JP3163540B2 - 生分解性被膜形成材料及び生分解性被膜を有する水溶性又は吸水性固体物質 - Google Patents

生分解性被膜形成材料及び生分解性被膜を有する水溶性又は吸水性固体物質

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JP3163540B2 JP18165098A JP18165098A JP3163540B2 JP 3163540 B2 JP3163540 B2 JP 3163540B2 JP 18165098 A JP18165098 A JP 18165098A JP 18165098 A JP18165098 A JP 18165098A JP 3163540 B2 JP3163540 B2 JP 3163540B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、生分解性被膜形成
材料及び生分解性被膜を有する水溶性又は吸水性固体物
質に関するものである。
【0002】
【従来の技術】固体表面に被膜を形成することは広く行
われている。従来の被膜形成は、家具や建材等の表面に
美感を与えることを目的としたもので、耐久性の良い硬
質被膜を与える合成樹脂塗料が一般的に用いられてい
る。一方、近年においては、生分解性プラスチックが開
発され、フィルムや容器等の成形品材料としての実用化
が進んできている。しかしながら、生分解性プラスチッ
クは、生分解されやすく、耐久性の劣ったものであるこ
とから、塗料としての用途は未だ着想されていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、生分解性被
膜形成材料及び生分解性被膜を有する水溶性又は吸水性
固体物質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、糖蜜及び/又は糖化
合物を濃度0.5〜90重量%含有する多価アルコー
ル(但し、この場合の多価アルコールからは糖骨格を有
する多価アルコールは除かれる)溶液とポリイソシアネ
ートとを予備重縮合反応させて得られる縮合度が10〜
90のポリウレタンプレポリマーの溶液からなる生分解
性被膜形成材料が提供される。また、本発明によれば、
水溶性又は吸水性固体物質の表面の少なくとも一部に生
分解性ポリウレタン被膜を形成させたものからなり、該
生分解性ポリウレタン被膜は前記被膜形成材料を用いて
形成されたものであることを特徴とする生分解性被膜を
有する水溶性固体物質が提供される。
【0005】
【発明の実施の形態】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、本発明で用いる糖化合物に
は、単糖、少糖、多糖、糖アルコール等が包含され、多
価アルコールに可溶性のものであれば任意のものが用い
られる。このような糖化合物には、例えば、グルコー
ス、ガラクトース、キシロース、乳糖、マンノース、タ
ロース、ラムノース、アラビノース、グルコシルマンノ
ース、リキソース、アロース、アルトロース、グロー
ス、イドース、リボース、エリトロース、トレオース、
プシコース、フルクトース、ソルボース、タガトース、
ペンツロース、テトロース、スクロース、マルトース、
イソマルトース、セロビオース、ラクトース、トレハロ
ース、コウジビオース、ソホロース、ニゲロース、ラミ
ナリビオース、イソマルトース、ゲンチオビオース、メ
リビオース、ブランテオビオース、ツラノース、ビシア
ノース、アガロビオース、シラビオース、ルチノース、
プリメプロース、キシロビオース、ロジメナビオース、
エリトリトール、メソエリトリトール、マルチトール、
ラクチトール、D−トレイトール、D−アラビニトー
ル、リビトール、キシリトール、ソルビトール、ガラク
チトール、D−マンニトール、アリトール、高級アルジ
トール等の他、リグニン、デンプン、デキストラン、マ
ンナン、ペクチン、ペクチン酸、アルギン酸、キトサン
等が挙げられる。本発明においては、リグニンが好まし
く用いられるが、この場合のリグニンとしては、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。
【0006】本発明で用いる多価アルコール(但し、こ
の場合の多価アルコールからは糖骨格を有する多価アル
コールは除かれる)としては、例えば、エチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、1,4−ブタンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコー
ル、トリメチロールプロパン、グリセリン、トリエタノ
ールアミン、ソルビトール等の低分子量ポリオール:ポ
リエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポ
リテトラメチレングリコール、エチレンオキシド/プロ
ピレンオキシド共重合体等のポリエーテルポリオール:
ポリカプロラクトン、ポリ−β−メチル−δ−プチロラ
クトン、ジオールと二塩基酸からのポリエステル等が挙
げられる。その他、水酸基含有液状ポリブタジエン、ポ
リカーボネートジオール、アクリルポリオール等が挙げ
られる。
【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】本発明の被膜形成材料を調製するには、多
価アルコールに、糖蜜及び/又は糖化合物、必要に応
じ、さに有機溶剤を混合し、均一溶液を得る。また、こ
の溶液に、必要に応じ触媒を添加し、撹拌した後、ポリ
イソシアネートを混合し、撹拌して、予備重縮合反応を
行ってポリウレタンプレポリマー(予備縮合物)を含む
溶液を得る。この溶液は、液状の被膜形成材料として適
用することができる。触媒としては、従来公知のウレタ
ン化反応用の触媒が用いられ、このような触媒として
は、スズ系やアミン系の触媒が用いられる。また、有機
溶剤としては、クロロホルム、アセトン、テトラヒドロ
フラン、ヘキサン等の低沸点(沸点100℃以下)溶媒
が用いられる。
【0009】糖蜜及び/又は糖化合物を含む多価アルコ
ール(以下、ヒドロキシル基成分とも言う)とポリイソ
シアネートの使用割合を示すと、ポリイソシアネートの
使用割合は、そのヒドロキシル基成分中に含まれる全ヒ
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0.8〜2倍当量、好ましくは1〜1.5倍当量
である。糖蜜及び/又は糖化合物の使用割合は、全ヒド
ロキシル基成分中、0.5〜90重量%、好ましくは1
〜50重量%である。本発明者らの研究によれば、この
ような糖蜜及び/又は糖化合物を含む多価アルコールを
反応成分として用いることにより、生分解性にすぐれる
とともに、物理的に耐久性の良い被膜形成材料が得られ
ることが知見された。
【0010】本発明の被膜形成材料は、ヒドロキシル基
成分とポリイソシアネートとを予備重縮合反応させて得
られたポリウレタンプレポリマーを含有するものである
が、このポリウレタンプレポリマーの縮合度は、10〜
90、好ましくは50〜80である。この縮合度は、触
媒の種類や、反応温度及び反応時間等によって調節する
ことができる。
【0011】本発明の被膜形成材料は、固体物質の表面
に対する塗料として適用することができる。固体物質の
表面にその被膜を形成するには、その被膜形成材料を塗
布して液膜を形成し、次いでこの液膜中のプレポリマー
を高重合度の固体状のポリウレタンポリマーに変換(硬
化)させる。この場合のプレポリマーの高重合度化は、
そのプレポリマーを室温〜100℃、好ましくは室温〜
80℃の温度に保持することにより達成できる。また、
前記プレポリマーの高重合度化は、ウレタン化反応触媒
の添加等により達成することもできる。
【0012】本発明によれば、前記のようにして、固体
物質の表面の一部又は全部に対し、生分解性被膜を形成
することができるが、この場合の固体物質には、水溶
性、吸水性、非水溶性の各種の物質(物品)が包含され
る。また、その固体物質の形態は、粉末状、顆粒状、フ
ィルム状、ブロック状、容器状等の各種の形態であるこ
とができる。
【0013】本発明によれば、水溶性や吸水性の固体物
質の表面の少なくとも一部に、前記被膜形成材料を用い
てその液体被膜を形成し、次いでこの被膜を硬化させる
ことにより、その固体物質の表面の少なくとも一部に、
生分解性ポリウレタン被膜を有する水溶性又は吸水性固
体物質を得ることができる。この場合のポリウレタン被
膜は、良好な機械的強度及び生分解性を有するととも
に、耐水性を有するもので、それらの固体物質の表面を
耐水化させたり、その固体物質表面の耐水性を大きく向
上させる等の効果を示す。水溶性又は吸水性固体物質と
しては、農業資材として使用されている各種のものを挙
げることができる。例えば、各種の粉粒体状の肥料や土
壌改良剤、農薬等の他、各種紙製品、繊維製品等が挙げ
られる。本発明により生分解性ポリウレタン被膜を形成
した肥料や農薬は、その被膜が土中において徐々に生分
解して行くために、緩効性のある製品として有効に用い
ることができる。本発明の被膜形成材料は、土中に埋設
される各種の粉粒体、例えば、石炭焼却灰、都市ゴミ焼
却灰等の表面に適用することができる。このようにして
処理された粉粒体は、粉塵の発生が少なくなる上、その
取扱い性の著しく改良されたものであり、そして、土中
に埋められたときには、その粉粒体表面に形成された被
膜は生分解されるので、環境問題を生じるようなことも
ない。
【0014】本発明の被膜形成材料を用いて形成される
ポリウレタン被膜において、そのガラス転移温度は25
〜60℃、特に、30〜56℃程度であり、その熱分解
温度は250〜350℃、特に、290〜330℃程度
である。この場合のガラス転移温度及び熱分解温度は、
多価アルコールの分子量や多価アルコール中に含まれる
糖蜜及び/又は糖化合物の含有量によって変化し、多価
アルコールの分子量の増加及びその含有量の増加に従っ
て高くなる傾向を示す。
【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。
【0016】実施例1 ポリエチレングリコール200(分子量200)に糖蜜
を加えて混合溶液を作り、この混合溶液100重量部に
スズ系ウレタン化触媒(ジラウリン酸ジブチルスズ、和
光製薬社製)0.1重量部及び有機溶媒としてクロロホ
ルムを100重量部加えて撹拌した。この溶液に、ポリ
イソシアネートとしてクルードMDI:120重量部を
加え20℃で30分間撹拌を行って、ポリウレタンプレ
ポリマーを含む溶液を得た。この溶液を被膜形成材料A
とした。次に、前記で得た被膜形成材料Aを、スプレー
装置を用いて、ガラス基板上に噴霧し、そのガラス基板
上に被膜形成材料の液膜を作った後、この液膜を20℃
に30分間保持して硬化させて、厚さ3μmの硬化ポリ
ウレタン被膜を得た。このポリウレタン被膜について、
そのガラス転移温度及び熱分解温度を測定した。その結
果を表1に示す。
【0017】なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測
定装置(セイコーDSC220)を用い、窒素気流中で
昇温速度10℃/分の条件で測定した。また、熱分解温
度は、熱分析計(セイコーTCT/DTA220)を用
い、窒素気流中で昇温速度10℃/分の条件で測定し
た。
【0018】
【表1】
【0019】実施例2 実施例1において、ポリエチレングリコール200の代
りに、ポリエチレングリコール400(分子量400)
を用いた以外は同様にして、被膜形成材料Bを得た。次
に、この被膜形成材料Bを用いて、その硬化被膜のガラ
ス転移温度及び熱分解温度を測定した。その結果を表2
に示す。
【0020】
【表2】
【0021】実施例3 実施例1の被膜形成材料A(I)(糖蜜含量13wt
%)及び実施例2の被膜形成材料B(II)(糖蜜含量1
0wt%)を用いて形成されたポリウレタン被膜の生分
解性をリパーゼ酵素を用いて調べたところ、いずれの被
膜も生分解性を有することが確認された。
【0022】実施例4 粉体状の硫安肥料100重量部に実施例1で得た液状の
被膜形成材料A(I)10重量部をスプレーし、20℃
で30分間硬化反応を行って表面に生分解性ポリウレタ
ン被膜を有する硫安肥料を得た。この肥料は、これを水
中に投入してもすぐに溶解することはなく、その肥料表
面が耐水化されていることが確認された。
【0023】実施例5 木綿布の両表面に実施例1で得た液状の被膜形成材料A
(I)をスプレーした後、20℃に30分間保持して、
表面に生分解性ポリウレタン被膜を有する木綿布を得
た。このものを水中に投入しても、すぐに吸水すること
はなく、その木綿の吸水性が大幅に減少したことが確認
された。
【0024】
【発明の効果】本発明の被膜形成材料から形成される被
膜は、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、また、耐水性及び機械的強度にお
いてもすぐれたものである。従って、本発明の被膜形成
材料は、生分解性や耐水性、機械的強度の要求される被
膜を形成させるための塗料として有利に使用される。
フロントページの続き 審査官 田中 耕一郎 (56)参考文献 特開 平5−186741(JP,A) 特開 平6−248042(JP,A) 特開 平5−186741(JP,A) 特開 平5−43649(JP,A) 特開 平8−59782(JP,A) 特開 平6−128348(JP,A) 特開 平6−218878(JP,A) 特開 平7−196763(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09D 1/00 - 201/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 糖蜜及び/又は糖化合物を濃度0.5〜
    90重量%含有する多価アルコール(但し、この場合
    の多価アルコールからは糖骨格を有する多価アルコール
    は除かれる)溶液とポリイソシアネートとを予備重縮合
    反応させて得られる縮合度が10〜90のポリウレタン
    プレポリマーの溶液からなる生分解性被膜形成材料。
  2. 【請求項2】 水溶性又は吸水性固体物質の表面の少な
    くとも一部に生分解性ポリウレタン被膜を形成させたも
    のからなり、該生分解性ポリウレタン被膜は請求項1の
    被膜形成材料を用いて形成されたものであることを特徴
    とする生分解性被膜を有する水溶性又は吸水性固体物
    質。
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