專利名稱：軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、其制造方法以及汽車用座墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、其制造方法以及汽車用座墊。
背景技術(shù)：
近年來，被用于各種用途的聚氨酯泡沫塑料的領(lǐng)域中，進行著以適應(yīng)各種用途的特性提高為目的的各種研究開發(fā)。例如，為了適應(yīng)汽車座椅的高級化而使座墊的乘坐舒適性提高，以回彈性、振動特性、耐久性等的提高作為目標。關(guān)于振動特性，車體振動對人體的影響根據(jù)振動頻率而不同，但在人特別敏感的頻率區(qū)域(例如認為在4～8Hz或6～20Hz)取得大幅的衰減對乘坐舒適性的提高是有效的。此外，使這些特性提高時，使用比以往所制造的材料更高分子量的聚氧化烯多元醇的座墊被認為是有效的。
另一方面，座墊大多使用組合由金屬彈簧和軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料(以下稱為軟質(zhì)泡沫塑料)構(gòu)成的墊材。然而，近年來由于低成本化和輕量化等要求，希望通過使軟質(zhì)泡沫塑料自身具有彈簧特性來省去金屬彈簧，即傾向于采用所謂全泡沫塑料型的汽車用座椅。全泡沫塑料型的座椅由于不并用金屬彈簧，因此厚度增加。此外，軟質(zhì)泡沫塑料的特性是對有乘坐舒適性巨大影響的因素。即，作為乘坐舒適性的指標的靜態(tài)特性和動態(tài)特性在軟質(zhì)泡沫塑料的開發(fā)中受到重視。特別是在靜態(tài)特性中，重要的是在于落座初期的支承感和落座后期的觸底感的控制。
人實際坐在具有軟質(zhì)泡沫塑料的墊材的座椅上時，軟質(zhì)泡沫塑料被壓縮而彎曲，臀部等的位置沉至特定的高度。作為該靜態(tài)特性(靜態(tài)落座感覺)的測定方法，通常使用由通過基于JASO汽車標準B408-89(1989年版)的汽車用座椅的墊材的性能試驗方法的荷重試驗中測定彎曲量而獲得荷重-彎曲量曲線的方法或者使用基于JIS E7104(2002年版)的加壓板的測定得到的荷重-彎曲量曲線得到的施加500N荷重(牛頓荷重)時的彎曲值。該加壓板為長徑A300mm、短徑B250mm、厚C35mm以上的橢圓形，即所謂鐵研形。
另一方面，一般被用作軟質(zhì)泡沫塑料的原料的聚氧化烯多元醇通過在氫氧化鈉、氫氧化鉀等鈉/鉀類催化劑的存在下用多元醇等引發(fā)劑使環(huán)氧丙烷等環(huán)氧烷開環(huán)聚合而制造。該制造方法中，作為副產(chǎn)物生成具有不飽和鍵的不飽和單醇(以下簡稱單醇)，該單醇的生成量隨聚氧化烯多元醇的分子量的增大(羥值的下降)而增加。
對于作為彈性聚氨酯泡沫塑料的原料被廣泛使用的羥值56mgKOH/g左右的聚氧化烯多元醇，該單醇的生成量并不造成嚴重的問題。但是，對于分子量高、低羥值的聚氧化烯多元醇，該單醇的生成量就會產(chǎn)生問題。其原因在于，使用單醇含量大(總不飽和度高)的聚氧化烯多元醇制造彈性聚氨酯泡沫塑料的情況下，會產(chǎn)生所制造的泡沫塑料硬度下降、壓縮永久應(yīng)變下降、泡沫塑料制造時的固化性下降等問題。另外，即使使用鈉/鉀類催化劑制造低羥值的聚氧化烯多元醇，單醇生成量也顯著增大，事實上非常困難。
因此，作為汽車座墊用，為了使乘坐舒適性、耐久性等特性提高，提出有使用單醇含量低的聚氧化烯多元醇制造彈性聚氨酯泡沫塑料的方法(參照專利文獻1)。
但是，已知使用單醇含量低的聚氧化烯多元醇制造的以全泡沫塑料型為代表的彈性聚氨酯泡沫塑料由于回彈彈性模量極高(核心部回彈彈性模量71～74％)，因此從行駛中的乘坐者的姿勢保持性、支承性的角度來看，乘坐舒適性不足。為了解決這些問題，提出有并用不飽和度低的聚氧化烯多元醇和羥值90～300mgKOH/g的低分子量聚氧化烯多元醇來抑制回彈彈性模量的發(fā)明(參照專利文獻2)，但滯后損失的值大至25～33％，從耐久性的角度來看，是不利的。
此外，對于前述的全泡沫塑料型結(jié)構(gòu)的座椅，荷重彎曲特性受到軟質(zhì)泡沫塑料自身的較大影響，所以該座椅在測定通過前述加壓板從上方加壓時的荷重彎曲量時，加壓側(cè)的500N～900N彎曲差較小。彎曲差小的座椅存在觸底感，因此乘坐舒適性的評價往往不佳。因此，為了增大全泡沫塑料型的座椅的彎曲差，采用增加泡沫塑料的厚度的方法來解決。作為不增加泡沫塑料的厚度而增加該彎曲差的技術(shù)，提出有使用具有全氟烷基結(jié)構(gòu)的氟類表面活性劑的方案(專利文獻3)。然而，被指出存在效果因氟類表面活性劑的結(jié)構(gòu)而不同的問題。
另一方面，作為制造高彈性的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的方法，已知相對于100質(zhì)量份聚醚使用0.003～2質(zhì)量份聚二甲基硅氧烷的方法(專利文獻4)。但是，泡沫塑料的制造條件對聚二甲基硅氧烷的聚合度(分子量)非常敏感，因此在泡沫塑料的制造中無法使用聚合度超過10的聚二甲基硅氧烷。此外，即使使用聚合度在10以下的聚二甲基硅氧烷，也難以穩(wěn)定地制造泡沫塑料。
此外，作為共振頻率被減低的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，已知使用有機硅成分的主要成分為聚二甲基硅氧烷的有機硅類整泡劑制造的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料(專利文獻5、6)。但是，該有機類整泡劑為聚二甲基硅氧烷和增塑劑的混合物，而且增塑劑占約90質(zhì)量％，因此無法明確實際獲得的效果是聚二甲基硅氧烷所產(chǎn)生的效果，還是與增塑劑的并用所產(chǎn)生的效果。
另外，已知使用已有的消泡劑提高泡沫塑料的表面表皮層密度的技術(shù)(專利文獻7)。該技術(shù)是專門應(yīng)用于整體連皮泡沫塑料的技術(shù)，與本發(fā)明的內(nèi)容有很大不同。
專利文獻1日本專利特開平7-330843號公報專利文獻2日本專利特開平11-60676號公報專利文獻3日本專利特開平11-322875號公報專利文獻4日本專利特開昭51-50999號公報專利文獻5日本專利特開2001-137077號公報專利文獻6日本專利特開2001-139657號公報專利文獻7日本專利特開平6-87945號公報發(fā)明的揭示本發(fā)明提供振動特性和荷重彎曲特性良好的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、可穩(wěn)定且低廉地制造該軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造方法以及乘坐者的姿勢保持性和支承感良好且觸底感少的汽車用座椅。
本發(fā)明的主要內(nèi)容如下。
1.軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，它是使高分子聚氧化烯多元醇或在前述高分子聚氧化烯多元醇中含有聚合物微粒的聚合物分散多元醇與多異氰酸酯化合物在催化劑、發(fā)泡劑和整泡劑的存在下反應(yīng)而得到的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，相對于100質(zhì)量份所有的活性氫化合物，使用0.0001～1質(zhì)量份以下式(1)表示的化合物。

2.軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造方法，它是使高分子聚氧化烯多元醇或在前述高分子聚氧化烯多元醇中含有聚合物微粒的聚合物分散多元醇與多異氰酸酯化合物在催化劑、發(fā)泡劑和整泡劑的存在下反應(yīng)而得到的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造方法，其特征在于，相對于100質(zhì)量份所有的活性氫化合物，使用0.0001～1質(zhì)量份以上式(1)表示的化合物。
3.軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的核心密度較好是30～70kg/m3。
4.對于發(fā)泡至100mm的厚度的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，按照JIS K6400(1997年版)測得的25％硬度(ILD)X(N/314cm2)和根據(jù)使用基于JIS E7104(2002年版)的加壓板(鐵研形)測得的荷重-彎曲量曲線得到的900N加壓側(cè)的彎曲值減去500N加壓側(cè)的彎曲值而得的值(加壓側(cè)彎曲差)Y(mm)較好是滿足以下式(2)表示的關(guān)系式。
Y≥-0.000370842X2+0.225401X-10.5013…(2)5.對于發(fā)泡至100mm的厚度的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，根據(jù)使用基于JISE7104(2002年版)的加壓板(鐵研形)測得的荷重-彎曲量曲線得到的500N加壓側(cè)的彎曲值為5.0～55.0mm時，900N加壓側(cè)的彎曲值減去500N加壓側(cè)的彎曲值而得的值(加壓側(cè)彎曲差)Y(mm)較好是22.5～33.0mm。
6.由上述軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料構(gòu)成的汽車用座椅。
本發(fā)明的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的振動特性和荷重彎曲特性良好。
此外，如果采用本發(fā)明的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造方法，可以穩(wěn)定且廉價地制造振動特性、荷重彎曲特性和耐久性良好的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。另外，本發(fā)明的汽車用座椅是姿勢保持性、支承感良好，觸底感少，乘坐舒適性好的座椅。
實施發(fā)明的最佳方式本發(fā)明的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料通過使多元醇與多異氰酸酯化合物在催化劑、發(fā)泡劑和整泡劑的存在下反應(yīng)而得到。
以下，對各原料進行說明。
<多元醇>
(高分子聚氧化烯多元醇)本發(fā)明的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造中使用的高分子聚氧化烯多元醇較好是在開環(huán)加成聚合催化劑的存在下使環(huán)狀醚與引發(fā)劑開環(huán)加成聚合而得到。
高分子聚氧化烯多元醇的平均羥基數(shù)為所用的引發(fā)劑的平均羥基數(shù)。此外，高分子聚氧化烯多元醇采用由按照JIS K-1557測得的羥值通過下式換算得到的分子量。
分子量＝(56100×多元醇的羥基數(shù))/羥值作為開環(huán)加成聚合催化劑，可以例舉鉀化合物(氫氧化鉀、甲醇鉀等)、銫化合物(銫金屬、氫氧化銫、碳酸銫、甲醇銫等)等堿金屬化合物催化劑，陽離子聚合催化劑(三氟化硼等)，復合金屬氰化物配位催化劑，磷腈化合物等。這些開環(huán)加成聚合催化劑中，較好是堿金屬化合物催化劑、復合金屬氰化物配位催化劑，為了獲得分子量大的聚氧化烯多元醇，特別好是復合金屬氰化物配位催化劑。
作為復合金屬氰化物配位催化劑，由于具有高聚合活性，較好是以六氰基鈷酸鋅為主要成分的配位化合物，由于活性高，特別好是醚和/或醇配位化合物。作為醚，較好是乙二醇二甲醚(甘醇二甲醚)、二乙二醇二甲醚(二甘醇二甲醚)、乙二醇單叔丁醚(METB)等，由于制造時配位化合物的處理容易，特別好是乙二醇二甲醚和METB。作為醇，由于可獲得高活性催化劑，特別好是叔丁醇。
復合金屬氰化物配位催化劑的使用量相對于100質(zhì)量份得到的聚氧化烯多元醇較好是0.001～0.05質(zhì)量份，由于制品的貯藏穩(wěn)定性良好且在經(jīng)濟性方面也有利，特別好是0.001～0.03質(zhì)量份。
另一方面堿金屬化合物催化劑的使用量相對于100質(zhì)量份得到的聚氧化烯多元醇較好是0.1～0.5質(zhì)量份。
作為引發(fā)劑，可以例舉乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、新戊二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇、雙甘油、葡萄糖、蔗糖、雙酚A等或者使少量環(huán)氧烷與它們加成而得到的化合物。引發(fā)劑可以2種以上組合使用。
引發(fā)劑的活性氫數(shù)較好是2～6。通過使活性氫數(shù)在2以上，軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的耐久性、座墊的乘坐舒適性良好。通過使活性氫數(shù)在6以下，軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料不會變硬，伸長率等機械物性良好。
作為環(huán)狀醚，較好是碳數(shù)2以上的環(huán)氧烷。作為碳數(shù)2以上的環(huán)氧烷，可以例舉環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、1，2-環(huán)氧丁烷、2，3-環(huán)氧丁烷、氧化苯乙烯等。其中，特別好是并用選自環(huán)氧丙烷、1，2-環(huán)氧丁烷和2，3-環(huán)氧丁烷的至少1種與環(huán)氧烷。
聚氧化烯多元醇較好是在分子鏈內(nèi)部和/或分子末端具有氧乙烯基，特別好是在分子末端具有氧乙烯基。
作為在分子鏈內(nèi)部具有氧乙烯基的聚氧化烯多元醇，可以例舉例如使碳數(shù)3以上的環(huán)氧烷和環(huán)氧乙烷中的一方與引發(fā)劑開環(huán)加成聚合后，再使余下一方開環(huán)加成聚合，最后使碳數(shù)3以上的環(huán)氧烷開環(huán)加成聚合而得到的在分子鏈內(nèi)部具有氧乙烯嵌段鏈的聚氧化烯多元醇；或者，使碳數(shù)3以上的環(huán)氧烷和環(huán)氧乙烷與引發(fā)劑無規(guī)開環(huán)加成聚合而得到的在分子鏈內(nèi)部具有氧化乙烯氧化烯無規(guī)鏈的聚氧化烯多元醇。
作為在分子末端具有氧乙烯基的聚氧化烯多元醇，可以例舉例如使碳數(shù)3以上的環(huán)氧烷與引發(fā)劑開環(huán)加成聚合后，再使環(huán)氧乙烷開環(huán)加成聚合而得到的具有末端氧乙烯嵌段鏈的聚氧化烯多元醇；或者，使環(huán)氧乙烷與前述在分子鏈內(nèi)部具有氧乙烯基的聚氧化烯多元醇開環(huán)聚合而得到的具有末端氧乙烯嵌段鏈的聚氧化烯多元醇。
聚氧化烯多元醇(100質(zhì)量％)中的氧乙烯基的總含量除后述的破泡劑外較好是在30質(zhì)量％以下，特別好是在25質(zhì)量％以下。通過使氧乙烯基的含量在30質(zhì)量％以下，軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的獨立氣泡變少，可以抑制破碎處理時的泡沫塑料的破裂、破碎處理后的收縮等。
聚氧化烯多元醇中的末端氧乙烯基含量的下限除后述的破泡劑外較好是3質(zhì)量％，特別好是5質(zhì)量％。上限較好是25質(zhì)量％。末端氧乙烯基的含量不到3質(zhì)量％時，容易發(fā)生泡沫塑料的坍陷等。另一方面，如果超過25質(zhì)量％，則泡沫塑料的獨立氣泡增多，發(fā)生破碎處理時的泡沫塑料的破裂、破碎處理后的收縮等。
高分子聚氧化烯多元醇的平均羥基數(shù)較好是2～6，特別好是3～4。如果平均羥基數(shù)在2以上，則軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的耐久性、座墊的乘坐舒適性良好。此外，通過使平均羥基數(shù)在6以下，軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料不會變硬，伸長率等機械物性良好。
高分子聚氧化烯多元醇的羥值較好是10～112mgKOH/g，更好是10～80mgKOH/g，特別好是20～60mgKOH/g，最好是20～40mgKOH/g。通過使羥值在10mgKOH/g以上，多元醇的粘度不會升高，制造時的操作性良好。通過使羥值在112mgKOH/g以下，軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的耐久性、座墊的乘坐舒適性良好。
本發(fā)明中，作為高分子聚氧化烯多元醇的至少一部分，較好是使用聚氧化烯多元醇(a)(以下也稱多元醇(a))。多元醇(a)為10～112mgKOH/g，總不飽和度(USV)在0.08meq/g以下的聚氧化烯多元醇。
多元醇(a)的羥值較好是在112mgKOH/g以下，更好是10～80mgKOH/g，特別好是20～60mgKOH/g，最好是20～40mgKOH/g。通過使羥值在10mgKOH/g以上，多元醇的粘度不會過高，制造時的操作性好。通過使羥值在112mgKOH/g以下，軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的耐久性、座墊的乘坐舒適性良好。
多元醇(a)的總不飽和度較好是0.08meq/g以下，更好是0.07meq/g以下，特別好是0.05meq/g以下。通過使多元醇(a)的總不飽和度在0.08meq/g，軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的耐久性、座墊的乘坐舒適性良好。
為了獲得這樣的總不飽和度的多元醇，上述的開環(huán)加成聚合催化劑中，較好是使用銫醇鹽化合物、磷腈化合物、復合金屬氰化物催化劑中的任一種，特別好是使用銫醇鹽化合物、復合金屬氰化物催化劑中的任一種。
多元醇(a)的平均羥基數(shù)較好是2～6，更好是2～4。多元醇(a)可以是單獨的一種，也可以是2種以上羥值為10～80mgKOH/g且總不飽和度在0.08meq/g以下的多元醇混合得到的混合物。此外，也可以是將混合物用作引發(fā)劑制得的產(chǎn)物。
多元醇(a)較好是具有氧乙烯基，多元醇(a)(100質(zhì)量％)中的所有氧乙烯基的含量較好是在30質(zhì)量％以下，特別好是25質(zhì)量％以下。通過使氧乙烯基的含量在30質(zhì)量％以下，軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的獨立氣泡少，可以抑制破碎處理時的泡沫的破裂、破碎處理后的收縮等。
多元醇(a)特別好是在末端具有氧乙烯基，多元醇(a)中的末端氧乙烯基含量的下限較好是3質(zhì)量％，特別好是5質(zhì)量％。上限較好是25質(zhì)量％。末端氧乙烯基的含量不到3質(zhì)量％時，容易發(fā)生泡沫塑料的坍陷等。另一方面，如果超過25質(zhì)量％，泡沫塑料的獨立氣泡變多，破碎處理時泡沫破裂，或者發(fā)生破碎處理后的收縮等。
高分子的聚氧化烯多元醇(a)的含量在高分子聚氧化烯多元醇(100質(zhì)量％)中較好是30～100質(zhì)量％，特別好是40～100質(zhì)量％。另外，高分子聚氧化烯多元醇如后所述含有聚合物微粒的情況下，高分子聚氧化烯多元醇和多元醇(a)的比例基于除聚合物微粒以外的多元醇的質(zhì)量進行計算。
(破泡劑)
此外，本發(fā)明中，作為高分子聚氧化烯多元醇的至少一部分，可以使用被稱為破泡劑的氧乙烯基含量高的聚氧化烯多元醇(以下也稱為破泡劑)。
作為破泡劑，較好是平均羥基數(shù)為2～8、羥值為20～100mgKOH/g(更好是20～80mgKOH/g)、氧乙烯基含量在聚氧化烯多元醇(100質(zhì)量％)中為50～100質(zhì)量％的聚氧化烯多元醇。這樣的破泡劑的使用量在100質(zhì)量份高分子聚氧化烯多元醇中較好是使用0.01～10質(zhì)量份，特別好是0.05～10質(zhì)量份。另外，高分子聚氧化烯多元醇如后所述含有聚合物微粒的情況下，高分子聚氧化烯多元醇中的破泡劑的比例基于除聚合物微粒以外的多元醇的質(zhì)量進行計算。
(聚合物分散多元醇)本發(fā)明中，可以使用高分子聚氧化烯多元醇中含有聚合物微粒的聚合物分散多元醇。該聚合物分散多元醇在聚氧化烯多元醇母材中含有聚合物微粒，聚合物微粒較好是分散含于其中。
作為聚合物微粒的聚合物，可以例舉加成聚合類聚合物或縮聚類聚合物。作為加成聚合類聚合物，可以例舉丙烯腈、苯乙烯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯等乙烯基單體的均聚物、共聚物等。作為縮聚類聚合物，可以例舉聚酯、聚脲、聚氨酯、三聚氰胺樹脂等。由于聚合物微粒的存在，可以將聚合物分散多元醇整體的羥值抑制在母材的多元醇的羥值以下。這樣的聚合物分散多元醇可以通過公知的方法制造，可以在高分子聚氧化烯多元醇中聚合單體來制造。此外，也可以通過另外在溶液中聚合單體制造聚合物微粒溶液，將其混合到高分子聚氧化烯多元醇中后，除去溶劑來得到。此外，也可以通過在一部分的高分子聚氧化烯多元醇中聚合單體，將所選的聚合物分散多元醇與其它的高分子聚氧化烯多元醇混合來調(diào)制。
高分子聚氧化烯多元醇中所含的聚合物微粒的含量較好是在50質(zhì)量％以下。通過使聚合物微粒的含量在50質(zhì)量％以下，多元醇的粘度不會過高，制造時的操作性好。聚合物微粒的含量在含聚合物微粒的所有多元醇(100質(zhì)量％)中較好是1～35質(zhì)量％。
<多異氰酸酯化合物>
作為多異氰酸酯化合物，較好是芳族多異氰酸酯。作為芳族多異氰酸酯，可以例舉甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、多亞甲基多苯基多異氰酸酯(聚合MDI)等?？梢允撬鼈兊幕旌衔?，特別好是TDI和聚合MDI的混合物(TDI/聚合MDI＝85/15～75/25(質(zhì)量比))。
多異氰酸酯化合物的使用量以相對于軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的原料中的多元醇、水等的總活性氫數(shù)的異氰酸酯基的數(shù)量的100倍表示的數(shù)值(稱為異氰酸酯指數(shù))較好是80～120，更好是85～115。
<催化劑>
本發(fā)明中，作為催化劑，可以使用促進氨酯化反應(yīng)的催化劑。例如，可以例舉三亞乙基二胺、雙(2-二甲氨基乙基)醚等叔胺類，乙酸鉀、2-乙基己酸鉀等碳酸金屬鹽，二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫等有機金屬化合物等。
催化劑的使用量相當于100質(zhì)量份含有聚合物微粒的所有多元醇較好是0.01～5質(zhì)量份，特別好是0.1～1質(zhì)量份。
<聚二甲基硅氧烷>
本發(fā)明中，使用以上式(1)表示的化合物(以下也稱為聚二甲基硅氧烷)。
上式(1)中，n的平均值為13～2100，較好是15～2100，特別好是21～1000。通過使n的平均值在2100以下，發(fā)泡時的泡沫穩(wěn)定性良好。此外，通過使n的平均值為13～2100，可以穩(wěn)定地確保根據(jù)使用基于JIS E7104的加壓板(鐵研形)測得的荷重彎曲量曲線得到的900N～500N的加壓側(cè)彎曲差。如果使n的平均值為21～1000，可以最穩(wěn)定地確保加壓側(cè)彎曲差。
本發(fā)明中，n的平均值、即聚合度可以與使用JIS Z8803-1991 5.2.3中記載的烏伯婁德型粘度計測得的25℃下的聚二甲基硅氧烷的動態(tài)粘度一起使用伊藤邦雄編，“聚硅氧烷手冊”，第一版，日刊工業(yè)新聞社，1990年8月31日，p.116中記載的“二甲基硅油的分子量、聚合度和粘度的關(guān)系”的圖決定。
聚二甲基硅氧烷的使用量相對于100質(zhì)量份所有活性氫化合物較好是0.0001～1質(zhì)量份，特別好是0.0003～0.1質(zhì)量份。活性氫化合物是指軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的原料中可與多異氰酸酯化合物反應(yīng)的化合物，作為這樣的化合物，可以例舉多元醇、交聯(lián)劑、作為發(fā)泡劑的水等。相當于100質(zhì)量份可與多異氰酸酯化合物反應(yīng)的化合物，使聚二甲基硅氧烷的使用量在0.0001質(zhì)量份以上，可以穩(wěn)定地確保加壓側(cè)彎曲差。通過使聚二甲基硅氧烷的使用量在1質(zhì)量份以下，發(fā)泡時的泡沫穩(wěn)定性不會受損。
<整泡劑>
本發(fā)明中，作為整泡劑，可以并用通常的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造中所用的整泡劑，特別好是使用有機硅類整泡劑。整泡劑的使用量相當于100質(zhì)量份含聚合物微粒的所有多元醇較好是0.001～3質(zhì)量份
<發(fā)泡劑>
作為發(fā)泡劑，較好是選自水和惰性氣體的1種以上的發(fā)泡劑，特別好是水。作為惰性氣體，可以例舉空氣、氮氣、二氧化碳等。
發(fā)泡劑的使用量沒有特別限定，只使用水的情況下，相對于100質(zhì)量份含聚合物微粒的所有多元醇較好是10質(zhì)量份以下，特別好是0.1～8質(zhì)量份。可以根據(jù)發(fā)泡倍數(shù)等要求適量并用除水以外的發(fā)泡劑。
<交聯(lián)劑>
本發(fā)明中可以使用交聯(lián)劑。作為交聯(lián)劑，較好是平均羥基數(shù)為2～8、羥值為200～2000mgKOH/g的多元醇。交聯(lián)劑的使用量相當于100質(zhì)量份含聚合物微粒的所有多元醇較好是0.1～10質(zhì)量份，特別好是0.5～10質(zhì)量份。
<其它>
本發(fā)明中，可以根據(jù)需要使用乳化劑，防氧化劑、紫外線吸收劑等防老化劑，碳酸鈣、硫酸鋇等填充劑，阻燃劑、增塑劑、著色劑、防霉劑等公知的添加劑、助劑。
<軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造>
軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造和成形，較好是通過使用低壓發(fā)泡機或高壓發(fā)泡機將反應(yīng)性混合物直接注入模具的方法(即反應(yīng)注塑成形法)或者在開放狀態(tài)的模具注入反應(yīng)性混合物的方法進行。高壓發(fā)泡機較好是通常的二液混合型，其中一種為多異氰酸酯化合物，另一種使用除多異氰酸酯化合物以外的所有原料的混合物。根據(jù)情況，可以將催化劑、破泡劑(通常分散或溶解于一部分的聚氧化烯多元醇中使用)等作為其它成分，準備總計3種的反應(yīng)性混合物。
本發(fā)明的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料通常通過冷固化法制造?？梢酝ㄟ^除冷固化法以外的例如包含加熱工序的方法制造。
<軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料>
本發(fā)明的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的核心密度較好是30～70kg/m3，為了用于汽車用座椅的座墊，特別好是35～60kg/m3的核心密度。如果核心密度在30kg/m3以上，則軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的耐久性、座墊的乘坐舒適性變得更好。此外，如果核心密度在70kg/m3以下，則用于汽車用座椅的情況下，不會產(chǎn)生燃料費提高的問題。核心密度的測定通過基于JIS K6400(1997年版)的方法進行。核心密度的測定中，使用從軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中央部去除表面部(端部)并切成長寬100mm、高50mm的大小的試樣。
本發(fā)明的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，對于發(fā)泡至100mm的厚度而得到的泡沫塑料，相對于泡沫塑料厚度的25％壓縮時的硬度(25％硬度)較好是180～500N/314cm2，特別好是180～400N/314cm2。如果25％硬度在180N/314cm2以上，乘坐者的支承感變得更好。如果25％硬度在500N/314cm2以下，軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的彎曲變得充分大，乘坐舒適性提高。25％硬度的測定通過基于JIS K6400(1997年版)的方法進行。
本發(fā)明的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料理想的是，對于發(fā)泡至100mm的厚度而得到的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，基于JIS K6400(1997年版)測得的25％硬度(ILD)X(N/314cm2)和根據(jù)使用基于JIS E7104(2002年版)的加壓板(鐵研形)以10mm/s以下的恒定速度施加荷重測定的荷重-彎曲曲線得到的900N加壓側(cè)彎曲值減去500N加壓側(cè)彎曲值而得的值(加壓側(cè)彎曲差)Y(mm)較好是滿足以下式(2)表示的關(guān)系式。
Y≥-0.000370842X2+0.225401X-10.5013…(2)通過滿足該關(guān)系式，可以確保作為座墊的充分的彎曲量。
此外，本發(fā)明的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料理想的是，對于發(fā)泡至100mm的厚度而得到的泡沫塑料，根據(jù)使用基于JIS E7104(2002年版)的加壓板(鐵研形)以10mm/s以下的恒定速度施加荷重測定的荷重-彎曲曲線得到的500N加壓側(cè)的彎曲值為5.0～55.0mm時，900N加壓側(cè)的彎曲值減去500N加壓側(cè)的彎曲值而得的值(加壓側(cè)彎曲差)Y(mm)為22.5～33.0mm，特別好是27.0～33.0mm。
500N加壓側(cè)彎曲值為5.0～55.0mm時，100mm的泡沫塑料厚度下的900N加壓側(cè)的彎曲值減去500N加壓側(cè)的彎曲值而得到的值(加壓側(cè)彎曲差)Y(mm)低于22.5mm的情況下，會稍稍產(chǎn)生座椅的觸底感，所以是不理想的。此外，加壓側(cè)彎曲差(mm)Y高于33.0mm的情況下，姿勢保持性變差，所以是不理想的。
本發(fā)明的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料更理想的是，對于發(fā)泡至100mm的厚度而得到的泡沫塑料，根據(jù)使用基于JIS E7104(2002年版)的加壓板(鐵研形)以10mm/s以下的恒定速度施加荷重測定的荷重-彎曲曲線得到的500N加壓側(cè)的彎曲值為18.0～55.0mm時，900N加壓側(cè)的彎曲值減去500N加壓側(cè)的彎曲值而得的值(加壓側(cè)彎曲差)Y(mm)為22.5～33.0mm，特別好是27.0～33.0mm。
<作用>
以上說明的本發(fā)明的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造方法中，由于使用以上式(1)表示的化合物、即聚二甲基硅氧烷，得到的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的泡的大小變得不均一。具有不均一的泡的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料即使施加荷重較大的泡也不易破裂，因此高荷重下也存在彎曲，結(jié)果加壓側(cè)彎曲差變大。此外，泡的大小不均一的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料不易共振，因此振動特性也良好。
此外，本發(fā)明的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造方法中，除聚二甲基硅氧烷之外，并用通常的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造所用的整泡劑，因此即使使用聚二甲基硅氧烷，也可以穩(wěn)定地制造軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，特別是可以實現(xiàn)使用以往制造困難的聚合度在10以上的聚二甲基硅氧烷的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造。
此外，與使用以往的氟類表面活性劑的制造方法相比，可以廉價地制造軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。
另外，具備由振動特性和荷重彎曲特性良好的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料構(gòu)成的座墊的本發(fā)明的汽車用座椅的姿勢保持性、支承感良好，觸底感少，乘坐舒適性良好。
實施例以下，通過實施例對本發(fā)明進行具體說明，但本發(fā)明并不局限于下述例子。另外，實施例和比較例中的數(shù)值表示質(zhì)量份。
多元醇a1使用氫氧化鉀催化劑，以甘油作為引發(fā)劑使環(huán)氧丙烷開環(huán)加成聚合后，純化得到分子量1000的聚氧丙烯多元醇后，使用氫氧化銫催化劑，再使環(huán)氧丙烷開環(huán)加成聚合，接著使環(huán)氧乙烷開環(huán)加成聚合而得到的聚氧丙烯氧乙烯多元醇。官能團數(shù)為3，羥值為24mgKOH/g，不飽和度為0.04meq/g，末端氧乙烯嵌段基的量為16質(zhì)量％。
多元醇a2在前述多元醇a1中，使丙烯腈聚合而得到的微粒聚合物量為20質(zhì)量％的聚合物分散多元醇。
多元醇a3使用氫氧化鉀催化劑，以甘油作為引發(fā)劑使環(huán)氧丙烷開環(huán)加成聚合后，使環(huán)氧乙烷開環(huán)加成聚合于末端而得到的聚氧丙烯氧乙烯多元醇。官能團數(shù)為3，羥值為28mgKOH/g，不飽和度為0.06meq/g，末端氧乙烯嵌段基的量為15質(zhì)量％。
多元醇a4使用氫氧化鉀催化劑，以甘油作為引發(fā)劑使環(huán)氧丙烷開環(huán)加成聚合后，純化得到分子量1000的聚氧丙烯多元醇后，對于1000g該聚氧丙烯多元醇使用將叔丁醇作為配位基的六氰基鈷酸鋅配位催化劑，使1710g環(huán)氧丙烷開環(huán)加成聚合后，使4000g環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷的混合物(環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷＝90/10(質(zhì)量比))的混合物開環(huán)加成聚合，將該聚氧化烯多元醇純化后，使用氫氧化鉀催化劑，使環(huán)氧乙烷開環(huán)加成聚合而得到的聚氧丙烯氧乙烯多元醇。官能團數(shù)為3，羥值為24.0mgKOH/g，不飽和度為0.005meq/g，末端氧乙烯嵌段基的量為14質(zhì)量％，氧乙烯基總量為19質(zhì)量％。
多元醇a5使用氫氧化鉀催化劑，以甘油作為引發(fā)劑使環(huán)氧丙烷開環(huán)加成聚合后，使環(huán)氧乙烷開環(huán)加成聚合于末端，在所得的羥值為34mgKOH/g的聚氧丙烯氧乙烯多元醇中，使丙烯腈和苯乙烯共聚而得到的聚合物分散多元醇。羥值為22mgKOH/g，微粒聚合物的量為35質(zhì)量％。
破泡劑使用氫氧化鉀催化劑，以甘油作為引發(fā)劑，使環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷的混合物開環(huán)加成聚合而得到的平均官能團數(shù)為3、羥值為48mgKOH/g、氧乙烯基含量為80質(zhì)量％的聚氧乙烯/聚氧丙烯多元醇。
交聯(lián)劑b1二乙醇胺。
交聯(lián)劑b2平均羥基數(shù)為4，羥值為562mgKOH/g的聚氧乙烯多元醇。
氨酯化催化劑c1三亞乙基二胺的二丙二醇溶液(東ソ一公司制，商品名“TEDA-L33”)。
氨酯化催化劑c2雙((2-二甲基氨基)乙基)醚的二丙二醇溶液(東ソ一公司制，商品名“TOYOCAT-ET”)。
氨酯化催化劑c3東ソ一公司制，商品名“TOYOCAT-NCT”。
有機硅類整泡劑d1日本ユニカ一公司制，商品名“SZ-1327”。
有機硅類整泡劑d2日本ユニカ一公司制，商品名“L-5309”。
聚二甲基硅氧烷e1～e4聚二甲基硅氧烷e1～e4為表1所示的結(jié)構(gòu)。


發(fā)泡劑水多異氰酸酯化合物甲苯二異氰酸酯(2，4-甲苯二異氰酸酯/2，6-甲苯二異氰酸酯的混合物＝80/20質(zhì)量％的混合物)和多亞甲基多苯基多異氰酸酯的混合物(甲苯二異氰酸酯/多亞甲基多苯基多異氰酸酯＝80/20質(zhì)量％)，異氰酸酯基含量為44.8質(zhì)量％(日本聚氨酯工業(yè)公司制，商品名“コロネ一ト1021”)。
以表2～4中所示的配比將軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料成形。表2～4中所示的原料中，將除多異氰酸酯化合物以外的所有原料的混合物(含多元醇的混合物)和異氰酸酯化合物調(diào)整至25℃±1℃的溫度，在含多元醇的混合物中加入多異氰酸酯化合物，使其達到表2～4中所示的異氰酸酯指數(shù)，以高速混合機(轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘)攪拌混合5秒鐘，將得到的混合物立即注入加溫至60℃的具有長寬400mm、高100mm的內(nèi)部尺寸的模具并密閉。固化6分鐘后，取出軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，放置24小時后，進行各種物性的測定。
整體密度、核心密度、25％硬度(ILD)、核心回彈彈性模量、扯裂強度、抗拉強度、拉伸率、干熱壓縮永久應(yīng)變(DRY SET)、濕熱壓縮永久應(yīng)變(WET SET)、滯后損失通過基于JIS K6400(1997年版)的方法進行測定。
其中，滯后損失的測定所用的加壓板使用基于JIS E7104(2002年版)的加壓板(鐵研形)。
對于核心密度和核心回彈彈性模量，使用從泡沫塑料的中心部將表面部除去并切成長寬100mm、高50mm的尺寸而得到的樣品進行測定。
獲得荷重-彎曲量曲線的試驗使用基于JIS E7104(2002年版)的長徑A300mm、短徑B250mm、厚C35mm以上的橢圓形加壓板(所謂鐵研形)以1.7mm/s的恒定速度施加荷重來進行。由荷重-彎曲量曲線，得到施加500N的荷重(牛頓荷重)時的加壓側(cè)彎曲值(mm)。由荷重500N時的加壓側(cè)彎曲值(mm)和荷重900N時的加壓側(cè)彎曲值(mm)得到加壓側(cè)彎曲差Y(mm)。
將25％硬度(ILD)作為X，通過下式(3)算出y。
y＝-0.000370842X2+0.225401X-10.5013…(3)對于振動特性，評價共振頻率(Hz)、共振倍率(絕對位移測定)和6Hz的傳遞率(絕對位移測定)。共振頻率、共振倍率、6Hz的傳遞率通過基于JASO B407-87(1987年版)的方法進行測定。作為振動特性的測定條件，加壓板使用鐵研形(荷重490N)，助振總振幅為5mm。




表2～4所示，與比較例相比，實施例1～8的發(fā)泡至100mm的厚度的泡沫塑料的加壓側(cè)彎曲差變大，而且實施例的900N-500N加壓側(cè)彎曲差Y的值比通過式(3)算出的y值大，因此顯示出支承感良好、振動特性也良好的值。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料可以主要優(yōu)選地用于汽車用座椅的座墊、座椅靠背、家具用品等。
另外，在這里引用2004年11月24日提出申請的日本專利申請2004-338815號的說明書、權(quán)利要求書和摘要的所有內(nèi)容作為本發(fā)明說明書的揭示。
權(quán)利要求
1.軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，它是使高分子聚氧化烯多元醇或在前述高分子聚氧化烯多元醇中含有聚合物微粒的聚合物分散多元醇與多異氰酸酯化合物在催化劑、發(fā)泡劑和整泡劑的存在下反應(yīng)而得到的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，相對于100質(zhì)量份所有的活性氫化合物，使用0.0001～1質(zhì)量份以下式(1)表示的化合物， 其中，n的平均值為13～2100。
2.如權(quán)利要求1所述的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，前述以式(1)表示的化合物的n的平均值為21～2100。
3.如權(quán)利要求1或2所述的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，核心密度為30～70kg/m3。
4.如權(quán)利要求3所述的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，核心密度為35～60kg/m3。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項所述的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，對于發(fā)泡至100mm的厚度的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，按照JIS K6400(1997年版)測得的25％硬度(ILD)X(N/314cm2)和根據(jù)使用基于JIS E7104(2002年版)的加壓板(鐵研形)測得的荷重-彎曲量曲線得到的900N加壓側(cè)的彎曲值減去500N加壓側(cè)的彎曲值而得的值(加壓側(cè)彎曲差)Y(mm)滿足以下式(2)Y≥-0.000370842X2+0.225401X-10.5013…(2)表示的關(guān)系式。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項所述的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，對于發(fā)泡至100mm的厚度的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，根據(jù)使用基于JIS E7104(2002年版)的加壓板(鐵研形)測得的荷重-彎曲量曲線得到的500N加壓側(cè)的彎曲值為5.0～55.0mm時，900N加壓側(cè)的彎曲值減去500N加壓側(cè)的彎曲值而得的值(加壓側(cè)彎曲差)Y(mm)為22.5～33.0mm。
7.汽車用座椅，其特征在于，由權(quán)利要求1～6中任一項所述的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料構(gòu)成。
8.軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造方法，它是使高分子聚氧化烯多元醇或在前述高分子聚氧化烯多元醇中含有聚合物微粒的聚合物分散多元醇與多異氰酸酯化合物在催化劑、發(fā)泡劑和整泡劑的存在下反應(yīng)而得到的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造方法，其特征在于，相對于100質(zhì)量份所有的活性氫化合物，使用0.0001～1質(zhì)量份以下式(1)表示的化合物， 其中，n的平均值為13～2100。
9.如權(quán)利要求8所述的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造方法，其特征在于，前述以式(1)表示的化合物的n的平均值為21～2100。
10.如權(quán)利要求8或9所述的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造方法，其特征在于，作為發(fā)泡劑，使用選自水和惰性氣體的至少1種。
全文摘要
本發(fā)明提供振動特性和荷重彎曲特性良好的軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、可穩(wěn)定且低廉地制造該軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造方法以及姿勢保持性和支承感良好且觸底感少的汽車用座椅。使聚氧化烯多元醇和多異氰酸酯化合物在氨酯化催化劑、發(fā)泡劑、整泡劑的存在下反應(yīng)時，使用特定量的式(1)的化合物，其中，n的平均值為13～2100。
文檔編號C08G101/00GK101061155SQ200580039850
公開日2007年10月24日 申請日期2005年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月24日
發(fā)明者佐佐木孝之, 伊藤高, 豐田賢伯, 堀江彰雄 申請人:旭硝子株式會社