JPH0820705A - エポキシ樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリウレタンの廃棄物を容易に且つコスト安
価に再利用する。また耐熱性をさほど低下させることな
く優れた靱性を持つエポキシ樹脂の硬化物を得る。 【構成】 エポキシ樹脂にポリウレタンを反応させて変
性したエポキシ樹脂組成物を製造する。この反応は、エ
ポキシ樹脂とポリウレタンを加熱して溶融混練すること
によっておこなうことができる。ポリウレタンによって
耐熱性をさほど低下させることなく柔軟なセグメントを
導入して、エポキシ樹脂硬化物の靱性を向上させること
ができる。またポリウレタンとして廃棄物を用いること
によって、ポリウレタンの廃棄物を容易に且つコスト安
価に再利用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリウレタン廃棄物を
利用して改質したエポキシ樹脂組成物の製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリウレタンフォームなどポリウレタン
のリサイクル技術として、従来から、ポリウレタンを細
かく破断してチップ化すると共にこれを接着プレス成形
して建築材料としたり、ポリウレタンを微粉砕して充填
剤として利用したりする再生利用法や、ケミカルリサイ
クリングによりウレタン原料として回収する方法や、燃
焼させて熱エネルギーとして利用する方法などがある。

【０００３】一方、エポキシ樹脂は、接着性、機械的性
質、耐熱性、電気絶縁性、耐薬品性、寸法安定性、成形
加工性等の諸特性に優れており、工業材料として多用さ
れている。エポキシ樹脂は例えば、積層板や封止材など
として電気電子部品用樹脂として、また自動車用塗料や
缶用塗料、工業用接着剤として幅広く利用されている。
また近年では、熱硬化性樹脂につきものの欠点である脆
さを改善し、さらに高信頼性が要求される分野への用途
拡大が要望されている。

【０００４】そして、エポキシ樹脂の脆さを改善する方
法としては、エポキシ樹脂に柔軟な骨格構造を導入する
方法、柔軟な硬化剤を使用する方法、天然ゴムやアクリ
ロニトリル−ブタジエンゴム、シリコーンゴムなどのゴ
ム成分を導入する方法、ポリウレタン鎖を導入する方法
などが従来から提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のポリウ
レタンのリサイクル技術はコスト的にも工業的な適用は
限られており、ポリウレタンの回収・再利用は十分満足
に解決されているとは言いがたい。従って、簡単な技術
で、しかもコスト安価に廃棄ポリウレタンをリサイクル
処理する新しい技術が必要とされているのが現状であ
る。

【０００６】また、上記のように提案されている方法で
エポキシ樹脂の脆さを改善することはできるものの、上
記の方法では逆にエポキシ樹脂の耐熱性が低下するとい
う欠点がある。ただ、柔軟な成分をエポキシ樹脂中に粒
子状に分散させたいわゆる海島構造を形成させるように
すれば、耐熱性の低下を小さくすることができるが、こ
の場合には厳密な相制御が必要であって、エポキシ樹脂
の変性条件や硬化条件を最適に管理することが不可欠に
なって、コスト的に高くなる。このように、硬化物の耐
熱性をそれほど低下させずに優れた靱性を付与した安価
なエポキシ樹脂を得ることは非常に困難であった。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、ポリウレタンの廃棄物を容易に且つコスト安価に
再利用することができると共に、耐熱性をさほど低下さ
せることなく優れた靱性を持つ硬化物を得ることができ
るエポキシ樹脂組成物の製造方法を提供することを目的
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るエポキシ樹
脂組成物の製造方法は、エポキシ樹脂にポリウレタンを
反応させることを特徴とするものである。本発明にあっ
て、エポキシ樹脂とポリウレタンを加熱混練することに
よって反応させることができる。

【０００９】また本発明にあって、エポキシ樹脂とポリ
ウレタンを１５０〜１９０℃の加熱条件下で反応させる
のが好ましい。さらに本発明にあって、エポキシ樹脂１
００重量部に対してポリウレタン１〜３０重量部を反応
させるのが好ましい。そして本発明にあって、ポリウレ
タンとして廃棄物を用いることができる。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいてポリウレタンとしては、特に限定されるものでは
ないが、製造不良品や成形バリなど製造段階で発生する
廃棄物や、使用済み品など使用段階で発生する廃棄物、
その他の廃棄物を使用することができる。そしてポリウ
レタンとしては主としてポリウレタンフォームが用いら
れるが、ポリウレタンエラストマー、ポリウレタン繊維
等を用いることもでき、特に制限されない。またポリウ
レタンの種類としてはポリエーテル系及びポリエステル
系のいずれのものを用いても差し支えない。このポリウ
レタンは粉砕して粉状あるいは粒状で使用するのが好ま
しい。

【００１１】また本発明においてエポキシ樹脂としては
特に制限されることなく任意のものを用いることができ
るものであり、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂、ｏ−クレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂などに代表されるグリシジルエーテル型エポ
キシ樹脂や、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシ
ジルエステル型エポキシ樹脂などを挙げることができ
る。

【００１２】そして本発明は、加熱したエポキシ樹脂に
ポリウレタンを配合し、ポリウレタンの固形物がエポキ
シ樹脂に溶解するまで加熱して溶融混練することによっ
て、エポキシ樹脂にポリウレタンを反応させるものであ
り、得られた変性エポキシ樹脂の組成物を適当な硬化剤
で硬化させることによって、靱性に優れ、また耐熱性に
も優れたエポキシ樹脂硬化物を得ることができる。

【００１３】エポキシ樹脂をポリウレタンで変性するこ
とによって靱性が向上する理由は次のように推測され
る。すなわち、エポキシ樹脂中で解離したポリウレタン
のウレタン結合がエポキシ樹脂中のエポキシ基と反応
し、オキサゾリドン環を形成すると共にポリウレタン中
の柔軟なセグメントがエポキシ樹脂に導入され、靱性を
向上させるものであると考えられる。またこのようにオ
キサゾリドン環が形成されることによって耐熱性の低下
が抑制されるものであると考えられる。

【００１４】エポキシ樹脂に対するポリウレタンの配合
量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して１〜３０重量
部の範囲が好ましく、より好ましくは５〜２０重量部で
ある。ポリウレタンの配合量が５重量部未満では、特に
１重量部未満では十分な靱性を得ることが難しく、また
２０重量部を超えると、特に３０重量部を超えるとエポ
キシ樹脂に対する溶融溶解性が悪くなって十分な反応を
おこなわせることが困難になり、また溶融混練物の粘度
が上昇して作業性が悪くなるおそれがある。

【００１５】エポキシ樹脂とポリウレタンの加熱混練温
度（反応温度）は１５０〜１９０℃の範囲が好ましく、
また加熱混練時間（反応時間）は３０分〜６時間の範囲
が好ましい。反応温度が１５０℃未満で且つ反応時間が
３０分未満であると、エポキシ樹脂とポリウレタンとの
反応が不充分になり、逆に反応時間が１９０℃を超え且
つ反応時間が６時間を超えると、熱分解によるポリウレ
タンの分子鎖の開裂及びエポキシ樹脂の開環反応が著し
くなって、所望の靱性を付与することができず、また耐
熱性の低下が著しくなるおそれがある。

【００１６】上記のようにして、エポキシ樹脂とポリウ
レタンを反応させて得られた変性エポキシ樹脂にアミン
系硬化剤等の硬化剤等を混合することによってエポキシ
樹脂組成物を調製することができるものであり、このエ
ポキシ樹脂組成物は通常の成形法により成形することが
でき、あるいは接着剤や塗料として利用することがで
き、種々の分野に使用することができるものである。

【００１７】

【実施例】次に、本発明を実施例によって例証する。 （実施例１）攪拌装置、温度計、固体添加用ロートを備
えた四ツ口フラスコにビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
（油化シェルエポキシ社製「エピコート８２８」；エポ
キシ当量１８５ｇ／ｅｑ）を１００重量部をとり、１８
０℃に加熱後、平均粒径約１ｍｍに粉砕したポリウレタ
ンフォーム（ポリエーテル系ポリウレタン、嵩密度約
０．０４ｇ／ｃｍ³ ）を５重量部添加して２時間攪拌し
て反応させた。得られた混練物（ポリウレタン変性エポ
キシ樹脂）のエポキシ当量をＪＩＳ Ｋ ７２３６に従
って測定したところ、２０２ｇ／ｅｑであった。

【００１８】次に、ジアミノジフェニルメタンとメタキ
シレンジアミンを６対４の重量比で混融したアミン系硬
化剤を上記のようにして得たポリウレタン変性エポキシ
樹脂に配合し、これを１３０℃に加熱したシリコーンゴ
ム製の型に注ぎ、この温度で２時間硬化させた。そして
脱型後、１５０℃で２時間、１８０℃で２時間、後硬化
させて試験片を得た。

【００１９】そしてこの試験片を用い、動的粘弾性試験
によってガラス転移温度（Ｔｇ）を測定した。またＡＳ
ＴＭ Ｅ ３９９に従って破壊靱性試験をおこない、３
点曲げ法により臨界応力拡大係数（Ｋ_IC）を測定した。
測定結果を表１に示す。 （実施例２）実施例１と同じエポキシ樹脂とポリウレタ
ンフォームを用い、エポキシ樹脂１００重量部にポリウ
レタンフォーム１０重量部を混練するようにした他は、
実施例１と同様にしてポリウレタン変性エポキシ樹脂を
調製した。この変性エポキシ樹脂のエポキシ当量は２１
９ｇ／ｅｑであった。後は、実施例１と同様にしてアミ
ン系硬化剤により硬化させて試験片を作成し、実施例１
と同様にしてガラス転移温度と臨界応力拡大係数を測定
した。測定結果を表１に示す。

【００２０】（実施例３）実施例１と同じエポキシ樹脂
とポリウレタンフォームを用い、エポキシ樹脂１００重
量部にポリウレタンフォーム２０重量部を混練するよう
にした他は、実施例１と同様にしてポリウレタン変性エ
ポキシ樹脂を調製した。この変性エポキシ樹脂のエポキ
シ当量は２５１ｇ／ｅｑであった。後は、実施例１と同
様にしてアミン系硬化剤により硬化させて試験片を作成
し、実施例１と同様にしてガラス転移温度と臨界応力拡
大係数を測定した。測定結果を表１に示す。

【００２１】（比較例）ポリウレタンフォームを用い
ず、実施例１と同じビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の
みを用い、後は実施例１と同様にしてアミン系硬化剤に
より硬化させて試験片を作成し、実施例１と同様にして
ガラス転移温度と臨界応力拡大係数を測定した。測定結
果を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１にみられるように、エポキシ樹脂とポ
リウレタンを反応させた各実施例のものは、ポリウレタ
ンを反応させていない比較例のものよりも、破壊靱性値
が高く靱性が向上していることが確認され、またガラス
転移温度は各実施例と比較例の間に大きな差はなく、各
実施例のものは耐熱性の低下が抑制されていることが確
認される。

【００２４】

【発明の効果】上記のように本発明は、エポキシ樹脂に
ポリウレタンを反応させるようにしたので、ポリウレタ
ンによって耐熱性をさほど低下させることなく柔軟なセ
グメントを導入して靱性を向上させることができるもの
であり、しかもこのポリウレタンとして廃棄物を用いる
ことによって、ポリウレタンの廃棄物を容易に且つコス
ト安価に再利用することができるものである。

【００２５】また、エポキシ樹脂とポリウレタンを加熱
して溶融混練することによって反応させるようにしたの
で、従来からある加熱手段や混練手段を用いて反応させ
ることができ、反応のための特別な装置を設備するよう
な必要がないものである。さらに、エポキシ樹脂とポリ
ウレタンを１５０〜１９０℃の加熱条件下で反応させる
ようにしたので、エポキシ樹脂とポリウレタンとの反応
が不充分になったりすることなく、エポキシ樹脂の靱性
を十分に高める効果を得ることができるものである。

【００２６】さらに、エポキシ樹脂１００重量部に対し
てポリウレタン１〜３０重量部を反応させるようにした
ので、十分な反応をおこなわせることが困難になったり
作業性が悪くなったりすることなく、エポキシ樹脂の靱
性を十分に高める効果を得ることができるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 恵子 大阪府豊中市上野西１丁目11番５−202号 (72)発明者 福田 明徳 奈良県生駒市新生駒台６番21号 (72)発明者 井出 勇 大阪府堺市金岡町1648−15

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エポキシ樹脂にポリウレタンを反応させ
   ることを特徴とするエポキシ樹脂組成物の製造方法。
2. 【請求項２】 エポキシ樹脂とポリウレタンを加熱して
   溶融混練することによって反応させることを特徴とする
   請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物の製造方法。
3. 【請求項３】 エポキシ樹脂とポリウレタンを１５０〜
   １９０℃の加熱条件下で反応させることを特徴とする請
   求項１又は２に記載のエポキシ樹脂組成物の製造方法。
4. 【請求項４】 エポキシ樹脂１００重量部に対してポリ
   ウレタン１〜３０重量部を反応させることを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物
   の製造方法。
5. 【請求項５】 ポリウレタンとして廃棄物を用いること
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のエポキ
   シ樹脂組成物の製造方法。