JP2009155393A - 2液型ポリウレタン樹脂組成物 - Google Patents

2液型ポリウレタン樹脂組成物 Download PDF

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JP2009155393A JP2007332752A JP2007332752A JP2009155393A JP 2009155393 A JP2009155393 A JP 2009155393A JP 2007332752 A JP2007332752 A JP 2007332752A JP 2007332752 A JP2007332752 A JP 2007332752A JP 2009155393 A JP2009155393 A JP 2009155393A
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Abstract

【課題】混合初期の作業性が良好であり比較的短時間で硬化し、水中における有機化合物の溶出を低減したポリウレタン樹脂硬化物を与えるポリウレタン樹脂組成物を提供する。
【解決手段】イソシアネート成分を含有する主剤(I)と、ポリオール成分を含有する硬化剤(II)とからなる2液型ポリウレタン樹脂組成物であって、主剤(I)が、芳香族ポリイソシアネート(A)またはイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを含有し、硬化剤(II)が、(C)ひまし油、(D)分子量が100〜300であるポリプロピレングリコール、(E)つぎの(a)〜(c)からなる平均水酸基価250〜400mgKOH/gのポリオール混合物:(a)ひまし油、(b)平均水酸基価が400〜800mgKOH/gであるソルビトールのアルキレンオキサイド付加物、(c)平均水酸基価が400〜800mgKOH/gであるグリセリンのアルキレンオキサイド付加物を含有する2液型ポリウレタン樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、作業性が良好で比較的短時間に硬化し、しかも炭素含有化合物の溶出を抑制した硬化物を与える2液型ポリウレタン樹脂組成物、ならびにフィルターの封止材用や中空糸の結束用に好適な組成物および硬化物に関する。
2液型ポリウレタン樹脂は種々の用途に広く使用されているが、そのなかでもフィルターの封止材用や中空糸の結束用としては、生産性を高めるために硬化時間(硬度発現)を速くすることが求められており、硬化剤成分として、アミンポリオールなどが使用されてきた。
たとえば特許文献1では、ポリイソシアネート成分と、ポリグリセリンなどの水酸基数4以上の化合物を出発物質とするポリエーテルポリオールとアミンポリオールを含有する硬化剤とを反応させてなる中空糸用結束剤が開示されている。
しかしながら、ポリウレタン樹脂の原料としてアミンポリオールを使用すると、水に浸漬したときに樹脂から溶出する炭素含有化合物が非常に多く、製造後に入念な洗浄を行なう必要がある。
そこで、上記アミンポリオールを用いないポリウレタン樹脂組成物が開発されている。たとえば特許文献2には、ポリイソシアネート成分と、公称官能基数6以上のポリエーテルポリオールを20重量%以上含有する水酸基価が370〜680mgKOH/gの硬化剤とを反応させてなるシール材が開示されている。
しかしながら、特許文献2の組成物では、高水酸基数のポリオールを多量に配合しているため、混合開始から粘度が上昇するまでの時間が早く、大型製品では、端部まで充填するまでに増粘してしまい、製造できないなどの問題がある。
また、特許文献3には、ウレタンプレポリマーからなる主剤と、水酸基価が50〜200mgKOH/gである高分子量ポリオールと分子量200以下である炭化水素鎖の両末端が水酸基であるジオールからなる硬化剤とを反応させてなるポッティング材が開示されている。さらに、特許文献4には、硬化剤として1,4−ブタンジオールを用いることが開示されている。
しかしながら、上記1,4−ブタンジオールなどの炭化水素鎖の両末端が水酸基であるジオールは結晶性が高く、特に冬期などの低温条件で保存した場合、硬化剤中で析出しやすいなど、貯蔵安定性に問題がある。
また、炭化水素鎖の両末端が水酸基であるジオールを配合したものは、混合直後は低粘度であるが、比較的早い時間に増粘してしまい、大型製品などの充填量の多い製品における作業性が不十分である。
特開2000−128952号公報 特開2002−128858号公報 特開2001−300265号公報 特開平7−53665号公報
本発明は、上記問題を解決するために、混合初期の作業性が良好であり、比較的短時間で硬化し、水中における炭素含有化合物の溶出を低減したポリウレタン樹脂硬化物を与えるポリウレタン樹脂組成物を提供するものである。
すなわち本発明は、イソシアネート成分を含有する主剤(I)と、ポリオール成分を含有する硬化剤(II)とからなる2液型ポリウレタン樹脂組成物であって、
主剤(I)が、
(I-1)芳香族ポリイソシアネート(A)、および/または
(I-2)芳香族ポリイソシアネート(A)とひまし油(B)とを反応させて得られるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー
を含有し、
硬化剤(II)が、
(C)ひまし油、
(D)分子量が100〜300であるポリプロピレングリコール、
(E)つぎの(a)〜(c)からなる平均水酸基価250〜400mgKOH/gのポリオール混合物:
(a)ひまし油、
(b)平均水酸基価が400〜800mgKOH/gであるソルビトールのアルキレンオキサイド付加物、
(c)平均水酸基価が400〜800mgKOH/gであるグリセリンのアルキレンオキサイド付加物
を(C)30〜90重量%、(D)1〜20重量%および(E)1〜60重量%含有する
ことを特徴とする2液型ポリウレタン樹脂組成物に関する。
本発明のポリウレタン樹脂組成物においては、前記硬化剤(II)が、さらに平均水酸基価が50〜200mgKOH/gであるグリセリンのアルキレンオキサイド付加物(F)を1〜10重量%含有することにより、硬化剤の相溶性がさらに改善される。
本発明のポリウレタン樹脂組成物で用いる前記硬化剤(II)の平均水酸基価は、200〜350mgKOH/gであることが、硬化剤の粘度、主剤との混合時の作業性、およびポリウレタン樹脂硬化物の硬度がさらに改善される点で好ましい。
前記ポリプロピレングリコール(D)としては、ジプロピレングリコールおよび/またはトリプロピレングリコールであることが、イソシアネート基との反応性、ポリウレタン樹脂硬化物の硬度および伸びが良好な点から好ましい。
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、フィルターの封止材用の組成物、または中空糸の結束用の組成物として特に有用である。
本発明はまた、本発明のポリウレタン樹脂組成物を硬化して得られるポリウレタン樹脂硬化物に関する。
さらに本発明は、本発明のポリウレタン樹脂硬化物を封止材として有するフィルター、または本発明のポリウレタン樹脂硬化物を結束材として有する中空糸膜モジュールにも関する。
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、主剤と硬化剤の混合直後の粘度上昇が非常に緩やかであるため、作業性に優れている。また、一定時間経過後、急激に粘度上昇が起こり、速やかに硬化することから、生産性にも優れる。さらに、得られるポリウレタン樹脂硬化物の水中浸漬試験における炭素含有化合物の溶出量が非常に少なく、製造後の製品の洗浄が容易であると共に安心安全である。
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、特定のイソシアネート成分を含有する主剤(I)と、特定のポリオール成分を含有する硬化剤(II)とからなる2液型ポリウレタン樹脂組成物である。
特定のイソシアネート成分を含有する主剤(I)は、
(I-1)芳香族ポリイソシアネート(A)、および/または
(I-2)芳香族ポリイソシアネート(A)とひまし油(B)とを反応させて得られるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー
を含有する。
主剤(I)として芳香族ポリイソシアネート(A)を用いるときは、活性水素基との反応性が高い点で優れている。
芳香族ポリイソシアネート(A)としては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、およびこれらの一部をカルボジイミド変性、ビウレット変性、アロファネート変性、イソシアヌレート変性したものなどがあげられる。これらのうち、水酸基との高い反応性を有することから、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、およびこれらの一部をカルボジイミド変性、ビウレット変性、アロファネート変性、イソシアヌレート変性したものの1種または2種以上が好ましい。なかでも、結晶性が低く、主剤(I)の貯蔵安定性が良好であることから、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、一部をカルボジイミド変性したジフェニルメタンジイソシアネート、またはこれらの混合物がより好ましい。
主剤(I)としてはまた、芳香族ポリイソシアネート(A)とひまし油(B)とを反応させて得られるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(I-2)も、結晶性が低く、貯蔵安定性に優れていることから、使用できる。
イソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(I-2)の製造に使用する芳香族ポリイソシアネート(A)は、(I-1)で使用する芳香族ポリイソシアネート(A)と同じものが、好ましい例示と共にあげられる。
ひまし油(B)は、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーの製造に使用される通常のグレードのものが使用でき、たとえば平均水酸基価が約160mgKOH/gのひまし油が例示できる。
芳香族ポリイソシアネート(A)とひまし油(B)との反応は、従来公知の方法で行なうことができる。たとえば、遊離のNCOを20〜48重量%含む芳香族ポリイソシアネート(A)とひまし油(B)を反応させることにより、ウレタンプレポリマーの末端にイソシアネート基を持たすことができる。
芳香族ポリイソシアネート(I-1)とイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(I-2)は併用してもよい。
本発明のポリウレタン樹脂組成物の他方の成分である硬化剤(II)は、つぎの(C)、(D)および(E)成分を含む。
以下、各成分について説明する。
(C)ひまし油
主剤(I-2)の合成に用いるひまし油(B)と同じものが例示でき、ひまし油(B)とは同一でも異なっていてもよい。
ひまし油(C)は硬化剤(II)中に30〜90重量%含まれている。この範囲内にあるときに、水中への炭素含有化合物の溶出量が少なくなるという効果が奏される。硬化剤(II)中のひまし油(C)の割合としては、水中への炭素含有化合物の溶出量が少ない点から50重量%以上が好ましい。好ましい上限としては、ポリウレタン樹脂硬化物の硬度に優れる点から90重量%である。
(D)分子量が100〜300であるポリプロピレングリコール
ポリプロピレングリコール(D)は2級水酸基を2個有している点で、1級水酸基を有する特許文献3および4のジオールと異なる。その結果、1級水酸基を有するジオールでは比較的短時間であった減粘効果をさらに持続させることができ、しかも硬化剤の貯蔵安定性にも優れるという効果も奏される。
また、分子量が100〜300の範囲内にあるときに、2液の混合時点からの粘度上昇が始まる時間を十分に確保できるうえ可使時間が適切な長さであることから、生産性に優れるという効果が奏される。
分子量が100〜300であるポリプロピレングリコール(D)の好ましい具体例としては、たとえばジプロピレングリコール(分子量134:平均水酸基価837mgKOH/g)、トリプロピレングリコール(分子量192:平均水酸基価584mgKOH/g)、テトラプロピレングリコール(分子量250:平均水酸基価449mgKOH/g)などの1種または2種以上があげられ、なかでも可使時間が適切な中でもさらに短いことから、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、またはこれらの組合せが好ましい。
参考までに、本発明の範囲外のプロピレングリコールは分子量76で平均水酸基価1477mgKOH/g、1,4−ブタンジオールは分子量90で平均水酸基価1247mgKOH/gであり、1,6−ヘキサンジオールは分子量118で平均水酸基価951mgKOH/gである。
ポリプロピレングリコール(D)は硬化剤(II)中に1〜20重量%含まれている。1重量%より少ないと主剤と混合した直後の粘度が大きく作業性がわるくなる。一方、20重量%を超えると硬化後に得られるポリウレタン樹脂硬化物が柔らかくなりすぎて、目的によっては充分な硬度が得られなくなることがある。硬化剤(II)中のポリプロピレングリコール(D)の割合としては、減粘効果が大きくなることから3重量%以上、さらに5重量%以上が好ましい。好ましい上限は、ポリウレタン樹脂硬化物の硬度に優れる点から15重量%である。
(E)(a)〜(c)からなる平均水酸基価250〜400mgKOH/gのポリオール混合物
このポリオール混合物(E)は、(a)〜(c)の予め混合された混合物の形態で配合されることが、取り扱い性が良好で、さらに、他の硬化成分と容易に混合できる点で好ましい。
ポリオール混合物(E)の平均水酸基価が250〜400mgKOH/gの範囲内にあるときに、主剤(I)と硬化剤(II)の混合初期粘度が低く、さらに、ポリウレタン樹脂硬化物の硬度および耐久性が高くなるという効果が奏される。
(a)ひまし油
前記ひまし油(B)またはひまし油(C)と同じものが例示でき、ひまし油(B)およびひまし油(C)と同一でも異なっていてもよい。
このひまし油(a)の量は、ポリオール混合物(E)の平均水酸基価を250〜400mgKOH/gの範囲にする量である。
(b)平均水酸基価が400〜800mgKOH/gであるソルビトールのアルキレンオキサイド付加物
このソルビトールのアルキレンオキサイド付加物(b)の量は、ポリオール混合物(E)の平均水酸基価を250〜400mgKOH/gの範囲にする量である。
(c)平均水酸基価が400〜800mgKOH/gであるグリセリンのアルキレンオキサイド付加物
このグリセリンのアルキレンオキサイド付加物(c)の量は、ポリオール混合物(E)の平均水酸基価を250〜400mgKOH/gの範囲にする量である。
ポリオール混合物(E)は硬化剤(II)中に1〜60重量%含まれている。1重量%より少ないと硬化後に得られるポリウレタン樹脂硬化物が柔らかくなりすぎて、目的によっては充分な硬度が得られなくなることがある。一方、60重量%を超えると硬化後に得られるポリウレタン樹脂硬化物の硬度が大きくなりすぎてしまう。硬化剤(II)中のポリオール混合物(E)の割合としては、ポリウレタン樹脂硬化物の硬度および耐久性が良好な点から5重量%以上が好ましい。好ましい上限は、ポリウレタン樹脂硬化物の硬度に優れる点から50重量%である。
本発明の2液型ポリウレタン樹脂組成物には、さらに硬化剤成分として、平均水酸基価が50〜200mgKOH/gであるグリセリンのアルキレンオキサイド付加物(F)を硬化剤(II)中に1〜10重量%含有させることができる。
グリセリンのアルキレンオキサイド付加物(F)がこの範囲内にあるときに、主剤(I)と硬化剤(II)の相溶性を向上させることができる。硬化剤(II)中のグリセリンのアルキレンオキサイド付加物(F)の割合としては、十分な相溶性向上効果が得られる点から3重量%以上が好ましい。好ましい上限は、水中への炭素含有化合物の溶出量が少ない点から10重量%である。
本発明のポリウレタン樹脂組成物で用いる前記硬化剤(II)の平均水酸基価は、200〜350mgKOH/gであることが、2液を混合した後の粘度をより一層低くでき、しかもポリウレタン樹脂硬化物により一層高い硬度を付与できる点で好ましい。硬化剤(II)の平均水酸基価は、硬化剤成分(C)〜(E)、さらに要すれば(F)の配合割合を調整することにより調整することができる。
本発明の2液型ポリウレタン樹脂組成物は、主剤(I)と硬化剤(II)とからなり、これらを混合することにより硬化が始まり、ポリウレタン樹脂硬化物を生成する。
本発明の2液型ポリウレタン樹脂組成物によれば、硬化剤(II)にポリプロピレングリコール(D)を含んでいるため、硬化剤(II)の貯蔵安定性に優れ、また、主剤(I)と混合したときに急激な粘度上昇を抑えて作業時間(可使時間)を確保することができる。
主剤(I)と硬化剤(II)の混合比率は、NCO/OH比で0.8〜1.3であることが、硬化性が良好な点から好ましい。より好ましいNCO/OH比は0.9〜1.2である。
さらに、一旦、硬化が始まるとその硬化は急激に進行し、硬化物に必要な機械的特性(硬度、伸び、引張強度)を与え、しかも水へ溶出する炭素含有化合物量を低減させることができるので、硬化物やそれを使用した各種製品の水洗処理を短時間で完了することができる。
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、フィルターの封止材用の組成物、または中空糸の結束用の組成物として特に有用である。
フィルターとしては、たとえば各種の形状のフェルト、織布、不織布などがあげられ、本発明の組成物はこれらのフィルターをその縁で各種装置に接着封止させるための封止材として有用である。
中空糸は、たとえばポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、酢酸セルロース、ポリフッ化ビニリデンなどからなる中空糸があげられ、その中空糸の束をその端部で結束剤により結束させた中空糸膜モジュールなどとして各種用途に用いられている。本発明の組成物はこれらの中空糸の束を端部で結束させるための結束剤として有用である。
さらに本発明は、本発明のポリウレタン樹脂硬化物を封止材として有するフィルター、または本発明のポリウレタン樹脂硬化物を結束剤として有する中空糸膜モジュールにも関する。
本発明のフィルターは、食品工業、医薬製造、化学工業、土木、建築、自動車、半導体、機械、精密機器、光学、電子部品、宇宙産業、印刷、レーザー工学、医学などの分野で使用され、より具体的には、エアコンディショナー、クリーンルーム、OA機器、厨房機器、バグフィルターなどのフィルターとして好適である。
また本発明の中空糸膜モジュールは、食品工業、医薬製造、化学工業、土木、半導体や電子部品の製造、塗料、機械、印刷、繊維、医学などの分野で使用され、より具体的には、水や血液などの液体濾過装置などの中空糸膜モジュールとして好適である。
以下、本発明を実施例などをあげて具体的に説明する。本発明はかかる実施例などにより充分に理解できるであろう。
調製例1(主剤(I)の調製)
主剤(I-1)の調製
芳香族ポリイソシアネート(A)として、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(A1)(遊離NCO量:31重量%。日本ポリウレタン(株)製のミリオネートMR−200:商品名)50重量部と、一部をカルボジイミド変性した4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(A2)(遊離NCO量:29重量%。日本ポリウレタン(株)製のミリオネートMTL:商品名)50重量部とを混合して主剤(I-1)を調製した。
得られた主剤(I-1)の遊離NCO量は30重量%であり、25℃にて測定した粘度は60mPa・sであった。
(粘度の測定)
測定装置:回転粘度計(ブルックフィールド・エンジニアリング・ラボラトリーズ社製、商品名:B型粘度計BM)
測定条件:JIS Z8803に準拠し、25℃にて測定する。
主剤(I-2A)の調製
一部をカルボジイミド変性した4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(A2)85重量部とひまし油(B1)(平均水酸基価:160mgKOH/g。伊藤製油(株)製のひまし油カクトクA:商品名)15重量部とを混合・反応させて、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーである主剤(I-2A)を調製した。
得られた主剤(I-2A)の遊離NCO量は23重量%であり、25℃にて測定した粘度は400mPa・sであった。
主剤(I-2B)の調製
ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(A1)12.5重量部と、一部をカルボジイミド変性した4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(A2)76.25重量部と、ひまし油(B1)11.25重量部とを混合・反応させて、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーである主剤(I-2B)を調製した。
得られた主剤(I-2B)の遊離NCO量は24.7重量%であり、25℃にて測定した粘度は260mPa・sであった。
調製例2(硬化剤(II)の調製)
表1〜4に示す成分を同表に示す割合で混合して、硬化剤(II-1)〜(II-24)を調製し、平均水酸基価、粘度(25℃)および貯蔵安定性を調べた。結果を表1〜4に示す。
使用した各成分はつぎのものである。
(C)ひまし油
C1:主剤(I)の調製に使用したひまし油(B1)と同じ(平均水酸基価:160mgKOH/g。伊藤製油(株)製のひまし油カクトクA:商品名)。
(D)ポリプロピレングリコール
D1:ジプロピレングリコール(分子量134。水酸基価837mgKOH/g)
D2:トリプロピレングリコール(分子量192。水酸基価584mgKOH/g)
D3:プロピレングリコール(分子量76。水酸基価1477mgKOH/g)
D4:ポリプロピレングリコール(分子量400。水酸基価280mgKOH/g)
D5:1,4−ブタンジオール(分子量90。水酸基価1247mgKOH/g)
D6:1,6−ヘキサンジオール(分子量118。水酸基価951mgKOH/g)
(E)ポリオール混合物
E1:ひまし油(B1)と、ソルビトールのアルキレンオキサイド付加物(平均水酸基価:478mgKOH/g)と、グリセリンのアルキレンオキサイド付加物(平均水酸基価:633mgKOH/g)からなるポリオール混合物(平均水酸基価:330mgKOH/g。豊国製油(株)製のHS CM 075P:商品名)
E2:ポリオール混合物E1にさらに上記ひまし油カクトクAを混合したポリオール混合物(平均水酸基価:260mgKOH/g)
E3:ポリオール混合物E1にさらに上記ソルビトールのアルキレンオキサイド付加物を混合したポリオール混合物(平均水酸基価:390mgKOH/g)
E4:ポリオール混合物E1にさらに上記ひまし油カクトクAを混合したポリオール混合物(平均水酸基価:230mgKOH/g)
E5:ポリオール混合物E1にさらに上記ソルビトールのアルキレンオキサイド付加物を混合したポリオール混合物(平均水酸基価:420mgKOH/g)
(F)グリセリンのアルキレンオキサイド付加物
F1:グリセリンのアルキレンオキサイド付加物(平均水酸基価:168mgKOH/g)
F2:グリセリンのアルキレンオキサイド付加物(平均水酸基価:56mgKOH/g)
F3:グリセリンのアルキレンオキサイド付加物(平均水酸基価:112mgKOH/g)
また、平均水酸基価および貯蔵安定性については、つぎの方法で測定し評価した。
(平均水酸基価)
JIS K1557に準じて測定する。
(貯蔵安定性)
硬化剤を5℃で24時間静置し、結晶の析出の有無および濁りの有無を目視で観察する。
○:結晶の析出も濁りもない。
×:結晶の析出または濁りが認められる。
Figure 2009155393
Figure 2009155393
Figure 2009155393
Figure 2009155393
表1からつぎのことがわかる。
硬化剤(II)において、プロピレングリコール系ではない1,4−ブタンジオール(D5)を使用した例(II-5)では貯蔵安定性が低下し、1,6−ヘキサンジオール(D6)を使用した例(II-6)では硬化剤が均一な溶液とはならず、硬化剤として使用できない。
一方、分子量が100〜300のポリプロピレングリコールであるジプロピレングリコール(D1)およびトリプロピレングリコール(D2)を用いた例(II-1)および(II-2)では、貯蔵安定性が良好である。
実施例1
調製例1で調製した主剤(I-1)と調製例2で調製した硬化剤(II-1)を混合比100/70(重量比。NCO/OH=1.1)で合計量100gとなる量を25℃にて混合し、2分間攪拌した。
このとき、混合直後の混合状態、混合後の所定時間後(3分後、10分後、15分後、20分後、25分後、30分後、35分後、40分後、45分後、50分後)に粘度(25℃)をつぎの方法で測定・評価し、可使時間を調べた。結果を表5に示す。
ついで、別途上記の方法にて2分間混合した混合液を、金属モールド(150mm×150mm×2mm)に注ぎ込み、60℃にて5時間、さらに25℃にて72時間かけて硬化させて得られたポリウレタン樹脂硬化物について、硬度、機械特性(伸び、引張強度)および水中への炭素含有化合物の溶出量を次の方法で調べた。結果を表5に示す。
(混合直後の混合状態)
目視で混合液の状態を調べる。評価は次の基準で行なう。
◎:攪拌終了後、5分以内に混合液の濁りがなくなる。
○:攪拌終了後、10分以内に混合液の濁りがなくなる。
×:攪拌終了後、10分経過しても混合液の濁りがなくならない。
(可使時間)
粘度(25℃)が10000mPa・sになるまでの時間を可使時間(分)とする。
可使時間が長いと大型装置へのポリウレタン樹脂組成物の注入作業を余裕を持ってできるなど、作業性の点から好ましい。ただし、余り長すぎると硬化に時間が掛かりすぎ、好ましくない。なお、適正な可使時間は具体的組成や作業条件などで異なるが、本実施例および比較例の組成・条件では、約30〜40分間である。
(硬度)
硬度計(高分子計器(株)製のASKER D型)を用い、JIS K 6253−2006に従ってショアD硬度を測定する。
適正な硬度は用途によって異なるが、フィルター用の封止材としてはD20〜D50が、中空糸膜モジュール用の結束剤としてはD50〜D80が好ましい。
(機械特性)
オートグラフ(インストロンジャパン社製の5581型)を用い、JIS K7312−1996に従って伸びおよび引張強度を測定する。
適正な伸びは用途によって異なるが、フィルター用の封止材としては50〜200%が、中空糸膜モジュール用の結束剤としては20〜200%が好ましい。
適正な引張強度は用途によって異なるが、フィルター用の封止材としては50〜150kgf/cm2が、中空糸膜モジュール用の結束剤としては150kgf/cm2以上であることが好ましい。
(水中への炭素含有化合物の溶出量)
40mm×40mm×2mmのポリウレタン樹脂硬化物を100℃の蒸留水に16時間浸漬した後、全有機体炭素計((株)島津製作所製、商品名:TOC−V CPH)を用いて、浸漬水中の全炭素量を測定し、ブランクからの変化量(ppm)を算出する。
水中への炭素含有化合物の溶出量は少ない方が、内容物の汚染を低減する点から望ましく、また、水中への炭素含有化合物の溶出量が少ないと、フィルターや中空糸膜モジュールなどの洗浄を容易にかつ簡便に行なうことができ、また洗浄回数も減らすことができるため、好ましい。
実施例2〜5および比較例1〜3
硬化剤(II)として調製例2でポリプロピレングリコール(D)成分を変更して調製した(II-2)および(II-3)〜(II-5)(表1参照)(それぞれ実施例2および比較例1〜3)、ならびにグリセリンのアルキレンオキサイド(F)を追加して調製した(II-22)、(II-23)および(II-24)(表4参照)(それぞれ実施例3、4および5)を用いたほかは実施例1と同様にして混合して混合直後の混合状態、混合後の所定時間後(3分後、10分後、15分後、20分後、25分後、30分後、35分後、40分後、45分後、50分後)に粘度(25℃)を測定・評価し、可使時間を調べた。さらに続いて硬化させて硬化物を得、得られた硬化物の硬度、機械特性(伸び、引張強度)および水中への有機物の溶出量を調べた。結果を表5に示す。
Figure 2009155393
表5からつぎのことがわかる。
実施例1および2から、分子量が100〜300のポリプロピレングリゴール(D)を用いた場合、2液混合から粘度上昇までの時間を長く取ることができ、しかも可使時間も適切な範囲の中でも短くすることができる。
また、実施例3〜5のように、平均水酸基価が50〜200mgKOH/gであるグリセリンのアルキレンオキサイド付加物(F)を配合した場合、相溶性が向上するので、混合時間を短くしても十分な混合が達成できている。
一方、比較例1のように分子量が100より小さいプロピレングリコール(D3)を使用した場合、2液混合から粘度上昇までの時間が短くなっている。また、比較例2のように分子量が300よりも大きいポリプロピレングリコール(D4)を使用した場合、可使時間が適正値よりも長くなってしまう。さらに比較例3のように、プロピレングリコール系ではない1,4−ブタンジオール(D5)を用いた場合、2液混合から粘度上昇までの時間が短くなっている。
実施例6〜10および比較例4〜9
硬化剤(II)として調製例2で硬化剤(II)の各成分の配合割合を変更して調製した(II-7)〜(II-11)および(II-12)〜(II-17)(表2参照)(それぞれ実施例6〜10および比較例4〜9)を用いたほかは実施例1と同様にして混合して混合直後の混合状態、混合後の所定時間後(3分後、10分後、15分後、20分後、25分後、30分後、35分後、40分後、45分後、50分後)に粘度(25℃)を測定・評価し、可使時間を調べた。さらに続いて硬化させて硬化物を得、得られた硬化物の硬度、機械特性(伸び、引張強度)および水中への有機物の溶出量を調べた。結果を表6に示す。なお、参考までに実施例1の結果も併記している。
Figure 2009155393
表6からつぎのことがわかる。
実施例1および6〜10のように、各成分を本発明の範囲内で変更した場合、ポリウレタン樹脂硬化物の硬度、伸びおよび引張強度は適正な範囲内にある。
しかし、比較例4のように、ひまし油(C)を95重量%と多く配合した場合、可使時間が長くなってしまい、一方、比較例5のようにひまし油(C)を25重量%と少なく配合した場合、ポリウレタン樹脂硬化物の硬度が高くなりすぎ、また、伸びも低い。
また比較例6のように、分子量が100〜300のポリプロピレングリコール(D)を配合しなかった場合、可使時間が非常に長くなり、一方、比較例7のように、分子量が100〜300のポリプロピレングリコール(D)を25重量%と多く配合した場合、可使時間が非常に短くなるうえ、ポリウレタン樹脂硬化物の硬度が高くなり、伸びが小さくなる。
さらに比較例8のように、ポリオール混合物(E)を配合しなかった場合、ポリウレタン樹脂硬化物の硬度および引張強度が低くなり、一方、比較例9のようにポリオール混合物(E)を65重量%と多く配合した場合、ポリウレタン樹脂硬化物の硬度が高くなりすぎる。
実施例11〜12および比較例10〜11
硬化剤(II)として調製例2でポリオール混合物(E)を変更して調製した(II-18)〜(II-19)および(II-20)〜(II-21)(表3参照)(それぞれ実施例11〜12および比較例10〜11)を用いたほかは実施例1と同様にして混合して混合直後の混合状態、混合後の所定時間後(3分後、10分後、15分後、20分後、25分後、30分後、35分後、40分後、45分後、50分後)に粘度(25℃)を測定・評価し、可使時間を調べた。さらに続いて硬化させて硬化物を得、得られた硬化物の硬度、機械特性(伸び、引張強度)および水中への有機物の溶出量を調べた。結果を表7に示す。なお、参考までに実施例1の結果も併記している。
Figure 2009155393
表7からつぎのことがわかる。
実施例1および11、12のように、ポリオール混合物(E)の平均水酸基価を本発明の範囲内で変更した場合、ポリウレタン樹脂硬化物の硬度、伸びおよび引張強度は適正な範囲内にある。
比較例10のように、ポリオール混合物(E)の平均水酸基価が230mgKOH/gと小さい場合、ポリウレタン樹脂硬化物の硬度が低くなり、一方、比較例11のようにポリオール混合物(E)の平均水酸基価が420mgKOH/gと大きい場合、ポリウレタン樹脂硬化物の硬度が高くなりすぎる。
実施例13〜16
主剤(I)として調製例1で調製した(I-2A)〜(I-2B)と硬化剤(II-1)の組合せ(それぞれ実施例13〜14)、ならびに主剤(I-2A)と硬化剤(II-7)の組合せ(実施例15)、主剤(I-2B)と硬化剤(II-22)の組合せ(実施例16)を用いたほかは実施例1と同様にして混合して混合直後の混合状態、混合後の所定時間後(3分後、10分後、15分後、20分後、25分後、30分後、35分後、40分後、45分後、50分後)に粘度(25℃)を測定・評価し、可使時間を調べた。さらに続いて硬化させて硬化物を得、得られた硬化物の硬度、機械特性(伸び、引張強度)および水中への有機物の溶出量を調べた。結果を表8に示す。なお、参考までに実施例1の結果も併記している。
Figure 2009155393
表8からつぎのことがわかる。
実施例13〜16のように、主剤(I)成分として芳香族ポリイソシアネート(A)とひまし油(B)とを反応させて得られるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを用いた場合、混合直後の粘度は高くなるが、2液混合から粘度上昇までの時間は実施例1と同程度と適正な範囲の長さであり、得られるポリウレタン樹脂硬化物の硬度、伸びおよび引張強度は適正な範囲内にある。

Claims (9)

  1. イソシアネート成分を含有する主剤(I)と、ポリオール成分を含有する硬化剤(II)とからなる2液型ポリウレタン樹脂組成物であって、
    主剤(I)が、
    (I-1)芳香族ポリイソシアネート(A)、および/または
    (I-2)芳香族ポリイソシアネート(A)とひまし油(B)とを反応させて得られるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー
    を含有し、
    硬化剤(II)が、
    (C)ひまし油、
    (D)分子量が100〜300であるポリプロピレングリコール、
    (E)つぎの(a)〜(c)からなる平均水酸基価250〜400mgKOH/gのポリオール混合物:
    (a)ひまし油、
    (b)平均水酸基価が400〜800mgKOH/gであるソルビトールのアルキレンオキサイド付加物、
    (c)平均水酸基価が400〜800mgKOH/gであるグリセリンのアルキレンオキサイド付加物
    を(C)30〜90重量%、(D)1〜20重量%および(E)1〜60重量%含有する
    ことを特徴とする2液型ポリウレタン樹脂組成物。
  2. 前記硬化剤(II)が、さらに平均水酸基価が50〜200mgKOH/gであるグリセリンのアルキレンオキサイド付加物(F)を1〜10重量%含有する請求項1記載のポリウレタン樹脂組成物。
  3. 前記硬化剤(II)の平均水酸基価が200〜350mgKOH/gである請求項1または2記載のポリウレタン樹脂組成物。
  4. 前記ポリプロピレングリコール(D)が、ジプロピレングリコールおよび/またはトリプロピレングリコールである請求項1〜3のいずれかに記載のポリウレタン樹脂組成物。
  5. ポリウレタン樹脂組成物が、フィルターの封止材用の組成物である請求項1〜4のいずれかに記載のポリウレタン樹脂組成物。
  6. ポリウレタン樹脂組成物が、中空糸の結束用の組成物である請求項1〜4のいずれかに記載のポリウレタン樹脂組成物。
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載のポリウレタン樹脂組成物を硬化して得られるポリウレタン樹脂硬化物。
  8. 請求項7記載のポリウレタン樹脂硬化物を封止材として有するフィルター。
  9. 請求項7記載のポリウレタン樹脂硬化物を結束材として有する中空糸膜モジュール。
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