JP2000119509A - セルロース系材料複合ポリウレタン樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

セルロース系材料複合ポリウレタン樹脂組成物の製造方法

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JP2000119509A
JP2000119509A JP10303195A JP30319598A JP2000119509A JP 2000119509 A JP2000119509 A JP 2000119509A JP 10303195 A JP10303195 A JP 10303195A JP 30319598 A JP30319598 A JP 30319598A JP 2000119509 A JP2000119509 A JP 2000119509A
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cellulosic material
polyurethane resin
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acids
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Shinji Nakagawa
川 伸 司 中
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Hokuetsu Paper Mills Ltd
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Hokuetsu Paper Mills Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、セルロース系材料の有効利
用に際し、製造工程、成型工程及び再利用のすべてに合
理的な製造方法を提供することにある。 【解決手段】 本発明に係るセルロース系材料複合ポリ
ウレタン樹脂組成物の製造方法は、セルロース系材料を
不飽和ポリエステル合成段階で溶解し、均一な溶融物と
なし、該溶融物をポリイソシアネートで反応させてなる
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、不飽和ポリエステ
ル合成系をセルロース系材料の均一な溶融物を得る溶融
系として利用し、不飽和基、カルボキシル基、水酸基、
および水分をポリイソシアネートで反応処理する事によ
り得られるセルロース系材料複合ポリウレタン樹脂組成
物の製造方法に関するものであり、合理的なセルロース
系材料の利用手段を提供する画期的なものである。該製
造方法によるセルロース系材料複合ポリウレタン樹脂組
成物は成型加工が施され、さまざまな産業分野での利用
が可能である。一例として、植木鉢、育苗資材などの農
業資材として、又は、合成板などの建築資材として、更
に軽量ブロックなどの土木資材として利用できる。
【0002】
【従来の技術】ポリエステル樹脂は、グリコール/アル
コール/不飽和二塩基酸/飽和二塩基酸/単量体/触媒
/促進剤/充填剤から構成され、比較的低コストで、広
く利用されているが、単量体の取扱いに細心の注意と設
備を必要とする。ポリウレタン樹脂は、ホルマリン系樹
脂の代替えとして注目され、更にエステル基導入ポリウ
レタン樹脂の生分解性もクローズアップされているが、
原料コストが高いという問題を残している。
【0003】近年、環境問題がクローズアップされ、石
油系樹脂へのセルロース系材料の有効活用が強く望ま
れ、複合樹脂組成物が開発されている状況である。しか
しながら、利用に際しセルロース系材料を何等かの方法
で利用しやすい形状に加工する必要がある。例えば、機
械的粉砕処理により、綿状化、繊維状化を行い、充填剤
又は複合資材としての利用が挙げられるが、このような
機械的処理の場合、設備および作業性の悪さから、簡易
に大規模実用化することは難しい。
【0004】この問題を解決する方法として、セルロー
ス系材料をポリエチレングリコール/グリセリン/硫酸
系で溶解する方法が報告されているが、この系によるセ
ルロース溶解処理は、溶解用薬品の原料コスト面から他
の樹脂価格と比較し有利とは言えず、特に、廃棄物処理
を適用する場合、いわゆるセルロース系材料再生品のコ
スト高を招きかねない。このように、セルロース系材料
及びそれらの廃棄物の有効活用がせばめられる状況であ
り、合理的なセルロース系材料複合ポリウレタン樹脂組
成物の製造方法に関する開発が強く望まれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、セルロース
系材料の有効利用に際し、製造工程、成型工程及び再利
用のすべてに合理的な製造方法を提供することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、セルロース系材料の合理的溶融方法を鋭意検討した
結果、不飽和ポリエステル合成段階で、セルロース系材
料を均一に溶融出来ることを見出した。更に生成した不
完全な不飽和ポリエステルにイソシアネートを添加する
ことにより、容易に成型体を得た。これにより、廃棄物
を含むセルロース資源の有効利用を飛躍的に図る事が出
来る事を見出し本発明を完成させるに到った。
【0007】即ち、本発明に係るセルロース系材料複合
ポリウレタン樹脂組成物の製造方法は、セルロース系材
料を不飽和ポリエステル合成段階で溶解し、均一な溶融
物となし、該溶融物をポリイソシアネートで反応させて
なるものである。
【0008】上記セルロース系材料の溶融は、セルロー
ス系材料溶融系の温度を70℃以上に加温し、セルロー
ス系材料を不飽和ポリエステル合成系に溶融させ温度を
160℃まで上昇させ脱水縮合を行わせるようにしたも
のである。
【0009】セルロース系材料の溶融系の組み合わせと
しては、不飽和二塩基酸類/グリコール類/無機酸類か
らなる系、不飽和二塩基酸類/飽和二塩基酸類/グリコ
ール類/無機酸類からなる系、不飽和二塩基酸類/グリ
コール類/アルコール類/無機酸類からなる系、不飽和
二塩基酸類/飽和二塩基酸類/グリコール類/アルコー
ル類/無機酸類からなる系、またはこれらの系にルイス
酸もしくは多塩基酸を併用する系を使用するようにした
ものである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明は、不飽和ポリエステル合
成段階でセルロース溶融処理を並行して行い、残基をポ
リイソシアネートで処理する事によりセルロース系材料
複合ポリウレタン樹脂組成物を得る製造方法である。
【0011】セルロース系材料として、木材パルプ、非
木材パルプ、マーセル化パルプ、古紙パルプ、新聞紙、
紙および紙製品、溶媒再生セルロース、ビスコース、酢
酸セルロース、セルロースフィラー、および以上の廃棄
物を使用できる。必要により、以上の裁断物、粉砕物、
微粉砕物、酸処理物、アルカリ処理物も使用できるが合
理的処理の観点から、粗砕物の形態で利用する事が好ま
しい。
【0012】セルロース系材料の溶融系として、不飽和
ポリエステル合成系を利用する。その溶融系構成要素と
して、不飽和二塩基酸としてマレイン酸、無水マレイン
酸、フマル酸、メサコン酸、塩素化マレイン酸が使用で
きる。好ましくは、無水マレイン酸である。飽和二塩基
酸としてフタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、アジ
ピン酸、セバチン酸、テトラクロール無水フタル酸が使
用できる。グリコール類としてエチレングリコール、ジ
エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピ
レングリコール、ブチレングリコール、ブテンジオール
が使用できる。アルコール類として、アリルアルコー
ル、グリセリンが使用できる。無機酸類として、硫酸、
リン酸、酢酸が使用できる。この他にルイス酸、多塩基
酸が使用できる。溶融系の組み合わせとして、不飽和二
塩基酸類/グリコール類/無機酸類からなる系、不飽和
二塩基酸類/飽和二塩基酸類/グリコール類/無機酸類
からなる系、不飽和二塩基酸類/グリコール類/アルコ
ール類/無機酸類からなる系、不飽和二塩基酸類/飽和
二塩基酸類/グリコール類/アルコール類/無機酸類か
らなる系およびルイス酸または多塩基酸を併用する系を
使用できる。
【0013】ポリイソシアネートとして、トルエンジイ
ソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘ
キサメチレンジイソシアネート、2,2,4(2,4,
4)トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、変性
トルエンジイソシアネート、変性ジフェニルメタンジイ
ソシアネートが使用できる。好ましくは、ピュアまたは
ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネートであ
り、更に好ましくは、ポリメリックジフェニルメタンジ
イソシアネートである。
【0014】セルロース系材料の溶融方法は、[001
2]に提示したセルロース系材料溶融系の温度を70℃
以上に加温し、セルロース系材料を不飽和ポリエステル
合成系に溶融させ温度を160℃まで上昇させ脱水縮合
を行わせる。その後、[0013]に提示したイソシア
ネート類を加え、セルロース系材料複合ポリウレタン樹
脂組成物となす。
【0015】セルロース系材料の溶融組成物に[001
3]に提示したイソシアネート類を加え、セルロース系
材料複合ポリウレタン樹脂組成物となす際に、酸度調整
を目的として、炭酸カルシュウム、炭酸ナトリュウム、
炭酸水素ナトリュウム、炭酸アンモニュウム、水酸化カ
ルシュウム、水酸化ナトリュウム、水酸化マグネシュウ
ム、尿素、アミン類を添加する事ができる。
【0016】セルロース系材料の溶融組成物に[001
3]に提示したイソシアネート類を加え、セルロース系
材料複合ポリウレタン樹脂組成物となす際に、イソシア
ネート類の粘度調整または、バイオマス原料の配合比を
増す目的で、ポリイソシアネートに粉砕、破砕、または
微粉砕したセルロース系材料または、澱粉、穀物粉を加
え十分混合した状態で使用する事ができる。
【0017】以上により合成されたセルロース系材料複
合ポリウレタン樹脂組成物の成型方法として、押出成
型、射出成型、プレス成型等が採用できるが、本発明
は、これら成型方法に制限されるものでは無く、更にそ
の他樹脂と混合し利用する方法として、高速ミキサー、
ヘンシルミキサーによる混合方法が採用できるが、本発
明は、これら混合設備に制限されるものでも無い。
【0018】
【実施例】実施例1 不飽和二塩基酸として無水マレイン酸35重量部、グリ
コール類としてエチレングリコール35重量部、アルコ
ール類としてグリセリン5重量部、無機酸類として硫酸
0.5重量部を加えたセルロース溶融系を調整し、70
℃に加温し、無水マレイン酸を完全に溶解後、セルロー
ス系材料として破砕した新聞古紙10重量部を混合し
た。加温を継続し、120℃に達した時点で更に、破砕
した新聞古紙10重量部を混合し160℃まで昇温し、
その状態で新聞古紙溶融物を得た。その後、80℃まで
冷却し、ポリイソシアネートとしてポリメリックジフェ
ニルメタンジイソシアネート(NCO含量;31wt
%)を50重量部添加混合し、セルロース系材料複合ポ
リウレタン樹脂組成物を得た。
【0019】実施例2 不飽和二塩基酸として無水マレイン酸35重量部、飽和
二塩基酸としてアジピン酸20重量部、グリコール類と
してエチレングリコール45重量部、アルコール類とし
てグリセリン5重量部、無機酸類として硫酸1.0重量
部を加えたセルロース溶融系を調整し、80℃に加温
し、無水マレイン酸を完全に溶解後、セルロース系材料
として破砕した新聞古紙15重量部を混合した。加温を
継続し、120℃に達した時点で更に、破砕した新聞古
紙20重量部を混合し160℃まで昇温し、その状態で
新聞古紙溶融物を得た。その後、80℃まで冷却し、ポ
リイソシアネートとしてポリメリックジフェニルメタン
ジイソシアネート(NCO含量;31wt%)を70重
量部添加混合し、セルロース系材料複合ポリウレタン樹
脂組成物を得た。
【0020】実施例3 不飽和二塩基酸として無水マイレン酸35重量部、飽和
二塩基酸としてアジピン酸20重量部、グリコール類と
してエチレングリコール45重量部、アルコール類とし
てグリセリン5重量部、無機酸類として硫酸1.0重量
部を加えたセルロース溶融系を調整し、80℃に加温
し、無水マレイン酸を完全に溶解後、セルロース系材料
として破砕した新聞古紙20重量部を混合した。加温を
継続し、120℃に達した時点で更に、破砕した新聞古
紙20重量部を混合し160℃まで昇温し、その状態で
新聞古紙溶融物を得た。その後、80℃まで冷却し、ポ
リイソシアネートとしてポリメリックジフェニルメタン
ジイソシアネート(NCO含量;31wt%)を70重
量部添加混合し、セルロース系材料複合ポリウレタン樹
脂組成物を得た。
【0021】実施例4 不飽和二塩基酸として無水マレイン酸35重量部、飽和
二塩基酸としてアジピン酸20重量部、グリコール類と
してエチレングリコール45重量部、アルコール類とし
てグリセリン5重量部、無機酸類として硫酸1.0重量
部を加えたセルロース溶融系を調整し、80℃に加温
し、無水マレイン酸を完全に溶解後、セルロース系材料
として破砕した新聞古紙15重量部を混合した。加温を
継続し、120℃に達した時点で更に、破砕した新聞古
紙20重量部を混合し160℃まで昇温し、その状態で
新聞古紙溶融物を得た。その後、80℃まで冷却し、ポ
リイソシアネートとしてポリメリックジフェニルメタン
ジイソシアネート(NCO含量;31wt%)を90重
量部にセルロースフィラー20重量部を加え、添加混合
し、セルロース系材料複合ポリウレタン樹脂組成物を得
た。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、合理的にさまざまなセ
ルロース系材料複合ポリウレタン樹脂組成物を得る事が
でき、セルロース系材料の有効活用に寄与する事が可能
でとなる。特に、セルロース系材料が均質に配合される
ため成型用材料として、容易に利用可能となるものであ
る。また本発明は、廃棄物を含むセルロース資源の有効
利用を飛躍的に図る事が出来、セルロース系材料の有効
利用に際し、製造工程、成型工程及び再利用のすべてに
合理的な製造方法を提供することができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セルロース系材料を不飽和ポリエステル
    合成段階で溶解し、均一な溶融物となし、該溶融物をポ
    リイソシアネートで反応させてなるセルロース系材料複
    合ポリウレタン樹脂組成物の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記セルロース系材料の溶融は、セルロ
    ース系材料溶融系の温度を70℃以上に加温し、セルロ
    ース系材料を不飽和ポリエステル合成系に溶融させ温度
    を160℃まで上昇させ脱水縮合を行わせることを特徴
    とする請求項1記載のセルロース系材料複合ポリウレタ
    ン樹脂組成物の製造方法。
  3. 【請求項3】 セルロース系材料の溶融系の組み合わせ
    として、不飽和二塩基酸類/グリコール類/無機酸類か
    らなる系、不飽和二塩基酸類/飽和二塩基酸類/グリコ
    ール類/無機酸類からなる系、不飽和二塩基酸類/グリ
    コール類/アルコール類/無機酸類からなる系、不飽和
    二塩基酸類/飽和二塩基酸類/グリコール類/アルコー
    ル類/無機酸類からなる系、またはこれらの系にルイス
    酸もしくは多塩基酸を併用する系を使用することを特徴
    とする請求項1又は2記載のセルロース系材料複合ポリ
    ウレタン樹脂組成物の製造方法。
JP10303195A 1998-10-12 1998-10-12 セルロース系材料複合ポリウレタン樹脂組成物の製造方法 Withdrawn JP2000119509A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2002077077A3 (en) * 2001-03-22 2003-04-17 Cycletec Ltd Composite materials made from treated cellulose and plastic
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