概要
| 材料名 | ユリア樹脂 |
|---|---|
| 略記号 | UF |
| 英語名 | Urea Formaldehyde Resin |
| 分類 | 熱硬化性樹脂、アミノ樹脂 |
| 基本構造 | 尿素とホルムアルデヒドの縮合構造 |
| 主な種類 | 成形材料用UF、接着剤用UF、含浸用UF、木材加工用UF |
| 主な用途 | 木材接着剤、合板、パーティクルボード、電気部品、成形品、日用品 |
ユリア樹脂（UF）は、熱硬化性樹脂、アミノ樹脂に分類される材料である。 尿素とホルムアルデヒドの縮合構造を基本構造または代表構造とし、木材接着剤、合板、パーティクルボード、電気部品、成形品、日用品などに使用される。
特徴
- 尿素とホルムアルデヒドを縮合して得られる熱硬化性樹脂である
- 硬く、表面光沢が良い
- 電気絶縁性が良い
- 安価で木材接着剤や成形材料に使用される
- 耐水性や耐候性はメラミン樹脂より低い
- 加水分解やホルムアルデヒド放散に注意が必要である
長所
- 硬度が高い
- 価格が安い
- 電気絶縁性が良い
- 着色性が良い
- 木材接着用途に適する
短所
- 耐水性が低い
- 耐候性が低い
- 衝撃に弱い
- ホルムアルデヒド放散に注意が必要である
成形加工
ユリア樹脂の加工性は、樹脂の種類、分子量、充填材、硬化系、添加剤、成形温度により大きく変化する。 成形時には乾燥、熱分解、残留応力、結晶化、硬化条件、離型性を確認する必要がある。
| 加工方法 | 適性 | 主な製品例 |
|---|---|---|
| 射出成形 | ○ | 成形材料グレードで対応する。複雑形状部品、機構部品、電気電子部品に使用する |
| 押出成形 | ○ | シート、フィルム、チューブ、棒材、板材に使用する |
| 圧縮成形 | △〜○ | 熱硬化性樹脂や高耐熱材、切削素材で使用する |
| 注型・含浸 | △〜○ | 熱硬化性樹脂、塗料、ワニス、複合材料で使用する |
| 切削加工 | ○ | 板材、丸棒、精密部品、治具に使用する |
| 接着・塗装 | △ | 材料の表面性により表面処理や専用接着剤が必要である |
構造式
ユリア樹脂の構造は、材料分類、重合方法、共重合成分、充填材の有無により変化する。 構造中の極性基、芳香環、フッ素原子、シロキサン結合、イミド結合、エステル結合などが、耐熱性、耐薬品性、機械特性、吸水性、電気特性に影響する。
種類
成形材料用UF
| 名称 | 成形材料用UF |
|---|---|
| 構成 | ユリア樹脂の用途別または改質グレードである |
| 特徴 | ユリア樹脂の基本特性を用途に合わせて調整したグレードである |
| 主な用途 | 木材接着剤、合板、パーティクルボード、電気部品、成形品、日用品 |
特徴
- 用途に応じて物性を調整したグレードである
- 標準品と比較して耐熱性、耐薬品性、機械特性、成形性のいずれかを改善する
- 実使用条件ではメーカーグレードごとのデータ確認が必要である
接着剤用UF
| 名称 | 接着剤用UF |
|---|---|
| 構成 | ユリア樹脂の用途別または改質グレードである |
| 特徴 | ユリア樹脂の基本特性を用途に合わせて調整したグレードである |
| 主な用途 | 木材接着剤、合板、パーティクルボード、電気部品、成形品、日用品 |
特徴
- 用途に応じて物性を調整したグレードである
- 標準品と比較して耐熱性、耐薬品性、機械特性、成形性のいずれかを改善する
- 実使用条件ではメーカーグレードごとのデータ確認が必要である
含浸用UF
| 名称 | 含浸用UF |
|---|---|
| 構成 | ユリア樹脂の用途別または改質グレードである |
| 特徴 | ユリア樹脂の基本特性を用途に合わせて調整したグレードである |
| 主な用途 | 木材接着剤、合板、パーティクルボード、電気部品、成形品、日用品 |
特徴
- 用途に応じて物性を調整したグレードである
- 標準品と比較して耐熱性、耐薬品性、機械特性、成形性のいずれかを改善する
- 実使用条件ではメーカーグレードごとのデータ確認が必要である
木材加工用UF
| 名称 | 木材加工用UF |
|---|---|
| 構成 | ユリア樹脂の用途別または改質グレードである |
| 特徴 | ユリア樹脂の基本特性を用途に合わせて調整したグレードである |
| 主な用途 | 木材接着剤、合板、パーティクルボード、電気部品、成形品、日用品 |
特徴
- 用途に応じて物性を調整したグレードである
- 標準品と比較して耐熱性、耐薬品性、機械特性、成形性のいずれかを改善する
- 実使用条件ではメーカーグレードごとのデータ確認が必要である
代表的な物性値又は機械的性質
| 性質 | 単位 | 標準 | セルロース充填 | 無機充填・高剛性 |
|---|---|---|---|---|
| 比重 | – | 1.45 ～ 1.55 | 1.45 ～ 1.55 | 1.55 ～ 1.75 |
| 引張強さ | MPa | 30 ～ 60 | 45 ～ 65 | 50 ～ 75 |
| 引張伸び | % | 0.5 ～ 1.2 | 0.5 ～ 1.0 | 0.3 ～ 0.8 |
| 曲げ強さ | MPa | 70 ～ 100 | 80 ～ 120 | 90 ～ 130 |
| 曲げ弾性率 | GPa | 7 ～ 10 | 8 ～ 11 | 10 ～ 14 |
| アイゾット衝撃強さ （ノッチ付き） | kJ/m² | 1 ～ 3 | 1 ～ 4 | 1 ～ 3 |
| ロックウェル硬さ | Mスケール | M100 ～ M115 | M105 ～ M120 | M110 ～ M125 |
| 荷重たわみ温度 （1.82MPa） | ℃ | 100 ～ 130 | 110 ～ 140 | 120 ～ 150 |
| 連続使用温度 | ℃ | 70 ～ 90 | 75 ～ 95 | 80 ～ 100 |
| 線膨張係数 | ×10⁻⁵/K | 4 ～ 7 | 3 ～ 5 | 2 ～ 4 |
| 吸水率 （24時間） | % | 0.5 ～ 1.0 | 0.5 ～ 0.8 | 0.4 ～ 0.8 |
| 難燃性 | UL94 | V-0相当 | V-0相当 | V-0相当 |
| 体積固有抵抗 | Ω・cm | 10¹² ～ 10¹⁴ | 10¹² ～ 10¹⁴ | 10¹¹ ～ 10¹⁴ |
| 誘電率 （1MHz） | – | 6 ～ 8 | 6 ～ 8 | 6 ～ 9 |
※実設計では、メーカー物性表、成形条件、充填材、吸湿条件で確認する必要がある。
耐薬品性
ユリア樹脂の耐薬品性は、樹脂構造、温度、濃度、接触時間、応力状態、グレード、充填材により変化する。 下表は一般的な目安であり、薬液タンク、配管、洗浄治具、食品・医療用途では実使用条件で確認する必要がある。
| 薬品・溶剤 | 耐性 | 備考 |
|---|---|---|
| 水 | ○ | 材料種により吸水、加水分解、白化に注意が必要である |
| 弱酸 | ○ | 多くの場合で短期使用は可能である |
| 強酸 | △〜× | 樹脂構造により劣化、分解、膨潤が起こる |
| 弱アルカリ | ○〜△ | 材料により安定性が異なる |
| 強アルカリ | △〜× | エステル、イミド、アミド、カーボネート系では注意が必要である |
| アルコール | ○〜△ | 応力下ではクラックや膨潤に注意する |
| アセトン | △〜× | 非晶性樹脂や極性樹脂では膨潤・溶解しやすい |
| MEK | △〜× | 溶剤種、温度、応力条件で影響が大きい |
| トルエン | △ | 芳香族溶剤に弱い材料では膨潤・クラックが起こる |
| 塩素系溶剤 | △〜× | 多くの樹脂で膨潤・溶解・クラックに注意が必要である |
| 油・燃料 | ○〜△ | ポリオレフィン系、ポリアミド系などでは比較的良い場合がある |
更に詳しくはプラスチックの耐薬品性一覧表を参照。
SP値（溶解度パラメータ）
ユリア樹脂のSP値は、約24〜28 MPa1/2相当が目安である。 SP値が近い溶剤では膨潤や溶解が起こりやすいが、結晶性、架橋構造、水素結合、分子量、充填材、温度の影響も大きいため、SP値は一次判断として扱う必要がある。
| 項目 | SP値（δ） MPa1/2 | 備考 |
|---|---|---|
| 標準グレード | 24 ～ 27 | 極性が高く、アルコール・水系に影響を受けやすい。硬質で耐油性は比較的良好である。 |
| 高架橋グレード | 25 ～ 28 | 架橋密度増加により耐溶剤性は向上するが、脆性が増加する傾向がある。 |
| セルロース充填 | 23 ～ 26 | セルロースの吸湿性により水分影響を受けやすい。 |
| ガラスフィラー充填 | 24 ～ 27 | 寸法安定性・耐薬品性が向上する。 |
| 鉱物充填・高硬度 | 24 ～ 28 | 耐油性・耐炭化水素性が向上し、表面硬度が高い。 |
溶解性の目安
| Δδ | 挙動 |
|---|---|
| 0〜2 | 溶解しやすい |
| 2〜5 | 膨潤・軟化 |
| 5以上 | 溶解しにくい |
SP値から見た耐溶剤性
| 溶剤 | SP値（δ） MPa1/2 | 耐性評価 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 水 | 47.9 | △ | 長時間接触で加水分解・白化の恐れがある。 |
| メタノール | 29.7 | △ | 膨潤・表面劣化を起こす場合がある。 |
| エタノール | 26.0 | △ | SP値が近く、長期接触で影響を受けやすい。 |
| IPA | 23.5 | ○ | 短時間接触では比較的安定である。 |
| アセトン | 20.3 | △ | 表面クラック・艶低下に注意が必要である。 |
| MEK | 19.0 | △ | 長時間接触で表面脆化の可能性がある。 |
| 酢酸エチル | 18.2 | ○ | 短期接触では比較的安定である。 |
| トルエン | 18.2 | ◎ | 非極性溶剤には比較的強い。 |
| キシレン | 18.0 | ◎ | 芳香族炭化水素系に対して安定である。 |
| n-ヘキサン | 14.9 | ◎ | 脂肪族炭化水素系には高耐性を示す。 |
| ガソリン | 14 ～ 15 | ◎ | 燃料油系への耐性は比較的良好である。 |
| 鉱物油 | 15 ～ 17 | ◎ | 潤滑油・グリースには比較的安定である。 |
| 酢酸 | 21.4 | × | 酸による加水分解に注意が必要である。 |
| 水酸化ナトリウム水溶液 | — | × | アルカリによる分解が発生しやすい。 |
◎：非常に良好 ○：概ね良好 △：注意が必要 ×：不適
※耐溶剤評価は、ユリア樹脂のSP値中央値（約25 MPa1/2）を基準とした一般的傾向であり、実際には架橋密度、充填材、成形条件、温度、接触時間によって変動する。
※特に注意する溶剤：水、アルコール類、酸性溶液、アルカリ水溶液は、ユリア樹脂のメチレン架橋およびメチロール基に作用し、加水分解、白化、脆化、クラックを発生させる場合がある。高温高湿環境では劣化が加速するため注意が必要である。
実務上の注意
- SP値は溶解性の目安であり、耐久性そのものではない
- 結晶性樹脂や熱硬化性樹脂では、SP値が近くても溶解しにくい場合がある
- 非晶性樹脂では、応力クラックが耐薬品性の主要問題になりやすい
- 実使用では温度、濃度、接触時間、応力、成形残留応力を確認する必要がある
製法
ユリア樹脂は、対応するモノマーの重合、重縮合、付加反応、共重合、架橋反応、コンパウンドなどにより製造される。 実用材料では、添加剤、充填材、安定剤、難燃剤、可塑剤、強化繊維などを配合して性能を調整する。
| 製法 | 特徴 | 主な製品形態 |
|---|---|---|
| 重合・重縮合 | 基本ポリマーを合成する | ベース樹脂 |
| 共重合・変性 | 耐熱性、柔軟性、耐薬品性、成形性を調整する | 改質グレード |
| コンパウンド | ガラス繊維、難燃剤、安定剤、潤滑剤などを配合する | 成形材料 |
| 成形・硬化 | 熱可塑性樹脂は溶融成形、熱硬化性樹脂は加熱硬化する | 最終成形品 |
詳細な利用用途
電気・電子用途
- コネクタ
- スイッチ部品
- 絶縁部品
- 筐体
- 高周波部品
自動車・輸送用途
- 内外装部品
- 機構部品
- 耐熱部品
- 摺動部品
- 燃料・配管関連部品
工業用途
- ギア
- 治具
- ライニング
- シール材
- 機械カバー
包装・生活用品用途
- フィルム
- 容器
- シート
- 日用品
- 保護部材
関連材料との比較
代表的なメーカー
| メーカー | 代表的な製品・商品名 | 備考 |
|---|---|---|
| 代表メーカー | 三井化学、住友ベークライト、Hexion、BASF、Prefere Resins | 材料・グレードにより供給状況が異なる |
| 国内外コンパウンダー | 各種改質グレード | GF強化、難燃、摺動、耐候グレード |
| 成形材料メーカー | 用途別グレード | メーカー物性表で確認が必要である |
概要
略記号：UF
英語名：urea-formaldehyde resin
化学式：
特性
- 機械的強度にすぐれている。
- 電気的特性にすぐれている。
- 耐衝撃性には弱い
- 耐熱性にすぐれている。
- 吸湿して寸法安定性に欠けるなど、耐水性は悪い。
- 表面硬度が高い。
- 耐有機溶剤性が良い。
- 耐アルカリ性、耐酸性は強くない。
- 光沢があり、傷が付きにくい。
耐薬品性
- [[耐薬品性一覧]]はこちら
製法
構造
利用用途
- 電気器具類（コンセント、照明器具等）
- 塗料
- ボタン
- マージャン牌