JPWO2017163863A1 - ポリウレタンフォーム、及びポリウレタン製造用ポリオール組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルデヒド類低減の効果に優れるポリウレタンフォーム、及びそのようなポリウレタンフォームの製造に用いられるポリオール組成物の提供を課題とする。
[2] 前記アミン系ポリマーが、ポリビニルアミン、ポリビニルアルキルアミン、ポリアルキレンイミン、ポリアニリン及びこれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも1種である上記[1]に記載のポリウレタンフォーム。
[3] 前記アミン系ポリマーが、ポリエチレンイミンである、前記[2]に記載のポリウレタンフォーム。
なお、本発明で使用されるポリエチレンイミンとは、ポリエチレンイミン骨格を有するポリマーを意味し、その構造や一級ないし三級アミンの比率については特に制限はない。
[4] シート用パッドである前記[1]〜[3]のいずれかに記載のポリウレタンフォーム。
[5] ポリオールと、繰り返し単位中にアミノ基を有するアミン系ポリマーと、を含有するポリウレタン製造用ポリオール組成物。
[6] 前記アミン系ポリマーを、前記ポリオール100質量部に対して、0.01〜5.0質量部含有する前記[5]に記載のポリウレタン製造用ポリオール組成物。
[7] 前記アミン系ポリマーが、ポリビニルアミン、ポリビニルアルキルアミン、ポリアルキレンイミン、ポリアニリン及びこれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも1種である前記[6]に記載のポリウレタン製造用ポリオール組成物。
[8] 前記アミン系ポリマーが、ポリエチレンイミンである、前記[7]に記載のポリウレタン製造用ポリオール組成物。
≪ポリウレタンフォーム≫
本発明のポリウレタンフォームは、繰り返し単位中にアミノ基を有するアミン系ポリマーを含有する。
本発明のポリウレタンフォームの形態については特に制限はないが、軟質ポリウレタンフォーム又は半硬質ポリウレタンフォームが好ましく、軟質ポリウレタンフォームが特に好ましい。以下、軟質ポリウレタンフォームについて説明する。
軟質ポリウレタンフォームは、ポリオール、アミン系ポリマー、発泡剤、及び触媒を含有するポリオール組成物とポリイソシアネートを発泡成形して得られる。その発泡成形の方法としては、例えば、ワンショット法、プレポリマー法、メカニカルフロス法などを採用できる。
上記ポリウレタンフォームの発泡成形方法としては、ポリオール組成物とポリイソシアネートの混合物を走行コンベアベルトに吐出し、コンベアベルト上で移動しながら発泡を行い連続したポリウレタンフォームスラブを得るスラブ方式のものや、金型内に前記混合物を吐出し、金型内で発泡を行うモールド方式、機械的な攪拌により気泡を混入するメカニカルフロス方式のいずれもでもよい。
(ポリオール)
前記ポリオール組成物に含まれるポリオール成分は、成形性及びウレタンフォームの機械物性の観点から、平均官能基数が2〜8、水酸基価14〜60(mgKOH/g)、オキシエチレン単位の含有量が0〜30重量%であるポリエーテルポリオール(以下、「ポリエーテルポリオールA」と称する。)を含有する。
本発明における水酸基価は、日本工業規格JIS K1557−1に規定の方法で測定される。
AOは、これら炭素数3以上の1,2−AO及びEOのみからなることが好ましいが、AO中10重量%以下(さらに好ましくは5重量%以下)の範囲で他のAOが併用された付加物であってもよい。他のAOとしては、炭素数4〜8のものが好ましく、1,3−、1,4−及び2,3−ブチレンオキサイド等が挙げられ、2種以上用いてもよい。
本発明においてアミン系ポリマーは、アルデヒド捕捉剤として機能する。
撹拌性の観点から、ポリエチレンイミンの粘度は40000(mPa・s-25℃)以下が好ましく、20000以下であることがより好ましく、15000以下であることが更に好ましい。
なお、アミン系ポリマーは通常、後述するポリウレタン製造用ポリオール組成物に含有させて使用される。
前記ポリオール組成物に含まれる発泡剤としては、水を用いることが好ましい。水はポリイソシアネートと反応して炭酸ガスを発生するため、発泡剤として機能する。
前記ポリオール組成物中の水の含有量としては、ポリオール100質量部に対して、1〜7質量部であることが好ましく、2〜5質量部であることがより好ましい。上記範囲であると、所望の物性を有する軟質ポリウレタンフォームが容易に得られる。また、得られた軟質ポリウレタンフォームの熱圧縮残留歪み特性が劣化することを防止できる。
前記ポリオール組成物に含まれる触媒としては、ポリウレタンフォームの分野で使用される公知の触媒が挙げられる。公知の触媒としては、アミン系触媒、スズ触媒が挙げられる。
通常、公知の触媒は大きく分けて、樹脂化触媒と泡化触媒とに分類される。
樹脂化触媒は、前記ポリオールと前記ポリイソシアネートとの反応によるポリウレタンの合成を促進するものである。ゲル化触媒定数に対する泡化触媒定数の比(泡化触媒定数/ゲル化触媒定数)が1以下であるものが樹脂化触媒と呼ばれる。
泡化触媒は、樹脂化よりも前記ポリウレタンの発泡を促進するものである。ゲル化触媒定数に対する泡化触媒定数の比が1を超えるものが泡化触媒と呼ばれる。
ここで、ゲル化触媒定数は、ポリオール類とポリイソシアネート類との樹脂化反応の速度を決定する定数であり、その値が大きくなると発泡体の架橋密度が高くなる。具体的には、トリレンジイソシアネートとジエチレングリコールとのゲル化反応の反応定数が用いられる。一方、泡化触媒定数は、ポリイソシアネート類と水との泡化反応の速度を決定する定数であり、その値が大きくなると発泡体のセルの連通性が高められる。具体的には、トリレンジイソシアネートと水との泡化反応の反応定数が用いられる。
ゲル化触媒定数及び泡化触媒定数は公知方法により決定される。
本発明においては、樹脂化触媒と泡化触媒の両方を含む触媒を使用することが好ましい。このような触媒を使用することにより、軟質ポリウレタンフォームの機械的強度を向上させることができる。
前記ポリオール組成物には、整泡剤が含まれてもよい。整泡剤としては、ポリウレタンフォームの分野で使用される公知の整泡剤が適用可能であり、シリコーン系整泡剤等が挙げられる。
前記ポリオール組成物には、必要に応じて各種添加剤を配合することができる。例えば、架橋剤、顔料等の着色剤、鎖延長剤、炭酸カルシウム等の充填材、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、カーボンブラック等の導電性物質、抗菌剤などを配合することができる。各種添加剤の配合量は、用途や目的に応じて適宜調整される。
本発明の軟質ポリウレタンフォームの製造方法に用いるイソシアネート成分としては、従来からポリウレタン製造に使用されているものが使用できる。このようなイソシアネートとしては、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、これらの変性物(例えば、ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、イソシアヌレート基、又はオキサゾリドン基含有変性物等)及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、C6〜10の脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。
変性ポリイソシアネートの具体例としては、ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI等が挙げられる。
その後、軟質ポリウレタンフォームを発泡成形する工程において、前記ポリオール組成物とポリイソシアネートとを混合すればよい。
本発明のポリウレタン製造用ポリオール組成物は、ポリオールと、繰り返し単位中にアミノ基を有するアミン系ポリマーと、を含有する。より好ましくは、ポリウレタン製造用ポリオール組成物は、前記発泡原液の原料の内、ポリイソシアネートを除いた残りの原料を構成成分として含む混合物である。各構成成分並びにその量は、前記発泡原液に関連して上述した通りである。
表1に示す配合で、ポリイソシアネート以外の成分を含む混合液(ポリウレタン製造用ポリオール組成物)と、ポリイソシアネートとを混合して、発泡原液を調製した。(表中、原料の量の単位は、特に断りが無い限り質量部である。)その際、ポリウレタン発泡原液の液温は25℃とした。次いで、上記原液の調製直後にこれを、設定温度60℃の金型内にて発泡・硬化させ、脱型し、シートパッド用ポリウレタンフォームを得た。この発泡原液を金型に注入して発泡成形することにより、シート用パッドを製造した。得られたシート用パッドについて、後述の測定方法により性能を評価した。結果を表2に示す。
ポリエーテルポリオール:前記のポリエーテルポリオールAである水酸基価34のポリエーテルポリオール(サンニックスFA703、三洋化成工業株式会社製)
ポリマーポリオール:水酸基価23のポリマーポリオール(サンニックスKC855、三洋化成工業株式会社製)
樹脂化触媒:トリエチレンジアミン(TEDA)(33質量%)とジプロピレングリコール(DPG)(67質量%)の混合物(TEDA−L33、東ソー株式会社製)
泡化触媒:ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル(BDMAEE)(70質量%)とジプロピレングリコール(DPG)(30質量%)の混合物(TOYOCAT−ET、東ソー株式会社製)
整泡剤:シリコーン系整泡剤(Niax silicone L3627、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)
ポリイソシアネート:TDI(80質量%)とMDI(20質量%)の混合物、NCO=44.8%(コスモネートTM20、三井化学SKCポリウレタン株式会社製)
表2に示す添加剤をポリウレタン製造用ポリオール組成物に加えた以外は、参考例1と同様にしてシートパッド用ポリウレタンフォームを得た。得られたシート用パッドについて、後述の測定方法により性能を評価した。結果を表2に示す。
ポリエチレンイミンA:株式会社日本触媒製「エポミン003」(樹脂分:98質量%以上、数平均分子量:300、[1級アミン:2級アミン:3級アミン]モル比=45:35:20)
ポリエチレンイミンB:株式会社日本触媒製「エポミン018」(樹脂分:98質量%以上、数平均分子量:1,800、[1級アミン:2級アミン:3級アミン]モル比=35:35:30)
ポリアリルアミン:ニットーボーメディカル株式会社製「PAA−03」(濃度20質量%の水溶液、数平均分子量:3,000、[1級アミン:2級アミン:3級アミン]モル比=100:0:0)
縦10cm×横10cm×厚み7cmの試験片を使用し、日本工業規格JIS K6400に準拠した方法にて体積と質量を測定し、フォーム密度を算出した。(サンプル数:n=2))
縦10cm×横10cm×厚み7cmの試験片を使用し、JASO M902:2007に準拠した方法にてホルムアルデヒド及びアセトアルデヒドの発生量を測定した。
アミン系ポリマー(添加剤)として、1級アミン及び2級アミンの両方を含むポリエチレンイミンを使用した実施例1〜10においては、アルデヒド捕捉剤を使用しない参考例1(対照)と比較して、ホルムアルデヒド及びアセトアルデヒドの両方とも発生が大幅に低減された。
また、1級アミンのみを含むポリアリルアミンを使用した実施例11〜15においては、アセトアルデヒドの発生は低減されなかったが、ホルムアルデヒドの発生は大幅に低減された。
他方、アジピン酸ジヒドラジドを使用した比較例1〜4においては、十分なアルデヒド低減効果が得られなかった。
Claims (8)
- 繰り返し単位中にアミノ基を有するアミン系ポリマーを含有するポリウレタンフォーム。
- 前記アミン系ポリマーが、ポリビニルアミン、ポリビニルアルキルアミン、ポリアルキレンイミン、ポリアニリン及びこれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載のポリウレタンフォーム。
- 前記アミン系ポリマーが、ポリエチレンイミンである、請求項2に記載のポリウレタンフォーム。
- シート用パッドである請求項1〜3のいずれかに記載のポリウレタンフォーム。
- ポリオールと、繰り返し単位中にアミノ基を有するアミン系ポリマーと、を含有するポリウレタン製造用ポリオール組成物。
- 前記アミン系ポリマーを、前記ポリオール100質量部に対して、0.01〜5.0質量部含有する請求項5に記載のポリウレタン製造用ポリオール組成物。
- 前記アミン系ポリマーが、ポリビニルアミン、ポリビニルアルキルアミン、ポリアルキレンイミン、ポリアニリン及びこれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項6に記載のポリウレタン製造用ポリオール組成物。
- 前記アミン系ポリマーが、ポリエチレンイミンである、請求項7に記載のポリウレタン製造用ポリオール組成物。
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