素材知識
ウレタンフォームとは
1.ウレタンフォームについて
ポリウレタンフォームはポリウレタンという化学物質から作られたフォーム（発泡体）のことであり、柔らかく軽量なため様々な用途で使われています。ポリウレタンフォームは「ポリイソシアネート」＋「ポリオール」＋「触媒・整泡剤・発泡剤」によって生成されます。
ポリウレタンフォームは一般的に「ウレタンフォーム」と呼ばれることが多いです。
1)ウレタンフォームの特徴
| 柔軟性と弾力性 | ウレタンフォームは柔らかく体にフィットするため、快適な使用感を提供します。また、圧縮された後も元の形状に戻りやすい弾力性(圧縮残留歪)を持っています。 |
|---|---|
| 軽量性 | 一般的には軽量な素材であるため取り扱いが容易でサポート性やクッション性を提供します。 |
| 耐久性 | 長期間の使用への耐久性があります。適切にメンテナンスをすれば変形しにくい性質があります。 |
| 衝撃吸収性 | 衝撃を吸収し、衝撃から保護する機能を持っています。そのため、スポーツ用具や保護具、工業製品などで使用されます。 |
| 断熱性 | 一部のウレタンフォームは優れた断熱性を持っており、断熱材として建築や工業で使用されることがあります。 |
| 吸音特性（音響特性） | 吸音特性があります。これにより、音響製品や音響環境の改善に使われることがあります。 |
| 多様な用途 | 様々な産業分野で幅広く利用され、寝具、家具、自動車、医療機器、スポーツ用品、音響材料などの製品に使われます。 |
| 加工性 | 切断や成形が容易であり、さまざまな形状やサイズに加工することができます。 |
2)ウレタンフォームの種類
ポリウレタンフォームは、軟質ウレタンフォームと硬質ウレタンフォームと、生成材料のポリオールの高分子鎖の結合方法に基づくエーテル系ウレタンフォーム（カラーフォーム®）とエステル系ウレタンフォーム（モルトフォーム®）に分類することができます。
軟質ウレタンフォームは、柔軟性や弾力性がありクッション性や衝撃吸収性に優れるため、家具のクッションやマットレス、枕や工業製品の衝撃吸収材など幅広い分野で利用されています。
| 硬質ウレタンフォーム | 軟質ウレタンフォーム |
|---|---|
| エーテル系 | エステル系 |
| エステル系 | エーテル系 |
①エーテル系ウレタンフォーム
エーテル系ウレタンフォーム（カラーフォーム®）は、生成材料である「ポリイソシアネート（MDI/TDI）」、「ポリオール」、「触媒/整泡剤/発泡剤」のうちポリオールの結合がエーテル結合によるものであり、次の特徴を持っている。- 一般的に耐久性に優れる
- 加水分解しにくい
- 軽量性に優れる
- クッション性に優れる
- エステル系と比較し耐薬品性に優れる
- 種類が豊富
- 衝撃吸収性に優れる
- 吸音性能に優れる
- 油に弱い
ウレタンフォームの用途について
エーテル系軟質ウレタンフォームは、配合剤量などを調整することで豊富なバリエーションがございます。お客様のお困りごとやご要望に合わせたご提案をいたします。
| 寝具 | マットレス、枕、布団などの寝具に使われることがあります。柔らかく体にフィットすることで寝心地を向上させます。 |
|---|---|
| 家具 | クッションやパッド、ソファや椅子のシートなどに利用され、長時間座っていても快適性を提供します。 |
| 自動車産業 | 車のシートや内装部品、ヘッドレストなどにも使われ、乗車時の快適性を高めます。 |
| 医療機器 | 医療用ベッドや患者のポジショニングに使われ、快適性やサポート機能を提供します。 |
| 包装材、梱包資材 | 丈夫でクッション性に優れているため、壊れやすい製品や機器を保護する包装材としても利用されます。輸送中の衝撃を吸収し、製品を保護します。 |
| 音響製品 | スピーカーやヘッドフォンのクッション部分に使用され、快適性と音響特性を向上させます。 |
| スポーツ用品 | スポーツウェア、保護具、シューズのクッション材などに使用され、衝撃吸収性や快適性を提供します。 |
| 産業製品 | クッション材や衝撃吸収材、吸音材として、さまざまな産業製品で使用されます。 |
②エステル系ウレタンフォーム
エステル系ウレタンフォーム（モルトプレン®）は、生成材料である「ポリイソシアネート（MDI/TDI）」、「ポリオール」、「触媒/整泡剤/発泡剤」のうちポリオールの結合がエステル結合によるものであり、次の特徴を持っている。- エーテル系と比較し物理的/機械的強度に優れる
- 耐油性に優れる
- 耐溶剤性に優れる
- エーテル系と比較しやや耐候性に優れる
- 吸音性能に優れる
- 工業用途で広く使用されている
- 加水分解しやすい
エステル系ウレタンフォームの用途について
耐油性と耐溶剤性: エステル系ウレタンフォームは、一般的にエーテル系よりも耐油性や耐溶剤性に優れています。油や特定の溶剤に対する耐性が高いため、機械部品、シール材、絶縁材、そして化学工業での利用に適しています。エステル系ウレタンフォームは、これらの特性を活かして、特定の産業や用途で利用されています。
特に耐油性や耐溶剤性、耐候性、燃焼性、耐熱性が求められる環境下で、その特性を活かして製品の性能を高めるために利用されています。
| 耐候性 | 一部のエステル系ウレタンフォームは、エーテル系と比較して耐候性に優れます。UV耐性や耐候性が求められる建築材料、屋外の製品、自動車部品などで使用されることがあります。 |
|---|---|
| 燃焼性 | エステル系ウレタンフォームは、一部のタイプはエーテル系よりも燃焼しやすい性質を持つ場合があります。この特性を考慮して、火災時の安全性が求められる特定の環境や用途に適しています。 |
| 耐熱性 | 一部のエステル系ウレタンフォームは耐熱性に優れており、高温環境での利用に適していることがあります。特定の産業用途や環境での熱への耐性が必要な場合に利用されます。 |
3)ウレタンフォームの懸念事項
〈黄変のリスク〉日光や光による影響: 長期間の日光や強い光にさらされると、ウレタンフォームの表面が黄変することがあります。
紫外線によって化学的な変化が起こり、フォームの外観が変色することがあります。
| 酸化 | 環境中の酸素との反応により、ウレタンフォームが酸化することがあります。これにより、表面が黄色く変色することがあります。 |
|---|---|
| 加熱 | 高温や加熱によっても黄変することがあります。特に高温や加熱にさらされると、化学的な変化が起こりフォームの色合いが変わることがあります。 |
〈加水分解〉
加水分解は、水と反応して酸（-COOH）とアルコール（-OH）に分解される化学反応のことを指します。加水分解すると表面がボロボロし、べたつきが発生します。先述のエーテル系軟質ウレタンフォームとエステル系軟質ウレタンフォームでは、エステル系軟質ウレタンフォームのほうが加水分解を引き起こしやすい構造になっており、加水分解を起こすと元に戻すことができないため注意が必要です。
| 揮発性有機化合物 (VOCs) | ウレタンフォーム製品には、一部の化学物質が含まれており、これらの化学物質は揮発性があるため、使用時に気化して室内環境に影響を及ぼす可能性があります。 |
|---|---|
| 燃焼時の有害物質放出 | 一部のウレタンフォームは燃焼すると有害なガスを放出することがあります。火災時にこれらのフォームが燃焼すると、有毒な煙やガスを放出し、健康への影響を及ぼす可能性があります。 |
| アレルギー反応 | ウレタンフォームは、特定の人々にとってアレルギー反応を引き起こすことがあります。フォーム内の化学物質に対するアレルギー反応が起こる可能性があります。 |
| 環境への影響 | ウレタンフォーム製品の製造や廃棄に伴い、環境への影響が懸念されます。特に廃棄物処理において、ウレタン製品が環境に対して負荷を与えることがあります。 |
環境への影響を減らすためには、リサイクルや廃棄物処理の適切な方法を選択することも重要です。
2.ウレタンフォームのご提案
弊社では、数十種類のウレタンフォームの取り扱いがございます。使用用途、使用環境、要求スペックなどお客様のご要望に応える製品をご提案いたします。
代表的なエーテル系のウレタンフォーム
※材料名をクリックすると該当内容へ移動します。| ①汎用ウレタンフォーム | 軟質ウレタンフォームの中で最も安価な素材 |
|---|---|
| ②半硬質ウレタンフォーム | 加工性が高く、様々な形に応用可能です。 |
| ③低反発ウレタンフォーム | 低い反発弾性と遅い変形戻り性を特徴とする粘弾性ウレタンフォームです。 |
| ④吸音ウレタンフォーム | OA 機器をはじめ、建設機械、自動車、家電製品等、幅広い分野に使用されています。 |
| ⑤ウレタンチップフォーム | 圧縮してあるので普通のウレタンに比べヘタリに強い素材です。 |
| ⑥エステル系ウレタンフォーム | 吸音性能、耐油性、耐溶剤性に優れている素材です。 |
| ⑦PORON（ポロン） | 高密度で極めて微細且つ均一なセル構造をした高機能ウレタンフォームです。 |
1)エーテル系軟質ウレタンフォーム
①汎用ウレタンフォーム
汎用ウレタンフォームは軟質ウレタンフォームの中で最も安価な素材です。弊社では、密度16~22kg/㎥、硬度75~120N程度の軟質ウレタンフォームを汎用ウレタンフォームと称しております。一般的なクッション材や梱包資材の緩衝材などの用途で使われることが多いです。
材料の詳細について
②半硬質ウレタンフォーム
「軟質フォーム」と「硬質フォーム」の中間的な素材を「半硬質ウレタンフォーム」といいます。硬質・軟質の中間素材で、主に衝撃吸収材などに使われています。
加工性が高く、円形や棒状から、打ち抜き加工、裁断まで様々な形に応用可能です。産業用梱包材としても幅広く活用可能です。
材料の詳細について
③低反発ウレタンフォーム
低い反発弾性と遅い変形戻り性を特徴とする粘弾性ウレタンフォームであり、体圧分散特性、耐衝撃性、エネルギー吸収性に優れています。
そのため、病院用ベッドや車椅子等の長時間同じ姿勢で使用する用途、スポーツ競技用肘・膝当て等の衝撃緩衝パッド材、枕、座布団等の家庭用雑貨など幅広い用途があります。
高硬度タイプや汎用タイプのウレタンフォームに比べて、体圧が集中しません。
クッション材として使用した場合、体圧が均等に分散され、長時間の使用でも疲れを感じません。クッション材として使用する場合にはチップウレタンなどの硬いウレタンフォームと積層することで底付きを防ぎます。
材料の詳細について
④吸音ウレタンフォーム
カームフレックス®は、イノアックの吸音・制振材料の総称です。吸音材として F シリーズ、制振材として R シリーズが揃っており、豊富なグレードによりユーザーの要望に対応しています。これら防音製品は、プリンター、コピー機等の OA 機器をはじめ、建設機械、自動車、オートバイ、家電製品等、幅広い分野に使用されています。
気泡面で空気の粘性摩擦を生じさせ、音エネルギーの一部が熱エネルギーに変換されることで、振動が減衰し吸音効果が発生します。
材料の詳細について
⑤ウレタンチップフォーム
チップウレタンフォームは各工程から排出されるスポンジ端材を再生し、製品として出荷しています。
スポンジ端材を粉砕し、接着剤をブレンドして型に入れ蒸気で押し固めたものです。
圧縮してあるので普通のウレタンに比べヘタリに強い素材です。
チップウレタンはプレス圧の調節により比重、硬度などを自由に 調節することが可能です。
また粉砕機の篩を替ることにより粒度も超マイクロにまで調製することもできます。
チップウレタンは大別してブロック、長尺ロールシート、モールド品（型成形品）の三種類となります。
一般家庭でも広く利用されおり、加工しやすいため個人のお客様の購入・取り扱いも容易です。
加工性が高く、円形や棒状から、打ちぬき加工、裁断まで様々な形に応用可能です。防音性と吸音性を兼ねそろえた素材で、弾性が高く、緩衝材にも適しています。その他、断熱性に優れ、保温、保冷に効果があります。
実はチップウレタンフォームは、弊社の創業にも深く関わっております。1959年7月、弊社にて国内初のチップウレタンフォームの製造を開始し、これを機にソフトプレン工業を設立しております。弊社にとっても思い入れの深い製品です。
材料の詳細について
⑥エステル系ウレタンフォーム
エステル系ウレタンフォームは、生成材料である「ポリイソシアネート（MDI/TDI）」、「ポリオール」、「触媒/整泡剤/発泡剤」のうちポリオールの結合がエステル結合によるものであり、次の特徴を持っている。
- エーテル系と比較し物理的/機械的強度に優れる
- 耐油性に優れる
- 耐溶剤性に優れる
- エーテル系と比較しやや耐候性に優れる
- 吸音性能に優れる
- 工業用途で広く使用されている
- 加水分解しやすい
材料の詳細について
⑦PORON（ポロン）
マイクロセルポリマーシートPORON(ポロン)は高密度で極めて微細且つ均一なセル構造をした高機能ウレタンフォームです。特長的なセル構造により、ほかの素材にはない機能や特性を発揮します。
低圧縮残留歪、高シール性、高エネルギー吸収性、非汚染性、寸法安定性、効加工効率、厚み精度に優れます。
圧縮残留歪が非常に小さく、一般的なウレタンフォームやポリエチレンフォームで見られるようなヘタリはほとんどありません。
また、エネルギー吸収性、シール性、寸法安定性、非移行性などの優れた特長を持ち、PC/IT機器、モバイル・通信機器、自動車、家電、AV機器、スポーツ用品、医療用品、シューズなどの幅広い分野でシール、パッキン、クッション材として用いられています。