(57)【要約】【課題】低い膨潤率で吸水性に優れ、洗車後の車体表面の水分除去道具、トイレクリーナー、水取りモップ、雑巾やガーゼ、脱脂綿の代替品等として好適な吸水性ポリウレタン発泡体の提供を目的とする。【解決手段】イソシアネート基末端プレポリマーと水を含む原料から発泡させ、加熱により乾燥させた吸水性ポリウレタン発泡体において、前記原料にアクリル酸エステル共重合体、ポリエステル、ポリエチレンから選択された少なくとも一種類からなって軟化点２０〜１００℃の樹脂が水に分散した水エマルジョン樹脂を含み、前記吸水性ポリウレタン発泡体中の前記樹脂の量が１５〜４０重量％の構成とした。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
イソシアネート基末端プレポリマーと水を含む原料から発泡させ、加熱により乾燥させた吸水性ポリウレタン発泡体において、
前記原料に軟化点２０〜１００℃の樹脂が水に分散した水エマルジョン樹脂を含むことを特徴とする吸水性ポリウレタン発泡体。
【請求項２】
前記吸水性ポリウレタン発泡体中の前記樹脂の量が１５〜４０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の吸水性ポリウレタン発泡体。
【請求項３】
前記樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の吸水性ポリウレタン発泡体。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂が、アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル、ポリエチレンから選択された少なくとも一種類からなることを特徴とする請求項３に記載の吸水性ポリウレタン発泡体。
【請求項５】
イソシアネート基末端プレポリマーと水を含む原料から発泡させ、加熱により乾燥させる吸水性ポリウレタン発泡体の製造方法において、
前記原料に軟化点２０〜１００℃の樹脂が水に分散した水エマルジョン樹脂を含むことを特徴とする吸水性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、吸水性に優れる吸水性ポリウレタン発泡体とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸水性を有するポリウレタン発泡体は、水分を吸収し、その後発泡体内で水分を保持し、発泡体を絞っても外部へ流出する水分が少ない性質を有する。吸水性ポリウレタン発泡体の用途としては、洗車後の車体表面の水分除去道具、トイレクリーナー、水取りモップ、雑巾やガーゼ、脱脂綿の代替品等が挙げられる。
【０００３】
また、吸水性ポリウレタン発泡体は、通常、水を含むと膨潤するため、引張強度等の機械強度が低下することで、使用時の作業性が悪く、また、廃棄する際には体積がかさばることからゴミの増量にもつながる。そのため、低い膨潤率で高い吸収性を有するポリウレタン発泡体が望まれている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６５４４８号公報
【特許文献２】特開２００１−１５１８４６号公報
【特許文献３】特開２００５−１８７７８８号公報
【特許文献４】特開２００２−２０５００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、低い膨潤率で吸水性に優れる吸水性ポリウレタン発泡体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、イソシアネート基末端プレポリマーと水を含む原料から発泡させ、加熱により乾燥させた吸水性ポリウレタン発泡体において、前記原料に軟化点２０〜１００℃の樹脂が水に分散した水エマルジョン樹脂を含むことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、前記吸水性ポリウレタン発泡体中の前記樹脂の量が１５〜４０重量％であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または２において、前記樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３において、前記熱可塑性樹脂が、アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル、ポリエチレンから選択された少なくとも一種類からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、イソシアネート基末端プレポリマーと水を含む原料から発泡させ、加熱により乾燥させる吸水性ポリウレタン発泡体の製造方法において、前記原料に軟化点２０〜１００℃の樹脂が水に分散した水エマルジョン樹脂を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明における吸水性ポリウレタン発泡体及びその製造方法によれば、吸水性ポリウレタン発泡体内に分散した樹脂が、吸水性ポリウレタン発泡体の加熱乾燥時の熱で軟化することにより、ウレタン樹脂骨格に絡まった状態になったり、ウレタン樹脂骨格の表面に沿って変形したりしてウレタン樹脂骨格に強固に付着し、それによって吸水性ポリウレタン発泡体の骨格が樹脂で補強され、吸水時における吸水性ポリウレタン発泡体の膨潤が抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明における吸水性ポリウレタン発泡体は、イソシアネート基末端プレポリマーと水を含む原料から発泡させ、加熱により乾燥させた吸水性ポリウレタン発泡体において、前記原料に軟化点２０〜１００℃の樹脂が水に分散した水エマルジョン樹脂を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記吸水性ポリウレタン発泡体は、プレポリマー法で水発泡により発泡させたものからなる。プレポリマー法による水発泡は、ポリオールとポリイソシアネートを反応させてなるイソシアネート基末端のプレポリマーを水と混合して反応させ、発泡させる公知の方法である。
【００１４】
イソシアネート基末端プレポリマーは、ポリイソシアネートとポリオール、場合によってはさらに架橋剤を公知のプレポリマー製造方法に従い反応させて得られるもの（重合体）である。
【００１５】
前記イソシアネート基末端プレポリマーは、本発明では、イソシアネート基（ＮＣＯ基）を５〜２５ｗｔ％含有するものが好ましい。
【００１６】
前記イソシアネート基末端プレポリマーの製造に用いられるポリ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あるいは２，６−トリ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（ＭＤＩ）、更には、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の異性体、多核体が含まれるクルードＭＤＩ、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＤＩ）、ｐ−フェニレンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、３．３’−ジメチルジフェニル４，４’−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ｍ−キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、或いはこれらのウレタン、カルボジイミド、イソシアヌレート、アロファネート、ビュレット各変成体のほか、２核体等が挙げられる。
【００１７】
前記イソシアネート基末端プレポリマーの製造に用いられるポリオールとしては、ポリエーテル系、ポリエステル系、ポリカプロラクトン系、ポリカーボネート系等の公知のものが使用可能である。また、約２〜８のヒドロシキル官能基と約２００〜２００００の重量平均分子量を有するものが使用可能である。好ましくは、２官能の開始剤にアルキレンオキサイド、中でもエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドの双方、或いは何れか一方を付加して得られる分子量８００〜４０００のポリオールである。
【００１８】
さらに、ポリウレタン発泡体の強度特性を向上させるために、架橋剤として多官能で且つイソシアネート基と反応性を有するものを使用するのが好ましい。好ましい架橋剤としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリレン−２，４，６−トリアミン、エチレンジアミン、アミノエタノール、トリエチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、ヒドラジントリエタノールアミン、ベンゼン−１，２，４−トリカルボン酸、ニトリロトリ酢酸、クエン酸、４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）等が挙げられる。これらの中でも、グリセリンやトリメチロールプロパンが広く使用されていることから好ましい。
【００１９】
イソシアネート基末端のプレポリマーと反応させる水は、イソシアネート基末端プレポリマー１００重量％（ｗｔ％）に対して５０〜２００重量％が好ましい。なお、イソシアネート基末端のプレポリマーと反応させる水には、後述の水エマルジョン樹脂に含まれる水も含まれる。
【００２０】
前記水エマルジョン樹脂は、軟化点２０〜１００℃の樹脂を水に分散させたものである。水エマルジョン樹脂を用いることにより、樹脂を多量に原料に添加することが可能となると共に、反応系内に樹脂を均一に分散することが可能となる。その結果、吸水性ポリウレタン発泡体のウレタン樹脂骨格に均一に樹脂を分散・付着させて、吸水時の膨潤をより効果的に抑えることが可能になる。
【００２１】
軟化点２０〜１００℃の樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の何れでも良く、特に熱可塑性樹脂は、軟化し液状に近い形態をなすことから、より樹脂骨格に取り込まれやすく好ましい。本発明における樹脂の軟化点は、熱可塑性樹脂の場合はガラス転移温度（Ｔｇ、ＪＩＳ  Ｋ７１２１準拠）をいい、熱硬化性樹脂の場合はビカット軟化点（ＡＳＴＭ  Ｄ  １５２５準拠）をいう。樹脂の軟化点が２０℃未満になると、吸水性ポリウレタン発泡体が、未吸水の常態でもべたつきやタック性を生じるようになり、好ましくない。好ましい樹脂の軟化点は、２０〜１００℃の範囲であり、より好ましい樹脂の軟化点は、吸水性ポリウレタン発泡体製造時の乾燥温度以下である。前記熱可塑性樹脂としては、アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル、ポリエチレンの群から選択された少なくとも一種類の樹脂が挙げられる。
【００２２】
前記樹脂は、吸水性ポリウレタン発泡体中に１５〜４０重量％含まれるのが好ましい。１５重量％未満の場合、吸水性ポリウレタン発泡体の膨潤防止効果が得難くなり、一方、４０重量％を超える場合、水エマルジョン樹脂の粘度が高くなって発泡阻害を生じ易くなり、吸水性ポリウレタン発泡体を安定して得られなくなる。なお、吸水性ポリウレタン発泡体の重量は、吸水性ポリウレタン発泡体の製造に用いた原料から水分を除いた重量である。すなわち、吸水性ポリウレタン発泡体の重量は、イソシアネート基末端プレポリマーの使用量と水エマルジョン樹脂の使用量に含まれる樹脂の量との和となる。例えば、表２に示す実施例１におけるイソシアネート基末端プレポリマーの１００重量部当たりの吸水性ポリウレタン発泡体の重量は、［水エマルジョン樹脂中の樹脂量４０（重量部）＋イソシアネート基末端プレポリマーの量１００（重量部）＝１４０（ｇ）］であり、吸水性ポリウレタン発泡体中の樹脂量（ｗｔ％）は、［樹脂重量４０（ｇ）÷吸水性ポリウレタン発泡体の重量１４０（ｇ）×１００＝２９（ｗｔ％）］である。
【００２３】
本発明の吸水性ポリウレタン発泡体の製造は、前記イソシアネート基末端プレポリマーと前記水エマルジョン樹脂と必要量の水を混合撹拌して反応させることにより、発泡体を形成し、得られた発泡体を加熱し乾燥させて水分を蒸発させることにより行われる。前記加熱・乾燥時の温度は、８０〜１００℃が好ましい。この加熱温度は、前記樹脂の軟化点以上の温度が好ましい。また、加熱時間は、適宜とされるが、例として０．５〜１０時間程度を挙げる。なお、前記吸水性ポリウレタン発泡体の加熱・乾燥は、前記吸水性ポリウレタン発泡体を乾燥炉に収容して行うのが簡単である。また、乾燥時間を短縮させる工法として、電子線による加熱での対応も可能である。この場合においても、発泡体にかかる温度は８０〜１００℃で調整されることが好ましい。
【実施例】
【００２４】
ポリエチレングリコール（官能基数：２、分子量：１０００）１モル、グリセリン（架橋剤、官能基数３）１モル、ＴＤＩ−８０（トリレンジイソシアネート、２，４と２，６の比率が８０：２０）５モルから、イソシアネート基末端プレポリマーを製造した。得られたイソシアネート基末端プレポリマーは、イソシアネート基（ＮＣＯ基）の含有量が１１．２ｗｔ％である。また、表１に示す樹脂を水に分散させた水エマルジョン樹脂を水と共に表２に示す割合でイソシアネート基末端プレポリマーと混合・撹拌して反応させ、発泡体を形成した。その後、発泡体を乾燥炉に収容し、１００℃で２時間加熱乾燥させて実施例の吸水性ポリウレタン発泡体を製造した。
【００２５】
【表１】
2009256496.tif 000002
【００２６】
【表２】
2009256496.tif 000003
【００２７】
また、水エマルジョン樹脂を原料に添加せず、あるいは樹脂の軟化点が本発明の範囲より高い水エマルジョン樹脂を原料に添加して比較例の吸水性ポリウレタン発泡体を製造した。
【００２８】
このようにして得られた実施例及び比較例の吸水性ポリウレタン発泡体について外観を観察すると共に、密度（ｋｇ／ｍ３、ＪＩＳ  Ｋ  ７２２２：１９９９準拠）、体積膨潤率（％）、吸水率（％）を測定した。発泡体の外観は、割れやパンク等が無い場合を良好とし、それ以外を不良とした。体積膨張率の値は、水に実施例及び比較例の吸水性ポリウレタン発泡体（厚み１０ｍｍ、１００ｍｍ角）を漬け、１０分後に水から吸水性ポリウレタン発泡体を取り出して吸水性ポリウレタン発泡体の体積を測定し、〔浸漬後の体積／浸漬前の体積×１００〕の式で体積膨張率（％）を計算した。また、吸水率の測定は、実施例及び比較例の吸水性ポリウレタン発泡体（厚み１０ｍｍ、１００ｍｍ角）を、３０℃、９０ＲＨ％の雰囲気に２４時間放置した後、吸水性ポリウレタン発泡体の重量を測定し、次に２３℃、５０ＲＨ％、の雰囲気中に２４時間放置した後、吸水性ポリウレタン発泡体の重量を測定し、〔｛（３０℃、９０ＲＨ％、２４時間後の重量）−（２３℃、５０ＲＨ％、２４時間後の重量）｝／（３０℃、９０ＲＨ％、２４時間後の重量）×１００］の式で、吸水率（％）を計算した。
【００２９】
測定結果は表２の下部に示す通りである。表２に示すように、実施例１〜実施例６は、樹脂を含まない比較例１、及び樹脂の軟化点が高い比較例２と比べ、吸水率を損なうことなく体積膨潤率が低くなっており、膨潤し難いものであることがわかる。このように、本発明の吸水性ポリウレタン発泡体は、膨潤率が低く、吸水性に優れるものである。