JP7441893B2 - 防カビ性ポリウレタンフォーム - Google Patents
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Description
本発明は、防カビ性ポリウレタンフォームとその製造方法に関する。
ポリウレタンフォームは、衣類のパッド、家具類、寝具類等に、幅広く使用されている。
寝具のマットレスに用いられるポリウレタンフォームは、使用者の睡眠時の汗及び体の熱による蒸れでカビが生える問題がある。
寝具のマットレスに用いられるポリウレタンフォームは、使用者の睡眠時の汗及び体の熱による蒸れでカビが生える問題がある。
従来、ガスケットや育苗マット用のポリウレタンフォームには、防カビ剤をポリウレタンフォーム原料に添加して発泡したものが知られている。
しかし、ガスケットや育苗マット用のポリウレタンフォームに添加されている防カビ剤は、粒状あるいは粉状のものであるため、防カビ剤をポリウレタンフォーム原料に均一に分散させるのが難しく、良好な防カビ効果を得るのが難しい問題がある。しかも、粒状あるいは粉状の防カビ剤の添加によってポリウレタンフォーム原料の粘度が上昇し、注入機からのポリウレタンフォーム原料の良好な吐出が難しくなる。したがって、発泡状態及び物性が良好なポリウレタンフォームを得るためには、粒状あるいは粉状の防カビ剤の添加量が少量に制限され、防カビ効果を高めることができなかった。
特にマットレス用のポリウレタンフォームは、厚みも平面サイズも大きいため、防カビ剤の分散が不均一になり易い。さらに、マットレス用のポリウレタンフォームは、フォーム状態や物性が、睡眠に大きな影響を与えるため、発泡状態及び物性が不良なポリウレタンフォームは好ましくない。
本発明は、前記の点に鑑みなされたものであり、防カビ剤がポリレタンフォーム内に均一に分散して防カビ効果が高く、かつ良好に製造することができる防カビ性ポリウレタンフォームとその製造方法の提供を目的とする。
第１の発明の態様は、イソチアゾリン系防カビ剤が分散した防カビ性ポリウレタンフォームに係る。
第２の発明の態様は、第１の発明の態様において、前記イソチアゾリン系防カビ剤が、ポリウレタンフォーム中に０．２～０．６ｗｔ％分散していることを特徴とする。
第３の発明の態様は、ポリオール、イソシアネート、発泡剤、触媒、防カビ剤を含むポリウレタンフォーム原料を混合、反応させてポリウレタンフォームを製造する方法において、前記防カビ剤が液状の防カビ剤からなることを特徴とする防カビ性ポリウレタンフォームの製造方法に係る。
第４の発明の態様は、第３の発明の態様において、前記液状の防カビ剤は、イソチアゾリン系防カビ剤からなることを特徴とする。
第５の発明の態様は、第４の発明の態様において、前記イソチアゾリン系防カビ剤の量は、前記ポリオール１００重量部に対して０．２～０．８重量部であることを特徴とする。
本発明によれば、防カビ剤がポリレタンフォーム内に均一に分散して防カビ効果が高い防カビ性ポリウレタンフォームが得られる。特に本発明は、厚みも平面サイズも大きく、しかもフォーム状態や物性が、睡眠に大きな影響を与えるマットレス用のポリウレタンフォーム及びその製造方法として適したものである。
本発明の防カビ性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、防カビ剤を含むポリウレタンフォーム原料を混合、反応させて製造されたものであり、ポリウレタンフォーム内に防カビ剤が分散している。
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の何れでもよく、それらの一種類あるいは複数種類を使用してもよい。
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、あるいは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。
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、あるいは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２０～３００ｍｇＫＯＨ／ｇ、官能基数が２～６、重量平均分子量が５００～１５，０００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、７０以上が好ましく、より好ましくは８０～１２０である。イソシアネートインデックスは、イソシアネートにおけるイソシアネート基のモル数をポリオールの水酸基などの活性水素基の合計モル数で割った値に１００を掛けた値であり、［イソシアネートのＮＣＯ当量／活性水素当量×１００］で計算される。
発泡剤としては、水が好ましい。水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を行う。発泡剤としての水の量は、ポリオール１００重量部に対して１～５．５重量部が好ましい。
触媒としては、公知のウレタン化触媒を併用することができる。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スズ触媒やフェニル水銀プロピオン酸塩あるいは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、アミン触媒と金属触媒の何れか一方のみ、あるいは両者の併用でもよい。アミン触媒の量は、ポリオール１００重量部に対して０．０１～３重量部が好ましい。金属触媒の量は、０又は０．０１～１重量部が好ましい。
防カビ剤は、液状防カビ剤が使用される。液状防カビ剤としては、イソチアゾリン系防カビ剤が好適である。イソチアゾリン系防カビ剤としては、２－ｎ－オクチル－４－イソチアゾリン－３－オン、４，５－ジクロロ－２－ｎ－オクチル－４－イソチアゾリン－３－オン、Ｎ－ｎ－ブチル－１，２－ベンズイソチアゾリン－３－オン（ＢＢＩＴ）などが挙げられ、それらの１種または２種以上を併用することができる。イソチアゾリン系防カビ剤の量は、ポリオール１００重量部に対して０．２～０．８重量部が好ましく、より好ましくは０．３～０．７重量部である。また、ポリウレタンフォーム中の防カビ剤の添加率（重量割合）は、下記の防カビ剤添加率で算出でき、０．２～０．６ｗｔ％（重量％）が好ましく、より好ましくは０．３～０．６ｗｔ％である。
防カビ剤添加率（ｗｔ％）＝［防カビ剤の添加量÷配合全体量×１００］
防カビ剤添加率（ｗｔ％）＝［防カビ剤の添加量÷配合全体量×１００］
ポリウレタンフォーム原料には、その他の助剤を加えてもよい。助剤として、例えば、整泡剤や着色剤等を上げることができる。整泡剤としては、ポリウレタンフォーム用として公知のものを使用することができる。例えば、シリコーン系整泡剤、フッ素系整泡剤および公知の界面活性剤を挙げることができる。着色剤としては、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。
ポリウレタンフォームの製造における発泡は、スラブ発泡が好ましい。スラブ発泡は、ポリウレタンフォーム原料を混合させ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り、断面が角または丸いかまぼこ状のポリウレタンフォームが得られる。
以下の成分を図１の表に示す配合で混合し、反応・発泡させて各実施例及び各比較例のポリウレタンフォームを作製した。各実施例及び各比較例の配合は、防カビ剤の種類あるいは添加量を除いて同一である。
・ポリオール；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／ｍｇ、品番：ＧＰ－３０００、三洋化成工業社製
・発泡剤；水
・アミン触媒；品番：ＤＡＢＣＯ ３３ＬＶ エボニック社製
・金属触媒；品番：オクチル酸第一錫、ＭＲＨ１１０、城北化学工業株式会社製
・整泡剤；シリコーン系整泡剤、品番：Ｂ８１１０、エボニック社製
・防カビ剤Ａ（イソチアゾリン系、液状）；２－ブチル－１，２－ベンゾチアゾル－３（２Ｈ）－オン、ロンザジャパン社製
・防カビ剤Ｂ（トリアゾ－ル系、粉体）；（ＲＳ）－１－Ｐ－クロロフェニル－４，４－ジメチル－３－（１Ｈ－１，２，４－トリアゾール－１－イルメチル）ペンタン－３－オール、シナネンゼオミック社製
・防カビ剤Ｃ（ピリジン系、粉体）；２－メルカプトピリジンＮ－オキシド亜鉛、ロンザジャパン社製
・イソシアネート；２，４－ＴＤＩ／２，６－ＴＤＩ＝８０／２０、品番：コロネートＴ－８０、日本ポリウレタン工業社製
・ポリオール；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／ｍｇ、品番：ＧＰ－３０００、三洋化成工業社製
・発泡剤；水
・アミン触媒；品番：ＤＡＢＣＯ ３３ＬＶ エボニック社製
・金属触媒；品番：オクチル酸第一錫、ＭＲＨ１１０、城北化学工業株式会社製
・整泡剤；シリコーン系整泡剤、品番：Ｂ８１１０、エボニック社製
・防カビ剤Ａ（イソチアゾリン系、液状）；２－ブチル－１，２－ベンゾチアゾル－３（２Ｈ）－オン、ロンザジャパン社製
・防カビ剤Ｂ（トリアゾ－ル系、粉体）；（ＲＳ）－１－Ｐ－クロロフェニル－４，４－ジメチル－３－（１Ｈ－１，２，４－トリアゾール－１－イルメチル）ペンタン－３－オール、シナネンゼオミック社製
・防カビ剤Ｃ（ピリジン系、粉体）；２－メルカプトピリジンＮ－オキシド亜鉛、ロンザジャパン社製
・イソシアネート；２，４－ＴＤＩ／２，６－ＴＤＩ＝８０／２０、品番：コロネートＴ－８０、日本ポリウレタン工業社製
各実施例及び各比較例におけるポリウレタンフォームの製造時にクリームタイム、ライズタイムを測定した。クリームタイムは、ポリウレタンフォーム原料が、混合・吐出時の液状態から樹脂状態になるまでの時間でありル。一方、ライズタイムは、混合・吐出時から最大発泡高さになるまでの時間である。また、ヘルスバブルとフォーム状態を目視で観察した。ヘルスバブルは、発泡時に発生した炭酸ガス等がポリウレタンフォームの表面からブクブクとガス抜けすることであり、ヘルスバブルが有る場合「〇」、無い場合「×」とした。フォーム状態は、ポリウレタンフォームにシュリンク（収縮）などの不具合がない場合「〇」、不具合が存在する場合「×」とした。
各実施例及び各比較例のポリウレタンフォームについて、物性値として、密度（ＪＩＳ Ｋ７２２２）、２５％ＩＬＤ硬さ（ＪＩＳ Ｋ６４００－２ Ｄ法）、通気（ＪＩＳ Ｋ６４００－７ Ａ法）を測定した。
また、各実施例及び各比較例のポリウレタンフォームについて、カビ抵抗性試験＜カビ発育状態＞を、ＪＩＳ Ｚ２９１１：２０１０付属書Ａ（規定）、プラスチック製品の試験 方法Ｂに従って行った。各実施例及び各比較例の試験サンプルは、図２に示すように、各実施例及び各比較例のポリウレタンフォーム（スラブフォーム）の長さ方向と直交する垂直断面における四隅の部分Ｎｏ．１、２、４、５と、中心の部分Ｎｏ．３を、５０×５０×１０ｍｍのサイズで切り出した。また、供試菌は、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ ＮＢＲＣ １０５６４９、Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ ｐｉｎｏｐｈｉｌｕｍ ＮＢＲＣ ３３２８５、Ｐａｅｃｉｌｏｍｙｃｅｓ ｖａｒｉｏｔｉｉ ＮＢＲＣ ３３２８４、Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｖｉｒｅｎｓ ＮＢＲＣ ６３５５、Ｃｈａｅｔｏｍｉｕｍ ｇｌｏｂｏｓｕｍ ＮＢＲＣ ６３４７である。
カビ抵抗性試験＜カビ発育状態＞の結果は、以下の判断基準に従って［０］～［５］の段階に区分した。
＜判断基準＞
０：肉眼及び顕微鏡下でカビの発育が認められない。
１：肉眼ではカビの発育が認められないが、顕微鏡下では明らかに確認できる。
２：肉眼でカビの発育が認められ、発育部分の面積が試料の全面積の２５％未満。
３：肉眼でカビの発育が認められ、発育部分の面積が試料の全面積の２５％以上～５０％未満。
４：菌糸はよく発育し、発育部分の面積が試料の全面積の５０％以上。
５：菌糸の発育が激しく、試料全面を覆っている。
試験サンプルＮｏ．１～Ｎｏ．５の測定値、それらの平均値及びバラツキ指標として標準偏差を求めた。
＜判断基準＞
０：肉眼及び顕微鏡下でカビの発育が認められない。
１：肉眼ではカビの発育が認められないが、顕微鏡下では明らかに確認できる。
２：肉眼でカビの発育が認められ、発育部分の面積が試料の全面積の２５％未満。
３：肉眼でカビの発育が認められ、発育部分の面積が試料の全面積の２５％以上～５０％未満。
４：菌糸はよく発育し、発育部分の面積が試料の全面積の５０％以上。
５：菌糸の発育が激しく、試料全面を覆っている。
試験サンプルＮｏ．１～Ｎｏ．５の測定値、それらの平均値及びバラツキ指標として標準偏差を求めた。
ヘルスバブル及びフォーム状態の何れも「〇」であって、カビ抵抗性試験（カビ発育状態）の平均値が［１］以下、かつ標準偏差が［０．４］以下の場合に総合判定「◎」とし、ヘルスバブル及びフォーム状態の何れも「〇」であって、カビ抵抗性試験（カビ発育状態）の平均値が［２］以下、かつ標準偏差が［０．８］以下であって、総合判定が「◎」以外のものの場合に総合判定「〇」とした。ヘルスバブル及びフォーム状態が何れも「〇」であって、カビ抵抗性試験（カビ発育状態）の平均値が［２］以下、標準偏差が［０．８］より大の場合に総合判定「△」とし、ヘルスバブルとフォーム状態の少なくとも何れかが「×」の場合、あるいはカビ抵抗性試験（カビ発育状態）の平均値が［２］より大の場合に総合判定「×」とした。測定結果は図１の表に示す。
比較例１は、防カビ剤Ａ～Ｃの何れも添加しない（防カビ剤添加率０ｗｔ％）例である。比較例１は、クリームタイム１８秒、ライズタイム１０７秒、ヘルスバブル「〇」、フォーム状態「〇」、密度３５ｋｇ／ｍ３、２５％ＩＬＤ硬さ１７５Ｎ、通気２６Ｌ／ｍｉｎである。カビ抵抗性試験＜カビ発育状態＞の結果は、試験サンプルＮｏ．１、２、４、５が［２］、試験サンプルＮｏ．３が［３］、平均値が「２．２」、標準偏差が０．４５であり、総合判定が「×」であった。
実施例１は、防カビ剤Ａ（液状）を０．２７重量部添加した（防カビ剤添加率０．２ｗｔ％）例である。実施例１は、クリームタイム１８秒、ライズタイム１０７秒、ヘルスバブル「〇」、フォーム状態「〇」、密度３４．８ｋｇ／ｍ３、２５％ＩＬＤ硬さ１７３Ｎ、通気３０Ｌ／ｍｉｎである。また、カビ抵抗性試験＜カビ発育状態＞の結果は、試験サンプルＮｏ．１、２、４、５が［０］、試験サンプルＮｏ．３が［１］、平均値が［０．２］、標準偏差が０．４５であり、総合判定が「〇」であった。実施例１は、防カビ剤の添加率が０ｗｔ％の比較例１と比べて、カビの発育を抑えることができ、防カビ効果が高い。
実施例２は、防カビ剤Ａ（液状）を０．４１重量部添加した（防カビ剤添加率０．３ｗｔ％）例である。実施例２は、クリームタイム１８秒、ライズタイム１０９秒、ヘルスバブル「〇」、フォーム状態「〇」、密度３５．４ｋｇ／ｍ３、２５％ＩＬＤ硬さ１７６Ｎ、通気３５Ｌ／ｍｉｎである。また、カビ抵抗性試験＜カビ発育状態＞の結果は、試験サンプルＮｏ．１～５の何れも［０］、平均値が［０］、標準偏差が０であり、総合判定が「◎」であった。実施例２は、試験サンプルの全てにおいてカビの発育が肉眼及び顕微鏡で認められず、防カビ剤Ａの添加率が０．２ｗｔ％の実施例１よりも、さらに防カビ効果が高かった。また、カビ抵抗性試験＜カビ発育状態＞の結果で標準偏差が０であることから、ポリウレタンフォーム内に、防カビ剤Ａが均一に分散していると推測され、いずれのポリウレタンフォーム内においても防カビ効果が高いことが推測される。
実施例３は、防カビ剤Ａ（液状）を０．６８重量部添加した（防カビ剤添加率０．５ｗｔ％）例である。実施例３は、クリームタイム１８秒、ライズタイム１０８秒、ヘルスバブル「〇」、フォーム状態「〇」、密度３５．２ｋｇ／ｍ３、２５％ＩＬＤ硬さ１７２Ｎ、通気３１Ｌ／ｍｉｎである。また、カビ抵抗性試験＜カビ発育状態＞の結果は、試験サンプルＮｏ．１～５の何れも［０］、平均値が［０］、標準偏差が０であり、総合判定が「◎」であった。実施例３は、試験サンプルの全てにおいてカビの発育が肉眼及び顕微鏡で認められず、実施例２と同様に防カビ効果が高かった。また、カビ抵抗性試験＜カビ発育状態＞の結果で標準偏差が０であることから、ポリウレタンフォーム内に、防カビ剤Ａが均一に分散していると推測され、いずれのポリウレタンフォーム内においても防カビ効果が高いことが推測される。
比較例２は、防カビ剤Ｂ（粉体）を０．４１重量部添加した（防カビ剤添加率０．３ｗｔ％）例である。比較例２は、クリームタイム１８秒、ライズタイム１１０秒、ヘルスバブル「〇」、フォーム状態「〇」、密度３５．２ｋｇ／ｍ３、２５％ＩＬＤ硬さ１７５Ｎ、通気２６Ｌ／ｍｉｎである。また、カビ抵抗性試験＜カビ発育状態＞の結果は、試験サンプルＮｏ．１が［０］、Ｎｏ．２が［１］、Ｎｏ．３が「２」、Ｎｏ．４が「０」、Ｎｏ．５が［１］、平均値が［０．８］、標準偏差が０．８４であり、総合判定が「△」であった。比較例２は、防カビ剤の添加率が０ｗｔ％の比較例１と比べと防カビ効果があるが、実施例１～３と比べると、防カビ効果が低くなっている。また、比較例２は、カビ抵抗性試験＜カビ発育状態＞の結果で標準偏差が０．８４であることから、ポリウレタンフォーム内における防カビ剤Ｂの分散が不均一であると推測される。また、防カビ剤Ａ（液状）の添加率が比較例２の防カビ剤Ｂ（粉体）の添加率と等しい実施例２の標準偏差が０であることから、粉体の防カビ剤Ｂはポリウレタンフォーム内に均一に分散させるのが難しいことがわかる。
比較例３は、防カビ剤Ｃ（粉体）を０．２７重量部添加した（防カビ剤添加率０．２ｗｔ％）例である。比較例３は、クリームタイム２０秒、ライズタイム１３０秒、ヘルスバブル「×」、フォーム状態「×」、密度３５ｋｇ／ｍ３、２５％ＩＬＤ硬さ１５５Ｎ、通気５Ｌ／ｍｉｎ未満である。比較例３は、フォーム状態が悪いため、カビ抵抗性試験を行わなかった。防カビ剤の添加率が０ｗｔ％である比較例１のフォーム状態が「〇」であったことから、比較例３は、防カビ剤Ｃ（粉体）を０．２７重量部添加したことにより、ポリウレタンフォーム原料の混合時に粘度上昇等を生じ、良好な反応・発泡が阻害されたと推測される。
このように、実施例１～３の防カビ性ポリウレタンフォームは、防カビ剤がポリレタンフォーム内に均一に分散して防カビ効果が高く、かつ良好に製造することができる。
Claims (7)
- 液状のイソチアゾリン系防カビ剤が分散し、通気性を有する防カビ性ポリウレタンフォーム（ただし、硬質ポリウレタンフォームを除く。）。
- 液状のイソチアゾリン系防カビ剤が分散し、通気性を有し、２５％ＩＬＤ硬さ（ＪＩＳ Ｋ６４００－２ Ｄ法）が１７２～１７６Ｎである防カビ性ポリウレタンフォーム。
- 液状のイソチアゾリン系防カビ剤が分散し、通気性を有し、密度（ＪＩＳ Ｋ７２２２）が３４．８～３５．４ｋｇ／ｍ３である防カビ性ポリウレタンフォーム。
- 液状のイソチアゾリン系防カビ剤が分散し、通気（ＪＩＳ Ｋ６４００－７ Ａ法）が３０～３５Ｌ／ｍｉｎである防カビ性ポリウレタンフォーム。
- 液状のイソチアゾリン系防カビ剤が分散し、通気性を有する防カビ性ポリウレタンフォームであって、
ポリウレタンフォームの原料のポリオールとして、
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、シュークロースから選択される多価アルコールに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のみを用いた、防カビ性ポリウレタンフォーム。 - 液状のイソチアゾリン系防カビ剤が分散し、通気性を有する防カビ性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、衣類のパッド、家具類、寝具類、マットレスから選択される物品。
- ２－ブチル－１，２－ベンゾチアゾル－３（２Ｈ）－オンが分散した防カビ性ポリウレタンフォーム。
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