(57)【要約】【課題】体圧分散性に優れ且つ低圧縮率域での応力が小さく、更に感温性の小さい軟質ポリウレタンフォームを提供すること。【解決手段】本発明の軟質ポリウレタンフォームは、（Ａ）官能基数が３〜４、エチレンオキサイド（ＥＯ）の含有率が７０％未満、ヒドロキシル当量が２０００〜３０００であるポリエーテルポリオール、（Ｂ）平均官能基数が２〜４、エチレンオキサイド（ＥＯ）の含有率が７０％以上、ヒドロキシル当量が１０００〜２０００であるポリエーテルポリオールからなる連通化剤、及び（Ｃ）可塑剤を含むポリオール成分と、（Ｄ）変性ジフェニルメタンジイソシアネートを含むイソシアネート成分とを反応させてなり、（Ａ）ポリエーテルポリオール１００質量部に対して、（Ｂ）連通化剤５〜２５質量部及び（Ｃ）可塑剤２０〜４０質量部を含み、イソシアネート成分はイソシアネートインデックスが４０〜６０である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）官能基数が３〜４、エチレンオキサイド（ＥＯ）の含有率が７０％未満、ヒドロキシル当量が２０００〜３０００であるポリエーテルポリオール、（Ｂ）平均官能基数が２〜４、エチレンオキサイド（ＥＯ）の含有率が７０％以上、ヒドロキシル当量が１０００〜２０００であるポリエーテルポリオールからなる連通化剤、及び（Ｃ）可塑剤を含むポリオール成分と、（Ｄ）変性ジフェニルメタンジイソシアネートを含むイソシアネート成分とを反応させてなる軟質ポリウレタンフォームであって、
前記ポリオール成分は、（Ａ）ポリエーテルポリオール１００質量部に対して、（Ｂ）連通化剤５〜２５質量部及び（Ｃ）可塑剤２０〜４０質量部を含み、前記イソシアネート成分はイソシアネートインデックスが４０〜６０である軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項２】
前記（Ｃ）可塑剤は、マレイン酸ジ（２−エチルヘキシル）、ポリオキシアルキレン系樹脂、及び、水酸基をアルキルエステル化したポリオキシアルキレン化樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１つである請求項１に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項３】
前記イソシアネート成分が含む前記（Ｄ）変性ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の含有率は、６５％以上である請求項１又は２に記載の軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の軟質ポリウレタンフォームを、モールド発泡法により製造する軟質ポリウレタン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、ベッド、マットレス、枕、ソファークッション等の家具、寝具に用いる軟質ポリウレタンフォームとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟質ポリウレタンフォームは、人が長時間接触する部材として、例えば家具及び寝具に利用されている。これら家具及び寝具を使用する使用者の満足感は、軟質ポリウレタンフォームの体圧分散性、通気性及び触感の良さなどの性能により左右される。
【０００３】
軟質ポリウレタンフォームは、物性の違いから高反発ポリウレタンフォームや低反発ポリウレタンフォームなどが知られている。低反発ポリウレタンフォームは、その特性から、多くのクッション材やマットレスに利用されている。
【０００４】
低反発ポリウレタンフォームは、局部的な圧迫が少なく体圧が分散されるため、疲労感の軽減、血流阻害による褥瘡防止に効果的であることがわかっている。
【０００５】
しかしながら、低反発ポリウレタンフォームは、体圧分散性が良好である半面、身体の沈み込み量が大きい。それ故、このような低反発ポリウレタンフォームをマットレスに使用した場合、使用者は寝返りが容易にできないことから、就寝中に姿勢が硬直したままとなり易い。その結果、使用者は好適な寝姿勢が取れず、身体への負担が大きくなるという問題がある。
【０００６】
また、低反発ポリウレタンフォームは、高温下では軟らかくなり、低温下では硬くなる、硬度の温度依存性（感温性ともいう）が、一般的な軟質ポリウレタンフォームよりも顕著に表れる。温度変化による物性変化や触感の悪化は使用者にとって不快なものである。
【０００７】
そこで、クッション材等の構造としては、低反発ポリウレタンフォームを単体で使用する場合に限らず、底付き感を低減させる目的で高反発ポリウレタンフォームと低反発ポリウレタンフォームとを積層させる場合もある。しかし、積層構造を採用すると、両者の界面に違和感を感じる。
【０００８】
上記問題を克服するため、例えば、特許文献１には、体圧分散性が良く、体位の変更を容易とすることを目的として、反発弾性を２５％以下とし、ヒステリシスロスを３５％以下とした軟質ポリウレタンフォームが開示されている。
【０００９】
また、特許文献２には、ガラス転移点を−３０℃以下とすることにより、−３０℃〜１００℃の広い温度範囲において、常温（２０℃）における硬度を１００とした場合に、その硬度変化を±１０％以内とするポリウレタンフォームが開示されている。
【００１０】
しかしながら、寝具用及び家具用として使用するための軟質ポリウレタンフォームには更なる改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−１６２７４２号
【特許文献２】特開２００６−１２４５７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、体圧分散性に優れ且つ低圧縮率域での応力が小さく、更に感温性の小さい軟質ポリウレタンフォームを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１側面によると、（Ａ）官能基数が３〜４、エチレンオキサイド（ＥＯ）の含有率が７０％未満、ヒドロキシル当量が２０００〜３０００であるポリエーテルポリオール、（Ｂ）平均官能基数が２〜４、エチレンオキサイド（ＥＯ）の含有率が７０％以上、ヒドロキシル当量が１０００〜２０００であるポリエーテルポリオールからなる連通化剤、及び（Ｃ）可塑剤を含むポリオール成分と、（Ｄ）変性ジフェニルメタンジイソシアネートを含むイソシアネート成分とを反応させてなる軟質ポリウレタンフォームであって、前記ポリオール成分は、（Ａ）ポリエーテルポリオール１００質量部に対して、（Ｂ）連通化剤５〜２５質量部及び（Ｃ）可塑剤２０〜４０質量部を含み、前記イソシアネート成分はイソシアネートインデックスが４０〜６０である軟質ポリウレタンフォームが提供される。
【００１４】
本発明の第２側面によると、第１側面に係る軟質ポリウレタンフォームを、モールド発泡法により製造する軟質ポリウレタンフォームの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、体圧分散性に優れ且つ低圧縮率域での応力が小さく、更に感温性の小さい軟質ポリウレタンフォームを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例及び比較例に係る軟質ポリウレタンフォームのＳＳカーブを示したグラフ。
【図２】実施例及び比較例に係る軟質ポリウレタンフォームの、温度に対する硬度変化を示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係る軟質ポリウレタンフォームについて説明する。
【００１８】
なお、本明細書において、「〜」という記号を用いた場合、その数値範囲の両端の数値を含むこととする。
【００１９】
本実施形態に係る軟質ポリウレタンフォームは、（Ａ）ポリエーテルポリオールと（Ｂ）連通化剤と（Ｃ）可塑剤とを含むポリオール成分、及びイソシアネート成分とを反応させてなる。軟質ポリウレタンフォームは、これらの原料に加え、典型的には、触媒、発泡剤及び整泡剤を原料として含んでいる。
【００２０】
（Ａ）ポリエーテルポリオール（（Ａ）ポリオールと省略することがある。）は、官能基数が３〜４、エチレンオキサイド（ＥＯ）の含有率が７０％未満、ヒドロキシル当量が２０００〜３０００である。（Ａ）ポリオールとしては、この要件を満たすポリエーテルポリオールを１種類のみ若しくは複数種を混合して使用することができる。このような（Ａ）ポリオールを使用すると、例えば、軟質ポリウレタンフォームの感温性を小さくすることができる。
【００２１】
（Ｂ）連通化剤は、平均官能基数が２〜４、エチレンオキサイド（ＥＯ）の含有率が７０質量％以上、ヒドロキシル当量が１０００〜２０００であるポリエーテルポリオールからなる。（Ｂ）連通化剤は、気泡の破泡を促し、フォームの成形性を向上させるために使用する。
【００２２】
（Ｂ）連通化剤のポリエーテルポリオールが含むエチレンオキサイド（ＥＯ）の含有率は、好ましくは８０質量％以上である。
【００２３】
（Ｂ）連通化剤として使用するポリエーテルポリオールは、例えば、エチレンオキサイド（ＥＯ）とプロピレンオキサイド（ＰＯ）とからなる。この場合、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの結合がランダムであることが好ましい。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの結合がランダムである場合、より多くの破泡箇所が存在する効果を奏する。親水性の高いＥＯを多く含むポリオールと、親油性の高いＰＯを多く含むポリオールとの相溶性は悪い。それ故、発泡過程の膜形成時において相溶性の悪い膜部分がはじけ、破泡するメカニズムとなっている。（Ｂ）連通化剤として使用するポリエーテルポリオールは、エチレンオキサイド（ＥＯ）と他のアルキレンオキサイドとからなってもよい。
【００２４】
（Ｂ）連通化剤は、上記（Ａ）ポリオール１００質量部に対して、５〜２５質量部の割合で使用する。（Ａ）ポリオール１００質量部に対する（Ｂ）連通化剤の割合が過度に低い場合、通気性が低く、独立気泡が多くなりフォーム形成後に収縮する傾向がある。この割合が過度に高い場合、セルが荒れて触感が悪くなり、さらに悪化する際は成形できず潰れてしまう傾向がある。
【００２５】
（Ｃ）可塑剤としては、例えば、マレイン酸ジ（２−エチルヘキシル）（ＤＯＭ）、ポリオキシアルキレン系樹脂、及び、水酸基をアルキルエステル化したポリオキシアルキレン化樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１つを使用することができる。これらの中でも、可塑剤の添加量増加に伴う成形性の低下がほとんど無いマレイン酸ジ（２−エチルヘキシル）が好ましい。
【００２６】
（Ｃ）可塑剤は、（Ａ）ポリオール１００質量部に対して、２０〜４０質量部の割合で使用する。可塑剤の割合が低すぎる場合、低圧縮率域での応力を小さくすることが困難となる。即ち、この場合、十分なソフト触感を実現できない。可塑剤の割合が高すぎる場合、成形後のフォームの表面がべたつくことなどから、成形性が悪くなるため好ましくない。
【００２７】
イソシアネート成分は、（Ｄ）変性ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を含む。ここで、「変性」とは、元の化合物の諸性質を、化学的手段によってその諸性質から甚だしく逸脱しない範囲で変更することをいう。
【００２８】
変性ＭＤＩは、軟質ポリウレタンフォームの体圧分散性を向上させ、低圧縮率域での応力を小さくし、初期タッチを柔らかくすることができ、さらに、底付き感を感じにくくすることができる。更に、ＭＤＩは毒性が比較的低いイソシアネートであるため、変性ＭＤＩを使用することは、作業者の安全性の面からも好ましい。
【００２９】
イソシアネート成分は、変性ＭＤＩ以外の他のイソシアネートを含んでもよい。他のイソシアネートとしては、例えば、ポリウレタンフォームの製造に通常使用されるトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、変性されていないジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）などの芳香族系イソシアネート、並びに、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ノルボルネンジイソシアネート（ＮＢＤＩ）、水添ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、水添キシリレンジフェニルメタンジイソシアネート（ＸＤＩ）などの脂肪族系イソシアネートを挙げることができる。これらのイソシアネートは、変性ＭＤＩ以外に１種類のみを使用してもよく、複数種類を併用して使用してもよい。
【００３０】
イソシアネート成分が含む変性ＭＤＩと他のイソシアネートとの比は、例えば、１００：０〜６５：３５の範囲内にある。変性ＭＤＩと他のイソシアネートとの比は、１００：０〜７５：２５であることが好ましく、１００：０〜８０：２０であることがより好ましく、１００：０であることが更に好ましい。
【００３１】
イソシアネートインデックスは、４０〜６０の範囲内にあり、好ましくは５０〜６０の範囲内にあり、より好ましくは、５０〜５５の範囲内にある。なお、イソシアネートインデックスとは、原料の（Ａ）ポリエーテルポリオール中の水酸基に対する、ポリイソシアネートのイソシアネート基の当量比を百分率で表した数値である。イソシアネートインデックスが過度に低い場合、成形性が確保できない傾向があり、イソシアネートインデックスが過度に高い場合、高硬度となる傾向がある。
【００３２】
触媒としては、例えば、アミン系触媒、有機金属化合物系触媒等を単独で又は複数種を併用して使用することができる。
【００３３】
アミン系触媒としては、具体的には、トリエチレンジアミン、ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル等を使用することができる。また、有機金属化合物系触媒としては有機スズ化合物などを使用することができ、具体的には、例えばオクタン酸スズを使用することができる。
【００３４】
触媒の使用量は、（Ａ）ポリオール１００質量部に対して、例えば０．２〜４質量部であり、好ましくは１〜２質量部である。
【００３５】
発泡剤としては、水、水素原子含有ハロゲン炭化水素、塩化メチレン、低沸点炭化水素及び液化炭酸ガスをそれぞれ単独で又は併用して使用することができる。なかでも水を好適に使用することができる。
【００３６】
発泡剤の使用量は、（Ａ）ポリオール１００質量部に対して、例えば２〜５質量部であり、好ましくは３〜４質量部である。
【００３７】
整泡剤としては、例えば、シリコーン、界面活性剤、イオン系界面活性剤及び非イオン系界面活性剤のうちの少なくとも１つを使用することができる。
【００３８】
整泡剤の使用量は、（Ａ）ポリオール１００質量部に対して、例えば１〜３質量部であり、好ましくは１〜２質量部である。
【００３９】
本実施形態に係る軟質ポリウレタンフォームは、必要に応じて、顔料、染料などの着色剤、酸化防止剤及び帯電防止剤等の他の添加材を含んでいてもよい。
【００４０】
本実施形態に係る軟質ポリウレタンフォームは、例えば、スラブ式発泡法又はモールド発泡法により製造することができる。スラブ式発泡法では、目的とする軟式ポリウレタンフォームの形状が複雑であっても、切り出し加工によって製造が容易にはなるが、切り捨てた部分が無駄になる。
【００４１】
一方、モールド発泡法によれば、一定形状を連続的に且つ無駄なく生産できる。更に、モールド発泡法は、様々な形状を必要に応じて製造することが可能であるため、生産計画が立てやすいという利点があり好ましい。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４３】
下記表１に記載の実施例及び比較例において使用した原料を以下に示す。なお、下記表１における各数値は、イソシアネートインデックスを除いて質量部を示している。
（１）ポリオールａ；ダウ・ケミカル日本（株）製の商品名：ＶＣＰ６００１（官能基数３、ヒドロキシル当量２０００）
（２）ポリオールｂ；三井化学（株）製の商品名：ＥＰ９０１Ｐ（官能基数３、ヒドロキシル当量２３００）
（３）ポリオールｃ；三洋化成工業（株）製の商品名：ＦＡ−７０３（官能基数３、ヒドロキシル当量１７００）
（４）ポリオールｄ；三井武田ケミカル（株）製の商品名：ＬＲ−００（低反発用ポリエーテルポリオール）
（５）ポリオールｅ；三井化学（株）製の商品名：Ｔ−３０００Ｓ（官能基数３、ヒドロキシル当量１０００）
（６）連通化剤ａ；三井化学（株）製の商品名：ＥＰ５０５Ｓ（官能基数３、ヒドロキシル当量１０００以上、ＥＯ７０％）
（７）連通化剤ｂ；東邦化学工業（株）製の商品名：ＱＢ−８０００（官能基数４、ヒドロキシル当量２０００、ＥＯ８０％）
（８）可塑剤；マレイン酸ジ（２−ジエチルヘキシル）（ＤＯＭ）
（９）イソシアネートａ；日本ポリウレタン工業（株）製の商品名：ＣＥＦ−３５５（変性ＭＤＩ）
（１０）イソシアネートｂ；日本ポリウレタン工業（株）製の商品名：コロネートＴ−８０（ＴＤＩ）
（１１）触媒ａ；東ソー（株）製の商品名：ＴＥＤＡ  Ｌ−３３
（１２）触媒ｂ；モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製の商品名：Ｎｉａｘ  Ａ１
（１３）触媒ｃ；日東化成（株）製の商品名：ネオスタン  Ｕ−２８
（１４）整泡剤ａ；東レ・ダウ
コーニング（株）製の商品名：ＳＦ２９６２
（１５）整泡剤ｂ；東レ・ダウコーニング（株）製の商品名：ＳＦ２９６９
（１６）整泡剤ｃ；ＥＶＯＮＩＫ社製の商品名：Ｂ−８２２８
【００４４】
【表１】
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【００４５】
（実施例１）
予め、ポリオール、連通化剤、可塑剤及び他の添加物を混合したポリオール成分と、変性ＭＤＩとを混合撹拌し、65℃に温めた500ｍｍ×500ｍｍ×100ｍｍの金型に流し入れ上型を閉じる。5分間のキュア時間後に上型を開け、フォームを脱型し、本発明品を得た。
【００４６】
（実施例２〜５、比較例１〜１１）
表１に示す配合処方に従って製造したことを除いて、実施例１について説明したのと同様の方法により実施例２〜５、比較例１〜１１に係るポリウレタンフォームを製造した。なお、比較例１は、一般的な軟質ポリウレタンフォームの代表的な処方である。比較例２は、低反発ポリウレタンフォームの代表的な処方である。
【００４７】
実施例１〜５及び比較例１〜１１のうち、実施例１〜５並びに比較例１、２、７及び９では、フォームを成形することができた。
【００４８】
フォームが成形できた実施例１〜５並びに比較例１、２、７及び９に係るポリウレタンフォームについて、密度と４０％硬度とを、それぞれＪＩＳＫ７２２２及びＪＩＳＫ６４００−２（２０１２）Ａ法に準拠して測定した。
【００４９】
また、フォームが成形できた実施例１〜５並びに比較例１、２、７及び９に係るそれぞれのポリウレタンフォームを使用してマットレスを作製し、以下の４項目について官能評価を行った。
・底付き感：底付き感を感じない。
・寝返りの良さ：寝返りがし易い。
・ソフト感：触り心地が柔らかい。
・コロコロ感（揺動感）：体を動かした後、揺れがなかなか収まらず不安定に動くことがない。
【００５０】
以上の結果を下記表２にまとめる。上記４項目の評価は、数値が小さいほど該当する性能の評価が高いことを意味している。
【００５１】
【表２】
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【００５２】
これらの結果から、以下のことが読み取れる。
【００５３】
比較例１及び比較例２に係る軟質ポリウレタンフォームは、いずれも底付き感、寝返りの良さ、及びソフト感をバランス良く備えていない。
【００５４】
変性ＭＤＩを使用しなかった比較例３は、フォームを成形することができなかった。ヒドロキシル当量が２０００未満の（Ａ）ポリオールを使用した比較例４は、フォームを成形することができなかった。
【００５５】
実施例と比較例５及び６とを比較すると、（Ｂ）連通化剤が（Ａ）ポリオール１００質量部に対して５〜２５質量部の範囲で含まれていない場合、気泡が適切に連通しなくなる。
【００５６】
実施例と比較例７とを比較すると、（Ｃ）可塑剤が（Ａ）ポリオールに対して過度に少ない場合、十分な寝返りの良さ及びソフト感が得られない。
【００５７】
実施例と比較例８とを比較すると、（Ｃ）可塑剤が（Ａ）ポリオールに対して過度に多い場合、フォームの表面がべたついて使用することができない。
【００５８】
実施例と比較例９とを比較すると、イソシアネートインデックスが６０を超える場合、ソフト感が非常に悪く、コロコロ感が著しい。
【００５９】
実施例と比較例１０とを比較すると、イソシアネートインデックスが４０未満の場合、フォームが成形できない。
【００６０】
＜ＳＳカーブの測定＞
実施例２、比較例１及び比較例２に係るそれぞれのフォームについて、ＪＩＳＫ６４００−２（２０１２）Ｅ法に準拠してＳＳ（ストレス−ストレイン）カーブを測定した。
【００６１】
この結果を図１に示す。図１は、実施例２、比較例１及び比較例２に係るそれぞれのフォームの圧縮荷重（Ｎ）に対するたわみ量（ｍｍ）の関係を示すＳＳカーブである。
【００６２】
図１に係るＳＳカーブによると、実施例２に係る軟質ポリウレタンフォームは、比較例１及び比較例２のフォームと比較して、低圧縮率域でのたわみ量変化が緩やかであり、且つ低圧縮率域での応力が小さいことがわかる。また、１５０〜３００Ｎ程度の高圧縮率域において、実施例２に係る軟質ポリウレタンフォームは比較例２に係るフォームと比較して、たわみ量変化が小さい。すなわち、実施例２に係る軟質ポリウレタンフォームによれば、底付き感を感じにくい。
【００６３】
＜硬度の温度依存性（感温性）の測定＞
実施例２及び比較例２に係るそれぞれのフォームについて、０〜３０℃まで温度を５℃ずつ変化させ、各温度でのアスカーＦ硬度を測定した。アスカーＦ硬度は、アクリル板の上に厚さ８ｍｍに裁断したサンプルを置き、アスカーＦ硬度計を乗せて１０秒後の硬度を読み取ることにより測定した。
【００６４】
この結果を図２に示す。図２は、実施例２及び比較例２に係るそれぞれのフォームの硬度の温度依存性（感温性）を示すグラフである。
【００６５】
図２のグラフから明らかなように、比較例２の低反発ポリウレタンフォームは、温度が下がるにつれて、特に０〜１５℃の温度域で著しく硬くなることがわかる。一方、実施例２に係るポリウレタンフォームは、温度による硬度の変化がほとんどない。
【００６６】
このように、本発明に係る軟質ポリウレタンフォームは、温度変化による使用感の変化が非常に小さいため、地域や気象条件に左右されることなく、常に快適に使用することが可能である。
【図１】
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【図２】
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