JP3100844B2

JP3100844B2 - 熱可塑性ポリウレタン発泡成形体及びその製造方法

Info

Publication number: JP3100844B2
Application number: JP06252338A
Authority: JP
Inventors: 新平中山; 正明佐々木; 泰計石川
Original assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1994-10-18
Filing date: 1994-10-18
Publication date: 2000-10-23
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JPH08113664A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、熱可塑性ポリウレタ
ン発泡成形体及びその製造方法に関する。更に詳しく
は、熱可塑性ポリウレタン樹脂の持つ機械的性質、耐磨
耗性、高反発弾性等の優れた性質を生かし、均一で微細
な独立気泡率の高い熱可塑性ポリウレタン発泡成形体及
びその製造方法に関する。本発明の発泡成形体は、例え
ば軽量成形体、緩衝材、断熱材等に使用される。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
ポリウレタン発泡成形体は、液状のイソシアネート化合
物とポリオール化合物をウレタン化反応させると同時
に、発泡剤として水、又はフロン、塩化メチレン等の低
沸点液体を用いて同時に発泡させることにより直接発泡
成形体を得る方法により製造されていた。

【０００３】しかしながら、上記方法では、連続に成形
体を製造する場合、イソシアネート化合物、ポリオール
化合物及び発泡剤を常に一定に保つ必要があるので、製
造条件の正確な制御が困難であった。また、成形体の製
造にイソシアネート化合物を使用するため、衛生上の問
題も生じていた。更に、専用の発泡成形機を必要とする
ので製造コストを低減することができなかった。

【０００４】そこで、特開平１−２３０６１６号公報、
特開平１−２３０６４５号公報及び特開平５−３０１９
８８号公報には、熱可塑性ポリウレタン樹脂に、熱分解
型発泡剤を添加してなる組成物を発泡成形することによ
り、成形体を製造する方法が提案されている。この方法
によれば、上記液状原料を使用することから生じる問題
点を解決することができ、また、原料の取扱が容易であ
るという利点がある。

【０００５】しかしながら、上記分解型発泡剤を使用し
た発泡成形体は、いずれも密度が０．６ｇ／ｃｃと大き
く、低密度の発泡成形体を得ることができなかった。そ
こで、本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究した
結果、スチレン系樹脂又はオレフィン系樹脂発泡体を製
造するために使用されている方法、即ち、樹脂に発泡剤
を含浸させた後、水蒸気により加熱発泡させて一次発泡
粒子を得、この一次発泡粒子を任意の成形用型内に充填
し、水蒸気加熱を行うことにより成形体を得る方法が、
ポリウレタン発泡成形体の製造においても使用できるこ
とを意外にも見いだし本発明に至った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子から無機又は有機の
気体あるいは低沸点液体の発泡剤を利用する一次発泡
と、無機の気体の発泡剤を利用する型内二次発泡で形成
され、密度０．６〜０．０３ｇ／ｃｍ³、独立気泡率７
０％以上、反発弾性率２０％以上を有することを特徴と
する熱可塑性ポリウレタン発泡成形体が提供される。こ
の発泡成形体は、従来報告されている発泡成形体と比較
して、高い独立気泡率を有し、かつ低発泡密度の成形体
である。

【０００７】更に、本発明によれば、熱可塑性ポリウレ
タン樹脂粒子に、無機又は有機の気体あるいは低沸点液
体の発泡剤を含浸させて発泡性ポリウレタン樹脂粒子を
得、該発泡性ポリウレタン樹脂粒子を加熱して一次発泡
させ、得られる一次発泡樹脂粒子に無機の気体の発泡剤
を含浸させ、得られる二次発泡性樹脂粒子を成形用型内
で加熱発泡させて発泡成形体を得ることを特徴とするポ
リウレタン発泡成形体の製造方法が提供される。

【０００８】本発明に使用できる熱可塑性ポリウレタン
樹脂は、イソシアネート化合物とポリオール化合物をウ
レタン化反応させることにより合成された樹脂をいずれ
も使用することができる。イソシアネート化合物として
は、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイ
ソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ナフ
タレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネー
ト、キシレンジイソシアネート等が挙げられる。

【０００９】また、ポリオール化合物としては、エステ
ル系、アジペート系、エーテル系、ラクトン系、カーボ
ネート系のポリオール化合物が挙げられる。エステル系
及びアジペート系のポリオール化合物としては、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、ブテンジオール、ヘキサンジオール、ペンタンジオ
ール、ネオペンチルジオール、ペンタンジオール等の多
価アルコールと、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン
酸、テレフタル酸、イソフタル酸、マレイン酸、芳香族
カルボン酸等の２塩基酸との縮合反応により得られる化
合物が挙げられる。

【００１０】また、エーテル系のポリオール化合物とし
ては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレンエーテ
ルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコー
ル、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール等が挙げら
れる。更に、ラクトン系のポリオール化合物としては、
ポリカプロラクトングリコール、ポリプロピオラクトン
グリコール、ポリバレロラクトングリコール等が挙げら
れる。

【００１１】また、カーボネート系のポリオール化合物
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、ペンタンジオール、オクタンジオ
ール、ノナンジオール等の多価アルコールと、ジエチレ
ンカーボネート、ジプロピレンカーボネート等との脱ア
ルコール反応により得られる化合物が挙げられる。更
に、熱可塑性ポリウレタン樹脂は、線状構造でも、一部
架橋した構造を有していてもよい。線状構造を有する場
合は、発泡圧力を常圧近くとすることができるので好ま
しい。熱可塑性ポリウレタン樹脂の具体例としては、ミ
ラクトランＥ−１８０，Ｅ−１９０，Ｅ−１９８，Ｐ−
４８５（アジペート系）、Ｅ−３８５（エーテル系）
（いずれも日本ミラクトラン社製）、Ｕ８０３及びＵ８
０３改（いずれも日本メクトロン社製）が挙げられる。
これらの商品は、通称熱可塑性ポリウレタンエラストマ
ーとも言われている。上記熱可塑性ポリウレタン樹脂の
内、アジペート系の樹脂を使用することが、発泡剤の含
浸量を多くすることができ、発泡圧力を低くすることが
できるので好ましい。更に、樹脂硬度が８０（ショアー
Ａ）以下と小さいものは、発泡圧力を常圧程度とするこ
とができるのでより好ましい。

【００１２】上記熱可塑性ポリウレタン樹脂は、ワーナ
ー型ニーダー、バンバリーミキサー、ミキシングロー
ル、単軸押出機、二軸押出機等の混練り機を使用するこ
とにより、丸状、楕円状、ペレット状又は粉末状の熱可
塑性ポリウレタン樹脂粒子とすることができる。丸状、
楕円状又はペレット状で使用する場合、その粒径は、１
〜５ｍｍ程度が好ましい。

【００１３】上記の熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子は、
発泡剤を含浸させる前に、適当な表面処理剤で被覆され
ていてもよい。表面処理剤としては、一次発泡時の合着
防止、成形時の融着促進及び／又は成形用型充填性を良
くする滑剤、帯電防止剤、着色剤等が挙げられる。より
具体的には、タルク、炭酸カルシウム、シリカ−アルミ
ナ（コロイド状及びスラリー状）、エチレンビスステア
ロアミド、高級脂肪酸、高級脂肪族アルコール、食用
油、高級脂肪酸トリグリセライド、パラフィン、ポリエ
チレンワックス、金属石鹸変性ポリシロキサン（例えば
ジンクステアレート）等が挙げられる。かかる表面処理
は、上記樹脂粒子にリボンブレンダー、タンブラー、ナ
ウターミキサー、スーパーミキサー、レーディゲミキサ
ー等で行うことが好ましい。なお、発泡剤含浸容器が回
転もしくは攪拌できるものであれば、含浸時に同時に表
面処理を行うこともできる。

【００１４】本発明において、まず上記熱可塑性ポリウ
レタン樹脂粒子は、発泡剤が含浸される。本発明の一次
発泡のために含浸される発泡剤としては、無機又は有機
の気体あるいは低沸点液体の発泡剤が使用される。無機
の気体の発泡剤としては、窒素，炭酸ガス，空気等が挙
げられ、有機の気体の発泡剤としては、プロパン，メチ
ルエーテル，ブタン等の炭化水素系、二塩化エチレン，
三塩化フッ化メタン，二塩化二フッ化メタン，Ｆ−１３
４ａ等のハロゲン化脂肪族炭化水素が挙げられる。また
低沸点液体の発泡剤としては、エーテル、石油エーテ
ル、アセトン、シクロペンタン、ヘキサン、ベンゼン等
が挙げられる。なお、発泡剤は単独又は混合して使用す
ることもできる。

【００１５】これら発泡剤は、樹脂粒子の種類、含浸温
度、所望する含浸量等を考慮して適切にその種類を選択
する必要がある。本発明者等の知見によれば、オゾン層
の破壊、光化学スモッグ等の大気汚染を防止する観点か
ら、無機の気体の使用が好ましいことを見出している。
更に、無機の気体の内、炭酸ガスの使用が、気泡径が細
かく、高発泡倍率を得ることができ、発泡温度及び発泡
圧力も低くすることができるので好ましいことをも見出
している。また、有機の気体であるブタンは、含浸量を
多くすることができる点で優れている。

【００１６】なお、一次発泡樹脂粒子の体積収縮を防ぐ
観点から、発泡圧力を高くする必要があるが、比較的沸
点の高い発泡剤を使用することもできる。含浸処理は、
発泡剤の種類によって異なるが、一般的に密閉容器内で
行われる。発泡剤が無機の気体の場合、乾式含浸法が使
用される。かかる乾式含浸処理は、樹脂粒子が合着しな
い緩和な温度下で行われる。含浸温度は、無機の気体の
実質的含浸量を多くできること、及び耐圧容器の内圧を
低めに設定できること等から、低温が望ましく、４０℃
以下が好ましい。しかし、０℃以下の場合、通常冷却の
ために工業的にエネルギー消費量が大きくなるので好ま
しくない。一方、ガス含浸速度の観点から見ると、高温
が好ましい。従って、工業的に安定して高発泡性を付与
する場合、炭酸ガスでは５〜４０℃、窒素，空気では０
〜３０℃がより好ましい。

【００１７】更に、無機の気体を含浸させる適当な圧力
は、炭酸ガスでは１０Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ以上、好ましくは
２０〜３０Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ、窒素，空気では３０Ｋｇ／
ｃｍ ²Ｇ以上、好ましくは４０〜７０Ｋｇ／ｃｍ²Ｇで
ある。含浸圧力が１０Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ以下では、無機の
気体を十分含浸させることが難しく、１００Ｋｇ／ｃｍ
²Ｇ以上では、密閉容器に過剰の耐圧性が要求されるの
で工業生産上好ましくない。

【００１８】一方、発泡剤が有機の気体又は低沸点液体
の場合、乾式含浸法，湿式含浸法等を使用することがで
きる。乾式含浸法を使用する場合、樹脂粒子が合着しな
い緩和な温度下で行うことが好ましく、発泡剤，樹脂粒
子の種類等によって異なるが、８０〜１２０℃が好まし
い。更に、上記発泡剤は、常圧でも樹脂粒子に十分含浸
されるが、含浸時間を短縮するために、適当な圧力を付
与してもよい。

【００１９】湿式含浸法は、密閉容器内に水、樹脂粒子
及び発泡剤を仕込み、適当な含浸温度及び圧力を付与す
ることにより行われる。含浸温度は、樹脂粒子が合着し
ない緩和な温度とすることが好ましく、発泡剤，樹脂粒
子の種類等によって異なるが、８０〜１２０℃が好まし
い。更に、上記発泡剤は、常圧でも樹脂粒子に十分含浸
されるが、含浸時間を短縮するために、適当な圧力を付
与してもよい。なお、この方法で製造された発泡性熱可
塑性ポリウレタン樹脂粒子は、放置すると樹脂粒子中に
存在する水分によりベタ付くので、乾燥状態を維持する
ことを所望する場合は、適当な脱水処理を行うことが好
ましい。

【００２０】上記各含浸方法における含浸時間は、発泡
剤の種類、含浸圧力、樹脂粒子の種類、樹脂粒子径等に
よって異なるが、少なくとも発泡剤が１重量％以上含浸
されるまで行われる。従って、含浸時間は、乾式含浸法
では５〜１０時間、湿式含浸法では５〜１０時間とする
ことが好ましい。特に、高品質の一次発泡粒子を得るた
めには、発泡剤を２〜１０重量％含浸させることが好ま
しい。

【００２１】上記発泡剤の含浸により、発泡剤が均一に
含浸された発泡性熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子を得る
ことができる。次に、発泡性熱可塑性ポリウレタン樹脂
粒子は、一次発泡工程に付される。この時、発泡性熱可
塑性ポリウレタン樹脂粒子中の発泡剤の量が、１重量％
以上の条件で一次発泡させることが望ましい。即ち、含
浸した樹脂粒子に含浸された発泡剤、特に無機の気体
は、徐々に大気中に散逸してしまい、１重量％未満では
所望な倍数の一次発泡粒子を得難いからである。従っ
て、含浸後、直ちに一次発泡処理に付すことが好まし
い。

【００２２】一次発泡方法は、公知の方法をいずれも使
用することができ、例えば加圧発泡槽内に発泡性熱可塑
性ポリウレタン樹脂粒子を仕込み、水蒸気等により加熱
することにより行われる。発泡条件は、発泡剤及び樹脂
粒子の種類によって異なるが、発泡温度は８０〜１４０
℃、発泡時間は１０〜１２０秒である。なお、水蒸気を
加熱に使用する場合、６０〜１００℃の露点を有する水
蒸気、又は７０〜１００℃の露点を有する水蒸気−空気
混合媒体を用いることが適している。露点が６０℃未満
の水蒸気は、高発泡倍率の一次発泡粒子を得難いので好
ましくない。更に、加熱の均一性及び発泡粒子の合着を
防止するために回転羽根等により攪拌することが好まし
い。

【００２３】上記一次発泡により、カサ倍率２倍以上の
一次発泡粒子を得ることができる。次に、上記一次発泡
粒子に無機の気体の発泡剤を乾式含浸して内圧を付与す
ることにより二次発泡性粒子を形成し、更に所望の型内
で発泡成形を行うことにより高度に発泡したポリウレタ
ン発泡成形体を得ることができる。発泡剤には、炭酸ガ
ス、空気、窒素等を使用することができる。この内、炭
酸ガスが、発泡圧力を低圧とすることができるととも
に、含浸時間を短くすることができるので好ましい。

【００２４】乾式含浸処理は、発泡剤の種類、含浸圧
力、樹脂粒子の種類、樹脂粒子径等によって異なるが、
少なくとも発泡剤が０．５重量％以上、好ましくは１〜
４重量％含浸されるまで行われる。含浸温度は上記発泡
性樹脂粒子の製造における無機の気体の発泡剤の含浸温
度と同様とすることができる。一方、発泡剤を含浸させ
る適当な圧力は、炭酸ガスでは２Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ以上、
好ましくは４〜８Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ、窒素，空気では５Ｋ
ｇ／ｃｍ²Ｇ以上、好ましくは１０〜１５Ｋｇ／ｃｍ²
Ｇである。含浸圧力が４Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ以下では、発泡
剤を十分含浸させることが難しく、３０Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ
以上では、密閉容器に過剰の耐圧性が要求されるので工
業生産上好ましくない。

【００２５】上記各含浸方法における含浸時間は、発泡
剤の種類、含浸圧力、樹脂粒子の種類、樹脂粒子径等に
よって異なるが、１〜５時間とすることが好ましい。続
いて、上記二次発泡性粒子を所望の形状の成形用型内に
充填し、水蒸気等により加熱することによりポリウレタ
ン発泡成形体を製造することができる。二次発泡性粒子
を成形用型内に充填するまでの時間は、発泡剤の散逸を
防止するために、短いほうが好ましい。発泡条件は、発
泡剤及び樹脂粒子の種類によって異なるが、発泡温度は
１１０〜１５０℃、発泡圧力は０．５〜４．５Ｋｇ／ｃ
ｍ²、発泡時間は１０〜１２０秒である。

【００２６】上記発泡方法では、二段発泡によりポリウ
レタン発泡成形体を製造しているが、更に高倍率の発泡
成形体を得るために、三段以上の発泡を行うこともでき
る。上記のような本発明の方法によれば、密度０．６〜
０．０３ｇ／ｃｍ³、好ましくは０．６〜０．１ｇ／ｃ
ｍ³であり、独立気泡率７０％以上、好ましくは８０％
以上、反発弾性率２０％以上の均一かつ微細な独立気泡
を有する低密度かつ高反発弾性のポリウレタン発泡成形
体を得ることができる。

【００２７】本発明のポリウレタン発泡成形体は、断熱
性、電気絶縁性、機械的性質、耐磨耗性、高反発弾性等
の優れた特性を有し、均一かつ微細であり独立気泡率の
高い発泡成形体である。従って、各種スポーツ具及び日
常製品（靴底、テニスラケット、スキー板、ソファー、
ベッド、マットレス、座布団等）、自動車内装品及び自
動車外装品（クラッシュパッド、ハンドル、アームレス
ト、バンパー、フェーシャ等）、パッキング材（敷物
用、絨毯用等）、断熱材（車両用、船舶用、冷凍機器
用、電気冷蔵庫用、ショーケース用、自動販売機用、重
油タンク用、パイプ用等）等に使用することができる。

【００２８】なお、独立気泡率は空気比較式比重計（ベ
ックマン社製）により測定し、反発弾性率は、ＪＩＳ−
Ｋ−６４０１（反発弾性試験）の方法に準拠して測定し
ている。

【００２９】

【作用】本発明の熱可塑性ポリウレタン発泡成形体は、
熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子から無機又は有機の気体
あるいは低沸点液体の発泡剤を利用する一次発泡と、無
機の気体の発泡剤を利用する型内二次発泡で形成され、
密度０．６〜０．０３ｇ／ｃｍ³、独立気泡率７０％以
上、反発弾性率２０％以上を有することを特徴とするの
で、熱可塑性ポリウレタン樹脂の持つ機械的性質、耐磨
耗性、高反発弾性等の優れた性質を生かし、均一で微細
な独立気泡率の高い成形体が提供される。

【００３０】更に、熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子が、
熱可塑性ポリウレタンエラストマー粒子であり、密度
０．６〜０．１ｇ／ｃｍ³であり、独立気泡率８０％以
上、反発弾性率２０％以上を有するので、更に良好な性
質を有する成形体が得られる。また、一次発泡に利用さ
れる発泡剤が、ブタン又は炭酸ガスであることにより高
い発泡倍率が得られる。

【００３１】更に、二次発泡に利用される発泡剤が、炭
酸ガスであることにより、発泡圧力を低圧とすることが
できるとともに、含浸時間を短くすることができる。ま
た、本発明のポリウレタン発泡成形体の製造方法は、熱
可塑性ポリウレタン樹脂粒子に、無機又は有機の気体あ
るいは低沸点液体の発泡剤を含浸させて発泡性ポリウレ
タン樹脂粒子を得、該発泡性ポリウレタン樹脂粒子を加
熱して一次発泡させ、得られる一次発泡樹脂粒子に無機
の気体の発泡剤を含浸させ、得られる二次発泡性樹脂粒
子を成形用型内で加熱発泡させて発泡成形体を得ること
を特徴とするので、上記性質を有する成形体を簡便に製
造する方法が提供される。

【００３２】更に、上記製造方法において、発泡性ポリ
ウレタン樹脂粒子が、１重量％以上の発泡剤を含浸され
てなることにより、発泡倍率が好適な範囲に維持され
る。また、上記製造方法において、二次発泡性樹脂粒子
が、０．５重量％以上の発泡剤を含浸されてなることに
より、好適な密度を有する成形体が提供される。更に、
上記製造方法において、発泡剤が、炭酸ガスであること
により微細な気泡を有する成形体が提供される。

【００３３】

【実施例】以下の実施例において熱可塑性ポリウレタン
樹脂粒子は、ミラクトランＥ−１８０，Ｅ−１９０，Ｅ
−１９８，Ｐ−４８５及びＥ−３８５（いずれも日本ミ
ラクトラン社製）を使用した。この樹脂粒子の特性を下
記の表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】実施例１熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子に対する発泡剤の含浸テ
ストを行った。本実施例では、熱可塑性ポリウレタン樹
脂粒子として、Ｅ−１９０及びＰ−４８５のアジペート
系ポリウレタンエラストマー粒子、Ｅ−３８５のエーテ
ル系ポリウレタンエラストマー粒子を使用した。なお、
前記エラストマーにおいて、頭文字Ｅは分子内に一部架
橋した構造を有することを意味し、Ｐは線状構造で流動
性の良い樹脂を意味している。

【００３６】また、発泡剤には、ブタン、シクロペンタ
ン、Ｆ−１３４ａ及びＣＯ₂を使用した。エラストマー
粒子へ発泡剤を含浸させる方法は、発泡剤の種類に応じ
て、以下のように行った。発泡剤がブタンである場合
は、湿式含浸法及び乾式含浸法を使用した。湿式含浸法
では、５リットルのオートクレーブに、水３リットル、
エラストマー１Ｋｇ及びブタン４００ｍｌを仕込み、１
００℃で６時間かけて含浸した。一方、乾式含浸法で
は、５リットルのオートクレーブに、エラストマー２０
０ｇ及び発泡剤４００ｍｌを仕込み、１００℃で１０時
間かけて含浸した。

【００３７】発泡剤がシクロペンタン及びＦ−１３４ａ
である場合は、上記ブタンの乾式含浸法と同様に含浸し
た。但し、Ｆ−１３４ａの含浸温度は８０℃とした。発
泡剤がＣＯ₂である場合は、５リットルのオートクレー
ブに、エラストマー１Ｋｇ、含浸圧力３０Ｋｇ／ｃ
ｍ²、含浸温度２０℃で６時間かけて含浸した。含浸結
果を以下の表２に示した。

【００３８】

【表２】

【００３９】上記表２より、発泡剤の種類により含浸量
は大幅に異なり、ブタンに比べてＦ−１３４ａは含浸し
やすいことが判った。また、ブタンの含浸量は含浸温度
に大きな影響を受けないことが判った。更に、エーテル
系ポリウレタンエラストマー粒子は、アジペート系ポリ
ウレタンエラストマー粒子に比べて、ブタンの含浸量は
多いが、ＣＯ₂の含浸量は少ないことが判った。

【００４０】実施例２熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子及び発泡剤の種類、発泡
圧力が発泡嵩倍率に与える影響をテストした。本実施例
では、発泡性熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子（使用した
樹脂は、上記実施例１と同じ）に水蒸気を用いて温度及
び圧力を加えることにより一次発泡粒子を製造した。発
泡条件は、発泡時間６０秒とし、その他の条件は以下の
表３及び４に示した。

【００４１】発泡剤にブタンを使用した場合の樹脂種と
発泡圧力と発泡嵩倍率の関係を表３に、発泡剤にＣＯ₂
を使用した場合の樹脂種と発泡圧力と発泡嵩倍率の関係
を表４に示した。

【００４２】

【表３】

【００４３】

【表４】

【００４４】上記表３及び４から下記のことが判った；（１）アジペート系ポリウレタンエラストマーは、エー
テル型ポリウレタンエラストマーに比べて、発泡領域を
低圧側にすることができ、常圧での発泡も行うことがで
きた、（２）低圧側で発泡させると発泡時に樹脂粒子が合着し
なかった。

【００４５】実施例３発泡性樹脂粒子及び一次発泡粒子の発泡剤散逸速度をテ
ストした。本実施例にはＥ−１９０の樹脂を、発泡剤に
ブタン及びＦ−１３４ａを使用した場合の２０℃での残
留発泡剤量を測定し、その結果を表５に示した。

【００４６】

【表５】

【００４７】表５から明らかなように発泡剤は比較的速
く散逸するので、できるだけ速く次の工程に付すことが
好ましいことが判った。実施例４Ｅ−１９０樹脂粒子を、発泡剤としてＣＯ₂を使用し、
含浸量を５．８重量％に固定したときの、室温での発泡
剤の散逸速度を測定し、その結果を図１に示した。この
図から、ＣＯ₂の散逸速度は速いので、一次発泡粒子を
取り出した後、直ちに発泡させることが好ましいことが
判った。

【００４８】実施例５発泡剤ＣＯ₂、含浸圧力３０Ｋｇ／ｃｍ²、発泡時間６
０秒を共通条件としたときの、樹脂粒子の硬度に対する
発泡蒸気圧力と発泡嵩倍率の関係を図２に示した。な
お、樹脂粒子はＥ−１８０（硬度８０）、Ｅ−１９０
（硬度９０）及びＥ−１９８（硬度９８）を使用した。
ここで硬度は、ショアーＡでＪＩＳＫ−７３１に準拠
して測定した。この図から、硬度が低いものほど低圧で
発泡させることができることが判った。

【００４９】実施例６一次発泡させたＰ−４８５（嵩倍率３倍）及びＥ−１９
０（嵩倍率４倍）を、発泡剤としてＣＯ₂を使用して、
含浸圧力を６Ｋｇ／ｃｍ²及び含浸温度を２０℃を共通
条件として、含浸時間に対する含浸量を測定し、その結
果を図３に示した。

【００５０】図３から発泡剤の含浸量が平衡に達する時
間は約９０分程度であり、２時間程度含浸させれば十分
であることが判った。実施例７一次発泡させたＥ−１８０（嵩倍率２．５倍）、Ｅ−１
９０（嵩倍率４倍）、Ｅ−１９８（嵩倍率４倍）及びＰ
−４８５（嵩倍率３倍）を、発泡剤としてＣＯ ₂を使用
して、含浸圧力を６Ｋｇ／ｃｍ²、発泡時間を３０秒を
共通条件として、発泡圧力に対する二次発泡性を測定
し、その結果を図４に示した。ここで、二次発泡性と
は、一次発泡粒子に対して何倍発泡したかを表してい
る。

【００５１】金型に一次発泡粒子を成形用型に充填し、
二次発泡させることにより空間を満たすためには、二次
発泡性は２倍以上必要とされるが、上記図４から本実施
例に使用した全ての樹脂粒子を成形できることが判っ
た。また、各樹脂において最適発泡圧力が異なるのは、
樹脂の硬度に影響されていると考えられる。即ち、硬度
が高い程、高い発泡圧力が必要となり、低ければ常圧程
度でも発泡させることができる。

【００５２】図４に基づいて、成形体を得るために必要
とされる含浸圧力と発泡圧力の範囲を、下記表６に示し
た。なお、成形に必要な二次発泡性は２．５倍としてい
る。

【００５３】

【表６】

【００５４】実施例８２リットルのオートクレーブに熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマー樹脂であるミラクトランＥ−１９０（日本ミ
ラクトラン社製）を５００ｇ仕込み、発泡剤としてブタ
ン５００ｃｃを圧入し、温度を１００℃に保ち、１５時
間含浸した。含浸後２０℃まで冷却し、得られた発泡性
熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子はブタンを２．３重量％
含有していた。

【００５５】発泡性熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子を加
圧発泡槽に入れ、水蒸気圧力を３．０Ｋｇ／ｃｍ²に保
ち、１４１℃で６０秒間加熱して一次発泡させた。得ら
れた一次発泡粒子は、６倍の嵩倍率を有していた。この
一次発泡粒子を２リットルのオートクレーブに入れ、発
泡剤としてＣＯ₂を用い、６Ｋｇ／ｃｍ²に加圧し、室
温で２時間放置含浸した。オートクレーブから取り出さ
れた二次発泡性粒子は、ＣＯ₂を１．６重量％含有して
いた。

【００５６】二次発泡性粒子を取り出し後２分以内に水
蒸気穴を有する成形用金型（２００ｍｍ×２００ｍｍ×
２０ｍｍ）に充填し、水蒸気圧力（発泡圧力）４．０Ｋ
ｇ／ｃｍ²で、１４９℃で３０秒間加熱を行い型内二次
発泡を行った。得られた成形体は、密度０．１９ｇ／ｃ
ｍ³、独立気泡率９２％（ベックマン社製、空気比較式
比重計で測定した）、反発弾性率３５％（ＪＩＳＫ
６４０１の反発弾性試験に準拠して測定した）であり、
高反発弾性を有する良好な発泡成形体であった。

【００５７】実施例９２リットルのオートクレーブに熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマー樹脂であるミラクトランＥ−１９０（日本ミ
ラクトラン社製）を５００ｇ仕込み、発泡剤としてＣＯ
₂の３５Ｋｇ／ｃｍ²加圧下で、室温で６時間放置含浸
した。含浸後、得られた発泡性熱可塑性ポリウレタン樹
脂粒子はＣＯ₂を５．１重量％含有していた。

【００５８】発泡性熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子を加
圧発泡槽に入れ、水蒸気圧力を１．０Ｋｇ／ｃｍ²に保
ち、１１９℃で６０秒間加熱して一次発泡させた。得ら
れた一次発泡粒子は、６．２倍の嵩倍率を有していた。
この一次発泡粒子を２リットルのオートクレーブに入
れ、発泡剤としてＣＯ₂を用い、６Ｋｇ／ｃｍ²に加圧
し、室温で２時間放置含浸した。オートクレーブから取
り出された二次発泡性粒子は、ＣＯ₂を１．５重量％含
有していた。

【００５９】二次発泡性粒子を取り出し後２分以内に水
蒸気穴を有する成形用金型（２００ｍｍ×２００ｍｍ×
２０ｍｍ）に充填し、水蒸気圧力４．２Ｋｇ／ｃｍ
²で、１５０℃で３０秒間加熱を行い型内二次発泡を行
った。得られた成形体は、密度０．１８ｇ／ｃｍ³、独
立気泡率９１％（ベックマン社製、空気比較式比重計で
測定した）、反発弾性率３８％（ＪＩＳＫ６４０１
の反発弾性試験に準拠して測定した）であり、高反発弾
性を有する良好な発泡成形体であった。

【００６０】実施例１０２リットルのオートクレーブに熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマー樹脂であるミラクトランＰ−４８５（日本ミ
ラクトラン社製）を５００ｇ仕込み、発泡剤としてＣＯ
₂の３５Ｋｇ／ｃｍ²加圧下で、室温で６時間放置含浸
した。含浸後、得られた発泡性熱可塑性ポリウレタン樹
脂粒子はＣＯ₂を６．２重量％含有していた。

【００６１】発泡性熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子を加
圧発泡槽に入れ、水蒸気圧力を０．１Ｋｇ／ｃｍ²に保
ち、１０１℃で６０秒間加熱して一次発泡させた。得ら
れた一次発泡粒子は、６．５倍の嵩倍率を有していた。
この一次発泡粒子を２リットルのオートクレーブに入
れ、発泡剤としてＣＯ₂を用い、６Ｋｇ／ｃｍ²に加圧
し、室温で２時間放置含浸した。オートクレーブから取
り出された二次発泡性粒子は、ＣＯ₂を１．８重量％含
有していた。

【００６２】二次発泡性粒子を取り出し後２分以内に水
蒸気穴を有する成形用金型（２００ｍｍ×２００ｍｍ×
２０ｍｍ）に充填し、水蒸気圧力２．２Ｋｇ／ｃｍ
²で、１３３℃で３０秒間加熱を行い型内二次発泡を行
った。得られた成形体は、密度０．１７ｇ／ｃｍ³、独
立気泡率９０％（ベックマン社製、空気比較式比重計で
測定した）、反発弾性率６０％（ＪＩＳＫ６４０１
の反発弾性試験に準拠して測定した）であり、高反発弾
性を有する良好な発泡成形体であった。

【００６３】

【発明の効果】本発明の熱可塑性ポリウレタン発泡成形
体は、熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子から無機又は有機
の気体あるいは低沸点液体の発泡剤を利用する一次発泡
と、無機の気体の発泡剤を利用する型内二次発泡で形成
され、密度０．６〜０．０３ｇ／ｃｍ³、独立気泡率７
０％以上、反発弾性率２０％以上を有することを特徴と
するので、熱可塑性ポリウレタン樹脂の持つ機械的性
質、耐磨耗性、高反発弾性等の優れた性質を生かし、均
一で微細な独立気泡率の高い成形体を提供できる。

【００６４】また、一次発泡に利用される発泡剤が、ブ
タン又は炭酸ガスであることにより高い発泡倍率を有す
る成形体を提供できる。更に、二次発泡に利用される発
泡剤が、炭酸ガスであることにより、発泡圧力を低圧と
することができるとともに、含浸時間を短くすることが
できる。また、本発明のポリウレタン発泡成形体の製造
方法は、熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子に、無機又は有
機の気体あるいは低沸点液体の発泡剤を含浸させて発泡
性ポリウレタン樹脂粒子を得、該発泡性ポリウレタン樹
脂粒子を加熱して一次発泡させ、得られる一次発泡樹脂
粒子に無機の気体の発泡剤を含浸させ、得られる二次発
泡性樹脂粒子を成形用型内で加熱発泡させて発泡成形体
を得ることを特徴とするので、上記性質を有する成形体
を簡便に製造する方法を提供できる。

【００６５】更に、上記製造方法において、発泡性ポリ
ウレタン樹脂粒子が、１重量％以上の発泡剤を含浸され
てなることにより、発泡倍率を好適な範囲に維持するこ
とができる。また、上記製造方法において、二次発泡性
樹脂粒子が、０．５重量％以上の発泡剤を含浸されてな
ることにより、好適な密度を有する成形体を提供するこ
とができる。

【００６６】更に、上記製造方法において、発泡剤が、
炭酸ガスであることにより微細な気泡を有する成形体を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発泡剤の散逸速度を示すグラフである。

【図２】樹脂粒子の硬度に対する発泡圧力と発泡嵩倍率
の関係を示すグラフである。

【図３】含浸時間に対する含浸量の関係を示すグラフで
ある。

【図４】発泡圧力に対する二次発泡性の関係を示すグラ
フである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08J 9/00 - 9/42

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子から無機
又は有機の気体あるいは低沸点液体の発泡剤を利用する
一次発泡と、無機の気体の発泡剤を利用する型内二次発
泡で形成され、密度０．６〜０．０３ｇ／ｃｍ³、独立
気泡率７０％以上、反発弾性率２０％以上を有すること
を特徴とする熱可塑性ポリウレタン発泡成形体。
【請求項２】一次発泡に利用される発泡剤が、ブタン
又は炭酸ガスである請求項１記載の成形体。
【請求項３】二次発泡に利用される発泡剤が、炭酸ガ
スである請求項１又は２記載の成形体。
【請求項４】熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子に、無機
又は有機の気体あるいは低沸点液体の発泡剤を含浸させ
て発泡性ポリウレタン樹脂粒子を得、該発泡性ポリウレ
タン樹脂粒子を加熱して一次発泡させ、得られる一次発
泡樹脂粒子に無機の気体の発泡剤を含浸させ、得られる
二次発泡性樹脂粒子を成形用型内で加熱発泡させて発泡
成形体を得ることを特徴とするポリウレタン発泡成形体
の製造方法。
【請求項５】発泡性ポリウレタン樹脂粒子が、１重量
％以上の発泡剤を含浸されてなる請求項４記載の製造方
法。
【請求項６】二次発泡性樹脂粒子が、０．５重量％以
上の発泡剤を含浸されてなる請求項４記載の製造方法。
【請求項７】発泡剤が、炭酸ガスである請求項４〜６
いずれか１つに記載の製造方法。