弹性聚氨酯泡沫材料的生产方法

专利名称：弹性聚氨酯泡沫材料的生产方法
技术领域：
本发明涉及生产用作垫子材料的弹性聚氨酯泡沫材料的方法，所述材料可以做成家具、床上用品、汽车座位等。
背景技术：
迄今为止，生产密度为25kg/m3或更低的弹性聚氨酯泡沫材料时，在只使用水作为发泡剂的情况下，由于待添加的水量增加，发泡和固化放热温度达到170℃或更高。因此，有可能由于聚氨酯的氧化降解(焦化)而自燃和得到的弹性聚氨酯泡沫材料由于焦化而着色。为避免这些情况，已知可以不改变常规添加的水量而添加二氯甲烷或液体二氧化碳作为发泡助剂。
不过，二氯甲烷是一种对环境等产生恶劣影响的物质，因此其使用是受到管理的。另一方面，用液体二氧化碳发泡需要专门的设备在高压下给料液体二氧化碳，且为平稳发泡，生产条件受到限制，生产成本也提高。因此，为吸收热量，已知的技术有添加聚烯烃粉末，如聚乙烯粉末(例如，参见JP-T-2002-532596(第2页)和JP-A-6-199973(第2和3页))。
在上述添加聚烯烃粉末的现有技术中，尽管观察到对降低发泡和固化的放热温度的影响，还是必须提供聚烯烃粉末的量以有效降低热值。这种情况下，聚烯烃粉末量的提高导致得到的弹性聚氨酯的密度太高，并且物理性质如压缩残余应变(compressive residual strain)受破坏。由于为防止这些物理性质的破坏，聚烯烃粉末不能以足量掺入，所以存在不能有效降低发泡和固化的放热温度的问题，结果，焦化产生的着色无法减轻。
发明概述本发明在考虑现有技术中存在的问题时应运而生。本发明的目的是提供制备弹性聚氨酯泡沫材料的方法，其能够有效降低发泡和固化的放热温度和减轻焦化产生的着色。
为实现这一目的，本发明生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法包括将含有多元醇、聚异氰酸酯、发泡剂和催化剂的聚氨酯原料与比重为1.5到4.0的无机化合物水合物混合，然后使上述聚氨酯原料进行发泡和固化反应，其中由于上述发泡和固化放热温度的提高通过上述无机化合物水合物降解产生的水的蒸发而减轻。
本发明生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法的特征在于上述无机化合物水合物的降解温度优选为100到170℃。
本发明生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法的特征在于上述无机化合物水合物优选为硫酸亚铁(iron sulfate)水合物，硫酸钙水合物或硫酸镁水合物。
根据本发明，可以展示以下的优点。
本发明生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法中，聚氨酯原料与比重1.5到4.0的无机化合物水合物掺和，得到的聚氨酯原料进行发泡和固化反应。因此，在发泡和固化时，无机化合物水合物通过加热降解而产生水，又通过水的蒸发去除汽化热(蒸发热)而降低由于发泡和固化带来的热量产生。因此，发泡和固化的放热温度可以有效降低，结果高温部分和低温部分的色差可以减轻，于是得到的弹性聚氨酯泡沫材料的着色可以减轻。
此外，由于无机化合物水合物的比重为1.5到4.0，其比常规的聚烯烃粉末比重大，掺和的无机化合物水合物的体积小，因此改变弹性聚氨酯泡沫材料的物理性质，例如密度的风险很小。
在本发明生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法中，上述无机化合物水合物的分解温度优选设定为100到170℃。因此，无机化合物水合物的降解在发泡和固化过程中温度达到100℃或更高时开始，这时形成水而形成的水蒸发。因此，可以通过水的蒸发来有效降低热量产生，从而增强本发明的优点。
在本发明生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法中，上述无机化合物水合物优选为硫酸亚铁水合物，硫酸钙水合物或硫酸镁水合物。这些无机化合物水合物随发泡和固化的温度提高而降解，其中形成水而形成的水蒸发。因此，可以通过水的汽化潜热而有效降低热量产生，因此可以充分展示本发明的优点。
附图简述

图1显示实施例1和对比实施例2中放热温度(℃)与耗用时间(分钟)之间的关系。
发明详述下文详细描述本发明的实施方案。
本发明实施方案中的低密度弹性聚氨酯泡沫材料(下文简称为泡沫材料)按如下方法制备。即，通过将含有多元醇、聚异氰酸酯、发泡剂和催化剂的聚氨酯原料与比重为1.5到4.0的无机化合物水合物混合，然后使上述聚氨酯原料进行发泡和固化反应。由于上述发泡和固化产生的热量通过无机化合物水合物的降解形成的水蒸发的潜热而降低。当发泡和固化的温度上升到，例如170℃或更高时，诱导泡沫材料的氧化降解，即焦化，和形成弹性聚氨酯泡沫材料的着色。该现象通过去除无机化合物水合物降解而形成的水的蒸发热(汽化热)得到抑制。本实施方案的泡沫材料可以是在室温和大气压下通过发泡和固化产生的板料(slab stock)弹性泡沫材料，或是通过将聚氨酯原料(液相反应混合物)装料到模子并在夹紧模子下使其发泡和固化得到的注塑泡沫材料。这样，由于高度为1m左右的大料(bulky block)泡沫材料一般通过在弹性板料泡沫材料的持续生产而定型，往往发生热量的积累和变黄，所以本实施方案的方法有效作为抗焦化引起的黄化的措施。
首先，描述上述的聚氨酯原料。
聚醚多元醇或聚酯多元醇用作多元醇。其中，由于聚醚多元醇与聚异氰酸酯的良好反应性，而且其不像聚酯多元醇会水解，因而是优选的。可以使用由聚合物组成的聚醚多元醇和其改性的化合物作为聚醚多元醇，所述聚合物通过聚丙二醇、聚丁二醇或多羟基醇与环氧丙烷或环氧乙烷加成聚合形成。甘油、二丙二醇等可以作为多羟基醇。
通过甘油与环氧丙烷和另外环氧乙烷加成聚合获得的三元醇，通过二丙二醇与环氧丙烷和另外环氧乙烷加成聚合形成的二元醇，等可以特别用作聚酯醚多元醇。聚醚多元醇中的聚环氧乙烷单元为大约10到30mol％。当聚环氧乙烷单元的含量高时，与含量低时相比亲水性提高并且与高极性分子如聚异氰酸酯化合物的混合能力改善。结果，多元醇的反应性增强。在多元醇中，羟基的官能度和羟基的数目可以通过控制物质组分、分子量、缩合程度等来改变。
通过将多羧酸如己二酸或苯二甲酸与多元醇如乙二醇、二乙二醇、丙二醇或甘油反应得到的缩合的聚酯多元醇，及基于内酯的聚酯多元醇和基于聚碳酸酯的多元醇可以作为聚酯多元醇。
与上述多元醇反应的聚异氰酸酯是具有多个异氰酸酯基团的化合物，具体可以使用甲苯二异氰酸酯(TDI)、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1，5-萘二异氰酸酯(NDI)、三苯基甲烷三异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、1，6-己二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯、异苯乙酮二异氰酸酯(IPDI)、其改性的产品等。聚异氰酸酯的异氰酸酯指数为100或更少或可以超过100但通常在大约90到大约130的范围内。异氰酸酯指数以百分比表示，为聚异氰酸酯的异氰酸酯基团与作为发泡剂的多元醇和水的羟基基团之当量比。
发泡剂用于发泡聚氨酯树脂来形成弹性聚氨酯泡沫材料。例如，除水之外使用戊烷，环戊烷、己烷、环己烷、二氯甲烷、二氧化碳等。当发泡剂是水的情况下，混合量相对于100重量份的多元醇优选为7到13重量份，以获得密度为25kg/m3或更低的弹性聚氨酯泡沫材料。当水的混合量小于7重量份，发泡的程度小而弹性聚氨酯泡沫材料的密度趋向于超过25kg/m3。当水的混合量大于13重量份，发泡和固化时的温度容易上升，而且难以将温度降低。通过如上设定水的混合量，通常可以得到密度为15到25kg/m3的弹性聚氨酯泡沫材料。
催化剂用于加速多元醇与聚异氰酸酯形成氨基甲酸乙酯的反应，具体可以使用叔胺如三乙二胺、二甲基乙醇胺、或N，N’，N’-三甲基氨基乙基]哌嗪，有机金属化合物如辛酸锡、乙酸盐、碱金属乙醇化物等。如果需要，聚氨酯原料与泡沫材料稳定剂、交联剂、填充剂、稳定剂、着色剂、阻燃剂、增塑剂等掺合。泡沫材料稳定剂可使用硅酮化合物，阴离子表面活性剂，如十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠，聚醚硅氧烷，酚类化合物等。
上述比重为1.5到4.0的无机化合物水合物是通过加热分解后生成水的物质。用作比重为1.5到4.0的无机化合物水合物的，可以是二水硫酸钙(CaSO4.2H2O，二水石膏，比重2.32，分解温度128到163℃)，硫酸亚铁一水至五水化合物(FeSO4.H2O到FeSO4.5H2O，比重2.97，分解温度100到130℃)或其混合物，氧化铝一水至三水化合物(Al2O3.H2O到Al2O3.3H2O，比重2.4到3.4，分解温度150到360℃)，五水硫酸铜(CuSO4.5H2O，比重2.29)，一水到七水硫酸镁(MgSO4.H2O到MgSO4.7H2O，比重2.57到1.68，分解温度150℃，平均粒径50μm)等。室温下作为固体晶体稳定存在的无机化合物水合物中含有的结合水是晶体水。硫酸亚铁水合物、硫酸钙水合物或硫酸镁水合物是优选的无机化合物水合物。这是因为这些无机化合物水合物在温度为100℃或更高时，随着聚氨酯原料发泡和固化温度上升逐渐分解形成水。
无机化合物水合物的比重必须为1.5到4.0，优选从2.0到3.0。当比重小于1.5时，只能加入预定重量的无机化合物水合物(粉末)，而大体积的水合物添加到聚氨酯原料如多元醇中时，粉末和多元醇不能被充分混合和搅拌。此外，弹性聚氨酯泡沫材料中无机化合物水合物体积增加导致弹性聚氨酯泡沫材料物理性质的破坏。另一方面，当比重超过4.0，在弹性聚氨酯泡沫材料的原料，尤其是在多元醇长时间储存过程中，无机化合物水合物趋向于沉淀，而且向液体反应混合物中的分散性变差，从而无机化合物水合物降低放热温度的功能下降。比重为1.5到4.0的无机化合物水合物的分解温度优选从100到170℃。当分解温度低于100℃，在聚氨酯原料发泡和固化的初始阶段，即在低放热温度的阶段，形成水，因此有可能对发泡和固化产生不利影响，形成的水可以作为发泡剂。附带地，在二水石膏的情况下，当加热到100℃或更高时，分子中每2mol水就有1.5mol通过分解转化为自由水。
比重为1.5到4.0的无机化合物水合物的混合量相对于100重量份多元醇优选为3到150重量份，更优选从20到100重量份。当混合量小于3重量份，分解形成的水量很小因此不能充分降低发泡和固化产生的放热温度的上升。另一方面，当混合量超过150重量份，多余的水作为发泡剂，有可能加速发泡反应从而提高放热温度。
无机化合物水合物优选以多种水合物的组合形式混合，例如硫酸钙水合物与硫酸镁水合物。这样则可以在广泛的温度范围发挥无机化合物水合物的功能，从而可以有效降低发泡和固化的放热温度，也能降低无机化合物水合物的混合量。
聚氨酯原料进行发泡和固化反应，从而生成弹性聚氨酯泡沫材料。这时的反应复杂并且主要发生下面的反应。也就是，在多元醇和聚异氰酸酯之间有另外的聚合反应(氨基甲酸乙酯形成反应)，聚异氰酸酯和作为发泡剂的水之间的发泡反应，和反应产物与聚异氰酸酯之间的交联(固化)反应。
这种情况下，采用任何一种多元醇与聚异氰酸酯之间直接反应的一步完成方法(one-shot method)，或多元醇与聚异氰酸酯预先反应获得末端具有异氰酸酯基团的预聚物然后其与多元醇反应的预聚物方法，形成聚氨酯泡沫材料。
如此获得的弹性聚氨酯泡沫材料密度为25kg/m3或更低，通常为15到25kg/m3，通过JIS K 6400-42004(方法A)确定的压缩残余应变为5％或更低，在发泡和固化的高温部分和低温部分颜色差异为5或更低，并含有无机化合物水合物。此处颜色差异是高温部分和低温部分在发泡和固化时的黄色指数(ΔYI)的差异。
因此，弹性聚氨酯泡沫材料具有低密度，即密度为25kg/m3或更低并具有良好的减震性能和轻的重量。总的来说，弹性聚氨酯泡沫材料是其中小室(气泡)具有连通的结构和复位能力的泡沫材料。为制造这样低密度的泡沫材料，必须获得40倍或更高的发泡比例。此外，压缩残留应变小而减震能力维持长时间。此外，由于颜色差异小，在颜色方面没有问题。而且，优选通过JIS K 6400-42004(方法D)确定的硬度从110到150N，JIS K 6400-42004确定的张力从100到150kPa，以及通过JIS K 6400-42004确定的伸长从100到200％。如果硬度超过150N，则有可能弹性聚氨酯泡沫材料变得太硬而降低减震能力。在弹性聚氨酯泡沫材料中，来自无机化合物水合物的无机化合物保留但该无机化合物水合物比重为上述1.5到4.0且体积小，所以其对弹性聚氨酯泡沫材料的物理性质的影响小。具有这样物理性质的弹性聚氨酯泡沫材料适合用于形成家具如椅子和沙发，床上用品如床、床垫、枕头、汽车座椅等的减震材料。
在生产弹性聚氨酯泡沫材料的情况下，比重为1.5到4.0的无机化合物水合物与例如含有聚醚多元醇、聚异氰酸酯、作为发泡剂的水和胺催化剂的聚氨酯原料混合。例如二水石膏或硫酸亚铁水合物用作无机化合物水合物。弹性聚氨酯泡沫材料的制备方法是将聚醚多元醇与聚异氰酸酯反应同时将聚异氰酸酯与水作用进行发泡和进一步固化反应。
在制备过程中，在发泡和固化时，无机化合物水合物被加热到100℃或更高，从而通过分解使作为结合水的水转化为自由水并且形成的水蒸发。通过水的蒸发去除汽化热且由于发泡和固化的泡沫材料热量产生被降低。因此，可以降低发泡和固化的放热温度。本发明的发泡和固化的放热温度可以抑制在170℃或更低，而当不混合无机化合物水合物时泡沫材料在发泡和固化的温度有时达到170℃或更高。因此，由于暴露到170℃或更高温度产生的泡沫材料焦化可以避免。
下文将描述上述实施方案的优点。
在制备本发明实施方案的弹性聚氨酯泡沫材料的过程中，比重为1.5到4.0的无机化合物水合物与聚氨酯原料混合，多元醇与聚异氰酸酯反应并进行发泡。因此，在发泡和固化时，无机化合物水合物通过加热分解形成水，通过水的蒸发去除汽化热，从而降低发泡和固化的热量产生。
因此，发泡和固化的放热温度可以有效降低，而曾经增加的温度的下降速度可以加速。结果，由于产生高温部分和低温部分诱导的泡沫材料的颜色差异可以降低，从而可以降低得到的弹性聚氨酯泡沫材料的着色。
此外，由于无机化合物水合物比重为上述1.5到4.0，混合的无机化合物水合物的体积小，所以改变得到的弹性聚氨酯泡沫材料的物理性质，如密度的可能性小。
而且，无机化合物水合物的分解温度优选从100到170℃。因此，当发泡和固化时温度升高到100℃或更高，无机化合物水合物开始分解形成水，形成的水蒸发。因此，可以通过水蒸发潜热有效降低热量产生。
此外，无机化合物水合物优选为硫酸亚铁水合物，硫酸钙水合物或硫酸镁水合物。这些无机化合物水合物在温度为100℃或更高时随发泡和固化的温度提高而逐渐分解形成水，形成的水蒸发。因此，可以通过水的蒸发而有效降低热量产生。
按上述获得的弹性聚氨酯泡沫材料密度为15到25kg/m3，JIS K6400-42004(方法A)确定的压缩残余应变为5％或更少，颜色差异为5或更少，并含有比重为1.5到4.0的无机化合物水合物。因此，其密度低并具有小压缩残余应变，且显示作为弹性聚氨酯泡沫材料良好的物理性质。此外，通过减少发泡和固化的多余热量产生，可以降低通常为高温部分的氧化降解，从而减轻高温部分和低温部分之间的颜色差异。因此，即使产品从高温内部部分和低温表面部分制成，也可以防止着色的问题。此外，来自在弹性聚氨酯泡沫材料中比重为1.5到4.0的无机化合物水合物的无机化合物几乎对弹性聚氨酯泡沫材料的物理性质没有影响。
下文将通过实施例和对比实施例更详细描述上面的实施方案，但本发明不限于这些实施例。
实施例1到9和对比实施例1到3首先，下面显示各实施例和对比实施例中使用的比重为1.5到4.0的无机化合物水合物。
二水石膏二水石膏比重为2.32，平均粒径为40μm硫酸亚铁水合物硫酸亚铁一水到五水化合物的混合物，比重为2.97，平均粒径为40μm硫酸镁水合物七水硫酸镁，比重为1.68，平均粒径为50μm聚乙烯粉末低密度聚乙烯粉末，比重为0.93，平均粒径为40μm，由Mitsui Chemicals Inc生产顺带地，水的汽化热为2259J/g，而聚乙烯粉末的融化潜热为198J/g。那么水吸收热量的效果与聚乙烯粉末相比明显优异。
将表1，2，3分别显示的含有多元醇、聚异腈酸酯、发泡剂、泡沫材料稳定剂和催化剂的聚氨酯原料与上述比重为1.5到4.0的无机化合物水合物混合而制备混合物。对比实施例1显示其中不添加比重为1.5到4.0的无机化合物水合物的实施例，而对比实施例2和3显示只加入聚乙烯粉末的实施例。
这些混合物各自投放到长、宽、深的大小分别为500mm的发泡容器中，在室温和大气压下发泡，然后通过加热炉进行加热反应(固化)，由此获得弹性板料泡沫材料。得到的弹性片状泡沫材料切割形成层状聚氨酯泡沫材料。根据下面的测量方法测量聚氨酯泡沫材料的密度、硬度、张力、延长性、压缩残余应变、最高放热温度、从最高放热温度下降10℃所需的时间，及颜色差异。其结果显示于表1，2和3。表1，2和3中标记的意思显示如下。
(测量方法)
密度(kg/m3)根据JIS K 72222004测量。
硬度(N)根据JIS K 6400-22004(方法D)测量。
张力(kPa)根据JIS K 6400-52004测量。
延长性(％)根据JIS K 6400-52004测量。
压缩残余应变(％)根据JIS K 6400-42004测量。
最高放热温度(℃)将热电偶插入到发泡容器的中央部分，确定发泡和固化过程中显示的最高温度。
从最高放热温度下降10℃所需的时间测量最高放热温度后，确定从最高放热温度下降10℃所需的时间(分钟)。
颜色差异通过色度计[SM彩色计算机SM-4，由Suga TestInstruments有限公司生产]对发泡和固化反应中泡沫材料的高温部分(中央部分)和低温部分(侧线部分)测量黄化程度(白色程度)，并测量它们之间的颜色差异(ΔYI)。
(表1，2和3中的标记)多元醇GP3000由Sanyo Chemical Industries有限公司生产的聚醚多元醇，羟基数目56(mg-KOH/g)。
胺催化剂LV33由Chukyo Yushi有限公司生产的基于胺的催化剂。
硅酮泡沫材料稳定剂B8110由Goldschmidt生产。
辛酸亚锡MRH110由Johoku Chemical有限公司生产。
聚异腈酸酯T-80甲苯二异腈酸酯(甲苯二异腈酸酯，80重量％2，4-甲苯二异腈酸酯和20重量％2，6-甲苯二异腈酸酯的混合物)，由NipponPolyurethane Industry有限公司生产。
表1实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6多元醇 GP3000100 100 100 100 100 100水 7.0 7.0 7.0 5.0 7.0 5.0胺催化剂LV33 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4硅硐泡沫材料稳定剂B81101.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0辛酸亚锡MRH110 84.1 84.1 84.1 62.8 84.1 62.8聚异腈酸酯T-80 110 110 110 110 110 110异腈酸酯指数 30-100 30 -50硫酸亚铁水合物 - 30 --100 -密度(kg/m3) 17.6 17.3 21.0 22.4 20.6 24.8硬度(N) 114 111 142 131 141 144张力(kPa)130 135 105 145 123 108延长(％) 170 173 105 203 118 105压缩残余应变(％) 4.5 4.3 4.8 3.1 4.1 4.7最高放热温度(℃) 141 145 105 132 112 102从最高放热温度下降10℃所需的时间(分钟) 9 10 8797颜色差异(ΔYI) 3.0 2.8 1.9 2.1 1.8 1.7表2实施例7实施例8 实施例9多元醇GP3000 100100 100水 7.07.0 7.0胺催化剂LV33 0.40.4 0.4硅硐泡沫材料稳定剂1.01.0 1.0B8110辛酸亚锡MRH110 0.20.2 0.2聚异腈酸酯T-80 84.1 84.184.1
异腈酸酯指数110 110 110硫酸镁水合物10 100 10二水石膏--10密度(kg/m3)17.1 20.8 17.6硬度(N) 114 141 121张力(kPa) 130 103 123延长(％)170 107 143压缩残余应变(％)4.5 4.8 4.7最高放热温度(℃)137 118 127从最高放热温度下降10℃所需的时间(分钟)978颜色差异(ΔYI) 31.2 2.1表3对比实施例1 对比实施例2 对比实施例3多元醇GP3000 100 100 100水 7.0 7.0 7.0胺催化剂LV33 0.4 0.4 0.5硅酮泡沫材料稳定剂B81101.0 1.0 1.0辛酸亚锡MRH110 0.2 0.2 0.2聚异腈酸酯T-80 84.1 84.1 84.1异腈酸酯指数 110 110 110聚乙烯粉末 - 30.0 100.0密度(kg/m3) 16.9 18.0 无法测量硬度(N) 128 122张力(kPa)9785延长(％) 8783压缩残余应变(％) 10.8 7.4最高放热温度(℃) 187 143
从最高放热温度下降10℃所需的时间(分钟)22 18颜色差异(ΔYI) 12.1 5.1如表1和2，及实施例1到9中所示，发泡和固化的最高放热温度可以抑制到145℃或更低，从最高放热温度下降10℃所需的时间可以缩短为10分钟或更少，颜色差异可以降低为3.0或更少。因此，得到的弹性聚氨酯泡沫材料为低密度17.3到24.8kg/m3，硬度为111到144N，张力为105到145kPa，延长性为105到203％，压缩残余应变为3.1到4.8％。具体的，在实施例9中，通过混合总量小至20重量份的七水硫酸镁和二水石膏，最高放热温度可抑制到127℃，且颜色差异可以降低为2.1，密度低至17.6kg/m3，从而获得最佳平衡的性能。
总的来说，在用于家具如床垫的弹性聚氨酯泡沫材料中，颜色差异的粗标准为5或更少，在用于汽车座椅材料和家具护垫的弹性聚氨酯泡沫材料中，压缩残余应变为5％或更少，所以这些标准可以充分满足。放热温度可以抑制到低温，颜色差异可以充分降低和获得低发泡弹性聚氨酯泡沫材料的原因是假设基于由于通过水的蒸发去除汽化热而降低放热温度，通过比重1.4到5.0的无机化合物水合物的分解形成的水在发泡和固化时由热产生而诱导。
相反地，如表3所示，在不含有比重1.4到5.0的无机化合物水合物的情况下(对比实施例1)，最高放热温度达到187℃的高温，从最高放热温度下降10℃所需的时间变成22分钟的长时间。因此，颜色差异显示为12.1的高值和压缩残余应变显示为10.8％的高值。在聚乙烯粉末以30重量份添加的情况下(对比实施例2)，由于从最高放热温度下降10℃所需的时间长，即18分钟，也就是由于泡沫材料维持在高温的时间长，颜色差异提高到5.1。如上所述，颜色差异的粗标准为5或更少，因此不能满足该标准。此外，在聚乙烯粉末以100重量份混合的情况下(对比实施例3)，聚氨酯原料变成糊状，因而不可能发泡。
根据上述实施例1和对比实施例2的结果，在图1中图示放热温度(℃)和耗用时间(分钟)的关系。如图1所示，可以理解从最高放热温度下降的程度在实施例1中比在对比实施例2中要大。在实施例1中从最高放热温度(141℃)下降10℃的所需时间T1为9分钟，而在对比实施例2中从最高放热温度(143℃)下降10℃的所需时间T2为18分钟。在实施例1中通过二水石膏分解产生的水观察到从最高放热温度快速降低温度，但在对比实施例2中聚乙烯粉末用作维持温度从而观察到从最高放热温度缓慢降低温度。
还有可能改变和确定本发明实施方案。
·一水碳酸钠(Na2CO3.H2O，比重2.25，分解温度100℃)，一水磷酸二氢钙(Ca(H2PO4)2.H2O，比重2.22，分解温度109℃)等也可以用作比重为1.5到4.0的无机化合物水合物。
·吸水膨胀并在加热时蒸发吸收的水而吸收热量的吸水材料，如含有(甲基)丙烯酸单元或(甲基)丙烯酸盐单元作为主要的构成单元的水不溶性(甲基)丙烯酸吸水树脂也可以含水状态混合。
·吸水有孔无机材料，如，半水合石膏、高岭土、硅藻土、活性炭等也可以含水状态混合。
·弹性聚氨酯泡沫材料可以用作汽车内部材料如汽车车门的衬里材料和顶棚材料，其他棉胎材料等。
此外，下面将描述可以从上述实施方案理解的技术构思。
·本发明生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法，其中上述硫酸亚铁水合物优选为一水到五水的硫酸亚铁，硫酸钙水合物优选为二水硫酸钙。根据生产方法，无机化合物水合物可以在聚氨酯原料发泡和固化反应过程中在100℃或更高时随温度上升逐渐分解形成水。
·本发明生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法，其中上述放热温度优选设定为170℃或更低。根据生产方法，可以防止焦化和得到弹性聚氨酯泡沫材料产物的优异的物理性质，如颜色差异和压缩残余应变。
·本发明生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法，其中优选混合多种上述无机化合物水合物。根据生产方法，无机化合物水合物的功能可以在更广泛的温度范围展示，所以可以有效降低发泡和固化的放热温度和减少无机化合物水合物的混合量。
·通过将含多元醇、聚异腈酸酯、发泡剂和催化剂的聚氨酯原料反应得到弹性聚氨酯泡沫材料，其密度为15到25kg/m3，JIS K 6400-4:2004(方法A)测量的压缩残余应变为5％或更少，发泡和固化时高温部分和低温部分的颜色差异为5或更少，并含有比重为1.5到4.0的无机化合物水合物。在如此构成的情况下，泡沫材料展示弹性聚氨酯泡沫材料用作减震材料等的合适的物理性质。
尽管本发明参照其具体实施方案进行了详细的描述，很明显对本领域技术人员可以在不改变本发明精神实质和范围的前提下对其作各种改变和修饰。
本申请基于2004年7月28日提交的日本专利申请2004-220409和2004年11月6日提交的2004-331737，其全部内容在此引入作为参考。
权利要求
1.生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法，包括将含有多元醇、聚异腈酸酯、发泡剂和催化剂的聚氨酯原料与比重为1.5到4.0的无机化合物水合物混合，并使聚氨酯原料进行发泡和固化反应，其中发泡和固化引起的放热温度增加通过无机化合物水合物分解形成的水的蒸发而被减少。
2.权利要求1的生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法，其中所述无机化合物水合物分解温度为从100到170℃。
3.权利要求1的生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法，其中所述无机化合物水合物为硫酸亚铁水合物、硫酸钙水合物或硫酸镁水合物。
4.权利要求2的生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法，其中所述无机化合物水合物为硫酸亚铁水合物、硫酸钙水合物或硫酸镁水合物。
5.权利要求3的生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法，其中所述硫酸亚铁水合物为一水到五水硫酸亚铁。
6.权利要求3的生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法，其中所述硫酸钙水合物为二水硫酸钙。
7.权利要求4的生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法，其中所述硫酸亚铁水合物为一水到五水硫酸亚铁。
8.权利要求4的生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法，其中所述硫酸钙水合物为二水硫酸钙。
9.权利要求1的生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法，其中所述放热温度设定为170℃或更低。
10.权利要求1的生产弹性聚氨酯泡沫材料的方法，其中混合多种无机化合物水合物。
全文摘要
通过将含有多元醇、聚异腈酸酯、发泡剂和催化剂的聚氨酯原料与比重为1.5到4.0的无机化合物水合物混合并使上述聚氨酯原料进行发泡和固化反应而制备的弹性聚氨酯泡沫材料。无机化合物水合物优选为硫酸亚铁水合物、硫酸钙水合物或硫酸镁水合物。上述无机化合物水合物优选的分解温度为从100到170℃。然后，发泡和固化引起的放热温度的升高通过上述无机化合物水合物的分解形成的水的蒸发而被降低。
文档编号C08G101/00GK1727376SQ200510087578
公开日2006年2月1日 申请日期2005年7月28日 优先权日2004年7月28日
发明者矢野忠史 申请人:井上株式会社