JP3197349B2 - 微生物分解性ポリウレタン緩衝材 - Google Patents

微生物分解性ポリウレタン緩衝材

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、緩衝・圧縮特性に優れ
た微生物分解性ポリウレタン緩衝材に関する。
【0002】
【従来の技術】緩衝材料は、自動車関連、電気関連、建
材関連、食品関連、家具関連、漁業・農業関連等の分野
で極めて多量に使用されている。これら多くの分野で使
用される緩衝材料のうち、プラスチック材料として主流
を占めているのは、発泡ポリスチレンである。最近、プ
ラスチック廃棄物による環境汚染が世界的問題となって
おり、その最大の理由は、発泡ポリスチレンを含む多く
のプラスチックが微生物分解性を有さず、土中にそのま
まの状態で残存することによる膨大な埋立地確保の必要
性である。また焼却するにしても、一般的にプラスチッ
ク類は燃焼熱量が大きく、燃焼ガスの質、量ともに問題
があるため、リグノセルロース類を焼却するような簡易
な設備では対応することが難しい。一方、ポリウレタン
緩衝材は、有機ポリイソシアネート、ポリヒドロキシ化
合物、必要に応じて鎖長剤、発泡剤とから製造されてい
る。ポリヒドロキシ化合物としては、ポリエーテルポリ
オール、ポリエステルポリオール、アルコキシポリアル
キレングリコール等があり、その中で、ポリエステルポ
リオールとしては、エチレングリコール、1,6−ヘキ
サメチレングリコール等とマレイン酸、アジピン酸等と
からのポリオール、カプロラクトン等の環状エステルを
開環重合したポリオール等が使用されてきた。また一
方、分解性を目的としたポリウレタンとして生体内分解
性のウレタンプレポリマー(特開昭63−278924
号公報)あるいは熱可塑性ポリウレタン樹脂(特開平4
−13710号公報)が知られているが、これらに記載
された組成では本発明の目的とする緩衝特性に優れた微
生物分解性発泡ポリウレタン緩衝材は得られない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に、従来のポリウ
レタン化合物は、Appl.Microbio1., 16, 900 (1968)等
の文献に見られるように、かびの生えやすい材料と言わ
れている。しかしながら、ASTM G21−70のか
び抵抗性試験によれば、従来のポリウレタン化合物に
は、菌の増殖が見られこそすれ、試験体の重量減少が観
測されるまでには至っていない。本発明の目的は、微生
物分解性を有し、かつ緩衝・圧縮特性に優れたポリウレ
タン緩衝材を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ポリメ
チレンポリフェニレンポリイソシアネート、分子中に−
CO−CH(CH3 )−O−基を有するポリオール、発
泡剤、および必要により触媒および整泡剤を反応させて
得られる微生物分解性ポリウレタン緩衝材が提供され
る。
【0005】
【発明の作用並びに構成】本発明に使用されるポリメチ
レンポリフェニレンポリイソシアネートは公知のもので
あり、これに含まれる単独化合物あるいは混合物はいず
れも好適に使用しうる。本発明における分子中に−CO
−CH(CH3 )−O−基を有するポリオール(以下ポ
リ乳酸ポリオールという。)は、乳酸またはポリ乳酸と
1種又は2種以上の2価以上のヒドロキシ化合物と、必
要に応じ1種又は2種以上のヒドロキシカルボン酸とか
ら形成される。このポリ乳酸ポリオールの分子量は、3
00〜7000のものが好ましい。2価以上のヒドロキ
シ化合物の例としては、エチレングリコール、プロピレ
ングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタ
ンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、
1,6−ヘキサメチレンジオール、ジエチレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンアジペー
トジオール、ポリブチレンアジペートジオール等のジオ
ール類、グリセリン、トリメチロールプロパン、クォド
ロール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、シュー
クローズ等があげられる。このうちポリエチレングリコ
ールとグリセリンの組合せが好ましい。ヒドロキシカル
ボン酸の例としては、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪
酸、3−ヒドロキシ吉草酸の他に、ブチロラクトン、バ
レロラクトン、カプロラクトン、ジグリコリド、ラクチ
ド等の加水分解によりヒドロキシカルボン酸を生成する
環状エステル類が含まれる。このうち乳酸またはポリ乳
酸と2価以上のヒドロキシ化合物、又は乳酸またはポリ
乳酸と2価以上のヒドロキシ化合物とカプロラクトンと
の組合せが好ましい。必要に応じてポリウレタン緩衝材
製造時に物性改善のため2価以上のヒドロキシ化合物を
使用することができるが、ポリ乳酸ポリオールの含有量
は、20〜100重量%、好ましくは50〜100重量
%、さらに好ましくは80〜100重量%である。物性
改善のため通常使用されている2価以上のヒドロキシ化
合物を併用することができる。
【0006】本発明に使用される発泡剤の例としては、
イソシアネート基と反応して炭酸ガスを発生する水の他
に、ブタン、n−ペンタン、iso−ペンタン、n−ヘ
キサン、n−ヘプタン、iso−ヘプタン等の低沸点の
有機溶剤類、あるいはモノフルオロトリクロロメタン、
ジフルオロジクロロメタン、モノフルオロジクロロメタ
ン、ジクロロメタン、ジフルオロテトラクロロエタンに
代表されるハロゲン化炭化水素があげられる。これらの
発泡剤は単独、あるいは任意の組合せで使用することが
できるが、水を使用する場合は、ポリオール100重量
部に対して、0.1〜20重量部の範囲で使用するのが
好ましい。本発明のポリウレタン緩衝材の製造には、触
媒、充填剤、可塑剤、難燃剤、着色剤、整泡剤である界
面活性剤等の添加剤を必要に応じて使用することができ
る。本発明のポリウレタン緩衝材を得る方法としては、
スラブ発泡法、注入発泡法、連続ラミネート発泡法、ス
プレー発泡法等があげられる。本発明において、ポリメ
チレンポリフェニレンポリイソシアネートとポリオール
の混合比率は、イソシアネート基の活性水素基に対する
モル比が、0.6〜1.4の範囲であることが望まし
い。さらに望ましくは、0.7〜1.2の範囲である。
【0007】
【発明の効果】本発明のポリウレタン緩衝材は、緩衝・
圧縮特性に優れているだけでなく、極めて高い微生物分
解性をも有しているため、廃棄物として埋立て処理され
た場合、容易に微生物によって分解され、形状の崩壊あ
るいは消滅を来すため、従来のように自然環境を損なう
ことがない。本発明のポリウレタン緩衝材は、原料の種
類、発泡倍率等を調節することによって、硬さ、弾性、
感触等を種々変えることができるので、極めて広い分野
への応用が可能である。例えば、自動車用シート、寝
具、家具、断熱材、各種容器等の緩衝材料として使用す
ることができる。
【0008】
【実施例】次に、本発明を更に詳しく説明するために実
施例をあげるが、これによって本発明が限定されるもの
ではない。なお、実施例および比較例中の「部」は特に
断りのない限り、「重量部」を表す。また、各化合物名
は略号をもって示すが、各化合物名と略号との関係は以
下の通りである。 ポリ乳酸ポリオール : PLA ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート :
ポリメリックMDI トリエチレンジアミン : TEDA 分子量200のポリエチレングリコール : PEG2
00 分子量600のポリエチレングリコール : PEG6
00 〔ポリ乳酸ポリオールの調製〕使用したポリ乳酸ポリオ
ールは、次に示す組成に基づいて、脱水縮合反応によっ
て調製した。 PLA−1 : PEG600/グリセリン/乳酸=
1.33/1.00/18.3(仕込みモル比);ヒド
ロキシ当量530.9 PLA−2 : PEG600/グリセリン/乳酸/ε
−カプロラクトン=2.65/1.00/17.3/1
7.3;ヒドロキシ当量1115 PLA−3 : PEG600/グリセリン/乳酸/ε
−カプロラクトン=1.27/1.00/12.4/1
2.4;ヒドロキシ当量1672 PLA−4 : PEG200/グリセリン/乳酸=
1.78/1.00/27.3;ヒドロキシ当量47
0.3
【0009】実施例1 PLA−1(840部)、水(100部)、TEDA
(16.7部)、シリコン系界面活性剤(5部)を均一
になるまで十分に攪拌混合し25℃に保ち、これに25
℃のポリメリックMDI(1200部)を加え、700
0回転にて5秒間攪拌混合し直ちに、予め50℃に温度
調節した内寸100mm×100mm×50mmのアル
ミ製金型内に注ぎ込んだ。5分後、金型内よりポリウレ
タン発泡体(緩衝材)を取り出した。 実施例2 PLA−2(875部)、水(87部)、TEDA(1
2部)、シリコン系界面活性剤(3部)、ポリメリック
MDI(1030部)を使用して、実施例1と同様にポ
リウレタン発泡体(緩衝材)を得た。 実施例3 PLA−3(875部)、水(87部)、TEDA(1
2部)、シリコン系界面活性剤(3部)、ポリメリック
MDI(1004部)を使用して、実施例1と同様にポ
リウレタン発泡体(緩衝材)を得た。 実施例4 PLA−4(137部)、ポリメリックMDI(863
部)を攪拌機を取りつけたフラスコに仕込み、窒素気流
下65℃にて3時間反応させて、イソシアネート含有量
25.4重量%のイソシアネート基末端プレポリマーを
得た。ポリエステルポリオールA(日本ポリウレタン工
業株式会社製ニッポラン1004、水酸基価=43)
(140部)、ポリエステルポリオールB(日本ポリウ
レタン工業株式会社製ニッポラン1100、水酸基価=
215)(140部)、水(50部)、TEDA(8
部)、シリコン系界面活性剤(5部)を均一になるまで
十分に攪拌混合した。このポリオール混合物(100
部)に対して、上記のイソシアネート基末端プレポリマ
ー(280部)を加え、実施例1と同様にしてポリウレ
タン発泡体(緩衝材)を得た。
【0010】比較例1 ポリエステルポリオールA(400部)、ポリエステル
ポリオールB(300部)、ポリエステルポリオールC
(日本ポリウレタン工業株式会社製ニッポラン302
3、水酸基価=169)(300部)、水(100
部)、TEDA(17部)、シリコン系界面活性剤(3
部)、ポリメリックMDI(1823部)を使用して、
実施例1と同様にポリウレタン発泡体(緩衝材)を得
た。 比較例2 JIS Z 1536記載のポリスチレンフォーム包装
用緩衝材4号を100mm×100mm×50mmの大
きさに裁断した。 比較例3 実施例1における25℃のポリメリックMDI(120
0部)の代りに、50℃のMDI(1200部)を用い
た以外は、全て実施例1と同様に行いポリウレタン発泡
体(緩衝材)を製造したが、実用性のある発泡体(緩衝
材)は得られなかった。性能試験 実施例1〜4、比較例1、2について、ASTM G2
1−70記載の方法に準じて、カビによる試験片の重量
減少率を測定し微生物分解性を確認した。結果を表1に
示す。
【表1】 実施例1〜4、比較例1、2について、JIS Z 0
234および0235に記載の圧縮試験を行った。結果
を表2及び図1に示す。図1において、横軸は、試験片
の全面に自由な状態で荷重を加えたとき、試験片に生じ
た応力を表し、縦軸は、おもりに生じた加速度を表す。
即ち、図1は、ポリウレタン発泡体(緩衝材)及びポリ
スチレンフォーム包装用緩衝材の衝撃を吸収する性能を
示し、本発明のポリウレタン緩衝材の緩衝特性が、従来
から使用されているポリスチレンフォーム緩衝材の緩衝
特性になんら遜色のないことを示す。
【表2】
【図面の簡単な説明】
【図1】 ポリウレタン発泡体(緩衝材)及びポリスチ
レンフォーム包装用緩衝材の衝撃吸収性能を示すグラフ
である。
【符合の説明】
1 実施例1のポリウレタン発泡体(緩衝材)の衝撃吸
収性能 2 実施例3のポリウレタン発泡体(緩衝材)の衝撃吸
収性能 3 比較例2のポリスチレンフォーム包装用緩衝材4号
の衝撃吸収性能
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 隆雄 兵庫県加古川市平岡町新在家2081−5 (72)発明者 永岡 陽一 兵庫県加古川市別府町新野辺1406−1 (72)発明者 福崎 裕延 兵庫県加古川市別府町新野辺1184 (72)発明者 國重 登 神奈川県横浜市保土ケ谷区帷子町1−4 −1 (72)発明者 鈴木 誠樹 神奈川県横浜市港北区綱島東3−2−6 (72)発明者 大渕 征夫 神奈川県横浜市戸塚区汲沢町7−22−33 (56)参考文献 特開 平4−13710(JP,A) 特開 昭63−278924(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 18/00 - 18/87

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリメチレンポリフェニレンポリイソ
    シアネート、分子中に−CO−CH(CH3 )−O−基
    を有するポリオール、発泡剤、および必要により触媒お
    よび整泡剤を反応させて得られる微生物分解性ポリウレ
    タン緩衝材。
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