(57)【要約】【課題】発泡性ビーズを比較的多量に添加しても、発泡性ビーズが十分に発泡し、良好な発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体を得られるようにする。【解決手段】ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び未発泡の発泡性ビーズを少なくとも含むポリウレタン発泡原料を反応させてポリウレタン発泡体を発泡硬化させ、前記反応時の発熱によって前記発泡性ビーズを発泡させる発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体の製造方法において、前記ポリウレタン発泡体の発泡硬化を加圧下で行うようにする。前記加圧は０．１５〜０．２ＭＰａが好ましい。また、前記未発泡の発泡性ビーズの含量は、前記ポリオール１００重量部に対して５０〜２００重量部が好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び未発泡の発泡性ビーズを少なくとも含むポリウレタン発泡原料を反応させてポリウレタン発泡体を発泡硬化させ、前記反応時の発熱によって前記発泡性ビーズを発泡させる発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体の製造方法において、
前記ポリウレタン発泡体の発泡硬化を加圧下で行うことを特徴とする発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体の製造方法。
【請求項２】
前記加圧が０．１５〜０．２ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載の発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体の製造方法。
【請求項３】
前記未発泡の発泡性ビーズの含量が、前記ポリオール１００重量部に対して５０〜２００重量部であることを特徴とする請求項１または２に記載の発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体の製造方法。
【請求項４】
前記発泡性ビーズの耐熱温度が８０〜１５０℃であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリオールとポリイソシアネートの反応時の発熱によってポリウレタン発泡原料中の発泡性ビーズを発泡（膨張）させる発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軽量かつ高硬度の発泡体の製造方法として、ポリウレタン発泡原料中に未発泡の発泡性ビーズを添加して、ポリオールとポリイソシアネートの反応時の発熱によって発泡性ビーズを発泡させる発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体の製造方法が提案されている。
【０００３】
しかし、従来の発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体の製造方法においては、発泡性ビーズの含量が一定量を超え、ポリウレタン発泡体中における発泡性ビーズの占める体積が大きくなると、ウレタン樹脂の占める割合が低下してポリウレタン発泡体の発泡硬化時における発熱が十分に行われなくなり、その結果、発泡性ビーズも十分に発泡しなくなって良好な発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体が得られなくなる問題がある。そのため、発泡性ビーズの含量をそれほど多くすることができず、発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体の硬度を高めるのに制限があった。
【０００４】
【特許文献１】特開昭４８−７７９５７号公報
【特許文献２】特公昭４７−２５８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、発泡性ビーズを比較的多量に添加しても、発泡性ビーズを十分に発泡させ、良好な発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体を得られる発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体の製造方法提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び未発泡の発泡性ビーズを少なくとも含むポリウレタン発泡原料を反応させてポリウレタン発泡体を発泡硬化させ、前記反応時の発熱によって前記発泡性ビーズを発泡させる発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体の製造方法において、前記ポリウレタン発泡体の発泡硬化を加圧下で行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、前記加圧が０．１５〜０．２ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載の発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体の製造方法。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または２において、前記未発泡の発泡性ビーズの含量が、前記ポリオール１００重量部に対して５０〜２００重量部であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１から３の何れか一項において、前記発泡性ビーズの耐熱温度が８０〜１５０℃であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び未発泡の発泡性ビーズを少なくとも含むポリウレタン発泡原料を反応させてポリウレタン発泡体を発泡硬化させ、前記反応時の発熱によって前記発泡性ビーズを発泡させる発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体の製造方法において、前記ポリウレタン発泡体の発泡硬化を加圧下で行う構成としたことにより、ポリウレタン発泡体は、常圧で発泡するのと比べて発泡中の体積膨張程度が少なくなると共に、外部へ熱が逃げにくくなる。したがって、ポリウレタン発泡原料における発泡性ビーズの含量を多くしても、ポリウレタン発泡体の発泡中においてはウレタン樹脂が占める割合の減少を少なくでき、しかも熱がポリウレタン発泡体から逃げにくいため、ポリウレタン発泡体の発泡硬化時の発熱により、ポリウレタン発泡体の発泡及び発泡性ビーズの発泡の両方を十分に行わせることができ、良好な発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体を得ることができる。なお、この発明は、ポリウレタン軟質スラブ発泡体を製造する連続生産装置を用いて、そのラインに加圧装置を設け、連続生産されたスラブストックを加圧環境下に置くことも可能であるが、加圧装置そのものが過大な設備となる。したがって、加圧装置内に納められる容量ごとに製造されるバッチ処理生産方式が好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明におけるポリウレタン発泡体の製造方法は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び未発泡の発泡性ビーズを少なくとも含むポリウレタン発泡原料を反応させてポリウレタン発泡体を発泡硬化させ、前記反応時の発熱によって前記発泡性ビーズを発泡させる発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体の製造方法において、前記ポリウレタン発泡体の発泡硬化を加圧下で行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明において使用されるポリオールは、軟質ポリウレタン発泡体に用いられる公知のエーテル系ポリオールまたはエステル系ポリオールの何れか一方又は両方が用いられる。
【００１３】
エーテル系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、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、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、シュークロース等の多価アルコール、またはその多価アルコールにエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオールを挙げることができる。また、エステル系ポリオールとしては、マロン酸、コハク酸、アジピン酸等の脂肪族カルボン酸やフタル酸等の芳香族カルボン酸と、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等の脂肪族グリコール等とから重縮合して得られたポリエステルポリオールを挙げることできる。
【００１４】
ポリイソシアネートとしては、芳香族系、脂環式、脂肪族系の何れでもよく、また、１分子中に２個のイソシアネート基を有する２官能のイソシアネートであっても、あるいは１分子中に３個以上のイソシアネート基を有する３官能以上のイソシアネートであってもよく、それらを単独であるいは複数組み合わせて使用してもよい。
【００１５】
例えば、２官能の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、ｍ−フェニレンジイソシネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、３，３’−ジメチル−４，４’−ビフェニレンジイソネート、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニレンジイソシアネートなどの芳香族系のもの、シクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネートなどの脂環式のもの、ブタン−１，４−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、リジンイソシアネートなどの脂肪族系のものを挙げることができる。
【００１６】
また、３官能以上のイソシアネートとしては、１−メチルベンゾール−２，４，６−トリイソシアネート、１，３，５−トリメチルベンゾール−２，４，６−トリイソシアネート、ビフェニル−２，４，４’−トリイソシアネート、ジフェニルメタン−２，４，４’−トリイソシアネート、メチルジフェニルメタン−４，６，４’−トリイソシアネート、４，４’−ジメチルジフェニルメタン−２，２’，５，５’テトライソシアネート、トリフェニルメタン−４，４’，４”−トリイソシアネート、ポリメリックＭＤＩ等を挙げることができる。なお、その他ウレタンプレポリマーも使用することができる。また、併用されるポリイソシアネートは、それぞれ一種類に限られず一種類以上であってもよい。例えば、脂肪族系イソシアネートの一種類と芳香族系イソシアネートの二種類を併用してもよい。
【００１７】
前記発泡剤としては水が用いられる。水の量は、ポリオール１００重量部に対して３〜５重量部程度が好適である。３重量部より少ない場合、ポリオールとポリイソシアネートの発泡反応時の発熱温度が十分に上昇せず、その結果、発泡性ビーズが十分に発泡せず、良好なポリウレタン発泡体が得られなくなる。一方、５重量部より多い場合、ポリオールとポリイソシアネートの発泡反応時の発熱温度が上昇し過ぎて、ポリウレタン発泡体が良好に発泡しなくなるのみならず、発泡性ビーズが一旦発泡した後、崩壊して収縮するようになり、これによっても良好なポリウレタン発泡体が得られなくなる。
【００１８】
発泡性ビーズは、未発泡状態のものが前記ポリオールやポリイソシアネート等と共に使用される。未発泡状態の発泡性ビーズは、発泡後の発泡性ビーズよりも粒径が小さく、ポリウレタン原料に所望の量を分散混合することができることから好ましいものである。一般に、ビーズの成形体の製造方法では、未発泡の発泡性ビーズを一次発泡させて、粒径が１〜５ｍｍまで球形の状態で発泡させ、一次発泡させた球形の発泡性ビーズを成形型内に投入して加熱融着させることで成形体としている。しかし、本発明において、一次発泡させた発泡性ビーズをポリウレタン原料に混合分散させて本発明のポリウレタン発泡体を得ることは、発泡性ビーズの粒径が大きすぎ、所望量を混合分散できないことから好ましくない。
【００１９】
発泡性ビーズの素材には、ポリカーボネート、メチルメタアクリレート、ポリエチレン／ポリプロピレン共重合体、ポリエチレン／ポリスチレン共重合体、アクリル／スチレン共重合体、ポリ尿酸等を挙げることができる。なかでも、発泡性ビーズの好ましい一例として発泡性ポリスチレンビーズを挙げることができる。発泡性ポリスチレンビーズは、ポリスチレン又はスチレンを主体にした共重合プラスチックに発泡剤を含浸させたものからなる。発泡性ポリスチレンビーズに用いられる発泡剤としては、ペンタン、ブタン、プロパン等であって、数平均分子量が１０００〜３０００の高分子が好ましい。また、前記未発泡の発泡性ビーズは、耐熱温度が８０〜１５０℃のものがより好ましい。８０℃より低い場合、発泡性ビーズが一旦発泡した後、崩壊して収縮しやすくなる。一方、１５０℃より高い場合、発泡性ビーズが発泡しなくなる。発泡性ビーズは、未発泡状態における粒径が０．８〜１．２ｍｍ、発泡状態時の発泡倍率が５０〜６０倍、発泡後の密度が０．０９〜０．２５ｇ／ｃｍ３のものが、ポリウレタン発泡体の反応性や発泡性ビーズによる硬度増大効果等の点から好ましい。さらに未発泡の発泡性ビーズの添加量は、ポリオール１００重量部に対して５０〜２００重量部が好ましい。５０重量部未満の場合、ポリウレタン発泡体の軽量性及び硬度増加効果が得難くなる。一方、２００重量部を超えると、ポリウレタン発泡原料の発泡硬化時に発泡バランスが崩れて良好なポリウレタン発泡体を得難くなる。
【００２０】
その他の添加剤としては、整泡剤、顔料などを挙げることができる。整泡剤は、軟質ポリウレタン発泡体に用いられるものであればよく、シリコーン系整泡剤、含フッ素化合物系整泡剤および公知の界面活性剤を挙げることができる。顔料は、求められる色に応じたものが用いられる。
【００２１】
また、前記ポリオールとポリイソシアネートの反応には触媒が用いられる。触媒としては、軟質ポリウレタン発泡体用として公知のものを用いることができる。例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ジエタノールアミン、ジメチルアミノモルフォリン、Ｎ−エチルモルホリン、テトラメチルグアニジン等のアミン触媒や、スタナスオクトエートやジブチルチンジラウレート等の錫触媒やフェニル水銀プロピオン酸塩あるいはオクテン酸鉛等の金属触媒（有機金属触媒とも称される。）を挙げることができる。触媒の一般的な量は、ポリオール１００重量部に対して０．０１〜２．０重量部程度である。
【００２２】
本発明におけるポリウレタン発泡体の製造は、前記ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤（水）、未発泡の発泡性ビーズ及び触媒、その他の添加剤からなるポリウレタン発泡原料を、公知の方法で混合させて発泡硬化させることにより行われる。その際、前記発泡硬化が加圧下で行われる。前記加圧の条件は、０．１５〜０．２ＭＰａが好ましい。０．１５ＭＰａ未満の場合には加圧による効果が得がたく、一方、０．２ＭＰａを超える場合にはポリウレタン発泡体自体の発泡が阻害されるようになる。さらに、前記０．１５〜０．２ＭＰａの加圧時間は、反応混合液を発泡成形機から吐出後、５〜１０分が好ましい。５分未満の場合、加圧による効果が少なく、一方１０分を超える場合にはポリウレタン発泡体自体の発泡が阻害されやすくなる。また、母材となるポリウレタン発泡体の反応成形において、反応発熱が最高に達する段階で発泡体が加圧条件下にあることが、発泡性ビーズを発泡させるための熱を与え、ポリウレタン発泡体の成形と発泡性ビーズの発泡を同期させるのに好ましい。
【００２３】
なお、前記ポリウレタン発泡体を製造する際、前記ポリウレタン発泡原料（反応混合原料）を、公知の発泡成形機から一旦大気圧下に吐出した後に前記加圧下に置いて発泡硬化させてもよく、あるいは直接前記加圧環境下に吐出して発泡硬化させてもよい。また、ポリウレタン発泡原料は、ワンショット法でもプレポリマー法でも、いずれの方法で反応させてもよい。ワンショット法は、ポリオールとポリイソシアネートを、未発泡の発泡性ビーズ、触媒、発泡剤（水）及びその他適宜の添加剤等の存在下、直接反応させる方法である。それに対してプレポリマー法は、ポリオールとポリイソシアネートを事前に反応させて末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを得、このプレポリマーに未発泡の発泡性ビーズ、触媒、発泡剤（水）及び添加剤等の存在下、ポリオールを反応させる方法である。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の実施例について、比較例とともに具体的に説明する。表１に示す各成分を同表中の配合割合にしたがって配合し、ワンショット法によって大気圧下に吐出し、実施例については、直ちに加圧装置（株式会社大阪空気機械製作所、品番ＰＴ−２００）内に配置し、そのまま１０分間加圧状態を維持して発泡硬化させることにより、一方、比較例については加圧力を低くし、あるいは発泡剤としての水の添加量を変化させて発泡硬化させることにより、それぞれ発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体を製造した。表１におけるポリオールはポリエーテルポリオール（品番：ＧＰ３０５０Ｆ、官能基数ｆ＝３、ＯＨ価＝５６、Ｍｗ＝３０００、三洋化成工業株式会社製）、アミン触媒はN，N，N’,N”，N”−ペンタメチルジエチレントリアミン（品番：カオーライザーＮｏ３、花王株式会社製）、金属触媒はオクチル酸第一錫（品番：ＭＲＨ１１０、城北化学工業株式会社製）、整泡剤はシリコーン整泡剤（品番：ＢＦ２３７０、ゴールドシュミット製）、発泡性ビーズは発泡性ポリスチレンビーズ（品番：ＳＳＢＴＸ１７、耐熱温度１２０〜１３０℃、未発泡状態における粒径が０．８〜１．２ｍｍ、発泡状態時の発泡倍率が５０〜６０倍、発泡後の密度が０．０９〜０．２５ｇ／ｃｍ３、日立化成工業株式会社製）、ポリイソシアネートはトリレンジイソシアネート（品番：Ｔ−８０、日本ポリウレタン工業株式会社製）である。
【００２５】
【表１】
2007146091.tif 000002
【００２６】
比較例１は、加圧条件の加圧力を０．１２ＭＰａに低くした例であり、加圧力が低いことからポリウレタン発泡体が成形されても発泡性ビーズについては発泡しておらず、良好な発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体が得られなかった。また、比較例２，３は、発泡剤である水の添加量を変化させた例である。水を多量に添加した比較例３では、ポリウレタン発泡体の合成にかかる反応発熱温度が高くなりすぎて発泡性ビーズが一旦発泡（膨張）した後に収縮を生じてしまった。水の添加量が少ない比較例２は、所定の加圧条件であってもポリウレタン発泡体の合成にかかる反応発熱温度が低く、発泡性ビーズを発泡させる温度に至らなかった。一方、実施例１〜５においては、良好な発泡状態の発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体が得られた。さらに、実施例１に関して、加圧することなく成形した場合、発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体の内部発熱温度は１１０℃であり、発泡性ビーズを充分に発泡させることができなかったのに対し、０．２ＭＰａで加圧した実施例１では１３０℃まで昇温するのを観察した。
【００２７】
また、前記実施例及び比較例の発泡性ビーズ含有ポリウレタン発泡体について、密度をＪＩＳ  Ｋ７２２２−２００４に準じて測定し、２５％圧縮硬さをＪＩＳ  Ｋ６４００−２：２００４  Ｄ法に準じて測定した。なお、２５％圧縮硬さは、サンプルサイズを厚み３０×縦５０×横５０ｍｍとし、このサンプルを２５％に完全に圧縮した際の圧縮応力で示した。測定結果は、表１の下部に示すとおりであり、実施例は、比較例と比べて２５％圧縮硬さが密度の割に極めて高いものであった。