(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウレタンプレポリマーまたはウレタン系エマルジョン１００重量部に対して粒径１〜１００μｍの粉末状炭を０．１〜２０重量部添加混合した該ウレタンプレポリマーまたはウレタン系エマルジョンを、軟質ポリウレタン発泡体または半硬質ポリウレタン発泡体に含浸させてなる粉末状炭含浸ポリウレタン発泡体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両、トイレ、冷蔵庫、枕、布団、ベット、ソファ、マットレス、スリッパ、シューズ、その他各種の分野で消臭材などとして使用できる粉末状炭含浸ポリウレタン発泡体に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
活性炭を含有させて消臭材として使用するポリウレタン発泡体は、従来から知られている。
例えば、活性炭を含浸法、塗布法、配合法等で含浸または付着させたポリウレタン発泡体がある（特開昭５０−１０１４９７号公報、同５１−１１０８５号公報など）。
含浸法による発泡体は、ポリウレタン発泡体を樹脂（バインダー）と活性炭を分散させた液中に浸漬し、発泡体内部に活性炭を付着分散させたものである。
塗布法による発泡体は、活性炭をバインダー中に分散させた液を発泡体表面に吹付あるいは塗布し、発泡体表面に活性炭を分散した樹脂層を形成したものである。
配合法による発泡体は、発泡体原料に活性炭を混合し、発泡と同時に活性炭を発泡体内部に分散させたものである。
【０００３】
しかし、含浸法によるものは、従来、発泡体の内部にまで活性炭を充分な量で含浸させることが極めて困難であり、含浸中に発泡体に絞りを加える工程を必要とするなど工程が増えてコスト高となる問題がある。
塗布法によるものは、工程が増加することに加えて、発泡体表面にバインダー（樹脂）と活性炭からなる層が形成されるため発泡体としての特性が大幅に損なわれ、また活性炭が表面にしかないため持続性に欠ける。
配合法は、活性炭が余り多量であると、発泡が不安定になって、発泡体に亀裂や収縮が発生するため、配合する活性炭の量に制限がある。
【０００４】
これらの欠点を解消するために、木炭系活性炭と果実系活性炭を併用したものをポリウレタン発泡体原料に配合する技術も提案されている（特開平８−１８３９０５号公報）。
しかし、この技術においても、両活性炭の配合量には制限があり、余り多量であると、上記のように、発泡が不安定になって発泡体に亀裂や収縮が発生する虞れがある。
【０００５】
また、ポリウレタン発泡体に、活性炭と、アミノ基を含む添着剤とを含浸担持させた脱臭剤も提案されている（特開平８−１５５２４０号）。
しかし、この脱臭剤の場合は、上記の含浸法による場合と同様に、発泡体の内部にまで活性炭を充分な量で含浸させることが極めて困難であり、含浸中に発泡体に絞りを加える工程を必要とするなど工程が増えてコスト高となる問題がある。
【０００６】
本発明は、以上のような従来の消臭材や脱臭剤等における問題を全て解消し、車両、トイレ、冷蔵庫、枕、スリッパなどの各種の分野において消臭材などとして好適に使用することができる粉末状炭含浸ポリウレタン発泡体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、粉末状の炭を、ウレタンプレポリマーまたはウレタン系エマルジョンに添加混合しておき、これを軟質ポリウレタン発泡体または半硬質ポリウレタン発泡体に含浸させてなる粉末状炭含浸ポリウレタン発泡体を要旨とする。
このとき、粉末状炭は粒径１〜１００μｍとし、この粒径の粉末状炭をウレタンプレポリマーまたはウレタン系エマルジョン１００重量部に対して０．１〜２０重量部添加する。
【０００８】
本発明では、発泡体本体として軟質または半硬質のポリウレタン発泡体を使用し、これにウレタンプレポリマーまたはウレタン系エマルジョンに粉末状炭を分散させた液を含浸させるものであり、このウレタンプレポリマーまたはウレタン系エマルジョンが、粉末状炭と軟質または半硬質ポリウレタン発泡体とを結び付ける（接着剤的な）作用をなすのみならず、軟質または半硬質ポリウレタン発泡体との馴染み性（濡れ性）が良いため、軟質または半硬質ポリウレタン発泡体の内部にまで浸透する作用をなし、該発泡体の内部にまで充分に粉末状炭を含浸させることができる。
【０００９】
本発明における粉末状炭は、“備長炭”と称して市販されている炭の粉末状のものであってもよいし、前述した木炭系、やしがらなどの果実系、その他の植物性のもの、魚介類や動物などの動物性のもの、その他各種の活性炭であってもよい。
この粉末状炭の粒径は、大きすぎると、発泡体の内部まで充分に浸透せず、表面に多量に付着してしまい、表面に付着した粉末状炭は剥離し易いため、製品発泡体の使用途上で粉末状炭が擦れ取れると言った問題が生じる虞れがある。逆に小さすぎると、飛散し易くなって作業環境を悪化させるなど取扱上の問題が生じる他、ウレタンプレポリマーやエマルジョン系樹脂との混合攪拌も均一に行うことが困難となる。
したがって、本発明では、１〜１００μｍ、好ましくは１〜２０μｍ程度の粒径を有する粉末状炭を使用することが適している。
【００１０】
上記の粉末状炭は、ウレタンプレポリマーまたはウレタン系エマルジョンに分散して使用する。
このうち、ウレタンプレポリマーとしては、ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）系、ＴＤＩ（トルエンジイソシアネート）系などの、分子量４００〜８０００、好ましくは１５００〜３０００程度のプレポリマーが使用できる。
ウレタン系エマルジョンとしては、自己乳化型水分散性ウレタンエルマジョン、強制乳化型水分散性ウレタンエルマジョンなどの、固形分濃度３０〜７０重量％、好ましくは４０〜６０重量％程度のエマルジョンが使用できる（説明の便宜上、“ウレタン系エマルジョン”を、以下、“エマルジョン系樹脂”と記すこともある）。
【００１１】
本発明におけるウレタンプレポリマーやウレタン系エマルジョンは、上記した粉末状炭と軟質または半硬質ポリウレタン発泡体とを結び付ける作用や、軟質または半硬質ポリウレタン発泡体との良好な馴染み性に起因する軟質または半硬質ポリウレタン発泡体の内部にまで浸透する作用をより好適に発現することに加えて、製品発泡体の弾性を適度に保持し、良好な風合いをも持たせる作用をも発現することができ、好適である。
【００１２】
これらのウレタンプレポリマーまたはエマルジョン系樹脂に分散する粉末状炭の量は、ウレタンプレポリマーまたはエマルジョン系樹脂１００重量部に対して０．１〜２０重量部、好ましくは１．０〜５．０重量部が適している。
０．１重量部未満では、軟質または半硬質ポリウレタン発泡体への粉末状炭の含浸量が少なすぎて、粉末状炭を発泡体へ含浸させる技術的意義が発現せず、製品発泡体を消臭材などとして使用する際の消臭機能などが発生しない。
２０重量部より多いと、粉末状炭は嵩比重が低いため、嵩体積が大きくなりすぎて、ウレタンプレポリマーやエマルジョン系樹脂との混合攪拌を均一に行うことが困難になると共に、ウレタンプレポリマーやエマルジョン系樹脂の量が相対的に少なくなって、発泡体との結合強度が低下したり、発泡体内部への浸透が不十分になるなどの問題の他に、コスト高となる問題も生じる。
【００１３】
上記の粉末状炭を分散したウレタンプレポリマーまたはエマルジョン系樹脂の液（すなわち、軟質または半硬質のポリウレタン発泡体への含浸液）は、粉末状炭が沈降したり、分離することはなく、軟質または半硬質ポリウレタン発泡体への含浸が良好に行われる。
【００１４】
この含浸液を含浸させる発泡体は、軟質ポリウレタン発泡体または半硬質ポリウレタンの発泡体である。
軟質ポリウレタン発泡体は、密度１４〜２０ｋｇ／ｍ３程度のものが適しており、半硬質ポリウレタン発泡体は、密度２０〜５０ｋｇ／ｍ３程度のものが適している。
【００１５】
本発明において、上記の粉末状炭を分散したウレタンプレポリマーまたはエマルジョン系樹脂の、上記の軟質または半硬質ポリウレタン発泡体への含浸量は、特に制限されないが、少なすぎれば、含浸させる技術的意義が発現せず、多すぎても、この意義は飽和するばかりか、製品発泡体の風合いを損なうなどの問題が生じるため、一般には、発泡体への目付け量で、１５０〜５００ｇ／ｍ３程度が適している。
【００１６】
なお、本発明においては、上記の粉末状炭と共に、他の各種の添加剤を、ウレタンプレポリマーまたはエマルジョン系樹脂に分散してもよい。
この各種の添加剤としては、例えば、揮発性の消臭剤あるいは芳香剤などが挙げられ、この他にも、エポキシ系などの架橋剤、ウレタン系などの増粘剤などが挙げられる。
【００１７】
本発明における製品発泡体は、上記のウレタンプレポリマーまたはエマルジョン系樹脂に、上記の粉末状炭、必要に応じて上記の各種添加剤を混合し、均一に攪拌して調製した含浸液を、上記の軟質または半硬質のポリウレタン発泡体に含浸させることによって得ることができる。
【００１８】
この含浸は、例えば、図１に示すロールコータ法で行われる。
図１において、合板などの剛性を有する材料からなるコンベア１上に、軟質または半硬質のポリウレタン発泡体２を載置する。
一方、上記の含浸液３を矢印α方向に回転しているロール４１と、矢印β方向に回転しているロール４２上に供給する。なお、この含浸液３は、予め、ロールコータ法に適した粘度に調整しておく。
含浸液３は、ロール４１の表面に均一に広がり、矢印γ方向に回転しているロール４３によってコンベア１と共に矢印δ方向に移送される軟質または半硬質のポリウレタン発泡体２上に、均一に転写される。
このとき、含浸液３が発泡体２の表面のみならず内部にまで十分に浸透するように、ロール４１とロール４２の間のクリアランスを適宜選定することが望ましい。
上記のようにして含浸液３を、発泡体２の表面から内部にまで、十分浸透含浸させた後、乾燥すれば、本発明の製品発泡体となる。
【００１９】
なお、乾燥条件は、特に制限はなく、放冷による自然乾燥でもよいし、乾燥炉を用いた加熱乾燥であってもよい。
加熱乾燥の条件は、６０〜１２０℃程度の温度で、１〜２時間程度とすればよい。
６０℃未満であると、乾燥時間が長時間となり、生産効率上好ましくなく、１２０℃より高温であると、表面のみが早期に乾燥してしまい、内部まで十分に乾燥せず、製品品質が低下してしまう。
【００２０】
あるいは図２に示すディッピング法で含浸することもできる。
図２において、繰り出しロール５から繰り出した発泡体２を、含浸液３を充填したディッピィングタンク７内に導き、絞りロール６により絞る。
この絞り操作により絞られた発泡体２が、ディッピィングタンク７内を移送中に元の厚さに戻るときに、該タンク７内の含浸液３が、発泡体２の内部にまで十分に浸透し含浸する。
含浸液３を浸透含浸した発泡体２は、ディッピィングタンク７の出口直前で絞りロール８により再び絞られて、含浸量が調整される。
この後、上記のようにして乾燥すれば、本発明の製品発泡体となる。
【００２１】
【実施例】
実施例１〜３
表１に示す配合の含浸液を、密度が２０ｋｇ／ｍ3の軟質ポリウレタン発泡体に、図１に示すロールコータ法にて、目付け量２９３４ｇ／ｍ3で、浸透含浸させ、乾燥させて、３種類の本発明の製品発泡体を得た。
【００２２】
なお、表１中の成分は、次の通りである。
＊１ウレタンプレポリマー：ジフェニルメタンジイソシアネート系（大鹿振興（株）製商品名“ＴＵ−２６４”）
＊２エマルジョン系樹脂：自己乳化型水分散性ウレタン樹脂エマルジョン（固形分《樹脂分》４０重量％）（大日本インキ（株）製商品名“ＨＷ−３１２Ｂ”）
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【００２３】
【表１】
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【００２４】
以上のようにして得た３種類の本発明の製品発泡体は、いずれも良好な発泡体性状を有していた。なお、実施例３の発泡体は、実施例１，２の発泡体に比較して、硬さが増加しており、発泡体の保形性が良好であった。
また、これら３種類の製品発泡体のうち、実施例１の発泡体と、比較のために上記の含浸液を含浸させていない軟質ポリウレタン発泡体（比較例１）とをサンプルとして用い、次の条件による消臭性能試験を行い、この結果を表２に示す。
なお、表２中のブランクとは、これらのサンプルを用いていない場合（すなわち、密閉容器のみの場合の濃度変化）である。
【００２５】
消臭試験条件：
（１）６．０×１００×１００ｍｍに裁断したサンプルを１リットルの密閉容器に入れ、ここに初期濃度３３５ｐｐｍとなるように硫化水素を導入し、３０分後と６０分後の該容器内の硫化水素濃度を測定した。
（２）初期濃度５００ｐｐｍとなるようにアンモニアを導入する以外は、（１）と同様にして、３０分後と６０分後のアンモニア濃度を測定した。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
表２から明らかなように、本発明による粉末状炭含浸ポリウレタン発泡体によれば、硫化水素およびアンモニアガスに対して優れた吸収（脱臭）性能を有することが判る。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、粉末状炭を、ロールコータ法やディッピング法などの簡便な含浸法により、発泡体の表面から内部まで十分に浸透含浸させることができる。
したがって、本発明の製品発泡体は、粉末状炭による消臭性能などの機能を長期間に渡って維持することができる。
【００２９】
また、本発明の製品発泡体は、粉末状炭が発泡体に実用強度を持って固着されているため、消臭材などとしての使用途上において、粉末状炭が剥落することはなく、使用性に優れたものとなる。
さらに、本発明の製品発泡体は、保形性が良く、しかも適度の弾性を有するために、思いのままの形状に裁断や打ち抜きなどができ、用途の拡大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発泡体を製造するのに適した方法の一例を説明するための図である。
【図２】本発明の発泡体を製造するのに適した方法の他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
１  コンベア
２  発泡体
３  粉末状炭を分散させた含浸液
４１，４２，４３  ロール
５  繰り出しロール
６，８  絞りロール
７  ディッピングタンク
【図１】
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【図２】
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