(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024173204
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】ポリウレタンフォーム、及び該ポリウレタンフォームを用いた、粘着テープ基材
(51)【国際特許分類】
C08G 18/66 20060101AFI20241205BHJP
C08G 18/48 20060101ALI20241205BHJP
C08G 101/00 20060101ALN20241205BHJP
【FI】
C08G18/66 074
C08G18/48
C08G101:00
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023091454
(22)【出願日】2023-06-02
(71)【出願人】
【識別番号】000119232
【氏名又は名称】株式会社イノアックコーポレーション
(71)【出願人】
【識別番号】593139123
【氏名又は名称】株式会社ロジャースイノアック
(74)【代理人】
【識別番号】100112874
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 薫
(74)【代理人】
【識別番号】100147865
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 美和子
(72)【発明者】
【氏名】内田 健斗
(72)【発明者】
【氏名】花木 紗緒理
(72)【発明者】
【氏名】小出 昌仁
【テーマコード(参考)】
4J034
【Fターム(参考)】
4J034BA08
4J034CA03
4J034CA04
4J034CA05
4J034CB03
4J034CB04
4J034CB05
4J034CC03
4J034CC07
4J034CC08
4J034CC09
4J034CD04
4J034CD05
4J034CD06
4J034DA01
4J034DB04
4J034DB05
4J034DF01
4J034DF02
4J034DG02
4J034DG03
4J034DG04
4J034DG06
4J034DH00
4J034EA11
4J034EA12
4J034HA01
4J034HA02
4J034HA06
4J034HA07
4J034HB06
4J034HB07
4J034HC03
4J034HC12
4J034HC13
4J034HC17
4J034HC22
4J034HC46
4J034HC52
4J034HC61
4J034HC64
4J034HC65
4J034HC67
4J034HC71
4J034HC73
4J034JA42
4J034KA01
4J034KB02
4J034KC16
4J034KC17
4J034KC18
4J034KC23
4J034KC35
4J034KD01
4J034KD02
4J034KD03
4J034KD08
4J034KD11
4J034KD12
4J034KE02
4J034NA01
4J034NA02
4J034NA03
4J034NA05
4J034NA07
4J034NA08
4J034QA01
4J034QA02
4J034QA03
4J034QA05
4J034QB01
4J034QB14
4J034QC01
4J034QC03
4J034QC08
4J034RA03
4J034RA05
4J034RA08
4J034RA10
4J034RA12
4J034RA14
(57)【要約】
【課題】環境維持に貢献できるポリウレタンフォームの技術を提供すること。
【解決手段】本技術では、ポリオール、及びイソシアネートを含む組成物から得られるポリウレタンフォームであって、前記ポリオールは、重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオール、及び分子量300以下のポリオールを含有する、ポリウレタンフォームを提供する。本技術に係るポリウレタンフォームは、VDA278に基づく方法に準拠して測定したシリコーン含有量を、0.25ppm以下とすることができる。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリオール、及びイソシアネートを含む組成物から得られるポリウレタンフォームであって、
前記ポリオールは、重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオール、及び分子量300以下のポリオールを含有する、
ポリウレタンフォーム。
【請求項2】
VDA278に基づく方法に準拠して測定したシリコーン含有量が、0.25ppm以下である、請求項1に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項3】
前記重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオールは、バイオマス由来のポリエーテルポリオールである、請求項1又は2に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項4】
密度が100kg/m3以上である、請求項1又は2に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項5】
前記分子量300以下のポリオールは、官能基数2のポリオール、及び官能基数3のポリオールを含有する、請求項1又は2に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項6】
請求項1又は2に記載のポリウレタンフォームを用いた、粘着テープ基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本技術は、ポリウレタンフォーム、及び該ポリウレタンフォームを用いた、粘着テープ基材に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリウレタンフォームは、ソファーや椅子等の家具、マットレスや枕等の寝具、下着等
の衣類、食器用スポンジや掃除用スポンジ等の生活必需品、車内シート等の車両・航空機内装用製品、携帯電話、カメラ、テレビ等の電子機器や家電等の電気機器、玩具、雑貨に至るまで、様々な分野で幅広く使用されている。そして、それぞれの分野や目的に応じて、品質を向上させたり、新たな機能を付与したりと、様々な開発が進められている。
【0003】
例えば、特許文献1には、発泡体基材と、前記発泡体基材の両面にそれぞれ第1の粘着剤層及び第2の粘着剤層を有する両面粘着テープであって、前記発泡体基材と前記第1の粘着剤層の間、及び、前記発泡体基材と前記第2の粘着剤層の間に、引張破断点応力が4MPa以上である第1の樹脂層及び第2の樹脂層をそれぞれ有し、前記第1の樹脂層及び第2樹脂層の少なくとも一方は、引張弾性率が50MPa以下である、両面粘着テープが開示されており、前記発泡体基材として、ポリウレタンフォームを用いることができる旨が記載されている。
【0004】
また、近年、環境への配慮や持続可能な社会の形成に貢献するために、バイオマス資源を用いて発泡体を製造する技術も提案されている。例えば、特許文献2には、生物由来グリセリンのアルキレンオキサイド付加物(a1)、ショ糖のアルキレンオキサイド付加物(a2)、およびソルビトールのアルキレンオキサイド付加物(a3)からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、かつ数平均分子量が200~1200である生物由来ポリオール(a)、ひまし油(k)、および生物由来炭酸塩(b)を含有し、かつ、その全重量中の生物由来率が50重量%以上であるポリウレタン樹脂製造用ポリオール成分(Z)とポリイソシアネート成分(Q)とを反応させてなり、生物由来率が36重量%以上であるポリウレタン樹脂(C);該ポリウレタン樹脂(C)で構成されてなるポリウレタン樹脂成形品が開示されている。
【0005】
また、特許文献3には、ポリエーテルポリオールの一原料である1、3-プロパンジオールとして、デンプンを発酵させることにより得られたものを使用した、1、3-プロパンジオールと、3価以上のアルコールとを、これらの合計100モル%に対して1、3-プロパンジオールが90~99.3モル%の割合で脱水縮合させることにより得られるポリエーテルポリオールを用いることで、植物度10%超であり、従来と同等の効果を有する軟質ポリウレタン発泡体を得る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】国際公開第2020/059791号公報
【特許文献2】特開2013-189627号公報
【特許文献3】特開2014-162813号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
前述の通り、環境への配慮や持続可能な社会の形成に貢献するために、様々な開発が進められつつあるが、まだまだ開発の途である。例えば、好適なポリウレタンフォームを製造するためには、整泡剤を要する場合が多いが、整泡剤にはシリコーン等の揮発性有機化合物(VOC:Volatile Organic Compound)を含有するものもあり、環境に配慮しつつ、ポリウレタンフォームを製造することは難しいといった実情がある。
【0008】
そこで、本技術では、環境維持に貢献できるポリウレタンフォームの技術を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本技術では、まず、ポリオール、及びイソシアネートを含む組成物から得られるポリウレタンフォームであって、
前記ポリオールは、重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオール、及び分子量300以下のポリオールを含有する、ポリウレタンフォームを提供する。
本技術に係るポリウレタンフォームは、VDA278に基づく方法に準拠して測定したシリコーン含有量を、0.25ppm以下とすることができる。
本技術に係るポリウレタンフォームに含有される前記重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオールとしては、バイオマス由来のポリエーテルポリオールを用いることができる。
本技術に係るポリウレタンフォームは、密度を100kg/m3以上とすることができる。
本技術に係るポリウレタンフォームに含有される前記分子量300以下のポリオールは、官能基数2のポリオール、及び官能基数3のポリオールを含有することができる。
【0010】
本技術では、次に、本技術に係るポリウレタンフォームを用いた、粘着テープ基材を提供する。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本技術を実施するための好適な形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、いずれの実施形態も組み合わせることが可能である。また、これらにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。
【0012】
1.ポリウレタンフォーム製造用組成物
本技術に係るポリウレタンフォームは、ポリオール、及びイソシアネートを含む組成物を用いて製造される。本技術に係るポリウレタンフォームの製造に用いる組成物は、必要に応じて、充填剤、触媒、酸化防止剤、吸湿剤、整泡剤、発泡剤等を含有させることもできる。
【0013】
本技術に係るポリウレタンフォームは、後述するように、メカニカルフロス法を用いて製造することが好ましい。即ち、本技術に係るポリウレタンフォームの製造に用いる組成物は、メカニカルフロス用の組成物として好適に用いることができる。以下、各成分について、詳細に説明する。
【0014】
(1)ポリオール
本技術では、ポリオールとして、重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオール、及び分子量300以下のポリオールを用いることを特徴とする。
【0015】
(1-1)重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオール
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフラン等の環状エーテルをそれぞれ重合させて得られるポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリトリメチレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等、及び、これらのコポリエーテルが挙げられる。また、グリセリンやトリメチロールエタン等の多価アルコールを用い、上記の環状エーテルを重合させて得ることもできる。本技術では、この中から、重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオールを選択して用いることができる。
【0016】
本技術で用いるポリエーテルポリオールの重量平均分子量の下限は、1200以上であれば本技術の作用や効果を発揮することができるが、好ましくは1500以上、より好ましくは2000以上、更に好ましくは2200以上である。また、重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオールの重量平均分子量の上限は、本技術の作用や効果を損なわない限り限定されないが、好ましくは12000以下、より好ましくは7000以下、更に好ましくは5000以下である。
【0017】
本技術に用いる重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオールの量は、本技術の作用や効果を損なわない限り、自由に設定することができる。本技術では、組成物中の重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオールの下限値は、ポリオール100質量部中において、例えば50質量部以上、好ましくは60質量部以上、より好ましくは70質量部以上、更に好ましくは80質量部以上である。ポリオール100質量部中の重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオールの下限値をこの範囲とすることで、ウレタン樹脂骨格のソフトセグメント部の性質が優位に出現し、柔軟性を保持することができる。。
【0018】
組成物中の重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオールの上限値は、ポリオール100質量部中において、例えば、99.9質量部以下、99.8質量部以下、99.7質量部以下、99.6質量部以下に設定することができる。
【0019】
(1-2)分子量300以下のポリオール
本技術では、分子量300以下のポリオールを用いることで、良質なポリウレタンフォームを製造することが可能である。なお、本技術において、分子量300以下のポリオールとしてポリマーを用いる場合は、「分子量」は「重量平均分子量」に読み替える。
【0020】
本技術で用いる分子量300以下のポリオールの分子量の下限は、本技術の作用や効果を損なわない限り限定されないが、好ましくは48以上、より好ましくは60以上、更に好ましくは70以上である。また、ポリオールの分子量の上限は、例えば、300以下、250以下、200以下、150以下である。
【0021】
分子量300以下のポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール(プロピレングリコール)、1,3-プロパンジオール(トリメチレングリコール)、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、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、ジエチレングリコール等のジオール;1,2,3-プロパントリオール(グリセリン)、1,2,4-ブタントリオール、1,2,3-ブタントリオール、1,2,3-ペンタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、1,3,5-ペンタントリオール、2,3,4-ペンタントリオール、1,2,6-ヘキサントリオール、1,2,3-ヘキサントリオール、1,3,5-ヘキサントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、1,2,3-ペンタントリオール、2,3,4-ペンタントリオール、1,3,5-ペンタントリオール、1,2,8-オクタントリオール、1,2,3-オクタントリオール、1,2,9-ノナントリオール、1,2,3-ノナントリオール等のトリオール;1,2,3,4-ブタンテトラオール、1,2,3,5-ペンタンテトラオール、1,2,4,5-ヘキサンテトラオール等のテトラオール等の多価アルコールが挙げられる。
【0022】
また、重量平均分子量が300以下であれば、例えば、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルエーテルポリオール等のポリマーを用いることもできる。
【0023】
本技術では、分子量300以下のポリオールとして、前述したジオール等の官能基数2のポリオールや前述したトリオール等の官能基数3のポリオールを用いることが好ましく、官能基数2のポリオール及び官能基数3のポリオールを併用することが好ましい。官能基数2の分子量300以下のポリオールは、分子量が小さくイソシアネートと反応しやすいため、初期反応の促進に寄与し、反応熱で後続する反応の促進にも寄与する。一方、官能基数3の分子量300以下のポリオールは、ポリウレタンフォームの立体構造の構築に寄与する。そのため、官能基数2のポリオール及び官能基数3のポリオールを併用することで、製造時の反応効率を向上させると共に、製造されるポリウレタンフォームの品質を向上(圧縮残留歪の低減等)させることができる。
【0024】
官能基数2のポリオールの中では、1,3-プロパンジオール(トリメチレングリコール)を用いることが好ましく、官能基数3のポリオールの中では、1,2,3-プロパントリオール(グリセリン)を用いることが好ましい。
【0025】
本技術に用いる分子量300以下のポリオールの量は、本技術の作用や効果を損なわない限り、自由に設定することができる。本技術では、組成物中の分子量300以下のポリオールの下限値は、ポリオール100質量部中において、例えば0.1質量部以上、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1.5質量部以上、更に好ましくは3.0質量部以上である。ポリオール100質量部中の分子量300以下のポリオールの下限値をこの範囲とすることで、より良質なポリウレタンフォームを製造することが可能となる。
【0026】
組成物中の分子量300以下のポリオールの上限値は、ポリオール100質量部中において、例えば10.0質量部以下、好ましくは9.0質量部以下、より好ましくは8.0質量部以下、更に好ましくは7.0質量部以下である。ポリオール100質量部中の分子量300以下のポリオールの上限値をこの範囲とすることで、ハードセグメント部位の性質(柔軟性を損ない高硬度化する性質)が、優位に出現しないようにすることができる。
【0027】
(1-3)その他のポリオール
本技術では、本技術の作用や効果を損なわない限り、重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオールや分子量300以下のポリオール以外のポリオール、即ち、重量平均分子量が300超1200未満のポリオールを用いることも可能である。重量平均分子量が300超1200未満のポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルエーテルポリオール等のポリウレタンフォームの製造に用いることができる一般的なポリオールの中から、重量平均分子量が300超1200未満のポリオールを1種又は2種以上選択して用いることができる。
【0028】
本技術では、以上説明したポリオールとして、バイオマス由来のポリオールを用いることが好ましい。本技術では、後述する実施例で実証する通り、重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオールや分子量300以下のポリオールとしてバイオマス由来のポリオールを用いても、良質なポリウレタンフォームを製造することができるため、製造されたポリウレタンフォームのバイオマス率を向上させ、環境維持や持続可能な社会の形成に貢献することができる。
【0029】
バイオマス由来の重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオールとしては、動植物由来のポリオールの縮合体等が挙げられ、本技術では、トウモロコシ等の植物由来の1,3-プロパンジオールの縮合体を好適に用いることができる。1,3-プロパンジオールの縮合体は、分岐がなくストレートな主鎖構造であることにより、ポリウレタンフォームの製造において、反応時の立体障害が小さく、スムーズに高分子化されるために、整泡剤の量を低減したり、整泡剤を用いなかったりした場合でも、良質なポリウレタンフォームを製造することができると推測される。
【0030】
バイオマス由来の分子量300以下のポリオールとしては、トウモロコシ等の動植物由来の1,3-プロパンジオールや、動植物由来の1,2,3-プロパントリオール(グリセリン)が挙げられる。例えば、バイオマス由来の重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオールとして動植物由来の1,3-プロパンジオールの縮合体を用いる場合、バイオマス由来の分子量300以下のポリオールとして、動植物由来の1,3-プロパンジオールを用いることで、1,3-プロパンジオールが鎖延長剤として作用する際に、反応時の立体障害を小さくでき、より効率的な高分子化を実現することができる。また、バイオマス由来の分子量300以下のポリオールとして、動植物由来の1,3-プロパンジオールに加えて植物由来の1,2,3-プロパントリオール(グリセリン)を併用することで、官能基数3の1,2,3-プロパントリオール(グリセリン)がポリウレタンフォームの立体構造の構築に寄与するため、ポリウレタンフォームの品質を更に向上させることができる。
【0031】
バイオマス由来のその他のポリオール(重量平均分子量が300超1200未満のポリオール)としては、例えば、動植物を由来とするポリオールが挙げられる。植物由来ポリオールとしては、例えば、ヒマシ油、大豆油、パーム油、パーム核油、ヤシ油、カシューナッツ殻油(CNSL(Cashew Nuts Shell Liquid))、カシューナッツ油、オリーブ油、綿実油、サフラワー油、ゴマ油、ヒマワリ油、アマニ油等の天然油脂、又はその誘導体(例えば、変性天然油脂ポリオール、未変性天然油脂ポリオールなど)が挙げられる。
【0032】
(2)イソシアネート
本技術に用いることができるイソシアネートは、本技術の目的や作用効果を損なわない限り、ポリウレタンフォームの製造に用いることができるイソシアネートを、1種又は2種以上、自由に選択して用いることができる。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、ジシクロヘキサメタンジイソシアネート等の脂肪族系イソシアネート;トルエ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)、ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ポリメリックポリイソシアネート等の芳香族系イソシアネート;これらを変性して得られる変性ポリイソシアネート等が挙げられる。この中でも、本技術では、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を用いることが好ましく、ポリメリックMDI(クルードMDI)、ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDIを用いることがより好ましい。
【0033】
また、本技術では、平均官能基数が2.3以下のイソシアネートを用いることが好ましい。平均官能基数が2.3以下のイソシアネートを用いることで、製造されるポリウレタンフォームの伸びをより向上させることができる。平均官能基数が2.3以下のイソシアネートとしては、例えば、ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI等が挙げられる。
【0034】
また、ポリウレタンフォームのイソシアネートインデックスも、本技術の作用や効果を損なわない限り特に限定されない。本技術では、イソシアネートインデックスの下限値は、例えば90以上、好ましくは95以上、より好ましくは100以上である。イソシアネートインデックスの下限値をこの範囲とすることで、ポリウレタンフォームの機械的強度(引張り・伸び)や硬さを向上させることができる。
【0035】
イソシアネートインデックスの上限値は、例えば120以下、好ましくは110以下、より好ましくは105以下である。イソシアネートインデックスの上限値をこの範囲とすることで、ポリウレタンフォームの機械的強度(引張り・伸び)や硬さが大きくなりすぎるのを防止し、柔軟性を向上させることができる。
【0036】
なお、本技術において、イソシアネートインデックスは、[(ポリウレタンフォーム製造用組成物中のイソシアネート当量/ポリウレタンフォーム製造用組成物中の活性水素の当量)×100]で算出した値である。
【0037】
(3)充填剤
本技術に用いることができる充填剤は、本技術の目的や作用効果を損なわない限り、ポリウレタンフォームの製造に用いることができる充填剤を、1種又は2種以上、自由に選択して用いることができる。充填剤は、メカニカルフロス法にてポリウレタンフォームを製造する場合には、造核剤(発泡基点)としても機能する。例えば、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、及び水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、アルミナ三水和物、シリカ、タルク、炭酸カルシウム、粘土等が挙げられる。これらの中でも、金属水酸化物は、ポリウレタンフォームに難燃性を付与することもできる観点から好ましく、金属水酸化物の中でも水酸化アルミニウムがより好ましい。
【0038】
本技術に係るポリウレタンフォームの製造に用いる組成物中の充填剤の量は、本技術の作用や効果を損なわない限り、自由に設定することができる。本技術では、組成物中の充填剤の含有量の下限値は、ポリオール100質量部に対して、例えば、1質量部以上、好ましくは3質量部以上、より好ましくは5質量部以上である。組成物中の充填剤の含有量の上限値は、ポリオール100質量部に対して、例えば、20質量部以下、好ましくは18質量部以下、より好ましくは15質量部以下である。
【0039】
(4)触媒
本技術に係るポリウレタンフォームの製造には、触媒を用いることができる。本技術に用いることができる触媒としては、本技術の作用や効果を損なわない限り、ポリウレタンフォームの製造に用いることができる触媒を、1種又は2種以上、自由に選択して用いることができる。
【0040】
触媒としては、例えば、有機鉄化合物(鉄アセチルアセトナート等)、有機ニッケル化合物(ニッケルアセチルアセトナート、オクチル酸ニッケル、ナフテン酸ニッケル等)、有機錫化合物(オクチル酸スズ(II)(2-エチルヘキサン酸スズ、スタナスオクトエート等)、有機ビスマス化合物(オクチル酸ビスマス、ナフテン酸ビスマス等)、有機鉛化合物(オクタン酸鉛、ナフテン酸鉛等)、有機コバルト化合物(コバルトアセチルアセトナート、オクチル酸コバルト、ナフテン酸コバルト等)、有機ジルコニウム化合物(ジルコニウムアセチルアセトナート等)、有機亜鉛化合物等の金属触媒(有機金属触媒)や、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン(TEDA)、テトラメチルグアニジン、ジエタノールアミン、ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N,N′,N″,N″-ペンタメチルジエチレントリアミン、イミダゾール系化合物、ジメチルピペラジン、N-メチル-N’-(2-ジメチルアミノ)エチルピペラジン、N-メチル-N’-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン等のピペラジン系アミン、N-メチルモルホリン、N-エチルモルホリン等のモルホリン系アミン、1,8-ジアザビシクロ-[5,4,0]-ウンデセン-7(DBU)、1,5-ジアザビシクロ-[4,3,0]-ノネン-5(DBN)、1,8-ジアザビシクロ-[5,3,0]-デセン-7(DBD)、1,4-ジアザビシクロ-[3,3,0]オクテン-4(DBO)等のDBU同属体と称されるアミン等のアミン触媒が挙げられる。
【0041】
本技術に係るポリウレタンフォームの製造に用いる組成物中の触媒の量は、本技術の作用や効果を損なわない限り、自由に設定することができる。本技術では、組成物中の触媒の含有量の下限値は、ポリオール100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1.0質量部以上である。組成物中の触媒の含有量の下限値を、この範囲とすることにより、製造時における各種反応を制御することができ、その結果、機械的特性や外観の優れたポリウレタンフォームを得ることができる。
【0042】
本技術では、組成物中の触媒の含有量の上限値は、ポリオール100質量部に対して、例えば、10質量部以下、好ましくは8質量部以下、より好ましくは6質量部以下である。組成物中の触媒の含有量の上限値を、この範囲とすることにより、製造時における各種反応の不安定化を防止することができる。その結果、機械的特性や外観の優れたポリウレタンフォームを得ることができる。
【0043】
(5)酸化防止剤
本技術に係るポリウレタンフォームの製造には、酸化防止剤を用いることができる。本技術に用いることができる酸化防止剤としては、本技術の作用や効果を損なわない限り、ポリウレタンフォームの製造に用いることができる酸化防止剤を、1種又は2種以上、自由に選択して用いることができる。例えば、ナフチルアミン系、ジフェニルアミン系、p-フェニルジアミン系、キノリン系、ヒドロキノン誘導体、モノフェノール系、チオビスフェノール系、ヒンダートフェノール系、亜リン酸エステル系等から1種以上を自由に組み合わせて用いることができる。
【0044】
本技術に係るポリウレタンフォームの製造に用いる組成物中の酸化防止剤の量は、本技術の作用や効果を損なわない限り、自由に設定することができる。本技術では、組成物中の酸化防止剤の含有量の下限値は、ポリオール100質量部に対して、例えば、0.01質量部以上、好ましくは0.03質量部以上、より好ましくは0.05質量部以上である。組成物中の酸化防止剤の含有量の下限値を、この範囲とすることにより、スコーチ防止による変色防止効果を向上させることができる。
【0045】
本技術では、組成物中の酸化防止剤の含有量の上限値は、ポリオール100質量部に対して、例えば、5質量部以下、好ましくは3質量部以下、より好ましくは1質量部以下である。組成物中の酸化防止剤の含有量の上限値を、この範囲とすることにより、コスト削減に貢献することができる。
【0046】
(6)吸湿剤
本技術に係るポリウレタンフォームの製造には、吸湿剤を用いることができる。吸湿剤を用いることで、反応雰囲気中や材料に含まれる水分によって、意図しない発泡を防止することができる。特に、メカニカルフロス法にてポリウレタンフォームを製造する場合には、吸湿剤を用いることが好ましい。本技術に用いることができる吸湿剤としては、本技術の作用や効果を損なわない限り、ポリウレタンフォームに用いることができる吸湿剤を、1種又は2種以上、自由に選択して用いることができる。吸湿剤としては、例えば、ゼオライト、シリカゲル、酸化カルシウム、活性炭、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等を挙げることができる。
【0047】
本技術に係るポリウレタンフォーム製造に用いる組成物中の吸湿剤の量は、本技術の作用や効果を損なわない限り、自由に設定することができる。本技術では、組成物中の吸湿剤の含有量の下限値は、ポリオール100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1.0質量部以上である。組成物中の吸湿剤の含有量の上限値は、ポリオール100質量部に対して、例えば、10質量部以下、好ましくは5質量部以下、より好ましくは3質量部以下である。
【0048】
(7)整泡剤
本技術では、後述する実施例で実証するように、整泡剤を用いなくても良質なポリウレタンフォームを製造することができるが、整泡剤を用いることも可能である。本技術では、整泡剤を用いる場合であっても、従来よりも少量の整泡剤で、良質なポリウレタンフォームを製造することができる。
【0049】
本技術に用いることができる整泡剤としては、本技術の作用や効果を損なわない限り、ポリウレタンフォームの製造に用いることができる整泡剤を、1種又は2種以上、自由に選択して用いることができる。例えば、シリコーン系整泡剤、含フッ素化合物系整泡剤、界面活性剤等を挙げることができる。シリコーン系整泡剤としては、シロキサン鎖主体からなるもの、シロキサン鎖とポリエーテル鎖が線状の構造をとるもの、分岐し枝分かれしたもの、ポリエーテル鎖がシロキサン鎖にペンダント状に変性されたもの等が挙げられる。
【0050】
本技術に係るポリウレタンフォームの製造に用いる組成物中の整泡剤の量は、本技術の作用や効果を損なわない限り、自由に設定することができる。本技術では、ポリオール100質量部に対して、例えば、10質量部以下、好ましくは7質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは3質量部以下、より更に好ましくは1質量部以下、特に好ましくは0質量部である。組成物中の整泡剤の含有量を低減することで、環境維持に貢献することができる。
【0051】
(8)造泡用気体
本技術に係るポリウレタンフォームの製造には、造泡用気体を用いることができる。本技術に用いることができる造泡用気体としては、本技術の作用や効果を損なわない限り、ポリウレタンフォームの製造に用いることができる造泡用気体を、1種又は2種以上、自由に選択して用いることができる。
【0052】
造泡用気体としては、例えば、乾燥空気、窒素等の不活性ガスが挙げられる。造泡用気体のその他原料との混合割合は、本技術の目的や作用効果を損なわない限り、製造するポリウレタンフォームの用途等に応じて自由に設定することができる。本技術では、造泡用気体のその他原料との混合割合は、造泡用気体とその他の原料を合わせた100体積%中、例えば10体積%以上、好ましくは15体積%以上、より好ましくは20体積%以上に設定することができる。
【0053】
本技術では、造泡用気体のその他原料との混合割合の上限値は、造泡用気体とその他の原料を合わせた100体積%中、例えば100体積%以下、95体積%以下、90体積%以下に設定することができる。
【0054】
(9)発泡剤
本技術に係るポリウレタンフォームは、後述するように、メカニカルフロス法によって製造することができるため、その場合は発泡剤が無くても本技術に係るポリウレタンフォームを製造することが可能であるが、本技術では、発泡剤を用いることも可能である。本技術に用いることができる発泡剤としては、本技術の目的や作用効果を損なわない限り、ポリウレタンフォームの製造に用いることができる発泡剤を、1種又は2種以上、自由に選択して用いることができる。
【0055】
本技術に用いることができる発泡剤としては、化学的発泡剤や物理的発泡剤のいずれも用いることができる。化学的発泡剤としては、例えば、水や、ギ酸、酢酸等のカルボン酸等の前述したイソシアネートと反応することにより炭酸ガスを発生させて発泡が起きる反応型発泡剤や、揮発性を有する炭化水素等の物理的発泡剤や、有機系又は無機系の熱分解型化学発泡剤が挙げられる。無機系発泡剤としては、炭酸水素ナトリウム、炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、水素化ホウ素ナトリウム、無水クエン酸モノソーダ等が挙げられる。
【0056】
物理的発泡剤としては、例えば、ハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)及びハイドロフルオロカーボン(HFC)等のフロン類、ハイドロフルオロオレフィン(HFO)、ヘプタン、ヘキサン、ペンタン、シクロペンタン等の炭化水素、二酸化炭素等が挙げられる。
【0057】
本技術に係るポリウレタンフォームの製造に用いる組成物中の発泡剤の量は、本技術の作用や効果を損なわない限り、自由に設定することができる。本技術では、組成物中の発泡剤の含有量を、ポリオール100質量部に対して、例えば、10質量部以下、好ましくは7質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。組成物中の発泡剤の含有量の上限値を、この範囲とすることにより、発泡過剰による形成不良を抑制することができ、また、コスト削減に貢献することもできる。
【0058】
(10)その他
本技術に係るポリウレタンフォームの製造には、本技術の作用や効果を損なわない限り、その他の成分として、ポリウレタンフォームの製造に用いることができる各種成分を、目的に応じて1種又は2種以上自由に選択して用いることができる。
【0059】
本技術に係るポリウレタンフォームの製造に用いることができる成分としては、例えば、難燃剤、顔料、安定剤、可塑剤、着色剤、架橋剤、抗菌剤、分散剤、紫外線吸収剤等を挙げることができる。
【0060】
2.ポリウレタンフォーム
本技術に係るポリウレタンフォームは、重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオール、及び分子量300以下のポリオールを含有するポリオール、及びイソシアネートを含む組成物から得られる。また、造泡用気体を含有していてもよい。即ち、本技術に係るポリウレタンフォームは、前述した組成物を用いて製造される。以下、本技術に係るポリウレタンフォームの代表的な物性について説明する。
【0061】
(1)密度
本技術に係るポリウレタンフォームは、重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオール、及び分子量300以下のポリオールを含有するポリオールを原料に用いることで、整泡剤を用いなくても、目的に応じた密度の調整が可能である。本技術に係るポリウレタンフォームの密度は目的や用途に応じて自由に設定することができる。密度の下限値としては、例えば80kg/m3以上、100kg/m3以上、好ましくは150kg/m3以上、より好ましくは200kg/m3以上である。密度の下限値をこの範囲とすることで、携帯電話、カメラ、テレビ等の電子機器や家電等の電気機器の振動や衝撃緩衝用のクッション材、各種電池のシール材、電気自動車のバッテリー周辺や電子制御部周辺のシール材等に好適に用いることができる。
【0062】
本技術に係るポリウレタンフォームの密度の上限値は、本技術の作用や効果を損なわない限り、自由に設定することができるが、例えば800kg/m3以下、700kg/m3以下、600kg/m3以下である。ポリウレタンフォームの密度をこの範囲にすることで、ポリウレタンフォームの柔軟性を損なわず(硬くなるのを防止し)、クッション性を付与することできる。
【0063】
なお、本技術において、密度は、JIS K6401:2011に準拠した方法にて測定した値である。
【0064】
(2)シリコーン含有量
環境維持に貢献するためには、ポリウレタンフォームのシリコーン含有量が低いことが好ましい。本技術を利用すれば、シリコーン系整泡剤等の整泡剤の量を低減したり、後述する実施例で示すように、シリコーン系整泡剤等の整泡剤を用いなくても良質なポリウレタンフォームを製造することができるため、製造されたポリウレタンフォームのシリコーン含有量を低減することができる。具体的には、VDA(ドイツ自動車工業会:Verband der Automobilindustrie)278に基づく方法に準拠して測定したシリコーン含有量が、例えば1ppm以下、好ましくは0.5ppm以下、より好ましくは0.25ppm以下となるように、本技術を利用することが好ましい。
【0065】
(3)バイオマス率
本技術では、後述する実施例で実証する通り、バイオマス由来のポリオールを用いても良質なポリウレタンフォームを製造することができるため、製造されたポリウレタンフォームのバイオマス率を向上させ、環境維持や持続可能な社会の形成に貢献することができる。本技術に係るポリウレタンフォームのバイオマス率は、例えば40%以上、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上とすることができる。
【0066】
なお、本技術において、バイオマス率は、以下の数式を用いて算出した値である。
バイオマス率(%)=(バイオマス材料重量/全原料重量)×100
【0067】
(4)引張強度
本技術に係るポリウレタンフォームの引張強度は、本技術の作用や効果を損なわない限り、自由に設定することができる。本技術に係るポリウレタンフォームの引張強度の下限値は、例えば0.4MPa以上、好ましくは0.7MPa以上、より好ましくは1.0MPa以上である。本技術に係るポリウレタンフォームの引張強度の上限値は、例えば5.0MPa以下、4.0MPa以下、3.0MPa以下である。
【0068】
なお、本技術において、引張強度は、JIS K6251:2010に準拠した方法にて測定した値である。
【0069】
(5)伸び
本技術に係るポリウレタンフォームの伸びは、本技術の作用や効果を損なわない限り、自由に設定することができる。本技術に係るポリウレタンフォームの伸びの下限値は、例えば150%以上、好ましくは180%以上、より好ましくは200%以上、更に好ましくは250%以上、特に好ましくは300%以上である。本技術に係るポリウレタンフォームの伸びの上限値は、例えば1000%以下、900%以下、800%以下である。
【0070】
なお、本技術において、伸びは、JIS K6251:2010に準拠した方法にて測定した値である。
【0071】
(6)圧縮残留歪
本技術に係るポリウレタンフォームの圧縮残留歪は、本技術の作用や効果を損なわない限り、自由に設定することができる。本技術に係るポリウレタンフォームの圧縮残留歪の下限値は、例えば0.1%以上、0.3%以上、0.5%以上である。本技術に係るポリウレタンフォームの圧縮残留歪の上限値は、例えば10%以下、好ましくは8%以下、より好ましくは5%以下である。
【0072】
なお、本技術において、圧縮残留歪は、JIS K6401:2011に準拠した方法にて測定した値である。
【0073】
(7)用途
本技術に係るポリウレタンフォームは、その品質の高さを利用して、あらゆる分野であらゆる用途に用いることができる。例えば、ソファーや椅子等の家具、マットレスや枕等の寝具、下着等の衣類、食器用スポンジや掃除用スポンジ等の生活必需品、車内シート等の車両・航空機内装用製品、建築目地材、建築用緩衝材、建築用シール材、家電用シール材、電気機器用緩衝材、電子機器用緩衝材、電気機器用シール材、電子機器用シール材、各種電池用シール材、防音材、梱包材、車両用断熱材、車両バッテリー用シール材、車両電子制御部用シール材、結露防止材、内装材、家電断熱材、配管断熱材、各種カバー、クッション材、玩具、雑貨等に好適に用いることができる。
【0074】
本技術に係るポリウレタンフォームは、特に、各分野における粘着テープ基材に好適に用いることができる。特に、本技術を利用して、整泡剤を低減又は整泡剤を使用せずに製造したポリウレタンフォームは、シリコンの含有量が非常に低いため、電子機器や、精密機器等における粘着テープにより好適に用いることができる。
【0075】
3.ポリウレタンフォームの製造方法
本技術に係るポリウレタンフォームは、前述した組成物の各成分を混合して組成物を調製し、調製した組成物を既知の方法によって発泡させることにより製造することができる。樹脂化反応及び泡化反応の方法は、本技術の作用や効果を損なわない限り、一般的な方法を自由に組み合わせて採用することができる。
【0076】
本技術に係るポリウレタンフォームの製造方法では、特に、メカニカルフロス法を採用することが好ましい。メカニカルフロス法を採用することで、化学的発泡法と比べて、密度の調整が容易であり、高密度のポリウレタンフォームを製造することができる。
【0077】
メカニカルフロス法の具体的な方法としては、本技術の作用や効果を損なわない限り、一般的なメカニカルフロス法を採用することができる。例えば、前述した組成物のイソシアネート及び造泡用気体以外の原料を、各原料の種類や目的に応じたタイミングでミキシングヘッド内に投入、混合して中間組成物を調製する。調製した中間組成物に、イソシアネートを投入、混合しながら、ここへ造泡用気体を混入しながら均質となるように撹拌混合した後、離型紙等の上や成形型内で加熱硬化させることにより、ポリウレタンフォームを製造することができる。
【0078】
なお、本技術では、以下の構成とすることができる。
[1]
ポリオール、及びイソシアネートを含む組成物から得られるポリウレタンフォームであって、
前記ポリオールは、重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオール、及び分子量300以下のポリオールを含有する、
ポリウレタンフォーム。
[2]
VDA278に基づく方法に準拠して測定したシリコーン含有量が、0.25ppm以下である、[1]に記載のポリウレタンフォーム。
[3]
前記重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオールは、バイオマス由来のポリエーテルポリオールである、[1]又は[2]に記載のポリウレタンフォーム。
[4]
密度が100kg/m3以上である、[1]から[3]のいずれかに記載のポリウレタンフォーム。
[5]
前記分子量300以下のポリオールは、官能基数2のポリオール、及び官能基数3のポリオールを含有する、[1]から[4]のいずれかに記載のポリウレタンフォーム。
[6]
[1]から[5]のいずれかに記載のポリウレタンフォームを用いた、粘着テープ基材。
【実施例0079】
以下、実施例に基づいて本技術を更に詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例は、本技術の代表的な実施例の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。
【0080】
(1)ポリウレタンフォームの製造
下記の表1に示す原料を用いてポリウレタンフォーム製造用組成物を調製した。次いで、調製したポリウレタンフォーム製造用組成物をミキシングヘッド内に投入し、造泡用気体(不活性ガス:窒素)を混入しながら均質となるように攪拌して混合した。その後、混合された混合原料を連続的に供給される所定厚みのフィルム上に供給し、120~200℃にて加熱硬化させることにより、ポリウレタンフォームを製造した。
【0081】
(2)評価
製造したポリウレタンフォームの密度、引張強度、伸び、圧縮残留歪、及びシリコーン成分量について、下記に示す方法で測定した。
【0082】
[密度]
JIS K6401:2011に準拠した方法にて密度の測定を行った。
【0083】
[引張強度][伸び]
JIS K6251:2010に準拠した方法にて引張強度の測定を行った。
【0084】
[圧縮残留歪]
JIS K6401:2011に準拠した方法にて圧縮残留歪の測定を行った。
【0085】
[シリコーン成分量]
VDA278に準拠した方法にてシリコーン含有量の測定を行った。
【0086】
【0087】
(4)考察
表1に示す通り、分子量300以下のポリオールを用いなかった比較例1は、撹拌による起泡と泡の分散が不十分になり、かつ熱成型時に泡の合一・破泡があり、不均一な泡が散在して、試験片の作製が困難であったため、引張強度、伸び、圧縮残留歪の測定が不能であった。また、バイオマス由来の重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオール3を用いた比較例2は、バイオマス率は高く、シリコーン系整泡剤も用いていないために、シリコーン成分量も検出限界値以下であったが、分子量300以下のポリオールを用いていないために、反応性が低く、硬化不良でゲル状になってしまい、成形することができなかった。
【0088】
一方、重量平均分子量1200以上のポリエーテルポリオールであるトウモロコシ由来の1,3-プロパンジオールの縮合体、及び分子量300以下のポリオールとしてトウモロコシ由来の1,3-プロパンジオール及びグリセリンを用いた実施例1~6は、整泡剤を用いなくても、参考例1と同等以上の物性を有するポリウレタンフォームを製造することができた。また実施例1~6は、バイオマス由来のポリエーテルポリオール3を用いているために、バイオマス率が高く、シリコーン系整泡剤も用いていないために、シリコーン成分量も検出限界値以下であった。
【0089】
実施例の中で比較すると、分子量300以下のポリオールとして、官能基数2のポリオール、又は官能基数3のポリオールを、それぞれ単独で用いた実施例1及び2に比べて、官能基数2のポリオール、及び官能基数3のポリオールを併用した実施例3~6の方が、圧縮残留歪の結果が低減されていた。また、官能基数が2.3を超えるイソシアネートを用いた実施例3に比べて、官能基数が2.3以下のイソシアネートを用いた実施例1、2、4~6の方が、伸びの結果が向上していた。