軟質ポリウレタン発泡体及びその製造方法
【課題】 低密度で、圧縮残留歪をはじめとする物性を良好にすることができる軟質ポリウレタン発泡体を提供する。また、発泡及び反応時における発熱温度を効果的に低下させることができ、スコーチを抑制することができる軟質ポリウレタン発泡体の製造方法を提供する。
【解決手段】 軟質ポリウレタン発泡体は、密度１０〜２５kg／m3、ＪＩＳ Ｋ６４００で規定された圧縮残留歪が５％以下、発泡及び反応時における温度の高い部位と温度の低い部位とにおける色差が５以下であり、かつ吸水性材料を含有するものである。この軟質ポリウレタン発泡体は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料を発泡及び反応させることにより得られる。その際、ポリウレタン原料に対し、吸水性材料をその吸水能力の範囲内にて水を吸水させた状態で配合させ、吸水性材料中に吸水されている水の蒸発によって発熱温度の上昇を抑制する。
【解決手段】 軟質ポリウレタン発泡体は、密度１０〜２５kg／m3、ＪＩＳ Ｋ６４００で規定された圧縮残留歪が５％以下、発泡及び反応時における温度の高い部位と温度の低い部位とにおける色差が５以下であり、かつ吸水性材料を含有するものである。この軟質ポリウレタン発泡体は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料を発泡及び反応させることにより得られる。その際、ポリウレタン原料に対し、吸水性材料をその吸水能力の範囲内にて水を吸水させた状態で配合させ、吸水性材料中に吸水されている水の蒸発によって発熱温度の上昇を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば家具類、寝具類、自動車の座席等を形成するクッション材に用いられる軟質ポリウレタン発泡体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、密度２５kg／m3以下の軟質ポリウレタン発泡体を製造する際に、発泡剤を水のみとした場合、水の添加量が増すことから発泡及び反応時における発熱温度が１７０℃以上に達する。このため、ポリウレタンの酸化劣化（スコーチ）に基づく自己発火の可能性があると共に、スコーチにより、得られる軟質ポリウレタン発泡体に着色が発生する。そのような事態を回避するために、従来の水の添加量のままで発泡助剤として塩化メチレンや液化炭酸ガスを添加することが知られている。
【０００３】
しかし、塩化メチレンは環境等に悪影響を与える物質の一つであって、使用が規制されている。一方、液化炭酸ガスによる発泡は、液化炭酸ガスを高圧で供給する専用の設備が必要であり、発泡を円滑に行うためには製造条件が限定されるうえに、製造コストも上昇する。そこで、吸熱を目的として、ポリエチレンパウダー等のポリオレフィンパウダーを添加する技術が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。
【特許文献１】特表２００２−５３２５９６号公報（第２頁）
【特許文献２】特開平６−１９９９７３号公報（第２頁及び第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記従来のポリオレフィンパウダーを添加する技術においては、発泡及び反応時における発熱温度の低下に対して効果が認められるが、発熱量を効果的に低減させるためにはポリオレフィンパウダーを増量させることが必要である。その場合、増量されたポリオレフィンパウダーにより、得られる軟質ポリウレタン発泡体の密度が高くなり過ぎると共に、圧縮残留歪等の物性が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、低密度で、圧縮残留歪をはじめとする物性を良好にすることができる軟質ポリウレタン発泡体を提供することにある。その他の目的とするところは、発泡及び反応時における発熱温度を効果的に低下させることができ、スコーチを抑制することができる軟質ポリウレタン発泡体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の軟質ポリウレタン発泡体は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料を発泡及び反応させて得られる軟質ポリウレタン発泡体であって、密度１０〜２５kg／m3、ＪＩＳ Ｋ６４００で規定された圧縮残留歪が５％以下、発泡及び反応時における温度の高い部位と温度の低い部位とにおける色差が５以下であり、かつ吸水性材料を含有することを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に対し、吸水性材料をその吸水能力の範囲内にて水を吸水させた状態で配合し、前記ポリオールとポリイソシアネートとを反応させると共に発泡させ、前記吸水性材料中に吸水されている水の蒸発によって前記発泡及び反応に基づく発熱温度の上昇を抑制することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法は、請求項２に記載の発明において、前記吸水性材料は、（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法は、請求項２又は請求項３に係る発明において、前記吸水性材料に吸水される水の量は、ポリオール１００質量部に対して１〜３０質量部であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１に記載の発明によれば、軟質ポリウレタン発泡体は密度が１０〜２５kg／m3という低密度で、圧縮残留歪が５％以下であり、かつ色差が５以下であって、軟質発泡体として良好な物性を発揮することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法においては、ポリウレタン原料に対し、吸水性材料をその吸水能力の範囲内にて水を吸水させた状態で配合し、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させると共に発泡させる。このため、発泡及び反応時において、吸水性材料中に吸水されている水の蒸発によって気化熱（蒸発熱）が奪われ、発泡及び反応に基づく発熱温度の上昇が抑制される。従って、発泡及び反応時における発熱温度を効果的に低下させることができ、その結果温度の高い部位と温度の低い部位とにおける色差を抑えることができ、得られる軟質ポリウレタン発泡体の着色を抑制することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法においては、吸水性材料として（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂が用いられる。この（メタ）アクリル系吸水性樹脂は、吸水能力が高く、発泡及び反応時に水が染み出すことがないと共に、発熱によって蒸発しやすい。従って、（メタ）アクリル系吸水性樹脂中に保持されている水が発泡剤として機能することなく、発熱を効果的に抑制することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明の軟質ポリウレタンの製造方法においては、吸水性材料に吸水される水の量が、ポリオール１００質量部に対して１〜３０質量部に設定されている。このため、吸水性材料に吸水された水が発泡及び反応時に染み出すことなく、請求項２又は請求項３に係る発明の効果を十分に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態の軟質ポリウレタン発泡体は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料を発泡及び反応させて得られるものである。得られた軟質ポリウレタン発泡体は、密度１０〜２５kg／ｍ3、ＪＩＳ Ｋ６４００で規定された圧縮残留歪が５％以下、発泡及び反応時における温度の高い部位と温度の低い部位とにおける色差が５以下であり、かつ吸水性材料を含有するものである。ここで、色差は発泡及び加熱反応時における温度の高い部位と温度の低い部位におけるイエローインデックスの差（ΔYI）である。
【００１５】
この軟質ポリウレタン発泡体は密度が１０〜２５kg／ｍ3の範囲にある低密度のものであり、クッション性が良く、軽量なものである。軟質ポリウレタン発泡体をこのような低密度にするためには、発泡倍率を４０〜１００倍という高発泡倍率にする必要がある。また、圧縮残留歪が小さく、クッション性が長期間に渡って持続される。更に、色差が小さいため、着色の点でも問題のないものである。また、ＪＩＳ Ｋ６４００で規定された硬さは９０〜１２０Ｎであることが好ましい。圧縮残留歪が５％を越える場合又は硬さが１２０Ｎを越える場合には、軟質ポリウレタン発泡体が硬くなり過ぎてクッション性が低下したりするおそれがある。軟質ポリウレタン発泡体には吸水性材料が残留しているが、その吸水性材料は物性に影響を与えず、吸水性や吸着性を発揮できる場合がある。このような物性をもつ軟質ポリウレタン発泡体は、椅子、ソファー等の家具類、ベッド、マットレス、枕等の寝具類、自動車の座席等を形成するクッション材等として好適に用いられる。
【００１６】
このような物性を有する軟質ポリウレタン発泡体は以下のようにして製造される。すなわち、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に対し、吸水性材料をその吸水能力の範囲内にて水を吸水させた状態で配合し、前記ポリオールとポリイソシアネートとを反応させると共に発泡させることによって製造される。そして、発泡及び反応時における発熱による温度上昇を吸水性材料中に吸水されている水の蒸発によって抑制する。発泡及び反応時の温度が例えば１７０℃以上に上昇すると、発泡体に酸化劣化すなわちスコーチが起きて着色が発生する。この現象を吸水性材料中に含まれる水の蒸発による気化熱に基づいて抑制するのである。
【００１７】
まず、前記ポリウレタン原料について説明する。
ポリオールとしては、ポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオールが用いられる。これらのうち、ポリイソシアネートとの反応性に優れているという点と、ポリエステルポリオールのように加水分解をしないという点から、ポリエーテルポリオールが好ましい。ポリエーテルポリオールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、多価アルコールにプロピレンオキシドとエチレンオキシドとを付加重合させた重合体よりなるポリエーテルポリオール、それらの変性体等が用いられる。多価アルコールとしては、グリセリン、ジプロピレングリコール等が挙げられる。
【００１８】
ポリエーテルポリオールとして具体的には、グリセリンにプロピレンオキシドを付加重合させ、更にエチレンオキシドを付加重合させたトリオール、ジプロピレングリコールにプロピレンオキシドを付加重合させ、更にエチレンオキシドを付加重合させたジオール等が挙げられる。ポリエーテルポリオール中のポリエチレンオキシド単位は１０〜３０モル％程度である。ポリエチレンオキシド単位の含有量が多い場合には、その分水酸基が多く含まれ、ポリイソシアネートとの反応性が高くなる。このポリオールは、原料成分の種類、分子量、縮合度等を調整することによって、水酸基の官能基数や水酸基価を変えることができる。
【００１９】
ポリエステルポリオールとしては、アジピン酸、フタル酸等のポリカルボン酸を、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等のポリオールと反応させることによって得られる縮合系ポリエステルポリオールのほか、ラクトン系ポリエステルポリオール及びポリカーボネート系ポリオールが用いられる。
【００２０】
前記ポリオールと反応させるポリイソシアネートはイソシアネート基を複数個有する化合物であって、具体的にはトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４,４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１,５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、これらの変性物等が用いられる。ポリイソシアネートのイソシアネートインデックスは１００以下又は１００を越えてもよいが、通常９０〜１３０程度の範囲である。ここで、イソシアネートインデックスは、ポリオールの水酸基及び発泡剤としての水に対するポリイソシアネートのイソシアネート基の比を百分率で表したものである。
【００２１】
発泡剤はポリウレタン樹脂を発泡させて軟質ポリウレタン発泡体とするためのもので、例えば水のほかペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、炭酸ガス等が用いられる。発泡剤が水の場合には、軟質ポリウレタン発泡体の密度を１０〜２５kg／m3にするため、その配合量をポリオール１００質量部に対して５〜１０質量部とすることが好ましい。この配合量が５質量部未満では発泡量が少なく、軟質ポリウレタン発泡体の密度が２５kg／m3を越える傾向となり、１０質量部を越えると発泡及び反応時の温度上昇を制御することが難しくなる。
【００２２】
触媒はポリオールとポリイソシアネートとのウレタン化反応を促進するためのものであり、具体的にはトリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、Ｎ,Ｎ´,Ｎ´−トリメチルアミノエチルピペラジン等の３級アミン、オクチル酸スズ（スズオクトエート）等の有機金属化合物、酢酸塩、アルカリ金属アルコラート等が用いられる。ポリウレタン原料にはその他必要に応じて、整泡剤、架橋剤、充填剤、安定剤、着色剤、難燃剤、可塑剤等が配合される。整泡剤としては、シリコーン化合物、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤、ポリエーテルシロキサン、フェノール系化合物等が用いられる。
【００２３】
そして、ポリウレタン原料を発泡及び反応させて軟質ポリウレタン発泡体を製造するが、その際の反応は複雑であり、基本的には次のような反応が主体となっている。すなわち、ポリオールとポリイソシアネートとの付加重合反応（ウレタン化反応）、ポリイソシアネートと発泡剤としての水との泡化反応及びこれらの反応生成物とポリイソシアネートとの架橋反応である。
【００２４】
次に、吸水性材料としては、（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、デンプン等の有機質吸水性材料や、ゼオライト、珪藻土、活性炭等の無機質吸水性材料が用いられる。尚、（メタ）アクリルは、アクリルとメタクリルの双方を意味する略号である。また、（メタ）アクリル酸単位は（メタ）アクリル酸を重合した後の残基を意味し、（メタ）アクリル酸塩単位は（メタ）アクリル酸塩を重合した後の残基を意味する。上記の（メタ）アクリル系吸水性樹脂について説明すると、（メタ）アクリル酸塩を形成する塩としてはナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属塩、アミン塩、アンモニウム塩等が挙げられる。
【００２５】
この（メタ）アクリル系吸水性樹脂は、例えばアクリル酸を水媒体中で架橋剤の存在下に重合し、得られたゲル状重合体をアルカリ金属の水酸化物で中和することにより製造される。架橋剤としては、エチレン性不飽和基を２個以上有する化合物、エチレン性不飽和基と反応性官能基とを有する化合物、反応性官能基を２個以上有する化合物等が用いられる。この架橋剤として具体的には、Ｎ,Ｎ−メチレンビス（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。（メタ）アクリル系吸水性樹脂の例としては、ポリアクリル酸ナトリウムの架橋物〔三洋化成工業（株）製、アクアパール〕が挙げられる。このポリアクリル酸ナトリウムの架橋物は、吸水される水の量に応じて膨潤する。
【００２６】
吸水性材料に吸水される水の量は、ポリウレタン原料の発泡及び反応時に吸水性材料中の水がその表面に染み出して発泡剤として機能することがないように、前記ポリオール１００質量部に対して１〜３０質量部であることが好ましい。この水の量が１質量部未満の場合にはポリウレタン原料の発泡及び反応時における発熱を抑制する効果が不十分であり、３０質量部を越える場合にはポリウレタン原料の発泡及び反応時に水が吸水性材料の表面に染み出して発泡剤として機能するおそれがある。ポリウレタン原料に吸水性材料を配合する場合、吸水性材料の配合量は吸水性材料中に含まれる水の量を目安にして決定されるが、ポリオール１００質量部に対して通常５〜４０部である。
【００２７】
ポリオールとポリイソシアネートとのウレタン化反応を行なう場合には、ポリオールとポリイソシアネートとを直接反応させるワンショット法或はポリオールとポリイソシアネートとを事前に反応させて末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを得、それにポリオールを反応させるプレポリマー法のいずれも採用される。
【００２８】
このようにして得られる軟質ポリウレタン発泡体は、前記のように密度１０〜２５kg／m3、ＪＩＳ Ｋ６４００で規定された圧縮残留歪が５％以下、色差が５以下であり、かつ吸水性材料を含有するものとなる。
【００２９】
さて、軟質ポリウレタン発泡体を製造する場合には、例えばポリエーテルポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤としての水及びアミン触媒を含有するポリウレタン原料に対し、吸水性材料としてポリアクリル酸ナトリウムの架橋物をその吸水能力の範囲内で水を吸水させた状態で配合する。そして、ポリエーテルポリオールとポリイソシアネートとを反応させると共に、ポリイソシアネートと水とを反応させて発泡させることにより軟質ポリウレタン発泡体が製造される。
【００３０】
この製造過程において、発泡、反応時にはポリウレタン原料に混合され、膨潤しているポリアクリル酸ナトリウムの架橋物中に含まれる水は表面に染み出すことなく、発熱によりポリアクリル酸ナトリウムの架橋物中の水が蒸発し、その蒸発によって気化熱が奪われ、発泡体の温度上昇が抑えられる。このため、ポリアクリル酸ナトリウムの架橋物中の水が発泡剤として機能することを避けることができる。それと共に、発泡及び反応時における発泡体の温度が、水を含むポリアクリル酸ナトリウムの架橋物を配合しないときに１７０℃以上に達するのに比べて、発泡及び反応時における温度を１７０℃以下に抑えることができる。従って、１７０℃以上の高温に晒されることで発生する発泡体のスコーチを抑制することができる。
【００３１】
以上の実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
・ 本実施形態の軟質ポリウレタン発泡体は、ポリウレタン原料に対し、吸水性材料をその吸水能力の範囲内にて水を吸水させた状態で配合し、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させると共に発泡させることによって製造される。この製造過程において、発泡及び反応時には発熱によって吸水性材料中に含まれる水が蒸発し、その際に気化熱が奪われることから、発泡体の温度上昇が抑えられる。従って、発泡及び反応時における発熱温度を効果的に低下させ、発泡体のスコーチを抑制することができ、得られる軟質ポリウレタン発泡体の着色を抑えることができる。
【００３２】
・ また、吸水性材料として（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂は、吸水能力が高く、かつ加熱時における水の蒸発性が良好である。このため、ポリウレタン原料の発泡及び反応時に水が吸水性材料の表面に染み出して発泡剤として機能するおそれがない一方、発熱時に吸水性材料中の水が蒸発して気化熱が奪われることにより発泡体の温度上昇が抑えられる。よって、発泡及び反応時の発熱温度をより効果的に低下させ、発泡体のスコーチを抑制し、軟質ポリウレタン発泡体の着色を十分に抑えることができる。また、（メタ）アクリル系吸水性樹脂は吸水能力が高いため、配合量を少なくすることができ、それによる軟質ポリウレタン発泡体の物性に与える影響を少なくすることができる。
【００３３】
・ 更に、吸水性材料に吸水される水の量を、ポリオール１００質量部に対して１〜３０質量部に設定することにより、吸水性材料に吸水された水が発泡及び反応時に染み出して発泡剤として機能することがなく、上記の効果を十分に発揮することができる。
【００３４】
・ 上記のようにして得られた軟質ポリウレタン発泡体は、密度１０〜２５kg／m3、ＪＩＳ Ｋ６４００で規定された圧縮残留歪が５％以下、色差が５以下であり、かつ吸水性材料を含有するものである。従って、低密度で、圧縮残留歪が小さく、軟質ポリウレタン発泡体として良好な物性を発揮することができる。また、発泡及び反応時における温度の高い部位と温度の低い部位とにおける色差が少ないため、製品が前記温度の高い内部と温度の低い表面部との双方に渡る場合でも、着色による不具合を防止することができる。加えて、軟質ポリウレタン発泡体に存在する吸水性材料は、軟質ポリウレタン発泡体の物性には影響を与えず、吸水性材料中の水が蒸発してできた細孔により、吸水性や吸着性を発揮できる場合がある。
【実施例】
【００３５】
以下に、参考例、実施例及び比較例を挙げて、前記実施形態を更に具体的に説明する。
（参考例１）
吸水性材料として、ポリアクリル酸ナトリウムの架橋物（ＳＡＰ）〔三洋化成工業（株）製、アクアパールＡ３、吸水率（吸水能力）は粉体に対して２５０質量％未満〕、シリカゲル〔富士シリシア化学（株）製、サイシリア４７０〕、アエロジル〔日本アエロジル（株）製、ＡＥＲＯＳＩＬ１３０〕、及びゼオライト〔（株）アクシーズケミカル製、平均粒子径２００μｍ、吸水率（吸水能力、最大吸水率）は粉体に対して２５質量％〕について、加熱時における水の保持率（放出率、％）を測定した。すなわち、各吸水性材料について、吸水率２０％の水を吸水させ、その吸水性材料を１００℃の恒温槽に入れて所定の経過時間（分）毎に吸水性材料中の水分量を測定した。そして、経過時間（分）と水の保持率（％）との関係を図１に示した。
【００３６】
図１において、△印はＳＡＰ、◇印はシリカゲル、□印はアエロジル及び○印はゼオライトの場合を示す。この図１に示すように、ＳＡＰは他の３つの吸水性材料に比べて水の保持率が最も低く、１２０分後には保持率１０％以下にまで達する。言い換えれば、ＳＡＰは水の放出率が最も高いことがわかった。
（実施例１〜６及び比較例１〜５）
まず、各実施例及び比較例で用いた粉体について以下に示す。
【００３７】
粉体１： ポリエチレンパウダーのみ
粉体２： 水／ゼオライト（質量比）＝５／１０
粉体３： 水／ゼオライト（質量比）＝２．５／１０
粉体４： 水／ＳＡＰ（質量比）＝５／１
粉体５： 水／ＳＡＰ（質量比）＝５／５
粉体６： 水／ＳＡＰ（質量比）＝５／２
粉体７： 水／ＳＡＰ（質量比）＝５／３
粉体８： 水／ＳＡＰ（質量比）＝５／４
上記のポリエチレンパウダーは、平均粒子径５０μｍの低密度ポリエチレンパウダー〔三井化学（株）製〕である。ゼオライト及びＳＡＰは参考例１で用いたものである。尚、水の蒸発熱は２２５９Ｊ／ｇ、ポリエチレンパウダーの融解潜熱は１９８Ｊ／ｇであり、水の吸熱効果はポリエチレンパウダーより格段に優れていることがわかる。
【００３８】
そして、表１及び表２に示すポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤、整泡剤及び触媒よりなるポリウレタン原料に、前記粉体を混合して混合物を調製した。実施例１〜６においては、吸水性材料としての粉体に水をその吸水能力の範囲内で加えて使用した。一方、比較例１では粉体を加えない例、比較例２では粉体のみを加えた例、更に比較例３、比較例４及び比較例５では粉体に吸水能力以上の水を加えて使用した例を示した。
【００３９】
これらの混合物を縦、横及び深さが各５００ｍｍの発泡容器内に注入し、常温、大気圧下で発泡させた後、加熱炉を通過させて加熱反応（硬化）させることにより軟質スラブ発泡体を得た。得られた軟質スラブ発泡体を切り出すことによってシート状のポリウレタン発泡体を製造した。このポリウレタン発泡体について、密度、硬さ、圧縮残留歪、最高発熱温度及び色差を以下の測定方法に従って測定した。それらの結果を表１及び表２に示した。表１及び表２における略号の意味を次に示す。
（測定方法）
密度（kg／m3）、硬さ（Ｎ）及び圧縮残留歪（％）： ＪＩＳ Ｋ６４００に準じて行った。
【００４０】
最高発熱温度（℃）： 発泡用容器の中央部に熱電対を差込み、発泡及び反応時において上昇した最も高い温度を示した。
色差： 発泡及び加熱反応時における温度の高い発泡体の部位（中央部）と温度の低い部位（側面部）について、色差計〔スガ試験機（株）製、ＳＭカラーコンピューター ＳＭ−４〕により黄変度（白色度）を測定し、それらの色差（ΔYI）で示した。
（略号）
ポリオールＧＰ３０００： ポリエーテルポリオール、三洋化成工業（株）製、水酸基価５６（mgＫＯＨ／ｇ）
アミン触媒ＬＶ３３： 中京油脂（株）製のアミン系触媒
シリコーン整泡剤 Ｂ８１１０： ゴールドシュミット社製
オクチル酸第１スズ ＭＲＨ１１０： 城北化学工業（株）製
ポリイソシアネート Ｔ−８０： 日本ポリウレタン工業（株）製、トルエンジイソシアネート
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
表１に示したように、実施例１〜６においては、発泡及び反応時における最高発熱温度を１６２℃以下に抑えることができ、色差を２．２以下に抑制することができた。従って、得られた軟質ポリウレタン発泡体は、密度が１６．９〜１８．１kg／m3という低密度で、硬さが９５〜１１５Ｎで、かつ圧縮残留歪が３．３〜４．３％であった。一般に、マットレス等の家具類に用いられる軟質ポリウレタン発泡体ではスコーチの目安が５以下とされ、そのような基準を満たすことができた。また、圧縮残留歪は一般に５％以下であることが必要とされていることから、そのような基準を満たしていた。その理由は、発泡及び反応時における発熱により吸水性材料中の水が蒸発し、その蒸発に伴い気化熱が奪われて発熱温度が低下することに基づくものと推測される。
【００４３】
これに対し、表２に示したように、吸水性材料としての粉体を含まない場合（比較例１）には、最高発熱温度が１８２℃に達し、色差が９．１まで増大した。前記のように、色差の目安が５以下とされており、そのような基準を満たすことができなかった。粉体としてポリエチレンパウダーのみを加えた場合（比較例２）には、最高発熱温度が１７２℃に達し、色差が９．５まで増大すると共に、硬さが１２２Ｎで硬くなり、かつ圧縮残留歪が１０．８％で歪が大きくなった。更に、粉体にその吸水能力以上の水を加えて使用した場合（比較例３〜５）には、最高発熱温度が１７９〜１９３℃に達し、色差が８．１〜１０．２まで増大すると共に、圧縮残留歪が８．１〜１０．２％で歪が大きくなった。これは、粉体の吸水能力以上に加えられた水が発泡剤として機能し、発泡が進行したためと考えられる。
【００４４】
尚、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 吸水性材料として、エチレン−ビニルアルコール共重合体、Ｎ−ビニルアミド重合体、ビニルアミン重合体、アルギン酸等を用いることも可能である。
【００４５】
・ 吸水性材料として、（メタ）アクリル系吸水性樹脂等の有機質吸水性材料と、ゼオライト等の無機質吸水性材料とを組合せて使用することも可能である。
・ 軟質ポリウレタン発泡体は、自動車のドアの内張り材、天井材等の自動車内装材、その他キルティング材等として使用することができる。
【００４６】
・ 吸水性材料をその吸水能力の範囲内にて水を吸水させた後、撹拌等により外部に出た水を濾過し、使用に供することもできる。
更に、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
【００４７】
・ 更にＪＩＳ Ｋ６４００で規定された硬さが９０〜１２０Ｎであることを特徴とする請求項１に記載の軟質ポリウレタン発泡体。このように構成した場合には、クッション材等に用いられる軟質ポリウレタン発泡体として適切なものにすることができる。
【００４８】
・ 前記発熱温度を１７０℃以下に設定することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法。この製造方法によれば、スコーチを抑制することができ、得られる軟質ポリウレタン発泡体の色差、圧縮残留歪等の物性を良好なものにすることができる。
【００４９】
・ 前記発泡剤は水であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法。この製造方法によれば、ポリウレタン原料の発泡を簡易かつ速やかに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】水を含む吸水性材料を１００℃に加熱したときの経過時間と水の保持率との関係を示したグラフ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば家具類、寝具類、自動車の座席等を形成するクッション材に用いられる軟質ポリウレタン発泡体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、密度２５kg／m3以下の軟質ポリウレタン発泡体を製造する際に、発泡剤を水のみとした場合、水の添加量が増すことから発泡及び反応時における発熱温度が１７０℃以上に達する。このため、ポリウレタンの酸化劣化（スコーチ）に基づく自己発火の可能性があると共に、スコーチにより、得られる軟質ポリウレタン発泡体に着色が発生する。そのような事態を回避するために、従来の水の添加量のままで発泡助剤として塩化メチレンや液化炭酸ガスを添加することが知られている。
【０００３】
しかし、塩化メチレンは環境等に悪影響を与える物質の一つであって、使用が規制されている。一方、液化炭酸ガスによる発泡は、液化炭酸ガスを高圧で供給する専用の設備が必要であり、発泡を円滑に行うためには製造条件が限定されるうえに、製造コストも上昇する。そこで、吸熱を目的として、ポリエチレンパウダー等のポリオレフィンパウダーを添加する技術が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。
【特許文献１】特表２００２−５３２５９６号公報（第２頁）
【特許文献２】特開平６−１９９９７３号公報（第２頁及び第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記従来のポリオレフィンパウダーを添加する技術においては、発泡及び反応時における発熱温度の低下に対して効果が認められるが、発熱量を効果的に低減させるためにはポリオレフィンパウダーを増量させることが必要である。その場合、増量されたポリオレフィンパウダーにより、得られる軟質ポリウレタン発泡体の密度が高くなり過ぎると共に、圧縮残留歪等の物性が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、低密度で、圧縮残留歪をはじめとする物性を良好にすることができる軟質ポリウレタン発泡体を提供することにある。その他の目的とするところは、発泡及び反応時における発熱温度を効果的に低下させることができ、スコーチを抑制することができる軟質ポリウレタン発泡体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の軟質ポリウレタン発泡体は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料を発泡及び反応させて得られる軟質ポリウレタン発泡体であって、密度１０〜２５kg／m3、ＪＩＳ Ｋ６４００で規定された圧縮残留歪が５％以下、発泡及び反応時における温度の高い部位と温度の低い部位とにおける色差が５以下であり、かつ吸水性材料を含有することを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に対し、吸水性材料をその吸水能力の範囲内にて水を吸水させた状態で配合し、前記ポリオールとポリイソシアネートとを反応させると共に発泡させ、前記吸水性材料中に吸水されている水の蒸発によって前記発泡及び反応に基づく発熱温度の上昇を抑制することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法は、請求項２に記載の発明において、前記吸水性材料は、（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法は、請求項２又は請求項３に係る発明において、前記吸水性材料に吸水される水の量は、ポリオール１００質量部に対して１〜３０質量部であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１に記載の発明によれば、軟質ポリウレタン発泡体は密度が１０〜２５kg／m3という低密度で、圧縮残留歪が５％以下であり、かつ色差が５以下であって、軟質発泡体として良好な物性を発揮することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法においては、ポリウレタン原料に対し、吸水性材料をその吸水能力の範囲内にて水を吸水させた状態で配合し、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させると共に発泡させる。このため、発泡及び反応時において、吸水性材料中に吸水されている水の蒸発によって気化熱（蒸発熱）が奪われ、発泡及び反応に基づく発熱温度の上昇が抑制される。従って、発泡及び反応時における発熱温度を効果的に低下させることができ、その結果温度の高い部位と温度の低い部位とにおける色差を抑えることができ、得られる軟質ポリウレタン発泡体の着色を抑制することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法においては、吸水性材料として（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂が用いられる。この（メタ）アクリル系吸水性樹脂は、吸水能力が高く、発泡及び反応時に水が染み出すことがないと共に、発熱によって蒸発しやすい。従って、（メタ）アクリル系吸水性樹脂中に保持されている水が発泡剤として機能することなく、発熱を効果的に抑制することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明の軟質ポリウレタンの製造方法においては、吸水性材料に吸水される水の量が、ポリオール１００質量部に対して１〜３０質量部に設定されている。このため、吸水性材料に吸水された水が発泡及び反応時に染み出すことなく、請求項２又は請求項３に係る発明の効果を十分に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態の軟質ポリウレタン発泡体は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料を発泡及び反応させて得られるものである。得られた軟質ポリウレタン発泡体は、密度１０〜２５kg／ｍ3、ＪＩＳ Ｋ６４００で規定された圧縮残留歪が５％以下、発泡及び反応時における温度の高い部位と温度の低い部位とにおける色差が５以下であり、かつ吸水性材料を含有するものである。ここで、色差は発泡及び加熱反応時における温度の高い部位と温度の低い部位におけるイエローインデックスの差（ΔYI）である。
【００１５】
この軟質ポリウレタン発泡体は密度が１０〜２５kg／ｍ3の範囲にある低密度のものであり、クッション性が良く、軽量なものである。軟質ポリウレタン発泡体をこのような低密度にするためには、発泡倍率を４０〜１００倍という高発泡倍率にする必要がある。また、圧縮残留歪が小さく、クッション性が長期間に渡って持続される。更に、色差が小さいため、着色の点でも問題のないものである。また、ＪＩＳ Ｋ６４００で規定された硬さは９０〜１２０Ｎであることが好ましい。圧縮残留歪が５％を越える場合又は硬さが１２０Ｎを越える場合には、軟質ポリウレタン発泡体が硬くなり過ぎてクッション性が低下したりするおそれがある。軟質ポリウレタン発泡体には吸水性材料が残留しているが、その吸水性材料は物性に影響を与えず、吸水性や吸着性を発揮できる場合がある。このような物性をもつ軟質ポリウレタン発泡体は、椅子、ソファー等の家具類、ベッド、マットレス、枕等の寝具類、自動車の座席等を形成するクッション材等として好適に用いられる。
【００１６】
このような物性を有する軟質ポリウレタン発泡体は以下のようにして製造される。すなわち、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に対し、吸水性材料をその吸水能力の範囲内にて水を吸水させた状態で配合し、前記ポリオールとポリイソシアネートとを反応させると共に発泡させることによって製造される。そして、発泡及び反応時における発熱による温度上昇を吸水性材料中に吸水されている水の蒸発によって抑制する。発泡及び反応時の温度が例えば１７０℃以上に上昇すると、発泡体に酸化劣化すなわちスコーチが起きて着色が発生する。この現象を吸水性材料中に含まれる水の蒸発による気化熱に基づいて抑制するのである。
【００１７】
まず、前記ポリウレタン原料について説明する。
ポリオールとしては、ポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオールが用いられる。これらのうち、ポリイソシアネートとの反応性に優れているという点と、ポリエステルポリオールのように加水分解をしないという点から、ポリエーテルポリオールが好ましい。ポリエーテルポリオールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、多価アルコールにプロピレンオキシドとエチレンオキシドとを付加重合させた重合体よりなるポリエーテルポリオール、それらの変性体等が用いられる。多価アルコールとしては、グリセリン、ジプロピレングリコール等が挙げられる。
【００１８】
ポリエーテルポリオールとして具体的には、グリセリンにプロピレンオキシドを付加重合させ、更にエチレンオキシドを付加重合させたトリオール、ジプロピレングリコールにプロピレンオキシドを付加重合させ、更にエチレンオキシドを付加重合させたジオール等が挙げられる。ポリエーテルポリオール中のポリエチレンオキシド単位は１０〜３０モル％程度である。ポリエチレンオキシド単位の含有量が多い場合には、その分水酸基が多く含まれ、ポリイソシアネートとの反応性が高くなる。このポリオールは、原料成分の種類、分子量、縮合度等を調整することによって、水酸基の官能基数や水酸基価を変えることができる。
【００１９】
ポリエステルポリオールとしては、アジピン酸、フタル酸等のポリカルボン酸を、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等のポリオールと反応させることによって得られる縮合系ポリエステルポリオールのほか、ラクトン系ポリエステルポリオール及びポリカーボネート系ポリオールが用いられる。
【００２０】
前記ポリオールと反応させるポリイソシアネートはイソシアネート基を複数個有する化合物であって、具体的にはトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４,４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１,５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、これらの変性物等が用いられる。ポリイソシアネートのイソシアネートインデックスは１００以下又は１００を越えてもよいが、通常９０〜１３０程度の範囲である。ここで、イソシアネートインデックスは、ポリオールの水酸基及び発泡剤としての水に対するポリイソシアネートのイソシアネート基の比を百分率で表したものである。
【００２１】
発泡剤はポリウレタン樹脂を発泡させて軟質ポリウレタン発泡体とするためのもので、例えば水のほかペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、炭酸ガス等が用いられる。発泡剤が水の場合には、軟質ポリウレタン発泡体の密度を１０〜２５kg／m3にするため、その配合量をポリオール１００質量部に対して５〜１０質量部とすることが好ましい。この配合量が５質量部未満では発泡量が少なく、軟質ポリウレタン発泡体の密度が２５kg／m3を越える傾向となり、１０質量部を越えると発泡及び反応時の温度上昇を制御することが難しくなる。
【００２２】
触媒はポリオールとポリイソシアネートとのウレタン化反応を促進するためのものであり、具体的にはトリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、Ｎ,Ｎ´,Ｎ´−トリメチルアミノエチルピペラジン等の３級アミン、オクチル酸スズ（スズオクトエート）等の有機金属化合物、酢酸塩、アルカリ金属アルコラート等が用いられる。ポリウレタン原料にはその他必要に応じて、整泡剤、架橋剤、充填剤、安定剤、着色剤、難燃剤、可塑剤等が配合される。整泡剤としては、シリコーン化合物、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤、ポリエーテルシロキサン、フェノール系化合物等が用いられる。
【００２３】
そして、ポリウレタン原料を発泡及び反応させて軟質ポリウレタン発泡体を製造するが、その際の反応は複雑であり、基本的には次のような反応が主体となっている。すなわち、ポリオールとポリイソシアネートとの付加重合反応（ウレタン化反応）、ポリイソシアネートと発泡剤としての水との泡化反応及びこれらの反応生成物とポリイソシアネートとの架橋反応である。
【００２４】
次に、吸水性材料としては、（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、デンプン等の有機質吸水性材料や、ゼオライト、珪藻土、活性炭等の無機質吸水性材料が用いられる。尚、（メタ）アクリルは、アクリルとメタクリルの双方を意味する略号である。また、（メタ）アクリル酸単位は（メタ）アクリル酸を重合した後の残基を意味し、（メタ）アクリル酸塩単位は（メタ）アクリル酸塩を重合した後の残基を意味する。上記の（メタ）アクリル系吸水性樹脂について説明すると、（メタ）アクリル酸塩を形成する塩としてはナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属塩、アミン塩、アンモニウム塩等が挙げられる。
【００２５】
この（メタ）アクリル系吸水性樹脂は、例えばアクリル酸を水媒体中で架橋剤の存在下に重合し、得られたゲル状重合体をアルカリ金属の水酸化物で中和することにより製造される。架橋剤としては、エチレン性不飽和基を２個以上有する化合物、エチレン性不飽和基と反応性官能基とを有する化合物、反応性官能基を２個以上有する化合物等が用いられる。この架橋剤として具体的には、Ｎ,Ｎ−メチレンビス（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。（メタ）アクリル系吸水性樹脂の例としては、ポリアクリル酸ナトリウムの架橋物〔三洋化成工業（株）製、アクアパール〕が挙げられる。このポリアクリル酸ナトリウムの架橋物は、吸水される水の量に応じて膨潤する。
【００２６】
吸水性材料に吸水される水の量は、ポリウレタン原料の発泡及び反応時に吸水性材料中の水がその表面に染み出して発泡剤として機能することがないように、前記ポリオール１００質量部に対して１〜３０質量部であることが好ましい。この水の量が１質量部未満の場合にはポリウレタン原料の発泡及び反応時における発熱を抑制する効果が不十分であり、３０質量部を越える場合にはポリウレタン原料の発泡及び反応時に水が吸水性材料の表面に染み出して発泡剤として機能するおそれがある。ポリウレタン原料に吸水性材料を配合する場合、吸水性材料の配合量は吸水性材料中に含まれる水の量を目安にして決定されるが、ポリオール１００質量部に対して通常５〜４０部である。
【００２７】
ポリオールとポリイソシアネートとのウレタン化反応を行なう場合には、ポリオールとポリイソシアネートとを直接反応させるワンショット法或はポリオールとポリイソシアネートとを事前に反応させて末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを得、それにポリオールを反応させるプレポリマー法のいずれも採用される。
【００２８】
このようにして得られる軟質ポリウレタン発泡体は、前記のように密度１０〜２５kg／m3、ＪＩＳ Ｋ６４００で規定された圧縮残留歪が５％以下、色差が５以下であり、かつ吸水性材料を含有するものとなる。
【００２９】
さて、軟質ポリウレタン発泡体を製造する場合には、例えばポリエーテルポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤としての水及びアミン触媒を含有するポリウレタン原料に対し、吸水性材料としてポリアクリル酸ナトリウムの架橋物をその吸水能力の範囲内で水を吸水させた状態で配合する。そして、ポリエーテルポリオールとポリイソシアネートとを反応させると共に、ポリイソシアネートと水とを反応させて発泡させることにより軟質ポリウレタン発泡体が製造される。
【００３０】
この製造過程において、発泡、反応時にはポリウレタン原料に混合され、膨潤しているポリアクリル酸ナトリウムの架橋物中に含まれる水は表面に染み出すことなく、発熱によりポリアクリル酸ナトリウムの架橋物中の水が蒸発し、その蒸発によって気化熱が奪われ、発泡体の温度上昇が抑えられる。このため、ポリアクリル酸ナトリウムの架橋物中の水が発泡剤として機能することを避けることができる。それと共に、発泡及び反応時における発泡体の温度が、水を含むポリアクリル酸ナトリウムの架橋物を配合しないときに１７０℃以上に達するのに比べて、発泡及び反応時における温度を１７０℃以下に抑えることができる。従って、１７０℃以上の高温に晒されることで発生する発泡体のスコーチを抑制することができる。
【００３１】
以上の実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
・ 本実施形態の軟質ポリウレタン発泡体は、ポリウレタン原料に対し、吸水性材料をその吸水能力の範囲内にて水を吸水させた状態で配合し、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させると共に発泡させることによって製造される。この製造過程において、発泡及び反応時には発熱によって吸水性材料中に含まれる水が蒸発し、その際に気化熱が奪われることから、発泡体の温度上昇が抑えられる。従って、発泡及び反応時における発熱温度を効果的に低下させ、発泡体のスコーチを抑制することができ、得られる軟質ポリウレタン発泡体の着色を抑えることができる。
【００３２】
・ また、吸水性材料として（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂は、吸水能力が高く、かつ加熱時における水の蒸発性が良好である。このため、ポリウレタン原料の発泡及び反応時に水が吸水性材料の表面に染み出して発泡剤として機能するおそれがない一方、発熱時に吸水性材料中の水が蒸発して気化熱が奪われることにより発泡体の温度上昇が抑えられる。よって、発泡及び反応時の発熱温度をより効果的に低下させ、発泡体のスコーチを抑制し、軟質ポリウレタン発泡体の着色を十分に抑えることができる。また、（メタ）アクリル系吸水性樹脂は吸水能力が高いため、配合量を少なくすることができ、それによる軟質ポリウレタン発泡体の物性に与える影響を少なくすることができる。
【００３３】
・ 更に、吸水性材料に吸水される水の量を、ポリオール１００質量部に対して１〜３０質量部に設定することにより、吸水性材料に吸水された水が発泡及び反応時に染み出して発泡剤として機能することがなく、上記の効果を十分に発揮することができる。
【００３４】
・ 上記のようにして得られた軟質ポリウレタン発泡体は、密度１０〜２５kg／m3、ＪＩＳ Ｋ６４００で規定された圧縮残留歪が５％以下、色差が５以下であり、かつ吸水性材料を含有するものである。従って、低密度で、圧縮残留歪が小さく、軟質ポリウレタン発泡体として良好な物性を発揮することができる。また、発泡及び反応時における温度の高い部位と温度の低い部位とにおける色差が少ないため、製品が前記温度の高い内部と温度の低い表面部との双方に渡る場合でも、着色による不具合を防止することができる。加えて、軟質ポリウレタン発泡体に存在する吸水性材料は、軟質ポリウレタン発泡体の物性には影響を与えず、吸水性材料中の水が蒸発してできた細孔により、吸水性や吸着性を発揮できる場合がある。
【実施例】
【００３５】
以下に、参考例、実施例及び比較例を挙げて、前記実施形態を更に具体的に説明する。
（参考例１）
吸水性材料として、ポリアクリル酸ナトリウムの架橋物（ＳＡＰ）〔三洋化成工業（株）製、アクアパールＡ３、吸水率（吸水能力）は粉体に対して２５０質量％未満〕、シリカゲル〔富士シリシア化学（株）製、サイシリア４７０〕、アエロジル〔日本アエロジル（株）製、ＡＥＲＯＳＩＬ１３０〕、及びゼオライト〔（株）アクシーズケミカル製、平均粒子径２００μｍ、吸水率（吸水能力、最大吸水率）は粉体に対して２５質量％〕について、加熱時における水の保持率（放出率、％）を測定した。すなわち、各吸水性材料について、吸水率２０％の水を吸水させ、その吸水性材料を１００℃の恒温槽に入れて所定の経過時間（分）毎に吸水性材料中の水分量を測定した。そして、経過時間（分）と水の保持率（％）との関係を図１に示した。
【００３６】
図１において、△印はＳＡＰ、◇印はシリカゲル、□印はアエロジル及び○印はゼオライトの場合を示す。この図１に示すように、ＳＡＰは他の３つの吸水性材料に比べて水の保持率が最も低く、１２０分後には保持率１０％以下にまで達する。言い換えれば、ＳＡＰは水の放出率が最も高いことがわかった。
（実施例１〜６及び比較例１〜５）
まず、各実施例及び比較例で用いた粉体について以下に示す。
【００３７】
粉体１： ポリエチレンパウダーのみ
粉体２： 水／ゼオライト（質量比）＝５／１０
粉体３： 水／ゼオライト（質量比）＝２．５／１０
粉体４： 水／ＳＡＰ（質量比）＝５／１
粉体５： 水／ＳＡＰ（質量比）＝５／５
粉体６： 水／ＳＡＰ（質量比）＝５／２
粉体７： 水／ＳＡＰ（質量比）＝５／３
粉体８： 水／ＳＡＰ（質量比）＝５／４
上記のポリエチレンパウダーは、平均粒子径５０μｍの低密度ポリエチレンパウダー〔三井化学（株）製〕である。ゼオライト及びＳＡＰは参考例１で用いたものである。尚、水の蒸発熱は２２５９Ｊ／ｇ、ポリエチレンパウダーの融解潜熱は１９８Ｊ／ｇであり、水の吸熱効果はポリエチレンパウダーより格段に優れていることがわかる。
【００３８】
そして、表１及び表２に示すポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤、整泡剤及び触媒よりなるポリウレタン原料に、前記粉体を混合して混合物を調製した。実施例１〜６においては、吸水性材料としての粉体に水をその吸水能力の範囲内で加えて使用した。一方、比較例１では粉体を加えない例、比較例２では粉体のみを加えた例、更に比較例３、比較例４及び比較例５では粉体に吸水能力以上の水を加えて使用した例を示した。
【００３９】
これらの混合物を縦、横及び深さが各５００ｍｍの発泡容器内に注入し、常温、大気圧下で発泡させた後、加熱炉を通過させて加熱反応（硬化）させることにより軟質スラブ発泡体を得た。得られた軟質スラブ発泡体を切り出すことによってシート状のポリウレタン発泡体を製造した。このポリウレタン発泡体について、密度、硬さ、圧縮残留歪、最高発熱温度及び色差を以下の測定方法に従って測定した。それらの結果を表１及び表２に示した。表１及び表２における略号の意味を次に示す。
（測定方法）
密度（kg／m3）、硬さ（Ｎ）及び圧縮残留歪（％）： ＪＩＳ Ｋ６４００に準じて行った。
【００４０】
最高発熱温度（℃）： 発泡用容器の中央部に熱電対を差込み、発泡及び反応時において上昇した最も高い温度を示した。
色差： 発泡及び加熱反応時における温度の高い発泡体の部位（中央部）と温度の低い部位（側面部）について、色差計〔スガ試験機（株）製、ＳＭカラーコンピューター ＳＭ−４〕により黄変度（白色度）を測定し、それらの色差（ΔYI）で示した。
（略号）
ポリオールＧＰ３０００： ポリエーテルポリオール、三洋化成工業（株）製、水酸基価５６（mgＫＯＨ／ｇ）
アミン触媒ＬＶ３３： 中京油脂（株）製のアミン系触媒
シリコーン整泡剤 Ｂ８１１０： ゴールドシュミット社製
オクチル酸第１スズ ＭＲＨ１１０： 城北化学工業（株）製
ポリイソシアネート Ｔ−８０： 日本ポリウレタン工業（株）製、トルエンジイソシアネート
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
表１に示したように、実施例１〜６においては、発泡及び反応時における最高発熱温度を１６２℃以下に抑えることができ、色差を２．２以下に抑制することができた。従って、得られた軟質ポリウレタン発泡体は、密度が１６．９〜１８．１kg／m3という低密度で、硬さが９５〜１１５Ｎで、かつ圧縮残留歪が３．３〜４．３％であった。一般に、マットレス等の家具類に用いられる軟質ポリウレタン発泡体ではスコーチの目安が５以下とされ、そのような基準を満たすことができた。また、圧縮残留歪は一般に５％以下であることが必要とされていることから、そのような基準を満たしていた。その理由は、発泡及び反応時における発熱により吸水性材料中の水が蒸発し、その蒸発に伴い気化熱が奪われて発熱温度が低下することに基づくものと推測される。
【００４３】
これに対し、表２に示したように、吸水性材料としての粉体を含まない場合（比較例１）には、最高発熱温度が１８２℃に達し、色差が９．１まで増大した。前記のように、色差の目安が５以下とされており、そのような基準を満たすことができなかった。粉体としてポリエチレンパウダーのみを加えた場合（比較例２）には、最高発熱温度が１７２℃に達し、色差が９．５まで増大すると共に、硬さが１２２Ｎで硬くなり、かつ圧縮残留歪が１０．８％で歪が大きくなった。更に、粉体にその吸水能力以上の水を加えて使用した場合（比較例３〜５）には、最高発熱温度が１７９〜１９３℃に達し、色差が８．１〜１０．２まで増大すると共に、圧縮残留歪が８．１〜１０．２％で歪が大きくなった。これは、粉体の吸水能力以上に加えられた水が発泡剤として機能し、発泡が進行したためと考えられる。
【００４４】
尚、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 吸水性材料として、エチレン−ビニルアルコール共重合体、Ｎ−ビニルアミド重合体、ビニルアミン重合体、アルギン酸等を用いることも可能である。
【００４５】
・ 吸水性材料として、（メタ）アクリル系吸水性樹脂等の有機質吸水性材料と、ゼオライト等の無機質吸水性材料とを組合せて使用することも可能である。
・ 軟質ポリウレタン発泡体は、自動車のドアの内張り材、天井材等の自動車内装材、その他キルティング材等として使用することができる。
【００４６】
・ 吸水性材料をその吸水能力の範囲内にて水を吸水させた後、撹拌等により外部に出た水を濾過し、使用に供することもできる。
更に、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
【００４７】
・ 更にＪＩＳ Ｋ６４００で規定された硬さが９０〜１２０Ｎであることを特徴とする請求項１に記載の軟質ポリウレタン発泡体。このように構成した場合には、クッション材等に用いられる軟質ポリウレタン発泡体として適切なものにすることができる。
【００４８】
・ 前記発熱温度を１７０℃以下に設定することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法。この製造方法によれば、スコーチを抑制することができ、得られる軟質ポリウレタン発泡体の色差、圧縮残留歪等の物性を良好なものにすることができる。
【００４９】
・ 前記発泡剤は水であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法。この製造方法によれば、ポリウレタン原料の発泡を簡易かつ速やかに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】水を含む吸水性材料を１００℃に加熱したときの経過時間と水の保持率との関係を示したグラフ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料を発泡及び反応させて得られる軟質ポリウレタン発泡体であって、密度１０〜２５kg／m3、ＪＩＳ Ｋ６４００で規定された圧縮残留歪が５％以下、発泡及び反応時における温度の高い部位と温度の低い部位とにおける色差が５以下であり、かつ吸水性材料を含有することを特徴とする軟質ポリウレタン発泡体。
【請求項２】
ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に対し、吸水性材料をその吸水能力の範囲内にて水を吸水させた状態で配合し、前記ポリオールとポリイソシアネートとを反応させると共に発泡させ、前記吸水性材料中に吸水されている水の蒸発によって前記発泡及び反応に基づく発熱温度の上昇を抑制することを特徴とする軟質ポリウレタン発泡体の製造方法。
【請求項３】
前記吸水性材料は、（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法。
【請求項４】
前記吸水性材料に吸水される水の量は、ポリオール１００質量部に対して１〜３０質量部であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法。
【請求項１】
ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料を発泡及び反応させて得られる軟質ポリウレタン発泡体であって、密度１０〜２５kg／m3、ＪＩＳ Ｋ６４００で規定された圧縮残留歪が５％以下、発泡及び反応時における温度の高い部位と温度の低い部位とにおける色差が５以下であり、かつ吸水性材料を含有することを特徴とする軟質ポリウレタン発泡体。
【請求項２】
ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン原料に対し、吸水性材料をその吸水能力の範囲内にて水を吸水させた状態で配合し、前記ポリオールとポリイソシアネートとを反応させると共に発泡させ、前記吸水性材料中に吸水されている水の蒸発によって前記発泡及び反応に基づく発熱温度の上昇を抑制することを特徴とする軟質ポリウレタン発泡体の製造方法。
【請求項３】
前記吸水性材料は、（メタ）アクリル酸単位又は（メタ）アクリル酸塩単位を主構成単位とする水不溶性の（メタ）アクリル系吸水性樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法。
【請求項４】
前記吸水性材料に吸水される水の量は、ポリオール１００質量部に対して１〜３０質量部であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の軟質ポリウレタン発泡体の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２００６−１６４５１（Ｐ２００６−１６４５１Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９３８２８（Ｐ２００４−１９３８２８）
【出願日】平成１６年６月３０日（２００４．６．３０）
【出願人】（０００１１９２３２）株式会社イノアックコーポレーション (1,145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月３０日（２００４．６．３０）
【出願人】（０００１１９２３２）株式会社イノアックコーポレーション (1,145)
【Ｆターム（参考）】
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