WO2022215729A1 - 緩衝材 - Google Patents

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WO2022215729A1
WO2022215729A1 PCT/JP2022/017266 JP2022017266W WO2022215729A1 WO 2022215729 A1 WO2022215729 A1 WO 2022215729A1 JP 2022017266 W JP2022017266 W JP 2022017266W WO 2022215729 A1 WO2022215729 A1 WO 2022215729A1
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gel
layer
foam
less
cushioning material
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PCT/JP2022/017266
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真 梶浦
悠帆 金原
正和 景岡
隆博 近藤
敬 菅原
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三井化学株式会社
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    • B32B2307/7376Thickness

Definitions

  • the present invention relates to cushioning materials.
  • polyurethane foam is known as a cushioning material.
  • Polyurethane foams include, for example, polyurethane foams and expanded polyurethane elastomers. It is also known to place a skin layer on the surface of the polyurethane foam.
  • the cushioning material is made of a skinned polyurethane foam having a foam layer and a skin layer formed on the surface of the foam layer.
  • the foam layer of the polyurethane foam with a skin is a polyurethane foam obtained by reacting a foaming isocyanate component and a foaming active hydrogen group-containing component.
  • the skin layer is a polyurethane resin layer obtained by reacting a skin isocyanate component containing an aliphatic polyisocyanate and/or an alicyclic polyisocyanate with a skin active hydrogen group-containing component.
  • the storage elastic modulus (E' coat ) of the skin layer at 23° C.
  • the storage elastic modulus (E' foam ) of the foam layer at 23° C. is 1 ⁇ 10 5 Pa or more and 5 ⁇ 10 6 Pa or less.
  • the ratio (E' coat /E' foam ) of the storage modulus of the skin layer at 23° C. to the storage modulus of the foam layer (E' foam ) at 23° C. is 10 or more and 500 or less. (See, for example, Patent Document 1.).
  • the cushioning material depending on the application, a tactile feel close to that of human skin is required. More specifically, the cushioning material is required to have appropriate softness and elasticity, and further to reduce the feeling of hitting the bottom.
  • the present invention is a cushioning material with excellent tactile sensation.
  • the present invention [1] comprises a foam layer containing a polyurethane foam and a gel layer containing a polyurethane gel disposed on the surface of the foam layer, and the storage elastic modulus (E' foam ) of the foam layer at 23°C. is 1 ⁇ 10 4 Pa or more and 5 ⁇ 10 6 Pa or less, and the storage elastic modulus (E′ gel ) of the gel layer at 23° C. is 1 ⁇ 10 4 Pa or more and 1 ⁇ 10 7 Pa or less.
  • the ratio (E' gel /E' foam ) of the storage elastic modulus (E' gel ) of the gel layer at 23° C. to the storage elastic modulus (E' foam ) of the foam layer at 23° C. is 0.1 or more. Contains less than 10 buffers.
  • the present invention [2] includes the cushioning material according to [1] above, wherein the foam layer has a thickness of 1000 ⁇ m or more and 20000 ⁇ m or less, and the gel layer has a thickness of 500 ⁇ m or more and 10000 ⁇ m or less.
  • the present invention [3] is the above [1], wherein the foam layer has a density of 80 kg/m 3 or more and 200 kg/m 3 or less, and the gel layer has a density of 500 kg/m 3 or more and 1000 kg/m 3 or less. ] or [2].
  • the present invention [4] further includes the cushioning material according to any one of [1] to [3] above, comprising a skin layer disposed on the surface of the gel layer.
  • the present invention [5] includes the cushioning material according to any one of [1] to [4] above, which is a cushioning material for a robot.
  • the cushioning material of the present invention comprises a foam layer containing polyurethane foam, and a gel layer containing polyurethane gel and arranged on the surface of the foam layer.
  • the storage elastic modulus of the foam layer, the storage elastic modulus of the gel layer, and the ratio thereof are all within specific ranges. Therefore, the cushioning material of the present invention is excellent in softness and elasticity, and can reduce the feeling of hitting the bottom. As a result, the cushioning material of the present invention has excellent tactile feel.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of one embodiment of the cushioning material of the present invention.
  • the cushioning material 1 is provided with a polyurethane foam 2 with gel.
  • the polyurethane foam 2 with gel comprises a foam layer 3 and a gel layer 4 arranged on the surface of the foam layer 3 .
  • the foam layer 3 contains polyurethane foam.
  • the foam layer 3 preferably consists of polyurethane foam.
  • a polyurethane foam is a foamed molded article that does not have a gel layer (described later) and a skin layer (described later). Polyurethane foam provides excellent resilience.
  • polyurethane foams include polyurethane foams and foamed elastomers.
  • Polyurethane foam preferably includes polyurethane foam.
  • Polyurethane foams include flexible foams and rigid foams.
  • flexible foam and rigid foam are distinguished by hardness.
  • the Asker F hardness of the flexible foam is, for example, 1 or more, preferably 10 or more.
  • the Asker F hardness of the flexible foam is, for example, 90 or less, preferably 70 or less.
  • the Asker F hardness of the rigid foam exceeds 90, for example.
  • Polyurethane foams preferably include flexible foams.
  • a polyurethane foam can be obtained, for example, as a commercial product.
  • the polyurethane foam can also be obtained, for example, as a reaction product of a foaming isocyanate component and a foaming active hydrogen group-containing component.
  • foaming isocyanate component and the foaming active hydrogen group-containing component are reacted, for example, the foaming isocyanate component and the foaming active hydrogen group-containing component (such as a premix described later) are mixed to obtain foamability.
  • a polyurethane composition is prepared.
  • the foamable polyurethane composition is then foamed, for example, in a mold of predetermined shape. A polyurethane foam is thus obtained.
  • foaming isocyanate components include polyisocyanate monomers, polyisocyanate derivatives and isocyanate group-terminated prepolymers.
  • Polyisocyanate monomers include, for example, aromatic polyisocyanate monomers, araliphatic polyisocyanate monomers and aliphatic polyisocyanate monomers.
  • aromatic polyisocyanate monomers examples include tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), toluidine diisocyanate (TODI), paraphenylene diisocyanate, and naphthalene diisocyanate (NDI).
  • Diphenylmethane diisocyanates include 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate. These can be used alone or in combination of two or more.
  • araliphatic polyisocyanate monomers include xylylene diisocyanate (XDI) and tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI).
  • Xylylene diisocyanates include, for example, 1,3-xylylene diisocyanate and 1,4-xylylene diisocyanate. These can be used alone or in combination of two or more.
  • aliphatic polyisocyanate monomers include trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate (PDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), 1,2-propane diisocyanate, 1,2-butane diisocyanate, 2, 3-butane diisocyanate, 1,3-butane diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, and 2,6-diisocyanatomethylcaproate. These can be used alone or in combination of two or more.
  • an alicyclic polyisocyanate monomer is contained in an aliphatic polyisocyanate monomer.
  • Alicyclic polyisocyanate monomers include, for example, isophorone diisocyanate (IPDI), norbornene diisocyanate (NBDI), methylenebis(cyclohexylisocyanate) (H 12 MDI), and bis(isocyanatomethyl)cyclohexane (H 6 XDI). is mentioned. These can be used alone or in combination of two or more.
  • polyisocyanate derivatives include modified polyisocyanate monomers described above. Modifications include, for example, uretdione modifications, isocyanurate modifications, allophanate modifications, polyol modifications, biuret modifications, urea modifications, oxadiazinetrione modifications and carbodiimide modifications. Further examples of polyisocyanate derivatives include polymethylene polyphenylene polyisocyanates (crude MDI, polymeric MDI). These can be used alone or in combination of two or more.
  • the isocyanate group-terminated prepolymer is a urethane prepolymer having at least two isocyanate groups at the molecular ends.
  • the isocyanate group-terminated prepolymer is a reaction product obtained by urethanization reaction of raw material polyisocyanate and raw material polyol at a predetermined equivalent ratio.
  • raw material polyisocyanates include the above polyisocyanate monomers and the above polyisocyanate derivatives.
  • Examples of raw material polyols include macropolyols described later.
  • the equivalent ratio (NCO/OH) of the starting polyisocyanate to the hydroxyl groups of the starting polyol exceeds 1, preferably 1.5 to 100, for example.
  • urethanization reaction can be based on a well-known method.
  • the reaction temperature in the urethanization reaction is, for example, 50 to 120°C.
  • the reaction time is, for example, 0.5 to 15 hours.
  • the urethanization reaction may be a solventless reaction or a reaction in the presence of a solvent.
  • foaming polyisocyanate components can be used alone or in combination of two or more.
  • a foaming active hydrogen group-containing component is a component having two or more active hydrogen groups (hydroxyl group, amino group, etc.) in the molecule.
  • foaming active hydrogen group-containing components include foaming polyol components.
  • Foaming polyol components include, for example, macropolyols and low molecular weight polyols.
  • a macropolyol is an organic compound with a relatively high molecular weight that has two or more hydroxyl groups in its molecule.
  • the number average molecular weight of the macropolyol is, for example, 400 or more and, for example, 20,000 or less.
  • the number average molecular weight can be calculated by a known method from the hydroxyl equivalent and the average number of hydroxyl groups. Also, the number average molecular weight can be measured as a polystyrene-equivalent molecular weight by gel permeation chromatography (the same applies hereinafter).
  • macropolyols examples include polyether polyols, polyester polyols, polycarbonate polyols, polyurethane polyols, epoxy polyols, vegetable oil polyols, polyolefin polyols, acrylic polyols, and vinyl monomer-modified polyols. These macropolyols can be used alone or in combination of two or more. Macropolyols preferably include polyether polyols.
  • polyether polyols examples include polyoxyalkylene polyols.
  • Polyoxyalkylene polyols include, for example, polyoxyalkylene (C2-3) polyols and polytetramethylene ether polyols.
  • polyoxyalkylene (C2-3) polyols examples include polyoxyethylene polyols, polyoxypropylene polyols, polyoxytriethylene polyols, and polyoxyethylene/polyoxypropylene polyols (random or block copolymers). be done.
  • polytetramethylene ether polyols examples include ring-opening polymers (crystalline polytetramethylene ether glycol) obtained by cationic polymerization of tetrahydrofuran.
  • Polytetramethylene ether polyols also include, for example, amorphous polytetramethylene ether glycol.
  • amorphous polytetramethylene ether glycol tetrahydrofuran is copolymerized with alkyl-substituted tetrahydrofuran and/or dihydric alcohol.
  • the crystallinity indicates the property of being solid at 25°C.
  • Amorphous indicates the property of being liquid at 25°C.
  • the number average molecular weight of the macropolyol is, for example, 400 or more, preferably 500 or more, more preferably 1000 or more. Also, the number average molecular weight of the macropolyol is, for example, 15,000 or less, preferably 13,000 or less, more preferably 12,000 or less, even more preferably 10,000 or less, still more preferably 8,000 or less.
  • the average number of hydroxyl groups of the macropolyol is, for example, 2 or more, preferably 2.5 or more. Also, the average number of hydroxyl groups of the macropolyol is, for example, 6 or less, preferably 4 or less, more preferably 3 or less.
  • a low-molecular-weight polyol is a relatively low-molecular-weight organic compound that has two or more hydroxyl groups in its molecule.
  • the molecular weight of the low-molecular-weight polyol is, for example, 40 or more and less than 400, preferably 300 or less.
  • Low-molecular-weight polyols include, for example, dihydric alcohols, trihydric alcohols, and tetrahydric or higher alcohols.
  • dihydric alcohols include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5- Pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol and dipropylene glycol are included.
  • Trihydric alcohols include, for example, glycerin and trimethylolpropane.
  • Tetrahydric or higher alcohols include, for example, pentaerythritol and diglycerin.
  • the low-molecular-weight polyol a polymer obtained by addition-polymerizing alkylene (C2-3) oxide to a dihydric to tetrahydric alcohol so as to have a number average molecular weight of less than 400 can be mentioned. These can be used alone or in combination of two or more.
  • the low-molecular-weight polyols preferably include dihydric alcohols and trihydric alcohols, more preferably dihydric alcohols.
  • the foaming active hydrogen group-containing component preferably includes a macropolyol, and more preferably includes a polyether polyol.
  • the average number of functional groups of the active hydrogen group-containing component for foaming is, for example, 2 or more, preferably 2.5 or more, and more preferably 2.8 or more.
  • the average functional group number of the active hydrogen group-containing component for foaming is, for example, 6 or less, preferably 4.5 or less, more preferably 4.0 or less, and still more preferably 3.5 or less.
  • the average number of functional groups of the active hydrogen group-containing component for foaming can be calculated from the charged raw materials.
  • the average hydroxyl value of the foaming active hydrogen group-containing component is, for example, 20 mgKOH/g or more, preferably 24 mgKOH/g or more. In addition, the average hydroxyl value of the foaming active hydrogen group-containing component is, for example, 200 mgKOH/g or less, preferably 70 mgKOH/g or less.
  • the hydroxyl value can be determined by known methods for measuring hydroxyl values such as the acetylation method or the phthalation method (according to JIS K1557-1 (2007)) (the same applies hereinafter. ).
  • the foamable polyurethane composition can further contain a cross-linking agent.
  • the foamable polyurethane composition contains a cross-linking agent.
  • the cross-linking agent can improve the impact resilience of the polyurethane foam (foam layer 3).
  • the cross-linking agent can adjust the molding density of the polyurethane foam (foam layer 3).
  • the cross-linking agent can make the cells of the polyurethane foam (foam layer 3) finer and increase the air permeability.
  • the content ratio of the cross-linking agent is appropriately set according to the purpose and application.
  • Cross-linking agents include, for example, alkanolamines.
  • Alkanolamines include, for example, dialkanolamines and trialkanolamines.
  • Dialkanolamines include, for example, diethanolamine.
  • Trialkanolamines include, for example, trimethanolamine, triethanolamine, tripropanolamine, triisopropanolamine and tributanolamine. These can be used alone or in combination of two or more.
  • cross-linking agents include the above low-molecular-weight polyols and/or alkylene oxide-added polyols thereof.
  • examples of cross-linking agents include tetravalent aliphatic amines, aliphatic secondary diamines and alicyclic secondary diamines.
  • the cross-linking agent is available as a commercial item.
  • Commercially available products include, for example, JEFFLINK 754 (manufactured by Huntsman), CLEARLINK 1000 (manufactured by Dorf Ketal Chemicals), CLEARLINK 3000 (manufactured by Dorf Ketal Chemicals), and ETHACURE 90 (manufactured by ALBEMARLE). These can be used alone or in combination of two or more.
  • the foamable polyurethane composition can further contain a catalyst and a blowing agent.
  • the foamable polyurethane composition contains a catalyst and a blowing agent.
  • the content ratio of the catalyst and the foaming agent is appropriately set according to the purpose and application.
  • catalysts include known urethanization catalysts.
  • Urethane catalysts include, for example, amine catalysts and metal catalysts. These can be used alone or in combination of two or more.
  • the foaming agent includes known foaming agents. Blowing agents more specifically include, for example, water and halogen-substituted aliphatic hydrocarbons.
  • Halogen-substituted aliphatic hydrocarbons include, for example, trichlorofluoromethane, dichlorodifluoromethane, trichloroethane, trichloroethylene, tetrachloroethylene, trans-1-chloro-3,3,3-trifluoropropene, 1,1,1-4,4 ,4-hexafluoro-2-butene, methylene chloride, trichlorotrifluoroethane, dibromotetrafluoroethane and carbon tetrachloride. These can be used alone or in combination of two or more.
  • the blowing agent preferably includes water.
  • the foamable polyurethane composition can further contain a communicator.
  • the foamable polyurethane composition contains a communicator.
  • the communication agent can improve the communication rate of the polyurethane foam (foam layer 3) and increase the air permeability.
  • the content ratio of the communication agent is appropriately set according to the purpose and application.
  • Examples of communication agents include polyoxyalkylene polyols having an oxyalkylene unit content of more than 50% by mass.
  • a polyoxyalkylene polyol having an oxyalkylene unit content of 50% by mass or less is an active hydrogen group-containing component for foaming.
  • the oxyalkylene unit content of the polyoxyalkylene polyol as the communicating agent exceeds 50% by mass, preferably 60% by mass or more, and more preferably 70% by mass or more. Moreover, the oxyalkylene unit content of the polyoxyalkylene polyol as the communication agent is usually 95% by mass or less. Further, the average number of functional groups of the polyoxyalkylene polyol as the communicating agent is, for example, 1.5 or more, preferably 2 or more. Further, the average number of functional groups of the polyoxyalkylene polyol as the communicating agent is, for example, 8 or less, preferably 6 or less.
  • the hydroxyl value of the polyoxyalkylene polyol as the communication agent is, for example, 20 mgKOH/g or more, preferably 35 mgKOH/g or more. Moreover, the hydroxyl value of the polyoxyalkylene polyol as the communication agent is, for example, 200 mgKOH/g or less, preferably 150 mgKOH/g or less.
  • the foamable polyurethane composition can contain other additives if necessary.
  • additives include, for example, known additives commonly used in the production of polyurethane foams. Additives more specifically include antioxidants, UV absorbers, light stabilizers, defoamers, flame retardants and colorants. In addition, the content ratio of the additive is appropriately set according to the purpose and application.
  • the isocyanate index is, for example, 75 or higher, preferably 80 or higher, more preferably 84 or higher. Also, the isocyanate index is, for example, 95 or less, preferably 90 or less, more preferably 88 or less.
  • the isocyanate index is a value obtained by multiplying the ratio of the isocyanate groups of the foaming isocyanate component to the active hydrogen groups in the foamable polyurethane composition by 100 (NCO concentration/active hydrogen group concentration ⁇ 100). If the isocyanate index is within the above range, a polyurethane foam having excellent mechanical properties and durability can be obtained.
  • the foamable polyurethane composition then reacts and foams in a known manner, for example, in a mold.
  • Foaming methods include, for example, a slab method, a mold method, a spray method, and a mechanical floss method. Thereby, the foam layer 3 is obtained.
  • the storage modulus (E′ foam ) of the foam layer 3 at 23° C. is 1 ⁇ 10 4 Pa or more, preferably 3 ⁇ 10 4 Pa or more, more preferably 5 ⁇ 10 4 Pa or more, and still more preferably 1 ⁇ 10 5 Pa or more.
  • the storage elastic modulus (E′ foam ) of the foam layer 3 at 23° C. is 5 ⁇ 10 6 Pa or less, preferably 1 ⁇ 10 6 Pa or less, more preferably 8 ⁇ 10 5 Pa or less, and even more preferably , 5 ⁇ 10 5 Pa or less, particularly preferably 3 ⁇ 10 5 Pa or less. If the storage elastic modulus (E' foam ) of the foam layer 3 at 23° C. is within the above range, the cushioning material 1 is excellent in softness and elasticity, and the feeling of hitting the bottom is reduced.
  • the storage modulus is the value at 23°C when the temperature dependence (10 Hz) of dynamic viscoelasticity is measured.
  • the storage elastic modulus is measured according to the examples described later (the same applies hereinafter).
  • the thickness of the foam layer 3 is set according to the type of mold.
  • the foam layer 3 has a thickness of, for example, 500 ⁇ m or more, preferably 1000 ⁇ m or more, more preferably 5000 ⁇ m or more. Also, the thickness of the foam layer 3 is, for example, 50000 ⁇ m or less, preferably 20000 ⁇ m or less, more preferably 10000 ⁇ m or less.
  • the density of the foam layer 3 is, for example, 10 kg/m 3 or more, preferably 50 kg/m 3 or more, more preferably 80 kg/m 3 or more. Also, the density of the foam layer 3 is, for example, 500 kg/m 3 or less, preferably 200 kg/m 3 or less, more preferably 150 kg/m 3 or less. If the density is within the above range, a cushioning material with excellent mechanical properties and tactile sensation can be obtained.
  • the gel layer 4 is arranged on the surface of the foam layer 3 .
  • the gel layer 4 contains polyurethane gel.
  • the gel layer 4 preferably consists of polyurethane gel. Polyurethane gels provide excellent elasticity.
  • Polyurethane gel is an ultra-low hardness polyurethane elastomer.
  • Polyurethane gels are defined by their Shore C hardness.
  • the Shore C hardness (JIS K 7312 (1996)) of the polyurethane gel is, for example, 90 or less, preferably 40 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 10 or less.
  • the Shore C hardness of the polyurethane gel is, for example, 0 or more, preferably 1 or more, more preferably 3 or more, and still more preferably 5 or more.
  • the polyurethane gel contains a reaction product of an isocyanate component for gel and an active hydrogen group-containing component for gel. More specifically, the polyurethane gel is obtained by reacting an isocyanate component for gel and an active hydrogen group-containing component for gel.
  • the isocyanate component for gel is an isocyanate component having an average number of isocyanate groups within a predetermined range.
  • the average number of isocyanate groups of the isocyanate component for gel is, for example, 1.8 or more, preferably 2.0 or more.
  • the average number of isocyanate groups of the isocyanate component for gel is, for example, 4.0 or less, preferably 3.5 or less. If the average number of isocyanate groups of the isocyanate component for gel is within the above range, a gel-like polyurethane resin can be efficiently obtained. That is, the production efficiency of polyurethane gel is excellent.
  • the average number of isocyanate groups of the isocyanate component for gel is calculated by a known method based on the formulation.
  • Examples of isocyanate components for gels include polyisocyanate derivatives.
  • a polyisocyanate derivative is a derivative of a polyisocyanate monomer.
  • Polyisocyanate monomers include, for example, the above aromatic polyisocyanate monomers, the above araliphatic polyisocyanate monomers and the above aliphatic polyisocyanate monomers.
  • examples of derivatives include the above-described modified products. Modifications include, for example, uretdione modifications, isocyanurate modifications, allophanate modifications, polyol modifications, biuret modifications, urea modifications, oxadiazinetrione modifications and carbodiimide modifications.
  • Further examples of polyisocyanate derivatives include polymethylene polyphenylene polyisocyanates (crude MDI, polymeric MDI). These can be used alone or in combination of two or more.
  • the isocyanate component for gels preferably includes derivatives of aliphatic polyisocyanate monomers, more preferably isocyanurate derivatives of aliphatic polyisocyanate monomers. and more preferably an isocyanurate derivative of pentamethylene diisocyanate.
  • the active hydrogen group-containing component for gel is a component that has two or more active hydrogen groups (hydroxyl group, amino group, etc.) in the molecule.
  • Active hydrogen group-containing components for gels include, for example, polyol components for gels.
  • Polyol components for gels include, for example, macropolyols and low molecular weight polyols.
  • macropolyols examples include the macropolyols described above as active hydrogen group-containing components for foaming. Macropolyols can be used alone or in combination of two or more.
  • the macropolyol preferably includes polyether polyol, more preferably polytetramethylene ether polyol, more preferably polytetramethylene ether glycol, and still more preferably amorphous polytetra Methylene ether glycol may be mentioned.
  • the number average molecular weight of the macropolyol is, for example, 400 or more, preferably 500 or more, more preferably 1000 or more. Further, the number average molecular weight of the macropolyol is, for example, 15,000 or less, preferably 13,000 or less, more preferably 12,000 or less, still more preferably 10,000 or less, still more preferably 5,000 or less, and particularly preferably 3,000 or less. .
  • Low-molecular-weight polyols include, for example, the low-molecular-weight polyols described above as active hydrogen group-containing components for foaming. Low-molecular-weight polyols can be used alone or in combination of two or more.
  • the active hydrogen group-containing component for gel preferably does not contain low-molecular-weight polyols and contains only macropolyols.
  • the average number of hydroxyl groups of the active hydrogen group-containing component for gel is, for example, 3.0 or less, preferably 2.5 or less. Moreover, the average number of hydroxyl groups of the active hydrogen group-containing component for gel (total amount) is, for example, 2.0 or more. The average number of hydroxyl groups of the active hydrogen group-containing component for gel is particularly preferably 2.0.
  • the average hydroxyl value (OH value) of the active hydrogen group-containing component for gel is, for example, 10 mgKOH/g or more, preferably 12 mgKOH/g or more, more preferably 15 mgKOH/g or more.
  • the average hydroxyl value (OH value) of the active hydrogen group-containing component for gel (total amount) is, for example, 150 mgKOH/g or less, preferably 120 mgKOH/g or less, more preferably 100 mgKOH/g or less. The hydroxyl value is measured according to JIS K 1557-1 (2007).
  • the isocyanate component for gel and the active hydrogen group-containing component for gel are subjected to a urethanization reaction in a predetermined mold.
  • the urethanization reaction may be a solventless reaction or a reaction in the presence of a solvent. Preferably, it is a solventless reaction.
  • reaction methods include, for example, the one-shot method and the prepolymer method.
  • the equivalent ratio of isocyanate groups in the isocyanate component for gel to active hydrogen groups in the isocyanate component for gel is, for example, 0.2 or more, preferably 0.4 or more, For example, it is 0.8 or less, preferably 0.7 or less.
  • the reaction temperature is, for example, room temperature to 120°C.
  • the reaction time is, for example, 5 minutes to 72 hours.
  • the reaction temperature may be a constant temperature, may be stepwise increased, or may be stepwise cooled.
  • the gel layer 4 is obtained by the reaction of the isocyanate component for gel and the active hydrogen group-containing component for gel.
  • the gel layer 4 is removed from the mold after curing as necessary.
  • the isocyanate component for gel and the active hydrogen group-containing component for gel can be reacted in the presence of a plasticizer.
  • the plasticizer is not particularly limited, but includes, for example, phthalic acid plasticizers, hydrogenated phthalic acid plasticizers, and adipic acid plasticizers.
  • Phthalate plasticizers include, for example, diundecyl phthalate, dioctyl phthalate, diisononyl phthalate, diisodecyl phthalate and dibutyl phthalate.
  • Hydrogenated phthalate plasticizers include, for example, hydrogenated diisononyl phthalate.
  • adipic acid-based plasticizers include dioctyl adipate. These are used singly or in combination of two or more.
  • the ratio of the plasticizer is, for example, 10 parts by mass or more, preferably 50 parts by mass or more, and more preferably 100 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the active hydrogen group-containing component for gel. Also, the proportion of the plasticizer is, for example, 1000 parts by mass or less, preferably 500 parts by mass or less, more preferably 200 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the active hydrogen group-containing component for gel.
  • additives can be added as necessary.
  • additives include urethanization catalysts, fillers, storage stabilizers, antiblocking agents, heat stabilizers, light stabilizers, ultraviolet absorbers, antioxidants, antifoaming agents, release agents, pigments, dyes, and lubricants. and anti-hydrolysis agents.
  • the mixing ratio of the additive is appropriately set.
  • Additives preferably include fillers.
  • fillers include thermally conductive inorganic particles.
  • Thermally conductive inorganic particles include, for example, nitride particles, hydroxide particles, oxide particles, carbide particles, carbonate particles, titanate particles, and other metal particles.
  • Nitride particles include, for example, boron nitride particles, aluminum nitride particles, silicon nitride particles and gallium nitride particles.
  • Hydroxide particles include, for example, aluminum hydroxide particles and magnesium hydroxide particles.
  • Oxide particles include, for example, silicon oxide particles, aluminum oxide particles, titanium oxide particles, zinc oxide particles, tin oxide particles, copper oxide particles and nickel oxide particles.
  • Carbide particles include, for example, silicon carbide particles.
  • Carbonate particles include, for example, calcium carbonate particles. Titanate particles include, for example, barium titanate particles and potassium titanate particles. Other metal particles include, for example, copper particles, silver particles, gold particles, nickel particles, aluminum particles and platinum particles. These can be used alone or in combination of two or more.
  • additives may be added to the gel isocyanate component.
  • the additive may be added to the active hydrogen group-containing component for gel.
  • the additive may be added to both the isocyanate component for gel and the active hydrogen group-containing component for gel.
  • the additive may be added during mixing of the isocyanate component for gel and the active hydrogen group-containing component for gel.
  • the storage modulus (E′ gel ) of the gel layer 4 at 23° C. is 1 ⁇ 10 4 Pa or more, preferably 3 ⁇ 10 4 Pa or more, more preferably 5 ⁇ 10 4 Pa or more, and still more preferably 7. ⁇ 10 4 Pa or more.
  • the storage elastic modulus (E' gel ) of the gel layer 4 at 23° C. is 1 ⁇ 10 7 Pa or less, preferably 5 ⁇ 10 6 Pa or less, more preferably 1 ⁇ 10 6 Pa or less, further preferably , 5 ⁇ 10 5 Pa or less, particularly preferably 3 ⁇ 10 5 Pa or less. If the storage elastic modulus (E′ gel ) of the gel layer 4 at 23° C. is within the above range, a cushioning material with excellent tactile sensation can be obtained.
  • the ratio (E' gel /E' foam ) of the storage elastic modulus (E' gel ) of the gel layer 4 at 23° C. to the storage elastic modulus (E' foam ) of the foam layer 3 at 23° C. is 0.1. Above, it is preferably 0.2 or more, more preferably 0.4 or more, and still more preferably 0.8 or more. In addition, the ratio (E' gel /E' foam ) of the storage elastic modulus (E' gel ) of the gel layer 4 at 23° C. to the storage elastic modulus (E' foam ) of the foam layer 3 at 23° C. is less than 10, It is preferably 5 or less, more preferably 3 or less, still more preferably 1 or less.
  • the thickness of the gel layer 4 is set according to the type of mold.
  • the thickness of the gel layer 4 is, for example, 300 ⁇ m or more, preferably 500 ⁇ m or more, more preferably 1000 ⁇ m or more.
  • the thickness of the gel layer 4 is, for example, 20000 ⁇ m or less, preferably 10000 ⁇ m or less, more preferably 5000 ⁇ m or less.
  • the thickness of the gel layer 4 is smaller than the thickness of the foam layer 3 . More specifically, the ratio of the thickness of the gel layer 4 to the thickness of the foam layer 3 (thickness of the gel layer 4/thickness of the foam layer 3) is, for example, 0.025 or more, preferably 0.1 or more. , for example, 10 or less, preferably 1 or less. If the thickness ratio is within the above range, the cushioning material 1 with excellent tactile sensation can be obtained.
  • the density of the gel layer 4 is, for example, 100 kg/m 3 or more, preferably 500 kg/m 3 or more, more preferably 800 kg/m 3 or more. Also, the density of the gel layer 4 is, for example, 3000 kg/m 3 or less, preferably 2000 kg/m 3 or less, more preferably 1000 kg/m 3 or less. If the density is within the above range, a cushioning material with excellent mechanical properties and tactile sensation can be obtained.
  • the gel layer 4 and foam layer 3 are bonded together by a known method.
  • the gel layer 4 is attached to the foam layer 3 by tacking the gel layer 4 .
  • the gel layer 4 is attached to the foam layer 3 via a known adhesive.
  • the gel layer 4 is attached to the foam layer 3 by tacking the gel layer 4 .
  • the cushioning material 1 (gel-attached polyurethane foam 2 ) can further include a skin layer 5 arranged on the surface of the gel layer 4 .
  • the skin layer 5 include a polyurethane resin layer. More specifically, the skin layer 5 may be, for example, a cured film of a known polyurethane resin solution and/or dispersion.
  • the method of forming the skin layer 5 on the surface of the gel layer 4 is not particularly limited, and a known method is adopted. For example, first, on the inner surface of the mold for forming the gel layer 4 , a known polyurethane resin solution and/or dispersion is applied and cured on the surface side of the gel layer 4 . Thereby, the skin layer 5 is formed on the inner surface of the mold. Then, using a mold having the skin layer 5, the gel layer 4 is formed. After that, the gel layer 4 and the skin layer 5 are demolded. Thereby, the gel layer 4 having the skin layer 5 on its surface is obtained. In this case, the gel layer 4 is attached to the skin layer 5 by tacking the gel layer 4 .
  • a mold without the skin layer 5 is used to form the gel layer 4, and then a known polyurethane resin solution and/or dispersion is applied and cured on the surface of the gel layer 4. can also Thereby, the gel layer 4 having the skin layer 5 on its surface is obtained.
  • the storage modulus (E' coat ) of the skin layer 5 at 23° C. is, for example, 1 ⁇ 10 7 Pa or more, preferably 3 ⁇ 10 7 Pa or more, more preferably 5 ⁇ 10 7 Pa or more, and still more preferably , 7 ⁇ 10 7 Pa or more.
  • the storage elastic modulus (E' coat ) of the skin layer 5 at 23° C. is, for example, 3 ⁇ 10 8 Pa or less, preferably 2 ⁇ 10 8 Pa or less, more preferably 1 ⁇ 10 8 Pa or less. .
  • the ratio (E' coat /E' foam ) of the storage modulus (E' coat ) of the skin layer 5 at 23° C. to the storage modulus (E' foam ) of the foam layer 3 at 23° C. is, for example, 0. .1 or more, preferably 1.0 or more, more preferably 10 or more, and even more preferably 50 or more.
  • the ratio (E' coat /E' foam ) of the storage modulus (E' coat ) of the skin layer 5 at 23° C. to the storage modulus (E' foam ) of the foam layer 3 at 23° C. is, for example, 2000. Below, it is preferably 1000 or less, more preferably 500 or less, still more preferably 300 or less, and most preferably 200 or less.
  • the ratio (E' coat /E' gel ) of the storage elastic modulus (E' coat ) of the skin layer 5 at 23° C. to the storage elastic modulus (E' gel ) of the gel layer 4 at 23° C. is, for example, 0. .1 or more, preferably 1 or more, more preferably 10 or more.
  • the ratio (E' coat /E' gel ) of the storage elastic modulus (E' coat ) of the skin layer 5 at 23° C. to the storage elastic modulus (E' gel ) of the gel layer 4 at 23° C. is, for example, 2000. Below, it is preferably 1000 or less, more preferably 500 or less.
  • the thickness of the skin layer 5 is, for example, 1 ⁇ m or more, preferably 10 ⁇ m or more, more preferably 20 ⁇ m or more, even more preferably 50 ⁇ m or more, and particularly preferably 70 ⁇ m or more.
  • the thickness of the skin layer 5 is, for example, 2000 ⁇ m or less, preferably 1000 ⁇ m or less, more preferably 700 ⁇ m or less, even more preferably 300 ⁇ m or less, and particularly preferably 150 ⁇ m or less.
  • the thickness of the skin layer 5 is smaller than the thickness of the foam layer 3 and the thickness of the gel layer 4 . More specifically, the ratio of the thickness of the skin layer 5 to the thickness of the foam layer 3 (thickness of the skin layer 5/thickness of the foam layer 3) is, for example, 0.001 or more, preferably 0.005 or more. , for example, 1 or less, preferably 0.1 or less. If the thickness ratio is within the above range, the cushioning material 1 with excellent tactile sensation can be obtained.
  • the ratio of the thickness of the skin layer 5 to the thickness of the gel layer 4 is, for example, 0.0001 or more, preferably 0.001 or more. Below, it is preferably 0.1 or less. If the thickness ratio is within the above range, the cushioning material 1 with excellent tactile sensation can be obtained.
  • Such a cushioning material 1 includes a foam layer 2 containing polyurethane foam and a gel layer 4 containing polyurethane gel, which is arranged on the surface of the foam layer 2 .
  • the storage elastic modulus of the foam layer 3, the storage elastic modulus of the gel layer 4, and the ratio thereof are all within specific ranges. Therefore, the cushioning material 1 is excellent in softness and elasticity, and can reduce the feeling of hitting the bottom. As a result, the cushioning material 1 has an excellent tactile feel.
  • the cushioning material 1 described above has cushioning properties due to the foam layer 3, the amount of the gel layer 4 can be reduced. As a result, the cushioning material 1 described above is lighter than a cushioning material without the foam layer 3 (for example, a cushioning material comprising the gel layer 4).
  • the cushioning material 1 is suitably used, for example, in various industrial fields.
  • Industrial fields include, for example, the furniture field, the automatic exercise device field (robot field), and the sports field.
  • Applications of the cushioning material 1 in the furniture field include, for example, furniture corner guards, cushioned carpets, and anti-collision cushions.
  • Applications of the cushioning material 1 in the field of robots include, for example, cushioning materials for factory robots, cushioning materials for building management robots, cushioning materials for human guidance robots, cushioning materials for communication robots, and cushioning materials for care robots. mentioned.
  • Applications of the cushioning material 1 in the field of sports include, for example, protectors for ball games and protectors for combat sports. Since the cushioning material 1 has excellent tactile sensation, it is particularly preferably used in the field of automatic motion devices (field of robots). That is, the cushioning material is particularly preferably a cushioning material for robots.
  • the cushioning material 1 shown in FIG. 1 has the gel layer 4 and the skin layer 5 formed only on the surface of the foam layer 3. and all of the side surfaces. Moreover, the gel layer 4 and the skin layer 5 may be formed on the front and back surfaces of the foam layer 3 and may not be formed on the side surfaces of the foam layer 3 .
  • Preparation example 1 As a polyurethane foam, Terra Venus WS (trade name, manufactured by Yukigaya Chemical Industry Co., Ltd., thickness 10 mm (10000 ⁇ m)) was prepared. This was designated as foam layer 1 .
  • Terra Venus WS trade name, manufactured by Yukigaya Chemical Industry Co., Ltd., thickness 10 mm (10000 ⁇ m)
  • Preparation example 2 (foam layer 2) Under a nitrogen atmosphere, the following components were stirred with a three-one motor at 80° C. for 5 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer.
  • the isocyanate group concentration was 6.64%.
  • K-CAT XK-633 2.0 parts by mass BiCAT8108 2.0 parts by mass Isocyanate-terminated prepolymer 79.4 parts by mass 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane 12.2 parts by mass (isocyanate index: 105) Then, the mixture was put into a mold (A4 size ⁇ thickness 10 mm) temperature-controlled at 80° C. and foamed. This was used as foam layer 2 .
  • Preparation example 3 (foam layer 3) A resin premix was prepared by mixing the following ingredients.
  • Actcol T-3000 100 parts by mass DABCO 33LV 0.2 parts by mass Ion-exchanged water 1.6 parts by mass Niax silicone L-580 0.5 parts by mass Ingredients were added. Immediately thereafter, the mixture was vigorously stirred with a homogenizer (8000 rpm) for 5 seconds to obtain a mixture.
  • Plasticizer Hexamol DINCH, hydrogenated phthalic acid Diisononyl, manufactured by BASF Japan ⁇ Stabilizer: Irganox 245, antioxidant, hindered phenol compound, BASF Japan ⁇ Stabilizer: Tinuvin 234, UV absorber, benzotriazole compound, BASF Japan ⁇ Polyurethane coating agent: “Fortimo XSP-659", bis (isocyanatomethyl) cyclohexane solution, solid content concentration 16%, manufactured by Mitsui Chemicals
  • Preparation example 4 (gel layer 1 and skin layer 1) Fortimo XSP-659 was applied to one side of the inner surface of the mold and dried to obtain a skin layer 1 made of polyurethane resin.
  • the thickness of the skin layer 1 was 80-100 ⁇ m.
  • a mold with internal dimensions of 120 mm ⁇ 120 mm ⁇ 2 mm and a mold with internal dimensions of 120 mm ⁇ 120 mm ⁇ 10 mm were used.
  • PTXG-1800 100 parts by mass Hexamol DINCH 127.15 parts by mass Dibutyltin dilaurate 0.024 parts by mass BYK-088 0.24 parts by mass
  • the following components are stirred with a three-one motor and vacuum defoamed to form a mixture. Obtained.
  • Preparation example 5 (gel layer 2 and skin layer 2) Fortimo XSP-659 was applied to one side of the inner surface of the mold and dried to obtain a skin layer 2 made of polyurethane resin.
  • the thickness of the skin layer 2 was 80-100 ⁇ m.
  • a mold with internal dimensions of 120 mm ⁇ 120 mm ⁇ 2 mm and a mold with internal dimensions of 120 mm ⁇ 120 mm ⁇ 10 mm were used.
  • PTXG 1800 100 parts by mass Dibutyl tin dilaurate 0.01 parts by mass Irganox 245 0.1 parts by mass Tinuvin 234 0.1 parts by mass BYK-088 0.1 parts by mass
  • the following components were stirred with a three-one motor and degassed. A mixture was obtained by foaming.
  • Example 1 A gel layer 1 having a skin layer 1 and a foam layer 1 were bonded together by tacking the gel layer 1 . As a result, a cushioning material comprising a foam layer, a gel layer and a skin layer was obtained.
  • the foam layer had a thickness of 10000 ⁇ m
  • the gel layer had a thickness of 2000 ⁇ m
  • the skin layer had a thickness of 80 to 100 ⁇ m.
  • Comparative example 1 A gel layer 1 having a skin layer 1 and a foam layer 2 were bonded together by tacking the gel layer 1 .
  • a cushioning material comprising a foam layer, a gel layer and a skin layer was obtained.
  • the foam layer had a thickness of 10000 ⁇ m
  • the gel layer had a thickness of 2000 ⁇ m
  • the skin layer had a thickness of 80 to 100 ⁇ m.
  • Comparative example 2 The gel layer 2 having the skin layer 2 and the foam layer 3 could not be stuck together due to the tackiness of the gel layer 2 . Therefore, they were pasted together with an adhesive. More specifically, a commercially available adhesive (trade name: Ultra Versatile SU Premium Soft, manufactured by Konishi) was applied to the surface of the gel layer 2 while spreading it thinly with a spatula. Then, the gel layer 2 including the skin layer 2 and the foam layer 3 were pasted together via an adhesive, and the adhesive was allowed to harden for about 15 minutes. Furthermore, these were left for 24 hours to completely cure the adhesive. As a result, a cushioning material comprising a foam layer, a gel layer and a skin layer was obtained. The foam layer had a thickness of 10000 ⁇ m, the gel layer had a thickness of 2000 ⁇ m, and the skin layer had a thickness of 80 to 100 ⁇ m. Moreover, the dry thickness of the adhesive was 110 to 170 ⁇ m.
  • Comparative example 3 A gel layer 1 with a skin layer 1 was used as a cushioning material.
  • the thickness of the gel layer was 10000 ⁇ m, and the thickness of the skin layer was 80-100 ⁇ m.
  • Comparative example 4 Foam layer 1 was used as a cushioning material.
  • the foam layer had a thickness of 10000 ⁇ m.
  • the storage elastic modulus of the gel layer (E' gel ) and the storage elastic modulus of the foam layer (E' foam ) were obtained by the following method. That is, the temperature dependence of the dynamic viscoelasticity of the gel layer was measured using a dynamic viscoelasticity apparatus (model: DVA-200, manufactured by IT Keisoku Co., Ltd.) in tensile mode, frequency 10 Hz, temperature increase rate 5 ° C./ The storage elastic modulus at 23° C. was taken as the storage elastic modulus (E′ gel ) of the gel layer.
  • the temperature dependence of the dynamic viscoelasticity of a sample cut out from the core of the foam layer to a size of 20 mm ⁇ 20 mm ⁇ 10 mm was measured using a dynamic viscoelasticity apparatus (manufactured by IT Keisoku Co., Ltd., model: DVA-220). Measurement was performed under the conditions of compression mode, frequency of 10 Hz, and heating rate of 5°C/min, and the storage elastic modulus at 23°C was taken as the storage elastic modulus (E' gel ) of the gel layer. Also, the ratio (E' gel /E' foam ) of the storage modulus of the gel layer (E' gel ) to the storage modulus of the foam layer (E' foam ) was calculated.
  • the storage elastic modulus (E' coat ) of the skin layer was determined in the same manner as for the gel layer.
  • the storage modulus (E′ coat ) of the skin layer at 23° C. was 1.6 ⁇ 10 7 Pa.
  • the density of the gel layer and the density of the foam layer were obtained by the following method. A sample of 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 10 mm in thickness was cut from the core of the gel layer to obtain a sample. Density was then determined by measuring the mass and dimensions of the sample and dividing the mass by the volume. A sample of 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ thickness 10 mm was cut from the core of the foam layer to obtain a sample. Density was then determined by measuring the mass and dimensions of the sample and dividing the mass by the volume.
  • Tactile test A cushioning material was placed on a desk. Then, the central portion of the upper surface of the cushioning material was pressed with a finger, and the tactile sensation of the cushioning material was compared with the tactile sensation of human skin. It should be noted that the tactile sensation refers to the tactile sensation when a finger is pressed against the abdomen of a person.
  • the size of the cushioning material with the foam layer and the gel layer is 100 mm long x 100 mm wide x 12 mm thick, and the size of the cushioning material with either the foam layer or the gel layer is 100 mm long x 100 mm wide x thickness. was 10 mm.
  • the feeling of hitting the bottom refers to the feeling that the acupressure stops when the depth of the acupressure reaches a predetermined value.
  • the size of the cushioning material with the foam layer and the gel layer is 100 mm long x 100 mm wide x 12 mm thick, and the size of the cushioning material with either the foam layer or the gel layer is 100 mm long x 100 mm wide x thickness. was 10 mm.
  • the mass of the cushioning material was measured.
  • the size of the cushioning material with the foam layer and the gel layer is 100 mm long x 100 mm wide x 12 mm thick, and the size of the cushioning material with either the foam layer or the gel layer is 100 mm long x 100 mm wide x thickness. was 10 mm.
  • the cushioning material of the present invention is suitably used in the field of automatic exercise devices (field of robots) and the field of sports.

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Abstract

緩衝材(1)が、ポリウレタン発泡体(2)を含む発泡層(3)と、発泡層(3)の表面に配置され、ポリウレタンゲルを含むゲル層(4)とを備える。発泡層(3)の23℃における貯蔵弾性率(E'foam)が、1×10Pa以上、5×10Pa以下である。ゲル層(4)の23℃における貯蔵弾性率(E'gel)が、1×10Pa以上、1×10Pa以下である。発泡層(3)の23℃における貯蔵弾性率(E'foam)に対する、ゲル層(4)の23℃における貯蔵弾性率(E'gel)の比率(E'gel/E'foam)が、0.1以上10未満である。

Description

緩衝材
 本発明は、緩衝材に関する。
 従来、緩衝材として、ポリウレタン発泡体が知られている。ポリウレタン発泡体としては、例えば、ポリウレタンフォームおよび発泡ポリウレタンエラストマーが挙げられる。
 また、ポリウレタン発泡体の表面に、表皮層を配置することが知られている。
 ポリウレタン発泡体としては、例えば、以下の緩衝材が知られている。すなわち、緩衝材が、発泡層と、発泡層の表面に形成される表皮層とを備える表皮付ポリウレタン発泡体からなる。また、表皮付ポリウレタン発泡体は、発泡層は、発泡用イソシアネート成分と、発泡用活性水素基含有成分とが反応してなるポリウレタン発泡体である。また、表皮層は、脂肪族ポリイソシアネートおよび/または脂環族ポリイソシアネートを含む表皮用イソシアネート成分と、表皮用活性水素基含有成分とが反応してなるポリウレタン樹脂層である。また、表皮層の23℃における貯蔵弾性率(E’coat)が、1×10Pa以上、3×10Pa以下である。また、発泡層の23℃における貯蔵弾性率(E’foam)が、1×10Pa以上、5×10Pa以下である。そして、発泡層の23℃における貯蔵弾性率(E’foam)に対する、表皮層の23℃における貯蔵弾性率(E’coat)の比率(E’coat/E’foam)が、10以上500以下である(例えば、特許文献1参照。)。
国際公開第2017/038910号
 一方、緩衝材としては、用途によっては、人肌に近い触感が要求される。より具体的には、緩衝材は、適度なソフト性および弾力性を有することが要求され、さらに、底突き感の低減が要求される。
 本発明は、触感に優れる緩衝材である。
 本発明[1]は、ポリウレタン発泡体を含む発泡層と、前記発泡層の表面に配置され、ポリウレタンゲルを含むゲル層とを備え、前記発泡層の23℃における貯蔵弾性率(E’foam)が、1×10Pa以上、5×10Pa以下であり、前記ゲル層の23℃における貯蔵弾性率(E’gel)が、1×10Pa以上、1×10Pa以下であり、前記発泡層の23℃における貯蔵弾性率(E’foam)に対する、前記ゲル層の23℃における貯蔵弾性率(E’gel)の比率(E’gel/E’foam)が、0.1以上10未満である、緩衝材を、含んでいる。
 本発明[2]は、前記発泡層の厚みが、1000μm以上20000μm以下であり、前記ゲル層の厚みが、500μm以上10000μm以下である、上記[1]に記載の緩衝材を、含んでいる。
 本発明[3]は、前記発泡層の密度が、80kg/m以上200kg/m以下であり、前記ゲル層の密度が、500kg/m以上1000kg/m以下である、上記[1]または[2]に記載の緩衝材を、含んでいる。
 本発明[4]は、さらに、前記ゲル層の表面に配置される表皮層を備える、上記[1]~[3]のいずれか一項に記載の緩衝材を、含んでいる。
 本発明[5]は、ロボット用緩衝材である、上記[1]~[4]のいずれか一項に記載の緩衝材を、含んでいる。
 本発明の緩衝材は、ポリウレタン発泡体を含む発泡層と、発泡層の表面に配置され、ポリウレタンゲルを含むゲル層とを備える。そして、発泡層の貯蔵弾性率と、ゲル層の貯蔵弾性率と、それらの比とが、いずれも特定範囲である。そのため、本発明の緩衝材は、ソフト性および弾力性に優れ、底突き感を低減できる。その結果、本発明の緩衝材は、優れた触感を有する。
図1は、本発明の緩衝材の一実施形態の概略構成図である。
 図1において、緩衝材1は、ゲル付ポリウレタン発泡体2を備えている。ゲル付ポリウレタン発泡体2は、発泡層3と、発泡層3の表面に配置されるゲル層4とを備えている。
 発泡層3は、ポリウレタン発泡体を含む。発泡層3は、好ましくは、ポリウレタン発泡体からなる。ポリウレタン発泡体は、ゲル層(後述)および表皮層(後述)を有さない発泡成形体である。ポリウレタン発泡体により、優れた弾力性が得られる。
 より具体的には、ポリウレタン発泡体としては、ポリウレタンフォームおよび発泡エラストマーが挙げられる。ポリウレタン発泡体として、好ましくは、ポリウレタンフォームが挙げられる。ポリウレタンフォームとしては、軟質フォームおよび硬質フォームが挙げられる。
 なお、軟質フォームおよび硬質フォームは、硬度により区別される。軟質フォームのアスカーF硬度は、例えば、1以上、好ましくは、10以上である。また、軟質フォームのアスカーF硬度は、例えば、90以下、好ましくは、70以下である。また、硬質フォームのアスカーF硬度は、例えば、90を超過する。ポリウレタンフォームとして、好ましくは、軟質フォームが挙げられる。
 ポリウレタン発泡体は、例えば、市販品として得ることができる。また、ポリウレタン発泡体は、例えば、発泡用イソシアネート成分と、発泡用活性水素基含有成分との反応生成物として得ることもできる。
 発泡用イソシアネート成分と発泡用活性水素基含有成分とを反応させる場合、例えば、まず、発泡用イソシアネート成分と、発泡用活性水素基含有成分(後述するプレミックスなど)とを混合して、発泡性ポリウレタン組成物を調製する。次いで、発泡性ポリウレタン組成物を、例えば、所定形状の型内で発泡させる。これにより、ポリウレタン発泡体が得られる。
 発泡用イソシアネート成分としては、例えば、ポリイソシアネート単量体、ポリイソシアネート誘導体およびイソシアネート基末端プレポリマーが挙げられる。
 ポリイソシアネート単量体としては、例えば、芳香族ポリイソシアネート単量体、芳香脂肪族ポリイソシアネート単量体および脂肪族ポリイソシアネート単量体が挙げられる。
 芳香族ポリイソシアネート単量体としては、例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トルイジンジイソシアネート(TODI)、パラフェニレンジイソシアネート、および、ナフタレンジイソシアネート(NDI)が挙げられる。ジフェニルメタンジイソシアネートとしては、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、および、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
 芳香脂肪族ポリイソシアネート単量体としては、例えば、キシリレンジイソシアネート(XDI)、および、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)が挙げられる。キシリレンジイソシアネートとしては、例えば、1,3-キシリレンジイソシアネートおよび1,4-キシリレンジイソシアネートが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
 脂肪族ポリイソシアネート単量体としては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、1,2-プロパンジイソシアネート、1,2-ブタンジイソシアネート、2,3-ブタンジイソシアネート、1,3-ブタンジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、および、2,6-ジイソシアネートメチルカプロエートが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
 また、脂肪族ポリイソシアネート単量体には、脂環族ポリイソシアネート単量体が含まれる。脂環族ポリイソシアネート単量体としては、例えば、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルネンジイソシアネート(NBDI)、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(H12MDI)、および、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(HXDI)が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
 ポリイソシアネート誘導体としては、例えば、上記したポリイソシアネート単量体の変性体が挙げられる。変性体としては、例えば、ウレトジオン変性体、イソシアヌレート変成体、アロファネート変性体、ポリオール変性体、ビウレット変性体、ウレア変性体、オキサジアジントリオン変性体およびカルボジイミド変性体が挙げられる。さらに、ポリイソシアネート誘導体として、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(クルードMDI、ポリメリックMDI)も挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
 イソシアネート基末端プレポリマーは、少なくとも2つのイソシアネート基を分子末端に有するウレタンプレポリマーである。イソシアネート基末端プレポリマーは、原料ポリイソシアネートと原料ポリオールとを所定の当量比でウレタン化反応させて得られる反応生成物である。原料ポリイソシアネートとしては、例えば、上記ポリイソシアネート単量体および上記ポリイソシアネート誘導体が挙げられる。原料ポリオールとしては、後述するマクロポリオールが挙げられる。また、原料ポリオールの水酸基に対する原料ポリイソシアネートの当量比(NCO/OH)は、例えば、1を超過し、好ましくは、1.5~100である。なお、ウレタン化反応は、公知の方法に準拠することができる。ウレタン化反応における反応温度は、例えば、50~120℃である。また、反応時間は、例えば、0.5~15時間である。また、ウレタン化反応は、無溶剤反応であってもよく、また、溶剤存在下における反応であってもよい。
 これら発泡用ポリイソシアネート成分は、単独使用または2種類以上併用できる。
 発泡用活性水素基含有成分は、分子中に2つ以上の活性水素基(水酸基、アミノ基など)を有する成分である。発泡用活性水素基含有成分としては、例えば、発泡用ポリオール成分が挙げられる。発泡用ポリオール成分としては、例えば、マクロポリオールおよび低分子量ポリオールが挙げられる。
 マクロポリオールは、分子中に水酸基を2つ以上有し、比較的高分子量の有機化合物である。マクロポリオールの数平均分子量は、例えば、400以上であり、例えば、20000以下である。なお、数平均分子量は、水酸基当量および平均水酸基数から、公知の方法で算出できる。また、数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフにより、ポリスチレン換算分子量として測定できる(以下同様)。
 マクロポリオールとしては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリウレタンポリオール、エポキシポリオール、植物油ポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオールおよびビニルモノマー変性ポリオールが挙げられる。これらマクロポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。マクロポリオールとしては、好ましくは、ポリエーテルポリオールが挙げられる。
 ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリオキシアルキレンポリオールが挙げられる。ポリオキシアルキレンポリオールとしては、例えば、ポリオキシアルキレン(C2-3)ポリオール、および、ポリテトラメチレンエーテルポリオールが挙げられる。
 ポリオキシアルキレン(C2-3)ポリオールとしては、例えば、ポリオキシエチレンポリオール、ポリオキシプロピレンポリオール、ポリオキシトリエチレンポリオール、および、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンポリオール(ランダムまたはブロック共重合体)が挙げられる。
 ポリテトラメチレンエーテルポリオールとしては、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合により得られる開環重合物(結晶性ポリテトラメチレンエーテルグリコール)が挙げられる。また、ポリテトラメチレンエーテルポリオールとしては、例えば、非晶性ポリテトラメチレンエーテルグリコールも挙げられる。非晶性ポリテトラメチレンエーテルグリコールでは、テトラヒドロフランと、アルキル置換テトラヒドロフランおよび/または2価アルコールとが共重合される。なお、結晶性とは、25℃において固体である性質を示す。また、非晶性とは、25℃において液体である性質を示す。
 発泡用活性水素基含有成分において、マクロポリオールの数平均分子量は、例えば、400以上、好ましくは、500以上、より好ましくは、1000以上である。また、マクロポリオールの数平均分子量は、例えば、15000以下、好ましくは、13000以下、より好ましくは、12000以下、さらに好ましくは、10000以下、さらに好ましくは、8000以下である。
 発泡用活性水素基含有成分において、マクロポリオールの平均水酸基数は、例えば、2以上、好ましくは、2.5以上である。また、マクロポリオールの平均水酸基数は、例えば、6以下、好ましくは、4以下、より好ましくは、3以下である。
 低分子量ポリオールは、分子中に水酸基を2つ以上有し、比較的低分子量の有機化合物である。低分子量ポリオールの分子量は、例えば、40以上400未満、好ましくは、300以下である。
 低分子量ポリオールとしては、例えば、2価アルコール、3価アルコール、および、4価以上のアルコールが挙げられる。2価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールおよびジプロピレングリコールが挙げられる。3価アルコールとしては、例えば、グリセリンおよびトリメチロールプロパンが挙げられる。4価以上のアルコールとしては、例えば、ペンタエリスリトールおよびジグリセリンが挙げられる。また、低分子量ポリオールとしては、数平均分子量が400未満になるように、2~4価アルコールに対してアルキレン(C2~3)オキサイドを付加重合した重合物も挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
 低分子量ポリオールとして、好ましくは、2価アルコールおよび3価アルコールが挙げられ、より好ましくは、2価アルコールが挙げられる。
 発泡用活性水素基含有成分として、好ましくは、マクロポリオールが挙げられ、より好ましくは、ポリエーテルポリオールが挙げられる。
 発泡用活性水素基含有成分の平均官能基数は、例えば、2以上、好ましくは、2.5以上、より好ましくは、2.8以上である。また、発泡用活性水素基含有成分の平均官能基数は、例えば、6以下、好ましくは、4.5以下、より好ましくは、4.0以下、さらに好ましくは、3.5以下である。なお、発泡用活性水素基含有成分の平均官能基数は、仕込みの原料から算出することができる。
 また、発泡用活性水素基含有成分の平均水酸基価は、例えば、20mgKOH/g以上、好ましくは、24mgKOH/g以上である。また、発泡用活性水素基含有成分の平均水酸基価は、例えば、200mgKOH/g以下、好ましくは、70mgKOH/g以下である。なお、水酸基価は、アセチル化法またはフタル化法(JIS K1557-1(2007)に準拠)などの公知の水酸基価測定方法から求めることができる(以下同様。
)。
 また、発泡性ポリウレタン組成物は、さらに、架橋剤を含有できる。好ましくは、発泡性ポリウレタン組成物は、架橋剤を含有する。架橋剤は、ポリウレタン発泡体(発泡層3)の反発弾性を向上できる。また、架橋剤は、ポリウレタン発泡体(発泡層3)の成形密度を調整できる。また、架橋剤は、ポリウレタン発泡体(発泡層3)のセルを微細化でき、通気量を増大できる。なお、架橋剤の含有割合は、目的および用途に応じて、適宜設定される。
 架橋剤としては、例えば、アルカノールアミンが挙げられる。アルカノールアミンとしては、例えば、ジアルカノールアミンおよびトリアルカノールアミンが挙げられる。ジアルカノールアミンとしては、例えば、ジエタノールアミンが挙げられる。トリアルカノールアミンとしては、例えば、トリメタノールアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミンおよびトリブタノールアミンが挙げられる。
 これらは、単独使用また2種以上併用できる。
 また、架橋剤としては、例えば、上記低分子量ポリオールおよび/またはそのアルキレンオキサイド付加ポリオールが挙げられる。また、架橋剤としては、例えば、4価脂肪族アミン、脂肪族2級ジアミンおよび脂環族2級ジアミンが挙げられる。また、架橋剤は、市販品として入手可能である。市販品としては、例えば、JEFFLINK 754(Huntsman社製)、CLEARLINK1000(Dorf Ketal Chemicals社製)、CLEARLINK3000(Dorf Ketal Chemicals社製)、および、ETHACURE90(ALBEMARLE社製))が挙げられる。これらは、単独使用または2種以上併用できる。
 また、発泡性ポリウレタン組成物は、さらに、触媒および発泡剤を含有できる。好ましくは、発泡性ポリウレタン組成物は、触媒および発泡剤を含有する。なお、触媒および発泡剤の含有割合は、目的および用途に応じて、適宜設定される。
 触媒としては、例えば、公知のウレタン化触媒が挙げられる。ウレタン化触媒としては、例えば、アミン触媒および金属触媒が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
 発泡剤としては、公知の発泡剤が挙げられる。発泡剤として、より具体的には、例えば、水およびハロゲン置換脂肪族炭化水素が挙げられる。ハロゲン置換脂肪族炭化水素としては、例えば、トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トランス-1-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロペン、1,1,1-4,4,4-ヘキサフルオロ-2-ブテン、塩化メチレン、トリクロロトリフルオロエタン、ジブロモテトラフルオロエタンおよび四塩化炭素が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。発泡剤として、好ましくは、水が挙げられる。
 また、発泡性ポリウレタン組成物は、さらに、連通化剤を含有できる。好ましくは、発泡性ポリウレタン組成物は、連通化剤を含有する。連通化剤は、ポリウレタン発泡体(発泡層3)の連通化率を向上でき、通気量を増加できる。なお、連通化剤の含有割合は、目的および用途に応じて、適宜設定される。
 連通化剤としては、オキシアルキレンユニット含量が50質量%を超過するポリオキシアルキレンポリオールが挙げられる。なお、オキシアルキレンユニット含量が50質量%以下であるポリオキシアルキレンポリオールは、発泡用活性水素基含有成分である。
 より具体的には、連通化剤としてのポリオキシアルキレンポリオールのオキシアルキレンユニット含量は、50質量%を超過し、好ましくは、60質量%以上、より好ましくは、70質量%以上である。また、連通化剤としてのポリオキシアルキレンポリオールのオキシアルキレンユニット含量は、通常、95質量%以下である。また、連通化剤としてのポリオキシアルキレンポリオールの平均官能基数は、例えば、1.5以上、好ましくは、2以上である。また、連通化剤としてのポリオキシアルキレンポリオールの平均官能基数は、例えば、8以下、好ましくは、6以下である。また、連通化剤としてのポリオキシアルキレンポリオールの水酸基価は、例えば、20mgKOH/g以上、好ましくは、35mgKOH/g以上である。また、連通化剤としてのポリオキシアルキレンポリオールの水酸基価は、例えば、200mgKOH/g以下、好ましくは、150mgKOH/g以下である。
 また、発泡性ポリウレタン組成物は、必要により、その他の添加剤を含有できる。その他の添加剤としては、例えば、ポリウレタン発泡体の製造に通常使用される公知の添加剤が挙げられる。添加剤として、より具体的には、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐光安定剤、消泡剤、難燃剤および着色剤が挙げられる。なお、添加剤の含有割合は、目的および用途に応じて、適宜設定される。
 発泡性ポリウレタン組成物において、イソシアネートインデックスは、例えば、75以上、好ましくは、80以上、より好ましくは、84以上である。また、イソシアネートインデックスは、例えば、95以下、好ましくは、90以下、より好ましくは、88以下である。なお、イソシアネートインデックスは、発泡性ポリウレタン組成物中の活性水素基に対する、発泡用イソシアネート成分のイソシアネート基の比に、100を乗じた値である(NCO濃度/活性水素基濃度×100)。イソシアネートインデックスが上記範囲であれば、機械物性および耐久性に優れるポリウレタン発泡体が得られる。
 そして、発泡性ポリウレタン組成物は、例えば、成形型内において、公知の方法で反応および発泡する。発泡方式としては、例えば、スラブ方式、モールド方式、スプレー方式およびメカニカルフロス方式が挙げられる。これにより、発泡層3が得られる。
 発泡層3の23℃における貯蔵弾性率(E’foam)は、1×10Pa以上、好ましくは、3×10Pa以上、より好ましくは、5×10Pa以上、さらに好ましくは、1×10Pa以上である。また、発泡層3の23℃における貯蔵弾性率(E’foam)は、5×10Pa以下、好ましくは、1×10Pa以下、より好ましくは、8×10Pa以下、さらに好ましくは、5×10Pa以下、とりわけ好ましくは、3×10Pa以下である。発泡層3の23℃における貯蔵弾性率(E’foam)が上記範囲であれば、ソフト性および弾力性に優れ、底突き感が低減された緩衝材1が得られる。
 なお、貯蔵弾性率は、動的粘弾性の温度依存性(10Hz)を測定したときの23℃での値である。貯蔵弾性率は、後述する実施例に準拠して測定される(以下同様)。
 発泡層3の厚みは、成形型の種類などに応じて設定される。発泡層3の厚みは、例えば、500μm以上、好ましくは、1000μm以上、より好ましくは、5000μm以上である。また、発泡層3の厚みは、例えば、50000μm以下、好ましくは、20000μm以下、より好ましくは、10000μm以下である。
 また、発泡層3の密度は、例えば、10kg/m以上、好ましくは、50kg/m以上、より好ましくは、80kg/m以上である。また、発泡層3の密度は、例えば、500kg/m以下、好ましくは、200kg/m以下、より好ましくは、150kg/m以下である。密度が上記範囲であれば、機械物性および触感に優れる緩衝材が得られる。
 ゲル層4は、発泡層3の表面に配置される。ゲル層4は、ポリウレタンゲルを含む。ゲル層4は、好ましくは、ポリウレタンゲルからなる。ポリウレタンゲルにより、優れた弾力性が得られる。
 ポリウレタンゲルは、超低硬度ポリウレタンエラストマーである。ポリウレタンゲルは、ショアC硬度により定義される。ポリウレタンゲルのショアC硬度(JIS K 7312(1996年))は、例えば、90以下、好ましくは、40以下、より好ましくは、20以下、さらに好ましくは、10以下である。また、ポリウレタンゲルのショアC硬度は、例えば、0以上、好ましくは、1以上、より好ましくは、3以上、さらに好ましくは、5以上である。
 ポリウレタンゲルは、ゲル用イソシアネート成分と、ゲル用活性水素基含有成分との反応生成物を含む。より具体的には、ポリウレタンゲルは、ゲル用イソシアネート成分と、ゲル用活性水素基含有成分とを反応させることにより得られる。
 ゲル用イソシアネート成分は、平均イソシアネート基数が所定範囲であるイソシアネート成分である。ゲル用イソシアネート成分の平均イソシアネート基数は、例えば、1.8以上、好ましくは、2.0以上である。また、ゲル用イソシアネート成分の平均イソシアネート基数は、例えば、4.0以下、好ましくは、3.5以下である。ゲル用イソシアネート成分の平均イソシアネート基数が上記範囲であれば、ゲル状のポリウレタン樹脂を効率よく得られる。すなわち、ポリウレタンゲルの生産効率に優れる。なお、ゲル用イソシアネート成分の平均イソシアネート基数は、処方に基づいて、公知の方法で算出される。
 ゲル用イソシアネート成分としては、例えば、ポリイソシアネート誘導体が挙げられる。ポリイソシアネート誘導体は、ポリイソシアネート単量体の誘導体である。ポリイソシアネート単量体としては、例えば、上記の芳香族ポリイソシアネート単量体、上記の芳香脂肪族ポリイソシアネート単量体および上記の脂肪族ポリイソシアネート単量体が挙げられる。また、誘導体としては、例えば、上記した変性体が挙げられる。変性体としては、例えば、ウレトジオン変性体、イソシアヌレート変成体、アロファネート変性体、ポリオール変性体、ビウレット変性体、ウレア変性体、オキサジアジントリオン変性体およびカルボジイミド変性体が挙げられる。さらに、ポリイソシアネート誘導体として、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(クルードMDI、ポリメリックMDI)も挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
 ゲル用イソシアネート成分として、機械特性、耐熱性および触感の観点から、好ましくは、脂肪族ポリイソシアネート単量体の誘導体が挙げられ、より好ましくは、脂肪族ポリイソシアネート単量体のイソシアヌレート誘導体が挙げられ、さらに好ましくは、ペンタメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート誘導体が挙げられる。
 ゲル用活性水素基含有成分は、分子中に2つ以上の活性水素基(水酸基、アミノ基など)を有する成分である。ゲル用活性水素基含有成分としては、例えば、ゲル用ポリオール成分が挙げられる。ゲル用ポリオール成分としては、例えば、マクロポリオールおよび低分子量ポリオールが挙げられる。
 マクロポリオールとしては、例えば、発泡用活性水素基含有成分として上記したマクロポリオールが挙げられる。マクロポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。マクロポリオールとしては、好ましくは、ポリエーテルポリオールが挙げられ、より好ましくは、ポリテトラメチレンエーテルポリオールが挙げられ、より好ましくは、ポリテトラメチレンエーテルグリコールが挙げられ、さらに好ましくは、非晶性ポリテトラメチレンエーテルグリコールが挙げられる。
 ゲル用活性水素基含有成分において、マクロポリオールの数平均分子量は、例えば、400以上、好ましくは、500以上、より好ましくは、1000以上である。また、マクロポリオールの数平均分子量は、例えば、15000以下、好ましくは、13000以下、より好ましくは、12000以下、さらに好ましくは、10000以下、さらに好ましくは、5000以下、とりわけ好ましくは、3000以下である。
 低分子量ポリオールとしては、例えば、発泡用活性水素基含有成分として上記した低分子量ポリオールが挙げられる。低分子量ポリオールは、単独使用または2種類以上併用できる。
 ゲル用活性水素基含有成分は、好ましくは、低分子量ポリオールを含まず、マクロポリオールのみを含有する。
 ゲル用活性水素基含有成分(総量)の平均水酸基数は、例えば、3.0以下、好ましくは、2.5以下である。また、ゲル用活性水素基含有成分(総量)の平均水酸基数は、例えば、2.0以上である。ゲル用活性水素基含有成分の平均水酸基数として、とりわけ好ましくは、2.0である。
 また、ゲル用活性水素基含有成分(総量)の平均水酸基価(OH価)は、例えば、10mgKOH/g以上、好ましくは、12mgKOH/g以上、より好ましくは、15mgKOH/g以上である。また、ゲル用活性水素基含有成分(総量)の平均水酸基価(OH価)は、例えば、150mgKOH/g以下、好ましくは、120mgKOH/g以下、より好ましくは、100mgKOH/g以下である。なお、水酸基価は、JIS K 1557-1(2007年)の記載に準拠して測定される。
 そして、ゲル層4を得るには、ゲル用イソシアネート成分とゲル用活性水素基含有成分とを、所定の金型内でウレタン化反応させる。ウレタン化反応は、無溶剤反応であってもよく、また、溶剤存在下における反応であってもよい。好ましくは、無溶剤反応である。
 ウレタン化反応では、公知の方法が採用される。反応方法としては、例えば、ワンショット法およびプレポリマー法が挙げられる。ウレタン化反応において、ゲル用イソシアネート成分中の活性水素基に対するゲル用イソシアネート成分中のイソシアネート基の当量比(NCO/活性水素基)が、例えば、0.2以上、好ましくは、0.4以上、例えば、0.8以下、好ましくは、0.7以下である。また、反応温度は、例えば、室温~120℃である。また、反応時間は、例えば、5分~72時間である。なお、反応温度は、一定温度であってもよく、段階的に昇温されていてもよく、また、段階的に冷却されていてもよい。
 そして、ゲル用イソシアネート成分およびゲル用活性水素基含有成分の反応により、ゲル層4が得られる。ゲル層4は、必要に応じて養生された後、金型から脱型される。
 また、ゲル層4を得るために、ゲル用イソシアネート成分およびゲル用活性水素基含有成分を、可塑剤の存在下で、反応させることもできる。
 可塑剤としては、特に制限されないが、例えば、フタル酸系可塑剤、水添フタル酸系可塑剤およびアジピン酸系可塑剤が挙げられる。フタル酸系可塑剤としては、例えば、フタル酸ジウンデシル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジイソデシルおよびフタル酸ジブチルが挙げられる。水添フタル酸系可塑剤としては、例えば、水素添加フタル酸ジイソノニルが挙げられる。アジピン酸系可塑剤としては、例えば、アジピン酸ジオクチルが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用される。
 可塑剤の割合は、ゲル用活性水素基含有成分100質量部に対して、例えば、10質量部以上、好ましくは、50質量部以上、より好ましくは、100質量部以上である。また、可塑剤の割合は、ゲル用活性水素基含有成分100質量部に対して、例えば、1000質量部以下、好ましくは、500質量部以下、より好ましくは、200質量部以下である。
 また、上記反応においては、必要に応じて、公知の添加剤を添加できる。添加剤としては、例えば、ウレタン化触媒、フィラー、貯蔵安定剤、ブロッキング防止剤、耐熱安定剤、耐光安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、消泡剤、離型剤、顔料、染料、滑剤および加水分解防止剤が挙げられる。添加剤の配合割合は、適宜設定される。
 添加剤として、好ましくは、フィラーが挙げられる。フィラーとしては、例えば、熱伝導性無機粒子が挙げられる。熱伝導性無機粒子としては、例えば、窒化物粒子、水酸化物粒子、酸化物粒子、炭化物粒子、炭酸塩粒子、チタン酸塩粒子、および、その他の金属粒子が挙げられる。窒化物粒子としては、例えば、窒化ホウ素粒子、窒化アルミニウム粒子、窒化ケイ素粒子および窒化ガリウム粒子が挙げられる。水酸化物粒子としては、例えば、水酸化アルミニウム粒子および水酸化マグネシウム粒子が挙げられる。酸化物粒子としては、例えば、酸化ケイ素粒子、酸化アルミニウム粒子、酸化チタン粒子、酸化亜鉛粒子、酸化錫粒子、酸化銅粒子および酸化ニッケル粒子が挙げられる。炭化物粒子としては、例えば、炭化ケイ素粒子が挙げられる。炭酸塩粒子としては、例えば、炭酸カルシウム粒子が挙げられる。チタン酸塩粒子としては、例えば、チタン酸バリウム粒子およびチタン酸カリウム粒子が挙げられる。その他の金属粒子としては、例えば、銅粒子、銀粒子、金粒子、ニッケル粒子、アルミニウム粒子および白金粒子が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用できる。
 添加剤の添加のタイミングは、特に制限されない。例えば、添加剤は、ゲル用イソシアネート成分に添加されていてもよい。また、添加剤は、ゲル用活性水素基含有成分に添加されていてもよい。また、添加剤は、ゲル用イソシアネート成分およびゲル用活性水素基含有成分の両方に添加されていてもよい。さらに、添加剤は、ゲル用イソシアネート成分およびゲル用活性水素基含有成分の混合時に添加されてもよい。
 ゲル層4の23℃における貯蔵弾性率(E’gel)は、1×10Pa以上、好ましくは、3×10Pa以上、より好ましくは、5×10Pa以上、さらに好ましくは、7×10Pa以上である。また、ゲル層4の23℃における貯蔵弾性率(E’gel)は、1×10Pa以下、好ましくは、5×10Pa以下、より好ましくは、1×10Pa以下、さらに好ましくは、5×10Pa以下、とりわけ好ましくは、3×10Pa以下である。ゲル層4の23℃における貯蔵弾性率(E’gel)が上記範囲であれば、触感に優れる緩衝材が得られる。
 また、発泡層3の23℃における貯蔵弾性率(E’foam)に対する、ゲル層4の23℃における貯蔵弾性率(E’gel)の比率(E’gel/E’foam)は、0.1以上、好ましくは、0.2以上、より好ましくは、0.4以上、さらに好ましくは、0.8以上である。また、発泡層3の23℃における貯蔵弾性率(E’foam)に対する、ゲル層4の23℃における貯蔵弾性率(E’gel)の比率(E’gel/E’foam)は、10未満、好ましくは、5以下、より好ましくは、3以下、さらに好ましくは、1以下である。
 発泡層3の23℃における貯蔵弾性率(E’foam)に対する、ゲル層4の23℃における貯蔵弾性率(E’gel)の比率(E’gel/E’foam)が上記下限を下回る場合、ソフト性が低下するため、優れた触感を得られない。
 発泡層3の23℃における貯蔵弾性率(E’foam)に対する、ゲル層4の23℃における貯蔵弾性率(E’gel)の比率(E’gel/E’foam)が上記上限を上回る場合、ソフト性が低下し、また、底突き感を抑制できないため、優れた触感を得られない。
 ゲル層4の厚みは、金型の種類などに応じて設定される。ゲル層4の厚みは、例えば、300μm以上、好ましくは、500μm以上、より好ましくは、1000μm以上である。また、ゲル層4の厚みは、例えば、20000μm以下、好ましくは、10000μm以下、より好ましくは、5000μm以下である。
 また、発泡層3の厚みに対して、ゲル層4の厚みは、小さい。より具体的には、発泡層3の厚みに対するゲル層4の厚みの比(ゲル層4の厚み/発泡層3の厚み)は、例えば、0.025以上、好ましくは、0.1以上であり、例えば、10以下、好ましくは、1以下である。厚みの比が上記範囲であれば、触感に優れる緩衝材1を得ることができる。
 また、ゲル層4の密度は、例えば、100kg/m以上、好ましくは、500kg/m以上、より好ましくは、800kg/m以上である。また、ゲル層4の密度は、例えば、3000kg/m以下、好ましくは、2000kg/m以下、より好ましくは、1000kg/m以下である。密度が上記範囲であれば、機械物性および触感に優れる緩衝材が得られる。
 ゲル層4と発泡層3とは、公知の方法で貼り合わされる。例えば、ゲル層4は、発泡層3に対して、ゲル層4のタックにより貼り合わされる。また、例えば、ゲル層4は、発泡層3に対して、公知の接着剤を介して貼り合わされる。好ましくは、ゲル層4は、発泡層3に対して、ゲル層4のタックにより貼り合わされる。
 緩衝材1(ゲル付ポリウレタン発泡体2)は、さらに、ゲル層4の表面に配置される表皮層5を備えることができる。表皮層5としては、例えば、ポリウレタン樹脂層が挙げられる。より具体的には、表皮層5としては、例えば、公知のポリウレタン樹脂の溶液および/または分散液の硬化膜が挙げられる。
 ゲル層4の表面に表皮層5を形成する方法は、特に制限されず、公知の方法が採用される。例えば、まず、ゲル層4を形成するための金型の内面において、ゲル層4の表面側に、公知のポリウレタン樹脂の溶液および/または分散液を、塗布および硬化させる。これにより、金型の内面に表皮層5を形成する。次いで、表皮層5を備える金型を用いて、ゲル層4を形成する。その後、ゲル層4および表皮層5を脱型する。これにより、表面に表皮層5を備えるゲル層4が得られる。この場合、ゲル層4は、表皮層5に対して、ゲル層4のタックにより貼り合わされる。
 また、例えば、表皮層5を備えていない金型を用いて、ゲル層4を形成し、その後、ゲル層4の表面に、公知のポリウレタン樹脂の溶液および/または分散液を、塗布および硬化させることもできる。これにより、表面に表皮層5を備えるゲル層4が得られる。
 表皮層5の23℃における貯蔵弾性率(E’coat)は、例えば、1×10Pa以上、好ましくは、3×10Pa以上、より好ましくは、5×10Pa以上、さらに好ましくは、7×10Pa以上である。また、表皮層5の23℃における貯蔵弾性率(E’coat)は、例えば、3×10Pa以下、好ましくは、2×10Pa以下、より好ましくは、1×10Pa以下である。
 また、発泡層3の23℃における貯蔵弾性率(E’foam)に対する、表皮層5の23℃における貯蔵弾性率(E’coat)の比率(E’coat/E’foam)は、例えば、0.1以上、好ましくは、1.0以上、より好ましくは、10以上、さらに好ましくは、50以上である。また、発泡層3の23℃における貯蔵弾性率(E’foam)に対する、表皮層5の23℃における貯蔵弾性率(E’coat)の比率(E’coat/E’foam)は、例えば、2000以下、好ましくは、1000以下、より好ましくは、500以下、さらに好ましくは、300以下、とりわけ好ましくは、200以下である。
 発泡層3の23℃における貯蔵弾性率(E’foam)に対する、表皮層5の23℃における貯蔵弾性率(E’coat)の比率(E’coat/E’foam)が上記範囲であれば、触感に優れる緩衝材1を得ることができる。
 また、ゲル層4の23℃における貯蔵弾性率(E’gel)に対する、表皮層5の23℃における貯蔵弾性率(E’coat)の比率(E’coat/E’gel)は、例えば、0.1以上、好ましくは、1以上、より好ましくは、10以上である。また、ゲル層4の23℃における貯蔵弾性率(E’gel)に対する、表皮層5の23℃における貯蔵弾性率(E’coat)の比率(E’coat/E’gel)は、例えば、2000以下、好ましくは、1000以下、より好ましくは、500以下である。
 ゲル層4の23℃における貯蔵弾性率(E’gel)に対する、表皮層5の23℃における貯蔵弾性率(E’coat)の比率(E’coat/E’gel)が上記範囲であれば、触感に優れる緩衝材1を得ることができる。
 表皮層5の厚みは、例えば、1μm以上、好ましくは、10μm以上、より好ましくは、20μm以上、さらに好ましくは、50μm以上、とりわけ好ましくは、70μm以上である。また、表皮層5の厚みは、例えば、2000μm以下、好ましくは、1000μm以下、より好ましくは、700μm以下、さらに好ましくは、300μm以下、とりわけ好ましくは、150μm以下である。
 また、発泡層3の厚みおよびゲル層4の厚みに対して、表皮層5の厚みは、小さい。より具体的には、発泡層3の厚みに対する表皮層5の厚みの比(表皮層5の厚み/発泡層3の厚み)は、例えば、0.001以上、好ましくは、0.005以上であり、例えば、1以下、好ましくは、0.1以下である。厚みの比が上記範囲であれば、触感に優れる緩衝材1を得ることができる。
 また、ゲル層4の厚みに対する表皮層5の厚みの比(表皮層5の厚み/ゲル層4の厚み)は、例えば、0.0001以上、好ましくは、0.001以上であり、例えば、1以下、好ましくは、0.1以下である。厚みの比が上記範囲であれば、触感に優れる緩衝材1を得ることができる。
 そして、このような緩衝材1は、ポリウレタン発泡体を含む発泡層2と、発泡層2の表面に配置され、ポリウレタンゲルを含むゲル層4とを備える。そして、発泡層3の貯蔵弾性率と、ゲル層4の貯蔵弾性率と、それらの比とが、いずれも特定範囲である。そのため、緩衝材1は、ソフト性および弾力性に優れ、底突き感を低減できる。その結果、緩衝材1は、優れた触感を有する。
 さらに、上記の緩衝材1は、発泡層3により緩衝性が得られるため、ゲル層4の量を低減できる。その結果、上記の緩衝材1は、発泡層3を有しない緩衝材(例えば、ゲル層4からなる緩衝材)に比べて、軽量である。
 そのため、緩衝材1は、例えば、各種産業分野において、好適に用いられる。産業分野としては、例えば、家具分野、自動運動装置分野(ロボット分野)およびスポーツ分野が挙げられる。家具分野における緩衝材1の用途としては、例えば、家具のコーナーガード、クッション付きカーペット、および、衝突防止用クッションが挙げられる。ロボット分野における緩衝材1の用途としては、例えば、工場用ロボットの緩衝材、建物管理用ロボットの緩衝材、対人案内用ロボットの緩衝材、コミュニケーションロボットの緩衝材、および、介護ロボットの緩衝材が挙げられる。スポーツ分野における緩衝材1の用途としては、例えば、球技用プロテクターおよび格闘技用プロテクターが挙げられる。緩衝材1は、優れた触感を有するため、とりわけ好ましくは、自動運動装置分野(ロボット分野)において用いられる。すなわち、緩衝材は、とりわけ好ましくは、ロボット用緩衝材である。
 なお、図1に示す緩衝材1は、発泡層3の表面にのみゲル層4および表皮層5が形成されているが、例えば、ゲル層4および表皮層5は、発泡層3の表面、裏面および側面の全てに形成されていてもよい。また、ゲル層4および表皮層5は、発泡層3の表面および裏面に形成され、発泡層3の側面に形成されていなくともよい。
 次に、本発明を、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。なお、「部」および「%」は、特に言及がない限り、質量基準である。また、以下の記載において用いられる配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。
 <発泡層>
  原料
 ・1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(国際公開第2009/51114号の製造例3に従って合成した。純度(ガスクロマトグラフィー測定による。)99.9%、トランス/シス比(モル基準)=86/14)
 ・トリレンジイソシアネート:商品名:「コスモネートT-80」、三井化学SKCポリウレタン製
 ・ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンポリオール:商品名:「アクトコールED-28」、数平均分子量:4000、平均水酸基価:28.1mgKOH/g、三井化学SKCポリウレタン製)
 ・ポリテトラメチレンエーテルポリオール:商品名:「PTG-1000」、数平均分子量:1000、平均水酸基価=109.9mgKOH/g、保土ヶ谷化学工業製)
 ・ポリテトラメチレンエーテルポリオール:商品名:「PTG-3000SN」、数平均分子量:3000、平均水酸基価=37.7mgKOH/g、保土ヶ谷化学工業製)
 ・ポリオキシプロピレンポリオール:商品名「アクトコールT-3000」、平均水酸基価56mgKOH/g、平均官能基数3、三井化学SKCポリウレタン製
 ・低分子量ポリオール:商品名「1、4-ブタンジオール」、三菱ケミカル製
 ・触媒:アミン触媒、商品名:「DABCO 33LV」、トリエチレンジアミンの33%ジプロピレングリコール溶液、エボニック製
 ・触媒:アミン触媒、商品名:「DABCO TMR」、エボニック社製
 ・触媒:金属触媒、DBTDL、ジラウリン酸ジブチルすず(IV)(ジブチルスズジラウレート)、TCI製
 ・触媒:金属触媒、K―CAT XK―633、楠本化成製
 ・触媒:金属触媒、BiCAT8108、Shepherd Chemical Japan, Inc.
 ・触媒:金属触媒、商品名:「DABCO T-9」、エボニック製
 ・触媒:金属触媒:商品名「スタノクト」、三菱ケミカル製
 ・整泡剤:シリコーン系整泡剤:商品名:「Y10366J」、MOMENTIVE製・整泡剤:シリコーン系整泡剤:商品名:「B8545」、MOMENTIVE製
 ・整泡剤:シリコーン系整泡剤 商品名;「Niax silicone L-580」、モメンティブ製
 ・酸化防止剤:商品名;「イルガノックス245」、ヒンダードフェノール化合物、BASFジャパン製
 ・ヒンダードアミン系光安定剤:商品名;「LA-72」、アデカ製
 ・酸化防止剤:「JP-310」、トリデシルホスファイト、城北化学工業製
 ・可塑剤:商品名「DINA」、アジピン酸ジイソノニル、富士フイルム和光純薬製
 ・発泡剤:イオン交換水
  準備例1(発泡層1)
 ポリウレタン発泡体として、テラヴィーナスWS(商品名、雪ヶ谷化学工業製、厚み10mm(10000μm))を準備した。これを発泡層1とした。
  準備例2(発泡層2)
 窒素雰囲気下において、下記成分をスリーワンモーターで80℃×5時間撹拌し、イソシアネート末端プレポリマーを得た。イソシアネート基濃度は、6.64%であった。
   1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン 227質量部
   PTG-1000 132質量部
   PTG-3000SN 641質量部
   DINAに4%濃度で溶解させたスタノクト 0.125質量部
   JP-310 0.023質量部
 下記成分を混合し、レジンプレミックスを調製した。
   アクトコールED-28 25質量部
   1,4-ブタンジオール 25質量部
   イオン交換水 1.2質量部
   DABCO TMR 0.5質量部
   LA-72 0.5質量部
   イルガノックス245 0.1質量部
   B8545 1.0質量部
   Y10366J 1.0質量部
 次いで、レジンプレミックスを22℃±1℃に温調し、下記成分を添加した。その後、直ちにホモジナイザー(8000rpm)によって5秒間激しく攪拌し、混合物を得た。
   K-CAT XK-633 2.0質量部
   BiCAT8108 2.0質量部
   イソシアネート末端プレポリマー 79.4質量部
   1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン 12.2質量部
   (イソシアネートインデックス:105)
 次いで、混合物を、80℃に温調した金型(A4サイズ×厚み10mm)に投入し、発泡させた。これを発泡層2とした。
  準備例3(発泡層3)
 下記成分を混合して、レジンプレミックスを調製した。
   アクトコールT-3000 100質量部
   DABCO 33LV 0.2質量部
   イオン交換水 1.6質量部
   Niax silicone L-580 0.5質量部
 次いで、レジンプレミックスを22℃±1℃に温調し、下記成分を添加した。その後、直ちにホモジナイザー(8000rpm)によって5秒間激しく攪拌し、混合物を得た。
   DABCO T-9 0.05質量部
   コスモネートT-80 25.7質量部
   (イソシアネートインデックス:105)
 次いで、混合物を、木製のボックスに投入してスラブ発泡させ、発泡物を60℃のオーブン内に24時間静置した。その後、発泡物を10mmの厚みに裁断した。これを発泡層3とした。
 <ゲル層および表皮層>
  原料
 ・脂肪族ポリイソシアネート:商品名「スタビオD-376N」、ペンタメチレンジイソシアネート誘導体、三井化学製
 ・脂肪族ポリイソシアネート:商品名「スタビオD-370N」、ペンタメチレンジイソシアネート誘導体、三井化学製
 ・ポリテトラメチレンエーテルポリオール:商品名「PTXG-1800」、テトラヒドロフランとネオペンチルグリコールとの共重合体、非晶性ポリテトラメチレンエーテルグリコール、数平均分子量1800、平均水酸基価60mgKOH/g、平均官能基数2、旭化成製
 ・消泡剤:商品名「BYK-088」、シリコーン系界面活性剤、ビックケミー・ジャパン製
 ・触媒:ジラウリン酸ジブチルすず(IV)、東京化成工業社
 ・可塑剤:ヘキサモルDINCH、水素添加フタル酸ジイソノニル、BASFジャパン製・安定剤:イルガノックス245、酸化防止剤、ヒンダードフェノール化合物、BASFジャパン社
 ・安定剤:チヌビン234、紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール化合物、BASFジャパン社
 ・ポリウレタンコーティング剤:「フォルティモXSP-659」、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン系溶液、固形分濃度16%、三井化学製
  準備例4(ゲル層1および表皮層1)
 金型の内面における一方側に、フォルティモXSP-659を塗布および乾燥させ、ポリウレタン樹脂からなる表皮層1を得た。表皮層1の厚みは、80~100μmであった。なお、金型として、内寸120mm×120mm×2mmの金型と、内寸120mm×120mm×10mmの金型とを使用した。
 一方、下記成分をスリーワンモーターで撹拌し、レジンプレミックスを得た。
   PTXG-1800 100質量部
   ヘキサモルDINCH 127.15質量部
   ジラウリン酸ジブチルすず 0.024質量部
   BYK-088 0.24質量部
 次いで、下記成分をスリーワンモーターで撹拌し、真空脱泡させることにより、混合物を得た。
   レジンプレミックス 100質量部
   スタビオD-370N 4.66質量部
  当量比(NCO/活性水素基):0.583
 上記の混合物28.8gを、表皮層1が形成された金型に、泡が入らないように注意しながら流し込み、80℃のオーブンで1時間硬化させた。その後、成形物を脱型することにより、表皮層1を備えるゲル層1を得た。ゲル層1の厚みは、2mm(2000μm)または10mm(10000μm)であった。
  準備例5(ゲル層2および表皮層2)
 金型の内面における一方側に、フォルティモXSP-659を塗布および乾燥させ、ポリウレタン樹脂からなる表皮層2を得た。表皮層2の厚みは、80~100μmであった。なお、金型として、内寸120mm×120mm×2mmの金型と、内寸120mm×120mm×10mmの金型とを使用した。
 一方、下記成分をスリーワンモーターで撹拌し、レジンプレミックスを得た。
   PTXG 1800 100質量部
   ジラウリン酸ジブチルすず 0.01質量部
   イルガノックス245 0.1質量部
   チヌビン234 0.1質量部
   BYK-088 0.1質量部
 次いで、下記成分をスリーワンモーターで撹拌し、真空脱泡させることにより、混合物を得た。
   レジンプレミックス 100質量部
   スタビオD-376N 19.5質量部
  当量比(NCO/活性水素基):1.00
 上記の混合物28.8gを、表皮層2が形成された金型に、泡が入らないように注意しながら流し込み、80℃のオーブンで1時間硬化させた。その後、成形物を脱型することにより、表皮層2を備えるゲル層2を得た。ゲル層2の厚みは、2mm(2000μm)または10mm(10000μm)であった。
 <緩衝材>
 実施例1
 表皮層1を備えるゲル層1と、発泡層1とを、ゲル層1のタックによって貼り合わせた。これにより、発泡層、ゲル層および表皮層を備える緩衝材を得た。なお、発泡層の厚みが10000μm、ゲル層の厚みが2000μm、表皮層の厚みが80~100μmであった。
 比較例1
 表皮層1を備えるゲル層1と、発泡層2とを、ゲル層1のタックによって貼り合わせた。これにより、発泡層、ゲル層および表皮層を備える緩衝材を得た。なお、発泡層の厚みが10000μm、ゲル層の厚みが2000μm、表皮層の厚みが80~100μmであった。
 比較例2
 表皮層2を備えるゲル層2と、発泡層3とを、ゲル層2のタックにより貼り合わせることはできなかった。そこで、これらを接着剤により貼り合わせた。より具体的にはゲル層2の表面に、市販の接着剤(商品名ウルトラ多用途SU プレミアム ソフト、コニシ製)を、ヘラで薄く伸ばしながら塗り広げた。そして、接着剤を介して、表皮層2を備えるゲル層2と、発泡層3とを貼り合わせ、15分程度放置して接着剤を硬化させた。さらに、これらを24時間放置し、接着剤を完全硬化させた。これにより、発泡層、ゲル層および表皮層を備える緩衝材を得た。なお、発泡層の厚みが10000μm、ゲル層の厚みが2000μm、表皮層の厚みが80~100μmであった。また、接着剤の乾燥厚みは、110~170μmであった。
 比較例3
 表皮層1を備えるゲル層1を、緩衝材として使用した。なお、ゲル層の厚みが10000μm、表皮層の厚みが80~100μmであった。
 比較例4
 発泡層1を、緩衝材として使用した。なお、発泡層の厚みが10000μmであった。
 <物性>
 (1)貯蔵弾性率
 ゲル層の貯蔵弾性率(E’gel)および発泡層の貯蔵弾性率(E’foam)を、以下の方法で求めた。すなわち、ゲル層の動的粘弾性の温度依存性を、動的粘弾性装置(アイティー計測制御社製、モデル:DVA-200)を用いて、引張モード、周波数10Hz、昇温速度5℃/minの条件にて測定し、その23℃における貯蔵弾性率をゲル層の貯蔵弾性率(E’gel)とした。また、発泡層のコアから20mm×20mm×10mmに切り出したサンプルの動的粘弾性の温度依存性を、動的粘弾性装置(アイティー計測制御社製、モデル:DVA-220)を用いて、圧縮モード、周波数10Hz、昇温速度5℃/minの条件にて測定し、その23℃における貯蔵弾性率をゲル層の貯蔵弾性率(E’gel)とした。また、発泡層の貯蔵弾性率(E’foam)に対するゲル層の貯蔵弾性率(E’gel)の比率(E’gel/E’foam)を算出した。
 また、表皮層の貯蔵弾性率(E’coat)を、ゲル層と同様にして求めた。表皮層の23℃における貯蔵弾性率(E’coat)は、1.6×10Paであった。
 (2)密度
 ゲル層の密度および発泡層の密度を、以下の方法で求めた。ゲル層のコアから100mm×100mm×厚み10mmに切り出し、サンプルを得た。次いで、サンプルの質量および寸法を測定し、質量を体積で割ることにより、密度を求めた。また、発泡層のコアから100mm×100mm×厚み10mmに切り出し、サンプルを得た。次いで、サンプルの質量および寸法を測定し、質量を体積で割ることにより、密度を求めた。
 <評価>
 (1)触感試験
 緩衝材を、机の上に置いた。そして、緩衝材の上面中央部を指で押し、緩衝材の触感と、人肌触感とを対比した。なお、人肌触感とは、人間の腕腹部位を指で押したときの触感を示す。発泡層およびゲル層を有する緩衝材のサイズは、縦100mm×横100mm×厚み12mmであり、また、発泡層またはゲル層のいずれかのみを有する緩衝材のサイズは、縦100mm×横100mm×厚み10mmであった。
 なお、触感試験では、以下の項目を、総合的に評価した。
 a.接触時の柔らかさ(ソフト性)
 b.応力変化の重さ(弾力性)
 c.底突き感の度合い
 そして、緩衝材の触感と、人肌触感との近さを、点数で評価した。具体的には、これらの触感が最も近い場合を10点とし、これらの触感が最も遠い場合を1点とした。
 なお、底突き感とは、指圧の深さが所定値に到達したときに、指圧が止まる感覚を指す。
 (2)圧縮試験
 指が緩衝材に接触した瞬間、ソフトさを感じるか否かの指標を、以下の通り測定した。すなわち、緩衝材の上面中央部に、応力を付与し、0.2mm変形時の応力と、0.5mm変形時の応力とを求めた。そして、0.5mm変形時の応力を0.2mm変形時の応力で除した数値を求めた。なお、この数値が低いほど、人肌に近いソフトさを感じるとして評価した。発泡層およびゲル層を有する緩衝材のサイズは、縦100mm×横100mm×厚み12mmであり、また、発泡層またはゲル層のいずれかのみを有する緩衝材のサイズは、縦100mm×横100mm×厚み10mmであった。
 (3)質量測定
 緩衝材の質量を測定した。発泡層およびゲル層を有する緩衝材のサイズは、縦100mm×横100mm×厚み12mmであり、また、発泡層またはゲル層のいずれかのみを有する緩衝材のサイズは、縦100mm×横100mm×厚み10mmであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 なお、上記発明は、本発明の例示の実施形態として提供したが、これは単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。当該技術分野の当業者によって明らかな本発明の変形例は、後記特許請求の範囲に含まれるものである。
 本発明の緩衝材は、自動運動装置分野(ロボット分野)およびスポーツ分野において、好適に用いられる。
1   緩衝材
2   ゲル付ポリウレタン発泡体
3   発泡層
4   ゲル層
5   表皮層

Claims (5)

  1.  ポリウレタン発泡体を含む発泡層と、
     前記発泡層の表面に配置され、ポリウレタンゲルを含むゲル層とを備え、
       前記発泡層の23℃における貯蔵弾性率(E’foam)が、1×10Pa以上、5×10Pa以下であり、
       前記ゲル層の23℃における貯蔵弾性率(E’gel)が、1×10Pa以上、
     1×10Pa以下であり、
       前記発泡層の23℃における貯蔵弾性率(E’foam)に対する、前記ゲル層の23℃における貯蔵弾性率(E’gel)の比率(E’gel/E’foam)が、0.1以上10未満であることを特徴とする、緩衝材。
  2.  前記発泡層の厚みが、1000μm以上20000μm以下であり、
     前記ゲル層の厚みが、500μm以上10000μm以下である、請求項1に記載の緩衝材。
  3.  前記発泡層の密度が、80kg/m以上200kg/m以下であり、
     前記ゲル層の密度が、500kg/m以上1000kg/m以下である、請求項1に記載の緩衝材。
  4.  さらに、前記ゲル層の表面に配置される表皮層を備える、請求項1に記載の緩衝材。
  5.  ロボット用緩衝材である、請求項1に記載の緩衝材。
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