JP4896617B2

JP4896617B2 - 高周波融着用のポリウレタン発泡体及びその製造方法

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Publication number: JP4896617B2
Application number: JP2006206650A
Authority: JP
Inventors: 忠史矢野
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2026-07-28
Also published as: JP2008031310A

Description

本発明は、例えば衣料用、鞄用、靴用などの用途において、高周波振動によりポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とを簡便に、かつ優れた接着強度で接着することができる高周波融着用のポリウレタン発泡体及びその製造方法に関するものである。

熱硬化性樹脂であるポリウレタン発泡体は、超音波接着などの高周波融着が難しい材料であり、両面粘着テープを用いた接着や、粘着剤を用いた接着が採用されてきた。しかし、両面粘着テープを用いた接着や、粘着剤を用いた接着においては、両面粘着テープを用意したり、粘着剤を調製したりしなければならず、そのための工程を必要とし、生産性が低下する原因になっていた。

そのような欠点を解消するために、超音波融着、高周波融着などの方法も提案されている。例えば、一部を開放し、他の部位を融着閉鎖した止水フィルムで構成された袋体と、その袋体内で融着閉鎖部に一体に融着された２枚の保水シートからなる切り花保水具が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この場合、止水フィルムとして熱可塑性樹脂フィルム、保水シートとしてウレタンフォーム（ポリウレタン発泡体）が挙げられ、前記融着が超音波融着や高周波融着によって行われている。また、合成皮革用に有用な高周波融着性に優れたポリウレタン樹脂の製造方法も提案されている（例えば、特許文献２を参照）。すなわち、特定のポリオキシアルキレングリコールとアルキレンジオールとジオールとを有機ジイソシアネートと反応させる方法である。
特開２００１−３２０９６０号公報（第２頁及び第３頁）特開平７−３１４９８６９号公報（第２頁及び第４頁）

しかしながら、ポリウレタン発泡体は熱硬化性樹脂であることから、ポリウレタン発泡体そのものを溶融してその溶融物により融着を行うことは困難である。このため、特許文献１に記載の切り花保水具では、ポリウレタン発泡体で形成された保水シートと熱可塑性樹脂フィルムで形成された止水フィルムとを超音波融着や高周波融着によって接着しようとしても十分な接着強度が得られなかった。一方、特許文献２に記載のポリウレタン樹脂は高周波融着性を向上させるために、ポリオール類として３種類の特定のポリオキシアルキレングリコール、アルキレンジオール及びジオールを使用しているが、被着体の種類、接着条件などによって接着性が変化するため、その都度ポリオール類の組成を検討しなければならず、煩雑であった。従って、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂との接着を高周波融着により簡便に、しかも優れた接着強度を発揮できすることができるポリウレタン発泡体が求められている。

そこで本発明の目的とするところは、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とを、高周波融着により簡便に、かつ優れた接着強度で接着することができる高周波融着用のポリウレタン発泡体及びその製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン発泡体の原料を反応及び発泡させてなるポリウレタン発泡体であって、前記ポリウレタン発泡体の原料には、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液としてポリエチレン樹脂のエマルジョンがポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有され、高周波振動によりポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが接着可能に構成されていることを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体は、請求項１に係る発明において、前記ポリエチレン樹脂の融点は、１００〜１５０℃であることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記ポリウレタン発泡体の原料には、減熱剤として無機化合物の水和物が含有されていることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体の製造方法は、請求項１に記載の高周波融着用のポリウレタン発泡体の製造方法であって、ポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン発泡体の原料には、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂のエマルジョンがポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有され、その原料を反応及び発泡させることを特徴とするものである。

本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体においては、ポリウレタン発泡体の原料に、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液としてポリエチレン樹脂のエマルジョンがポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有されている。このため、得られるポリウレタン発泡体中には微細なポリエチレン樹脂が分散される。そして、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とを接着する場合、高周波振動を与えることにより、微細なポリエチレン樹脂が加熱されて溶融し、接着剤として機能する。従って、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とを、高周波融着により簡便に、かつ優れた接着強度で接着することができる。

請求項２に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体では、ポリエチレン樹脂の融点が１００〜１５０℃であることから、高周波融着時にポリエチレン樹脂が速やかに溶融し、請求項１に係る発明の効果をさらに向上させることができる。

請求項３に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体では、ポリウレタン発泡体の原料に減熱剤として無機化合物の水和物が含有されていることから、ポリウレタン発泡体の製造過程で無機化合物の水和物が分解されて水を生成し、その水の蒸発時に蒸発潜熱が奪われて温度上昇が抑えられる。従って、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加えて、ポリウレタン発泡体の変色を抑制することができる。

請求項４に記載の発明の高周波融着用のポリウレタン発泡体の製造方法では、ポリウレタン発泡体の原料に、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂のエマルジョンがポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有されている。このため、ポリエチレン樹脂のエマルジョン中の水が発泡剤として機能し、発泡が行われる。そして、得られるポリウレタン発泡体中には微細なポリエチレン樹脂が良好に分散される。従って、請求項１に係る発明の効果を有するポリウレタン発泡体を容易に製造することができる。

以下、本発明の最良と思われる実施形態について詳細に説明する。
本実施形態における高周波融着用のポリウレタン発泡体（以下、ポリウレタン発泡体又は単に発泡体ともいう）は、ポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン発泡体の原料を反応及び発泡させてなるものである。その際、ポリウレタン発泡体の原料には、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液がポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有される。そして、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが接着される場合には、ポリウレタン発泡体に高周波振動を加えることにより接着が容易に行われるように構成されている。

次に、前記ポリウレタン発泡体の原料について順に説明する。
（ポリオール類）
ポリオール類としては、ポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオールが用いられる。これらのうち、ポリイソシアネート類との反応性に優れているという点と、ポリエステルポリオールのように加水分解をしないという点から、ポリエーテルポリオールが好ましい。ポリエーテルポリオールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、多価アルコールにプロピレンオキシドとエチレンオキシドとを付加重合させた重合体よりなるポリエーテルポリオール、それらの変性体等が用いられる。多価アルコールとしては、グリセリン、ジプロピレングリコール等が挙げられる。ポリエーテルポリオールとして具体的には、グリセリンにプロピレンオキシドを付加重合させ、さらにエチレンオキシドを付加重合させたトリオール、ジプロピレングリコールにプロピレンオキシドを付加重合させ、さらにエチレンオキシドを付加重合させたジオール等が挙げられる。

ポリエステルポリオールとしては、アジピン酸、フタル酸等のポリカルボン酸を、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等のポリオールと反応させることによって得られる縮合系ポリエステルポリオールのほか、ラクトン系ポリエステルポリオール及びポリカーボネート系ポリオールが用いられる。これらのポリオール類は、原料成分の種類、分子量、縮合度等を調整することによって、水酸基の官能基数や水酸基価を変えることができる。
（ポリイソシアネート類）
前記ポリオール類と反応させるポリイソシアネート類はイソシアネート基を複数個有する化合物であって、具体的にはトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４,４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１,５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、これらの変性物等が用いられる。ポリイソシアネート類のイソシアネート指数（イソシアネートインデックス）は１００以下又は１００を越えてもよいが、通常９０〜１３０程度であり、１００〜１２０が好ましい。ここで、イソシアネート指数は、ポリオール類、発泡剤としての水等のもつ活性水素基に対するポリイソシアネート類のイソシアネート基の当量比を百分率で表したものである。従って、イソシアネート指数が１００を越えるということは、ポリイソシアネート類がポリオール類等より過剰であることを意味する。
（発泡剤）
発泡剤はポリウレタン樹脂を発泡させてポリウレタン発泡体とするためのもので、水が用いられる。水は、泡化反応の反応性が高く、取扱いが容易である。前記ポリエチレン樹脂の水分散液に含まれる水も発泡剤として機能する。発泡剤が水の場合には、軟質ポリウレタン発泡体の見掛け密度を好ましくは２０〜３０ｋｇ／ｍ^３にするため、その含有量をポリオール類１００質量部当たり２〜９質量部とすることが好ましい。水の配合量が２質量部未満では発泡量が少なく、軟質ポリウレタン発泡体の見掛け密度が３０ｋｇ／ｍ^３を越える傾向となり、９質量部を越えると反応及び発泡時に温度が上昇しやすくなり、発泡体内部のやけ（スコーチ）が発生しやすく、その温度を低下させることが難しくなる。
（触媒）
触媒はポリオール類とポリイソシアネート類とのウレタン化反応、発泡剤としての水とポリイソシアネート類との泡化反応などを促進するためのものであり、具体的にはトリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、Ｎ,Ｎ´,Ｎ´−トリメチルアミノエチルピペラジン等の第３級アミン、オクチル酸スズ（スズオクトエート）、ジブチルスズジラウレート等の有機金属化合物（金属触媒）、酢酸塩、アルカリ金属アルコラート等が用いられる。

この触媒としては、その効果を高めるためにアミン触媒と金属触媒とを組合せて用いることが好ましい。アミン触媒の配合量は、ポリオール類１００質量部当たり０．０１〜０．５質量部であることが好ましい。アミン触媒の配合量が０．０１質量部未満の場合には、ウレタン化反応及び泡化反応を十分にかつバランス良く促進させることができなくなる。その一方、０．５質量部を越える場合には、ウレタン化反応や泡化反応が過度に促進されたり、両反応のバランスを損なう結果を招くおそれがある。また、金属触媒の配合量は、ポリオール類１００質量部当たり０．１〜０．５質量部であることが好ましい。金属触媒の配合量が０．１質量部未満の場合には、ウレタン化反応と泡化反応とのバランスを欠き、発泡を良好に行うことができなくなる。その一方、０．５質量部を越える場合には、ウレタン化反応や泡化反応が過剰に促進されるとともに、両反応のバランスが悪くなり、発泡体の歪特性が低下する。
（ポリエチレン樹脂の水分散液）
次に、ポリエチレン樹脂の水分散液について説明する。このポリエチレン樹脂の水分散液は、平均粒子径が０．１〜１μｍの微細なポリエチレン樹脂が水に分散された分散液である。このような微細なポリエチレン樹脂の水分散液がポリウレタン発泡体の原料に含有され、その原料が反応及び発泡されると、ポリウレタン発泡体中には微細なポリエチレン樹脂が均一に分散された状態で存在する。係るポリウレタン発泡体に高周波振動が与えられるとポリエチレン樹脂が溶融し、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが接着されるようになっている。なお、ポリエチレン樹脂の水分散液中における水は発泡剤として機能し、その分発泡剤としての水を配合する必要はない。

ポリエチレン樹脂としては、高密度ポリエチレン樹脂、分岐状低密度ポリエチレン樹脂、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂、高分子量ポリエチレン樹脂等が用いられる。ポリエチレン樹脂の融点は、高周波融着時に速やかに溶融するという観点から１００〜１５０℃であることが好ましい。ポリエチレン樹脂の融点が１００℃未満の場合には、融点が低過ぎて発泡体の形成に悪影響を及ぼしたり、高周波融着時にポリエチレン樹脂が早期に溶融し、また溶融したポリエチレン樹脂が発泡体中で偏る傾向を示して好ましくない。その一方、１５０℃を越える場合には、高周波融着時にポリエチレン樹脂が十分に溶融しない傾向を示し、その機能を満足に発揮できないことがあり、好ましくない。前記高密度ポリエチレン樹脂の融点は１２０〜１４０℃、分岐状低密度ポリエチレン樹脂の融点は１０７〜１２０℃、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂の融点は１２２〜１２４℃及び高分子量ポリエチレン樹脂の融点は１２０〜１３５℃である。

ポリエチレン樹脂の水分散液としては、ポリエチレン樹脂の分散性が良好である点からポリエチレン樹脂のエマルジョンが好ましい。該エマルジョンは、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等の界面活性剤を使用し、ポリエチレン樹脂を水中で常法に従ってエマルジョン化したものである。エマルジョン中におけるポリエチレン樹脂の固形分は、通常２０〜５０質量％程度である。前記エマルジョンを使用することで、平均粒子径が０．１〜１μｍという微細なポリエチレン樹脂をポリウレタン発泡体に分散させることができる。同じ平均粒子径のポリエチレン樹脂であっても、パウダーでポリウレタン発泡体の原料中に分散させると、原料粘度が高くなり過ぎたり、凝集物が生成したりすることから、成形が困難となる。

ポリエチレン樹脂の平均粒子径が０．１μｍ未満の場合には、ポリエチレン樹脂の製造が難しくなると共に、飛散しやすくなり取扱性が悪化して不適当である。一方、１μｍを越える場合には、ポリウレタン発泡体中での分散性が悪くなり、高周波振動が与えられたときにポリエチレン樹脂の溶融性が低下し、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが接着されない部分が生ずる。

ポリウレタン発泡体の原料中におけるポリエチレン樹脂の水分散液の含有量は、ポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部である。この含有量が２質量部未満の場合には、ポリウレタン発泡体中におけるポリエチレン樹脂の割合が少なくなり過ぎてポリエチレン樹脂の機能を満足に発揮することができず、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが接着しなくなる。一方、含有量が３質量部を越える場合には、ポリエチレン樹脂の含有量が過剰となってかえって分散性が悪く、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが接着されない部分が生じてしまい、また得られるポリウレタン発泡体の機械的物性が悪化して不適当である。
（減熱剤としての無機化合物の水和物）
次に、減熱剤について説明する。この減熱剤としての無機化合物の水和物は、ポリウレタン発泡体の製造過程で加熱されたときに減熱（吸熱）作用を発現できる物質である。無機化合物の水和物は、加熱によって分解し、分解により水を生成する材料である。無機化合物の水和物として具体的には、硫酸カルシウム・２水和物（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ、二水石膏、比重２．３２、分解温度１２８〜１６３℃）、硫酸マグネシウムの１水和物から７水和物（ＭｇＳＯ_４・Ｈ_２ＯからＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ、比重２．５７〜１．６８、分解温度１５０℃）、硫酸鉄の１水和物から５水和物（ＦｅＳＯ_４・Ｈ_２ＯからＦｅＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏ、比重２．９７、分解温度１００〜１３０℃）又はそれらの混合物、その他酸化アルミニウムの１水和物から３水和物（Ａｌ_２Ｏ_３・Ｈ_２ＯからＡｌ_２Ｏ_３・３Ｈ_２Ｏ、比重２．４〜３．４、分解温度１５０〜３６０℃）、硫酸銅の５水和物（ＣｕＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏ、比重２．２９）等が用いられる。無機化合物の水和物に含まれる水和水は、固体結晶として常温で安定に存在するものであり、結晶水である。無機化合物の水和物としては、硫酸カルシウムの水和物、硫酸マグネシウムの水和物、硫酸鉄の水和物等の硫酸塩の水和物が好ましい。硫酸塩の水和物は、ポリウレタン発泡体の原料の発泡過程に沿って例えば１００℃以上で硫酸塩の水和物が次第に分解されて水を生成し、減熱作用を発現できるからである。

なお、無機化合物の水和物の比重は１．５〜４．０であることが好ましい。この比重が１．５未満では、無機化合物の水和物（粉体）を体積として大量にポリウレタン発泡体の原料、例えばポリオール類に添加しなければ所定の質量を添加できず、粉体とポリオール類との混合撹拌を良好に行うことができない。しかも、ポリウレタン発泡体中に占める無機化合物の水和物の体積が大きくなって、ポリウレタン発泡体としての物性が低下する。一方、その比重が４．０を越えると、ポリウレタン発泡体の原料特にポリオール中において長期保管すると沈降しやすく反応混合液中への分散性が悪くなって、発熱温度を低下させるという無機化合物の水和物の機能が低下する。

無機化合物の水和物の分解温度は、１００〜１７０℃であることが好ましい。分解温度が１００℃未満の場合には、発泡体原料による反応及び発泡の初期の段階で、すなわち発熱温度の低い段階で分解して水が生成するため、反応及び発泡に悪影響を与えたり、生成した水が発泡剤として機能したりするおそれがある。ちなみに、硫酸カルシウム２水和物（二水石膏）は、１２８℃で分子中の２モルの水のうちの１．５モルの水が分解して遊離の水となり、硫酸カルシウム０．５水和物（半水石膏）となる。また、硫酸マグネシウム７水和物は、１５０℃で分子中の７モルの水のうちの６モルの水が分解して遊離の水となり、硫酸マグネシウム１水和物となる。

無機化合物の水和物の含有量は、ポリオール類１００質量部当たり１０〜４０質量部であることが好ましい。この含有量が１０質量部未満の場合には、分解して生成する水の量が少なく、反応及び発泡に基づく発熱温度の上昇を十分に抑制することができなくなる。一方、含有量が４０質量部を越える場合には、過剰な水が発泡剤として機能し、泡化反応が過度に進行して発熱温度が上昇するおそれがある。
（その他の原料成分）
ポリウレタン発泡体の原料にはその他必要に応じて、整泡剤、架橋剤、充填剤、安定剤、着色剤、難燃剤、可塑剤等が常法に従って配合される。整泡剤としては、シリコーン化合物、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤、ポリエーテルシロキサン、フェノール系化合物等が用いられる。
（ポリウレタン発泡体の製造）
そして、前記ポリウレタン発泡体の原料を常法に従って反応及び発泡させることによりポリウレタン発泡体が製造される。ポリウレタン発泡体を製造する場合には、ポリオール類とポリイソシアネート類とを直接反応させるワンショット法或はポリオール類とポリイソシアネート類とを事前に反応させて末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを得、それにポリオール類を反応させるプレポリマー法のいずれも採用される。また、常温大気圧下に反応及び発泡させるスラブ発泡法及び成形型内にポリウレタン発泡体の原料（反応混合液）を注入、型締めして型内で反応及び発泡させるモールド発泡法のいずれの方法であってもよい。この場合、スラブ発泡法の方が連続生産できる点から好ましい。

ポリウレタン発泡体の原料の反応は複雑であり、基本的には次のような反応が主体となっている。すなわち、ポリオール類とポリイソシアネート類との付加重合によるウレタン化反応、その反応生成物等とポリイソシアネート類との架橋反応などを含む樹脂化反応及びポリイソシアネート類と発泡剤としての水との泡化反応である。
（ポリウレタン発泡体）
このようにして得られるポリウレタン発泡体は、通常軟質ポリウレタン発泡体である。ここで、軟質ポリウレタン発泡体は、軽量で、一般にセル（気泡）が連通する連続気泡構造を有し、柔軟性があり、かつ復元性を有するものをいう。従って、軟質ポリウレタン発泡体は、クッション性、衝撃吸収性、高弾性、低反発弾性等の特性を発揮することができる。

また、軟質ポリウレタン発泡体は、例えばＪＩＳＫ７２２２：１９９９に規定された見掛け密度が好ましくは２０〜３０ｋｇ／ｍ^３、ＪＩＳＫ６４００−５：２００４に規定された引張強さが９０〜１００ｋＰａ、伸びが１２０〜１６０％、ＪＩＳＫ６４００−４：２００４に規定された圧縮残留歪が６〜９％となる。従って、係る軟質ポリウレタン発泡体を、衣料品、鞄、靴、自動車内装部品などとして好適に利用することができる。
（高周波融着）
以上の高周波融着用のポリウレタン発泡体を使用することにより、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とを、高周波振動を加える高周波融着によって接着することができる。この場合、ポリウレタン発泡体同士であれば、双方のポリウレタン発泡体にポリエチレン樹脂が分散されているため、一層優れた接着強度が得られる。その他の熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂などが用いられる。ポリウレタン発泡体に高周波を印加することにより、発泡体が振動発熱して発泡体中のポリエチレン樹脂が溶融し、溶融したポリエチレン樹脂によりポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが融着されるものと考えられる。ここで、高周波融着は、超音波融着を含む概念である。高周波融着の条件としては、高周波の周波数が通常１０〜４０ｋＨｚ、振幅が通常６０〜７０μｍ、高周波振動を加える時間は０．１〜１秒程度、また高周波融着時の圧力は０．１〜１ＭＰａ程度である。
（作用）
さて、本実施形態の作用について説明すると、高周波融着用のポリウレタン発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン発泡体の原料を常法に従って反応及び発泡させることにより得られる。この際、ポリウレタン発泡体の原料には、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液がポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有されている。このため、得られるポリウレタン発泡体中には微細なポリエチレン樹脂が発泡体全体に渡って分散されると共に、ポリエチレンはポリウレタンに対する相溶性が低いため発泡体の表面に配向する傾向を示すものと考えられる。

このようなポリウレタン発泡体を用い、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とを接着する場合、例えば超音波溶着装置によりポリウレタン発泡体に高周波振動を与える。この高周波振動によって発泡体が振動発熱し、発泡体中特にその表面に分散されている微細なポリエチレン樹脂が発泡体全体に渡って溶融する。その結果、発泡体の表面近傍で溶融したポリエチレン樹脂がポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂との高分子鎖間を結合させ、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが強固に接合される。
（実施形態の効果のまとめ）
・本実施形態における高周波融着用のポリウレタン発泡体においては、ポリウレタン発泡体の原料に、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液がポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有されている。従って、高周波振動により微細なポリエチレン樹脂が溶融して接着性を発現し、ポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とを、簡便に、かつ優れた接着強度で接着することができる。

・前記ポリエチレン樹脂の水分散液がポリエチレン樹脂のエマルジョンであることにより、水分散液中でのポリエチレン樹脂の分散性を向上させることができ、ひいては発泡体中でのポリエチレン樹脂の分散性を高めることができる。

・ポリエチレン樹脂の融点が１００〜１５０℃であることにより、ポリエチレン樹脂は高周波融着時に速やかに溶融し、接着性をさらに向上させることができる。
・前記ポリウレタン発泡体の原料に減熱剤として無機化合物の水和物が含有されていることにより、ポリウレタン発泡体の製造過程で無機化合物の水和物が分解されて水を生成し、その水の蒸発時に蒸発潜熱が奪われて温度上昇が抑えられる。このため、ポリウレタン発泡体の変色を抑制することができる。

・高周波融着用のポリウレタン発泡体の製造方法では、ポリウレタン発泡体の原料に、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液がポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有されている。このため、ポリエチレン樹脂の水分散液中の水が発泡剤として機能し、発泡が行われる。そして、得られるポリウレタン発泡体中には微細なポリエチレン樹脂が良好に分散される。従って、上記の効果を有するポリウレタン発泡体を容易に製造することができる。

以下に、実施例及び比較例を挙げて、前記実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜３及び比較例１〜５）
まず、各実施例及び比較例で用いたポリウレタン発泡体の原料を以下に示す。

ポリオールＧＰ３０５０：グリセリンにプロピレンオキシド及びエチレンオキシドを付加重合させたポリエーテルポリオールで、分子量３０００、水酸基の官能基数が３、水酸基価５６（ｍｇＫＯＨ／ｇ）、三洋化成工業（株）製
ポリイソシアネートＴ−８０：日本ポリウレタン工業（株）製、トリレンジイソシアネート（2,4-トリレンジイソシアネート８０質量％と2,6-トリレンジイソシアネート２０質量％との混合物）
アミン触媒カオライザーＮｏ．２５：第３級アミン触媒、花王（株）製
金属触媒ＭＲＨ１１０：ジブチルスズジラウレート、城北化学工業（株）製
ポリエチレン樹脂パウダー：ポリエチレン樹脂の粉末、平均粒子径１００μｍ、融点１１０℃、三井化学（株）製
ポリエステル樹脂エマルジョン：ポリエステル樹脂の平均粒子径０．５μｍ、融点１２０℃、固形分４０質量％、エムスケミー・ジャパン（株）製、Griltex９Ｅ
ポリエチレン樹脂エマルジョン：ポリエチレン樹脂の平均粒子径０．２μｍ、融点１１０℃、固形分３０質量％、中京油脂（株）製、ポリロン０２５５。

二水石膏：比重２．３２、平均粒子径４０μｍの二水石膏、（株）ノリタケカンパニーリミテド製
硫酸マグネシウム７水和物：比重１．６８、平均粒子径５０μｍの硫酸マグネシウムの７水和物
整泡剤Ｆ６５０：シリコーン整泡剤、信越化学工業（株）製
そして、表１に示す配合割合（質量部）で各例における軟質ポリウレタン発泡体の原料を調製した。これらの軟質ポリウレタン発泡体の原料を縦、横及び深さが各５００ｍｍの発泡容器内に注入し、常温、大気圧下で発泡させた後、加熱炉を通過させて架橋（硬化）させることにより軟質ポリウレタン発泡体（軟質スラブ発泡体）を得た。

ここで、比較例１及び２ではポリエチレン樹脂のエマルジョンを配合しなかった例、比較例３ではポリエチレン樹脂の粉末を配合した例を示す。さらに、比較例４ではポリエチレン樹脂のエマルジョンの配合量がポリオール１００質量部当たり２質量部未満の例、比較例５ではポリエステル樹脂のエマルジョンを使用した例を示す。

そして、得られた軟質ポリウレタン発泡体について、見掛け密度、引張強さ、伸び、圧縮残留歪及び高周波融着性を以下に示す測定方法に従って測定した。それらの結果を表１に示す。
（測定方法）
見掛け密度（ｋｇ／ｍ^３）：ＪＩＳＫ７２２２：１９９９に準拠して測定した。

引張強さ（ｋＰａ）及び伸び（％）：ＪＩＳＫ６４００−５：２００４に準拠して測定した。
圧縮残留歪（％）：ＪＩＳＫ６４００−４：２００４に準拠して測定した。

高周波融着性：高周波融着性１では、厚さ１０ｍｍの軟質ポリウレタン発泡体のサンプルを２枚用意し、超音波溶着装置（超音波工業（株）製のミニウェルダーＰ１２８）を使用して下記に示す条件にて４点接着を実施した。高周波融着性２では、厚さ１０ｍｍの軟質ポリウレタン発泡体のサンプルと厚さ５ｍｍのポリエチレン板とを用意し、上記と同じ超音波溶着装置を使用して下記に示す条件にて４点接着を実施した。そして、４点全てが接着したときを合格（○）と判定し、１点でも未接着のときには不合格（×）と判定した。

周波数：２８ｋＨｚ、振幅６０〜７０μｍ、１点の接着部の大きさ：直径０．７ｍｍ、電力：１００Ｗ、圧力：０．５ＭＰａ、溶着時間：０．５秒。

表１に示したように、実施例１〜３においては、高周波融着性１で軟質ポリウレタン発泡体同士の接着が十分であり合格となる結果が得られ、高周波融着性２で軟質ポリウレタン発泡体とポリエチレン板との接着も十分で合格となる結果が得られた。また、引張強さが９０〜９８ｋＰａ、伸びが１２０〜１６０％及び圧縮残留歪が６．８〜８．６％であり、良好な結果が得られた。さらに、軟質ポリウレタン発泡体は、変色がなく、良好であった。

一方、比較例１及び２ではポリエチレン樹脂のエマルジョンを配合しなかったため接着性の向上がなされず、高周波融着性１及び２のいずれも接着性が不良であった。比較例３ではポリエチレン樹脂の粉末を配合したため接着性の向上が不足し、高周波融着性１及び２のいずれも接着性が不良であった。比較例４ではポリエチレン樹脂のエマルジョンの配合量が過少であったため、高周波融着性１及び２のいずれも接着性が不十分であった。比較例５ではポリエステル樹脂のエマルジョンを用いたためポリエステル樹脂がポリウレタン発泡体と相溶性が良く、発泡体表面に配向され難くなるものと考えられ、高周波融着性１及び２のいずれも接着性が不良であった。

なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記ポリエチレン樹脂の水分散液として、界面活性剤を用いて、又は界面活性剤を用いることなく、ポリエチレン樹脂を水に分散させた水懸濁液などを使用することもできる。

・前記ポリエチレン樹脂を複数種類組合せて使用することも可能である。例えば、ポリエチレン樹脂の平均粒子径や融点の異なるものを組合せ、ポリウレタン発泡体やその他の熱可塑性樹脂に対する接着性を向上させるように構成することも可能である。

・前記ポリウレタン発泡体の原料に、接着性向上剤、粘度調整剤、相溶化剤、分散剤などを配合することもできる。
・前記ポリウレタン発泡体として、半硬質ポリウレタン発泡体などを使用することも可能である。

さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
・前記ポリウレタン発泡体は、軟質ポリウレタン発泡体であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の高周波融着用のポリウレタン発泡体。このように構成した場合、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加えて、クッション性、衝撃吸収性、高弾性、低反発弾性等の特性を発揮することができる。

・前記ポリウレタン発泡体は、軟質スラブ発泡体であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の高周波融着用のポリウレタン発泡体。このように構成した場合、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加えて、ポリウレタン発泡体を簡便に、かつ連続生産により得ることができる。

Claims

ポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン発泡体の原料を反応及び発泡させてなるポリウレタン発泡体であって、
前記ポリウレタン発泡体の原料には、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂の水分散液としてポリエチレン樹脂のエマルジョンがポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有され、高周波振動によりポリウレタン発泡体同士又はポリウレタン発泡体とその他の熱可塑性樹脂とが接着可能に構成されていることを特徴とする高周波融着用のポリウレタン発泡体。
前記ポリエチレン樹脂の融点は、１００〜１５０℃であることを特徴とする請求項１に記載の高周波融着用のポリウレタン発泡体。
前記ポリウレタン発泡体の原料には、減熱剤として無機化合物の水和物が含有されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高周波融着用のポリウレタン発泡体。
請求項１に記載の高周波融着用のポリウレタン発泡体の製造方法であって、ポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン発泡体の原料には、平均粒子径が０．１〜１μｍのポリエチレン樹脂のエマルジョンがポリオール類１００質量部当たりその固形分として２〜３質量部含有され、その原料を反応及び発泡させることを特徴とする高周波融着用のポリウレタン発泡体の製造方法。