JP2002194101A - 水膨張性ポリウレタン成形品及びその製法 - Google Patents
水膨張性ポリウレタン成形品及びその製法Info
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Abstract
膨張性ポリウレタン成形品を提供する。 【解決手段】 少なくとも1個のエチレン性不飽和結合
を側鎖に有するポリウレタン樹脂(A)と加硫剤(B)
および充填剤(C)からなる混練物が、所望の形状に押
出又はプレス成形され、加熱硬化されてなり、飽和体積
水膨張倍率が1.2〜8倍である水膨張性ポリウレタン
成形品とその製法。
Description
タン成形品及びその製法に関する。さらに詳しくは、土
木、建築及びその他各種分野における止水材に適し、所
望の形状に押出又はプレス成形され、加熱硬化されてな
る水膨張性ポリウレタン成形品及びその製法に関する。
ては、熱硬化性ウレタン樹脂単体からなるもの(特開昭
59−15424号公報など)が挙げられ、良好な耐久
性を有する水膨張性シール材として上市されている。
のは原材料を熱硬化後、切断加工してシール材とするた
め、モールド成型が通常であって、押出成形ができず、
プレス成形も困難であるため生産性が不十分という問題
点を有している。
やプレス成形により製造でき、所望の断面形状に容易に
成形できる水膨張性ポリウレタン成形品を得るべく鋭意
検討した結果、本発明に到達した。
性不飽和結合を側鎖に有するポリウレタン樹脂(A)と
加硫剤(B)および充填剤(C)からなる混練物が、所
望の形状に押出又はプレス成形され、加熱硬化されてな
り、飽和体積水膨張倍率が1.2〜8倍であることを特
徴とする水膨張性ポリウレタン成形品;並びに少なくと
も1個のエチレン性不飽和結合を側鎖に有するポリウレ
タン樹脂(A)と加硫剤(B)および充填剤(C)から
なる混練物を、所望の形状に押出又はプレス成形し、加
熱下に(A)のエチレン性不飽和結合と(B)を反応さ
せ、飽和体積水膨張倍率が1.2〜8倍の成形品を得る
ことを特徴とする水膨張性ポリウレタン成形品の製法で
ある。
形品は、23℃の精製水(蒸留水または脱イオン水)中
で、通常1.2〜8倍、好ましくは1.4〜7倍、さら
に好ましくは1.5〜6倍の飽和体積水膨張倍率を有す
る。この場合の体積水膨張倍率とは下記の方法で求めた
ものである。飽和体積水膨張倍率が1.2倍未満である
と水膨張後の止水効果が十分に得られず、8倍を超える
と水膨張後の樹脂強度が低下するため、止水性能が維持
できなくなる。 (体積水膨張倍率)ポリウレタン成形品の帯状体から2
0×20×2mmの試験片を採取し、この試験片を23
℃の精製水中に浸漬した際の体積を一定期間毎に測定
し、次式にて体積水膨張倍率を算出する。 体積水膨張倍率(倍)=膨張後の体積/膨張前の体積 また、1日当たりの体積水膨張倍率の増加率が0.01
%以下となった時点での倍率(前日の倍率の1.000
1倍以下となった時点の倍率)を試験片の飽和体積水膨
張倍率とする。
個のエチレン性不飽和結合を側鎖に有する。エチレン性
不飽和結合を有することにより、(A)と加硫剤(B)
および充填剤(C)が通常のゴムと同様に混練された
後、所望の形状に押出又はプレス成形され、加熱硬化さ
れて水膨張性ポリウレタン成形品が得られる。エチレン
性不飽和結合を側鎖に有しないと、加硫反応が遅くな
る。(A)中の側鎖のエチレン性不飽和結合の数(1分
子あたりの平均)は、好ましくは1〜100個、さらに
好ましくは2〜30個、とくに好ましくは5〜20個で
ある。
れる化合物(a)とオキシエチレン単位を少なくとも2
0質量%有するポリオキシアルキレンポリオール(b)
と有機ポリイソシアネート(c)と必要により低分子活
性水素含有化合物(d)から得られる樹脂が、容易に製
造できるので好ましい。なお、(a)〜(d)はそれぞ
れ2種以上を併用してもよい。 (HO)mR(OX)r−m (1) [式中、Rはr価のポリオールの残基、Xはエチレン性
不飽和結合を1個以上有する基、rは3以上の整数、m
は2以上でr−mが1以上となる整数。]
のポリオールからすべてのOH基を除いた残基である。
3価以上のポリオールとしては、脂肪族(脂環式を含
む)アルコール、フェノールおよびこれらの(ポリ)オ
キシアルキレンエーテル、これらまたはその(ポリ)オ
キシアルキレンエーテルをアルキレンジハライド(炭素
数1〜4)でカップリング(ジャンプ)したものが挙げ
られる。脂肪族アルコールの具体例としては、炭素数3
〜20の3価アルコール(脂肪族トリオール、例えば、
グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロール
エタン、ヘキサントリオールなどのアルカントリオー
ル;トリエタノールアミンなどのトリアルカノールアミ
ン;および脂環式トリオール、例えばシクロヘキサント
リオール)、炭素数5〜20の4〜8価又はそれ以上の
多価アルコール(脂肪族ポリオール、例えば、ペンタエ
リスリトール、ソルビトール、マンニトール、ソルビタ
ン、ジグリセリン、ジペンタエリスリトールなどのアル
カンポリオール及びその分子内もしくは分子間脱水物;
ならびにショ糖、グルコース、マンノース、ラクトー
ス、メチルグルコシドなどの糖類及びその誘導体)が挙
げられる。フェノールの例としては、3価以上の単環フ
ェノール(ピロガロール、フロログルシンなど)および
フェノールとホルムアルデヒドの縮合物(ノボラック)
が挙げられる。
は、これらにアルキレンオキサイドを付加して得られ
る。付加させるアルキレンオキサイドとしては、炭素数
2〜4のものが好ましく、例えばエチレンオキサイド
(以下EOと略記)、プロピレンオキサイド(以下PO
と略記)、1,2−、1,3−、1,4−および2,3
−ブチレンオキサイド(以下BOと略記)、ならびにこ
れらの2種以上の併用(ランダム付加またはブロック付
加)が挙げられる。とくに好ましくは、EO単独および
EOと他のアルキレンオキサイド[炭素数3または4の
アルキレンオキサイド、例えばPO、1,2−BO、
1,4−BOなどの1種または2種以上]の併用であ
る。これらのRの中では、3価以上の脂肪族アルコール
の残基(3価以上の炭化水素基)が好ましい。
飽和結合を1個以上有する基である。不飽和結合の数
は、好ましくは1〜4個、さらに好ましくは1個であ
る。Xの例としては、エーテル結合および/またはエス
テル結合を有していてもよいエチレン性不飽和炭化水素
基、例えば下記一般式(2)および(3)で表される基
が挙げられる。 −(A1O)pQ1 (2) −〔CO-A2-COO-(A4O)sA3(OA4)t-O〕kCO-Q2 (3) [式中、A1 およびA4 は炭素数1〜4のアルキレン
基、p、sおよびtは0または1〜50の整数、Q1 は
炭素数2〜24のアルケニル基、アルカジエニル基、ア
ルカトリエニル基もしくはアルカテトラエニル基であ
り、A2 は炭素数2〜22のアルケニレン基、A3 は炭
素数2〜20の2価の炭化水素基、kは0または1〜2
0の整数、Q2 はQ1 、A2COOH 、またはA2CO
O(A4O)sA3(OA4)tOHである。ただし、k≠0の
とき、Q2 は炭素数1〜24のアルキル基でもよく、Q
2 がQ1 のとき、A2 は炭素数2〜22のアルキレン基
でもよい。]
基、エチレン基、プロピレン基、1,2−、1,4−お
よび2,3−ブチレン基などが挙げられる。A2 として
は、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸およびシトラコ
ン酸などの炭素数4〜24の不飽和ジカルボン酸からす
べてのCOOH基を除いた残基などが挙げられる。A3
としては、低分子ポリオール類の例として後述する炭素
数2〜20の2価アルコールからすべてのOH基を除い
た残基などが挙げられる。p、k、sおよびtは0が好
ましい。
0の場合、X=Q1 となり、炭素数2〜24の直鎖、分
岐もしくは環状のアルケニル基、例えばビニル基、アリ
ル基、イソプロペニル基、オレイル基、シクロヘキセニ
ル基:炭素数3〜24の直鎖、分岐もしくは環状のアル
カジエニル基、例えばリノール基;炭素数4〜24の直
鎖、分岐もしくは環状のアルカトリエニル基、例えばリ
ノレン基;などが挙げられる。pが1〜50の場合とし
ては、Q1OH で表される不飽和アルコールのアルキレ
ンオキサイド(前記炭素数2〜4のもの)付加物からO
H基を除いた残基、および−CH2O(A1O)p-1Q1基
(ただしA1 の炭素数は2〜4)が挙げられる。
X=COQ1 となり、炭素数3〜25の不飽和アシル
基、例えばアクリロイル基、メタアクリロイル基、オレ
オイル基などが挙げられる。kが1〜20の場合として
は、前記炭素数4〜24の不飽和ジカルボン酸と前記炭
素数2〜20の2価アルコールとの(ポリ)エステルの
1個の末端COOH基からOHを除いた残基などが挙げ
られる。
チレン性不飽和結合を側鎖に有するようにするためと、
イソシアネート基との反応性と得られる樹脂の水膨張性
の点から、通常2以上、好ましくは2〜3、さらに好ま
しくは2である。また、(A)にエチレン性不飽和結合
を導入するために、r−mは1以上である必要があり、
好ましくは1〜4、さらに好ましくは1または2、とく
に好ましくは1である。
前記3価以上の脂肪族アルコールと炭素数2〜24の不
飽和アルコール(ビニルアルコール、アリルアルコー
ル、イソプロペニルアルコール、オレイルアルコールな
ど)もしくはそのアルキレンオキサイド(炭素数2〜
4)付加物との部分エーテル(例えば、炭素数1〜4の
アルキレンジハライドでジャンプして得られる)、およ
び前記3価以上の脂肪族アルコールと炭素数3〜25の
不飽和カルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸、オレイ
ン酸など)との部分エステル化反応による部分アシル化
物が挙げられる。これらの中でさらに好ましいものとし
ては、3価以上の脂肪族アルコールのモノもしくはポリ
アリルエーテル、例えばグリセリンモノアリルエーテ
ル、トリメチロールプロパンモノアリルエーテル、ペン
タエリスリトールジアリルエーテル;3価以上の脂肪族
アルコールのモノもしくはポリアクリレート、例えばグ
リセリンモノアクリレート、トリメチロールプロパンモ
ノアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレー
ト;3価以上の脂肪族アルコールのモノもしくはポリメ
タクリレート、例えばグリセリンモノメタクリレート、
トリメチロールプロパンモノメタクリレート、ペンタエ
リスリトールジメタクリレート;が挙げられる。これら
の中でとくに好ましいものは、グリセリンモノアリルエ
ーテルである。
る)は、好ましくは2000以下、さらに好ましくは1
000以下である。分子量が2000以下であるとポリ
オキシアルキレンポリオール(b)との相溶性が良くな
り、ポリウレタン樹脂(A)の物性が安定する。
どの分子量400以下の低分子活性水素含有化合物の、
EO付加物および/またはEOと他のアルキレンオキサ
イド[炭素数3又は4のアルキレンオキサイド、例えば
PO、1,2−BO、1,4−BO、などの1種又は2
種以上]の共付加物(ランダム又はブロック)などが挙
げられる。上記付加物に用いるEOの量は、得られる
(A)の水膨張性が良好となることから、(b)中のオ
キシエチレン単位の含量が20質量%以上、とくに30
〜95質量%となる量が好ましく、付加に用いるアルキ
レンオキサイド中のEOの含量は、好ましくは25質量
%以上、さらに好ましくは40質量%以上、特に好まし
くは50〜95質量%である。なお、2種以上の(b)
を用いる場合は、加重平均したEO含量が上記範囲内と
なるのが好ましい。
コール(脂肪族ジオール、例えば、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、1,3−および1,4−ブ
タンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチ
ルグリコールなどのアルキレングリコール;および脂環
式ジオール、例えば、シクロヘキサンジオール、シクロ
ヘキサンジメタノールなどのシクロアルキレングリコー
ル)、炭素数3〜20の3価アルコール〔前記一般式
(1)の説明で例示したもの〕、炭素数5〜20の4〜
8価又はそれ以上の多価アルコール〔前記一般式(1)
の説明で例示したもの〕など。 (ii)多価フェノール類:ハイドロキノン、レゾルシ
ン、カテコール、ピロガロールおよびフロログルシン等
などの単環フェノール類;ビスフェノールA、ビスフェ
ノールB、ビスフェノールF、ビスフェノールSなどの
ビスフェノール類;およびフェノールとホルムアルデヒ
ドの縮合物(ノボラック);たとえば米国特許第326
5641号明細書に記載のポリフェノールなど。
肪族アミン類として、炭素数2〜20のアルカノールア
ミン類(例えば、モノエタノールアミン、ジエタノール
アミン、トリエタノールアミンおよびイソプロパノール
アミン)、炭素数1〜20のアルキルアミン類(例え
ば、n−ブチルアミンおよびオクチルアミン)、炭素数
2〜6のアルキレンジアミン(例えば、エチレンジアミ
ン、プロピレンジアミンおよびヘキサメチレンジアミ
ン)、炭素数4〜20のポリアルキレンポリアミン類
(アルキレン基の炭素数が2〜6のジアルキレントリア
ミン〜ヘキサアルキレンヘプタミン、例えば、ジエチレ
ントリアミンおよびトリエチレンテトラミン);炭素数
6〜20の芳香族モノもしくはポリアミン類(例えば、
アニリン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キ
シリレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、メチレ
ンジアニリンおよびジフェニルエーテルジアミン)、炭
素数4〜20の脂環式アミン類(イソホロンジアミン、
シクロヘキシレンジアミンおよびジシクロヘキシルメタ
ンジアミン)、炭素数4〜20の複素環式アミン類(例
えば、ピペラジンおよびアミノエチルピペラジン)な
ど。
オール類もしくは多価フェノール類の、EO付加物及び
EOと他のアルキレンオキサイドの共付加物である。さ
らに好ましくは、芳香環を含有するポリオール類からの
ウレタン樹脂は水膨張後の物性が良好なため、多価フェ
ノール類(特にビスフェノール類)のEOとPOの共付
加物(ランダム又はブロック)及びこれらの併用であ
る。(b)の数平均分子量(ゲルパーミエーションクロ
マトグラフによる、以下GPCと略記)は、好ましくは
600〜8000、さらに好ましくは1000〜600
0である。また、(b)の官能基数は、好ましくは2〜
3、さらに好ましくは2である。
例えば、炭素数(イソシアネート基中の炭素を除く、以
下同様)2〜18の脂肪族ポリイソシアネート[エチレ
ンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネー
ト、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデ
カメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチル
ヘキサンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、
2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2
−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシ
アナトエチル)カーボネートなど]、炭素数8〜15の
脂環式ポリイソシアネート[イソホロンジイソシアネー
ト(IPDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネ
ート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネー
ト、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添T
DI)、ビス(2−イソシアネートエチル)4−シクロ
ヘキセン−1,2−ジカルボキシレートなど]、炭素数
8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネート[キシリレン
ジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレン
ジイソシアネート(TMXDI)など]、およびこれら
のポリイソシアネートの変成物(カーボジイミド基、ウ
レトジオン基、ウレトイミン基、ウレア基、ビューレッ
ト基、イソシアヌレート基などを含有する変成物)など
が挙げられる。耐薬品性、耐候性等を考慮して、これら
のうち好ましいものは、脂肪族又は脂環式ポリイソシア
ネート(とくにジイソシアネート)であり、とくに好ま
しいものはHDI、IPDI及び水添MDIである。
は、低分子ポリオール類、低分子アミン類、及びこれら
の炭素数2〜4のアルキレンオキサイド付加物などが挙
げられ、具体例としては、前記(b)の出発物質として
例示した低分子活性水素含有化合物のうち、低分子ポリ
オール類(i)、低分子アミン類(iii) 、および
(i)、多価フェノール類(ii)又は(iii) の炭素数
2〜4のアルキレンオキサイド(EO単独又はEOと前
記炭素数3又は4のアルキレンオキサイドの併用)付加
物が挙げられる。(d)の数平均分子量(GPCによ
る)は通常600未満、好ましくは500以下である。
(d)として(i)を用いるか、(i)、(ii)又は
(iii) のアルキレンオキサイド付加物を用いる場合は
(A)中にウレタン結合が生成し、(iii) を用いる場
合はウレア結合が生成する。
は、(b)に対して、好ましくは0.1〜20質量%、
さらに好ましくは0.5〜10質量%である。また、
(d)の使用量は、(b)に対して 好ましくは30質
量%以下、さらに好ましくは1〜20質量%である。
(a)、(b)、(c)および必要により(d)を用
い、ワンショット法又はプレポリマー法のいずれかによ
り製造できる。好ましくは、製造上のばらつきが少ない
プレポリマー法である。プレポリマー法により製造する
場合の中間体である、末端イソシアネート基含有プレポ
リマーの製法を例示すると、上記(b)の少なくとも一
部と過剰当量[(b)中の活性水素含有基1当量に対す
る(c)中のイソシアネート基の当量が、好ましくは
1.2〜10]の(c)とを70〜150℃で常法で反
応させて得られる。得られたプレポリマー中のイソシア
ネート基含有量は、好ましくは2〜15質量%、さらに
好ましくは3〜10質量%である。
合の製法を例示すると、(b)の少なくとも一部と
(c)からの末端イソシアネート基含有プレポリマーを
主剤成分とし、(a)と必要により(b)の残部および
/または(d)の混合物からなる硬化剤成分に、触媒、
酸化防止剤等の添加剤を予め混合し、両成分を金型に注
型し、好ましくは70〜120℃、さらに好ましくは9
0〜120℃で、0.5〜5時間反応させることにより
(A)が得られる。主剤成分中のイソシアネート基の、
硬化剤成分中の活性水素含有基に対する当量比は、好ま
しくは0.8〜1.0、さらに好ましくは0.93〜
0.99である。イソシアネート基の活性水素含有基に
対する当量比が0.8以上では、ウレタン結合濃度が確
保され、水膨張時の水中溶出物が少なくなる。1.0以
下では、(A)の可塑性が確保され、その後の混練及び
押出成形が容易となる。
際には、必要によりポリウレタンに通常使用される触媒
を用いることができる。触媒としては、例えば、3級ア
ミン[トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ビス
(ジメチルアミノエチル)エーテル、N−メチルモルホ
リン、ジメチルアミノメチルフェノール、N−メチル−
N−ジメチルアミノエチルピペラジン、ピリジンなど]
およびこれらの酸ブロック化合物、カルボン酸の金属塩
(酢酸ナトリウム、オクチル酸鉛、オクチル酸亜鉛、ナ
フテン酸コバルト、スタナスオクトエート、ジブチルチ
ンジラウレートなど)、アルカリ金属またはアルカリ土
類金属のアルコキシドまたはフェノキシド(ナトリウム
メトキシド、ナトリウムフェノキシドなど)、4級アン
モニウム塩(テトラエチルヒドロキシルアンモニウムな
ど)、イミダゾール類(イミダゾール、2−エチル−4
−メチルイミダゾールなど)、およびスズ、アンチモン
などの金属を含有する有機金属化合物(テトラフェニル
スズ、トリブチルアンチモンオキサイドなど)などが挙
げられる。これらの触媒は、単独または混合して使用す
ることができる。触媒の使用量は、ポリウレタン樹脂を
得るための全成分の合計質量に対して、好ましくは5%
以下、さらに好ましくは0.001〜4%である。
よびウレア結合の合計当量(反応当量比からの計算値)
は、0.5〜2.5当量、とくに0.6〜2.2当量が
好ましい。0.5当量以上では水膨張後の強度が確保さ
れ、水膨張後溶解しない。2.5当量以下ではオキシエ
チレン単位の含有量に応じて、相当する水膨張倍率が得
られる。
和結合の当量(反応当量比からの計算値)は、0.00
1〜3当量、とくに0.01〜2当量が好ましい。3当
量以下ではオキシエチレン単位の含有量に応じて、相当
する水膨張倍率が得られ、0.001当量以上では水膨
張後の水中への溶出物を抑えることができる。
加硫剤(B)としては、通常ゴムの加硫に用いられるも
のでよく、イオウ、塩化イオウ、有機過酸化物(ベンゾ
イルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、メチルエチ
ルケトンパーオキシド、ラウリルパーオキシド、シクロ
ヘキサノンパーオキシド、t−ブチルパーベンゾエー
ト、t−ブチルヒドロパーオキシド、t−ブチルベンゼ
ンパーオキシド、クメンヒドロパーオキシド、t−ブチ
ルパーオクトエートなど)、オキシム類(p−キノンジ
オキシム、p,p’−ジベンゾイルキノンジオキシムな
ど)、金属酸化物(マグネシア、リサージなど)、アル
キルフェノール樹脂、ポリチオール化合物[トリメチロ
−ルプロパントリチオグリコレート、トリメチロールプ
ロパントリ(3−メルカプトプロピオネート)、グリコ
ールジメルカプトプロピオネート、グリコールジメルカ
プトアセテート、ペンタエリスリトールテトラチオグリ
コレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(3−メルカ
プトプロピオネート)など]、ポリアミン化合物(アル
デヒド−アミン縮合物、グアニジン類など)、アゾ化合
物(アゾビスイソブチロニトリル、2−t−ブチルアゾ
−2−シアノ−4−メチルペンタン、4−t−ブチルア
ゾ−4−シアノ−吉草酸など)などが挙げられ、以上の
加硫剤は1種または2種以上を適宜組み合わせて用いる
ことが可能である。これらのうちで好ましいものは、取
り扱いの容易さなどから、硫黄および硫黄と他の加硫剤
との併用、とくに硫黄である。また、(B)の配合量は
(A)100質量部に対して、好ましくは0.5〜10
質量部、さらに好ましくは1〜8質量部である。(B)
の配合量が0.5質量部以上では水膨張時の水中への溶
出物が少なく、10質量部以下では加硫後に表面に加硫
剤が析出する恐れがない。
ては、一般にゴム用充填剤として用いられているもので
よく、例えば、カーボンブラック、タルク、炭酸カルシ
ウム、無水ケイ酸、含水ケイ酸及びクレー等が挙げられ
る。これらの中で好ましくは、カーボンブラック及びタ
ルクであり、さらに好ましくは、カーボンブラックの中
でもFEFブラック、およびタルクの中でもミストロン
ベーパーである。(C)としては、相対的添加量が多く
てもムーニー粘度の上昇を抑えられるもので、且つ成形
時の膨張を発生させず安定な成形品とすることができる
ものを選択することが好ましい。(C)の配合量は、
(A)100質量部に対して、好ましくは10〜150
質量部、さらに好ましくは20〜100質量部である。
10質量部以上では押出成形時の膨張が減少し、また配
合物の粘着性が強く加工性が良くなる。100質量部以
下では押し出し肌が良くなる。混練物のムーニー粘度及
び粘着性に合わせて、(C)を2種以上用いてもよい。
[無機顔料(酸化チタン、ベンガラ、黄鉛、硫化カドミ
ウム、群青など)、および有機顔料(アゾ系、フタロシ
アニン系、キナクリドン系、ジオキサジン系など)な
ど]も含有させることができる。また、これら顔料の配
合量は(A)100質量部に対して、好ましくは150
質量部以下、さらに好ましくは100質量部以下であ
る。
アニジン類(ジフェニルグアニジン、ジオルソトリルグ
アニジンなど)、チアゾール類(2−メルカプトベンゾ
チアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィドなど)、チ
ウラム類(テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラ
エチルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモ
ノスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフ
ィドなど)、およびスルフェンアミド類(N−シクロヘ
キシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N−
t−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミドな
ど)等]、加硫促進助剤[炭素数8〜24の脂肪酸とそ
の誘導体(ステアリン酸、オレイン酸、ラウリル酸、ス
テアリン酸亜鉛など)および金属酸化物と金属塩(酸化
亜鉛、炭酸亜鉛など)等]、発泡剤[ニトロソ化合物
(N,N’−ジニトロソペンタメチレンテトラミンな
ど)、およびアゾ化合物(アゾビスイソブチロニトリ
ル、アゾジカルボンアミドなど)等]、軟化剤[潤滑
油、プロセスオイル、パラフィンオイル、芳香族プロセ
スオイル、石油アスファルト、脂肪酸油、フタル酸誘導
体オイル、アジピン酸誘導体オイル、セバシン酸誘導体
オイル、マレイン酸誘導体オイル、フマル酸誘導体オイ
ル、トリメリット酸誘導体オイル、クエン酸誘導体オイ
ル、オレイン酸誘導体オイル、リシノール酸誘導体オイ
ル、ステアリン酸誘導体オイル、リン酸誘導体オイル、
グリコール酸誘導体オイル、ポリエステル系、およびエ
ポキシ系など]、および老化防止剤〔アミン類(N−フ
ェニル−α−ナフチルアミン、N−フェニル−β−ナフ
チルアミン、N−フェニル−N’−イソプロピル−p−
フェニレンジアミンなど)、アミンケトン類(2,2,
4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン重合物な
ど)、ヒンダードフェノール類[2,6−ジ−t−ブチ
ル−4−メチルフェノール、4,4’−チオビス(3−
メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチ
リデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)
など]、およびジチオカルバミン酸塩類(ジブチルジチ
オカルバミン酸ニッケルなど)等〕などの公知の添加剤
を配合できる。また、必要により加硫時のウレタン架橋
剤として、3官能以上のエチレン性不飽和結合含有化合
物(例えば、トリアリルイソシアヌレート)を、(B)
とともに配合してもよい。
本発明の成形品の合計質量に対して、加硫促進剤、加硫
促進助剤および発泡剤はそれぞれ通常10%以下、好ま
しくは0.001〜5%であり、軟化剤は通常20%以
下、好ましくは0.1〜15%であり、老化防止剤は通
常10%以下、好ましくは0.001〜5%である。こ
れらの添加剤の合計添加量は、好ましくは20%以下、
さらに好ましくは0.1〜15%である。
ーニー粘度が、JISK6300「未加硫ゴム物理試験
法」に従い、100℃で1分間予熱した後、更に4分間
L形ローターを回転させた後の値で、[20ML(1+
4)100℃]以上となるものが好ましい。さらに好ま
しくは[30ML(1+4)100℃]以上である。ム
ーニー粘度が[20ML(1+4)100℃]以上で押
出加工後の形状保持が容易となる。
例えばバンバリミキサー又はニーダーで、ポリウレタン
樹脂(A)と充填剤(C)及び必要によりその他の添加
剤を混練した後、加硫剤(B)及び必要により加硫促進
剤をロール上で混練し、押出成形、プレス成形などによ
り所望の形状(例えば、角柱状、円柱状、シート状)に
成形し、加熱下に加硫して得られる。加熱硬化温度は加
硫剤の種類により設定するが、好ましくは150〜20
0℃である。また、通常の非膨張ゴムと共押出すること
により、膨張部と非膨張部を持つ複合止水材も作成可能
である。
(1)押出成形あるいは非膨張性ゴムと共押出成形する
ことにより各種断面形状のセグメント用シール材など
に;(2)中空状や板状に成形することにより建築用ガ
スケットなどに;(3)プレス成形で断面が円形のリン
グ状に成形することによりグラウトホールなどの水膨張
性パッキングなどに使用でき、とくにシールドトンネル
用セグメントシール材およびコンクリート打ち継ぎ部用
止水板に好適である。
が、本発明はこれに限定されるものではない。以下にお
いて%は質量%、部は質量部を示す。
20)を付加させて得た数平均分子量4000のポリエ
ーテルグリコール1000部と、ジシクロヘキシルメタ
ンジイソシアネート383部とを120℃で3時間反応
させて、イソシアネート基含有量が8%のプレポリマー
を得た。次いで硬化剤成分として、グリセリンモノアリ
ルエーテル39.5部(得られるウレタン樹脂1000
gに対し0.1当量のエチレン性不飽和結合に相当)と
ポリエチレングリコール(数平均分子量1500)15
67部(プレポリマーのイソシアネート基の、硬化剤成
分の水酸基の合計に対する当量比が0.98となる量)
とオクチル酸鉛2.84部を加え、110℃で5時間反
応させて、ポリオキシエチレン系ウレタン樹脂(ウレタ
ン結合濃度1.05当量/1000g)を得た。この樹
脂100部に対して、50部のタルク〔ミストロンベー
パー、日本ミストロン(株)製〕、ステアリン酸0.5
部、酸化亜鉛1部をバンバリーミキサーで混練した後、
硫黄2部、ジベンゾチアジルジスルフィド4部、2−メ
ルカプトベンゾチアゾール2部を2本ロールで配合した
後(配合物のムーニー粘度[45ML(1+4)100
℃])、押出成形機で厚み2mm、幅30mmの帯状に
成形し、180℃で10分間オーブン中で加熱した。
に対して、50部のFEFブラック、ステアリン酸0.
5部、酸化亜鉛1部をバンバリーミキサーで混練した
後、硫黄2部、ジベンゾチアジルジスルフィド4部、2
−メルカプトベンゾチアゾール2部を2本ロールで配合
した後(配合物のムーニー粘度[47ML(1+4)1
00℃])、押出成形機で厚み2mm、幅30mmの帯
状に成形し、180℃で10分間オーブン中で加熱し
た。
50)を付加させて得た数平均分子量5300のポリエ
ーテルグリコール350部とビスフェノールAのEO付
加物(数平均分子量670)650部との混合物と、イ
ソフォロンジイソシアネート376部を120℃で3時
間反応させて、イソシアネート基含有量が4%のプレポ
リマーを得た。次いで硬化剤成分として、トリメチロー
ルプロパンモノメタクリレート38.7部(得られるウ
レタン樹脂1000gに対し0.1当量のエチレン性不
飽和結合に相当)とポリエチレングリコール(数平均分
子量1500)687部(プレポリマーのイソシアネー
ト基の、硬化剤成分の水酸基の合計に対する当量比が
0.98となる量)とオクチル酸鉛2.83部を加え、
110℃で5時間反応させて、ポリオキシエチレン系ウ
レタン樹脂(ウレタン結合濃度1.61当量/1000
g)を得た。この樹脂100部に対して、50部のタル
ク〔ミストロンベーパー、日本ミストロン(株)製〕、
ステアリン酸0.5部、酸化亜鉛1部をバンバリーミキ
サーで混練した後、硫黄2部、ジベンゾチアジルジスル
フィド4部、2−メルカプトベンゾチアゾール2部を2
本ロールで配合した後(配合物のムーニー粘度[35M
L(1+4)100℃])、押出成形機で厚み2mm、
幅30mmの帯状に成形し、180℃で10分間オーブ
ン中で加熱した。
に対して、50部のFEFブラック、ステアリン酸0.
5部、酸化亜鉛1部をバンバリーミキサーで混練した
後、硫黄2部、ジベンゾチアジルジスルフィド4部、2
−メルカプトベンゾチアゾール2部を2本ロールで配合
した後(配合物のムーニー粘度[38ML(1+4)1
00℃])、押出成形機で厚み2mm、幅30mmの帯
状に成形し、180℃で10分間オーブン中で加熱し
た。
0/20)を付加させて得た数平均分子量4000のポ
リエーテルグリコール1000部と、ジシクロヘキシル
メタンジイソシアネート383部を120℃で3時間反
応させて、イソシアネート基含有量が8%のプレポリマ
ーを得た。次いで硬化剤成分として、ペンタエリスリト
ールジアクリレート18.5部(得られるウレタン樹脂
1000gに対し0.1当量のエチレン性不飽和結合に
相当)と1,4−ブタンジオール114部(プレポリマ
ーのイソシアネート基の、硬化剤成分の水酸基の合計に
対する当量比が0.98となる量)とオクチル酸鉛2.
80部を加え、110℃で5時間反応させて、ポリオキ
シエチレン系ウレタン樹脂(ウレタン結合濃度2.06
当量/1000g)を得た。この樹脂100部に対し
て、30部のタルク〔ミストロンベーパー、日本ミスト
ロン(株)製〕、ステアリン酸0.5部、酸化亜鉛1部
をバンバリーミキサーで混練した後、硫黄2部、ジベン
ゾチアジルジスルフィド4部、2−メルカプトベンゾチ
アゾール2部を2本ロールで配合した後(配合物のムー
ニー粘度[63ML(1+4)100℃])、押出成形
機で厚み2mm、幅30mmの帯状に成形し、180℃
で10分間オーブン中で加熱した。
に対して、30部のFEFブラック、ステアリン酸0.
5部、酸化亜鉛1部をバンバリーミキサーで混練した
後、硫黄2部、ジベンゾチアジルジスルフィド4部、2
−メルカプトベンゾチアゾール2部を2本ロールで配合
した後(配合物のムーニー粘度[66ML(1+4)1
00℃])、押出成形機で厚み2mm、幅30mmの帯
状に成形し、180℃で10分間オーブン中で加熱し
た。
20)を付加させて得た数平均分子量4000のポリエ
ーテルグリコール1000部と、ジシクロヘキシルメタ
ンジイソシアネート383部とを120℃で3時間反応
させて、イソシアネート基含有量が8%のプレポリマー
を得た。次いでポリエチレングリコール(数平均分子量
1500)2016部(プレポリマーのイソシアネート
基に対する水酸基の当量比が0.98となる量)とオク
チル酸鉛2.77部を加え、110℃で5時間反応させ
て、ポリオキシエチレン系ウレタン樹脂(ウレタン結合
濃度0.92当量/1000g)を得た。この樹脂10
0部に対して、50部のFEFブラック、ステアリン酸
0.5部、酸化亜鉛1部をバンバリーミキサーで混練し
た後、硫黄2部、ジベンゾチアジルジスルフィド4部、
2−メルカプトベンゾチアゾール2部を2本ロールで配
合した後(配合物のムーニー粘度[47ML(1+4)
100℃])、押出成形機で厚み2mm、幅30mmの
帯状に成形し、180℃で10分間オーブン中で加熱し
た。
50)を付加させて得た数平均分子量5300のポリエ
ーテルグリコール350部とビスフェノールAのEO付
加物(数平均分子量670)650部との混合物と、イ
ソフォロンジイソシアネート376部を120℃で3時
間反応させて、イソシアネート基含有量が4%のプレポ
リマーを得た。次いでポリエチレングリコール(数平均
分子量1500)1003部(プレポリマーのイソシア
ネート基に対する水酸基の当量比が0.98となる量)
とオクチル酸鉛2.75部を加え、110℃で5時間反
応させて、ポリオキシエチレン系ウレタン樹脂(ウレタ
ン結合濃度1.42当量/1000g)を得た。この樹
脂100部に対して、50部のFEFブラック、ステア
リン酸0.5部、酸化亜鉛1部をバンバリーミキサーで
混練した後、硫黄2部、ジベンゾチアジルジスルフィド
4部、2−メルカプトベンゾチアゾール2部を2本ロー
ルで配合した後(配合物のムーニー粘度[35ML(1
+4)100℃])、押出成形機で厚み2mm、幅30
mmの帯状に成形し、180℃で10分間オーブン中で
加熱した。
0/20)を付加させて得た数平均分子量4000のポ
リエーテルグリコール1000部と、ジシクロヘキシル
メタンジイソシアネート383部を120℃で3時間反
応させて、イソシアネート基含有量が8%のプレポリマ
ーを得た。次いで1,4−ブタンジオール121部(プ
レポリマーのイソシアネート基に対する水酸基の当量比
が0.98となる量)とオクチル酸鉛2.77部を加
え、110℃で5時間反応させて、ポリオキシエチレン
系ウレタン樹脂(ウレタン結合濃度2.08当量/10
00g)を得た。この樹脂100部に対して、30部の
FEFブラック、ステアリン酸0.5部、酸化亜鉛1部
をバンバリーミキサーで混練した後、硫黄2部、ジベン
ゾチアジルジスルフィド4部、2−メルカプトベンゾチ
アゾール2部を2本ロールで配合した後(配合物のムー
ニー粘度[67ML(1+4)100℃])、押出成形
機で厚み2mm、幅30mmの帯状に成形し、180℃
で10分間オーブン中で加熱した。
〜3の各成形物の引張物性値を表1に、長期膨張試験と
質量減少率試験の結果を表2に示す。なお試験法は以下
のとおりである。 (ムーニー粘度)JISK6300記載の「未加硫ゴム
物理試験方法」に従い、L形ローターを用い、100℃
で1分予熱後、ローターを回転させ、4分後の値を測定
した。 (硬さ)JISK6253記載の「加硫ゴム及び熱可塑
性ゴムの硬さ試験方法」に従い、2mm厚にプレス成形
したシートを4枚重ねて、タイプAデュロメータで測定
した。 (引張強さ、伸び)JISK6251記載の「加硫ゴム
の引張試験方法」に従い、2mm厚にプレス成形したシ
ートから3号ダンベル試験片を打ち抜き、測定した。膨
張後の引張強さは同様に作成した3号ダンベル試験片を
23℃の水道水中に1ヶ月浸漬した後、測定した。
×2mmの試験片を採取し、この試験片を23℃の精製
水中に浸漬した際の体積を一定期間毎に測定し、次式に
て体積水膨張倍率を算出する。 体積水膨張倍率(倍)=膨張時の体積/膨張前の体積 また、1日当たりの体積水膨張倍率の増加率が0.01
%以下となった時点での倍率(前日の倍率の1.000
1倍以下となった時点の倍率)を試験片の飽和体積水膨
張倍率とする。 (質量減少率)体積水膨張倍率6ケ月測定後の試験片を
60℃のオーブン中で乾燥させ、質量の減少が0.1g
以下になったときの質量を乾燥後の質量とし、次式によ
って算出した。 質量減少率(%)=100×(膨張前の質量−乾燥後の
質量)/膨張前の質量
は、下記の効果を奏する。 (1)配合、混練時は反応性がなく安定で、通常のゴム
と同様にバンバリーミキサー及びロール上での加工が容
易にできる。 (2)ゴムで通常行われている成形法(押出成形、プレ
ス成形など)で成形でき、種々の形状の成形品が得られ
る。 (3)加硫温度で三次元化反応が行われることにより、
水膨張後の吸水成分の溶出が著しく低減され、長期に渡
って安定した膨張性能を示す。 (4)水膨張性ウレタン樹脂のオキシエチレン単位の含
量及びエチレン性不飽和結合含量の調整などにより、水
膨張性を調整できる。上記効果を奏することから、本発
明の水膨張性ポリウレタン成形品は、各種工業用途のシ
ール材に用いることができ、特にシールドトンネル用セ
グメントシール材、コンクリート打ち継ぎ部用止水板及
び建築用ガスケットとして有用である。
Claims (9)
- 【請求項1】 少なくとも1個のエチレン性不飽和結合
を側鎖に有するポリウレタン樹脂(A)と加硫剤(B)
および充填剤(C)からなる混練物が、所望の形状に押
出又はプレス成形され、加熱硬化されてなり、飽和体積
水膨張倍率が1.2〜8倍であることを特徴とする水膨
張性ポリウレタン成形品。 - 【請求項2】 (A)1000g当たりのウレタン結合
及びウレア結合の合計当量が0.5〜2.5当量であ
り、エチレン性不飽和結合の当量が0.001〜3当量
である請求項1に記載の成形品。 - 【請求項3】 (A)が、下記一般式(1)で表される
化合物(a)、オキシエチレン単位を少なくとも20質
量%有するポリオキシアルキレンポリオール(b)、有
機ポリイソシアネート(c)、および必要により低分子
活性水素含有化合物(d)から得られた樹脂である請求
項1又は2のいずれかに記載の成形品。 (HO)mR(OX)r−m (1) [式中、Rはr価のポリオールの残基、Xはエチレン性
不飽和結合を1個以上有する基、rは3以上の整数、m
は2以上でr−mが1以上となる整数。] - 【請求項4】 (b)が低分子ポリオール類もしくは多
価フェノール類の、エチレンオキサイド付加物またはエ
チレンオキサイドと他のアルキレンオキサイドの共付加
物である請求項1〜3のいずれかに記載の成形品。 - 【請求項5】 (c)が脂肪族及び/又は脂環式ポリイ
ソシアネートである請求項1〜4のいずれかに記載の成
形品。 - 【請求項6】 (B)が硫黄である請求項1〜5のいず
れかに記載の成形品。 - 【請求項7】 (C)がカーボンブラック及び/又はタ
ルクである請求項1〜6のいずれかに記載の成形品。 - 【請求項8】 シールドトンネル用セグメントシール材
またはコンクリート打ち継ぎ部用止水板である請求項1
〜7のいずれかに記載の成形品。 - 【請求項9】 少なくとも1個のエチレン性不飽和結合
を側鎖に有するポリウレタン樹脂(A)と加硫剤(B)
および充填剤(C)からなる混練物を、所望の形状に押
出又はプレス成形し、加熱下に(A)のエチレン性不飽
和結合と(B)を反応させ、飽和体積水膨張倍率が1.
2〜8倍の成形品を得ることを特徴とする水膨張性ポリ
ウレタン成形品の製法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001322833A JP2002194101A (ja) | 2000-10-19 | 2001-10-19 | 水膨張性ポリウレタン成形品及びその製法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000-320011 | 2000-10-19 | ||
JP2000320011 | 2000-10-19 | ||
JP2001322833A JP2002194101A (ja) | 2000-10-19 | 2001-10-19 | 水膨張性ポリウレタン成形品及びその製法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002194101A true JP2002194101A (ja) | 2002-07-10 |
Family
ID=26602444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001322833A Pending JP2002194101A (ja) | 2000-10-19 | 2001-10-19 | 水膨張性ポリウレタン成形品及びその製法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2002194101A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111621138A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-04 | 江西伟普科技有限公司 | 一种柔性导热屏蔽材料及其制备方法 |
WO2021138803A1 (zh) * | 2020-01-07 | 2021-07-15 | 诠达化学股份有限公司 | 一种具有高拉伸强度的热可塑性聚氨酯、其制备配方及制造方法 |
-
2001
- 2001-10-19 JP JP2001322833A patent/JP2002194101A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021138803A1 (zh) * | 2020-01-07 | 2021-07-15 | 诠达化学股份有限公司 | 一种具有高拉伸强度的热可塑性聚氨酯、其制备配方及制造方法 |
CN111621138A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-04 | 江西伟普科技有限公司 | 一种柔性导热屏蔽材料及其制备方法 |
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