CN100335521C - 具有防臭性或抗菌性的聚氨酯泡沫塑料 - Google Patents
具有防臭性或抗菌性的聚氨酯泡沫塑料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种聚氨酯泡沫塑料，对臭气或湿气等的吸附性或抗菌性优良，同时能让使用者凭视觉知道在聚氨酯泡沫塑料中配有防臭剂和抗菌剂等添加剂。该聚氨酯泡沫塑料的特征在于在聚氨酯泡沫塑料中含有碳粉和/或无机抗菌剂。作为聚氨酯泡沫塑料优选回弹性聚氨酯泡沫塑料。
Description
技术领域
本发明涉及具有防臭性或抗菌性的聚氨酯泡沫塑料。更详细地讲，本发明在于提供一种对臭气或湿气等的吸附性或抗菌性优良，同时能让使用者凭视觉知道在聚氨酯泡沫塑料中配入了防臭剂或抗菌剂等的添加剂的聚氨酯泡沫塑料。
背景技术
聚氨酯泡沫塑料作为鞋底或鞋垫、床垫或枕头等寝具、家庭用椅子或汽车用坐垫等的缓冲材料，或者作为床材和壁材，被广泛用于各种领域之中。
聚氨酯泡沫塑料作为床垫或枕头等寝具、家庭用椅子和汽车用坐垫等的缓冲材料使用的场合下，由于使用者出汗，以及在夏季那样高温高湿环境下因空气中的湿气，容易产生螨虫或真菌等。在上述之类用途中使用的聚氨酯泡沫塑料，由于与使用者直接接触的机会多，所以螨虫或真菌等的产生在卫生上不好。有时由于螨虫或真菌等的大量繁殖，往往成为接触性皮炎或哮喘等过敏性疾病的原因。
于是为了抑制螨虫或真菌等在聚氨酯泡沫塑料中繁殖，人们尝试在其中添加抗菌剂。
例如专利文献1(特许3362140号公报)中公开了一种发泡聚氨酯的制造方法，其含有将作为抗菌抗真菌剂的2-甲氧基羰基氨基苯并咪唑或2-甲基羰基氨基苯并咪唑等咪唑系抗真菌剂和氨基甲酸盐或邻苯二甲酰亚胺系抗菌剂溶解于乙醇中，形成溶液后，再将其干燥制成粉末的有机系抗菌抗真菌剂。
在专利文献2(特许2672973号公报)中公开了一种抗菌性聚氨酯泡沫塑料，其含有作为抗菌剂的N-(一氟二氯代甲基硫代)邻苯二甲酰亚胺以及2-苯并咪唑氨基甲酸低级烷基酯和/或2-(4-噻唑基)苯并咪唑。
然而，上述的抗菌性聚氨酯泡沫塑料中却存在以下问题。
即使在聚氨酯泡沫塑料中添加了如上所述的抗菌剂，由抗菌剂单独产生的抗菌作用也往往低，尤其是在夏季湿气大的时期，常常很难抑制真菌等的繁殖，因而常常产生讨厌的臭气。
即使在聚氨酯泡沫塑料中添加了上述的抗菌剂，使用者也很难从视觉上识别配入有抗菌剂，使用者很难真实的感觉到是否在聚氨酯泡沫塑料中添加了抗菌剂等。
此外，上述那种有机系抗菌剂对人或环境的安全性未必高，有时还会变成引起过敏性疾病的致病物质。
发明内容
本发明正是为了解决上记课题而提出的，发明方案1所述的发明涉及一种聚氨酯泡沫塑料，其是含有碳粉及无机抗菌剂的聚氨酯泡沫塑料，所述的碳粉是多孔性碳粉及炭黑的混合物；而所述的多孔性的碳粉是木炭；另外，所述的无机抗菌剂被载带在所述的木炭中；以重量比为1∶0.5～5含有所述多孔性碳粉与炭黑。
发明方案2所述的发明是在发明方案1所述的聚氨酯泡沫塑料的基础上，其中以重量比为1∶1～3含有所述多孔性碳粉与炭黑。
发明方案3所述的发明是在发明方案1所述的聚氨酯泡沫塑料的基础上，其中所述无机抗菌剂是银和/或二氧化钛。
发明方案4所述的发明是在发明方案1所述的聚氨酯泡沫塑料的基础上，其中所述聚氨酯泡沫塑料是低回弹性聚氨酯泡沫塑料。
发明方案5所述的发明是在发明方案4所述的聚氨酯泡沫塑料的基础上，其中所述低回弹性聚氨酯泡沫塑料是由异氰酸酯成分和多元醇成分形成的低回弹性聚氨酯泡沫塑料；所述多元醇由平均官能团数为2～4、羟基值为30～60毫克KOH/克的多元醇和平均官能团数为2～4、羟基值为200～270毫克KOH/克的多元醇组成。
发明方案6所述的发明是在发明方案4所述的聚氨酯泡沫塑料的基础上，其中所述低回弹性聚氨酯泡沫塑料是由异氰酸酯成分和多元醇成分形成的低回弹性聚氨酯泡沫塑料；所述多元醇由平均官能团数为2～4、羟基值为80～120毫克KOH/克的多元醇和平均官能团数为2～4、羟基值为150～210毫克KOH/克的多元醇组成。
本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料，吸附臭气和湿气的性能、远红外辐射性能和抗菌性能均优良，同时还能告知实际使用者配入有添加剂。
而且作为聚氨酯泡沫塑料使用低回弹性聚氨酯泡沫塑料的场合下，对使用者身体压力的分散性优良，没有局部压迫感，而且能有效防止血液流动的阻碍或有效的防止褥疮。
附图说明
图1是本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料的断面示意图。
图2是本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料的断面示意图。
图3是本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料的断面示意图。
图4是本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料的断面示意图。
其中，附图标记说明如下：
1本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料
2聚氨酯泡沫塑料
3碳粉
4无机抗菌剂
具体实施方式
以下详细说明本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料。本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料的特征在于在聚氨酯泡沫塑料中含有碳粉和/或无机抗菌剂。
通过含有碳粉，碳粉能够吸附聚氨酯泡沫塑料中的臭气或湿气等，而且还有优良的远红外辐射性能。
通过含有无机抗菌剂，借助于无机抗菌剂的抗菌作用，可以获得抗菌效果。
通过同时含有碳粉和无机抗菌剂，由于碳粉吸附聚氨酯泡沫塑料中的湿气，所以与单独含有无机抗菌剂的情况相比，能够获得更加优良的抗菌效果。此外通过同时含有碳粉和无机抗菌剂，黑色碳粉作为背景容易辨认无机抗菌剂的金属颜色，使用者能容易识别在聚氨酯泡沫塑料中配入了无机抗菌剂。
本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料中，以分散状态含有碳粉和/或无机抗菌剂的聚氨酯泡沫塑料，可以使用通常的软质聚氨酯泡沫塑料。
更具体讲，本发明使用的聚氨酯泡沫塑料至少由多元醇成分、异氰酸酯成分、发泡剂和催化剂组成。
多元醇成分只要是用于制造通常的软质聚氨酯泡沫塑料的，就可以使用任意种多元醇成分。具体讲，例如可以举出乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、1，2，6-己三醇、三乙醇胺、季戊四醇亚乙基二胺、甲苯二胺、二苯基甲烷二胺、四羟甲基环己烷、甲基葡萄糖苷、2，2，6，6-四(羟基甲基)环己醇、二亚乙基三胺等通过环氧丙烷、环氧乙烷、环氧丁烷等的环氧化物其链被增长了的聚醚多元醇、或者聚脲分散多元醇(polyureadispersion polyol)、胺改性多元醇、聚四亚甲基乙二醇醚、多价醇与二元酸缩聚得到的聚酯型多元醇等。本发明中，既可以使用上述多元醇成分中的一种，也可以将两种以上混合使用。
异氰酸酯成分只要是制造聚氨酯泡沫塑料用的，就可以使用任意种异氰酸酯成分。具体讲，例如可以举出六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、环己基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯等脂肪族聚异氰酸酯；甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯撑二异氰酸酯、二甲基二苯基二异氰酸酯、联甲氧基苯胺二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、四甲基二甲苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯、三(异氰酸酯苯基)硫代亚磷酸酯、聚二苯基甲烷二异氰酸酯等芳香族聚异氰酸酯、或其改性物。本发明中，既可以使用上述的异氰酸酯成分中的一种，也可以将两种以上混合使用。
异氰酸酯成分的配入量可以采用通常的聚氨酯泡沫塑料制造中使用的配入量，具体地讲相对于100重量份的多元醇成分，通常可以将其比率调整到60～130，优选调整到80～120。其理由是当比率低于60或超过130的情况下，都不能得到良好的聚氨酯泡沫塑料。
特别是在本发明中，作为聚氨酯泡沫塑料最好使用低回弹性聚氨酯泡沫塑料。所述的低回弹性聚氨酯泡沫塑料是指将回弹性模数调整到30％以下，优选O～20％，更优选0～15％的聚氨酯泡沫塑料。当回弹性模数超过30％的场合下，不能得到具有良好的低回弹性的聚氨酯泡沫塑料。
此外，应当使用将20℃温度条件下的点加压恢复时间调整到35秒以下，优选调整到5～30秒，更优选调整到7～25秒之间的低回弹性聚氨酯泡沫塑料。其理由是，将20℃温度条件下的点加压恢复时间调整到35秒以下的情况下，由于低回弹性优良，例如在作为缓冲材料使用的场合下，可以获得良好的使用感觉，同时还能得到优良的防臭性和吸湿性。此外，所谓“点加压恢复时间”是指，在某一定的温度条件下，用尖端锐利的试验棒(长度10厘米、直径25毫米)使50×380×380(mm)的试验片进行最大压缩后，从除去负荷至恢复成原有厚度所需的时间。
对于模塑泡沫塑料而言，点加压恢复时间在20℃的温度条件下优选处于20秒以下，而对于板材泡沫塑料而言，点加压恢复时间在20℃温度条件下优选处于10秒以下。此外，本发明中使用的聚氨酯泡沫塑料虽然模塑泡沫塑料或板材泡沫塑料都可以使用，但是更优选使用模塑泡沫塑料。
上述的低回弹性聚氨酯泡沫塑料可以使用用通常的制造方法制造的低回弹性聚氨酯泡沫塑料，本发明中特别优选使用由平均官能团数为2～4、羟基值为30～60毫克KOH/克的多元醇和平均官能团数为2～4、羟基值为200～270毫克KOH/克的多元醇的混合物作为多元醇成分制造的低回弹性聚氨酯泡沫塑料。
关于前者多元醇与后者多元醇的配入量并无特别限制，可以以前者多元醇为34～75重量％、后者多元醇为25～66重量％的配入量配入。其理由是，前者多元醇配入量小于34重量％的场合下(后者多元醇的配入量大于66重量％的场合下)，泡沫塑料变得过硬，很难获得良好的低回弹性，而且前者多元醇配入量超过75重量％的场合下(后者多元醇的配入量小于25重量％的场合下)，泡沫塑料变得过软，也很难获得良好的低回弹性。
作为平均官能团数为2～4、羟基值为30～60毫克KOH/克的多元醇，可以举出三菱化成道(ダウ)株式会社制造的BORANORU(ボラノ一ル)V3022J(商品名)。而且作为平均官能团数为2～4、羟基值为200～270毫克KOH/克的多元醇，可以举出三井武田化学会社制造的MN700(商品名)。
此外，本发明中可以将25℃温度条件下多元醇成分的粘度调整到400～600cp，优选调整到450～550cp。多元醇成分的粘度低于400cp以及多元醇成分的黏度超过600cp的场合下，往往不能形成具有良好回弹性的聚氨酯泡沫塑料。
而且本发明中也可以使用由平均官能团数为2～4、羟基值为80～120毫克KOH/克的多元醇和平均官能团数为2～4、羟基值为150～210毫克KOH/克的多元醇的混合物作为多元醇成分制造的低回弹性聚氨酯泡沫塑料。
关于前者多元醇与后者多元醇的配入量并无特别限制，可以以前者多元醇为34～75重量％、后者多元醇为25～66重量％的配入量配入。其理由是，前者多元醇配入量小于34重量％的场合(后者多元醇的配入量大于66重量％的场合下)，以及前者多元醇配入量超过75重量％的场合下(后者多元醇的配入量小于25重量％的场合下)，都很难获得良好的低回弹性。
作为平均官能团数为2～4、羟基值为80～120毫克KOH/克的多元醇，可以举出三井武田化学会社制造的AKUTOKORU(アクトコ一ル)LR-00(商品名)。
而且作为平均官能团数为2～4、羟基值为150～210毫克KOH/克的多元醇，可以举出三井武田化学会社制造的AKUTOKORU(アクトコ一ル)LR-03(商品名)。
此外，本发明中也可以使用平均官能团数为2～4、羟基值为20～60毫克KOH/克的多元醇、平均官能团数为1.5～4.5、羟基值为200～300毫克KOH/克的多元醇以及平均官能团数为2～4、羟基值为80～150毫克KOH/克的多元醇的混合物作为多元醇成分来制造低回弹性聚氨酯泡沫塑料。
关于平均官能团数为2～4、羟基值为20～60毫克KOH/克多元醇的含量并无特别限制，但是在多元醇成分总量中占40～80重量％，优选占50～70重量％。
关于平均官能团数为1.5～4.5、羟基值为200～300毫克KOH/克多元醇的含量并无特别限制，但是在多元醇成分总量中占15～40重量％，优选占20～35重量％。
关于平均官能团数为2～4、羟基值为80～150毫克KOH/克多元醇的含量并无特别限制，但是在多元醇成分总量中占1～15重量％，优选占5～13重量％。
作为可以在制造低回弹性聚氨酯泡沫塑料时使用的异氰酸酯成分，优选使用甲苯二异氰酸酯(TDI-80、TDI-65)、粗二苯基甲烷二异氰酸酯(Crude-MDI)等。作为市售品，可以举出三井日曹尿烷(ウレタン)株式会社制造的TAKENETO(タケ礻一ト)80(商品名)。
发泡剂只要是制造聚氨酯泡沫塑料用的，任意种发泡剂都可以使用。具体讲，除三氯氟代甲烷、二氯甲烷、二氯二氟甲烷等含氟化合物之外，还可以举出水、酰胺、硝基烷或重炭酸钠、炭酸铵等，优选使用水或水与二氯甲烷等低沸点有机化合物的混合物。本发明既可以只用上述发泡剂中的一种，也可以两种以上混合使用。
发泡剂的配入量可以采用通常聚氨酯泡沫塑料制造时采用的配入量，具体讲相对于100重量份多元醇成分，可以调整到1.0～6.0重量份，优选1.8～5.0重量份。其理由是，发泡剂的配入量低于1.0重量份以及超过6.0重量份的场合下，都不能很好地发泡，两种情况都不好。
催化剂只要是制造聚氨酯泡沫塑料用的，任意种催化剂都可以使用。具体讲，除二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、油酸锡(スタナスオレエ-オ)等锡类催化剂、三丙胺、三亚乙基二胺、二甲基乙醇胺、三乙胺、四甲基六亚甲基二胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉等叔胺类催化剂之外，还可以举出公知的氨基甲酸酯催化剂，例如有机金属、有机酸等。本发明既可以只用上述催化剂中的一种，也可以两种以上混合使用。
催化剂的配入量可以使用通常聚氨酯泡沫塑料制造时采用的配入量，具体讲，相对于100重量份多元醇成分可以调整到0.01～5.0重量份，优选0.5～3.0重量份。其理由是，在催化剂的配入量低于0.01重量份的情况以及超过5.0重量份的情况下，都不能得到良好的聚氨酯泡沫塑料。
本发明中，除上述说明的成分之外，还可以任意适当地配入多价醇、增链剂、增塑剂、阻燃剂、整泡剂、有机物粉末、金属氢氧化物、无机物粉末、颜料、染料、着色剂、无机增量剂、有机溶剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、抗水解剂等各种成分。
此外对聚氨酯泡沫塑料的发泡率并无特别限制，但是优选在50～90％之间。
本发明中在聚氨酯泡沫塑料中含有碳粉。
作为在聚氨酯泡沫塑料中所含的碳粉，粒径处于0.01微米以上的一切碳粉都可以使用，也可以使用500微米以上粒径的碳粉。
在本发明中，只要是0.01微米以上的粒径，则对碳粉的粒径并无特别限制，但是在使用1微米以下粒径的碳粉的场合下，优选0.01～1微米的，更优选0.01～0.8微米的，特别优选0.05～0.5微米的。使用1微米以下粒径碳粉的主要目的是，使聚氨酯泡沫塑料全体大体均一着色成黑色。粒径小于0.01微米的场合下难于制备，而超过1微米的场合下很难获得大体均一分散的着色效果。
配入1～500微米碳粉的场合下，优选配入10～400微米的，更优选100～300微米的。配入1～500微米碳粉的主要目的是有效地获得碳粉具有的脱臭作用和调湿作用。粒径1微米以下的场合下，脱臭作用或调湿作用低，而超过500微米时往往不能分散保持在泡沫塑料中，所以两种情况都不好。
而且在使用500微米以上粒径碳粉的场合下，应当使用500～2000微米，优选600～1500微米，更优选750～1000微米的。使用500微米以上粒径碳粉的主要目的是除了吸湿和除臭作用之外，还能使使用者在视觉上获得配入了碳粉的视觉效果。粒径小于500微米的情况下不能获得充分视觉效果，而超过2000微米的情况下往往会从泡沫塑料中脱落，所以这两种情况都不好。
作为碳粉，将原木在750～1200℃下燃烧，使之在350～520℃下碳化得到的白碳，以及将原木在400～750℃下燃烧，使之在250～450℃下碳化得到的黑碳的任一种碳粉都可以使用。
例如，作为白碳可以举出以乌冈栎(Quercus phillyraeoides)为原木，在1200℃左右燃烧的备长碳等。作为黑碳可以举出以麻栎(Quercus acutissima)、栎属(Quercus serrta Thunb)等作为原木制成的木炭。此外，也可以适当使用利用属于乔本科(Gramineae)的竹类的竹炭或者炭黑或活性炭。本发明中特别优选使用木炭或竹碳等多孔性碳粉，最好使用备长碳。
本发明中也可以使用木炭和/或竹碳与炭黑的混合物。其理由是，通过混合炭黑，木炭和竹碳的分散性优良。此外通过配入炭黑，能将聚氨酯泡沫塑料全体着色为黑色，使识别无机抗菌剂的视觉效果优良。配入炭黑的场合下，对其粒径并无特别限制，可以定为0.01～1微米。
关于木炭和竹碳与炭黑的配入比并无特别限制，按照重量比计算，木炭和/或竹碳∶炭黑＝1∶0.5～5，优选1∶1～3，更优选1∶1.5～2.5。炭黑的配入量一旦小于木炭和/或竹碳配入量的0.5倍重量，就不能获得由配入炭黑而获得的效果，而且炭黑的配入量一旦超过木炭和/或竹碳配入量的5倍重量，由于木炭和/或竹碳的配入量相对降低而使吸湿性和除臭性降低，所以两种情况都不好。
碳粉的配入量可以占全部成分的0.01～30重量％。这是因为碳粉的配入量小于0.01重量％的情况下，不能获得由配入碳粉带来的效果，而一旦超过30重量％配入就往往会使分散性恶化，不能良好地进行发泡，所以两种情况都不好。此外当碳粉粒径处于0.01～1微米的场合下，优选将其设定在0.1～20重量％，更优选0.5～15重量％。而且当碳粉粒径处于1微米以上的场合下，优选将其设定在0.1～10重量％，更优选0.5～5重量％。
对于本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料而言，聚氨酯泡沫中可以含有无机抗菌剂。
作为可以在本发明中使用的无机抗菌剂，优选金属离子抗菌剂，例如可以举出银、铜、锌、二氧化钛等。
本发明中特别优选配入银和/或二氧化钛。其理由是银或二氧化钛具有优良的抗菌活性。与碳粉一起配入的场合下，能够获得更加优良的抗菌效果。
此外，本发明中优选将银和二氧化钛一起作为无机抗菌剂配入。其理由是通过一起配入银和二氧化钛，与分别单独配入相比，能够获得格外优良的抗菌性。
对于无机抗菌剂的配入量并无特别限制，相对于全部配入成分占0.01～30重量％，优选占0.1～10重量％。低于0.01重量％的情况下，不能赋予聚氨酯泡沫塑料抗菌活性，而超过30重量％的情况下往往阻碍在制造聚氨酯泡沫塑料时的发泡，而且常常会从聚氨酯泡沫塑料上脱落。
另外，将银和二氧化钛一起作为无机抗菌剂共同配入的情况下，对其配比并无特别限制，但是优选在上述银和二氧化钛的总配入量处于上述配入量范围内的同时，按重量比计算使银∶二氧化钛＝1∶0.1～10，更优选等于1∶0.3～5。
对于无机抗菌剂的粒径并无特别限制，但是最好处于0.1～300微米范围内，更优选处于0.5～100微米范围内。此外，无机抗菌剂的粒径优选比后述的碳粉粒径小。其理由是能够将无机抗菌剂载带在碳粉上，同时还能产生告诉使用者配入了无机抗菌剂的优良视觉效果。
另外，二氧化钛存在锐钛矿型、金红石型和板钛矿型二氧化钛。本发明可以使用任何一种类型的二氧化钛，但是因为锐钛矿型二氧化钛具有优良的抗菌活性而优选使用。
本发明既可以只配入碳粉或无机抗菌剂中的任何一种，也可以同时配入碳粉和二氧化钛。
本发明还可以将无机抗菌剂载带在多孔性碳粉中而分散在聚氨酯泡沫塑料之中。通过使无机抗菌剂分散在多孔性碳粉的表面或碳粉中的微小气孔表面而被载带，且由于无机抗菌剂的分散性优良，同时由于多孔性碳粉的比表面积大，所以能够配入大量无机抗菌剂，因而能提高抗菌性、除臭性和吸湿性。
将无机抗菌剂载带在多孔性碳粉中的场合下，多孔性碳粉使用粒径比无机抗菌剂粒径大的碳粉。
关于将无机抗菌剂载带在多孔性碳粉中的方法并无特别限制，例如可以举出通过将碳粉和无机抗菌剂混合在水中而载带的方法，或者通过将作为碳粉原料的木粉等与无机抗菌剂混合后，在500～1000℃温度下煅烧来载带的方法等。在混合木粉与无机抗菌剂时，根据需要还可以添加粘土或粘结剂等保形剂。
进一步，在本发明中，作为将无机抗菌剂载带在多孔性碳粉的表面或其气孔内表面的方法，也可以采用沉淀析出法、气相色谱法、无电解电镀法、蒸镀法等。
上述的无机抗菌剂和碳粉可以在上述配入量范围内混合，但是本发明中特别优选将无机抗菌剂与碳粉在上述配入量范围内混合的同时，使无机抗菌剂与碳粉的重量比优选为1∶0.1～10，更优选为1∶0.5～5。其理由是，如果碳粉的配入量小于无机抗菌剂配入量的0.1倍重量，则缺乏告诉使用者配入了无机抗菌剂的视觉效果。反之碳粉的配入量一旦大于无机抗菌剂配入量的10倍重量，则相对于无机抗菌剂而言碳粉的配入量过多，这种情况下也缺乏视觉效果。
图1～图4是示意表示本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料的断面视图。此外在图1和图2表示的本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料1中，在聚氨酯泡沫塑料2中含有碳粉3。如图3和图4表示的本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料1中，在聚氨酯泡沫塑料2中含有碳粉3和无机抗菌剂4。
本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料1，如图1或3所示的断面示意图所示，碳粉3和/或无机抗菌剂4被大体均一地分散保持在聚氨酯泡沫塑料2中。而且如图2或4所示的断面示意图所示，被分散保持在聚氨酯泡沫塑料2中的碳粉3和/或无机抗菌剂4，集中保持在其表面上。
本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料，碳粉在吸附聚氨酯泡沫塑料中讨厌的臭气和湿气的同时，由于无机抗菌剂抑制真菌等的繁殖，所以防臭性、吸湿性和抗菌性优良。
而且，除了聚氨酯泡沫塑料中的臭气或湿气之外，由于也能吸附通过聚氨酯泡沫塑料的空气中所含的讨厌的臭气和湿气，例如使用本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料作为汽车坐椅的缓冲材料时，可以减少汽车中特有的臭味。
由于碳粉具有远红外线效果，所以例如使用聚氨酯泡沫塑料作为寝具的场合下，能提高保温性能。
本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料，不仅在聚氨酯泡沫塑料的表面，而且在聚氨酯泡沫塑料中都分散保持有碳粉和无机抗菌剂，所以与偏向于一部分而保持的情况相比，碳粉或无机抗菌剂的比表面积增大，因而能提高除臭性、吸湿性和抗菌性。
本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料虽然能够在各种用途中使用，但是期望其优良的除臭性、吸湿性和抗菌性，能够适于作为床垫或枕头等寝具、椅子的坐垫、床材料、墙壁材料、鞋底等的缓冲材料使用。
以下，说明上面详述的本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料适用的制造方法。
根据所含碳粉的粒径说明本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料适用的制造方法。
首先当碳粉粒径为0.01～1微米的场合下，在混合多元醇成分和异氰酸酯成分时，同时混合碳粉和/或无机抗菌剂，然后加热、发泡成形。通过同时混合多元醇成分、异氰酸酯成分、碳粉和/或无机抗菌剂，催化剂不会被吸附在碳粉上而进行良好的发泡。另外，在使用粒径为0.01～1微米的碳粉的场合下，优选混合使用炭黑。其理由是能够提高碳粉的分散性。
作为此制造方法的一个实例，首先在多元醇成分和异氰酸酯成分在固体形态时一起加热熔融。此时的加热温度与通常制造聚氨酯泡沫塑料时采用的温度相同，具体讲设定为50～80℃。另外，必要时在减压状态下进行脱水和脱泡。
其次，将催化剂、发泡剂或其他添加剂混合于多元醇成分中。此时的温度与通常制造聚氨酯泡沫塑料时采用的温度相同，具体讲设定为15～60℃。
最后，在将混合了各种添加剂的多元醇成分与异氰酸酯成分进行混合时，同时配入碳粉和无机抗菌剂。利用加热、发泡后成形的方法，能够制造本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料。加热温度约为90～250℃。
以下说明碳粉粒径超过1微米情况下的制造方法。这种制造方法的特征在于，预先将碳粉和/或无机抗菌剂与多元醇成分混合分散后，再与异氰酸酯成分混合，然后加热发泡成形。
其理由是，预先将碳粉和/或无机抗菌剂在多元醇成分中混合后，通过与异氰酸酯成分混合并加热、发泡使之成形，能使碳粉和无机抗菌剂在聚氨酯泡沫塑料中不偏析，而能够分散保持在聚氨酯泡沫塑料中。
若要列举其制造方法的一个实例，则首先在多元醇成分和异氰酸酯成分固体状态时一起加热熔融。此时的加热温度与通常聚氨酯泡沫塑料制造时的温度相同，具体为50～80℃。另外，必要时在减压状态下进行脱水、脱泡。
然后可以将催化剂、发泡剂或者其他添加剂混合在多元醇成分中。此外，在本发明中，事先将碳粉和无机抗菌剂也配入多元醇成分之中，将其分散至大体均一。此时的温度与通常聚氨酯泡沫塑料制造时的温度相同，具体为15～60℃。
最后将混合了各种添加剂的多元醇成分与异氰酸酯成分混合，通过加热、发泡后成形，能够制造本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料。加热温度约为90～250℃左右。
该制造方法通过混合事先配入碳粉并分散至大体均一的多元醇成分与异氰酸酯成分，并使之发泡，只要是粒径大于等于1微米以上，不管是哪种粒径的碳粉，也都能够制造碳粉不向一部分偏向地被分散保持的聚氨酯泡沫塑料。此外，一旦使用粒径500微米以上的碳粉，就会像图2的断面示意图所示，碳粉一边分散在聚氨酯泡沫塑料之中，并进一步集中在表面上而优选。
而且本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料的制造方法，无论是连续法还使间歇法，都可以适当采用。
而且本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料，既可以采用板发泡法，也可以采用模塑发泡法。尤其是当使用段落编号为“0015”上记载的多元醇成分的场合下优选采用板发泡法制造，当使用段落编号为“0016”～“0017”上记载的多元醇成分的场合下优选采用模塑发泡法制造。
此外，采用模塑发泡法的情况下，能够在所制造的聚氨酯泡沫塑料表面上形成透气性薄膜。通过在聚氨酯泡沫塑料表面上形成透气性薄膜，能够将聚氨酯泡沫塑料的点加压恢复时间调节得推迟。
实施例
以下列举实施例更详细说明本发明。但本发明并不受下列实施例的限制。
(样品制备1)
按照表1所示的组成制备了实施例1～4和对照例1的各种样品。制备方法如下：首先将异氰酸酯成分以外的成分混合在多元醇成分中，然后将此多元醇成分和异氰酸酯成分混合并使之反应。用加热炉在60～75℃条件下加热10分钟使之熟化，制成了各种样品。
此外，作为多元醇成分将三菱化成道株式会社制造的BORANORU(ボラノ-ル)V3022J(商品名)与三井武田化学会社制造的MN700(商品名)等量混合后使用。另外，作为异氰酸酯成分使用了甲苯二异氰酸酯(TDI-80)。作为催化剂成分和木炭，分别使用了油酸锡和备长碳。
(样品制备2)
按照表1所示的组成制备了实施例5的样品。制备方法如下：首先将碳粉、无机抗菌剂和异氰酸酯成分以外的成分混合在多元醇成分中后，将此多元醇成分与异氰酸酯成分和碳粉及无机抗菌剂同时混合并使之反应。用加热炉在60～75℃条件下加热10分钟使之熟化后制成。此外炭黑使用了粒径小于1微米的炭黑。其他原料使用与实施例1～4的样品相同的原料。
(试验例1：硬度和恢复时间的测定)
根据JIS-K6400规定的方法，测定了上述制备的实施例1～5和对照例1的各样品的硬度。也就是说，用安装有200mmΦ加压圆盘的硬度试验机，将50×380×380(mm)的试验片预加压至加压前厚度的75％，然后测定以每分钟100mm的速度压缩至原始厚度的25％时的负载值。
另外，对于上述制备的实施例1～5和对照例1的各样品，在20℃温度条件下施加一定负载后，除去该负载，并测定从由负载形成的凹坑完全恢复到未加载荷状态的恢复时间(点加压恢复时间)。结果示于表1之中。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对照例1 | |
| 多元醇成分(重量份) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 异氰酸酯成分(比率) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 水(重量份) | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 硅整泡剂(重量份) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 催化剂(重量份) | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 阻燃剂(重量份) | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 |
| 黑色颜料(重量份) | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 1.8 | - | - |
| 炭黑(重量份) | - | - | - | - | 1.5 | - |
| 木炭(径500微米)(重量份) | - | 0.6 | - | 0.5 | - | - |
| 木炭(径200微米)(重量份) | 0.7 | - | 0.3 | - | - | - |
| 木炭(径10微米)(重量份) | - | - | - | - | - | - |
| 银粉(重量份) | 0.5 | - | 0.5 | 1.0 | - | - |
| 二氧化钛(重量份) | - | 0.5 | 0.5 | - | 1.0 | - |
| 硬度(N/314cm2) | 2.04 | 1.98 | 1.87 | 2.21 | 2.10 | 2.02 |
| 点加压恢复时间(秒) | 22 | 19 | 30 | 13 | 20 | 21 |
如表1的结果可知，本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料具有与不含碳粉或无机抗菌剂的聚氨酯泡沫塑料大体相同的物理参数。
而且各实施例的样品，在聚氨酯泡沫塑料中分散保持有碳粉和无机抗菌剂。
(试验例2：抗菌性试验)
首先采用与实施例1～4同样的方法，按照表2所示组成制备了实施例6、7以及对照例2的样品。另外，关于实施例7将银粉载带在木炭上后使用。
然后，将上述制备的各样品剪切成45mm×5mm×2mm大小，分别将剪切后的各样品放入灭菌的培养皿中，向培养皿中的样品上每次滴加0.5毫升的大肠杆菌数被调整到约10个/毫升的菌液。用薄膜将培养皿从外部盖好，防止菌体从外部混入培养皿中，在室温下保管。
经过24小时后取出菌液，移入培养基中培养，测定被检验体的菌数。
表2
| 实施例6 | 实施例7 | 对照例2 | |
| 多元醇成分(重量份) | 100 | 100 | 100 |
| 异氰酸酯成分(比率) | 100 | 100 | 100 |
| 水(重量份) | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 硅整泡剂(重量份) | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 催化剂(重量份) | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 阻燃剂(重量份) | 12 | 12 | 12 |
| 木炭(径200微米)(重量份) | 1.0 | 1.0 | - |
| 银粉(重量份) | 0.5 | 0.5 | - |
培养结果表明，对照例的样品试验开始前的菌数和经过24小时后的菌数几乎不变或有若干增加，与此相比，实施例的样品几乎没有检出大肠杆菌。因此，本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料具有优良的抗菌活性。
(试验例3：视觉效果试验)
承蒙10名评判员目视检查上述制备的实施例6的样品，以及除不含木炭以外与实施例6组成相同的样品，并选择出了感觉上银粉配入多的样品。
其结果，在10名评判员中有9名感觉实施例6的样品银粉配入多。
因此，含有银粉和碳粉的聚氨酯泡沫塑料具有告知使用者配入有添加剂的优良视觉效果。
(样品制备3)
按照表3所示组成制备了实施例8～11和对照例3的各样品。制备方法如下：首先将异氰酸酯成分以外的成分在多元醇成分中混合后，将此多元醇成分和异氰酸酯成分混合使之反应。用加热炉在60～75℃条件下加热10分钟使之熟化，制成了各样品。
另外，作为多元醇成分等量混合使用了三井武田化学会社制造的AKUTOKORU(アクトコ-ル)LR-00(商品名)与三井武田化学会社制造的AKUTOKORU(アクトコ-ル)LR-03(商品名)。而且作为异氰酸酯成分使用了甲苯二异氰酸酯(TDI-80)。作为催化剂和木炭分别使用了油酸锡和备长碳。
(样品制备4)
按照表3所示组成制备了实施例12的样品。制备方法如下：首先将碳粉、无机抗菌剂和异氰酸酯成分以外的成分事先在多元醇成分中混合后，同时混合多元醇成分与异氰酸酯成分和碳粉及无机抗菌剂使之反应。用加热炉在60～75℃条件下加热10分钟使之熟化后制成。另外，炭黑使用了粒径小于1微米的炭黑。其他原料使用了与实施例8～11的样品相同的原料。
(试验例4：硬度和恢复时间的测定)
根据JIS-K6400规定的方法，测定了上述制备的实施例8～12和对照例3各样品的硬度。也就是说，用安装有200mmΦ加压圆盘的硬度试验机将50×380×380(mm)的试验片预压缩至加压前厚度的75％，然后测定以每分钟100mm的速度压缩至原始厚度的25％时的负载值。
另外，对于上述制备的实施例8～12和对照例3的各样品，在20℃温度条件下施加一定负载后，除去该负载，测定从由负载形成的凹坑至完全恢复到未加载荷状态的恢复时间(点加压恢复时间)。结果示于表3之中。
表3
| 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 | 对照例3 | |
| 多元醇成分(重量份) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 异氰酸酯成分(指数) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 水(重量份) | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 硅整泡剂(重量份) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 催化剂(重量份) | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 阻燃剂(重量份) | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 |
| 黑色颜料(重量份) | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 1.8 | - | - |
| 炭黑(重量份) | - | - | - | - | 1.5 | - |
| 木炭(径500微米)(重量份) | - | 0.6 | - | 0.5 | - | - |
| 木炭(径200微米)(重量份) | 0.7 | - | 0.3 | - | - | - |
| 木炭(径10微米)(重量份) | - | - | - | - | - | - |
| 银粉(重量份) | 0.5 | - | 0.5 | 1.0 | - | - |
| 二氧化钛(重量份) | - | 0.5 | 0.5 | - | 1.0 | - |
| 硬度(N/314cm2) | 2.06 | 1.95 | 1.96 | 2.01 | 2.20 | 2.30 |
| 点加压恢复时间(秒) | 30 | 21 | 28 | 15 | 19 | 25 |
如表3的结果可知，本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料具有与不含碳粉和无机抗菌剂的聚氨酯泡沫塑料大体相同的物理参数。
而且各实施例的样品，在聚氨酯泡沫塑料中分散保持有碳粉和无机抗菌剂。
(试验例5：抗菌性试验)
首先采用与实施例8～12同样方法，按照表4所示组成制备了实施例13、14以及对照例4的样品。另外，关于实施例14将银粉载带在木炭上后使用。
然后，将上述制备的各样品剪切成45mm×5mm×2mm的大小，分别将剪切后的各样品放入灭菌的培养皿中，向培养皿中的样品上每次滴加0.5毫升大肠杆菌数被调整到约为10个/毫升的菌液。用薄膜将培养皿从外部盖好，防止菌体从外部混入培养皿中，在室温下保管。
经过24小时后取出菌液，移入培养基中培养，测定被检验体的菌数。
表4
| 实施例13 | 实施例14 | 对照例4 | |
| 多元醇成分(重量份) | 100 | 100 | 100 |
| 异氰酸酯成分(比率) | 100 | 100 | 100 |
| 水(重量份) | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 硅整泡剂(重量份) | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 催化剂(重量份) | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 阻燃剂(重量份) | 12 | 12 | 12 |
| 木炭(径200微米)(重量份) | 1.0 | 1.0 | - |
| 银粉(重量份) | 0.5 | 0.5 | - |
培养结果表明，对照例的样品试验开始前的菌数和经过24小时后的菌数几乎不变或者有若干增加，与此相比，实施例的样品几乎没有检出大肠杆菌。因此，本发明涉及的聚氨酯泡沫塑料具有优良的抗菌活性。
Claims (6)
1.一种聚氨酯泡沫塑料，其是含有碳粉及无机抗菌剂的聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，
所述碳粉是多孔性碳粉及炭黑的混合物，
所述多孔性碳粉是木炭，
所述无机抗菌剂被载带在所述木炭中，
以重量比为1∶0.5～5含有所述多孔性碳粉与炭黑。
2.如权利要求1所述的聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，以重量比为1∶1～3含有所述多孔性碳粉与炭黑。
3.如权利要求1所述的聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述无机抗菌剂是银和/或二氧化钛。
4.如权利要求1所述的聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述聚氨酯泡沫塑料是低回弹性聚氨酯泡沫塑料。
5.如权利要求4所述的聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述低回弹性聚氨酯泡沫塑料是由异氰酸酯成分和多元醇成分形成的低回弹性聚氨酯泡沫塑料；
所述多元醇由平均官能团数为2～4、羟基值为30～60毫克KOH/克的多元醇和平均官能团数为2～4、羟基值为200～270毫克KOH/克的多元醇组成。
6.如权利要求4所述的聚氨酯泡沫塑料，其特征在于，所述的低回弹性聚氨酯泡沫塑料是由异氰酸酯成分和多元醇成分形成的低回弹性聚氨酯泡沫塑料；
所述多元醇由平均官能团数为2～4、羟基值为80～120毫克KOH/克的多元醇和平均官能团数为2～4、羟基值为150～210毫克KOH/克的多元醇组成。
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