DE112022002929T5

DE112022002929T5 - Schwingungsisolierendes und -dämpfendes bauteil und herstellungsverfahren davon

Info

Publication number: DE112022002929T5
Application number: DE112022002929.3T
Authority: DE
Inventors: Yuka Nagai; Junki OWAKI; Satoshi MAKIMURA; Takamichi YAMAMOTO; Koji Mizutani; Junichiro Suzuki; Kiyoshi Sakai
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2022-11-22
Publication date: 2024-03-28
Also published as: US20230356442A1; JP2023149042A; WO2023188531A1; CN117242126A

Abstract

Es wird ein schwingungsdämpfendes/schwingungshemmendes Bauteil bereitgestellt, das ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, wie z.B. hohe Temperaturbeständigkeit, aufweist, eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit aufweist und darüber hinaus eine Reduzierung der Herstellungskosten ermöglicht. Außerdem ist ein Verfahren zur Herstellung desselben bereitgestellt. Das schwingungsdämpfendes/schwingungshemmendes Bauteil umfasst Polyurethan, wobei: die Polyol-Komponente des Polyurethans außer einem kurzkettigen Polyol ein Polyol auf Polyesterbasis umfasst; die Isocyanat-Komponente des Polyurethans 1,5-Naphthalindiisocyanat als Hauptkomponente aufweist. Das schwingungsdämpfendes/schwingungshemmendes Bauteil umfasst ein Schaumprodukt aus einer thermoplastischen Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 0,9-1,04.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein schwingungsisolierendes und - dämpfendes Bauteil, das als ein schwingungsisolierendes Bauteil oder als schwingungsdämpfendes Bauteil verwendet wird, und ein Herstellungsverfahren davon, und insbesondere ein schwingungsisolierendes und -dämpfendes Bauteil, das aus geschäumtem Polyurethan gebildet wird, und ein Herstellungsverfahren davon.
[Stand der Technik]
Schwingungsisolierende und dämpfende Bauteile, die aus geschäumtem Polyurethan gebildet sind, enthalten beispielsweise Stoßdämpferfedern für Fahrzeuge. Wie in 1 gezeigt, ist die Stoßdämpferfeder 2 eine im Wesentlichen zylindrische (balgförmige) Struktur, die von außen auf eine Kolbenstange 31 eines Stoßdämpfers 30, der eine Aufhängung eines Fahrzeugs bildet, eingesetzt wird und in einem Zustand verwendet wird, in dem sie zwischen einem Zylinder (einer Dämpferplatte) 32 des Stoßdämpfers 30 und einem Befestigungsabschnitt (einer oberen Halterung 33) auf der Seite der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist (siehe Patentliteratur 1).
Die Stoßdämpferfeder muss eine hohe Energieabsorptionskapazität bei hoher Eingangsleistung und eine niedrige Energieabsorptionskapazität bei niedriger Eingangsleistung aufweisen, um sowohl Schwingungsdämpfung als auch Fahrkomfort zu erreichen, wenn das Fahrzeug fährt oder wenn eine hohe Eingangsleistung angewendet wird.
Um eine effiziente niedrige Energieabsorptionskapazität bei geringer Eingangsleistung zu erreichen, werden im Allgemeinen Stoßdämpferfedern aus geschäumtem Polyurethan verwendet, die Diphenylmethan-diisocyanat (MDI) oder dergleichen als Isocyanat-Komponente enthalten.
Darüber hinaus wird wärmevernetzend geschäumtes Polyurethan in der Regel für Bauteile wie die Stoßdämpferfedern verwendet, die an Stellen eingesetzt werden, an denen mechanische Eigenschaften wie Hochtemperaturbeständigkeit (Wärmeformbeständigkeit) und Flexibilität erforderlich sind (siehe Patentschrift 2).
[Literaturverzeichnis]
[Patentliteratur]

[Patentliteratur 1] Japanisches Patent Nr. 3758343
[Patentliteratur 2] Japanische Patent Offenlegungsschriftnr. 2004-293697

[Kurzdarstellung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Zur Herstellung eines schwingungsisolierenden und -dämpfenden Bauteils aus wärmevernetzendem, geschäumtem Polyurethan sind jedoch Geräte zum Gießen eines Materials in eine Form und zum Erwärmen des Materials erforderlich, was zu hohen Investitionen in die Geräte führt.
Da es außerdem schwierig ist, die Viskosität des wärmevernetzenden geschäumten Polyurethans während des Einspritzens zu senken, besteht auch das Problem, dass es schwierig ist, ein schwingungsisolierendes und dämpfendes Bauteil mit einer komplizierten Form herzustellen.
Darüber hinaus besteht angesichts der aktuellen Situation, in der Materialien benötigt werden, die die globale Umwelt nicht belasten, ein zunehmender Bedarf an der Entwicklung von Materialien für schwingungsisolierende und -dämpfende Bauteile, die in hohem Maße recycelbar (wiederverwendbar) sind und gute mechanische Eigenschaften aufweisen.
Ein wärmevernetzendes geschäumtes Polyurethan wird jedoch nicht durch Wärme geschmolzen und ist daher schlecht wiederverwendbar, was ein Problem in Bezug auf die Umweltbelastung darstellt.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht dieser Umstände gemacht und stellt ein schwingungsisolierendes und -dämpfendes Bauteil bereit, das ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, wie z.B. Hochtemperaturbeständigkeit, besitzt, wiederverwendbar ist und in der Lage ist, die Herstellungskosten zu reduzieren, sowie ein Herstellungsverfahren dafür.
[Lösung des Problems]
Die vorliegenden Erfinder haben intensive Studien durchgeführt, um die oben genannten Probleme zu lösen. Im Verlauf der Untersuchungen haben die Erfinder die Herstellung eines schwingungsisolierenden und -dämpfenden Bauteils aus thermoplastischem Polyurethanschaum in Betracht gezogen. Herkömmliche schwingungsisolierende und -dämpfende Bauteile, die wärmehärtbares Polyurethan verwenden, werden durch Wärme erweicht, aber viele herkömmliche schwingungsisolierende und -dämpfende Bauteile enthalten eine übermäßige Menge an Isocyanat, und tatsächlich ist es schwierig, ein altes schwingungsisolierendes und - dämpfendes Bauteil durch Wärme zu schmelzen, um ein schwingungsisolierendes und -dämpfendes Bauteil wiederzuverwenden, das dieselben mechanischen Eigenschaften wie zuvor aufweist, da die Vernetzung zu einem gewissen Grad fortgeschritten ist. Da schwingungsisolierende und -dämpfende Bauteile, wie z. B. Stoßdämpferfedern, aufgrund der starken Verformung durch hohe Lasten Wärme erzeugen, wurde herkömmlich angenommen, dass thermoplastisches Urethan nicht als Material für solche schwingungsisolierenden und -dämpfenden Bauteile verwendet werden kann.
Als Ergebnis weiterer Forschungen, die von den vorliegenden Erfindern auf der Grundlage dieses allgemeinen technischen Wissens durchgeführt wurden, wurde jedoch die Verwendung eines schwingungsisolierenden und -dämpfenden Bauteils, das aus einem Schaum einer nicht vernetzenden thermoplastischen Urethanzusammensetzung gebildet wird, die so hergestellt wurde, dass eine Polyol-Komponente ein Polyol auf Polyesterbasis war, eine Isocyanat-Komponente 1,5-Naphthalindiisocyanat (NDI) war und ein NCO-Index [ein Äquivalenzverhältnis von NCO-Gruppen in Isocyanat zu Hydroxylgruppen in Polyol (NCO-Gruppen/OH-Gruppen)] in einem Bereich von 0,9 bis 1,04 untersucht wurde.
Als Ergebnis wurde festgestellt, dass aufgrund der Kristallinität des Polyols
auf Polyesterbasis und der Zähigkeit von NDI der Schaum hervorragende mechanische Eigenschaften aufweist, wie z. B. eine hohe Temperaturbeständigkeit, selbst wenn der NCO-Index wie oben beschrieben niedrig eingestellt ist (in einem Bereich von 0,9 bis 1,04), und auch die Wiederverwendbarkeit (die Wiederverwendbarkeit) des schwingungsisolierenden und -dämpfenden Bauteils wird verbessert, indem das schwingungsisolierende und -dämpfende Bauteil aus einer nicht vernetzenden thermoplastischen Urethanzusammensetzung mit einem niedrigen NCO-Index hergestellt wird.
Der Kern der vorliegenden Erfindung ist jedoch der Folgende [1] bis [8].

[1] Ein schwingungsisolierendes und -dämpfendes Bauteil ist aus Polyurethan gebildet, wobei eine Polyol-Komponente des Polyurethans ein Polyol auf Polyesterbasis mit Ausnahme eines kurzkettigen Polyols einschließt, eine Isocyanat-Komponente des Polyurethans 1,5-Naphthalindiisocyanat als eine Hauptkomponente enthält und das schwingungsisolierende und -dämpfende Bauteil einen Schaum aus einer thermoplastischen Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 0,9 bis 1,04 umfasst.
[2] In dem in [1] beschriebenen schwingungsisolierenden und -dämpfenden Bauteil kann ein Anteil der Isocyanat-Komponente in der thermoplastischen Urethanzusammensetzung 10 bis 30 Massenprozent betragen.
[3] In dem in [1] oder [2] beschriebenen schwingungsisolierenden und - dämpfenden Bauteil kann das Polyurethan ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 50.000 bis 500.000 aufweisen.
[4] In dem in [1] bis [3] beschriebenen schwingungsisolierenden und - dämpfenden Bauteil kann das auf Polyester basierende Polyol wenigstens eines sein, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylenadipat, Polycaprolactam und Polycarbonatdiol.
[5] In dem in [1] bis [4] beschriebenen schwingungsisolierenden und - dämpfenden Bauteil kann der Schaum eine Dichte von 0,3 bis 0,8 g/cm³ aufweisen.
[6] Bei dem in [1] bis [5] beschriebenen schwingungsisolierenden und - dämpfenden Bauteil kann der zahlenmittlere Durchmesser der Schaumzellen in dem Schaum 50 bis 500 µm betragen.
[7] Verfahren zur Herstellung des in einem der Punkte [1] bis [6] beschriebenen schwingungsisolierenden und -dämpfenden Bauteils, das die Herstellung eines Urethan-Prepolymers aus einem Polyol auf Polyesterbasis und einer Isocyanat-Komponente, die 1,5-Naphthalindiisocyanat als Hauptkomponente enthält, Mischen des Urethan-Prepolymers mit einer verbleibenden Polyol-Komponente zur Herstellung einer thermoplastischen Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 0,9 bis 1,04, Formen eines Polyurethanschaums, der aus der thermoplastischen Urethanzusammensetzung gebildet ist, und Trennen des Polyurethanschaums von einem Formwerkzeug.
[8] In dem in [7] beschriebenen Verfahren kann das Formen des aus der thermoplastischen Urethan-Zusammensetzung gebildeten Polyurethanschaums als vorübergehendes Pelletieren der thermoplastischen Urethan-Zusammensetzung, Schmelzen des Pellets mit einer Spritzgießmaschine und Gießen des Pellets im geschäumten Zustand in eine Form zum Formen eines Polyurethanschaums

[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
Wie oben beschrieben, weist das schwingungsisolierende und -dämpfende Bauteil der vorliegenden Erfindung hervorragende mechanische Eigenschaften auf, wie z. B. eine hohe Temperaturbeständigkeit, eine hervorragende Wiederverwendbarkeit und kann die Herstellungskosten senken.
[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]

1 ist eine erklärende Ansicht, die eine Ausführungsform einer Urethan-Dämpfungsfeder zeigt.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
Wenn in der vorliegenden Erfindung mit „X bis Y“ ausgedrückt wird (X und Y sind beliebige Zahlen), ist, sofern nicht anders angegeben, die Bedeutung von „vorzugsweise größer als X“ oder „vorzugsweise kleiner als Y“ zusammen mit der Bedeutung von „X oder mehr und Y oder weniger“ enthalten. Darüber hinaus ist bei der Formulierung „X oder mehr“ (X ist eine beliebige Zahl) oder „Y oder weniger“ (Y ist eine beliebige Zahl) auch die Absicht „vorzugsweise größer als X“ oder „vorzugsweise kleiner als Y“ eingeschlossen.
Ein schwingungsisolierendes und -dämpfendes Bauteil der vorliegenden Erfindung (im Folgenden als „dieses schwingungsisolierende und -dämpfende Bauteil“ bezeichnet) ist aus Polyurethan gebildet und wird aus einem Schaum einer thermoplastischen Urethanzusammensetzung gebildet, in der eine Polyol-Komponente des Polyurethans ein Polyol auf Polyesterbasis mit Ausnahme kurzkettiger Polyole enthält, eine Isocyanat-Komponente des Polyurethans 1,5-Naphthalindiisocyanat als Hauptkomponente enthält und ein NCO-Index 0,9 bis 1,04 beträgt.
Die „Hauptkomponente“ bedeutet, dass 70 Massenprozent oder mehr, vorzugsweise 80 Massenprozent oder mehr und besonders bevorzugt 95 bis 100 Massenprozent der Isocyanat-Komponente 1,5-Naphthalindiisocyanat sind.
Darüber hinaus bedeutet das oben Beschriebene „die Polyol-Komponente des Polyurethans enthält ein Polyol auf Polyesterbasis mit Ausnahme von kurzkettigen Polyolen“ nicht, dass kurzkettige Polyole nicht als Polyol-Komponente des Polyurethans verwendet werden, sondern soll bedeuten, dass nur Polyole auf Polyesterbasis mit Ausnahme von kurzkettigen Polyolen als die Polyol-Komponente für das Polyurethan verwendet werden. Unter kurzkettigen Polyolen ist hier ein Polyol mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht (Mn) von 500 oder weniger zu verstehen.
Die einzelnen Bestandteile der thermoplastischen Urethan-Zusammensetzung werden im Folgenden näher beschrieben.
[Polyol-Komponente]
In der thermoplastischen Urethan-Zusammensetzung wird nur Polyol auf Polyesterbasis als die Polyol-Komponente verwendet, wobei kurzkettige Polyole ausgeschlossen sind.
Beispiele für ein Polyol auf Polyesterbasis sind Polyethylenadipat, Polypropandioladipat, Polybutandioladipat, Polypentandioladipat, Polyhexandioladipat, Polyheptandioladipat, Polyoctandioladipat, Polynonandioladipat, Polydecandioladipat, Polydodecandioladipat, Polycaprolactam, Polylauryllactam, Polylaurolactam, Polycarbonatdiol und dergleichen. Sie werden allein oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet. Unter ihnen sind Polyethylenadipat, Polycaprolactam und Polycarbonatdiol wegen ihrer ausgezeichneten Hitzebeständigkeit zu bevorzugen.
Das Polyol auf Polyesterbasis weist vorzugsweise ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) von 1.000 bis 4.000, bevorzugter 1.250 bis 3.000 und noch bevorzugter 1.500 bis 2.500 auf.
Das heißt, es ist möglich, ein thermoplastisches Urethan mit einem Zielmolekulargewicht und einer Zielmolekularstruktur unter Verwendung eines Polyols auf Polyesterbasis mit einem solchen Molekulargewicht herzustellen. Das zahlenmittlere Molekulargewicht (Mn) kann durch ein Gelpermeationschromatographieverfahren (GPC) oder dergleichen bestimmt werden.
Ein Anteil des Polyols auf Polyesterbasis in der thermoplastischen Urethanzusammensetzung beträgt vorzugsweise 50 bis 90 Massenprozent, noch bevorzugter 55 bis 88 Massenprozent und noch bevorzugter 60 bis 85 Massenprozent.
Außerdem kann in der thermoplastischen Urethanzusammensetzung je nach Bedarf ein kurzkettiges Polyol verwendet werden. Beispiele für solche kurzkettigen Polyole sind 1,4-Butandiol, Ethylenglykol, 1,3-Propandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,7-Heptandiol, 1,8-Octandiol, 1,9-Nonandiol, 1,10-Decandiol, 1,12-Dodecandiol und dergleichen. Sie werden allein oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet. Unter ihnen ist 1,4-Butandiol wegen seiner hervorragenden Fließfähigkeit zu bevorzugen.
Der Anteil des kurzkettigen Polyols in der thermoplastischen Urethanzusammensetzung beträgt vorzugsweise 0,1 bis 20 Massenprozent, noch bevorzugter 0,3 bis 15 Massenprozent und noch bevorzugter 0,5 bis 12 Massenprozent.
[Isocyanat-Komponente]
In der thermoplastischen Urethan-Zusammensetzung wird als Isocyanat-Komponente ein Isocyanat verwendet, das 1,5-Naphthalindiisocyanat (NDI) als Hauptkomponente enthält, und vorzugsweise wird nur NDI verwendet.
Wenn andere Isocyanat-Komponenten zusammen mit NDI verwendet werden, z. B. aromatische Diisocyanate wie 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Tolylendiisocyanat und Phenylendiisocyanat, und aliphatische Diisocyanate wie 1,2-Ethylendiisocyanat, 1,3-Propylendiisocyanat, 1,4-Butandiisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 1,4-Cyclohexandiisocyanat, 1,3-Cyclohexandiisocyanat, Isophorondiisocyanat und hydriertes 4,4'-Phenylmethandiisocyanat können allein oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden.
Der Anteil der Isocyanat-Komponente in der thermoplastischen Urethanzusammensetzung beträgt vorzugsweise 10 bis 30 Masseprozent, bevorzugter 12 bis 28 Masseprozent und noch bevorzugter 14 bis 22 Masseprozent. Dann liegt ein NCO-Index [ein Äquivalenzverhältnis von NCO-Gruppen im Isocyanat zu Hydroxylgruppen im Polyol (NCO-Gruppen/OH-Gruppen)] in der thermoplastischen Urethan-Zusammensetzung im Bereich von 0,9 bis 1,04, vorzugsweise 0,9 bis 1,0 und noch bevorzugter 0,95 bis 1,0.
Das heißt, dass durch diese Art der Definition ein guter Schaumzustand erreicht werden kann und dass sowohl die Hochtemperaturbeständigkeit als auch die Wiederverwendbarkeit zufriedenstellend erreicht werden können.
[Sonstige Bestandteile]
Falls notwendig, kann die thermoplastische Urethanzusammensetzung neben der Polyol-Komponente und der Isocyanat-Komponente einen Schaumbildner, einen Kettenverlängerer, einen Katalysator, einen Schaumstabilisator, einen Hydrolyseinhibitor, ein Flammschutzmittel, einen Viskositätsreduzierer, einen Stabilisator, einen Füllstoff, einen Farbstoff und dergleichen enthalten.
Beispiele für Schaumbildner sind Natriumbicarbonat, eine Azoverbindung wie Azodicarbonamid, eine Azidverbindung wie p-Toluolsulfonylazid und eine Nitrosoverbindung wie N,N'-Dinitrosopentamethylentetramin.
Da die thermoplastische Urethanzusammensetzung im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht vernetzbar ist, enthält sie keine Vernetzer (einschließlich solcher, die zur Vernetzung beitragen).
Nachdem ein Urethan-Prepolymer aus Etwas (oder der Gesamtheit) des Polyols auf Polyesterbasis und der Isocyanat-Komponente, die 1,5-Naphthalindiisocyanat als eine Hauptkomponente enthält, hergestellt worden ist, wird vorzugsweise eine thermoplastische Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 0,9 bis 1,04 durch Mischen des Urethan-Prepolymers und der verbleibenden Polyol-Komponente (der Rest des Polyols auf Polyesterbasis oder des kurzkettigen Polyols) hergestellt, wodurch ein guter Schäumungszustand realisiert werden kann und eine nicht-vernetzende thermoplastische Urethan-Zusammensetzung erhalten werden kann, die in zufriedenstellender Weise sowohl Hochtemperaturbeständigkeit als auch Wiederverwendbarkeit erreicht.
Die obigen Vorbereitungsarbeiten werden vorzugsweise bei einer Umgebungstemperatur von 80 bis 120 °C durchgeführt. Wenn andere Komponenten beigemischt werden, sollten sie vorzugsweise in der Phase des Mischens des Urethan-Prepolymers und der restlichen Polyol-Komponente hinzugefügt werden.
Als ein Verfahren zur Herstellung der Urethanzusammensetzung kann entweder ein One-Shot-Verfahren verwendet werden, bei dem ein langkettiges Polyol, ein kurzkettiges Glykol als Kettenverlängerer und ein Diisocyanat gleichzeitig polymerisiert werden, oder ein Prepolymer-Verfahren, bei dem ein langkettiges Polyol und ein Diisocyanat zur Synthese eines Prepolymers vorreagiert werden und dann ein kurzkettiges Glykol hinzugefügt und polymerisiert wird. Als Herstellungsverfahren kann ein Batch-Verfahren, ein Bandgießverfahren oder ein reaktives Extrusionsverfahren verwendet werden.
Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) des Polyurethans in der thermoplastischen Urethanzusammensetzung beträgt vorzugsweise 50.000 bis 500.000, noch bevorzugter 75.000 bis 400.000 und noch bevorzugter 100.000 bis 300.000. Mit einem solchen gewichtsmittleren Molekulargewicht kann ein guter Schäumungszustand erreicht werden, und es kann eine nicht vernetzende thermoplastische Urethan-Zusammensetzung erhalten werden, die in zufriedenstellender Weise sowohl Hochtemperaturbeständigkeit als auch Wiederverwendbarkeit erreicht. Das gewichtsmittlere Molekulargewicht des Polyurethans kann durch ein Gelpermeationschromatographie (GPC)-Verfahren oder dergleichen bestimmt werden.
Hier wird z. B. ein Hochgeschwindigkeits-GPC-Gerät (HLC-8320GPC der Tosoh Corporation) als Messinstrument für das GPC-Verfahren verwendet. Dann wird die Beziehung zwischen einem bekannten gewichtsmittleren Molekulargewicht und einer Elutionszeit aus einer Standardprobe im Voraus ermittelt und eine Kalibrierungskurve erstellt, aus der das gewichtsmittlere Molekulargewicht aus der Elutionszeit ermittelt werden kann. Anschließend wird die Elutionszeit von Polyurethan unter Verwendung des folgenden Geräts und der folgenden Betriebsbedingungen gemessen, und das gewichtsmittlere Molekulargewicht (umgerechnet in Polystyrol) wird unter Bezugnahme auf die Kalibrierungskurve berechnet.
<Geräte und Betriebsbedingungen>

Trennsäule: TSKgelSuperAWM-H (wird verwendet, indem zwei in Reihe geschaltet werden), hergestellt von Tosoh Corporation
Detektor: Differential-Refraktometer
Temperatur der Säule: 40°C
Mobile Phase: N,N-Dimethylformamid (10 mmol/L LiBr), hergestellt von Kanto Chemical Co., Ltd.
Standardprobe: Standard-Polystyrol-Kit (PStQuick B, hergestellt von Tosoh Corporation)
Konzentration der Probe: 0,1 Massenprozent
Probeninjektionsvolumen: 30 µL
Durchflussrate: 0,5 mL/min

Falls notwendig, wird die wie oben beschrieben hergestellte thermoplastische Urethan-Zusammensetzung vorübergehend pelletiert und dann werden die Pellets eingespritzt und in geschmolzenem und aufgeschäumtem Zustand mit einer Spritzgießmaschine in ein Formwerkzeug (eine Form und dergleichen) eingespritzt und gegossen.
Die thermoplastische Urethan-Zusammensetzung kann in geschmolzenem und geschäumtem Zustand in eine Form gegossen werden, ohne dass sie pelletiert wird.
Um die thermoplastische Urethan-Zusammensetzung in den geschmolzenen und geschäumten Zustand zu bringen, wie oben beschrieben, kann zum Beispiel zusätzlich zur vorherigen Zugabe eines Schaummittels zu der thermoplastischen Urethan-Zusammensetzung ein Verfahren realisiert werden, bei dem ein Schäumungsmittel zugegeben wird, wenn die thermoplastische Urethan-Zusammensetzung geschmolzen wird, oder das Schaummittel wird trocken mit den Pellets gemischt und geschmolzen, oder ein Verfahren, bei dem die thermoplastische Urethan-Zusammensetzung physikalisch durch Einblasen von Kohlendioxidgas oder Stickstoffgas geschäumt wird, wenn die thermoplastische Urethan-Zusammensetzung geschmolzen wird.
Das Schmelzen der thermoplastischen Urethan-Zusammensetzung erfolgt bei 150 bis 290 °C in einer Formmaschine, z. B. einer Spritzgießmaschine.
Nachdem die thermoplastische Urethan-Zusammensetzung in geschmolzenem und geschäumtem Zustand wie oben beschrieben in eine Formwerkzeug gegossen wurde, kann ein Polyurethanschaum aus der thermoplastischen Urethan-Zusammensetzung geformt werden.
Anschließend kann das gewünschte schwingungsisolierende und -dämpfende Bauteil durch Trennen des Polyurethanschaums von dem Formwerkzeug gewonnen werden.
Die Dichte des auf diese Weise erhaltenen schwingungsisolierenden und dämpfenden Bauteils beträgt vorzugsweise 0,3 bis 0,8 g/cm³, noch bevorzugter 0,4 bis 0,8 g/cm³ und noch bevorzugter 0,5 bis 0,6 g/cm³. Durch die Einstellung einer solchen Dichte können hervorragende mechanische Eigenschaften wie Hochtemperaturbeständigkeit (Wärmeformbeständigkeit) und Flexibilität erzielt werden.
Die Dichte kann z.B. mit einem automatischen Aräometer DSG-1 der Firma Toyo Seiki Co. gemessen werden.
Der zahlenmittlere Durchmesser der Schaumzellen in diesem schwingungsisolierenden und -dämpfenden Bauteil beträgt vorzugsweise 50 bis 500 µm, und noch bevorzugter 100 bis 300 µm. Durch eine solche Einstellung des zahlenmittleren Durchschnittsdurchmessers der Schaumzellen lassen sich hervorragende mechanische Eigenschaften wie Hochtemperaturbeständigkeit (Beständigkeit gegen Wärmeverformung) und Flexibilität erzielen.
Der zahlenmittlere Durchschnittsdurchmesser der Schaumzellen wird erhalten, indem eine Messprobe von 2 mm² aus diesem schwingungsisolierenden und -dämpfenden Bauteil erstellt wird, 50 Schaumzellendurchmesser in einem Sichtfeld von 1 mm² unter Verwendung eines einem Rasterelektronenmikroskop (REM) gemessen werden und ein Durchschnittswert daraus ermittelt wird.
Da dieses schwingungsisolierende und -dämpfende Bauteil eine hohe Wiederverwendbarkeit aufweist, ist es beispielsweise möglich, ein altes schwingungsisolierendes und -dämpfendes Bauteil durch Erhitzen zu schmelzen, um es als schwingungsisolierendes und -dämpfendes Bauteil mit denselben mechanischen Eigenschaften wie zuvor wiederzuverwenden, oder es zu einem anderen Material zu recyceln.
Darüber hinaus eignet sich dieses schwingungsisolierende und -dämpfende Bauteil für Anwendungen, bei denen eine hohe Temperaturbeständigkeit (Wärmeverformungsbeständigkeit) erforderlich ist, und kann für verschiedene schwingungsisolierende und -dämpfende Bauteile wie Motorlager für Kraftfahrzeuge, Getriebelager, Karosserielager, Kabinenlagerungen, Trägerlagerungen, Verbindungsstangen, Drehmomentstangen, Federbeinstützkissen, Mittellagerstützen, Torsionsdämpfer, Lenkungsgummikupplungen, Zugstangenbuchsen, Buchsen, gebundene Stopper, FF-Motor-Rollstopper und Schalldämpferaufhängungen sowie Stoßdämpferfedern in Kolbenstangen von Stoßdämpfern verwendet werden.
Beispiele
Nachfolgend werden Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt, solange der Kern der Erfindung nicht überschritten wird.
Vor den Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden zunächst die folgenden Materialien hergestellt.
[PEA]
Polyethylenadipat mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 2000 (POLYLITE OD-X-2610, hergestellt von DIC)
[PCL]
Polycaprolactam mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 2000 (POLYLITE OD-X-640, hergestellt von DIC)
[NDI]
1,5-Naphthalindiisocyanat (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
[Kurzkettiges Polyol]
1,4-Butandiol (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
[Schaumstabilisator]
NIAX-Silikon L-5388 (hergestellt von Momentive Performance Materials)
[Katalysator]
N,N-Dimethylcyclohexylamin (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
[Hydrolyse-Inhibitor]
Stavacsol I (hergestellt von Rhein Chemie Corporation)
[Beispiel 1]
56 Massenprozent PEA als Polyol-Komponente und 14 Massenprozent NDI als Isocyanat-Komponente wurden bei einer Flüssigkeitstemperatur von 130°C gemischt, um ein Urethan-Prepolymer herzustellen. Als nächstes wurden das Urethan-Prepolymer, 26 Masse-% des gleichen neuen Materials wie das PEA, 2,5 Masse-% eines kurzkettigen Polyols, 0,03 Masse-% eines Schaumstabilisators, 0,03 Masse-% eines Katalysators und 1,44 Masse-% eines Hydrolyse-Inhibitors bei einer Flüssigkeitstemperatur von 100°C gemischt, um eine Urethan-Zusammensetzung mit einem NCO-Index von 1,00 herzustellen.
Ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) des Polyurethans in der Urethanzusammensetzung betrug 200.000, als ein Ergebnis der Messung mit einem Hochgeschwindigkeits-GPC-Gerät (HLC-8320GPC der Tosoh Corporation) unter den oben beschriebenen Bedingungen.
Als nächstes wurde die Urethan-Zusammensetzung mit einem einachsigen Hochgeschwindigkeits-Brecher (PSF-40, hergestellt von Tani Kogyo Co., Ltd.) pelletiert, dann wurden die Pellets bei 200°C mit einer Spritzgießmaschine (J110AD-180H, hergestellt von Japan Steel Works, Ltd.) geschmolzen, Stickstoffgas wurde unter den Bedingungen einer Gasinjektionsmenge von 0,26 g zugegeben, um einen geschäumten Zustand zu bilden, und dann wurde das Spritzgießen in einem Formwerkzeug durchgeführt. Anschließend wurde ein aus Polyurethan geformtes Produkt (eine Probe) erhalten, indem es aus dem Formwerkzeug entfernt wurde.
Aus der Probe wurde eine Messprobe von 2 mm² erstellt und als ein Ergebnis der Messung von 50 Schaumzelldurchmessern in einem Sichtfeld von 1 mm² unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskop (REM) und deren Mittelwertbildung ergab sich ein Schaumzelldurchmesser (der zahlenmittlere Durchmesser der Schaumzellen) von 100 µm.
Ferner wurde die Dichte der Messprobe mit einem automatischen Aräometer DSG-1 der Firma Toyo Seiki Co. Ltd. gemessen, und die Dichte betrug 0,5 g/cm³.
[Beispiel 2]
54 Massenprozent PEA als Polyol-Komponente und 13 Massenprozent NDI als Isocyanat-Komponente wurden bei einer Flüssigkeitstemperatur von 130°C gemischt, um ein Urethan-Prepolymer herzustellen. Als nächstes werden das Urethan-Prepolymer, 29 Masse-% des gleichen neuen Materials wie das PEA und 2,5 Masse-% eines kurzkettigen Polyols, 0,03 Masse-% eines Schaumstabilisators, 0,03 Masse-% eines Katalysators und 1,44 Masse-% eines Hydrolyse-Inhibitors bei einer Flüssigkeitstemperatur von 100°C gemischt, um eine Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 0,90 herzustellen.
Ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) des Polyurethans in der Urethanzusammensetzung betrug 180.000, wie die Messung mit einem Hochgeschwindigkeits-GPC-Gerät (HLC-8320GPC der Tosoh Corporation) unter den oben beschriebenen Bedingungen ergab.
Als nächstes wurde die Urethan-Zusammensetzung mit einem einachsigen Hochgeschwindigkeits-Brecher (PSF-40, hergestellt von Tani Kogyo Co., Ltd.) pelletiert, dann wurden die Pellets bei 200° C mit einer Spritzgießmaschine (J110AD-180H, hergestellt von Japan Steel Works, Ltd.) geschmolzen, Stickstoffgas wurde unter den Bedingungen einer Gasinjektionsmenge von 0,26 g zugegeben, um einen geschäumten Zustand zu bilden, und dann wurde das Spritzgießen in einem Formwerkzeug durchgeführt. Anschließend wurde ein aus Polyurethan geformtes Produkt (eine Probe) erhalten, indem es aus dem Formwerkzeug entfernt wurde.
Aus der Probe wurde eine Messprobe von 2 mm² erstellt, und als Ergebnis der Messung von 50 Schaumzellendurchmessern in einem Sichtfeld von 1 mm² unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (REM) und deren Mittelwertbildung ergab sich ein Schaumzellendurchmesser (der zahlenmittlere Durchmesser der Schaumzellen) von 110 µm.
Ferner wurde die Dichte der Messprobe mit einem automatischen Aräometer DSG-1 der Firma Toyo Seiki Co. Ltd. gemessen, und die Dichte betrug 0,5 g/cm³ .
[Beispiel 3]
57 Massenprozent PEA als Polyol-Komponente und 15 Massenprozent NDI als Isocyanat-Komponente wurden bei einer Flüssigkeitstemperatur von 130°C gemischt, um ein Urethan-Prepolymer herzustellen. Als nächstes wurden das Urethan-Prepolymer, 24 Masse-% des gleichen neuen Materials wie das PEA, 2,5 Masse-% eines kurzkettigen Polyols, 0,03 Masse-% eines Schaumstabilisators, 0,03 Masse-% eines Katalysators und 1,44 Masse-% eines Hydrolyse-Inhibitors bei einer Flüssigkeitstemperatur von 100°C gemischt, um eine Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 1,04 herzustellen.
Ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) des Polyurethans in der Urethanzusammensetzung betrug 180.000, wie die Messung mit einem Hochgeschwindigkeits-GPC-Gerät (HLC-8320GPC der Tosoh Corporation) unter den oben beschriebenen Bedingungen ergab.
Als nächstes wurde die Urethan-Zusammensetzung mit einem einachsigen Hochgeschwindigkeits-Brecher (PSF-40, hergestellt von Tani Kogyo Co., Ltd.) pelletiert, dann wurden die Pellets bei 200°C mit einer Spritzgießmaschine (J110AD-180H, hergestellt von Japan Steel Works, Ltd.) geschmolzen, Stickstoffgas wurde unter den Bedingungen einer Gasinjektionsmenge von 0,26 g zugegeben, um einen geschäumten Zustand zu bilden, und dann wurde das Spritzgießen in einem Formwerkzeug durchgeführt. Anschließend wurde ein aus Polyurethan geformtes Produkt (eine Probe) erhalten, indem es aus dem Formwerkzeug entfernt wurde.
Aus der Probe wurde eine Messprobe von 2 mm² erstellt, und als ein Ergebnis der Messung von 50 Schaumzelldurchmessern in einem Sichtfeld von 1 mm² unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (REM) und deren Mittelwertbildung ergab sich ein Schaumzelldurchmesser (der zahlenmittlere Durchmesser der Schaumzellen) von 90 µm.
Ferner wurde die Dichte der Messprobe mit einem automatischen Aräometer DSG-1 der Firma Toyo Seiki Co. Ltd. gemessen, und die Dichte betrug 0,5 g/cm³ .
[Beispiel 4]
40 Massenprozent PEA als Polyol-Komponente und 10 Massenprozent NDI als Isocyanat-Komponente wurden bei einer Flüssigkeitstemperatur von 130°C gemischt, um ein Urethanprepolymer herzustellen. Als nächstes werden das Urethan-Prepolymer, 47 Masse-% des gleichen neuen Materials wie das PEA und 0,5 Masse-% eines kurzkettigen Polyols, 0,03 Masse-% eines Schaumstabilisators, 0,03 Masse-% eines Katalysators und 2,44 Masse-% eines Hydrolyseinhibitors bei einer Flüssigkeitstemperatur von 100°C gemischt, um eine Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 1,00 herzustellen.
Ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) des Polyurethans in der Urethanzusammensetzung betrug 300.000, wie die Messung unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeits-GPC-Geräts (HLC-8320GPC der Tosoh Corporation) unter den oben beschriebenen Bedingungen ergab.
Als nächstes wurde die Urethan-Zusammensetzung mit einem einachsigen Hochgeschwindigkeits-Brecher (PSF-40, hergestellt von Tani Kogyo Co., Ltd.) pelletiert, dann wurden die Pellets bei 200°C mit einer Spritzgießmaschine (J110AD-180H, hergestellt von Japan Steel Works, Ltd.) geschmolzen, Stickstoffgas wurde unter den Bedingungen einer Gasinjektionsmenge von 0,26 g zugegeben, um einen geschäumten Zustand zu bilden, und dann wurde das Spritzgießen in einem Formwerkzeug durchgeführt. Anschließend wurde ein aus Polyurethan geformtes Produkt (eine Probe) erhalten, indem es aus dem Formwerkzeug entfernt wurde.
Aus der Probe wurde eine Messprobe von 2 mm² erstellt, und als ein Ergebnis der Messung von 50 Schaumzellendurchmessern in einem Sichtfeld von 1 mm² unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskop (REM) und deren Mittelwertbildung ergab sich ein Schaumzelldurchmesser (der zahlenmittlere Durchmesser der Schaumzellen) von 100 µm.
Ferner wurde die Dichte der Messprobe mit einem automatischen Aräometer DSG-1 der Firma Toyo Seiki Co. Ltd. gemessen, und die Dichte betrug 0,5 g/cm³ .
[Beispiel 5]
59 Massenprozent PEA als Polyol-Komponente und 30 Massenprozent NDI als die Isocyanat-Komponente wurden bei einer Flüssigkeitstemperatur von 130°C gemischt, um ein Urethan-Prepolymer herzustellen. Als nächstes wurden 10,5 Massenprozent eines kurzkettigen Polyols, 0,03 Massenprozent eines Schaumstabilisators, 0,03 Massenprozent eines Katalysators und 0,44 Massenprozent eines Hydrolyse-Inhibitors bei einer Flüssigkeitstemperatur von 100°C gemischt, um eine Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 1,00 herzustellen.
Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) des Polyurethans in der Urethanzusammensetzung betrug 300.000, wie die Messung mit einem Hochgeschwindigkeits-GPC-Gerät (HLC-8320GPC der Tosoh Corporation) unter den oben beschriebenen Bedingungen ergab.
Als nächstes wurde die Urethan-Zusammensetzung durch einen einachsigen Hochgeschwindigkeits-Brecher (PSF-40, hergestellt von Tani Kogyo Co., Ltd.) pelletiert, dann wurden die Pellets bei 200°C durch eine Spritzgießmaschine (J110AD-180H, hergestellt von Japan Steel Works, Ltd.) geschmolzen, Stickstoffgas wurde unter den Bedingungen einer Gasinjektionsmenge von 0,26 g zugegeben, um einen geschäumten Zustand zu bilden, und dann wurde das Spritzgießen in einem Formwerkzeug durchgeführt. Anschließend wurde ein aus Polyurethan geformtes Produkt (eine Probe) erhalten, indem es aus der Gussform entfernt wurde.
Aus der Probe wurde eine Messprobe von 2 mm² erstellt, und als Ergebnis der Messung von 50 Schaumzellendurchmessern in einem Sichtfeld von 1 mm² mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) und deren Mittelwertbildung ergab sich ein Schaumzellendurchmesser (der zahlenmäßige Durchschnittsdurchmesser der Schaumzellen) von 110 µm.
Ferner wurde die Dichte der Messprobe mit einem automatischen Aräometer DSG-1 der Firma Toyo Seiki Co. Ltd. gemessen, und die Dichte betrug 0,5 g/cm³ .
[Beispiel 6]
56 Massenprozent PEA als Polyol-Komponente und 14 Massenprozent NDI als Isocyanat-Komponente wurden bei einer Flüssigkeitstemperatur von 130°C gemischt, um ein Urethan-Prepolymer herzustellen. Als nächstes werden das Urethan-Prepolymer, 26 Masse-% des gleichen neuen Materials wie das PEA und 2,5 Masse-% eines kurzkettigen Polyols, 0,03 Masse-% eines Schaumstabilisators, 0,03 Masse-% eines Katalysators und 1,44 Masse-% eines Hydrolyse-Inhibitors bei einer Flüssigkeitstemperatur von 100°C gemischt, um eine Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 1,00 herzustellen.
Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) des Polyurethans in der Urethanzusammensetzung betrug 50.000, wie die Messung mit einem Hochgeschwindigkeits-GPC-Gerät (HLC-8320GPC der Tosoh Corporation) unter den oben beschriebenen Bedingungen ergab.
Als nächstes wurde die Urethan-Zusammensetzung durch einen einachsigen Hochgeschwindigkeits-Brecher (PSF-40, hergestellt von Tani Kogyo Co., Ltd.) pelletiert, dann wurden die Pellets bei 200°C durch eine Spritzgießmaschine (J110AD-180H, hergestellt von Japan Steel Works, Ltd.) geschmolzen, Stickstoffgas wurde unter den Bedingungen einer Gasinjektionsmenge von 0,26 g zugegeben, um einen geschäumten Zustand zu bilden, und dann wurde das Spritzgießen in einem Formwerkzeug durchgeführt. Anschließend wurde ein aus Polyurethan geformtes Produkt (eine Probe) erhalten, indem es aus der Gussform entfernt wurde.
Aus der Probe wurde eine Messprobe von 2 mm² erstellt. Durch die Messung von 50 Schaumzellendurchmessern in einem Sichtfeld von 1 mm² unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskop (REM) und deren Mittelwertbildung ergab sich ein Schaumzelldurchmesser (der zahlenmäßige Durchschnittsdurchmesser der Schaumzellen) von 90 µm.
Ferner wurde die Dichte der Messprobe mit einem automatischen Aräometer DSG-1 der Firma Toyo Seiki Co. Ltd. gemessen, und die Dichte betrug 0,5 g/cm³ .
[Beispiel 7]
56 Massenprozent PEA als Polyol-Komponente und 14 Massenprozent NDI als Isocyanat-Komponente wurden bei einer Flüssigkeitstemperatur von 130°C gemischt, um ein Urethan-Prepolymer herzustellen. Als nächstes werden das Urethan-Prepolymer, 26 Masse-% des gleichen neuen Materials wie das PEA, 2,5 Masse-% eines kurzkettigen Polyols, 0,03 Masse-% eines Schaumstabilisators, 0,03 Masse-% eines Katalysators und 1,44 Masse-% eines Hydrolyse-Inhibitors bei einer Flüssigkeitstemperatur von 100°C gemischt, um eine Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 1,00 herzustellen.
Ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) des Polyurethans in der Urethanzusammensetzung betrug 500.000, wie die Messung unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeits-GPC-Gerät (HLC-8320GPC der Tosoh Corporation) unter den oben beschriebenen Bedingungen ergab.
Als nächstes wurde die Urethan-Zusammensetzung durch einen einachsigen Hochgeschwindigkeits-Brecher (PSF-40, hergestellt von Tani Kogyo Co., Ltd.) pelletiert, dann wurden die Pellets bei 200°C durch eine Spritzgießmaschine (J110AD-180H, hergestellt von Japan Steel Works, Ltd.) geschmolzen, Stickstoffgas wurde unter den Bedingungen einer Gasinjektionsmenge von 0,26 g zugegeben, um einen geschäumten Zustand zu bilden, und dann wurde das Spritzgießen in einem Formwerkzeug durchgeführt. Anschließend wurde ein aus Polyurethan geformtes Produkt (eine Probe) erhalten, indem es aus der Gussform entfernt wurde.
Aus der Probe wurde eine Messprobe von 2 mm² erstellt. Durch die Messung von 50 Schaumzelldurchmessern in einem Sichtfeld von 1 mm² unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskop (REM) und deren Mittelwertbildung ergab sich ein Schaumzelldurchmesser (der zahlenmäßige Durchschnittsdurchmesser der Schaumzellen) von 100 µm.
Ferner wurde die Dichte der Messprobe mit einem automatischen Aräometer DSG-1 der Firma Toyo Seiki Co. Ltd. gemessen, und die Dichte betrug 0,5 g/cm³ .
[Beispiel 8]
56 Massenprozent PCL als Polyol-Komponente und 14 Massenprozent NDI als Isocyanat-Komponente wurden bei einer Flüssigkeitstemperatur von 130°C gemischt, um ein Urethan-Prepolymer herzustellen. Als nächstes werden das Urethan-Prepolymer, 26 Masse-% des gleichen neuen Materials wie das PCL, 2,5 Masse-% eines kurzkettigen Polyols, 0,03 Masse-% eines Schaumstabilisators, 0,03 Masse-% eines Katalysators und 1,44 Masse-% eines Hydrolyse-Inhibitors bei einer Flüssigkeitstemperatur von 100°C gemischt, um eine Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 1,00 herzustellen.
Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) des Polyurethans in der Urethanzusammensetzung betrug 100.000, wie die Messung mit einem Hochgeschwindigkeits-GPC-Gerät (HLC-8320GPC, hergestellt von Tosoh Corporation) unter den oben beschriebenen Bedingungen ergab.
Als nächstes wurde die Urethan-Zusammensetzung durch einen einachsigen Hochgeschwindigkeits-Brecher (PSF-40, hergestellt von Tani Kogyo Co., Ltd.) pelletiert, dann wurden die Pellets bei 200°C durch eine Spritzgießmaschine (J110AD-180H, hergestellt von Japan Steel Works, Ltd.) geschmolzen, Stickstoffgas wurde unter den Bedingungen einer Gasinjektionsmenge von 0,26 g zugegeben, um einen geschäumten Zustand zu bilden, und dann wurde das Spritzgießen in einem Formwerkzeug durchgeführt. Anschließend wurde ein aus Polyurethan geformtes Produkt (eine Probe) erhalten, indem es aus der Gussform entfernt wurde.
Aus der Probe wurde eine Messprobe von 2 mm² erstellt, und als Ergebnis der Messung von 50 Schaumzellendurchmessern in einem Sichtfeld von 1 mm² unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskop (REM) und deren Mittelwertbildung ergab sich ein Schaumzellendurchmesser (der zahlenmäßige Durchschnittsdurchmesser der Schaumzellen) von 110 µm.
Ferner wurde die Dichte der Messprobe mit einem automatischen Aräometer DSG-1 der Firma Toyo Seiki Co. Ltd. gemessen, und die Dichte betrug 0,5 g/cm³ .
[Beispiel 9]
56 Massenprozent PEA als Polyol-Komponente und 14 Massenprozent NDI als Isocyanat-Komponente wurden bei einer Flüssigkeitstemperatur von 130°C gemischt, um ein Urethan-Prepolymer herzustellen. Als nächstes werden das Urethan-Prepolymer, 26 Masse-% des gleichen neuen Materials wie das PEA, 2,5 Masse-% eines kurzkettigen Polyols, 0,03 Masse-% eines Schaumstabilisators, 0,03 Masse-% eines Katalysators und 1,44 Masse-% eines Hydrolyse-Inhibitors bei einer Flüssigkeitstemperatur von 100°C gemischt, um eine Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 1,00 herzustellen.
Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) des Polyurethans in der Urethanzusammensetzung betrug 200.000, wie die Messung mit einem Hochgeschwindigkeits-GPC-Gerät (HLC-8320GPC der Tosoh Corporation) unter den oben beschriebenen Bedingungen ergab.
Als nächstes wurde die Urethan-Zusammensetzung mit einem einachsigen Hochgeschwindigkeits-Brecher (PSF-40, hergestellt von Tani Kogyo Co., Ltd.) pelletiert, dann wurden die Pellets bei 200°C mit einer Spritzgießmaschine (J110AD-180H, hergestellt von Japan Steel Works, Ltd.) geschmolzen, Stickstoffgas wurde unter den Bedingungen einer Gasinjektionsmenge von 0,32 g zugegeben, um einen geschäumten Zustand zu bilden, und dann wurde das Spritzgießen in einem Formwerkzeug durchgeführt. Anschließend wurde ein aus Polyurethan geformtes Produkt (eine Probe) erhalten, indem es aus der Gussform entfernt wurde.
Aus der Probe wurde eine Messprobe von 2 mm² erstellt, und als Ergebnis der Messung von 50 Schaumzellendurchmessern in einem Sichtfeld von 1 mm² unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskop (REM) und deren Mittelwertbildung ergab sich ein Schaumzellendurchmesser (der zahlenmäßige Durchschnittsdurchmesser der Schaumzellen) von 50 µm.
Ferner wurde die Dichte der Messprobe mit einem automatischen Aräometer DSG-1 der Firma Toyo Seiki Co. Ltd. gemessen, und die Dichte betrug 0,5 g/cm³ .
[Beispiel 10]
56 Massenprozent PEA als Polyol-Komponente und 14 Massenprozent NDI als Isocyanat-Komponente wurden bei einer Umgebungstemperatur von 127 °C gemischt, um ein Urethan-Prepolymer herzustellen. Als nächstes werden das Urethan-Prepolymer, 26 Masse-% des gleichen neuen Materials wie das PEA, 2,5 Masse-% eines kurzkettigen Polyols, 0,03 Masse-% eines Schaumstabilisators, 0,03 Masse-% eines Katalysators und 1,44 Masse-% eines Hydrolyse-Inhibitors bei einer Flüssigkeitstemperatur von 100°C gemischt, um eine Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 1,00 herzustellen.
Ein gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) des Polyurethans in der Urethanzusammensetzung betrug 200.000, wie die Messung mit einem Hochgeschwindigkeits-GPC-Gerät (HLC-8320GPC der Tosoh Corporation) unter den oben beschriebenen Bedingungen ergab.
Als nächstes wurde die Urethan-Zusammensetzung mit einem einachsigen Hochgeschwindigkeits-Brecher (PSF-40, hergestellt von Tani Kogyo Co., Ltd.) pelletiert, dann wurden die Pellets bei 200°C mit einer Spritzgießmaschine (J110AD-180H, hergestellt von Japan Steel Works, Ltd.) geschmolzen, Stickstoffgas wurde unter den Bedingungen einer Gasinjektionsmenge von 0,2 g zugegeben, um einen geschäumten Zustand zu bilden, und dann wurde das Spritzgießen in einem Formwerkzeug durchgeführt. Anschließend wurde ein aus Polyurethan geformtes Produkt (eine Probe) durch Entnahme aus dem Formwerkzeug erhalten.
Aus der Probe wurde eine Messprobe von 2 mm² erstellt, und als Ergebnis der Messung von 50 Schaumzellendurchmessern in einem Sichtfeld von 1 mm² mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) und deren Mittelwertbildung ergab sich ein Schaumzellendurchmesser (der zahlenmäßige Durchschnittsdurchmesser der Schaumzellen) von 500 µm.
Ferner wurde die Dichte der Messprobe mit einem automatischen Aräometer DSG-1 der Firma Toyo Seiki Co. Ltd. gemessen, und die Dichte betrug 0,5 g/cm³ .
[Beispiel 11]
56 Massenprozent PEA als Polyol-Komponente und 14 Massenprozent NDI als Isocyanat-Komponente wurden bei einer Flüssigkeitstemperatur von 130°C gemischt, um ein Urethan-Prepolymer herzustellen. Als nächstes werden das Urethan-Prepolymer, 26 Masse-% des gleichen neuen Materials wie das PEA, 2,5 Masse-% eines kurzkettigen Polyols, 0,03 Masse-% eines Schaumstabilisators, 0,03 Masse-% eines Katalysators und 1,44 Masse-% eines Hydrolyse-Inhibitors bei einer Flüssigkeitstemperatur von 100°C gemischt, um eine Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 1,00 herzustellen.
Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) des Polyurethans in der Urethanzusammensetzung betrug 200.000, wie die Messung mit einem Hochgeschwindigkeits-GPC-Gerät (HLC-8320GPC der Tosoh Corporation) unter den oben beschriebenen Bedingungen ergab.
Als nächstes wurde die Urethan-Zusammensetzung mit einem einachsigen Hochgeschwindigkeits-Brecher (PSF-40, hergestellt von Tani Kogyo Co., Ltd.) pelletiert, dann wurden die Pellets bei 200°C mit einer Spritzgießmaschine (J110AD-180H, hergestellt von Japan Steel Works, Ltd.) geschmolzen, Stickstoffgas wurde unter den Bedingungen einer Gasinjektionsmenge von 0,32 g zugegeben, um einen geschäumten Zustand zu bilden, und dann wurde das Spritzgießen in einem Formwerkzeug durchgeführt. Anschließend wurde ein aus Polyurethan geformtes Produkt (eine Probe) erhalten, indem es aus der Gussform entfernt wurde.
Aus der Probe wurde eine Messprobe von 2 mm² erstellt. Durch die Messung von 50 Schaumzellendurchmessern in einem Sichtfeld von 1 mm² unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskop (REM) und deren Mittelwertbildung ergab sich ein Schaumzelldurchmesser (der zahlenmäßige Durchschnittsdurchmesser der Schaumzellen) von 90 µm.
Ferner wurde die Dichte der Messprobe mit einem automatischen Aräometer DSG-1 der Firma Toyo Seiki Co. Ltd. gemessen, und die Dichte betrug 0,3 g/cm³ .
[Beispiel 12]
56 Massenprozent PEA als Polyol-Komponente und 14 Massenprozent NDI als Isocyanat-Komponente wurden bei einer Flüssigkeitstemperatur von 130°C gemischt, um ein Urethan-Prepolymer herzustellen. Als nächstes werden das Urethan-Prepolymer, 26 Masse-% des gleichen neuen Materials wie das PEA, 2,5 Masse-% eines kurzkettigen Polyols, 0,03 Masse-% eines Schaumstabilisators, 0,03 Masse-% eines Katalysators und 1,44 Masse-% eines Hydrolyse-Inhibitors bei einer Flüssigkeitstemperatur von 100°C gemischt, um eine Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 1,00 herzustellen.
Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht (Mw) des Polyurethans in der Urethanzusammensetzung betrug 200.000, wie die Messung mit einem Hochgeschwindigkeits-GPC-Gerät (HLC-8320GPC, hergestellt von Tosoh Corporation) unter den oben beschriebenen Bedingungen ergab.
Als nächstes wurde die Urethan-Zusammensetzung mit einem einachsigen Hochgeschwindigkeits-Brecher (PSF-40, hergestellt von Tani Kogyo Co., Ltd.) pelletiert, dann wurden die Pellets bei 200°C mit einer Spritzgießmaschine (J110AD-180H, hergestellt von Japan Steel Works, Ltd.) geschmolzen, Stickstoffgas wurde unter den Bedingungen einer Gasinjektionsmenge von 0,2 g zugegeben, um einen geschäumten Zustand zu bilden, und dann wurde das Spritzgießen in einem Formwerkzeug durchgeführt. Anschließend wurde ein aus Polyurethan geformtes Produkt (eine Probe) durch Entnahme aus dem Formwerkzeug erhalten.
Aus der Probe wurde eine Messprobe von 2 mm² erstellt, und als Ergebnis der Messung von 50 Schaumzellendurchmessern in einem Sichtfeld von 1 mm² mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) und deren Mittelwertbildung ergab sich ein Schaumzellendurchmesser (der zahlenmäßige Durchschnittsdurchmesser der Schaumzellen) von 110 µm.
Ferner wurde eine Dichte der Messprobe mit einem automatischen Aräometer DSG-1 der Firma Toyo Seiki Co. Ltd. gemessen, und die Dichte betrug 0,8 g/cm³ .
[Vergleichsbeispiel 1]
54 Massenprozent PEA als Polyol-Komponente und 13 Massenprozent NDI als Isocyanat-Komponente wurden bei einer Flüssigkeitstemperatur von 130°C gemischt, um ein Urethan-Prepolymer herzustellen. Als nächstes werden das Urethan-Prepolymer, 29 Masse-% des gleichen neuen Materials wie das PEA, 2,5 Masse-% eines kurzkettigen Polyols, 0,03 Masse-% eines Schaumstabilisators, 0,03 Masse-% eines Katalysators und 1,44 Masse-% eines Hydrolyse-Inhibitors bei einer Flüssigkeitstemperatur von 100°C gemischt, um eine Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 0,87 herzustellen.
Ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) des Polyurethans in der Urethanzusammensetzung betrug 100.000, wie die Messung mit einem Hochgeschwindigkeits-GPC-Gerät (HLC-8320GPC, hergestellt von Tosoh Corporation) unter den oben beschriebenen Bedingungen ergab.
Als nächstes wurde die Urethan-Zusammensetzung mit einem einachsigen Hochgeschwindigkeits-Brecher (PSF-40, hergestellt von Tani Kogyo Co., Ltd.) pelletiert, dann wurden die Pellets bei 200°C mit einer Spritzgießmaschine (J110AD-180H, hergestellt von Japan Steel Works, Ltd.) geschmolzen, Stickstoffgas wurde unter den Bedingungen einer Gasinjektionsmenge von 0,26 g zugegeben, um einen geschäumten Zustand zu bilden, und dann wurde das Spritzgießen in einem Formwerkzeug durchgeführt. Anschließend wurde ein aus Polyurethan geformtes Produkt (eine Probe) erhalten, indem es aus der Gussform entfernt wurde.
Aus der Probe wurde eine Messprobe von 2 mm² erstellt, und als Ergebnis der Messung von 50 Schaumzellendurchmessern in einem Sichtfeld von 1 mm² unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (REM) und deren Mittelwertbildung ergab sich ein Schaumzellendurchmesser (der zahlenmäßige Durchschnittsdurchmesser der Schaumzellen) von 90 µm.
Ferner wurde die Dichte der Messprobe mit einem automatischen Aräometer DSG-1 der Firma Toyo Seiki Co. Ltd. gemessen, und die Dichte betrug 0,5 g/cm³.
[Vergleichsbeispiel 2]
60 Masse-% PEA als Polyol-Komponente und 15 Massenprozent NDI als Isocyanat-Komponente wurden bei einer Flüssigkeitstemperatur von 130°C gemischt, um ein Urethanpräpolymer herzustellen. Als nächstes werden das Urethan-Prepolymer, 21 Masse-% des gleichen neuen Materials wie das PEA und 2,6 Masse-% eines kurzkettigen Polyols, 0,03 Masse-% eines Schaumstabilisators, 0,03 Masse-% eines Katalysators und 1,34 Masse-% eines Hydrolyse-Inhibitors bei einer Flüssigkeitstemperatur von 100°C gemischt, um eine Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 1,05 herzustellen.
Ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) des Polyurethans in der Urethanzusammensetzung betrug 100.000, wie die Messung mit einem Hochgeschwindigkeits-GPC-Gerät (HLC-8320GPC der Tosoh Corporation) unter den oben beschriebenen Bedingungen ergab.
Als nächstes wurde die Urethan-Zusammensetzung mit einem einachsigen Hochgeschwindigkeits-Brecher (PSF-40, hergestellt von Tani Kogyo Co., Ltd.) pelletiert, dann wurden die Pellets bei 200°C mit einer Spritzgießmaschine (J110AD-180H, hergestellt von Japan Steel Works, Ltd.) geschmolzen, Stickstoffgas wurde unter den Bedingungen einer Gasinjektionsmenge von 0,26 g zugegeben, um einen geschäumten Zustand zu bilden, und dann wurde das Spritzgießen in einem Formwerkzeug durchgeführt. Anschließend wurde ein aus Polyurethan geformtes Produkt (eine Probe) erhalten, indem es aus der Gussform entfernt wurde.
Aus der Probe wurde eine Messprobe von 2 mm² erstellt. Durch die Messung von 50 Schaumzelldurchmessern in einem Sichtfeld von 1 mm² mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) und deren Mittelwertbildung ergab sich ein Schaumzelldurchmesser (der zahlenmäßige Durchschnittsdurchmesser der Schaumzellen) von 110 µm.
Außerdem wurde die Dichte der Messprobe mit einem automatischen Aräometer DSG-1 der Firma Toyo Seiki Co. Ltd. gemessen, und die Dichte betrug 0,5 g/cm³ .
[Vergleichsbeispiel 3]
56 Massenprozent PEA als Polyol-Komponente und 14 Massenprozent NDI als die Isocyanat-Komponente wurden bei einer Flüssigkeitstemperatur von 130°C gemischt, um ein Urethan-Prepolymer herzustellen. Als nächstes werden das Urethan-Prepolymer, 26 Masse-% des gleichen neuen Materials wie das PEA, 2,5 Masse-% eines kurzkettigen Polyols, 0,03 Masse-% eines Schaumstabilisators, 0,03 Masse-% eines Katalysators und 1,44 Masse-% eines Hydrolyse-Inhibitors bei einer Flüssigkeitstemperatur von 100°C gemischt, um eine Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 1,00 herzustellen.
Das gewichtsmittlere Molekulargewicht (Mw) des Polyurethans in der Urethanzusammensetzung betrug 300.000, wie die Messung mit einem Hochgeschwindigkeits-GPC-Gerät (HLC-8320GPC der Tosoh Corporation) unter den oben beschriebenen Bedingungen ergab.
Als nächstes wurde die Urethan-Zusammensetzung mit einem einachsigen Hochgeschwindigkeits-Brecher (PSF-40, hergestellt von Tani Kogyo Co., Ltd.) pelletiert, dann wurden die Pellets bei 200°C mit einer Spritzgussmaschine (J110AD-180H, hergestellt von Japan Steel Works, Ltd.) geschmolzen und in einem nichtgeschäumten Zustand in eine Gussform gespritzt. Anschließend wurde ein aus Polyurethan geformtes Produkt (eine Probe) aus dem Formwerkzeug entnommen. Aus der oben genannten Probe wurde eine Messprobe von 2 mm² hergestellt und mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) untersucht, wobei keine Schaumzellen gefunden wurden.
Außerdem wurde die Dichte der Messprobe mit einem automatischen Aräometer DSG-1 der Firma Toyo Seiki Co. Ltd. gemessen, und die Dichte betrug 1 g/cm³.
Anschließend wurden die Polyurethan-Formteile (die Proben der schwingungsisolierenden und -dämpfenden Bauteile) der Beispiele und der Vergleichsbeispiele, die wie oben beschrieben hergestellt wurden, nach den folgenden Kriterien gemessen und bewertet. Die Ergebnisse sind auch in Tabelle 1 unten aufgeführt.
<Wiederverwendbarkeit>
Ein Zustand, in dem 2 g der durch Schneiden des Polyurethan-Formteils erhaltenen Pellets 15 Minuten lang in einem Ofen bei 200 °C erhitzt wurden, wurde visuell nach den folgenden Kriterien bewertet, und so wird die Wiederverwendbarkeit beurteilt.

(ausgezeichnet): Die Pellets schmolzen und flossen um das 1,5-fache oder mehr einer Fläche, auf die die Pellets gelegt wurden.
O (sehr gut): Die Pellets schmolzen und flossen weniger als das 1,5-fache der Fläche, auf die die Pellets gelegt wurden.
X (schlecht): Das Pellet ist nicht geschmolzen.

<Hochtemperaturbeständigkeit>
Aus dem Polyurethan-Formteil wurde eine zylindrische Probe mit einem Durchmesser von 29 mm und einer Höhe von 12 mm hergestellt, die in einer Atmosphäre von 80 °C wiederholt 100-mal mit 7000 N zusammengedrückt wurde. Anschließend wurde die Höhenabnahmerate (eine Verformung) der Probe gemessen und die Hochtemperaturbeständigkeit nach den folgenden Kriterien bewertet.

(ausgezeichnet): Die Höhenabnahme (Verformung) der Probe beträgt weniger als 20 %.
O (sehr gut): Die Höhenabnahme (Verformung) der Probe beträgt 20 % oder mehr und weniger als 40 %.
X (schlecht): Die Höhenabnahme (Verformung) der Probe beträgt 40 % oder mehr.

<Flexibilität>
Aus dem Polyurethan-Formteil wurde eine zylindrische Probe von φ29 mm×Höhe 12 mm hergestellt, und die Härte wurde mit einem Härteprüfgerät des Typs A bei 23°C gemessen, und die Flexibilität wurde nach den folgenden Kriterien bewertet.
O (sehr gut): Die HA-Härte der Probe beträgt weniger als 95.
X (schlecht): Die HA-Härte der Probe beträgt 95 oder mehr.
Aus den Ergebnissen in Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die Polyurethan-Formteile der Beispiele sowohl wiederverwendbar als auch hochtemperaturbeständig sind und eine höhere Flexibilität aufweisen.
Auf der anderen Seite hatte das Polyurethan-Formteil aus Vergleichsbeispiel 1 einen guten Schäumungszustand, aber ein NCO-Index eines Formteils war niedriger als ein Bereich (0,9 bis 1,04), der durch die vorliegende Erfindung definiert ist, was zu einer schlechten Hochtemperaturbeständigkeit führte. Das Polyurethan-Formteil aus Vergleichsbeispiel 2 wies ebenfalls einen guten Schäumungszustand auf, aber der NCO-Index des Formstoffs war höher als der durch die vorliegende Erfindung definierte Bereich (0,9 bis 1,04), was zu einer schlechten Wiederverwendbarkeit führte. Das Polyurethan-Formteil aus Vergleichsbeispiel 3 hatte einen NCO-Index innerhalb des durch die vorliegende Erfindung definierten Bereichs (0,9 bis 1,04), war aber nicht geschäumt und hatte eine schlechte Flexibilität.
Obwohl spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den obigen Beispielen beschrieben wurden, sind die obigen Beispiele lediglich veranschaulichend und sollten nicht als einschränkend ausgelegt werden. Verschiedene Modifikationen, die für den Fachmann offensichtlich sind, sollen in den Umfang der Erfindung fallen.
[Industrielle Anwendbarkeit]
Dieses schwingungsisolierende und dämpfende Bauteil eignet sich für Anwendungen, bei denen eine hohe Temperaturbeständigkeit (Wärmeverformungsbeständigkeit) erforderlich ist, und kann für verschiedene schwingungsisolierende und dämpfende Bauteile wie Motorlager für Kraftfahrzeuge, Getriebelager, Karosserielager verwendet werden, Kabinenlagerungen, Trägerlagerungen, Pleuelstangen, Drehmomentstangen, Federbeinstützkissen, Mittellagerstützen, Torsionsdämpfer, Lenkungsgummikupplungen, Zugstangenbuchsen, Buchsen, gebundene Stopper, FF-Motor-Rollstopper und Schalldämpferaufhängungen sowie Stoßdämpferfedern in Kolbenstangen von Stoßdämpfern.
Da dieses schwingungsisolierendes- und -dämpfendes Bauteil zudem eine hohe Wiederverwendbarkeit aufweist, ist es beispielsweise möglich, ein altes schwingungsisolierendes- und -dämpfendes Bauteil durch Erhitzen zu schmelzen, um es als schwingungsisolierendes und -dämpfendes Bauteil mit denselben mechanischen Eigenschaften wie zuvor wiederzuverwenden, oder es zu einem anderen Material zu recyceln.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 3758343 [0005]
JP 2004293697 [0005]

Claims

Schwingungsisolierendes und -dämpfendes Bauteil, das aus Polyurethan gebildet ist, wobei: eine Polyol-Komponente des Polyurethans ein Polyol auf Polyesterbasis mit Ausnahme eines kurzkettigen Polyols enthält; eine Isocyanat-Komponente des Polyurethans 1,5-Naphthalindiisocyanat als eine Hauptkomponente enthält; und das schwingungsisolierende und -dämpfende Bauteil einen Schaum aus einer thermoplastischen Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 0,9 bis 1,04 umfasst.
Schwingungsisolierendes und -dämpfendes Bauteil gemäß Anspruch 1, wobei ein Anteil der Isocyanat-Komponente in der thermoplastischen Urethanzusammensetzung 10 bis 30 Massenprozent beträgt.
Schwingungsisolierende und -dämpfende Bauteil gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Polyurethan ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 50.000 bis 500.000 aufweist.
Schwingungsisolierendes und -dämpfendes Bauteil gemäß Anspruch 1, wobei das Polyol auf Polyesterbasis wenigstens eines ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylenadipat, Polycaprolactam und Polycarbonatdiol.
Schwingungsisolierendes und -dämpfendes Bauteil gemäß Anspruch 1, wobei der Schaum eine Dichte von 0,3 bis 0,8 g/cm³ aufweist.
Schwingungsisolierendes und -dämpfendes Bauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der zahlenmittlere Durchmesser der Schaumzellen in dem Schaum 50 bis 500 µm beträgt.
Verfahren zur Herstellung des schwingungsisolierenden und - dämpfenden Bauteils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: Herstellung eines Urethan-Prepolymers aus einem Polyol auf Polyesterbasis und einer Isocyanat-Komponente, die 1,5-Naphthalindiisocyanat als eine Hauptkomponente enthält; Mischen des Urethan-Prepolymers mit einer verbleibenden Polyol-Komponente, um eine thermoplastische Urethanzusammensetzung mit einem NCO-Index von 0,9 bis 1,04 herzustellen; Formen eines Polyurethanschaums, der aus der thermoplastischen Urethanzusammensetzung gebildet ist; und Trennen des Polyurethanschaums von einem Formwerkzeug.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei das Formen des Polyurethanschaums, der aus der thermoplastischen Urethanzusammensetzung gebildet ist, definiert ist als: Vorübergehendes Pelletieren der thermoplastischen Urethanzusammensetzung, Schmelzen von Pellets mit einer Spritzgießmaschine, und Gießen des Pellets in einem geschäumten Zustand in eine Form, um einen Polyurethanschaum zu formen.