(57)【要約】【課題】  チップフォームの製造工程においてポットライフの長いチップフォーム用バインダー及びチップフォームの製造方法を提供する。【解決手段】  チップフォームは、ポリウレタンフォームを破砕してなるチップにバインダーを添加し、水蒸気を加えて成形することによって得られる。このチップフォーム用のバインダーは、イソシアネート基を有するポリウレタン系接着剤よりなるバインダー基剤と、該イソシアネート基が水蒸気と反応する前に、空気中の水分と反応するのを抑制する撥水性の反応遅延剤とを含有する。反応遅延剤としては、炭素数１７〜３６のカルボン酸若しくはジカルボン酸、炭素数１７〜３６の炭化水素又は炭素数１７〜２２のカルボン酸と炭素数１７〜２２のモノオールとのエステル化合物が好ましい。バインダーには更に還元剤を含有することが望ましい。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタンフォームを破砕してなるチップにイソシアネート基を有するバインダー基剤を添加し、成形時に水蒸気を加えることによってバインダー基剤を反応硬化させ、チップ間を結合してチップフォームを製造するにあたり、前記バインダー基剤に加え、該バインダー基剤のイソシアネート基が水蒸気と反応する前に、空気中の水分と反応するのを抑制する撥水性の反応遅延剤を含有することを特徴とするチップフォーム用バインダー。
【請求項２】
前記反応遅延剤は、炭素数１７〜３６のモノカルボン酸若しくはジカルボン酸、炭素数１７〜３６の炭化水素又は炭素数１７〜２２のカルボン酸と炭素数１７〜２２のモノオールとのエステル化合物である請求項１に記載のチップフォーム用バインダー。
【請求項３】
更に還元剤を含有する請求項１又は請求項２に記載のチップフォーム用バインダー。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のチップフォーム用バインダーを、ポリウレタンフォームを破砕してなるチップに添加し、成形時に水蒸気を加えることによってバインダー基剤を反応硬化させ、チップ間を結合してチップフォームを製造することを特徴とするチップフォームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリウレタンフォームを再生したもので、例えば自動車のシート、椅子のクッション等として使用されるチップフォーム（いわゆるリボンデッドフォーム）を得るために用いられるチップフォーム用バインダー及びチップフォームの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、建築用材料、自動車内装材等においては、発生する揮発性有機化合物（ＶＯＣ）についての環境基準が厳しくなってきている。特に、シックハウス症候群の要因とされるホルムアルデヒドやアセトアルデヒドの規制が設けられ、例えばアセトアルデヒドの室内濃度指針値は４８μｇ／ｍ3（０．０３ppm）である。
【０００３】
上記の用途に使用される再利用品のチップフォームは、使用済みポリウレタンフォームを破砕したチップにバインダーを混合し、水蒸気を吹き込んで圧縮成形する方法がとられている（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、このチップフォームにおいては、バインダー成分中やポリウレタンフォームから形成されるチップ中にホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等が検出されている。
【特許文献１】特開平８−７２０７４号公報（第２頁及び第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、これらの揮発性有機化合物を低減させる対策として、バインダーにチオ硫酸ナトリウム等の還元剤を添加し、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類を還元して、対応するアルコールにすることが考えられる。
【０００５】
しかしながら、そのような還元剤はｐＨが高いことから、イソシアネート基を有するバインダーの反応性を高くする。バインダーの反応性が高くなると、バインダーをチップに塗布して水蒸気で反応させる前に、バインダーが空気中の水分と反応し、最悪の場合には圧縮成形ができなくなる場合がある。すなわち、チップフォームを製造する工程において、バインダーの使用可能時間を表すポットライフが短くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、チップフォームの製造工程においてポットライフの長いチップフォーム用バインダー及びチップフォームの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明のチップフォーム用バインダーは、ポリウレタンフォームを破砕してなるチップにイソシアネート基を有するバインダー基剤を添加し、成形時に水蒸気を加えることによってバインダー基剤を反応硬化させ、チップ間を結合してチップフォームを製造するにあたり、前記バインダー基剤に加え、該バインダー基剤のイソシアネート基が水蒸気と反応する前に、空気中の水分と反応するのを抑制する撥水性の反応遅延剤を含有することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明のチップフォーム用バインダーは、請求項１に記載の発明において、前記反応遅延剤は、炭素数１７〜３６のモノカルボン酸若しくはジカルボン酸、炭素数１７〜３６の炭化水素又は炭素数１７〜２２のカルボン酸と炭素数１７〜２２のモノオールとのエステル化合物である。
【０００９】
請求項３に記載の発明のチップフォーム用バインダーは、請求項１又は請求項２に記載の発明において、更に還元剤を含有するものである。
請求項４に記載の発明のチップフォームの製造方法は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のチップフォーム用バインダーを、ポリウレタンフォームを破砕してなるチップに添加し、成形時に水蒸気を加えることによってバインダー基剤を反応硬化させ、チップ間を結合してチップフォームを製造することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１に記載の発明のチップフォーム用バインダーによれば、反応遅延剤はバインダー基剤中のイソシアネート基が水蒸気と反応する前に、空気中の水分と反応するのを抑制するため、チップフォームの製造工程におけるチップフォーム用バインダーのポットライフを長くすることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明のチップフォーム用バインダーによれば、選択された特定の反応遅延剤によって請求項１に係る発明の効果を向上させることができる。
請求項３に記載の発明のチップフォーム用バインダーによれば、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加え、ポットライフを短くすることなく、アルデヒド類を還元してアルコール類にすることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明のチップフォームの製造方法によれば、ポットライフの長いチップフォーム用バインダーを用いることにより、チップフォームの製造を容易化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態のチップフォームは、ポリウレタンフォームを破砕したチップにイソシアネート基を有するバインダーを添加し、成形時に水蒸気を加えることによってバインダー基剤を反応硬化させ、チップ間を結合することにより得られる。チップフォーム用バインダーは、イソシアネート基を有するバインダー基剤と、そのバインダー基剤が水蒸気と反応する前に空気中の水分と反応するのを抑制する反応遅延剤とを含有する。
【００１４】
バインダー基剤は、イソシアネート基を有するポリウレタン系接着剤で構成され、水と反応してチップ同士を結合する役目を果たす。ポリウレタン系接着剤は、後述するポリウレタンフォームを製造するためのポリイソシアネート化合物とポリオール類とから構成され、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基がポリオール類の水酸基より過剰に配合されている。その過剰量は所望する結合力に応じて適宜設定される。このポリウレタン系接着剤は１液型のもので、加熱されることによって硬化する。そして、バインダー基剤が水蒸気と接触することによりイソシアネート基が反応硬化して、チップ間を結合するように作用する。ポリウレタン系接着剤には、硬化触媒としてトリエチルアミン、塩化第２スズ、塩化アンモニウム等を配合し、硬化を促進させることもできる。
【００１５】
反応遅延剤は、バインダー基剤のイソシアネート基が水蒸気と反応する前に、空気中の水分と反応するのを抑制するために撥水性を有する化合物である。具体的には、炭素数１７〜３６のカルボン酸若しくはジカルボン酸、炭素数１７〜３６の炭化水素又は炭素数１７〜２２のカルボン酸と炭素数１７〜２２のモノオールとのエステル化合物が好ましい。
【００１６】
炭素数１７〜３６のカルボン酸としては、オレイン酸（Ｃ17Ｈ33ＣＯＯＨ）、ベヘニン酸（Ｃ21Ｈ43ＣＯＯＨ）等が用いられる。炭素数１７〜３６のジカルボン酸としては、ダイマー酸〔Ｃ28Ｈ30（ＣＯＯＨ）2を主成分とする〕等が用いられる。尚、ダイマー酸は炭素数１８の不飽和脂肪酸を原料として得られるもので、ダイマー酸を主成分とし、少量のトリマー酸、モノマー酸を含有している。炭素数１７〜３６の炭化水素としては、ヘプタデカン（Ｃ17Ｈ36）、オクタデカン（Ｃ18Ｈ38）等が用いられる。炭素数１７〜２２のジカルボン酸と炭素数１７〜２２のモノオールとのエステル化合物としては、ダイマー酸とステアリルアルコール（Ｃ18Ｈ37ＯＨ）とのエステル化合物、トリマー酸とステアリルアルコールとのエステル化合物等が用いられる。これらの反応遅延剤は、バインダー基剤との溶解性も良好である。
【００１７】
炭素数１７未満のモノカルボン酸、ジカルボン酸及び炭化水素は撥水性が不足し、炭素数３６を越えるモノカルボン酸、ジカルボン酸及び炭化水素は製造又は入手が困難である。また、エステル化合物について炭素数１７未満のカルボン酸又はモノオールを用いた場合にはエステル化合物の撥水性が不足し、炭素数２２を越えるカルボン酸又はモノオールを用いた場合にはエステル化合物の製造又は入手が困難なものである。
【００１８】
前記バインダー基剤に対する反応遅延剤の含有量は、０．０１〜１質量％であることが好ましい。この含有量が０．０１質量％未満の場合には、撥水性が十分に発揮されず、バインダー基剤が水蒸気と反応する前に空気中の水分と反応しやすくなる。一方、この含有量が１質量％を越える場合には、反応遅延剤が過剰となり、バインダー基剤のバインダー機能が低下し、チップ同士が十分に結合されなくなる。バインダーの使用量は、チップ同士を十分に結合し、良好なチップフォームを製造するために、チップに対して５〜５０質量％程度が好ましい。この使用量が５質量％未満の場合にはチップ間の結合力が不足し、５０質量％を越える場合には過剰なバインダーがチップフォームの性能を低下させると共に、外観も悪化しやすくなる。
【００１９】
以上のバインダーには更にホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類を還元するための還元剤を含有することができる。この還元剤としては、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ2Ｓ2Ｏ3）、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ4）等が用いられる。還元剤の含有量は、バインダー基剤に対して１０〜１００ｐｐｍであることが好ましい。この含有量が１０ｐｐｍ未満の場合にはアルデヒド類を十分に還元することができず、１００ｐｐｍを越える場合には微量のアルデヒド類を還元するに必要な量より過剰となり、ｐＨが上昇してバインダー基剤の反応性が高くなり、バインダー基剤が空気中の水分と反応しやすくなる。還元剤の還元作用により、ホルムアルデヒドはメタノールに、アセトアルデヒドはエタノールに還元される。
【００２０】
前述のポリウレタンフォームは、ポリオール類とポリイソシアネート化合物とを触媒、発泡剤及び整泡剤の存在下に反応させて製造されるものである。ポリオール類としてはポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等が用いられる。ポリエステルポリオールは、アジピン酸、フタル酸等のポリカルボン酸を、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、グリセリン等のポリオールと反応させることによって得られる縮合系ポリエステルポリオールのほか、ラクトン系ポリエステルポリオール及びポリカーボネート系ポリオールが挙げられる。ポリエーテルポリオールは、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、それらの変性体等が挙げられる。
【００２１】
ポリオール類と反応させるポリイソシアネート化合物はイソシアネート基を複数有する化合物であって、具体的にはトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４,４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１,５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、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（ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）等が用いられる。
【００２２】
触媒はポリオール類とポリイソシアネート化合物とのウレタン化反応を促進するためのものである。係る触媒としては、Ｎ,Ｎ´,Ｎ´−トリメチルアミノエチルピペラジン、トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン等の３級アミン、スズオクトエート等の有機金属化合物、酢酸塩、アルカリ金属アルコラート等が用いられる。
【００２３】
発泡剤はポリウレタンを発泡させてポリウレタンフォームとするためのものである。この発泡剤としては、水のほかペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、炭酸ガス等が用いられる。ポリウレタンフォームの原料としては、界面活性剤等の整泡剤、縮合リン酸エステル等の難燃剤、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、着色剤等を添加することもできる。
【００２４】
ポリオール類とポリイソシアネート化合物とのウレタン化反応を行なう場合には、ワンショット法又はプレポリマー法が採用される。ワンショット法は、ポリオール類とポリイソシアネート化合物とを直接反応させる方法である。プレポリマー法は、ポリオール類とポリイソシアネート化合物との各一部を事前に反応させて末端にイソシアネート基又は水酸基を有するプレポリマーを得、それにポリオール類又はポリイソシアネート化合物を反応させる方法である。ワンショット法はプレポリマー法に比べて製造工程が一工程で済み、製造条件の制約も少ないことから好ましい方法であり、製造コストを低減させることができる。
【００２５】
得られるポリウレタンフォームとしては、軟質スラブポリウレタンフォームが好ましい。軟質スラブポリウレタンフォームは上記ワンショット法により混合攪拌された反応原料（反応混合液）をベルトコンベア上に吐出し、該ベルトコンベアが移動する間に反応原料が常温、大気圧下で自然発泡し、硬化することで得られる。その後、乾燥炉内で硬化（キュア）し、所定形状に裁断される。その他、モールド成形法、現場施工スプレー成形法等によってポリウレタンフォームを得ることができる。
【００２６】
このようにして得られたポリウレタンフォームの成形品は、廃棄処分されるときには破砕機によって破砕されてチップとなり、チップフォームとして再利用される。すなわち、チップフォームは前記チップにチップフォーム用バインダーを添加し、水蒸気を加えて成形される。
【００２７】
さて、ポリウレタンフォームを再利用する場合には、使用済みのポリウレタンフォームを破砕機によって破砕してチップとする。一方、チップを結合するためのバインダーを、イソシアネート基を有するポリウレタン系接着剤よりなるバインダー基剤と、例えばダイマー酸とステアリルアルコールとのエステル化合物よりなる反応遅延剤と、必要に応じて例えばチオ硫酸ナトリウムよりなる還元剤とを混合して調製する。次いで、チップにバインダーを噴霧し、チップの表面にバインダーを付着させる。続いて、バインダーが付着したチップを金型の成形凹部に入れ、水蒸気を吹き込んでバインダーを水と反応させて硬化させることによってチップフォームを成形する。
【００２８】
この場合、反応遅延剤としてのエステル化合物は、バインダー基剤に対して溶解性が良いため、バインダーの均一性が良好で、また撥水性が良いことから、チップに付着されたバインダー表面の水が弾かれる。このため、空気中の水分に対するバインダー基剤の反応が抑えられる。更には、バインダー中には還元剤であるチオ硫酸ナトリウムが含まれていることから、アルデヒド類に対して還元反応が起き、アルコール類を生成する。
【００２９】
以上の実施形態によって発揮される効果について、以下にまとめて記載する。
・  本実施形態のチップフォーム用バインダーによれば、反応遅延剤は空気中の水分に対して撥水性を有していることから、バインダー基剤中のイソシアネート基が水蒸気と反応する前に、空気中の水分と反応するのを抑制することができる。従って、チップフォームの製造工程におけるバインダーのポットライフを長くすることができ、特にバインダー基剤をマスターバッチとして多量に作製しておき、少量ずつ分けて使用する場合に有用である。
【００３０】
・  チップフォーム用バインダーとしては、炭素数１７〜３６のカルボン酸若しくはジカルボン酸、炭素数１７〜３６の炭化水素又は炭素数１７〜２２のジカルボン酸と炭素数１７〜２２のモノオールとのエステル化合物が好ましい。これらの反応遅延剤は、水分に対する撥水性が高く、バインダー基剤に対しての溶解性も良いことから、バインダーのポットライフをより長くすることができる。
【００３１】
・  チップフォーム用バインダー中には更に還元剤を含有することにより、反応遅延剤の撥水性は低下しないため、ポットライフを短くすることなく、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類を還元してアルコール類にすることができる。
【００３２】
・  実施形態におけるチップフォームの製造方法によれば、ポットライフの長いチップフォーム用バインダーを用いることにより、製造工程においてバインダーを取扱う時間を長くすることができ、チップフォームの製造を容易化することができる。
【００３３】
・  このようにして得られたチップフォームはポリウレタンフォームと同様に優れた低反発弾性を有することから、衝撃吸収体、吸音体、振動吸収体等として、例えば自動車のシート材、椅子のクッション材、マットレス、枕等として好適に使用することができる。
【実施例】
【００３４】
以下に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態を更に具体的に説明する。
（実施例１〜８及び比較例１〜８）
下記に示すメチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）とポリエチレングリコール（ＰＥＧ）とよりなるポリウレタン系接着剤（バインダー基剤）、反応遅延剤、及び必要によりチオ硫酸ナトリウムを表１に示す量だけ含むチップフォーム用バインダー３００ｇを得た。
【００３５】
ＭＤＩ：住化バイエルポリウレタン（株）製の４４Ｖ２０
ＰＥＧ：分子量１０００、三洋化成工業（株）製
チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ2Ｓ2Ｏ3）：大東化成（株）製
反応遅延剤１：マレイン酸（シグマ・アルドリッチ社製）
反応遅延剤２：ＤＢＰ（フタル酸ジブチル、大八化学社製）
反応遅延剤３：ｎ−ステアリルアルコールとダイマー酸の縮合体
反応遅延剤４：ｎ−ステアリルアルコールとダイマー酸３量体の縮合体
【００３６】
【表１】
2005200483.tif 000002
次に、ポリウレタンフォームを破砕して得たチップを１２００ｇ計量し、そのチップに対して前記チップフォーム用バインダーを噴霧した後攪拌し、バインダーが付着したチップを得た。このバインダーが付着したチップを、長さ５００mm、幅５００mm、厚み１２０mmのアルミニウム製金型の成形凹部に投入した。その後、金型の成形凹部に水蒸気を噴射してバインダーを硬化させることによって所定形状のチップフォームを成形した。
【００３７】
成形されたチップフォームについて、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒドの含有量（ppm）、密度（kg/m3）、硬さ（Ｎ）及びポットライフ（分）を次に示す分析方法によって測定した。それらの結果を表２に示した。
【００３８】
分析法：１Ｌのガラスデシケータに長さ３０mm、幅３０mm、厚み５mmのサンプルを入れた後、窒素置換して６５℃の恒温槽に２時間放置し、その後ガラスデシケータ中のガスを吸引し、そのガスについてガスクロマトグラフで、ＪＩＳ Ｚ８８０８に準じて分析を行なった。
【００３９】
密度：ＪＩＳ Ｋ６４００に準じて測定した。
硬さ：ＪＩＳ Ｋ６４００に準じて測定した。
ポットライフ：反応遅延剤をポリウレタン系接着剤に混合した後、水蒸気を噴射して反応を開始するまでの時間を１０分おきに変えて成形を行い、所定の成形品が得られるか、成形品がばらけてしまうかによってポットライフを判断した。
【００４０】
【表２】
2005200483.tif 000003
表２に示したように、実施例５〜８においては、バインダーのポットライフを６０〜７０分に遅延させることができた。更に、還元剤としてのチオ硫酸ナトリウムを配合した実施例１及び２においては、ポットライフを短くすることなく、アルデヒド類を減少させることができた。
【００４１】
これに対して、反応遅延剤及び還元剤を添加しなかった比較例５では、バインダーのポットライフが短く、アルデヒド類の発生も認められた。還元剤を添加し、反応遅延剤を添加しなかった比較例６では、アルデヒド類の発生を抑えることができたが、バインダーのポットライフが短い結果であった。還元剤を添加し、本発明の反応遅延剤以外の添加剤を添加した比較例３及び４でも、アルデヒド類の発生を抑えることができたが、バインダーのポットライフが短い結果であった。
【００４２】
尚、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・  バインダー基剤を構成するポリウレタン系接着剤のイソシアネート基をブロックするように構成することもできる。このように構成すれば、空気中の水分との反応を抑制することができ、バインダーのポットライフを長くすることができる。
【００４３】
・  撥水性の反応遅延剤として、シランカップリング剤、シリコーン系界面活性剤等を添加することも可能である。
・  チップにチップフォーム用バインダーを付着させた後、シリコーン系撥水剤等を吹き付けて撥水性の被膜を形成し、その後に水蒸気を噴霧して成形することも可能である。
【００４４】
更に、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
・  前記反応遅延剤はバインダー基剤に対して溶解するものである請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のチップフォーム用バインダー。このように構成した場合、反応遅延剤はバインダー基剤に対して撥水性を均一に発揮させることができる。
【００４５】
・  請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のチップフォーム用バインダーを、ポリウレタンフォームを破砕してなるチップに添加し、成形時に水蒸気を加えることによってバインダー基剤を反応硬化させ、チップ間を結合してなることを特徴とするチップフォーム。この構成によれば、チップフォームはチップ間の結合力に優れ、外観が良好である。