(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ヒドロキシ基を含有する植物質粉末及び／又は短繊維と、（ｂ）糖蜜及び／又はリグニンと、（ｃ）ポリエステルポリオールと、（ｄ）ポリイソシアネートとの反応生成物であるポリウレタンのシートからなり、
（ｉ）該植物質粉末の平均粒径が０．５〜５．０ｍｍであること、
（ii）該植物質短繊維の平均の太さが０．５〜３．０ｍｍ、その長さが５０ｍｍ以下であること、
（iii)該植物質粉末及び／又は短繊維の含有量が、ポリウレタンに対して０．５〜２０重量％であること、
（iv）該糖蜜及び／又はリグニンの含有量が、ポリウレタンに対して１〜２０重量％であること、
（ｖ）該ポリエステルポリオールの含有量が、ポリウレタンに対して１０〜４５重量％であること、
（vi）ポリイソシアネートの含有量が、ポリウレタンに対して３０〜７０重量％であること、
を特徴とする生分解性エラストマーシート。
【請求項２】
請求項１のエラストマーシートからなる床材。
【請求項３】
請求項１のエラストマーシートからなる壁材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生分解性エラストマーシート、床材及び壁材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまでに生産されてきた合成高分子は、古くから存在する天然高分子とは異なり、自然の循環システムには組み入れにくいため、廃棄プラスチックは地球環境の劣化を引き起こし大きな問題となっている。
一方、綿、麻、木材、でんぷん等の植物性成分は廃棄されれば土壌中の微生物によって自然に分解され、再び炭酸ガスや肥料として植物に取り込まれる。
これまでに、本発明者らは、糖蜜やリグニン等の生分解性材料をベースとする各種の生分解性ポリウレタン及び複合材料について研究してきた。今回、これらの生分解性材料をベースとするポリウレタンにおいて、糖蜜及び／又はリグニンと植物物質粉末とを併用するかあるいは糖蜜及び／又はリグニンと繊維を併用することで、優れた強度、弾性率、靭性及び適度な色調を有する床材や壁材等として好適な生分解性ポリウレタンエラストマーシートが得られることを見出した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、生分解性にすぐれるとともに、安価に製造することのできるエラストマーシート及び該エラストマーシートからなる床材及び壁材を提供することをその課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、（ａ）ヒドロキシ基を含有する植物質の粉末及び／又は短繊維と、（ｂ）糖蜜及び／又はリグニンと、（ｃ）ポリエステルポリオールと、（ｄ）ポリイソシアネートとの反応生成物であるポリウレタンシートからなり、
（ｉ）該植物質粉末の平均粒径が０．５〜５．０ｍｍであること、
（ｉｉ）該植物質短繊維の平均の太さが０．５〜３．０ｍｍで、その長さが５０ｍｍ以下であること、
（ｉｉｉ）該植物質粉末及び／又は短繊維の含有量が、ポリウレタンに対して０．５〜２０重量％であること、
（ｉｖ）該糖蜜及び／又はリグニンの含有量が、ポリウレタンに対して１〜２０重量％であること、
（ｖ）該ポリエステルポリオールの含有量が、ポリウレタンに対して１０〜４５重量％であること、
（ｖｉ）該ポリイソシアネートの含有量が、ポリウレタンに対して３０〜７０重量％であること、
を特徴とする生分解性エラストマーシートが提供される。
また、本発明によれば、前記生分解性エラストマーシートからなる床材又は壁材が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明において用いるヒドロキシル基含有植物質粉末としては、パルプ粉末、バガス粉末、木粉末、茶殻粉末、コーヒー豆粉末等の各種天然高分子粉末が挙げられる。この植物質高分子粉末の平均粒径は、０．５〜５．０ｍｍ、好ましくは０．６〜２．０ｍｍである。植物質高分子粉末の平均粒径が前記範囲より大きくなると、混合が不均一となり、ポリイソシアネートとの反応性も悪くなり、又前記範囲より小さくなると得られるポリウレタンの圧縮強度や弾性率が低下する。本発明において用いるヒドロキシル基含有植物質短繊維としては、木綿繊維、麻繊維、バナナ繊維、パルプ、木材、ヤシ殻繊維等の植物質天然高分子繊維が挙げられる。この植物質高分子繊維の平均の太さは、０．５〜３．０ｍｍ、好ましくは０．７〜２．０ｍｍである。繊維の長さは５０ｍｍ以下、好ましくは３０ｍｍ以下であり、その下限値は０．５ｍｍ程度である。植物質高分子短繊維の寸法は前記より大きくなると、混合が不均一となり、ポリイソシアネートとの反応性も悪くなる。また前記範囲より小さくなると得られるポリウレタンの圧縮強度や弾性率が低下する。
【０００６】
本発明で用いる糖蜜としては、精糖蜜も使用し得るが、そのコストの点から、廃糖蜜が好ましく使用される。また、本発明で用いるリグニンとしては、パルプ製造に際して副生されるリグニン又はその変性体が用いられる。
本発明で用いるポリエステルポリオールとしては、１分子中に水酸基を２〜４個含有する従来公知のものが用いられる。その数平均分子量は、１００〜６０００、好ましくは２００〜３０００である。
このものは、従来公知の方法に従い、ジカルボン酸とジオールとを縮合反応させることにより製造される。
【０００７】
本発明で用いるポリイソシアネートとしては、脂肪族系ポリイソシアネート、脂環族系ポリイソシアネートおよび芳香族系ポリイソシアネートの他、それらの変性体が包含される。脂肪族系ポリイソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネートが挙げられ、脂環族系ポリイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネートが挙げられる。芳香族系ポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス（イソシアネートフェニル）チオホスフェート等が挙げられる。ポリイソシアネート変性体としては、例えば、ウレタンプレポリマー、ヘキサメチレンジイソシアネートビューレット、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリマー、イソホロンジイソシアネートトリマー等が挙げられる。
【０００８】
本発明により生分解性エラストマーシートを製造するには、先ず、糖蜜及び／又はリグニン（以下、糖蜜等ともいう）との混合液を調製し、さらに、この混合液に前記植物質の粉末や短繊維（以下、単に高分子ともいう）及びポリエステルポリオールを均一に混合してペースト状の混合物を得る。
本発明では、前記のようにして得られたペースト状混合物に、ポリイソシアネートを添加混合し、ウレタン化反応を行わせてプレポリマーを得る。
【０００９】
本発明で用いる糖蜜及び／又はリグニン（以下、糖蜜等ともいう）の使用割合は、ポリウレタン原料成分の合計量に対して、１〜２０重量％、好ましくは３〜１０重量％である。
本発明で用いるポリエステルポリオールの使用割合は、ポリウレタン原料成分の合計量に対して、１０〜４５重量％、好ましくは２０〜４０重量％である。
なお、糖蜜及び／又はリグニンは、好ましくはポリエステルポリオール１重量部に対して０．０１〜０．５重量部、より好ましくは０．０５〜０．４重量部用いるとよい。
【００１０】
本発明で用いる前記植物質の粉末や短繊維（以下、単に高分子ともいう）の使用割合は、ポリウレタン原料成分の合計量に対して０．５〜２０重量％、好ましくは２〜１０重量％である。高分子の使用割合が多すぎると、ポリウレタンマトリクスの力学特性が顕著になり、得られるポリウレタン複合体の圧縮強度、弾性率等の物性が低下するので好ましくない。一方、高分子の使用割合が少なすぎても、得られるポリウレタンの微生物分解性が低下するとともに、圧縮強度、弾性率等が低下するので好ましくない。
【００１１】
本発明でプレポリマーを得るための前記ウレタン化反応において、その反応温度は、１０〜１５０℃、好ましくは２０〜１２０℃であり、圧力は常圧又は加圧が採用される。ポリイソシアネートの使用割合は、高分子やポリエステルポリオール、糖蜜等に含まれる全ヒドロキシル基の当量数に対し、そのイソシアネート基当量数で０．５〜１．５倍当量、好ましくは０．７〜１．３倍当量である。通常、ポリウレタン原料成分の合計量に対して１〜３０重量％、好ましくは５〜２５重量％である。本発明においては、原料混合物には、ウレタン化反応用の触媒を添加するのが好ましく、このような触媒としては、スズ系やアミン系等の従来公知のものを用いることができる。
【００１２】
本発明においては、前記のようにして得られたスラリー状のプレポリマーは、これをシート状に成形し、熱加工することにより、エラストマーシートとすることができる。この場合、その熱加工温度は２０〜１８０℃、好ましくは５０〜１５０℃である。また、その圧力は、常圧〜３００ｋｇ／ｃｍ２、好ましくは５０〜１５０ｋｇ／ｃｍ２である。
【００１３】
本発明のエラストマーシートにおいて、その密度は、０．３〜１．２ｇ／ｃｍ３、好ましくは０．５〜１．１ｇ／ｃｍ３である。その厚さは、０．５〜１０ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍである。その弾性率は５〜１００ＭＰａ、好ましくは１５〜７０ＭＰａである。その強度は、１〜３ＭＰａ、好ましくは２〜３ＭＰａである。その破断ひずみは、５〜３０％、好ましくは１３〜２５％である。その破断エネルギーは、０．５〜２Ｊ、好ましくは０．８〜１．５Ｊである。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のエラストマーシートは、その成分組成からわかるように、生分解性の非常にすぐれたものであり、しかも多量用いた植物質の粉末や短繊維自体もウレタン化反応をしてポリウレタンシートに組込まれることから、圧縮強度、弾性率等の機械的特性においても非常にすぐれたものである。また、本発明のポリウレタンシートは、糖蜜を含むことから、剛性にすぐれるとともに、その製造コストが安価であるという利点を有する。
【００１５】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
なお、以下に示した弾性率等の試験法は次の通りである。
（１）試験法：引張試験
（２）試験装置：島津製作所社製、製品名「ＡＧ１０ＴＢ」
（３）試験片形状：短冊型（３×１５×１００ｍｍ）
（４）試験速度：５ｍｍ／分
（５）弾性率：応力ひずみ曲線の初めの線形部分の傾き
（６）強度：最大荷重から求めた応力
（７）破断ひずみ：破断時の試験片の伸びから求めたひずみ
（８）破断エネルギー：破断時などの応力ひずみ曲線の下側面積
【００１６】
実施例１
糖蜜（ポリオール）１０、リグニン（ポリオール）１０部、シリコン界面活性剤０．１部及びスズ系触媒０．１部をよく混合し、この混合物に所定量の繊維（パームオイル製造工程残さ）及びポリエステルポリオール３０部を加えて、さらに混合した。得られた混合物に、ジフェニルメタンジイソシアネート１０部とヘキサメチルエレンジイソシアネート４０部の混合物を加えて、室温で攪拌し、得られたプレポリマーを１０ＭＰａ、８０℃で２時間熱プレスして、厚み３ｍｍのシート状エラストマーを得た。表１にその性状を示す。
【００１７】
【表１】
0003567286.tif 000002
【００１８】
なお、前記ポリエステルポリオールは、常温で液状のもので、その平均分子量は約２０００であり、その１分子中に含まれる水産基の数は２である。
また、前記繊維充填量（％）は、全ポリオール量（糖蜜、リグニン及びポリエステルポリオールの合計量）に対する重量％である。
【００１９】
実施例２
実施例１の繊維の代わりに木粉を使用して、同様にしてシート状エラストマーを得た。表２にその強度、弾性率等を示す。
【００２０】
【表２】
0003567286.tif 000003
＊  全ポリオールの重量に対する木粉重量の比率
【００２１】
実施例３
実施例１のサトウキビから得られる糖蜜ポリオールの代わりに果汁から製造した糖蜜ポリオールを使用し、繊維の代わりにジュースの絞り滓を用いて、同様にしてシート状エラストマーを得た。表３にその強度、弾性率等を示す。
【００２２】
【表３】
0003567286.tif 000004
＊  全ポリオールの重量に対するジュースの絞り滓の比率