JPH0618923B2 - 親水性軟質ウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

親水性軟質ウレタンフォームの製造方法

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JPH0618923B2
JPH0618923B2 JP59076686A JP7668684A JPH0618923B2 JP H0618923 B2 JPH0618923 B2 JP H0618923B2 JP 59076686 A JP59076686 A JP 59076686A JP 7668684 A JP7668684 A JP 7668684A JP H0618923 B2 JPH0618923 B2 JP H0618923B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は親水性軟質ウレタンフォームの製造方法に関
し、詳しくは非親水性または低親水性状態にある軟質ウ
レタンフォームを低温プラズマガス中で処理する親水性
軟質ウレタンフォームの製造方法に関するものである。
従来、親水性発泡体は(1)原料が親水性である材料を全
部又は一部使用して発泡させる(4級アンモニウム塩の
形成を含む)、(2)クロム酸、アルカリ水溶液、オゾン
等で化学的に処理する、(3)発泡体を火炎で処理する、
(4)発泡体を紫外線で処理する、(5)発泡体を放射線又は
電子線で処理する、(6)発泡体を熱風で処理する、(7)発
泡体をコロナ放電処理する、(8)発泡体に親水性材料を
含浸する等の方法により製造されてきた。
しかし、これらの方法にはいずれも問題となる点が存在
する。例えば(1)の方法は親水性は付与されるものの得
られた発泡体はその体積が水により著しく膨張する。
(2)の方法は処理廃液の処理が公害防止の面から必要で
あるばかりでなく、多くの場合発泡体自身の劣化をもた
らす。(3)〜(7)の方法に於ては安全面に於て問題があ
り、処理効果が大きく期待できず、発泡体の劣化を招来
する等の点でその実施には大きな制約を伴うのが実情で
ある。また(8)の方法は使用中に添加物が失なわれてし
まうという大きな欠点がある。
本発明は上記の諸問題点、欠点を排除した親水性発泡体
として親水性軟質ウレタンフォームを提供するものであ
り、その要旨とするところは、非親水性軟質ウレタンフ
ォームを低温プラズマガス中で処理する親水性軟質ウレ
タンフォームの製造方法に存するものであり、得られた
発泡体は顕著な親水性を示しながら、発泡体の水分によ
る体積膨潤、機械的強度の低下をほとんど伴わない。ま
た処理効果は長期にわたり保持され、安定したものであ
る。
本発明に於て用いられる親水性発泡体としてポリエーテ
ルウレタンおよびポリエステルウレタンよりなる軟質ポ
リウレタンフォームであり、特にセル膜のない高級品に
注目している。
これらの発泡体は顔料、老化防止剤、充填剤(カーボ
ン、シリカ、クレイ、炭カル等)、界面活性剤、発泡
剤、整泡剤、難燃化剤等が含まれていてもよい。
また、発泡体の気泡は連続気泡の含有率が高いほど発泡
体の内部までガスが拡散できるので、プラズマによって
内部まで処理されるのでより好ましい。さらに、発泡体
は圧縮により高密度化されるなど二次加工されたもので
あってもよい。
本発明に於て用いられる低温プラズマは直流グロー放
電、オーディオ波、ラジオ波、マイクロ波等により減圧
下に発生され、被処理発泡体は処理槽内に置かれて低温
プラズマガスに曝されて処理される。
一般に低温プラズマは電子温度が104〜105Kにも達
するのに対し、ガス温度はたかだか102Kのオーダー
であり、有機物であっても短時間であればその特性を失
うことなく表面処理されることが知られている。
被処理物に対する温度効果を最小にしたい場合にはプラ
ズマ発生場所から処理室を分離できるマイクロ波プラズ
マによるのが好ましく、独立気泡率及び耐熱性が低い場
合とくに有利である。
すなわち、独立気泡率及び耐熱性が低い発泡体をラジオ
波プラズマ等に曝した場合、温度と減圧に起因して内部
気泡が著しく膨張し、得られた発泡体を破損あるいは変
形させることがある。
本発明に於て、プラズマを発生させる方法、電極等に関
してはとくに制約はなく、直流グロー放電法あるいはオ
ーディオ波法では内部対向電極、ラジオ波法では内部及
び外部対向電極、誘導コイル等が用いられる。またマイ
クロ波法では導波管を用いてプラズマ発生場所に導き、
発生したプラズマはさらに石英管等により処理室に導か
れる。
低温プラズマガスは一般に10-2〜100torr好ましく
は10-1〜10torrの減圧下で発生され、圧が低いほど
ガス温度は下がるが、処理効果は減少する方向にあり、
被処理物の性質、期待する処理効果、経済性、プラズマ
発生の良否等を勘案して条件は設定される。
低温プラズマ処理ガスとしては、アンモニア、アンモニ
ア水、水、水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素、二酸化硫
黄、メチルアミン、2−ヒドロキシプロピル(メタ)ア
クリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレー
ト、ε−カプロラクタム、ハロゲン化炭化水素、ハロゲ
ン化炭素化合物等が単体又は混合して用いられ、10-2
〜102torr下で気体状態にありプラズマを発生すれば
良い。なお、気化を助けるため常温で液体、固体である
場合、これらを加温してガス化することも行われる。
被処理物が低温プラズマに曝される時間は、期待される
処理効果の程度、被処理物の性質、使用するガスの種類
と圧力、電力、低温プラズマ発生の形式、経済性等を考
慮して決定され、一義的に決めることはむずかしいが、
通常1〜103秒、好ましくは5〜500秒程度であ
り、1秒より短くては処理効果が小さく、103秒以上
では被処理物が熱的又は化学的に損傷を受けるか、ある
いは経済性がそこなわれる。
本発明方法により製造された高度に親水性の付与された
軟質ウレタンフォームは、その特徴である含水率の高
さ、瞬間的な水保持量の高さ、吸水による体積膨潤を抑
制し形状を保持する効果に柔軟性を兼ね備え、更に高度
の肌ざわりの良さを活かした化粧用パフ、クリーンルー
ム用ワイパーおよび海苔製造用脱水パット等の高級フォ
ームの用途を対象としたものである。以下に本発明を実
施例により具体的に詳述する。
実施例1 セル膜のない三次元網状骨格構造を有する軟質ポリウレ
タンフォーム(セル数50個/25mm)を加熱圧縮して
得られた250x250x2mmのフェルト状圧縮成形体
(圧縮率30%)をプラズマ発生装置のプラズマ処理槽
に挿入し、10-1torrまで減圧した後、アンモニア蒸気
を導入して1.8torrとした。
この状態で13.56MHzの高周波を100w、1分印加して
プラズマを発生し、フェルト状圧縮成形体を処理した。
この成形体を20x200mmの短冊状に切り出し、その
下部20mmを水中につけて毛管上昇の高さと速さを測定
した。また、別のプラズマ処理成形体を水中に浸漬し、
その含水率を求めた。
毛管上昇の高さは、処理フォームでは瞬時に30mmに達
したが、未処理フォームは全く上昇をみとめなかった。
また含水率は処理フォームでは瞬時に1000%にも達
したが未処理フォームでは200%程度であった。さら
に、本処理品はクリーンルーム用ワイパー等に用いられ
ている酢酸ビニルのホルマール化物の発泡体と比較して
も、その吸水速度はより速く、また含水率も同等以上で
あった。
プラズマ処理により賦与された親水性の持続を調べるた
め、軟質ポリウレタンフォームの圧縮成形処理体表面に
約0.04ccの水滴をもたらし、内部に吸収されるまでの時
間を測定した。この結果処理直後ではほとんど瞬時に水
滴が内部に吸収され、50日後でも10〜25秒程度で
水滴が吸収された。これに対し、未処理フォームの場合
その表面に水滴をたらして吸収時間を求めたが、実質的
に吸収せず、水滴は蒸発によって失われた。
次にプラズマ処理した圧縮成形体をクリーンルーム内で
無塵洗濯機を用いてパークロルエチレンを使用して無塵
洗濯し150℃以下で乾燥した。この処理によっても水
の毛管上昇の高さと速さはほとんど変わらなかった。こ
の洗濯処理後成形体をクリーンルーム内で使用したとこ
ろ発塵性がきわめて低く、プラズマ未処理フォームに比
しとくに水、アルコールをよく含浸し、アセトン、メチ
ルエチルケトン等のケトン、トルエン、キシレン等をも
よく含浸して軟らかく、汚れ及び塵埃の除去にきわめて
すぐれた効果を発揮した。
また、メチルエチルケトン、トルエン等を含浸させると
本発明により成形フォームは膨潤するものの使用可能で
あり、かかる溶媒を含浸させたワイパーは軟らかさを失
わなかった。
これに対し上記で比較検討に用いた市販のクリーンルー
ム用ワイパー(酢酸ビニルホルマール化物)は洗濯によ
る無塵化ができないのみならず、水以外の溶媒中では硬
く、ワイパーとして使用不可能であった。
実施例2 実施例1と同様にしてアンモニアの代りに炭酸ガス、2
−ヒドロキシエチルメタクリレート、水を使用してプラ
ズマ処理軟質ウレタン圧縮成形体を得た。
各処理成形体ともその処理直後は水滴が瞬時にして吸収
され、50日経過後は処理ガスによりかなりの差が生じ
た。すなわち、水の場合は変化が少く、その変化の程度
は処理時の高周波の入力と時間に依存した。炭酸ガス及
び2−ヒドロキシエチルメタクリレートで処理したもの
は50日放置後のものを水中に浸漬又は高湿度条件下に
放置すると、処理直後に近い性能を回復した。
実施例3 実施例1で用いた軟質ウレタンフォーム(連続気泡)の
圧縮成形体の60x40x10mmに切断したものをプラ
ズマ処理装置に挿入して酸素又はアンモニア水を導入
し、ラジオ波100w、圧1.5torr60秒処理した。
比較材としてNBR(ブタジエン−アクリロニトリル共
重合体)の化粧用パフ(65x65x15mm)として市
販されているものを用い、各フォームに水滴をもたらし
て接触角を測定した結果は表1の通りであった。
表1から明らかなように、プラズマ処理を施したものは
いずれも水との接触角が大幅に低下し、含水率が逆に大
幅に増加することがわかった。更にNH3プラズマ処理
を施した成形体はO2プラズマ処理を施したものに比し
て、水との接触角、含水率共に大幅に改善された。これ
は単純なプラズマ処理の効果に、更に官能基の賦与によ
る親水性の改善が付加されることによるものであり、ま
た実施例1で示された持続性の改善も期待される。
また本発明の材料である軟質ウレタンフォームは比較材
であるNBRに比し含水率に関して極めて優れた効果が
認められた。
従って軟質ウレタンフォームでは接触角、含水率共に極
めて優れたものが得られた。
従来から化粧用パフは適当な弾性率、肌ざわり、親水
性、化粧材ののり等を兼ねそなえていることが要求され
ている。しかし天然ゴムは肌ざわりが良いものの親水性
がなく、さらに耐久性に乏しい、NBR系のものは肌ざ
わり、化粧品ののりが良いものの親水性がない。一方天
然物である海綿近年入手が困難になりつつあり、しかも
水を含むと膨潤して容器に収納しにくくなる。
従来の親水性ポリウレタンフォームに於てもかかる欠点
が同様に存在し、親水性付与と体積膨潤を抑止するとい
う相反した要求を充たすことはきわめてむずかしかっ
た。
しかし、本発明によるプラズマ処理された成形体から得
た化粧用パフは上記の諸問題点を解決するものであり、
肌ざわりが良く、弾性を有し、親水性にとみ、しかも体
積がほとんど膨張しないものである。
実施例4 本発明の製造方法で作ったフォームの大きな特徴は、含
水率の高さ、瞬間的な水保持量、柔軟性を兼ね備えてい
ることが挙げられる。そこで上記の点に関して、市販の
発泡体と本発明フォームとの比較を行った結果を表2に
示す。
表2から軟質ウレタンフォームをNH3プラズマ処理を
したものは比較材に比して肌ざわりを低下させることな
く、含水率、瞬間的な水保持量の高さが得られることが
認められた。
本発明の主要な対象を、上記諸性質が要求されるものに
絞っており、その代表例が化粧用パフ及び海苔脱水用パ
ットである。特に海苔脱水用パットではポリビニルフォ
ルマールのフォームでは乾水時に硬く、保守、寿命に問
題がある。海苔脱水用パットに適した本発明によるフォ
ームを作ることにより乾水時でも柔軟性に富む材料を製
造することができた。
以上の結果から、柔軟性に富み、飽和含水率が高く、瞬
間的水保持量の優れた材料は本発明の材料となる。現在
の化粧用パフはウェット、ドライ併用が望まれており、
PVFの場合乾水時柔軟性が乏しいため、ドライタイプ
の化粧材の使用ができないという大きな欠点を有してい
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−141220(JP,A) 特開 昭59−26246(JP,A) 特開 昭57−53541(JP,A) 特開 昭56−14534(JP,A) 特開 昭59−22933(JP,A) 特開 昭49−34988(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非親水性又は低親水性軟質ウレタンフォー
    ムを、水、水蒸気、二酸化炭素、一酸化炭素、二酸化硫
    黄、塩素、塩化水素、アンモニア、アンモニア水、メチ
    ルアミン、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレー
    ト、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ε
    −カプロラクタム、ハロゲン化炭化水素及びハロゲン化
    炭素化合物から選ばれた少なくとも1種の低温プラズマ
    ガス中で処理することを特徴とする親水性軟質ウレタン
    フォームの製造方法。
  2. 【請求項2】被処理発泡体の独立気泡率が70%以下で
    ある特許請求の範囲(1)記載の製造方法。
  3. 【請求項3】低温プラズマが直流グロー放電、オーディ
    オ波、ラジオ波、マイクロ波で励起される特許請求の範
    囲(1)記載の製造方法。
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