(57)【要約】【課題】  車室内を構成する内装品の中でも特に容積割合が大きいシートのクッション材に着目し、その素材であるウレタンフォームにガス吸着性という新たな機能を付与することで、内装品から発生するホルムアルデヒドやＶＯＣをクッション材が効果的に吸着できるようにすることである。【解決手段】  約８００℃以上の温度で炭化された高温炭と、約５００℃以下の温度で炭化された低温炭とを含むことを特徴とする。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
約８００℃以上の温度で炭化された高温炭と、約５００℃以下の温度で炭化された低温炭とを含むことを特徴とする高機能ウレタンフォーム。
【請求項２】
約８００℃以上の温度で炭化された高温炭と、約５００℃以下の温度で炭化された低温炭と、酸化カルシウム又は水酸化カルシウムとを含むことを特徴とする高機能ウレタンフォーム。
【請求項３】
前記高温炭と、前記低温炭とを重量基準で３０:７０〜６０:４０の混合比で含んでなる請求項１又は２に記載の高機能ウレタンフォーム。
【請求項４】
前記高温炭および低温炭を、ウレタンフォーム原料１Ｌに対し１０〜３６０ｍｌ、好ましくは３０〜１２０ｍｌの混合比で含んでなる請求項１乃至３のいずれかに記載の高機能ウレタンフォーム。
【請求項５】
前記高温炭が８００℃〜１３００℃の温度で炭化されたものである請求項１又は２に記載の高機能ウレタンフォーム。
【請求項６】
前記低温炭が３００℃〜５５０℃の温度で炭化されたものである請求項１又は２に記載の高機能ウレタンフォーム。
【請求項７】
前記高温炭および低温炭が、共に１００μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下の微粉末を混合したものである請求項１又は２に記載の高機能ウレタンフォーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のシートや家庭用ソファーなどのクッション材に広く用いられているウレタンフォームにガス吸着性能などを付与した高機能ウレタンフォームに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ウレタンフォームは、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）などのイソシアネートとポリエステルやポリエーテルなどのジオールとを原料として製造されており（非特許文献１）、自動車のシートや家庭ソファーなどのクッション材に広く用いられている。
【非特許文献１】有機工業化学  森田義郎・阿部芳郎・篠原功  共著  培風館  昭和５５年４月１５日  初版発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、最近の自動車は、車室内を構成する内装品のほとんどが前記シートのクッション材を含めて化学原料を素材としており、また、車室内は一般住宅の室内に比べて、容積に対して占める内装品の割合も大きいことから、これら内装品から発生するホルムアルデヒドや多くの揮発性有機化合物（ＶＯＣ）に対する関心が高まってきている。特に、最近では自動車用エアコンの普及によって、窓を閉め切った状態で走行する時間も長くなり、さらに、夏季における車室内は温度が上昇しやすいために、車室内中のＶＯＣ濃度は一般住宅の室内よりもかなり高いものとなり、このような高濃度のＶＯＣに長時間さらされることで、人体への健康に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００４】
そこで本発明の目的は、車室内を構成する内装品の中でも特に容積割合が大きいシートのクッション材に着目し、その素材であるウレタンフォームの機能性を高めることで、具体的にはウレタンフォームにガス吸着性という新たな機能を付与することで、内装品から発生するホルムアルデヒドやＶＯＣをクッション材が効果的に吸着できるようにして、車室内の化学物質濃度を低減し、人体の健康に対する影響を少なくすると共に快適な居住空間を提供することである。
【０００５】
また、本発明は自動車のシートのクッション材に用いられるウレタンフォームのみならず、一般住宅における家庭用ソファーやマットレスのクッション材に用いられるウレタンフォームなどにも広く適用されるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る高機能ウレタンフォームは、約８００℃以上の温度で炭化された高温炭と、約５００℃以下の温度で炭化された低温炭とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る高機能ウレタンフォームによれば、ウレタンフォームにガス吸着性を付与したので、ウレタンフォーム自身または周囲の化学製品から発生するホルムアルデヒドやＶＯＣをウレタンフォームが吸着することで、化学物質濃度を抑えることができる。特に、車室内のような密閉された空間内で多数の内装品から発生するホルムアルデヒドやＶＯＣをシートのクッション材に用いられているウレタンフォームによって効果的に吸着できるので、車室内のガス濃度が低減し快適な居住空間が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る高機能ウレタンフォームを実施するための最良の形態を説明する。
本発明に係る高機能ウレタンフォームは、イソシアネートとジオールとを原料とする一般的なウレタンフォームの合成過程において、上記原料中に高温炭と低温炭とを適量混合して製造することができる。上述したように、イソシアネートとしてはトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）が、ジオールとしてはポリエステルやポリエーテルなどが一般的に用いられる。本発明における高機能ウレタンフォームの製造は、公知のウレタンフォームの製造法がそのまま適用され、上記の原料に架橋剤、分散剤、触媒、発泡剤、高温炭、低温炭などが配合される。
【０００９】
本発明において、高温炭とは、約８００℃以上の温度で炭化された炭を意味する。本発明の好ましい態様によれば、高温炭とは、好ましくは約８００℃〜１３００℃の温度で、さらに好ましくは９００℃〜１０００℃の温度で炭化して得られたものを意味する。高温炭の製造にあたり、その精錬過程において賦活、例えば空気賦活または水蒸気賦活が行われてもよい。
【００１０】
また、本発明において、低温炭とは、約５５０℃以下の温度で炭化された炭を意味する。本発明の好ましい態様によれば、低温炭とは、好ましくは約３００℃〜５５０℃の温度で、さらに好ましくは４５０℃〜５００℃の温度で炭化して得られたものを意味する。
【００１１】
本発明において、炭の原料となる木材は特に限定されず、スギ、ヒノキ、マツ、カラ松等の針葉樹や、竹に加え、建築廃材も利用可能である。
【００１２】
高温炭と低温炭は、ガス吸着性において相違する。具体的には、高温炭はホルムアルデヒド、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クロロベンゼンなどに対して高い吸着特性を有し、一方、低温炭はアンモニア、アミンなどに対して高い吸着特性を有する。したがって、両者の混合物は、車室内から発生するホルムアルデヒドや種々の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）に対し良好な吸着性を有するものとなる。車室内から発生する揮発性有機化合物の大部分は、脂肪族および芳香族炭化水素類であり、特にエチルベンゼン、キシレンなどの濃度が高い。
【００１３】
高温炭と低温炭の混合比は、本発明による高機能ウレタンフォームが捕捉しようとする揮発性有機化合物の種類や濃度を勘案して適宜決定されてよいが、高温炭と低温炭とは、重量基準で３０：７０〜６０：４０で混合されるのが好ましく、より好ましい混合比は４０：６０〜５０：５０である。
【００１４】
また、ウレタンフォームに対する高温炭と低温炭の配合割合は、ウレタンフォームがクッション材としての弾性機能を損なわず、且つ高いガス吸着性を備えることを考慮して選択されるべきである。具体的にはウレタンフォームを製造する際に、その原料であるイソシアネートとジオールの合計容積１Ｌに対して、高温炭と低温炭を１０〜３６０ｍｌ、好ましくは３０〜１２０ｍｌの範囲で混合されるが好ましい。
【００１５】
さらに、高温炭と低温炭とを混合する際に、これらを微粉末の状態に処理してからウレタンフォームの原料に配合するのが好ましい。高温炭および低温炭の粒径が大きすぎるとウレタンフォームに均一に分散しにくくなる傾向があるので、高温炭および低温炭ともに１００μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下の微粉末に調製してから混合するべきである。混合する微粉炭の中には、製造工程上やむ終えなくその範囲から外れるものが多少含まれていても構わない。
【００１６】
なお、高温炭は、その体積抵抗が１０Ω・ｃｍ３以下の導電性を示すために、本発明によるガス吸着材は、静電防止効果や電磁波シールド効果を有することになる点でも有利である。また、低温炭は、その体積抵抗は一般に１０９〜１０１２Ω・ｃm３程度である。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、ガス吸着を助けるものとして、前述の高温炭および低温炭の他に、酸化カルシウムを含ませることができる。酸化カルシウムは、高温炭および低温炭のガス吸着能を向上させる働きを持っている。更に、酸化カルシウムの存在により、ウレタンフォームの耐火性能を向上させることが出来るとの利点も有する。酸化カルシウムとして、具体的には、貝殻を焼成して得た貝殻焼成カルシウム、生石灰を利用することが出来る。なお、酸化カルシウムと同様の作用効果を有する水酸化カルシウムを含ませてもよい。
【００１８】
本発明において、酸化カルシウムの添加量は、ガス吸着活性の向上の観点から適宜決定されてよいが、その下限は５重量％程度が好ましく、その上限は１５重量％程度が好ましく、より好ましくは７重量％程度である。水酸化カルシウムの場合は、酸化カルシウムに換算して添加量を決めればよい。
【００１９】
本発明における高機能ウレタンフォームの製造は、上述したように、通常のウレタンフォームの製造プロセスにおいて、ウレタンフォームの原料に、高温炭および低温炭、必要に応じて酸化カルシウムを適量混合し、これを公知の方法で製造することができる。
【００２０】
上記高機能ウレタンフォームは、見た目には黒色をしているが、一般のウレタンフォームと同等の軟質性を有するため、自動車シートのクッション材としても好適である。黒色の原因はウレタンフォームに含まれる高温炭および低温炭の存在である。イソシアネートとジオールとが重合反応し、ウレタン結合によって架橋した連続気泡構造の隅々にまで高温炭および低温炭の微粉末が入り込んでしっかりと固着される。
【実施例】
【００２１】
例１：高温炭および低温炭の調製
以下の例において用いた高温炭および低温炭は、次のようにして得た。窯として、前面に火口を有し、背面下部に排気口を有し、内部を耐火レンガで覆った、内容積１６m３のコンクリート製のものを用いた。窯内に木材を入れ、火口から火入れをした。２４時間程の後から分解・炭化が始まり、３００〜４００℃の温度がさらに４８時間ほど続いた。その後温度が４００〜５５０℃に上昇したが、この温度上昇により炭化が終了し、精錬過程に入ったと判断し、５〜１０時間後に窯を完全密封して冷却した。こうして得られた炭を低温炭とした。また、前記精錬過程において、空気賦活および水蒸気賦活を行い、炭化温度を９００〜１１００℃とし、この温度を３時間維持して得られた炭を高温炭とした。ここで、空気賦活とは窯内に空気を、その温度が９００〜１０００℃程度となるまで１０〜２０m３／分の風量で圧送することにより行い、また水蒸気賦活とはこの空気の圧送の際に０．５〜２リットル／分の量で同時に圧送することにより行った。さらに、上記で得られた高温炭及び低温炭を粉砕機によって２０μｍ以下の微粉末に調製したのち、重量比１：１の割合で混合した。
【００２２】
例２：高機能ウレタンフォームの製造
ウレタンフォームの原料であるトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）とポリエーテルとの混合液８．３Ｌに、適宜の架橋剤、触媒、発泡剤、気泡サイズ調整剤を加え、さらに、上記例１で得た高温炭と低温炭との混合炭５５０ｍｌを加えて発泡体原料とする。上記発泡剤には二酸化炭素を用いた。このようにして得た発泡体原料を攪拌機でよく混合し、これをベルトコンベア上に注いで、大気圧下で発泡させる。なお、必要な場合には加熱して発泡させることもでき、また成形用の型に入れて発泡させることもできる。このようにして発泡させたウレタンフォームから約１０ｇ（５００×８００×４００ｍｍ）の試験体１を得た。一方、上記の高温炭および低温炭を含まないウレタンフォームを上記と同じ条件下で製造し、上記試験体１と同じ大きさの試験体２を得た。
【００２３】
例３：高機能ウレタンフォームの性能試験
図１は、上記試験体１，２のガス吸着性を試験するための装置を示したものである。この装置において、符号１は、試験体を入れるためのテドラーバックであり、１０Ｌの容積を有する。前記テドラーバック１には窒素ガスの導入口２と、ホルムアルデヒドとＶＯＣの採取口３が設けられており、導入口２には窒素ガスの供給装置（図示せず）が接続され、採取口３には捕集管４を通じてガス採取器５が接続されている。
【００２４】
前記テドラーバッグ１に試験体１又は試験体２を入れ、窒素ガスを封入したのち、テドラーバッグ１内を所定温度に保ち、２時間経過後のガス濃度を捕集管４でガス採取器５に採取して、デドラーバッグ１内のガス濃度を測定した。テドラーバッグ１内の温度は、２０℃と６０℃である。採取したガスの分析には、ガスクロマトフィー質量分析装置と、高速液体クロマトグラフィーを使用した。
【００２５】
表１は試験体１の試験結果を示したものであり、高温炭および低温炭を含むウレタンフォーム１０ｇ当りの各温度下でのガス重量を示す。
【００２６】
【表１】
2005306993.tif 000002
【００２７】
表２は試験体２の試験結果を示したものであり、高温炭および低温炭の両方を含まないウレタンフォーム１０ｇ当りの各温度下でのガス重量を示す。
【００２８】
【表２】
2005306993.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例において用いた実験装置の基本構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  テドラーバック
２  窒素ガスの導入口
３  採取口
４  捕集管
５  ガス採取器
【図１】
2005306993.tif 000004