JP3173136B2 - 衝撃吸収材 - Google Patents
衝撃吸収材Info
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- foam
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- polyurethane foam
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- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Vibration Dampers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、運動場の壁やフェン
ス、ヘルメットの内張り、自動車ボディの衝撃吸収部材
などに好適に用いられる衝撃吸収材に関する。
ス、ヘルメットの内張り、自動車ボディの衝撃吸収部材
などに好適に用いられる衝撃吸収材に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、衝突時のエネルギーを吸収するため、運動場の壁や
フェンス、ヘルメットの内張り、自動車のバンパー、梱
包用緩衝材などに衝撃吸収材が幅広く使用されている。
り、衝突時のエネルギーを吸収するため、運動場の壁や
フェンス、ヘルメットの内張り、自動車のバンパー、梱
包用緩衝材などに衝撃吸収材が幅広く使用されている。
【０００３】このような衝撃吸収材の材料として、ポリ
スチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑
性樹脂が汎用されているが、熱可塑性樹脂のフォーム
は、環境あるいは使用温度に対するエネルギー吸収特性
の変化幅が大きく、特に高温下では著しくエネルギー吸
収量が低下するという問題がある。しかも、エネルギー
吸収特性を代表する歪と応力の関係においては、図５に
示すように歪の増加に伴い応力が連続的に増加する傾向
を持ち、上限応力値以下で大きなエネルギー吸収量を得
たい場合の利用には適していない。
スチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑
性樹脂が汎用されているが、熱可塑性樹脂のフォーム
は、環境あるいは使用温度に対するエネルギー吸収特性
の変化幅が大きく、特に高温下では著しくエネルギー吸
収量が低下するという問題がある。しかも、エネルギー
吸収特性を代表する歪と応力の関係においては、図５に
示すように歪の増加に伴い応力が連続的に増加する傾向
を持ち、上限応力値以下で大きなエネルギー吸収量を得
たい場合の利用には適していない。
【０００４】これに対し、熱硬化性樹脂であるポリウレ
タンフォーム、特に架橋密度の高い硬質ポリウレタンフ
ォームは、温度に対するエネルギー吸収特性の変化幅が
小さいため、高温下での使用に適するという利点を有す
る。
タンフォーム、特に架橋密度の高い硬質ポリウレタンフ
ォームは、温度に対するエネルギー吸収特性の変化幅が
小さいため、高温下での使用に適するという利点を有す
る。
【０００５】しかしながら、従来の硬質ポリウレタンフ
ォームは、歪と応力の関係においては、上記熱可塑性樹
脂に比べれば歪に対して応力が変化しにくいものの、図
５に示すように歪に対して応力がいったん上昇した後降
下するという降伏点が見られるなど、未だ十分とはいえ
ない。
ォームは、歪と応力の関係においては、上記熱可塑性樹
脂に比べれば歪に対して応力が変化しにくいものの、図
５に示すように歪に対して応力がいったん上昇した後降
下するという降伏点が見られるなど、未だ十分とはいえ
ない。
【０００６】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
エネルギー吸収効率が高く、しかも高温下でも良好に使
用することができる優れた衝撃吸収性を有する衝撃吸収
材を提供することを目的とする。
エネルギー吸収効率が高く、しかも高温下でも良好に使
用することができる優れた衝撃吸収性を有する衝撃吸収
材を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、衝撃吸収剤を表面張力が１６〜２２ｄｙｎ
／ｃｍの範囲の整泡剤が配合され、平均粒径０．５〜１
００μｍの粉体を分散含有してなり、−３０〜１００℃
で圧縮したとき、応力−圧縮歪曲線で降伏点を持たず、
圧縮率が１０〜６５％の範囲で応力が実質的に一定であ
る硬質ポリウレタンフォームにて形成したものである。
成するため、衝撃吸収剤を表面張力が１６〜２２ｄｙｎ
／ｃｍの範囲の整泡剤が配合され、平均粒径０．５〜１
００μｍの粉体を分散含有してなり、−３０〜１００℃
で圧縮したとき、応力−圧縮歪曲線で降伏点を持たず、
圧縮率が１０〜６５％の範囲で応力が実質的に一定であ
る硬質ポリウレタンフォームにて形成したものである。
【０００８】
【０００９】
【作用】即ち、本発明者らは、衝撃吸収性に優れ、高い
エネルギー吸収効率を有する衝撃吸収材につき検討を行
った結果、ポリヒドロキシ化合物とポリイソシアネート
化合物とを主成分とするポリウレタン発泡原料を発泡・
反応させて硬質ポリウレタンフォームを製造するに際
し、上記発泡原料に平均粒径が０．０５〜１００μｍの
粉体を上記ポリヒドロキシ化合物１００重量部に対し１
〜２００重量部配合した場合、得られた硬質ポリウレタ
ンフォームのセル膜中に上記粉体が分散、存在し、これ
によりこの硬質ポリウレタンフォームを−３０〜１００
℃で圧縮した場合、圧縮率１０〜６５％の範囲で歪の変
化に対して応力が一定で、降伏点も認められず、このよ
うな降伏点を持たず、広い歪範囲で応力が実質的に一定
な硬質ポリウレタンフォームが衝撃吸収材として優れた
特性を有することを知見したものである。
エネルギー吸収効率を有する衝撃吸収材につき検討を行
った結果、ポリヒドロキシ化合物とポリイソシアネート
化合物とを主成分とするポリウレタン発泡原料を発泡・
反応させて硬質ポリウレタンフォームを製造するに際
し、上記発泡原料に平均粒径が０．０５〜１００μｍの
粉体を上記ポリヒドロキシ化合物１００重量部に対し１
〜２００重量部配合した場合、得られた硬質ポリウレタ
ンフォームのセル膜中に上記粉体が分散、存在し、これ
によりこの硬質ポリウレタンフォームを−３０〜１００
℃で圧縮した場合、圧縮率１０〜６５％の範囲で歪の変
化に対して応力が一定で、降伏点も認められず、このよ
うな降伏点を持たず、広い歪範囲で応力が実質的に一定
な硬質ポリウレタンフォームが衝撃吸収材として優れた
特性を有することを知見したものである。
【００１０】更に詳述すると、図６に示すように、従来
の硬質ポリウレタンフォームは、これを圧縮するとセル
破壊がランダムに生じ、このため温度−３０〜１００℃
で圧縮したとき、図５に示すように降伏点を有し、歪の
変化に対し応力が一定化しないものであるが、本発明の
硬質ポリウレタンフォームよりなる衝撃吸収材は、図２
に示すように圧縮歪がかかる側から順次セル破壊が生
じ、このため図１に示すように降伏点を持たず、圧縮初
期の段階では歪と応力がほぼ比例し、ある応力値に達し
た以後は歪の変化に対し応力が実質的に一定となり、圧
縮の終期に応力が増大するという特徴を有するものであ
る。
の硬質ポリウレタンフォームは、これを圧縮するとセル
破壊がランダムに生じ、このため温度−３０〜１００℃
で圧縮したとき、図５に示すように降伏点を有し、歪の
変化に対し応力が一定化しないものであるが、本発明の
硬質ポリウレタンフォームよりなる衝撃吸収材は、図２
に示すように圧縮歪がかかる側から順次セル破壊が生
じ、このため図１に示すように降伏点を持たず、圧縮初
期の段階では歪と応力がほぼ比例し、ある応力値に達し
た以後は歪の変化に対し応力が実質的に一定となり、圧
縮の終期に応力が増大するという特徴を有するものであ
る。
【００１１】従って、本発明の衝撃吸収材は、高いエネ
ルギー吸収効率を有し、しかも高温、例えば７０〜１０
０℃においてもエネルギー吸収特性の変化が小さく、優
れた衝撃吸収効果を与えるものである。
ルギー吸収効率を有し、しかも高温、例えば７０〜１０
０℃においてもエネルギー吸収特性の変化が小さく、優
れた衝撃吸収効果を与えるものである。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を更に具体的に説明すると、本
発明の衝撃吸収材は、−３０〜１００℃で圧縮したと
き、応力−圧縮歪曲線で降伏点を持たず、圧縮率が１０
〜６５％の範囲で応力が実質的に一定である硬質ポリウ
レタンフォームからなる。
発明の衝撃吸収材は、−３０〜１００℃で圧縮したと
き、応力−圧縮歪曲線で降伏点を持たず、圧縮率が１０
〜６５％の範囲で応力が実質的に一定である硬質ポリウ
レタンフォームからなる。
【００１３】この場合、本発明の衝撃吸収材は、図３に
示すように、圧縮特性として、長さ５０ｍｍ，幅５０ｍ
ｍ，高さ５０ｍｍの大きさを有する試験体を用い、高さ
方向に対する圧縮スピードが５０ｍｍ／ｓｅｃの圧縮条
件において、圧縮率が１０〜６５％の範囲、応力が２〜
８ｋｇ／ｃｍ2の範囲で実質的に一定（応力の変動が±
０．５ｋｇ／ｃｍ2）である。
示すように、圧縮特性として、長さ５０ｍｍ，幅５０ｍ
ｍ，高さ５０ｍｍの大きさを有する試験体を用い、高さ
方向に対する圧縮スピードが５０ｍｍ／ｓｅｃの圧縮条
件において、圧縮率が１０〜６５％の範囲、応力が２〜
８ｋｇ／ｃｍ2の範囲で実質的に一定（応力の変動が±
０．５ｋｇ／ｃｍ2）である。
【００１４】また、上記硬質ポリウレタンフォームは、
衝撃吸収体としての特性を確保するため、ＪＩＳ−Ａ−
９５１４により測定したフォーム密度が２５〜９０ｋｇ
／ｍ 3、特に３０〜８０ｋｇ／ｍ3の範囲の値を有するこ
とが好ましい。
衝撃吸収体としての特性を確保するため、ＪＩＳ−Ａ−
９５１４により測定したフォーム密度が２５〜９０ｋｇ
／ｍ 3、特に３０〜８０ｋｇ／ｍ3の範囲の値を有するこ
とが好ましい。
【００１５】更に、上記ポリウレタンフォームは、平均
粒径０．０５〜１００μｍの粉体が分散含有されている
ものが好適に用いられる。
粒径０．０５〜１００μｍの粉体が分散含有されている
ものが好適に用いられる。
【００１６】このような衝撃吸収材に用いる硬質ポリウ
レタンフォームは、ポリヒドロキシ化合物、ポリイソシ
アネート化合物、触媒、発泡剤、整泡剤などを含有する
ポリウレタンフォーム発泡原料に粉体を配合し、これを
発泡・反応させて得ることができる。
レタンフォームは、ポリヒドロキシ化合物、ポリイソシ
アネート化合物、触媒、発泡剤、整泡剤などを含有する
ポリウレタンフォーム発泡原料に粉体を配合し、これを
発泡・反応させて得ることができる。
【００１７】ここで、ポリヒドロキシ化合物としては、
特に制限はなく、例えばグリセリン、シュークローズ、
エチレンジアミン等にエチレンオキサイド、プロピレン
オキサイドなどのアルキレンオキサイドを開環付加重合
して得られるポリエーテルポリオール類；アジピン酸、
コハク酸などの多塩基酸とエチレングリコール、プロピ
レングリコールなどのポリヒドロキシル化合物との重縮
合反応あるいはラクトン類の開環重合によって得られる
ポリエステルポリオール類等が挙げられ、これらの１種
を単独で又は２種以上を併用して使用することができ
る。この場合、硬質ポリウレタンフォームの耐熱性を向
上させるため、全ポリヒドロキシ化合物の平均ＯＨ価と
して２００以上、好ましくは３００以上とすることが好
ましい。
特に制限はなく、例えばグリセリン、シュークローズ、
エチレンジアミン等にエチレンオキサイド、プロピレン
オキサイドなどのアルキレンオキサイドを開環付加重合
して得られるポリエーテルポリオール類；アジピン酸、
コハク酸などの多塩基酸とエチレングリコール、プロピ
レングリコールなどのポリヒドロキシル化合物との重縮
合反応あるいはラクトン類の開環重合によって得られる
ポリエステルポリオール類等が挙げられ、これらの１種
を単独で又は２種以上を併用して使用することができ
る。この場合、硬質ポリウレタンフォームの耐熱性を向
上させるため、全ポリヒドロキシ化合物の平均ＯＨ価と
して２００以上、好ましくは３００以上とすることが好
ましい。
【００１８】触媒としては、ウレタンフォーム分野で使
用されているものであればいずれのものも用いることが
できる。例えばジブチル錫ジラウレート、鉛オクトエー
ト、スタナスオクトエート等の有機金属系化合物；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
ン等のアミン系化合物等が挙げられ、更にＮ，Ｎ’，
Ｎ’’−トリス（ジアミノプロピル）ヘキサヒドロ−ｓ
−トリアジン、酢酸カリウム、オクチル酸カリウム等の
イソシアヌレート変性に使用されているものも使用でき
る。
用されているものであればいずれのものも用いることが
できる。例えばジブチル錫ジラウレート、鉛オクトエー
ト、スタナスオクトエート等の有機金属系化合物；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
ン等のアミン系化合物等が挙げられ、更にＮ，Ｎ’，
Ｎ’’−トリス（ジアミノプロピル）ヘキサヒドロ−ｓ
−トリアジン、酢酸カリウム、オクチル酸カリウム等の
イソシアヌレート変性に使用されているものも使用でき
る。
【００１９】また、発泡剤としては、硬質ポリウレタン
フォームの製造に使用されているいずれのものも用いる
ことができ、例えば水、トリクロロフルオロメタン、
１，１，２−トリクロロ−１，２，２−トリフルオロエ
タンなどのクロロフルオロカーボン類、ジクロロトリフ
ルオロエタン、ジクロロテトラフルオロエタンなどのハ
イドロクロロフルオロカーボン類、塩化メチレンなどの
ハイドロクロロカーボン類、ヘキサフルオロプロパンな
どのハイドロフルオロカーボン類、ペンタンなどのハイ
ドロカーボン類などが使用できる。これらの中でも、大
気への拡散などによる環境への影響に鑑みて水が特に好
ましい。なお、一般に水を多用した場合、発泡・反応時
に発生する熱量が多く、得られる硬質ウレタンフォーム
内部にスコーチが発生し易いものであるが、後述する粉
体を配合していることにより、相対的に発熱量が少な
く、スコーチが防止できるという利点もある。なお、水
の配合量はポリヒドロキシ化合物１００重量部に対し、
０．５〜１０重量部の範囲が好ましい。
フォームの製造に使用されているいずれのものも用いる
ことができ、例えば水、トリクロロフルオロメタン、
１，１，２−トリクロロ−１，２，２−トリフルオロエ
タンなどのクロロフルオロカーボン類、ジクロロトリフ
ルオロエタン、ジクロロテトラフルオロエタンなどのハ
イドロクロロフルオロカーボン類、塩化メチレンなどの
ハイドロクロロカーボン類、ヘキサフルオロプロパンな
どのハイドロフルオロカーボン類、ペンタンなどのハイ
ドロカーボン類などが使用できる。これらの中でも、大
気への拡散などによる環境への影響に鑑みて水が特に好
ましい。なお、一般に水を多用した場合、発泡・反応時
に発生する熱量が多く、得られる硬質ウレタンフォーム
内部にスコーチが発生し易いものであるが、後述する粉
体を配合していることにより、相対的に発熱量が少な
く、スコーチが防止できるという利点もある。なお、水
の配合量はポリヒドロキシ化合物１００重量部に対し、
０．５〜１０重量部の範囲が好ましい。
【００２０】更に、整泡剤としては、ポリオキシアルキ
レンアルキルエーテルなどのポリオキシアルキレン系の
もの、オルガノポリシロキサンなどのシリコーン系のも
のなど、硬質ポリウレタンフォーム用として効果のある
もの全ての中から表面張力が１６〜２２ｄｙｎ／ｃｍ、
特に１８〜２１．５ｄｙｎ／ｃｍの範囲の整泡剤を選択
使用することが必要である。表面張力が１６ｄｙｎ／ｃ
ｍより小さい整泡剤を使用すると、セル荒れなどの現象
が発生する場合がある。一方、２２ｄｙｎ／ｃｍより大
きいと、得られる硬質ポリウレタンフォームを構成する
セルが球形に近くなり、一定応力に対して安定的に座屈
が起こらない場合がある。これについて更に詳しく説明
すると、図４に示すように、セルが球形に近くなるとセ
ルの長径方向からの入力に対して座屈ストロークが短
く、結果としてセルの集合体であるフォームとしてのマ
クロ的な応力−圧縮率特性においても応力が一定な座屈
域、即ち有効歪範囲が小さくなり、エネルギー吸収効率
を低下させるものと考えられる。一般に、得られる応力
そのものもセルの長径／短径比と関わりがあり、この比
が大きい場合の長径方向が最も高い応力を示す。従っ
て、本発明の衝撃吸収材は、そのセルの長径／短径比が
１〜５、好ましくは１．５〜４の範囲とする必要がある
と共に、応力入力方向（圧縮方向）にセルの長径方向を
沿わせるように使用することが好ましく、これにより高
い衝撃吸収能を発揮することができる。
レンアルキルエーテルなどのポリオキシアルキレン系の
もの、オルガノポリシロキサンなどのシリコーン系のも
のなど、硬質ポリウレタンフォーム用として効果のある
もの全ての中から表面張力が１６〜２２ｄｙｎ／ｃｍ、
特に１８〜２１．５ｄｙｎ／ｃｍの範囲の整泡剤を選択
使用することが必要である。表面張力が１６ｄｙｎ／ｃ
ｍより小さい整泡剤を使用すると、セル荒れなどの現象
が発生する場合がある。一方、２２ｄｙｎ／ｃｍより大
きいと、得られる硬質ポリウレタンフォームを構成する
セルが球形に近くなり、一定応力に対して安定的に座屈
が起こらない場合がある。これについて更に詳しく説明
すると、図４に示すように、セルが球形に近くなるとセ
ルの長径方向からの入力に対して座屈ストロークが短
く、結果としてセルの集合体であるフォームとしてのマ
クロ的な応力−圧縮率特性においても応力が一定な座屈
域、即ち有効歪範囲が小さくなり、エネルギー吸収効率
を低下させるものと考えられる。一般に、得られる応力
そのものもセルの長径／短径比と関わりがあり、この比
が大きい場合の長径方向が最も高い応力を示す。従っ
て、本発明の衝撃吸収材は、そのセルの長径／短径比が
１〜５、好ましくは１．５〜４の範囲とする必要がある
と共に、応力入力方向（圧縮方向）にセルの長径方向を
沿わせるように使用することが好ましく、これにより高
い衝撃吸収能を発揮することができる。
【００２１】一方、ポリイソシアネート化合物として
は、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイ
ソシアネート等の芳香族系イソシアネート類；イソホロ
ンジイソシアネート等の脂環族系イソシアネート類、ヘ
キサメチレンジイソシアネート等の脂肪族系イソシアネ
ート類、これらの粗製物などの１種を単独で又は２種以
上を併用して使用できる。
は、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイ
ソシアネート等の芳香族系イソシアネート類；イソホロ
ンジイソシアネート等の脂環族系イソシアネート類、ヘ
キサメチレンジイソシアネート等の脂肪族系イソシアネ
ート類、これらの粗製物などの１種を単独で又は２種以
上を併用して使用できる。
【００２２】なお、ポリヒドロキシ化合物及び水等の活
性水素を有する化合物の全量に対するポリイソシアネー
ト化合物の使用量、即ちイソシアネート指数は、通常の
硬質ウレタンフォームを製造する場合は８０〜１３０の
範囲、イソシアヌレート変性硬質ウレタンフォームを製
造する場合は１５０〜３５０の範囲とすることが望まし
い。
性水素を有する化合物の全量に対するポリイソシアネー
ト化合物の使用量、即ちイソシアネート指数は、通常の
硬質ウレタンフォームを製造する場合は８０〜１３０の
範囲、イソシアヌレート変性硬質ウレタンフォームを製
造する場合は１５０〜３５０の範囲とすることが望まし
い。
【００２３】上記発泡原料に配合される粉体としては、
平均粒径が０．０５〜１００μｍ、好ましくは０．５〜
５０μｍ、更に好ましくは１〜３０μｍのものを使用す
ることが必要で、これにより、歪変化に対して広い歪範
囲で応力が一定である硬質ポリウレタンフォームが得ら
れる。なお、このようにセル膜中に粉体が存在すること
により、圧縮率の変化に対して一定の応力が持続するメ
カニズムについては、まだ十分に解明されていないが、
異質な粉体の存在が一つ一つのセルの破壊応力を一定化
させるものと推定される。即ち、粉体の存在は、それぞ
れのセルにおいて応力集中点となり、あたかもノッチを
入れたような効果が発現するものと考えられる。
平均粒径が０．０５〜１００μｍ、好ましくは０．５〜
５０μｍ、更に好ましくは１〜３０μｍのものを使用す
ることが必要で、これにより、歪変化に対して広い歪範
囲で応力が一定である硬質ポリウレタンフォームが得ら
れる。なお、このようにセル膜中に粉体が存在すること
により、圧縮率の変化に対して一定の応力が持続するメ
カニズムについては、まだ十分に解明されていないが、
異質な粉体の存在が一つ一つのセルの破壊応力を一定化
させるものと推定される。即ち、粉体の存在は、それぞ
れのセルにおいて応力集中点となり、あたかもノッチを
入れたような効果が発現するものと考えられる。
【００２４】ここで、使用される粉体の平均粒径が０．
０５μｍより小さい場合は応力集中点を形成できない場
合があり、１００μｍを超えると通常利用されるウレタ
ン発泡器での使用が困難となる場合がある。
０５μｍより小さい場合は応力集中点を形成できない場
合があり、１００μｍを超えると通常利用されるウレタ
ン発泡器での使用が困難となる場合がある。
【００２５】本発明で使用できる粉体の材質としては、
上述した平均粒径を有すれば特に制限されず、例えば炭
酸カルシウム、水酸化アルミニウムなどの無機化合物；
鉄、アルミニウムなどの金属；更にポリアミド、塩化ビ
ニル、メラミン等の有機物が挙げられ、これらの１種を
単独で又は２種以上を併用して使用することができる。
上述した平均粒径を有すれば特に制限されず、例えば炭
酸カルシウム、水酸化アルミニウムなどの無機化合物；
鉄、アルミニウムなどの金属；更にポリアミド、塩化ビ
ニル、メラミン等の有機物が挙げられ、これらの１種を
単独で又は２種以上を併用して使用することができる。
【００２６】また、このような平均粒径の粉体の使用量
は、全ポリヒドロキシ化合物１００重量部に対して、１
〜２００重量部、特に２〜５０重量部の範囲とすること
が好ましい。粉体の使用量が１部未満であると、応力集
中点の存在が小さ過ぎて歪に対する応力が一定にならな
い場合があり、一方２００重量部を超える場合、混合・
撹拌して硬質ウレタンフォームを形成させる際の反応液
の粘度が著しく増加し、混合・撹拌効率が低下すると共
に、非反応性成分が増加し、この非反応性成分の増加は
反応時の生成熱減少にもつながり、結果として反応完結
性が低下し、強度不足などを招く場合がある。
は、全ポリヒドロキシ化合物１００重量部に対して、１
〜２００重量部、特に２〜５０重量部の範囲とすること
が好ましい。粉体の使用量が１部未満であると、応力集
中点の存在が小さ過ぎて歪に対する応力が一定にならな
い場合があり、一方２００重量部を超える場合、混合・
撹拌して硬質ウレタンフォームを形成させる際の反応液
の粘度が著しく増加し、混合・撹拌効率が低下すると共
に、非反応性成分が増加し、この非反応性成分の増加は
反応時の生成熱減少にもつながり、結果として反応完結
性が低下し、強度不足などを招く場合がある。
【００２７】上記発泡原料を発泡・反応させて硬質ポリ
ウレタンフォーム製造する場合、発泡・反応は、通常の
硬質ポリウレタンフォームと同様の方法を採用すること
ができるが、発泡速度は、ライズタイムを１０〜１４０
秒、特に１５〜１１０秒の範囲に調整することが好まし
く、ライズタイムが１０秒より短いと必要十分な撹拌時
間が得られないと共に、フォーム内にスコーチが発生し
易くなる場合がある。一方、１４０秒を超えるとセルが
球形に近くなるため、上述したようにエネルギー吸収効
率が低下する場合がある。
ウレタンフォーム製造する場合、発泡・反応は、通常の
硬質ポリウレタンフォームと同様の方法を採用すること
ができるが、発泡速度は、ライズタイムを１０〜１４０
秒、特に１５〜１１０秒の範囲に調整することが好まし
く、ライズタイムが１０秒より短いと必要十分な撹拌時
間が得られないと共に、フォーム内にスコーチが発生し
易くなる場合がある。一方、１４０秒を超えるとセルが
球形に近くなるため、上述したようにエネルギー吸収効
率が低下する場合がある。
【００２８】本発明の衝撃吸収材は、エネルギー吸収効
率が高く、優れた衝撃吸収性を有し、しかも温度変化に
対し、エネルギー吸収効果の変化が少ないため、運動場
の壁やフェンス、ヘルメットの内張り、梱包用衝撃材な
どとして好適に用いられるほか、特に自動車のバンパ
ー、ドア、フェンダー、ピラー、フロア、トランクなど
のボディーに配設する衝撃吸収部材として有効に用いら
れる。
率が高く、優れた衝撃吸収性を有し、しかも温度変化に
対し、エネルギー吸収効果の変化が少ないため、運動場
の壁やフェンス、ヘルメットの内張り、梱包用衝撃材な
どとして好適に用いられるほか、特に自動車のバンパ
ー、ドア、フェンダー、ピラー、フロア、トランクなど
のボディーに配設する衝撃吸収部材として有効に用いら
れる。
【００２９】次に、本発明の実施例と比較例を示す。
【００３０】［実施例、比較例］表１に示す配合処方に
従って、まず、１リットルの紙コップにポリヒドロキシ
化合物２００ｇを秤量し、これに所定量の触媒、シリコ
ーン整泡剤及び水を添加し、プロペラ式撹拌機により約
１０秒撹拌後、更に所定量の表１に示す粉体を加えて約
３０秒間十分に混合・撹拌した。
従って、まず、１リットルの紙コップにポリヒドロキシ
化合物２００ｇを秤量し、これに所定量の触媒、シリコ
ーン整泡剤及び水を添加し、プロペラ式撹拌機により約
１０秒撹拌後、更に所定量の表１に示す粉体を加えて約
３０秒間十分に混合・撹拌した。
【００３１】次いで、この均一混合液に所定量の粗製ジ
フェニルメタンジイソシアネートを添加し、室温中で約
５秒間高速撹拌し、この高速撹拌した反応液を２５０ｍ
ｍ×２５０ｍｍ×２５０ｍｍの木製モールド内にセット
されたポリエチレン製の袋へ注ぎ、室温にて発泡・反応
させた。得られたフォームを５０℃のオーブン中で約１
０分間アフターキュアーを行って硬質ポリウレタンフォ
ームを得た。この場合、粗製ジフェニルメタンジイソシ
アネート添加後の高速撹拌開始の時点から反応液の見か
けの体積増加が終了するまでに要した時間を、各フォー
ムのライズタイム（発泡・硬化時間）とした。
フェニルメタンジイソシアネートを添加し、室温中で約
５秒間高速撹拌し、この高速撹拌した反応液を２５０ｍ
ｍ×２５０ｍｍ×２５０ｍｍの木製モールド内にセット
されたポリエチレン製の袋へ注ぎ、室温にて発泡・反応
させた。得られたフォームを５０℃のオーブン中で約１
０分間アフターキュアーを行って硬質ポリウレタンフォ
ームを得た。この場合、粗製ジフェニルメタンジイソシ
アネート添加後の高速撹拌開始の時点から反応液の見か
けの体積増加が終了するまでに要した時間を、各フォー
ムのライズタイム（発泡・硬化時間）とした。
【００３２】次いで、得られたフォームについてフォー
ム密度をＪＩＳ−Ａ−９５１４により測定し、また応力
−歪特性を下記方法により測定した。なお、これらの測
定はフォームの発泡・硬化が終了した後、３日間放置し
た後に実施した。
ム密度をＪＩＳ−Ａ−９５１４により測定し、また応力
−歪特性を下記方法により測定した。なお、これらの測
定はフォームの発泡・硬化が終了した後、３日間放置し
た後に実施した。
【００３３】応力−歪特性の測定方法 得られた硬質ポリウレタンフォームを高さ３０ｍｍ・幅
５０ｍｍ・長さ５０ｍｍの試験片に切り取り、島津製作
所製のオートグラフＡＧＳ−５００Ａを用いた平板間圧
縮により、試験片の高さ方向（セルの長径方向、つまり
発泡方向）を５０ｍｍ／ｓｅｃの降下スピードで圧縮し
た。この結果を図１に示す。
５０ｍｍ・長さ５０ｍｍの試験片に切り取り、島津製作
所製のオートグラフＡＧＳ−５００Ａを用いた平板間圧
縮により、試験片の高さ方向（セルの長径方向、つまり
発泡方向）を５０ｍｍ／ｓｅｃの降下スピードで圧縮し
た。この結果を図１に示す。
【００３４】なお、表には応力−歪特性は、５０％歪時
応力と有効歪で表示した。この５０％歪時応力は、図４
に示したように試験片の高さ方向に対する圧縮率が５０
％に達した時の応力、有効歪は、応力が急激に上昇し始
める圧縮歪を表す。
応力と有効歪で表示した。この５０％歪時応力は、図４
に示したように試験片の高さ方向に対する圧縮率が５０
％に達した時の応力、有効歪は、応力が急激に上昇し始
める圧縮歪を表す。
【００３５】
【表１】 （注） （１）ポリヒドロキシ化合物：武田薬品工業（株）製の
ポリエーテルポリオールＧＲ３０Ｃ（ＯＨ価＝４３０） （２）整泡剤：日本ユニカー（株）製のシリコーン整泡
剤Ｌ−５４３０、表面張力１９．２ｄｙｎ／ｃｍ 整泡剤の表面張力は、協和化学（株）製のＣＢＶＰ式表
面張力計Ａ−３型を用い、２５℃にて測定した。 （３）触媒：花王（株）製のテトラメチルヘキサメチレ
ンジアミン、カオライザーＮｏ．１ （４）粉体Ａ：白石カルシウム（株）製の重質炭酸カル
シウム、ホワイトンＳＢ（平均粒径１．８μｍ） （５）粉体Ｂ：戸田工業（株）製のバリウムフェライ
ト、ＧＰ−５００（平均粒径１．２μｍ） （６）ポリイソシアネート：住友バイエルウレタン
（株）製の粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、４
４Ｖ２０
ポリエーテルポリオールＧＲ３０Ｃ（ＯＨ価＝４３０） （２）整泡剤：日本ユニカー（株）製のシリコーン整泡
剤Ｌ−５４３０、表面張力１９．２ｄｙｎ／ｃｍ 整泡剤の表面張力は、協和化学（株）製のＣＢＶＰ式表
面張力計Ａ−３型を用い、２５℃にて測定した。 （３）触媒：花王（株）製のテトラメチルヘキサメチレ
ンジアミン、カオライザーＮｏ．１ （４）粉体Ａ：白石カルシウム（株）製の重質炭酸カル
シウム、ホワイトンＳＢ（平均粒径１．８μｍ） （５）粉体Ｂ：戸田工業（株）製のバリウムフェライ
ト、ＧＰ−５００（平均粒径１．２μｍ） （６）ポリイソシアネート：住友バイエルウレタン
（株）製の粗製ジフェニルメタンジイソシアネート、４
４Ｖ２０
【００３６】図１、表１の結果より、粉体を配合しない
もの（比較例）は、降伏点が認められ、有効歪が大き
く、エネルギー吸収効率が低い。これに対して粉体を配
合したものは、図１に示したように、圧縮率が１０〜６
５％の範囲で応力がほぼ一定であり、歪に対し応力の安
定性が極めて高いと共に、降伏点も見られず、エネルギ
ー吸収効率が高いことが認められる。このことは、実施
例１及び比較例で得られたフォームを圧縮した際の様子
を観察すると、それぞれ図２，６で示すように、実施例
１で得られたフォームは圧縮方向から順次座屈が生じ、
座屈が生じていない部分はフォーム自体のセル形状を保
つため、座屈が生じていない部分が存在する範囲では歪
に対して応力が一定であるのに対し、比較例のものは、
座屈がほぼフォーム内部全体に生じ、各セルに対し応力
がかかるため歪に対し応力が変動することによるものと
考えられる。
もの（比較例）は、降伏点が認められ、有効歪が大き
く、エネルギー吸収効率が低い。これに対して粉体を配
合したものは、図１に示したように、圧縮率が１０〜６
５％の範囲で応力がほぼ一定であり、歪に対し応力の安
定性が極めて高いと共に、降伏点も見られず、エネルギ
ー吸収効率が高いことが認められる。このことは、実施
例１及び比較例で得られたフォームを圧縮した際の様子
を観察すると、それぞれ図２，６で示すように、実施例
１で得られたフォームは圧縮方向から順次座屈が生じ、
座屈が生じていない部分はフォーム自体のセル形状を保
つため、座屈が生じていない部分が存在する範囲では歪
に対して応力が一定であるのに対し、比較例のものは、
座屈がほぼフォーム内部全体に生じ、各セルに対し応力
がかかるため歪に対し応力が変動することによるものと
考えられる。
【００３７】
【発明の効果】本発明の衝撃吸収材は、衝撃吸収能に優
れ、このため運動場の壁やフェンス、ヘルメットの内張
り、自動車のバンパーやボディーの衝撃吸収部材、梱包
用緩衝材などとして幅広く使用することができる。
れ、このため運動場の壁やフェンス、ヘルメットの内張
り、自動車のバンパーやボディーの衝撃吸収部材、梱包
用緩衝材などとして幅広く使用することができる。
【図１】実施例及び比較例で得られたフォームそれぞれ
の圧縮歪に対する応力を示すグラフである。
の圧縮歪に対する応力を示すグラフである。
【図２】実施例１で得られたフォームを圧縮した際に観
察したフォームの圧縮状態を示す説明図である。
察したフォームの圧縮状態を示す説明図である。
【図３】本発明方法によって得られた硬質ポリウレタン
フォームの圧縮歪に対する応力を示すグラフである。
フォームの圧縮歪に対する応力を示すグラフである。
【図４】セルの断面が長い楕円形のものと円形のものと
に圧力がかかる状態を示す模式図である。
に圧力がかかる状態を示す模式図である。
【図５】ポリスチレンフォームと硬質ポリウレタンフォ
ームの圧縮歪に対する応力を示したグラフである。
ームの圧縮歪に対する応力を示したグラフである。
【図６】比較例で得られたフォームを圧縮した際に観察
したフォームの圧縮状態を示す説明図である。
したフォームの圧縮状態を示す説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｃ０８Ｌ 75:04 (56)参考文献 特開 昭50−12194（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−35295（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−37997（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−135128（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−279619（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−17552（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−510084（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08L 75/00 - 75/12 C08J 9/02
Claims (1)
- 【請求項１】 表面張力が１６〜２２ｄｙｎ／ｃｍの範
囲の整泡剤が配合され、平均粒径０．５〜１００μｍの
粉体を分散含有してなり、−３０〜１００℃で圧縮した
とき、応力−圧縮歪曲線で降伏点を持たず、圧縮率が１
０〜６５％の範囲で応力が実質的に一定である硬質ポリ
ウレタンフォームからなることを特徴とする衝撃吸収
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16848392A JP3173136B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 衝撃吸収材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16848392A JP3173136B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 衝撃吸収材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05331364A JPH05331364A (ja) | 1993-12-14 |
| JP3173136B2 true JP3173136B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=15868934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16848392A Expired - Fee Related JP3173136B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 衝撃吸収材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3173136B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP5435991B2 (ja) * | 2009-03-13 | 2014-03-05 | 株式会社ブリヂストン | ポリウレタンフォーム |
| MX2016016206A (es) * | 2014-06-12 | 2017-02-23 | Bridgestone Corp | Articulo moldeado de espuma de poliuretano suave y cojin de asiento. |
| JP6387772B2 (ja) * | 2014-09-30 | 2018-09-12 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置の拘束治具 |
| US20170321028A1 (en) * | 2016-05-09 | 2017-11-09 | Johns Manville | System and method for making high-density cover boards |
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1992
- 1992-06-03 JP JP16848392A patent/JP3173136B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05331364A (ja) | 1993-12-14 |
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