JP2717930B2 - 水膨潤性材料成形物の製造方法 - Google Patents

水膨潤性材料成形物の製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明は例えば止水材として有
用な水膨潤性材料成形物の製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】 コンクリート構造体の打継部分、コン
クリート構造体相互の接合部分、あるいはコンクリート
構造体と他の部材との接合部分には水の侵入を防止する
ために水膨潤性材料からなる止水材が使用される。上記
水膨潤性材料としては、従来エラストマーもしくはゴム
に高吸水性ポリマーを混練分散せしめた材料が提供され
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】 上記従来の水膨潤性
材料成形物を製造 するには、高吸水性ポリマーを製造す
る工程と、該高吸水性ポリマーをエラストマーもしくは
ゴムと混練分散せしめる工程、更に所定の形状に成形す
工程とのつの工程が必要である。そしてエラストマ
ーもしくはゴムと混練分散するために高吸水性ポリマー
はなるべく微細な粉末にする必要があり、粉末化には多
大の手間を要し、またエラストマーもしくはゴムと相溶
性が悪い高吸水性ポリマーを使用すると均一に分散させ
ることが困難で、水膨潤性材料の水膨潤性が不均一にな
ったり、機械的強度が不足したり、表面に粘着性が生ず
る場合があり、エラストマー、ゴム、高吸水性ポリマー
の選択が大きく制約され、更に相溶性の良い高吸水性ポ
リマーを使用してもエラストマーもしくはゴムの混練時
の粘度が高く均一混練には長時間を要すると云う多くの
問題点がある。また高吸水性ポリマーは高価なものであ
るから水膨潤性材料成形物も高価なものになると云う問
題点もある。
【0004】
【課題を解決するための手段】 本発明は上記従来の課
題を解決するための手段として、押出機を用い第1供給
口から熱可塑性エラストマーを投入し て加熱軟化させ、
第2供給口からポリオールを投入して加熱軟化状態の熱
塑性エラストマーと該ポリオールとを混練し、脱水室
において該混練物の含 有水分を減圧除去し、第3供給口
からポリイソシアネートを添加混合して該 熱可塑性エラ
ストマー中で該ポリオールと反応させることにより水膨
潤性ポ リウレタンを生成し、このようにして生成した水
膨潤性ポリウレタンを均一 に分散した熱可塑性エラスト
マーの加熱軟化物を該押出機先端の成形用ダイ スから押
出し所定形状の成形物を成形する水膨潤性材料成形物
製造方法を提供するものである。
【0005】 〔熱可塑性エラストマー〕 本発明において使用される熱可塑性エラストマーとして
は、例えば、塩化ビニル系エラストマー、ウレタン系エ
ラストマー、スチレン系エラストマー、ポリオレフィン
系エラストマー等の熱可塑性エラストマーまたは天然ゴ
ム、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ブタジエン−ス
チレン共重合体、ブタジエンアクリロニトリル共重合
体、ポリクロロプレン、エチレン−プロピレンゴム等の
ゴム材料等がある。上記熱可塑性エラストマーは二種以
上併用されてもよい。
【0006】 〔ポリオール〕 本発明において使用されるポリオールとしては、例えば
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、
ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックポ
リマー等のポリエーテルポリオール、ポリオキシエチレ
ンアルキルエーテル、ポリオキシグリセリン脂肪酸エス
テル等のポリオキシエチレングリコール誘導体等の望ま
しくは分子中にポリオキシエチレン基と1個以上の水酸
基とを有するポリオキシエチレングリコールまたはその
誘導体である。上記ポリオールは二種以上併用されても
よい。
【0007】 〔ポリイソシアネート〕 本発明において使用されるポリイソシアネートは主とし
てジイソシアネートであり、該ジイソシアネートとして
は例えば、トリレンジイソシアネート、パラフェニレン
ジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ヘキサ
メチレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネー
ト、ジフェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジ
イソシアネート、ジメチルジフェニルジイソシアネー
ト、ジメチルジフェニルメタンジイソシアネート、ジメ
トキシジフェニルジイソシアネート、クロロフェニルジ
イソシアネート、クロロフェニレンジイソシアネート、
フェニレンジイソシアネート、テトラメチルビフェニレ
ンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の
多価イソシアネートおよびこれらの化合物とポリエチレ
ンアジペート、ポリテトラヒドロフラン、1,4−ブタ
ンジオール、1,4−シスブテンジオール、1,5−ジ
ヒドロキシエトキシナフタリン、1,4−ブチンジオー
ル等の多価アルコールのアダクト等がある。上記ポリイ
ソシアネートは二種以上併用されてもよい。
【0008】 〔水膨潤性材料成形物の製造〕 上記熱可塑性エラストマーは加熱軟化状態におかれ、ま
ずポリオールが添加混練される。上記ポリオールの添加
量は通常上記熱可塑性エラストマー100重量部に対し
て50〜250重量部、望ましくは70〜160重量部
とする。上記熱可塑性エラストマーと上記ポリオールと
の混練物は所望なれば次いで含有水分を除去される。上
記含有水分除去は通常減圧雰囲気下において行われる
が、熱可塑性エラストマーやポリオールが水分を含んで
いない場合や予め脱水されている場合にはこの工程は必
要でない。
【0009】 上記混練物は含有水分を除去された後、
ポリイソシアネートが添加混合される。上記ポリイソシ
アネートの添加量は該ポリイソシアネートのイソシアネ
ート基(−NCO基)1当量に対して上記混練物中のポ
リオールの水酸基(−OH基)が1.0〜1.1当量に
なるようにして−NCO基を完全に反応させる。−NC
O基が残存すると雰囲気中の水分等と反応して水膨潤性
材料の経時変化が大きくなるので、上記のように−OH
基を若干過剰に設定する。残存する−OH基は該水膨潤
性材料の水膨潤性に参与する。
【0010】 上記ポリオールとポリイソシアネートと
の反応によって、熱可塑性エラストマー中には水膨潤性
ポリウレタンが生成するが、上記反応を促進するために
ジブチルチンジラウレート、塩化第一スズ、トリエチレ
ンジアミン等の促進剤を使用してもよい。更に上記成分
以外本発明においては、充填材、着色材、可塑剤、安定
剤等が添加されてもよい。
【0011】 上記水膨潤性材料成形物の製造は押出機
を使用して行われる。即ち押出機には第1供給口、第2
供給口、脱水室、第3供給口が備えられ、第1供給口か
らは熱可塑性エラストマーが投入されて押出機中におい
て加熱軟化され、第2供給口からはポリオール、あるい
は所望なればそれに促進剤を添加したものが投入されて
該加熱軟化状態の熱可塑性エラストマーと混練され、次
いで該混練物は脱水室において減圧下に含有する水分を
除去される。このようにして水分を除去された混練物に
は第3供給口からポリイソシアネートが添加混合されて
上記混練物中のポリオールと反応し、水膨潤性ポリウレ
タンが生成される。
【0012】 上記押出機において第1供給口と第2供
給口との間隔は、第2供給口に至るまでに熱可塑性エラ
ストマーが充分加熱軟化状態にあるように設定され、ま
た第2供給口と第3供給口との間隔は、第3供給口に至
るまでに熱可塑性エラストマーとポリオールとが充分均
一に混合された状態にあるように設定される。上記供給
口の間隔は押出機の温度条件、スクリューの回転数等に
よって左右されることは云うまでもない。このようにし
て製造された水膨潤性材料は押出機先端に取付けられた
ダイスによって直接所定の形状に成形されるか、あるい
は射出成形用のペレットに成形される。
【0013】
【作用】 本発明では加熱軟化状態の熱可塑性エラスト
マーにポリオールを添加混練するので、混練物の粘度が
該ポリオールによって低下して均一混合が容易になる。
更に該混練物の含有水分を除去してからポリイソシアネ
ートを添加混合 るので、ポリイソシアネートと水分と
の副反応が防止出来、効率良くポリオールと反応させる
ことが出来る。このようにして熱可塑性エラストマー中
には均一に分散した水膨潤性ポリウレタンが生成される
が、上記方法では熱可塑性エラストマーにポリオールと
ポリイソシアネートとを別個に添加するから、生成物で
あるポリウレタンの相溶性には関係なく、広範囲にポリ
オールとポリイソシアネートとの種類を選択することが
出来る。上記水膨潤性材料ポリウレタンを均一に分散し
た熱可塑性エラストマーは 加熱軟化状態で成形用ダイス
から押出されて成形物となる。 本発明ではこのように原
料混練、水膨潤性材料ポリウレタンの生成、成形 を一貫
して押出機で行なう。
【0014】
【実施例】〔実施例1〕 図1に本発明の水膨潤性材料を製造する押出機(10)の一
実施例を示す。該押出機(10)はシリンダー(3) と、該シ
リンダー(3) 内に装着されているスクリューを回転せし
めるモーター(1) と、該モーター(1) の動力をスクリュ
ーに伝達するギアを内蔵したギアボックス(2) と、成形
用ダイス(8) とからなり、該シリンダー(3) は8個の分
割部分(31,32,33,34,35,36,37,38) からなり、最後部の
分割部分(31)には熱可塑性エラストマーの供給口(4) 、
中間の分割部分(34)にはポリオールの供給口(5) 、分割
部分(35)には減圧経路に連絡するベント口(7) 、分割部
分(36)にはポリイソシアネートの供給口(6) が配置さ
れ、最前部の分割部分(38)に成形用ダイス(8) が取付け
られている。
【0015】 該熱可塑性エラストマーとしては可塑剤
としてジオクチルフタレート(DPO)を添加し更に塩
素化ポリエチレンを混合したポリ塩化ビニル系エラスト
マーを用い、その100重量部を供給口(4) から押出機
(10)のシリンダー(3) 内に一定の割合で投入する。該シ
リンダー(3) の温度は160℃に設定されている。モー
ター(1) によってギアボックス(2) 内のギアを介してス
クリューにて該熱可塑性エラストマーを攪拌加熱軟化せ
しめて前方へ送り、供給口(5) からポリオールとしてポ
リエチレングリコール(分子量1540)90重量部に
促進剤として塩化第一スズ2重量部を混合したものを一
定の割合で投入し、該加熱軟化状態の熱可塑性エラスト
マーと均一に混練する。該混練物は分割部分(35)におい
て含有する水分を減圧除去される。該分割部分(35)は脱
水室に相対し、その減圧度は60mmHgに維持される。
【0016】 上記脱水された混練物には分割部分(36)
において供給口(6) から一定の割合で投入されたポリイ
ソシアネートであるジフェニルメタンジイソシアネート
13.5重量部と混合される。上記混合割合ではポリオ
ールの−OH基とポリイソシアネートの−NCO基との
モル比は約1.08:1となる。そして上記熱可塑性エ
ラストマー中には水膨潤性ポリウレタンが生成し、該水
膨潤性ポリウレタンは該熱可塑性エラストマー中に均一
に分散する。
【0017】 上記水膨潤性ポリウレタンを均一に分散
した熱可塑性エラストマーは成形用ダイス(8) から厚肉
のシート状に押出される。該ダイス(8) は8×20mmの
開口部を備えている。このようにして得られたシート状
成形物は50mmの長さに切断されテストピースとした。
【0018】〔比較例〕 実施例1で使用したポリエチレングリコール90重量部
と塩化第一スズ2重量部を80℃で攪拌混合し、該混合
物に実施例1で使用したジフェニルメタンジイソシアネ
ート13.5重量部を滴下して反応せしめて水膨潤性ポ
リウレタンを得た。該水膨潤性ポリウレタンの性状は7
5000cps/40℃の高粘度ペーストであった。
【0019】 次いで実施例1の熱可塑性エラストマー
100重量部と上記水膨潤性ポリウレタン103.5重
量部とを160℃加熱下にロールで混練した後8×20
mmの開口部を有するダイスを備えた押出機によりシート
状に押出し、実施例1と同サイズのテストピースを作成
した。
【0020】〔実施例2〕 熱可塑性エラストマーとしてスチレン−ブタジエン−ス
チレンブロック共重合体100重量部を使用し、ポリオ
ールとしてはポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレ
ンブロックポリマー(エチレンオキサイドとプロピレン
オキサイドの85:15重量比のランダムブロックポリ
マー、平均分子量4500)120重量部、促進剤とし
てトリエチレンアミン1.5重量部、ポリイソシアネー
トとしてトリレンジイソシアネート5重量部を使用して
実施例1と同様にして水膨潤性材料のテストピースを作
成する。
【0021】〔性能試験〕 実施例1,2および比較例のテストピースについて下記
に示す性能試験を行なった。 引張り試験:テンシロン引張り試験機を使用して200
mm/分の引張り速度で、温度25℃にて行ない、抗張力
と伸びを求めた。 膨潤度:水道水、3.5重量%食塩水、セメント水にテ
ストピースを夫々20℃で7日間浸漬した後の重量を測
定して次式によって膨潤度を求めた。なお、セメント水
としては、ポルトランドセメント500gに純水を加え
て5リットルとし、2時間攪拌した後24時間静置して
上澄液を採取した。 膨潤度=浸漬後の重量/浸漬前の重量 抽出率:水道水に20℃で7日間浸漬したテストピース
を100℃、24時間加熱乾燥した後重量を測定し、次
式によって抽出率を求めた。 抽出率=(1−浸漬後の乾燥重量/浸漬前の重量)×1
00
【0022】 上記性能試験の結果は表1に示される。
【表1】
【0023】 本発明の実施例1,2のテストピースは
押出機によって一工程で製造されるが、従来の比較例は
水膨潤性ポリウレタンの製造工程と、該水膨潤性ポリウ
レタンを熱可塑性エラストマーと混練成形する工程の二
工程で製造され、また水膨潤性ポリウレタンは高粘度ペ
ーストであるから混練作業性が悪く混練に手間がかか
る。しかし本発明の実施例1,2のテストピースは表1
によれば従来の比較例と同等な性能を有することが確か
められた。
【0024】
【発明の効果】 したがって本発明においては、優れた
吸水性能および機械的性質を有し、止水材として有用な
水膨潤性材料成形物が極めて簡単な 貫した工程で安価
に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 押出機の模式図
【符号の説明】
10 押出機 3 シリンダー 4,5,6 供給口 7 ベント口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 正 愛知県名古屋市港区船見町1−74 アロ ン化成株式会社 技術研究所内 (56)参考文献 特開 平2−84418(JP,A) 特開 平4−304263(JP,A) 特開 平6−25380(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 押出機を用い第1供給口から熱可塑性エラ
    ストマーを投入して加熱軟化させ、第2供給口からポリ
    オールを投入して加熱軟化状態の熱可塑性エラストマー
    と該ポリオールとを混練し、脱水室において該混練物の
    含有水分を減圧除去し、第3供給口からポリイソシアネ
    ートを添加混合して該熱可塑性エラストマー中で該ポリ
    オールと反応させることにより水膨潤性ポリウレタンを
    生成し、このようにして生成した水膨潤性ポリウレタン
    を均一 に分散した熱可塑性エラストマーの加熱軟化物を
    該押出機先端の成形用ダイ スから押出し所定形状の成形
    物を成形する水膨潤性材料成形物の製造方法
  2. 【請求項2】 該ポリオールは分子中にポリオキシエチレ
    ン基と1個以上の水酸基とを有するポリオキシエチレン
    グリコールおよび/またはその誘導体である請求項1に
    記載の水膨潤性材料成形物の製造方法
  3. 【請求項3】 該ポリイソシアネートはジイソシアネート
    である請求項1に記載の水膨潤性材料成形物の製造方法
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