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機能性ポリウレタンの最新技術

New Technology of Polyurethane

★発泡性、接着性、粘着性、弾性、耐候性など多彩な機能を持つポリウレタン製品!
★断熱材用硬質フォーム、自動車用軟質フォーム、塗料、接着剤、シーラント、エラストマーなどの応用製品を網羅解説!
★イソシアネート、ポリオール、界面活性剤、難燃剤など原料・副資材も詳述!
★成形加工やリサイクル・環境対応も解説!

商品概要

略称
機能性ポリウレタン
商品 No.
bk7547
発刊日
2015年07月31日(金)
ISBN
978-4-7813-1083-1
体裁
B5判、324ページ
価格
77,760円(税込)
発行
(株)シーエムシー出版
問い合わせ
Tel:03-5857-4811 E-mail:info@rdsc.co.jp 問い合わせフォーム
監修
古川睦久 / 和田浩志
著者
古川睦久 ながさきポリウレタン技術研究所
和田浩志 旭硝子(株)
村山智 東ソー(株)
関根素馨 (株)三井化学分析センター
小西伸 (株)クラレ
山田英介 愛知工業大学 
山崎聡 三井化学(株)
鈴木千登志 旭硝子(株)
徳本勝美 東ソー(株) 
岩崎和男 岩崎技術士事務所
早福博史 モメンティブジャパンLLC
外山寿 日本キャノン(株) 
伊藤義雄 丸加化工機(株)
小野洋明 東洋ゴム工業(株) 
三村成利 (株)東洋クオリティワン 
門馬利明 アキレス(株) 
佐々木孝之 旭硝子(株) 
松村信彦 ディーアイシーコベストロポリマー(株)
山口幸一 関西ゴム技術研修所 
一角泰彦 (株)一カク工業
奴間伸茂 (一社)日本塗料工業会 
小島潤一 旭化成せんい(株) 
山本太郎 旭化成せんい(株) 
飯沼篤 福井大学 
橋本保 福井大学 
宇山浩 大阪大学
発刊にあたって
ポリウレタンはウレタン (-NHCOO-)基を含有するポリマーの総称であり、フォーム、スパンデックス(弾性センイ)、エラストマー、塗料、接着剤、合成皮革、耐震ゲル、人工心臓、カテーテル等としてあらゆる分野で使用される材料として開発され、実用的に重要な高分子材料の一つとなっている。

このように現代生活に欠かせないポリウレタンはI.G.Farben(後のBayer社)のOtto BayerらのグループによりCarothersらのナイロンの発明に触発されて研究が開始され、1937年に初めて特許化された。Otto Bayerはポリウレタン開発の功績によりアメリカ化学会より1975年Charles Goodyear メダルを受賞し、その受賞講演で開発の動機や先駆者の苦労を述べている。日本では1954年に井上護謨工業(現:イノアックコーポレーション)がバイエル社からポリエステル系フォームの製造技術を導入し、1955年にアジアで初めて市場に出した。エラストマーは、1959年に北辰化学がブルコランの技術をバイエルから導入している。1960年代には多くの企業がポリウレタンに参入して今日に至っている。

このように広く生産されるにもかかわらず、工業高等専門学校、大学ではポリウレタンの化学について教授されておらず、多くの技術者は会社へ入り始めてポリウレタンに出合うことになる。しかしながら、これまで多くのポリウレタンの技術書が出版されているが、基礎から応用まで記述した書籍は少ない。

本書は、ポリウレタンに関係する初心者から中堅技術者までの“座右の書”となるように、基礎編ではポリウレタンの開発史、合成、物理、分析の基礎について、応用編では高性能・高機能性ポリウレタンの創製と応用について詳細に分かりやすく構成し、“第一線で活躍される研究者からの贈り物”としてまとめられている。

ポリウレタンの研究者、技術者が日本のポリウレタンの開発発展に大きく寄与されることを願う。

(古川睦久 / 和田浩志)
書籍・DVDの内容
【基礎編】
第1篇 ポリウレタンの概要
第1章 ポリウレタンの歴史、市場、需要動向   (和田浩志)
1 はじめに
2 ポリウレタンの歴史
3 ポリウレタンの市場
4 ポリウレタンの需要動向
5 ポリウレタン原料の市場
6 おわりに

第2篇 ポリウレタン化学の基礎
第2章 イソシアネートの化学   (村山智)
1 はじめに
2 イソシアネート基の構造
3 イソシアネート基の反応
4 ブロックイソシアネート
5 ウレタン化の反応機構
6 まとめ

第3章 ポリウレタンの合成と設計理論  (古川睦久)
1 はじめに
2 ポリウレタンの構成要素鎖と高性能・高機能化のための設計因子
3 ポリウレタンの合成法
4 ポリウレタンの重合理論
4.1 数平均重合度
4.2 プレポリマー長およびハードセグメント長の分布
4.3 網目生成の化学量論
5 ポリウレタンの分子設計
5.1 化学構造因子の物性への影響
5.2 ハードセグメントおよびソフトセグメントの分子量と分布の影響
5.3 ミクロ凝集構造への硬化温度の影響
6 ポリウレタン原料の選択
6.1 ジイソシアナート
6.2 ポリオール
6.3 硬化剤 (鎖延長剤 ・ 架橋剤) 
6.4 触媒
7 おわりに


第4章 ポリウレタンの構造解析および特性  (関根素馨)
1 化学構造分析
2 力学物性解析
2.1 固体粘弾性
2.2 パルスNMR
3 形態分析
3.1 走査型プローブ顕微鏡
3.2 スピン拡散測定(NMR)
3.3 小角X線散乱


第5章 ポリウレタンの構造と物性   (小西伸)
1 はじめに
2 極性基と凝集エネルギー・水素結合能および架橋構造
3 ソフトセグメントにおける鎖長効果 側鎖効果 
4 鎖延長剤・架橋剤における構造と物性
5 イソシアネート構造と物性
6 ミクロ相分離
7 溶解性パラメーターと相溶性

第6章 最近のポリウレタン系コンポジット  (山田英介)
1 はじめに
2 炭素系ナノフィラー/TPU系
2.1 グラフェン/PU系
2.2 多層カーボンナノチューブ/TPU系
2.3 フラーレン(C60)/TPU系
3 無機フィラー/TPU系
3.1 クレー系/TPU系
3.2 アルミナ/TPU系
3.3 シリカ/TPU系
3.4 金属微粒子/TPU系
4 セルロース/TPU系
4.1 繊維/TPU系
4.2 セルロースナノファイバー/TPU系
5 おわりに


【原料・副資材・加工・応用 編】
第3篇 ポリウレタンの原料・副資材
第7章 イソシアネート  (山崎聡)
1 はじめに
2 イソシアネート基の化学
2.1 イソシアネート基の反応性
2.2 イソシアネートの合成方法
2.2.1 ホスゲン法
2.2.2 ノンホスゲン法
3 イソシアネートの市場
4 芳香族イソシアネートの構造と用途
4.1 芳香族イソシアネートの特徴
4.2 MDIの構造と用途
4.3 TDIの構造と用途
4.4 特殊芳香族系イソシアネートの構造と用途
5 脂肪族/脂環式イソシアネートの構造と用途
5.1 脂肪族/脂環式イソシアネートの特徴
6 特殊芳香脂肪族イソシアネートの特徴
6.1 オリゴマーのアルコールとの反応性
6.2 アクリルウレタン塗料分野での特徴
7 新規イソシアネートの動向
8 各種ジイソシアネートモノマーの物性

第8章 ポリオール   (鈴木千登志)
1 はじめに
2 ポリエーテルポリオール
2.1 PPG
2.1.1 PPGの種類と構造
2.1.2 高純度・高分子量PPG
2.1.3 その他の機能性PPG
2.2 ポリマーポリオール
2.2.1 POPの種類
2.3 ポリオキシテトラメチレングリコール
2.3.1 PTMGの種類
3 ポリエステルポリオール
3.1 重縮合系ポリエステルポリオール
3.2 ポリカプロラクトンポリオール
4 ポリカーボネートジオール
5 ポリブタジエンポリオール
6 各種ポリオールを用いたポリウレタン樹脂の性能比較
7 バイオマスベースポリオール
7.1 植物油系ポリオール
7.1.1 ヒマシ油系ポリオール
7.1.2 二酸化炭素を原料にしたポリオール
8 おわりに

第9章 触媒   (徳本勝美)
1 はじめに
2 ポリウレタン触媒の役割と機能
3 アミンエミッション低減触媒
3.1 安全性
3.2 触媒活性
3.3 反応性
3.4 アミンエミッションの測定
3.4.1 CertiPUR法
3.4.2 VDA278法
3.5 フォームの臭気試験
3.6 塩化ビニル樹脂(PVC)の変色試験
3.7 ポリカーボネート(PC)樹脂の劣化試験
3.8 耐久物性(DCS、 WCS、 HACS)
4 難燃性改良触媒

第10章 界面活性剤  (岩崎和男)
1 はじめに
2 発泡のメカニズム及び界面活性剤の作用
2.1 概要
2.1.1 「シャボン玉理論」の展開(従来の考え方)
2.1.2 統括的な考え方
2.2 原料成分の相溶性の向上、分散性の向上
2.3 気泡の発生(気泡核の発生)
2.4 気泡の成長
2.5 気泡の安定化
2.6 気泡の連通化、独立気泡としての安定化
3 シリコーン系界面活性剤の構造
3.1 一般的な構造
3.2 分類
4 界面活性剤の応用
4.1 シリコーン系界面活性剤の応用概要
4.2 シリコーン系界面活性剤の主な用途での応用
4.2.1 軟質フォーム用途
4.2.2 高弾性(HR)フォーム用途
4.2.3 硬質フォーム用途
4.3 シリコーン系以外の界面活性剤の応用
5 界面活性剤の技術動向、市場動向
5.1 技術動向
5.2 市場動向
6 おわりに

第11章 発泡剤  (徳本勝美)
1 はじめに
2 ポリウレタンフォーム用発泡剤の分類と用途
3 炭化水素類
4 ハイドロフルオロカーボン(HFC)類
5 ハイドロフルオロオレフィン(HFO)類
6 その他の発泡剤
7 炭酸ガス発泡

第12章 ポリウレタン用難燃剤及び難燃化技術   (岩崎和男)
1 はじめに
2 高分子材料の燃焼現象の基本的な捉え方(概要)
2.1 燃焼の3要素
2.2 非定常な化学反応
2.3 燃焼現象の説明(ローソク火炎及び火炎伝播の模式図)
2.3.1 ローソク火炎の模式図
2.3.2 火炎伝播の模式図
3 ポリウレタンの難燃性評価試験方法
3.1 微小材料試験方法及び実大規模試験方法の関係
3.2 ポリウレタン特有の難燃性試験方法
3.3 プラスチックス共通の難燃性評価試験方法
4 ポリウレタンの耐熱性、燃焼特性
5 ポリウレタンの難燃化(難燃対策)
5.1 概要
5.2 添加型難燃剤による難燃化技術
5.2.1 難燃化の方法
5.2.2 難燃剤の種類
5.2.3 作用・効果、長短所
5.2.4 複数の難燃剤による相乗効果(相乗作用)
5.2.5 応用例
5.3 反応型難燃剤による難燃化技術
5.4 イソシアヌレート結合の導入
5.5 後処理難燃化技術
6 おわりに

第13章 添加剤  (早福博史)
1 ポリウレタン添加剤
2 酸化防止剤
2.1 フェノール系酸化防止剤
2.2 リン酸系酸化防止剤
2.3 イオウ系酸化防止剤
2.4 スコーチ防止剤
3 ポリウレタンフォーム用加工助剤
3.1 引張り特性改良剤
3.2 ソフナー、ハードナー
3.3 フレームラミネーション添加剤
3.4 接着プロモーター
3.5 圧縮永久ひずみ改良添加剤

第4篇 ポリウレタンの成形加工
第14章 プロセス  (外山寿)
1 はじめに
2 貯蔵タンク
3 温度制御
4 計量ポンプグループ
5 混合攪拌ミキシングヘッド
5.1 低圧ミキシングヘッド
5.2 高圧ミキシングヘッド
6 発泡剤混合装置
7 注入機
8 ウレタンの設備に今後求められること

第15章 製造ライン・フォーム加工機  (伊藤義雄)
1 PU製造機械・ライン
1.1 PU注入機
1.1.1 混合の方式 
1.1.2 原料の温度調節方法
1.1.3 原料の計量(メタリング)
1.2 軟質スラブストック発泡設備
1.2.1 バッチ発泡設備
1.2.2 連続発泡設備
1.3 サンドイッチパネル製造設備
1.3.1 バッチ発泡設備
1.3.2 連続発泡設備
1.4 冷蔵庫発泡設備
1.4.1 キャビネット発泡設備
1.4.2 ドアー発泡設備
1.5 モールド発泡設備
1.6 RIM成形設備
1.7 スプレー発泡設備
1.8 RTM成形機
2 ウレタンフォーム加工機
2.1 縦方向切断(タチ加工)
2.2 横方向切断(スキ加工)
2.3 プロファイル加工
2.4 ピーリング加工
2.5 2次元加工
2.6 プレス打ち抜き加工
2.7 熱プレス加工

第5篇 ポリウレタンの応用製品
第16章 自動車用シートクッションパッド   (小野洋明)
1 はじめに
2 製品デザイン、外形設計
3 座り心地設計(静的特性)
3.1 25%圧縮時硬さ
3.2 たわみ荷重特性
3.3 実製品での硬度設定
4 乗り心地設計(動的特性)
4.1 垂直方向の振動特性
4.2 水平方向の振動特性
5 質量設計
5.1 低密度化
5.2 薄肉化
6 耐久性
7 車室内環境
8 材料設計
8.1 ポリオールプレミックス
8.2 イソシアネート
9 生産設備
10 おわりに

第17章 生活関連分野   (三村成利)
1 はじめに
2 マットレスの市場動向
3 マットレスの動向
3.1 世界のマットレスの動向
3.2 日本のマットレスの動向
4 マットレス用ポリウレタンフォームについて
4.1 軟質ポリウレタンフォームの各フォームの特徴
4.2 低反発フォームについて
4.2.1 低反発フォームの国内の状況
4.2.2 低反発フォームの特徴
5 最近の技術開発について
5.1 暑さ対策
5.2 吸放湿性ウレタンフォーム
6 まとめ

第18章 断熱材   (門馬利明)
1 はじめに
2 硬質ポリウレタンフォームの出荷統計
3 硬質ポリウレタンフォームの特徴
4 硬質ポリウレタンフォームの断熱性能
5 硬質ポリウレタンフォームの用途
6 建築用断熱材の市場規模
7 建築用断熱材の種類と特徴
8 硬質ポリウレタンフォームの製造方法
8.1 ラミネートボード
8.2 現場スプレー発泡
8.3 注入発泡(サンドウィッチパネル、電機冷蔵庫など)
8.4 スラブ発泡
9 硬質ポリウレタンフォームの物性
10 硬質ポリウレタンフォームの環境問題
11 硬質ポリウレタンフォームの今後

第19章 半硬質ポリウレタンフォーム  (佐々木孝之)
1 はじめに
2 インテグラルスキンフォーム
3 吸音材
4 異密度成形による吸音材
5 おわりに

第20章 熱可塑性ポリウレタンエラストマー   (松村信彦)
1 はじめに
2 TPUの基本特性
2.1 製法と構造
2.2 TPUの原料と特性
2.3 ウレタン基濃度
3 成形方法とTPUの用途
4 TPUの高機能化
4.1 低硬度TPU
4.2 高透湿性TPU
4.3 耐光変色性TPU
4.4 難燃性TPU
4.5 非石油由来TPU
4.6 その他の高機能性TPU
5 今後の展開

第21章 ポリウレタン系接着剤、シーリング材   (山口幸一 / 一角泰彦)
1 はじめに
2 ポリウレタン
3 PU系接着剤
3.1 PU系接着剤の分類
3.2 反応形接着剤
3.3 溶剤形接着剤
3.4 弾性接着剤
3.5 エマルション形接着剤
3.6 反応性ホットメルト形接着剤
4 PU系シーリング材
4.1 シーリング材
4.2 シーリング材の種類
4.3 PU系シーリング材の特徴
4.4 ウレタン系シーリング材
4.5 PU系シーリング材の用途
5 おわりに

第22章 塗料   (奴間伸茂)
1 塗料産業の現状とポリウレタン樹脂塗料
1.1 塗料産業はグローバルに見れば成長産業
1.2 ポリウレタン樹脂塗料は様々な製品を保護する高機能材料
2 ポリウレタン樹脂塗料の最新技術動向概観
2.1 水性2液イソシアネート架橋用アクリルラテックスの性能
2.2 水分散性ポリイソシアネートの開発
2.3 自動車ポリウレタン塗料の特徴と将来展望
2.4 ポリウレタン技術を用いた自動車塗料用の自己修復クリアコート
2.5 ターペン可溶ウレタン変性上塗下塗兼用塗料の開発
3 ポリウレタン樹脂およびポリウレタン樹脂塗料用硬化剤
3.1 ポリウレタン樹脂
3.1.1 2液型ポリウレタン樹脂
3.1.2 1液型ポリウレタン樹脂
3.2 ポリウレタン硬化剤
3.2.1 TDI
3.2.2 MDI
3.2.3 HDI
3.2.4 NDI
3.2.5 IPDI
3.2.6 XDI
3.2.7 水添XDI
3.2.8 水添MDI
3.2.9 TMP変性TDI
3.2.10 TMP変性HDI
3.2.11 TMP変性IPDI
3.2.12 TMP変性XDI
3.2.13 TMP変性H6XDI
3.2.14 イソシアヌレート型TDI
3.2.15 イソシアヌレート型HDI
3.2.16 イソシアヌレート型IPDI
3.2.17 ビウレット型HDI
3.2.18 ブロック型ポリイソシアネート

第23章 ポリウレタン弾性繊維(スパンデックス) (小島潤一 / 山本太郎)
1 ポリウレタン弾性繊維の特徴
1.1 概要
1.2 特徴
1.3 構造
1.4 原料
1.5 製造技術
2 生活関連分野
3 最新の技術動向

第6篇 環境対応
第24章 ポリウレタンの環境対応リサイクル技術  (飯沼篤 / 橋本保)
1 はじめに
2 アセタール結合を導入した汎用ポリオールからなるポリウレタン
2.1 三官能性ポリプロピレングリコール(PPG)を用いた分解・リサイクル性ポリウレタンフォームの合成
2.2 二官能性ポリテトラメチレングリコール(PTMG)を用いた分解・リサイクル性ポリウレタンエラストマーの合成
3 ポリアセタールポリオールからなるポリウレタン
3.1 三官能性ポリアセタールポリオールを用いたポリウレタンエラストマーの合成
3.2 二官能性ポリアセタールポリオールを用いたポリウレタンエラストマーの合成
4 おわりに

第25章 植物性ポリウレタンの開発  (宇山浩)
1 はじめに
2 植物油脂を用いるバイオマスプラスチック
3 植物油脂を用いるバイオポリウレタン
4 おわりに
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