(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ）少なくとも１種のポリイソシアネート又はそのプレポリマーと、
Ｂ）ｉ）２．５〜６の官能価をもち、ＥＯ／ＰＯ鎖中に少なくとも７５重量％のプロピレンオキシドを含む少なくとも１種のポリエーテルポリオールを少なくとも１５重量％、
ｉｉ）１．８〜２．３の官能価をもち、ＥＯ／ＰＯ鎖中に少なくとも７５重量％のプロピレンオキシドを含む少なくとも１種のポリエーテルポリオールを３０〜８０重量％、
ｉｉｉ）１．８〜６．０の官能価をもち、ＥＯ／ＰＯ鎖中に少なくとも５０重量％のエチレンオキシドを含む少なくとも１種のポリエーテルポリオールを３〜１５重量％
含み、Ｂ）ｉ）、Ｂ）ｉｉ）及びＢ）ｉｉｉ）の重量％の合計は成分Ｂ）の１００重量％であるイソシアネート反応性成分と、
Ｃ）水
を反応させることを特徴とする軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
【請求項２】
少なくとも１種の発泡剤Ｄ）が存在する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
気泡安定剤、触媒、気泡調節剤、反応抑制剤、可塑剤、充填剤、安定剤、難燃剤、染料、制カビ剤および制菌剤から選択される１種以上の添加剤Ｅ）が存在する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記イソシアネート反応性成分Ｂ）が、ｉ）２．８〜４．０の官能価をもち、ＥＯ／ＰＯ鎖中に少なくとも７５重量％のプロピレンオキシドを含む少なくとも１種のポリエーテルポリオールと、ｉｉ）１．９〜２．３の官能価をもち、ＥＯ／ＰＯ鎖中に少なくとも７５重量％のプロピレンオキシドを含む少なくとも１種のポリエーテルポリオールと、ｉｉｉ）２．５〜３．５の官能価をもち、ＥＯ／ＰＯ鎖中に６０〜９０重量％のエチレンオキシドを含む少なくとも１種のポリエーテルポリオールを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
Ｂ）ｉｉ）が２．０の官能価をもつ請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ポリイソシアネートＡ）がトリレンジイソシアネートを含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ポリイソシアネート又はポリイソシアネートプレポリマーＡ）が、ｉ）トリレンジイソシアネート及びｉｉ）ジフェニルメタンジイソシアネートから構成される群から選択される少なくとも１種の化合物を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ポリイソシアネート又はポリイソシアネートプレポリマーＡ）が、ウレタン基、尿素基、ビウレット基、アロファネート基、カルボジイミド基又はウレチジオン基により修飾されている請求項７に記載の方法。
【請求項９】
液体炭酸を含む発泡剤Ｄ）が更に存在する請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法により製造され、２．５〜４．０ｋＰａの圧縮強度（ＤＩＮ  ５３  ５７７による４０％圧縮時）をもつことを特徴とする軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法により製造され、３５〜６５ｋｇ／ｍ３の嵩密度をもつことを特徴とする軟質ポリウレタンフォーム。
【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とその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業上有意義な軟質フォームは主に２つに分類される。一方は軟質ポリウレタンフォームであり、他方はラテックスフォームである。どちらの型の軟質フォームも用途範囲は似ている。
しかし、これらの２種類の軟質フォームは製造、出発点及び機械的性質が異なる。
例えば、軟質ラテックスフォームはＤＩＮ  ５３  ５７７又はＩＳＯ  ３３８６の１部及び２部により評価した場合に圧縮強度曲線の特性が多少異なる。軟質ラテックスフォームは圧縮強度に目立った平坦域を示さず、軟質ポリウレタンフォームに比較すると、圧縮が増加するにつれて圧縮強度の連続的増加を示す。
この性質、即ち圧縮の増加に伴う圧縮強度の連続的増加は用途によっては明らかに望ましい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は軟質ラテックスフォームに類似又は同一の挙動を達成するように軟質ポリウレタンフォームの圧縮強度／圧縮特性を変えることであった。別の目的は、２．５〜４．０ｋＰａの中域圧縮強度を達成する軟質ポリウレタンフォームを製造することであった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
異なる官能価のポリオール成分即ち異なる鎖構造をもつ二官能価以上のポリエーテルポリオールにより、フォームの残留変形を増すことなく軟質ポリウレタンフォームのこのような曲線特性を確立できることが今般判明した。同時に比較的高い嵩密度で中度の圧縮強度値が達せられる。
本発明は、
Ａ）少なくとも１種のポリイソシアネート成分又はそのプレポリマーと、
Ｂ）  ｉ）２．５〜６の官能価をもち、ＥＯ／ＰＯ鎖中に少なくとも７５重量％のプロピレンオキシドを含む少なくとも１種のポリエーテルポリオールと、
ｉｉ）１．８〜２．５の官能価をもち、ＥＯ／ＰＯ鎖中に少なくとも７５重量％のプロピレンオキシドを含む少なくとも１種のポリエーテルポリオールと、
ｉｉｉ）１．８〜６．０の官能価をもち、ＥＯ／ＰＯ鎖中に少なくとも５０重量％のエチレンオキシドを含む少なくとも１種のポリエーテルポリオール
を含むイソシアネート反応性成分と、
Ｃ）水
を反応させることにより軟質ポリウレタンフォームを製造する方法を提供する。
更に、１種以上の発泡剤Ｄ）と、例えば安定剤、活性剤等の添加剤Ｅ）も存在してもよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の方法では、成分Ｂ）ｉ）はＥＯ／ＰＯ鎖中に７５〜９０重量％のプロピレンオキシドを含むことが好ましい。成分Ｂ）ｉｉ）もＥＯ／ＰＯ鎖中に７５〜９０重量％のプロピレンオキシドを含むことが好ましい。更に、成分Ｂ）ｉｉｉ）はＥＯ／ＰＯ鎖中に６０〜９０重量％のエチレンオキシドを含むことが好ましい。
発泡剤Ｄ）は軟質ポリウレタンフォームの製造で一般に使用される慣用公知発泡剤の任意のものを使用できる。これらの発泡剤としては、例えばヒドロフルオロアルカン、アルカン（例えばペンタン、ｉ−ペンタン又はシクロペンタン）、又は液体炭酸等の化合物が挙げられる。
驚くべきことに、ポリエーテルのこの特定の組み合わせにより、軟質ラテックスフォームに似た所望の圧縮特性が得られることが判明した。更に、これらの線状成分は得られる軟質ポリウレタンフォームの圧縮変形を増加しない。
イソシアネート反応性成分は一般に、イソシアネート反応性成分Ｂ）１００重量部に対してＢ）ｉ）１５〜７０重量％、Ｂ）ｉｉ）３０〜８０重量％及びＢ）ｉｉｉ）３〜１５重量％が存在するような量で使用される。
【０００６】
本発明に利用できるイソシアネート出発成分としては、例えば芳香族ジ及びポリイソシアネート、そのプレポリマー並びにその混合物が挙げられる。ポリイソシアネート成分は例えばトリレンジイソシアネート及び／又はジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート、その混合物及び／又はそのプレポリマーであると好ましい。これらのポリイソシアネートは尿素基、ビウレット基、アロファネート基、カルボジイミド基及び／又はウレチジオン基により修飾されていると一層好ましい。
本発明によると、圧縮強度の直線的増加、高い嵩密度、低い圧縮強度、低い圧縮変形、低い湿分老化及び高比率の連続気泡の１種以上の目的を同時に達成することができる。
これに対して、従来公知の軟質ポリウレタンフォームではこのような性質は相反することが多い。
【０００７】
イソシアネート反応性成分に利用可能な出発材料としては、例えばポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等が挙げられる。ポリエーテルポリオールは例えば、エチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド等の１種以上のアルキレンオキシドを例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、糖、エチレンジアミン又はその混合物等の１種以上の多官能性スターター化合物に加えることにより得られる。ポリエステルポリオールは例えば、１種以上のジカルボン酸を主に二官能性ヒドロキシ成分と縮合することにより得られる。
本発明に利用可能な添加剤Ｅ）としては例えば気泡安定剤、触媒、気泡調節剤、反応抑制剤、可塑剤、充填剤等が挙げられる。
本発明の方法に利用可能であると考えられる気泡安定剤Ｅ）としては、例えばポリエーテルシロキサンが挙げられ、非水溶性のものが好ましい。このような化合物は一般に、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの比較的短鎖のコポリマーがポリジメチルシロキサン残基に結合しているような構造をもつ。このような気泡安定剤は例えば、その開示内容を参考資料として本明細書の一部とする米国特許第２，８３４，７４８号、２，９１７，４８０号及び３，６２９，３０８号に記載されている。
【０００８】
本発明に利用可能な触媒Ｅ）としては、軟質ポリウレタンフォームの分野でそれ自体知られているようなものが挙げられる。これらの触媒としては例えば第３級アミン類が挙げられ、例えばトリエチルアミン、トリブチルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン及び（例えばＤＥ−Ａ  ２，６２４，５２７及び２，６２４，５２８に記載されているような）高級同族体、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン、Ｎ−メチル−Ｎ’−ジメチルアミノエチルピペラジン、ビス（ジメチルアミノアルキル）ピペラジン、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−ジエチルベンジルアミン、アジピン酸ビス−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−ブタンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−β−フェニルエチルアミン、１，２−ジメチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、単環式及び二環式アミンと２，２−ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル等のビス（ジアルキルアミノ）アルキルエーテルの組み合わせを使用できる。
【０００９】
本発明で利用可能な他の触媒Ｅ）としては、例えば有機金属化合物、特に有機錫化合物が挙げられる。利用できると考えられる有機錫化合物としては、硫黄を含む有機錫化合物が挙げられる。このような触媒としては例えばジ−ｎ−オクチル錫メルカプチドが挙げられる。他の種の適当な有機錫触媒の好ましい例としては、例えば酢酸錫（ＩＩ）、オクタン酸錫（ＩＩ）、エチルヘキサン酸錫（ＩＩ）及び／又はラウリン酸錫（ＩＩ）等のカルボン酸の錫（ＩＩ）塩や、例えばジブチル錫オキシド、ジブチル錫ジクロリド、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マレエート及び／又はジオクチル錫ジアセテート等の錫（ＩＶ）化合物が挙げられる。
場合により本発明で配合してもよい適切な添加剤成分Ｅ）のその他の例は、例えばＫｕｎｓｔｓｔｏｆｆ−Ｈａｎｄｂｕｃｈ，ｖｏｌｕｍｅ  ＶＩＩ，Ｖｉｅｗｅｇ  ＆  Ｈｏｃｈｔｌｅｎ編，Ｃａｒｌ  Ｈａｎｓｅｒ  Ｖｅｒｌａｇ，Ｍｕｎｉｃｈ  １９９３，第３版，１０４〜１２７頁に記載されている。これらの添加剤としては（但し、これに限定されないが）、気泡安定剤、気泡調節剤、反応抑制剤、安定剤、難燃剤、可塑剤、染料及び充填剤が挙げられ、制カビ剤や制菌剤も併用してもよい。これらの添加剤の使用及び作用方式に関する詳細な説明は上記文献に記載されている。
【００１０】
以下、実施例により本発明の方法を更に詳細に説明する。上記に開示した本発明は、精神又は範囲のいずれも以下の実施例に制限されない。当業者は、下記手順の条件の公知変形も使用できることを容易に理解しよう。特に指定しない限り、全温度は摂氏であり、百分率は全て重量％である。
【００１１】
【実施例】
ポリオール  １：  ４６のＯＨ価をもち、主に第２級ＯＨ基を含み、グリセロール９０重量％とプロピレングリコール１０重量％のスターター混合物にエチレンオキシド１０重量％とプロピレンオキシド９０重量％を加えることにより製造したポリエーテルポリオール
ポリオール  ２：  ５６のＯＨ価をもち、プロピレングリコールにプロピレンオキシドを加えることにより製造したポリエーテルポリオール
ポリオール  ３：  ３６のＯＨ価をもち、主に第１級ＯＨ基を含み、スターターとしてグリセロールにエチレンオキシド７０重量％とプロピレンオキシド３０重量％を加えることにより製造したポリエーテルポリオール
ポリオール  ４：  ２８のＯＨ価をもち、主に第１級ＯＨ基を含み、スターターとしてトリメチロールプロパンにプロピレンオキシド８５重量％とエチレンオキシド１５重量％を加えることにより製造したポリエーテルポリオール
ポリイソシアネート  １：  ２，４−トリレンジイソシアネート８０重量％と２，６−トリレンジイソシアネート２０重量％から構成されるイソシアネート混合物
ポリイソシアネート  ２：  ２，４−トリレンジイソシアネート６５重量％と２，６−トリレンジイソシアネート３５重量％から構成されるイソシアネート混合物。
【００１２】
本発明に従い、次のように軟質ポリウレタンフォームを製造した。Ｈｅｎｎｅｃｋｅ，Ｄ−５３７５４  Ｂｉｒｌｉｎｇｈｏｖｅｎ製品であるＵＢＴプラントで３０ｋｇ／ｍｉｎの速度でスラブ材フォームの慣用製造方法を使用してフォーム組成（実施例毎に記載）の各々の全ての反応体／成分を反応させた。
【００１３】
実施例１：
実施例１の軟質フォーム組成：
成分：
ポリオール  １（成分Ｂｉ）                        ５２
ポリオール  ２（成分Ｂｉｉ）                      ４０
ポリオール  ３（成分Ｂｉｉｉ）                      ８．０
安定剤ＯＳ２０（Ｂａｙｅｒ  ＡＧ）                  ０．８
ジメチルアミノエタノール                            ０．２
Ｄｅｓｍｏｒａｐｉｄ  ＰＶ（Ｂａｙｅｒ  ＡＧ）      ０．１
２−エチルヘキサン酸錫                              ０．１６
水                                                  ２．０
イソシアネート  １                                ２９．１
イソシアネート指数                              １０８
【００１４】
【表１】
0004106116.tif 000002
【００１５】
この軟質フォームの圧縮強度曲線（ＤＩＮ  ５３  ５７７による）は５〜１５％圧縮の範囲で通常の平坦域を示さなかった。その代わり、圧縮強度曲線は実質的に平坦域がなく連続的に増加している。従って、このフォームの圧縮強度曲線はラテックスフォームと似ている。
【００１６】
実施例２：
実施例２の軟質フォーム組成：
成分：
ポリオール  １（成分Ｂｉ）                        ２２
ポリオール  ２（成分Ｂｉｉ）                      ７０
ポリオール  ３（成分Ｂｉｉｉ）                      ８．０
安定剤ＯＳ２０（Ｂａｙｅｒ  ＡＧ）                  ０．８
ジメチルアミノエタノール                            ０．２
Ｄｅｓｍｏｒａｐｉｄ  ＰＶ（Ｂａｙｅｒ  ＡＧ）      ０．１
２−エチルヘキサン酸錫                              ０．２２
水                                                  ２．０
イソシアネート  １                                １４．８
イソシアネート  ２                                １４．８
イソシアネート指数                              １０８
【００１７】
【表２】
0004106116.tif 000003
【００１８】
この軟質フォームの圧縮強度曲線（ＤＩＮ  ５３  ５７７による）は５〜１５％圧縮の範囲で通常の平坦域を示さなかった。その代わり、圧縮強度曲線は実質的に平坦域がなく連続的に増加している。従って、このフォームの圧縮強度曲線はラテックスフォームと似ている。
【００１９】
実施例３：
実施例３の軟質フォーム組成：
成分：
ポリオール  ４（成分Ｂｉ）                            ５２
ポリオール  ２（成分Ｂｉｉ）                          ４０
ポリオール  ３（成分Ｂｉｉｉ）                          ８．０
安定剤ＯＳ２０（Ｂａｙｅｒ  ＡＧ）                      ０．８
ジメチルアミノエタノール                                ０．２
Ｃａｔａｌｙｓｔ  Ａ１（Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）      ０．１
２−エチルヘキサン酸錫                                  ０．２６
水                                                      ２．０
イソシアネート  １                                    １３．８
イソシアネート  ２                                    １３．８
イソシアネート指数                                  １０８
【００２０】
【表３】
0004106116.tif 000004
【００２１】
この軟質フォームの圧縮強度曲線（ＤＩＮ  ５３  ５７７による）は５〜１５％圧縮の範囲で通常の平坦域を示さなかった。その代わり、圧縮強度曲線は実質的に平坦域がなく連続的に増加している。従って、このフォームの圧縮強度曲線はラテックスフォームと似ている。
本発明により製造したフォームは全ゾーンで良好な連続気泡比率をもつと共に、高い嵩密度で中度の圧縮強度をもつ。９０％圧縮時の圧縮永久歪は低く、湿分老化値は驚くほど低い。しかも、これらの軟質フォームはその圧縮強度が約３ｋＰａ（４０％圧縮時）であるため、比較的軟質として分類することができる。
その結果、これらのフォームは例えばスプリングコア又はポケット付きスプリングコアをもつマットレス等の高品質マットレスや敷物材料の製造における軟質フォーム成分として適している。
【００２２】
以上、例示の目的で本発明を詳細に説明したが、以上の説明はこの目的に過ぎず、発明の精神及び範囲内で種々の変形が当業者により可能であり、発明の範囲は請求の範囲のみに制限されるとみなすべきである。