JPH03239753A - 吸水性ポリウレタンフォーム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は吸水性ポリウレタンフォームの製造方法に関す
るものであり、更に詳しくは弾性を有するフオームであ
って、且つ水系液体の吸収・保持性能に優れ、且つ、吸
収速度が優れた吸水性ポリウレタンフォーム及びその製
造法に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕従来、
吸水性・保水性を有する親水性ポリウレタンフォームの
製造法としては、可撓性のポリウレタンフォームに吸水
性樹脂を添加する方法、特定の親水性ポリオールを使用
する方法等が提案されている。このうち、吸水性樹脂を
添加する方法は、吸水性樹脂が固体であるためフオーム
中に均一に分散させることが難しく、均−性に欠き、部
分的に親水性に乏しい部分を生じる欠点を有していた。

又、吸水・膨潤時に、添加した吸水性樹脂が脱離すると
いう欠点を有していた。

親水性ポリオールを用い、プレポリマー法によるものと
して、特開昭４９−６９７９４号公報に開示されている
方法は、２官能以上のポリオキシエチレンポリオールを
有機ポリイソシアネートと反応させたプレポリマーを使
用するが、水を多量に使用するため多くの尿素結合が生
威し、親水性が阻害されるため、吸収量の多い親水性ポ
リウレタンフォームは得られなかった。

更にワンショット法によるものとして、特公昭５２−６
３１６号公報、特公昭５６−４３２４７号公報、特開昭
５９−６４６２０号公報等に開示されている親水性ポリ
ウレタンフォームが挙げられるが、これらはある程度の
吸収量は示すものの、液体の吸収速度は小さく、吸水性
ポリウレタンフォームとしては不十分であった。又、吸
収量を上げる目的でポリオール酸分の酸化エチレン含有
量を５０重量％以上にすると、発泡倍率も高々１０倍で
、しかもこれを用いて得られたポリウレタンフォームは
、経時的に約１５％以上も寸法収縮するため、特殊な整
泡剤や気泡安定化剤、気泡収縮抑制剤の使用が必須条件
となっていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、これら従来技術における課題を解決すべ
く鋭意検討の結果、弾性を有し、且つ極めて高い吸収性
能をもち、且つ吸水速度の極めて優れた吸水性ポリウレ
タンフォームを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、ポリオキシエチレン単位の含有量が４
０重量％以上であるポリエーテルポリオールと有機ポリ
イソシアネートとを、発泡剤、触媒、整泡剤の存在下に
反応させてなるポリウレタンフォームであって、フオー
ム中に無機物質を５〜５０重量％含有することを特徴と
する吸水性ポリウレタンフォームを提供するものである
。

本発明に使用されるポリオキシエチレン単位の含有量が
４０重量％以上であるポリエーテルポリオールとしては
、例えば、各種のポリオール類を開始剤として、酸化エ
チレン及び必要に応じてその他のエポキシド類を反応さ
せて得られるものが挙げられる。開始剤としては例えば
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、ヘキシレングリコール等のジオール類；グリセ
リン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン
、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン等のトリ
オール類；ペンタエリスリトール等のテトラオール類が
挙げられる。開始剤は、例えばジオール類、トリオール
類及びテトラオール類の混合開始剤でもよく、或いは単
独開始剤でも良い。

又、酸化エチレンと併用するその他のエポキシドとして
は酸化プロピレン、酸化ブチレンなどが挙げられる。酸
化エチレンと他のエポキシドとを併用する場合は、ブロ
ック共重合体、ランダム共重合体のいずれでも良い。

本発明におけるポリエーテルポリオールとしてはポリエ
チレングリコールも好ましく用いられる。これらのポリ
エーテルポリオールは単独又は複数を併用しても良い。

本発明において、ポリエーテルポリオール中のポリオキ
シエチレン単位の含有量は４０重量％以上であり、より
好ましくは５０重量％以上である。４０重量％未満の場
合、吸収性能の劣ったものとなる。

更に、本発明に用いられるポリエーテルポリオールの平
均分子量は４００〜１５，０００の範囲のものが好まし
く使用でき、より好ましくは６００〜１２．０００の範
囲である。平均分子量が４００未満の場合、吸収性能が
劣り、一方、平均分子量が１５．０００を越えたものを
使用する場合、溶融時の粘度が高いため取り扱いにくい
ばかりか、発泡安定性が悪く、又、出来上がったフオー
ムの機械的強度が小さく、実用性に欠けるものとなる。

本発明に用いられる有機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の２．４−異性体、２，６−
異性体の単独又は混合物、ジフェニルメタンジイソシア
ネート、キシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイ
ソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソ
ホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソ
シアネート等が挙げられ、これらのイソシアネートを原
料としたプレポリマーも使用される。

本発明で用いられる無機物質としては、例えばアルミナ
、シリカ、二酸化チタン、タルク、ジルコニア、リン酸
カルシウム、リン酸バリウム、硫酸カルシウム、粘土、
ケイ酸、珪藻土、ベントナイト、活性炭、ゼオライト、
カオリン、酸性白土、活性白土、バーミキュライト、炭
酸カルシウム、その他金属酸化物が挙げられる。

特にアルミナ、シリカ、タルク、ベントナイト、ゼオラ
イト、カオリン、炭酸カルシウム等の水不溶性親水性無
機物が好ましい。無機物質の粒子径としては、１０００
Ｉ！ｍ以下が良く、特に５００−以下のものが好ましく
用いられる。ｌ１００ＯＪより大きい場合、フオーム中
に均一に分散させることが難しく、均一性に欠けるほか
、吸水・膨潤時に添加した無機物質が脱離しやすくなる
。

無機物質の量は全系中５〜５０重量％であり、特に１０
〜４０重量％が好ましく用いられる。５０重量％より多
い場合、フオーム製造時の粘度が高すぎたり、発生ガス
が抜けるため、発泡安定性が不良となるばかりか、得ら
れたフオームが硬くなり、ゞ本発明の目的とする弾性を
もつ軟質フオームが得られない。又、５重量％未満の場
合、吸水速度の向上が望めない。これらの無機物質は、
予めポリオール成分、又は有機ポリイソシアネート成分
に配合した後、混合・反応させることが好ましい。

本発明においては、上記ポリオール成分と有機ポリイソ
シアネートとを反応させてウレタンフオームとするが、
他に架橋剤、整泡剤、消泡剤、触媒、発泡剤等、一般に
軟質ポリウレタンフォームの製造において使用されるも
のを適宜使用することができる。

架橋剤は多官能性であってイソシアネート基と反応する
ものであり、必要に応じ添加される。

例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミ
ン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、
グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロール
プロパンの酸化エチレン付加物、２，４．６−　トリア
ミノトルエン、エチレンシアミン、トリメチレンシアミ
ン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン
、エタノールアミン、ジェタノールアミン、ヒドラジン
、トリエタノ−ルアξンなどが使用される。

整泡剤としては、ポリオキシアルキレンシロキサン共重
合体等のシリコーン系整泡剤、又は各種脂肪酸の酸化エ
チレン及び／又は酸化プロピレン付加物のスルホン化物
等の界面活性剤が用いられる。

消泡剤としては、−船釣なシリコーン系消泡剤や界面活
性剤等が用いられる。

触媒としては、アミン系触媒、有機金属触媒、アルカリ
触媒などが用いられる。

発泡剤としては水又は低沸点ハロゲン化炭化水素を単独
であるいは組み合わせて用いることができる。水はポリ
エーテルポリオール１００重量部に対し、０〜５重量部
の範囲が適当である。

更に、必要に応じ上記以外の無機又は有機の充填剤、顔
料等の着色剤、防腐剤、芳香剤、その他助剤を添加する
ことができる。

本発明において、ポリウレタンフォームを製造する方法
は特に限定されるものではなく、ワンシヲット法、プレ
ポリマー法等を適宜用いることができる。発泡により得
られたフオームはそのままでも吸水性ポリウレタンフォ
ームとして有用であるが、更に圧縮加工を施すことによ
り、吸水速度が著しく向上する。

圧縮加工の方法は特に限定されるものではなく、通常用
いられる圧縮方法でよい０例えば、プレス機等で適当に
加圧すること、又は２本の圧縮ロール間をパスすること
などにより容易に加工できる。また、必ずしもフオーム
全体を圧縮する必要はなく、目的に応じて部分的に圧縮
したものを使用に供することもできる。部分的に圧縮す
る方法としては、例えば、凹凸パターンを持ったプレス
型を用いたプレス法やエンボス加工法などが有効である
。圧縮時の温度は特に限定されるものではなく、熱によ
るフオームの力学的物性の低下が見られない範囲が好ま
しい。圧縮時間としては、瞬時ないし数十分の範囲で行
われ、生産性からみて短い方が有利であり、又、フオー
ムの力学的物性の低下も小さい。

尚、圧縮加工後のフオームの状態は、圧縮加工前の状態
に比べ多少体積が減少することもあるが、多くの場合、
見掛は上特に変化は見られない。

また、得られたフオームに界面活性剤処理を施すことも
吸水速度の向上において効果が大きい。界面活性剤処理
を施す方法は特に限定されるものではな（、従来公知の
方法でよい。例えば、ポリウレタンフォーム表面に界面
活性剤を噴霧する方法、界面活性剤中に浸漬する方法、
界面活性剤を種々の塗工機で塗工する方法などが用いら
れる。

界面活性剤としては、種々のものが使用可能であり、例
えは、アルキル硫酸ナトリウム、アルキル硫酸アンモニ
ウム、ドデシルヘンゼンスルホン酸ナトリウム、ジアル
キルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシエチレンア
ルキルエーテル硫酸ナトリウム等の陰イオン性界面活性
剤や反応型陰イオン性界面活性剤が、又、ポリオキシエ
チレンアルキルエーテル、ソルビタンモノアルキルエス
テル、ポリエチレングリコールモノアルキルエステル等
の非イオン性界面活性剤、又はジステアリルジメチルア
ンモニウムクロライド、ステアリルベタイン等の陽イオ
ン性界面活性剤等が好ましく用いられるほか、ポリシロ
キサン−ポリオキシアルキレン共重合体等のシリコン系
界面活性剤や、フッ素アルキルエステル等のフッ素系界
面活性剤も用いられる。

これらの界面活性剤は必要に応じ水等の溶剤で希釈し、
処理に供してもよい。希釈に用いた溶剤は処理後、乾燥
などの公知の方法にて除去される。

界面活性剤の付着量としては、０．１〜１０重量％（対
フオーム重量％）が良く、特に０．２〜７重量％が好ま
しい。界面活性剤量が少ない場合効果は小さく、又、多
すぎても効果の増大は見られない。

圧縮加工と界面活性剤処理の両方を行う場合、どちらの
方が先でもかまわない。より好ましくは界面活性剤処理
を後で行った方がよい。

本発明により得られる吸水性ポリウレタンフォームの吸
収量、保持量を高める目的で、ポリアクリル酸塩系、ポ
リエチレンオキサイド系、ポリビニルアルコール系、カ
ルボキシメチルセルロース系等の従来公知の吸水性樹脂
を複合化させることもできる。

〔発明の効果〕

本発明により得られる吸水性ポリウレタンフォームは水
系液体の吸収速度が速く、吸収・保持性能に優れており
、特に血液のような高粘度水系液体の吸収速度が優れて
いる。

従って、従来の親水性ポリウレタンフォームと同様に、
玩具・化粧用具、洗浄用具等の用途に使用することがで
きる他、より吸収性能が要求される、生理用ナプキン、
使い捨ておむつなどの衛生・医療用品、並びに野菜など
の鮮度保持剤、保水材、湿潤用部材などの農林業分野、
止水材などの土木分野、ドリップ吸収シート等の食品包
装分野、ワイパー、ぞうきん、吸湿剤等の家庭用雑貨類
等、液体の吸収、及び吸収した液体の保持が必要とされ
る用途に好適に使用することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。尚、
反応混合物の各成分の使用量はポリオール成分を１００
とする重量部で表す。

実施例１〜２、比較例１ （ワンショット法） 各種ポリオールに、無機物質、架橋剤、触媒、発泡剤、
整泡剤を、表１に示すような配合割合で加えて混合しＡ
液とした。一方、有機ポリイソシアネートをＢ液とし表
１に示す配合割合で上記Ａ液と混合し、直ちに成形製（
２００ｍｍ　Ｘ　２００ｍｍ　Ｘ　２００ｍｍ）に流し
込み、室温で放置すると数分で発泡・ゲル化した。ゲル
化後８０°Ｃの保温機内に３０分間放置し、反応を完結
させた。

実施例３〜１６．１Ｂ、比較例２〜３ （プレポリマー法−１） 予めポリオールＢ　２０００ｇとＭＤＩ　１８９２ｇと
をフラスコに入れ、６０°Ｃで５時間撹拌し、ＮＣ０％
１５．２％のプレポリマーを得、Ｂ液とした。表１に示
す配合割合に基づき、ポリオール８．ＭＤＩ以外の成分
を予め混合し、Ａ液とした。これらＡ液とＢ液とを混合
し、直ちに成形製に流し込み放置すると数分で発泡・ゲ
ル化した。ゲル化後８０°Ｃの保温機内に３０分間放置
し、反応を完結させた。

実施例１７ （プレポリマー法−２） 予めポリオールＢ　２０００ｇとＩＰＤＩ　８２０ｇと
をフラスコに入れ、６０°Ｃで５時間撹拌し、ＮＧＯ％
９．９％のプレポリマーを得、Ｂ液とした。表１に示す
配合割合に基づき、ポリオールＢ、、ＩＰＤＩ以外の成
分を予め混合し、Ａ液とした。これらＡ液とＢ液とを混
合し、直ちに成形製に流し込み放置すると数分で発泡・
ゲル化した。ゲル化後８０°Ｃの保温機内に３０分間放
置し、反応を完結させた。

実施例１〜１７及び比較例３で得られた各ウレタンフオ
ームを下記方法により圧縮加工及び／又は界面活性剤処
理を施した。

尚、圧縮加工と界面活性剤処理を両方施す場合は、実施
例１６を除き、まず圧縮加工を施した後、界面活性剤処
理を施した。

く圧縮加工法−１〉 図１に示すように、１００ｍｍ　Ｘ　２００ｍｍ　Ｘ　
５　ｍｍ厚のフオームからなるサンプル３をプレス機の
上板１及び下板２の間に入れ、５ｋｇ／ｃｍ”の圧力で
約３０秒間圧縮した（プレス機：東洋精器■製、ラボプ
レス）。

〈圧縮加工法−２〉 図２に示ようなＡロール４及びＢロール５からなる２本
ロール（日本ロール■製、直径１５０ｍｍ　、速度比Ａ
／Ｂ　＝　９　／１０）を用い、間隙をなくした状態で
１００ｍｍ　Ｘ　２００ｍｍ　Ｘ　５　ｍｍ厚のフオー
ムからなるサンプル６をパスさせ、圧縮加工を施し、サ
ンプル７を得た。表１に示すパス回数は、この処理回数
をいう。

く圧縮加工法−３〉 図３（ａ）に示すようなエンボスロール８とバックロー
ル９からなる圧縮ロール（自利ロール■製）を用い、加
圧状態（線圧１００ｋｇｆ　）で１００ｍｍ　Ｘ　２０
０ｍｍ　Ｘ　５　ｍｍ厚のフオームからなるサンプル１
０をバスさせ、圧縮加工を施し、サンプル１１を得た。

表１に示すバス回数は、この゛処理回数をいう。

尚、エンボスロール８は図３（ｂ）に示すようなエンボ
スパターン１２（凸部１３の直径１１ＩＩＩｌφ、高さ
２ＩｌｌＩで、凸部間の距離３ｍｍ）を有する。

く界面活性剤処理法−１〉 予めそれぞれの界面活性剤を水で希釈し１０％水溶液と
し、１００ｍｍ　Ｘ　２００ｍｍ　Ｘ　５　ｍｍ厚のフ
オーム表面に噴霧した。その後、８０℃の熱風乾燥機に
て２時間乾燥し、界面活性剤を施した吸水性ポリウレタ
ンフォームサンプルを得た。

付着量は対フオーム重量％で示す。

く界面活性剤処理法−２〉 予めそれぞれの界面活性剤を水で希釈し５％水溶液とし
バットに投入した。この中に１００開Ｘ２００ｍｍ　Ｘ
　５　ｍｍ厚のフオームを約１分間浸漬し、取り出した
フオームをマングルで絞った。その後、８０°Ｃの熱風
乾燥機にて２時間乾燥し、界面活性剤を施した吸水性ポ
リウレタンフォームサンプルを得た。

上記のようにして得られたポリウレタンフォームについ
て下記評価方法により、吸収量、吸収保持量、吸水速度
、強度保持率を測定した。

結果を表１に示す。

く評価法〉 Ａ、吸収量 サンプル約１ｇを精秤した後、１０ｎ＋ｍ角に切り刻み
、３００　ｎｔＺのビーカーに入れる。生理食塩水１０
０−を加え、フオームが浮かない様金網で強制的に浸漬
し、３０分間放置した。その後、８０ｍｅｓｈの金網上
に５時間放置して水をきり、フオームの重量を測定した
。以下に示す式により吸収量を求めた。

−０ −８；吸収前のポリウレタンフォームの重量（ｇ） Ｗ＋：吸収後のポリウレタンフォームの重量（ｇ） Ｂ、吸収保持量 吸収量評価に用いた吸収後のポリウレタンフォームを遠
心分離機にて１．５００ｒｐｍ　Ｘ　５分間脱水し、脱
水後のフオーム重量を測定した。

以下に示す式により吸収保持量を求めた。

−０：吸収前のポリウレタンフォームの重量（ｇ） Ｗ２：脱水後のポリウレタンフォームの重量（ｇ） Ｃ０吸水速度−１ ３０ｍｍ　Ｘ　３０ｍｍ　Ｘ　５　ｍｍのサンプルを水
平に置き、１ｍＺの生理食塩水をフオーム表面に滴下す
る。

フオーム表面の生理食塩水が完全に吸収されるまでの時
間を秒で表す。

Ｄ、吸水速度−２ 吸水速度−１と同様の方法で、１−の生理食塩水の代わ
りに鳥取（■日本生物材料センター、馬無菌脱繊血）　
０．０５ｇを用いるほかは同様の操作を行った。

８１強度保持率 １０ｍ＋ｎ　Ｘ　５　ｍｍ　Ｘ　１００ｍｍ長のサンプ
ルをテンシロン（オリエンチック■製、引張り速度５０
ｍｍ／分）にて引張り時の破断強度を測定し次式により
強度保持率を求めた。

〈使用したポリオール〉 〈使用したイソシアネート〉 ＴＤＩ：トルエンジイソシアネート、２，４体／２，６
体＝８０／２０．　　日本ポリウレタン工業■製ＭＤＩ
ニジフェニルメタンジイソシアネート、日本ポリウレタ
ン工業■製 ＩＰＤＩ：イソホロンジイソシアネート、ヒュルス社製 く架橋剤〉 ＴＥＡ：　ｌ−リエタノールアミン、和光純薬工業株製 ＤＥＡ　ニジエタノールアミン、和光純薬工業■製〈触
　媒〉 カオーライザーＮα３１：花王■製、トリエチレンジア
ミン ＤＢＴＤＬ：和光純薬工業■製、ジブチル錫ジラウレー
ト ＴＭＧ　：和光純薬工業■製、テトラメチルグアニジン 〈使用した無機物質〉 〈界面活性剤〉 〈整泡剤〉 Ｌ−５３４０，５Ｚ−１６１０，５Ｚ−１６２６：シリ
コーン系整泡、剤、日本ユニカー■製＜　ＮＣＯインデ
ックス〉 反応混合物中の活性水素化合物との反応に必要なポリイ
ソシアネートの理論量（当量）に対する、実際に使用す
るポリイソシアネートの割合（％）を意味する。

実施例１６は実施例８について圧縮加工と界面活性剤処
理を施す順序を逆にした例であり、若干吸水速度は低下
するものの効果としては優れたものであった。

実施例及び比較例から本発明により得られたポリウレタ
ンフォームは、弾性を有するフオームであって、且つ水
系液体の吸収・保持性能に優れ、且つ吸収速度の極めて
優れた吸水性ポリウレタンフォームであった。

【図面の簡単な説明】

図１は圧縮加工法−１に用いたプレス機の略示図、図２
は圧縮加工法−２に用いた２本ロールの略示図、図３は
圧縮加工法−３に用いたエンボスロールを示すものであ
り、（ａ）はその略示図、（ロ）はエンボスパターンを
示す図である。 １ニブレス機上板　　２ニブレス機下板３：サンプル　
　　　４：Ａロール ５：Ｂロール ６．１０：圧縮加工前サンプル ７．１１：圧縮加工後サンプル ８：エンボスロール ９：バックロール １２：エンボスパターン １３：凸部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポリオキシエチレン単位の含有量が４０重量％以上
   であるポリエーテルポリオールと有機ポリイソシアネー
   トとを、発泡剤、触媒、整泡剤の存在下に反応させてな
   るポリウレタンフォームであって、フォーム中に無機物
   質を５〜５０重量％含有することを特徴とする吸水性ポ
   リウレタンフォーム。 ２、無機物質を、予めポリオール成分、又は、有機ポリ
   イソシアネート成分に配合した後、反応させてなる請求
   項１記載の吸水性ポリウレタンフォーム。 ３、ポリオキシエチレン単位の含有量が４０重量％以上
   であるポリエーテルポリオールと有機ポリイソシアネー
   トとを、発泡剤、触媒、整泡剤及び全系中５〜５０重量
   ％の無機物質の存在下に反応させて得た吸水性ポリウレ
   タンフォームに、圧縮加工及び／又は界面活性剤処理を
   施すことを特徴とする吸水性ポリウレタンフォームの製
   造方法。