JPH10168215A

JPH10168215A - 熱可塑性ポリウレタン発泡シート及びその製造法

Info

Publication number: JPH10168215A
Application number: JP32696296A
Authority: JP
Inventors: Shinpei Nakayama; 新平中山
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 1998-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】均一微細な気泡を有し、かつ低密度の独立気
泡率が高い熱可塑性ポリウレタン発泡シートを提供する
ことを課題とする。【解決手段】熱可塑性ポリウレタン樹脂を基材樹脂と
して含む非発泡シートに、加圧下で、５〜２５重量％無
機ガスを含浸させた後、加熱することにより発泡させて
熱可塑性ポリウレタン発泡シート得ることを特徴とする
熱可塑性ポリウレタン発泡シートの製造法により上記課
題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性ポリウレ
タン発泡シート及びその製造法に関する。更に詳しく
は、本発明は、熱可塑性ポリウレタン樹脂の持つ機械的
性質、耐磨耗性、高反発弾性等の優れた性質を生かし
た、均一で微細な気泡を有し、かつ独立気泡率が高い
（連続気泡率が低い）熱可塑性ポリウレタン発泡シート
及びその製造法に関する。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】従来、ポ
リウレタン発泡シートは、液状のイソシアネート化合物
とポリオール化合物をウレタン化反応させると同時に、
発泡剤を加え、発泡させることにより、ブロック状の成
形体を作成し、それをスライスすることにより製造され
ていた。

【０００３】しかしながら、上記ポリウレタン発泡シー
トは、連続気泡率が高く、断熱性に劣るという問題があ
り、更に架橋されているため再利用できないという問題
もあった。また、ブロック状に成形せずに、直接発泡シ
ート状に押し出す方法もあるが、この方法では、荒い気
泡径の発泡シートが形成されやすく、均一で微細な気泡
径を有する発泡シート得ることは困難であった。

【０００４】そこで、特開平１−２３０６１６号公報、
特開平１−２３０６４５号公報及び特開平５−３０１９
８８号公報には、熱可塑性ポリウレタン樹脂に熱分解型
発泡剤を添加してなる組成物を発泡成形することによ
り、成形体を製造する方法が提案されている。しかしな
がら、上記分解型発泡剤を使用した発泡成形体は、いず
れも密度が０．６ｇ／ｃｃと大きく、低密度の発泡成形
体を得ることができなかった。従って、均一で微細な気
泡を有し、かつ独立気泡率が高い熱可塑性ポリウレタン
発泡シートも提供することができなかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者は、上記
課題を解決すべく研究した結果、熱可塑性ポリウレタン
樹脂を押出機から押し出して非発泡シートを作成し、こ
のシートを耐圧容器に入れ、加圧下で無機ガスを非発泡
シートに含浸させ、該非発泡シートを加熱することによ
り、所望の熱可塑性ポリウレタン発泡シートが得られる
ことを見いだし、本発明に至った。

【０００６】かくして本発明によれば、熱可塑性ポリウ
レタン樹脂を基材樹脂として含む非発泡シートに、加圧
下で、５〜２５重量％無機ガスを含浸させた後、加熱す
ることにより発泡させて熱可塑性ポリウレタン発泡シー
ト得ることを特徴とする熱可塑性ポリウレタン発泡シー
トの製造法が提供される。更に、本発明によれば、上記
製造法により得られた熱可塑性ポリウレタン発泡シート
であって、該発泡シートが密度０．６〜０．０５ｇ／ｃ
ｃ、連続気泡率２０％以下であることを特徴とする熱可
塑性ポリウレタン発泡シートが提供される。

【０００７】

【発明の実施の態様】本発明に使用できる熱可塑性ポリ
ウレタン樹脂は、イソシアネート化合物とポリオール化
合物をウレタン化反応させることにより合成された樹脂
をいずれも使用することができる。イソシアネート化合
物としては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメ
タンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネー
ト、ナフタレンジイソシアネート、イソホロンジイソシ
アネート、キシレンジイソシアネート等が挙げられる。

【０００８】また、ポリオール化合物としては、エステ
ル系、アジペート系、エーテル系、ラクトン系、カーボ
ネート系のポリオール化合物が挙げられる。エステル系
及びアジペート系のポリオール化合物としては、エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオー
ル、ブテンジオール、ヘキサンジオール、ペンタンジオ
ール、ネオペンチルジオール、ペンタンジオール等の多
価アルコールと、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン
酸、テレフタル酸、イソフタル酸、マレイン酸、芳香族
カルボン酸等の２塩基酸との縮合反応により得られる化
合物が挙げられる。

【０００９】また、エーテル系のポリオール化合物とし
ては、ポリエチレンエーテルグリコール、ポリプロピレ
ンエーテルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグ
リコール、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール等が
挙げられる。更に、ラクトン系のポリオール化合物とし
ては、ポリカプロラクトングリコール、ポリプロピオラ
クトングリコール、ポリバレロラクトングリコール等が
挙げられる。

【００１０】また、カーボネート系のポリオール化合物
としては、エチレングリコール、プロプレングリコー
ル、ブタンジオール、ペンタンジオール、オクタンジオ
ール、ノナンジオール等の多価アルコールと、ジエチレ
ンカーボネート、ジプロピレンカーボネート等との脱ア
ルコール反応により得られる化合物が挙げられる。更
に、熱可塑性ポリウレタン樹脂は、線状構造でも、一部
架橋した構造を有していてもよい。本発明の方法に使用
する熱可塑性ポリウレタン樹脂の好ましい具体例として
は、ミラクトランＥ−１８０，Ｅ−１８５，Ｅ−１９
０，Ｅ−１９８，Ｐ−４８５（アジペート系）、Ｅ−３
８５（エーテル系）（いずれも日本ミラクトラン社
製）、Ｕ８０３及びＵ８０３（いずれも日本メクトロン
社製）が挙げられる。これらの商品は、通称熱可塑性ポ
リウレタンエラストマーとも言われている。

【００１１】熱可塑性ポリウレタン樹脂用の添加剤に
は、帯電防止剤、着色剤、気泡調節剤、熱劣化防止剤、
紫外線吸収剤等が挙げられ、更に、酸化防止剤、滑剤、
難燃剤、充填剤、抗菌・防カビ剤等が挙げられる。帯電
防止剤としては、脂肪酸アルキロールアミド、ジ−（２
−ヒドロキシエチル）アルキルアミン、ポリオキシエチ
レンアルキルアミン、脂肪酸グリセリンエステル、ポリ
オキシエチレングリコール脂肪酸エステル、ソルビタン
脂肪酸エステル、ポリオキシソルビタン脂肪酸エステ
ル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポ
リオキシエチレンアルキルエーテル等のノニオン系界面
活性剤、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスル
ホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルエトキシ
硫酸エステル塩、アルキルリン酸エステル酸等のアニオ
ン系界面活性剤、アルキルトリメチルアンモニウム塩、
アシロイルアミドプロピルトリメチルアンモニウムメト
サルフェート、アルキルベンジルジメチルアンモニウム
塩、アシル塩化コリン等のカチオン系界面活性剤、アル
キルベタイン型、イミダゾリン型、アラニン型等の両性
系界面活性剤、無機塩、多価アルコール、金属化合物、
カーボン等が挙げられる。

【００１２】着色剤としては、アゾ系、フタロシアニン
系、ペリノン系等の染料、アゾ系、縮合アゾ系、フタロ
シアンニン系、アントラキノン系、インジゴ系、チオイ
ンジゴ系、ペリノン系、ジオキサジン系、キナクリドン
系、イソインドリノン系、キノフタロン系、ピロール系
等の有機顔料、各種金属の酸化物、硫化物、フェロシア
ン化物、クロム酸塩、硫酸塩、炭酸塩、珪酸塩、炭素、
金属粉等の無機顔料が挙げられる。

【００１３】気泡調節剤としては、タルク、界面活性
剤、シリコーンオイル等が挙げられる。紫外線吸収剤と
しては、ベンゾトリアゾール系、ヒドロキシベンゾフェ
ノン系、ヒドロキシベンゾエート系、フェニルサリチル
レート系、フェニルアクリレート系等が挙げられる。

【００１４】これら添加剤は、熱可塑性ポリウレタン樹
脂１００重量部に対して、帯電防止剤が０．１〜２重量
部、着色剤が０．１〜１．０重量部、気泡調節剤が０．
１〜２．０重量部、紫外線吸収剤が０．１〜１．０重量
部の割合で添加されることが好ましい。なお、熱可塑性
ポリウレタン樹脂がこれらの添加剤を予め含浸してもよ
く、又は加熱溶融時に添加してもよい。

【００１５】上記熱可塑性ポリウレタン樹脂を、単軸押
出機、二軸押出機等の押出機を使用して押し出すことに
より、熱可塑性ポリウレタン樹脂を基材樹脂として含む
非発泡シートが形成される。また、一旦厚い状態で押し
出した後に、所望の厚さにするために、所望の間隔の２
つ以上のロール間に通すことにより非発泡シートを得る
ことも可能である。この非発泡シートの厚みは０．２〜
３ｍｍ程度が好ましい。

【００１６】上記非発泡シートに無機ガスからなる発泡
剤を含浸させる。無機ガスとしては、例えば、炭酸ガ
ス、窒素ガス、空気等が挙げられる。これら無機ガス
は、混合して使用してもよい。この内、非発泡シートへ
の含浸量が多く、含浸速度の速い炭酸ガスの使用が好ま
しい。無機ガスの含浸は、オートクレーブ等の密閉耐圧
容器内で、気相含浸法を使用して行われる。かかる気相
含浸処理は、非発泡シート同士が合着しない緩和な温度
下で行うことが好ましい。即ち、含浸温度は、低温が望
ましく、４０℃以下が好ましく、特に０〜２０℃が好ま
しい。この温度では、無機ガスの実質的含浸量を多くで
き及び耐圧容器の内圧を低めに設定できるからである。
更に、無機ガスを含浸させる適当な圧力は、１０〜１０
０ｋｇ／ｃｍ²Ｇ以上、好ましくは２０〜５０ｋｇ／ｃ
ｍ²Ｇである。含浸圧力が１０ｋｇ／ｃｍ²Ｇより低い
場合、無機ガスを充分含浸させることが難しく、１００
ｋｇ／ｃｍ²Ｇより高い場合、密閉容器に過剰の耐圧性
が要求されるので、工業生産上好ましくない。

【００１７】上記気相含浸法における含浸時間は、含浸
温度、含浸圧力樹脂の種類、シートの厚み等によって異
なるが、少なくとも無機ガスが５重量％以上含浸される
まで行われる。従って、含浸時間は１〜１０時間とする
ことが好ましく、特に１〜５時間が好ましい。なお、無
機ガスの含浸量は、８〜２０重量％がより好ましい。上
記無機ガスの含浸により、無機ガスが均一に含浸された
発泡性熱可塑性ポリウレタンシートを得ることができ
る。

【００１８】次に、発泡性シートは、発泡工程に付され
る。この時、発泡性シート中の無機ガスの量が５重量％
以上の条件で発泡させることが好ましい。即ち、含浸量
が５重量％未満では、含浸された無機ガスが徐々に散逸
するので、発泡時に所望の密度の熱可塑性ポリウレタン
発泡シートを得るために必要な量の無機ガスが残存しな
いからである。従って、含浸後、直ちに発泡処理する
か、無機ガスの散逸を抑えるために低温貯蔵することが
好ましい。

【００１９】発泡は、熱水、熱風、水蒸気等の加熱ゾー
ンを通過させて加熱することにより行われる。発泡条件
は、発泡性シートの種類（基材樹脂種、無機ガス含浸量
等）により異なる。好ましい発泡温度は７０〜１４０
℃、発泡時間は５〜３０秒である。上記発泡は、発泡性
シートを加熱ゾーン中を連続的に通過させることによ
り、連続的に行ってもよい。更に、この加熱ゾーンを、
発泡剤含浸工程直後に設けることにより、発泡剤含浸工
程から熱可塑性ポリウレタン発泡シートの製造までを連
続的に行ってもよく、発泡剤を含浸させることにより形
成された発泡性シートを、ロール状に一旦巻き取った
後、熟成し改めて加熱ゾーンを通過させてもよい。

【００２０】上記本発明の方法により得られた熱可塑性
ポリウレタン発泡シートは、０．６〜０．０５ｇ／ｃｃ
の密度、２０％以下の連続気泡率を備えている。このよ
うな性質を有する本発明の熱可塑性ポリウレタン発泡シ
ートは、熱可塑性ポリウレタン樹脂が有する断熱性、機
械的性質、耐磨耗性、高反発弾性等の優れた特性を備え
た発泡シートである。なお、密度は０．５〜０．１ｇ／
ｃｃ、連続気泡率は０〜１０％がより好ましい。更に、
本発明の熱可塑性ポリウレタン発泡シートに、５％以下
の圧縮永久歪を備えさせることも可能である。なお、圧
縮永久歪みは０．５〜３％が特に好ましい。また、本発
明の製造方法により得られた熱可塑性ポリウレタン発泡
シートは、０．２〜０．０１ｍｍ（好ましくは０．１〜
０．０２ｍｍ）の平均気泡径を備えている。特に、平均
気泡径が０．１〜０．０１ｍｍの範囲は、押出法では原
理的に製造することが困難であるが、本発明の製造方法
によれば簡便に製造することができる。

【００２１】この熱可塑性ポリウレタン発泡シートは、
従来報告されている熱可塑性ポリウレタン発泡シートと
比較して、再利用可能であり、低い連続気泡率を有し、
圧縮永久歪が小さく、かつ低密度の発泡シートである。
尚、連続気泡率は、空気比較式比重計１０００型（東京
サイエンス社製）を使用して下記式により算出した。

【００２２】連続気泡率（％）＝（見かけ体積−測定
値）÷見かけ体積×１００（上記式中、見かけ体積は、１回の測定に必要なシート
の厚み、縦、横の寸法をノギスで測定し、算出した体積
を意味する。一方、測定値は、１−１／２−１気圧法に
より空気式比重計で測定した値である。）圧縮永久歪はＪＩＳＫ６７６７方法に準拠して測定して
いる。

【００２３】

【実施例】

実施例１熱可塑性ポリウレタン（日本ミラクトラン社製Ｐ−４８
５）を、口径３０ｍｍの２軸押出機から押し出すことに
より、厚み１．０ｍｍ、巾５５ｍｍの非発泡シートを作
成した。この非発泡シートを５リットルの耐圧容器に入
れ、２０℃の雰囲気中、４０ｋｇ／ｃｍ²Ｇの加圧下
で、４時間保持することにより、炭酸ガスを含浸させる
ことにより発泡性シートを得た。耐圧容器から取り出し
た発泡性シートには８．２重量％の炭酸ガスが含浸され
ていた。この発泡性シートを連続的に９０℃の熱水中に
１５秒間通し、連続的に発泡させることにより熱可塑性
ポリウレタン発泡シートを得た。得られた熱可塑性ポリ
ウレタン発泡シートは、密度０．２ｇ／ｃｃ、平均気泡
径０．０２ｍｍ、連続気泡率５．１％で、厚み１．６ｍ
ｍ、巾１０６ｍｍの均一微細な気泡を有していた。

【００２４】実施例２炭酸ガス圧力を２５ｋｇ／ｃｍ²Ｇにした以外は、実施
例１と同様にして熱可塑性ポリウレタン発泡シートを得
た。

【００２５】実施例３熱可塑性ポリウレタン（日本ミラクトラン社製Ｅ−６７
５）を使用し、発泡時の熱水温度を７０℃にした以外
は、実施例１と同様にして熱可塑性ポリウレタン発泡シ
ートを得た。

【００２６】実施例４熱可塑性ポリウレタン（日本ミラクトラン社製Ｅ−１９
０）を使用し、発泡を１．０ｋｇ／ｃｍ²Ｇの水蒸気圧
力中に１５秒間シートを通すことにより行うこと以外
は、実施例１と同様にして熱可塑性ポリウレタン発泡シ
ートを得た。以上、実施例１〜４で得られた熱可塑性ポ
リウレタン発泡シートの性状を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】上記実施例により得られる熱可塑性ポリウ
レタン発泡シートは、密度０．６〜０．０５ｇ／ｃｃ、
連続気泡率２０％以下、更に平均気泡径０．２〜０．０
１ｍｍ及び圧縮永久歪５％以下であり、かつ表面が美麗
であった。

【００２９】

【発明の効果】本発明の熱可塑性ポリウレタン発泡シー
トの製造法は、熱可塑性ポリウレタン樹脂を基材樹脂と
して含む非発泡シートに、加圧下で、５〜２５重量％無
機ガスを含浸させた後、加熱することにより発泡させて
熱可塑性ポリウレタン発泡シート得ることを特徴とす
る。

【００３０】従って、熱可塑性ポリウレタン樹脂の持つ
機械的性質、耐磨耗性、高反発弾性等の優れた性質を生
かしつつ、均一で微細な気泡を有し、かつ独立気泡率が
高い（連続気泡率が低い）熱可塑性ポリウレタン発泡シ
ートを製造することができる。無機ガスが、非発泡シー
トへの含浸量が多く、含浸速度の速い炭酸ガスを使用す
ることにより、所望の性状を有する熱可塑性ポリウレタ
ン発泡シートを製造することができる。

【００３１】無機ガスが、１０〜１００ｋｇ／ｃｍ²Ｇ
の加圧下で非発泡シートに気相含浸されることにより、
所望の量の無機ガスを含浸させることできる。上記製造
法により得られた熱可塑性ポリウレタン発泡シートは、
該発泡シートが密度０．６〜０．０５ｇ／ｃｃ、連続気
泡率２０％以下であり、かつ熱可塑性ポリウレタン樹脂
の持つ機械的性質、耐磨耗性、高反発弾性等の優れた性
質を生かしつつ、均一で微細な気泡を有する。また、５
％以下の圧縮永久歪みを有することにより、均一な気泡
を有しかつ変形しにくい発泡シートを提供することがで
きる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性ポリウレタン樹脂を基材樹脂と
して含む非発泡シートに、加圧下で、５〜２５重量％無
機ガスを含浸させた後、加熱することにより発泡させて
熱可塑性ポリウレタン発泡シート得ることを特徴とする
熱可塑性ポリウレタン発泡シートの製造法。
【請求項２】無機ガスが、炭酸ガスである請求項１の
製造法。
【請求項３】無機ガスが、１０〜１００ｋｇ／ｃｍ²
Ｇの加圧下で非発泡シートに気相含浸される請求項１又
は２の製造法。
【請求項４】請求項１〜３いずれか１つの製造法によ
り得られた熱可塑性ポリウレタン発泡シートであって、
該発泡シートが密度０．６〜０．０５ｇ／ｃｃ、連続気
泡率２０％以下であることを特徴とする熱可塑性ポリウ
レタン発泡シート。
【請求項５】熱可塑性ポリウレタン発泡シートが、５
％以下の圧縮永久歪みを有する請求項４の発泡シート。