JP3207571B2 - 湿気速硬化性成形材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は湿気速硬化性成形材料、
とくにはスポーツや医療の分野において患部を固定した
り矯正したりするのに用いられる、ポリウレタンを主剤
とした貯蔵安定性に優れた湿気速硬化性成形材料に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、スポーツや医療の分野では患部を
固定したり矯正したりするために多くの成形材料が使用
されている。例えば、むち打ち症等の頚椎疾患に使用す
る頚椎装具（フィラデルフィアブレース）はポリエチレ
ンフォームを首の形に成形し、補強板をつけた物を首の
前後から当ててマジックテープで止めて使用される。ま
た、脳性マヒ、筋ジストロフィー等の障害者は自力で姿
勢の保持ができないため、体を大きく包むように保持固
定することが必要で、ウレタンフォームを貼り合わせた
後、これにカバーを被せた物が障害者用良肢位保持装置
として使用されている。さらに、カリエスなどの脊椎損
傷の治療には、患者をベッドに安静かつ治療方法にのっ
とった形で固定する必要があり、石膏ギブス包帯のシー
ト状の物を水に浸し、患部（背中全体）に体の線が忠実
に出るように何枚も重ねて作成されるギブスベッドが使
用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】頚椎装具にはオーダー
メードタイプとレディーメードタイプとがあり、オーダ
ーメードタイプは患者に合わせて作るため患部の固定に
は優れるが、陽性モデルを作るため頚椎装具の作製に１
〜２週間かかる欠点がある。一方、レディーメードタイ
プは完全に首の形状に合っていないため固定力が劣る欠
点がある。また、両タイプ共に通気性の無いポリエチレ
ンフォームを使用しているため固定部分が蒸れてくる欠
点がある。障害者用良肢位保持装置として一般に使用さ
れているものは、通常のカーシートや椅子と同じ方法で
プラスチックの成形シートに厚手のウレタンフォームを
貼り合わせた物にカバーをかけて作られるレディーメー
ドタイプで、これは価格が安い代わりに個々の患者への
対応がきかず姿勢保持が十分にできない欠点がある。個
人の体型に合わせるためプラスチックの成形シートの代
わりに木を削って作る特注製品もあるが、高価な上、作
製に時間のかかる欠点がある。ギブスベッドの作製は作
業中に石膏の粉が脱落するためベッド周辺を汚し作業者
も汚れる。しかも患者はギブス包帯が硬化するまでの
間、体を動かせない。またギブスベッドは石膏が完全に
乾くまでの約１週間、ジメジメとして気持ちがよくな
い。乾燥後も通気性がなく蒸れてくる欠点がある。ギブ
スベッドは重いだけでなく表面や角が壊れ易く、その取
り扱いも非常に不便であり、看護婦の作業も重労働であ
る。さらに廃棄に際して成形物が大きく重いため、処理
に特別の業者を必要とする。したがって、本発明の目的
は、特別な技術を必要とせず誰にでも必要なときにその
場で成形でき、硬化が速く軽量で、通気性のある硬化物
を与える、湿気速硬化性成形材料を提供しようとするも
のである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明による湿気速硬化
性成形材料は、見かけ比重１以下の粒状体に、触媒量の
エチルエーテル系触媒と湿気硬化性ポリウレタンプレポ
リマーとをコーティングした後、その所定量を湿気透過
性材料で包装してなる速硬化性成形材料に関するもので
あり、とくには前記粒状体が発泡体であること、前記湿
気硬化性ポリウレタンプレポリマーのコーティング量が
粒状体の２〜30容量％であること、および前記湿気透過
性材料が不織布からなることを、好適とするものであ
る。

【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
湿気速硬化性成形材料で用いられる粒状体は、その見か
け比重が１以下、好ましくは 0.5以下、さらに好ましく
は 0.2以下のもので、これが１を超えるものでは成形材
料として十分な軽量化が得られない。この粒状体には、
有機系材料として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリスチレ
ン、ポリウレタン、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリ
ビニルホルマール、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂などの単独重合
物あるいは共重合物、酢酸セルロース、セルロース、ゴ
ムなどの高分子化合物が挙げられ、これらの内では内部
が中空な発泡体、この発泡体が多数集まった構造のも
の、表面に多数の孔の開いた発泡体などが好ましい。無
機系材料としては、例えば、焼成パーライト、シラスバ
ルーン、多孔質ガラス、中空ガラス、鉱さい、軽石など
の多孔質ないしは発泡質の粒状体が挙げられ、これらは
表面の穴をふさぐために表面をコーティングしたもので
もよい。上記各材料は有機系、無機系を問わず、１種単
独または２種以上の組合せとして使用される。これらの
粒状体の大きさは通常0.05〜10mm、好ましくは 0.1〜７
mm、さらに好ましくは 0.2〜５mmである。また、これら
の粒径は揃っていてもよいし、小さな物と大きな物とが
混在していてもよい。

【０００６】この粒状体にコーティングされるポリウレ
タンプレポリマーは、一液湿気硬化型の、ポリオールと
ポリイソシアネートとを反応して得られる末端にイソシ
アネート基を有するものである。ポリオールとしては、
低分子ポリオール類（例えば、エチレングリコール、プ
ロピレングリコール、グリセリンなど）、アミン類（例
えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリ
レンジアミンなど）またはポリフェノール類に、アルキ
レンオキサイド（例えば、エチレンオキサイド、プロピ
レンオキサイドなど）を付加して得られるポリエーテル
ポリオール；低分子ポリオール類とジカルボン酸（例え
ば、アジピン酸、フタル酸など）との脱水縮合反応によ
り得られるポリエステルポリオール；ラクトン類（例え
ば、γ−ブチルラクトン、ε−カプロラクトンなど）の
開環重合によるポリラクトンポリオール；テトラヒドロ
フランの開環重合によるポリテトラメチレングリコー
ル；ヒマシ油またはそのアルキレンオキサイド付加物；
ブタジエン、イソプレンなどのジエン化合物の重合物で
あって末端にヒドロキシル基を有するポリジエンポリオ
ールまたはその水添物などが挙げられ、これらは１種単
独または２種以上の組合せとして使用される。

【０００７】他方、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、２，６−トリ
レンジイソシアネート、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、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ポリメチ
レンポリフェニレンポリイソシアネートなどの芳香族ポ
リイソシアネート；ヘキサメチレンジイソシアネートな
どの脂肪族ポリイソシアネート；３−イソシアナートメ
チル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシア
ネートなどの脂環式ポリイソシアネート；キシリレンジ
イソシアネートなどのアリール脂肪族ポリイソシアネー
ト；およびこれらのカルボジイミドイミド変性またはイ
ソシアヌレート変性ポリイソシアネートなどがあげら
れ、これらは１種単独または２種以上の組合せとして使
用される。これらのなかで好ましいのは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、ｐ−フェニレンジイソシアネ
ート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート
などの芳香族ポリイソシアネートおよびこれらのカルボ
ジイミド変性ポリイソシアネートである。

【０００８】末端にイソシアネート基を有するウレタン
プレポリマーを得るための、上記ポリオールとポリイソ
シアネートとの配合比率は、通常ポリオール１当量当り
ポリイソシアネート 1.2〜10当量、好ましくは 1.5〜５
当量である。また、この反応は通常30〜 120℃で加熱撹
拌することで達成される。得られたウレタンプレポリマ
ーの粘度は通常室温での測定値で10〜2000Ｐ、好ましく
は20〜1000Ｐである。このウレタンプレポリマーの前記
粒状体に対するコーティング量は、粒状体の２〜30容量
％、好ましくは10〜30容量％であり、これが２容量％未
満では粒状体を十分な強度に硬化させることができず、
また30容量％を超えると各粒状体間の隙間が十分に確保
できず、ウレタンプレポリマーが湿気で硬化する際に生
ずる炭酸ガスの逃げ道がなく、成形材料がふくれて所望
の形状に成形できなくなることがある。

【０００９】他方、エチルエーテル系触媒としては貯蔵
安定性の点からエチルエーテル系のアミン触媒が好まし
く、これには例えば、ビス（ジメチルアミノエチル）エ
ーテル、ビス（モルホリノエチル）エーテル、ビス（ジ
メチルモルホリノエチル）エーテルなどが挙げられ、１
種単独または２種以上の組合せとして使用される。触媒
の使用量は触媒の種類によって異なるが、一般には前記
ポリウレタンプレポリマーの0.01〜５重量％とするのが
好ましく、実際の使用に当たっては、成形材料の硬化が
５〜30分になるように調節することが望ましい。

【００１０】このエチルエーテル系触媒と湿気硬化性ポ
リウレタンプレポリマーの粒状体へのコーティングは、
それぞれ別々に行ってもよいが、両者を従来公知の、例
えばニーダーなどを用いて均一に混合した後、行うのが
好ましく、これにより触媒を粒状体に均一に付着させる
ことができる。なお、上記粒状体へのコーティングに際
しては、上記２成分に加えて、さらに必要に応じて安定
剤、消泡剤、酸化防止剤、着色剤（顔料、染料）、充填
剤（炭酸カルシウム、二酸化チタンなど）などを添加し
てもよい。また、混合物の調製に際しては、粒状体は乾
燥したものを用い、空気中の水分が入らないように窒素
ガスなどの雰囲気下で混合するのが望ましい。

【００１１】このようにしてコーティングされた粒状体
は、つぎにその所定量を湿気透過性の材料で包装されて
本発明の湿気速硬化性成形材料となる。ここで用いられ
る湿気透過性材料としては、織布、編布、不織布、ネッ
ト、プラスチックフィルムに穴をあけたり切込みを入れ
たもの、スライスした発泡体などが挙げられる。これら
の内では、組織の間隙が粒状体の外径よりもやや小さめ
で、柔軟性、伸縮性があり、水分含有率が低く、コーテ
ィングされた粒状体が直接人体に触れるおそれのない材
料が好ましく、その具体例としては、孔や切り込みを入
れて伸縮性を付与した不織布が挙げられる。この湿気透
過性材料は上記コーティングされた粒状体の所定量を１
個の塊にまとめると共に、ポリウレタンプレポリマーに
よるべたつきを作業者の手から隔離して取扱いを容易に
する効果を奏する。図１はこのようにして得られた本発
明の湿気速硬化性成形材料の一実施態様を断面図で示す
もので、図において１はコーティングされた粒状体、２
は湿気透過性材料からなる袋である。

【００１２】本発明の湿気速硬化性成形材料は、さらに
必要に応じて湿気不透過性材料で密封して保存される
が、これにはアルミニウムをポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリアミド、ポリエステルなどの熱可塑性フィル
ムにラミネートしたフィルムなどの包装材料、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネー
トなどのプラスチック容器や金属容器などが挙げられ
る。なお、これら容器への充填に際しては水分が入らな
いように配慮する必要がある。図２は、コーティングさ
れた粒状体１を、湿気透過性材料からなる扁平な袋３に
収納した後、折り畳んで湿気不透過性材料４で被覆した
状態を断面図で示すものである。

【００１３】

【作用】本発明の湿気速硬化性成形材料は見かけ比重１
以下の粒状体を使用しているため軽量である。ポリウレ
タンプレポリマーが粒状体の表面にコーティングされて
いるため、加圧により粒状体の粒子の位置がずれて変形
する。このため対象形成物に押し当てるだけで容易に所
望の形状にすることができる。各粒状体に付着するポリ
ウレタンプレポリマーは空気中の湿気や水分によって硬
化し、粒状体同士を結合して成形物を与える。その際、
エチルエーテル系の触媒はポリウレタンプレポリマーの
硬化速度を速め、硬化時間を適当な時間にする作用があ
る。湿気透過性の包装材料はポリウレタンプレポリマー
でコーティングされた粒状体の集合物を１個の塊にまと
めると共に、ポリウレタンプレポリマーによるべたつき
を作業者の手から隔離して取扱いを容易にする。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の具体的態様を実施例により説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 （ポリウレタンプレポリマー配合物の製造） 製造例１ ４ツ口フラスコにPPG-2000（三洋化成工業社製、商品
名、ポリプロピレンエーテルグリコール、ヒドロキシル
価56mg-KOH/g） 700ｇをとり、加熱下に減圧脱水した
後、60℃でISONATE 125M（三菱化成ダウ社製、商品名、
４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート） 300ｇ
を加えて撹拌した。さらに３時間反応させた後、50℃で
ジモルホリノジエチルエーテル18ｇとベンゾイルクロラ
イド２ｇを加えてさらに１時間撹拌・混合し、ポリウレ
タンプレポリマー配合物を得た。

【００１５】実施例１ エスレンビーズHE（積水化成社製、商品名）を発泡して
直径約２mmの粒状とした発泡スチレンビーズ10リットル
と、上記製造例１で得られたポリウレタンプレポリマー
配合物１リットルとを混合して、切り込みを入れた不織
布ソフロン E RO-50（ユニテック社製、商品名）で作製
したシリンダーに詰め、幅約７cm、厚さ約２cm、長さ約
40cmの板状をした、本発明による湿気速硬化性成形材料
Ａを得た。この成形材料をポリエチレン／アルミニウム
／ポリエチレンの３層からなるアルミラミネートポリ袋
に入れ、ヒートシールして保存用サンプルとした。湿気
速硬化性成形材料Ａをアルミラミネートポリ袋より取り
出し、水に約10秒間漬けた後、軽く水を振り切って、円
周20cmの筒に巻き付け硬化させた。約10分で硬化し円筒
状の成形物が得られた。なお、アルミラミネートポリ袋
にいれた保存用サンプルは６ヶ月経過後でも固まらず、
これを水に漬けたところ良好な硬化性を示した。

【００１６】実施例２（ギブスベッドへの適用） 180リットルのポリエチレン製球状発泡体（旭化成社
製、直径約２mm）を万能混合機に入れ、窒素雰囲気下に
撹拌しながら製造例１で得られたポリウレタンプレポリ
マー配合物30リットルを加えて混合し、発泡体表面にポ
リウレタンプレポリマーを万遍なく付着させた。切り込
みを入れた不織布ソフロン E RO-50（前出）で作製した
100cm× 210cmの大きさの袋に詰め、袋の開口部を接着
して本発明による湿気速硬化性成形材料Ｂを得た。これ
をポリエチレン／アルミニウム／ポリエチレンの３層か
らなるアルミラミネートポリ袋に入れ、ヒートシールし
て保存用サンプルとした。湿気速硬化性成形材料Ｂをア
ルミラミネートポリ袋より取り出して布団状に広げた。
この表面に水を噴霧した後、ポリエチレンフィルムで覆
い、さらに不織布で覆った後、その上に型取りを行う患
者に寝てもらった。約10分後に起き上がり、型を作っ
た。つぎに覆いに使ったポリエチレンフィルムと不織布
とを取り除き、綿メリヤスでカバーをかけ、ギブスベッ
ドを作製した。このギブスベッドは石膏ギブスで作製し
たベッドより非常に軽く、製作後１時間でほぼ湿気感も
なくなり、かつ通気性があり長時間ベッドに入っていて
も違和感がなく快適であった。

【００１７】

【発明の効果】本発明の湿気速硬化性成形材料はワンコ
ンポーネントで使用前に配合する必要がなく、特別な技
術を必要としないため誰にでも成形が容易にできる。硬
化は速くその場で硬化し、すぐに使用できる。成形物は
通気性に富み汗などによる蒸れ、カブレがおきない。さ
らに、この成形材料は貯蔵安定性にも優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る湿気速硬化性成形材料の一実施態
様を示す縦断面図である。

【図２】本発明に係る湿気速硬化性成形材料の別の実施
態様を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１…コーティングされた粒状体、 ２、３…湿気透過性
材料からなる袋、４…湿気不透過性材料。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】見かけ比重１以下の粒状体に、触媒量のエ
   チルエーテル系触媒と湿気硬化性ポリウレタンプレポリ
   マーとをコーティングした後、その所定量を湿気透過性
   材料で包装してなる湿気速硬化性成形材料。
2. 【請求項２】前記粒状体が、発泡体である請求項１記載
   の湿気速硬化性成形材料。
3. 【請求項３】前記湿気硬化性ポリウレタンプレポリマー
   のコーティング量が、前記粒状体の２〜30容量％である
   請求項１または２記載の湿気速硬化性成形材料。
4. 【請求項４】前記湿気透過性材料が、不織布である請求
   項１〜３の各項記載の湿気速硬化性成形材料。