JP6454783B2 - 無黄変軟質ポリウレタンフォーム、衣料材料、ブラジャーのパッド、および、ブラジャーのカップ - Google Patents

無黄変軟質ポリウレタンフォーム、衣料材料、ブラジャーのパッド、および、ブラジャーのカップ Download PDF

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Description

本発明は、無黄変軟質ポリウレタンフォーム、その無黄変軟質ポリウレタンフォームから形成される衣料材料、その衣料材料から形成されるブラジャーのパッド、および、そのブラジャーのパッドを備えるブラジャーのカップに関する。
芳香族ポリイソシアネートとポリオールとを反応させて得られる芳香族系ポリウレタンフォームは、紫外線や酸素ガス(例えば、酸化窒素ガス(NO)など)に曝されることにより変色する場合がある。
そこで、ポリイソシアネートとして、脂肪族または脂環族ジイソシアネートモノマーまたはそれらのプレポリマーを用いて、ポリウレタンフォームを無黄変化させる方法が知られている。
しかし、上記の方法も多量のジイソシアネートモノマーを使用するため、労働安全衛生面から好ましくなく、また、上記のポリウレタンフォームにおいては、硬さが発現せず、耐熱性に劣る場合がある。
そのため、ポリイソシアネートとして、ウレトジオン結合およびイソシアヌレート結合を有するヘキサメチレンジイソシアネート誘導体である有機ポリイソシアネートを用い、その有機ポリイソシアネート、ポリオール、鎖長剤、発泡剤および触媒からなる高密度の表皮層を有するポリウレタン発泡成形用組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平9−104738号公報
しかし、特許文献1に記載のポリウレタン発泡成形用組成物は、有機ポリイソシアネートの反応性が低く、それを補うために多量のウレタン化触媒を添加する必要があるため、それにより、ポリウレタンフォームの無黄変性が不十分となる場合がある。
また、特許文献1に記載のポリウレタン発泡成形用組成物から形成されるポリウレタンフォームは、密度が高く、柔らかな触感が損なわれるという不具合が生じる場合がある。
この点、本発明者らの検討によれば、ヘキサメチレンジイソシアネートに代えてペンタメチレンジイソシアネートを用いることにより、密度を低下させ、柔らかな触感が得られることが見出されたが、それと同時に、条件によっては黄変特性が劣る場合があることも見出された。
そこで、本発明の目的は、柔らかな触感と、優れた無黄変性とを有する無黄変軟質ポリウレタンフォーム、その無黄変軟質ポリウレタンフォームから形成される衣料材料、その衣料材料から形成されるブラジャーのパッド、および、そのブラジャーのパッドを備えるブラジャーのカップを提供することにある。
本発明[1]は、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分とを、少なくとも触媒および発泡剤の存在下において、反応させることにより得られる無黄変軟質ポリウレタンフォームであって、前記ポリイソシアネート成分が、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体を10〜95質量%含有することを特徴とする、無黄変軟質ポリウレタンフォームを含んでいる。
また、本発明[2]は、前記ポリイソシアネート成分が、ペンタメチレンジイソシアネートの、前記ウレトジオン2分子体を含むウレトジオン誘導体と、脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体とを含有することを特徴とする、上記[1]に記載の無黄変軟質ポリウレタンフォームを含んでいる。
また、本発明[3]は、前記三量体誘導体が、イソシアヌレート基とアロファネート基とを含み、前記アロファネート基の含有割合が、前記イソシアヌレート基1モルに対して、0.10モル以上0.70モル以下であることを特徴とする、上記[2]に記載の無黄変軟質ポリウレタンフォームを含んでいる。
また、本発明[4]は、前記脂肪族ポリイソシアネートが、ペンタメチレンジイソシアネートおよび/またはヘキサメチレンジイソシアネートであることを特徴とする、上記[2]または[3]に記載の無黄変軟質ポリウレタンフォームを含んでいる。
また、本発明[5]は、上記[1]〜[4]に記載の無黄変軟質ポリウレタンフォームから形成されることを特徴とする、衣料材料を含んでいる。
また、本発明[6]は、上記[5]に記載の衣料材料から形成されることを特徴とする、ブラジャーのパッドを含んでいる。
また、本発明[7]は、上記[6]に記載のブラジャーのパッドを備えることを特徴とする、ブラジャーのカップを含んでいる。
また、本発明[8]は、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体を10〜95質量%含有するポリイソシアネート成分と、ポリオール成分とを、少なくとも触媒および発泡剤の存在下において反応させることを特徴とする、無黄変軟質ポリウレタンフォームの製造方法を含んでいる。
本発明の無黄変軟質ポリウレタンフォームでは、ポリイソシアネート成分が、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体を10〜95質量%含有している。
そのため、柔らかな触感と、優れた無黄変性とを有する無黄変軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。
その結果、本発明の無黄変軟質ポリウレタンフォームから形成される衣料材料、および、その衣料材料から形成される、本発明のブラジャーのパッドや、本発明のブラジャーのカップでは、触感や無黄変性の向上を図ることができる。
本発明の無黄変軟質ポリウレタンフォームは、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分とを、少なくとも触媒および発泡剤の存在下において、反応させることにより得られる。
すなわち、本発明の無黄変軟質ポリウレタンフォームは、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分とを反応および発泡させてなる反応生成物である。
本発明の無黄変軟質ポリウレタンフォームにおいて、「無黄変」とは、ポリウレタンフォームの耐光性Δb(後述する実施例に準拠して測定)として、例えば、15.0以下、好ましくは、12.0以下であるものと定義することができる。
また、本発明の無黄変軟質ポリウレタンフォームにおいて、「軟質」とは、ポリウレタンフォームの硬さ(25%CLD、後述する実施例に準拠して測定)として、例えば、40.0N/100cm以下、好ましくは、30.0N/100cm以下、より好ましくは、20.0N/100cm以下、さらに好ましくは、15.0N/100cm以下、さらに好ましくは、10.0N/100cm以下、さらに好ましくは、6.0N/100cm以下、さらに好ましくは、5.0N/100cm以下、特に好ましくは、4.5N/100cm以下であるものと定義することができる。
ポリイソシアネート成分は、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体を含んでいる。
ペンタメチレンジイソシアネートとしては、例えば、1,2−ペンタメチレンジイソシアネート、1,3−ペンタメチレンジイソシアネート、1,4−ペンタメチレンジイソシアネート、1,5−ペンタメチレンジイソシアネート、2,3−ペンタメチレンジイソシアネート、2,4−ペンタメチレンジイソシアネート、または、これらの混合物などが挙げられ、好ましくは、1,5−ペンタメチレンジイソシアネートが挙げられる。
以下、本発明において、特に言及がない限り、ペンタメチレンジイソシアネート(以下、PDIと略する場合がある。)は、1,5−ペンタメチレンジイソシアネートである。
ペンタメチレンジイソシアネートは、特に限定されず、例えば、国際公開第2012/121291号パンフレットの明細書における実施例1に準拠して製造することができる。
ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体は、具体的には、2つのペンタメチレンジイソシアネートの一方の2つのイソシアネート基が1つのウレトジオン環を形成し、他方の2つのイソシアネート基が残存している化合物(1つのウレトジオン環を有するペンタメチレンジイソシアネート2分子体)である。
ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体は、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体に含まれる。
ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体は、例えば、上記したウレトジオン2分子体、ウレトジオン3分子体(具体的には、2つのウレトジオン環を有するペンタメチレンジイソシアネート3分子体)、・・・、ウレトジオンn分子体(具体的には、(n−1)個のウレトジオン環を有するペンタメチレンジイソシアネートn分子体))などのウレトジオン多分子体を含んでおり、好ましくは、ウレトジオン多分子体からなる。
ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体の含有割合は、ポリイソシアネート成分の総量に対して、例えば、20質量%以上、好ましくは、25質量%以上、より好ましくは、50質量%以上、さらに好ましくは、70質量%以上、さらに好ましくは、80質量%以上、特に好ましくは、90質量%以上であり、また、例えば、100質量%以下、好ましくは、95質量%以下である。
ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体の含有割合が上記範囲であれば、触感の柔らかさおよび機械物性に優れたポリウレタンフォームを得ることができる。
このようなペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体は、ペンタメチレンジイソシアネートをウレトジオン化反応させることにより得られる。
具体的には、ペンタメチレンジイソシアネートの液相(反応液)に、窒素などの不活性ガスを導入し、不活性ガス雰囲気下にした後、ペンタメチレンジイソシアネートをウレトジオン化反応させる。
本発明において、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体を得るための反応条件としては、例えば、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気、常圧(大気圧)下、反応温度が、例えば、100℃以上、好ましくは、130℃以上であり、例えば、200℃以下、好ましくは、170℃以下であり、また、反応時間は、例えば、0.5時間以上、好ましくは、0.8時間以上であり、例えば、20時間以下、好ましくは、15時間以下である。
また、ウレトジオン化反応の際の不活性ガス雰囲気下における反応液の溶存酸素濃度は、例えば、0.5質量ppm以上、好ましくは、0.8質量ppm以上であり、例えば、10質量ppm以下、好ましくは、5質量ppm以下である。
また、上記のペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体を得る反応では、必要により、公知のウレトジオン化触媒および/または公知の反応溶媒を配合してもよい。
ウレトジオン化触媒としては、例えば、トリエチルホスフィン、トリ−n−プロピルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリ−n−ブチルホスフィン、トリイソブチルホスフィン、トリターシャリィーブチルホスフィン、トリ−n−ヘキシルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリ−n−オクチルホスフィン、トリベンジルホスフィン、ベンジルジメチルホスフィンなどの三価のリン化合物や、三フッ化ホウ素、三塩化亜鉛などのルイス酸などが挙げられる。
ウレトジオン化触媒は、単独使用または2種以上併用することができる。
ウレトジオン化触媒を配合する場合、触媒の配合量はペンタメチレンジイソシアネートに対して、例えば、1質量ppm以上、好ましくは、10質量ppm以上、通常、1000質量ppm以下、好ましくは、500質量ppm以下である。
ウレトジオン化触媒を配合する場合、通常、40℃以上、好ましくは、60℃以上、通常、120℃以下、好ましくは、100℃以下で反応させる。
そして、ウレトジオン化反応終了後、得られるペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体の反応混合液から、未反応のペンタメチレンジイソシアネートモノマー(反応溶媒および/または触媒を配合する場合には、反応溶媒および/または触媒も含む)を、例えば、薄膜蒸留(スミス蒸留)などの蒸留や、抽出などの公知の方法で除去する。
未反応のペンタメチレンジイソシアネートモノマー除去後の、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体のモノマー濃度は、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体の総量に対して、通常、0.1質量%以上であり、例えば、1.0質量%以下、好ましくは、0.5質量%以下である。
また、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体のイソシアネート基濃度(イソシアネート基含有率)(後述する実施例に準拠して測定)は、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体の総量に対して、例えば、20質量%以上、好ましくは、25質量%以上であり、例えば、35質量%以下、好ましくは、30質量%以下、より好ましくは、27質量%以下である。
ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体の25℃における粘度(後述する実施例に準拠して測定)は、例えば、10mPa・s以上、好ましくは、20mPa・s以上、より好ましくは、23mPa・s以上であり、例えば、1000mPa・s以下、好ましくは、100mPa・s以下、より好ましくは、50mPa・s以下、さらに好ましくは、25mPa・s以下である。
本発明において、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体の含有割合は、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体の総量に対して、例えば、10質量%以上、好ましくは、50質量%以上、より好ましくは、70質量%以上、さらに好ましくは、80質量%以上であり、また、例えば、98質量%以下、好ましくは、95質量%以下である。
ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体の含有割合が、上記範囲であれば、触感の柔らかさおよび機械物性に優れる無黄変軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。
なお、上記のペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体を得る反応において、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体に対して、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体を上記したような高い含有割合で得るには、上記したペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン3分子体以上の多分子体の生成を抑制すべく、反応時間を短くする。具体的な反応時間としては、例えば、0.5時間以上、好ましくは、0.8時間以上であり、例えば、5時間以下、好ましくは、2時間以下、より好ましくは、1.5時間以下である。
また、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体の総量に対する、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体の含有割合は、後述する実施例に準拠して、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により求めることができる。
具体的には、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体をゲルパーミエーションクロマトグラフにて測定したときのクロマトグラムにおいて、ポリエチレンオキシド換算分子量280〜380、好ましくは、290〜330の間をピークトップとするピークの面積の、全ピークの面積に対する面積率(以下、2分子体面積率とする。)が、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体の含有割合に相当する。
つまり、2分子体面積率は、後述する実施例に準拠して、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体の分子量分布を、示差屈折率検出器(RID)を装備したゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)によって測定し、得られたクロマトグラム(チャート)におけるピーク面積比率として、算出することができる。
ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体の含有割合は、ポリイソシアネート成分の総量に対して、10質量%以上、好ましくは、20質量%以上、より好ましくは、40質量%以上、さらに好ましくは、50質量%以上、さらに好ましくは、70質量%以上、特に好ましくは、80質量部以上であり、また、95質量%以下、好ましくは、90質量%以下、より好ましくは、85質量%以下である。
ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体の含有割合が、上記上限以下であれば、得られる無黄変軟質ポリウレタンフォームの無黄変性を向上することができる。
また、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体の含有割合が、上記範囲にあれば、得られる無黄変軟質ポリウレタンフォームの機械物性(とりわけ、破断時における伸び)の向上を図ることができる。
また、得られる無黄変軟質ポリウレタンフォームの触感の柔らかさの観点から、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体の含有割合が、ポリイソシアネート成分の総量に対して、例えば、70質量%以上、好ましくは、80質量%以上であり、また、例えば、95質量%以下、好ましくは、90質量%以下である。
また、得られる無黄変軟質ポリウレタンフォームの引裂き強度の観点から、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体の含有割合が、ポリイソシアネート成分の総量に対して、例えば、30質量%以上、好ましくは、40質量%以上、例えば、70質量%以下、好ましくは、60質量%以下である。これは、得られる無黄変軟質ポリウレタンフォームが、一定の硬さを有することにより、引裂き強度が向上するためである。また、ポリイソシアネート成分にアロファネート誘導体が含有されると、得られる無黄変軟質ポリウレタンフォームが柔らかくなるため、無黄変軟質ポリウレタンフォームの引裂き強度の観点からは、ポリイソシアネート成分におけるアロファネート誘導体の含有量が低いほうがよい。
なお、ポリイソシアネート成分の総量に対する、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体の含有割合は、例えば、上記で求めた、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体の総量に対する、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体の含有割合に、ポリイソシアネート成分の総量に対するペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体の含有割合を乗じることにより求めることができる。
また、ポリイソシアネート成分は、好ましくは、脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体を含有しており、より好ましくは、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体と、脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体とからなる。
ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体と、脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体とを含有することにより、耐光性の向上を図ることができる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、1,2−プロピレンジイソシアネート、ブチレンジイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、1,2−ブチレンジイソシアネート、2,3−ブチレンジイソシアネート、1,3−ブチレンジイソシアネート)、ペンタメチレンジイソシアネート(PDI、例えば、1,5−ペンタメチレンジイソシアネートなど)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI、例えば、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートなど)、2,4,4−または2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアネートメチルカプエートなどの脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。
これら脂肪族ポリイソシアネートは、単独使用または2種類以上併用することができる。
脂肪族ポリイソシアネートとして、好ましくは、ペンタメチ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、より好ましくは、ペンタメチレンジイソシアネートが挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体は、脂肪族ポリイソシアネートの三量体または脂肪族ポリイソシアネートのアロファネートトリマー(脂肪族ポリイソシアネートの三量体およびアロファネート誘導体を含み、好ましくは、脂肪族ポリイソシアネートの三量体およびアロファネート誘導体からなる。)を含んでおり、脂肪族ポリイソシアネートの三量体からなるか、または、脂肪族ポリイソシアネートのアロファネートトリマーからなる。
脂肪族ポリイソシアネートの三量体としては、例えば、上記した脂肪族ポリイソシアネートの、イソシアヌレート誘導体、イミノオキサジアジンジオン誘導体、好ましくは、脂肪族ポリイソシアネートのイソシアヌレート誘導体が挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートの三量体は、脂肪族ポリイソシアネートを、三量化触媒(トリマー化触媒)の存在下において、三量化反応させることにより得られる。
三量化触媒としては、三量化に有効な触媒であれば、特に限定されず、例えば、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、トリメチルベンジルアンモニウム、トリブチルベンジルアンモニウムなどのテトラアルキルアンモニウムのハイドロオキサイドやその有機弱酸塩、例えば、トリメチルヒドロキシプロピルアンモニウム(別名:N−(2−ヒドロキシプロピル)−N,N,N−トリメチルアンモニウム)、トリメチルヒドロキシエチルアンモニウム、トリエチルヒドロキシプロピルアンモニウム、トリエチルヒドロキシエチルアンモニウムなどのトリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウムのハイドロオキサイドやその有機弱酸塩(例えば、N−(2−ヒドロキシプロピル)−N,N,N−トリメチルアンモニウム−2−エチルヘキサノエートなど)、例えば、酢酸、カプロン酸、オクチル酸、ミリスチン酸、ナフテン酸などのアルキルカルボン酸の金属塩(例えば、アルカリ金属塩、マグネシウム塩、錫塩、亜鉛塩、鉛塩など)、例えば、アルミニウムアセチルアセトン、リチウムアセチルアセトンなどのようなβ−ジケトンの金属キレート化合物、例えば、塩化アルミニウム、三フッ化ホウ素などのフリーデル・クラフツ触媒、例えば、チタンテトラブチレート、トリブチルアンチモン酸化物などの種々の有機金属化合物、例えば、ヘキサメチルシラザンなどのアミノシリル基含有化合物などが挙げられる。
これら三量化触媒は、単独使用または2種類以上併用することができる。
三量化触媒として、好ましくは、トリアルキルヒドロキシアルキルアンモニウムの有機弱酸塩が挙げられ、より好ましくは、N−(2−ヒドロキシプロピル)−N,N,N−トリメチルアンモニウム−2−エチルヘキサノエートが挙げられる。
三量化触媒(有効成分100%換算)の配合割合は、脂肪族ポリイソシアネート100質量部に対して、例えば、0.005質量部以上であり、また、例えば、0.1質量部以下、好ましくは、0.05質量部以下である。
そして、この方法では、脂肪族ポリイソシアネートに、三量化触媒を上記した配合割合で配合し、加熱することにより、三量化反応させる。
三量化反応の反応条件としては、例えば、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気、常圧(大気圧)下、反応温度が、例えば、50℃以上、好ましくは、70℃以上であり、例えば、100℃以下、好ましくは、90℃以下である。また、反応時間が、例えば、10分以上、好ましくは、20分以上であり、例えば、120分以下、好ましくは、60分以下である。
また、上記の三量化反応においては、三量化を調節するために、例えば、特開昭61−129173号公報に記載されているような有機亜リン酸エステルなどを、助触媒として配合することもできる。
有機亜リン酸エステルとしては、例えば、有機亜リン酸ジエステル、有機亜リン酸トリエステルなどが挙げられ、より具体的には、例えば、トリエチルホスファイト、トリブチルホスファイト、トリス(トリデシル)ホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、ジフェニル(トリデシル)ホスファイトなどのモノホスファイト類、例えば、ジステアリル・ペンタエリスリチル・ジホスファイト、トリペンタエリスリトール・トリホスファイト、テトラフェニル・ジプロピレングリコール・ジホスファイトなどの多価アルコールから誘導されたジ、トリあるいはテトラホスファイト類などが挙げられる。
これら有機亜リン酸エステルは、単独使用または2種類以上併用することができる。
有機亜リン酸エステルとして、好ましくは、モノホスファイト類が挙げられ、より好ましくは、トリス(トリデシル)ホスファイトが挙げられる。
有機亜リン酸エステルの配合割合は、脂肪族ポリイソシアネート100質量部に対して、例えば、0.01質量部以上、好ましくは、0.05質量部以上であり、例えば、1.0質量部以下、好ましくは、0.1質量部以下である。
また、上記の三量化反応では、必要により、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、例えば、2,6−ジ(tert−ブチル)−4−メチルフェノール、イルガノックス1010、イルガノックス1076、イルガノックス1135、イルガノックス245(以上、BASFジャパン社製、商品名)などの三量化反応安定剤を配合することもできる。
三量化反応安定剤の配合割合は、脂肪族ポリイソシアネート100質量部に対して、例えば、0.01質量部以上、好ましくは、0.05質量部以上であり、例えば、1.0質量部以下、好ましくは、0.1質量部以下である。
また、上記の三量化反応では、必要により、公知の反応溶媒を配合してもよい。そして、イソシアネート基の転化率(脂肪族ポリイソシアネートのイソシアネート基およびウレタン基が反応して、ウレトジオン基、アロファネート基(後述)およびイソシアヌレート基に転化する場合の、イソシアネート基およびウレタン基の総量に対するイソシアネート基の反応率)が、後述する所定の割合に達した時点で、例えば、リン酸、モノクロロ酢酸、塩化ベンゾイル、ドデシルベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸(オルトトルエンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸)およびその誘導体(例えば、o−またはp−トルエンスルホン酸メチルなど)、トルエンスルホンアミド(o−またはp−トルエンスルホンアミド)などの反応停止剤を反応混合液に添加して、触媒を失活させて反応を停止させる。この場合、キレート樹脂やイオン交換樹脂などの、触媒を吸着する吸着剤を添加して、反応を停止させることもできる。
イソシアネート基の転化率は、脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体の総量に対して、例えば、5質量%以上であり、また、例えば、35質量%以下、好ましくは、20質量%以下である。
イソシアネート基の転化率が上記範囲を超過すると、得られる脂肪族ポリイソシアネートの三量体の数平均分子量が高くなり、溶解性、相溶性、イソシアネート基濃度が低下し、粘度が高くなる場合がある。なお、イソシアネート基の転化率は、例えば、GPC装置を用いた方法、NMR法、滴定法などにより測定することができる。
そして、三量化反応終了後、得られる脂肪族ポリイソシアネートの三量体と、脂肪族ポリイソシアネートモノマーとの反応混合液から、未反応の脂肪族ポリイソシアネートモノマー(反応溶媒および/または触媒失活剤を配合する場合には、反応溶媒および/または触媒失活剤も含む)を、例えば、薄膜蒸留(スミス蒸留)などの蒸留や、抽出などの公知の方法で除去する。
また、未反応の脂肪族ポリイソシアネートモノマーの除去後、脂肪族ポリイソシアネートの三量体に、上記した反応停止剤を安定剤として任意の添加割合で添加することもできる。
未反応のペンタメチレンジイソシアネートモノマー除去後の、脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体のモノマー濃度は、脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体の総量に対して、通常、0.1質量%以上であり、例えば、1.0質量%以下、好ましくは、0.6質量%以下である。
また、上記三量化反応の際に、アルコールを配合して、脂肪族ポリイソシアネートのアロファネートトリマーを得ることもできる。
すなわち、脂肪族ポリイソシアネートのアロファネートトリマーを得る方法としては、例えば、脂肪族ポリイソシアネートとアルコールとを反応させ、次いで、上記したように、三量化触媒の存在下で三量化反応させた後、未反応の脂肪族ポリイソシアネートモノマーを除去する方法などが挙げられる。
アルコールとしては、例えば、1価アルコール、2価アルコール、3価アルコール、4価以上のアルコールなどが挙げられる。
1価アルコールとしては、例えば、直鎖状の1価アルコール、分岐状の1価アルコールなどが挙げられる。
直鎖状の1価アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノール、n−ペンタノール、n−ヘキサノール、n−ヘプタノール、n−オクタノール、n−ノナノール、n−デカノール、n−ウンデカノール、n−ドデカノール(ラウリルアルコール)、n−トリデカノール、n−テトラデカノール、n−ペンタデカノール、n−ヘキサデカノール、n−ヘプタデカノール、n−オクタデカノール(ステアリルアルコール)、n−ノナデカノール、エイコサノールなどのC(炭素数、以下同様)1〜20の直鎖状の1価アルコールが挙げられる。
分岐状の1価アルコールとしては、例えば、イソプロパノール、イソブタノール(イソブチルアルコール)、sec−ブタノール、tert−ブタノール、イソペンタノール、イソヘキサノール、イソヘプタノール、イソオクタノール、2−エチルヘキサン−1−オール、イソノナノール、イソデカノール、5−エチル−2−ノナノール、トリメチルノニルアルコール、2−ヘキシルデカノール、3,9−ジエチル−6−トリデカノール、2−イソヘプチルイソウンデカノール、2−オクチルドデカノール、その他の分岐状アルカノール(C5〜20)などのC3〜20の分岐状の1価アルコールが挙げられる。
2価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール(1,4−ブチレングリコール)、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−ジヒドロキシ−2−ブテン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、その他の直鎖状のアルカン(C7〜20)ジオールなどの直鎖状の2価アルコール、例えば、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール(1,3−ブチレングリコール)、1,2−ブタンジオール(1,2−ブチレングリコール)、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,2,2−トリメチルペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、2,6−ジメチル−1−オクテン−3,8−ジオール、その他の分岐状のアルカン(C7〜20)ジオールなどの分岐状の2価アルコール、例えば、1,3−または1,4−シクロヘキサンジメタノールおよびそれらの混合物、1,3−または1,4−シクロヘキサンジオールおよびそれらの混合物、水素化ビスフェノールA、ビスフェノールAなどのC2〜20の2価アルコールが挙げられる。
3価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパンなどが挙げられる。
4価以上のアルコールとしては、例えば、テトラメチロールメタン、D−ソルビトール、キシリトール、D−マンニトールなどが挙げられる。
これらアルコールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
アルコールとして、好ましくは、1価アルコール、2価アルコールが挙げられ、より好ましくは、C1〜20の直鎖状の1価アルコール、C3〜20の分岐状の1価アルコールが挙げられる。さらに好ましくは、C3〜20の分岐状の1価アルコールが挙げられ、特に好ましくは、イソブチルアルコールが挙げられる。
アルコールは、脂肪族ポリイソシアネートのアロファネートトリマーの平均官能基数が2以上となるように配合され、その配合割合は、脂肪族ポリイソシアネート100質量部に対して、アルコールが、例えば、0.05質量部以上、好ましくは、0.10質量部以上、より好ましくは、1.00質量部以上、さらに好ましくは、1.50質量部以上、特に好ましくは、1.90質量部以上であり、また、例えば、3.00質量部以下、好ましくは、2.00質量部以下である。
アルコールの配合割合が、上記範囲であれば、機械物性(とりわけ、破断時における伸び)に優れた無黄変軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。
また、この反応において、脂肪族ポリイソシアネートとアルコールとは、アルコールのヒドロキシ基に対する、脂肪族ポリイソシアネートのイソシアネート基の当量比(NCO/OH)が、例えば、30以上、好ましくは、60以上、より好ましくは、1000以上、通常、2000以下となる配合割合にて、配合される。
また、この反応においては、本発明の優れた効果を阻害しない範囲において、必要に応じて、上記したアルコールと、例えば、チオール類、オキシム類、ラクタム類、フェノール類、βジケトン類などの活性水素基含有化合物とを併用することができる。
脂肪族ポリイソシアネートとアルコールとの反応は、まずウレタン化反応であり、その後の三量化反応時にはアロファネート化反応であり、ウレタン化反応条件としては、例えば、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気、常圧(大気圧)下において、反応温度が、例えば、室温(例えば、25℃)以上、好ましくは、40℃以上であり、例えば、100℃以下、好ましくは、90℃以下である。また、反応時間が、例えば、0.5時間以上、好ましくは、1時間以上であり、例えば、10時間以下、好ましくは、6時間以下、より好ましくは、3時間以下である。
また、上記したウレタン化反応においては、上記した助触媒および上記した三量化反応安定剤を予め添加することができる。
上記した三量化反応時のアロファネート化反応の反応条件は、上記した三量化反応の反応条件と同様である。
また、上記した脂肪族ポリイソシアネートがペンタメチレンジイソシアネートである場合、上記の三量化反応の際に、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体と、ペンタメチレンジイソシアネートの三量体誘導体とを一緒に製造することができる。
ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体と、ペンタメチレンジイソシアネートの三量体誘導体とを一緒に製造するには、ペンタメチレンジイソシアネートを、イソシアヌレート化反応およびウレトジオン化反応させればよく、例えば、ペンタメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート化反応とウレトジオン化反応とを段階的に進行させる方法、ペンタメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート化反応とウレトジオン化反応とを同時に進行させる方法などが挙げられる。
ペンタメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート化反応とウレトジオン化反応とを段階的に進行させる方法として、例えば、ペンタメチレンジイソシアネートを、まず、イソシアヌレート化反応させ、その後、ウレトジオン化反応させる。
イソシアヌレート化反応させるには、上記した三量化反応により反応させればよいが、ウレタン化反応を経由することにより、容易にイソシアヌレート環を形成することができるため、好ましくは、アルコールを配合して、まず、ペンタメチレンジイソシアネートとアルコールとをウレタン化反応させる。
アルコールとしては、例えば、上記したアルコールが挙げられる。
この反応では、アルコールを配合しているため、上記したようにアロファネートトリマーを得る場合を除いて、イソシアヌレート誘導体に対して、少量のアロファネート誘導体が副生され、残存する場合がある。
アロファネートトリマーを得ない場合のアルコールの配合割合は、ペンタメチレンジイソシアネート100質量部に対して、アルコールが、例えば、0.01質量部以上、好ましくは、0.05質量部以上であり、また、例えば、1.0質量部以下、好ましくは、0.8質量部以下である。
ウレタン化反応条件としては、例えば、上記したウレタン化反応条件が挙げられる。
これにより、ウレタン化したペンタメチレンジイソシアネートを得ることができる。
イソシアヌレート化反応させるには、次いで、ウレタン化したペンタメチレンジイソシアネートおよびペンタメチレンジイソシアネートを、イソシアヌレート化を促進させる上記した三量化触媒の存在下でイソシアヌレート環化反応させる。
イソシアヌレート化触媒(有効成分100%換算)の配合割合は、例えば、上記した三量化触媒の配合割合が挙げられる。
イソシアヌレート環化反応の反応条件としては、例えば、上記した三量化反応の反応条件が挙げられる。
そして、イソシアヌレート環化反応において、上記の三量化反応と同様に、イソシアネート基の転化率が、上記した所定の割合に達した時点で、上記した反応停止剤を反応液に添加して、触媒を失活させて反応を停止させる。
これにより、ペンタメチレンジイソシアネートを、イソシアヌレート化反応させることができる。
その後、イソシアヌレート化反応させて得られた反応液を、熱処理することにより、ウレトジオン化反応させる。
熱処理条件は、上記したウレトジオン化反応と同様であり、具体的には、熱処理温度は、例えば、100℃〜200℃、好ましくは、150℃〜170℃であり、また、熱処理時間は、0.5時間〜5時間、1時間〜3時間である。
これにより、ウレトジオン化反応させることができ、その結果、ペンタメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート化反応とウレトジオン化反応とを段階的に進行させることができる。
ペンタメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート化反応とウレトジオン化反応とを同時に進行させる方法として、例えば、まず、上記と同様に、ペンタメチレンジイソシアネートとアルコールとをウレタン化反応させる。
この反応において、配合するアルコールは、例えば、上記したアルコールが挙げられる。
また、イソシアヌレート化反応とウレトジオン化反応とを同時に進行させるには、次いで、ウレトジオン化触媒とイソシアヌレート化触媒との両方を兼ねることができる誘導体化触媒の存在下において、ウレタン化反応させたペンタメチレンジイソシアネートおよびペンタメチレンジイソシアネートを、イソシアヌレート環化反応させると同時に、ペンタメチレンジイソシアネートをウレトジオン化反応させる。
ウレトジオン化触媒とイソシアヌレート化触媒との両方を兼ねることができる誘導体化触媒としては、例えば、上記した三価のリン化合物などが挙げられ、好ましくは、トリ−n−ブチルホスフィンが挙げられる。
これらウレトジオン化触媒とイソシアヌレート化触媒との両方を兼ねることができる誘導体化触媒は、イソシアヌレート化を促進するとともに、ウレトジオン化を促進する。また、イミノオキサジアジンジオン化も促進する場合もある。
ウレトジオン化触媒とイソシアヌレート化触媒との両方を兼ねることができる誘導体化触媒の配合割合は、例えば、ペンタメチレンジイソシアネート100質量部に対して、例えば、0.05質量部以上、好ましくは、0.1質量部以上であり、例えば、1.0質量部以下、好ましくは、0.5質量部以下である。
また、イソシアヌレート化反応とウレトジオン化反応とを同時に進行させる場合の反応条件としては、例えば、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気、常圧(大気圧)下、反応温度が、例えば、25℃以上、好ましくは、40℃以上、より好ましくは、60℃以上であり、例えば、100℃以下、好ましくは、70℃以下である。また、反応時間が、例えば、1時間以上、好ましくは、2時間以上であり、例えば、8時間以下、好ましくは、4時間以下である。
そして、イソシアヌレート環化反応およびウレトジオン化反応において、上記の三量化反応と同様に、イソシアネート基の転化率が所定の割合(ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体および三量体誘導体の総量に対して、例えば、5質量%以上、例えば、40質量%以下、好ましくは、35質量%以下)に達した時点で、上記した反応停止剤を反応液に添加して、触媒を失活させて反応を停止させる。
これにより、ペンタメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート化反応とウレトジオン化反応とを同時に進行させることができる。
また、その後、上記したイソシアヌレート化触媒および/または公知のアロファネート化触媒を添加し、例えば、80〜120℃で、例えば、1〜10時間保持することにより、反応混合液の三量体誘導体および/またはアロファネート誘導体の含有量を増加させることもできる。
そして、得られた脂肪族ポリイソシアネートのアロファネートトリマーは、イソシアヌレート基とアロファネート基とを含んでいる。
脂肪族ポリイソシアネートのアロファネートトリマーにおいて、イソシアヌレート基1モルに対するアロファネート基の含有割合(アロファネート基/イソシアヌレート基のモル比率)は、例えば、0.01以上、好ましくは、0.05以上、より好ましくは、0.10以上、さらに好ましくは、0.50以上であり、また、例えば、2.00以下、好ましくは、0.90以下、より好ましくは、0.60以下である。
脂肪族ポリイソシアネートのアロファネート基の含有割合が上記範囲であれば、得られる無黄変軟質ポリウレタンフォームの機械物性(とりわけ、破断時における伸び)をさらに向上させることができる。
イソシアヌレート基に対するアロファネート基の含有割合は、H−NMR測定により算出することができる。
具体的には、脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体のH−NMR測定(400MHz、溶剤:D−DMSO(溶質:5質量%)、基準物質:テトラメチルシラン)において、8.3〜8.7ppmのピークを脂肪族ポリイソシアネートのアロファネート基(アロファネート基中のNH基)のプロトンの帰属ピークとし、また、3.8ppmのピークを脂肪族ポリイソシアネートのイソシアヌレート基(イソシアヌレート基に直接結合するメチレン基(CH基))のプロトンの帰属ピークとする。そして、それらのピーク面積比(積分比)を下記式により、イソシアヌレート基に対するアロファネート基の含有割合として算出する。
イソシアヌレート基に対するアロファネート基の含有割合=アロファネート基のプロトンの帰属ピークの積分値/(イソシアヌレート基のプロトンの帰属ピークの積分値/6)
また、脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体の塩素濃度は、脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体の総量に対して、例えば、10質量ppm以上、好ましくは、50質量ppm以上であり、例えば、60質量ppm以上、例えば、100ppm以下である。
脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体のイソシアネート基濃度は、脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体の総量に対して、例えば、20質量%以上、好ましくは、22質量%以上、より好ましくは、23.5質量%以上であり、例えば、30質量%以下、好ましくは、25質量%以下、より好ましくは、24質量%以下である。
脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体の25℃における粘度(後述する実施例に準拠して測定)は、例えば、100mPa・s以上、好ましくは、500mPa・s以上であり、例えば、5000mPa・s以下、好ましくは、2000mPa・s以下、より好ましくは、1800mPa・s以下、さらに好ましくは、1200mPa・s以下である。
脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体の含有割合は、ポリイソシアネート成分に対して、例えば、0質量%以上、好ましくは、5質量%以上であり、また、例えば、80質量%以下、好ましくは、75質量%以下、より好ましくは、50質量%以下、さらに好ましくは、20質量%以下、特に好ましくは、10質量%以下である。
これらポリイソシアネート成分は、単独使用または2種類以上併用することができる。
また、ポリイソシアネート成分において、イソシアネート基の平均官能基数は、例えば、1.5以上、好ましくは、1.9以上であり、また、例えば、3.0以下、好ましくは、2.5以下である。
また、ポリイソシアネート成分の25℃における粘度(後述する実施例に準拠して測定)は、例えば、20mPa・s以上、好ましくは、25mPa・s以上、より好ましくは、30mPa・s以上、さらに好ましくは、35mPa・s以上、特に好ましくは、40mPa・s以上であり、例えば、2000mPa・s以下、好ましくは、1000mPa・s以下、より好ましくは、800mPa・s以下、さらに好ましくは、500mPa・s以下、さらに好ましくは、300mPa・s以下、さらに好ましくは、100mPa・s以下特に好ましくは、50mPa・s以下である。
イソシアネート成分の粘度が上記範囲であれば、得られる無黄変軟質ポリウレタンフォームの柔らかさの向上を図ることができる。
なお、ポリイソシアネート成分における、アロファネート基の含有割合は、含有されるイソシアヌレート基1モルに対して、例えば、0.01モル以上、好ましくは、0.05モル以上、より好ましくは、0.10モル以上、さらに好ましくは、0.50モル以上であり、また、例えば、2.00モル以下、好ましくは、0.90モル以下、より好ましくは、0.60モル以下である。
ポリイソシアネート成分における、イソシアヌレート基に対するアロファネート基の含有割合が上記範囲であれば、得られる無黄変軟質ポリウレタンフォームの機械物性(とりわけ、破断時における伸び)をさらに向上させることができる。
ポリオール成分は、分子中に2つ以上の水酸基を有する化合物を含み、好ましくは、分子中に2つ以上の水酸基を有する化合物からなる。
分子中に2つ以上の水酸基を有する化合物としては、特に制限されないが、例えば、数平均分子量(Mn)200〜10000、好ましくは、400〜5000の、マクロポリオールなどが挙げられる。
マクロポリオールとしては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステルポリオール、ポリエステルポリウレタンポリオールなどが挙げられ、好ましくは、ポリエーテルポリオールが挙げられる。
ポリエーテルポリオールは、例えば、水、アルコール類、アミン類、アンモニアなどを開始剤として、アルキレンオキサイドを付加重合させることにより、得ることができる。
開始剤としてのアルコール類としては、例えば、メタノール、エタノールなどの1価脂肪族アルコール類、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコールなどの2価脂肪族アルコール類、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパンなどの3価脂肪族アルコール類、例えば、ペンタエリスリトールなどの4価脂肪族アルコール類、例えば、ソルビトールなどの6価脂肪族アルコール類、例えば、ショ糖などの8価脂肪族アルコール類などの1価または多価(2価〜8価)の脂肪族アルコール類が挙げられる。
また、開始剤としてのアミン類としては、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミンなどの1価脂肪族アミン類、例えば、メチルアミン、エチルアミンなどの2価脂肪族アミン類、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの3価脂肪族アミン類、例えば、エチレンジアミンなどの4価脂肪族アミン類、例えば、ジエチレントリアミンなどの5価脂肪族アミン類などの1価または多価の脂肪族アミン類、あるいは、例えば、トルイレンジアミンなどの芳香族アミン類などが挙げられる。
開始剤として、好ましくは、2価脂肪族アルコール類、3価脂肪族アルコール類、より好ましくは、3価脂肪族アルコール類が挙げられる。
アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、1,2−、1,3−、1,4−および2,3−ブチレンオキサイドおよびこれらの2種以上の併用が挙げられる。これらのうち、好ましくは、プロピレンオキサイドおよび/またはエチレンオキサイドが挙げられる。これらを併用する場合には、ブロック重合およびランダム重合のいずれの付加形式をも、適宜選択することができる。
そして、ポリオール成分は、その水酸基価(OH価)が、例えば、5mgKOH/g以上、好ましくは、50mgKOH/g以上、100mgKOH/g以上であり、例えば、500mgKOH/g以下、好ましくは、300mgKOH/g以下、より好ましくは、250mgKOH/g以下であり、また、平均官能基数が、例えば、1.5以上、好ましくは、2.0以上であり、例えば、8.0以下、好ましくは、4.0以下である。
なお、ポリオール成分の水酸基価は、JIS K 1557−1(2007年)の記載に準拠して測定され、また、ポリオール成分の平均官能基数は、仕込みの配合処方から算出される。
また、ポリオール成分は、例えば、数平均分子量、開始剤の種類、水酸基価、平均官能基数、アルキレンオキサイド種類または付加形式のいずれかが異なる複数種類のポリオール成分を、その目的および用途により、適宜任意の割合で併用することができる。
具体的には、例えば、数平均分子量が400以上1000以下であるポリオール成分と、数平均分子量が1000を超過し5000以下、好ましくは、2000以下であるポリオール成分とを併用することができ、その配合割合は、それらの総量に対して、数平均分子量が1000以下であるポリオール成分が、例えば、10質量%以上、好ましくは、20質量%以上であり、例えば、50質量%以下、好ましくは、40質量%以下であり、また、数平均分子量が1000を超過するポリオール成分が、例えば、50質量%以上、好ましくは、60質量%以上であり、例えば、90質量%以下、好ましくは、80質量%以下である。
また、例えば、水酸基価が5mgKOH/g以上200mgKOH/g以下のポリオール成分と、水酸基価が200mgKOH/gを超過し500mgKOH/g以下のポリオール成分とを併用することができ、その配合割合は、それらの総量に対して、水酸基価が200mgKOH/g以下のポリオール成分が、例えば、50質量%以上、好ましくは、60質量%以上であり、例えば、90質量%以下、好ましくは、80質量%以下であり、また、水酸基価が200mgKOH/gを超過するポリオール成分が、例えば、10質量%以上、好ましくは、20質量%以上であり、例えば、50質量%以下、好ましくは、40質量%以下である。
触媒としては、特に制限されず、公知のウレタン化触媒が挙げられ、具体的には、アミン類、有機金属化合物などが挙げられる。
アミン類としては、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ビス−(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、N−メチルモルホリンなどの3級アミン類、例えば、テトラエチルヒドロキシルアンモニウムなどの4級アンモニウム塩、例えば、イミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾールなどのイミダゾール類などが挙げられる。これらアミン類は、単独使用または2種類以上併用することができる。
また、これらアミン類は、市販品として入手することができ、例えば、カオーライザー No.31(花王社製)、カオーライザー No.120(花王社製)、カオーライザー No.12(花王社製)、カオーライザー No.25(花王社製)、DABCO 33LV(トリエチレンジアミンの33質量%ジエチレングリコール溶液、エア・プロダクツジャパン社製)、Niax A−1(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製(以下、「モメンティブ社製」とする。))、TOYOCAT−NCE(東ソー社製)などが挙げられる。
有機金属化合物としては、例えば、酢酸錫、オクチル酸錫、オレイン酸錫、ラウリル酸錫、ジブチル錫ジアセテート、ジメチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジメルカプチド、ジブチル錫マレエート、ジブチル錫ジネオデカノエート、ジオクチル錫ジメルカプチド、ジオクチル錫ジラウリレート、ジブチル錫ジクロリドなどの有機錫化合物、例えば、オクタン酸鉛、ナフテン酸鉛などの有機鉛化合物、例えば、ナフテン酸ニッケルなどの有機ニッケル化合物、例えば、ナフテン酸コバルトなどの有機コバルト化合物、例えば、オクテン酸銅などの有機銅化合物、例えば、オクチル酸ビスマス、ネオデカン酸ビスマスなどの有機ビスマス化合物などが挙げられる。これら有機金属化合物は、単独使用または2種類以上併用することができる。
また、これら有機金属化合物は、市販品として入手することができ、例えば、ネオスタンU−100(有機錫化合物、日東化成社製)、フォーメートTK−1(有機錫化合物、三井化学社製)、Formrez UL−28(有機錫化合物、モメンティブ社製)、Stanoct(有機錫化合物、三菱化学社製)などが挙げられる。
これら触媒(アミン類および有機金属化合物)は、単独使用または2種類以上併用することができ、好ましくは、アミン類と有機金属化合物とを併用する。
触媒(有効成分量100%換算)の配合割合は、ポリオール成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、0.3質量部以上、より好ましくは、1.0質量部以上であり、また、例えば、1.5質量部以下、好ましくは、1.2質量部以下である。
触媒の配合割合が上記範囲であれば、得られるポリウレタンフォームの無黄変性を向上させることができる。
また、触媒として、アミン類と有機金属化合物とを併用する場合において、アミン類と有機金属化合物との配合割合の比率(アミン類の配合割合/有機金属化合物の配合割合、有効成分量100%換算)は、例えば、0.5以上、好ましくは、0.8以上であり、また、例えば、1.5以下、好ましくは、1.0以下である。
発泡剤としては、特に制限されず、公知の発泡剤が挙げられ、好ましくは、水が挙げられる。
また、発泡剤としては、水と、物理発泡剤(例えば、ヒドロフルオロカーボン類、炭化水素類(例えば、シクロペンタンなど)、炭酸ガス、液化炭酸ガスなど)とを、適宜の割合で併用することができる。物理発泡剤としては、環境負荷低減の観点から、好ましくは、炭酸ガス、液化炭酸ガスが挙げられる。
これら物理発泡剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
発泡剤の配合割合は、ポリオール成分100質量部に対して、例えば、0.5質量部以上、好ましくは、1質量部以上であり、例えば、10質量部以下、好ましくは、7質量部以下である。
発泡剤の含有割合が上記範囲であれば、優れた発泡性を得ることができる。
そして、本発明の無黄変軟質ポリウレタンフォームを製造するには、まず、上記したポリオール成分に、上記した触媒および上記した発泡剤を、上記した配合割合で配合してプレミックス(レジンプレミックス)を調製する。
また、プレミックスの調製では、必要により、整泡剤、安定剤などの添加剤を配合することができ、好ましくは、プレミックスは、上記したポリオール成分、上記した触媒、上記した発泡剤、整泡剤および安定剤からなる。
整泡剤としては、特に制限されず、公知の整泡剤が挙げられ、例えば、シリコーン整泡剤が挙げられる。
また、整泡剤は、市販品として入手することができ、例えば、DC−6070、DC−2525(以上、エア・プロダクツジャパン社製、商品名)、SZ−1966、SRX−274C、SF−2969、SF−2961、SF−2962、SZ−1325、SZ−1328(以上、東レ・ダウコーニング社製、商品名)、L−5309、L−3601、L−5307、L−3600、L−5366、Y−10366(以上、モメンティブ社製、商品名)、B−8002、B−8545、B−8715LF2(以上、エボニック社製、商品名)などが挙げられる。
これら整泡剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
整泡剤の配合割合は、ポリオール成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、0.5質量部以上であり、例えば、10質量部以下、好ましくは、5質量部以下である。
安定剤としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光安定剤などが挙げられ、好ましくは、酸化防止剤、光安定剤が挙げられる。
酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(例えば、4−メチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール(BHT)、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]など)、その他の酸化防止剤(例えば、ビス(2,4−ジt−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、トリデシルホスファイト、トリス(2−エチルヘキシル)ホスファイトなどのリン系酸化防止剤、例えば、2,5−チオフェンジイルビス(5−t−ブチルー1,3−ベンゾキサゾール)などのチオフェン系酸化防止剤などのヒンダードフェノール系酸化防止剤を除く酸化防止剤)が挙げられる。
このような酸化防止剤の中では、好ましくは、リン系酸化防止剤が挙げられ、より好ましくは、トリス(2−エチルヘキシル)ホスファイトが挙げられる。トリス(2−エチルヘキシル)ホスファイトとしては、市販品を用いることもでき、例えば、JP−308E(城北化学社製、商品名)が挙げられる。
これら酸化防止剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、シアノアクリレート系の紫外線吸収剤が挙げられる。
これら紫外線吸収剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
熱安定剤としては、例えば、スルホンアミド基を含有する化合物などが挙げられる。
スルホンアミド基を含有する化合物としては、例えば、芳香族スルホンアミド類、脂肪族スルホンアミド類などが挙げられ、好ましくは、o−トルエンスルホンアミドが挙げられる。
これら熱安定剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
光安定剤としては、例えば、ヒンダードアミン系耐光安定剤、ブレンド系耐光安定剤などが挙げられ、好ましくは、ヒンダードアミン系耐光安定剤が挙げられる。ヒンダートアミン系耐光安定剤としては、例えば、アデカスタブLA62、アデカスタブLA67(以上、アデカアーガス化学社製、商品名)、チヌビン765、チヌビン144、チヌビン770、チヌビン622(以上、BASFジャパン社製、商品名)などが挙げられる。
これら光安定剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
安定剤の配合割合は、ポリオール成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは、0.5質量部以上であり、例えば、10質量部以下、好ましくは、5質量部以下である。
なお、プレミックスには、上記の添加剤以外に、さらに、必要により、例えば、架橋剤、連通化剤、顔料(着色顔料)、染料、硬化促進剤、つや消し剤、密着性付与剤、シランカップリング剤などの公知のその他の添加剤を、本発明の優れた効果を損なわない範囲において、適宜の割合で配合することができる。
また、さらに、公知のその他の添加剤として、例えば、鎖延長剤、消泡剤、可塑剤、ブロッキング防止剤、離型剤、滑剤、フィラー、加水分解防止剤などを、本発明の優れた効果を損なわない範囲において、適宜の割合で配合することもできる。
そして、このようにして得られたプレミックスと、ポリイソシアネート成分とを混合して反応させるとともに、例えば、スラブ方式、モールド方式、スプレー方式など、公知の発泡方式により発泡させることにより、本発明の無黄変軟質ポリウレタンフォームを得る。
プレミックスと、ポリイソシアネート成分との反応条件(例えば、反応温度など)は、その目的および用途に応じて、適宜設定される。
プレミックスとポリイソシアネート成分との反応時間(クリームタイム(CT))は、後述する実施例に準拠して測定され、例えば、90秒以上であり、例えば、200秒以下、好ましくは、170秒以下、より好ましくは、100秒以下、さらに好ましくは、95秒以下である。
プレミックスとポリイソシアネート成分との反応時間(クリームタイム(CT))が上記範囲であれば、作業性の向上を図ることができる。
ポリイソシアネート成分の配合割合は、例えば、イソシアネートインデックス(ポリオール成分中の水酸基、発泡剤としての水などの活性水素の総量100に対するイソシアネート基の割合)として、例えば、60以上、好ましくは、70以上であり、例えば、500以下、好ましくは、130以下である。
これによって、ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分との反応生成物である、本発明の無黄変軟質ポリウレタンフォームを得る。
このようにして得られる本発明の無黄変軟質ポリウレタンフォームでは、ポリイソシアネート成分が、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体を10〜95質量%含有している。
そのため、柔らかな触感と、優れた無黄変性とを有する無黄変軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。
すなわち、本発明の無黄変軟質ポリウレタンフォームの密度(後述する実施例に準拠して測定)は、例えば、38.0kg/m以上、好ましくは、38.2kg/m以上であり、また、例えば、45.0kg/m以下、好ましくは、43.0kg/m以下、より好ましくは、42.0kg/m以下である。
また、本発明の無黄変軟質ポリウレタンフォームの硬さ(25%CLD、後述する実施例に準拠して測定)は、例えば、3.0N/100cm以上、好ましくは、4.0N/100cm以上、より好ましくは、4.2N/100cm以上であり、例えば、40.0N/100cm以下、好ましくは、30.0N/100cm以下、より好ましくは、20.0N/100cm以下、さらに好ましくは、15.0N/100cm以下、さらに好ましくは、10.0N/100cm以下、さらに好ましくは、6.0N/100cm以下、さらに好ましくは、5.0N/100cm以下、特に好ましくは、4.5N/100cm以下である。
また、本発明の無黄変軟質ポリウレタンフォームの引張破断時伸び(後述する実施例に準拠して測定)は、例えば、60%以上、好ましくは、65%以上、より好ましくは、70%以上、さらに好ましくは、75%以上、特に好ましくは、85%以上であり、例えば、90%以下である。
また、本発明の無黄変軟質ポリウレタンフォームの耐光性Δb(後述する実施例に準拠して測定)は、例えば、9.5以上、好ましくは、10.0以上であり、例えば、15.0以下、好ましくは、12.0以下である。
そのため、得られた無黄変軟質ポリウレタンフォームの用途としては、例えば、自動車、家具、寝具、電子材料、医療、衣料、衛生素材などの分野における、耐圧分散材、保型性材料、吸音材、衝撃吸収材、振動吸収材、光学材料などの弾性材料として有効に用いることができる。
より具体的には、無黄変軟質ポリウレタンフォームは、例えば、座席シート、ヘッドレスト、枕やマットレスなどの寝具やソファー、介護用クッション材料、レジャーシート、サポーター、カツラ用保型剤、フィルター、マイクのカバー、イヤホンのカバー、ヘッドホンのカバー、クッションフロアーの床材、化粧パフ、医療材料、塗工用ロール、OAロール、電子部材(例えば、電子タブレット、スマートフォンなど)、研磨パッド、生理用品、オムツに使用できる。
とりわけ、無黄変軟質ポリウレタンフォームは、柔らかな触感および優れた無黄変性を有することから、好ましくは、衣料用または靴用の耐圧緩衝材に用いられ、具体的には、肩用パッド、ひざ用パッド、ひじ用パッド、水着用パッド、靴の舌部、靴インナーソール、医療材料、衣料材料に用いることができ、特に、ブラジャーのパッド、ブラジャーのカップなどに好適である。
本発明の無黄変軟質ポリウレタンフォームから形成される衣料材料を用いて形成される、本発明のブラジャーのパッドや、ブラジャーのカップでは、触感および無黄変性の向上を図ることができる。
以下の記載において用いられる配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。
また、各調製例、各合成例、各実施例および各比較例において採用される測定方法を下記する。
1.測定方法
<イソシアネート基濃度(単位:質量%)、イソシアネート基の転化率(単位:質量%)>
電位差滴定装置(京都電子工業社製、型番:AT−510)を用いて、JIS K−1603−1(2007年)に準拠したトルエン/ジブチルアミン・塩酸法によりイソシアネート基濃度(イソシアネート基含有率)を測定し、以下の式により、測定試料のイソシアネート基の転化率を算出した。
イソシアネート基の転化率=100−(ウレトジオン化および/または三量化反応終了後の反応混合液のイソシアネート基濃度/ウレトジオン化および/または三量化反応前の反応液のイソシアネート基濃度×100)
<イソシアネートモノマー濃度(単位:質量%)>
国際公開第2012/121291号パンフレットの明細書における実施例1と同様にして製造されたペンタメチレンジイソシアネートまたは市販のヘキサメチレンジイソシアネートを標準物質として用い、ジベンジルアミンによりラベル化させ、以下のHPLC測定条件下で得られたクロマトグラムの面積値から作成した検量線により、未反応のペンタメチレンジイソシアネートモノマーまたはヘキサメチレンジイソシアネートモノマーの濃度を算出した。
装置;Prominence(島津製作所社製)
ポンプ LC−20AT
デガッサ DGU−20A3
オートサンプラ SIL−20A
カラム恒温槽 COT−20A
検出器 SPD−20A
カラム;SHISEIDO SILICA SG−120
カラム温度;40℃
溶離液;n−ヘキサン/メタノール/1,2−ジクロロエタン=90/5/5(体積比)
流量;0.2mL/min
検出方法;UV 225nm
<粘度(単位:mPa・s)>
東機産業社製のE型粘度計TV−30(ローター角度:1°34’、ローター半径:24cm)を用いて、JIS K5600−2−3(2014年)のコーン・プレート粘度計法に準拠して、25℃で測定試料の粘度を測定した。測定時のコーンプレートの回転数は、粘度が高くなるのに合わせて、100rpmから2.5rpmまでの間で順次変更した。
<ウレトジオン2分子体の濃度(単位:質量%)>
以下のGPC測定条件において得られたクロマトグラムにより、全ピーク面積に対する、ポリエチレンオキシド換算分子量280〜380の間をピークトップとするピークの面積の割合を、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体に対する、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体の濃度とした。
装置;HLC−8020(東ソー社製)
カラム;G1000HXL、G2000HXLおよびG3000HXL(以上、東ソー製、商品名)を直列に連結
カラム温度;40℃
溶離液;テトラヒドロフラン
流量;0.8mL/min
検出器;示差屈折率検出器
標準物質;ポリエチレンオキシド(東ソー社製、商品名:TSK標準ポリエチレンオキシド)
H−NMRによるアロファネート基とイソシアヌレート基とのモル比率の算出>
下記の装置および条件にてH−NMRを測定し、脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体における、イソシアヌレート基1モルに対するアロファネート基の含有割合(アロファネート基/イソシアヌレート基のモル比率)を以下の式により算出した。なお、化学シフトppmの基準として、D−DMSO溶媒中のテトラメチルシラン(0ppm)を用いた。
装置; JNM−AL400(JEOL製)
条件; 測定周波数:400MHz、溶媒:D−DMSO、溶質濃度:5質量%
アロファネート基(アロファネート基内のNH基)のプロトンの帰属ピーク(1H):8.3〜8.7ppm
イソシアヌレート基(イソシアヌレート基に直接結合するメチレン基(CH基))のプロトンの帰属ピーク(6H):3.8ppm
アロファネート基とイソシアヌレート基とのモル比率=アロファネート基のプロトンの帰属ピークの積分値/(イソシアヌレート基のプロトンの帰属ピークの積分値/6)
2.原料
(1)ポリイソシアネート成分(a)の各成分の調製例
調製例1(イソシアネート(a−1)(PDIウレトジオン))
温度計、攪拌装置、窒素導入管および冷却管が装着された反応機において、窒素雰囲気下、国際公開第2012/121291号パンフレットの明細書における実施例1と同様にして製造されたペンタメチレンジイソシアネートを500質量部装入し、窒素を、そのペンタメチレンジイソシアネートの液相(反応液)に1時間導入した。窒素を1時間導入した後の、反応液の溶存酸素濃度は1質量ppmであった。その後、その反応液を150℃に昇温した。次いで、同温度で10時間反応を継続した後、反応を終了させた。そして、得られたペンタメチレンジイソシアネート誘導体の反応混合液を、薄膜蒸留装置(温度:120℃、真空度:93.3Pa)に通液して、未反応のペンタメチレンジイソシアネートモノマーを除去し、イソシアネート(a−1)を得た。
得られたイソシアネート(a−1)の、イソシアネート基濃度は、26.5質量%であり、25℃における粘度は、24mPa・sであり、イソシアネートモノマー濃度は、0.5質量%であり、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体の含有割合は、89質量%であった。
調製例2(イソシアネート(a−2)(PDIの三量体誘導体))
温度計、攪拌装置、還流管、および、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、国際公開第2012/121291号パンフレットの明細書における実施例1と同様にして製造されたペンタメチレンジイソシアネートを500質量部、イソブチルアルコールを0.5質量部、2,6−ジ(tert−ブチル)−4−メチルフェノールを0.3質量部、トリス(トリデシル)ホスファイトを0.3質量部、それぞれ、装入し、80℃で2時間反応させた。
次いで、トリマー化触媒としてN−(2−ヒドロキシプロピル)−N,N,N−トリメチルアンモニウム−2−エチルヘキサノエートを0.05質量部配合した。イソシアネート基濃度を測定し、その濃度が48.9質量%(すなわち、転化率10質量%)に至るまで反応を継続した。50分後に所定の転化率(転化率10質量%)に達したところで、o−トルエンスルホンアミドを0.12質量部添加した。得られた反応混合液を薄膜蒸留装置(温度:150℃、真空度:0.093kPa)に通液して未反応のペンタメチレンジイソシアネートモノマーを除去し、さらに、得られたろ物100質量部に対し、o−トルエンスルホンアミドを0.02質量部および塩化ベンゾイルを0.003質量部添加し、イソシアネート(a−2)を得た。
イソシアネート(a−2)の塩素濃度は63質量ppm、イソシアネートモノマー濃度は0.5質量%、イソシアネート基濃度は24.6質量%、25℃における粘度は2000mPa・sであった。また、このイソシアネート(a−2)のH−NMR測定によるアロファネート基とイソシアヌレート基とのモル比率は、アロファネート基/イソシアヌレート基=7.4/100(すなわち、アロファネート基の含有割合は、イソシアヌレート基1モルに対して、0.074モル)であった。
調製例3(イソシアネート(a−3)(PDIの三量体誘導体))
温度計、攪拌装置、還流管、および、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、国際公開第2012/121291号パンフレットの明細書における実施例1と同様にして製造されたペンタメチレンジイソシアネートを500質量部、イソブチルアルコールを9.6質量部、2,6−ジ(tert−ブチル)−4−メチルフェノールを0.3質量部、トリス(トリデシル)ホスファイトを0.3質量部、それぞれ、装入し、80℃で2時間反応させた。
次いで、トリマー化触媒としてN−(2−ヒドロキシプロピル)−N,N,N−トリメチルアンモニウム−2−エチルヘキサノエートを0.05質量部配合した。イソシアネート基濃度を測定し、その濃度が、47.1質量%(すなわち、転化率10質量%)に至るまで反応を継続した。20分後に所定の転化率(転化率10質量%)に達したため、o−トルエンスルホンアミドを0.12質量部添加した。得られた反応混合液を薄膜蒸留装置(温度:150℃、真空度:0.093kPa)に通液して未反応のペンタメチレンジイソシアネートモノマーを除去し、さらに、得られたろ物100質量部に対し、o−トルエンスルホンアミドを0.02質量部および塩化ベンゾイルを0.003質量部添加し、イソシアネート(a−3)を得た。
イソシアネート(a−3)の塩素濃度は57質量ppm、イソシアネートモノマー濃度は0.6質量%、イソシアネート基濃度は23.5質量%、25℃における粘度は900mPa・sであった。また、このイソシアネート(a−3)のH−NMR測定によるアロファネート基とイソシアヌレート基とのモル比率は、アロファネート基/イソシアヌレート基=54.7/100(すなわち、アロファネート基の含有割合は、イソシアヌレート基1モルに対して、0.547モル)であった。
調製例4(イソシアネート(a−4)(HDIウレトジオン))
イソシアネート(a−1)のイソシアネート誘導体の調製例において、ペンタメチレンジイソシアネートをヘキサメチレンジイソシアネート(三井化学社製、商品名:タケネート700)に変更した以外は、同じ調製方法でイソシアネート(a−4)を得た。
得られたイソシアネート(a−4)の、イソシアネート基濃度は24.3%であり、25℃における粘度は26mPa・sであり、イソシアネートモノマー濃度は0.4質量%であった。
調製例5(イソシアネート(a−5)(HDIの三量体誘導体))
温度計、攪拌装置、還流管、および、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネート(三井化学社製 商品名:タケネート700)を500質量部、イソブチルアルコールを0.4質量部、2,6−ジ(tert−ブチル)−4−メチルフェノールを0.3質量部、トリス(トリデシル)ホスファイトを0.3質量部、それぞれ、装入し、80℃で2時間反応させた。
次いで、トリマー化触媒としてN−(2−ヒドロキシプロピル)−N,N,N−トリメチルアンモニウム−2−エチルヘキサノエートを0.05質量部配合した。イソシアネート基濃度を測定し、その濃度が44.8質量%(すなわち、転化率10質量%)に至るまで反応を継続した。60分後に所定の転化率(転化率10質量%)に達したため、o−トルエンスルホンアミドを0.12質量部添加した。得られた反応混合液を薄膜蒸留装置(温度:150℃、真空度:0.093kPa)に通液して未反応のヘキサメチレンジイソシアネートモノマーを除去し、さらに、得られたろ物100質量部に対し、o−トルエンスルホンアミドを0.02質量部および塩化ベンゾイルを0.003質量部添加し、イソシアネート(a−5)を得た。
イソシアネート(a−5)の塩素濃度は60質量ppm、イソシアネートモノマー濃度は0.5質量%、イソシアネート基濃度は23.0質量%、25℃における粘度は1460mPa・sであった。また、このイソシアネート(a−5)のH−NMR測定によるアロファネート基とイソシアヌレート基とのモル比率は、アロファネート基/イソシアヌレート基=8.1/100(すなわち、アロファネート基の含有割合は、イソシアヌレート基1モルに対して、0.081モル)であった。
調製例6(イソシアネート(a−6):PDIウレトジオン(2分子体リッチ))
温度計、攪拌装置、窒素導入管および冷却管が装着された反応機において、窒素雰囲気下、国際公開第2012/121291号パンフレットの明細書における実施例1と同様にして製造されたペンタメチレンジイソシアネートを500質量部装入し、窒素を、そのペンタメチレンジイソシアネートの液相(反応液)に1時間導入した。窒素を1時間導入した後の、反応液の溶存酸素濃度は1質量ppmであった。その後、反応液を150℃に昇温した。次いで、同温度で1時間反応継続した後、反応を終了した。そして、得られたペンタメチレンジイソシアネート誘導体の反応混合液を、薄膜蒸留装置(温度:120℃、真空度:93.3Pa)に通液して、未反応のペンタメチレンジイソシアネートモノマーを除去し、イソシアネート(a−6)を得た。
得られたイソシアネート(a−6)の、イソシアネート基濃度は27.1質量%であり、25℃における粘度は22mPa・sであり、イソシアネートモノマー濃度は0.5質量%であり、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン二分子体の含有割合は、98質量%であった。
調製例7(イソシアネート(a−7)(PDIウレトジオンおよびPDIの三量体誘導体))
温度計、攪拌装置、還流管、および、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、国際公開第2012/121291号パンフレットの明細書における実施例1と同様にして製造されたペンタメチレンジイソシアネートを500質量部、イソブチルアルコールを0.8質量部、それぞれ、装入し、80℃で2時間ウレタン化反応させた。ウレタン化反応後のイソシアネート基濃度は、54.3質量%であった。
次いで、フラスコの内温を60℃とし、触媒として、トリ−n−ブチルホスフィンを1.6質量部添加した。イソシアネート基濃度を測定し、その濃度が36.1質量%(すなわち、転化率34質量%)に至るまで反応を継続した。4時間後に所定の転化率(転化率34質量%)に達したところで、p−トルエンスルホン酸メチルを1.6質量部添加し、反応を停止させた。これにより得られた反応混合液を薄膜蒸留装置(温度:120℃、真空度:0.093kPa)に通液して未反応のペンタメチレンジイソシアネートを除去し、さらに、得られたポリイソシアネート組成物100質量部に対し、o−トルエンスルホンアミドを0.02質量部添加し、イソシアネート(a−7)を得た。
イソシアネート(a−7)のイソシアネートモノマー濃度は0.5質量%、イソシアネート基濃度は24.7質量%、25℃における粘度は70mPa・sであった。また、このイソシアネート(a−7)のペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体の含有割合は、50.9質量%であった。
(2)ポリオール成分(b)
(ポリオール(b−1))
ポリエーテルポリオール(三井化学社製、商品名:アクトコールLR−00、数平均分子量(Mn)1600、官能基数f=3、OH価=110mgKOH/g)
(ポリオール(b−2))
ポリエーテルポリオール(三井化学社製、商品名:アクトコールT−700、数平均分子量(Mn)700、官能基数f=3、OH価=240mgKOH/g)
(3)触媒(c)
(触媒(c−1))
トリエチエンジアミンの33質量%ジプロピレングリコール溶液(エアプロダクツ社製、商品名:Dabco−33LV)
(触媒(c−2))
ビス(ジメチルアミノエチル)エーテルの70質量%ジプロピレングリコール溶液(モメンティブ社製、商品名:Niax−A1)
(触媒(c−3))
有機錫化合物(モメンティブ社製、商品名:Formrez UL−28)
(触媒(c−4))
有機錫化合物(三菱化学社製、商品名:Stanoct)
(4)発泡剤(d)
(発泡剤(d−1))
純水(HO)
(5)整泡剤(e)
(整泡剤(e−1))
シリコーン整泡剤(エボニック社製、商品名:B−8545)
(整泡剤(e−2))
シリコーン整泡剤(エボニック社製、商品名:B−8002)
(6)安定剤(f)
(安定剤(f−1))
ヒンダードアミン化合物(耐光安定剤、BASFジャパン社製、商品名:チヌビン765)
(安定剤(f−2))
有機リン化合物(酸化防止剤、城北化学社製、商品名:JP−308E)
3.実施例1〜9および比較例1〜7(無黄変軟質ポリウレタンフォームの製造)
(1)実施例1
下記の表1に示した成分(原料)のうち、ポリイソシアネート成分以外の各成分を秤量し、温度23℃、相対湿度55%の実験室内で、それらを、表1の配合処方に従って配合して、それらが均一になるように攪拌混合して、プレミックスを調製した。
別途用意したポリイソシアネート成分を表1の配合処方に従って秤量し、温度を23℃に調整した。
その後、プレミックスに、ポリイソシアネート成分を加えて、それらをハンドミキサー(回転数5000rpm)によって15秒間攪拌した後すぐに、手早く、木製のボックスに投入して発泡させた。これによって、無黄変軟質ポリウレタンフォームを得た。
(2)実施例2〜10および比較例1〜7
下記の表1〜4の配合処方に従って秤量した以外は、実施例1と同様にして、無黄変軟質ポリウレタンフォームを得た。
実施例1〜10および比較例1〜7における配合処方およびポリイソシアネート成分の性状を表1〜4に示す。
なお、ポリイソシアネート成分の総量に対する、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体の含有割合は、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体の総量に対する、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体の含有割合に、ポリイソシアネート成分の総量に対するペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン誘導体の含有割合を乗じることにより求めた。
4.無黄変軟質ポリウレタンフォームの評価
<反応時間(クリームタイム(CT))の測定方法>
各実施例および各比較例の無黄変軟質ポリウレタンフォームの製造において、ハンドミキサーで撹拌を開始したときから、プレミックスとポリイソシアネート成分とが反応することによりそれらの混合物が動き始めるまでの時間をクリームタイムとして測定した。
<密度(単位:kg/m)>
各実施例および各比較例の無黄変軟質ポリウレタンフォームの中心部(コア)より10×10×5cmのサイズの直方体を切り出して、測定試料を作製し、その後、測定試料の見かけ密度をJIS K7222(2005年)に従って測定した。
<硬さ(25%CLD)(単位:N/100cm)>
各実施例および各比較例の無黄変軟質ポリウレタンフォームの中心部(コア)より10×10×5cmのサイズの直方体を切り出して、測定試料を作製し、その後、JIS K−6400(2012年)に準拠して測定試料の硬さ(25%CLD)を測定した。
<引張破断時伸び(単位:%)>
各実施例および各比較例の無黄変軟質ポリウレタンフォームの中心部より厚み10mmのサイズに切り出して、1号形試験片様にサンプルを打抜いて測定試料を作製し、引張圧縮試験機(インテスコ社製、Model205N)を用いて、JIS K−6400(2012年)に従って引張試験し、破断時における伸びを算出した。
<耐光性(Δb)>
各実施例および各比較例の無黄変軟質ポリウレタンフォームの中心部より厚み10mmのサイズに切り出して、測定試料を作製し、その後、測定試料に、紫外線蛍光灯が取り付けられたQUVウェザリングテスター(Qパネル社製)を使用して24時間にわたり短波長の紫外線を含む光(波長270〜720nm)を照射した。
照射前後における低反発性ポリウレタンフォームのΔb(b値の変化量)を、色差計(東京電色社製、カラーエースMODEL TC−1)を用いて、JIS Z8722(2009年)に準拠して測定した。
実施例1〜10および比較例1〜7の無黄変軟質ポリウレタンフォームにおける評価を表1〜4に示す。
Figure 0006454783
Figure 0006454783
Figure 0006454783
Figure 0006454783
[表1〜4中の略号の詳細]
以下に表1〜4中で用いた略号の詳細を示す。
アクトコールLR−00:ポリエーテルポリオール(三井化学社製、数平均分子量(Mn)1600、官能基数f=3、OH価=110mgKOH/g)
アクトコールT−700:ポリエーテルポリオール(三井化学社製、数平均分子量(Mn)700、官能基数f=3、OH価=240mgKOH/g)
Dabco 33LV:トリエチレンジアミンの33質量%ジプロピレングリコール溶液(エアプロダクツ社製)
Niax A−1:ビス(ジメチルアミノエチル)エーテルの70質量%ジプロピレングリコール溶液(モメンティブ社製)
Formrez UL−28:有機錫化合物(モメンティブ社製)
stanoct:有機錫化合物(三菱化学社製)
B−8545:シリコーン整泡剤(エボニック社製)
B−8002:シリコーン整泡剤(エボニック社製)
Tin.765:ヒンダードアミン化合物(耐光安定剤、BASFジャパン社製)
JP−308E:有機リン化合物(酸化防止剤、城北化学社製)
なお、上記説明は、本発明の例示の実施形態として提供したが、これは単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。当該技術分野の当業者によって明らかな本発明の変形例は、後記の請求の範囲に含まれるものである。
本発明の無黄変軟質ポリウレタンフォームは、例えば、自動車、家具、寝具、電子材料、医療、衣料、衛生素材などの各種産業分野において、広範囲に用いることができる。

Claims (8)

  1. ポリイソシアネート成分と、ポリオール成分とを、少なくとも触媒および発泡剤の存在下において、反応させることにより得られ、
    前記ポリイソシアネート成分が、ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体を10〜95質量%含有することを特徴とする、無黄変軟質ポリウレタンフォーム。
  2. 前記ポリイソシアネート成分が、
    ペンタメチレンジイソシアネートの、前記ウレトジオン2分子体を含むウレトジオン誘導体と、
    脂肪族ポリイソシアネートの三量体誘導体と
    を含有することを特徴とする、請求項1に記載の無黄変軟質ポリウレタンフォーム。
  3. 前記三量体誘導体が、イソシアヌレート基とアロファネート基とを含み、
    前記アロファネート基の含有割合が、前記イソシアヌレート基1モルに対して、0.10モル以上0.70モル以下であることを特徴とする、請求項2に記載の無黄変軟質ポリウレタンフォーム。
  4. 前記脂肪族ポリイソシアネートが、ペンタメチレンジイソシアネートおよび/またはヘキサメチレンジイソシアネートであることを特徴とする、請求項2に記載の無黄変軟質ポリウレタンフォーム。
  5. 請求項1に記載の無黄変軟質ポリウレタンフォームから形成されることを特徴とする、衣料材料。
  6. 請求項5に記載の衣料材料から形成されることを特徴とする、ブラジャーのパッド。
  7. 請求項6に記載のブラジャーのパッドを備えることを特徴とする、ブラジャーのカップ。
  8. ペンタメチレンジイソシアネートのウレトジオン2分子体を10〜95質量%含有するポリイソシアネート成分と、ポリオール成分とを、少なくとも触媒および発泡剤の存在下において反応させることを特徴とする、無黄変軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
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