JP2023044020A - ポリウレタンフォーム - Google Patents
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Abstract
【課題】ポリウレタンフォームの温度依存性を低減する。【解決手段】ポリオール及びポリイソシアネートを含む組成物から得られるポリウレタンフォームである。ポリオールは、環状エステルで変性されたポリカーボネートポリオールを含有する。ポリカーボネートポリオールの含有量は、ポリオールの全量を１００質量部とした場合に、７質量部以上３５質量部以下である。【選択図】なし
Description
本開示は、ポリウレタンフォームに関する。
特許文献１には、特定の官能基数及びＯＨ当量のポリオールを、複数組み合わせて用いる軟質ポリウレタンフォームの製造方法が示されている。特許文献２には、ポリオールとして、特定のポリエステルポリオールと、ポリエーテルポリオールとを併用して得られた軟質ポリウレタンフォームが示されている。
しかし、従来のポリウレタンフォームは、外気温に応じて冬季に硬くなり、夏季に柔らかくなる場合があり、温度依存性について改善の余地があった。
本開示は、温度依存性の低いポリウレタンフォームを提供することを目的とする。本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
ポリオール及びポリイソシアネートを含む組成物から得られるポリウレタンフォームであって、
前記ポリオールは、環状エステルで変性されたポリカーボネートポリオールを含有し、
前記ポリカーボネートポリオールの含有量は、前記ポリオールの全量を１００質量部とした場合に、７質量部以上３５質量部以下である、ポリウレタンフォーム。
前記ポリオールは、環状エステルで変性されたポリカーボネートポリオールを含有し、
前記ポリカーボネートポリオールの含有量は、前記ポリオールの全量を１００質量部とした場合に、７質量部以上３５質量部以下である、ポリウレタンフォーム。
本開示によれば、ポリウレタンフォームの温度依存性を低減できる。
ここで、本開示の望ましい例を示す。
・前記ポリカーボネートポリオールの官能基数が２である、ポリウレタンフォーム。
・前記ポリカーボネートポリオールの水酸基価が３５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である、ポリウレタンフォーム。
・前記ポリカーボネートポリオールの数平均分子量が１１００以上３５００以下である、ポリウレタンフォーム。
・ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて測定した、０℃におけるアスカーＣ硬度が２８以下である、ポリウレタンフォーム。
・ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて測定した、０℃におけるアスカーＣ硬度と２３℃におけるアスカーＣ硬度との差の絶対値が２０以下である、ポリウレタンフォーム。
・ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した、０℃における反発弾性率が４５％以下である、ポリウレタンフォーム。
・ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した、０℃における反発弾性率と２３℃における反発弾性率との差の絶対値が２０％以下である、ポリウレタンフォーム。
・前記ポリカーボネートポリオールの官能基数が２である、ポリウレタンフォーム。
・前記ポリカーボネートポリオールの水酸基価が３５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である、ポリウレタンフォーム。
・前記ポリカーボネートポリオールの数平均分子量が１１００以上３５００以下である、ポリウレタンフォーム。
・ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて測定した、０℃におけるアスカーＣ硬度が２８以下である、ポリウレタンフォーム。
・ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて測定した、０℃におけるアスカーＣ硬度と２３℃におけるアスカーＣ硬度との差の絶対値が２０以下である、ポリウレタンフォーム。
・ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した、０℃における反発弾性率が４５％以下である、ポリウレタンフォーム。
・ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した、０℃における反発弾性率と２３℃における反発弾性率との差の絶対値が２０％以下である、ポリウレタンフォーム。
以下、本開示を詳しく説明する。なお、本明細書において、数値範囲について「－」を用いた記載では、特に断りがない限り、下限値及び上限値を含むものとする。例えば、「１０－２０」という記載では、下限値である「１０」、上限値である「２０」のいずれも含むものとする。すなわち、「１０－２０」は、「１０以上２０以下」と同じ意味である。
１．ポリウレタンフォーム
ポリウレタンフォームは、ポリオール及びポリイソシアネートを含む組成物から得られる。ポリオールは、環状エステルで変性されたポリカーボネートポリオールを含有する。ポリカーボネートポリオールの含有量は、ポリオールの全量を１００質量部とした場合に、７質量部以上３５質量部以下である。
ポリウレタンフォームは、ポリオール及びポリイソシアネートを含む組成物から得られる。ポリオールは、環状エステルで変性されたポリカーボネートポリオールを含有する。ポリカーボネートポリオールの含有量は、ポリオールの全量を１００質量部とした場合に、７質量部以上３５質量部以下である。
（１）組成物
組成物は、ポリオール及びポリイソシアネートを含んでいる。組成物は、発泡剤、触媒、整泡剤、及び架橋剤から選択される少なくとも１種を任意の成分として含んでいてもよい。組成物の各成分について説明する。
組成物は、ポリオール及びポリイソシアネートを含んでいる。組成物は、発泡剤、触媒、整泡剤、及び架橋剤から選択される少なくとも１種を任意の成分として含んでいてもよい。組成物の各成分について説明する。
（１．１）ポリオール
ポリオールは、環状エステルで変性されたポリカーボネートポリオール（以下、変性ポリカーボネートポリオールとも称する）を含有する。変性ポリカーボネートポリオールとしては、炭素数２－１２のポリオール由来の構造と、環状エステル由来の構造を含むポリカーボネートポリオールを用いることができる。
ポリオールは、環状エステルで変性されたポリカーボネートポリオール（以下、変性ポリカーボネートポリオールとも称する）を含有する。変性ポリカーボネートポリオールとしては、炭素数２－１２のポリオール由来の構造と、環状エステル由来の構造を含むポリカーボネートポリオールを用いることができる。
炭素数２－１２のポリオールとしては、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、ウンデカンジオール、ドデカンジオールが挙げられるが、好ましくはブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオールが使用される。なお、炭素数２－１２のポリオールを、複数種併用しても良い。また、目的とするポリウレタンフォームの機能や特性などを損なわない程度に、炭素数２－１２のポリオールの分子中にエーテル結合が少量含まれているポリオールを併用しても良く、分岐状の脂肪族ポリオールが少量含まれているポリオールを併用しても良い。
環状エステルとしては、例えば、プロピオラクトン、ブチロラクトン、バレロラクトン、カプロラクトン、ラウロラクトンなどが挙げられるが、好ましくはカプロラクトンが使用される。なお、環状エステルを、１種のみ用いてもよく、複数種併用しても良く、環状エステルの加水分解物であるヒドロキシカルボン酸を使用することもできる。環状エステルには、目的とするポリウレタンフォームの機能や特性などを損なわない程度に、分岐状構造や環状構造、不飽和結合が少量含まれていても良い。
変性ポリカーボネートポリオールにおいて、炭素数２－１２のポリオール由来の構造と、環状エステル由来の構造のモル比率（ポリオール由来の構造／環状エステル由来の構造）は、好ましくは１０／９０－９０／１０、更に好ましくは１５／８５－８５／１５、より好ましくは２０／８０－８０／２０である。
なお、炭素数２－１２のポリオール由来の構造と、環状エステル由来の構造の合計量は、ポリカーボネートポリオールに対して、好ましくは９５モル％以上、更に好ましくは９８モル％以上、より好ましくは９９モル％以上である。
なお、炭素数２－１２のポリオール由来の構造と、環状エステル由来の構造の合計量は、ポリカーボネートポリオールに対して、好ましくは９５モル％以上、更に好ましくは９８モル％以上、より好ましくは９９モル％以上である。
このような変性ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、１，６－ヘキサンジオール由来の構造とカプロラクトン由来の構造の繰り返し単位を含むポリカーボネートポリオール（宇部興産株式会社製、ＥＴＥＲＮＡＣＯＬＬ（登録商標）ＵＨＣ）を好適に使用できる。また、変性ポリカーボネートポリオールとしては、プラクセルＥＣシリーズ（株式会社ダイセル製）のカーボネートポリオール、プラクセルＣＤシリーズ（株式会社ダイセル製）のカーボネートポリオールも使用できる。
変性ポリカーボネートポリオールの官能基数、水酸基価、及び数平均分子量は特に限定されない。変性ポリカーボネートポリオールの官能基数は、２であることが好ましい。変性ポリカーボネートジオールの水酸基価は、好ましくは３５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であり、４０ｍｇＫＯＨ/ｇ以上、４５ｍｇＫＯＨ/ｇ以上、５０ｍｇＫＯＨ/ｇ以上であってもよい。変性ポリカーボネートジオールの水酸基価は、好ましくは４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、２００ｍｇＫＯＨ/ｇ以下、１２０ｍｇＫＯＨ/ｇ以下、８０ｍｇＫＯＨ/ｇ以下であってもよい。水酸基価が上限以下である場合には、良好なフォームを得ることができる。水酸基価が下限以上である場合には、ポリカーボネートジオールを他の材料と混合し易い。これらの観点から、変性ポリカーボネートジオールの水酸基価の好ましい範囲は、３５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、上記の上限及び下限を適宜組み合わせた範囲とすることができる。変性ポリカーボネートポリオールの数平均分子量は、好ましくは９００以上４０００以下であり、より好ましくは１１００以上３５００以下であり、さらに好ましくは１５００以上２５００以下である。
変性ポリカーボネートポリオールの数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）により測定できる。変性ポリカーボネートポリオールが市販品である場合には、カタログ値を変性ポリカーボネートポリオールの数平均分子量として採用してもよい。本明細書において、変性ポリカーボネートポリオール以外のポリオールの数平均分子量についても、同様に規定できる。
変性ポリカーボネートポリオールの数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）により測定できる。変性ポリカーボネートポリオールが市販品である場合には、カタログ値を変性ポリカーボネートポリオールの数平均分子量として採用してもよい。本明細書において、変性ポリカーボネートポリオール以外のポリオールの数平均分子量についても、同様に規定できる。
変性ポリカーボネートポリオールの含有量は、ポリオールの全量を１００質量部とした場合に、７質量部以上３５質量部以下である。上記の変性ポリカーボネートポリオールの含有量は、温度依存性を低減する観点から、好ましくは８質量部以上であり、より好ましくは１０質量部以上であり、更に好ましくは１５質量部以上である。上記の変性ポリカーボネートポリオールの含有量は、成形性の観点から、好ましくは３３質量部以下であり、より好ましくは３０質量部以下であり、更に好ましくは２５質量部以下である。これらの観点から、上記の変性ポリカーボネートポリオールの含有量は、好ましくは８質量部以上３３質量部以下であり、より好ましくは１０質量部以上３０質量部以下であり、更に好ましくは１５質量部以上２５質量部以下である。
組成物に含まれる変性ポリカーボネートポリオールの他のポリオール（以下、他のポリオールとも称する）は特に限定されない。他のポリオールとしては、ポリエーテルポリオールが好ましい。ポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレングリコール、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、ポリエチレンポリプロピレングリコール等が挙げられる。他のポリオールは１種、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
ポリエーテルポリオールの官能基数、水酸基価、数平均分子量は特に限定されない。ポリエーテルポリオールとして、官能基数、水酸基価等が異なる複数のポリエーテルポリオールＡとポリエーテルポリオールＢを組み合わせて用いることができる。
ポリエーテルポリオールＡの官能基数は３であることが好ましい。ポリエーテルポリオールＡの水酸基価は、好ましくは２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、より好ましくは２５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上６０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。ポリエーテルポリオールＡの数平均分子量は、例えば、４０００以上６０００以下である。ポリエーテルポリオールＡの含有量は、ポリオールの全量を１００質量部とした場合に、例えば、４５質量部以上９３質量部以下である。
ポリエーテルポリオールＢの官能基数は３であることが好ましい。ポリエーテルポリオールＢの水酸基価は、好ましくは１５０ｍｇＫＯＨ／ｇを超え、３００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、より好ましくは２００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。ポリエーテルポリオールＢの数平均分子量は、例えば、５００以上１０００以下である。ポリエーテルポリオールＢの含有量は、ポリオールの全量を１００質量部とした場合に、例えば、５質量部以上２５質量部以下である。
ポリエーテルポリオールＡの官能基数は３であることが好ましい。ポリエーテルポリオールＡの水酸基価は、好ましくは２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、より好ましくは２５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上６０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。ポリエーテルポリオールＡの数平均分子量は、例えば、４０００以上６０００以下である。ポリエーテルポリオールＡの含有量は、ポリオールの全量を１００質量部とした場合に、例えば、４５質量部以上９３質量部以下である。
ポリエーテルポリオールＢの官能基数は３であることが好ましい。ポリエーテルポリオールＢの水酸基価は、好ましくは１５０ｍｇＫＯＨ／ｇを超え、３００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、より好ましくは２００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。ポリエーテルポリオールＢの数平均分子量は、例えば、５００以上１０００以下である。ポリエーテルポリオールＢの含有量は、ポリオールの全量を１００質量部とした場合に、例えば、５質量部以上２５質量部以下である。
さらに、ポリエーテルポリオールとして、官能基数が２のポリエーテルポリオールＣを併用してもよい。ポリエーテルポリオールＣの水酸基価は、好ましくは３５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、より好ましくは５０ｍｇＫＯＨ/ｇ以上８０ｍｇＫＯＨ/ｇ以下である。ポリエーテルポリオールＣの数平均分子量は、例えば、１１００以上３５００以下である。ポリエーテルポリオールＣの含有量は、ポリオールの全量を１００質量部とした場合に、例えば、０質量部以上２０質量部以下である。
（１．２）発泡剤
発泡剤は、水、代替フロンあるいはペンタンなどの炭化水素を、単独または組み合わせて使用できる。発泡剤としては、特に水が好ましい。水の場合は、ポリオールとポリイソシアネートの反応時に炭酸ガスを発生し、その炭酸ガスによって発泡がなされる。発泡剤としての水の量は、ポリオール１００質量部に対して０．５質量部以上４．０質量部以下が好ましい。
発泡剤は、水、代替フロンあるいはペンタンなどの炭化水素を、単独または組み合わせて使用できる。発泡剤としては、特に水が好ましい。水の場合は、ポリオールとポリイソシアネートの反応時に炭酸ガスを発生し、その炭酸ガスによって発泡がなされる。発泡剤としての水の量は、ポリオール１００質量部に対して０．５質量部以上４．０質量部以下が好ましい。
（１．３）触媒
触媒は、ポリウレタンフォーム用の公知のものを１種または２種以上混合して用いることができる。例えば、触媒としては、芳香族アミン触媒などのアミン触媒、オクチル酸スズなどの金属触媒等が挙げられる。触媒の合計量は、ポリオール１００質量部に対して０．３質量部以上５．０質量部以下が好ましい。
触媒は、ポリウレタンフォーム用の公知のものを１種または２種以上混合して用いることができる。例えば、触媒としては、芳香族アミン触媒などのアミン触媒、オクチル酸スズなどの金属触媒等が挙げられる。触媒の合計量は、ポリオール１００質量部に対して０．３質量部以上５．０質量部以下が好ましい。
（１．４）整泡剤
整泡剤は、ウレタンフォーム原料として通常に採用されるものであればよく、例えば、シリコーン系化合物、非イオン系界面活性剤等が挙げられる。整泡剤の量は、ポリオール１００質量部に対して０．２質量部以上３．０質量部以下が好ましい。
整泡剤は、ウレタンフォーム原料として通常に採用されるものであればよく、例えば、シリコーン系化合物、非イオン系界面活性剤等が挙げられる。整泡剤の量は、ポリオール１００質量部に対して０．２質量部以上３．０質量部以下が好ましい。
（１．５）架橋剤
架橋剤は、ポリウレタンフォームの硬さを向上するために配合され得る。架橋剤としては、ジエタノールアミン、ポリエチレンポリアミン類等のアミン、トリメチロールプロパン、グリセリン、１，４－ブタンジオール、ジエチレングリコール等の多価アルコール等を挙げることができる。架橋剤は２種類以上使用してもよい。架橋剤の量は、ポリオール１００質量部に対して０．３質量部以上５．０質量部以下が好ましい。
架橋剤は、ポリウレタンフォームの硬さを向上するために配合され得る。架橋剤としては、ジエタノールアミン、ポリエチレンポリアミン類等のアミン、トリメチロールプロパン、グリセリン、１，４－ブタンジオール、ジエチレングリコール等の多価アルコール等を挙げることができる。架橋剤は２種類以上使用してもよい。架橋剤の量は、ポリオール１００質量部に対して０．３質量部以上５．０質量部以下が好ましい。
（１．６）その他の成分
その他に組成物に適宜配合される成分として、例えば連通化剤、難燃剤、酸化防止剤等を挙げることができる。連通化剤としては、ＥＯ付加比率の高いポリエーテルポリオール、ポリエチレングリコール、通気性を高くする（破泡性を有する）シリコーン整泡剤等を挙げることができる。連通化剤の量は、ポリオール１００質量部に対して０．５質量部以上１５．０質量部以下が好ましい。ＥＯ付加比率の高いポリエーテルポリオールとしては、例えば、ＥＯ比率が６０モル％以上、７０モル％以上であり、１００モル％以下のポリエーテルポリオールが挙げられる。
その他に組成物に適宜配合される成分として、例えば連通化剤、難燃剤、酸化防止剤等を挙げることができる。連通化剤としては、ＥＯ付加比率の高いポリエーテルポリオール、ポリエチレングリコール、通気性を高くする（破泡性を有する）シリコーン整泡剤等を挙げることができる。連通化剤の量は、ポリオール１００質量部に対して０．５質量部以上１５．０質量部以下が好ましい。ＥＯ付加比率の高いポリエーテルポリオールとしては、例えば、ＥＯ比率が６０モル％以上、７０モル％以上であり、１００モル％以下のポリエーテルポリオールが挙げられる。
（１．７）ポリイソシアネート
ポリイソシアネートは、特に限定されない。ポリイソシアネートとしては、ＭＤＩ系ポリイソシアネート（ジフェニルメタンジイソシアネート系イソシアネート）が好ましい。ＭＤＩ系ポリイソシアネートを用いた場合には、例えば、ＴＤＩ（トルエンジイソシアネート）系ポリイソシアネートを用いた場合よりも、ポリウレタンフォームの表面をソフトな触感とすることができる。
ＭＤＩ系ポリイソシアネートとして、具体的には、２，２’－ジフェニルメタンジイソシアネート（２，２’－ＭＤＩ）、２，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（２，４’－ＭＤＩ）、４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４’－ＭＤＩ）等のモノメリックＭＤＩ、ジフェニルメタンジイソシアネートとポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートの混合物であるポリメリックＭＤＩ、これらのウレタン変性体、カルボジイミド変性体、ウレア変性体、アロファネート変性体、ビウレット変性体、イソシアヌレート変性体等、さらにこれらのポリイソシアネートとポリオール類を反応させて得られるＭＤＩプレポリマー等を挙げることができる。ＭＤＩ系ポリイソシアネートは、複数種類を併用してもよい。
これらの中でも、ポリイソシアネートは、ウレタン変性ＭＤＩを含むことが好ましい。
ポリイソシアネートは、特に限定されない。ポリイソシアネートとしては、ＭＤＩ系ポリイソシアネート（ジフェニルメタンジイソシアネート系イソシアネート）が好ましい。ＭＤＩ系ポリイソシアネートを用いた場合には、例えば、ＴＤＩ（トルエンジイソシアネート）系ポリイソシアネートを用いた場合よりも、ポリウレタンフォームの表面をソフトな触感とすることができる。
ＭＤＩ系ポリイソシアネートとして、具体的には、２，２’－ジフェニルメタンジイソシアネート（２，２’－ＭＤＩ）、２，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（２，４’－ＭＤＩ）、４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４’－ＭＤＩ）等のモノメリックＭＤＩ、ジフェニルメタンジイソシアネートとポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートの混合物であるポリメリックＭＤＩ、これらのウレタン変性体、カルボジイミド変性体、ウレア変性体、アロファネート変性体、ビウレット変性体、イソシアヌレート変性体等、さらにこれらのポリイソシアネートとポリオール類を反応させて得られるＭＤＩプレポリマー等を挙げることができる。ＭＤＩ系ポリイソシアネートは、複数種類を併用してもよい。
これらの中でも、ポリイソシアネートは、ウレタン変性ＭＤＩを含むことが好ましい。
イソシアネートインデックス（ＩＮＤＥＸ）は８０以上１２０以下が好ましく、９０以上１１０以下がより好ましい。
イソシアネートインデックスは、イソシアネートにおけるイソシアネート基のモル数をポリオールの水酸基や発泡剤としての水などの活性水素基の合計モル数で割った値に１００を掛けた値であり、［イソシアネートのＮＣＯ当量／活性水素当量×１００］で計算される。
イソシアネートインデックスは、イソシアネートにおけるイソシアネート基のモル数をポリオールの水酸基や発泡剤としての水などの活性水素基の合計モル数で割った値に１００を掛けた値であり、［イソシアネートのＮＣＯ当量／活性水素当量×１００］で計算される。
（２）ポリウレタンフォームの物性
ポリウレタンフォームの物性は、用途等に応じて適宜設定できる。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ることが好ましい。
ポリウレタンフォームは、以下の物性を備えることが好ましい。
ポリウレタンフォームの物性は、用途等に応じて適宜設定できる。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ることが好ましい。
ポリウレタンフォームは、以下の物性を備えることが好ましい。
（２．１）アスカーＣ硬さ
ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて測定した、０℃におけるアスカーＣ硬度は、低温環境下における柔軟性の観点から、２８以下であることが好ましく、２５以下であることがより好ましく、２３以下であることがさらに好ましい。上記の０℃におけるアスカーＣ硬度は、底付き感の低減の観点から、３以上であることが好ましく、５以上であることがより好ましい。これらの観点から、上記の０℃におけるアスカーＣ硬度は、３以上２８以下であることが好ましく、５以上２５以下であることがより好ましい。
ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて測定した、２３℃におけるアスカーＣ硬度は、３以上２８以下であることが好ましく、５以上２５以下であることがより好ましい。
ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて測定した、４０℃におけるアスカーＣ硬度は、３以上２８以下であることが好ましく、５以上２５以下であることがより好ましい。
ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて測定した、０℃におけるアスカーＣ硬度と２３℃におけるアスカーＣ硬度との差の絶対値は、２０以下であることが好ましく、１５以下であることがより好ましい。０℃におけるアスカーＣ硬度と２３℃におけるアスカーＣ硬度との差の絶対値は、０以上である。
ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて測定した、０℃におけるアスカーＣ硬度は、低温環境下における柔軟性の観点から、２８以下であることが好ましく、２５以下であることがより好ましく、２３以下であることがさらに好ましい。上記の０℃におけるアスカーＣ硬度は、底付き感の低減の観点から、３以上であることが好ましく、５以上であることがより好ましい。これらの観点から、上記の０℃におけるアスカーＣ硬度は、３以上２８以下であることが好ましく、５以上２５以下であることがより好ましい。
ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて測定した、２３℃におけるアスカーＣ硬度は、３以上２８以下であることが好ましく、５以上２５以下であることがより好ましい。
ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて測定した、４０℃におけるアスカーＣ硬度は、３以上２８以下であることが好ましく、５以上２５以下であることがより好ましい。
ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて測定した、０℃におけるアスカーＣ硬度と２３℃におけるアスカーＣ硬度との差の絶対値は、２０以下であることが好ましく、１５以下であることがより好ましい。０℃におけるアスカーＣ硬度と２３℃におけるアスカーＣ硬度との差の絶対値は、０以上である。
（２．２）反発弾性率
ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した、０℃における反発弾性率は、低温環境下における低反発性の観点から、５０％以下であることが好ましく、４５％以下であることがより好ましく、４０％以下であることがさらに好ましい。上記の０℃における反発弾性率の下限は特に限定されないが、適度な反発力を確保する観点から、２０％以上であることが好ましく、２５％以上であることがより好ましい。これらの観点から、上記の０℃における反発弾性率は、２０％以上５０％以下であることが好ましく、２５％以上４５％以下であることがより好ましい。
ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した、２３℃における反発弾性率は、２０％以上５０％以下であることが好ましく、２５％以上４５％以下であることがより好ましい。
ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した、４０℃における反発弾性率は、２０％以上５０％以下であることが好ましく、２５％以上４５％以下であることがより好ましい。
ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した、０℃における反発弾性率と２３℃における反発弾性率との差の絶対値は、２０％以下であることが好ましく、１５％以下であることがより好ましく、１０％以下であることがさらに好ましい。０℃における反発弾性率と２３℃における反発弾性率との差の絶対値は、０％以上である。
ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した、０℃における反発弾性率は、低温環境下における低反発性の観点から、５０％以下であることが好ましく、４５％以下であることがより好ましく、４０％以下であることがさらに好ましい。上記の０℃における反発弾性率の下限は特に限定されないが、適度な反発力を確保する観点から、２０％以上であることが好ましく、２５％以上であることがより好ましい。これらの観点から、上記の０℃における反発弾性率は、２０％以上５０％以下であることが好ましく、２５％以上４５％以下であることがより好ましい。
ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した、２３℃における反発弾性率は、２０％以上５０％以下であることが好ましく、２５％以上４５％以下であることがより好ましい。
ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した、４０℃における反発弾性率は、２０％以上５０％以下であることが好ましく、２５％以上４５％以下であることがより好ましい。
ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した、０℃における反発弾性率と２３℃における反発弾性率との差の絶対値は、２０％以下であることが好ましく、１５％以下であることがより好ましく、１０％以下であることがさらに好ましい。０℃における反発弾性率と２３℃における反発弾性率との差の絶対値は、０％以上である。
（２．３）見掛けコア密度、引張強さ、伸び、引裂強さ
見掛けコア密度（ＪＩＳ Ｋ７２２２）は、８０ｋｇ／ｍ３以上３００ｋｇ／ｍ３以下が好ましい。
引張強度（ＪＩＳ Ｋ６４００－５ ５）は、８０ｋＰａ以上が好ましく、１５０ｋＰａ以上がより好ましく、３００ｋＰａ以上がより好ましい。引張強度の上限は、特に限定されないが、例えば、５００ｋＰａ以下であってもよい。
伸び（ＪＩＳ Ｋ６４００－５ ５）は、５０％以上５００％以下が好ましく、１００％以上２００％以下がより好ましい。
引裂強度（ＪＩＳ Ｋ６４００－５ ６ Ｂ法）は、１０Ｎ／ｃｍ以上がさらに好ましい。引裂強度の上限は、特に限定されないが、例えば、２５Ｎ／ｃｍ以下であってもよい。
見掛けコア密度（ＪＩＳ Ｋ７２２２）は、８０ｋｇ／ｍ３以上３００ｋｇ／ｍ３以下が好ましい。
引張強度（ＪＩＳ Ｋ６４００－５ ５）は、８０ｋＰａ以上が好ましく、１５０ｋＰａ以上がより好ましく、３００ｋＰａ以上がより好ましい。引張強度の上限は、特に限定されないが、例えば、５００ｋＰａ以下であってもよい。
伸び（ＪＩＳ Ｋ６４００－５ ５）は、５０％以上５００％以下が好ましく、１００％以上２００％以下がより好ましい。
引裂強度（ＪＩＳ Ｋ６４００－５ ６ Ｂ法）は、１０Ｎ／ｃｍ以上がさらに好ましい。引裂強度の上限は、特に限定されないが、例えば、２５Ｎ／ｃｍ以下であってもよい。
２．ポリウレタンフォームの製造方法
ポリウレタンフォームは、組成物を攪拌混合してポリオールとポリイソシアネートを反応させる公知の発泡方法によって製造することができる。発泡方法には、スラブ発泡とモールド発泡とがあり、いずれの成形方法でもよい。
モールド発泡は、混合したポリウレタン樹脂組成物をモールド（成形型）に充填してモールド内で発泡させる方法である。モールド発泡による成形方法は、複雑な立体形状を有する成形品に好適である。
ポリウレタンフォームは、組成物を攪拌混合してポリオールとポリイソシアネートを反応させる公知の発泡方法によって製造することができる。発泡方法には、スラブ発泡とモールド発泡とがあり、いずれの成形方法でもよい。
モールド発泡は、混合したポリウレタン樹脂組成物をモールド（成形型）に充填してモールド内で発泡させる方法である。モールド発泡による成形方法は、複雑な立体形状を有する成形品に好適である。
３．ポリウレタンフォームの用途
本開示によれば、温度依存性が抑制された低反発性のポリウレタンフォームを実現できる。温度依存性が抑制される理由は、変性ポリカーボネートポリオールを所定の割合で配合することによって、変性ポリカーボネートポリオールを配合しない場合に比して、ポリウレタンフォームのガラス転移温度が低くなったためと推測される。このようなポリウレタンフォームは、硬さや反発弾性率の変化が性能や使用感に影響を及ぼしやすい、人体の少なくとも一部を支持する部材に好適である。
本開示によれば、温度依存性が抑制された低反発性のポリウレタンフォームを実現できる。温度依存性が抑制される理由は、変性ポリカーボネートポリオールを所定の割合で配合することによって、変性ポリカーボネートポリオールを配合しない場合に比して、ポリウレタンフォームのガラス転移温度が低くなったためと推測される。このようなポリウレタンフォームは、硬さや反発弾性率の変化が性能や使用感に影響を及ぼしやすい、人体の少なくとも一部を支持する部材に好適である。
本開示のポリウレタンフォームが使用される物品は限定されない。ポリウレタンフォームは、肘、膝等の関節部のサポーター、クッション、自動車ヘッドレスト、アームレスト、オートバイサドル等に好適である。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。表１，２において、「実験例１＊」のように、「＊」が付されている場合には、比較例であることを示している。実験例６－８は実施例であり、実験例１―５，９－１１は比較例である。
１．ポリウレタンフォームの製造
表１，２の割合で配合した組成物を調製し、モールド発泡により、実施例及び比較例のポリウレタンフォームを製造した。
１．ポリウレタンフォームの製造
表１，２の割合で配合した組成物を調製し、モールド発泡により、実施例及び比較例のポリウレタンフォームを製造した。
各原料の詳細は以下の通りである。
・ポリエーテルポリオールＡ：ポリエーテルポリオール、エチレンオキシドを末端に有するポリプロピレンオキシド（ＶＯＲＡＮＯＬ４７０１、ダウ・ケミカル日本株式会社製）、水酸基価３５ｍｇＫＯＨ／ｇ、官能基数３、数平均分子量５０００
・ポリエーテルポリオールＢ：ポリエーテルポリオール、ポリプロピレングリコール（ＧＰ７５０ＮＳ、三洋化成工業株式会社製）、水酸基価２２５ｍｇＫＯＨ／ｇ、官能基数３、数平均分子量７５０、ＥＯ比率０モル％
・ポリエーテルポリオールＣ：ポリエーテルポリオール（Ｄ２０００、旭硝子社製）、水酸基価５６ｍｇＫＯＨ／ｇ、官能基数２、数平均分子量２０００、ＥＯ比率０モル％
・変性ポリカーボネートポリオール：１，６－ヘキサンジオール由来の構造とカプロラクトン由来の構造の繰り返し単位を含むポリカーボネートジオール（ＥＴＥＲＮＡＣＯＬＬ ＵＨＣ５０－２００、宇部興産株式会社製）、５６ｍｇＫＯＨ／ｇ、官能基数２、数平均分子量２０００
・ポリカーボネートポリオール：１，６－ヘキサンジオール由来の構造と１，５－ペンタンジオール由来の構造の繰り返し単位を含むポリカーボネートジオール（ＥＴＥＲＮＡＣＯＬＬ ＰＨ－２００、宇部興産株式会社製）、５６ｍｇＫＯＨ／ｇ、官能基数２、数平均分子量２０００
・連通化剤：ＥＯ付加比率の高いポリエーテルポリオール（ＶＯＲＡＮＯＬ ＣＰ１４２１、ダウ・ケミカル日本株式会社製）、官能基数３、水酸基価３５ｍｇＫＯＨ／ｇ、分子量５０００、ＥＯ比率７０モル％
・架橋剤：ジエタノールアミン
・触媒１：アミン触媒（末端アミンの反応型樹脂化触媒）
・触媒２：芳香族アミン触媒
・整泡剤：シリコーン系整泡剤
・発泡剤：水
・ポリイソシアネート：ウレタン変性ＭＤＩ（ルプラネート ＭＰ－１０２、ＢＡＳＦ ＩＮＯＡＣ社製）
・ポリエーテルポリオールＡ：ポリエーテルポリオール、エチレンオキシドを末端に有するポリプロピレンオキシド（ＶＯＲＡＮＯＬ４７０１、ダウ・ケミカル日本株式会社製）、水酸基価３５ｍｇＫＯＨ／ｇ、官能基数３、数平均分子量５０００
・ポリエーテルポリオールＢ：ポリエーテルポリオール、ポリプロピレングリコール（ＧＰ７５０ＮＳ、三洋化成工業株式会社製）、水酸基価２２５ｍｇＫＯＨ／ｇ、官能基数３、数平均分子量７５０、ＥＯ比率０モル％
・ポリエーテルポリオールＣ：ポリエーテルポリオール（Ｄ２０００、旭硝子社製）、水酸基価５６ｍｇＫＯＨ／ｇ、官能基数２、数平均分子量２０００、ＥＯ比率０モル％
・変性ポリカーボネートポリオール：１，６－ヘキサンジオール由来の構造とカプロラクトン由来の構造の繰り返し単位を含むポリカーボネートジオール（ＥＴＥＲＮＡＣＯＬＬ ＵＨＣ５０－２００、宇部興産株式会社製）、５６ｍｇＫＯＨ／ｇ、官能基数２、数平均分子量２０００
・ポリカーボネートポリオール：１，６－ヘキサンジオール由来の構造と１，５－ペンタンジオール由来の構造の繰り返し単位を含むポリカーボネートジオール（ＥＴＥＲＮＡＣＯＬＬ ＰＨ－２００、宇部興産株式会社製）、５６ｍｇＫＯＨ／ｇ、官能基数２、数平均分子量２０００
・連通化剤：ＥＯ付加比率の高いポリエーテルポリオール（ＶＯＲＡＮＯＬ ＣＰ１４２１、ダウ・ケミカル日本株式会社製）、官能基数３、水酸基価３５ｍｇＫＯＨ／ｇ、分子量５０００、ＥＯ比率７０モル％
・架橋剤：ジエタノールアミン
・触媒１：アミン触媒（末端アミンの反応型樹脂化触媒）
・触媒２：芳香族アミン触媒
・整泡剤：シリコーン系整泡剤
・発泡剤：水
・ポリイソシアネート：ウレタン変性ＭＤＩ（ルプラネート ＭＰ－１０２、ＢＡＳＦ ＩＮＯＡＣ社製）
２．評価方法
上記原料を用いて製造されたポリウレタンフォームから試験片を切り出し、下記の方法によりアスカーＣ硬さ、反発弾性率等を測定した。実験例１０，１１は、成形不良のため、物性の評価をしていない。
（１）アスカーＣ硬さ
アスカーＣ硬さは、ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて測定した。試験温度は、０℃、２３℃、４０℃とした。試験片は、試験温度の条件で２４時間以上静置してから測定を行った。
（２）反発弾性率
反発弾性率（％）は、ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した。試験温度は、０℃、２３℃、４０℃とした。試験片は、試験温度の条件で２４時間以上静置してから測定を行った。
（３）見掛けコア密度、引張強さ、伸び、引裂強さ
見掛けコア密度は、ＪＩＳ Ｋ７２２２に準じて測定した。
引張強度（ｋＰａ）は、ＪＩＳ Ｋ６４００－５ ５に準じて測定した。
伸び（％）は、ＪＩＳ Ｋ６４００－５ ５に準じて測定した。
引裂強度（Ｎ／ｃｍ）は、ＪＩＳ Ｋ６４００－５ ６ Ｂ法に準じて測定した。
上記原料を用いて製造されたポリウレタンフォームから試験片を切り出し、下記の方法によりアスカーＣ硬さ、反発弾性率等を測定した。実験例１０，１１は、成形不良のため、物性の評価をしていない。
（１）アスカーＣ硬さ
アスカーＣ硬さは、ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて測定した。試験温度は、０℃、２３℃、４０℃とした。試験片は、試験温度の条件で２４時間以上静置してから測定を行った。
（２）反発弾性率
反発弾性率（％）は、ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した。試験温度は、０℃、２３℃、４０℃とした。試験片は、試験温度の条件で２４時間以上静置してから測定を行った。
（３）見掛けコア密度、引張強さ、伸び、引裂強さ
見掛けコア密度は、ＪＩＳ Ｋ７２２２に準じて測定した。
引張強度（ｋＰａ）は、ＪＩＳ Ｋ６４００－５ ５に準じて測定した。
伸び（％）は、ＪＩＳ Ｋ６４００－５ ５に準じて測定した。
引裂強度（Ｎ／ｃｍ）は、ＪＩＳ Ｋ６４００－５ ６ Ｂ法に準じて測定した。
３．結果
結果を表１，２に併記する。表１及び表２中、「－」は測定していないことを表している。「アスカーＣ硬さ、０℃：Ｈ１」の欄に、０℃におけるアスカーＣ硬さを示す。「アスカーＣ硬さ、２３℃：Ｈ２」の欄に、２３℃におけるアスカーＣ硬さを示す。「アスカーＣ硬さ、４０℃」の欄に、４０℃におけるアスカーＣ硬さを示す。「アスカーＣ硬さ、０℃と２３℃の差：｜Ｈ１－Ｈ２｜」の欄に、０℃におけるアスカーＣ硬さと２３℃におけるアスカーＣ硬さとの差の絶対値を示す。「反発弾性率（％）、０℃：Ｒ１」の欄に、０℃における反発弾性率を示す。「反発弾性率（％）、２３℃：Ｒ２」の欄に、２３℃における反発弾性率を示す。「反発弾性率（％）、４０℃」の欄に、４０℃における反発弾性率を示す。「反発弾性率（％）、０℃と２３℃の差：｜Ｒ１－Ｒ２｜」の欄に、０℃における反発弾性率と２３℃における反発弾性率との差の絶対値を示す。
結果を表１，２に併記する。表１及び表２中、「－」は測定していないことを表している。「アスカーＣ硬さ、０℃：Ｈ１」の欄に、０℃におけるアスカーＣ硬さを示す。「アスカーＣ硬さ、２３℃：Ｈ２」の欄に、２３℃におけるアスカーＣ硬さを示す。「アスカーＣ硬さ、４０℃」の欄に、４０℃におけるアスカーＣ硬さを示す。「アスカーＣ硬さ、０℃と２３℃の差：｜Ｈ１－Ｈ２｜」の欄に、０℃におけるアスカーＣ硬さと２３℃におけるアスカーＣ硬さとの差の絶対値を示す。「反発弾性率（％）、０℃：Ｒ１」の欄に、０℃における反発弾性率を示す。「反発弾性率（％）、２３℃：Ｒ２」の欄に、２３℃における反発弾性率を示す。「反発弾性率（％）、４０℃」の欄に、４０℃における反発弾性率を示す。「反発弾性率（％）、０℃と２３℃の差：｜Ｒ１－Ｒ２｜」の欄に、０℃における反発弾性率と２３℃における反発弾性率との差の絶対値を示す。
実験例６－８は、０℃、２３℃、４０℃の条件下で測定したアスカーＣ硬さが５以上２８以下であった。実験例６－８は、実用的なアスカーＣ硬さであった。また、実験例６－８は、０℃におけるアスカーＣ硬さと２３℃におけるアスカーＣ硬さとの差が２０以下であった。実験例６－８は、温度依存性が小さいことが確認された。
実験例６－８は、０℃、２３℃、４０℃の条件下で測定した反発弾性率が４０％以下であった。実験例６－８は、実用的な反発弾性率であった。また、実験例６－８は、０℃における反発弾性率と２３℃における反発弾性率との差が２０％以下であった。実験例６－８は、温度依存性が小さいことが確認された。
４．実施例の効果
以上の実施例によれば、ポリウレタンフォームの温度依存性を低減できる。
以上の実施例によれば、ポリウレタンフォームの温度依存性を低減できる。
本開示は上記で詳述した実施例に限定されず、本開示の範囲で様々な変形又は変更が可能である。
Claims (8)
- ポリオール及びポリイソシアネートを含む組成物から得られるポリウレタンフォームであって、
前記ポリオールは、環状エステルで変性されたポリカーボネートポリオールを含有し、
前記ポリカーボネートポリオールの含有量は、前記ポリオールの全量を１００質量部とした場合に、７質量部以上３５質量部以下である、ポリウレタンフォーム。 - 前記ポリカーボネートポリオールの官能基数が２である、請求項１に記載のポリウレタンフォーム。
- 前記ポリカーボネートポリオールの水酸基価が３５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である、請求項１又は請求項２に記載のポリウレタンフォーム。
- 前記ポリカーボネートポリオールの数平均分子量が１１００以上３５００以下である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
- ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて測定した、０℃におけるアスカーＣ硬度が２８以下である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
- ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて測定した、０℃におけるアスカーＣ硬度と２３℃におけるアスカーＣ硬度との差の絶対値が２０以下である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
- ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した、０℃における反発弾性率が４５％以下である、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
- ＪＩＳ Ｋ６２５５に準じて測定した、０℃における反発弾性率と２３℃における反発弾性率との差の絶対値が２０％以下である、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のポリウレタンフォーム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2021151837A JP2023044020A (ja) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | ポリウレタンフォーム |
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