JP2517426B2 - ウレタンフォ―ムの製造方法 - Google Patents

ウレタンフォ―ムの製造方法

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JP2517426B2 JP2032744A JP3274490A JP2517426B2 JP 2517426 B2 JP2517426 B2 JP 2517426B2 JP 2032744 A JP2032744 A JP 2032744A JP 3274490 A JP3274490 A JP 3274490A JP 2517426 B2 JP2517426 B2 JP 2517426B2
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稔 滝沢
斉 竹内
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はウレタンフォームの製造方法に関し、更に詳
しくは発泡調整剤として吸水膨潤した水吸収性高分子物
を用いる独立気泡構造からなるウレタンフォームの製造
方法に関する。
(従来の技術及びその問題点) 現在、ウレタンフォーム等の発泡体の製造に関して
は、特に硬質ウレタンフォームにおいては、発泡剤とし
てはフロンが主に使用されている。フロンを用いるウレ
タンフォームの製造技術はほぼ完成されたものである
が、フロンは現在地球環境の問題からして近い将来制
限、削減、更には使用禁止の方向にある。
従って、ウレタンフォームの製造方法においても、フ
ロンを削減或いは使用しない製造方法が緊急的に求めら
れている。
一つの簡単な方法としては、ポリオール成分と、イソ
シアネート成分と単なる水との組合せ(混合)におい
て、炭酸ガス発泡による発泡体を作る方法がある。この
方法は経済的且つ現実的な方法であるが、一般的にはポ
リオール成分より水の方が分子量が極端に小さい為に、
水とイソシアネート成分とが優先的に反応して硬く脆い
樹脂状となり、従ってポリオールの架橋が充分でなく連
続気泡が多くなり、又、極端な場合には発泡体のセルが
破壊し、発泡体が潰れるという問題がある。
従って本発明の目的は、フロンの量を減少又は使用す
ることなく、良好な物性を有する独立気泡構造からなる
ウレタンフォームを経済的に製造出来る方法を提供する
ことである。
(問題点を解決する為の手段) 上記目的は以下の本発明のよって達成される。
即ち、本発明は、ウレタンフォームの製造方法におい
て、発泡性組成物がポリオール成分、イソシアネート成
分、吸水膨潤した水吸収性高分子物を必須成分として含
有することを特徴とする独立気泡構造からなるウレタン
フォームの製造方法である。
(作用) 本発明によれば、水による発泡を調整する方法とし
て、水を吸収し膨潤した水吸収性高分子物を発泡組成物
(原液)の中に添加することによって、初期の発泡速度
が制御され、均一な物性、特に均一で独立した気泡構造
のウレタンフォームを製造することが出来る。
(好ましい実施態様) 次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳しく説
明する。
本発明において使用する水吸収性高分子物とは、水と
接触すると吸水する親水性高分子物である。その中で水
には溶解しない高分子物が好ましく、その水膨潤度は一
般的には2〜1,000倍位であり、好ましいものは5〜500
倍位のものである。具体的には、例えば、デンプン−ポ
リアクリル酸ナトリウムグラフト化物、デンプン−ポリ
アクリロニトリルグラフト化物のケン化物のナトリウム
塩、セルロース−ポリアクリル酸ナトリウムグラフト化
物、ビニルアルコール−(メタ)アクリル酸ナトリウム
−(メタ)アクリル酸共重合体、部分架橋ポリ(メタ)
アクリル酸ナトリウム、架橋イソブチレン−無水マレイ
ン酸共重合体のアルカリ中和物、架橋カルボキシルメチ
ルセルロースのナトリウム塩、架橋ポリエチレンオキシ
ド、ポリオキシエチレン鎖含有ポリウレタン等であり、
従来公知のものはいずれも使用することが出来る。
本発明において特に好ましいものは、水膨潤性高分子
物であって、親水性基を有するポリマー又はコポリマー
(親水性セグメント)に疏水性のポリマー鎖又はコポリ
マー鎖(疏水性セグメント)がブロックコポリマー又は
グラフトコポリマーの型で結合した親水性重合体であ
り、例えば、後記の実施例に示す様に、(ポリスチレ
ン)−(ポリブタジエン)−(ポリスチレン)のブロッ
クコポリマーの二重結合にチオグリコール酸、無水マレ
イン酸、アクリル酸又はメタクリル酸、ポリエチレンオ
キサイド(メタ)アクリレート等を付加又は付加重合さ
せたもの或いはこれをアルカリで中和して得られたもの
である。又、特に好ましいグラフト型の水吸収性高分子
物としては、例えば、末端にαβ−エチレン系不飽和基
を有する疏水性重合体と、親水性重合体を与える親水性
単量体との共重合物である。この末端に不飽和を有する
疏水性重合体としては、例えば、スチレン、(メタ)ア
クリル酸エステル、アクリロニトリル等の単独重合体鎖
又は共重合体鎖の末端に(メタ)アクリロイル等のα,
βエチレン系不飽和基を有するものである。
上記不飽和基を有する疏水性重合体の分子量が低すぎ
ると水膨潤性高分子物の水可溶性が多くなり、又、大き
過ぎると水膨潤性が不十分となるので、好ましい平均分
子量の範囲は1,000から20,000、好ましくは1,500から1
5,000の範囲である。
この様なブロックコポリマー又はグラフトコポリマー
のうちで最も好ましいものは上記の親水性ポリマーセグ
メントの親水性基がカルボン酸又はスルホン酸或いはそ
れらのアルカリ金属塩であるものである。
特に好ましい型は、上記ブロック或いはグラフト型の
水吸収性高分子物である。
これらの水吸収性高分子物は、後述する様に予め吸水
した状態で有機溶剤中に分散させたものを添加すること
が好適であり、使用される有機溶剤としては、例えば、
ペンタン、イソペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、
トルエン、キシロール、メチルクロライド、酢酸メチ
ル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、エ
チルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルアルコー
ル、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロ
ピルアルコール、ブタノール、イソブタノール、アセト
ン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド等の単独或いは
それらの混合物が挙げられる。
本発明において使用するイソシアネート成分として
は、トリレンジイソシアネート(TDI)、3,3′−ビトリ
レン−4,4′−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−
4,4′−ジイソシアネート、3,3′−ジメチルジフェニル
メタン−4,4′−ジイソシアネート、P,P′−ジフェニル
メタン−ジイソシアネート(MDI)等の従来公知のイソ
シアネート成分が挙げられる。
工業的には経済的な粗TDI又は粗MDI(粗:精製してい
ない混合物)を使用することが好ましい。
イソシアネート成分の量は、ポリオール成分及び水の
量との化学量論的な計算に基づいて決められる。おおよ
そイソシアネートインデックスの90〜120である。
本発明で使用するポリオール成分としては、通常のポ
リエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等が挙
げられ、例えば、グリセリン、ペンタエリスリトール、
ソルビトール、ショ糖等の多官能アルコール類或いは脂
肪族アミン類、芳香族アミン類等にエチレンオキサイ
ド、プロピレンオキサイド或いは両者を付加したもの及
びそれらの混合物や共重合物も使用可能で、或いは更に
芳香族ポリエステルポリオール、芳香族ポリエーテルポ
リオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレング
リコール、ポリブチレングリコール等、それらの共重合
物を添加してもよい。これらのポリオールの分子量は15
0〜50,000の範囲であり、好ましくは200〜10,000の範囲
である。
触媒は、例えば、アミンとしては、主に第3級アミン
が使用され、代表的なものとしては、トリエチレンジア
ミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、
N−メチルモルホリン、N−(2−ヒドロキシプロピ
ル)ジメチルモルホリン、N,N′−ジエチル−2−メチ
ルピペラジン、N,N′−ビス(2−ヒドロキシプロピ
ル)−2−メチルピラジン等である。好ましくはトリエ
チレンジアミンである。又、錫、鉛等の有機脂肪酸塩等
の添加も有効である。
整泡剤としてシリコーン系が好ましい。
添加される水の量は、製造するウレタンフォームの用
途及び発泡倍率等によって異なるものであり、フロンの
削減量に従い、又、他の発泡剤の使用も加味して調整す
る。
これらの水は発泡処理時は水吸収性高分子物に吸水さ
れた状態で存在する。吸水の状態としては、 (1)水吸収性高分子物の乾燥物に水を吸収させ添加す
る方法(吸水ゲル状物)、 (2)非水溶媒中に微分散した水吸収性高分子物中に水
を添加し、w/o型乳化状物或いはゼリー状物を作り添加
する方法、 等があるが、発泡抑制効果としては後者の(2)の方
法が良好である。
上記成分からなる発泡組成物の発泡方法自体は従来方
法と何等変わらないが、イソシアネート成分とポリオー
ル成分との2液を混合することによって発泡させるのが
一般的であるが、水吸収性高分子物に吸水された水は、
ポリオール成分中に均一に分散しておくことが好ましい
方法である。
その他、必要に応じて、抗微生物剤、顔料、染料又ゼ
オライト等の任意の添加剤が使用可能である。
(実施例) 次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。尚、文中部又は%とあるのは特に断りのない
限り重量基準である。
含水分散体の作製1 15部の末端メタアクリロイル基を有するポリイソブチ
ルアクリレート(平均分子量約6,000)、18部のアクリ
ル酸、94部のアクリル酸ソーダ及び10部のポリエチレン
グリコールメタアクリレート(平均分子量約300)をシ
クロヘキサン/メチルエチルケトン系(重量比1/1)溶
媒中で共重合させ、水吸収性高分子物の分散体を得た。
この時の平均粒径は0.3〜0.5μm、不揮発分54.9%であ
り、この物の水膨潤度は乾燥物として150倍である。
上記水吸収性高分子物の分散体50部をスタラーにて撹
拌し、その中に徐々に水15部を滴下していくとクリーム
状物となる。この中の含水量は23%である。
含水分散体の作製2 7.5部の末端にメタクロイル基を有するポリスチレン
(分子量約6,000)、11.3部の末端にメタクロイル基を
有するポリブチルアクリレート(分子量約6,000)、70
部のポリエチレングリコールメタアクリレート(平均分
子量約300)、7,5部のアクリル酸、29.3部のアクリル酸
ソーダ及び1部の(ポリスチレン)−(ポリブタジエ
ン)−(ポリスチレン)(分子量約200,000、ポリスチ
レン30wt%)をシクロヘキサン/メチルエチルケトン=
2/1の混合溶剤中で共重合させて水吸収性高分子物の分
散体を得た。該分散体の不揮発分は62.8%であり、乾燥
物の水膨潤度は約30倍であり、OH基価は186mg/gであ
る。
含水分散体1と同様な方法で上記分散体100部に対
し、25部の水を添加して安定な含水分散液を調製した。
発泡方法及び評価方法 (1)ポリオール成分をよく混合し、20℃に調整する。
(2)イソシアネート成分を所定量に計り20℃に調整
し、上記ポリオールと10秒間高速回転(3,000rpm)混合
後、ビーカー内に投入する。
(3) CT(秒):(クリーミング時間(秒))…発泡開始 GT(秒):(ゲル時間(秒))…ゲル化状態 TFT(秒):(タックフリー時間(秒))…反応完結 RT(秒):(ライジング時間(秒))…発泡上昇時間 発泡の状態 作業性が良く均一な発泡対を得る為には、CT発泡速度
が遅い方が流動性が良く、型の中で充分流れる為良好な
発泡体が得られる。
結果の説明 比較例A及びBは硬質の発泡体であり、比較例Aは通
常のフロン量を使用しており、比較例Bはフロンの使用
量を約50%削減したものであり、比較例Aより比較例B
が初期の発泡速度(CT)がかなり速くなっていることが
わかる。
又、実施例1は比較例Bと同じフロン量であるが、CT
は比較例Aとほぼ同じに戻っていることがわかる。
実施例2と比較例Cはポリオール成分を変えた場合に
おいても同様の効果があることを示している。
又、比較例Dと実施例3は硬質フォームの比較である
が、これも同様に初期発泡速度(CT)が抑えられて良好
な発泡体が得られた。
(効果) ウレタンフォームの製造において、水吸収性高分子物
に吸水された水を使用すると、単なる水のみを使用した
場合と比較して、前者の方が初期の発泡速度が遅くなる
為、その成型が容易で型内での混合液の流動性がよくな
る為、得られるウレタンフォームの気泡は独立気泡で均
一且つ微細であり、優れたウレタンフォームが提供され
る。
これに対して単なる水を使用した場合は、反応が早く
ウレタンの独立気泡が少なくなり、フォームが非常に脆
くなるか或いは破壊し潰れてしまう。
特に非水エマルジョン型水吸収性高分子物を使用した
場合は、前記効果が著しくフォームの脆さが少なくな
る。これはポリオール中にマイクロカプセル的に水が分
散し、イソシアネート基との接触が遅くなり、その反応
がポリオールとの反応のバランスが良くなるものと考え
られる。
尚、本発明は硬質発泡ポリウレタンについて記した
が、ポリオールを変えることによって均一な軟質発泡ポ
リウレタンの製造にも使用可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 斉 東京都中央区日本橋馬喰町1丁目7番6 号 大日精化工業株式会社内 (72)発明者 中村 道衛 東京都中央区日本橋馬喰町1丁目7番6 号 大日精化工業株式会社内 (72)発明者 堀口 正二郎 東京都中央区日本橋馬喰町1丁目7番6 号 大日精化工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−299842(JP,A) 特公 昭63−36341(JP,B2)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ウレタンフォームの製造方法において、発
    砲性組成物がポリオール成分、イソシアネート成分、吸
    水膨潤した水吸収性高分子物を必須成分として含有する
    ことを特徴とする独立気泡構造からなるウレタンフォー
    ムの製造方法。
  2. 【請求項2】水吸収性高分子物が予め有機溶媒中に含水
    状態で分散させたものである請求項1に記載の独立気泡
    構造からなるウレタンフォームの製造方法。
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