン原料に未発泡の発泡性ビーズと無機水和物を添加した混合原料を、前記モールドに充填することを特徴とするポリウレタンフォームのモールド成形方法。
【請求項２】
前記ポリウレタン原料中のポリオール１００重量部に対して、未発泡の発泡性ビーズの添加量が５〜７０重量部、無機水和物の添加量が１０〜６０重量部であることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタンフォームのモールド成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリウレタン原料をモールド内に充填して発泡させることにより成形品を得るポリウレタンフォームのモールド成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軽量で硬度の高いポリウレタンフォームの製造方法として、ポリウレタン原料に未発泡の発泡性ビーズを添加し、ポリウレタン原料の反応発泡時の発熱で発泡性ビーズを発泡（膨張）させることにより、発泡後の発泡性ビーズが分散したポリウレタンフォームを得る方法が提案されている。
【０００３】
しかし、発泡性ビーズを用いる従来の製造方法にあっては、ポリウレタン原料の反応発泡時の発熱によって一旦発泡した発泡性ビーズが、その後に崩壊して収縮し、良好なポリウレタンフォームが得られないことがある。
【０００４】
また、所定形状のポリウレタンフォームを得る製造方法として、いわゆるモールド成形方法がある。モールド成形方法は、所定形状の成形空間を内部に有するモールド（成形型）内にポリウレタン原料を充填し、モールド内で発泡させた後に脱型して所定形状の成形品を得る方法である。なお、ポリウレタンフォームの成形方法には、前記モールド成形方法の他にモールドを用いないスラブ成形方法がある。スラブ成形方法は、常温・大気圧下でコンベア上にポリウレタン原料を吐出させて反応発泡させる方法であり、得られたポリウレタンフォームを裁断等により所定形状にする必要があるため、所定形状の成形品を得るには、モールド成形方法よりも手間がかかる点で不利となる。
【０００５】
ところが、前記未発泡の発泡性ビーズをポリウレタン原料に添加してモールド成形を行ったところ、前記発泡性ビーズの収縮が著しくなり、発泡状態が良好な成形品を得られないことが判明した。この理由について、本発明者等が検討した結果、モールド内という閉鎖空間でポリウレタン原料の反応発泡が行われるため、反応発泡時に発生する熱がモールド内に籠もってポリウレタンフォーム内の温度がスラブ発泡の場合よりも高くなり、これによって発泡性ビーズの収縮が助長されているという結論に至った。
【０００６】
【特許文献１】特開昭４８−７７９５７号公報                特開昭５８−１４５４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、ポリウレタンフォームのモールド成形時に一旦発泡した発泡性ビーズがその後に収縮するのを防ぎ、発泡状態が良好なポリウレタンフォームを得ることができるポリウレタンフォームのモールド成形方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、ポリウレタン原料をモールドに充填して発泡させるポリウレタンフォームのモールド成形方法において、前記ポリウレタン原料に未発泡の発泡性ビーズと無機水和物を添加した混合原料を前記モールドに充填することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、前記ポリウレタン原料中のポリオール１００重量部に対して、未発泡の発泡性ビーズの添加量が５〜７０重量部、無機水和物の添加量が１０〜６０重量部であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、モールド内でポリウレタン原料が反応発泡する際、ポリウレタン原料の反応発泡による発熱で未発泡の発泡性ビーズが発泡すると共に、無機水和物が加熱されて水分を放出し、前記放出された水の蒸発潜熱によってポリウレタン原料の反応発泡による発熱を抑制し、一旦発泡した発泡性ビーズが熱で崩壊して収縮するのを防ぐことができる。そのため、発泡状態が良好なポリウレタンフォームを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明におけるポリウレタンフォームのモールド成形方法は、図１に示すように、ポリウレタン原料に未発泡の発泡性ビーズと無機水和物を添加した混合原料Ｐをモールド１０に充填し、モールド１０の内部で発泡させた後に、成形品を脱型するものである。
【００１２】
図示のモールド１０は下型１１と上型１３とで構成され、前記下型１１と上型１３の内面間で成形空間１４が構成される。符号２１は公知の注入機におけるノズルであり、注入機で混合された混合原料が前記ノズル２１からモールド１０内に充填される。また、図示の例では、モールド１０を開けた状態で混合原料Ｐをモールド１０内に充填し、その後閉型して発泡を行っているが、モールド１０を閉じた状態で混合原料Ｐをモールド１０内に充填して発泡させるクローズド注入によるものでもよい。その場合、前記上型１３には前記ノズル２１の挿入される注入口が設けられる。さらに、前記モールド１０内には、表皮材や芯材等を配設して、表皮材や芯材をポリウレタンフォームと一体にしてもよい。
【００１３】
本発明において使用されるポリオール原料は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤、触媒、その他適宜添加される添加剤で構成される。
【００１４】
ポリオールは、ポリウレタンフォームの製造に用いられる公知のエーテル系ポリオールまたはエステル系ポリオールの何れか一方又は両方が用いられる。
【００１５】
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挙げることできる。さらにポリエーテルポリオール中でエチレン性不飽和化合物を重合させて得られるポリマーポリオールを使用することもできる。
【００１６】
ポリイソシアネートとしては、芳香族系、脂環式、脂肪族系の何れでもよく、また、１分子中に２個のイソシアネート基を有する２官能のイソシアネートであっても、あるいは１分子中に３個以上のイソシアネート基を有する３官能以上のイソシアネートであってもよく、それらを単独であるいは複数組み合わせて使用してもよい。
【００１７】
例えば、２官能のイソシアネートとしては、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、ｍ−フェニレンジイソシネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、３，３’−ジメチル−４，４’−ビフェニレンジイソネート、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニレンジイソシアネートなどの芳香族系のもの、シクロヘキサン−１，４−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−４，４’−ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネートなどの脂環式のもの、ブタン−１，４−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、リジンイソシアネートなどの脂肪族系のものを挙げることができる。
【００１８】
また、３官能以上のイソシアネートとしては、１−メチルベンゾール−２，４，６−トリイソシアネート、１，３，５−トリメチルベンゾール−２，４，６−トリイソシアネート、ビフェニル−２，４，４’−トリイソシアネート、ジフェニルメタン−２，４，４’−トリイソシアネート、メチルジフェニルメタン−４，６，４’−トリイソシアネート、４，４’−ジメチルジフェニルメタン−２，２’，５，５’テトライソシアネート、トリフェニルメタン−４，４’，４”−トリイソシアネート、ポリメリックＭＤＩ等を挙げることができる。なお、その他ウレタンプレポリマーも使用することができる。また、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、脂肪族系イソシアネートの一種類と芳香族系イソシアネートの二種類を併用してもよい。
【００１９】
発泡剤は、特に限定されないが、特には水が好適である。発泡剤としての水の量は、ポリオール１００重量部に対して３〜８重量部が好適である。３重量部より少ない場合、ポリオールとポリイソシアネートの発泡反応時の発熱温度が十分に上昇せず、その結果、発泡性ビーズが十分に発泡せず、良好なポリウレタンフォームが得られなくなる。一方、８重量部より多い場合、ポリオールとポリイソシアネートの発泡反応時の発熱温度が上昇し過ぎて、ポリウレタンフォームが良好に発泡しなくなるのみならず、発泡性ビーズが一旦発泡した後、崩壊して収縮するようになり、これによっても良好なポリウレタンフォームが得られなくなる。
【００２０】
触媒は、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る。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や、スタナスオクトエートやジブチルチンジラウレート等の錫触媒やフェニル水銀プロピオン酸塩あるいはオクテン酸鉛等の金属触媒（有機金属触媒とも称される。）を挙げることができる。触媒の一般的な量は、ポリオール１００重量部に対して０．０１〜４．０重量部程度である。
【００２１】
適宜添加される添加剤としては、整泡剤、顔料などを挙げることができる。整泡剤は、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。
【００２２】
発泡性ビーズは、未発泡状態のものが使用される。未発泡状態の発泡性ビーズは、発泡後の発泡性ビーズよりも粒径が小さく、ポリウレタン原料に所望の量を分散混合し易いことから好ましいものである。一般に、ビーズの成形体の製造方法では、未発泡の発泡性ビーズを一次発泡させて、粒径が１〜５ｍｍまで球形の状態で発泡させ、この一次発泡させた球形の発泡性ビーズをモールド内に投入して加熱融着させることで成形体としている。しかし、本発明において、一次発泡させた発泡性ビーズをポリウレタン原料に混合分散させて本発明のポリウレタンフォームを得ることは、発泡性ビーズの粒径が大きすぎ、所望量を混合分散できないことから好ましくない。
【００２３】
発泡性ビーズの素材には、ポリカーボネート、メチルメタアクリレート、ポリエチレン／ポリプロピレン共重合体、ポリエチレン／ポリスチレン共重合体、アクリル／スチレン共重合体、ポリ尿酸等を挙げることができる。なかでも、発泡性ビーズの好ましい一例として、発泡性ポリスチレンビーズを挙げることができる。発泡性ポリスチレンビーズは、ポリスチレン又はスチレンを主体にした共重合プラスチックに発泡剤を含浸させたものからなる。発泡性ポリスチレンビーズに用いられる発泡剤としては、ペンタン、ブタン、プロパン等であって、数平均分子量が１０００〜３０００の高分子が好ましい。また、前記未発泡の発泡性ビーズは、耐熱温度が８０℃以上、発泡開始温度が１５０℃以下のものが好ましい。耐熱温度が８０℃より低い場合、発泡性ビーズが一旦発泡した後、崩壊して収縮しやすくなる。一方、発泡開始温度が１５０℃より高い場合、ポリウレタン原料の反応発泡時の発熱で発泡性ビーズが発泡し難くなる。未発泡の発泡性ビーズの粒径は、０．３〜１．６ｍｍ程度が好ましい。また、未発泡の発泡性ビーズの添加量は、ポリオール１００重量部に対して５〜７０重量部、より好ましくは１０〜５０重量部である。未発泡の発泡性ビーズは発泡による減熱作用を有するため、添加量が５重量部未満の少量の場合、ポリウレタン原料の反応発泡時の発熱抑制効果が少なくなり、無機水和物を多量に添加しないと発泡後の発泡性ビーズに収縮を生じ易くなる。一方、添加量が７０重量部を超えると、ポリウレタン原料の反応発泡時に発泡バランスが崩れて良好なポリウレタンフォームを得難くなったり、発泡性ビーズの発泡が不十分となったりしやすい。
【００２４】
無機水和物は、ポリウレタン原料の反応発泡時の発熱で加熱されることによって水分を放出し、水の蒸発潜熱によって反応発泡熱を抑制することのできる化合物をいう。具体的には、二水石膏、硫酸マグネシウム水和物、リン酸マグネシウム水和物の群から選ばれる少なくとも一種を挙げることができる。無機水和物の添加量は、ポリオール１００重量部に対して１０〜６０重量部、より好ましくは１５〜３０重量部である。１０重量部未満の場合、前記反応発泡時の発熱抑制効果が得難くなり、一方、６０重量部を超えると、ポリウレタン原料の反応発泡時に発泡バランスが崩れて良好なポリウレタンフォームが得難くなったり、発泡性ビーズの発泡が不十分となったりしやすい。
【００２５】
なお、前記ポリウレタン原料に対する未発泡の発泡性ビーズと無機水和物の添加は、ポリオール、発泡剤、触媒、添加剤、無機水和物を先に混合した後、未発泡の発泡性ビーズを添加混合し、この混合物にポリイソシアネートを混合するのが好ましい。また、ポリウレタン原料は、ワンショット法でもプレポリマー法でも、いずれの方法で反応させてもよい。なお、ワンショット法は、ポリオールとポリイソシアネートを、未発泡の発泡性ビーズ、触媒、発泡剤、無機水和物及びその他適宜の添加剤等の存在下、直接反応させる反応方法である。それに対してプレポリマー法は、ポリオールとポリイソシアネートを事前に反応させて末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを得、このプレポリマーに未発泡の発泡性ビーズ、触媒、発泡剤、無機水和物及び添加剤等の存在下、ポリオールを反応させる方法である。
【実施例】
【００２６】
以下、本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い配合した原料を、５６０ｍｍ×４００ｍｍ×１００ｍｍの成形空間を有する図１のモールド１０内に、公知の注入機により１４００ｇ充填し、発泡させた後に成形品を脱型してポリウレタンフォームを得た。なお、原料の調製及び吐出は、ポリオール、無機水和物、水（発泡剤）、触媒、整泡剤を混合した後、未発泡の発泡性ビーズを混合し、この混合物に対してポリイソシアネートを混合して吐出させた。表１における実施例１〜３及び５は無機水和物１を用いると共に未発泡の発泡性ビーズの量を変化させた例、実施例４は無機水和物１に代えて無機水和物２を添加した例である。一方、比較例１は無機水和物を添加しない例、比較例２は未発泡の発泡性ビーズの添加量を好ましい範囲より少なくした例、比較例３は未発泡の発泡性ビーズを好ましい範囲より僅かに多くした例、比較例４は無機水和物の添加量を好ましい範囲より少なくした例、比較例５は無機水和物の添加量を好ましい範囲より多くした例である。
【００２７】
【表１】
0004794300.tif 000002
【００２８】
表１におけるポリオール１はポリエーテルポリオール（品番：ポリオール３８、Ｍｗ＝５１００、三洋化成工業株式会社製）、ポリオール２はポリマーポリオール（品番：ＦＡ７２８Ｒ、Ｍｗ＝５０００、三洋化成工業株式会社製）、無機水和物１は二水石膏、無機水和物２はリン酸マグネシウム８水和物、アミン触媒１はジエタノールアミン（品番：Ｒ３２、三井化学工業株式会社製）、アミン触媒２は１，４−ジアザビシクロ［２，２，２］オクタンのジプロピレングリコール溶液（品番：３３ＬＶ、エアープロダクツジャパン株式会社製）、整泡剤はシリコーン整泡剤（品名：ＳＦ２９６１、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製、未発泡の発泡性ビーズは発泡性ポリスチレンビーズ（品番：ＳＳＢＴＸ１７、耐熱温度１２０〜１３０℃、発泡開始温度８０℃、粒径０．７〜０．９ｍｍ、日立化成工業株式会社製）、ポリイソシアネート１は品名：８０２０、ＢＡＳＦ  ＩＮＯＡＣ  ポリウレタン株式会社製、ポリイソシアネート２は４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（品名：コロネート１０５０、日本ポリウレタン工業株式会社製）である。
【００２９】
このようにして得られたポリウレタンフォームを切断して内部を目視で観察したところ、実施例１〜５については、何れも発泡後の発泡性ビーズに収縮は見られず、良好な発泡状態（○）であった。それに対して無機水和物を添加していない比較例１については、発泡後の発泡性ビーズの大部分に収縮が見られ、発泡状態が不良（×）であった。また、無機水和物を好ましい範囲の添加量とすると共に未発泡の発泡性ビーズの添加量を好ましい範囲よりも少とした比較例２については、発泡後の発泡性ビーズに僅かな収縮が見られたが、比較例１よりも発泡状態は良好（△）であった。無機水和物を好ましい範囲の添加量とすると共に未発泡の発泡性ビーズの添加量を好ましい範囲よりも僅かに多くした比較例３については、発泡性ビーズに発泡不十分なものが見られ、発泡状態がやや良好（△）な程度であった。それに対し、未発泡の発泡性ビーズの添加量を好ましい範囲とすると共に、無機水和物の添加量を好ましい範囲よりも少とした比較例４は、発泡後の発泡性ビーズに僅かな収縮が見られ、発泡状態がやや良好（△）な程度であった。また、未発泡の発泡性ビーズの添加量を好ましい範囲とすると共に、無機水和物の添加量を好ましい範囲よりも多くした比較例５は、発泡後の発泡性ビーズに収縮が見られ、発泡状態が不良（×）であった。さらに、実施例のポリウレタンフォームに対して密度をＪＩＳ  Ｋ  ７２２２：１９９９に基づき測定し、また硬度をＪＩＳ  Ｋ  ６４００−２：２００４、Ｄ法に基づき測定した。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態におけるモールド成形時を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  モールド
１１  下型
１３  上型
１４  成形空間
Ｐ  混合原料
【図１】
0004794300.tif 000003