PCerformance129

活 躍する三洋化成グループのパフォーマンス・ケミカルス
hemicals

事業研究第一本部
ウレタン原料研究部
ユニットチーフ

乗り心地 向 上自動車シート用原料

木下 俊介［お問い合わせ先］
輸送機本部
第一輸送機・フォーム産業部も生じるからである。

自動車の乗り心地はシートのである。シートが搭乗者の体の性能によって決まると言っても形や動きにフィットすること過言ではない。自動車シートにで、姿勢安定性が高まり座り心は、多孔性のため軽く、さまざま地が向上する［図 2］。姿勢安定な形状を作りやすいという特長

性には長時間着座した後でもポリウレタンフォームは、ポから、金型内で成形した軟質ポシートのたわみ（応力緩和）がリオール成分とポリイソシアリウレタンフォームが使われる。

ないことも重要である［図 3］。

ネート成分を化学反応させて得当 社 は 1960 年 代 に ポ リ ウ レ

体への負担だけでなく乗車初期られるポリマーを、反応と同時タンフォームの原料であるポリと長時間乗車後で運転者の目線に 発 生 さ せ た ガ ス（二 酸 化 炭オール（PPG）を日本で初めて位置が変化すると安全上の問題素）を利用し発泡させた多孔質ポリウレタンフォームについて

生 産 し た 実 績 を 持 ち、自 動 車
シート用の PPG を多品種上市している。
本稿では、自動車シートの乗り心地向上用に開発した『プライムポール FL−6037』および共振倍率伝達率『サンニックス KC−737』につ6Hz付近の周波数に対し人は最も不快と感じるいて紹介する。
共振周波数と共振倍率を下げることで、6Hzの伝達率を下げる

自動車シートの乗り心地性能

06

共振周波数
周波数
（Hz）

自動車シートの乗り心地性能

図1

乗り心地と振動吸収は、大きく分けて二つの要素から構成される。1 点目は道路や車体から伝わる振動に対する快柔らかい

硬い適性であり、人間の体は 6Hz 近辺の振動を最も不快に感じることから、特に 6Hz の伝達率を下げることが有効と考えられてい柔らかい図2

座り心地とシートの柔らかさの関係

る［図 1］。2 点目は、座り心地

三洋化成ニュース ❶ 2017 秋 No.504

硬い乗車初期

長時間乗車後ウレタン化反応（樹脂生成反応）
HO−R −OH ＋ OCN−R−NCO
ポリオール

ポリイソシアネート〔−OCONH−R−NHCOO−R −〕ポリウレタンフォーム中のウレタン結合ウレア化反応（ガス発生反応と樹脂生成反応）
2 OCN−R−NCO ＋ 2 H2O
ポリイソシアネート

シートの応力緩和により、目線位置が低下⇒応力緩和率を低減することが有効

図3〔−R−NHCONH−R−NHCONH−〕 ＋ 2 CO2
ポリウレタンフォーム中のウレア結合

シートの応力緩和の姿勢安定性への影響

図4

自動車シート用ポリウレタンフォームは一般的に表 1 のよう二酸化炭素（発生ガス）

ポリウレタンフォーム発泡の化学反応式

以下に解説する。の樹脂である［図 4］。

水

振動特性の向上の振動をフォームで吸収し、搭乗者に伝わらなくすることができる。

な配合処方にて構成される。

振動特性の向上には人間が不しかしながら、一般的なフォーポリオール成分の主原料とし快と感じる 6Hz の振動伝達率をムにおいては前出の高弾性化とては、ポリオキシプロピレンポ下げることが有効である。物質高粘性化は相反するため、共振リオール（PPG）が使用される。にはそれぞれ固有振動があり、周波数と共振倍率の低減をウレ

PPG は、多官能アルコールにプそれと同じ周波数の振動を受けタン樹脂組成のみのコントローロピレンオキシド（PO）およびると、振動が増幅される。このルによって達成することは困難エチレンオキシド（EO）を付現象を共振という。6Hz の伝達である。そこで、共振周波数は加重合させることで製造され率を下げる一般的な方策としフォームを高弾性化することでる。官能基数や分子量を調整でて、フォームの物性を変えるな低減し、共振倍率は、フォームきるため幅広い物性のポリウレ

ど し て、道 路 や 車 体 と 自 動 車の通気性を低くして見かけの粘タンフォーム（以下フォーム）

シートが共振する周波数（共振性を高めることで低減する方策を製造できる。また、ポリマー周波数）を低くする方策と、共がある。また、全ての周波数領ポリオール（POP）はPPG 中で振時の振動伝達率（共振倍率）域において振動の伝達を低くビニルモノマーを重合し分散さを低く抑えることが考えられる

抑える目的で、ポリイソシアネー

せたもので、フォームに硬度を［図 1］。

ト成分を現在主流のTDI ／MDI付与する目的で使用される。

周波数は 1 秒間に振動する頻ブレンドから、より振動特性が自動車シートの乗り心地向上

度を表し、質量が大きく伸びや良好になる All−MDI 系に変更とフォーム原料の関係についてすい物質ほど固有振動の周波数する方策などもある。

は低くなる傾向にある。つまり、
表1

自動車シートクッション処方例

共振周波数を低減するためにシートクッション処方

ポリオール成分

座り心地の向上

重量部

は、フォームを高弾性化するこ座り心地に寄与する姿勢安定PPG50〜100とが有効である。高弾性化につ性を向上するためには、シートPOP

0〜50

連通化剤

0〜2

いての詳細は後述する。

が体の形や動きに対して変形架橋剤

1〜5

一方、共振倍率の低減に関しし、接触面積を増やしてフィッアミン触媒〜0.5〜ては、フォームの粘性が高いほト性を向上する必要がある。しシリコーン整泡剤

〜1.0〜

発泡剤
（水）

2.0〜5.0

ど振動の減衰率（ヒステリシスかし柔らか過ぎても体が沈み込

40〜70

ロス）が大きくなり、車体からんでしまい、姿勢が悪くなってポリイソシアネート成分

三洋化成ニュース ❷ 2017 秋 No.504

60

大100

反応性

1級水酸基比率↑％圧縮時硬さ55258060
従来PPG
プライムポール

40504540（N/100cm2）

↓（％）

少良好
←
（疎水）

20002

耐水性4→

68

水酸基当たりのEOブロック付加モル数

図530
1層目（表層）悪い（親水）

水酸基当たりのEO付加モル数と1級水酸基比率10

従来PPG35

プライムポール FL−6037
2層目

3層目

4層目

金型で発泡したフォームの水平面の中心部を切り出し、厚みを水平に5等分スライスしたものを測定用試料とした。シート表面側になる方を表層とし、以下4層目までを測定した。硬度はJISK6400−2（D法）に従って測定した。

図6

フォームの表層と内部の硬度の関係しまうため、体重のかかる高荷当 た り 0〜6 モ ル）を 付 加 す るントからなる。硬度にはハード重領域での変位量を極力抑えつことで、効率的に 1 級 OH 比率セグメントが寄与するが、ウレつ、低荷重時でも体に触れる表を 70〜95％ に 高 め る こ と が でア結合はウレタン結合より凝集層の変位は大きいことが望ましきる［図 5］。
『プライムポール』

力が強いため、ウレア結合が多い。それにはフォームの内部はは 少 な い EO 付 加 モ ル 数 で 従いほど高硬度になる。PPG は水硬度を維持しつつ表層の硬度を来の PPG と同等の 1 級 OH 比率とポリイソシアネートを結び付低減することが有効である。表（反応性）を保持できるため、疎ける媒体でもあることから、当層硬度の低減に関しては、ポリ水性でかつ高反応性であること

社では、PPG が疎水性である方イソシアネート成分の影響が大が特長である。これまで、このが水とポリイソシアネートの反きく、TDI ／MDI ブレンドより特長を利用し、フォームの耐久応を遅らせることになり、反応も All−MDI 系の方が有効との性の向上や軽量化に貢献して初期（フォームの表層部）のウ報告がある。当社は、フォーム

きた。

レア基の生成量が少なくなり表の表層硬度の低減に、当社独自

当社は『プライムポール』を

面硬度が低下したと考えている。

技術により生産する PPG『プラ使用することが表層硬度の低減

当社はこの特性を生かし、自イムポール』が有効であることにも有効であることを見出した

動車シートクッションの乗り心を見出した。『プライムポール』［図 6］。従 来 の PPG と 比 較 し

地向上用として『プライムポーを All−MDI 系に用いた場合はて、表層（1 層目）が顕著に柔ル FL−6037』（開発品）を開発

フォームの表層硬度をさらに低らかくなることがわかる。

した。

減することが可能である。

『プライムポール』と従来の『プライムポール』
による表層硬度低減

PPG を比較した場合、フォームの表層と内部で密度やセル状態には差がなく、硬度の差は樹脂

低モノオール PPG『サンニックス KC−737』
による高弾性化

当社の『プライムポール』は組成の違いによるものと考えら

座り心地の向上には長時間着トリス（ペンタフルオロフェニれる。ポリウレタンはポリエー座後のフォームのたわみ（応力ル）ボランを触媒として使用す

テルポリオールなどのソフトセ緩和）を抑えることも重要であることで、従来のPPGでは約2％グメントと、イソシアネートのる。そのためにはフォームの高の 1 級水酸基（OH）比率を 70％反応によるウレタン結合や水と弾性化が有効である。に高めることができる。さらにイソシアネートの反応によるウフォームの高弾性化は共振周

こ の PPG に 少 量 の EO（OH 基

レア結合といったハードセグメ波数低減の方策としても有効で

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表2

PPGの性状比較

外観

サンニックスKC−737

従来PPG

無色−淡黄色液状

無色−淡黄色液状

24.024.0

水酸基価（mgKOH/g）
不飽和度（meq/g）

0.030.12

粘度（mPa・sat25℃）

1400

1400

表3 『サンニックス KC−737』
システムのフォーム物性えてくることが予想『サ ン ニ ッ ク ス KC−737』とされる。そのため、高当社従来品を用いて、表1記載

弾性化における PPGの処方でフォームを作成し振動の役割がますます重特性を比較した結果、『サンニッ

要となってくる。

クス KC−737』を用いたフォー

PPG の実効官能

ムは共振周波数が低減し、6Hz基数を下げる要因との振動伝達率も低下した［表3］。

サンニックスKC−737

なっている副生物は、

ま た、『サ ン ニ ッ ク ス KC−

従来PPGP O のメチル基から737』を All−MDI 系 処 方 で 評

全密度（kg/m3）61.661.2の水素引き抜きによ価した場合は、PPG の実効官能25％圧縮時硬さ（N/314cm2）233203

反発弾性率
（％）

7367

り異性化した末端不基数が増加し、樹脂の架橋密度共振周波数（Hz）

3.273.82

飽和結合を有するモが高くなったことから、同等の共振倍率

3.663.51

6Hz振動伝達率0.610.93

ノオールである。一ヒステリシスロスを保持しなが般に PPG は高分子量ら、より応力緩和を低減するこフォーム物性とが可能となった［図 8］。

あることを先に述べた。フォー化するにつれてモノオールが増ムの高弾性化はウレタン樹脂の加するため、従来の製造方法でこのように『サンニックス KC

分子量を大きくすることで達成は実効官能基数を下げずに高分−737』はフォームを高弾性化できる。PPG によるフォームの子量化することは困難であっでき、振動特性の向上や応力緩高弾性化は、PPG の分子量を大た。本課題の対策としては、一和の低減などの乗り心地向上にきくしたり、PPG 中に存在する般にイオン半径の大きいアルカ有効である。

副生物を低減し、実効官能基数リ触媒（水酸化セシウム）などを増加させることが有効であを用いることが知られているる。ポリイソシアネート側の対［図 7］。しかし、実用化には生産

近年、自動車シートを含む自応 で は TDI 比 率 を 高 め る こ とプロセスなどに課題があった。

動車内装材は健康面や環境面へが有効であるが、振動吸収特性そこで、当社は生産プロセスの配慮も求められる。当社はこや表層硬度低減には All−MDIを 見 直 す こ と に よ っ て、モ ノれ ら の ニ ー ズ に 対 応 し た PPG

系のフォームの方が優れている

オール含量の少ない高分子量の開発も進め、自動車の性能向ことから、今後さらにAll−MDIPPG『サンニックス KC−737』上に貢献していく。

（TDI 比率 0）系のフォームが増（開発品）を開発した［表 2］。

0.18170.1616

不飽和度0.12（meq/g）

0.06

5分応力緩和率

0.14

従来の触媒

0.1
0.08
水酸化セシウム

0.04

151413TDI/MDI
ブレンド処方12（％）
110500

1000

1500

2000

9151821242730

ヒステリシスロス（％）

分子量（OH−当量）

図7

All−MDI系処方

従来PPG（水酸基価28）

サンニックス KC−737（水酸基価24）100.020

今後の課題

PPGの分子量と不飽和度（モノオール含量）の関係

図8

イソシアネートの違いによるヒステリシスロスと応力緩和率の関係

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