JP2997970B2 - Gelled elastic body of polyurethane - Google Patents
Gelled elastic body of polyurethaneInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は人体擬似モデルや握力回
復用リハビリ器具、手術用、褥瘡用などの医療用マット
等、人体の軟組織に類似した弾力性を必要とする用途に
用いるゲル状弾性体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gel-like elastic material used in applications requiring elasticity similar to soft tissues of the human body, such as a human body simulated model, a rehabilitation device for restoring grip strength, a medical mat for surgery, pressure ulcers and the like. About the body.
【0002】[0002]
【従来の技術】アルキレンオキサイド鎖を有するポリウ
レタンゲルについては、本発明者らが既に多くの提案を
してきたが、従来のポリウレタンゲルはアルキレンオキ
サイド鎖を有するポリオール、ポリウレタンポリオール
プレポリマーと、アルキレンオキサイド鎖を有するポリ
ウレタンポリイソシアネートプレポリマーとを反応させ
たものであり、架橋構造のポリウレタンゲルであるにも
かかわらず、尚、未解決の次のような問題点があった。2. Description of the Related Art The present inventors have already made many proposals on polyurethane gels having an alkylene oxide chain. However, conventional polyurethane gels include a polyol having an alkylene oxide chain, a polyurethane polyol prepolymer, and an alkylene oxide chain. And a polyurethane polyisocyanate prepolymer having a cross-linked polyurethane gel having a cross-linked structure.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来のセグメントが常
温で液状のアルキレンオキサイドからなるポリウレタン
ゲルは、OH/NCOの価の調整と、末端がアルキル鎖
等で封鎖されたタングリング鎖の比率を変えることで、
ゲルの粘弾性を変えるものであった。この場合、粘性の
高いゲルは容易に得られるが、弾性回復はあまり良くな
い。従ってストレス後の回復が速い弾力性のよいゲルを
要求される用途には不適当であった。OH/NCOを小
さくして1.0に近づける方法やセグメントの長さを短
くする方法が考えられるが、この方法では柔らかくて弾
力性のあるゲルを得るには不十分であり、網目鎖濃度の
高い場合には機械的に脆くなるという逆効果もある。そ
こで従来のセグメントが液状であるポリウレタンゲルの
セグメントの網目鎖の内部に新たにポリウレタン鎖の網
目鎖を貫入させるべポスト架橋することで弾性回復の良
いゲル状弾性体を得ることを課題とするものであり、そ
れにより、本発明の目的とする用途に使用できる。In a conventional polyurethane gel in which a segment is made of an alkylene oxide which is liquid at room temperature, the OH / NCO value is adjusted and the ratio of the tangling chain whose terminal is blocked with an alkyl chain or the like is changed. By that
It changed the viscoelasticity of the gel. In this case, a highly viscous gel is easily obtained, but the elastic recovery is not very good. Therefore, it is unsuitable for applications requiring a gel with good elasticity that can recover quickly after stress. A method of reducing OH / NCO to approach 1.0 or a method of shortening the length of a segment may be considered, but this method is insufficient to obtain a soft and elastic gel, If it is high, it has the adverse effect of making it brittle mechanically. Therefore, it is an object of the present invention to obtain a gel-like elastic body having good elastic recovery by performing a post-crosslinking in which a polyurethane chain is newly penetrated into a mesh network of a segment of a polyurethane gel in which a conventional segment is liquid. Therefore, it can be used for the purpose of the present invention.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明のポリウレタンの
ゲル状弾性体は、アルキレンオキサイド鎖を有するポリ
オール又は/及びアルキレンオキサイド鎖を有するポリ
ウレタンポリオールプレポリマーと、アルキレンオキサ
イド鎖を有するポリウレタンポリイソシアネートプレポ
リマーとを反応させてなるポリウレタンのゲルに、ブロ
ックイソシアネートで二次架橋することによって得られ
る。The gel-like elastic body of polyurethane of the present invention comprises a polyol having an alkylene oxide chain and / or a polyurethane polyol prepolymer having an alkylene oxide chain, and a polyurethane polyisocyanate prepolymer having an alkylene oxide chain. And secondary crosslinking with a blocked isocyanate to a polyurethane gel obtained by reacting
【0005】本発明について更に具体的に説明すると、
前記二次架橋させる前のポリウレタンゲルは、常温で液
状のアルキレンオキサイドのセグメントにより構造化さ
れたセグメントポリウレタンである一成分系のゲルであ
るが、これにブロックイソシアネートを混合して加熱す
ることにより二次架橋することで、内部貫入型のネット
ワークポリマーを形成することにより、非常に弾性力に
富み、且つ変形量の大きいゲル状弾性体を得ることがで
きる。The present invention will be described more specifically.
The polyurethane gel before the secondary cross-linking is a one-component gel which is a segmented polyurethane structured by segments of an alkylene oxide which is liquid at ordinary temperature, and is mixed with a blocked isocyanate and heated. By forming the network polymer of the internal penetration type by performing the subsequent crosslinking, a gel-like elastic body having a very high elastic force and a large deformation amount can be obtained.
【0006】このような弾力性に富むゲルは、下記構造
式(1)〜(4)のポリエーテル成分の一種又は二種以
上と、下記構造式(5)〜(8)のポリイソシアネート
成分の一種又は二種以上、更に下記構造式(9)〜(1
0)のブロックイソシアネート成分を混合して反応させ
ることによって得られる。 構造式(1)Such a gel having high elasticity is obtained by mixing one or more of the polyether components represented by the following structural formulas (1) to (4) with the polyisocyanate component represented by the following structural formulas (5) to (8): One or more kinds, and the following structural formulas (9) to (1)
It is obtained by mixing and reacting the blocked isocyanate component of 0). Structural formula (1)
【化1】 (但し、R1 ,R2 はアルキル化合物、脂環式化合物、
芳香族化合物のいずれかであり、(AO)はアルキレン
オキサイド鎖である。)Embedded image (However, R1 and R2 are alkyl compounds, alicyclic compounds,
(AO) is an alkylene oxide chain. )
【0007】構造式(2)Structural formula (2)
【化2】 Embedded image
【0008】構造式(3)[0008] Structural formula (3)
【化3】 構造式(4)Embedded image Structural formula (4)
【化4】 (但し、(AO)はアルキレンオキサイド鎖であり、R
は水素原子もしくはアルキル化合物、脂環式化合物、芳
香族化合物のいずれかであり、lは1又は4の整数であ
る。)Embedded image (Where (AO) is an alkylene oxide chain and R
Is a hydrogen atom, an alkyl compound, an alicyclic compound, or an aromatic compound, and 1 is an integer of 1 or 4. )
【0009】構造式(5)−1Structural formula (5) -1
【化5】 Embedded image
【0010】構造式(5)−2Structural formula (5) -2
【化6】 Embedded image
【0011】構造式(6)Structural formula (6)
【化7】 Embedded image
【0012】構造式(7)Structural formula (7)
【化8】 構造式(8)Embedded image Structural formula (8)
【化9】 (但し、(AO)はアルキレンオキサイド鎖であり、R
はアルキル基、脂環式化合物、芳香族化合物のいずれか
であり、lは1又は4の整数である。)Embedded image (Where (AO) is an alkylene oxide chain and R
Is an alkyl group, an alicyclic compound, or an aromatic compound, and 1 is an integer of 1 or 4. )
【0013】構造式(9)Structural formula (9)
【化10】 構造式(10)Embedded image Structural formula (10)
【化11】 (但し、(AO)はアルキレンオキサイド鎖であり、R
はアルキル基、脂環式化合物、芳香族化合物のいずれか
である。)Embedded image (Where (AO) is an alkylene oxide chain and R
Represents an alkyl group, an alicyclic compound, or an aromatic compound. )
【0014】上記構造式(1)〜(4)のポリオールと
してのプレポリマーについて説明すると、構造式(1)
はポリエーテルポリオールとジイソシアネートの反応物
であるポリウレタンポリオールプレポリマーであり、両
末端成分がポリエーテルポリオール、両末端が−OH基
である。ここに使用されるジイソシアネート化合物は、
後述するポリウレタンポリイソシアネートプレポリマー
の中のそれと同じものであり、例えばフェニレンジイソ
シアネート、2,2,4−トルイレンジイソシアネート
(TDI)、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート(MDI)、ナフタリン1,5−ジイソシアネー
ト、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、テ
トラメチレンジイソシアネート(TMDI)、リジンジ
イソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XD
I)、水添加TDI、水添加MDI、ジシクロヘキシル
ジメチルメタンp,p′−ジイソシアネート、ジエチル
フマレートジイソシアネート、イソホロンジイソシアネ
ート(IPDI)等が任意に使用できる。The prepolymer as the polyol of the above structural formulas (1) to (4) will be described.
Is a polyurethane polyol prepolymer which is a reaction product of a polyether polyol and a diisocyanate, wherein both terminal components are a polyether polyol and both terminals are -OH groups. The diisocyanate compound used here is
These are the same as those in the polyurethane polyisocyanate prepolymer described later, for example, phenylene diisocyanate, 2,2,4-toluylene diisocyanate (TDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), naphthalene 1,5-diisocyanate , Hexamethylene diisocyanate (HMDI), tetramethylene diisocyanate (TMDI), lysine diisocyanate, xylylene diisocyanate (XD
I), water-added TDI, water-added MDI, dicyclohexyldimethylmethane p, p'-diisocyanate, diethyl fumarate diisocyanate, isophorone diisocyanate (IPDI) and the like can be optionally used.
【0015】また、構造式(2)はグリセロール(l=
1)又はソルビトール(l=4)にポリエーテルポリオ
ールを付加したものである。Structural formula (2) is glycerol (l =
It is obtained by adding polyether polyol to 1) or sorbitol (l = 4).
【0016】構造式(3)はトリメチロールプロパンに
ポリエーテルを付加したものであり、同様に下記構造式
で示される1,2,6−ヘキサントリオールやトリメチ
ロ−ルエタン、或はペンタエリスリットC(CH2OH)
4 、或は下記構造式で示されるポリグリセリン(n=2
〜30の正の整数)やその部分エステルなどの多価アル
コールとポリエーテルポリオールの付加物も使用でき
る。Structural formula (3) is obtained by adding polyether to trimethylolpropane. Similarly, 1,2,6-hexanetriol, trimethylolethane, or pentaerythritol C (shown by the following structural formula) is used. CH 2 OH)
4 or polyglycerin represented by the following structural formula (n = 2
(Positive integer of 3030) or an adduct of a polyhydric alcohol such as a partial ester thereof and a polyether polyol.
【0017】[0017]
【化12】 Embedded image
【化13】 Embedded image
【化14】 この場合、(AO)はホモポリマーであっても、ブロッ
クコポリマー或はランダムコポリマーであってもよい。Embedded image In this case, (AO) may be a homopolymer, a block copolymer or a random copolymer.
【0018】構造式(4)はアルキレンオキサイド鎖を
有するポリエーテルポリオールであり、両末端が−OH
基の場合と、片末端がアルキル基、芳香族基などで封鎖
されている場合があり、市販品として容易に入手でき
る。Structural formula (4) is a polyether polyol having an alkylene oxide chain, and both terminals have --OH
In some cases, it may be a group, or one end may be blocked with an alkyl group, an aromatic group, or the like, and can be easily obtained as a commercial product.
【0019】次に、構造式(5)〜(8)のポリイソシ
アネートプレポリマーについて説明すると、構造式
(5)−1はトリメチロールプロパンにジイソシアネー
トを反応させて得られるトリイソシアネートの2分子を
(AO)の1分子で2量化した4官能のテトライソシア
ネートであり、このトリメチロールプロパンの代わりに
グリセロールを用いたものが構造式(5)−2のポリイ
ソシアネートプレポリマーである。この種のテトライソ
シアネートは、(AO)の2分子又は3分子とトリイソ
シアネートの2分子との反応では得られないので、(A
O)の量を化学等量より少なくして反応を微妙に調節す
る必要がある。そのため未反応のトリイソシアネートが
混在するが、これがポリオールと反応するとセグメント
ポリウレタン分子の大きさにバラツキが生じ、ゲル状弾
性体の硬度をコントロールするのに都合の良い方へ作用
することもある。Next, the polyisocyanate prepolymers having the structural formulas (5) to (8) will be described. The structural formula (5) -1 shows that two molecules of triisocyanate obtained by reacting trimethylolpropane with diisocyanate are represented by ( A polyisocyanate prepolymer of structural formula (5) -2 is a tetrafunctional isocyanate which is dimerized with one molecule of AO) and uses glycerol instead of trimethylolpropane. Since this kind of tetraisocyanate cannot be obtained by the reaction of two or three molecules of (AO) with two molecules of triisocyanate, (AO)
It is necessary to finely control the reaction by reducing the amount of O) below the chemical equivalent. For this reason, unreacted triisocyanate is mixed, but if this reacts with the polyol, the size of the segmented polyurethane molecule varies, and this may act on a convenient side for controlling the hardness of the gel-like elastic body.
【0020】構造式(6)は構造式(2)のポリオール
にジイソシアネートを反応させたもので、3官能か6官
能であり、また構造式(7)は同様に構造式(3)のポ
リオールにジイソシアネートを反応させたもので、3官
能である。構造式(8)はポリエーテルポリオールとジ
イソシアネートの反応物で2官能である。Structural formula (6) is obtained by reacting a diisocyanate with a polyol of structural formula (2), and is trifunctional or hexafunctional. Structural formula (7) is also similar to polyol of structural formula (3). Difunctional isocyanate is trifunctional. Structural formula (8) is a reaction product of polyether polyol and diisocyanate, and is bifunctional.
【0021】次に構造式(9)〜(10)のブロックイ
ソシアネートについて説明すると、構造式(9)はキシ
リレンジイソシアネート(XDI)にエタノールを反応
させることでXDIのイソシアネートき活性をなくした
ものである。構造式(10)はイソホロンジイソシアネ
ート(IPDI)のイソシアネート基にエタノールを反
応させてなるブロックイソシアネートである。Next, the blocked isocyanates of the structural formulas (9) to (10) will be described. The structural formula (9) is obtained by reacting xylylene diisocyanate (XDI) with ethanol to eliminate the isocyanate activity of XDI. is there. Structural formula (10) is a blocked isocyanate obtained by reacting ethanol with an isocyanate group of isophorone diisocyanate (IPDI).
【0022】ここに使用されるブロックイソシアネート
化合物は、ポリウレタンポリイソシアネートプレポリマ
ーの中のそれと同じもの、例えばフェニレンジイソシア
ネート、2,2,4−トルイレンジイソシアネート(T
DI)、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート
(MDI)、ナフタリン1,5−ジイソシアネート、ヘ
キサメチレンジイソシアネート(HMDI)、テトラメ
チレンジイソシアネート(TMDI)、リジンジイソシ
アネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、水
添加TDI、水添加MDI、ジシクロヘキシルジメチル
メタンp,p′−ジイソシアネート、ジエチルフマレー
トジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(I
PDI)等に、メタノール(CH3OH)、エタノール
(C2H5OH)などの低級脂肪族アルコールを反応させ
てなるものであってもよい。この低級脂肪族アルコール
によりブロックされたブロックイソシアネートの場合
は、脱ブロックして貫入型のネットワークを形成した後
に二次架橋反応温度で生成したもとの低級アルコールが
蒸散し易いので都合がよい。また、脱ブロック温度はも
とのゲルが熱変性するのをさけるために比較的低い方が
よく、好ましくは100〜200℃のものが選ばれる。The blocked isocyanate compound used herein is the same as that in the polyurethane polyisocyanate prepolymer, for example, phenylene diisocyanate, 2,2,4-toluylene diisocyanate (T
DI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), naphthalene 1,5-diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HMDI), tetramethylene diisocyanate (TMDI), lysine diisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI), TDI with water, water MDI, dicyclohexyldimethylmethane p, p'-diisocyanate, diethyl fumarate diisocyanate, isophorone diisocyanate (I
PDI) may be reacted with a lower aliphatic alcohol such as methanol (CH 3 OH) or ethanol (C 2 H 5 OH). In the case of the blocked isocyanate blocked by the lower aliphatic alcohol, the original lower alcohol generated at the secondary crosslinking reaction temperature after deblocking to form an intrusive network is convenient to evaporate. The deblocking temperature is preferably relatively low in order to prevent the original gel from being denatured by heat, and a temperature of 100 to 200 ° C. is preferably selected.
【0023】上記構造式(1)〜(8)の(AO)で表
記されるアルキレンオキサイド鎖はポリウレタンのゲル
状体が常温で充分な屈曲性を有することを考慮すれば、
アルキレンオキサイド鎖の殆どないし全てが常温で液体
状態の化合物であることが望ましい。もしその殆どが固
体であれば、セグメントの分子運動が少なく、系の構造
化(ゲル化)の分散媒として働かないからである。The alkylene oxide chain represented by (AO) in the above structural formulas (1) to (8) can be obtained by considering that the polyurethane gel has sufficient flexibility at room temperature.
It is desirable that almost or all of the alkylene oxide chain is a compound that is in a liquid state at room temperature. If most of them are solid, the molecular motion of the segments is small and they do not work as a dispersion medium for structuring (gelling) the system.
【0024】アルキレンオキサイド鎖を構成する化合物
としては、例えばポリメチレングリコール、ポリエチレ
ングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレ
ングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリペ
ンタメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコー
ル、ポリヘプタメチレングリコール等を挙げることがで
きるが、このうち常温で液状物質として入手しやすいも
のはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコー
ル、低分子量のポリテトラメチレングリコールである。
また、これらの共重合体、例えば下記構造式で表される
ポリマーも使用できる。As the compound constituting the alkylene oxide chain, for example, polymethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol, polytetramethylene glycol, polypentamethylene glycol, polyhexamethylene glycol, polyheptamethylene glycol and the like can be mentioned. Of these, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and low molecular weight polytetramethylene glycol are readily available as liquid substances at room temperature.
In addition, these copolymers, for example, a polymer represented by the following structural formula can also be used.
【化15】 Embedded image
【化16】 (但し、l,m,nは1以上の整数である。)Embedded image (However, l, m, and n are integers of 1 or more.)
【0025】これらの共重合体はブロックコポリマー、
ランダムコポリマーのいずれであってもよい。また、一
つのプレポリマー中のセグメントが異なった種類のアル
キレンオキサイド鎖で構成されていてもよい。These copolymers are block copolymers,
Any of random copolymers may be used. Further, the segments in one prepolymer may be composed of different types of alkylene oxide chains.
【0026】アスカーF型硬度計による硬度が30〜8
0度で柔らかくて且つ弾力に富み屈曲性にも優れるポリ
ウレタンのゲル状体を得るためには、アルキレンオキサ
イド鎖を構成する上記化合物の分子量を規制する必要が
ある。更にブロックイソシアネートの混合比をも規制す
る必要がある。構成するセグメントの分子量が低すぎる
場合は、架橋密度が高くなるため、ポリウレタンゲル状
体の硬度が上記範囲を上回り、柔軟性と屈曲性の非常に
乏しいゲルになる。また、構成するセグメントの分子量
が大きすぎる長鎖の場合は、長いセグメントの運動と末
端の官能基の反応確率が低くなるためタングリング鎖の
比率が高くなるので、理論量以上にイソシアネート、ブ
ロックイソシアネートを配合してもポリウレタンのゲル
状体の硬度が上記範囲を下回り、弾性回復の非常に乏し
いゲルになる。The hardness measured by Asker F type hardness tester is 30 to 8
In order to obtain a polyurethane gel which is soft at 0 degrees, rich in elasticity, and excellent in flexibility, it is necessary to regulate the molecular weight of the compound constituting the alkylene oxide chain. Further, it is necessary to regulate the mixing ratio of the blocked isocyanate. If the molecular weight of the constituent segments is too low, the crosslinking density will be high, and the hardness of the polyurethane gel will exceed the above range, resulting in a gel with very poor flexibility and flexibility. In the case of a long chain having an excessively large molecular weight of the constituting segment, the ratio of the tangling chain is increased due to a low probability of the movement of the long segment and the reaction of the terminal functional group. The hardness of the polyurethane gel is less than the above range even if it is blended, resulting in a gel with very poor elastic recovery.
【0027】適当な分子量の範囲は、ポリエチレングリ
コールの場合150〜1000程度であり、より好まし
くは300〜800程度である。また分子量が数万でも
液状のポリプロピレングリコールやポリブチレングリコ
ールの場合は使用範囲が広いが、上記の理由から200
〜3000程度の分子量のものが好ましく使用される。
また、ポリテトラメチレングリコールの場合は、重合度
が大きいと固体となるので200〜1000程度、好ま
しくは400〜800程度の分子量のものが使用され
る。更に、これらの共重合体の場合は数百〜数千の分子
量のものが使用される。An appropriate molecular weight range is about 150 to 1000 for polyethylene glycol, and more preferably about 300 to 800. Even when the molecular weight is tens of thousands, the range of use is wide in the case of liquid polypropylene glycol or polybutylene glycol.
Those having a molecular weight of about 3000 are preferably used.
In the case of polytetramethylene glycol, a polymer having a molecular weight of about 200 to 1,000, preferably about 400 to 800 is used because the polymer becomes a solid when the degree of polymerization is large. Further, in the case of these copolymers, those having a molecular weight of hundreds to thousands are used.
【0028】次に、ポリオール成分とポリイソシアネー
ト成分の反応比について説明する。経験的に言えば、本
発明を構成するポリウレタンゲル状弾性体は、比較的嵩
高い構造の分子が適当な分子量を有し、且つ自由に運動
可能なセグメント長、又は直鎖(linear)の末端が自由
に動ける分子を適当に有することが必要である。従って
ポリオールとポリイソシアネートは、各々が単一化合物
であれば一方が2官能で、他の一方が3官能以上の化合
物の組合わせである必要がある。どちらかが1官能であ
れば連鎖しないし、2官能同士では直鎖分子となり、適
当でない。つまり、どちらか一方が2官能で他が3官能
以上の多官能であるか、互いに3官能以上の組合わせが
良い。但し、いずれもあまり官能数が大きすぎるもの同
士の反応物は網目鎖濃度が高くなるので、ゲル化には長
い液状のセグメントが必要になる。しかし、セグメント
の長さには、反応の確率の問題から限度がある。ゲル状
弾性体を得易い官能基数は2〜4の組合わせであり、殊
に2官能と3官能の組合わせが配合上調節し易い。この
場合、ゲル状弾性体の硬度その他の物性を微調節するた
めに官能基が一つのものを内部分散媒効果を有するタン
グリング鎖を目的として使用できる。また、ポリオー
ル、ポリイソシアネートプレポリマーの(AO)鎖がか
なり長いものばかりの場合は、多官能の多価アルコー
ル、又は多価イソシアネート(いずれも(AO)セグメ
ントをもたないもの)を混用して網目鎖形態を調節する
ことにより、ゲル状弾性体を得るように工夫してもよ
い。Next, the reaction ratio between the polyol component and the polyisocyanate component will be described. Empirically speaking, the polyurethane gel-like elastic material constituting the present invention has a relatively bulky structure molecule having an appropriate molecular weight and a freely movable segment length or linear terminal. Needs to have a molecule that can move freely. Therefore, if each of the polyol and the polyisocyanate is a single compound, it is necessary that one of the compounds is a combination of compounds having two functions and the other is a combination of compounds having three or more functions. If either one is monofunctional, it will not be linked, and if it is bifunctional, it will be a linear molecule, which is not appropriate. That is, either one is bifunctional and the other is trifunctional or more polyfunctional, or a combination of three or more is good. However, the reaction product of each having too large a functional number has a high network chain concentration, so that a long liquid segment is required for gelation. However, the length of the segment is limited due to the probability of response. The number of functional groups for easily obtaining a gel-like elastic body is a combination of 2 to 4, and in particular, a combination of bifunctional and trifunctional is easily adjusted in the composition. In this case, in order to finely adjust the hardness and other physical properties of the gel-like elastic body, one having a single functional group can be used for the purpose of a tangling chain having an internal dispersion medium effect. When the polyol or polyisocyanate prepolymer has only a very long (AO) chain, a polyfunctional polyhydric alcohol or a polyvalent isocyanate (both having no (AO) segment) may be mixed. By adjusting the form of the mesh chain, it may be devised to obtain a gel-like elastic body.
【0029】ポリオールとポリイソシアネートの各々の
プレポリマーの反応比は、末端の官能基の比率、すなわ
ちOH/NCOの価によって規制できる。未反応の−N
COが残ると後反応が生じるので、OH/NCOは1以
上でなければならない。The reaction ratio of each prepolymer of polyol and polyisocyanate can be regulated by the ratio of terminal functional groups, that is, the value of OH / NCO. Unreacted -N
OH / NCO must be greater than or equal to 1 as post-reaction occurs if CO is left.
【0030】但し、本発明におけるゲル状体はブロック
イソシアネートとポスト架橋させるために元のゲルのみ
を目的とした官能基比率より大きくすることができ、経
験的にはOH/NCOが1.5〜5.0の範囲で選ばれ
る。However, the gel in the present invention can be post-crosslinked with a blocked isocyanate so that the ratio of functional groups for the original gel alone can be larger than that of the original gel. It is selected in the range of 5.0.
【0031】更に、ブロックイソシアネートの混合比に
ついて述べる。ブロックイソシアネートは加熱されるこ
とでイソシアネート基が再度活性を持ち、ポリオール成
分と架橋する。この架橋により、望ましい弾性を持つゲ
ル状体が得られる。つまり、イソシアネート基が活性を
持った際に反応するポリオール成分が必要となることよ
り、ブロックイソシアネートが二次架橋した後に得られ
たゲル状体のOH/NCO比が1以上でなければならな
い。しかし、あまりに多くのブロックイソシアネートを
混合して反応させると、架橋密度が多くなり、硬度が高
くなって柔軟性、屈曲性が乏しくなる。経験的には、初
期反応ゲルの残存ポリオールのモル数の1/10〜3/
4に相当するイソシアネートモル数のブロックイソシア
ネートを混合することで、望ましい硬度、弾性率、柔軟
性、屈曲性を持つゲル状弾性体が得られた。Further, the mixing ratio of the blocked isocyanate will be described. By heating the blocked isocyanate, the isocyanate group becomes active again and crosslinks with the polyol component. This crosslinking results in a gel having the desired elasticity. That is, since a polyol component that reacts when the isocyanate group becomes active is required, the OH / NCO ratio of the gel obtained after the secondary crosslinking of the blocked isocyanate must be 1 or more. However, if too many blocked isocyanates are mixed and reacted, the crosslink density increases, the hardness increases, and the flexibility and flexibility deteriorate. Empirically, 1/10 to 3 / mol of the number of moles of the residual polyol in the initial reaction gel.
By mixing the isocyanate mole number of the blocked isocyanate corresponding to 4, a gel-like elastic body having desirable hardness, elastic modulus, flexibility, and flexibility was obtained.
【0032】尚、ポリオールとポリイソシアネートの反
応触媒として、例えばジブチル錫ジラウレートやトリア
ルキルアミン、トリエチレンジアミン等の第3級アミン
を適量(およそ0.01〜1.0%)加えることで反応
速度を調節してもよい。As a reaction catalyst between the polyol and the polyisocyanate, the reaction rate can be increased by adding an appropriate amount (about 0.01 to 1.0%) of a tertiary amine such as dibutyltin dilaurate, trialkylamine or triethylenediamine. May be adjusted.
【0033】[0033]
【作用】本発明のポリウレタンゲル状弾性体は、アルキ
レンオキサイド鎖を有するポリオール又は/及びアルキ
レンオキサイド鎖を有するポリウレタンポリオールプレ
ポリマーと、アルキレンオキサイド鎖を有するポリウレ
タンポリイソシアネートプレポリマーとを反応させて得
られるポリウレタンのゲル状体に、更にブロックイソシ
アネートを二次架橋して得られる内部貫入型の架橋体で
あるから、過度の架橋が起きないように架橋密度が調整
でき、適度な弾性を有し、硬度も屈曲性も優れたもので
ある。そして、それは人体の軟部組織の物性によく似て
いる。従って人体の擬似モデルはもとより、軽度の握力
障害を持つ人から重度の人にまで使われるような多くの
物性の対応ができる弾性体を提供でき、リハビリ器具と
して極めて有用なものとなる。また、該弾性体を、褥瘡
の発生を抑えるためのマットなどに使用した場合、適度
な柔らかさを有しているにもかかわらず、従来のような
もろさがないので長期使用しても形崩れが殆どない。ま
た、市販品のように水分や油分のブリードアウトがな
い。さらに、本発明のゲル状弾性体のアルキレンオキサ
イド鎖の種類や分子量、またブロックイソシアネートの
種類を調節することによって、アスカーF型硬度が30
〜80度の範囲内で弾性率が30〜250kg/cm2
の範囲のものが得られ、このものは極めて望ましい柔軟
性と弾性回復能を兼ね備えている。The polyurethane gel-like elastic material of the present invention is obtained by reacting a polyol having an alkylene oxide chain and / or a polyurethane polyol prepolymer having an alkylene oxide chain with a polyurethane polyisocyanate prepolymer having an alkylene oxide chain. Since it is an internally penetrating crosslinked product obtained by secondary crosslinking of a blocked isocyanate to a polyurethane gel material, the crosslinking density can be adjusted so that excessive crosslinking does not occur, and it has appropriate elasticity and hardness. Is also excellent in flexibility. And it closely resembles the physical properties of soft tissues of the human body. Therefore, not only a pseudo model of a human body but also an elastic body capable of dealing with many physical properties, such as those used by people with mild gripping difficulty to severe people, can be provided, which is extremely useful as a rehabilitation device. Further, when the elastic body is used for a mat or the like for suppressing the occurrence of pressure ulcers, it has a moderate softness, but it does not have the fragility as in the past, so even if it is used for a long time, it will lose its shape. There is almost no. In addition, there is no bleed-out of water or oil unlike a commercial product. Further, by adjusting the type and molecular weight of the alkylene oxide chain and the type of the blocked isocyanate of the gel-like elastic material of the present invention, the Asker F-type hardness can be increased to 30%.
Elasticity of 30-250kg / cm2 within the range of -80 degrees
Which has the extremely desirable flexibility and elastic recovery ability.
【0034】[0034]
実施例1 ポリプロピレングリコールの両端にポリエチレングリコ
ールが結合したPEG−PPG−PEGブロック共重合
体(モル比1:2:1、Mw:2200)を11モルと
酸化防止剤1.1部のポリエーテルポリオールに対し、
グリセリンにプロピレングリコールを付加し、更にキシ
リレンジイソシアネート(XDI)を反応したトリイソ
シアネート(Mw:1600)10モルおよび触媒とし
てジブチル錫ラウレート0.2部を加え、更にブロック
イソシアネート(XDI−EtOH)を加えてよく攪拌
した。Example 1 Polyether polyol having 11 moles of a PEG-PPG-PEG block copolymer (molar ratio 1: 2: 1, Mw: 2200) in which both ends of polypropylene glycol are bonded to polyethylene glycol and 1.1 parts of an antioxidant Against
Propylene glycol was added to glycerin, xylylene diisocyanate (XDI) was reacted, 10 moles of triisocyanate (Mw: 1600), 0.2 part of dibutyltin laurate as a catalyst were added, and blocked isocyanate (XDI-EtOH) was further added. And stirred well.
【0035】この混合物を減圧下に完全に脱泡して成形
型内に入れ、60℃で一昼夜放置することにより、ポリ
ウレタンゲルを得た。更にこのゲルを150℃のオーブ
ン中に4時間放置し、ブロックイソシアネートを反応さ
せて目的のポリウレタンのゲル状弾性体を得た。このも
のの最終のOH/NCO比は1.3である。This mixture was completely defoamed under reduced pressure, placed in a mold, and left at 60 ° C. for 24 hours to obtain a polyurethane gel. Further, this gel was left in an oven at 150 ° C. for 4 hours to react with the blocked isocyanate to obtain a target polyurethane gel-like elastic body. Its final OH / NCO ratio is 1.3.
【0036】このゲル状弾性体の硬度は、ブロックイソ
シアネート反応前後を比較すると、硬度が60度から8
0度に、弾性率は90kg/cm2 から240kg/c
m2になり、弾性回復力は大きく改良された。しかし、
柔軟性、屈曲性は変化することなく優れた状態を保持し
たままであった。 実施例2The hardness of this gel-like elastic body is from 60 degrees to 8 when comparing before and after the blocked isocyanate reaction.
At 0 degree, the elastic modulus is from 90 kg / cm 2 to 240 kg / c
m 2 and the elastic recovery was greatly improved. But,
Flexibility and flexibility remained unchanged without change. Example 2
【0037】ポリエチレングリコール(Mw:600)
を100重量部と酸化防止剤1部、グリセリンにポリプ
ロピレングリコールを付加して、これにイソホロンジイ
ソシアネートを反応させて得たトリイソシアネート(M
w:1564)を132重量部と、触媒としてジブチル
錫ラウレートを0.1重量部加え、更にブロックイソシ
アネート(XDI−EtOH)を加えて混合し、実施例
1と同様の方法でポリウレタンゲルを得た。更にこのゲ
ルを160℃で5時間放置し、ブロックイソシアネート
を反応させ、ポリウレタンゲル状弾性体を得た。このゲ
ルの最終のOH/NCO比は1.5である。Polyethylene glycol (Mw: 600)
Was added to 100 parts by weight of an antioxidant, glycerin and polypropylene glycol, and then reacted with isophorone diisocyanate to obtain a triisocyanate (M
w: 1564), 0.1 part by weight of dibutyltin laurate as a catalyst, and blocked isocyanate (XDI-EtOH) were further added and mixed, and a polyurethane gel was obtained in the same manner as in Example 1. . The gel was further left at 160 ° C. for 5 hours to react with blocked isocyanate to obtain a polyurethane gel-like elastic body. The final OH / NCO ratio of this gel is 1.5.
【0038】このゲル状弾性体はブロックイソシアネー
ト反応前後を比較すると、硬度は40度から114度
に、弾性率は70kg/cm2 から260kg/cm2
にそれぞれ大きく改良された。屈曲性は損なわれること
なく優れた状態を保持していた。When this gel-like elastic body is compared before and after the blocked isocyanate reaction, the hardness is from 40 degrees to 114 degrees and the elastic modulus is from 70 kg / cm 2 to 260 kg / cm 2.
Each has been greatly improved. Flexibility maintained an excellent state without being impaired.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のポリウレタンのゲル状弾性体は、従来のセグメントが
液状のポリウレタンゲルのネットワークに新たな架橋体
を貫入することにより、人体の軟組織に近い物性を備え
た新しいゲルを提供し得るものであり、人体擬似モデル
や握力回復用リハビリ器具、医療用マットなどに好適な
材料である。As is apparent from the above description, the gel-like elastic body of the polyurethane of the present invention can be applied to the soft tissue of the human body by the conventional segments penetrating a new crosslinked body into the liquid polyurethane gel network. It can provide a new gel having similar physical properties, and is a material suitable for a simulated human body model, a rehabilitation device for grip strength recovery, a medical mat, and the like.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 敷波 保夫 大阪市中央区安土町2丁目3番13号 タ キロン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−120621(JP,A) 特開 平1−304109(JP,A) 特開 平1−249820(JP,A) 特開 昭51−13891(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 18/10,18/48,18/83 A61L 27/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuo Shikinami 2-3-113 Azuchicho, Chuo-ku, Osaka City Inside Takiron Co., Ltd. (56) References JP-A-55-120621 (JP, A) 1-304109 (JP, A) JP-A-1-249820 (JP, A) JP-A-51-13891 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C08G 18/10 , 18 / 48,18 / 83 A61L 27/00
Claims (1)
ル又は/及びアルキレンオキサイド鎖を有するポリウレ
タンポリオールプレポリマーと、アルキレンオキサイド
鎖を有するポリウレタンポリイソシアネートプレポリマ
ーとを反応させてなるポリウレタンのゲルに、ブロック
イソシアネートで二次架橋したことを特徴とするポリウ
レタンのゲル状弾性体。1. A polyurethane gel obtained by reacting a polyol having an alkylene oxide chain and / or a polyurethane polyol prepolymer having an alkylene oxide chain with a polyurethane polyisocyanate prepolymer having an alkylene oxide chain is mixed with a block isocyanate. A gel-like elastic body of polyurethane characterized by being cross-linked.
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