JP5561951B2 - 軟質ポリウレタンフォームからなる照明器具用パッキング材 - Google Patents

Description

本発明は軟質ポリウレタンフォームからなる照明器具用パッキング材に関し、詳細には、ウレタンフォームが密着するる壁紙、天井等の変色を抑制し得る軟質ポリウレタンフォームからなる照明器具用パッキング材に関する。

従来から、軟質ポリウレタンフォームはその柔軟性と復元力の良さから、各種シール材やパッキング材として広く利用されている。

照明器具用パッキング材は、照明器具を天井や壁等に取り付ける際に、照明器具と天井や壁との間に密着させ、照明器具を安定に固定することを目的として使用されている。このため、照明器具用パッキング材としてポリウレタンフォームを使用する場合には、固定した照明器具が動くことのないようにすることが重要であり、ポリウレタンフォームの硬さと動摩擦係数が大きいことが理想である。

ポリウレタンフォームの硬さが大きければ、照明器具と天井や壁等の間で圧縮させた際に反発する力が大きいため、しっかりと密着され、また動摩擦係数が大きければ、ポリウレタンフォームと照明器具、或いはポリウレタンフォームと天井や壁等の境界面でズレが生じにくくなり、パッキング材として好適である。

しかしながら、照明器具用パッキング材としてポリウレタンフォームを使用する際に問題となるのが天井面、或いは壁紙面の変色の問題である。
この変色は、壁紙と軟質ポリウレタンフォームとの相互作用によるものと思われる。すなわち、ポリウレタンフォームには、製造の際に使用された泡化触媒用のアミン系化合物が微量であるが残存しており、時間の経過と共にこのアミン触媒が揮発したり、また、壁紙に含まれる可塑剤がアミン触媒を取り込み、塩化ビニル製の壁紙に対して劣化促進剤として作用したりして、壁紙を変色させるものと考えられる。

このような背景から、アミン触媒として、末端に水酸基を有する反応性タイプのアミン触媒を使用して、アミン触媒を樹脂骨格中へ取り込むことによりアミン触媒の揮発を抑え、壁紙変色を起こさないポリウレタンフォームが提案されている（特許文献１）。
しかしながら、提案されているポリウレタンフォームでは、完全にアミン触媒の揮散や、塩化ビニル用可塑剤によるアミン触媒の取り込みを防止することは不可能であり、効果的に変色を防止することはできていない。さらに加えて、前記した照明器具用パッキング材に必要な硬さや動摩擦係数の値も小さなものでしかない。したがって、より有効な手段による照明器具用パッキング材の開発が望まれているのが現状である。
特開２００２−２９３８６２号公報

本発明は、上記の現状を鑑み、これまで照明器具用パッキング材として使用されている軟質ポリウレタンフォームの欠点を解消し、長期間壁紙と密着していても、天井面或いは壁紙等の変色を効果的に抑制し得る、軟質ポリウレタンフォームからなる照明器具用パッキング材を提供することを課題とする。

かかる課題を解決するべく、本発明者は鋭意検討した結果、軟質ポリウレタンフォームの製造において使用する泡化触媒として使用するアミン触媒に、特異的なＮ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素化合物を使用した場合、極めて効果的に壁紙の変色を抑制し得ることを確認し、本発明を完成させるに至った。

したがって、本発明は、その基本的態様として、アミン系触媒としてＮ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素化合物を用い、ポリオールとポリイソシアネート化合物とを反応させて得られる軟質ポリウレタンフォームであり、硬さが１２０Ｎ以上２００Ｎ未満で、動摩擦係数が１．５以上であることを特徴とする照明器具用パッキング材である。

本発明は、好ましくは、ポリオールが、ビニル重合体含有ポリオキシアルキレンポリオールを含有したポリオールである軟質ポリウレタンフォームからなる上記した照明器具用パッキング材であり、更に好ましくは、全ポリオール中、ビニル重合体含有ポリオキシアルキレンポリオールが５〜５０重量％含有されているポリオールを用いた軟質ポリウレタンフォームからなる照明器具用パッキング材である。

すなわち、本発明においては、照明器具用パッキング材となる軟質ポリウレタンフォームを製造するポリオールとポリイソシアネート化合物との反応において、アミン系触媒として特異的なＮ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素化合物を使用するものであり、かかるアミン触媒はポリイソシアネート化合物のイソシアネート基との反応性を有することから、フォーム形成時にウレタン樹脂骨格中に取り込まれる。

イソシアネート基との反応性を有するアミン触媒としては末端に水酸基を持つアルコールアミンが知られているが、アルコールアミンは確かにイソシアネート基と反応し結合するものの、その結合力が弱く、高温下や経時で結合が切断され、結局のところ切断によって遊離したアミン触媒が揮散するという現象が確認される。
これに対し、本発明におけるＮ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素化合物はイソシアネート基との結合力が強いために、一度ウレタン樹脂骨格に取り込まれれば、遊離する可能性は極めて低い。したがって、得られたウレタンフォーム中には遊離のアミン触媒が残存することが無く、アミン触媒の揮発がなく、このアミン触媒に起因する塩化ビニル製の壁紙の変色を防止し得ることとなる。

本発明により、耐壁紙変色性に優れた軟質ポリウレタンフォームを製造することが可能となり、この製造により得られた軟質ポリウレタンフォームを使用した照明器具用パッキング材が提供される。
本発明が提供する照明器具用パッキング材は、壁紙或いは天井と密着させた際にも長期間にわたり壁紙を変色することが無く、照明器具用パッキング材として、特に優れたものである。
この変色防止効果は、アミン触媒として末端に水酸基を有する反応タイプのアミン触媒を使用して得られて軟質ポリウレタンフォームにおける変色防止効果と比較して、特に優れたものであり、その有用性は多大なものである。

本発明の照明器具用パッキング材は、上記したように、ポリオールとポリイソシアネート化合物とをアミン系触媒を用いて発泡させて得られる軟質ポリウレタンフォームからなるパッキング材である。
軟質ポリウレタンフォームは、基本的には、ポリオールとポリイソシアネート化合物、並びにその他の添加剤を、発泡剤、整泡剤、重合触媒としての金属触媒、泡化触媒としてのアミン触媒を用い、発泡反応させて製造されている。
本発明にあっては、特に、泡化触媒として使用するアミン触媒として、特異的なＮ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素化合物を用いることを特徴とする軟質ポリウレタンフォームからなる耐変色性に優れた照明器具用パッキング材である。

従来のアミン触媒を使用して製造されていた軟質ポリウレタンフォームからなる照明器具用パッキング材は、ポリウレタンフォーム中に残存する遊離のアミン触媒により塩化ビニル樹脂を主成分とする壁紙を変色させるものであるが、本発明では、ポリウレタンフォームの製造において、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素化合物をアミン触媒として用いることで、限りなくアミン触媒の放出をゼロにすることができる。
また、使用するアミン触媒自体に耐塩化ビニル変色性があるので、壁紙変色が極めて少ないポリウレタンフォームを製造することができる。
さらに、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素化合物は他のアミン触媒に比べてフォームの動摩擦係数が大きくなる傾向にあるため、パッキング材となるフォームの形成において好適である。

このようなＮ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素化合物からなるアミン触媒としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル尿素、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル尿素、ビス−（Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピル）尿素、ビス−（Ｎ，Ｎ−ジメチルエチル）尿素等を好ましく挙げることができる。
なお、アルキル基の選択により種々のＮ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素化合物が可能であり、上記したものに限定させるものではない。
これらの泡化触媒であるアミン触媒は、単独で使用してもよいし、また２種以上を組み合わせて使用してもよい。

一方、軟質ポリウレタンフォームを形成するポリオールとしては、これまでのポリウレタンフォームを構成する樹脂成分であるポリオール成分として使用されているものを挙げることができる。例えばポリオキシアルキレンポリオール、ビニル重合体含有ポリオキシアルキレンポリオール、ポリエステルポリオール、ポリオキシアルキレンポリエステルブロック共重合体ポリオール等を挙げることができる。

ただし、本発明においては、照明用器具のパッキング材として要求されるフォームの硬さの観点から、全ポリオール中ビニル重合体含有ポリオキシアルキレンポリオールを５〜５０重量％含むことが好ましい。ビニル共重合体ポリオキシアルキレンポリオールの含有量が５重量％未満であると、照明用器具と天井や壁紙等の間でフォームを圧縮させた際に、反発する力が小さくなり、場合によっては密着しにくくなる。また５０重量％より多いと、フォームが硬くなりすぎるため、照明器具と天井や壁紙等の間で圧縮させることが困難となる傾向にある。

なお、ビニル重合体含有ポリオキシアルキレンポリオールを用いると、フォームが形収縮する傾向にあるが、アミン触媒としてＮ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素化合物を用いるとそのような不具合はない。
加えて、上記のように、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素化合物は他のアミン触媒に比べてフォームの動摩擦係数が大きくなる傾向にある。
そのため、ビニル重合体含有ポリオキシアルキレンポリオールを含有したポリオールを用い、触媒としてＮ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素化合物を用いると、壁紙変色性に優れるばかりか、動摩擦係数が高く、硬さがある、パッキング材として好適フォームを安定して得ることができる。

ポリオキシアルキレンポリオールとしては、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、ショ糖等の多価アルコールを開始剤としてプロピレンオキシドやエチレンオキシドを単独付加、あるいはプロピレンオキシドを主体としてアルキレンオキシドを付加させるアルキレンオキシド付加物；ビスフェノールＡのような多価フェノール類のアルキレンオキシド付加物；リン酸、ポリリン酸（例えば、トリポリリン酸及びテトラポリリン酸）などの多価ヒドロキシ化合物、フェノール−アニリン−ホルムアルデヒド縮合生成物、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、メチレンビスオルソクロロアニリン、４，４’−及び２，４’−ジフェニルメタンジアミン、２，４−トリレンジアミン、２，６−トリレンジアミンなどのポリアミン類、トリエタノールアミン、ジエタノールアミンなどのアルカノールアミン類にエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、テトラヒドロフラン、スチレンオキシドなどの１種又は２種以上を付加させて得られるポリエーテルポリオール類；またはポリテトラメチレンエーテルグリコール等を例示することができる。

また、ポリエステルポリオールとしては、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、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、１，３−及び１，４−ブタンジオール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリット、ソルビットなどの、少なくとも２個以上のヒドロキシル基を有する化合物の１種又は２種以上とマロン酸、マレイン酸、コハク酸、アジピン酸、酒石酸、セバシン酸、シュウ酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸などの少なくとも２個以上のカルボキシル基を有する化合物の１種又は２種以上を使用して重縮合反応により得られたポリエステルポリオールを挙げることができる。また、ポリカプロラクトンなどの環状エステルの開環重合体類等も使用することができる。

ビニル共重合体含有ポリオキシアルキレンポリオールとしては、上記に例示したポリオキシアルキレンポリオール中で、ラジカル開始剤の存在下にアクリロニトリル、スチレン等のビニルポリマーを重合して安定分散させたものが挙げられる。なお、ビニル共重合体含有ポリオキシアルキレンポリオールのビニル重合体の含有量は、通常１０〜４５重量％程度である。

一方、ポリイソシアネート化合物としては、特に限定されず、ポリウレタンフォームの製造に通常使用される公知のポリイソシアネート化合物を用いることができる。具体的には、芳香族系、脂環族系、脂肪族系のポリイソシアネート、およびそれらを変性して得られる変性ポリイソシアネートの１種又は２種以上が、適宜選択されて使用される。

芳香族系ポリイソシアネートとしては、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、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートの混合物、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、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、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネートなどが挙げられる。

脂環族系ポリイソシアネートとしては、シクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネートなどが挙げられる。また、脂肪族系ポリイソシアネートとしてはヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサンメタンジイソシアネートなどが挙げられる。

これらのポリイソシアネート化合物のなかでも、本発明にあっては、特に芳香族系のポリイソシアネートである２，４−トリレンジイソシアネート、或いは２，６−トリレンジイソシアネート、及びこれらの混合物（ＴＤＩ−８０、ＴＤＩ−６５）が好ましい。

前記したポリオール成分とポリイソシアネート化合物との反応はより軟質ポリウレタンフォームを製造する場合に使用する金属触媒としては、オクチル酸錫、ラウリル酸錫、ジブチル錫ジラウレート等を挙げることができる。

ポリウレタンフォームを製造する場合の発泡剤としては、水、メチレンクロライド、炭酸ガス等の１種、或いは２種以上の混合物が挙げられる。

また整泡剤としては、従来から知られているオルガノシリコン系界面活性剤が使用される。そのようなオルガノシリコン系界面活性剤としては、例えば、東レ・ダウコーニング社製のＳＺ−１９１９、ＳＨ−１９０、ＳＨ−１９２、ＳＨ−１９４、ＳＦ−２９０４、ＳＲＸ−２９８等；エビニック社製のＢ４９００、Ｂ８００２、Ｂ８１１０、Ｂ８１２３、Ｂ８２２８、Ｂ８２３２、ＢＦ２３７０、ＢＦ２４７０等；モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製のＬ−５６８、Ｌ−５８０、Ｌ−５９０、Ｌ−６２６、Ｌ−６３５、Ｌ−６３８、Ｌ−６５０、ＬＳＣ−１５５等；信越シリコン社製のＦ−１１４、Ｆ−１２１、Ｆ−２５８等を挙げることができる。

紫外線吸収剤としては、サリチル酸エステル、ベンゾトリアゾール、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリロニトリル置換体等が挙げられる。これらの紫外線吸収剤は、単独または２種以上を混合して使用することができる。具体的には、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−エトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−オクトキシベンゾフェノン、５，５’−メチレンビス（２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン）等の２−ヒドロキシベンゾフェノン類；２−（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３−ｔｅｒｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−５’−ｔｅｒｔ−オクチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジクミルフェニル）ベンゾトリアゾール、２，２’−メチレンビス（４−ｔｅｒｔ−オクチル−６−ベンゾトリアゾール）フェノール等の２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール類；フェニルサチリレート、レゾルシノールモノベンゾエート、２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−３，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４’−ヒドロキシベンゾエート、ヘキサデシル−３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンゾエート等のベンゾエート類；２−エトキシ−４’−ドデシルオキザニリド等のオキザニリド類；エチル−２−シアノ−３，３’−ジフェニルアクリレート、メチル−２−シア−３−メチル−３−（ｐ−メトキシフェニル）アクリレート等のシアノアクリレート類が挙げられる。
これらの紫外線吸収剤は、単独で使用してもよいし、また２種以上組み合わせて使用してもよい。

着色剤は、必要に応じて使用することができるが、耐光性を高めるためには、特に紫外線を遮断し易い黒色顔料を使用することが好ましい。

本発明のポリウレタンフォームの製造方法は、従来の連続気泡性の軟質ポリウレタンフォームの製造方法に基づいて行うことができ、例えば、プレポリマー法、ワンショット法、部分プレポリマー法等を適宜適用して行うことができる。

以下に実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。

実施例１〜３／比較例１〜５：
下記表１に記載した処方（重量部）により、種々のアミン触媒を使用し、本発明の軟質ポリウレタンフォーム及び比較例の軟質ポリウレタンフォームを製造した。
なお、比較例１の処方では、フォームが形成できなかった。
得られたポリウレタンフォームについて、フォームの性状、密度（ＪＩＳ Ｋ ７２２２に準ずる）、硬さ（ＪＩＳ Ｋ ６４００−２に準ずる）、動摩擦係数及び色差を測定し、あわせて表中に示した。

実施例４〜７／比較例６〜７：
下記表２に記載の処方（重量部）により、本発明の軟質ポリウレタンフォームを製造した。
得られたポリウレタンフォームについて、フォームの性状、密度（ＪＩＳ Ｋ ７２２２に準ずる）、硬さ（ＪＩＳ Ｋ ６４００−２に準ずる）、動摩擦係数及び色差を測定し、あわせて表中に示した。

（イ）ポリオール化合物は以下のものである。
ポリオール１：ポリエーテルポリオール
（三井化学社製：Ｔ−３０００）
ポリオール２：ビニル重合体含有ポリオキシアルキレンポリオール
（ＡＧＣ社製：ＥＸＥＮＯＬ−９４１）
ポリオール３：ポリエーテルポリオール
（ダウ・ケミカル社製：ＶＯＲＡＮＯＬ−３０１０）
ポリオール４：ビニル重合体含有ポリオキシアルキレンポリオール
（ダウ・ケミカル社製：ＶＯＲＡＮＯＬ−３９４３）

（ロ）イソシアネート化合物は以下のものである。
ＴＤＩ−８０：２，４−トリレンジイソシアネート及び２，６−トリレンジイソシアネート混合物（三井化学社製）

（ハ）アミン触媒は以下のものである。
（１）アミン触媒Ａ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素触媒
Ｎ，Ｎ−ジメルアミノプロピル尿素
（２）アミン触媒Ｂ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素触媒
Ｎ，Ｎ−ジメルアミノエチル尿素
（３）アミン触媒Ｃ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素触媒
ビス（Ｎ，Ｎ−ジメルアミノプロピル）−尿素
（４）アミン触媒Ｄ：汎用のアミン触媒
トリエチレンジアミン３３％、ジプロピレングリコール６７％の混合物
（５）アミン触媒Ｅ：末端に水酸基を有するアミン触媒
Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノヘキサノール
（６）アミン触媒Ｆ：末端に水酸基を有するアミン触媒
Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエトキシエタノール
（７）アミン触媒Ｇ：末端に水酸基を有するアミン触媒
Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエトキエトキシシエタノール

（ニ）フォームの性状の評価は以下のとおりである。
○：良好
△：フォームが収縮気味
×：フォームが崩壊若しくは収縮

（ホ）硬さ（Ｎ）については、以下の表を基準とした。

（ヘ）動摩擦係数は以下によって算出した。
厚み５ｍｍを有する２０×９０ｍｍサイズのポリウレタンフォームを鉄板の上に載せ、さらにその上に６５０ｇのおもりを載せて、ポリウレタンフォームを端から平行方向に引っ張った際にかかる最大荷重から算出した。
評価は以下の表のとおりである。

（ト）色差（耐壁紙変色性の評価）
厚み３０ｍｍを有する２０×８０ｍｍサイズのポリウレタンフォームを、アルミ板／フォーム／壁紙／アルミ板の積層状態とし、フォーム厚みを１５ｍｍとなるよう圧縮させ、その状態で５００ｍＬの蓋つきガラス瓶内にて、９０℃の温度にて１０日間加熱し、その後の壁紙の変色度合い（変色差）を色差計にて測定した。
評価は以下のとおりである。

表１及び表２中に示した結果からも判明するように、本発明の軟質ポリウレタンフォームは、アミン触媒として特異的なＮ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素化合物を用いることにより、目視にて感知しうる色差は見られないため、耐壁紙変色性に優れたものであることが理解される。
これに対し、汎用のアミン触媒を用いた比較例１、或いは末端に水酸基を有するアミン触媒を用いた比較例２〜５の軟質ポリウレタンフォームは、アミン触媒の残存による壁紙の変色が認められていた。
また、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素化合物は、フォームが収縮しやすいビニル重合体含有ポリオキシアルキレンポリオールを用いた場合においても、安定してフォームを形成することが可能であることがわかる。

以上記載したように、本発明により耐壁紙変色性に優れた軟質ポリウレタンフォームからなる照明器具用パッキング材が提供され、本発明の照明器具用パッキング材である軟質ポリウレタンフォームは、壁紙に密着させた際にも、長時間にわたり壁紙を変色させることが無い。
したがって、照明器具用パッキング材として好適なものであり、産業上の利用性は多大なものである。

Claims (3)

1. アミン系触媒としてＮ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル尿素化合物を用い、ポリオールとポリイソシアネート化合物とを反応させて得られる軟質ポリウレタンフォームであり、硬さが１２０Ｎ以上２００Ｎ未満で、動摩擦係数が１．５以上であることを特徴とする照明器具用パッキング材。
2. ポリオールが、ビニル重合体含有ポリオキシアルキレンポリオールを含有することを特徴とする請求項１に記載の照明器具用パッキング材。
3. 全ポリオール中、ビニル重合体含有ポリオキシアルキレンポリオールは５〜５０重量％含有されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明器具用パッキング材。