ウレタンフォームの加熱方法

【課題】より効率的に加熱でき、揮発性有機化合物質を容易に取り除くことができるウレタンフォームの加熱方法を提供する。
【解決手段】揮発性有機化合物質を含む軟質ポリウレタン発泡原料を発泡させ、形成されたウレタンフォーム1を加熱するウレタンフォームの加熱方法であって、ウレタンフォーム1中に少なくとも1つの孔3を形成し、孔3に熱風を送るウレタンフォームの加熱方法である。孔3がウレタンフォーム1を貫通し、かつ、熱風を吹き込む側とは反対側に蓋4を有することが好ましい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ウレタンフォームの加熱方法に関し、詳しくは、より効率的に加熱でき、揮発性有機化合物質を容易に取り除くことができるウレタンフォームの加熱方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から軟質ポリウレタンフォームは、製造時のポリウレタン原料中に酸化防止剤としてのBHT(ジブチルクレゾール)等の揮発性有機化合物質(「VOC」とも称す)が含まれており、このVOC、特にBHTによるフォーム自体の変色等の問題があった。即ち、BHTは、原料自体の酸化を防ぐと共に、発泡時の発熱を抑えるために添加されているが、ポリウレタン原料としてBHTを含む配合で発泡を行った場合、発泡後のフォーム中にもBHTが残存することとなり、このBHTが大気中に含有される窒素酸化物と反応してウレタンフォーム自体を黄変させる(NOx変色)。
【0003】
このようなBHTに起因する軟質ポリウレタンフォームのNOx変色を防止すべく、BHTの代わりに他の酸化防止剤を添加して、フォーム中のBHT含有量を低減させることもでき、この場合においても原料の酸化及び発泡中の発熱を抑えることができる。しかしながら、BHTを他の酸化防止剤に代替した場合には、
(i)酸化防止剤自体の分解、変色を引き起こし、最終的にはウレタンフォーム自体の変色を早める。
(ii)発泡時の発熱制御効果は、BHTに比べて劣るため、発泡温度を抑制させるために、原料配合組成や用いる原材料種の選択、調整が必要となる。
このため、原料配合や得られるフォームの物性が制限される。
【0004】
そこで、特許文献1には、NOx変色の問題のない軟質ポリウレタンフォーム及びその製造方法を提供することを目的として、加熱処理を施して発泡直後の軟質ポリウレタンフォーム中のジブチルクレゾール含有量の20質量%以下である軟質ポリウレタンフォーム及びその製造方法が、開示されている。
【0005】
また、特許文献2には、軟質ポリウレタンフォームに過熱蒸気を当てる軟質ポリウレタンフォームの製造方法が、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2000−95838号公報(特許請求の範囲等)
【特許文献2】特開2006−45443号公報(特許請求の範囲等)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献1記載の方法は、発泡直後のポリウレタンフォーム中のBHT含有量の20質量%以下とすることはできるものの、シート状ウレタンフォームを加熱処理するには加熱炉に入れる必要がある。図4は、従来の加熱炉を示す断面図である。従来の加熱炉20は、ウレタンフォームの供給ローラ21から送り出せたウレタンフォーム23を、ローラ24を回転させてベルト25上を搬送し、ウレタンフォームの巻取りローラ22で巻き取っている。一般に加熱炉20にシート状ウレタンフォーム23のロールをそのまま投入しても内部まで熱を通すまでに非常に時間がかかるため、ロールを送り出しシート状態で加熱すると効果的であるが、図4に示すように、従来の加熱炉20はコンベヤまたはフリーローラコンベア(コロコン)で搬送するため、シート状ウレタンフォーム23を十分に加熱するためには、非常にゆっくりと加熱炉20の中を通す必要があり、時間がかかるという問題がある。さらに、加熱炉20を長くして加熱時間を稼ぐことも考えられるが、単純に加熱炉20を長くしただけでは、設備が大きく費用がかかるという問題がある。そのため、より効率的に加熱でき、揮発性有機化合物質を容易に取り除くことが求められている。
【0008】
また、特許文献2記載の方法は、ウレタン発泡後に飽和蒸気をあてることによりVOCを低減する技術が開示されているが、実施例には200×200×10mmの試験片に熱風を当てることの記載のみであり、使用する装置によっては十分なVOCの低減効果が得られないものである。
【0009】
そこで、シート状ウレタンフォームに裁断する前のブロック状のポリウレタンフォームを直接加熱する方法が考えられる。図5は、従来のウレタンフォームの加熱方法を示す説明図である。かかる方法は、シート状のように広い表面積に対して加熱する必要がないため最も加熱時間を短くする可能性を有しているが、シート状にする前のブロック状のポリウレタンフォーム1を矢印5に示すように熱風Hで加熱すると、図5に示すように、圧力損失が高いため内部まで熱が通りにくく、かえって時間が必要である。また、加熱に時間がかかるため、ガスが再吸着する部分7があり、揮発ガスが取り除くことに関しても時間が必要になる。そのため、かかる方法において、より効率的に加熱でき、揮発性有機化合物質を容易に取り除くことが求められている。
【0010】
そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、より効率的に加熱でき、揮発性有機化合物質を容易に取り除くことができるウレタンフォームの加熱方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、ブロック状のウレタンフォームを、特定の形状に形成することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0012】
すなわち、本発明のウレタンフォームの加熱方法は、揮発性有機化合物質を含む軟質ポリウレタン発泡原料を発泡させ、形成されたウレタンフォームを加熱するウレタンフォームの加熱方法であって、
前記ウレタンフォーム中に少なくとも1つの孔を形成し、
前記孔に熱風を送ることを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明のウレタンフォームの加熱方法は、前記孔が前記ウレタンフォームを貫通し、かつ、熱風を吹き込む側とは反対側に蓋を有することが好ましく、前記ウレタンフォームをブロック状に加工した後、円筒状に形成し、さらに、前記孔を、該円筒状のウレタンフォームの円状面の中心から、円筒状の軸方向に向かって形成することが好ましい。
【0014】
さらに、本発明のウレタンフォームの加熱方法は、前記孔が前記ウレタンフォーム中を貫通していないことが好ましく、前記ウレタンフォームをブロック状に加工した後、円筒状に形成し、さらに、前記孔を、該円筒状のウレタンフォームの円状面の中心から、円筒状の軸方向に向かって形成することが好ましい。
【0015】
さらにまた、本発明のウレタンフォームの加熱方法は、前記孔が、前記円状面の中心から、円筒状の軸長に対して50〜100%の位置まで穿設されていることが好ましい。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、上記構成としたことにより、より効率的に加熱でき、揮発性有機化合物質を容易に取り除くことができるウレタンフォームの加熱方法を実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の一実施の形態に係るウレタンフォームの加熱方法を示す説明図である。
【図2】実施例および比較例で使用したウレタンフォームの形状を示す斜視図である。
【図3】加熱時間と、図2に示したウレタンフォームの温度との関係を示すグラフである。
【図4】従来の加熱炉を示す断面図である。
【図5】従来のウレタンフォームの加熱方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の好適実施形態について、詳細に説明する。
本発明のウレタンフォームの加熱方法は、揮発性有機化合物質を含む軟質ポリウレタン発泡原料を発泡させ、形成されたウレタンフォームを加熱するウレタンフォームの加熱方法であり、ウレタンフォーム中に少なくとも1つの孔を形成し、該孔に熱風を送るものである。ウレタンフォーム中の孔に熱風を送ることにより、熱風が孔を通してウレタンフォームの内部まで熱が通りやすくなり、より効率的に加熱でき、揮発性有機化合物質を容易に取り除くことができる。
【0019】
また、本発明において、孔がウレタンフォームを貫通し、かつ、熱風を吹き込む側とは反対側に蓋を有することが好ましい。孔の吹き出し口に蓋を有しているため、蓋で熱風の送風方向が変わり、孔中を通過するだけでなく、熱風がより横に広がってウレタンフォームの内部まで熱がより通りやすくなる。
【0020】
さらに、本発明において、ウレタンフォームをブロック状に加工した後、円筒状に形成し、さらに、孔を、該円筒状のウレタンフォームの円状面の中心から、円筒状の軸方向に向かって形成することが好ましい。熱風を該円筒状ウレタンフォームの中心に送ることができ、ウレタンフォームの内部まで熱がより通りやすくなる。また、本発明において、孔の数は所望の効果が得られれば特に限定されないが、孔を円状面の中心から、円筒状の軸方向に向かって形成することにより、1つの孔とすることができる。
【0021】
さらにまた、本発明において、孔がウレタンフォーム中を貫通していないことが好ましく、さらに、孔が、円状面の中心から、円筒状の軸長に対して50〜100%の位置まで穿設されていることが好ましい。孔がウレタンフォーム中を貫通していないことで、蓋を設けた場合と同様の効果を得ることができる。また、穿設の位置をかかる範囲とすることで熱風が横により広がりやすくし、ウレタンフォームの内部まで熱がより通りやすくすることができる。
【0022】
図1は、本発明の一実施の形態に係るウレタンフォームの加熱方法を示す説明図である。図1(a)に示すように、揮発性有機化合物質を含む軟質ポリウレタン発泡原料を発泡させ、ブロック状に形成したウレタンフォーム1(以下、「ブロック状ウレタンフォーム」とも称す)形成する。かかるウレタンフォーム1の外周を加工して円筒状のウレタンフォーム2(以下、「円筒状ウレタンフォーム」とも称す)を形成する(図1(b))。次いで、該円筒状ウレタンフォーム2の円状面の中心から、円筒状の軸方向に向かって孔3を形成する(図1(c))。かかる孔3において、熱風の送風方向下流側に蓋4を設け、円状面の中心から熱風H(矢印5)を送風する(図1(d))。図1(e)に示すように、円筒状ウレタンフォーム2の孔3の開放口から円筒状の軸方向に向かって熱風Hが送風される。送風された熱風Hは、蓋4により熱風の送風方向が矢印6に示す方向に変更され、孔3中を通過するだけでなく、熱風Hがより横に広がってウレタンフォームの内部まで熱がより通りやすくなっている。
【0023】
本発明において、軟質ポリウレタン発泡原料としては、酸化防止剤としてBHTを用いた下記のような通常の原料配合とすることができ、このような原料を用いて常法に従って発泡した後、得られた軟質ポリウレタンフォームに上述のような加熱処理を施せばよい。なお、原料のNCOインデックスは90〜120が好適である。
【0024】
〈ポリウレタン原料配合(質量部)〉
ポリオール成分 :100
イソシアネート成分 :10〜80
酸化防止剤(BHT) :0.01〜0.5
触媒 :0.01〜2.0
発泡剤 :1.0〜25.0
整泡剤 :0.1〜3.0
【0025】
上記ポリオール成分としては、特に制限はないが、分子量2500〜5000、OH価40〜60程度のものを用いるのが好ましい。
【0026】
イソシアネート成分としては特に制限はなく、一分子中に2個以上のイソシアネート基を有する有機ポリイソシアネートであって、脂肪族系及び芳香族ポリイソシアネート化合物、更にこれらの変性物が包含される。脂肪族系ポリイソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート等が挙げられ、芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、トルエ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、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート等が挙げられる。また、これらの変性物としては、カルボジイミド変性物、プレポリマー変性物が挙げられる。本発明において好ましいポリイソシアネートは、芳香族系ポリイソシアネート又は芳香族系ポリイソシアネートの変性物であり、特に好ましくはジフェニルメタンイソシアネート、トルエ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等が挙げられる。
【0027】
また、発泡剤としては、ポリウレタンフォームの製造に使用される全ての発泡剤が使用できる。例えば、低沸点不活性溶剤としてトリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン等のフロン系化合物等、メチレンクロライド、液化炭酸ガス反応によってガスを発生するものとして水、酸アミド、ニトロアルカン等、熱分解してガスを発生するものとして重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム等がある。これらのうち、好ましい発泡剤としては、メチレンクロライド、水等が挙げられる。
【0028】
触媒としては、通常のウレタンフォームの製造に使用される全ての触媒が使用できる。例えば、ジブチルチンジウラレート、スタナスオクトエート等の錫系触媒、トリエチルアミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミン等の3級アミン類等が挙げられる。
【0029】
本発明においては、ポリウレタン原料中に、更に必要に応じて界面活性剤や、難燃剤、その他の助剤を配合使用してもよい。界面活性剤としてはシリコーン系界面活性剤が通常用いられる。難燃剤としては、トリス(2−クロロエチル)フォスフェート、トリス(2,3−ジブロモプロピル)フォスフェート等のような従来公知の難燃剤の他、尿素、チオ尿素のような有機質粉末あるいは金属水酸化物、三酸化アンチモン等の無機質粉末を用いることができる。
【0030】
また、その他の助剤としては、顔料、染料などの着色粉末、タルク、グラファイトなどの粉末、ガラス短繊維、その他の無機増量剤や有機溶媒などが挙げられる。
【実施例】
【0031】
以下に、実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【0032】
実施例1、2、比較例1〜6
下記配合のポリウレタン原料を常法に従って25℃で発泡させて軟質ポリウレタンフォームを製造した後、図2に示す形状のウレタンフォームを形成した。表1および2に示す条件で、該ウレタンフォームの下方側から熱風を送付して加熱処理を行い、BHTを揮散除去した。なお、図2中、(a)は長手方向を横にした横置きのブロック状ウレタンフォーム、(b)は、長手方向を横にした横置きで、長手方向に孔を有する円筒状ウレタンフォーム、(c)は長手方向を縦にした縦置きのブロック状ウレタンフォーム、(d)は長手方向を縦にした縦置きで、長手方向に孔を有する円筒状ウレタンフォーム、(e)は長手方向を縦にした縦置きで、長手方向に孔を有するブロック状ウレタンフォームであり、表1および2中、ウレタンフォーム形状を図2の(a)〜(e)で示す。
【0033】
得られた軟質ポリウレタンフォームにつき加熱処理前後のBHT含有量を調べ(島津製作所社製「GC−18A」により測定)、BHT低減率(発ガス低減率、%)を算出して、結果を表1および2に併記した。なお、発ガス低減率は、数字が大きい程、良好である。
【0034】
〈ポリウレタン原料配合(質量部)〉
ポリオール(三洋化成社製「GS3000」) :100
酸化防止剤(BHT:このBHTはポリオール中に含有されている):0.30
アミン触媒(三共エアプロダクツ社製「DABCO33LV」):0.2
水(発泡剤) :4.3
シリコーン整泡剤(信越化学工業社製「F242TB」):1.0
イソシアネート(ダウケミカル社製「T−80」) :52
【0035】
【表1】

【0036】
【表2】

【0037】
表1および2から、比較例1〜6は、効率的に加熱できないため発ガス低減率が低く、揮発性有機化合物質を十分に取り除くことができなかった。また、図2(b)のウレタンフォームは、孔が形成されているものの、該孔に熱風を送ることができないため、十分な効果が得られなかった。一方、実施例1および2は、効率的に加熱できるため発ガス低減率が高く、揮発性有機化合物質を容易に取り除くことができた。
【0038】
図3は、加熱時間と、図2に示したウレタンフォームの温度との関係を示すグラフである。図3中、(a)〜(e)は、図2に示した形状を示し、「上」および「中」は、それぞれウレタンフォームの上部の温度、中心部の温度を示す。図3から、(d)および(e)の形状のウレタンフォーム1、2は昇温が速く、特に(d)の形状のウレタンフォーム2が最も昇温が速かった。ウレタンフォーム1、2中に孔3を形成し、孔3に熱風を送ることで、熱風が速やかに上部等の全体に送ることができる。これにより、加熱時間を1.5時間から、1.0時間に短縮することができる。一方、(b)の形状のウレタンフォームは熱風が孔3内を通過せずに外部に漏れてしまうため、十分に昇温しなかった。また、孔3を有さない(a)および(c)の形状のウレタンフォームは、圧力損失が高いため内部まで熱が通りにくく、十分に昇温できなった。
【符号の説明】
【0039】
1 ブロック状ウレタンフォーム
2 円筒状ウレタンフォーム
3 孔
4 蓋
5 矢印
6 矢印
7 ガスが再吸着する部分
20 従来の加熱炉
21 ウレタンフォームの供給ローラ
22 ウレタンフォームの巻取りローラ
23 ウレタンフォーム
24 ローラ
25 ベルト
H 熱風

【特許請求の範囲】
【請求項1】
揮発性有機化合物質を含む軟質ポリウレタン発泡原料を発泡させ、形成されたウレタンフォームを加熱するウレタンフォームの加熱方法であって、
前記ウレタンフォーム中に少なくとも1つの孔を形成し、
前記孔に熱風を送ることを特徴とするウレタンフォームの加熱方法。
【請求項2】
前記孔が前記ウレタンフォームを貫通し、かつ、熱風を吹き込む側とは反対側に蓋を有する請求項1記載のウレタンフォームの加熱方法。
【請求項3】
前記ウレタンフォームをブロック状に加工した後、円筒状に形成し、さらに、前記孔を、該円筒状のウレタンフォームの円状面の中心から、円筒状の軸方向に向かって形成する請求項1または2記載のウレタンフォームの加熱方法。
【請求項4】
前記孔が前記ウレタンフォーム中を貫通していない請求項1記載のウレタンフォームの加熱方法。
【請求項5】
前記ウレタンフォームをブロック状に加工した後、円筒状に形成し、さらに、前記孔を、該円筒状のウレタンフォームの円状面の中心から、円筒状の軸方向に向かって形成する請求項4記載のウレタンフォームの加熱方法。
【請求項6】
前記孔が、前記円状面の中心から、円筒状の軸長に対して50〜100%の位置まで穿設されている請求項5記載のウレタンフォームの加熱方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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