JPH08183905A

JPH08183905A - 浄水・消臭性に優れたポリウレタンフォーム

Info

Publication number: JPH08183905A
Application number: JP6338317A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Totsune; 茂戸恒; Akira Kurita; 彰栗田
Original assignee: Achilles Corp
Current assignee: Achilles Corp
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-07-16

Abstract

(57)【要約】【目的】浄水・消臭性の優れたポリウレタンフォーム
を提供する。【構成】木炭系活性炭（Ａ）と果実系活性炭（Ｂ）と
を、活性炭の混合比率がＡ／Ｂ＝９０／１０〜８０／２
０（重量％）の範囲となり、ＡとＢの総量がポリオール
１００重量部に対し６〜３０重量部となるように、ポリ
ウレタンフォーム中に含有させた。【効果】木炭系活性炭を単独で配合した場合には配合
量が増えるとフォーム形成時に収縮や亀裂が入ったりす
る虞れがあり、又、果実系活性炭を単独で配合した場合
には配合量を増やしても浄水・消臭性が弱かったが、木
炭系活性炭と果実系活性炭を併用することで、活性炭全
体の配合量を増やすことが可能となって、木炭系活性炭
及び果実系活性炭をそれぞれ単独で使用した場合と比較
し、更に優れた浄水・消臭性を有するポリウレタンフォ
ームが得られた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は活性炭を含有し浄水性及
び消臭性に優れたポリウレタンフォームに関する。

【０００２】

【従来の技術】活性炭を用いて浄水・消臭性を付与した
ポリウレタンフォームが、従来から知られている。この
ポリウレタンフォームは例えば、活性炭を含浸法、
塗布法、配合法等の手段によりポリウレタンフォーム
に分散又は付着させることで形成される。上記は、ポ
リウレタンフォームを一度形成した後、接着能を有する
樹脂（バインダー）と活性炭を分散させた分散液中に、
上記フォームを浸し、フォームの内部に活性炭を付着・
分散させたものである。又塗布法は活性炭をバインダ
ー中に分散した分散液をフォームの表面に吹付や塗布
し、フォームの表面に活性炭を分散した樹脂層を形成す
るものである。配合法はポリオール等の原料に活性炭
を混ぜたものにポリイソシアネートを添加して発泡さ
せ、ポリウレタンフォームを形成すると同時に該フォー
ム内に活性炭を分散させるものである（例えば、特開昭
５０−１０１４９７号公報、特開昭５１−１１０８５号
公報等）。

【０００３】上記含浸法により形成されたポリウレタ
ンフォームは、活性炭とバインダー樹脂を混合した分散
液を準備し、該液中に予め形成したフォームを含浸して
乾燥する必要があるため、工程が増えコスト高となり、
又、活性炭を多量含浸することはできるが、活性炭と共
にバインダー樹脂がポリウレタンフォームの気泡内部に
入り込むため、クッション性が低下してしまうという欠
点があった。又、上記塗布法により形成したものは、
含浸法と同様に工程が多く手間がかかり、しかもフォー
ム表面にバインダー樹脂と活性炭からなる層が形成され
てしまうため風合が悪く、更に活性炭層がフォーム表面
にしかないため、効果の持続性に劣るという欠点があっ
た。さらに、の配合法により形成したものは、浄水性
や消臭性を向上させるために、活性炭の量を増やしてい
くと、ある一定量を越えた時点で成形品に亀裂や収縮が
発生してフォームが不良となってしまう。すなわち、活
性炭は、その添加量に限りがあり、浄水性、消臭性等の
性能を向上させることは困難であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の欠点を解消するためのものであり、浄水・消臭性を更
に改良したポリウレタンフォームを提供することを目的
とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、木炭系活性炭
（Ａ）と果実系活性炭（Ｂ）とを含有するポリウレタン
フォームであって、上記活性炭Ａ、Ｂの混合比率（重量
％）がＡ／Ｂ＝９０／１０〜２０／８０であり、且つ、
活性炭Ａ、Ｂの総量がポリオール１００重量部に対して
６〜３０重量部であることを特徴とする浄水・消臭性に
優れたポリウレタンフォーム、を要旨とするものであ
る。

【０００６】以下、本発明を更に詳細に説明する。本発
明では木炭系活性炭と果実系活性炭の２種類の活性炭を
特定の混合割合で用いる点が重要である。木炭系活性炭
は果実系活性炭と比較して浄水性及び消臭性の効果は大
きい。しかし、添加量がある一定量以上になるとポリウ
レタンフォームの形成が困難になってくる。

【０００７】特定のポリウレタン配合組成において、木
炭系活性炭をポリオール１００重量部に対して１２重量
部以上添加した場合、フォーム性状が不良となって正常
なフォーム形成ができない。これに対し、果実系活性炭
は木炭系活性炭と比較してフォーム形成時に与える影響
が小さいため多量の使用が可能である。しかし果実系活
性炭は単独で使用した場合には浄水・消臭効果そのもの
が木炭系活性炭に比較して弱い。ところが、本発明者ら
が、木炭系活性炭をフォーム形成を妨げない範囲で添加
して、更に果実系活性炭を加えたところ、フォーム形成
時に亀裂や収縮が発生せず各活性炭を単独で使用した場
合に比較して更に高い浄水、消臭効果を有するポリウレ
タンフォームが得られた。このように、種類の異なる活
性炭を併用することは従来なされていなかったが、本発
明は木炭系活性炭と果実系活性炭の併用により相乗効果
が得られることが重要な点である。

【０００８】木炭系活性炭（Ａ）と果実系活性炭（Ｂ）
は、ポリオール成分、イソシアネート成分のどちらに添
加してもよい。例えば、両方ともポリオール成分、ある
いはイソシアネート成分に添加してもよく、それぞれを
別々に添加してもよいが、両方ともポリオール成分中に
添加するのが好ましい。

【０００９】木炭系活性炭（Ａ）と果実系活性炭（Ｂ）
の添加量は、両者の総量（Ａ＋Ｂ）がポリオール１００
重量部に対し６〜３０重量部となるように添加する。活
性炭の総量が上記範囲内では、安定した浄水・消臭効果
が発揮できしかもフォーム形成時に亀裂や収縮の発生の
虞れがなく成形性に優れる。更に好ましい活性炭の添加
量は、総量がポリオール１００重量部に対し１０〜２５
重量部の範囲であり、この範囲であれば最も良好な浄
水、消臭効果を有したポリウレタンフォームを安定的に
製造することができる。

【００１０】又、木炭系活性炭と果実系活性炭の混合比
（Ａ／Ｂ）は、９０／１０〜２０／８０（重量％）の範
囲であり、上記範囲外では本発明の効果が充分得られ
ず、各活性炭単独で使用した程度の効果しか得られな
い。即ち、Ａ／Ｂ＝９０／１０に対し木炭系活性炭
（Ａ）が９０重量％を超え果実系活性炭（Ｂ）が１０重
量％未満になると、活性炭の総量が多い場合にフォーム
形成時の亀裂や収縮の発生する虞れが大きくなり木炭系
活性炭を単独で用いた場合と同じ結果となってしまう。
一方Ａ／Ｂ＝２０／８０に対し果実系活性炭（Ｂ）が８
０重量％を超えて木炭系活性炭（Ａ）が２０重量％未満
になると、活性炭の総量を増やしても果実系活性炭を単
独で使用した場合と同程度の浄水・消臭効果しか得られ
ない。好ましい木炭系活性炭と果実系活性炭の混合比
（Ａ／Ｂ）は、３０／７０〜５０／５０である。

【００１１】本発明において用いられる活性炭の中で木
炭系活性炭とは、木材、鋸屑、木材乾留物、木炭等を原
料として得られるものであり、果実系活性炭とは、ヤシ
殻やクルミ殻を主体とする果実殻や桃の種子主体とする
果実種子およびこれらの廃棄物等から得られるものであ
る。果実系活性炭としてはヤシ殻活性炭が汎用性がある
ため好ましい。上記の活性炭は粉末状活性炭と粒状活性
炭（破砕状活性炭）があるが、ポリオールとの分散性が
良好であることから粉末状活性炭が好ましく、活性炭の
大きさは粒径１〜１００ミクロン程度であり、好ましく
は５〜５０ミクロンである。

【００１２】本発明において活性炭を含有させるポリウ
レタンフォームは、ポリオール、イソシアネート、触
媒、発泡剤等からなるポリウレタンフォーム原料を混合
し反応させて得られる、公知の各種ポリウレタンフォー
ムの配合組成を用いることができる。ポリウレタンフォ
ームは、その浄水・消臭性ポリウレタンフォームの用途
等に応じて、例えば軟質、半硬質、硬質、インテグラル
スキンフォーム等、任意の配合組成を適宜選択すればよ
い。

【００１３】上記ポリオールは、エチレングリコール、
プロピレングリコール、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、トリメチ
レングリコール、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、ショ糖等の多
価アルコールを開始剤としたアルキレンオキシド付加
物、ビスフェノールＡのような多価フェノール類のアル
キレンオキシド付加物、リン酸、ポリリン酸（例えばト
リポリリン酸およびテトラポリリン酸）などの多価ヒド
ロキシ化合物、フェノール−アニリン−ホルムアルデヒ
ド三元縮合生成物、アニリン−ホルムアルデヒド縮合生
成物、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリ
エチレンテトラミン、メチレンビスオルソクロルアニリ
ン、４，４′−および２，４′−ジフェニルメタンジア
ミン、２，４−トリレンジアミン、２，６−トリレンジ
アミンなどのポリアミン類、トリエタノールアミン、ジ
エタノールアミンなどのアルカノールアミン類にエチレ
ンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、
テトラヒドロフラン、スチレンオキシドなどの１種また
は２種以上を付加して得られるエーテルポリオール類ま
たはポリテトラメチレンポリテトラメチレンエーテルグ
リコールである。また、エチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、トリ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、トリメチレングリ
コール、１，３−および１，４−ブタンジオール、テト
ラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキ
サメチレングリコール、デカメチレングリコール、グリ
セリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリッ
ト、ソルビットなどの少なくとも２個のヒドロキシル基
を有する化合物の１種または２種以上とマロン酸、マレ
イン酸、コハク酸、アジピン酸、酒石酸、セバシン酸、
シュウ酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、
ヘメリット酸などの少なくとも２個のカルボキシル基を
有する化合物の１種または２種以上から得られたポリエ
ステルポリオール、またはポリカプロラクトンなどの環
状エステルの開環重合体類も用いられる。

【００１４】上記の各種ポリオールのヒドロキシル価の
好ましい範囲は２０〜１６０ｍｇＫＯＨ／ｇ、より好ま
しくは２５〜８０ｍｇＫＯＨ／ｇであって、これらのポ
リオールは単独又は混合して用いられる。

【００１５】上記のイソシアネートは公知のもので特に
限定はなく、芳香族系、脂環族系、脂肪族系のポリイソ
シアネート、およびそれらを変成して得られる変成ポリ
イソシアネートの１種又は２種以上が適宜に混合されて
用いられる。芳香族系ポリイソシアネートとしては、
２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレン
ジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート
と２，６−トリレンジイソシアネートの混合物、ジフェ
ニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネ
ート、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシリ
レンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルジイ
ソシアネートなどが挙げられる。脂環族系イソシアネー
トとしては、シクロヘキシルメタンジイソシアネート、
シクロヘキサンジイソシアネートなどが挙げられる。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、シクロヘキサメタンジイソシアネート
などが挙げられる。

【００１６】上記の触媒は、例えばアミン系触媒や有機
金属系ウレタン触媒等の従来公知のものが用いられ特に
限定されない。例えばアミン系触媒としては、トリエチ
レンジアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミ
ン、トリイソプロパノールアミン、トリブチルアミン、
トリオクチルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチ
ルモルホリン等がある。又、有機金属系ウレタン触媒と
しては、オクチル酸錫、ラウリル酸錫、ジブチル錫ジラ
ウレート等がある。

【００１７】発泡剤としては、水、トリクロロモノフル
オロメタン、ジクロロジフルオロメタン、メチレンクロ
ライド、トリクロロフルオロエタン、トリクロロエタン
などの一種以上の混合物が挙げられる。

【００１８】整泡剤としては従来公知の有機けい素界面
活性剤が用いられる。有機けい素界面活性剤は例えば、
日本ユニカー社製のＬ−５２０、Ｌ−５３２、Ｌ−５４
０、Ｌ−５４４、Ｌ−３５５０、Ｌ−５７４０Ｓ、Ｌ−
５７４０Ｍ、Ｌ−６２０２等があり、トーレシリコーン
社製のＳＨ−１９０、ＳＨ−１９２、ＳＨ−１９３、Ｓ
Ｈ−１９４、ＳＲＸ−２９４、ＳＲＸ−２９８等があ
り、信越シリコーン社製のＦ−１１４、Ｆ−１２１、Ｆ
−１２２、Ｆ−２３０、Ｆ−２５８、Ｆ−２６０Ｂ、Ｆ
−３１７、Ｆ−３４１、Ｆ−６０１、Ｆ−６０６等であ
る。

【００１９】また本発明のポリウレタンフォームには、
上記した活性炭及び各成分以外に、必要に応じて他の消
臭剤や抗菌剤等の助剤や染料、着色剤等を含有せしめる
ことができる。

【００２０】本発明の浄水・消臭性に優れたポリウレタ
ンフォームを製造するには、例えば、ポリオール、イソ
シアネート（ポリイソシアネート）、触媒、発泡剤、整
泡剤、活性炭及びその他の助剤を所定の比率で混合し発
泡させることで得られる。その場合、ポリイソシアネー
トの添加量は、ポリイソシアネート中のＮＣＯ量とその
他の原料中の活性水素とのＮＣＯ／ＯＨ比が０．８〜
１．３になるようにするのが好ましい。

【００２１】本発明のポリウレタンフォームは、水の浄
化機能（浄水性）又は消臭性のいずれか、或いは浄水性
と消臭性の両者を必要とする用途に最適に利用できる。
このような用途として例えば、（ａ）魚類水槽の浄化用
フィルター、（ｂ）軟質ポリウレタンフォームとして形
成して靴のクッション材、（ｃ）軟質ソリッド材に形成
して靴のインソール、（ｄ）その他、等がある。上記
（ａ）は、熱帯魚等の鑑賞魚の水槽は魚類の排泄物や微
生物の発生等により異なる臭気を発したり水を白濁させ
たりするが、本発明のポリウレタンフォームを濾過用フ
ィルターとして用いれば、浄水と同時に臭気を取り除く
ことを効果的に行える。又（ｂ）及び（ｃ）は靴を脱い
だときに不快な臭気を取り除くため主に靴の内部に取り
つけるものであり、本発明のポリウレタンフォームはイ
ンソール材やクッション材として最適に用いられるもの
である。

【００２２】又、活性炭は、含浸法、塗布法、配合法の
いずれの方法であってもよいが、ポリウレタンフォーム
が上記の靴のインソール材やクッション材等のようなク
ッション性と通気性が共に要求される用途に使用される
場合、本発明のポリウレタンフォームは上記した配合法
（活性炭を組成物中に配合しフォーム形成と同時に活性
炭を分散させる方法）により製造するのが好ましい。こ
れは、含浸法や塗布法等で製造したものと比較して配合
法により製造したものは、活性炭が気泡のセル壁の内部
に分散、或いはセルのコーナー部分に付着してフォーム
全体に均一に分散するためである。このような配合法に
より得られたポリウレタンフォームはクッション性や通
気性を低下させず良好であると共に、打ち抜き加工時に
角部が丸みを帯びたりすることがなく成形加工性に優れ
る。又、配合法の場合、含浸法や塗布法の場合に必要な
活性炭のバインダー分散液の乾燥工程等が不要であり生
産性も良好である。又、含浸法により得られたポリウレ
タンフォームは、反発弾性が１０〜１５％程度、通気度
が０〜１ｃｆｍ程度であり、配合法では反発弾性が３５
〜４０％程度、通気度が２〜７ｃｆｍ程度である。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を述べる。実施例１〜３、比較例１〜３、及び参考例１表１に示す配合割合でポリオール、ポリイソシアネー
ト、触媒、発泡剤、整泡剤、及び活性炭（参考例１を除
く）からなる原料を用い、予め、ポリオール、触媒、
水、整泡剤及び活性炭を加え混合した後、トリレンジイ
ソシアネート（ＴＤＩ）を添加混合して発泡させて、浄
水・消臭性ポリウレタンフォームを得た。得られたポリ
ウレタンフォームについて、消臭性と浄水性の試験を行
った。これらの試験結果を表１に示す。尚、消臭性試験
方法及び浄水性試験方法は下記のようにして行った。

【００２４】〔消臭性試験〕４００ｍｌの三角フラスコ
に１５ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさのポリウレタ
ンフォームを入れた後、三角フラスコ内にアンモニアガ
スを濃度が約５００ｐｐｍになるように導入した。アン
モニアガスを導入して６０分間静置後、三角フラスコ内
のアンモニアガス濃度（ｂ）を測定し、下記の式１によ
りアンモニアガスの濃度変化を消臭率として算出し消臭
率が８０％以上を◎、消臭率が７０〜８０％を○、消臭
率が７０％未満の場合を×として消臭性を評価した。
尚、アンモニアガス濃度の測定にはアンモニアガス検知
管〔光明理化工業（株) 製〕を用いた。

【式１】消臭率（％）＝〔（５００−ｂ）／５００〕×１００

【００２５】〔浄水性試験〕濁度２００度（カオリン）
に調整した汚れた水２０リットルを準備し、２リットル
ずつに小分けした。次いで厚さ１０ｍｍのポリウレタン
フォーム試料を大型のロートを覆うようにして載置し、
２リットルの汚れた水をフォームに注水し濾過して浄水
を行い、この濾過した後の浄水を再度フォームに注水し
て濾過する操作を２５回繰り返した後、水の濁度を測定
した。浄水性の評価は、２５回濾過した後の濁度が４０
度未満を◎、濁度が４０〜６０度を○、濁度が６０度を
超えた場合×とした。尚、浄水性について、実施例１の
活性炭を含むフォームと表１に示す参考例１として示し
た活性炭を全く含まない配合組成のポリウレタンフォー
ムの濁度について、濾過回数と濁度の変化を比較した。
その結果を表２に示す。又、実際の水槽にて水の清澄具
合いを観察したが、一般のウレタンフォームの場合、１
５日目で水に濁りが生じ、３０日目で水の交換が必要と
なったが、本発明のポリウレタンフォームの場合、３０
日目でも濁りがなく、清澄な水のままであった。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】実施例１〜３及び比較例１〜３はいずれも
フォーム性状が良好である範囲での比較である。特に比
較例１、２及び実施例１〜３の結果をグラフに示したも
のが図１である。表１及び図１から明らかなように、本
発明のポリウレタンフォームは比較例１の木炭系活性炭
（Ａ）単独、比較例２の果実系活性炭（Ｂ）単独の場合
に比べいずれも消臭性及び浄水性が良好である。又、比
較例３に示すようにＡ、Ｂを併用しても配合比Ａ／Ｂが
９０／１０〜２０／８０の範囲外の場合には浄水性及び
消臭性が劣る。

【００２９】尚、上記の実施例ではフォーム性状が良好
である範囲での比較であったが、実施例１の配合組成
（Ａ／Ｂ＝４１／５９）において、更に活性炭の総量を
増やしてフォーム形成時に亀裂の入る添加量を調べたと
ころ、ポリオール１００重量部に対する活性炭総量が３
２重量部の場合、フォーム形成時に亀裂及び収縮の発生
が認められた。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の浄水・消
臭性に優れたポリウレタンフォームは木炭系活性炭
（Ａ）と果実系活性炭（Ｂ）との混合比率（重量％）が
Ａ／Ｂ＝９０／１０〜２０／８０、且つ、木炭系活性炭
と果実系活性炭の総量がポリオール１００重量部に対し
６〜３０重量部となるように含有させた構成を採用した
ことにより、従来、木炭系活性炭を単独で使用した場合
には配合量が増えるとフォーム形成時に収縮や亀裂が入
ったりする虞れがあり、又、果実系活性炭を単独で配合
した場合には配合量を増やしても浄水・消臭性が弱かっ
たものが、木炭系活性炭と果実系活性炭を併用すること
で活性炭の総配合量を増やすことが可能となって、木炭
系活性炭と果実系活性炭とを単独で使用した場合には得
られなかった、優れた浄水性及び消臭性を有するポリウ
レタンフォームが得られ、さらにはフォーム形成時に亀
裂や収縮の発生の虞れのない成形性の良好な浄水性及び
消臭性に優れたポリウレタンフォームが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】活性炭の混合比と消臭率の関係及び活性炭の混
合比と活性炭の総量を示すグラフである。

【符号の説明】

１活性炭の混合比と消臭率の関係を示す線２活性炭の混合比と活性炭の総量の関係を示す線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 //(Ｃ０８Ｇ 18/08 101:00）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】木炭系活性炭（Ａ）と果実系活性炭
（Ｂ）とを含有するポリウレタンフォームであって、上
記活性炭Ａ、Ｂの混合比率（重量％）がＡ／Ｂ＝９０／
１０〜２０／８０であり、且つ、活性炭Ａ、Ｂの総量が
ポリオール１００重量部に対して６〜３０重量部である
ことを特徴とする浄水・消臭性に優れたポリウレタンフ
ォーム。