JP5408772B2 - インソール - Google Patents
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本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
1.ポリウレタンフォームを用いてなるインソールであって、上記ポリウレタンフォームは、ポリイソシアネート、ポリオール及び貝殻粉末を含有し、且つ水及び発泡剤が配合されていないフォーム原料と、気体とを混合し、攪拌して、気液混合物を生成させ、その後、該気液混合物を加熱し、該フォーム原料を反応させて硬化させる製造方法により製造され、上記フォーム原料を100質量%とした場合に、上記貝殻粉末は15〜35質量%であることを特徴とするインソール。
2.上記フォーム原料はひまし油ポリオールを含有し、上記ポリオールの全量を100質量部とした場合に、該ひまし油ポリオールは20質量部以下である上記1.に記載のインソール。
3.上記フォーム原料を100質量%とした場合に、上記貝殻粉末と上記ひまし油ポリオールとの合計量が20〜35質量%である上記2.に記載のインソール。
4.上記貝殻粉末がホタテ貝殻粉末を含有する上記1.乃至3.のうちのいずれか1項に記載のインソール。
5.上記貝殻粉末を400〜800℃で加熱して用いる上記1.乃至4.のうちのいずれか1項に記載のインソール。
6.上記貝殻粉末を900℃以上で加熱して用いる上記1.乃至4.のうちのいずれか1項に記載のインソール。
7.上記貝殻粉末を100質量%とした場合に、900℃以上で加熱して用いる貝殻粉末の割合が5〜95質量%である上記6.に記載のインソール。
8.上記貝殻粉末の粒径が5〜100μmである上記1.乃至7.のうちのいずれか1項に記載のインソール。
9.上記ポリウレタンフォームの密度が200〜500kg/m3であり、25%圧縮時の硬さが0.02〜0.43MPaである上記1.乃至8.のうちのいずれか1項に記載のインソール。
また、フォーム原料がひまし油ポリオールを含有し、ポリオールの全量を100質量部とした場合に、ひまし油ポリオールが20質量部以下である場合は、貝殻粉末と同様に環境負荷低減の効果があり、且つ得られるポリウレタンフォームの物性が低下することもない。このひまし油ポリオールは特有の臭いを有しているが、貝殻粉末、特にホタテ貝殻粉末には消臭作用があるため、ひまし油ポリオールの臭いも軽減される。
更に、フォーム原料を100質量%とした場合に、貝殻粉末とひまし油ポリオールとの合計量が20〜35質量%である場合は、環境負荷低減の効果が十分に発現され、合計量が25質量%以上であれば、得られるポリウレタンフォームはエコマーク認定商品ともなり得る。
また、貝殻粉末がホタテ貝殻粉末を含有する場合は、大量に廃棄され、処理方法が問題になっているホタテ貝殻を有効利用することができる。
更に、貝殻粉末を400〜800℃で加熱して用いる場合は、貝殻に付着していた有機物及び汚れ等が燃焼又は分解して除去され、ウレタン化反応が阻害されることがなく、得られるフォームの物性が低下することもない。特に、ホタテ貝殻は格子状のチョーク構造をしており、乾燥させると結晶間を埋めていたタンパク質が失われ、その隙間に有害物質等を吸着させることができるため、種々の結晶構造が分散して構成されているカキ貝殻等の他の貝殻と比べて、より優れた消臭作用等を有するポリウレタンフォームを製造することができる。
また、貝殻粉末を900℃以上で加熱して用いる場合は、貝殻の主成分である炭酸カルシウムが酸化カルシウムに変化し、この酸化カルシウムは水と反応してアルカリ性を呈するため、細菌のタンパク質を変性させる作用があり、より優れた細菌抑制及び消臭の効果が発現されるポリウレタンフォームを製造することができる。
更に、貝殻粉末を100質量%とした場合に、900℃以上で加熱して用いる貝殻粉末の割合が5〜95質量%である場合は、炭酸カルシウムが酸化カルシウムに変化することによる細菌抑制及び消臭の効果がより十分に発現されるポリウレタンフォームを製造することができる。
また、貝殻粉末の粒径が5〜100μmである場合は、気液混合物を生成させるときに、過度に増粘せず、攪拌、混合が容易で、取り扱い易く、且つ貝殻粉末が沈降することもなく、より均質な気液混合物を容易に調製することができ、優れた物性を有するポリウレタンフォームを製造することができる。
上述の製造方法により製造されたポリウレタンフォームでは、環境への負荷を十分に低減させることができ、物性の低下もなく、衝撃緩和の観点でフットウェア及びその周辺用品、特にインソール等、並びに非移行性及び摩擦力の安定性の観点で電荷製品等の足ゴムなどとして有用であり、各種機器における衝撃緩和、振動緩和等を目的としたクッション材、防塵等を目的としたシール材などとしても用いることができる。
また、密度が200〜500kg/m3であり、25%圧縮時の硬さが0.02〜0.43MPaである場合は、インソール、足ゴム、クッション材及びシール材等として、より優れた衝撃緩和性能等を有する製品とすることができる。
本発明のインソールは、本発明のポリウレタンフォームを用いてなり、衝撃緩和の性能に優れ、使用感も良好である。
[1]ポリウレタンフォームの製造方法
ポリウレタンフォームは、ポリイソシアネート、ポリオール及び貝殻粉末を含有し、且つ水及び発泡剤が配合されていないフォーム原料と、気体とを混合し、攪拌して、気液混合物を生成させ、その後、気液混合物を加熱し、フォーム原料を反応させて硬化させることにより製造することができ、フォーム原料を100質量%とした場合に、貝殻粉末は15〜35質量%含有される。
尚、フォーム原料には、発泡剤として作用する水及び発泡剤は配合されていないが、これらのうち、水は意図せず混入することがあるかもしれないが、これは配合された水ではないとする。
上記「ポリイソシアネート」は特に限定されず、ポリウレタンフォームの製造に用いられる各種のポリイソシアネートを用いることができる。
ポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート(TDI)、粗TDI、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、粗MDI等が用いられることが多い。この他、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、粗HDI、1,5−ナフタレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、m−キシレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、水素化MDI、イソホロンジイソシアネート等の芳香族系及び脂肪族系の各種のポリイソシアネートを使用することができる。これらの他、プレポリマー型のポリイソシアネートを用いることもできる。このポリイソシアネートは2種以上を併用してもよいが、1種のみ用いることが多い。
ポリイソシアネートは、イソシアネートインデックスが0.8〜1.2、特に0.9〜1.1となるように配合される。
ポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、及びポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールとを共重合させたポリエーテルエステルポリオール等を用いることができる。更に、十分な引張強度等を有するフォームとすること等を目的として、ポリマーポリオールを併用することもできる。このポリマーポリオールは、ポリエーテルポリオールにアクリロニトリル、スチレン、メチルメタクリレート等のエチレン性不飽和化合物を、固形分換算で10〜40質量%、好ましくは15〜30質量%、グラフト重合させたポリオールであり、各種のポリマーポリオールを特に限定されることなく用いることができる。ポリオールは1種のみ用いてもよく、2種以上を併用することもできる。
尚、通常、貝殻粉末を加熱するが、粉砕前の貝殻を加熱し、その後、粉砕してもよい。この場合、上記と同様の加熱条件とすることができる。
尚、平均粒径は、貝殻粉末を光学顕微鏡により倍率100倍で観察し、粒径の累積を粒子の個数で除して算出することができる。
尚、架橋剤、整泡剤、触媒等は、通常、ポリオールに配合されるが、整泡剤は、ポリオールには配合せず、別途、供給することもある。
この製造方法では、ポリイソシアネート、ポリオール、貝殻粉末、架橋剤、整泡剤及び触媒等を含有し、水及び発泡剤が配合されていないフォーム原料を、チャンバー内に供給し、同時に、不活性ガス、空気等の気体を供給し、オークスミキサ、ホバートミキサ等の攪拌器などにより攪拌し、気液混合させる。そして、チャンバー内で気液混合されたフォーム原料を、成形型内、又はキャリアフィルム上等に吐出させる。その後、所要温度に加熱し、フォーム原料を反応させて硬化させることにより、ポリウレタンフォームを製造することができる。気液混合物を成形型内に吐出させたときは、加熱後、冷却し、脱型することにより、所定形状のフォーム製品を得ることができる。また、キャリアフィルム上に吐出したときは、加熱後、冷却し、キャリアフィルムを取り除き、得られたフォームシートから打ち抜き等の方法により、所定形状のフォーム製品を得ることができる。
尚、後記の実施例では、上記計算方法に従い、原料配合各成分の密度の加重平均を1と見なして、配合に関係なく、発泡体の密度を調整した。
ポリウレタンフォームは、上述の製造方法により製造される。このフォームの密度は特に限定されないが、200〜500kg/m3、特に240〜320kg/m3とすることができる。また、フォームの25%圧縮時の硬さも特に限定されないが、0.02〜0.43MPa、特に0.04〜0.15MPaとすることができる。フォームの硬さは、フォームの密度が高くなるとともに高くなるが、本発明のポリウレタンフォームでは、上記のように密度及び硬さを幅広く設定することができる。
尚、平均セル径は、フォームの断面を、走査型電子顕微鏡により倍率200倍で観察したときの、セル径の累計をセルの個数で除して算出することができる。
本発明のインソールは、上述のポリウレタンフォームを用いてなり、気液混合物をインソール用のキャビティを有する成形型に供給し、加熱し、フォーム原料を反応させて硬化させることにより製造することができる。上述のポリウレタンフォームには貝殻粉末が含有されており、吸着性能があるため消臭作用があり、併せて抗菌作用も得られる。特に貝殻粉末を900℃以上で加熱した場合、炭酸カルシウムが酸化カルシウムになり、水分との接触でアルカリ性を呈し、消臭作用とともに、より優れた抗菌効果が発現され、十分な消臭作用及び抗菌作用を併せて有するインソールとすることができる。
実験例1〜6及び比較実験例1〜2
フットウェア及びインソール等の周辺用品の用途を想定した比較的密度の低いフォームを製造するための配合(表1)、及び足ゴム用途を想定した比較的密度の高いフォームを製造するための配合(表2)について、フォームシートを製造し、物性及び抗菌性を評価した。
表1、2に記載されたポリオール、ホタテ貝殻粉末、架橋剤、触媒、増粘剤、整泡剤及び顔料を、表1、2に記載された配合量となるように、混合、攪拌し、ポリオール成分を調製した。
尚、表1、2の数値は、フォーム原料からポリイソシアネート及び顔料を除いた他の成分の合計量を100質量部とした場合の数値であり、単位は質量部である。また、環境負荷低減材料合計は、ホタテ貝殻粉末の配合量(実験例1、3、4、6)、又はホタテ貝殻粉末とひまし油ポリオールとの合計配合量(実験例2、5)である。更に、環境負荷低減材料率は、環境負荷低減材料合計量のフォーム原料全量に対する割合である。
エーテル系ポリオール(A);三洋化成社製、商品名「GP−3000」
エーテル系ポリオール(B);三洋化成社製、商品名「PP−2000」
ホタテ貝殻粉末;井手商会製、商品名「シェルパワー」、50%平均粒径5.6μm[モード径(最頻粒子径)として測定することもでき、モード径(最頻粒子径)は18.5μmである。]
ひまし油ポリオール;伊藤製油社製、商品名「URIC H−30」
架橋剤;1,4−ブタンジオール
触媒;スタナスオクトエート(城北化学社製、商品名「KCS−405T」)
増粘剤;水酸化アルミニウム(昭和電工社製、商品名「ハイジライト H−10」)
整泡剤;シリコーン系(モメンティヴ社製、商品名「L−5614」)
顔料;油性加工顔料(山陽色素社製、商品名「UT COLOR」)
上記(1)で調製したポリオール成分と、イソシアネートインデックスが0.9〜1.1となる配合量のポリイソシアネート(日本ポリウレタン社製、商品名「C−1130」、粗MDI、イソシアネート基含有量;31質量%)とをチャンバーに投入し、このフォーム原料に、0℃、0.1MPaにおいて表1、2の体積割合となる流量で窒素ガスを注入し、気液混合物を調製した。
尚、表1、2の目標密度は、200〜500kg/m3まで4段階ある。また、それぞれの目標密度に応じた気体混合割合が、81.0〜52.0体積%まであり、実験例1〜6及び比較実験例1〜2の配合の総質量に関係なく、上記体積%で気体を混合することで、目標密度のフォームが得られる。
上記(2)で調製した気液混合物を、10m/分の速度で連続的に送出されているPET製の厚さ500μmのキャリアフィルム上に吐出ノズルより供給し、ナイフコーターにより未硬化層を形成した。次いで、キャリアフィルムと未硬化層との積層体を、遠赤外線ヒータにより150℃に調温されている加熱炉に導入して加熱し、その後、冷却ロールと接触させて冷却し、次いで、積層体からキャリアフィルムを剥離し、物性等を評価するための所定厚さのフォームシートを紙管に巻き取った。
Claims (9)
- ポリウレタンフォームを用いてなるインソールであって、
上記ポリウレタンフォームは、ポリイソシアネート、ポリオール及び貝殻粉末を含有し、且つ水及び発泡剤が配合されていないフォーム原料と、気体とを混合し、攪拌して、気液混合物を生成させ、その後、該気液混合物を加熱し、該フォーム原料を反応させて硬化させる製造方法により製造され、
上記フォーム原料を100質量%とした場合に、上記貝殻粉末は15〜35質量%であることを特徴とするインソール。 - 上記フォーム原料はひまし油ポリオールを含有し、上記ポリオールの全量を100質量部とした場合に、該ひまし油ポリオールは20質量部以下である請求項1に記載のインソール。
- 上記フォーム原料を100質量%とした場合に、上記貝殻粉末と上記ひまし油ポリオールとの合計量が20〜35質量%である請求項2に記載のインソール。
- 上記貝殻粉末がホタテ貝殻粉末を含有する請求項1乃至3のうちのいずれか1項に記載のインソール。
- 上記貝殻粉末を400〜800℃で加熱して用いる請求項1乃至4のうちのいずれか1項に記載のインソール。
- 上記貝殻粉末を900℃以上で加熱して用いる請求項1乃至4のうちのいずれか1項に記載のインソール。
- 上記貝殻粉末を100質量%とした場合に、900℃以上で加熱して用いる貝殻粉末の割合が5〜95質量%である請求項6に記載のインソール。
- 上記貝殻粉末の粒径が5〜100μmである請求項1乃至7のうちのいずれか1項に記載のインソール。
- 上記ポリウレタンフォームの密度が200〜500kg/m3であり、25%圧縮時の硬さが0.02〜0.43MPaである請求項1乃至8のうちのいずれか1項に記載のインソール。
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