(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオールとポリイソシアネートとを反応させてなる板状の軟質ポリウレタンフォームであって、
該ポリオールが、ＭＷ１０００〜８０００、ＯＨ価２０〜１００の、エチレンオキシドを含むポリオール、ポリエーテル系又はポリエステル系ポリオール（以下「高反応性ポリオール」と称す。）と、ＭＷ５０〜９００、ＯＨ価５００〜３０００のポリオール（以下「高反応性低分子ポリオール」と称す。）とを含み、高反応性低分子ポリオールが高反応性ポリオールに対して１〜２５重量％であり、
圧縮率７５％にまで予備圧縮した後、再度圧縮して求めた応力−圧縮率曲線において、圧縮率５％の点における接線と、圧縮率１５％の点における接線との交叉角度が１６８°以上であり、
フォームの発泡セルのフォーム厚さ方向の長さａと該厚さ方向と直交する方向の長さｂとの比ａ／ｂが０．６〜０．９である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、ポリウレタンフォーム特有のヘタリ難さを維持した上で、その使用感を綿に近づけた著しく感触の良好な軟質ポリウレタンフォームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
軟質ポリウレタンフォームは良好なクッション性を有し、綿のように長期ないし繰り返し使用時にヘタることがなく、柔らかく良好な感触を有することから、自動車用のシートクッションや家具のソファー材、ブラジャーパッド、肩パッド等の衣料用として広く使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、軟質ポリウレタンフォームは、図７に示す如く、応力−撓み曲線において特有の座屈点を持つため、このような座屈点のない綿とその使用感が著しく異なるものとなっていた。
【０００４】
本発明は上記従来の問題点を解決し、ポリウレタンフォーム特有のヘタリ難さを維持した上で、その使用感を綿に近づけた著しく感触の良好な軟質ポリウレタンフォームを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の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とを反応させてなる板状の軟質ポリウレタンフォームであって、該ポリオールが、ＭＷ１０００〜８０００、ＯＨ価２０〜１００の、エチレンオキシドを含むポリオール、ポリエーテル系又はポリエステル系ポリオール（以下「高反応性ポリオール」と称す。）と、ＭＷ５０〜９００、ＯＨ価５００〜３０００のポリオール（以下「高反応性低分子ポリオール」と称す。）とを含み、高反応性低分子ポリオールが高反応性ポリオールに対して１〜２５重量％であり、圧縮率７５％にまで予備圧縮した後、再度圧縮して求めた応力−圧縮率曲線において、圧縮率５％の点における接線と、圧縮率１５％の点における接線との交叉角度が１６８°以上であり、フォームの発泡セルのフォーム厚さ方向の長さａと該厚さ方向と直交する方向の長さｂとの比ａ／ｂが０．６〜０．９であることを特徴とする。
【０００６】
このような軟質ポリウレタンフォームであれば、応力−撓み曲線において顕著な座屈点が表れず、良好な感触が得られる。
【０００７】
なお、本発明において、応力−圧縮率曲線は、ＪＩＳ  Ｋ  ６４０１  ５．４項「硬さ試験」に準じて測定され、圧縮率７５％にまで予備圧縮した後、再度圧縮して求めた応力−圧縮率曲線、即ち、２回目の圧縮時の応力−圧縮率曲線である。
【０００８】
本発明に係る座屈交叉角度とは、図１に示す如く、応力を縦軸にとり、圧縮率を横軸とした応力−圧縮率曲線の、圧縮率５％の点Ａにおける接線ＬAと圧縮率１５％の点Ｂにおける接線ＬBとの交叉角度のうち、該曲線に臨む下向きの角度θである。
【０００９】
また、フォームの発泡セルのフォーム厚さ方向の長さａは、図１（ａ）（板状の軟質ポリウレタンフォーム１の厚さ方向の断面図）、（ｂ）（セルの拡大図）に示す如く、フォーム１の発泡セル２の板厚方向の径ａ（以下「板厚方向径ａ」と称す。）を指し、この厚さ方向と直交する方向の長さｂとはこの板厚方向の径ａに直交する方向の径ｂ（以下「板面方向径ｂ」と称す。）を指す。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
まず、請求項１の軟質ポリウレタンフォームの実施の形態を説明する。
【００１２】
請求項１の軟質ポリウレタンフォームは、座屈交叉角度θが１６８°以上の応力−撓み特性を有するものである。
【００１３】
このような座屈交叉角度θが１６８°以上の軟質ポリウレタンフォームは、例えば次のようにして製造することができる。
【００１４】
即ち、従来において柔らかいポリウレタンフォームを製造するにあたっては、一般には発泡助剤としてのメチレンクロライドを多量に添加し、機械的にないし構造的に柔らかくしていたが、このような方法では、得られるポリウレタンフォーム本来のヘタリ難さが損なわれる。
【００１５】
一方で、ウレタン反応時にイソシアネートと水との反応で生成するウレア結合は凝集し易く、この凝集の結果、得られるフォームが硬くなることが知られている。
【００１６】
本発明では、イソシアネートと水の反応よりできるウレア結合の生成、凝集を極力抑える為に、低レベルの水部数を用い、発泡剤としてメチレンクロライド等の反応に関与しない成分を用い、あるいは反応性の高いポリオールを使用し、更に反応性が高く分子量の小さい低分子ポリオールを併用することにより、ポリオールとイソシアネートとの反応性を高めたることで、柔らかい感触を高める。
【００１７】
ここで、反応性の高いポリオール（以下「高反応性ポリオール」と称す。）としては、エチレンオキシド（ＥＯ）結合を含むポリオール、サンニックスＦＡ７０３、サンニックスＦＡ１０３、サンニックスＦＡ２０７、サンニックスＫＣ２６４、サンニクッスＦＡ３１１、ボラノール４０２１Ｊ、エクセノール８２８等のポリエーテル系又はポリエステル系ポリオールが挙げられ、その好適な分子量（ＭＷ）は１０００〜８０００、水酸基価（ＯＨ価）は２０〜１００である。
【００１８】
また、反応性が高く分子量の小さい低分子ポリオール（以下「高反応性低分子ポリオール」と称す。）としては、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン、Ｔ−８８０（タケダ）、ＸＱ８２１６２，０００（ダウ）等のＭＷ５０〜９００、ＯＨ価５００〜３０００のポリオールが挙げられる。
【００１９】
本発明では、上記高反応性ポリオール以外に反応性がさほど高くない通常のポリオール（以下「その他のポリオール」と称す。）を併用は単独で用いても良く、この場合、その他のポリオールとしてはＭＷ１０００〜８０００、ＯＨ価２０〜１００のエクセノール３０３０、エクセノール４０３０、アクトコールＬ−３２Ｄ、ボラノール３０２２、ボラノール３０１０、サンニックスＧＰ−４０００等のポリオールを用いることができる。
【００２０】
高反応性低分子ポリオールは、高反応性ポリオールに対して１〜２５重量％の割合で用いる。
【００２１】
このようなポリオールと反応させるポリイソシアネートとしては、特に制限はなく、一分子中に２個以上のイソシアネート基を有する有機ポリイソシアネートであって、脂肪族系及び芳香族ポリイソシアネート化合物、更にこれらの変性物が包含される。脂肪族系ポリイソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、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等が挙げられ、芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、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、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート等が挙げられる。また、これらの変性物としては、カルボジイミド変性物、プレポリマー変性物が挙げられる。本発明において好ましいポリイソシアネートは、芳香族系ポリイソシアネート又は芳香族系ポリイソシアネートの変性物であり、特に好ましくはジフェニルメタンジイソシアネート、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等が挙げられる。
【００２２】
また、発泡剤としては、ポリウレタンフォームの製造に使用される全ての発泡剤が使用できる。例えば、低沸点不活性溶剤としてトリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン等のフロン系化合物等、メチレンクロライド、液化炭酸ガス反応によってガスを発生するものとして水、酸アミド、ニトロアルカン等、熱分解してガスを発生するものとして重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム等がある。これらのうち、好ましい発泡剤としては、メチレンクロライド、水等が挙げられる。
【００２３】
触媒としては、通常のウレタンフォームの製造に使用される全ての触媒が使用できる。例えば、ジブチルチンジラウレート、スタナスオクトエート等の錫系触媒、トリエチルアミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミン等の３級アミン類等が挙げられる。
【００２４】
本発明のポリウレタンフォームには、更に必要に応じて界面活性剤や、難燃剤、その他の助剤を配合使用しても良い。界面活性剤としてはシリコーン系界面活性剤が通常用いられる。難燃剤としては、トリス（２−クロロエチル）フォスフェート、トリス（２，３−ジブロモプロピル）フォスフェート等のような従来公知の難燃剤の他、尿素、チオ尿素のような有機質粉末あるいは金属水酸化物、三酸化アンチモン等の無機質粉末を用いることができる。
【００２５】
また、その他の助剤としては、顔料、染料などの着色粉末、タルク、グラファイトなどの粉末、ガラス短繊維、その他の無機増量剤や有機溶媒などが挙げられる。
【００２６】
請求項１のポリウレタンフォームは、高反応性ポリオール、高反応性低分子ポリオール及びポリイソシアネートと、必要に応じて、発泡剤、触媒等を用いて常法に従って製造することができる。なお、原料のＮＣＯ／ＯＨ当量比は８０〜１２０が好適である。
【００２７】
このようにして製造される請求項１のポリウレタンフォームは、座屈交叉角度θが１６８°以上であるが、好ましくは１６８〜１７０°である。座屈交叉角度θが１３５°未満では、座屈点が顕著となり、感触の良いポリウレタンフォームを形成し得ない。
【００２８】
以下に、図２〜６を参照して請求項１の軟質ポリウレタンフォームの実施の形態を説明する。
【００２９】
請求項１の軟質ポリウレタンフォームは、上記軟質ポリウレタンフォームにおいて、発泡セルの形状が図２に示す板厚方向径ａと板面方向径ｂとの比ａ／ｂ（以下「セル径比ａ／ｂ」と称す。）が０．６〜０．９と、厚さ方向に偏平なものであり、このようなセル形状とすることで座屈点を無くするようにしたものである。
【００３０】
即ち、一般に軟質ポリウレタンフォームの製造に際しては、重力に逆らって発泡反応が進行するため、図３（ａ）に示す如く、得られるポリウレタンフォームのブロック体３のセル３Ａの形状は鉛直方向に長く、鉛直方向の径ｙと水平方向の径ｘとの比ｙ／ｘは１．２〜１．５程度となっている。
【００３１】
従来においては、このポリウレタンフォームのブロック体３を水平方向に裁断して（図３（ａ）の一点鎖線Ｃ1，Ｃ2）板状のポリウレタンフォームを製造するため、図３（ｂ）に示す如く、得られる板状のポリウレタンフォーム４のセル径比ａ／ｂは１．２〜１．５程度となる。このように、セルが板厚方向に長いポリウレタンフォーム４では、座屈点が顕著に現れる。
【００３２】
セル径比ａ／ｂが０．６〜０．９となる請求項１の板状のポリウレタンフォームを製造する方法としては、前記の軟質ポリウレタンフォームを製造する方法において、更に、次のような方法を採用することが挙げられる。
【００３３】
(1)  常法に従って製造された図３（ａ）に示すポリウレタンフォームのブロック体３を、鉛直方向に裁断し（図３の一点鎖線Ｃ3，Ｃ4）、図４に示す如く、セルが板面方向に長い板状のポリウレタンフォーム５を製造する。
(2)  常法に従って製造された図３（ａ）に示すポリウレタンフォームのブロック体３から、常法に従って水平方向に裁断して得られた図３（ｂ）に示すセルが板厚方向に長い板状のポリウレタンフォーム４を厚さ方向に熱プレスして図５に示すようなセルが板厚方向に長い板状のポリウレタンフォーム６を製造する。この場合、ポリウレタンフォーム４を元の厚みの３０〜８０％程度の厚みとなるように熱プレスすることによりセル径比ａ／ｂ＝０．６〜０．９の板状のポリウレタンフォーム６を得ることができる。
(3)  製造条件を制御することにより、図６（ａ）に示す如く、水平方向に長いセルが形成されたポリウレタンフォームのブロック体７を製造し、このポリウレタンフォームのブロック体７を常法に従って水平方向に裁断し（図６（ａ）の一点鎖線Ｃ5，Ｃ6）、図６（ｂ）に示す如く、セルが板面方向に長い板状のポリウレタンフォーム８を製造する。図６（ａ）に示すように、セルが水平方向に長いポリウレタンフォームのブロック体７を製造する方法としては(I)コンベア角度を１．５〜９０度と、クリームポイントとライズポイントを極端に近づける又は遠ざける(II)発泡体上面を機械的に加圧し、押し込む等の方法が挙げられる。
【００３４】
このようにして得られるセル径比ａ／ｂが０．６〜０．９の板状の軟質ポリウレタンフォームは、一般に、その厚さ方向に圧縮して座屈交叉角度θを求めると座屈交叉角度θは１３８°以上の値を示す。
【００３５】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３６】
実施例１，２、比較例１，２，６，７
下記原料配合にて、下記プロセス条件にて２０℃で混合発泡させて軟質ポリウレタンフォームを製造した。
【００３７】
原料配合（重量部）
ポリイソシアネート（ＴＤＩ−８０）：３４
ポリオール：表１に示す通り
界面活性剤（ＳＦ２９０４）：１．０
触媒（ＤＡＢＣＯ  ＣＳ−９０）：０．２０
難燃剤（クレジルジフェニルフォスフェート）：１０
発泡剤（メチレンクロライド）：１０
水：２．４
プロセス条件
通常：コンベアー角度０〜２．５度，クリーム位置（Ｍ）０．８〜１．５
改良：コンベアー角度２．５度以上，クリーム位置（Ｍ）０．１〜０．８又は
１．５〜３．０
得られた軟質ポリウレタンフォームのブロック体から厚さ１５ｍｍの板状の軟質ポリウレタンフォームを切り出し、この軟質ポリウレタンフォームについて座屈交叉角度及びセル径比ａ／ｂ、密度及び２５％硬度を測定すると共に、下記の方法により感触及びヘタリ難さを評価し、結果を表１に示した。
【００３８】
感触
ウレタンフォームの感触を綿の感触と比較し、下記基準で評価した。
【００３９】
◎：綿に非常に近い
○：綿に近い
△：綿とは差を感じる
×：綿とは著しい差を感じる
ヘタリ難さ
ＪＩＳ  Ｋ  ６４０１圧縮残留歪を測定した。圧縮残留歪は８以下であれば合格とみなせる。
【００４０】
比較例３
比較例１において、得られたポリウレタンフォームのブロック体から板状のポリウレタンフォームを切り出すに当り、比較例１の裁断方向とは直交する方向に裁断して板状のポリウレタンフォームを得、同様に評価を行って結果を表１に示した。
【００４１】
比較例４，５
比較例１で得られた板状のポリウレタンフォームを熱プレスすることにより、初期厚さの７０％（比較例４）又は５０％（比較例５）となるように圧縮したものについて同様に評価を行い、結果を表１に示した。
【００４２】
【表１】
0004306818.tif 000002
【００４３】
表１より本発明の軟質ポリウレタンフォームは、感触が良好でヘタリ難い良好なポリウレタンフォームであることがわかる。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の軟質ポリウレタンフォームによれば、ポリウレタンフォーム特有のヘタリ難さを維持した上で、その使用感を綿に近づけた著しく感触の良好な軟質ポリウレタンフォームが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る座屈交叉角度を説明する応力−圧縮率曲線のグラフである。
【図２】  図２（ａ）はポリウレタンフォームのセル形状を示す模式的な断面図であり、図２（ｂ）はセルの拡大図である。
【図３】  従来のポリウレタンフォームのセル形状を示す模式的な断面斜視図であり、図３（ａ）はポリウレタンフォームのブロック体を示し、図３（ｂ）は板状のポリウレタンフォームを示す。
【図４】  本発明の板状のポリウレタンフォームを示す模式的な断面斜視図である。
【図５】  本発明の板状のポリウレタンフォームを示す模式的な断面斜視図である。
【図６】  本発明の板状のポリウレタンフォームの製造方法の一例を示す模式的な断面斜視図であり、図６（ａ）はポリウレタンフォームのブロック体を示し、図６（ｂ）は板状のポリウレタンフォームを示す。
【図７】  ポリウレタンフォーム及び綿の応力−撓み曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
１  ポリウレタンフォーム
２，３Ａ  発泡セル
３，７  ポリウレタンフォームのブロック体
４，５，６，８  板状のポリウレタンフォーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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