JP2000072844A - 注型用ポリウレタンエラストマ―組成物及びその成形品 - Google Patents

注型用ポリウレタンエラストマ―組成物及びその成形品

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JP2000072844A
JP2000072844A JP11013224A JP1322499A JP2000072844A JP 2000072844 A JP2000072844 A JP 2000072844A JP 11013224 A JP11013224 A JP 11013224A JP 1322499 A JP1322499 A JP 1322499A JP 2000072844 A JP2000072844 A JP 2000072844A
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Katsuji Kuribayashi
克次 栗林
Yukio Tsushimo
由紀男 津下
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 未反応TDIモノマー含有量が少なく、安全
性に優れるとともに、成形性、機械的性質に優れた注型
用ポリウレタンエラストマー組成物を提供する。 【解決手段】 イソシアネート成分としてトリレンジイ
ソシアネート、グリコール成分として数平均分子量が5
00〜4000のポリテトラメチレンエーテルグリコー
ル及び側鎖を有さない低分子量グリコールを用い、これ
らを反応させて得られるNCO基末端ウレタンプレポリ
マー(A液)と硬化剤(B液)とを含有する注型用ポリ
ウレタンエラストマー組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は注型用ポリウレタン
エラストマー組成物及びその成形品に関する。詳しくは
ウレタンプレポリマー中に含有される未反応のトリレン
ジイソシアネートモノマーの量が少なく作業性に優れる
と共に成形性に優れた注型用ポリウレタンエラストマー
組成物、及びそれを用いて得られる機械的性質の優れた
成形品に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリテトラメチレンエーテルグリコール
(以下PTMGという)を用いたポリウレタンエラスト
マー注型品は、耐摩耗性、機械的性質、動的物性、耐溶
剤性、耐油性、耐オゾン性等に優れていることから、ロ
ール、キャスター等の工業部品、紙送りロール、複写機
用ロール等のOA機器部品の他、エスカレーター、スポ
ーツ、レジャー用品等、広範囲に利用されている。
【0003】かかる注型品を与えるポリウレタンエラス
トマー組成物としては、トリレンジイソシアネート(以
下TDIという)とPTMGのプレポリマーに硬化剤と
して、1,4−ブタンジオール、ハイドロキノンエチロ
ールエーテル、トリメチロールプロパン等の低分子量ポ
リオールや3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジ
フェニルメタン(以下MOCAという)等の芳香族ポリ
アミンを配合したものが一般的に用いられている。
【0004】通常、これらのウレタンプレポリマー中に
は未反応のTDIモノマーが残存している。TDIモノ
マーは特定化学物質第2類に該当するため、1重量%以
上含有されると環境衛生上の問題が生じる。TDIを用
いて未反応のTDIモノマーの含有量を1重量%未満の
NCO末端プレポリマーを製造する方法として、NCO
基/OH基のモル比率を2/1以上として、プレポリマ
ーを製造し、その後、任意の精製方法、例えば薄膜蒸留
器等を用いて未反応TDIを低下させる方法があるが、
製造工程が増えるため、製造時間、製造コストの両面か
ら経済的ではない。
【0005】そこで、TDIとPTMGとを反応させて
プレポリマーを製造する際に、反応後期または反応終了
後にジフェニルメタンジイソシアネートを添加すること
により、未反応のTDIモノマーを低減させる方法が開
示されている(特開平9−169828号公報)。しか
しながら、この方法によれば、未反応TDIモノマーの
量は低減させることができるものの、得られるプレポリ
マーを成形する際の発熱性が大きく成形性が悪いという
問題があった。また成型品の圧縮永久歪、反発度などの
機械的性質も満足されるものではなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたものであり、その目的は、原料プレポリマ
ー中の未反応TDIモノマーの含有量を低減化すること
ができるとともに、成形する際の発熱が少ないポリウレ
タンエラストマー組成物を提供することにあり、さらに
該耐摩耗性、機械的性質の優れたポリウレタンエラスト
マー注型品を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、TDIとPTMG
とを反応させてウレタンプレポリマーを製造する際に、
グリコール成分としてPTMGと共に特定のグリコール
成分を併用することにより、プレポリマー中の未反応T
DI含有量を低減させることができ、該プレポリマーを
含有するエラストマー組成物を注型成形した際、得られ
る成形品の機械的物性が優れたものとなることを見出し
て本発明に到達した。
【0008】即ち本発明の要旨は、イソシアネート成分
としてトリレンジイソシアネート、グリコール成分とし
て数平均分子量が500〜4000のポリテトラメチレ
ンエーテルグリコール及び側鎖を有さない低分子量グリ
コールを用い、これらを反応させて得られるNCO基末
端ウレタンプレポリマー(A液)と硬化剤(B液)とを
含有することを特徴とする注型用ポリウレタンエラスト
マー組成物、に存する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明につきさらに詳細に
説明する。 (1)ウレタンプレポリマー(A液) 本発明に使用する末端にNCO基を有するプレポリマー
(以下プレポリマーと略記する。)は、イソシアネート
成分としてTDI、グリコール成分として数平均分子量
が500〜4000のPTMG及び側鎖を有さない低分
子量グリコールを反応させることにより得られるプレポ
リマーである。
【0010】上記TDIとしては、2,4−トリレンジ
イソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネートあ
るいはそれらの異性体混合物等が挙げられ、反応性や、
最終的に得られる成形品の機械的物性等の点から2,4
−トリレンジイソシアネート及びその異性体混合物が好
ましい。また本発明の効果を損なわない範囲内におい
て、他のジイソシアネート化合物を併用することもでき
る。他のジイソシアネート化合物としては、4,4’−
ジフェニルメタンジイソシアネート(以下MDI)、
4,4’ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(以
下H12MDI)、イソホロンジイソシアネート(以下I
PDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(以下
NDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(以下HM
DI)等が挙げられる。
【0011】本発明においてはA液でPTMGを用いる
ことにより、他のポリエーテルポリオール、ポリエステ
ルポリオールでは得られない耐摩耗性、耐水性に優れる
ポリウレタンエラストマー注型品を与えることができ
る。ここで、PTMGは1種、または2種以上の併用も
可能で、500〜4000の数平均分子量のものを使用
する。更に好ましい数平均分子量の範囲は650〜30
00である。なお、ここでの分子量は末端水酸基より算
出した値である。
【0012】PTMGは、例えば特開昭61−1625
22号公報に記載されているようにテトラヒドロフラン
を開環重合することにより製造することができる。本発
明において、側鎖を有さない低分子量グリコールとは、
化合物の両末端に水酸基を有し、主鎖にその他の置換基
を有さない低分子量グリコールを意味する。またその炭
素数は一般に炭素数2〜12の範囲である。
【0013】具体的な化合物としては、例えば、1,4
−ブタンジオール、1,6−へキサンジオール、ビスヒ
ドロキシエトキシベンゼン等が挙げられる。中でも最終
的に注型成形して得られる成形品の機械的物性等の観点
から、1,4ブタンジオールが好ましい。低分子量グリ
コールの使用量は、PTMGの重量に対し、通常1〜3
0重量%程度、好ましくは2〜20重量%、更に好まし
くは2〜8重量%である。
【0014】A液の製造方法としては、イソシアネート
成分(TDIのNCO基のモル数)とグリコール成分
(PTMGと低分子量グリコールのOH基のモル数の合
計量)とのNCO基/OH基のモル比率を通常、1.9
/1以下、好ましくは1.4/1〜1.9/1、更に好
ましくは1.85/1〜1.5/1の範囲として反応さ
せる。
【0015】この際、最終プレポリマー混合物中のNC
O基の含有量が好ましくは2.5〜15重量%、より好
ましくは2.5〜10重量%となるように添加するのが
よい。該最終プレポリマー混合物中のNCO含有率が少
な過ぎると粘度が高くなり、注型時に気泡が抜けにく
く、作業性の低下、注型品の表面性の低下等の原因とな
る。一方、NCO含有率が多過ぎる場合には、未反応の
TDIが増加する傾向にある。
【0016】本発明においてプレポリマー中の未反応T
DIの含有量は、1重量%未満、好ましくは0.9重量
%未満である。A液の製造方法をより具体的に説明すれ
ば、先ずTDIとPTMGを乾燥窒素気流下、20〜9
0℃で2〜6時間程度、攪拌下において反応させる。こ
の際、A液には必要に応じて安定剤を添加することがで
きる。該安定剤としては、ブチルアシッドホスフェー
ト、2−エチルヘキシルアシッドホスフェート、イソデ
シルアシッドホスフェート等の酸性リン酸エステル、ト
リフェニルホスファイト、トリデシルホスファイト、ジ
ブチルヒドロジエンホスファイト等の亜リン酸エステル
等が挙げられる。
【0017】(2)硬化剤(B液) 硬化剤としてはウレタン樹脂に通常使用される硬化剤が
特に限定なく使用でき、それぞれの用途に応じて芳香族
ポリアミン、低分子量ポリオール等を選択することがで
きる。芳香族ポリアミンとしては、MOCA、トリメチ
レングリコール−ジ−p−アミノベンゾエート等のMO
CA代替品等が挙げられる。低分子量ポリオールとして
は、1,4−ブタンジオール、ヒドロキノンジエチロー
ルエーテル、トリエチロールプロパン等が挙げられ、単
独で用いることもできるし、2種以上を併用することも
できる。
【0018】B液には必要に応じて、触媒、顔料、可塑
材、防水剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の
添加剤を配合することができる。上記触媒としては、通
常のウレタン化反応に使用される触媒が挙げられる。例
えばジブチルチンジラウレート、ジオクチルチンジラウ
レート、ジブチルチンジオクトエート、スタナスオクト
エート、ジブチルチンアセテート等の錫系触媒、鉄アセ
チルアセテート、塩化第二鉄等の鉄系触媒、トリエチレ
ンジアミン、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン
の複塩、テトラメチルヘキサメチレンジアミン等のアミ
ン触媒等が挙げられる。これらの触媒は単独もしくは2
種類以上を組み合わせて使用しても良い。顔料として
は、カーボンブラック、酸化チタン、ベンガラ、黄鉛、
フタロシアニン系有機顔料等が、可塑剤としては、ジブ
チルフタレート、ジオクチルフタレート等のエステル類
が挙げられる。
【0019】(3)A液とB液の混合方法 本発明のウレタンエラストマー組成物の調製方法は、通
常の注型タイプのエラストマーに一般に用いられるプレ
ポリマー法(A液がNCO末端プレポリマーで、B液が
硬化剤である、A液及びB液を配合して使用する方法)
が使用できる。
【0020】A液とB液の配合比は組成物全体で、NC
O基/(OH基+NH2 基)の当量比が通常、0.90
〜1.20、好ましくは0.98〜1.10の範囲であ
る。この値が小さ過ぎると注型品の物性、例えば、キュ
アー性が低下する傾向がある。一方大き過ぎると注型時
に発泡等の問題が生じる可能性がある。また、A液とB
液の混合時における液温は粘度、反応性を考慮して決め
られるが、通常は20〜100℃の範囲が好ましい。そ
のため、例えばA液は75℃における粘度が850mP
a・sec以下であることが好ましい。
【0021】(注型)本発明の注型用ポリウレタンエラ
ストマー組成物を金型を用いて、注形する場合、金型の
温度は70〜150℃程度が好ましい。この温度が低過
ぎる場合には硬化不良を起こして脱型時間が長くなり、
また高過ぎる場合には熱劣化により着色等の問題が生じ
易くなる。
【0022】(成形品)本発明のポリウレタンエラスト
マー組成物を注型成形して得られる成形品の圧縮永久歪
は、JIS−K6301に準じた測定値(熱処理は70
℃、22時間とする)として、通常25%以下、好まし
くは23%以下である。また、反発度はJIS−K63
01に準じた測定値として、通常50%以上、好ましく
は52%以上である。
【0023】
【実施例】以下に実施例により本発明の具体的態様をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例によって限定されるものではない。な
お、以下の実施例において、「部」及び「%」は特に断
らない限り、それぞれ重量部及び重量%を表す。
【0024】製造例1〜10 容積1リットルのガラス製フラスコに表1に示す部数の
TDI、PTMG及び各種ブタンジオールを滴下によ
り、反応温度が70℃を超えないように仕込み、混合
し、ポリオールの仕込み終了後窒素気流下に70℃で4
時間反応させ、A液1〜10を得た。これらのNCO基
含有量、未反応TDIモノマー含有量、粘度の測定結果
を表1に示す。
【0025】ここで、PTMG650及び1000(三
菱化学(株)製)の数平均分子量はそれぞれ、600及
び1018であった。 ・NCO基含有量の測定方法 NCO基含有量の測定方法はJISK1603に準じて
測定した。 ・未反応TDIモノマー量の測定方法 未反応TDIモノマー量は、JISK7301に準じ
て、試料を真空蒸留し、留出液を滴定分析することによ
り測定した。 ・粘度の測定方法 粘度の測定はE型粘度計(東京計器(株)製、製品名:
VISCONIC EHD−R型)を用い、サンプル量
1.5ml、標準ローター(1゜34’)で測定した。
【0026】B液(硬化剤) 以下に使用した硬化剤を示す。 B−1 1,4−ブタンジオール(三菱化学(株)製) 70部 トリメチロールプロパン(広栄化学(株)製) 30部
【0027】実施例1〜3、比較例1〜4 製造例1〜9で得られたA液と上記B液を用いて、表−
2に記載の配合処方・条件にて、注型品を製造した。即
ち、A液、B液を、所定温度に加温して、真空脱泡した
のち、予め、離型剤を塗布した120℃に加熱した金型
内(50mmΦ×13mm厚、200mm×200mm
×2mm厚)にそれぞれ注入し、120℃で3時間硬化
させて注型品を得た。得られた注型品を7日間熟成(2
3℃、60%RH)させた後、JIS−K6301に従
い機械的物性を測定した。結果を表−3及び表−4に示
す。また、回転テスト及び動的粘弾性は以下の方法によ
り行った。結果を表−4に示す。
【0028】・回転テスト 表−2に記載の配合処方・条件にて得られたポリウレタ
ンエラストマー組成物を用いてローラーを作成し、28
0kg荷重で、24時間回転させた後のローラーの形状
変化を観察した。 ・動的粘弾性 表−2に記載の配合処方・条件にて得られたポリウレタ
ンエラストマー組成物を用い、自動動的粘弾性器(東洋
ボールドウィン(株)製、製品名:RHEOVIBRO
N DDV−111−EP)を用い、温度範囲−100
〜200℃、昇温スピード3℃/min、測定周波数1
1Hzで測定を行った。サンプル形状は4mm×25m
m×2mm厚とした。ここでtanδの値は小さいほど
粘性が低い、つまり成形時の発熱が少ないことを示す。
また貯蔵弾性率は大きいほど硬度変化が大きいことを示
す。
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】
【表3】
【0032】
【表4】
【0033】表−3及び表−4から明らかなように、実
施例のポリウレタンエラストマー注型品は、比較例のも
のに対して成形時の発熱性が小さく成形性に優れるとと
もに、得られる注型品の反発度、圧縮永久歪などの機械
的物性が優れている。
【0034】
【発明の効果】本発明の注型用ポリウレタンエラストマ
ー組成物は未反応TDIモノマー含有量が少ないため、
作業時の安全性に優れたものである。更に成形時の発熱
が少なく成形性が良好であるとともに、得られる成形品
は反発度、圧縮永久歪等の機械的性質に優れたものであ
る。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イソシアネート成分としてトリレンジイ
    ソシアネート、グリコール成分として数平均分子量が5
    00〜4000のポリテトラメチレンエーテルグリコー
    ル及び側鎖を有さない低分子量グリコールを用い、これ
    らを反応させて得られるNCO基末端ウレタンプレポリ
    マー(A液)と硬化剤(B液)とを含有することを特徴
    とする注型用ポリウレタンエラストマー組成物。
  2. 【請求項2】 低分子量グリコールの使用量がポリテト
    ラメチレングリコールに対して1〜30重量%である請
    求項1に記載の注型用ポリウレタンエラストマー組成
    物。
  3. 【請求項3】 低分子量グリコールが1,4−ブタンジ
    オールである請求項1または2に記載の注型用ポリウレ
    タンエラストマー組成物。
  4. 【請求項4】 イソシアネート成分とグリコール成分の
    割合がNCO/OHモル比1.4/1〜1.9/1であ
    る請求項1〜3のいずれか1項に記載の注型用ポリウレ
    タンエラストマー組成物。
  5. 【請求項5】 ウレタンプレポリマーに含有されるトリ
    レンジイソシアネートモノマーの量が1重量%未満であ
    る請求項1〜3のいずれか1項に記載の注型用ポリウレ
    タンエラストマー組成物。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5の注型用ポリウレタンエラ
    ストマー組成物を注型し、これを硬化して得られること
    を特徴とするポリウレタン成形品。
  7. 【請求項7】 JIS−K6301に準じて測定した、
    70℃、22時間の熱処理による圧縮永久歪が25%以
    下であり、反発度が50%以上である請求項6に記載の
    ポリウレタン成形品。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016188373A (ja) * 2016-04-28 2016-11-04 バンドー化学株式会社 シート状物及びシート状物の製造方法
US9539693B2 (en) 2013-01-29 2017-01-10 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Polishing pad
KR20210149684A (ko) 2019-03-28 2021-12-09 미쯔비시 케미컬 주식회사 폴리알킬렌에테르글리콜 조성물 및 그것을 사용한 폴리우레탄의 제조 방법

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