JP7422026B2

JP7422026B2 - ポリウレタンフォーム、物品、及び衣料用パット

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Publication number: JP7422026B2
Application number: JP2020121833A
Authority: JP
Inventors: 亮佳岡藤
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2020-07-16
Filing date: 2020-07-16
Publication date: 2024-01-25
Anticipated expiration: 2040-07-16
Also published as: JP2022018611A

Description

本開示は、ポリウレタンフォームに関する。

特許文献１には、軟質ポリウレタンフォームが開示されている。この軟質ポリウレタンフォームは、添加剤としてグラフェンを含んでおり、身体に接して、あるいは身体近くで用いた場合に、身体の熱による熱こもりを防ぎ、蒸れ難くできる。

特許文献２には、熱伝導性フィラーを含むウレタン発泡成形体が開示されている。熱伝導性フィラーとして、黒鉛からなる熱伝導性粒子と、熱伝導性粒子の表面に付着されたステンレス鋼粉末とを有する複合粒子からなるものが示されている。この構成によれば、物性をできるだけ変化させずに、熱伝導性が高いウレタン発泡成形体を得ることができる、と記載されている。

特開２０１８－１２７５６７号公報特開２０１１－２２５８３３号公報

ところで、ポリウレタンフォームの熱伝導性のみならず難燃性も向上したい場合、熱伝導性付与剤と難燃剤を添加することが検討されている。しかし、熱伝導性付与剤と難燃剤を添加した場合、ポリウレタンフォームの反発弾性などの物性が悪化することがある。熱伝導性付与剤の中でも、特に金属系の熱伝導性付与剤がポリウレタンフォームの物性を悪化させやすく、改善が望まれている。

本開示は、反発弾性の悪化を抑制しつつ、熱伝導性と難燃性が向上されたポリウレタンフォームを提供することを目的としている。

〔１〕ポリオール、イソシアネート、発泡剤、触媒、添加剤が配合されたポリウレタンフォーム組成物から得られた、連続気泡構造を有するポリウレタンフォームであって、
前記添加剤として発泡性のリン系アルミニウム化合物を含むことを特徴とするポリウレタンフォーム。

本開示によれば、反発弾性の悪化を抑制しつつ、熱伝導性と難燃性が向上されたポリウレタンフォームを提供することができる。

ここで、本開示の望ましい例を示す。
〔２〕前記発泡性のリン系アルミニウム化合物の配合量は、前記ポリウレタンフォーム組成物全体を１００質量％とした場合に０質量％より多く、４０質量％以下であることを特徴とする〔１〕に記載のポリウレタンフォーム。
この構成によれば、熱伝導性と難燃性を好適に向上できる。

〔３〕熱伝導率が０．０３５０Ｗ／ｍＫ以上であり、ＦＭＶＳＳ３０２に基づいて求めた燃焼速度が７０．０ｍｍ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする〔１〕または〔２〕に記載のポリウレタンフォーム。
この構成によれば、熱伝導性と難燃性に優れたポリウレタンフォームを得ることができる。

〔４〕反発弾性が２９％以上３２％以下であることを特徴とする〔１〕から〔３〕のいずれか１項に記載のポリウレタンフォーム。
この構成によれば、反発弾性の悪化が十分に抑制されたポリウレタンフォームを得ることができる。

以下、本開示を詳しく説明する。なお、本明細書において、数値範囲について「～」を用いた記載では、特に断りがない限り、下限値及び上限値を含むものとする。例えば、「１０～２０」という記載では、下限値である「１０」、上限値である「２０」のいずれも含むものとする。すなわち、「１０～２０」は、「１０以上２０以下」と同じ意味である。

本実施形態のポリウレタンフォームは、連続気泡構造を有する。ただし、一部に半連続半独立気泡構造（独立気泡構造と連続気泡構造とが混在している気泡構造であり、その割合は特に制限されない）を含んでいてもよい。このようなポリウレタンフォームとして、軟質ポリウレタンフォームを例示できる。本実施形態のポリウレタンフォームの気泡構造は、ポリウレタンフォーム形成の際の発泡方法や発泡条件（例えば、発泡剤の種類や量、発泡の際の温度や圧力や時間など）を選択することにより調整できる。

本実施形態のポリウレタンフォームは、ポリオール、イソシアネート、発泡剤、触媒、添加剤が配合されたポリウレタンフォーム組成物から、ポリオールとイソシアネートの反応により得られる。

ポリオールとしては、ポリウレタンフォーム用のポリオールを使用することができ、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、ポリエーテルエステルポリオール等の１種以上が好適に例示される。

ポリエーテルポリオールとしては、例えば、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、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、シュークロース等の多価アルコールにエチレンオキサイド（ＥＯ）、プロピレンオキサイド（ＰＯ）等のアルキレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオールを挙げることができる。

ポリエステルポリオールとしては、例えば、マロン酸、コハク酸、アジピン酸等の脂肪族カルボン酸やフタル酸等の芳香族カルボン酸と、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等の脂肪族グリコール等とから重縮合して得られたポリエステルポリオールを挙げることができる。

また、ポリエーテルエステルポリオールとしては、前記ポリエーテルポリオールと多塩基酸を反応させてポリエステル化したもの、１分子内にポリエーテルとポリエステルの両セグメントを有するものを挙げることができる。

ポリオールについては、水酸基価（ＯＨＶ）が３０～３００ｍｇＫＯＨ／ｇ、官能基数が２～４、分子量Ｍｗが５００～７０００が好ましく、より好ましくは２０００～６０００であるポリオールを単独または複数用いることが好ましい。

イソシアネートとしては、イソシアネート基を２以上有する脂肪族系または芳香族系ポリイソシアネート、それらの混合物、およびそれらを変性して得られる変性ポリイソシアネートを使用することができる。脂肪族系ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキサメタンジイソシアネート等を挙げることができ、芳香族ポリイソシアネートとしては、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ポリメリックＭＤＩ（クルードＭＤＩ）等を挙げることができる。なお、その他プレポリマーも使用することができる。

イソシアネートインデックス（ＩＮＤＥＸ）は９０～１３０が好ましい。イソシアネートインデックスは、［（ポリウレタンフォーム原料中のイソシアネート当量／ポリウレタンフォーム原料中の活性水素の当量）×１００］で計算される。

触媒としては、ポリウレタンフォーム用として公知のものを用いることができる。例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ジエタノールアミン、ジメチルアミノモルフォリン、Ｎ－エチルモルホリン、テトラメチルグアニジン等のアミン触媒や、スタナスオクトエートやジブチルチンジラウレート等の錫触媒やフェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等の金属触媒（有機金属触媒とも称される）を挙げることができる。触媒の合計量は、ポリオール１００質量部に対して０．１質量部～２質量部程度が好ましい。

発泡剤としては、水、代替フロンまたはペンタンなどの炭化水素を、単独または組み合わせて使用できる。水の場合は、ポリオールとイソシアネートの反応時に炭酸ガスを発生し、その炭酸ガスによって発泡がなされる。発泡剤としての水の量は、ポリオール１００質量部に対して１質量部～６質量部程度が好ましい。また、水と共に他の発泡剤を併用する場合、他の発泡剤の量は適宜決定される。

添加剤としては、少なくとも発泡性のリン系アルミニウム化合物を含む。本実施形態で用いる発泡性のリン系アルミニウム化合物として、例えば、３００℃～１３５０℃に加熱したときに発泡するものが好ましい。発泡性のリン系アルミニウム化合物の発泡倍率は、ポリウレタンフォームの難燃性を向上するという観点から、５倍以上であることが好ましく、２０倍以上であることがより好ましく、３０倍以上であることが更に好ましい。発泡性のリン系アルミニウム化合物の発泡倍率は、通常４０倍以下である。すなわち、発泡性のリン系アルミニウム化合物の発泡倍率として、５倍以上４０倍以下を例示できる。

発泡性のリン系アルミニウム化合物としては、発泡性の亜リン酸アルミニウムが好ましい。亜リン酸の互変異性体としてホスホン酸があり、流通過程ではホスホン酸と称されるものの塩も、本開示においては亜リン酸塩に含む。例えば、亜リン酸アルミニウムには、示性式ＡｌＰＯ_３、Ａｌ_２（ＨＰＯ_３）_３、及びこれらの水和物が含まれる。発泡性の亜リン酸アルミニウムは、高温で、メタリン酸アルミニウム｛Ａｌ（Ｈ_２ＰＯ_４）_３｝とオルソリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ_４）に変化して、発泡性多孔体を形成し、１０００℃の条件下においても安定に形状を保つと言われている。このような発泡性の亜リン酸アルミニウムとして、例えば、太平化学産業株式会社製「ＡＰＡ１００」が挙げられる。発泡性の亜リン酸アルミニウムは、亜リン酸成分と、アルミニウム化合物と、さらに必要に応じて他の塩基成分とを用いて反応させた塩または複塩であってもよい。アルミニウム化合物及び塩基成分に代えて、塩基性のアルミニウム化合物（水酸化アルミニウム等）を用いてもよい。

発泡性のリン系アルミニウム化合物の配合量は、熱伝導性と難燃性を向上するという観点から、ポリウレタンフォーム組成物全体を１００質量％とした場合に０質量％より多く、１５質量％以上であることが好ましく、２０質量％以上であることがより好ましい。発泡性のリン系アルミニウム化合物の配合量は、各種物性のバランス及びコストの面から、ポリウレタンフォーム組成物全体を１００質量％とした場合に４０質量％以下であることが好ましく、３５質量％以下であることがより好ましく、３０質量％以下であることが更に好ましい。これらの観点から、発泡性のリン系アルミニウム化合物の上記の配合量は、０質量％より多く、４０質量％以下であることが好ましく、１５質量％以上３５質量％以下であることがより好ましく、２０質量％以上３０質量％以下であることが更に好ましい。なお、発泡性のリン系アルミニウム化合物の配合量は、製造し易さ（原料の拡散性）という観点から、ポリウレタンフォーム組成物全体を１００質量％とした場合に４７質量％以下であることが好ましく、４５質量％以下であることがより好ましく、４３質量％以下であることが更に好ましい。
難燃剤や熱伝導性付与剤は、その添加量に応じてポリウレタンフォームの反発弾性に影響を及ぼすことが問題となる。本実施形態の発泡性のリン系アルミニウム化合物は、上記範囲内の配合量において、ポリウレタンフォームの反発弾性に与える影響が小さく、有用である。

発泡性のリン系アルミニウム化合物は、通常、粒状体（粉粒体）であり、好ましくは球形状の粒状体（粉粒体）である。発泡性のリン系アルミニウム化合物の平均粒径は、熱伝導性及びポリウレタンフォームの成形性の観点から、０．１μｍ～５００μｍであることが好ましく、０．５μｍ～３５０μｍであることがより好ましく、１μｍ～３００μｍであることが更に好ましい。上記平均粒径は、体積基準の粒度分布曲線（積算％）において、累積５０％粒子径（Ｄ_５０）を意味する。上記平均粒径は、レーザー回折方式の粒度分布測定装置を用いて粒度分布を測定し、体積基準による累積分布を用いて粒度分布を評価して求めることができる。

前記添加剤としては、発泡性のリン系アルミニウム化合物と共にその他の物質を含んでいてもよい。しかし、本実施形態のポリウレタンフォームは、反発弾性の悪化を抑制するという観点から、添加剤として発泡性のリン系アルミニウム化合物以外の熱伝導性付与を目的とした金属類もしくは金属酸化物類を含まないことが好ましい。換言すれば、発泡性のリン系アルミニウム化合物が難燃剤としての作用のみならず熱伝導性付与剤としての作用を奏するから、本実施形態のポリウレタンフォームは、熱伝導性付与剤として発泡性のリン系アルミニウム化合物のみを含んでいればよい。

ポリウレタンフォーム組成物には、その他の適宜配合される主なものとして、整泡剤、難燃剤、充填剤、安定剤、着色剤、可塑剤、抗菌剤等を挙げることができる。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挙げられる。整泡剤の含有量は、ポリオール１００質量部に対して０．５質量部～５．０質量部を例示する。発泡性のリン系アルミニウム化合物以外の難燃剤は、ポリウレタンフォームの用途に応じたものを使用できる。その他の難燃剤の配合量は、発泡性のリン系アルミニウム化合物の配合量に応じて低減することができる。発泡性のリン系アルミニウム化合物によって付与される難燃性能が十分な場合には、添加剤として発泡性のリン系アルミニウム化合物以外の難燃剤を含まなくてもよい。

本実施形態のポリウレタンフォームは、ポリウレタンフォーム組成物のポリオールとイソシアネートを反応させて発泡させることにより製造できる。
ポリウレタンフォームの製造方法は、スラブ発泡またはモールド発泡を例示できる。スラブ発泡は、ポリウレタンフォーム組成物（ポリウレタンフォーム原料）を混合してベルトコンベア上に吐出し、大気圧下、常温で発泡させる方法である。一方、モールド発泡は、モールド（金型）のキャビティにポリウレタンフォーム組成物（ポリウレタンフォーム原料）を混合して注入し、キャビティ形状に発泡させる方法である。

本実施形態のポリウレタンフォームは、発泡性のリン系アルミニウム化合物がポリウレタンフォーム用組成物に配合されるため、ポリウレタンフォームの骨格やポリウレタンフォームの表面にリン系アルミニウム化合物が配置された状態となる。本実施形態のポリウレタンフォームは三次元網目構造を有しており、発泡性のリン系アルミニウム化合物がこの網目構造に沿って連続的なパス（経路）を形成することで、ポリウレタンフォーム内において熱を逃がす経路が形成される。この結果、ポリウレタンフォーム使用時において、良好な熱伝導作用が奏されると推測される。
ポリウレタンフォームの燃焼時においては、リン系アルミニウム化合物に含まれる（亜）リン酸等によるラジカルトラップ、また（亜）リン酸等の熱分解によるチャー及びチャーと断熱層の生成によって燃焼を抑えられる。更に発泡性のリン系アルミニウム化合物の場合は、昇温によって発泡して、燃焼速度の低下に寄与すると推測される。
このように、発泡性のリン系アルミニウム化合物が熱伝導性付与剤としての機能と、難燃剤としての機能を発揮して、発泡性のリン系アルミニウム化合物を添加することでポリウレタンフォームに熱伝導性と難燃性が付与される。
さらに、発泡性のリン系アルミニウム化合物を添加した場合には、その他の熱伝導性付与を目的とした金属類もしくは金属酸化物類を添加した場合に比してポリウレタンフォームの反発弾性に与える影響が小さく、ポリウレタンフォームの反発弾性を好適に確保できる。このため、本実施形態のポリウレタンフォームは、例えばクッション材としての用途において好適である。

本実施形態のポリウレタンフォームの用途は限定されず、身に着ける物、身体に直接または間接的に接触させて用いる物などに特に好適である。例えば、寝具（枕、マットレス）、座布団、座椅子用パッド、衣料用パット（例えばブラジャー用パット）、車両用座席のパット（クッション）等を挙げることができる。

本実施形態のポリウレタンフォームの熱伝導率は、熱伝導性を向上するという観点から、０．０３５０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、０．０３５５Ｗ／ｍＫ以上であることがより好ましく、０．０３６０Ｗ／ｍＫ以上であることが更に好ましい。ポリウレタンフォームの熱伝導率は、通常、０．０５００Ｗ／ｍＫ以下である。ポリウレタンフォームの熱伝導率は、サンプルサイズを２００×２００×２０ｍｍとして、ＪＩＳＡ１４１２－２に基づいて求めることができる。

本実施形態のポリウレタンフォームの燃焼速度は、難燃性を向上するという観点から、７０．０ｍｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、６５．０ｍｍ／ｍｉｎ以下であることがより好ましく、６０．０ｍｍ／ｍｉｎ以下であることが更に好ましく、５５．０ｍｍ／ｍｉｎ以下であることが特に好ましい。なお、添加剤として発泡性のリン系アルミニウム化合物を添加しない他は同様にして得られた基準となるポリウレタンフォーム（ブランクとなるポリウレタンフォーム、後述する比較例１に相当）の燃焼速度は、８０．０ｍｍ／ｍｉｎ以上である。本実施形態のポリウレタンフォームの燃焼速度の下限は、燃焼速度０ｍｍ／ｍｉｎ、つまり不燃であってもよい。ポリウレタンフォームの燃焼速度は、ＦＭＶＳＳ３０２に基づいて求めることができる。

本実施形態のポリウレタンフォームの反発弾性は、２９％以上３２％以下であることが好ましい。本実施形態のポリウレタンフォームの反発弾性は、添加剤として発泡性のリン系アルミニウム化合物を添加しない他は同様にして得られた基準となるポリウレタンフォームの反発弾性との差が５％以下であることが好ましく、４％以下であることがより好ましく、３％以下であることが更に好ましい。本実施形態のポリウレタンフォームの反発弾性は、基準となるポリウレタンフォームよりも小さくてもよいが、通常、基準となるポリウレタンフォームよりも大きい。ポリウレタンフォームの反発弾性が上記範囲内であれば、添加剤として発泡性のリン系アルミニウム化合物を添加しない他は同様にして得られた基準となるポリウレタンフォームに対して反発弾性の悪化が抑制されたポリウレタンフォームを得ることができる。ポリウレタンフォームの反発弾性は、サンプルサイズを２５０×２５０×５０ｍｍとして、ＪＩＳＫ６４００－３：２０１１に基づいて求めることができる。

本実施形態のポリウレタンフォームの密度は、４０ｋｇ／ｍ^３～１２０ｋｇ／ｍ^３であることが好ましく、５０ｋｇ／ｍ^３～１００ｋｇ／ｍ^３であることがより好ましく、５５ｋｇ／ｍ^３～９５ｋｇ／ｍ^３であることが更に好ましい。ポリウレタンフォームの密度は、発泡性のリン系アルミニウム化合物の添加量に応じて大きくなる傾向にある。ポリウレタンフォームの密度が上記範囲内であれば、クッション材等のポリウレタンフォームの種々の用途に好適である。ポリウレタンフォームの密度は、サンプルサイズを２５０×２５０×５０ｍｍとして、ＪＩＳＫ７２２２に基づいて求めることができる。

本実施形態のポリウレタンフォームの２５％ＩＬＤ硬さは、１４０Ｎ～２５０Ｎであることが好ましく、１５０Ｎ～２４０Ｎであることがより好ましく、１５５Ｎ～２３０Ｎであることが更に好ましい。ポリウレタンフォームの２５％ＩＬＤ硬さが上記範囲内であれば、ポリウレタンフォーム使用時に好適に圧縮され、圧縮時の熱伝導率を向上させることができる。ポリウレタンフォームの２５％ＩＬＤ硬さは、サンプルサイズを２５０×２５０×５０ｍｍとして、ＪＩＳＫ６４００－２：２０１２６．７Ｄ法に基づいて求めることができる。

本実施形態のポリウレタンフォームの引張強さは、６０ｋＰａ以上であることが好ましく、６５ｋＰａ以上であることがより好ましく、７０ｋＰａ以上であることが更に好ましい。ポリウレタンフォームの引張強さは、添加剤として発泡性のリン系アルミニウム化合物を添加しない他は同様にして得られた基準となるポリウレタンフォームの引張強さとの差が小さい傾向にある。ポリウレタンフォームの引張強さが上記の下限以上であれば、クッション材等のポリウレタンフォームの種々の用途に好適である。ポリウレタンフォームの引張強さは、ＪＩＳＫ６４００－５５に基づいて求めることができる。

本実施形態のポリウレタンフォームは、クッション材等として使用される場合に、非圧縮時に比して３％～８０％程度圧縮され得る。また、ブラパットなどの衣料用として使用される場合に、熱プレス(熱圧縮)によって、非圧縮時に比して３％～９０％程度圧縮されて賦形され得る。本実施形態のポリウレタンフォームは、圧縮時の熱伝導率が非圧縮時よりも大きいことが好ましい。なお、ポリウレタンフォームの熱プレスによる賦形は、所定厚みのポリウレタンフォームを、１５０℃～２５０℃程度に加熱した熱板や型によって所定形状に圧縮して賦形し、その後冷却することにより行うことができる。本実施形態のポリウレタンフォームが熱プレスにより賦形される場合には、発泡性のリン系アルミニウム化合物の発泡温度は熱プレス温度よりも高いことが好ましい。

ポリウレタンフォームの各種物性は、ポリオールの種類及び添加量、ＩＮＤＥＸ調整、発泡剤量の調整等によって調節することができる。

以下の原料を表１、表２、及び表３に示す配合としたポリウレタンフォーム組成物（ポリウレタンフォーム原料）から、実施例と比較例のポリウレタンフォームを、ボックス発泡にて、作製した。表１、表２、及び表３において、添加剤１～３を除く原料については、ポリオールを１００質量部とした場合の配合量（質量部）を示す。添加剤１、添加剤２、及び添加剤３については、ポリウレタンフォーム組成物全体を１００質量％とした場合の配合量（質量％）を示す。各表中、空欄はその物質を配合していないことを表し、「－」はその物性値を測定していないことを表している。
具体的には、高さ３００ｍｍ×３７０ｍｍ×３７０ｍｍ角のボックスに、厚み０．１ｍｍ×高さ３７０ｍｍ×３７０ｍｍ×３７０ｍｍのポリエチレン製フィルムをセットした。目標密度より、高さ３００ｍｍ×３７０ｍｍ×３７０ｍｍのポリウレタンフォームが得られるように、各原料の投入質量の計算をした。例えば、実施例１は、目標密度５５ｋｇ／ｍ^３であり、規定の体積を得る為には、ポリウレタンフォーム組成物を約１４００ｇ投入する必要がある。計量器を用いて、３Ｌのポリプロピレン（ＰＰ）容器に、イソシアネート以外を、計量投入し、１７２０ＲＰＭで連続回転するミキサーにて、２０秒プレミックスした。その後、プレミックスした組成物にイソシアネートを投入して、５秒ミキシングを行い、速やかに、発泡用のボックスへ投入し、発泡成形を行った。

表１、表２、及び表３の以下の記載は、次のような原料を表している。
・ポリオール１：ポリエーテルポリオール、分子量３０００、官能基数３、水酸基価５６．１ｍｇＫＯＨ／ｇ、エチレンオキサイド含有率８％、品番ＧＰ－３０５０ＮＳ、三洋化成工業社製
・ポリオール２：ポリエーテルエステルポリオール、Ｍｗ３０００、官能基数３、水酸基価５６．１ｍｇＫＯＨ／ｇ、品番Ｌ－５０、三井武田ケミカル株式会社製
・アミン触媒：品名ＤＡＢＣＯ３３ＬＳＩ、エアプロダクツジャパン社製
・発泡剤：水
・整泡剤：シリコーン系整泡剤、品名ＴｅｇｏｓｔａｂＢ８２３９、Ｅｖｏｎｉｋ社製
・金属触媒（錫触媒）：オクチル酸スズ、品番ＭＲＨ－１１０、城北化学工業株式会社製
・添加剤１：Ａｌ_２Ｏ_３、品番Ｆ２２０、日本軽金属株式会社製
・添加剤２：ＭｇＯ、品番ＲＦ－１０Ｃ、宇部マテリアルズ株式会社製
・添加剤３：亜リン酸アルミニウム、品番ＡＰＡ１００、太平化学産業株式会社製
・ＴＤＩ：２，４－ＴＤＩと２，６－ＴＤＩが８０：２０の割合からなるＴＤＩ、品番Ｔ－８０、日本ポリウレタン工業社製

実施例１～実施例４は、添加剤３の亜リン酸アルミニウムを添加した例である。実施例１～実施例４の亜リン酸アルミニウムの配合量は、ポリウレタンフォーム組成物全体を１００質量％とした場合に、それぞれ、２０質量％、２５質量％、３０質量％、４０質量％である。比較例１は、添加剤を添加しない例（ブランク試験）である。比較例２～比較例６は、添加剤１のＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ、熱伝導性付与剤）を添加した例である。比較例２～比較例６のアルミナの配合量は、ポリウレタンフォーム組成物全体を１００質量％とした場合に、それぞれ、２０質量％、２５質量％、３０質量％、４０質量％、５０質量％である。比較例７～比較例１１は、添加剤２のＭｇＯ（酸化マグネシウム、熱伝導性付与剤）を添加した例である。比較例７～比較例１１の酸化マグネシウムの配合量は、ポリウレタンフォーム組成物全体を１００質量％とした場合に、それぞれ、２０質量％、２５質量％、３０質量％、４０質量％、５０質量％である。

得られた実施例１～４及び比較例１～１１に対して、密度（ＪＩＳＫ７２２２）、２５％ＩＬＤ硬さ（ＪＩＳＫ６４００－２：２０１２６．７Ｄ法）、引張強さ（ＪＩＳＫ６４００－５５）、反発弾性(ＪＩＳＫ６４００－３：２０１１)、熱伝導率（ＪＩＳＡ１４１２－２）、燃焼速度（ＦＭＶＳＳ３０２）を測定した。測定結果は表１、表２、及び表３に示す。

実施例１～実施例４の熱伝導率は、亜リン酸アルミニウムを含まない比較例１の熱伝導率０．０３５８Ｗ／ｍＫに比して、同じか高かった。実施例１～実施例４の熱伝導率は、亜リン酸アルミニウムの配合量に応じて、０．０３５８Ｗ／ｍＫから０．０３８７Ｗ／ｍＫまで高くなった。また、実施例１～実施例４の燃焼速度は、亜リン酸アルミニウムを含まない比較例１の燃焼速度８０．０ｍｍ／ｍｉｎに比して低かった。実施例１～実施例４の燃焼速度は、亜リン酸アルミニウムの配合量に応じて、６６．０ｍｍ／ｍｉｎから３７．０ｍｍ／ｍｉｎまで低くなった。これらの結果から、亜リン酸アルミニウムの添加によって、ポリウレタンフォームの熱伝導率と難燃性の双方を向上できることが示唆された。実施例１～実施例４の反発弾性は、それぞれ３１％、３１％、３０％、３１％であった。実施例１～実施例４の反発弾性は、亜リン酸アルミニウムを含まない基準となるポリウレタンフォームである比較例１の反発弾性２９％との差が最大で２％であった。実施例１～実施例４の反発弾性は、比較例１の反発弾性からの変化が小さく、亜リン酸アルミニウムの配合量によらず安定していた。

比較例２～比較例６の熱伝導率は、アルミナを含まない比較例１の熱伝導率０．０３５８Ｗ／ｍＫに比して高かった。比較例２～比較例６の熱伝導率は、アルミナの配合量に応じて、０．０３７２Ｗ／ｍＫから０．０４２８Ｗ／ｍＫまで高くなった。また、比較例３～比較例６の燃焼速度は、アルミナを含まない比較例１の燃焼速度８０．０ｍｍ／ｍｉｎに比して高かった。比較例２～比較例６の燃焼速度は、アルミナの配合量に応じて、７９．５ｍｍ／ｍｉｎから１２３．８ｍｍ／ｍｉｎまで高くなった。これらの結果から、アルミナの添加によって、ポリウレタンフォームの熱伝導率は向上するものの、難燃性が悪化することが示唆された。比較例２～比較例６の反発弾性は、それぞれ３３％、３４％、３３％、２６％、２３％であり、比較例１の反発弾性２９％からの変化が大きかった。

比較例７～比較例１１の熱伝導率は、酸化マグネシウムを含まない比較例１の熱伝導率０．０３５８Ｗ／ｍＫに比して高かった。比較例７～比較例１１の熱伝導率は、酸化マグネシウムの配合量に応じて、０．０３７１Ｗ／ｍＫから０．０４４２Ｗ／ｍＫまで高くなった。また、比較例９～比較例１１の燃焼速度は、酸化マグネシウムを含まない比較例１の燃焼速度８０．０ｍｍ／ｍｉｎに比して高かった。比較例７～比較例１１の燃焼速度は、酸化マグネシウムの配合量に応じて、７８．４ｍｍ／ｍｉｎから１１７．８ｍｍ／ｍｉｎまで高くなった。これらの結果から、酸化マグネシウムの添加によって、ポリウレタンフォームの熱伝導率は向上するものの、難燃性が悪化することが示唆された。比較例７～比較例１１の反発弾性は、それぞれ３１％、３１％、３３％、３５％、３５％であり、酸化マグネシウムの配合量３０質量％以上では、比較例１の反発弾性２９％からの変化が大きかった。

実施例１～実施例４の熱伝導率は、同じ配合量で比較した場合にアルミナを添加した比較例２～比較例５よりも小さい傾向にあった。しかし、例えば、亜リン酸アルミニウムを４０質量％添加した実施例４の熱伝導率（０．０３８７Ｗ／ｍＫ）は、アルミナを３０質量％添加した比較例４の熱伝導率（０．０３８１Ｗ／ｍＫ）よりも大きかった。また、実施例１～実施例４の熱伝導率は、同じ配合量で比較した場合に酸化マグネシウムを添加した比較例７～比較例１０よりも小さい傾向にあった。しかし、例えば、亜リン酸アルミニウムを４０質量％添加した実施例４の熱伝導率（０．０３８７Ｗ／ｍＫ）は、酸化マグネシウムを３０質量％添加した比較例９の熱伝導率（０．０３８３Ｗ／ｍＫ）よりも大きかった。これらの結果から、連続気泡構造を有するポリウレタンフォームにおいて、亜リン酸アルミニウムの配合量を調整することによって、ポリウレタンフォームに所望の熱伝導性を付与し得ることが示唆された。

亜リン酸アルミニウムを２０質量％添加した実施例１の燃焼速度は、亜リン酸アルミニウムを添加しない比較例１の燃焼速度の８２．５％の速さであった。亜リン酸アルミニウムを４０質量％添加した実施例４の燃焼速度は、亜リン酸アルミニウムを添加しない比較例１の燃焼速度の４６．３％の速さであった。これらの結果から、連続気泡構造を有するポリウレタンフォームにおいて、亜リン酸アルミニウムを添加することによって、ポリウレタンフォームに十分な難燃性を付与し得ることが示唆された。

実施例１～実施例４において比較例１に対する反発弾性の変化量は、アルミナを添加した比較例２～比較例６や酸化マグネシウムを添加した比較例７～比較例１１に比して、小さい傾向にあり、また、添加剤の配合量に依存せずに安定していた。これらの結果から、添加剤として亜リン酸アルミニウムを添加した場合には、他の金属系の熱伝導性付与剤を添加した場合に比して、反発弾性が悪化しにくいことが示唆された。

このように、本実施例のポリウレタンフォームによれば、反発弾性の悪化を抑制しつつ、熱伝導性と難燃性が向上されたポリウレタンフォームを提供することができる。

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。

Claims

ポリオール、イソシアネート、発泡剤、触媒、添加剤が配合されたポリウレタンフォーム組成物から得られた、連続気泡構造を有するポリウレタンフォームであって、
前記添加剤として発泡性のリン系アルミニウム化合物を含み、
前記発泡性のリン系アルミニウム化合物の配合量は、前記ポリウレタンフォーム組成物全体を１００質量％とした場合に２５質量％以上４７質量％以下であり、
密度が６４ｋｇ／ｍ ^３以上である、ポリウレタンフォーム。
ポリオール、イソシアネート、発泡剤、触媒、添加剤が配合されたポリウレタンフォーム組成物から得られた、連続気泡構造を有するポリウレタンフォームであって、
前記添加剤として発泡性のリン系アルミニウム化合物を含み、
前記発泡性のリン系アルミニウム化合物の配合量は、前記ポリウレタンフォーム組成物全体を１００質量％とした場合に２５質量％以上４７質量％以下であり、
前記ポリオールがポリエーテルエステルポリオールを含む、ポリウレタンフォーム。
請求項１又は請求項２に記載のポリウレタンフォームを備える物品であって、
前記物品が、寝具、座布団、座椅子用パッド、衣料用パット、車両用座席のパットから選択される物品。
ポリオール、イソシアネート、発泡剤、触媒、発泡性のリン系アルミニウム化合物が配合されたポリウレタンフォーム組成物から得られた、連続気泡構造を有し、熱伝導率が０．０３６０Ｗ／ｍＫ以上であり、反発弾性が２９％以上３２％以下であるポリウレタンフォームを備える、衣料用パット。