JP3341115B2

JP3341115B2 - 硬質ポリウレタンフォーム及びその製造方法

Info

Publication number: JP3341115B2
Application number: JP2000108527A
Authority: JP
Inventors: 兵衛畠山; 重雄廣瀬
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2002-11-05
Anticipated expiration: 2020-04-10
Also published as: JP2001294644A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬質ポリウレタン
フォーム及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】糖蜜を含むポリオール溶液にポリイソシ
アネートを水の存在下で重縮合反応させて硬質ポリウレ
タンフォームを得ることは知られている。しかしなが
ら、この方法の場合その発泡時に反応熱が大量に発生し
て、得られるフォームがその反応熱により変成する現
象、いわゆるスコーチが起るために、実用的に十分な強
度や弾性率を有するフォームを得ることができなかっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、糖蜜を含む
ポリオール溶液に水の存在下で重縮合反応させてポリウ
レタンフォームを製造する際に見られるスコーチ現象を
解消させ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、（ｉ）糖蜜及び／又
は糖化合物と（ii）リグニン物質を含むポリオール溶液
にポリイソシアネートを水の存在下で重縮合反応させて
形成したものからなり、該リグニン物質の含有量は、全
ポリウレタンフォーム中２〜４０％であることを特徴と
する硬質ポリウレタンフォームが提供される。また、本
発明によれば、（ｉ）糖蜜及び／又は糖化合物と（ii）
リグニン物質を含むポリオール溶液に対し、ポリイソシ
アネートを水の存在下で重縮合反応させることからな
り、該リグニン物質の含有量が全ポリウレタンフォーム
中２〜４０％であることを特徴とする硬質ポリウレタン
フォームの製造方法が提供される。

【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、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。

【０００６】本発明で用いる多価アルコールとしては、
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、
リジンジイソシアネート、リジントリイソシアネート等
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】本発明で用いるリグニン物質は、木材や
竹、ワラ等から分離されたもので、フェニルプロパンを
骨格とする構成単位体が縮合して形成された分子量が８
００〜１００００の重合体であり、従来公知の物質であ
る。このものは、通常、粉体状で取扱れている。本発明
では、このリグニン物質は、ポリオール溶解させて溶液
状で用いられる。

【０００９】本発明の硬質ポリウレタンフォームを製造
するには、多価アルコールに、糖蜜及び／又は糖化合物
及びリグニン物質を混合し、均一溶液を得る。また、こ
の溶液に、無機微粉末、整泡剤、水及び触媒を添加し、
撹拌した後、ポリイソシアネートを混合し、撹拌して、
重縮合反応を行って硬質のポリウレタンフォームを得
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。

【００１０】糖蜜及び／又は糖化合物及びリグニン物質
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／又は糖化合物及び
リグニン物質の使用割合は、全ヒドロキシル基成分中、
０．１〜５０％、好ましくは１〜４５％である。また、
リグニン物質は、糖蜜及び／又は糖化合物１００重量部
当り、１〜９０重量部、好ましくは２０〜８０重量部の
割合である。また、リグニン物質は、全ポリウレタンフ
ォーム中、２〜４０％、好ましくは３〜１０％、より好
ましくは３〜５％の割合にするのがよい。このような糖
蜜及び／又は糖化合物及びリグニン物質を含む多価アル
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、圧縮強度及び圧縮弾性率の向上した
スコーチのない硬質ポリウレタンフォームを得ることが
できる。

【００１１】前記のようにして得られる硬質ポリウレタ
ンフォームの見かけ密度（体積／重さ）は、反応原料中
に加える水（発泡剤）の量で調節することができ、その
水の量は、ポリイソシアネート１モル当り、０．００１
〜０．３モル、好ましくは０．００５〜０．０５モル程
度である。

【００１２】本発明の硬質ポリウレタンフォームにおい
て、その見かけ密度（ポリウレタンフォームの体積／重
さ）は０．０１〜０．９ｇ／ｃｍ³、好ましくは、０．
０５〜０．５ｇ／ｃｍ³である。

【００１３】

【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。

【００１４】実施例１廃糖蜜３３％を溶解したポリエチレングリコール２００
（分子量２００）（糖蜜ポリオール）に、クラフトリグ
ニン３３％を溶解したポリエチレングリコール２００
（リグニンポリオール）を質量比率０／５０、１０／４
０、２０／３０、３０／２０、４０／１０、５０／０で
混合して混合液を形成した。この混合液５０重量部に、
ポリエチレングリコール２００を５０重量部加え、さら
に、シリコン調泡剤を２．１部、水を０〜１．０重量
部、ジラウリン酸ジブチルすずを１．４重量部加え、よ
く混合した。この混合液にジフェニルメタンジイソシア
ネート（ＭＤＩ）を、２０３重量部〜２１０重量部加
え、室温で強く攪拌して、ポリウレタンフォーム（ＰＵ
Ｆ）を形成した。得られたフォームの特性を表１に示
す。

【００１５】

【表１】＊比較例を示す

【００１６】表１に示した記載の内容を補足すると、以
下の通りである。（１）見かけ密度（ｇ／ｃｍ³）フォームの重さ（ｇ）を体積（ｃｍ³）で割った値（２）強度（１０％）（ｋＰａ）圧縮率１０％での圧縮強度（３）強度（ｋＰａ）降代点（ｙｉｅｌｄｉｎｇ）での圧縮強度（４）弾性率（ＭＰａ）引張・圧縮試験器により測定（５）強度（１０％）／密度（ｋＰａ／ｇ・ｃｍ^-3）前記（２）の強度と前記（１）の密度との比（６）強度／密度（ｋＰａ／ｇ・ｃｍ^-3）前記（３）の強度と前記（１）の密度との比（７）弾性率／密度（ＭＰａ／ｇ・ｃｍ^-3）前記（４）の弾性率と前記（２）の密度との比（８）リグニンの添加量（％）フォーム中のリグニンの質量比

【００１７】表１に示したポリウレタンフォームにおい
て、リグニンを含まないＮｏ．１のフォームにはスコー
チ現象が見られたが、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．６のフォームに
はスコーチ現象は見られなかった。また、リグニンを
２．２〜４．４％含むＮｏ．３〜Ｎｏ．５のフォーム
は、機械的物性に特にすぐれたものである。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、スコーチ現象のない機
械的物性にすぐれた硬質ポリウレタンフォームを得るこ
とができる。

フロントページの続き (72)発明者廣瀬重雄千葉県松戸市下矢切205 (56)参考文献特開平11−236429（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08G 18/00 - 18/87

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ｉ）糖蜜及び／又は糖化合物と（ii）
リグニン物質を含むポリオール溶液にポリイソシアネー
トを水の存在下で重縮合反応させて形成したものからな
り、該リグニン物質の含有量は、全ポリウレタンフォー
ム中２〜４０％であることを特徴とする硬質ポリウレタ
ンフォーム。
【請求項２】（ｉ）糖蜜及び／又は糖化合物と（ii）
リグニン物質を含むポリオール溶液に対し、ポリイソシ
アネートを水の存在下で重縮合反応させることからな
り、該リグニン物質の含有量が全ポリウレタンフォーム
中２〜４０％であることを特徴とする硬質ポリウレタン
フォームの製造方法。