JPH07145262A

JPH07145262A - 強化材充填ウレタン樹脂の分解方法

Info

Publication number: JPH07145262A
Application number: JP31901693A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ota; 隆太田; Norio Sato; 紀夫佐藤; Shoichi Suzuki; 正一鈴木; Toshio Yokoi; 利男横井; Masao Owaki; 雅夫大脇; Kanemitsu Kondo; 兼光近藤; Takeshi Hatta; 健八田
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1993-11-24
Filing date: 1993-11-24
Publication date: 1995-06-06

Abstract

(57)【要約】【目的】強化材充填ウレタンが十分に分解され、しか
も処理中に強化材の均一な分散状態が良好に維持される
強化材充填ウレタン樹脂の分解方法を提供することを目
的とする。【構成】強化材を均一に分散した状態で充填させたウ
レタン樹脂の廃品を、アルコールを主成分とする分解剤
を用いてモノマーにまで分解する分解方法であって、２
４０〜３５０°Ｃの温度において、ウレタン樹脂の廃品
１００重量部に対して５〜２０重量部の分解剤を用い、
１〜３０分間の分解処理を行う強化剤充填ウレタン樹脂
の分解方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強化材充填ウレタン樹
脂の分解方法に関し、更に詳しくは、ウィスカ、ガラス
繊維等の強化材を均一な分散状態で充填したウレタン樹
脂部品（例えば自動車用バンパーその他の各種部品）の
廃品を、その強化材の良好な分散状態を維持したままで
モノマーまで分解するための強化材充填ウレタン樹脂の
分解方法に関する。このように分解されたものは、通
常、そのままで、あるいは新材と混合して、強化材充填
ウレタン樹脂の再生に供される

【０００２】

【従来の技術】従来、ウレタン樹脂廃品をモノマーまで
分解し、再度重合、成形することでウレタン樹脂を再生
させる技術の代表的なものの一つに、アルコール分解
（特にグリコール分解）法がある。

【０００３】このようなアルコール分解法については、
特開昭５１−７１３８１号公報、特開昭５３−１１３８
９６号公報、特開昭５４−７８７９７号公報、特開昭５
４−７８７９８号公報、特開昭５９−６４６４１号公報
等に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のウレタ
ン樹脂廃品のアルコール分解法は、いずれも強化材を充
填していないウレタン樹脂やその発泡体を対象とするも
のであり、処理中における強化材の分散状態の維持等に
ついてはなんら考慮していない。本発明者が、後述の比
較例において述べるように、上記従来技術の条件に従っ
て強化材充填ウレタン樹脂の分解・再生を試みたとこ
ろ、分解過程において強化材の均一な分散状態を維持で
きず、その凝集・偏在が起こった。このような結果は再
生品の物性の低下を来すものであった。

【０００５】なお、分解処理中に強化材が凝集・偏在し
たウレタン樹脂を混練して、強化材を再度均一に分散さ
せること、あるいは、分解処理後に強化材を一旦単離し
てウレタン樹脂の再生時に再度混合・混練することも考
えられるが、これらの方法では非常に手間とコストがか
かり、実用的ではない。

【０００６】そこで本発明は、強化材充填ウレタン樹脂
が十分に分解され、しかも処理中に強化材の均一な分散
状態が良好に維持される強化材充填ウレタン樹脂の分解
方法を提供することを、その解決すべき課題とする。

【０００７】

【着眼点】本発明者は、実験を繰り返す過程で、アルコ
ール分解における分解剤の使用量がキー・ポイントであ
ることを知った。そして、分解剤の使用量を適正な範囲
に限定し、しかもそのときの処理温度と処理時間の選択
が妥当ならば、ウレタン樹脂が十分に分解され、しかも
処理中に強化材の均一な分散状態が良好に維持されるこ
とを見出した。そして、このような実施条件が従来技術
では殆ど開示されていないことを知り、本発明を完成し
た。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の構成は、強化材を均一な分散状態で充填さ
せたウレタン樹脂の廃品を、アルコールを主成分とする
分解剤を用いてモノマーに分解する分解方法であって、
２４０〜３５０°Ｃの温度において、ウレタン樹脂の廃
品１００重量部に対し５〜２０重量部の分解剤を用い、
１〜３０分間の分解処理を行う強化材充填ウレタン樹脂
の分解方法である。

【０００９】

【作用】本発明者は、強化材充填ウレタン樹脂の分解に
当たりアルコールを過量に用いると、第一に分解生成物
の粘度が低くなって分解したモノマーと強化材とが分離
し易くなり、第二に強化材の周囲に残留分解剤が多量に
存在してモノマー中への強化剤の分散を妨げるため、強
化材が凝集・偏在するものと推定している。

【００１０】本発明では分解剤の使用量が適正であるた
め、ウレタン樹脂の分解後に特に残留分解剤の分離・回
収等を行わなくても、上記のような現象を来さない。本
発明の方法によれば、モノマー分解液中において強化材
の周囲にはモノマー成分が密に介在している。このた
め、強化材は凝集・偏在することなく、均一な分散状態
を維持する。

【００１１】本発明の分解剤の使用量は過少でもないた
め、上記処理温度と処理時間の範囲内において、ウレタ
ン樹脂のモノマーへの分解は十分に行われる。なお、本
発明の処理温度は過度に高温ではなく、処理時間も比較
的短いため、実施が容易で、迅速である。

【００１２】

【発明の効果】本発明の方法によれば、強化材充填ウレ
タン樹脂が十分に分解され、しかも処理中に強化材の均
一な分散状態が良好に維持される。従って、これをその
まま強化材充填ウレタン樹脂の再生に供したり、これに
いわゆる新材を追加して強化材充填ウレタン樹脂の再生
に供したり、あるいはこれをその他の任意の用途の原料
として転用することができる。

【００１３】

【実施態様】次に本発明の実施態様について説明する。

【００１４】強化材としては、ウィスカ、ガラス繊維等
が代表的であるが、これらに限定されず、要するにウレ
タン樹脂部品を強化する目的の下に分散状態で充填され
る物質であれば本発明の範囲に含まれる。強化材のサイ
ズや形状についても特に限定はない。

【００１５】「均一に分散した」とは、必ずしも文字通
りの完全均一な状態に分散していることを意味せず、強
化材によるウレタン樹脂部品の強化効果が有効に発揮で
きる程度に均一な分散状態であれば足りる。従って、ウ
レタン樹脂中において強化材の一部がある程度凝集して
いるが、大部分の強化材がほぼ均一に分散している、と
いうような状態も、「均一に分散した」に含まれ得る。

【００１６】「ウレタン樹脂の廃品」とは、品質の劣化
した使用済み部品のみでなく、新材からウレタン樹脂部
品を製造する際に生ずる成形不良品あるいは成形後のト
リミングで生ずる端切れ材等も含む概念である。ウレタ
ン樹脂の廃品はそのままで分解に供しても良く、予め所
定のサイズに粉砕してから分解に供しても良い。ウレタ
ン樹脂とは、ポリオール、ジアミン、イソシアネート等
のモノマーからなるポリマーを言い、そこにおいて、モ
ノマーの組成やポリマーの化学構造は限定されない。

【００１７】分解剤の主成分としてのアルコールの種類
は限定されず、脂肪族アルコール及び芳香族アルコール
の両者が含まれ、また、モノアルコールないしポリアル
コールの各種アルコールが含まれる。このうち、特に好
ましいものは、エチレングリコール、ジエチレングリコ
ール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコ
ール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、トリプロピレングリコール、ブタンジオール等の脂
肪族グリコールである。分解剤は、主成分である上記ア
ルコールの１種又は２種以上のみから構成しても良く、
あるいは、主成分である上記アルコールに対して分解助
剤を添加した構成としても良い。ここに言う分解助剤に
は、ウレタン樹脂の分解作用を持つことが知られている
各種の公知物質、例えばアルキルアミン、アルカノール
アミン等のアミン類、カプロラクタム等のアミド類が含
まれる。分解助剤の添加量は、分解剤全体の２０重量％
以下とすることが好ましい。分解助剤を過剰に添加する
と、再生品の成形性の劣化を来すことがある。

【００１８】分解剤の使用量は、ウレタン樹脂の廃品１
００重量部に対して５〜２０重量部である。分解剤の使
用量が余りに少量ではウレタン樹脂が十分にモノマーに
まで分解しない。分解剤の使用量がウレタン樹脂の廃品
１００重量部に対して２０重量部を超えると、ウレタン
樹脂は十分にモノマーにまで分解するが、強化材の分散
状態が不均一となり、ひいては再生品の良好な物性を確
保できない。

【００１９】分解処理時の温度は２４０〜３５０°Ｃが
良い。温度が低すぎると、ウレタン樹脂の分解が不十分
となりがちである。３５０°Ｃ以上の加熱は無駄である
と共に、強化材を損傷させる恐れもある。一方、分解処
理時間は１〜３０分が適当である。１分未満であるとウ
レタン樹脂の分解が不十分となり、３０分を超える処理
は時間の無駄である。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の実施例を、比較のために行っ
た比較例と共に説明する。以下の実施例、比較例におい
て使用した試料は、ポリプロピレングリコール（ＰＰ
Ｇ）、ジエチルトルエンジアミン（ＤＥＴＤＡ）、メチ
レンジフェニル４，４イソシアネート（ＭＤＩ）をモノ
マー原料とするウレタン樹脂に、強化材としてチタン酸
カリウムの短繊維状ウィスカ（直径約０、３μｍ、長さ
約２０μｍ）を均一な分散状態で充填したものを用い、
これを反応射出成形機で約３ｍｍの厚さに成形した後、
ハンマーミルで約５ｍｍ角に粉砕したものである。上記
試料を、以下、単に「被検試料」という。

【００２１】（実施例、比較例の設定内容）実施例、比
較例は３群に分けて行った。第１群の実施例、比較例は
使用する分解剤の適量を確認するためのものである。第
２群の実施例、比較例は好適な処理時間を確認するため
のものである。第３群の実施例、比較例は好適な処理温
度を確認するためのものである。

【００２２】（実施例、比較例の評価方法）各実施例、
比較例については、いずれも分解処理後の分解生成物に
おけるウレタン樹脂の分解度と、分解生成物におけるウ
ィスカの分散状態とを評価した。

【００２３】ウレタン樹脂の分解度については、分解生
成物の一定量を採取して、ここから強化材と分解剤の理
論添加量を差引いた量を「母材量」とし、次いでこの分
解生成物中のクロロホルム抽出成分（分解した低分子成
分）の量を「分解量」とし、分解量／母材量のパーセン
テージを分解度（％）とした。そして、分解度が９５％
以上なら、「分解は十分である。」と評価して○で表し
た。分解度が８０％以上９５％未満なら、「分解は不十
分である。」と評価して△で表した。分解度が８０％未
満なら、「分解は不良である。」と評価して×で表し
た。

【００２４】ウィスカの分散状態については、分解生成
物の一滴をスポイト等でスライドグラスに滴下し、顕微
鏡で観察して、図１（Ａ）〜図１（Ｄ）のいずれの分散
状態に該当するかを判定した。図１（Ａ）または図１
（Ｂ）に相当するものが「均一な分散状態」に合格であ
り、図１（Ｃ）または図１（Ｄ）に相当するものが不合
格であると判断している。

【００２５】（実施例、比較例の評価結果の表示）各群
の実施例、比較例の結果は全て表１にまとめて示した。
なお、表１中におけるNo. の欄の１〜１０は実施例の番
号を、Ｒ１〜Ｒ７は比較例の番号をそれぞれ示す。表１
中、分解度は上記の○，△，×で表し、ウィスカの分散
状態は図１（Ａ）〜図１（Ｄ）に順次相当するＡ〜Ｄの
文字で表している。

【００２６】

【表１】

【００２７】〔第１群の実施例、比較例〕（実施例１）被検試料１００ｇをオートクレーブ（日東
高圧製の容量１，０００ｍｌのもの、以下同じ）に入
れ、これにエチレングリコール１０ｇを注いだ後、密閉
した。そして、内容物を攪拌しながら、２０分間をかけ
て３００°Ｃまで加熱した後にその温度で１０分間保持
した。このときのオートクレーブ内の最高圧力は０．８
ＭＰａであった。

【００２８】次いで、冷却後、液状の分解生成物を取り
出し、ウレタン樹脂の分解度とウィスカの分散状態とを
評価したところ、それぞれ○，Ａであった。

【００２９】（実施例２）被検試料１００ｇをオートク
レーブに入れ、これにエチレングリコール５ｇを注いだ
後、密閉した。そして、内容物を攪拌しながら、２０分
間をかけて３００°Ｃまで加熱した後にその温度で１０
分間保持した。このときのオートクレーブ内の最高圧力
は０．７ＭＰａであった。

【００３０】次いで、冷却後、液状の分解生成物を取り
出し、ウレタン樹脂の分解度とウィスカの分散状態とを
評価したところ、それぞれ○，Ｂであった。

【００３１】（実施例３）被検試料１００ｇをオートク
レーブに入れ、これにエチレングリコール１５ｇを注い
だ後、密閉した。そして、内容物を攪拌しながら、２０
分間をかけて３００°Ｃまで加熱した後にその温度で１
０分間保持した。このときのオートクレーブ内の最高圧
力は０．８ＭＰａであった。

【００３２】次いで、冷却後、液状の分解生成物を取り
出し、ウレタン樹脂の分解度とウィスカの分散状態とを
評価したところ、それぞれ○，Ｂであった。

【００３３】（実施例４）被検試料１００ｇをオートク
レーブに入れ、これにエチレングリコール２０ｇを注い
だ後、密閉した。そして、内容物を攪拌しながら、２０
分間をかけて３００°Ｃまで加熱した後にその温度で１
０分間保持した。このときのオートクレーブ内の最高圧
力は０．９ＭＰａであった。

【００３４】次いで、冷却後、液状の分解生成物を取り
出し、ウレタン樹脂の分解度とウィスカの分散状態とを
評価したところ、それぞれ○，Ｂであった。

【００３５】（比較例Ｒ１）被検試料１００ｇをオート
クレーブに入れ、これにエチレングリコール１ｇを注い
だ後、密閉した。そして、内容物を攪拌しながら、２０
分間をかけて３００°Ｃまで加熱した後にその温度で１
０分間保持した。このときのオートクレーブ内の最高圧
力は０．５ＭＰａであった。

【００３６】次いで、冷却後、内容物を取り出したが、
未分解の固体成分が多量に混在した高粘度物であり、一
見して明らかに分解不良であった。このため、ウィスカ
の分散状態も評価しなかった。

【００３７】（比較例Ｒ２）被検試料１００ｇをオート
クレーブに入れ、これにエチレングリコール２５ｇを注
いだ後、密閉した。そして、内容物を攪拌しながら、２
０分間をかけて３００°Ｃまで加熱した後にその温度で
１０分間保持した。このときのオートクレーブ内の最高
圧力は１．０ＭＰａであった。

【００３８】次いで、冷却後、液状の分解生成物を取り
出し、ウレタン樹脂の分解度とウィスカの分散状態とを
評価したところ、それぞれ○，Ｃであった。特にウィス
カの分散状態については、ウレタン樹脂の分解が進みす
ぎていたためか、ウィスカが容器底に沈降している状態
であった。

【００３９】（比較例Ｒ３）被検試料１００ｇをオート
クレーブに入れ、これにエチレングリコール５０ｇを注
いだ後、密閉した。そして、内容物を攪拌しながら、２
０分間をかけて３００°Ｃまで加熱した後にその温度で
１０分間保持した。このときのオートクレーブ内の最高
圧力は１．３ＭＰａであった。

【００４０】次いで、冷却後、液状の分解生成物を取り
出し、ウレタン樹脂の分解度とウィスカの分散状態とを
評価したところ、それぞれ○，Ｄであった。特にウィス
カの分散状態については、ウレタン樹脂の分解が進みす
ぎていたためか、ウィスカが容器底に沈降している状態
であった。

【００４１】〔第２群の実施例、比較例〕（実施例５）被検試料１００ｇをオートクレーブに入
れ、これにエチレングリコール１０ｇを注いだ後、密閉
した。そして、内容物を攪拌しながら、２０分間をかけ
て３００°Ｃまで加熱した後にその温度で１分間保持し
た。このときのオートクレーブ内の最高圧力は０．７Ｍ
Ｐａであった。

【００４２】次いで、冷却後、液状の分解生成物を取り
出し、ウレタン樹脂の分解度とウィスカの分散状態とを
評価したところ、それぞれ○，Ｂであった。

【００４３】（実施例６）被検試料１００ｇをオートク
レーブに入れ、これにエチレングリコール１０ｇを注い
だ後、密閉した。そして、内容物を攪拌しながら、２０
分間をかけて３００°Ｃまで加熱した後にその温度で５
分間保持した。このときのオートクレーブ内の最高圧力
は０．８ＭＰａであった。

【００４４】次いで、冷却後、液状の分解生成物を取り
出し、ウレタン樹脂の分解度とウィスカの分散状態とを
評価したところ、それぞれ○，Ｂであった。

【００４５】（実施例７）被検試料１００ｇをオートク
レーブに入れ、これにエチレングリコール１０ｇを注い
だ後、密閉した。そして、内容物を攪拌しながら、２０
分間をかけて３００°Ｃまで加熱した後にその温度で１
５分間保持した。このときのオートクレーブ内の最高圧
力は０．９ＭＰａであった。

【００４６】次いで、冷却後、液状の分解生成物を取り
出し、ウレタン樹脂の分解度とウィスカの分散状態とを
評価したところ、それぞれ○，Ｂであった。

【００４７】（比較例Ｒ４）被検試料１００ｇをオート
クレーブに入れ、これにエチレングリコール１０ｇを注
いだ後、密閉した。そして、内容物を攪拌しながら、２
０分間をかけて３００°Ｃまで加熱した後にその温度で
保持せずに直ちに冷却した。このときのオートクレーブ
内の最高圧力は０．５ＭＰａであった。そして内容物を
取り出し、ウレタン樹脂の分解度とウィスカの分散状態
とを評価したところ、それぞれ△，Ｃであった。

【００４８】（比較例Ｒ５）被検試料１００ｇをオート
クレーブに入れ、これにエチレングリコール１０ｇを注
いだ後、密閉した。そして、内容物を攪拌しながら、２
０分間をかけて３００°Ｃまで加熱した後にその温度で
４０分間保持した。このときのオートクレーブ内の最高
圧力は１．５ＭＰａであった。

【００４９】次いで、冷却後、内容物を取り出し、ウレ
タン樹脂の分解度とウィスカの分散状態とを評価したと
ころ、それぞれ○，Ｃであった。特にウィスカの分散状
態については、ウレタン樹脂の分解が進みすぎていたた
めか、ウィスカが容器底に沈降している状態であった。

【００５０】〔第３群の実施例、比較例〕（実施例８）被検試料１００ｇをオートクレーブに入
れ、これにエチレングリコール１０ｇを注いだ後、密閉
した。そして、内容物を攪拌しながら、１７分間をかけ
て２５０°Ｃまで加熱した後にその温度で１０分間保持
した。このときのオートクレーブ内の最高圧力は０．６
ＭＰａであった。

【００５１】次いで、冷却後、液状の分解生成物を取り
出し、ウレタン樹脂の分解度とウィスカの分散状態とを
評価したところ、それぞれ○，Ｂであった。

【００５２】（実施例９）被検試料１００ｇをオートク
レーブに入れ、これにエチレングリコール１０ｇを注い
だ後、密閉した。そして、内容物を攪拌しながら、２３
分間をかけて３５０°Ｃまで加熱した後にその温度で１
０分間保持した。このときのオートクレーブ内の最高圧
力は２．０ＭＰａであった。

【００５３】次いで、冷却後、液状の分解生成物を取り
出し、ウレタン樹脂の分解度とウィスカの分散状態とを
評価したところ、それぞれ○，Ｂであった。

【００５４】（比較例６）被検試料１００ｇをオートク
レーブに入れ、これにエチレングリコール１０ｇを注い
だ後、密閉した。そして、内容物を攪拌しながら、１４
分間をかけて２００°Ｃまで加熱した後にその温度で１
０分間保持した。このときのオートクレーブ内の最高圧
力は０．１ＭＰａであった。

【００５５】次いで、冷却後、内容物を取り出し、ウレ
タン樹脂の分解度とウィスカの分散状態とを評価したと
ころ、それぞれ×，Ｃであった。

【００５６】（比較例７）被検試料１００ｇをオートク
レーブに入れ、これにエチレングリコール１０ｇを注い
だ後、密閉した。そして、内容物を攪拌しながら、２５
分間をかけて４００°Ｃまで加熱した後にその温度で１
０分間保持した。このときのオートクレーブ内の最高圧
力は８．０ＭＰａであった。

【００５７】次いで、冷却後、内容物を取り出し、ウレ
タン樹脂の分解度とウィスカの分散状態とを評価したと
ころ、それぞれ○，Ｃであった。特にウィスカの分散状
態については、ウレタン樹脂の分解が進みすぎていたた
めか、ウィスカが容器底に沈降している状態であった。

【００５８】（実施例１０）被検試料１００ｇをオート
クレーブに入れ、これにエチレングリコール１０ｇを注
いだ後、密閉した。そして、内容物を攪拌しながら、１
５分間をかけて２４０°Ｃまで加熱した後にその温度で
３０分間保持した。このときのオートクレーブ内の最高
圧力は０．５ＭＰａであった。

【００５９】次いで、冷却後、液状の分解生成物を取り
出し、ウレタン樹脂の分解度とウィスカの分散状態とを
評価したところ、それぞれ○，Ｂであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｄ）はそれぞれ、分解生成
物におけるウィスカの分散状態の判定基準を示す模式図
である。

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１２月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木正一愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者横井利男愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者大脇雅夫愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者近藤兼光愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者八田健愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強化材を均一な分散状態で充填させたウ
レタン樹脂の廃品を、アルコールを主成分とする分解剤
を用いてモノマーに分解する分解方法であって、２４０
〜３５０°Ｃの温度において、ウレタン樹脂の廃品１０
０重量部に対し５〜２０重量部の分解剤を用い、１〜３
０分間の分解処理を行うことを特徴とする強化材充填ウ
レタン樹脂の分解方法。