JP3733991B2

JP3733991B2 - 軟質ポリウレタンフォームの製造方法

Info

Publication number: JP3733991B2
Application number: JP19652697A
Authority: JP
Inventors: 英也木下; 憲幸山口; 肇長谷川
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2017-07-07
Also published as: JPH10176073A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通常の軟質ポリウレタンフォームに比べて優れた高吸水性を有する軟質ポリウレタンフォームの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶用板ガラスや建築用板ガラス等のガラス洗浄、ＯＡ機器分野におけるクリーンルームの水分の拭き取り材、ワイパー、ハードディスク洗浄やプリンターのインク吸収材、吸水ロール、吸汗や保温を必要とする分野、水耕栽培用、自動車の洗車後の水分の拭き取り材、雑貨等、水を嫌うあるいは保水用等多くの用途に対して、その水分保水・除去・洗浄用に高吸水性のフォームが使用されている。
【０００３】
特に、ＯＡ機器の製造工程におけるハードディスクの洗浄は、従来フロンを用いて洗浄していたが、フロンがオゾン破壊により地球環境に悪影響を与えることから、水洗浄に切り替えられたために、この水を完全に取り除くことが必要となっており、このためこれらの用途等に有効に用いられる材料が求められてきた。
【０００４】
このような用途に使用されている高吸水性を有するフォームとしては、ポリビニルアルコールを主鎖としたＰＶＡフォームが圧倒的に多く、また元来むしろ疎水性である軟質ポリウレタンフォームを吸水性を有するように改良した特殊なポリウレタンフォームも一部で使用されている（米国特許第５，４６０，６５５号、同第５，４１５，６２７号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現在上記のような用途に使用されているものとしては上述したようにＰＶＡフォームがあり、その吸水性については優れた性能を有しているが、乾燥状態では全く弾力性がなく固体状態になり、再使用の場合に対象物を傷つけたり変形させたりしてしまうという問題点があり、更には高価であるという点からも改良が必要である。
【０００６】
一方、通常ポリウレタンフォームの製造に使用される主原料の１つであるポリオールにエチレンオキサイドを多量に使用した特殊なポリオールを用いて、その吸水性を高めようとする提案がなされている。
【０００７】
このフォームは、通常の乾燥時においても柔軟で弾性を有し、その吸水性はある程度増大するが、なおＰＶＡフォームと同等の吸水性を持つまでには至っていない。更には、特殊なポリオールを使用するという点から、当然のことながら価格的にも高い。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、ＰＶＡフォームと同等あるいはそれ以上の高い吸水性を有し、かつその柔軟性、弾性により処理の対象物に対して傷等を与えることもなく、しかも価格的にも比較的安価な軟質ポリウレタンフォームの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明は、上記目的を達成するため、下記軟質ポリウレタンフォームの製造方法を提供する。
請求項１：
親水性を有する有機酸金属塩及び／又はその重合体を含むポリオール、イソシアネート及び水を主成分とする配合物を発泡して軟質ポリウレタンフォームを製造するに当り、前記親水性を有する有機酸金属塩及び／又はその重合体を含むポリオールが全ポリオールに占める割合を５０〜１００重量％とし、かつ、前記発泡後のポリウレタンフォームを元の厚さの５〜８０％に圧縮することを特徴とする高吸水性軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
請求項２：
前記親水性を有する有機酸金属塩及び／又はその重合体を含むポリオールが、ポリオール／有機酸金属塩及び／又はその重合体が５０／５０〜９５／５の重量割合で混合又は重合されたポリオールである請求項１記載の製造方法。
請求項３：
前記親水性を有する有機酸金属塩及び／又はその重合体を含むポリオールが、ポリオールに有機酸金属塩を添加、混合し、このポリオール中で該有機酸金属塩を重合して、ポリオール中で上記有機酸金属塩の重合体を生成させたものである請求項１又は２記載の製造方法。
請求項４：
前記配合物が、前記親水性を有する有機酸金属塩及び／又はその重合体を含むポリオール１００重量部に対し、前記イソシアネートが２０〜１００重量部、前記水が１〜７重量部配合されてなる請求項１，２又は３記載の製造方法。
【００１０】
本発明は、ポリオールとして、アクリル酸塩、ポリアクリル酸塩等の親水性を有する有機酸金属塩及び／又はその重合体をポリオール中に含んだものを用いることにより、元来は、むしろ疎水性である軟質ポリウレタンフォームを親水性化すると共に、更に該フォームを圧縮することにより、その表面状態を微細化することで毛細管現象を促進させ、更に吸水力を高めることができる。
【００１１】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の軟質ポリウレタンフォームの製造方法は、まず、ポリオール、イソシアネート、水を主成分とする配合物を発泡して軟質ポリウレタンフォームを得るものであるが、この場合、本発明においては、上記ポリオールの一部又全部として親水性有機酸金属塩及び／又はその重合体を含有するポリオールを使用する。
【００１２】
この場合、有機酸としては、アクリル酸が好ましいものとして挙げられ、その重合体としてはポリアクリル酸が挙げられる。また、金属塩としてはカリウム、マグネシウム、スズ、銅、リチウム、銀等が有効であり、中でもカリウム、ナトリウムが好ましい。
【００１３】
一方、上記有機酸金属塩又はその重合体に含有されるポリオールの種類に特に制限はないが、開始剤として、グリセリン、トリメチロールプロパン又はジエチレングリコール等を用い、プロピレンオキサイド又はエチレンオキサイド等を付加したポリエーテルポリオールが挙げられる。なお、上記ポリオールのＯＨ価は１０〜１００、特に２０〜６０であることが好ましい。
【００１４】
本発明に用いる有機酸金属塩及び／又はその重合体含有ポリオールは、ポリオール／有機酸金属塩及び／又はその重合体が５０／５０〜９５／５の重量割合で混合又は重合されたポリオールが好ましい。
【００１５】
即ち、本発明に用いる有機酸金属塩及び／又はその重合体含有ポリオールとしては、ポリオール中にアクリル酸ナトリウム等の有機酸金属塩を添加、混合した後、このポリオール中で該有機酸金属塩を重合して、ポリアクリル酸ナトリウム等の有機酸金属塩の重合体を生成したものが好ましい。この場合、アクリル酸ナトリウム等の有機酸金属塩は、通常ポリオールとは反応しないが、ポリオール中で有機酸金属塩の重合体を生成させることにより、平均粒子径が０．５〜１０μｍ程度の重合体が得られる。これは、通常のポリアクリル酸ナトリウム樹脂等の有機酸金属塩の重合体の平均粒子径が１００μｍ程度であるのに比べて、細粒であり、また、ポリオール中で生成するので、ポリオールに絡まり、ポリオールや軟質ポリウレタンフォームから抜け落ちにくい。従って、単に軟質ポリウレタンフォームの製造時にポリオール、イソシアネート、水に有機酸金属塩重合体を添加して、フォームを製造する場合に比べて、得られるフォームの吸水性が繰り返し使用しても低下しにくい。また、ポリオール、イソシアネート、水に有機酸金属塩重合体を添加した場合、フォーム製造用材料の粘度が高くなり、フォームが製造しにくくなるおそれがあるが、ポリオール中で重合体を生成したものを用いた場合は、かかる不利は生じ難い。
【００１６】
上記有機酸金属塩及び／又はその重合体含有ポリオールは、他の通常のポリオール、例えば開始剤のグリセリン、トリメチロールプロパン又はジエチレングリコールなどにプロピレンオキサイド、エチレンオキサイドなどを付加したポリエーテルポリオール、開始剤のジエチレングリコール、トリメチロールプロパン又はグリセリンなどにアジピン酸を付加したポリエステルポリオールなどとブレンドして使用することができる。この場合、上記有機酸金属塩及び／又はその重合体含有ポリオールは、全ポリオール中２０〜１００重量％、特に５０〜１００重量％であることが好ましい。２０重量％未満の含有量では、目的とする吸水性が得られず、好ましくない。
【００１７】
また、イソシアネートとしては特に制限されず、軟質ポリウレタンフォームの製造に用いる通常のジイソシアネートを用いることができ、例えばＴＤＩ、Ｃ−ＭＤＩなどを使用することができる。
【００１８】
上記イソシアネートの配合量は、軟質ポリウレタンフォームを製造する場合の常用量でよく、通常全ポリオール１００重量部に対し２０〜１００重量部、特に５０〜１００重量部である。
【００１９】
水の配合量も常用量でよく、通常全ポリオール１００重量部に対し１〜７重量部、特に１〜５重量部である。
【００２０】
軟質ポリウレタンフォームを得るために用いる配合物には、更に触媒、架橋剤、整泡剤等を配合することが好ましい。即ち、上記有機酸金属塩及び／又はその重合体含有ポリオールを用いて発泡させた場合、反応性が通常の場合に比べて遅くなり、また、通常の配合処方のフォームより硬度が低くなるため、硬度をアップさせるために架橋剤を使用することができる。また、特にその用途により求められる厳密な水分を除去する場合には、本発明の高吸水性の軟質ポリウレタンフォームを使用する際に、該フォームと接触した時点で該フォーム内に存在する溶出物が対象物に付着することのないようにするために、必要に応じて反応性の触媒あるいは整泡剤を用いることが望ましい。
【００２１】
ここで、触媒としては、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ビス−（ジメチルアミノエチル）エーテル、テトラメチルプロピレンジアミン、トリメチルアミノエチルピペラジン、テトラメチルエチレンジアミン、ジメチルベンジルアミン、メチルモルホリン、エチルモルホリン、トリエチレンジアミン等の軟質ポリウレタンフォームの製造に用いる通常のアミン触媒を使用することができる。この場合、溶出などが問題となる用途には、反応性を有するアミン触媒、例えばジメチルアミノエトキシエトキシエタノール、ジメチルアミノヘキサノールなどの使用が好ましい。上記触媒の使用量は、全ポリオール１００重量部に対し０．００１〜５重量部、特に０．１〜２重量部とすることができる。
【００２２】
また、用途により高硬度のものが望まれる場合には架橋剤を配合し得る。架橋剤としては、トリメチロールプロパン、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジプロピレングリコール等、及びそれらにプロピレンオキサイド又はエチレンオキサイドを付加させたものなどを挙げることができ、その配合量は全ポリオール１００重量部に対して０〜１０重量部、特に１〜５重量部とすることが好ましい。
【００２３】
更に、整泡剤についても、通常軟質ポリウレタンフォーム発泡に使用されるシリコーン系等の整泡剤が使用される。その使用量は、全ポリオール１００重量部に対し０．１〜３重量部、特に０．５〜１．５重量部とすることができる。
【００２４】
上記成分が配合された配合物から軟質ポリウレタンフォームを発泡、製造する条件は、通常の条件でよいが、発泡温度は２０〜３０℃が好ましい。
【００２５】
また、このようにして得られる軟質ポリウレタンフォームは、そのセル径（セル数）が１０〜７０個／ｉｎｃｈ、特に４５〜７０個／ｉｎｃｈであることが好ましい。１０個／ｉｎｃｈ未満であると十分な吸水性が得られず、７０個／ｉｎｃｈを超えるとポリウレタンフォーム自体の製造が困難になる場合が生じる。
【００２６】
次に、上記軟質ポリウレタンフォームは、更にプレス機等を用いて圧縮させる。圧縮の程度は、元のフォームの厚さの５〜８０％に圧縮することが必要であり、好ましくは２０〜７０％に圧縮することがより好ましい。フォームの圧縮が５％未満では、性能上は問題はなく、また吸水性も有するが、フォームの耐久性やコストが問題となり、また、８０％を超えると十分な吸水性が得られないため好ましくない。
なお、フォームを圧縮する方向はいずれの方向でもよい。
【００２７】
このようにフォームを例えば熱プレス等により熱圧縮を与えて該フォームの表面状態を微細化させることにより、毛細管現象を促進させ、あるいはフォーム密度をアップさせることにより、吸水力を更に高めることができ、本発明の高吸水性を有する軟質ポリウレタンフォームが完成する。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００２９】
〔実施例１〜４，比較例１〜３〕
表１に示す成分からなる配合物を調製した。
【００３０】
【表１】

＊１：三洋化成製「ＳＱ−５２１」，ＯＨ価＝３０，
ポリアクリル酸ナトリウム含有ポリエーテルポリオール（グリセリンにプロピレンオキサイド及びエチレンオキサイドを付加したポリエーテル中にアクリル酸ナトリウムを添加、重合してポリエーテル中でポリアクリル酸ナトリウムを生成させたポリエーテルポリオール）
＊２：ダウ製「Ｖ−３０３０」，グリセリンにプロピレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオール
＊３：旭硝子製「ＥＸ４３０」，分子量４００，官能基＝３，
グリセリンにプロピレンオキサイドを付加
＊４：花王製「２３Ｐ」，反応型アミン触媒，
ジメチルアミノエトキシエトキシエタノール
＊５：東ソー製「ＨＰＷ」，アミン触媒，
Ｎ−メチル−Ｎ−ヒドロキシエチルピペラジン
＊６：三共エアプロダクツ製「ＤＡＢＣ０−３３ＬＶ」，トリエチレンジアミン
＊７：花王製，Ｎ−エチルモルホリン
＊８：日本ユニカー製「Ｌ５３４０」，シリコーン系界面活性剤，
ジメチルポリシロキサンにエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加
＊９：信越シリコーン製「Ｆ２４２ＴＢ」，
ジメチルシポリロキサンにエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加
＊１０：武田薬品製「Ｔ８８０」，
トリメチロールプロパンにプロピレンオキサイドを付加
＊１１：日東化成製，スタナスオクトエート
＊１２：日本ポリウレタン製「Ｔ−８０」，トリレンジイソシアネート
【００３１】
次に、上記配合物を２５℃で発泡させ、高さ３００ｍｍ×幅８００ｍｍ×長さ２００ｍｍの大きさの軟質ポリウレタンフォームを得た。そのセル径を表２に示す。これらのフォームにつき、熱プレスを用いて１８０℃で２分間圧縮し、表２に示す圧縮率のフォームを製造し、その密度、硬度、吸水率を下記方法で測定した。結果を表２に示す。
【００３２】
（１）密度：ＪＩＳ−Ｋ６４０１に準ずる。
（２）硬度：ＪＩＳ−Ｋ６４０１に準ずる。
（３）吸水テスト：
Ａ法：厚み１０ｍｍ以上のフォームの上に水滴１ｍｌを落とし、完全に吸い込むまでの時間（単位＝秒）。
Ｂ法：厚さ１０ｍｍ×幅１５ｍｍ×長さ４０ｍｍの試験片を垂直にして、下部１０ｍｍを水中に沈め、水面からの高さが１０ｍｍ（Ｂ₁）、２０ｍｍ（Ｂ₂）まで水を吸いあげるまでの時間（単位＝秒）。
【００３３】
【表２】

【００３４】
上記実施例に示した本発明のポリウレタンフォーム圧縮体は、通常の配合の比較例に示すポリウレタンフォームの圧縮体よりも短時間で優れた吸水性を示している。また、本発明の配合のポリウレタンフォームにおいても、これを圧縮したものとしないものでは圧縮した方がその吸水性が大幅にアップし、吸水性が優れることがわかる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、吸水性の高い軟質ポリウレタンフォームを安価に製造することができる。

Claims

親水性を有する有機酸金属塩及び／又はその重合体を含むポリオール、イソシアネート及び水を主成分とする配合物を発泡して軟質ポリウレタンフォームを製造するに当り、前記親水性を有する有機酸金属塩及び／又はその重合体を含むポリオールが全ポリオールに占める割合を５０〜１００重量％とし、かつ、前記発泡後のポリウレタンフォームを元の厚さの５〜８０％に圧縮することを特徴とする高吸水性軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
前記親水性を有する有機酸金属塩及び／又はその重合体を含むポリオールが、ポリオール／有機酸金属塩及び／又はその重合体が５０／５０〜９５／５の重量割合で混合又は重合されたポリオールである請求項１記載の製造方法。
前記親水性を有する有機酸金属塩及び／又はその重合体を含むポリオールが、ポリオールに有機酸金属塩を添加、混合し、このポリオール中で該有機酸金属塩を重合して、ポリオール中で上記有機酸金属塩の重合体を生成させたものである請求項１又は２記載の製造方法。
前記配合物が、前記親水性を有する有機酸金属塩及び／又はその重合体を含むポリオール１００重量部に対し、前記イソシアネートが２０〜１００重量部、前記水が１〜７重量部配合されてなる請求項１，２又は３記載の製造方法。