本発明のポリウレタンフォームは、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分と、発泡剤とを含む発泡性ポリウレタン組成物の反応生成物(発泡体)である。
より具体的には、ポリウレタンフォームは、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分とを、発泡剤(および必要により触媒(後述))の存在下において、反応および発泡させることによって、得られる。
ポリイソシアネート成分は、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを、必須成分として含んでいる。
ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとしては、1,2−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが挙げられ、これらは単独使用または2種類以上併用することができる。
また、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンは、本発明の優れた効果を阻害しない範囲において、変性体として調製することもできる。
ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの変性体としては、例えば、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの多量体(ダイマー(例えば、ウレトジオン変性体など)、トリマー(例えば、イソシアヌレート変性体、イミノオキサジアジンジオン変性体など)など)、ビウレット変性体(例えば、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと水との反応により生成するビウレット変性体など)、アロファネート変性体(例えば、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと1価アルコールまたは2価アルコールとの反応より生成するアロファネート変性体など)、ポリオール変性体(例えば、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと3価以上のアルコールとの反応より生成するポリオール変性体(付加体)など)、オキサジアジントリオン変性体(例えば、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと炭酸ガスとの反応により生成するオキサジアジントリオンなど)、カルボジイミド変性体(例えば、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの脱炭酸縮合反応により生成するカルボジイミド変性体など)などが挙げられる。
ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとして、ポリウレタンフォームのセル径を小さくする観点から、好ましくは、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが挙げられ、また、ポリウレタンフォームを高密度化する観点から、好ましくは、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが挙げられる。
ポリウレタンフォームのセル径および密度のバランスを図る観点から、より好ましくは、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとの併用が挙げられる。
換言すれば、ポリイソシアネート成分は、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとを含んでいる。
ポリイソシアネート成分が、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとを含んでいれば、セル径が小さく、かつ、高密度のポリウレタンフォームを得ることができ、触感の向上を図ることができる。
1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとの併用割合は、それらの総量100質量部に対して、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが、例えば、10質量部以上、好ましくは、20質量部以上、より好ましくは、30質量部以上、さらに好ましくは、40質量部以上であり、例えば、90質量部以下、好ましくは、80質量部以下、より好ましくは、70質量部以下、さらに好ましくは、60質量部以下である。また、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが、例えば、10質量部以上、好ましくは、20質量部以上、より好ましくは、30質量部以上、さらに好ましくは、40質量部以上であり、例えば、90質量部以下、好ましくは、80質量部以下、より好ましくは、70質量部以下、さらに好ましくは、60質量部以下である。
また、ポリイソシアネート成分は、本発明の優れた効果を阻害しない範囲で、任意成分として、その他のポリイソシアネートを含有することができる。
その他のポリイソシアネートは、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを除くポリイソシアネートであり、例えば、脂肪族ポリイソシアネート(ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを除く。)、芳香族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネートなどを、任意成分として含有することができる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、エチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、オクタメチレンジイソシアネート、ノナメチレンジイソシアネート、2,2’−ジメチルペンタンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ブテンジイソシアネート、1,3−ブタジエン−1,4−ジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカメチレントリイソシアネート、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアナトメチルオクタン、2,5,7−トリメチル−1,8−ジイソシアネート−5−イソシアナトメチルオクタン、ビス(イソシアナトエチル)カーボネート、ビス(イソシアナトエチル)エーテル、1,4−ブチレングリコールジプロピルエーテル−ω、ω’−ジイソシアネート、リジンイソシアナトメチルエステル、リジントリイソシアネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアネートヘキサノエート、2−イソシアナトプロピル−2,6−ジイソシアネートヘキサノエート、ビス(4−イソシアネート−n−ブチリデン)ペンタエリスリトール、2,6−ジイソシアネートメチルカプロエートなどの鎖状脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。
また、脂肪族ポリイソシアネートには、脂環族ポリイソシアネート(ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを除く。)が含まれる。
脂環族ポリイソシアネート(ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを除く。)としては、例えば、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、トランス,トランス−、トランス,シス−、およびシス,シス−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートおよびこれらの混合物(水添MDI)、1,3−または1,4−シクロヘキサンジイソシアネートおよびこれらの混合物、1,3−または1,4−ビス(イソシアナトエチル)シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、2,2’−ジメチルジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、2,5−ジイソシアナトメチルビシクロ〔2,2,1〕−ヘプタン、その異性体である2,6−ジイソシアナトメチルビシクロ〔2,2,1〕−ヘプタン(NBDI)、2−イソシアナトメチル2−(3−イソシアナトプロピル)−5−イソシアナトメチルビシクロ−〔2,2,1〕−ヘプタン、2−イソシアナトメチル−2−(3−イソシアナトプロピル)−6−イソシアナトメチルビシクロ−〔2,2,1〕−ヘプタン、2−イソシアナトメチル3−(3−イソシアナトプロピル)−5−(2−イソシアナトエチル)−ビシクロ−〔2,2,1〕−ヘプタン、2−イソシアナトメチル3−(3−イソシアナトプロピル)−6−(2−イソシアナトエチル)−ビシクロ−〔2,2,1〕−ヘプタン、2−イソシアナトメチル2−(3−イソシアナトプロピル)−5−(2−イソシアナトエチル)−ビシクロ−〔2,2,1〕−ヘプタン、2−イソシアナトメチル2−(3−イソシアナトプロピル)−6−(2−イソシアナトエチル)−ビシクロ−〔2,2,1〕−ヘプタンなどの脂環族ジイソシアネートなどが挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、2,4−トリレンジイソシアネートおよび2,6−トリレンジイソシアネート、ならびに、これらトリレンジイソシアネートの異性体混合物(TDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートおよび2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ならびに、これらジフェニルメタンジイソシアネートの任意の異性体混合物(MDI)、トルイジンジイソシアネート(TODI)、パラフェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート(NDI)などの芳香族ジイソシアネートなどが挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3−または1,4−キシリレンジイソシアネートもしくはその混合物(XDI)、1,3−または1,4−テトラメチルキシリレンジイソシアネートもしくはその混合物(TMXDI)などの芳香脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。
これらその他のポリイソシアネートは、単独使用または2種類以上併用することができる。
また、その他のポリイソシアネートは、本発明の優れた効果を阻害しない範囲において、変性体として調製することもできる。
その他のポリイソシアネートの変性体としては、例えば、その他のポリイソシアネートの多量体(ダイマー、トリマーなど)、ビウレット変性体、アロファネート変性体、ポリオール変性体、オキサジアジントリオン変性体、カルボジイミド変性体などが挙げられる。
その他のポリイソシアネートを含有する場合の含有割合は、ポリイソシアネート成分の総量に対して、例えば、50質量%以下、好ましくは、30質量%以下、より好ましくは、20質量%以下である。
ポリイソシアネート成分として、好ましくは、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが単独で用いられる。より好ましくは、ポリイソシアネート成分は、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンからなり、さらに好ましくは、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとからなる。
ポリオール成分は、分子中に2つ以上の水酸基を有する化合物を含む成分である。より具体的には、ポリオール成分は、平均官能基数1.5〜4.5、水酸基価20〜70mgKOH/gの第1ポリオールと、平均官能基数1.5〜4.5、水酸基価140〜300mgKOH/gの第2ポリオールとを含んでおり、好ましくは、第1ポリオールと第2ポリオールとからなる。
第1ポリオールとしては、例えば、ポリオキシアルキレンポリオール、ビニル重合体含有ポリオキシアルキレンポリオール、ポリエステルポリオール、ポリオキシアルキレンポリエステルブロック共重合体ポリオールなどのマクロポリオールが挙げられる。
ポリオキシアルキレンポリオールは、例えば、水、アルコール類、アミン類、アンモニアなどを開始剤として、アルキレンオキサイドを付加重合させることにより、得ることができる。
開始剤としてのアルコール類としては、例えば、メタノール、エタノールなどの1価アルコール、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコールなどの2価アルコール、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパンなどの3価アルコール、例えば、ペンタエリスリトールなどの4価アルコール、例えば、ソルビトールなどの6価アルコール、例えば、ショ糖などの8価アルコールなどの1価または多価のアルコールが挙げられる。
開始剤としてのアミン類としては、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミンなどの1価アミン、例えば、メチルアミン、エチルアミンなどの2価アミン、例えば、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などの3価アミン、例えば、エチレンジアミンなどの4価アミン、例えば、ジエチレントリアミンなどの5価アミンなどの1価または多価のアミン類が挙げられる。
これら開始剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド(1,2−プロピレンオキサイド)、1,3−プロピレンオキサイド(1,3−トリメチレンオキサイド)、1,2−ブチレンオキサイド、1,3−ブチレンオキサイド、1,4−ブチレンオキサイド、2,3−ブチレンオキサイドなどが挙げられる。
これらアルキレンオキサイドは、単独使用または2種類以上併用することができる。
なお、アルキレンオキサイドを併用する場合には、ブロック重合およびランダム重合のいずれの付加形式をも、適宜選択することができる。
アルキレンオキサイドとして、好ましくは、エチレンオキサイド、1,2−プロピレンオキサイドが挙げられる。
なお、ポリオキシアルキレンポリオールの製造に用いられるアルキレンオキサイドは、ポリオキシアルキレンポリオール中のオキシアルキレン基に対応する。例えば、エチレンオキサイドを用いて得られるポリオキシアルキレンポリオールは、オキシアルキレン基としてオキシエチレン基を含有する。また、プロピレンオキサイドを用いて得られるポリオキシアルキレンポリオールは、オキシアルキレン基としてオキシプロピレン基を含有する。
ビニル重合体含有ポリオキシアルキレンポリオールとしては、上記に例示したポリオキシアルキレンポリオール中で、ラジカル存在下、ビニルモノマー(例えば、アクリロニトリル、スチレンなど)を重合し、ビニル重合体を安定分散させたものが挙げられる。
ビニル重合体の含有割合は、ポリオキシアルキレンポリオールおよびビニル重合体の総量100質量部に対して、例えば、15〜45質量部である。
ポリエステルポリオールとしては、例えば、上記した多価アルコール(好ましくは、2〜6価アルコール)と多塩基酸とを、公知の条件下、反応させて得られる重縮合物が挙げられる。
多塩基酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、グルタール酸、アジピン酸、1,1−ジメチル−1,3−ジカルボキシプロパン、3−メチル−3−エチルグルタール酸、アゼライン酸、セバシン酸などの飽和脂肪族ジカルボン酸(C11〜13)、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などの不飽和脂肪族ジカルボン酸、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トルエンジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸、例えば、ヘキサヒドロフタル酸などの脂環族ジカルボン酸、例えば、ダイマー酸、水添ダイマー酸、ヘット酸などのその他のカルボン酸、および、それらカルボン酸から誘導される酸無水物、例えば、無水シュウ酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水2−アルキル(C12〜C18)コハク酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水トリメリット酸、さらには、これらのカルボン酸などから誘導される酸ハライド、例えば、シュウ酸ジクロライド、アジピン酸ジクロライド、セバシン酸ジクロライドなどが挙げられる。これら多塩基酸は、単独使用または2種類以上併用することができる。
ポリオキシアルキレンポリエステルブロック共重合体ポリオールとしては、例えば、特公昭48−10078号公報に記載されているように、ポリオキシアルキレンポリオールにポリエステル鎖をブロックしたポリオールが挙げられる。
ポリオキシアルキレンポリエステルブロック共重合体ポリオールは、例えば、ポリオキシアルキレンポリオールに、ポリカルボン酸無水物とアルキレンオキシドを反応させることにより得られる。
これら第1ポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
第1ポリオールとして、好ましくは、ポリオキシアルキレンポリオールが挙げられる。
第1ポリオールがポリオキシアルキレンポリオールである場合、アルキレンオキサイドとして、好ましくは、エチレンオキサイド、1,2−プロピレンオキサイドが挙げられ、より好ましくは、1,2−プロピレンオキサイドが挙げられる。
すなわち、第1ポリオールにおいて、好ましくは、ポリオキシアルキレンポリオール中のオキシアルキレン基が、オキシプロピレン基からなる。
つまり、第1ポリオールとして、好ましくは、ポリオキシプロピレンポリオールが挙げられる。
第1ポリオールの平均官能基数(平均水酸基数)は、1.5以上、好ましくは、2.0以上、より好ましくは、2.5以上であり、4.5以下、好ましくは、4.0以下、より好ましくは、3.5以下である。
第1ポリオールの水酸基価は、20mgKOH/g以上、好ましくは、25mgKOH/g以上、より好ましくは、30mgKOH/g以上であり、70mgKOH/g以下、好ましくは、65mgKOH/g以下、より好ましくは、60mgKOH/g以下である。
第1ポリオールの数平均分子量(GPC測定による標準ポリスチレン換算分子量)は、例えば、1200以上、好ましくは、3600以上、より好ましくは、4200以上であり、例えば、13000以下、好ましくは、10000以下、より好ましくは、7000以下である。
第2ポリオールとしては、例えば、上記ポリオキシアルキレンポリオール、上記ビニル重合体含有ポリオキシアルキレンポリオール、上記ポリエステルポリオール、上記ポリオキシアルキレンポリエステルブロック共重合体ポリオールなどのマクロポリオールが挙げられる。
これら第2ポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
第2ポリオールとして、好ましくは、ポリオキシアルキレンポリオールが挙げられる。
第2ポリオールがポリオキシアルキレンポリオールである場合、アルキレンオキサイドとして、好ましくは、エチレンオキサイド、1,2−プロピレンオキサイドが挙げられ、より好ましくは、エチレンオキサイドと1,2−プロピレンオキサイドとの併用が挙げられる。
すなわち、第2ポリオールにおいて、好ましくは、ポリオキシアルキレンポリオール中のオキシアルキレン基が、オキシエチレン基とオキシプロピレン基とを併有する。
つまり、第2ポリオールとして、好ましくは、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン(ブロック/ランダム)共重合体が挙げられる。より好ましくは、分子末端にオキシエチレン基を有するポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン(ブロック/ランダム)共重合体が挙げられる。換言すると、第2ポリオールとして、好ましくは、分子末端にオキシエチレン基を有するポリオキシプロピレンポリオールが挙げられる。
オキシエチレン基とオキシプロピレン基との割合は、それらの総量に対して、オキシエチレン基が、例えば、10質量%以上、好ましくは、20質量%以上であり、例えば、50質量%以下、好ましくは、40質量%以下である。また、オキシプロピレン基が、例えば、50質量%以上、好ましくは、60質量%以上であり、例えば、90質量%以下、好ましくは、80質量%以下である。
第2ポリオールの平均官能基数(平均水酸基数)は、1.5以上、好ましくは、2.0以上、より好ましくは、2.5以上であり、4.5以下、好ましくは、4.0以下、より好ましくは、3.5以下である。
第2ポリオールの水酸基価は、140mgKOH/g以上、好ましくは、160mgKOH/g以上、より好ましくは、200mgKOH/g以上であり、300mgKOH/g以下、好ましくは、280mgKOH/g以下、より好ましくは、270mgKOH/g以下である。
第2ポリオールの数平均分子量(GPC測定による標準ポリスチレン換算分子量)は、例えば、280以上、好ましくは、450以上、より好ましくは、600以上であり、例えば、1800以下、好ましくは、1000以下、より好ましくは、850以下である。
ポリオール成分として、上記の第1ポリオールと上記の第2ポリオールとを併用することにより、比較的高密度であり、かつ、セル径(気泡径)が小さいポリウレタンフォームを得ることができ、優れた触感を得ることができる。
第1ポリオールと第2ポリオールとの併用割合は、それらの総量100質量部に対して、第1ポリオールが、例えば、10質量部以上、好ましくは、20質量部以上、より好ましくは、25質量部以上であり、例えば、80質量部以下、好ましくは、60質量部以下、より好ましくは、40質量部以下、さらに好ましくは、35質量部以下である。また、第2ポリオールが、例えば、20質量部以上、好ましくは、40質量部以上、より好ましくは、60質量部以上、さらに好ましくは、65質量部以上であり、例えば、90質量部以下、好ましくは、80質量部以下、より好ましくは、75質量部以下である。
第1ポリオールと第2ポリオールとの併用割合が上記範囲であれば、比較的高密度であり、かつ、セル径(気泡径)が小さいポリウレタンフォームを得ることができ、優れた触感を得ることができる。
発泡剤は、主成分として、水を含んでいる。
また、発泡剤としては、副成分として、物理発泡剤(例えば、ハロゲン化炭化水素類(例えば、メチレンクロライドなど)、炭化水素類(例えば、シクロペンタンなど)、炭酸ガス、液化炭酸ガスなど)とを、適宜の割合で併用することができる。
発泡剤の総量に対して、水の含有割合は、例えば、50質量部以上、好ましくは、80質量部以上、より好ましくは、95質量部以上、とりわけ好ましくは、100質量部である。
すなわち、発泡剤は、好ましくは、水からなる。
また、水の含有割合は、ポリオール成分100質量部に対して、0.6質量部以上、好ましくは、0.65質量部以上、より好ましくは、0.70質量部以上であり、1.0質量部以下、好ましくは、0.95質量部以下、より好ましくは、0.90質量部以下である。
水の含有割合が上記下限を下回る場合には、ポリウレタンフォームの密度が過度に高くなり、触感に劣るという不具合がある。
また、水の含有割合が上記上限を上回る場合には、ポリウレタンフォームの密度が過度に低くなり、平均セル径も大きくなるため、触感に劣るという不具合がある。
これらに対して、水の含有割合が上記範囲であれば、適度な密度をよび平均セル径を得ることができ、優れた触感を得ることができる。
また、発泡性ポリウレタン組成物は、必要に応じて、さらに、触媒を含有することができる。
触媒としては、例えば、アミン類、有機金属化合物などの公知のウレタン化触媒が挙げられる。
アミン類としては、例えば、トリエチルアミン、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、N−メチルモルホリンなどの3級アミン類、例えば、テトラエチルヒドロキシルアンモニウムなどの4級アンモニウム塩、例えば、イミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾールなどのイミダゾール類などが挙げられる。これらアミン類は、単独使用または2種類以上併用することができる。
また、これらアミン類は、市販品として入手することができ、例えば、カオーライザー No.31(花王社製)、カオーライザー No.120(花王社製)、カオーライザー No.12(花王社製)、カオーライザー No.25(花王社製)、DABCO 33LV(トリエチレンジアミンの33質量%ジエチレングリコール溶液、EVONIK社製)、Niax A−1(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(以下、「モメンティブ社製」とする。))、TOYOCAT−NCE(東ソー社製)などが挙げられる。
有機金属化合物としては、例えば、酢酸錫、オクチル酸錫、オレイン酸錫、ラウリル酸錫、ジブチル錫ジアセテート、ジメチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジメルカプチド、ジブチル錫マレエート、ジブチル錫ジネオデカノエート、ジオクチル錫ジメルカプチド、ジオクチル錫ジラウリレート、ジブチル錫ジクロリドなどの有機錫化合物、例えば、オクタン酸鉛、ナフテン酸鉛などの有機鉛化合物、例えば、ナフテン酸ニッケルなどの有機ニッケル化合物、例えば、ナフテン酸コバルトなどの有機コバルト化合物、例えば、オクテン酸銅などの有機銅化合物、例えば、オクチル酸ビスマス、ネオデカン酸ビスマスなどの有機ビスマス化合物などが挙げられる。これら有機金属化合物は、単独使用または2種類以上併用することができる。
また、これら有機金属化合物は、市販品として入手することができ、例えば、ネオスタンU−100(有機錫化合物、日東化成社製)、フォーメートTK−1(有機錫化合物、三井化学社製)、Fomrez UL−28(有機錫化合物、モメンティブ社製)、Stanoct(有機錫化合物、三菱化学社製)などが挙げられる。
これら触媒(アミン類および有機金属化合物)は、単独使用または2種類以上併用することができ、好ましくは、アミン類と有機金属化合物とを併用する。
触媒(有効成分量100%換算)の配合割合は、ポリオール成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、0.3質量部以上、より好ましくは、1.0質量部以上であり、また、例えば、5質量部以下、好ましくは、3質量部以下である。
触媒の配合割合が上記範囲であれば、得られるポリウレタンフォームの無黄変性を向上させることができる。
また、触媒として、アミン類と有機金属化合物とを併用する場合において、アミン類と有機金属化合物との配合割合の比率(アミン類の配合割合/有機金属化合物の配合割合、有効成分量100%換算)は、例えば、0.1以上、好ましくは、0.5以上であり、また、例えば、5以下、好ましくは、2以下である。
そして、本発明のポリウレタンフォームを製造するには、まず、上記したポリオール成分に、上記した発泡剤(および、必要により上記した触媒)を、上記した配合割合で配合してプレミックス(レジンプレミックス)を調製する。
また、プレミックスの調製では、必要により、整泡剤、安定剤などの添加剤を配合することができる。
好ましくは、プレミックスは、上記したポリオール成分、上記した触媒、上記した発泡剤、整泡剤および安定剤から調製される。
整泡剤としては、特に制限されず、公知の整泡剤が挙げられ、例えば、シリコーン整泡剤が挙げられる。これら整泡剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
整泡剤の配合割合は、ポリオール成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、0.5質量部以上であり、例えば、5質量部以下、好ましくは、2質量部以下である。
安定剤としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光安定剤などが挙げられ、好ましくは、酸化防止剤、光安定剤が挙げられる。
酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(例えば、4−メチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール(BHT)、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリトールテトラキス[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]など)、その他の酸化防止剤(例えば、ビス(2,4−ジt−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、トリデシルホスファイト、トリス(2−エチルヘキシル)ホスファイトなどのリン系酸化防止剤、例えば、2,5−チオフェンジイルビス(5−t−ブチルー1,3−ベンゾキサゾール)などのチオフェン系酸化防止剤などのヒンダードフェノール系酸化防止剤を除く酸化防止剤)が挙げられる。
これら酸化防止剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、シアノアクリレート系の紫外線吸収剤が挙げられる。
これら紫外線吸収剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
熱安定剤としては、例えば、スルホンアミド基を含有する化合物などが挙げられる。
スルホンアミド基を含有する化合物としては、例えば、芳香族スルホンアミド類、脂肪族スルホンアミド類などが挙げられ、好ましくは、o−トルエンスルホンアミドが挙げられる。
これら熱安定剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
光安定剤としては、例えば、ヒンダードアミン系耐光安定剤、ブレンド系耐光安定剤などが挙げられ、好ましくは、ヒンダードアミン系耐光安定剤が挙げられる。ヒンダートアミン系耐光安定剤としては、例えば、アデカスタブLA62、アデカスタブLA67(以上、アデカアーガス化学社製、商品名)、チヌビン765、チヌビン144、チヌビン770、チヌビン622(以上、BASFジャパン社製、商品名)などが挙げられる。
これら光安定剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
安定剤の配合割合は、ポリオール成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、0.5質量部以上であり、例えば、10質量部以下、好ましくは、5質量部以下である。
なお、プレミックスには、上記の添加剤以外に、さらに、必要により、例えば、架橋剤、連通化剤、顔料(着色顔料)、染料、硬化促進剤、つや消し剤、密着性付与剤、シランカップリング剤などの公知のその他の添加剤を、本発明の優れた効果を損なわない範囲において、適宜の割合で配合することができる。
また、さらに、公知のその他の添加剤として、例えば、鎖延長剤、消泡剤、可塑剤、ブロッキング防止剤、離型剤、滑剤、フィラー、加水分解防止剤などを、本発明の優れた効果を損なわない範囲において、適宜の割合で配合することもできる。
そして、このようにして得られたプレミックスと、ポリイソシアネート成分とを混合して反応させるとともに、例えば、スラブ方式、モールド方式、スプレー方式など、公知の発泡方式により発泡させることにより、本発明のポリウレタンフォームを得る。
プレミックスと、ポリイソシアネート成分との反応条件(例えば、反応温度など)は、その目的および用途に応じて、適宜設定される。
ポリイソシアネート成分の配合割合は、例えば、イソシアネートインデックス(ポリオール成分中の水酸基、および、発泡剤としての水などの活性水素基の総量100に対するイソシアネート基の割合)として、例えば、60以上、好ましくは、70以上であり、例えば、500以下、好ましくは、130以下、より好ましくは、100以下である。
これによって、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との反応生成物(発泡体)として、ポリウレタンフォームが得られる。
そして、このようにして得られるポリウレタンフォームは、軟質ポリウレタンフォームであり、上記の発泡性ポリウレタン組成物からなるため、触感に優れる。
すなわち、上記の発泡性ポリウレタン組成物では、ポリイソシアネート成分が、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを含んでいるため、トリレンジイソシアネートよりも反応性が低く、発泡時のクリームタイムが比較的長く、そのため、気泡をポリウレタン樹脂から脱離させ易く、セル径を小さくすることができる。
また、上記の発泡性ポリウレタン組成物では、水の含有割合も比較的少ないため、ポリウレタンフォーム中の気泡量を低減して、高密度化を図ることができる。
さらに、上記の発泡性ポリウレタン組成物は、ポリウレタン樹脂が、水によって発泡(ケミカル発泡)するため、メカニカルフロス発泡法などに比べて、厚みが大きいポリウレタンフォームを得ることができる。
そのため、上記のポリウレタンフォームは、適度な厚みを有し、比較的高密度であり、かつ、セル径(気泡径)が小さい。
より具体的には、上記のポリウレタンフォームの厚みは、例えば、20mm以上、好ましくは、25mm以上、より好ましくは、30mm以上であり、通常、1000mm以下である。
また、ポリウレタンフォームの密度(後述する実施例に準拠して測定)は、例えば、100kg/m3以上、好ましくは、110kg/m3以上、より好ましくは、120kg/m3以上、さらに好ましくは,130kg/m3以上であり、例えば、200kg/m3以下、好ましくは、190kg/m3以下、より好ましくは、180kg/m3以下、さらに好ましくは、170kg/m3以下である。
また、ポリウレタンフォームのセル径(後述する実施例に準拠して測定)は、例えば、200μm以上、好ましくは、210μm以上、より好ましくは、220μm以上、さらに好ましくは、230μm以上、とりわけ好ましくは、240μm以上であり、例えば、350μm以下、好ましくは、330μm以下、より好ましくは、300μm以下、さらに好ましくは、280μm以下、とりわけ好ましくは、260μm以下である。
以上のように、上記のポリウレタンフォームは、適度な厚みを有し、比較的高密度であり、かつ、セル径(気泡径)が小さい。そのため、上記のポリウレタンフォームによれば、優れた触感を得ることができる。
そして、触感に優れる上記のポリウレタンフォームは、種々の産業分野(例えば、自動車、家具、寝具、電子材料、医療、衣料、衛生素材の分野など)において、広く用いることができる。
ポリウレタンフォームの用途としては、例えば、耐圧分散材、保型性材料、吸音材、衝撃吸収材、振動吸収材、光学材料などの弾性材料などが挙げられる。
より具体的には、ポリウレタンフォームは、例えば、座席シート、ヘッドレスト、枕やマットレスなどの寝具やソファー、介護用クッション材料、レジャーシート、サポーター、カツラ用保型剤、フィルター、マイクのカバー、イヤホンのカバー、ヘッドホンのカバー、クッションフロアーの床材、化粧パフ、医療材料、塗工用ロール、OAロール、電子部材(例えば、電子タブレット、スマートフォンなど)、研磨パッド、生理用品、オムツ、ロボット外装材に使用できる。
とりわけ、ポリウレタンフォームは、優れた触感を有するため、化粧パフに好適に用いられる。
次に、本発明を、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。なお、「部」および「%」は、特に言及がない限り、質量基準である。また、以下の記載において用いられる配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。
実施例1〜9および比較例1〜13
表1および表2に示した成分(原料)のうち、ポリイソシアネート成分および触媒以外の各成分を秤量し、それらを配合して、均一になるように撹拌混合し、さらに、触媒を添加して5秒撹拌した。
得られた混合物(プレミックス)に、表1および表2に示したポリイソシアネート成分を、表1および表2に示したイソシアネートインデックスとなるように加えて、それらを撹拌した後、発泡箱(縦170mm×横170mm×高さ200mm)に投入して発泡させた。これによって、ポリウレタンフォームを得た。
なお、原料の量は、ポリウレタンフォームの1日静置後の高さが150mmになるように調整した。
評価
ポリウレタンフォームを、室温で1日静置した。
その後、ポリウレタンフォームをカットし、縦50mm×横50mm×厚み30mmの触感評価用試験片を得た。得られた試験片を用いて、触感を評価した。なお、比較例1では、厚み30mm以上のポリウレタンフォームが得られなかったため、上記の厚みの触感評価用試験片を得られなかった。
また、密度およびセル径は、各規格の記載方法に準拠して試験片を作成して、測定した。
<密度(単位:kg/m3)>
ポリウレタンフォームの密度を、JIS K7222(2005年)に従って測定した。
<平均セル径>
ポリウレタンフォームの平均セル径を、「プラスチックフォームハンドブック」P35−37記載方法に準拠して測定した。
すなわち、ポリウレタンフォームをカットし、カットした断面を光学顕微鏡にて観察した。そして、観察された2次元平面の円孔の平均直径をrとしたときの、フォーム全体の平均セル径Rを、下記式により算出した。
R=r/0.785
<触感>
ポリウレタンフォームを指で押したり撫でたりして、総合的な触感について以下の基準で5段階評価した。
5:しっとり感が非常に高く、触感が非常に良い。
4:しっとり感が高く、触感が良い。
3:しっとり感は普通であり、触感が普通。
2:しっとり感が低く、触感が悪い。
1:しっとり感が非常に低く、触感が非常に悪い。
以下に表中で用いた略号の詳細を示す。
ポリオールA:ポリオキシアルキレンポリオール、平均官能基数約3、水酸基価34mgKOH/g、オキシアルキレン部分中のオキシプロピレン含量100質量%
ポリオールB:ポリオキシアルキレンポリオール、平均官能基数約3、水酸基価210mgKOH/g、オキシアルキレン部分中のオキシプロピレン含量70質量%、オキシエチレン含量30質量%
ポリオールC:ポリオキシアルキレンポリオール、平均官能基数約3、水酸基価18mgKOH/g、オキシアルキレン部分中のオキシプロピレン含量100質量%
ポリオールD:ポリオキシアルキレンポリオール、平均官能基数約3、水酸基価75mgKOH/g、オキシアルキレン部分中のオキシプロピレン含量100質量%
ポリオールE:ポリオキシアルキレンポリオール、平均官能基数約3、水酸基価100mgKOH/g、オキシアルキレン部分中のオキシプロピレン含量70質量%、オキシエチレン含量30質量%
ポリオールF:ポリオキシアルキレンポリオール、平均官能基数約3、水酸基価320mgKOH/g、オキシアルキレン部分中のオキシプロピレン含量70質量%、オキシエチレン含量30質量%
整泡剤:シリコーン整泡剤剤(信越化学社製、F−242T)
触媒A:ウレタン化触媒、DABCO 33LV(トリエチレンジアミンの33質量%ジエチレングリコール溶液)固形分換算量、EVONIK社製
触媒B:ウレタン化触媒、ジブチル錫ジラウリレート(有機金属触媒、DBTDL)
ポリイソシアネートA:1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン
ポリイソシアネートB:1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン
ポリイソシアネートC:トルエンジイソシアネート
ポリイソシアネートD:イソホロンジイソシアネート