JP2008208264A - 軟質ポリウレタン発泡体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軟質ポリウレタン発泡体は、ポリエーテルポリオール、トルエンジイソシアネート、発泡剤、触媒及びヒンダードフェノール系酸化防止剤を含有する原料を反応及び発泡させてなるものである。この場合、酸化防止剤としてさらにラクトン系酸化防止剤をポリエーテルポリオール100質量部当たり1〜10質量部含有する。ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、例えばテトラキス〔メチレン3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタンが用いられる。また、ヒンダードフェノール系酸化防止剤の含有量は、ポリエーテルポリオール100質量部当たり0.1〜0.4質量部であることが好ましい。酸化防止剤としてさらにホスファイト系酸化防止剤を含有することが望ましい。
【選択図】なし
Description
請求項3の軟質ポリウレタン発泡体は、請求項1又は請求項2に係る発明において、前記ヒンダードフェノール系酸化防止剤の含有量は、ポリエーテルポリオール100質量部当たり0.1〜0.4質量部であることを特徴とする。
請求項1の軟質ポリウレタン発泡体は、酸化防止剤としてヒンダードフェノール系酸化防止剤に加えてラクトン系酸化防止剤がポリエーテルポリオール100質量部当たり1〜10質量部含まれた原料を反応及び発泡させてなるものである。このため、所定量のラクトン系酸化防止剤が大気中又は天然ガス、プロパンガス等の燃焼ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)と優先的に反応し、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が窒素酸化物と反応して軟質ポリウレタン発泡体が白色からピンク色へ変色することが抑えられるものと推測される。また、ヒンダードフェノール系酸化防止剤により軟質ポリウレタン発泡体の黄変が抑えられ、移染変色も抑えられる。従って、軟質ポリウレタン発泡体の黄変の抑制と移染変色の抑制に加えてピンク変色の抑制を図ることができる。
本実施形態における軟質ポリウレタン発泡体(以下、ポリウレタン発泡体又は単に発泡体ともいう)は、次のようにして得られるものである。すなわち、軟質ポリウレタン発泡体は、ポリエーテルポリオール、トルエンジイソシアネート(トリレンジイソシアネートともいう)、発泡剤、触媒及び酸化防止剤を含有する原料を反応及び発泡させて得られるものである。前記酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤にさらにラクトン系酸化防止剤が含まれる。そして、ヒンダードフェノール系酸化防止剤により黄変(黄色に変色することをいう)の抑制と移染変色の抑制が図られる上に、ラクトン系酸化防止剤によりピンク変色の抑制が図られる。
(ポリエーテルポリオール)
ポリオールとしては、ポリエーテルポリオールが用いられる。ポリエーテルポリオールは、ポリイソシアネートとしてのトルエンジイソシアネートとの反応性に優れていると共に、ポリエステルポリオールのように加水分解をしないという利点を有している。ポリエーテルポリオールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、多価アルコールにプロピレンオキシドとエチレンオキシドとを付加重合させた重合体よりなるポリエーテルポリオール、それらの変性体等が用いられる。多価アルコールとしては、グリセリン、ジプロピレングリコール等が挙げられる。
(トルエンジイソシアネート)
前記ポリエーテルポリオールと反応させるポリイソシアネートとしては、イソシアネート基を2個有する芳香族ポリイソシアネートであるトルエンジイソシアネート(TDI)が用いられる。トルエンジイソシアネートには、2,4-トルエンジイソシアネート、2,6-トルエンジイソシアネート等の異性体が存在し、それらのいずれも単独又は混合物として使用することができる。それらのうち、通常2,4-トルエンジイソシアネート80質量%と2,6-トルエンジイソシアネート20質量%との混合物、2,4-トルエンジイソシアネート65質量%と2,6-トルエンジイソシアネート35質量%との混合物等が使用される。なお、トルエンジイソシアネートの変性体を用いることもでき、そのような変性体としてはウレタン変性体、2量体、3量体、カルボジイミド変性体、アロファネート変性体、ビューレット変性体、ウレア変性体又はプレポリマー等が挙げられる。
(発泡剤)
発泡剤はポリウレタン樹脂を発泡させてポリウレタン発泡体とするためのもので、例えば水のほかペンタン、シクロペンタン、イソペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素類、ノナフロロブチルメチルエーテル、ノナフロロブチルエチルエーテル、ペンタフロロエチルメチルエーテル等のハイドロフルオロカーボン類、ジクロロメタン、炭酸ガス等が用いられる。発泡剤としては、泡化反応の反応性が高く、取扱いの容易な水が好ましい。発泡剤が水の場合には、ポリウレタン発泡体の見掛け密度を20〜60kg/m3にするため、その含有量をポリエーテルポリオール100質量部当たり1〜9質量部とすることが好ましい。水の含有量が1質量部未満では発泡量が少なく、ポリウレタン発泡体の見掛け密度が60kg/m3を超える傾向となり、9質量部を超えると発泡及び硬化時に温度が上昇しやすくなり、その温度を低下させることが難しくなる。
(触媒)
触媒はポリエーテルポリオールとトルエンジイソシアネートとのウレタン化反応、トルエンジイソシアネートと発泡剤としての水との泡化反応等を促進するためのものであり、アミン触媒、金属触媒等が用いられる。アミン触媒として具体的には、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、N−メチルジシクロヘキシルアミン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、N−ジメチルベンジルアミン等の非反応型モノアミン、トリエチレンジアミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ビスジメチルアミノエチルエーテル、テトラメチルプロパンジアミン、ジメチルアミノエチルモルホリン、テトラメチルエチレンジアミン、ジアゾビシクロウンデセン、2−メチル−1,4−ジアゾ(2,2,2)ビシクロオクタン等の非反応型ジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン等の非反応型トリアミン、ジメチルエタノールアミン、N−トリオキシエチレン−N,N−ジメチルアミン、N,N−ジメチル−N−ヘキサノールアミン等の反応型アミン、又はそれらの有機酸塩等が挙げられる。その他、トリエチレンジアミン(TEDA)系、ジアザビシクロウンデセン(DBU)系、イミダゾール系等の強樹脂化触媒又はその弱酸塩類等が挙げられる。
(整泡剤)
整泡剤は、発泡剤の泡化反応による発泡状態を安定させ、発泡を円滑に進めるために原料中に配合することが好ましい。係る整泡剤としては、例えばシリコーン系整泡剤、すなわちジメチルポリシロキサン系整泡剤、ポリエーテルジメチルシロキサン系整泡剤、フェニルメチルシロキサン系整泡剤等が用いられる。整泡剤の含有量は、ポリエーテルポリオール100質量部当たり0.5〜5質量部であることが望ましい。整泡剤の含有量が0.5質量部より少ないときには整泡作用が十分に発現されず、良好な発泡体を得ることが難しくなり、5質量部より多いときには整泡作用が強く働き、セルの連通性が低下する傾向を示す。
(酸化防止剤)
次に、軟質ポリウレタン発泡体の原料には、酸化の進行を抑え、発泡体の黄変及びピンク変色並びに移染変色を抑制するために、酸化防止剤が配合される。そのような酸化防止剤としては、特に黄変と移染変色を抑制するヒンダードフェノール系酸化防止剤に加えて、特にピンク変色を抑制するラクトン系酸化防止剤が用いられる。それらの酸化防止剤にさらに黄変やピンク変色を抑制するホスファイト系酸化防止剤を用いることが好ましい。ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、大気中や天然ガス、プロパンガス等の燃焼ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)のガスによって発泡体をピンク変色させるものと考えられるため、ラクトン系酸化防止剤やホスファイト系酸化防止剤を併用することにより、そのピンク変色を抑制することができる。
(その他の配合剤)
軟質ポリウレタン発泡体の原料にはその他必要に応じて、紫外線吸収剤、難燃剤、架橋剤、鎖延長剤、着色剤、充填剤、安定剤、可塑剤等が配合される。紫外線吸収剤は紫外線による発泡体の変色を抑制するもので、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サリチル酸系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、フェノール系紫外線吸収剤等が常法に従って用いられる。難燃剤としては、トリス−ジクロロプロピルホスフェート、トリス−クロロエチルホスフェート、ジブロモネオペンチルアルコール、トリブロモネオペンチルアルコール等が挙げられる。架橋剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の多価アルコール類、ヘキサメチレンジアミン、ヒドラジン、ジエチルトルエンジアミン、ジエチレントリアミン等のアミン類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミノアルコール類が挙げられる。鎖延長剤としては、ジエチルトルエンジアミン、ジメチルチオトルエンジアミン等の多価アミン等が挙げられる。
(軟質ポリウレタン発泡体の製造)
軟質ポリウレタン発泡体は、前記発泡体の原料を常法に従って反応及び発泡させることにより製造される。軟質ポリウレタン発泡体を製造する場合には、ポリエーテルポリオールとトルエンジイソシアネートとを直接反応させるワンショット法或はポリエーテルポリオールとトルエンジイソシアネートとを事前に反応させて末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを得、それにポリエーテルポリオールを反応させるプレポリマー法のいずれも採用される。また、軟質ポリウレタン発泡体は、常温大気圧下に発泡、硬化させて得られるスラブ成形法及び成形型内に軟質ポリウレタン発泡体の原料(反応混合液)を注入、型締めして型内で発泡、硬化させて得られるモールド成形法のいずれの方法により製造されるものであってもよい。この場合、スラブ成形法の方が簡便で、連続生産を行うことができる点から好ましい。
(軟質ポリウレタン発泡体)
このようにして得られる軟質ポリウレタン発泡体は、後述する移染変色試験において移染変色がなく、燃焼ガス曝露試験において変色がなく、白色を示す。この燃焼ガス曝露試験において、ピンク変色の程度を示すa*は例えば−0.1〜−0.62であり、黄色変色の程度を示すb*は例えば0.04〜4.15である。また、軟質ポリウレタン発泡体は、JIS K 7222:1999に規定された見掛け密度が例えば20〜60kg/m3である。ここで、軟質ポリウレタン発泡体は、一般にセル(気泡)が連通構造を備え、柔軟性があり、かつ復元性を有するものをいう。従って、軟質ポリウレタン発泡体は、クッション性、衝撃吸収性、吸音性等の特性を発揮することができる。このような物性をもつポリウレタン発泡体は、肩パッド、ブラジャーパッド、ハンガーパッド等の衣料関連のパッド、紙おむつ、ナプキン等のサニタリー周辺材料、医療材料、雑貨素材等として用いられるが、特にベッド、ベッドカバー、枕、マットレス等の寝具、家具などのクッション材として好適に用いられる。
(作用)
さて、本実施形態の作用について説明すると、軟質ポリウレタン発泡体を得る場合には、ポリエーテルポリオール、トルエンジイソシアネート、発泡剤としての水、触媒、整泡剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤及びラクトン系酸化防止剤を含有する原料を反応及び発泡させて得られる。この場合、ラクトン系酸化防止剤の含有量はポリエーテルポリオール100質量部当たり1〜10質量部に設定される。
(実施形態における効果のまとめ)
・ 本実施形態における軟質ポリウレタン発泡体は、酸化防止剤としてヒンダードフェノール系酸化防止剤に加えてラクトン系酸化防止剤がポリエーテルポリオール100質量部当たり1〜10質量部含まれた原料を反応及び発泡させてなるものである。このため、所定量のラクトン系酸化防止剤が窒素酸化物と先に反応し、ヒンダードフェノール系酸化防止剤に基づく発泡体のピンク変色が抑えられる。また、ヒンダードフェノール系酸化防止剤により発泡体の黄変が抑えられ、移染変色も抑えられる。従って、発泡体の黄変の抑制と移染変色の抑制に加えてピンク変色の抑制を図ることができる。
(実施例1〜10及び比較例1〜3)
まず、各実施例及び比較例で用いた軟質ポリウレタン発泡体の原料を以下に示す。
金属触媒:スタナスオクトエート(オクチル酸スズ)
整泡剤:シリコーン整泡剤、ゴールドシュミット社製、BF2370
酸化防止剤1:ラクトン系化合物(3−ヒドロキシ−5,7−ジ−t−ブチル−2−オンとO−キシレンとの反応生成物)を含有する酸化防止剤、チバスペシャルティケミカルズ(株)製、PUR−68。
酸化防止剤3:トリス(ジプロピレングリコール)ホスファイト
TDI(80/20):トルエンジイソシアネート(2,4-トルエンジイソシアネート80質量%と2,6-トルエンジイソシアネート20質量%との混合物)
TDI(65/35):トルエンジイソシアネート(2,4-トルエンジイソシアネート65質量%と2,6-トルエンジイソシアネート35質量%との混合物)
そして、表1に示す配合割合で各例における軟質ポリウレタン発泡体の原料を調製した。ここで、比較例1では、ポリエーテルポリオールにI−1010を含まず、BHTを含有するものを使用した例を示した。比較例2では、酸化防止剤としてラクトン系酸化防止剤を配合しない例を示した。さらに、比較例3では、ラクトン系酸化防止剤の含有量が少ない例を示した。
移染変色試験:軟質ポリウレタン発泡体を試験管に巻き付け、ポリエステル布で密着させるようにして包み、これを50℃の試験炉に20日間放置後に取り出し、ポリエステル布の変色を観察した。移染が生じている場合には、ポリエステル布がレモンイエローに変色していることで、移染変色の有無を判断した。
・ 酸化防止剤として、アミン系酸化防止剤(一次酸化防止剤)、硫黄系酸化防止剤(二次酸化防止剤)等を併用することもできる。
・ 発泡体の原料には、光安定剤、耐NOx化剤、老化防止剤などを配合することができる。
・ 前記ラクトン系酸化防止剤は、3−ヒドロキシ−5,7−ジ−t−ブチル−2−オンとo−キシレンとの反応生成物であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタン発泡体。この場合、請求項1から請求項5のいずれかに係る発明の効果に加え、発泡体のピンク変色を効果的に抑制することができる。
Claims (5)
- ポリエーテルポリオール、トルエンジイソシアネート、発泡剤、触媒及びヒンダードフェノール系酸化防止剤を含有する原料を反応及び発泡させて得られる軟質ポリウレタン発泡体であって、
酸化防止剤としてさらにラクトン系酸化防止剤をポリエーテルポリオール100質量部当たり1〜10質量部含有することを特徴とする軟質ポリウレタン発泡体。 - 前記ヒンダードフェノール系酸化防止剤がポリエーテルポリオールに含有されていることを特徴とする請求項1に記載の軟質ポリウレタン発泡体。
- 前記ヒンダードフェノール系酸化防止剤の含有量は、ポリエーテルポリオール100質量部当たり0.1〜0.4質量部であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の軟質ポリウレタン発泡体。
- 前記ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、テトラキス〔メチレン3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタンであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタン発泡体。
- 酸化防止剤としてさらにホスファイト系酸化防止剤を含有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタン発泡体。
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