(57)【要約】【課題】未利用資源である補強材を高添加率で配合し、注型成形ができる均一な発泡構造を有するポリウレタンフォーム並びに安価な補強材含有ポリウレタンフォームを提供することにある。【解決手段】即ち本発明は、未利用資源の有効利用ができかつ低粘度の注入発泡法ができるウレタン樹脂組成物を提供するにあたり、補強材、ウレタン樹脂並びに界面活性剤を配合することで、ウレタン樹脂組成物の粘度を下げることで微細構造の注型成形物が得られ、未利用資源の有効活用ができ、安価な補強材含有ポリウレタンフォームを提供することができた。家電製品等の包装梱包資材、建築資材、電気製品の断熱材として広く利用が望める。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強材、ウレタン樹脂および界面活性剤を含むことを特徴とする補強材含有ポリウレタンフォーム。
【請求項２】
補強材が、大豆加工品粉砕物、パン粉砕物、木粉および／またはこれらの混物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の補強材含有ポリウレタンフォーム。
【請求項３】
界面活性剤が、脂肪酸エステル、脂肪酸グリセリド、ショ糖脂肪酸エステル、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物および／またはこれらの混物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の補強材含有ポリウレタンフォーム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の補強材含有ポリウレタンフォームからなる注型成形物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、補強材、ウレタン樹脂および界面活性剤を含む、生産性、製造コストに優れ、かつ未利用資源を有効に活用ができる補強材含有ポリウレタフォーム成形物を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のポリウレタンフォームは、主原料としてのポリオール成分、原材料であるイソシアネート成分、そして水などの発泡剤、触媒、整泡剤等から成る組成物を混合・攪拌し、型等に注入しポリウレタンフォーム成形物を製造する方法があった。
【０００３】
充填材あるいは補強材をウレタン樹脂組成物に添加する方法が提案されているが、充填材あるいは補強材を添加すると粘度が高くなり、流動性が抑制され注型が難しく微細化工ができなく、また、気泡構造が荒くなり、重質なポリウレタンフォームとなる問題がある。ポリウレタンフォームは、建材、家具、自動車部品等に広く使用されて来ているが、近年、地球環境全般への関心が高まる共に未利用資源の利用が期待されてきている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６―２４８０４２号公報
【特許文献２】
特開平７―２２４１８０号公報
【特許文献３】
特開平９―１２５０７８号公報
【特許文献４】
特開２０００―３１９３５０号公報
【特許文献５】
特開２００１―３５４７３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、未利用資源である補強材を有効利用すると共に、このウレタン樹脂組成物を型に注入する時の粘度を低くし、安価に製造することのできる補強材含有ポリウレタンフォームを提供することをその課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討の結果、補強材、ウレタン樹脂および界面活性剤を含むことで、上記の課題を解消した補強材含有ポリウレタンフォームを提供できることを見出し本発明の完成に至った。すなわち、ウレタン樹脂は、主原料としてのポリオール成分、原材料であるイソシアネート成分、そして水などの発泡剤、触媒、整泡剤等から成る組成物である。補強材とウレタン樹脂成分との分散性・流動性及び相溶性等を付与する界面活性剤を配合することで低粘度のウレタン樹脂組成物が得られる。
【０００７】
食パンの耳、オカラ、木粉、コーヒー抽出残渣、セルロース等の補強材には、ポリオール成分と同様な高級多価アルコール類（ＯＨ基）が含有し、イソシアナート成分と架橋反応しウレタン構造体を形成されるので、単なる増量材でなくウレタン樹脂のポリオール成分として利用され、未利用資源で一部代替することが可能である。
【０００８】
請求項１では、補強材、ウレタン樹脂および界面活性剤を含むことを特徴とする補強材含有ポリウレタンフォームを要旨とした。請求項２では、補強材が、大豆加工品粉砕物、パン粉砕物、木粉および／またはこれらの混物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の補強材含有ポリウレタンフォームを要旨とした。
【０００９】
請求項３では、界面活性剤が、脂肪酸エステル、脂肪酸グリセリド、ショ糖脂肪酸エステル、ナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮合物および／またはこれらの混物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の補強材含有ポリウレタンフォームを要旨とした。請求項４では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の補強材含有ポリウレタンフォームからなる注型成形物を要旨とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に説明する。補強材としては、豆腐製造時発生する大豆加工品の乾燥粉砕物（オカラ）、パン製造で発生する食パンの耳、規格外品、サンドイッチ製造工程で発生するパンの耳等の乾燥したパン粉砕、製材過程で発生す木粉や繊維の粉末等を挙げることができ、用途に応じて、単独及び／または併用して用いることが出来る。
【００１１】
補強材中の水分含有率は、１５％以下が好ましく、１５％以上であるとイソシアネート成分との反応性が悪くなりポリウレタンフォームの気泡構造が粗くなり充分な強度が得られない。補強材の粒度は、８０メッシュパスが好ましく、８０メッシュ以下の粗い補強材は、ウレタン樹脂との混合が不均一になり分散性・流動性が悪くなる。
【００１２】
補強材の添加量は、ポリウレタンフォーム組成物中好ましくは５〜４０％で、５％以下であると製造コストメリットが少なく好ましくない。４０％以上配合すると、ウレタン樹脂組成物の粘度が高くなり、型に注入が困難になり良品の成形物が得られない。補強材の添加方法は、ポリオール成分あるいはイソシアネート成分のいずれかに添加することができるが、好ましくは、粘度等を考慮するとポリオール成分に配合することが好ましい。
【００１３】
界面活性剤は、ウレタン成分と補強材の分散性、流動性向上、可塑化、相溶性等を付与するために配合される。界面活性剤としては、脂肪酸エステル（ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等）、脂肪酸グリセライド（グリセリンモノ脂肪酸エステル、グリセリンジアセテートモノラウレート、ジグリセリンステアレート等）、高級アルコール脂肪酸エステル（ステアリルステアレート等）、ショ糖脂肪酸エステル（ショ糖ステアリン酸エステル、ショ糖パルミチン酸エステル、ショ糖ラウリン酸エステル、ショ糖混合脂肪酸エステル等）、ナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮合物等および／またはこれらの混合物からなる群から選択され用いることができる。
【００１４】
その添加率は、０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜５重量部である。０．１重量部以下では，組成物の流動性，分散性、潤滑性等が充分でなく、１０重量部以上では、機械的強度が十分に得られなく好ましくない。
【００１５】
ウレタン樹脂は、主原料としてのポリオール成分、イソシアネート成分、そして水などの発泡剤、重合触媒、整泡剤等から成る組成物である。ポリオール成分は、たとえばポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、グリセリン等および／またはこれらの混合物からなる群から選択され用いることができる。イソシアネート成分は、ポリウレタンフォームに用いられる芳香族系、脂肪族系および複素環系のイソシアネートを用いることができる。
【００１６】
その具体例として４，４−ジフェニールメタンジイソシアネート（ＭＤＩ），トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ），１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等および／またはこれらの混合物からなる群から選択され用いることができる。通常ウレタン樹脂に用いられるものでよく、ポリウレタンフォームの物性、用途に応じて適宜選択でき、特に限定されないが、イソシアネートと水酸基との当量比（ＮＣＯ：ＯＨ）が１００：９０〜１３０（比率）となるように混合することが好ましい。
【００１７】
ポリオール成分とイソシアネート成分の重合反応触媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、エチレンジアミン等のアミン類とジ−ｎ−ブチルスズジラウリン酸、オクチル酸スズ等の有機金属化合物が用いられる。さらに、ポリウレタンフォームの性能をより改善するための気泡調整剤・安定化剤シリコン系の界面活性剤等を用いることができる。重合方法は、プレポリマー法あるいはワンショット法のいずれの方法でもよい。
【００１８】
補強材含有ポリウレタンフォームは、高含有率の補強材を配合したにかかわらずウレタン樹脂組成物の粘度が低いため、細かな構造のもの、大型の形状のものまで、特殊な装置を用いることなく容易にウレタン樹脂組成物を注入することで任意の形状品を注入成形加工することができる。
【００１９】
本発明の補強材含有ポリウレタンフォームには、所望の特性並びに用途等に応じて、該樹脂組成物の特性を阻害しない範囲で公知のウレタン樹脂用添加剤を任意に配合することができる。例えば充填材としてタルク、炭酸カルシウム等を添加することができる。また、香料，着色料，酸化防止剤、難燃剤、抗菌剤等の有用な添加剤を配合することができる。また、通常のポリウレタンフォームを製造するときには、一般的な液体を混合に用いられている公知の装置によって行なえばよい。
【００２０】
【実施例】
以下に示す原料を用いてポリウレタンフォームを調整した。
パンの耳粉砕物：食パン製造工程からでる食パンの耳を乾燥し含水率３％のものを粉砕し、８０メッシュの篩をパスしたもの。大豆加工品粉砕物：豆腐製造過程で発生したオカラを乾燥し含水率４．５％のものを粉砕し、８０メッシュの篩をパスしたもの。
【００２１】
木粉：杉の製材過程で発生した木粉を乾燥し含水率４％のものを粉砕し、８０メッシュの篩をパスしたもの。ポリオール成分：ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ，分子量４００，３官能）。液化植物性ポリオール成分：木粉をポリオール成分と酸触媒下で液化したされた植物性ポリオール（バイオオール、フジカーボン社製）。イソシアネート成分：ジフェニルメタンジイソシアネート含有組成物（ＭＤＩ）。重合反応触媒：オクチル酸スズ。気泡調整剤：シリコン系気泡調整剤。
【００２２】
実施例１  このようにして得られたパンの耳粉砕物を表１に示す割合で加え、ＰＰＧ５０ｇとソルビタンステアレート１ｇをホモジナイザーを用いて分散・攪拌した物にオクチル酸スズ０．０６ｇとシリコン系気泡調整剤０．０２ｇを添加し、さらにＭＤＩ５５ｇを加えホモジナイザーにかけ、反応が始まり発熱してきたところで、１５＊１８＊４ｃｍの型に注入し発泡させ、ポリウレタンフォームを調整した。
【００２３】
実施例２  上記大豆加工品粉砕物３０ｇ、ＰＰＧ５０ｇとショ糖ステアリン酸エステル１ｇをホモジナイザーを用いて分散・攪拌した物にオクチル酸スズ０．０６ｇとシリコン系気泡調整剤０．０２ｇを添加し、さらにＭＤＩ６０ｇを加えホモジナイザーにかけ、反応が始まり発熱してきたところで、１５＊１８＊４ｃｍの型に注入し発泡させ、ポリウレタンフォームを調整した。
【００２４】
実施例３  上記木粉３０ｇ、ＰＰＧ５０ｇとグリセリンジアセトモノラウレート１．２ｇをホモジナイザーを用いて分散・攪拌した物にオクチル酸スズ０．０５ｇとシリコン系気泡調整剤０．０３ｇを添加し、さらにＭＤＩ５５ｇを加えホモジナイザーにかけ、反応が始まり発熱してきたところで、１５＊１８＊４ｃｍの型に注入し発泡させ、ポリウレタンフォームを調整した。
【００２５】
実施例４  上記パンの耳粉砕物３５ｇ、液化植物性ポリオール成分５０ｇとグリセリンジアセトモノラウレート１．２ｇをホモジナイザーを用いて分散・攪拌した物にオクチル酸スズ０．０６ｇとシリコン系気泡調整剤０．０３ｇを添加し、さらにＭＤＩ６５ｇを加えホモジナイザーにかけ、反応が始まり発熱してきたところで、１５＊１８＊４ｃｍの型に注入し発泡させ、ポリウレタンフォームを調整した。
【００２６】
実施例５上記パンの耳粉砕物３５ｇ、液化植物性ポリオール成分５０ｇとナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物マクネシウ塩０．６ｇをホモジナイザーを用いて分散・攪拌した物にオクチル酸スズ０．０６ｇとシリコン系気泡調整剤０．０３ｇを添加し、さらにＭＤＩ６０ｇを加えホモジナイザーにかけ、反応が始まり発熱してきたところで、１５＊１８＊４ｃｍの型に注入し発泡させ、ポリウレタンフォームを調整した。
【００２７】
比較例１  上記パンの耳粉砕物３０ｇ、ＰＰＧ５０ｇをホモジナイザーを用いて分散・攪拌した物にオクチル酸スズ０．０６ｇとシリコン系気泡調整剤０．０２ｇを添加し、さらにＭＤＩ６０ｇを加えホモジナイザーにかけ、反応が始まり発熱してきたところで、１５＊１８＊４ｃｍの型に注入し発泡させ、ポリウレタンフォームを調整した。
【００２８】
比較例２  上記パンの耳粉砕物の篩５０〜８０メッシュ３０ｇとＰＰＧ５０ｇをホモジナイザーを用いて分散・攪拌した物にオクチル酸スズ０．０６ｇとシリコン系気泡調整剤０．０２ｇを添加し、さらにＭＤＩ６０ｇを加えホモジナイザーにかけ、反応が始まり発熱してきたところで、１５＊１８＊４ｃｍの型に注入し発泡させ、ポリウレタンフォームを調整した。
【００２９】
実施例１〜５並びに比較例１，２で得られたポリオール組成物（補強材、界面活性剤、重合触媒、気泡剤）の粘度並びにこのポリオール組成物にＭＤＩ含有組成物を加えホモジナイザー３０秒かけた直後の粘度をＢ型回転粘度計で粘度を測定した。得られた補強材含有ポリウレタンフォームの発泡倍率を測定した。測定法は、下記のとおりで、実施例１の結果を表１に、実施例２〜５及び比較例１，２の結果を表２に示した。
１）    粘度測定温度３０度
２）    ポリウレタンフォームの発泡倍率は、発泡容積／ウレタン樹脂組成物の重量。
【００３０】
【表１】
2004250508.tif 000002
【００３１】
【表２】
2004250508.tif 000003
【００３２】
実施例１で得られた結果は、ポリオール成分に対するパンの耳粉砕物比率が高くなるほど粘度が高く、気泡構造く強度も低い。比較例１，２のとおり分散剤を配合しないとウレタン樹脂組成物の粘度が高くなり、注入が困難となり発泡倍率の低い補強材含有ポリウレタンフォームであった。補強材の粒度（５０〜８０メッシュ）が粗い発泡性が好ましくなかった。