JPH02228357A - 導電性ポリウレタンフォームの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は導電性ポリウレタンフォームの製造方法にかか
わり、特に、緻密で均一な気泡を有し、柔軟で、水分に
よる膨潤性が小さく、寸法安定性が良い１、導電性ポリ
ウレタンフォームの製造方法に関する。

［従来の技術〕 導電性ポリウレタンフォームは、その弾力性、多孔質性
を利用して電子部品の梱包材、電子遮蔽材等に利用され
ている。

また最近、複写機、プリンターなどの静電気コントロー
ル用ロールとしても多（用いられているが、これらの用
途においては緻密で均一な気泡、寸法安定性及び耐久性
が求められており、従来これらの要求をすべて満足させ
る導電性ポリウレタンフォームはなかった。

従来の導電性ポリウレタンフォームの製造法としては、
発泡樹脂材料にあらかじめ導電性炭素粒子を配合し、フ
オーム生成時にマトリックス樹脂中に導電性炭素粒子を
分散させることにより導電性ポリウレタンフォームを得
る方法が知られているが、この方法では配合液の粘度が
上昇し、発泡がスムーズに行われないこと、したがって
出来たフオームは気泡が粗大となり、配合する導電性炭
素粒子の量も微量に限られるため、電気抵抗値が１０”
オーム・ｃｍ以下のフオームは作りに（い等の欠点があ
った。

このような問題を解決する為、ポリオキシエチレン含有
量が６０〜１００重量％のポリオキシエチレンーポリオ
キシブロビレン共重合ポリエーテル系ポリオールとイソ
シアネートを反応させた、いわゆる親水性プレポリマー
と、導電性炭素粒子を含む水分散液を化学当量的に水過
剰の条件で混合反応させる技術（特開昭４９−６９７９
４、特公昭６ｌ−２０８６）が既に開示されている。

これらの方法で得られた導電性ポリウレタンフォームは
、導電性炭素粒子を多量にポリウレタン樹脂中に分散で
きることから所望の導電性は得られるが、しかしマトリ
ックス樹脂成分が親水性であるため発泡後の水分蒸発に
伴う寸法収縮が大きく、また圧縮永久歪が大きい等の問
題があり、ロール等の用途には適さない。

かかる問題点を解決するためには、使用するポリオキシ
エチレンーポリオキシブロビレン共重合ポリエーテル系
ポリオールのポリオキシエチレン含有量を減らすことが
効果的であるが、ポリオキシエチレン含有量の低下は原
料ポリオール及びそれを用いたプレポリマーの親水性を
低下させ、化学当量的に過剰の水を用いた発泡では発泡
時にフオームの崩壊、セル荒れ、クラック等の現象を起
こすので、良好なフオームが得られない欠点があった。

またこれとは別に、あらかじめ作られたポリウレタンフ
ォームに導電性塗料を含浸コーティングする技術（特公
昭５７−２４３７１）があるが、この方法では導電性物
質がポリウレタンフォームの気泡を構成する樹脂骨格に
付着しているだけであるため、繰り返し圧縮、摩耗等で
脱落し導電性が低下するという問題がある。また求める
フオームが緻密な気泡である場合、フオームの中まで導
電性塗料液を含浸させることが難しく、実質的にこの方
法で緻密な気泡の、安定した導電性ポリウレタンフォー
ムを得ることは出来ない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、緻密で均一な気泡を有し、柔軟で、水分によ
る膨潤性が小さ（、寸法安定性が良い、導電性ポリウレ
タンフォームの製造方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に関わる導電性ポリウレタンフォームの製造方法
は、ウレタンプレポリマーに、そのイソシアネート基に
対して化学当量的に過剰の水量を供給する量の導電性炭
素粒子の水分散液を加えて混合・発泡し導電性ポリウレ
タンフォームを製造する方法において、ウレタンプレポ
リマーがポリオキシエチレン連鎖含有量が全ポリオール
量の３０重量％以下であるポリオキシエチレン−ポリオ
キシプロピレン共重合ポリエーテル系ポリオールを化学
当量的に過剰のイソシアネート成分と反応させることに
より得られたプレポリマーであり、しかも混合後の発泡
を大気圧下で自由発泡した場合のフオーム体積よりも小
さい内容積を有するモールド内で成形することを特徴と
する。

上記ウレタンプレポリマーの調製に使用するポリオール
は、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリ
スルトール、ソルビトール等の多価アルコールやアミン
類等、２個以上の活性水素を含有する化合物の一種又は
二種以上に、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイ
ドを付加して作られるが、最終的に得られるポリオール
中、エチレンオキサイドの付加により形成されるポリオ
キシエチレン連鎖が全ポリオール量の分子量中の３０％
重量以下であるポリオール単独、あるいはポリオキシエ
チレン連鎖を有するポリオールとそれを有しないポリオ
ールをブレンドして作成されたポリオール全量に°対す
るポリオキシエチレン連鎖の量が３０重量％以下になる
よう調整したポリオールな用いる。

本発明で用いるウレタンプレポリマーは、上記ポリオー
ルに化学当量以上のイソシアネート成分を反応させ過剰
のイソシアネート成分を含むよう調製されたもので、ウ
レタンプレポリマー中のＮＣＯ基含有率が３〜３０重量
％であるものが望ましい。ウレタンプレポリマーのＮＣ
Ｏ基含有率が３重量％未満では系の粘度が上昇して取扱
が難しくなり、また発生するガス量が少な（なることか
ら発泡体の密度のコントロールも難しくなる。またＮＣ
Ｏ基含有率が３０重量％を越えるものでは発生するガス
量が多すぎて緻密なセルが得難（実用的ではない。

ウレタンプレポリマー調製に用いるイソシアネートとし
ては、トリレ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）、ヘキサメチレ
ンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、シ
クロへキシル−メタンジイソシアネート、キシリレンジ
イソシアネート、ポリメチルポリフェニルイソシアネー
ト、粗ＴＤ１．粗ＭＤＩ、変性ＭＤＩ等が挙げられる。

導電性炭素粒子を含む水分散液はカーボンブラック又は
グラファイト等の導電性炭素粒子を界面活性剤等と共に
水に分散したもので、分散性、水分散液の粘度等の観点
から炭素粒子の含有量が５〜５０重量％のものが好まし
く、カーボンブラックの種類としてはファーネスブラッ
ク、サーマルブラック、チャンネルブラック、アセチレ
ンブラック、カラーブラック等のいずれでも良い。

本発明においては、ウレタンプレポリマーと導電性炭素
粒子の水分散液のほかに、第３成分としてシリコン系整
泡剤、アミン系、錫系の触媒、それに必要に応じて低沸
点の溶剤も補助発泡剤として用いることができるが、そ
の種類等に関しては一般的なポリウレタン発泡体製造用
のものが用いられ、特に制限はない。

ウレタンプレポリマーと導電性炭素粒子の水分散液の混
合比率は、ウレタンプレポリマーのイソシアネート基に
対し化学当量的に過剰の水量となる量の導電性炭素の水
分散液を加えなければならない。それ以下では最終的な
ウレタンフオームに十分な導電性を付与するだけの導電
性炭素粒子を混入することが難しく、また発泡倍率が上
昇して本発明が目標とする緻密なセルが得られない。水
量の上限に特に制限はないが、ウレタンプレポリマーの
イソシアネート基に対し化学当量的に３００倍以上の水
量はウレタンプレポリマーとの相溶性の面から均一混合
が難しくなり好ましくない。

使用するモールドは密閉型のものが好ましく、モールド
内容積は少なくとも大気圧下での自由発泡で得られるフ
オーム体積よりも小さいものとする。このようなモール
ドを使用すれば、成形時にはモールド内は必然的に大気
圧より高圧となるので、大気圧下自由発泡ではセル荒れ
、クラック等が発生するものが、モールド内で加圧成形
されることによりセルが安定化するものと推測される。

大気圧下での自由発泡体積に対するモールド内容積の比
率であるが、少な（とも１より小さく、好ましくは０．
５〜０．９の範囲が良い、０．５以下では発泡時にモー
ルドにかかる圧力が高（なるので型の設計が難しくなる
ことと、製品のセルが独立気泡になりモールドの圧力を
抜くのに時間がかかる等生産性に難が生じ、０．９以上
ではセルが粗になる傾向がある。

［実施例１］ グリセリンにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイ
ドを付加して最終的にポリオキシエチレン連鎖の含有量
を２０重量％とした分子量５０００のポリエーテル系ポ
リオール１００ｇと、トリレンジイソシアネート（２，
６異性体量２０％：日本ポリウレタン株製：ＴＤＩ８０
）２５ｇを反応させてＮＧＯ含有量７．５重量％のウレ
タンプレポリマーを得た。

このウレタンプレポリマー１００ｇに、導電性カーボン
ブラック８重量％を含む導電性カーボン水分散液（ライ
オン■製：Ｗ−３１１Ｎ）２５ｇと、反応活性化触媒と
してＮメチルモルフォリン１ｇ及びトリエチルアミン０
．３ｇ、それにシリコン系界面活性剤（日本ユニカー−
製：Ｌ−５２０）１．５ｇを秤量添加し、８秒間撹拌混
合した後直ちに内容積９００ｃｍ’のモールド内に注入
した。

この場合、ウレタンプレポリマーのイソシアネート基に
対して添加された水量は化学当量で１２倍であった。

なお同一配合、同一量の原料を大気圧下で自由発泡した
場合の体積は１１２５ｃｍ’であった。

その後発泡液が硬化するに要する時間（約１０分）後に
圧力を抜き発泡体を取り出したところ、第１表の物理特
性値を有する緻密なセルを持つ良好な導電性ポリウレタ
ンフォームが得られた。

［実施例２］ ポリウレタン発泡用発泡機を用いて実施例１で使用した
のと同じ配合の原料組成物６２００ｇを幅５５０ｍｍ、
奥行５５０ｍｍ、高さ１５０．ｍｍのアルミニウム製モ
ールドに入れ密閉して発泡させ、約１５分後に取り出し
た導電性ポリウレタンフォームの物性を第１表に示す、
フオームはクラック等の発生がない良好なフオームであ
った。

（以下余白） 第１表 【比較例１１ 実施例２と同じ方法で同じモールド内に実施例２で使用
したのと同じ配合で同量の原料組成物を幅５５０ｍｍ、
奥行５５０ｍｍ、高さ３．００ｍｍで上部が開放状態の
モールドに入れ大気圧下で自由発泡させたところ、１５
分後に取り出されたフオームはクラックが発生、気泡も
荒れており、しかも抵抗値はＩ　Ｘ　１０”オーム・ｃ
ｍ以上で、導電性ポリウレタンフォームとして種々の用
途に耐えるようなものではなかった。

［比較例２］ 実施例１で調製したのと同じウレタンプレポリマーに、
実施例１で使用した導電性カーボンブラック水分散液に
用いられたものと同じ導電性カーボンブラック（ライオ
ンアクゾ社製：ケッチェンブラックＥＣ）微粉末２ｇ（
ウレタンプレポリマーに対するカーボンの添加量は実施
例１と同量）を添加して発泡を試みたが、ウレタンプレ
ポリマーの粘度が上がり攪拌発泡できる状態ではなかっ
た。

［比較例３］ グリセリンにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイ
ドを付加して最終的にポリオキシエチレン連鎖の含有量
を６０重量％とした分子量５０００のポリエーテル系ポ
リオール１００ｇを実施例１と同様にトリレンジイソシ
アネート２５ｇを反応させて得たＮＧＯ含有量７．５重
量％のウレタンプレポリマーを用いたほかは実施例１と
同じ配合で、混合発泡するに当たり常圧下で自由発泡さ
せたところ、クラック、セル荒れのない良好なフオーム
が得られたが、得られたフオームの水膨潤度は１３％と
太き（、水分による寸法安定性にも問題があり、また圧
縮永久歪も２３％で、複写機等のロール用としては使用
に耐えないものであった。

［比較例４及び実施例３］ グリセリンにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイ
ドを付加して最終的にポリオキシエチレン連鎖の含有量
を１０重量％から１００重量％まで変化させた分子量５
０００のポリエーテル系ポリオール１００ｇを実施例゛
１と同様にトリレンジイソシアネート２５ｇを反応させ
て得たＮＧＯ含有量７．５重量％のウレタンプレポリマ
ーを用いたほかは実施例１と同じ配合で、大気圧下で自
由発泡した場合（比較例）の特性を第２表に、また実施
例１と同様にモールド成形した場合の特性を第３表に示
すゆ 第２表 第３表 ＊セル数及び水膨潤性の測定方法は第１表参照ロール用
途としては圧縮永久歪１０％以下、水膨潤性１０％以下
であることが必要であるが、ポリオキシエチレン連鎖含
有量が全ポリオール量の３０重量％以下であるポリオキ
シエチレンーポリオキシブロビレン共重合ポリエーテル
系ポリオールを用いた実施例はいずれもこの要件を満た
している。

［実施例４Ｊ グリセリンにプロピレンオキサイドのみを付加して得ら
れた分子量４５００のポリオール１００ｇに、グリセリ
ンにエチレンオキサイドのみを付加して得られた分子量
５０００のポリエーテル系ポリオール５０ｇをブレンド
して全ポリオール量に対するポリエチレンオキサイド連
鎖の量を３０重量％としたブレンドポリオールを作成し
て、このポリオール１００ｇとトリレンジイソシアネー
ト２５ｇを反応させてウレタンプレポリマーを得た。

このウレタンプレポリマーを用いて実施例１と同様の操
作でモールド成形された導電性ウレタンフオームは第４
表に示す特性を持つフオームであつた・ 第　　４　　表 ＊各項目の測定方法は第１表参照 〔発明の効果］ 緻密で均一な気泡を有し、柔軟で、水分による膨潤性が
小さく、寸法安定性が良い、導電性ポリウレタンフォー
ムを製造することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ウレタンプレポリマーに、そのイソシアネート基に対し
   て化学当量的に過剰の水量を供給する量の導電性炭素粒
   子の水分散液を加えて混合・発泡し導電性ポリウレタン
   フォームを製造する方法において、ウレタンプレポリマ
   ーがポリオキシエチレン連鎖含有量が全ポリオール量の
   ３０重量％以下であるポリオキシエチレン−ポリオキシ
   プロピレン共重合ポリエーテル系ポリオールを化学当量
   的に過剰のイソシアネート成分と反応させることにより
   得られたプレポリマーであり、しかも混合後の発泡を大
   気圧下で自由発泡した場合のフォーム体積よりも小さい
   内容積を有するモールド内で成形することを特徴とする
   導電性ポリウレタンフォームの製造方法。