JP2021181538A - 低膨潤親水性ウレタンフォーム - Google Patents
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Abstract
【課題】 優れた吸水性（吸水速度）と低膨潤性を有しつつ、膨潤時のハンドリング性（作業性）に優れたウレタンフォームを提供。【解決手段】 ウレタンプレポリマーと発泡剤とを含む発泡体組成物を発泡、硬化させて得られるウレタンフォームであって、前記ウレタンプレポリマーは、エチレンオキシドを含むランダム型ポリエーテルポリオールと、脂肪族イソシアネートとを原料として得られ、前記ランダム型ポリエーテルポリオールは、ジオール化合物及びトリオール化合物を含み、前記ランダム型ポリエーテルポリオールの重量平均分子量は、５００〜３０００であり、前記ランダム型ポリエーテルポリオールは、前記ランダム型ポリエーテルポリオール１分子に占めるエチレンオキシドの割合が３０．０〜７０．０質量％であり、前記ウレタンプレポリマーは、前記ウレタンプレポリマー１分子に占めるエチレンオキシドの割合が３０．０〜５５．０質量％であり、前記ウレタンプレポリマーは、ＮＣＯ％が４．０〜１０．０質量％であり、前記ウレタンフォームは、２５℃の蒸留水に１時間浸漬させた場合の引張強度が、１０．０ｋＰａ以上であることを特徴とする、ウレタンフォーム。【選択図】なし
Description
本発明は、低膨潤親水性ウレタンフォームに関する。
従来、親水性ウレタンフォームは、初期創傷被覆材、化粧用品、失禁製品、ワイプ材、育苗培地などの吸水性（吸水量や吸水速度）が求められる用途で用いられている。
吸水性に優れた親水性ウレタンフォームとして、例えば、特許文献１において、ポリウレタンフォームのポリオールとして、エチレンオキサイド含有率が５０〜９０％のポリエーテルポリオールを用いる方法が開示されている。
しかしながら特許文献１に開示されている親水性ウレタンフォームは、親水性に優れているものの、吸水すると膨潤し機械的強度が低下し、ハンドリング性（作業性）が低下するおそれがあった。
一般に、親水性ウレタンフォームの膨潤を抑制する方法としては、樹脂の親水性を低下させたり、ポリオールとイソシアネートなどの用いる樹脂の官能基数を増加させることで高架橋化（架橋度を増加）させたり、熱可塑性樹脂やセルロースナノファイバーを用いてウレタンフォームのウレタン骨格を補強したりする方法が用いられている。
樹脂の親水性を低下させた場合には、親水性ウレタンフォームの吸水性能が低下する。また、製造時に発泡速度が低下するため生産性が低下するという問題がある。高架橋化した親水性ウレタンフォームは、吸水性能が低下することに加え、吸水した際の機械的強度がさらに低下するため、より作業性が低下するという問題がある。また、ウレタンフォームのウレタン骨格を補強する場合には、発泡体としての触感や加工性が低下するという問題がある。
そこで本発明の目的は、優れた吸水性（吸水速度）と低膨潤性を有しつつ、膨潤時のハンドリング性（作業性）に優れたウレタンフォームを提供することである。
本発明者らは、上記目的の実現に向け鋭意検討し、特定のポリエーテルポリオールとイソシアネートを原料とするウレタンプレポリマーを発泡、硬化させた、ウレタンフォームが、上記課題を解決可能なことを見出し、本発明を完成させるに至った。即ち、本発明は以下の通りである。
本発明（１）は、
ウレタンプレポリマーと発泡剤とを含む発泡体組成物を発泡、硬化させて得られるウレタンフォームであって、
前記ウレタンプレポリマーは、エチレンオキシドを含むランダム型ポリエーテルポリオールと、脂肪族イソシアネートとを原料として得られ、
前記ランダム型ポリエーテルポリオールは、ジオール化合物及びトリオール化合物を含み、
前記ランダム型ポリエーテルポリオールの重量平均分子量は、５００〜３０００であり、
前記ランダム型ポリエーテルポリオールは、前記ランダム型ポリエーテルポリオール１分子に占めるエチレンオキシドの割合が３０．０〜７０．０質量％であり、
前記ウレタンプレポリマーは、前記ウレタンプレポリマー１分子に占めるエチレンオキシドの割合が３０．０〜５５．０質量％であり、
前記ウレタンプレポリマーは、ＮＣＯ％が４．０〜１０．０質量％であることを特徴とする、ウレタンフォームである。
本発明（２）は、
前記ウレタンフォームは、２５℃の蒸留水に１時間浸漬させた場合の引張強度が、１０．０ｋＰａ以上であることを特徴とする、前記発明（１）のウレタンフォームである。
本発明（３）は、
前記ウレタンフォームの２５℃における蒸留水に対する飽和膨潤率は、２００％以下であることを特徴とする、前記発明（１）又は（２）のウレタンフォームである。
本発明（４）は、
前記ウレタンフォームの２５℃における蒸留水に対する飽和吸水量が１５．０ｇ／ｇ以上であることを特徴とする、前記発明（１）〜（３）のウレタンフォームである。
本発明（５）は、
前記ウレタンプレポリマーの２５℃におけるＥ型粘度が３０００〜１５０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする、前記発明（１）〜（４）のいずれかのウレタンフォームである。
前記発明（６）は、
前記発泡剤の配合量は、前記ウレタンプレポリマーを１００質量部とした場合に、１０〜４０質量部であることを特徴とする、前記発明（１）〜（５）のいずれかのウレタンフォームである。
ウレタンプレポリマーと発泡剤とを含む発泡体組成物を発泡、硬化させて得られるウレタンフォームであって、
前記ウレタンプレポリマーは、エチレンオキシドを含むランダム型ポリエーテルポリオールと、脂肪族イソシアネートとを原料として得られ、
前記ランダム型ポリエーテルポリオールは、ジオール化合物及びトリオール化合物を含み、
前記ランダム型ポリエーテルポリオールの重量平均分子量は、５００〜３０００であり、
前記ランダム型ポリエーテルポリオールは、前記ランダム型ポリエーテルポリオール１分子に占めるエチレンオキシドの割合が３０．０〜７０．０質量％であり、
前記ウレタンプレポリマーは、前記ウレタンプレポリマー１分子に占めるエチレンオキシドの割合が３０．０〜５５．０質量％であり、
前記ウレタンプレポリマーは、ＮＣＯ％が４．０〜１０．０質量％であることを特徴とする、ウレタンフォームである。
本発明（２）は、
前記ウレタンフォームは、２５℃の蒸留水に１時間浸漬させた場合の引張強度が、１０．０ｋＰａ以上であることを特徴とする、前記発明（１）のウレタンフォームである。
本発明（３）は、
前記ウレタンフォームの２５℃における蒸留水に対する飽和膨潤率は、２００％以下であることを特徴とする、前記発明（１）又は（２）のウレタンフォームである。
本発明（４）は、
前記ウレタンフォームの２５℃における蒸留水に対する飽和吸水量が１５．０ｇ／ｇ以上であることを特徴とする、前記発明（１）〜（３）のウレタンフォームである。
本発明（５）は、
前記ウレタンプレポリマーの２５℃におけるＥ型粘度が３０００〜１５０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする、前記発明（１）〜（４）のいずれかのウレタンフォームである。
前記発明（６）は、
前記発泡剤の配合量は、前記ウレタンプレポリマーを１００質量部とした場合に、１０〜４０質量部であることを特徴とする、前記発明（１）〜（５）のいずれかのウレタンフォームである。
本発明によれば、優れた吸水性（吸水速度）と低膨潤性を有しつつ、膨潤時のハンドリング性（作業性）に優れたウレタンフォームを提供することができる。
１．ウレタンフォームの構成
本発明のウレタンフォームは、ウレタンプレポリマーと発泡剤とを含む発泡体組成物を発泡、硬化させて得られる。
以下に、ウレタンプレポリマーの詳細を説明する。
本発明のウレタンフォームは、ウレタンプレポリマーと発泡剤とを含む発泡体組成物を発泡、硬化させて得られる。
以下に、ウレタンプレポリマーの詳細を説明する。
１−１．ウレタンプレポリマー
本発明にかかるウレタンプレポリマーは、エチレンオキシドを含むランダム型ポリエーテルポリオールと、脂肪族イソシアネートと、を原料として得られる。具体的にはランダム型ポリエーテルポリオールの水酸基と、脂肪族イソシアネートのイソシアネート基がウレタン反応により、ウレタンプレポリマーを形成する。
本発明にかかるウレタンプレポリマーは、エチレンオキシドを含むランダム型ポリエーテルポリオールと、脂肪族イソシアネートと、を原料として得られる。具体的にはランダム型ポリエーテルポリオールの水酸基と、脂肪族イソシアネートのイソシアネート基がウレタン反応により、ウレタンプレポリマーを形成する。
本発明にかかるウレタンプレポリマーは、ウレタンプレポリマーの１分子に占めるエチレンオキシドの割合（以降、ウレタンプレポリマーＥＯ含有率と表現する場合がある）が３０．０〜５５．０質量％であり、３３．６〜５２．５質量％が好ましい、３５．５〜４９．１質量％がより好ましい。ウレタンプレポリマーＥＯ含有率がかかる範囲にある場合には、優れた吸水性（吸水速度）と低膨潤性を有しつつ、膨潤時のハンドリング性（作業性）に優れたウレタンフォームを得ることができる。なお、ウレタンプレポリマーＥＯ含有率が低い場合には、発泡速度が遅くなったり、水との混合状態が悪くなるため発泡体が得られなかったりする場合がある。
ここで、ウレタンプレポリマーＥＯ含有率とは、ウレタンプレポリマー１分子の質量（重量平均分子量）を１００質量％とした際に、ウレタンプレポリマー１分子に含まれるエチレンオキシドの質量％を示す。
ここで、ウレタンプレポリマーＥＯ含有率は、ウレタンプレポリマーの原料となった全てのアルコール化合物に対し、各各アルコール化合物１分子に占めるエチレンオキシドの質量の割合（以降、アルコール化合物ＥＯ含有率と表現する場合がある）と各アルコール化合物の配合量の積を算出し、得られた全てのアルコール化合物の数値を合計して算出する。ここで、アルコール化合物と表現したのは、後述するように、本発明にかかるウレタンプレポリマーは、本発明にかかるランダム型ポリエーテルポリオールのほかに、その他のモノオール又はポリオールを含むことができ、これらもウレタンプレポリマーを形成することができるためである。
本発明にかかるウレタンプレポリマーは、ＮＣＯ％（イソシアネート含有率）が４．０〜１０．０質量％であり、５．０〜８．０質量％が好ましく、５．５〜７．０質量％がより好ましい。ウレタンプレポリマーのＮＣＯ％（イソシアネート含有率）がかかる範囲にある場合には、優れた吸水性（吸水速度）と低膨潤性を有しつつ、膨潤時のハンドリング性（作業性）に優れたウレタンフォームを得ることができる。ＮＣＯ％が４．０％よりも小さいと、高密度化し、膨潤率が高くなりすぎ、ＮＣＯ％が１０％よりも大きいと、高架橋化して低膨潤化されるが、吸水性が低下する。
ウレタンプレポリマーのＮＣＯ％（イソシアネート含有率）は、ＪＩＳ Ｋ１６０３−１：２００７「プラスチック−ポリウレタン原料芳香族イソシアネート試験方法 第１部：イソシアネート基含有率の求め方」のＡ法（トルエン／ジブチルアミン、塩酸法）に準拠して測定する。
本発明にかかるウレタンプレポリマーの重量平均分子量は、本発明の効果を阻害しない限りにおいて特に限定されないが、例えば、７００〜５０００とすることができ、１０００〜３０００が好ましく、１０００〜２０００がより好ましく、１１７１〜１９５５が特に好ましい。ウレタンプレポリマーの重量平均分子量がかかる範囲にある場合には、ウレタンプレポリマーを含む発泡体組成物の粘度が高くなりすぎず、成形が容易となり、また、優れた吸水性（吸水速度）と低膨潤性を有しつつ、膨潤時のハンドリング性（作業性）に優れたウレタンフォームを得ることができる。
本発明にかかるウレタンプレポリマーの２５℃における粘度は、本発明の効果を阻害しない限りにおいて特に限定されないが、３０００〜１５０００ｍＰａ・ｓが好ましい。ウレタンプレポリマーの２５℃における粘度がかかる範囲にある場合には、ウレタンプレポリマーを含む発泡体組成物の粘度が高くなりすぎず、成形が容易となる。
本発明にかかるウレタンプレポリマーの２５℃における粘度は、ＪＩＳ Ｚ８８０３：２０１１「液体の粘度測定方法」に準拠して測定したＥ型粘度である。測定は円すい−平板形回転粘度計を用いて行う。
１−１−１．ランダム型ポリエーテルポリオール
本発明にかかるランダム型ポリエーテルポリオールは、エチレンオキシドを含む。ここで本発明において、ランダム型ポリエーテルポリオールのランダム型とは、ランダム共重合体であることを示している。即ち、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドがランダム共重合しているポリエーテルポリオールを示す。なお、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドがブロック共重合しているポリエーテルポリオールはブロック型ポリエーテルポリオールと称するものとする。
本発明にかかるランダム型ポリエーテルポリオールは、エチレンオキシドを含む。ここで本発明において、ランダム型ポリエーテルポリオールのランダム型とは、ランダム共重合体であることを示している。即ち、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドがランダム共重合しているポリエーテルポリオールを示す。なお、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドがブロック共重合しているポリエーテルポリオールはブロック型ポリエーテルポリオールと称するものとする。
本発明にかかるランダム型ポリエーテルポリオールは、ランダム型ポリエーテルポリオール１分子に占めるエチレンオキシドの割合（以降、ランダム型ポリエーテルポリオールＥＯ含有率と表現する場合がある）が３０．０〜７０．０質量％である。ランダム型ポリエーテルポリオールＥＯ含有率がかかる範囲にある場合に、ウレタンプレポリマーＥＯ含有率を特定の範囲に調整しやすくなる。例えば、ランダム型ポリエーテルポリオールＥＯ含有率が３０．０質量％未満のランダム型ポリエーテルポリオールと、７０．０質量％超のランダム型ポリエーテルポリオールを混合した場合、混合状態が悪くなり、均一なウレタンフォームが得られない場合がある。
本発明にかかるランダム型ポリエーテルポリオールは、ジオール化合物及びトリオール化合物を含む。また、混合物には、ランダム型ポリエーテルポリオールの、モノオール及び４官能基以上のポリオールを含むことができる。即ち、ランダム型ポリエーテルポリオールは、ジオール化合物及びトリオール化合物を含む混合物であり、混合物における水酸基の平均官能基数は、特に限定されないが、２．０超３．０未満が好ましく、２．４以上２．７以下がより好ましい。混合物における水酸基の平均官能基数がかかる範囲にある場合には、優れた吸水性（吸水速度）と低膨潤性を有しつつ、膨潤時のハンドリング性（作業性）に優れたウレタンフォームを得ることができる。なお、混合物における水酸基の平均官能基数は、混合するジオール化合物及びトリオール化合物の配合比と官能基数によって算出することができる。
本発明にかかるランダム型ポリエーテルポリオールの重量平均分子量は、５００〜３０００であり、５００〜１５００がより好ましい。ランダム型ポリエーテルポリオールの重量平均分子量がかかる範囲にある場合には、ウレタンプレポリマーの重量平均分子量が適度な範囲に含まれるため、優れた吸水性（吸水速度）と低膨潤性を有しつつ、膨潤時のハンドリング性（作業性）に優れたウレタンフォームを得ることができる。ランダム型ポリエーテルポリオールの重量平均分子量が、３０００超の場合には、ウレタンフォームを形成できない場合がある。また、ランダム型ポリエーテルポリオールの重量平均分子量が、５００未満の場合には、ＮＣＯ％が高くなるため高架橋化され、膨潤が抑制されるが、吸水性が低下する。
ランダム型ポリエーテルポリオールの重量平均分子量は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって測定することができる。
なお、ウレタンプレポリマーは、本発明の効果を阻害しない限りにおいて、本発明にかかるランダム型ポリエーテルポリオール以外のその他のアルコール化合物を原料に含むことができる。その他のアルコール化合物としては、例えば、モノオール、４官能以上のポリオール等の官能基数の異なるポリオール、ブロック型ポリエーテルポリオールのような共重合方法が異なるポリオール、ポリエステルポリオール等の構造が異なるポリオールを挙げることができる。これらは、単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。なお、ウレタンプレポリマーの原料としては、本発明にかかるランダム型ポリエーテルポリオールであるジオール化合物及びトリオール化合物のみを含む場合が好ましく、優れた吸水性（吸水速度）と低膨潤性を有しつつ、膨潤時のハンドリング性（作業性）に優れたウレタンフォームを得ることができる。
１−１−２．脂肪族イソシアネート
本発明にかかる脂肪族イソシアネートは、本発明の効果を阻害しない限りにおいて、特に限定されない。脂肪族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（ＨＤＩ）、イソプロピレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＨＤＩ）、ノルボルナンジイソシアネート （ＮＢＤＩ）等を挙げることができる。これらは単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。これらのうち、優れた吸水性（吸水速度）と低膨潤性を有しつつ、膨潤時のハンドリング性（作業性）に優れたウレタンフォームを得ることができるで、ヘキサメチレンジイソシアネートを用いることが好ましい。
本発明にかかる脂肪族イソシアネートは、本発明の効果を阻害しない限りにおいて、特に限定されない。脂肪族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（ＨＤＩ）、イソプロピレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＨＤＩ）、ノルボルナンジイソシアネート （ＮＢＤＩ）等を挙げることができる。これらは単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。これらのうち、優れた吸水性（吸水速度）と低膨潤性を有しつつ、膨潤時のハンドリング性（作業性）に優れたウレタンフォームを得ることができるで、ヘキサメチレンジイソシアネートを用いることが好ましい。
脂肪族イソシアネートの配合量は、本発明にかかるランダム型ポリエーテルポリオールを含む混合物の水酸基の平均官能基数を考慮して、ウレタンプレポリマーのＮＣＯ％が、４．０〜１０．０質量％となるように配合することができる。脂肪族イソシアネートの配合量としては、例えば、本発明にかかるランダム型ポリエーテルポリオールを含む混合物のイソシアネート反応性官能基を有する化合物と、脂肪族イソシアネートの全配合量を１００質量％とした場合に、１０．０〜４０．０質量％とすることができ、２０．０〜３５．０質量％が好ましく、２１．２〜３２．９質量％がより好ましい。脂肪族イソシアネートの配合量がかかる範囲にある場合には、優れた吸水性（吸水速度）と低膨潤性を有しつつ、膨潤時のハンドリング性（作業性）に優れたウレタンフォームを得ることができる。
１−１−３．触媒
本発明のウレタンフォームは、ウレタンプレポリマーを形成する際に触媒を用いることができる。本発明にかかる触媒は、ポリウレタンフォームの製造に用いられているものを使用することができる。 例えば、アミン系触媒、有機金属系触媒等が挙げられる。アミン系触媒としては、例えば、トリエチレンジアミン、ジエタノールアミン、ジメチルアミノモルホリン、Ｎ-エチルモルホリン等が挙げられる。有機金属系触媒としては、例えば、スターナスオクトエート、ジブチルチンジラウレート、オクテン酸鉛、オクチル酸カリウム等を挙げることができる。これらは単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。
本発明のウレタンフォームは、ウレタンプレポリマーを形成する際に触媒を用いることができる。本発明にかかる触媒は、ポリウレタンフォームの製造に用いられているものを使用することができる。 例えば、アミン系触媒、有機金属系触媒等が挙げられる。アミン系触媒としては、例えば、トリエチレンジアミン、ジエタノールアミン、ジメチルアミノモルホリン、Ｎ-エチルモルホリン等が挙げられる。有機金属系触媒としては、例えば、スターナスオクトエート、ジブチルチンジラウレート、オクテン酸鉛、オクチル酸カリウム等を挙げることができる。これらは単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。
触媒の配合量は、ランダム型ポリエーテルポリオールと脂肪族イソシアネートの全量を１００質量部とした場合に、０．００１〜５．０質量部とすることができる。
１−２．発泡剤
本発明にかかる発泡剤は、本発明の効果を阻害しない限りにおいて特に限定されない。発泡剤としては、例えば、水、ペンタン、シクロペンタン、メチレンクロライド、炭酸ガス等を挙げることができる。これらは単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。発泡剤として、水を用いた場合には、ポリオールとイソシアネートとの反応時に炭酸ガスを発生し、その炭酸ガスによってウレタンフォームの発泡が行われる。
本発明にかかる発泡剤は、本発明の効果を阻害しない限りにおいて特に限定されない。発泡剤としては、例えば、水、ペンタン、シクロペンタン、メチレンクロライド、炭酸ガス等を挙げることができる。これらは単独で、又は、複数を組み合わせて用いることができる。発泡剤として、水を用いた場合には、ポリオールとイソシアネートとの反応時に炭酸ガスを発生し、その炭酸ガスによってウレタンフォームの発泡が行われる。
発泡剤の配合量は、ウレタンプレポリマーを１００質量部とした場合に、１０〜４０質量部とすることができ、１５〜３０質量部が好ましい。発泡剤の配合量がかかる範囲にある場合には、優れた吸水性（吸水速度）と低膨潤性を有しつつ、膨潤時のハンドリング性（作業性）に優れたウレタンフォームを得ることができる。
１−３．整泡剤
本発明のウレタンフォームは、発泡の際に、整泡剤を用いることができる。整泡剤としては、ウレタンフォーム原料として通常に採用されるものであればよく、例えば、シリコーン系化合物、非イオン系界面活性剤等を挙げることができる。整泡剤の配合量は、ウレタンプレポリマーの配合量を１００質量部とした場合に、０．１〜１０．０質量部とすることができる。
本発明のウレタンフォームは、発泡の際に、整泡剤を用いることができる。整泡剤としては、ウレタンフォーム原料として通常に採用されるものであればよく、例えば、シリコーン系化合物、非イオン系界面活性剤等を挙げることができる。整泡剤の配合量は、ウレタンプレポリマーの配合量を１００質量部とした場合に、０．１〜１０．０質量部とすることができる。
２．ウレタンフォームの特性
本発明のウレタンフォームの２５℃の蒸留水に１時間浸漬させた場合の引張強度は、１０．０ｋＰａ以上とすることができる。
本発明のウレタンフォームの２５℃の蒸留水に１時間浸漬させた場合の引張強度は、１０．０ｋＰａ以上とすることができる。
ここで、２５℃の蒸留水に１時間浸漬させた場合の引張強度は、ウレタンフォームをＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に記載のダンベル状３号形試験片の形状に加工し、２５℃の蒸留水に１時間浸漬したのちＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０に準拠した測定方法で測定する。なお測定は、インストロン型の材料試験機を用い、クロスヘッド速度を１００ｍｍ／ｍｉｎとして測定する。
本発明のウレタンフォームの２５℃における飽和膨潤率は、２００％以下とすることができる。ウレタンフォームの２５℃における飽和膨潤率がかかる範囲にある場合には、ウレタンフォームは、より優れた低膨潤性を有する。
ウレタンフォームの２５℃における蒸留水に対する飽和膨潤率は、ウレタンフォームを長さ５０ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚み２ｍｍの試験片に加工し、２５℃の蒸留水に１時間浸漬し、ウレタンフォームが飽和吸水量に達した際の膨潤率を示す。膨潤率とは、乾燥状態（膨潤前）におけるウレタンフォームの体積を１００％とし、浸漬後のウレタンフォームの体積を、乾燥状態（浸漬前）のウレタンフォームの体積で除した値に１００を乗じた値を示す。例えば、浸漬後の親水性ウレタンフォームの体積が、浸漬前の親水性ウレタンフォームの体積の２倍になった場合には、膨潤率を２００％と表現する。
本発明のウレタンフォームの２５℃における蒸留水に対する飽和吸水量は、１５．０ｇ／ｇ以上とすることができる。ウレタンフォームの２５℃における飽和吸水量が１５．０ｇ／ｇ以上の場合には、ウレタンフォームは、より優れた吸水性を有する。
ウレタンフォームの２５℃における蒸留水に対する飽和吸水量は、ウレタンフォームを長さ５０ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚み２ｍｍの試験片に加工し、２５℃の蒸留水に１時間浸漬した際の吸水量を示す。飽和吸水量とは、吸水後のウレタンフォームの質量と乾燥状態（吸水前）のウレタンフォームの質量の差を乾燥状態（吸水前）のウレタンフォームの質量で除した値を示す。
本発明のウレタンフォームは、連続気泡構造、連続気泡と独立気泡が混合した構造、又は、半連続気泡構造を有している。半連続気泡構造とは、連続気泡と比べ、隣り合う気泡同士の気孔（穴）が小さく、独立気泡と違い、気泡に小さな気孔がある構造である。
本発明のウレタンフォームの密度は、本発明の効果を阻害しない限りにおいて特に限定されないが、例えば、７０〜１５０ｋｇ／ｍ３とすることができる。
ウレタンフォームの密度は、ＪＩＳ Ｋ７２２２：２００５「発泡プラスチック及びゴム−見掛け密度の求め方」に従い測定することができる。具体的には、ウレタンフォームの密度は、ウレタンフォームを長さ１００ｍｍ×幅１００ｍｍ×厚み２ｍｍに加工し、測定した質量を体積で除した値として得ることができる。
３．ウレタンフォームの製造方法
本発明のウレタンフォームは、ウレタンプレポリマーと発泡剤とを含む発泡体組成物を発泡、硬化させて得られる。
本発明のウレタンフォームは、ウレタンプレポリマーと発泡剤とを含む発泡体組成物を発泡、硬化させて得られる。
本発明にかかるウレタンプレポリマーは、公知の方法で製造することができる。ウレタンプレポリマーの製造方法としては、例えば、所定量の脂肪族イソシアネートの入った反応容器に、ランダム型ポリエーテルポリオールであるジオール化合物及びトリオール化合物、さらに必要に応じて触媒を滴下、加熱し、撹拌、反応させることでウレタンプレポリマーを製造する方法が挙げられる。反応は通常５０〜１２０℃、好ましくは６０〜１００℃の温度で行われる。反応時間は通常１〜１５時間である。
得られたウレタンプレポリマーに、所定量の発泡剤及び必要に応じて整泡剤を加え、攪拌し、発泡、硬化させる。発泡は、反応は通常１５〜１２０℃、好ましくは１５〜６０℃の温度で行われる。反応時間は通常１０分〜１時間である。
４．ウレタンフォームの用途
本発明のウレタンフォームは、吸水して用いる用途に好適であり、例えば、ワイプ材、育苗培地、創傷被覆材等を挙げることができる。
本発明のウレタンフォームは、吸水して用いる用途に好適であり、例えば、ワイプ材、育苗培地、創傷被覆材等を挙げることができる。
＜＜ウレタンフォームの作製＞＞
＜原料＞
ウレタンフォームの原料を以下に示した。ポリオールは、表１に示したものを使用した。
（ポリオール）
・ポリオール１〜６：ランダム型ポリエーテルポリオール
・ポリオール７ ：ブロック型ポリエーテルポリオール
（イソシアネート）
・ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）
（触媒）
・ＴＩＢ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製 ＫＡＴ ７１６ＬＡ
（発泡剤）
・水
（整泡剤）
・ＡＤＥＫＡ社製 プルロニック（登録商標）Ｌ−６４
＜原料＞
ウレタンフォームの原料を以下に示した。ポリオールは、表１に示したものを使用した。
（ポリオール）
・ポリオール１〜６：ランダム型ポリエーテルポリオール
・ポリオール７ ：ブロック型ポリエーテルポリオール
（イソシアネート）
・ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）
（触媒）
・ＴＩＢ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製 ＫＡＴ ７１６ＬＡ
（発泡剤）
・水
（整泡剤）
・ＡＤＥＫＡ社製 プルロニック（登録商標）Ｌ−６４
＜ウレタンプレポリマーの作製＞
各実施例及び比較例のウレタンフォームに用いられるウレタンプレポリマーは、表２に示したポリオール、イソシアネート、触媒を反応槽に計量し、６０℃に加熱、８時間反応させた。
各実施例及び比較例のウレタンフォームに用いられるウレタンプレポリマーは、表２に示したポリオール、イソシアネート、触媒を反応槽に計量し、６０℃に加熱、８時間反応させた。
（ウレタンプレポリマーのＮＣＯ％）
反応完了後に得られた各実施例及び比較例のＮＣＯ％を、ＪＩＳ Ｋ１６０３−１：２００７「プラスチック−ポリウレタン原料芳香族イソシアネート試験方法 第１部：イソシアネート基含有率の求め方」のＡ法（トルエン／ジブチルアミン、塩酸法）に準拠して測定した。結果を表２に示した。
反応完了後に得られた各実施例及び比較例のＮＣＯ％を、ＪＩＳ Ｋ１６０３−１：２００７「プラスチック−ポリウレタン原料芳香族イソシアネート試験方法 第１部：イソシアネート基含有率の求め方」のＡ法（トルエン／ジブチルアミン、塩酸法）に準拠して測定した。結果を表２に示した。
（ウレタンプレポリマーのＥＯ含有率）
反応完了後に得られた各実施例及び比較例のウレタンプレポリマーのＥＯ含有率を原料から算出した。結果を表２に示した。
反応完了後に得られた各実施例及び比較例のウレタンプレポリマーのＥＯ含有率を原料から算出した。結果を表２に示した。
（ウレタンプレポリマーの粘度）
反応完了後に得られた各実施例及び比較例のウレタンプレポリマーの２５℃における粘度を、ＪＩＳ Ｚ８８０３：２０１１「液体の粘度測定方法」に従い、円すい−平板形回転粘度計（登記産業社製 ＲＥ−８５Ｒ）を用いてＥ型粘度として測定した。結果を表２に示した。
反応完了後に得られた各実施例及び比較例のウレタンプレポリマーの２５℃における粘度を、ＪＩＳ Ｚ８８０３：２０１１「液体の粘度測定方法」に従い、円すい−平板形回転粘度計（登記産業社製 ＲＥ−８５Ｒ）を用いてＥ型粘度として測定した。結果を表２に示した。
（ウレタンプレポリマーの重量平均分子量）
反応完了後に得られた各実施例及び比較例のウレタンプレポリマーの重量平均分子量を、ゲルパーミエイションクロマトグラフィーを用いて測定した。結果を表２に示した。
反応完了後に得られた各実施例及び比較例のウレタンプレポリマーの重量平均分子量を、ゲルパーミエイションクロマトグラフィーを用いて測定した。結果を表２に示した。
＜発泡・硬化＞
表２に示したウレタンプレポリマー、発泡剤、整泡剤を混合し、加熱せずに室温（２５℃）環境下で、離型処理された厚み１００μｍの剥離紙上にキャスティングして発泡、硬化させ、厚みが２ｍｍの各実施例及び比較例のウレタンフォームシートを得た。ウレタンフォームシートにおいて、水分が残留しているものについては、８０℃の乾燥炉内で、完全に乾燥するまで加熱した。
表２に示したウレタンプレポリマー、発泡剤、整泡剤を混合し、加熱せずに室温（２５℃）環境下で、離型処理された厚み１００μｍの剥離紙上にキャスティングして発泡、硬化させ、厚みが２ｍｍの各実施例及び比較例のウレタンフォームシートを得た。ウレタンフォームシートにおいて、水分が残留しているものについては、８０℃の乾燥炉内で、完全に乾燥するまで加熱した。
＜＜評価＞＞
＜ウレタンフォームの密度＞
各実施例及び比較例のウレタンフォームの密度は、ＪＩＳ Ｋ７２２２：２００５「発泡プラスチック及びゴム−見掛け密度の求め方」に従って測定した。結果を表２に示した。
＜ウレタンフォームの密度＞
各実施例及び比較例のウレタンフォームの密度は、ＪＩＳ Ｋ７２２２：２００５「発泡プラスチック及びゴム−見掛け密度の求め方」に従って測定した。結果を表２に示した。
＜ウレタンフォームの吸水速度＞
各実施例及び比較例のウレタンフォームの吸水速度は、実施例及び比較例のウレタンフォームサンプル片（長さ１００ｍｍ×幅１００ｍｍ×厚み２ｍｍ）を静置し、サンプル片の上方１ｃｍの高さから、蒸留水を０．２ｃｃ滴下し、サンプル片表面に水滴が到達してから、サンプル片表面から鏡面反射が確認できなくなるまでの時間を測定し、吸水速度とした。鏡面反射の確認は、肉眼で行った。結果を表２に示した。
各実施例及び比較例のウレタンフォームの吸水速度は、実施例及び比較例のウレタンフォームサンプル片（長さ１００ｍｍ×幅１００ｍｍ×厚み２ｍｍ）を静置し、サンプル片の上方１ｃｍの高さから、蒸留水を０．２ｃｃ滴下し、サンプル片表面に水滴が到達してから、サンプル片表面から鏡面反射が確認できなくなるまでの時間を測定し、吸水速度とした。鏡面反射の確認は、肉眼で行った。結果を表２に示した。
＜ウレタンフォームの飽和膨潤率＞
各実施例及び比較例のウレタンフォームの膨潤率は、各ウレタンフォームサンプル片（長さ５０ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚み２ｍｍ）を２５℃の蒸留水に１時間浸漬し、膨潤させ、膨潤後のウレタンフォームサンプル片の体積を測定し、乾燥状態（膨潤前）のウレタンフォームの体積で除した値に１００を乗じて得た。結果を表２に示した。
各実施例及び比較例のウレタンフォームの膨潤率は、各ウレタンフォームサンプル片（長さ５０ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚み２ｍｍ）を２５℃の蒸留水に１時間浸漬し、膨潤させ、膨潤後のウレタンフォームサンプル片の体積を測定し、乾燥状態（膨潤前）のウレタンフォームの体積で除した値に１００を乗じて得た。結果を表２に示した。
＜ウレタンフォームの飽和吸水量＞
各実施例及び比較例のウレタンフォームの飽和吸水量は、各ウレタンフォームサンプル片（５０ｍｍ×５０ｍｍ×２ｍｍ）を２５℃の蒸留水に１時間浸漬し、飽和吸水させ、膨潤後のウレタンフォームサンプル片の質量を測定し、飽和吸水後のウレタンフォームの質量と乾燥状態（吸水前）のウレタンフォームの質量の差を乾燥状態（吸水前）のウレタンフォームの質量で除して得た。結果を表２に示した。
各実施例及び比較例のウレタンフォームの飽和吸水量は、各ウレタンフォームサンプル片（５０ｍｍ×５０ｍｍ×２ｍｍ）を２５℃の蒸留水に１時間浸漬し、飽和吸水させ、膨潤後のウレタンフォームサンプル片の質量を測定し、飽和吸水後のウレタンフォームの質量と乾燥状態（吸水前）のウレタンフォームの質量の差を乾燥状態（吸水前）のウレタンフォームの質量で除して得た。結果を表２に示した。
＜ウレタンフォームの蒸留水に浸漬後（膨潤後）の引張強度＞
各実施例及び比較例のウレタンフォームを、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に記載のダンベル状３号形試験片の形状に加工し、２５℃の蒸留水に１時間浸漬したのちＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０に準拠した測定方法で測定した。測定は、インストロン型材料試験機（島津製作所社製オートグラフＡＧ２５ ＴＡ）を用いた。クロスヘッド速度は１００ｍｍ／ｍｉｎとした。結果を表２に示した。
各実施例及び比較例のウレタンフォームを、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に記載のダンベル状３号形試験片の形状に加工し、２５℃の蒸留水に１時間浸漬したのちＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０に準拠した測定方法で測定した。測定は、インストロン型材料試験機（島津製作所社製オートグラフＡＧ２５ ＴＡ）を用いた。クロスヘッド速度は１００ｍｍ／ｍｉｎとした。結果を表２に示した。
＜ウレタンフォームの蒸留水に浸漬しない場合（乾燥状態）の引張強度＞
乾燥状態の各実施例及び比較例のウレタンフォームを、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に記載のダンベル状３号形試験片の形状に加工し、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０に準拠した測定方法で測定した。測定は、インストロン型材料試験機（島津製作所社製オートグラフＡＧ２５ ＴＡ）を用いた。クロスヘッド速度は１００ｍｍ／ｍｉｎとした。結果を表２に示した。
乾燥状態の各実施例及び比較例のウレタンフォームを、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に記載のダンベル状３号形試験片の形状に加工し、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０に準拠した測定方法で測定した。測定は、インストロン型材料試験機（島津製作所社製オートグラフＡＧ２５ ＴＡ）を用いた。クロスヘッド速度は１００ｍｍ／ｍｉｎとした。結果を表２に示した。
＜ウレタンフォームの作業性＞
乾燥状態の各実施例及び比較例のウレタンフォームサンプル片（５０ｍｍ×５０ｍｍ×２ｍｍ）を２５℃の蒸留水に１時間浸漬し、各ウレタンフォームサンプル片をＳＵＳ板に繰返しこすりつけ、その際の各ウレタンフォームサンプル片を肉眼で観察した。
（評価基準）
○：１０回擦ってもフォームが破断しない
×：１〜２回擦るだけで破断する
乾燥状態の各実施例及び比較例のウレタンフォームサンプル片（５０ｍｍ×５０ｍｍ×２ｍｍ）を２５℃の蒸留水に１時間浸漬し、各ウレタンフォームサンプル片をＳＵＳ板に繰返しこすりつけ、その際の各ウレタンフォームサンプル片を肉眼で観察した。
（評価基準）
○：１０回擦ってもフォームが破断しない
×：１〜２回擦るだけで破断する
Claims (6)
- ウレタンプレポリマーと発泡剤とを含む発泡体組成物を発泡、硬化させて得られるウレタンフォームであって、
前記ウレタンプレポリマーは、エチレンオキシドを含むランダム型ポリエーテルポリオールと、脂肪族イソシアネートとを原料として得られ、
前記ランダム型ポリエーテルポリオールは、ジオール化合物及びトリオール化合物を含み、
前記ランダム型ポリエーテルポリオールの重量平均分子量は、５００〜３０００であり、
前記ランダム型ポリエーテルポリオールは、前記ランダム型ポリエーテルポリオール１分子に占めるエチレンオキシドの割合が３０．０〜７０．０質量％であり、
前記ウレタンプレポリマーは、前記ウレタンプレポリマー１分子に占めるエチレンオキシドの割合が３０．０〜５５．０質量％であり、
前記ウレタンプレポリマーは、ＮＣＯ％が４．０〜１０．０質量％である
ことを特徴とする、ウレタンフォーム。 - 前記ウレタンフォームは、２５℃の蒸留水に１時間浸漬させた場合の引張強度が、１０．０ｋＰａ以上であることを特徴とする、請求項１に記載のウレタンフォーム。
- 前記ウレタンフォームの２５℃における蒸留水に対する飽和膨潤率は、２００％以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のウレタンフォーム。
- 前記ウレタンフォームの２５℃における蒸留水に対する飽和吸水量が１５．０ｇ／ｇ以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のウレタンフォーム。
- 前記ウレタンプレポリマーの２５℃におけるＥ型粘度が３０００〜１５０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のウレタンフォーム。
- 前記発泡体組成物中の前記発泡剤の配合量は、前記ウレタンプレポリマーを１００質量部とした場合に、１０〜４０質量部であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のウレタンフォーム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020087692A JP2021181538A (ja) | 2020-05-19 | 2020-05-19 | 低膨潤親水性ウレタンフォーム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020087692A JP2021181538A (ja) | 2020-05-19 | 2020-05-19 | 低膨潤親水性ウレタンフォーム |
Publications (1)
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