JPH0948904A - 尿素樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的強度等の物性が向上した生分解性を示
す、低ホルムアルデヒドタイプの尿素樹脂組成物の提
供。 【解決手段】 尿素およびホルムアルデヒドを反応させ
て得られる尿素−ホルムアルデヒド反応体；セルロース
材料；およびグルタミン酸を含有してなる尿素樹脂組成
物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生分解性を有し、
且つ物性に優れる尿素樹脂組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、様々な産業においてプラスチ
ックが利用されているが、一方これら多量に使用されて
いるプラスチックの廃棄物が、河川、海洋、土壌を汚染
する可能性を有し、大きな社会問題になっている。この
汚染防止のために生分解性を有するプラスチックの出現
が待望され既に、例えば、合成樹脂にグルテンおよび可
塑剤を配合したもの、合成樹脂にキトサンおよびパルプ
を併用したもの、あるいは酢酸セルロースの酢酸基の置
換度が２以下の低いタイプ等のプラスチックが提案され
ている。しかしながら、これらの従来の生分解性の樹脂
は、必ずしも一般的に用いられているとは言えず、実用
性が認められるのは、ただ脂肪族ポリエステルのみと言
っても過言ではない状況にある。

【０００３】しかし、脂肪族ポリエステルも熱可塑性の
ポリマーであって、硬さ、耐熱性等の物性には制限を受
けているのが実情である。現段階では、生分解性で実用
性を伴った熱硬化性樹脂は知られていない。

【０００４】そこで本発明者らは、一般に生分解性を示
さない尿素樹脂について研究を重ねたところ、尿素１モ
ルに対してホルムアルデヒド１〜１.３モル未満を反応
させ、これにセルロース材料を配合して得られる尿素樹
脂が、良好な生分解性を示すことを見いだし、提案した
（特願平７−９４１４６号）。なお、一般的な尿素樹脂
は、ホルムアルデヒドが１.３モル以上使用されてお
り、この場合は生分解性が見られない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、尿素１
モルに対してホルムアルデヒドの配合割合が１.３モル
未満であると、硬化樹脂の物性、例えば機械的強度にい
まだ改善の余地があることが判明した。したがって生分
解性を示す尿素樹脂を実用化するためには、何らかの方
法でその物性向上を図らなければならない。本発明の目
的は、機械的強度等の物性が向上した生分解性を示す、
低ホルムアルデヒドタイプの尿素樹脂組成物を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、この問題
を解決するために種々検討した結果、以外にもα−アミ
ノ酸の一種であるグルタミン酸を尿素樹脂の硬化剤とし
て用いることで前記目的を達成できることを見いだし、
本発明を完成することができた。

【０００７】すなわち本発明は、尿素およびホルムアル
デヒドを反応させて得られる尿素−ホルムアルデヒド反
応体；セルロース材料；およびグルタミン酸を含有して
なる尿素樹脂組成物を提供するものである。

【０００８】また本発明は、尿素−ホルムアルデヒド反
応体の計算値１００重量部に対して、セルロース材料２
０〜７０重量部が配合され、且つ該尿素−ホルムアルデ
ヒド反応体および該セルロース材料の合計１００重量部
に対し、グルタミン酸が０.１〜１０重量部配合される
前記の尿素樹脂組成物を提供するものである。

【０００９】さらに本発明は、グルタミン酸が１〜５重
量部配合される前記の尿素樹脂組成物を提供するもので
ある。

【００１０】さらにまた本発明は、尿素１モルに対し、
ホルムアルデヒドを１〜１.５モル反応させる前記の尿
素樹脂組成物を提供するものである。

【００１１】また本発明は、尿素１モルに対して、ホル
ムアルデヒドを１〜１.３モル反応させる、前記の尿素
樹脂組成物を提供するものである。

【００１２】さらに本発明は、前記の尿素樹脂組成物を
用いて成形された尿素樹脂成形品を提供するものであ
る。

【００１３】なお、本発明でいう生分解性とは、成形品
が土中で分解して原形を止めなくなり、遂には完全に消
失する性質を意味する。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、尿素にホルムアルデヒ
ドを反応させ、セルロース材料を配合し、さらに硬化剤
としてグルタミン酸を配合することに主な特徴を有す
る。

【００１５】本発明において、尿素１モルに対し、ホル
ムアルデヒドは１〜１.５モル、好ましくは１〜１.３モ
ルを反応させるのがよい。

【００１６】ホルムアルデヒドの使用量が１.５モル以
上になると、通常のパルプをフィラーとした尿素樹脂
は、１年位の土中埋没テストでは、全く生分解性を示さ
ない。また、１モル未満では、成形材料を得ることが困
難であり好ましくない。一般的な尿素樹脂は、尿素１モ
ルに対してホルムアルデヒドを１.３モル以上反応させ
ており、これにセルロース材料を配合して得られる尿素
樹脂は、生分解性を示さない。しかし、本発明において
は、例えば１.３〜１.５モルのホルムアルデヒドの配合
割合であっても、セルロース材料と共にグルタミン酸を
配合するため、グルタミン酸が生分解の促進剤となり、
生分解性が認められ、かつ良好な物性を示す尿素樹脂組
成物を提供することができる。

【００１７】尿素とホルムアルデヒドとの反応は、常法
に従い行うことができ、例えば微ないし弱アルカリ性
で、４０〜８０℃の温度で反応させることができる。

【００１８】かくして得られる尿素−ホルムアルデヒド
反応体は、尿素およびホルムアルデヒドの配合比や反応
条件によっても異なるが、初期付加物であるモノメチロ
ール尿素、ジメチロール尿素の混合体である。例えば尿
素１モルに対してホルムアルデヒド１.２モルを反応さ
せた場合は、モノメチロール尿素とジメチロール尿素と
の混合体が得られる。

【００１９】本発明の組成物は、その実用に際し、セル
ロース材料を併用することが好ましい。つまり、例えば
上記のように尿素−ホルムアルデヒド反応体を合成し、
これに適当量のセルロース材料、さらに必要に応じて触
媒を加えて混練し、pＨ調節を行った後、４０〜７０℃
で縮合を進め、同時に乾燥させ、粉末化可能な状態にす
ることができる。セルロース材料としては、粉砕パルプ
が代表的であり、本発明の目的には十分である。その他
にはリンターも挙げられる。

【００２０】セルロース材料の配合割合は、尿素−ホル
ムアルデヒド反応体の計算値（尿素およびホルムアルデ
ヒドが１００％反応したとして）１００重量部に対し
て、セルロース材料２０〜７０重量部、好ましくは２５
〜４５重量部がよい。ここでセルロース材料は、硬化樹
脂の製造および物性、例えば機械的強度、さらに成形性
に影響することから、生分解性を考慮した上で、極力多
い方が望ましい。

【００２１】本発明の組成物は、必須成分として下記一
般式で示されるようなグルタミン酸が配合される。

【００２２】

【化１】

【００２３】このグルタミン酸は、尿素樹脂製造の任意
の段階で添加することができる。例えば、尿素−ホルム
アルデヒド反応体の合成直後や、あるいはセルロース材
料を配合、乾燥後のボールミール中での粉砕時に添加す
ることができる。

【００２４】グルタミン酸の配合割合は、尿素−ホルム
アルデヒド反応体およびセルロース材料の合計１００重
量部に対し、０.１〜１０重量部、好ましくは１〜５重
量部がよい。０.１重量部未満では、実際上硬化触媒の
作用が認められなくなり、１０重量部を超えて配合して
も効果が飽和し、経済的に不利となる。

【００２５】なお、グルタミン酸は、Ｌ−体が望まし
い。

【００２６】なお、本発明の組成物は、必要に応じて、
生分解性を損なわない限りにおいて、他の有機・無機フ
ィラー、補強材、離型剤、滑剤、着色剤等を併用できる
ことは勿論である。

【００２７】また、本発明の組成物においては、成形性
をコントロールするために水分量を調節することが望ま
しく、水分量は１〜５％程度がよい。また、少量のグリ
セリンのような多価アルコール系の可塑剤を使用するこ
とができる。このために使用される可塑剤の量は、目的
とする成形性により変動するものであるが、例えば、尿
素−ホルムアルデヒド反応体およびセルロース材料合計
１００重量部に対し、５〜５０重量部程度である。

【００２８】本発明の組成物の成形は、通常の尿素樹脂
と同様の成形条件を適用することができ、例えば１３０
〜１５０℃の温度、２０〜１５０kg／cm²の圧力下で行
うことができる。

【００２９】

【作用】元来尿素樹脂の硬化触媒としては、無機化合物
では塩化アンモニウム、有機化合物では無水フタル酸等
が代表的であるが、これら既存の硬化剤を用いた場合、
とくにホルムアルデヒドの配合割合が１.３モル未満
の、既存の尿素樹脂には見られない低ホルムアルデヒド
領域では、機械的物性が著しく低下したものになる。こ
れに対し、硬化剤としてグルタミン酸を使用すると、理
由は明らかではないが、機械的物性が格段に向上する。
また、グルタミン酸を使用することで、生分解性が相乗
的に促進されることも認められた。

【００３０】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。成形材料（１）の調製 尿素６００ｇ（１０モル）および３７％ホルマリン８１
０ｇ（ホルムアルデヒドとして１０モル）を混合し、ヘ
キサメチレンテトラミンでpＨを８とした後、６５℃、
３０分間反応した。次に、漂白パルプ３９０ｇ（尿素−
ホルムアルデヒド反応体に対して約３０重量％）を加
え、３５〜４０℃で３０分間混練した後、４０℃で１２
時間、５０℃で１時間、６０℃で１時間、７０℃で２時
間乾燥し、ボールミールで粗粉砕し、さらにステアリン
酸亜鉛１５ｇ、硬化剤指定量を加え、再度ボールミール
で１６時間粉砕し、４０メッシュのふるいで残留物を除
き、成形材料（１）とした。

【００３１】成形材料（２）の調製 尿素６００ｇ（１０モル）および３７％ホルマリン８９
２ｇ（ホルムアルデヒドとして１１モル）を使用したこ
と以外は、上記成形材料（１）の調製と同様に反応、乾
燥、粉砕して成形材料（２）を調製した。

【００３２】成形材料（３）の調製 尿素６００ｇ（１０モル）および３７％ホルマリン９７
５ｇ（ホルムアルデヒドとして１２モル）を使用したこ
と以外は、上記成形材料（１）の調製と同様に反応、乾
燥、粉砕して成形材料（３）を調製した。

【００３３】成形材料（４）の調製 尿素６００ｇ（１０モル）および３７％ホルマリン１０
５５ｇ（ホルムアルデヒドとして１３モル）を使用した
こと以外は、上記成形材料（１）の調製と同様に反応、
乾燥、粉砕して成形材料（４）を調製した。

【００３４】実施例１〜４ 硬化剤としてグルタミン酸を成形材料（１）〜（４）中
の尿素−ホルムアルデヒド反応体およびセルロース材料
の合計１００重量部に対して、それぞれ３重量部ずつ加
えた。

【００３５】比較例１〜４ 硬化剤として塩化アンモニウムを成形材料（１）〜
（４）中の尿素−ホルムアルデヒド反応体およびセルロ
ース材料の合計１００重量部に対して、それぞれ０.５
重量部ずつ加えた。

【００３６】各成形材料について、ＪＩＳ Ｋ６９１１
の熱硬化性樹脂試験に規定されたように、１５０℃、５
０kg／cm²、５分間の条件で成形品を製造し、その物性
試験を行った。その結果を表１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１から分かるように、硬化剤としてグル
タミン酸を使用した系は、塩化アンモニウムを使用した
系に比べて、物性が優れていることが分かる。

【００３９】実施例５〜８および比較例５〜８ 実施例１〜４および比較例１〜４で製造した組成物を、
それぞれ１５０℃、５０kg／cm²の圧力下、５分間プレ
スし、表２に示した大きさの円板を成形した。

【００４０】

【表２】

【００４１】プランターに、川砂９０重量部、油カス５
重量部、パーク堆肥５重量部を入れ、十分に水を加えて
よく混合し、１５日間放置し、時折切り返したものを生
分解テスト用土壌とし、この土壌の表面より１０cm下
に、それぞれの円板を埋め、３０℃で１週間に一度、井
戸水を灌水した。プランターは、水分が逃げないよう
に、ポリエチレンフィルムで２重にカバーした。３カ月
放置後の結果を表３に示した。

【００４２】

【表３】

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、熱硬化性でありながら
樹脂本体が生分解性を示し、しかも実用上十分な物性を
有する尿素樹脂組成物が提供される。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】尿素およびホルムアルデヒドを反応させて
   得られる尿素−ホルムアルデヒド反応体；セルロース材
   料；およびグルタミン酸を含有してなる尿素樹脂組成
   物。
2. 【請求項２】 尿素−ホルムアルデヒド反応体の計算値
   １００重量部に対して、セルロース材料２０〜７０重量
   部が配合され、且つ該尿素−ホルムアルデヒド反応体お
   よび該セルロース材料の合計１００重量部に対し、グル
   タミン酸が０.１〜１０重量部配合される請求項１に記
   載の尿素樹脂組成物。
3. 【請求項３】 グルタミン酸が１〜５重量部配合される
   請求項２に記載の尿素樹脂組成物。
4. 【請求項４】 尿素１モルに対し、ホルムアルデヒドを
   １〜１.５モル反応させる請求項１ないし３のいずれか
   １項に記載の尿素樹脂組成物。
5. 【請求項５】 尿素１モルに対して、ホルムアルデヒド
   を１〜１.３モル反応させる、請求項４に記載の尿素樹
   脂組成物。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１項に記載
   の尿素樹脂組成物を用いて成形された尿素樹脂成形品。