(57)【要約】【課題】優れた低反発弾性を有すると共に、フォームに特定の通気性をもたせ、裁断加工を行うにあたってフォームをオーブン中で加温したり、加工室内を加温したりする場合に、短時間でフォーム全体に熱が伝わり、裁断加工を容易に行い得る低反発弾性ポリウレタンフォームを提供すること。【解決手段】反発弾性率がＩＪＳ　Ｋ６４００（１９９７）のＡ法に準拠する方法にて測定した反発弾性率が１〜２０％であり、ＪＩＳ　Ｋ　６４００（１９９７）のＢ法に準拠する方法で測定した通気度が１〜２ｄｍ３／ｓであることを特徴とする裁断加工用低反発弾性ポリウレタンフォームである。【選択図】　　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＪＩＳ　Ｋ　６４００（１９９７）のＡ法に準拠する方法にて測定した反発弾性率が１〜２０％であり、ＪＩＳ　Ｋ　６４００（１９９７）のＢ法に準拠する方法で測定した通気度が１〜２ｄｍ３／ｓであることを特徴とする裁断加工用低反発弾性ポリウレタンフォーム。
【請求項２】
ポリオール成分１００重量部に対して無機充填剤を２０重量部以下含有し、ＪＩＳ　Ｋ　６４００（１９９７）のＡ法に準拠する方法にて測定した反発弾性率が１〜２０％であり、ＪＩＳ　Ｋ　６４００（１９９７）のＢ法に準拠する方法で測定した通気度が１〜２ｄｍ３／ｓであることを特徴とする裁断加工用低反発弾性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、低反発弾性であって、低温下においてもフォームの裁断加工段階の作業効率を向上させ得る軟質ポリウレタンフォームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、衝撃吸収材料、振動吸収材料、各種ラミネート材料、あるいは枕、マットレス、クッション、座布団、衣類用のパット等に使用されている低反発弾性の軟質ポリウレタンフォームが知られている。これらの製品に使用されるポリウレタンフォームは、ウレタンフォームの樹脂組成、すなわちポリオール成分およびポリイソシアネート化合物の種類を適宜選択して、所望の反発弾性率を有するポリウレタンフォームを得るように処方されている。
【０００３】
しかしながら、低反発弾性ポリウレタンフォームは、その性質上、冬場等の低温になると硬くなりやすく、フォームの裁断加工が極めて困難であるといった問題点を含んでいる。そのため、フォームブロックをオーブンの中で加温したり、室内を温めたりしてから裁断加工をすることが行われているが、このようなフォームブロックを暖める工程には、かなりの時間がかかり、時間が長くなればなるほど、作業が遅れたり、電気等の使用量が増え、加工業者や末端商品の販売業者にとって、大きな影響をもたらしていた。
【０００４】
このような低温時における裁断加工は、低反発弾性ポリウレタンフォームの特性として困難なものであり、この問題点を解決するべく、これまで種々の検討が行われていたが、かかる裁断加工性の不都合さを完全に回避し得る低反発弾性ポリウレタンフォームを得ることは、未だできていないのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明は、上記した現状に鑑み、優れた低反発弾性を有すると共に、オーブンでの加温、あるいは加工室内の加温を行う場合に際して、短時間でフォーム全体に熱が伝わり、裁断加工を容易に行い得る低反発弾性ポリウレタンフォームを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は種々検討を重ねた結果、特定の通気度を有することにより、低反発弾性を損なうことなく、暖めやすい低反発弾性ポリウレタンフォームを得ることができ、低温下で硬くなった低反発弾性ポリウレタンフォーブロックでも、短時間のうちに裁断加工しうる状態になることを見出した。
【０００７】
したがって上記課題を解決するための本発明は、ＪＩＳ　Ｋ　６４００（１９９７）のＡ法に準拠する方法にて測定した反発弾性率が１〜２０％であり、ＪＩＳ　Ｋ　６４００（１９９７）のＢ法に準拠する方法で測定した通気度が１〜２ｄｍ３／ｓであることを特徴とする裁断加工用低反発弾性ポリウレタンフォームである。
【０００８】
この通気度が１ｄｍ３／ｓ未満の場合には、オーブンでの加温、あるいは室内の加温によって裁断加工を行う場合にあたって、フォーム全体への熱の伝わりに時間が掛かり、好ましいものではない。また通気度が２ｄｍ３／ｓを超える場合には、フォームを圧縮させた後のフォームの戻りが速くなり、低反発弾性ポリウレタンフォームの特性を確保することが困難なものとなる。
【０００９】
さらに、反発弾性率が２０％を超える場合には、低温時の硬度の上昇が少ないため、作業効率の改善効果があまり見られない。また、反発弾性率が１％未満のものは、ポリウレタンフォームにべたつきが生じやすく、製品とならない場合が多い。
【００１０】
さらに本発明が提供する低反発弾性であり、裁断加工の作業性に優れたポリウレタンフォームは、熱伝導性の無機充填剤を配合することができる。この無機充填剤を配合することにより、裁断加工時にあたってフォーム内部にまでより素早く熱を伝導させ得るものである。したがって、請求項２に記載の本発明は、ポリオール成分１００重量部に対して無機充填剤を２０重量部以下含有し、ＪＩＳ　Ｋ　６４００（１９９７）のＡ法に準拠する方法にて測定した反発弾性率が１〜２０％であり、ＪＩＳ　Ｋ　６４００（１９９７）のＢ法に準拠する方法で測定した通気度が１〜２ｄｍ３／ｓであることを特徴とする裁断加工用低反発弾性ポリウレタンフォームである。
無機充填剤の量が２０重量部を超えると、フォームの反発弾性率が大きくなり、低反発弾性ポリウレタンフォームではなくなってしまう。
【００１１】
なお、本発明にいう裁断加工とは、裁断機のナイフ等を用いてスライスしたり、ある程度の大きさのブロックに切り分けたり、特定の形状に打ち抜いたり、プロファイル加工を行ったりすることをいう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上記したように、本発明は、低反発弾性でありながら、優れたフォームの通気性を有するポリウレタンフォームであり、特に通気性として、ＪＩＳ　Ｋ　６４００（１９９７）のＢ法にて測定した通気性が１〜２ｄｍ３／ｓを有するものであり、このような高通気性を有する低反発弾性ポリウレタンフォームは、これまでの低反発弾性のポリウレタンフォームとは全く異なるフォーム感触を有するものでもある。
【００１３】
本発明者の検討によれば、このような低反発弾性であり、高通気性を有するポリウレタンフォームは、例えばその一例として、従来の低反発弾性ポリウレタンフォームの樹脂成分として配合処方されているポリオール成分とポリイソシアネート化合物のうち、ポリオール成分について、特に低分子量多価アルコール、すなわちモノマー化合物自体を高分子量ポリオールと共に添加した混合ポリオールとし、当該混合ポリオール成分とポリイソシアネート化合物とを反応させることによっても得られることが判明した。
【００１４】
しかしながら、本発明が提供する低反発弾性であり、裁断加工の作業性に優れたポリウレタンフォームは、上記のポリオール成分とポリイソシアネート化合物との反応により得られるポリウレタンフォームのみに限定されるものではなく、本発明が目的とする反発弾性率ならびに特定の通気性を有するポリウレタンフォームであれば、その樹脂組成は特に限定されるものではない。
【００１５】
したがって以下は、本発明者が検討した、上記するポリオール成分とポリイソシアネート化合物との反応により得られるポリウレタンフォームを説明することにより、本発明の特異性を詳細に説明していく。
【００１６】
本発明が提供する低反発弾性であり、特定の高通気性を有するポリウレタンフォームを形成する高分子量ポリオールとしては、これまでの低反発弾性ポリウレタンフォームを構成する樹脂成分であるポリオール成分として使用されているものを挙げることができ、例えば、ポリオキシアルキレンポリオール、ビニル重合体含有ポリオキシアルキレンポリオール、ポリエステルポリオール、ポリオキシアルキレンポリエステルブロック共重合体ポリオール等を挙げることができる。
【００１７】
ポリオキシアルキレンポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、ショ糖等の多価アルコールを開始剤としたアルキレンオキシド付加物；ビスフェノールＡのような多価フェノール類のアルキレンオキシド付加物；リン酸、ポリリン酸（例えば、トリポリリン酸およびテトラポリリン酸）などの多価ヒドロキシ化合物、フェノール−アニリン−ホルムアルデヒド縮合生成物、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、メチレンビスオルソクロロアニリン、４，４’−および２，４’−ジフェニルメタンジアミン、２，４−トリレンジアミン、２，６−トリレンジアミンなどのポリアミン類、トリエタノールアミン、ジエタノールアミンなどのアルカノールアミン類にエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、テトラヒドロフラン、スチレンオキシドなどの１種または２種以上を付加させて得られるポリエーテルポリオール類；またはポリテトラメチレンエーテルグリコール等を例示することができる。
【００１８】
また、ポリエステルポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、１，３−および１，４−ブタンジオール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリット、ソルビットなどの少なくとも２個以上のヒドロキシル基を有する化合物の１種または２種以上とマロン酸、マレイン酸、コハク酸、アジピン酸、酒石酸、セバシン酸、シュウ酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸などの少なくとも２個以上のカルボキシル基を有する化合物の１種または２種以上から得られたポリエステルポリオールを挙げることができる。また、ポリカプロラクトンなどの環状エステルの開環重合体類等も使用することができる。
【００１９】
ビニル共重合体含有ポリオキシアルキレンポリオールとしては、上記に例示したポリオキシアルキレンポリオール中で、ラジカルの存在下にアクリロニトリル、スチレン等のビニルポリマーを重合して安定分散させたものが挙げられる。なお、ポリオキシアルキレンポリオール中のビニル重合体の含有量は、通常１５〜４５重量％程度である。
【００２０】
一方、これらの高分子量ポリオールと共に使用する低分子量多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２、３−ブタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン等をあげることができ、これらの低分子量多価アルコールは単独でも、また混合して使用することができる。
【００２１】
そのなかでも、特に本発明においては、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパンが好結果を与えた。本発明においては、低分子量多価アルコールのなかでも、特にジプロピレングリコール、１，３−ブタンジオールの低分子量２価アルコールを主体とし、それにグリセリン、トリメチロールプロパンの低分子量３価アルコールを適宜配合したものがよい。
【００２２】
一方、ポリイソシアネート化合物としては、特に限定されず、ポリウレタンフォームの製造に通常使用される公知のポリイソシアネート化合物を用いることができる。具体的には、芳香族系、脂環族系、脂肪族系のポリイソシアネート、およびそれらを変性して得られる変性ポリイソシアネートの１種または２種以上が、適宜選択されて使用される。
【００２３】
芳香族系ポリイソシアネートとしては、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートの混合物、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネートなどが挙げられる。
【００２４】
脂環族系ポリイソシアネートとしては、シクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネートなどが挙げられる。また、脂肪族系ポリイソシアネートとしてはヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサンメタンジイソシアネートなどが挙げられる。
【００２５】
これらのポリイソシアネート化合物のなかでも、本発明にあっては、特に芳香族系のポリイソシアネートである２，４−トリレンジイソシアネートあるいは２，６−トリレンジイソシアネート、およびこれらの混合物（ＴＤＩ−８０、ＴＤＩ−６５）が好結果を与えた。
【００２６】
また、本発明のポリウレタンフォームにあっては、この他に各種の添加剤、例えば、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、顔料、可塑剤等を使用することができる。
【００２７】
さらに本発明の低反発弾性のポリウレタンフォームは、裁断加工時にあたってフォーム内部にまで素早く熱を伝導させるために、無機充填剤を配合してもよい。このような無機充填剤は、これまで熱伝導性フォームを製造する際に配合される無機充填剤を挙げることができ、その配合量はポリオール成分１００重量部に対して２０重量部程度まで配合することができる。
【００２８】
無機充填剤としては、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化ケイ素、炭酸カルシウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、タルク、ハイドロタルサイト、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、銅、銀、鉄、アルミニウム、ニッケル等が挙げられる。
【００２９】
上記したポリオール成分とポリイソシアネート化合物との反応によりポリウレタンフォームを製造する場合に使用する触媒としては、例えば、アミン系触媒や有機金属触媒等のウレタンフォームの発泡において公知のものを使用することができ、特に限定されない。そのような触媒としては、例えば、アミン系触媒としては、トリエチレンジアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリイソプロパノールアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリンなどが挙げられる。
【００３０】
また、金属触媒としては、オクチル酸錫、ラウリル酸錫、ジブチル錫ジラウレート等を挙げることができる。
【００３１】
ポリウレタンフォームを製造する場合の発泡剤としては、水、トリクロロモノフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、メチレンクロライド、トリクロロフルオロエタン、トリクロロエタンなど１種以上の混合物が挙げられる。
【００３２】
また、整泡剤としては、従来から知られているオルガノシリコーン系界面活性剤が使用される。そのようなオルガノシリコーン系界面活性剤としては、例えば、日本ユニカー社製のＬ−５２０、Ｌ−５３２、Ｌ−５４０、Ｌ−５４４、Ｌ−３５５０、Ｌ−５７４０Ｓ、Ｌ−５７４０Ｍ、Ｌ−６２０２等；トーレシリコーン社製のＳＨ−１９０、ＳＨ−１９２、ＳＨ−１９３、ＳＨ−１９４、ＳＲＸ−２９４、ＳＲＸ−２９８等；信越シリコーン社製のＦ−１１４、Ｆ−１２１、Ｆ−１２２、Ｆ−２３０、Ｆ−２５８、Ｆ−２６０Ｂ、Ｆ−３１７、Ｆ−３４１、Ｆ−６０１、Ｆ−６０６等を挙げることができる。
【００３３】
以上のようなポリオール成分、ポリイソシアネート化合物、可塑剤、触媒および発泡剤等が含有される本発明のポリウレタンフォーム組成物において、各成分が配合される割合は、当該ウレタンフォームの組成物の発泡により、本発明が目的とする低反発弾性ポリウレタンフォームが得られるような割合であれば特に制限されるものではない。
【００３４】
例えば、ポリオール成分１００重量部に対して、触媒が０．０１〜５重量部、好ましくは０．２〜３重量部、水が０．５〜５重量部、好ましくは０．８〜３．５重量部、整泡剤が配合される場合には、０．１〜４重量部、好ましくは０．４〜２．０重量部、顔料が配合される場合には、０．００１〜２．０重量部、好ましくは０．０１〜１．５重量部程度である。
【００３５】
またポリイソシアネート化合物が配合される割合は、イソシアネートインデックスが、例えば、７０〜１２０、好ましくは８０〜１１０程度となる量である。
【００３６】
本発明のポリウレタンフォームの製造方法は、従来の連続気泡性のポリウレタンフォームの製造方法に基づいて行うことができ、例えば、プレポリマー法、ワンショット法、部分プレポリマー法等を適用して行うことができる。
【００３７】
かくして製造された本発明の裁断加工用の低反発弾性ポリウレタンフォームにあっては、その反発弾性率は、ＪＩＳ　Ｋ　６４００（１９９７）のＡ法に準拠する方法にて測定した場合に１〜２０％であり、またフォームの通気度は、ＪＩＳ　Ｋ　６４００（１９９７）のＢ法に準拠する方法で測定した場合に、１〜２ｄｍ３／ｓ範囲の高通気性を有している。
【００３８】
したがって、このような本発明の低反発弾性ポリウレタンフォームは、例えばオーブン中で加温させたり、室内を加温させたりすることによって、短時間のうちにフォーム全体を加温することができ、したがってフォームの裁断加工が極めて行い易いものとなる。
【００３９】
なお、本発明が提供する裁断加工用の低反発弾性ポリウレタンフォームは、優れた低反発弾性を発現し、裁断加工の作業性に優れるものである。したがって、衝撃吸収材料、振動吸収材料としての各種ラミネート加工用、あるいは枕、マットレス、クッション、座布団、衣類用のパット等に用いるために裁断加工される低反発弾性ポリウレタンフォームとして好適に使用することができる。
【００４０】
【実施例】
以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００４１】
実験例１〜７
下記表１中に記載の各配合処方により、ポリウレタンフォームを製造した。すなわち、ポリオール成分と、水、触媒、発泡剤およびシリコーン系整泡剤を攪拌混合し、そこにポリイソシアネート化合物を加え、混ぜ合わせ、発泡させることにより、所望の反発弾性率と、通気性を有する本発明の軟質ポリウレタンフォームを製造した。
【００４２】
各実験例により得られたポリウレタンフォームについて、その反発弾性率（％）および通気度（ｄｍ３／ｓ）を測定し、また、裁断加工性のため評価として、フォームの戻り、フォームの温まりやすさを検討し、その結果をあわせて表中に示した。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
＊１：ポリオール１：ＥＬ−９０３（分子量：１５００；平均水酸基価：１１２；旭硝子社製）
＊２：ポリオール２：ＥＬ−１０３０（分子量：１０００；平均水酸基価：１６８；旭硝子社製）
＊３：ポリイソシアネート：ＴＤＩ−６５
＊４：充填剤：炭酸カルシウム
＊５：整泡剤：シリコーン系整泡剤（Ｌ−５２０；日本ユニカー社製）
＊６：触媒：アミン系触媒（ＮＣＸ−３３；日本乳化剤社製）
【００４５】
各物性の測定方法：
（ａ）反発弾性率（％）は、ＪＩＳ　Ｋ　６４００（１９９７）のＡ法に準拠して測定した。
（ｂ）通気度（ｄｍ３／ｓ）は、ＪＩＳ　Ｋ　６４００（１９９７）のＢ法に準拠して測定した。
【００４６】
裁断加工性の判定：
（ｃ）フォームの戻りは、次のようにして評価した。
厚さ２０ｍｍのフォームを４ｍｍまで圧縮した後に開放し、もとの厚さに戻るまでの時間（秒）で表した。
（ｄ）フォームの温まりやすさは、次のようにして評価した。
フォームを幅１００ｃｍ×長さ２００ｃｍ×高さ４０ｃｍのブロックとし、そのブロックをオーブンで、１０℃から２０℃へ加温した。なお、フォームブロックの中心部に温度感知センサーを設置し、加温開始後からブロック中心部が加温され、２０℃に到達するまでの時間を測定し、その時間の長短により、裁断加工性を以下の基準により評価した。
【００４７】
良好：ウレタンフォームの中心部まで加温されるのに４０分未満である。
遅い：ウレタンフォームの中心部まで加温されるのに６０分以上要する。
【００４８】
表中に示した結果からも判明するように、反発弾性率が１〜２０％の範囲内にあり、また通気度が１〜２ｄｍ３／ｓの範囲にある高通気性の低反発弾性ポリウレタンフォームは、オーブン中で加温した場合には、いずれも短時間のうちにフォームの内部までが加温されるものであり、したがって、フォームの裁断加工の効率が極めて良いものとなっていることが理解される。
【００４９】
【発明の効果】
以上記載したように、本発明は、低反発弾性ポリウレタンフォームとして、反発弾性率が１〜２０％でありながら、ＪＩＳ　Ｋ　６４００（１９９７）のＢ法にて測定した通気度が１〜２ｄｍ３／ｓであることを特徴とする高通気性を有するポリウレタンフォームであり、低反発弾性のポリウレタンフォームの特性として有する低温でのフォーム硬度の上昇により裁断加工の作業性が低下する点を、改善したものである。
【００５０】
特に低反発弾性ポリウレタンフォームは、冬場になると硬くなりやすく、そのため、フォームブロックを裁断する加工が行いにくく、フォームを加工する部屋の室温を上げたり、オーブン中で加温したりした後、裁断することが行われているが、本発明が提供するポリウレタンフォームは、特定の通気性を持たせることによって低反発弾性を損なうことなく、フォームを暖める工程の時間を短縮化し得るものであり、したがって、裁断加工を極めて効率よく行える利点を有している。