親水性軟質ポリウレタンフォーム
【課題】吸水速度、吸水量、吸水保持量といった吸水性能に著しく優れ、容易かつ安価に製造可能な親水性軟質ポリウレタンフォームを提供する。
【解決手段】ポリオールとポリイソシアネートとを含むフォーム原料を発泡させて得られる軟質ポリウレタンフォームを、熱処理してなる親水性軟質ポリウレタンフォーム。熱処理することにより、フォームの樹脂表面の一部を熱分解させて、表面をその分解生成物によりコーティングした状態とすることができる。この分解生成物の主成分は親水基を含有し、親水性の強いものであるため、熱処理後の軟質ポリウレタンフォームは、吸水速度、吸水量、吸水保持量といった吸水性能に優れた軟質ポリウレタンフォームとなる。
【解決手段】ポリオールとポリイソシアネートとを含むフォーム原料を発泡させて得られる軟質ポリウレタンフォームを、熱処理してなる親水性軟質ポリウレタンフォーム。熱処理することにより、フォームの樹脂表面の一部を熱分解させて、表面をその分解生成物によりコーティングした状態とすることができる。この分解生成物の主成分は親水基を含有し、親水性の強いものであるため、熱処理後の軟質ポリウレタンフォームは、吸水速度、吸水量、吸水保持量といった吸水性能に優れた軟質ポリウレタンフォームとなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親水性軟質ポリウレタンフォームに係り、特に、吸水速度、吸水量、吸水保持量といった吸水性能に優れた親水性軟質ポリウレタンフォームに関する。
【背景技術】
【０００２】
親水性軟質ポリウレタンフォームは、その優れた弾力性、多孔質体であることによる吸水性、保水性により、液晶用板ガラスや建築用板ガラス等のガラス洗浄、ＯＡ機器分野におけるクリーンルームの水分の拭き取り材、ワイパー、ハードディスク洗浄やプリンターのインク吸収材、吸水ロール、吸汗や保湿を必要とする分野、水耕栽培用素材、自動車の洗車後の水分の拭き取り材等幅広い用途に使用されている。
【０００３】
従来、軟質ポリウレタンフォームに親水性を付与する方法としては、次の(1)〜(5)の方法が知られている。
(1) 原料ポリオールとして特定の親水性ポリオールを用い、イソシアネートインデックスを低目にして反応させる方法（特開２００２−１０５１６４号公報）
(2) 特定の親水性ポリオールを過剰量の水で発泡させる方法（特開昭６１−７８８１９号公報）
(3) 吸水性樹脂等の吸水性物質をフォーム原料の発泡時に添加する方法
(4) 軟質ポリウレタンフォームに吸水性樹脂や無機親水性フィラー等の添加物を含浸させる方法
(5) 軟質ポリウレタンフォームをプラズマ処理するなどしてフォーム表面を親水化する方法
【特許文献１】特開２００２−１０５１６４号公報
【特許文献２】特開昭６１−７８８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術のうち、(1)，(2)の方法では、得られる軟質ポリウレタンフォームは、吸水速度の面で若干劣り、(3)の方法では、吸水性物質をフォーム原料に配合することによる発泡阻害の恐れがある。また、(4)の方法では、含浸させた添加物の脱落の問題がある。更に、(5)の方法では、処理コストが高くつく上に、フォーム内面の親水化が困難であるという欠点がある。
【０００５】
従って、本発明は上記従来の問題点を解決し、吸水速度、吸水量、吸水保持量といった吸水性能に著しく優れ、容易かつ安価に製造可能な親水性軟質ポリウレタンフォームを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明（請求項１）の親水性軟質ポリウレタンフォームは、ポリオールとポリイソシアネートとを含むフォーム原料を発泡させて得られる軟質ポリウレタンフォームを、熱処理してなることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の親水性軟質ポリウレタンフォームは、請求項１において、前記熱処理が熱プレス処理であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の親水性軟質ポリウレタンフォームは、請求項２において、前記熱プレス処理が１２０〜２５０℃で、前記軟質ポリウレタンフォームをその厚さが１／１〜１／１０となるようにプレスする処理であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の親水性軟質ポリウレタンフォームは、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記ポリオールが親水性ポリオールを含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項５の親水性軟質ポリウレタンフォームは、請求項４において、前記親水性ポリオールがエチレンオキサイド含有率２０重量％以下のポリエーテルポリオールであることを特徴とする。
【００１１】
請求項６の親水性軟質ポリウレタンフォームは、請求項１ないし５のいずれか１項において、前記軟質ポリウレタンフォームは、ポリオール成分とイソシアネート成分をプレポリマー法にて変成し、得られたプレポリマーのＮＣＯ基に対して当量比として３倍以上の水を用いて発泡させてなるものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の親水性軟質ポリウレタンフォームは、請求項１ないし６のいずれか１項において、前記ポリオールが平均分子量３０００〜１２０００の高分子量ポリオールと平均分子量４００〜１０００の低分子量ポリオールとを含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項８の親水性軟質ポリウレタンフォームは、請求項１ないし７のいずれか１項において、前記フォーム原料のイソシアネートインデックスが６０〜９５であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、軟質ポリウレタンフォームを熱処理することにより、フォームの樹脂表面の一部を熱分解させて、表面をその分解生成物によりコーティングした状態とすることができる。この分解生成物の主成分は親水基を含有し、親水性の強いものであるため、熱処理後の軟質ポリウレタンフォームは、吸水速度、吸水量、吸水保持量といった吸水性能に優れた親水性軟質ポリウレタンフォームとなる。
【００１５】
この熱処理としては熱プレス処理が好ましく、熱プレス処理によれば、フォーム全体にわたって親水化処理することができ、より一層吸水性能に優れた親水性軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。この熱プレス処理としては１２０〜２５０℃で、軟質ポリウレタンフォームをその厚さが１／１〜１／１０となるようにプレスする処理であることが好ましい。さらに、１／２〜１／４となるようにプレスする処理であることがより好ましい。なお、以下において、軟質ポリウレタンフォームをその厚さが１／ＮとなるようにプレスするときのＮをプレス倍率と称す。
【００１６】
また、本発明では、次のような条件を採用することにより、より一層吸水性能に優れた親水性軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。
(1) ポリオールとして親水性ポリオールを用いる。この親水性ポリオールとしてはエチレンオキサイド（ＥＯ）含有率２０重量％以下のポリエーテルポリオールが好ましい。
(2) ポリオール成分とイソシアネート成分をプレポリマー法にて変成し、このプレポリマーのＮＣＯ基に対して当量比として３倍以上の水を発泡剤として用いて発泡させることによって、親水性ポリウレタンフォームを製造する。これにより、素材の樹脂が親水性を持つため、優れた吸水性能が得られる。
(3) プレポリマー法で実施する際はポリオールとして平均分子量３０００〜１２０００の高分子量ポリオールと平均分子量４００〜１０００の低分子量ポリオールとを併用することにより、連通した微細なセル構造のフォームを形成し、この微細セルの毛細管効果により吸水性を高める。
(4) ワンショット法で実施する際はフォーム原料のイソシアネートインデックスを６０〜９５と若干低目に設定することにより、ウレタン反応に寄与しないポリオールのＯＨ基をフォーム中に遊離の状態で残し、このＯＨ基により高い吸水性を得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の親水性軟質ポリウレタンフォームの実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
本発明の親水性軟質ポリウレタンフォームは、ポリオールとポリイソシアネートとを含むフォーム原料を発泡させて得られる軟質ポリウレタンフォームを熱処理してなるものである。
【００１９】
本発明で用いるポリオールとしては特に制限はなく、通常の軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられるポリエステル系ポリオール、ポリエーテル系ポリオール、好ましくはポリエーテル系ポリオールが挙げられる。ポリエーテル系ポリオールとしてはグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールあるいはアミン類等２個以上の活性水素を含有する化合物の１種又は２種以上にプロピレンオキサイド、エチレンオキサイドを単独付加したポリ（オキシプロピレン）ポリオール又は両者をブロック、ランダム付加したポリ（オキシプロピレン）ポリ（オキシエチレン）ポリオールがある。本発明で用いるポリオールは、分子量４００〜１２０００で平均官能基数が２以上であることが好ましい。
【００２０】
ポリイソシアネートとしても、通常の軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられるものをいずれも用いることができ、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）、ヘキサメチレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレ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、キシリレンジイソシアネート、ポリメチルポリフェニルイソシアネート、粗ＴＤＩ、粗ＭＤＩ、変性ＭＤＩ等が挙げられる。
【００２１】
イソシアネートの配合量は、通常、フォーム原料のイソシアネートインデックスが８０〜１２０の範囲となる量とされるが、後述の如く、このイソシアネートインデックスを低目に設定して得られる親水性軟質ポリウレタンフォームの吸水性能を高めることもできる。
【００２２】
フォーム原料には、発泡剤としての水が配合され、好ましくは更に触媒、架橋剤、整泡剤等が配合される。
【００２３】
水の配合量は通常、全ポリオール１００重量部に対し０．５〜４．０重量部、特に０．５〜２．５重量部であるが、後述の如く、水を大過剰量で使用して、得られる親水性軟質ポリウレタンフォームの吸水性能を高めることもできる。
【００２４】
触媒としては、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ビス−（ジメチルアミノエチル）エーテル、テトラメチルプロピレンジアミン、トリメチルアミノエチルピペラジン、テトラメチルエチレンジアミン、ジメチルベンジルアミン、メチルモルホリン、エチルモルホリン、トリエチレンジアミン等の軟質ポリウレタンフォームの製造に用いる通常のアミン触媒を使用することができる。上記触媒の使用量は、全ポリオール１００重量部に対し０．００１〜６重量部、特に０．１〜４重量部とすることが好ましい。
【００２５】
また、用途により高硬度のものが望まれる場合に配合する架橋剤としては、トリメチロールプロパン、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジプロピレングリコール等、或いはこれらにプロピレンオキサイド又はエチレンオキサイドを付加させたものなどを用いることができ、その配合量は全ポリオール１００重量部に対して０〜１０重量部とすることが好ましい。
【００２６】
更に、整泡剤としては、通常、軟質ポリウレタンフォーム発泡に使用されるシリコーン系界面活性剤等の整泡剤が使用され、その配合量は、全ポリオール１００重量部に対し０．１〜７重量部、特に０．５〜５重量部とすることができる。
【００２７】
更に、フォーム原料には必要に応じて顔料等の着色剤を配合しても良い。
【００２８】
上記成分が配合された配合物から軟質ポリウレタンフォームを発泡、製造する条件は、通常の条件で良いが、発泡温度は２０〜３０℃が好ましい。
【００２９】
本発明に係る軟質ポリウレタンフォームは、このようなフォーム原料を発泡させて得られる。その発泡方法には特に制限はなく、プレポリマー法、ワンショット法のいずれであっても良いが、後述の如く、プレポリマー法を採用して、得られる親水性軟質ポリウレタンフォームの吸水性能を高めることもできる。
【００３０】
本発明の親水性軟質ポリウレタンフォームは、このような軟質ポリウレタンフォームを熱処理することにより親水性を付与したものである。この熱処理方法としては、フォームのセル骨格表面の一部を熱分解することができる方法であれば良く、マイクロウェーブや熱風処理など様々な方法を採用することができる。
【００３１】
熱処理時の熱分解温度は、フォームの種類によっても異なるが、通常１２０〜２５０℃、特に１６０〜１８０℃程度、とりわけ１７０℃前後であることが好ましい。熱処理温度がこの範囲より低いと十分に親水性を付与し得ず、高いと樹脂が完全に融解し、セル構造が崩れてしまうためである。
【００３２】
なお、この熱処理は、前述の如く、熱プレス処理であることが、フォーム全体を均一に処理して高い吸水性能を付与できる点から好ましい。この場合、熱プレス条件は１２０〜２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃で１〜１０倍、好ましくは２〜４倍、特に２倍程度にプレスすることが好ましい。このプレス倍率が小さ過ぎると十分な吸水性付与効果が得られず、大き過ぎるとフォームのセル構造が保有する空間が小さくなるため、吸水容量が小さくなってしまうためである。
【００３３】
本発明においては、このような熱処理に供する軟質ポリウレタンフォームの製造において、次のような条件を採用することにより、より一層吸水速度、吸水量、吸水保持量といった吸水性能に優れた親水性軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。
(1) ポリオールとして親水性ポリオールを用いる。この親水性ポリオールとしてはＥＯ含有率２０重量％以下、特に５〜１５重量％のポリエーテルポリオールが好ましい。この場合、全ポリオール中の親水性ポリオールの割合は５〜１５重量％であることが好ましい。親水性ポリオールの割合がこの範囲よりも少ないと十分な吸水性能の向上効果を得ることができず、多いと反応を大きく阻害するためである。
(2) プレポリマー法にてフォームを作成する場合は、変成したプレポリマーのＮＣＯ基に対して水を当量比３倍以上、特に３〜１０倍の過剰量用い、親水性軟質ポリウレタンフォームを製造する。この場合、ポリオール成分に対してそのＯＨ基が全てＮＣＯ末端化するようイソシアネート成分を反応させてプレポリマーを得、このプレポリマーに残るフォーム原料を反応発泡させることが好ましい。この場合において、反応させるポリオールとして親水性ポリオールを用いることが、より一層効果的である。
(3) プレポリマー法にてフォームを作成する場合は、ポリオールとして平均分子量３０００〜１２０００の高分子量ポリオールと平均分子量４００〜１０００の低分子量ポリオールとを併用することで、フォームは微細なセル構造を持ち、毛細管効果でより吸水性能を持たせることができる。この場合、ポリオール成分中の低分子量ポリオールの使用割合は、重量比で３０％以上、特に４０〜５０％とすることが好ましい。この範囲以外では微細なセル構造を得ることが困難である。
(4) ワンショット法にてフォームを作成する場合は、フォーム原料のイソシアネートインデックスを８０以下、特に６０〜９５と若干低目に設定する。イソシアネートインデックスがこの範囲より大きいと十分な効果を得ることができず、小さいとフォームの発泡が困難となるからである。この場合において、反応させるポリオールとして親水性ポリオールを用いることが、より一層効果的である。
【００３４】
特に、親水性ポリオールを含むポリオールを用い、大過剰量の水の存在下、プレポリマー法により製造された軟質ポリウレタンフォームを熱プレス処理することにより、吸水速度、吸水量、吸水保持量といった吸水性能に優れた親水性軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。
【実施例】
【００３５】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３６】
なお、以下の実施例及び比較例で用いた原料は次の通りである。
［使用原料］
ポリオール１：ポリエーテルポリオール 三洋化成社製 商品名「サンニックスＧＳ３
０００」（平均分子量３０００、水酸基価５６）
ポリオール２：ポリプロピレンポリオール 三井武田ケミカル社製 商品名「アクトコ
ール３２−１６０」（平均分子量１０００、水酸基価１６０）
親水性ポリオール：ポリエーテルポリオール 旭硝子社製 商品名「ＥＸＥＮＯＬ８２
８」(平均分子量４８００、水酸基価３４、ＥＯ含有率１５重量％)
ポリイソシアネート：２，４−ＴＤＩ／２，６−ＴＤＩ＝８０／２０（重量比）の混合
ポリイソシアネート 三井武田ケミカル社製
発泡剤：水
アミン系触媒：トリエチレンジアミン 東洋曹達社製 商品名「ＴＯＹＯＣＡＴＴＦ」
シリコーン系界面活性剤：日本ユニカ社製 商品名「ＳＺ１１２７」
【００３７】
また、得られた軟質ポリウレタンフォームの物性試験方法は次の通りである。
［物性試験］
密度：試験片２００×２００×１０ｍｍの重量を体積で除して求めた（ＪＩＳ Ｋ ６
４０１に準拠）。
吸水速度：０．５ｍｌの水滴をサンプル表面に接触させることで移動させ、この水滴が
完全に吸収されるまでの時間を測定した。
吸水量：１ｇのサンプルを精秤した後、１０ｍｍ角に切り刻み、ビーカーに入れる。サ
ンプルが完全に含浸するよう十分な純水を加え、サンプルが浮かないよう金網
で強制的に含浸し、１時間放置する。その後、金網上に３０分間放置して水を
切り、以下に示す式により吸収量を求めた。
【数１】
吸水保持量：上記の吸水させたサンプルをさらに４時間金網上で放置して水を切り、以
下に示す式により、吸水保持量を求めた。
【数２】
【００３８】
実施例１〜５、比較例１〜５
表１に示す配合と発泡方法で軟質ポリウレタンフォームを製造し、実施例１〜５では各々得られた軟質ポリウレタンフォームを下記方法で熱処理してサンプルとした。比較例１〜５では熱処理せず、そのままサンプルとした。
【００３９】
［熱処理方法］
各配合で発泡させて得られた軟質ポリウレタンフォームを２００ｍｍ×２００ｍｍで厚さ２０ｍｍに切り出し、これを１７０℃にて厚さ方向にプレス倍率２倍で熱プレスし、２００ｍｍ×２００ｍｍで厚さ１０ｍｍのサンプルを得た。
なお、発泡方法のうち、ワンショット法ではポリイソシアネート以外の原料を所定の割合で混合した配合物に更にイソシアネートを混合して発泡させた。また、プレポリマー法では、ポリオールにポリイソシアネートを反応させてプレポリマーを変性し、このプレポリマーに残りの原料を混合して発泡させた。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１より、本発明によれば、吸水性能に優れた親水性軟質ポリウレタンフォームが提供されることが分かる。特に、親水性ポリオールを用い、プレポリマー法により水を過剰量配合した実施例４では吸水速度が著しく速く、吸水量、吸水保持量が共に優れた高吸水性の親水性軟質ポリウレタンフォームが得られた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親水性軟質ポリウレタンフォームに係り、特に、吸水速度、吸水量、吸水保持量といった吸水性能に優れた親水性軟質ポリウレタンフォームに関する。
【背景技術】
【０００２】
親水性軟質ポリウレタンフォームは、その優れた弾力性、多孔質体であることによる吸水性、保水性により、液晶用板ガラスや建築用板ガラス等のガラス洗浄、ＯＡ機器分野におけるクリーンルームの水分の拭き取り材、ワイパー、ハードディスク洗浄やプリンターのインク吸収材、吸水ロール、吸汗や保湿を必要とする分野、水耕栽培用素材、自動車の洗車後の水分の拭き取り材等幅広い用途に使用されている。
【０００３】
従来、軟質ポリウレタンフォームに親水性を付与する方法としては、次の(1)〜(5)の方法が知られている。
(1) 原料ポリオールとして特定の親水性ポリオールを用い、イソシアネートインデックスを低目にして反応させる方法（特開２００２−１０５１６４号公報）
(2) 特定の親水性ポリオールを過剰量の水で発泡させる方法（特開昭６１−７８８１９号公報）
(3) 吸水性樹脂等の吸水性物質をフォーム原料の発泡時に添加する方法
(4) 軟質ポリウレタンフォームに吸水性樹脂や無機親水性フィラー等の添加物を含浸させる方法
(5) 軟質ポリウレタンフォームをプラズマ処理するなどしてフォーム表面を親水化する方法
【特許文献１】特開２００２−１０５１６４号公報
【特許文献２】特開昭６１−７８８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術のうち、(1)，(2)の方法では、得られる軟質ポリウレタンフォームは、吸水速度の面で若干劣り、(3)の方法では、吸水性物質をフォーム原料に配合することによる発泡阻害の恐れがある。また、(4)の方法では、含浸させた添加物の脱落の問題がある。更に、(5)の方法では、処理コストが高くつく上に、フォーム内面の親水化が困難であるという欠点がある。
【０００５】
従って、本発明は上記従来の問題点を解決し、吸水速度、吸水量、吸水保持量といった吸水性能に著しく優れ、容易かつ安価に製造可能な親水性軟質ポリウレタンフォームを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明（請求項１）の親水性軟質ポリウレタンフォームは、ポリオールとポリイソシアネートとを含むフォーム原料を発泡させて得られる軟質ポリウレタンフォームを、熱処理してなることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の親水性軟質ポリウレタンフォームは、請求項１において、前記熱処理が熱プレス処理であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の親水性軟質ポリウレタンフォームは、請求項２において、前記熱プレス処理が１２０〜２５０℃で、前記軟質ポリウレタンフォームをその厚さが１／１〜１／１０となるようにプレスする処理であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の親水性軟質ポリウレタンフォームは、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記ポリオールが親水性ポリオールを含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項５の親水性軟質ポリウレタンフォームは、請求項４において、前記親水性ポリオールがエチレンオキサイド含有率２０重量％以下のポリエーテルポリオールであることを特徴とする。
【００１１】
請求項６の親水性軟質ポリウレタンフォームは、請求項１ないし５のいずれか１項において、前記軟質ポリウレタンフォームは、ポリオール成分とイソシアネート成分をプレポリマー法にて変成し、得られたプレポリマーのＮＣＯ基に対して当量比として３倍以上の水を用いて発泡させてなるものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の親水性軟質ポリウレタンフォームは、請求項１ないし６のいずれか１項において、前記ポリオールが平均分子量３０００〜１２０００の高分子量ポリオールと平均分子量４００〜１０００の低分子量ポリオールとを含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項８の親水性軟質ポリウレタンフォームは、請求項１ないし７のいずれか１項において、前記フォーム原料のイソシアネートインデックスが６０〜９５であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、軟質ポリウレタンフォームを熱処理することにより、フォームの樹脂表面の一部を熱分解させて、表面をその分解生成物によりコーティングした状態とすることができる。この分解生成物の主成分は親水基を含有し、親水性の強いものであるため、熱処理後の軟質ポリウレタンフォームは、吸水速度、吸水量、吸水保持量といった吸水性能に優れた親水性軟質ポリウレタンフォームとなる。
【００１５】
この熱処理としては熱プレス処理が好ましく、熱プレス処理によれば、フォーム全体にわたって親水化処理することができ、より一層吸水性能に優れた親水性軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。この熱プレス処理としては１２０〜２５０℃で、軟質ポリウレタンフォームをその厚さが１／１〜１／１０となるようにプレスする処理であることが好ましい。さらに、１／２〜１／４となるようにプレスする処理であることがより好ましい。なお、以下において、軟質ポリウレタンフォームをその厚さが１／ＮとなるようにプレスするときのＮをプレス倍率と称す。
【００１６】
また、本発明では、次のような条件を採用することにより、より一層吸水性能に優れた親水性軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。
(1) ポリオールとして親水性ポリオールを用いる。この親水性ポリオールとしてはエチレンオキサイド（ＥＯ）含有率２０重量％以下のポリエーテルポリオールが好ましい。
(2) ポリオール成分とイソシアネート成分をプレポリマー法にて変成し、このプレポリマーのＮＣＯ基に対して当量比として３倍以上の水を発泡剤として用いて発泡させることによって、親水性ポリウレタンフォームを製造する。これにより、素材の樹脂が親水性を持つため、優れた吸水性能が得られる。
(3) プレポリマー法で実施する際はポリオールとして平均分子量３０００〜１２０００の高分子量ポリオールと平均分子量４００〜１０００の低分子量ポリオールとを併用することにより、連通した微細なセル構造のフォームを形成し、この微細セルの毛細管効果により吸水性を高める。
(4) ワンショット法で実施する際はフォーム原料のイソシアネートインデックスを６０〜９５と若干低目に設定することにより、ウレタン反応に寄与しないポリオールのＯＨ基をフォーム中に遊離の状態で残し、このＯＨ基により高い吸水性を得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の親水性軟質ポリウレタンフォームの実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
本発明の親水性軟質ポリウレタンフォームは、ポリオールとポリイソシアネートとを含むフォーム原料を発泡させて得られる軟質ポリウレタンフォームを熱処理してなるものである。
【００１９】
本発明で用いるポリオールとしては特に制限はなく、通常の軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられるポリエステル系ポリオール、ポリエーテル系ポリオール、好ましくはポリエーテル系ポリオールが挙げられる。ポリエーテル系ポリオールとしてはグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールあるいはアミン類等２個以上の活性水素を含有する化合物の１種又は２種以上にプロピレンオキサイド、エチレンオキサイドを単独付加したポリ（オキシプロピレン）ポリオール又は両者をブロック、ランダム付加したポリ（オキシプロピレン）ポリ（オキシエチレン）ポリオールがある。本発明で用いるポリオールは、分子量４００〜１２０００で平均官能基数が２以上であることが好ましい。
【００２０】
ポリイソシアネートとしても、通常の軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられるものをいずれも用いることができ、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）、ヘキサメチレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレ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、キシリレンジイソシアネート、ポリメチルポリフェニルイソシアネート、粗ＴＤＩ、粗ＭＤＩ、変性ＭＤＩ等が挙げられる。
【００２１】
イソシアネートの配合量は、通常、フォーム原料のイソシアネートインデックスが８０〜１２０の範囲となる量とされるが、後述の如く、このイソシアネートインデックスを低目に設定して得られる親水性軟質ポリウレタンフォームの吸水性能を高めることもできる。
【００２２】
フォーム原料には、発泡剤としての水が配合され、好ましくは更に触媒、架橋剤、整泡剤等が配合される。
【００２３】
水の配合量は通常、全ポリオール１００重量部に対し０．５〜４．０重量部、特に０．５〜２．５重量部であるが、後述の如く、水を大過剰量で使用して、得られる親水性軟質ポリウレタンフォームの吸水性能を高めることもできる。
【００２４】
触媒としては、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ビス−（ジメチルアミノエチル）エーテル、テトラメチルプロピレンジアミン、トリメチルアミノエチルピペラジン、テトラメチルエチレンジアミン、ジメチルベンジルアミン、メチルモルホリン、エチルモルホリン、トリエチレンジアミン等の軟質ポリウレタンフォームの製造に用いる通常のアミン触媒を使用することができる。上記触媒の使用量は、全ポリオール１００重量部に対し０．００１〜６重量部、特に０．１〜４重量部とすることが好ましい。
【００２５】
また、用途により高硬度のものが望まれる場合に配合する架橋剤としては、トリメチロールプロパン、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジプロピレングリコール等、或いはこれらにプロピレンオキサイド又はエチレンオキサイドを付加させたものなどを用いることができ、その配合量は全ポリオール１００重量部に対して０〜１０重量部とすることが好ましい。
【００２６】
更に、整泡剤としては、通常、軟質ポリウレタンフォーム発泡に使用されるシリコーン系界面活性剤等の整泡剤が使用され、その配合量は、全ポリオール１００重量部に対し０．１〜７重量部、特に０．５〜５重量部とすることができる。
【００２７】
更に、フォーム原料には必要に応じて顔料等の着色剤を配合しても良い。
【００２８】
上記成分が配合された配合物から軟質ポリウレタンフォームを発泡、製造する条件は、通常の条件で良いが、発泡温度は２０〜３０℃が好ましい。
【００２９】
本発明に係る軟質ポリウレタンフォームは、このようなフォーム原料を発泡させて得られる。その発泡方法には特に制限はなく、プレポリマー法、ワンショット法のいずれであっても良いが、後述の如く、プレポリマー法を採用して、得られる親水性軟質ポリウレタンフォームの吸水性能を高めることもできる。
【００３０】
本発明の親水性軟質ポリウレタンフォームは、このような軟質ポリウレタンフォームを熱処理することにより親水性を付与したものである。この熱処理方法としては、フォームのセル骨格表面の一部を熱分解することができる方法であれば良く、マイクロウェーブや熱風処理など様々な方法を採用することができる。
【００３１】
熱処理時の熱分解温度は、フォームの種類によっても異なるが、通常１２０〜２５０℃、特に１６０〜１８０℃程度、とりわけ１７０℃前後であることが好ましい。熱処理温度がこの範囲より低いと十分に親水性を付与し得ず、高いと樹脂が完全に融解し、セル構造が崩れてしまうためである。
【００３２】
なお、この熱処理は、前述の如く、熱プレス処理であることが、フォーム全体を均一に処理して高い吸水性能を付与できる点から好ましい。この場合、熱プレス条件は１２０〜２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃で１〜１０倍、好ましくは２〜４倍、特に２倍程度にプレスすることが好ましい。このプレス倍率が小さ過ぎると十分な吸水性付与効果が得られず、大き過ぎるとフォームのセル構造が保有する空間が小さくなるため、吸水容量が小さくなってしまうためである。
【００３３】
本発明においては、このような熱処理に供する軟質ポリウレタンフォームの製造において、次のような条件を採用することにより、より一層吸水速度、吸水量、吸水保持量といった吸水性能に優れた親水性軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。
(1) ポリオールとして親水性ポリオールを用いる。この親水性ポリオールとしてはＥＯ含有率２０重量％以下、特に５〜１５重量％のポリエーテルポリオールが好ましい。この場合、全ポリオール中の親水性ポリオールの割合は５〜１５重量％であることが好ましい。親水性ポリオールの割合がこの範囲よりも少ないと十分な吸水性能の向上効果を得ることができず、多いと反応を大きく阻害するためである。
(2) プレポリマー法にてフォームを作成する場合は、変成したプレポリマーのＮＣＯ基に対して水を当量比３倍以上、特に３〜１０倍の過剰量用い、親水性軟質ポリウレタンフォームを製造する。この場合、ポリオール成分に対してそのＯＨ基が全てＮＣＯ末端化するようイソシアネート成分を反応させてプレポリマーを得、このプレポリマーに残るフォーム原料を反応発泡させることが好ましい。この場合において、反応させるポリオールとして親水性ポリオールを用いることが、より一層効果的である。
(3) プレポリマー法にてフォームを作成する場合は、ポリオールとして平均分子量３０００〜１２０００の高分子量ポリオールと平均分子量４００〜１０００の低分子量ポリオールとを併用することで、フォームは微細なセル構造を持ち、毛細管効果でより吸水性能を持たせることができる。この場合、ポリオール成分中の低分子量ポリオールの使用割合は、重量比で３０％以上、特に４０〜５０％とすることが好ましい。この範囲以外では微細なセル構造を得ることが困難である。
(4) ワンショット法にてフォームを作成する場合は、フォーム原料のイソシアネートインデックスを８０以下、特に６０〜９５と若干低目に設定する。イソシアネートインデックスがこの範囲より大きいと十分な効果を得ることができず、小さいとフォームの発泡が困難となるからである。この場合において、反応させるポリオールとして親水性ポリオールを用いることが、より一層効果的である。
【００３４】
特に、親水性ポリオールを含むポリオールを用い、大過剰量の水の存在下、プレポリマー法により製造された軟質ポリウレタンフォームを熱プレス処理することにより、吸水速度、吸水量、吸水保持量といった吸水性能に優れた親水性軟質ポリウレタンフォームを得ることができる。
【実施例】
【００３５】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３６】
なお、以下の実施例及び比較例で用いた原料は次の通りである。
［使用原料］
ポリオール１：ポリエーテルポリオール 三洋化成社製 商品名「サンニックスＧＳ３
０００」（平均分子量３０００、水酸基価５６）
ポリオール２：ポリプロピレンポリオール 三井武田ケミカル社製 商品名「アクトコ
ール３２−１６０」（平均分子量１０００、水酸基価１６０）
親水性ポリオール：ポリエーテルポリオール 旭硝子社製 商品名「ＥＸＥＮＯＬ８２
８」(平均分子量４８００、水酸基価３４、ＥＯ含有率１５重量％)
ポリイソシアネート：２，４−ＴＤＩ／２，６−ＴＤＩ＝８０／２０（重量比）の混合
ポリイソシアネート 三井武田ケミカル社製
発泡剤：水
アミン系触媒：トリエチレンジアミン 東洋曹達社製 商品名「ＴＯＹＯＣＡＴＴＦ」
シリコーン系界面活性剤：日本ユニカ社製 商品名「ＳＺ１１２７」
【００３７】
また、得られた軟質ポリウレタンフォームの物性試験方法は次の通りである。
［物性試験］
密度：試験片２００×２００×１０ｍｍの重量を体積で除して求めた（ＪＩＳ Ｋ ６
４０１に準拠）。
吸水速度：０．５ｍｌの水滴をサンプル表面に接触させることで移動させ、この水滴が
完全に吸収されるまでの時間を測定した。
吸水量：１ｇのサンプルを精秤した後、１０ｍｍ角に切り刻み、ビーカーに入れる。サ
ンプルが完全に含浸するよう十分な純水を加え、サンプルが浮かないよう金網
で強制的に含浸し、１時間放置する。その後、金網上に３０分間放置して水を
切り、以下に示す式により吸収量を求めた。
【数１】
吸水保持量：上記の吸水させたサンプルをさらに４時間金網上で放置して水を切り、以
下に示す式により、吸水保持量を求めた。
【数２】
【００３８】
実施例１〜５、比較例１〜５
表１に示す配合と発泡方法で軟質ポリウレタンフォームを製造し、実施例１〜５では各々得られた軟質ポリウレタンフォームを下記方法で熱処理してサンプルとした。比較例１〜５では熱処理せず、そのままサンプルとした。
【００３９】
［熱処理方法］
各配合で発泡させて得られた軟質ポリウレタンフォームを２００ｍｍ×２００ｍｍで厚さ２０ｍｍに切り出し、これを１７０℃にて厚さ方向にプレス倍率２倍で熱プレスし、２００ｍｍ×２００ｍｍで厚さ１０ｍｍのサンプルを得た。
なお、発泡方法のうち、ワンショット法ではポリイソシアネート以外の原料を所定の割合で混合した配合物に更にイソシアネートを混合して発泡させた。また、プレポリマー法では、ポリオールにポリイソシアネートを反応させてプレポリマーを変性し、このプレポリマーに残りの原料を混合して発泡させた。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１より、本発明によれば、吸水性能に優れた親水性軟質ポリウレタンフォームが提供されることが分かる。特に、親水性ポリオールを用い、プレポリマー法により水を過剰量配合した実施例４では吸水速度が著しく速く、吸水量、吸水保持量が共に優れた高吸水性の親水性軟質ポリウレタンフォームが得られた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオールとポリイソシアネートとを含むフォーム原料を発泡させて得られる軟質ポリウレタンフォームを、熱処理してなることを特徴とする親水性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項２】
請求項１において、前記熱処理が熱プレス処理であることを特徴とする親水性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項３】
請求項２において、前記熱プレス処理が１２０〜２５０℃で、前記軟質ポリウレタンフォームをその厚さが１／１〜１／１０となるようにプレスする処理であることを特徴とする親水性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記ポリオールが親水性ポリオールを含むことを特徴とする親水性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項５】
請求項４において、前記親水性ポリオールがエチレンオキサイド含有率２０重量％以下のポリエーテルポリオールであることを特徴とする親水性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記軟質ポリウレタンフォームは、ポリオール成分とイソシアネート成分をプレポリマー法にて変成し、得られたプレポリマーのＮＣＯ基に対して当量比として３倍以上の水を用いて発泡させてなるものであることを特徴とする親水性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、前記ポリオールが平均分子量３０００〜１２０００の高分子量ポリオールと平均分子量４００〜１０００の低分子量ポリオールとを含むことを特徴とする親水性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項において、前記フォーム原料のイソシアネートインデックスが６０〜９５であることを特徴とする親水性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項１】
ポリオールとポリイソシアネートとを含むフォーム原料を発泡させて得られる軟質ポリウレタンフォームを、熱処理してなることを特徴とする親水性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項２】
請求項１において、前記熱処理が熱プレス処理であることを特徴とする親水性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項３】
請求項２において、前記熱プレス処理が１２０〜２５０℃で、前記軟質ポリウレタンフォームをその厚さが１／１〜１／１０となるようにプレスする処理であることを特徴とする親水性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記ポリオールが親水性ポリオールを含むことを特徴とする親水性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項５】
請求項４において、前記親水性ポリオールがエチレンオキサイド含有率２０重量％以下のポリエーテルポリオールであることを特徴とする親水性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記軟質ポリウレタンフォームは、ポリオール成分とイソシアネート成分をプレポリマー法にて変成し、得られたプレポリマーのＮＣＯ基に対して当量比として３倍以上の水を用いて発泡させてなるものであることを特徴とする親水性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、前記ポリオールが平均分子量３０００〜１２０００の高分子量ポリオールと平均分子量４００〜１０００の低分子量ポリオールとを含むことを特徴とする親水性軟質ポリウレタンフォーム。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項において、前記フォーム原料のイソシアネートインデックスが６０〜９５であることを特徴とする親水性軟質ポリウレタンフォーム。
【公開番号】特開２００６−８９５０７（Ｐ２００６−８９５０７Ａ）
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６７０１７（Ｐ２００４−２６７０１７）
【出願日】平成１６年９月１４日（２００４．９．１４）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１４日（２００４．９．１４）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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