JP2670725B2

JP2670725B2 - 親・吸水性硬質ウレタンフォームの製造方法

Info

Publication number: JP2670725B2
Application number: JP4194885A
Authority: JP
Inventors: 浩司弓矢
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 1992-06-29
Filing date: 1992-06-29
Publication date: 1997-10-29
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JPH0625374A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は親・吸水性硬質ウレタン
フォームの製造方法に関し、更に詳しくは、吸水時にお
ける体積膨張・形状変化が少なく、親水性及び吸水性に
優れる硬質ウレタンフォームの製造方法に関する。本発
明は、土壌代替物等の製造等に利用される。

【０００２】

【従来の技術】吸水性、親水性を示すウレタンフォーム
の製法は公知されているものが多く、エチレンオキサイ
ドの含有比率の高いポリオールをポリイソシアネートと
予め反応させておくプレポリマー法や、破泡性を持った
整泡剤を添加する方法等が知られている（特開平２−１
４２０９号公報、特開昭６３−１４５３６２号公報、同
６２−１３４２７号公報、同５９−６４６２０号公報、
同５８−７６４１７号公報、同５６−１４３２２７号公
報、同５１−６２８９９号公報等）。

【０００３】上記従来の製造方法は、弾力性を持った軟
質ウレタンフォームを製造するものである。従って、こ
のフォームは吸水すると水分が樹脂の分子構造間に侵入
し、膨潤が生じて体積膨張することが特徴であり、カイ
ワレ大根に代表される水耕栽培には適しているが、植栽
用プランター内に軽量化を目的として土壌代替に使用す
る等の際には次の問題があった。１）弾性体であるため少しの荷重でたわみが生じる。２）フォームの体積膨潤により水分が分子構造間に取り
込まれるので、フォームの吸水する性格が排水する性格
より強く、毛管現象によるフォームから土壌への円滑な
水分移動が出来ない。また、例えば特開昭６２−１３４
２７号公報では、セルが粗大化して吸水はするが、保水
性が劣るという問題があった。一方、ウレタンフォーム
の中でも硬質ウレタンフォームになると独立気泡率が高
いため、フォーム内に水を侵入させることは極めて困難
である。以上より、親水性、吸水性に優れ、連続気泡型
の硬質ウレタンフォームの製造が望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するとともに上記要求に合致するものであり、硬
質ウレタンフォームの特徴を持った非弾性体で、吸水時
にも膨潤による体積膨張、形状変化の少ない親・吸水性
ウレタンフォームの製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の親・吸水性硬質
ウレタンフォームの製造方法は、ポリオール、イソシア
ネート、発泡剤、整泡剤及び触媒を配合した組成物から
親・吸水性ポリウレタンフォームを製造する方法におい
て、上記ポリオールとしては、前記に示すポリオール
Ａ、Ｂ及びＣを用い、且つ、ポリオールＡを１００重量
部とする場合、ポリオールＢを４０〜８０重量部、ポリ
オールＣを１０〜３０重量部配合し、上記イソシアネー
トのＮＣＯインデックスは５０〜９０であり、上記発泡
剤は水であり、上記ポリオール１００重量部に対して３
〜１５重量部配合することを特徴とする。

【０００６】「ポリオールＡ、Ｃ」はフォームに弾性を
出さないように３〜４官能で分子量の短いものを使用す
る。「ポリオールＢ」は、ポリオールＡ、Ｃとの反応バ
ランスをくずし、セルをオープン化するため３官能であ
りながら、分子量が大きく、エチレンオキサイド（Ｅ
Ｏ）含有率の高いものを使用する。

【０００７】上記「イソシアネート」としては、通常、
硬質ポリウレタンフォームに用いられる公知のもの、例
えば、クルード若しくはポリメリック−ジフェニルメタ
ンジイソシアネート（ＭＤＩ）、変成ＭＤＩ、トリレン
ジイソシアネート（ＴＤＩ）プレポリマー等が例示され
る。このイソシアネートのＮＣＯインデックスが５０〜
９０の範囲を外れると、フォームの外観が収縮するとと
もに、保水量が十分でなくなる。

【０００８】また、上記「発泡剤」としての水が、上記
３重量部未満では、独立気泡構造化し、フォームが収縮
する。また、１５重量部を越えるとフォームが崩壊し、
又は独立気泡構造化しフォームが収縮する。上記「整泡
剤」としては、公知のものを用いることができ、一般的
にウレタンフォーム用に使用されるジメチルシロキサン
とポリエーテルのブロックコポリマー等を例示できる。
また、上記「触媒」としては、公知のものを用いること
ができ、例えば、アミン誘導体、モルホリン誘導体等を
例示できる。

【０００９】

【作用】本発明のウレタンフォームは連続気泡構造であ
り、且つ一つ一つのセル構造が微細であるので、毛管現
象という物理的作用が起こり、容易に水分を吸収するこ
とができる。また、ウレタン反応時に、親水性を持つ水
酸基をイソシアネート基よりも過剰に残すことができる
ので、本ウレタンフォームは親水性に優れる。また、硬
質フォームのため、破壊強度の圧縮荷重までたわみが生
じず、また水分が樹脂の分子構造間に取り込まれ、体積
膨張することも少ない。更に、整泡活性力の強い整泡剤
を用いる場合は、フォームを微細セル構造化できるので
吸水性に優れ、そのため、毛管現象で土壌のスムースな
水分移動の疑似作用を行えることができる。

【００１０】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。まず、表１に示す各組成成分を表１に示す配合割合
にて配合し、所定の組成物（試験例Ｎｏ．１〜４）を調
整する。

【００１１】

【表１】

【００１２】表１に示す「ポリオールＡ」は、官能基数
３、分子量１０００、ＯＨ値＝１６０（ｍｇＫＯＨ／
ｇ）、プロピレンオキサイド（ＰＯ）／エチレンオキサ
イド（ＥＯ）比率（モル％）＝１００／０のグリセリン
系ポリエーテルポリオールである。「ポリオールＢ」
は、官能基数３、分子量５０００、ＯＨ値＝３３（ｍｇ
ＫＯＨ／ｇ）、ＰＯ／ＥＯ比率（モル％）＝２０／８０
のグリセリン系ポリエーテルである。「ポリオールＣ」
は、官能基数４、分子量３００、ＯＨ値＝７５０（ｍｇ
ＫＯＨ／ｇ）、ＰＯ／ＥＯ比率（モル％）＝１００／０
のエチレンジアミン系ポリエーテルポリオールである。

【００１３】「整泡剤」に「ＳＦ−２９１０」（商品
名、東レシリコーン社製）、「アミン系触媒」にはＤＭ
ＣＨＡ（ジメチルシクロヘキシルアミン）、「イソシア
ネート」にはクルードＭＤＩ（ＮＣＯ％＝３１％、ＮＣ
Ｏインデックス＝４０〜１００）を、各々用いた。ま
た、他の整泡剤としては、「ＳＨ−１９０」、「ＳＨ−
１９２」（東レシリコーン社）、他の触媒としては、Ｎ
ＭＭ（ノルマルメチルモルホリン）等を用いてもよい。

【００１４】以上の組成物を、以下の条件下により発
泡、成形させて、ウレタンフォーム（形状；２７０×２
７０×２５０ｍｍ）を製造した。〔発泡、成形条件〕液泡；２０℃、室温；２０℃、湿度；６０％注入機；「ＭＵ−２１２」（ポリウレタンエンジニアリ
ング社製）

【００１５】各試験例Ｎｏ．１〜４のフォームの外観及
び保水量を同表に示す。この結果によれば、ＮＣＯイン
デックスが６０の場合（Ｎｏ．２）に最も優れた性能を
示した。フォーム外観としての「収縮」とは、発泡翌日
までにフォームが収縮変形することを意味し、「良好」
とは、このような収縮がないことを意味する。また、こ
のフォームは連続気泡型であり、その平均気泡径は約
０．２ｍｍと小さくしかも均一であった。この「連続気
泡」についての評価は、吸水性試験（下記）及びベック
マン空気比較式比重計９３０型により行った。「平均気
泡径」の評価は、一般的な拡大鏡及びマイクロスコープ
により行った。更に、この最も優れたＮｏ．２のフォー
ムについて、密度、圧縮強度及び保水量の経時変化の結
果を調べた所、以下の結果を得た。密度；０．０２３ｇ／ｃｍ³、圧縮強度：縦１．９
Ｎ／ｃｍ²、横１．６Ｎ／ｃｍ²、保水量は０時間
後：１００％、２４時間後：９４％、１週間後：６３
％。

【００１６】尚、この測定用サンプルとしては、３倍ス
ケールで２７０×２７０×２５０（ｍｍ）の発泡袋内に
ハンド発泡させた物からサンプル採取を行った。そし
て、密度の測定はＪＩＳＫ７２２２に拠った。圧縮
強度の測定はＪＩＳＫ７２２０に拠った。保水量の
測定は以下の通りである。即ち、まず、１００×１００
×２５ｍｍのサンプルの質量（ＷＦ）及び体積（Ｖ）を
測定する。その後、サンプルを２５℃の水中に１時間漬
けた後、静かに取り出し、その直後のサンプルの質量
（ＷＯ）を測定し、標準温度・湿度状態３級（温度；２
１℃、湿度（Ｒ、Ｈｕｍ）；６５％）の室内に一定時間
（２４時間又は１週間）静置し、再度質量（ＷＴ）を測
定する。保水量は、以下の式により求める。０時間後の保水量（％）＝〔（ＷＯ−ＷＦ）／Ｖ〕×１００２４時間又は１週間後の保水量（％）＝〔（ＷＴ−ＷＦ）／Ｖ〕×１００

【００１７】尚、本発明においては、上記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、本発明の製造方法によれ
ば、硬質ウレタンフォームの特徴を持った非弾性体で吸
水時にも膨潤による体積膨張・形状変化が少なく、更に
親水性及び保水性に優れるフォームを製造できる。従っ
て、このフォームは、土壌代替物等に好適に利用でき
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｌ 75:04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリオール、イソシアネート、発泡剤、
整泡剤及び触媒を配合した組成物から親・吸水性硬質ポ
リウレタンフォームを製造する方法において、上記ポリオールとしては、以下に示すポリオールＡ、Ｂ
及びＣを用い、且つ、ポリオールＡを１００重量部とす
る場合、ポリオールＢを４０〜８０重量部、ポリオール
Ｃを１０〜３０重量部配合し、上記イソシアネートのＮＣＯインデックスは５０〜９０
であり、上記発泡剤は水であり、且つ上記ポリオール１００重量
部に対して３〜１５重量部配合することを特徴とする親
・吸水性硬質ウレタンフォームの製造方法。ポリオールＡ；官能基数３、分子量５００〜１５００、
プロピレンオキサイド／エチレンオキサイド比率（モル
％）＝１００／０のグリセリン系ポリエーテルポリオー
ルポリオールＢ；官能基数３、分子量３０００〜６００
０、プロピレンオキサイド／エチレンオキサイド比率
（モル％）＝５０／５０〜１０／９０のグリセリン系ポ
リエーテルポリオールポリオールＣ；官能基数４、分子量１００〜５００、プ
ロピレンオキサイド／エチレンオキサイド比率（モル
％）＝１００／０のエチレンジアミン系ポリエーテルポ
リオール