(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】P2024081211
(43)【公開日】2024-06-18
(54)【発明の名称】ポリウレタンフォーム
(51)【国際特許分類】
C08L 75/04 20060101AFI20240611BHJP
C08G 18/00 20060101ALI20240611BHJP
C08G 18/08 20060101ALI20240611BHJP
C08K 5/544 20060101ALI20240611BHJP
C08K 3/015 20180101ALI20240611BHJP
C08G 101/00 20060101ALN20240611BHJP
【FI】
C08L75/04
C08G18/00 J
C08G18/08 038
C08K5/544
C08K3/015
C08G101:00
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022194668
(22)【出願日】2022-12-06
(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
(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】廣塚 佑哉
【テーマコード(参考)】
4J002
4J034
【Fターム(参考)】
4J002CK031
4J002CK041
4J002DA016
4J002DA076
4J002DA086
4J002DA106
4J002DE146
4J002DE236
4J002DH046
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4J002FD186
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4J034QD03
4J034RA03
4J034RA05
4J034RA10
4J034RA12
(57)【要約】
【課題】ポリウレタンフォームに高い抗菌性を付与しつつ、変色の発生を低減し得る技術を提供すること。
【解決手段】本技術では、金属系抗菌剤と、ケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤と、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に用いる前記金属系抗菌剤としては、銀系抗菌剤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に用いる第4級アンモニウム塩系抗菌剤としては、植物由来の抗菌剤を用いることができる。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属系抗菌剤と、
ケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤と、
を含有するポリウレタンフォーム。
【請求項2】
前記金属系抗菌剤が、銀系抗菌剤である、請求項1に記載のポリウレタンフォーム。
【請求項3】
前記第4級アンモニウム塩系抗菌剤が、植物由来の抗菌剤である、請求項1又は2に記載のポリウレタンフォーム。
【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に関する。より詳しくは、抗菌性能を有するポリウレタンフォームに関する。
【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、掃除用スポンジ、化粧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、玩具、雑貨等に至るまで、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、25℃の水溶解度が銀原子換算で飽和水溶液100g中0.01~0.8gである銀化合物を含む抗菌剤を用いることで、反応遅延、着色等の製造上及び物性上の問題を発生せず、しかも、銀化合物の抗菌スペクトルに基づく抗菌性を発揮するポリウレタンフォームを簡易かつ簡便に製造する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ポリウレタンフォームに金属系抗菌剤を用いることで、高い抗菌性を付与することができる。しかしながら、後述する実施例に示すように、金属系抗菌剤を用いると、製造後のポリウレタンフォームに変色が発生する問題があった。
【0006】
そこで、本技術では、ポリウレタンフォームに高い抗菌性を付与しつつ、変色の発生を低減し得る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】
【0007】
本技術では、まず、金属系抗菌剤と、
ケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤と、
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に用いる前記金属系抗菌剤としては、銀系抗菌剤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に用いる第4級アンモニウム塩系抗菌剤としては、植物由来の抗菌剤を用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【0008】
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。
【0009】
1.ポリウレタンフォーム製造用の組成物
本技術に係るポリウレタンフォームは、一般的なポリウレタンフォームの原料と、金属系抗菌剤と、ケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤と、を含有するポリウレタンフォーム製造用の組成物から得られる。より具体的には、ポリウレタンフォーム製造用の組成物には、金属系抗菌剤、ケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤、ポリオール、イソシアネート、発泡剤、触媒、整泡剤等を含有させることができる。以下、各成分について、詳細に説明する。
【0010】
(1)抗菌剤
本技術に用いる抗菌剤は、細菌、真菌、ウイルス等の微生物の増殖防止、低減、不活化、又は死滅させ得る効果のある剤を包含する。細菌としては、例えば、大腸菌、黄色ぶどう球菌、表皮ぶどう球菌、連鎖球菌、肺炎球菌、インフルエンザ菌、百日咳菌、腸炎菌、肺炎桿菌、緑膿菌、ビブリオ、緑膿菌、MRSA、セレウス菌、肺炎桿菌等が挙げられる。真菌としては、例えば、クロカビ、アオカビ、コウジカビ、ススカビ、ツチアオカビ、黒色酵母、アカカビ、白癬菌等のカビ;酵母;木材腐朽菌等が挙げられる。ウイルスとしては、例えば、ポリオウイルス、ロタウイルス、口蹄疫ウイルス、ノロウイルス、エンテロウイルス、ヘパトウイルス、E型肝炎ウイルス、A型・B型・C型インフルエンザウイルス、パラインフルエンザウイルス、ムンプスウイルス(おたふくかぜ)、麻疹ウイルス、ヒトメタニューモウイルス、RSウイルス、黄熱ウイルス、デングウイルス、日本脳炎ウイルス、ウエストナイルウイルス、B型・C型肝炎ウイルス、風疹ウイルス、ラッサウイルス、狂犬病ウイルス、エボラウイルス、マーブルグウイルス、ヒトT細胞白血病ウイルス、ヒト免疫不全ウイルス、ヒトコロナウイルス、SARSコロナウイルス、ヒトポルボウイルス、ポリオーマウイルス、ヒトパピローマウイルス、アデノウイルス、ヘルペスウイルス、水痘、帯状発疹ウイルス、EBウイルス、サイトメガロウイルス、天然痘ウイルス、サル痘ウイルス、牛痘ウイルス等が挙げられる。
【0011】
(1-1)金属系抗菌剤
本技術に係るポリウレタンフォームは、抗菌剤として、金属系抗菌剤を用いる。本技術に用いることができる金属系抗菌剤としては、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に用いることができる金属系抗菌剤を、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、銀、亜鉛、銅、コバルト、ニッケル等、又はこれらの抗菌性金属を含有する化合物等の抗菌性金属系成分を、無機材料等の基材に担持した抗菌剤等が挙げられる。この中でも、安全性と高抗菌性の観点から、銀、亜鉛、銅、及びこれらの抗菌性金属を含有する化合物から選択される抗菌性金属系成分を1種又は2種以上用いられた抗菌剤が好ましく、銀系成分が用いられた銀系抗菌剤がより好ましい。
【0012】
抗菌性金属系成分を担持する無機材料も、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に用いることができる無機材料を、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、活性炭、アルミナ、シリカゲル、ゼオライト、リン酸カルシウム及びリン酸ジルコニウム等のリン酸塩系化合物、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、ベントナイト等を挙げることができる。
【0013】
本技術に用いる金属系抗菌剤の量は、本技術の目的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、後述する実施例で検証した通り、後述するケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤によって、ポリウレタンフォーム製造時における金属系抗菌剤による発泡性の低下を防止し、金属系抗菌剤による変色を低減できるため、発泡性低下や変色を懸念することなく、金属系抗菌剤の量を増量して、ポリウレタンフォームに、より高い抗菌性を付与することができる。
【0014】
本技術では、組成物中の金属系抗菌剤の下限値は、後述するポリオール100質量部に対して、例えば、0.01質量部以上、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.15質量部以上、更に好ましくは0.2質量部以上である。組成物中の金属系抗菌剤の含有量の下限値を、この範囲とすることにより、製造したポリウレタンフォームの抗菌性を更に向上させることができる。
【0015】
本技術では、組成物中の金属系抗菌剤の含有量の上限値は、後述するポリオール100質量部に対して、例えば、1.0質量部以下、好ましくは0.7質量部以下、より好ましくは0.5質量部以下である。組成物中の金属系抗菌剤の含有量の上限値を、この範囲とすることにより、ポリウレタンフォーム製造時における発泡性を向上させることができる。
【0016】
(1-2)ケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤
本技術に係るポリウレタンフォームは、抗菌剤として、ケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤を用いる。後述する実施例で検証した通り、ケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤によって、ポリウレタンフォーム製造時における金属系抗菌剤による発泡性の低下を防止し、金属系抗菌剤による変色を低減することができる。そのため、金属系抗菌剤を増量できることに加えて、ケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤の自らの抗菌作用もポリウレタンフォームに付与することができるため、高い抗菌性を有するポリウレタンフォームを提供することができる。
【0017】
本技術に用いることができるケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤としては、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に用いることができるケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤を、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、シリル基、アルコキシシリル基、トリメトキシシリル基、及びリエトキシシリル基等から選択される1以上の基を有する第4級アンモニウム塩系抗菌剤が挙げられる。これらは、グリコール等の溶剤に溶解して用いてもよい。
【0018】
本技術に用いることができるケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤の一例として、トリメトキシシリル基を有する第4級アンモニウム塩系抗菌剤の構造式を、下記の化学式(1)に示す。化学式(1)において、nは、1以上の整数であり、8~25が好ましい。
【0019】
【0020】
本技術に用いるケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤は、植物由来であることが好ましい。植物由来のケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤を用いることにより、環境に貢献することに加え、安全性の高いポリウレタンフォームを提供することができる。
【0021】
植物由来のケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤としては、植物を原料とするケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤であって、例えば、ココナッツ油、オリーブ油、シソの実油、紅花油、ごま油、大豆油、菜種油、ヒバ油等を精製した植物由来の脂肪酸からの誘導体等が挙げられる。
【0022】
本技術に用いるケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤の量は、本技術の目的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、組成物中のケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤の下限値は、後述するポリオール100質量部に対して、例えば、0.01質量部以上、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.10質量部以上、更に好ましくは0.15質量部以上、更により好ましくは0.2質量部以上、最も好ましくは0.25質量部以上である。組成物中のケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤の含有量の下限値を、この範囲とすることにより、ポリウレタンフォーム製造時における金属系抗菌剤による発泡性の低下をより効果的に防止し、金属系抗菌剤による変色をより低減させることができる。
【0023】
本技術では、組成物中のケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤の含有量の上限値は、後述するポリオール100質量部に対して、例えば、2.0質量部以下、好ましくは1.5質量部以下、より好ましくは1.25質量部以下、更に好ましくは1.2質量部以下である。組成物中のケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤の含有量の上限値を、この範囲とすることにより、ポリウレタンフォーム製造時における発泡性を向上させることができる。
【0024】
(1―3)その他の抗菌剤
本技術に係るポリウレタンフォームには、本技術の目的や作用効果を損なわない限り、その他の抗菌剤を1種又は2種以上、自由に選択して含有させることができる。例えば、酸化チタン、酸化スズ、酸化タングステン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化ゲルマニウム、酸化鉛、酸化カドミウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ロジウム、酸化ニッケル、酸化レニウム、酸化ジルコニウム等の光触媒や、ケイ素を含まない第4級アンモニウム塩系抗菌剤が挙げられる。
【0025】
(2)ポリオール
本技術に用いることができるポリオールとしては、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ポリオールを、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、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、ポリマーポリオール等を挙げることができる。
【0026】
ポリエステルポリオールとしては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等の脂肪族ジカルボン酸;リシノレイン酸等の脂肪族カルボン酸;フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸;ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸等の脂環族ジカルボン酸;又はこれらの酸エステルもしくは酸無水物と、エチレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,2-プロピレングリコール、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-ノナンジオール等、もしくは、これらの混合物との脱水縮合反応で得られるポリプロピレングリコールなどのポリエステルポリオール;ε-カプロラクトン、メチルバレロラクトン等のラクトンモノマーの開環重合で得られるポリラクトンポリオール、ポリカプロラクトンポリオール等を挙げることができる。また、これらのほかに、ポリエステルポリオールとしては、例えば、天然由来のエステル基を有するポリオールが挙げられる。
【0027】
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、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多価アルコールの少なくとも1種と、ジエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等とを反応させて得られるものを挙げることができる。
【0028】
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、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。
【0029】
ポリエステルエーテルポリオールとしては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等の脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸;ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸等の脂環族ジカルボン酸;又はこれらの酸エステルもしくは酸無水物と、ジエチレングリコール、もしくはプロピレンオキシド付加物等のグリコール等、又は、これらの混合物との脱水縮合反応で得られるものを挙げることができる。
【0030】
ポリマーポリオールとは、ポリオール中でエチレン性不飽和モノマーを重合させて得られるもの、又はポリオール中にエチレン性不飽和モノマーの重合物を乳化分散させて得られるもの等である。具体的には、例えば、ポリオールにアクリロニトリル、スチレン等をグラフト重合させたものや、ポリオール中にポリスチレンやポリアクリロニトリルを分散させたもの等が挙げられる。
【0031】
本技術では、環境に考慮して、生分解性ポリオールを用いることもできる。本技術に用いることができる生分解性ポリオールとしては、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生分解性ポリオールを、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、ポリグリコール酸(PGA)、ポリ乳酸(PLA)、ポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリブチレンサクシネートアジペート(PBSA)、ポリブチレンアジペートテレフタレート(PBAT)、ポリカプロラクトン(PCL)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)、セルロース、酢酸セルロース、キトサン、澱粉、加工澱粉、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、マルチトール、ヒマシ油系ポリオール等の水酸基を有する天然由来エステル等が挙げられる。
【0032】
(3)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、芳香族イソシアネート、脂肪族イソシアネート、及び脂環族イソシアネートから1種以上を自由に組み合わせて用いることができる。
【0033】
本技術に用いることができる芳香族イソシアネートとしては、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、4,4’-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、2,2’-ジフェニ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、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソネート、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート等が挙げられる。
【0034】
脂肪族イソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、1,2-プロピレンジイソシアネート、ブチレンジイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネ-ト、1,2-ブチレンジイソシアネート、2,3-ブチレンジイソシアネート、1,3-ブチレンジイソシアネート)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ペンタ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、2,4,-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,6-ジイソシアネートメチルカプエート、リジンジイソシアネート、リジンエステルトリイソシアネート、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,5-ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)、デカメチレンジイソシアネート、及びこれらの誘導体等が挙げられる。
【0035】
脂環族イソシアネートとしては、1,3-シクロペンタンジイソシアネート、1,3-シクロペンテンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート(1,4-シクロヘキサンジイソシアネ-ト、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート)、3-イソシアネートメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、IPDI)、ダイマー酸ジイソシアネート、トランスシクロヘキサン1,4-ジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート(水添TDI)、水素添加テトラメチルキシリレンジイソシアネート(水加TMXDI)等の単環式脂環族イソシアネート;ノルボルネンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネートメチル、ビシクロヘプタントリイソシアネート、シイソシアナートメチルビシクロヘプタン、ジ(ジイソシアナートメチル)トリシクロデカン等の架橋環式脂環族イソシアネート、及びこれらの誘導体等が挙げられる。
【0036】
本技術に用いるイソシアネートの量は、本技術の目的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、組成物中のイソシアネートの下限値は、ポリオール100質量部に対して、例えば36質量部以上、好ましくは42質量部以上、より好ましくは45質量部以上である。組成物中のイソシアネートの含有量の下限値を、この範囲とすることにより、製造するポリウレタンフォームの強度を向上させることができる。
【0037】
本技術では、組成物中のイソシアネート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60質量部以下、好ましくは58質量部以下、より好ましくは56質量部以下である。組成物中のイソシアネートの含有量の上限値を、この範囲とすることにより、コスト削減のメリットがあり、また、ポリウレタンフォームの硬度が硬くなりすぎて脆くなり柔軟性が損なわれることを防止し、ポリウレタンフォームの弾性を向上させることができる。
【0038】
本技術に係る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、本技術の目的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、イソシアネートインデックスの下限値は、例えば80以上、好ましくは90以上、より好ましくは95以上である。ポリウレタンフォームの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により、製造するポリウレタンフォームの強度を向上させることができる。
【0039】
本技術では、イソシアネートインデックスの上限値は、例えば130以下、好ましくは125以下、より好ましくは120以下である。ポリウレタンフォームのイソシアネートインデックスの含有量の上限値を、この範囲とすることにより、コスト削減のメリットがあり、また、ポリウレタンフォームの硬度が硬くなりすぎて脆くなり柔軟性が損なわれることを防止し、ポリウレタンフォームの弾性を向上させることができる。
【0040】
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。
【0041】
(4)発泡剤
本技術に係るポリウレタンフォームを製造には、発泡剤を用いることができる。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。
【0042】
発泡剤としては、例えば、水、炭化水素、ハロゲン系化合物等を挙げることができる。炭化水素としては、シクロペンタン、イソペンタン、ノルマルペンタン等を挙げることができる。前記ハロゲン系化合物としては、塩化メチレン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ノナフルオロブチルメチルエーテル、ノナフルオロブチルエチルエーテル、ペンタフルオロエチルメチルエーテル、ヘプタフルオロイソプロピルメチルエーテル等を挙げることができる。本技術では、これらの中でも発泡剤として水を用いることが好ましい。水は、イオン交換水、水道水、蒸留水等の何れでもよい。
【0043】
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、本技術の目的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質量部以上である。組成物中の発泡剤の含有量の下限値を、この範囲とすることにより、発泡性を向上させることができ、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。
【0044】
本技術では、組成物中の発泡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。
【0045】
(5)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。
【0046】
触媒としては、例えば、ジブチルチンジラウレート、スタナスオクトエート等の錫触媒や、フェニル水銀プロピオン酸塩あるいはオクテン酸鉛等の金属触媒(有機金属触媒)が挙げられる。また、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も用いることができる。
【0047】
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、本技術の目的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0.2質量部以上、より好ましくは0.3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、樹脂化反応や泡化反応を促進させることができ、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。
【0048】
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5質量部以下、より好ましくは1質量部以下である。組成物中の触媒の含有量の上限値を、この範囲とすることにより、樹脂化反応や泡化反応の不安定化を防止し、樹脂化反応と泡化反応のバランスを良好に保つことができる。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。
【0049】
(6)整泡剤
本技術に係るポリウレタンフォームの製造には、整泡剤を用いることができる。本技術に用いることができる整泡剤としては、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。
【0050】
整泡剤としては、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。
【0051】
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、本技術の目的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、組成物中の整泡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0.3質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上である。組成物中の整泡剤の含有量の下限値を、この範囲とすることにより、発泡反応を安定化することができ、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。
【0052】
本技術では、組成物中の整泡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。組成物中の整泡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。
【0053】
(7)その他
本技術に係るポリウレタンフォームの製造には、本技術の目的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。
【0054】
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、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。
【0055】
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、前述したポリウレタンフォーム製造用の組成物を用いて製造される。
【0056】
本技術に係るポリウレタンフォームは、軟質ポリウレタンフォーム、硬質ポリウレタンフォーム、半硬質ポリウレタンフォームのいずれであっても良いが、特に、軟質ポリウレタンフォームとすることが好ましい。具体的には、伸びが50%以上のものが好ましく、伸びが90%以上のものがより好ましい。この範囲の伸びを有するポリウレタンフォームは、半硬質、硬質ポリウレタンフォームに比べ、十分に柔軟であり、軟質ポリウレタンフォームといえる。
【0057】
本技術に係るポリウレタンフォームの密度は、本技術の目的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、ポリウレタンフォームの密度の下限値として、例えば10kg/m3以上、好ましくは15kg/m3以上、より好ましくは20kg/m3以上である。ポリウレタンフォームの密度の下限値をこの範囲にすることで、台所用、衣類用、寝具用、家具用等に好適に用いることができる。
【0058】
本技術に係るポリウレタンフォームの密度の上限値は、本技術の目的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100kg/m3以下、好ましくは50kg/m3以下、より好ましくは40kg/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、また感触を向上させることもできる。
【0059】
なお、本技術において、ポリウレタンフォームの密度は、JIS K7222に基づく方法に準拠して測定した値である。
【0060】
本技術に係るポリウレタンフォームの硬さは、本技術の目的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、ポリウレタンフォームの硬さの下限値として、例えば60N以上、好ましくは80N以上、より好ましくは100N以上である。ポリウレタンフォームの硬さの下限値をこの範囲にすることで、台所用、衣類用、寝具用、家具用等に好適に用いることができる。
【0061】
本技術に係るポリウレタンフォームの硬さの上限値は、本技術の目的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200N以下、好ましくは170N以下、より好ましくは150N以下である。ポリウレタンフォームの硬さ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、クッション性を付与することでき、また感触を向上させることもできる。
【0062】
なお、本技術において、ポリウレタンフォームの硬さは、JIS K5400-2 6.7D法に準拠して測定した値である。
【0063】
本技術に係るポリウレタンフォームの反発弾性は、本技術の目的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、ポリウレタンフォームの反発弾性の下限値として、例えば20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上である。ポリウレタンフォームの反発弾性の下限値をこの範囲にすることで、ポリウレタンフォームのクッション性を向上させることできる。
【0064】
本技術に係るポリウレタンフォームの反発弾性の上限値は、本技術の目的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70%以下、好ましくは60%以下、より好ましくは50%以下である。ポリウレタンフォームの反発弾性をこの範囲にすることで、台所用、衣類用、寝具用、家具用等に好適に用いることができる。
【0065】
なお、本技術において、ポリウレタンフォームの反発弾性は、JIS K6400-3に基づく方法に準拠して測定した値である。
【0066】
本技術に係るポリウレタンフォームの通気量は、本技術の目的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、ポリウレタンフォームの通気量の下限値として、例えば120dm3/s以上、好ましくは140dm3/s以上、より好ましくは160dm3/s以上である。ポリウレタンフォームの通気量の下限値をこの範囲にすることで、台所用、衣類用、寝具用等に用いた場合に、乾燥性が向上し、洗濯特性を向上させることができる。
【0067】
本技術に係るポリウレタンフォームの通気量の上限値は、本技術の目的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300dm3/s以下、好ましくは270dm3/s以下、より好ましくは250dm3/s以下である。ポリウレタンフォームの通気量をこの範囲にすることで、発泡後のポリウレタンフォームのシュリンクを防止することができる。
【0068】
なお、本技術において、ポリウレタンフォームの通気量は、JIS K6400-7に基づく方法に準拠して測定した値である。
【0069】
3.ポリウレタンフォームの用途
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、掃除用スポンジ、化粧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、防音材、梱包材、車両用断熱材、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。
【0070】
4.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、樹脂化反応及び泡化反応を進行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、本技術の目的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。
【0071】
本技術に係るポリウレタンフォームの製造方法における発泡は、スラブ発泡及びモールド発泡のいずれを採用することもできる。スラブ発泡は、ポリウレタンフォーム製造用組成物(ポリウレタンフォームの原料)を混合してベルトコンベア上に吐出し、大気圧下、常温で発泡させる方法である。一方、モールド発泡は、モールド(金型)のキャビティにポリウレタンフォーム製造用組成物(ポリウレタンフォームの原料)を混合して注入し、キャビティ形状に発泡させる方法である。
【実施例0072】
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。
【0073】
(1)原料
イソシアネート:2,4-トリレンジイソシアネート(74%)と2,6-トリレンジイソシアネート(26%)の混合物
ポリオール1:ポリエーテルポリオール(平均官能基数3、重量平均分子量3000、水酸基価56.1mgKOH/g、EO率10モル%、PO率90モル%)
ポリオール2:ポリマーポリオール(ポリエーテルポリオールにアクリロニトリルとスチレンの固形分をグラフト重合したポリエーテル系ポリマーポリオール、平均官能基3、重量平均分子量3000(ベースポリオール)、水酸基価32mgKOH/g、固形分割合40重量%) アミン触媒:三級アミン触媒(トリエチレンジアミン33%分散物)
整泡剤:シリコーン系整泡剤(東レ・ダウコーニング株式会社)
発泡剤:水
ケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤(植物由来の抗菌剤)
:3-(Trimethoxysilyl) propyl dimethyloctadecyl Ammonium Chloride(品名:EF4850(HF) Fresche Bioscience社)
金属系抗菌剤:銀及び亜鉛を含むゼオライト(品名:ゼオミックAW10N 株式会社シナネンゼオミック)
金属触媒:オクチル酸スズ(II)
【0074】
(2)ポリウレタンフォームの製造
下記表1に示す各原料を撹拌混合して組成物を調製した後、調製した組成物を大気圧下、常温で発泡させることにより、各ポリウレタンフォームを製造した。
【0075】
(3)評価
[発泡性]
ポリウレタンフォームの製造時における発泡性について、下記の評価基準に基づいて評価した。
○:良好
△:許容範囲
×:不良
【0076】
[密度]
JIS K7222に基づく方法に準拠して、製造したポリウレタンフォームの密度を測定した。
【0077】
[硬さ]
JIS K5400-2 6.7D法に準拠して、製造したポリウレタンフォームの硬さを測定した。
【0078】
[反発弾性]
JIS K6400-3に基づく方法に準拠して、製造したポリウレタンフォームの反発弾性を測定した。
【0079】
[通気量]
JIS K6400-7に基づく方法に準拠して、製造したポリウレタンフォームの通気量を測定した。
【0080】
[乾熱試験]
製造したポリウレタンフォームから50mm×50mm×10mmのサンプル(N=3)を作製し、60℃に設定した恒温器(いすゞ製作所製 SSR-115)の中に設置した。0時間(設置前)、設置後48時間、144時間保管したタイミングで取り出し、色差計(日本電色製 SD3000)を用いて、各サンプルのYi値を測定し、各サンプルについてそれぞれの平均を算出した。
【0081】
(4)結果
結果を下記の表1に示す。
【0082】
【0083】
(5)考察
表1に示す通り、金属系抗菌剤を含まないコントロールに比べて、金属系抗菌剤を含む比較例2は、発泡性が低下し、乾熱試験では強く変色することが分かった。比較例1に示すように、金属系抗菌剤の量を減らすことで、発泡性は改善されたが、抗菌性能が低下した。これに対して、金属系抗菌剤とケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤を併用した実施例1~6は、発泡性が良好で、ケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤の含有量が多くなるにつれて、乾熱試験における変色が低減されていた。また、実施例1~6は、密度、硬さ、反発弾性、通気量の全ての評価において、コントロールと同等の物性が保持されていた。
【0084】
これらの結果から、ケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤を用いることで、金属系抗菌剤による発泡性の低下を防止し、金属系抗菌剤による変色を低減できることが分かった。換言すると、ケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤を用いることで、発泡性の低下や変色を懸念することなく、金属系抗菌剤の量を増量することができるため、ポリウレタンフォームの抗菌性を向上させることができ、更には、ケイ素を含む第4級アンモニウム塩系抗菌剤の抗菌性も付与できるため、ポリウレタンフォームの抗菌性の更なる向上にも貢献できることが分かった。