(57)【要約】【課題】防振性及び防音性を備えた発泡体を提供する。【解決手段】ポリオール成分（Ａ）、ポリイソシアネート成分（Ｂ）、発泡剤（Ｃ）からなるポリウレタン発泡体組成物であって、ポリオール成分（Ａ）は、官能基数２〜４、且つ数平均分子量３００〜８０００であり、エーテル系ポリオール、エステル系ポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（PTMG）、カーボネート系ポリオール、ポリマーポリオール、の何れかより選択され、発泡剤（Ｃ）は、水であることを特徴とするポリウレタン発泡体組成物。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオール成分（Ａ）、ポリイソシアネート成分（Ｂ）、発泡剤（Ｃ）からなるポリウレタン発泡体組成物であって、
ポリオール成分（Ａ）は、官能基数２〜４、且つ数平均分子量３００〜８０００であり、エーテル系ポリオール、エステル系ポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（PTMG）、カーボネート系ポリオール、ポリマーポリオール、の何れかより選択され、
発泡剤（Ｃ）は、水であり、
以下の式で表される音響透過損失Ｒが、１００Ｈｚ／１０００Ｈｚ／２０００Ｈｚのいずれにおいても１０ｄＢ以上であることを特徴とするポリウレタン発泡体。
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【請求項２】
前記ポリオール成分（Ａ）が、官能基数２〜４、数平均分子量３００〜８０００のエーテル系ポリオールであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタン発泡体組成物。
【請求項３】
前記ポリオール成分（Ａ）が、官能基数２〜３、数平均分子量３００〜２０００のエステル系ポリオールであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタン発泡体組成物。
【請求項４】
前記ポリオール成分（Ａ）が、官能基数２〜３、数平均分子量５００〜２０００のカーボネート系ポリオールであることを特徴とする請求項１に記載のポリウレタン発泡体組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のポリウレタン発泡体組成物より製造されるポリウレタン発泡体であって、見かけ密度が０．１３ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とするポリウレタン発泡体。
【請求項６】
請求項５に記載のポリウレタン発泡体から得られる防音材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防音効果を有するポリウレタン発泡体組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、リスニングルームやマンションの部屋壁構造には防音材料が使用されている。一般的に「防音性」という性質は、遮音性、吸音性、防振性、制振性、等の性質のことをいい、これらの要素を考慮して好適な防音材料が選択されている。
通常、音が防音材料に当たった際には、一部の音は反射され、一部の音は防音材料に吸収されて熱エネルギーに変換され、残りの音は透過する。
しかしながら、現在市販されているいわゆる防音材や吸音材には、それ自体が実際に音を吸収して減衰させる効果を有するものは少なく、その他の材料との組合せで防音性能を持たせるものが多い。例えば、「吸音材／空気層／遮音材」の三層構造の壁において、空気層を厚くして音を吸収させるもの等が挙げられる。
【０００３】
また、一般的に吸音性を有するとされるグラスウールやロックウールは、ガラス粒子等が飛散するため環境や人体には好ましくなく、使用の削減が望まれているが、変わる材料が存在しないのが現状である。
【０００４】
下記特許文献１には、防音材や防振材として使用出来る軟質ポリウレタンフォーム材として、平均ＮＣＯ基数が２．１〜２．５であるジフェニルメタンジイソシアネート系イソシアネート（Ａ）と高分子ポリオール（Ｂ）、触媒（Ｃ）、整泡剤（Ｄ）、発泡剤（Ｅ）、ヒマシ油系ポリオール（Ｆ）、から製造される軟質ポリウレタンフォームが開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示されるポリウレタンフォームは、吸音性については言及されていない。
【特許文献１】特開２０１０−５２４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、鋭意検討した結果、軽量で、且つ好ましい防音性を有するポリウレタン発泡体を開発することを課題とし、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、下記の特徴を有する。
（１）ポリオール成分（Ａ）、ポリイソシアネート成分（Ｂ）、発泡剤（Ｃ）からなるポリウレタン発泡体組成物であって、
ポリオール成分（Ａ）は、官能基数２〜４、且つ数平均分子量３００〜８０００であり、エーテル系ポリオール、エステル系ポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（PTMG）、カーボネート系ポリオール、ポリマーポリオール、の何れかより選択され、
発泡剤（Ｃ）は、水であり、
以下の式で表される音響透過損失Ｒが、１００Ｈｚ／１０００Ｈｚ／２０００Ｈｚのいずれにおいても１０ｄＢ以上であることを特徴とするポリウレタン発泡体。
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（２）前記ポリオール成分（Ａ）が、官能基数２〜４、数平均分子量３００〜８０００のエーテル系ポリオールであることを特徴とする（１）に記載のポリウレタン発泡体組成物。
（３）前記ポリオール成分（Ａ）が、官能基数２〜３、数平均分子量３００〜２０００のエステル系ポリオールであることを特徴とする（１）に記載のポリウレタン発泡体組成物。
（４）前記ポリオール成分（Ａ）が、官能基数２〜３、数平均分子量５００〜２０００のカーボネート系ポリオールであることを特徴とする（１）に記載のポリウレタン発泡体組成物。
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載のポリウレタン発泡体組成物より製造されるポリウレタン発泡体であって、見かけ密度が０．１３ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とするポリウレタン発泡体。
（６）（５）に記載のポリウレタン発泡体から得られる防音材。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、防振性及び防音性を備えたポリウレタン発泡体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】防音性（音響透過損失Ｒ）を測定する装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
振動と音は、共に波動の性質を有する。一部のウレタン材料は元来、振動を吸収する性質を有するが、ウレタン材料の見かけ密度や硬度を適切なものに調整することにより、振動と同時に音を吸収することをも可能となると考えられる。
【００１０】
本明細書において、遮音性とは、音を全反射させる性質、物質の背部へ音を侵入させない性質をいう。遮音性は、物質の材料面密度に比例して向上するため、遮音材料には一般的には重量が重い材質が使用され、例えば鉄板、コンクリート、ガラス板、石膏、合板などが多く使用される。
【００１１】
遮音性は、音響透過損失Ｒとして下記の式で表される。音響透過損失Ｒが大きいほど遮音性が高いといえる
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つまり、音が材料の一面に当たった時の振動速度は、材料の材料面密度によって決定され、その振動速度が反対側の面から放射される音を決定するので、材料面密度が大きいほど遮音性能も大きくなる。
【００１２】
一方で、吸音性とは、音が物質内に侵入した際に、物質に吸収され熱エネルギーに変換される性質をいう。通常、音は多孔質材料内に侵入すると、空気層が激しく運動することでエネルギーを失い、物質外に透過されずに吸収される。
吸音材としては従来は例えば、グラスウール、ロックウール、ブチルゴムフォーム、ポリエステルフォーム等が使用されている。
【００１３】
物質の吸音メカニズムとしては例えば下記のようなメカニズムが考えられる。
（１）音が物質内に侵入し、部分的に空気層が激しく運動して、圧縮・膨張を繰り返す。
（２）粘性による熱が発生する。
（３）表面との間で擦れ合い、摩擦熱が発生する。
（４）伝わった振動による繊維同士が擦れ合い、摩擦熱が発生する。
【００１４】
吸音率（熱エネルギー変換効率）については、多孔質材料内の空気層の隙間の大きさ、多孔質材料の繊維の太さ、等の条件により異なると考えられるが、その性質について詳細は明らかとなっていない。
物質自体の材料面密度等を調整することにより、吸音・遮音の両方の役割を持たせることができると考えられる。
【００１５】
本発明のポリウレタン発泡体は、ポリオール成分（Ａ）、ポリイソシアネート成分（Ｂ）、発泡剤（Ｃ）を反応させてなる。
【００１６】
ポリオール成分（Ａ）としては、ポリオキシアルキレンエーテル系ポリオール、エステル系ポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)、カーボネート系ポリオール、ポリマーポリオール、が挙げられる。
これらのポリオール成分（Ａ）は、官能基数２〜４、数平均分子量３００〜８０００であることを特徴とする。
【００１７】
ポリイソシアネート成分（Ｂ）は、末端イソシアネート基が官能基数２〜３である有機ポリイソシアネートが好ましい。
発泡剤（Ｃ）は、水であることを特徴とする。
【００１８】
上記ポリオール成分（Ａ）について詳細に説明すると、
ポリオール成分（Ａ）としては、ポリオキシアルキレンエーテル系ポリオール、エステル系ポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（PTMG）、カーボネート系ポリオール、ポリマーポリオール、が挙げられる。
【００１９】
ポリオキシアルキレンエーテル系ポリオールとしては、例えば、ポリオキシアルキレンジオール、ポリオキシアルキレントリオール、ポリオキシアルキレンテトロール、ポリオキシアルキレンヘキソール、ポリオキシアルキレンオクトール等が挙げられる。ここでのアルキレン基は、エチレン基、プロピレン基を指す。
【００２０】
エステル系ポリオールとしては、低分子量のポリオールとポリカルボン酸を重縮合させた公知の化合物、若しくはラクトンを開環重合したものを用いることができる。
【００２１】
ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)は、例えばテトラヒドロフランの開環重合などによって得られるポリテトラメチレンエーテルグリコール（ポリオキシブチレングリコール）が挙げられる。
【００２２】
カーボネート系ポリオールとしてはアルキルカーボネートと１，６ヘキサンジオールを代表とする低分子ジオールを重合させた公知の化合物を用いることができる。
【００２３】
ポリマーポリオールとしては、ポリオキシポリアルキレンポリオールの部分エチレンオキサイド付加物と、スチレンポリマー又はアクリロニトリルポリマーとの混合物等が使用できる。
【００２４】
ポリオール成分（Ａ）は、官能基数２〜４、数平均分子量３００〜８０００であることが好ましい。
官能基数２未満の時には、水発泡（発生する炭酸ガスによる発泡）での発泡過程及び硬化段階において、樹脂の骨格強度が弱いために、発泡生成物の泡（フォーム）を支えきれずに泡の崩壊・収縮をきたす。
一方で、官能基数４を超える時には、ポリウレタン発泡体の物性強度が著しく低下する（脆くなる）ため好ましくない。
【００２５】
また、前記ポリオール成分（Ａ）の数平均分子量が３００未満のときは、ポリウレタン発泡体の見かけ密度が０．１３ｇ／ｃｍ３を超えるため好ましくない。
一方で、数平均分子量が８０００を超えるときは、樹脂の骨格強度が弱いために発泡生成物の泡（フォーム）を支えきれずに泡の崩壊・収縮をきたすために好ましくない。
【００２６】
ポリオール成分（Ａ）は単一の化合物であっても良いし、これらの条件を満たす２種類以上の化合物を混合して使用することもできる。
ポリオール成分（Ａ）がポリオキシアルキレンエーテル系ポリオール（以後これを単にエーテル系ポリオールと言う）の場合、官能基数２〜４、数平均分子量３００〜８０００であることが好ましい。
【００２７】
前記ポリオール成分（Ａ）がエステル系ポリオールの場合、官能基数２〜３、数平均分子量３００〜２０００であることが好ましい。
ポリオール成分（Ａ）がカーボネート系ポリオールの場合、官能基数２〜３、数平均分子量５００〜２０００であることが好ましい。
【００２８】
次に、本発明におけるポリイソシアネート成分（Ｂ）について説明する。
本発明に用いるポリイソシアネート成分（Ｂ）は特に限定されるものではないが、たとえば、前記ポリオール成分（Ａ）の水酸基に対して反応性のイソシアネート基を１分子中に２個以上有する有機ポリイソシアネート等が使用できる。
【００２９】
有機ポリイソシアネートの例としては、一般的な芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、及び脂環族ポリイソシアネート等の化合物が挙げられる。
例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ），ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ），液状変性ＭＤＩ，キシリデ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），シクロヘキシルジイソシアネート、モノメリックＭＤＩ、ポリメリックＭＤＩ及びイソホロンジイソシアネート等が挙げられる。
これら有機ポリイソシアネートは単独で用いることができるし、または２種以上の化合物を混合して用いることもできる。
【００３０】
本発明において、ポリイソシアネート成分（Ｂ）の使用量は、ポリオール成分（Ａ）＋発泡剤（Ｃ）の理論量の５０〜１００％の使用量であることが好ましい。
すなわち、ポリオール混合物（Ａ）と有機ポリイソシアネート（Ｂ）と水（発泡剤（Ｃ））を化学反応させるに際して、ポリオールの水酸基（ＯＨ）に対するイソシアネートのイソシアネート基（ＮＣＯ）の当量比（ＮＣＯ／ＯＨ）が０．５０〜１．００であることが好ましい。
【００３１】
当量比が０．５０未満の場合は、水発泡（炭酸ガス発泡）で発泡する発泡過程の硬化途中段階で、樹脂の骨格強度が弱いためにフォームの泡を支えきれず、泡の崩壊・収縮をきたすために好ましくない。
また、ディスペンサーのような２液混合吐出機で使用する場合、ポリオール：イソシアネートの配合割合がかけ離れすぎていると、吐出機での使用が困難となるため、前記当量比が１．００以下であることが好ましい。
【００３２】
次に、本発明における発泡剤（Ｃ）について説明する。
本発明において、発泡剤（Ｃ）は水であることを特徴とする。ポリウレタン発泡体生成において、水は、ポリイソシアネート成分（Ｂ）のイソシアネート基と反応してアミノ基になり、生成されたアミノ基は、速やかに残存イソシアネート基と反応して最終的に尿素結合を形成して樹脂骨格の一部となるが、副生成物として炭酸ガスを発生し、これが発泡ガスとして働くことは公知のことである。
【００３３】
前記発泡剤（Ｃ）の混合割合としては、ポリオール成分（Ａ）１００重量部に対して１．５〜３．０重量部であることが好ましい。
発泡剤（Ｃ）の混合割合が１．５重量部未満のときは、発泡体の見かけ密度が０．１３ｇ／ｃｍ３を超えるために好ましくなく、３重量部を超える場合には、ポリウレタン発泡体の防音性が低下するため好ましくない。
【００３４】
以上、ポリオール成分（Ａ）、ポリイソシアネート成分（Ｂ）、発泡剤（Ｃ）からなる本発明のポリウレタン発泡体組成物の各成分について説明したが、本発明のポリウレタン発泡体組成物には、さらに他の添加物を含んでいても良い。
他の添加物としては、製泡剤、可塑剤、触媒等が挙げられる。
【００３５】
整泡剤としては、例えばオルガノポリシロキサン、アルキルカルボン酸塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩等を挙げることができる。
整泡剤の配合量は、全ポリオール１００重量部に対して０〜５重量部、好ましくは０．５〜２重量部である。
【００３６】
可塑剤は、前記ポリオール成分（Ａ）とポリイソシアネート成分（Ｂ）の合計量を１００重量部としたとき、可塑剤１５重量部未満に限って混合することが出来る。
可塑剤を添加すると、その添加量が多くなるにつれて、得られる発泡体の硬度は低下し、同時に反発性が高くなる。従って、可塑剤の添加によって発泡体硬度と反発性をある程度制御することが可能になる。
ただし、可塑剤を１５重量部以上添加すると、組成物の機械的特性を損ない、耐熱温度が低下し、また、可塑剤を原因とするブリージングを起こしやすくなる。
適用可能な可塑剤の種類としては、通常のポリウレタン樹脂用の可塑剤、例えばジオクチルフタレート，ジブチルフタレート，トリスクロロエチルフォスフェート，トリスクロロプロピルフォスフェート等が挙げられる。
【００３７】
触媒は、ポリオール成分（Ａ）とポリイソシアネート成分（Ｂ）を向上させるために適宜添加することができる。触媒としては、第３級アミン化合物や有機金属化合物等の公知のウレタン化触媒を使用することが可能である。例えば、トリエチレンジアミン，Ｎ，Ｎ‘−ジメチルヘキサメチレンジアミン，Ｎ，Ｎ‘−ジメチルブタンジアミン，オクチル酸鉛，ラウリル酸ジブチル錫、等が好適である。ただし、このウレタン化触媒を用いることは本発明の必須の要件ではない。
【００３８】
その他、たとえば、組成物の耐久性，安定性の向上を図るために、熱安定剤，酸化防止剤，紫外線吸収剤，紫外線安定剤，充填剤等を、支障のない限りにおいて、１種または２種以上混合して用いることもできる。
さらに、前述したもの以外にも、顔料，染料，難燃剤，分散剤，界面活性剤，水分吸着剤等を適宜添加することも可能である。
【００３９】
次に、本発明のポリウレタン発泡体組成物の化学反応について、以下説明する。
上記説明してきた通り、ポリオール成分（Ａ）、発泡剤（Ｃ）、および整泡剤、ならびにポリイソシアネート成分（Ｂ）は、それぞれ常温、もしくは加温した状態で、これら成分を混合し、化学反応させたのち、本発明におけるポリウレタン発泡体を得る。
【００４０】
本発明においては、上記に挙げたポリイソシアネート成分（Ｂ）を、理論量より少ない前記ポリオール成分（Ａ）と公知の技術を用いて反応せしめ、末端に活性イソシアネート基を有するプレポリマーとして用いることもできる。
プレポリマーとして用いる場合は、ポリオール成分（Ａ）とイソシアネート成分（Ｂ）との反応が確実に進行しやすくなり、均質な組成物が得やすいために好ましい。
【００４１】
生成反応において、発泡剤（Ｃ）、整泡剤の各成分は予めポリオール成分（Ａ）に混合させておいてもよい。その他、添加剤を混合する場合には、予めポリオール成分（Ａ）に混合させておくか、または各成分の混合時に添加してもよい。
前述の各成分を十分に混合したのち、常温〜１２０℃の金型に流し込み、常温〜１２０℃で１０分〜３０秒ウレタン化反応を起こさせる。しかる後に金型から取り出すことによって本発明のポリウレタン発泡体が得られる。
【００４２】
得られた本発明のポリウレタン発泡体は、
以下の式で表される音響透過損失Ｒが、１００Ｈｚ／１０００Ｈｚ／２０００Ｈｚのいずれにおいても１０ｄＢ以上であることが好ましい。
2012137609.tif 000005
また、本発明のポリウレタン発泡体は、見かけ密度が０．１３ｇ／ｃｍ３以下であることが上記防音性（音響透過損失Ｒ）を実現するためには好ましい。
さらに、樹脂の骨格を表すセル径が、０．５ｍｍ未満、特に０．２ｍｍ以下であることが、上記防音性（音響透過損失Ｒ）を実現するために好ましい。
加えて、スポンジ硬度が３５以上であることが、上記防音性（音響透過損失Ｒ）を実現するために好ましい。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
表１、表２〜６に示す処方量に従って、ポリオール成分（Ａ）、ポリイソシアネート成分（Ｂ）、発泡剤（Ｃ）反応により得られるポリウレタン発泡体の各サンプルを調整した。
なお、表中の「ポリオール」，「イソシアネート」、「水」、「触媒」，「可塑剤」，「整泡剤」欄における数値の単位は、重量部数を示す。
【００４４】
ポリウレタン発泡体を得るための生成反応は下記の手順により行った。
まず、各成分をスタンドミキサー（１０００ｒｐｍ／ｍｉｎ）で２０秒間混合し反応を開始させ、当該混合物を２００×２００ｍｍ×２００ｍｍ高さのポリプロピレン製オープンボックスに最終高さが１００〜２００ｍｍになる量を注型して、常温で所定時間反応を継続したのち脱型し、引き続き常温で３日間養生することによって、２００×２００ｍｍ、厚み１００〜２００ｍｍのブロック状のポリウレタン発泡体を得た。
発泡反応の反応条件は、いずれもタックフリータイムが２〜６分となるように触媒量を調整した。
表２〜６中、ポリイソシアネート成分（Ｂ）項目に記載の「INDEX=1.00」は、ポリオール成分（Ａ）の活性水素基に対するポリイソシアネート成分（Ｂ）のイソシアネート基が理論的等量比率であることを示す。
【００４５】
得られたポリウレタン発泡体は下記のような評価方法により評価を行った。結果を表７に示す。
【００４６】
（見かけ密度の測定）
表中の「見かけ密度」は、ＪＩＳ Ｋ７２２２に準じて測定した。
【００４７】
（スポンジ硬度の測定）
表中「硬度Ｃ」は、「スポンジ硬度」を示し、ＪＩＳ Ｓ６０５０に準じてバネ式スポンジ硬度計（アスカーＣ硬度計：東京計器）を用いて測定した。
【００４８】
（防音性の測定）
図１に示す装置で、防音性（音響透過損失Ｒ）測定を行った。
装置内のスピーカーから、周波数１００，１０００，２０００Ｈｚの音（L1）を発生させ、各サンプルを透過した音(L2)をマイクで拾い、その差(L1-L2(dB))より音響透過損失Ｒを求めた。
【００４９】
（セル径の測定）
顕微鏡で発泡体のセル中心間の距離を１０点測定し、平均値を算出し、以下のように評価した。結果を表７に示す。
→○：セル径  ０．２ｍｍ以下
△：セル径  ０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ
×：セル径  ０．５ｍｍ以上
【００５０】
【表１】
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【００５１】
【表２】
2012137609.tif 000007
【００５２】
【表３】
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【００５３】
【表４】
2012137609.tif 000009
【００５４】
【表５】
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【００５５】
【表６】
2012137609.tif 000011
【００５６】
【表７】
2012137609.tif 000012
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上の評価結果より、本発明により得られたポリウレタン発泡体は、防振性及び防音性を備えた発泡体であった。
【図１】
2012137609.tif 000014