JP3329012B2 - ポリウレタンエラストマー製シール材料 - Google Patents
ポリウレタンエラストマー製シール材料Info
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- JP3329012B2 JP3329012B2 JP19185493A JP19185493A JP3329012B2 JP 3329012 B2 JP3329012 B2 JP 3329012B2 JP 19185493 A JP19185493 A JP 19185493A JP 19185493 A JP19185493 A JP 19185493A JP 3329012 B2 JP3329012 B2 JP 3329012B2
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- Japan
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- plasticizer
- diisocyanate
- polyurethane elastomer
- sealing material
- hydraulic oil
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- Sealing Material Composition (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリウレタンエラスト
マー製シール材料に関する。更に詳しくは、耐水系難燃
型作動油性を有するポリウレタンエラストマー製シール
材料に関する。
マー製シール材料に関する。更に詳しくは、耐水系難燃
型作動油性を有するポリウレタンエラストマー製シール
材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在用いられている種々のエラストマー
の中でも、ポリウレタンエラストマーはそのすぐれた耐
摩耗性や耐油性の故に、パッキン、Oリング等のシール
材料用途に広く用いられている。
の中でも、ポリウレタンエラストマーはそのすぐれた耐
摩耗性や耐油性の故に、パッキン、Oリング等のシール
材料用途に広く用いられている。
【０００３】一方、工場の自動化、無人化に伴う災害防
止や消防法の規則強化への対応から、難燃型作動油、就
中水系作動油に対する必要性が高まっている。この水系
作動油は、特殊な界面活性剤を用いることにより、鉱油
中に多量の水を分散、溶解させたものであり、鉱油自体
の潤滑性と水による難燃性とを同時に与える新タイプの
作動油である。
止や消防法の規則強化への対応から、難燃型作動油、就
中水系作動油に対する必要性が高まっている。この水系
作動油は、特殊な界面活性剤を用いることにより、鉱油
中に多量の水を分散、溶解させたものであり、鉱油自体
の潤滑性と水による難燃性とを同時に与える新タイプの
作動油である。
【０００４】しかるに、ポリウレタンエラストマーが一
般産業用油圧ユニット等のシール材料として用いられた
場合、水系難燃型作動油中に含まれている水分散用の特
殊な界面活性剤の作用により、ポリウレタンエラストマ
ーに対しては加水分解による劣化を促進したりあるいは
著しい膨潤を与えるなどの問題がみられ、この種用途へ
用いたときの耐久性に問題があった。
般産業用油圧ユニット等のシール材料として用いられた
場合、水系難燃型作動油中に含まれている水分散用の特
殊な界面活性剤の作用により、ポリウレタンエラストマ
ーに対しては加水分解による劣化を促進したりあるいは
著しい膨潤を与えるなどの問題がみられ、この種用途へ
用いたときの耐久性に問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、水系
難燃型作動油と接触する個所に用いた場合においても、
加水分解や膨潤の程度を抑制し、それの耐久性を高めた
ポリウレタンエラストマー製シール材料を提供すること
にある。
難燃型作動油と接触する個所に用いた場合においても、
加水分解や膨潤の程度を抑制し、それの耐久性を高めた
ポリウレタンエラストマー製シール材料を提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
可塑剤の存在下でポリオール成分とジイソシアネート成
分とを反応させて得られた可塑剤含有ポリウレタンエラ
ストマーから成形された、水系難燃型作動油接触個所に
用いられるシール材料によって達成される。
可塑剤の存在下でポリオール成分とジイソシアネート成
分とを反応させて得られた可塑剤含有ポリウレタンエラ
ストマーから成形された、水系難燃型作動油接触個所に
用いられるシール材料によって達成される。
【０００７】可塑剤存在下でのポリウレタン化反応、好
ましくは鎖伸長剤を用いてのポリウレタン化反応および
それに引き続いて行われる成形は、例えば次のようにし
て行うことができる。 (1)ポリオール成分に予め可塑剤および鎖伸長剤を混合
した後、ジイソシアネートを加えて反応させる。このま
ま型内に注入し、所定の硬化時間硬化させた後型より取
り出し、そのままの形状で、あるいは硬化したものを粉
砕し、射出成形機を用いて加熱溶融後、成形型内で再成
形した状態で、約80〜120℃の温度で約15〜48時間程度
加熱する。 (2)ポリオール成分に予め可塑剤を混合した後、過剰の
ジイソシアネートを加えて反応させる。所定の硬化時間
硬化させた後、遊離のジイソシアネートを含む液状プレ
ポリマーに鎖伸長剤を添加して型内に注入し、そのまま
の形状で、あるいは硬化したものを粉砕し、射出成形機
を用いて加熱溶融後、成形型内で再成形した状態で、約
80〜120℃の温度で約15〜48時間程度加熱する。 (3)ポリオール成分、可塑剤、鎖伸長剤およびジイソシ
アネートを混合して、反応させる。この場合、ジイソシ
アネートは、ポリオール成分および鎖伸長剤が保有して
いる官能基数より少ない当量で反応させる。得られた反
応生成物は、貯蔵およびロール加工することができ、後
の段階で同一または他のジイソシアネートと混合するこ
とにより、架橋させることができる。ジイソシアネート
として、4,4´-ジフェニルメタンジイソシアネートを使
用した場合や1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ペ
ンタエリスリトールトリアセテート、グリセリンモノア
リルエーテル、アリルメタクリレート等の不飽和の鎖伸
長剤を使用した場合には、過酸化物やイオウなどにより
架橋させることができる。
ましくは鎖伸長剤を用いてのポリウレタン化反応および
それに引き続いて行われる成形は、例えば次のようにし
て行うことができる。 (1)ポリオール成分に予め可塑剤および鎖伸長剤を混合
した後、ジイソシアネートを加えて反応させる。このま
ま型内に注入し、所定の硬化時間硬化させた後型より取
り出し、そのままの形状で、あるいは硬化したものを粉
砕し、射出成形機を用いて加熱溶融後、成形型内で再成
形した状態で、約80〜120℃の温度で約15〜48時間程度
加熱する。 (2)ポリオール成分に予め可塑剤を混合した後、過剰の
ジイソシアネートを加えて反応させる。所定の硬化時間
硬化させた後、遊離のジイソシアネートを含む液状プレ
ポリマーに鎖伸長剤を添加して型内に注入し、そのまま
の形状で、あるいは硬化したものを粉砕し、射出成形機
を用いて加熱溶融後、成形型内で再成形した状態で、約
80〜120℃の温度で約15〜48時間程度加熱する。 (3)ポリオール成分、可塑剤、鎖伸長剤およびジイソシ
アネートを混合して、反応させる。この場合、ジイソシ
アネートは、ポリオール成分および鎖伸長剤が保有して
いる官能基数より少ない当量で反応させる。得られた反
応生成物は、貯蔵およびロール加工することができ、後
の段階で同一または他のジイソシアネートと混合するこ
とにより、架橋させることができる。ジイソシアネート
として、4,4´-ジフェニルメタンジイソシアネートを使
用した場合や1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ペ
ンタエリスリトールトリアセテート、グリセリンモノア
リルエーテル、アリルメタクリレート等の不飽和の鎖伸
長剤を使用した場合には、過酸化物やイオウなどにより
架橋させることができる。
【０００８】ポリオール成分としては、いずれも分子量
が約1000〜2500のポリエステルポリオール、ポリエーテ
ルポリオール、ポリカーボネートポリオール等が用いら
れる。ポリエステルポリオールとしては、周知のジカル
ボン酸とポリオールとの縮合反応生成物、ポリカプロラ
クトンポリオールなどが用いられ、ポリエーテルポリオ
ールとしては、例えばポリテトラメチレングリコールな
どが用いられ、またポリカーボネートポリオールとして
は、例えばポリヘキサメチレンカーボネートエーテル、
ポリテトラメチレンカーボネートエーテルなどが用いら
れる。
が約1000〜2500のポリエステルポリオール、ポリエーテ
ルポリオール、ポリカーボネートポリオール等が用いら
れる。ポリエステルポリオールとしては、周知のジカル
ボン酸とポリオールとの縮合反応生成物、ポリカプロラ
クトンポリオールなどが用いられ、ポリエーテルポリオ
ールとしては、例えばポリテトラメチレングリコールな
どが用いられ、またポリカーボネートポリオールとして
は、例えばポリヘキサメチレンカーボネートエーテル、
ポリテトラメチレンカーボネートエーテルなどが用いら
れる。
【０００９】他の反応成分たるジイソシアネートとして
は、機械的な諸特性の観点から、イソホロンジイソシア
ネート、水添キシリレンジイソシアネート、水添4,4´-
ジフェニルメタンジイソシアネート等の脂環式ジイソシ
アネート、あるいはトリジンジイソシアネート、4,4´-
ジフェニルメタンジイソシアネート、p-フェニレンジイ
ソシアネート、1,5-ナフチレンジイソシアネート等の芳
香族ジイソシアネートが用いられる。
は、機械的な諸特性の観点から、イソホロンジイソシア
ネート、水添キシリレンジイソシアネート、水添4,4´-
ジフェニルメタンジイソシアネート等の脂環式ジイソシ
アネート、あるいはトリジンジイソシアネート、4,4´-
ジフェニルメタンジイソシアネート、p-フェニレンジイ
ソシアネート、1,5-ナフチレンジイソシアネート等の芳
香族ジイソシアネートが用いられる。
【００１０】これら両者の反応時に、好ましくは第３成
分として鎖伸長剤が用いられる。鎖伸長剤としては、1,
4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2,3-ブタン
ジオール等の低分子量脂肪族ジオール、これと組み合わ
されて用いられるp-フェニレンジ(β-ヒドロキシエチル
エーテル)、p-キシリレングリコール、シクロヘキサン
ジオール等の芳香族または脂環式ジオール、3,3´-ジク
ロロ-4,4´-ジアミノジフェニルメタンなどの芳香族ジ
アミン、更にはグリセリン、トリメチロールプロパン、
トリメチロールエタン等の低分子量脂肪族トリオールな
どがそれぞれ用いられる。
分として鎖伸長剤が用いられる。鎖伸長剤としては、1,
4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2,3-ブタン
ジオール等の低分子量脂肪族ジオール、これと組み合わ
されて用いられるp-フェニレンジ(β-ヒドロキシエチル
エーテル)、p-キシリレングリコール、シクロヘキサン
ジオール等の芳香族または脂環式ジオール、3,3´-ジク
ロロ-4,4´-ジアミノジフェニルメタンなどの芳香族ジ
アミン、更にはグリセリン、トリメチロールプロパン、
トリメチロールエタン等の低分子量脂肪族トリオールな
どがそれぞれ用いられる。
【００１１】ポリウレタン化反応の際に共存させる可塑
剤としては、ジ(2-エチルヘキシル)フタレート、ジ(n-
オクチル)フタレート、ジエチルフタレート、ジブチル
フタレート、ジ(2-エチルヘキシル)アゼレート等のエス
テル系可塑剤が好んで用いられるが、この他市販されて
いるポリエーテル系(ポリオキシエチレンアルキルエー
テル、ポリオキシエチレンポリプロピレンアルキルエー
テル等)、エーテル系(ジエチレングリコールモノブチル
エーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルア
セテート等)、チオエーテル系(ジエチレングリコールモ
ノブチルチオエーテル等)の可塑剤なども用いることが
できる。これらの可塑剤は、ポリウレタンエラストマー
との合計量中約3〜15重量%、好ましくは約3〜10重量%を
占めるような割合で用いられる。これ以下の混合割合で
は、本発明の目的とする所期の効果を得ることができ
ず、一方これより多い割合で用いられると、ポリウレタ
ンエラストマーの機械的特性が著しく低下するようにな
るばかりではなく、成形加工性も損なわれるようにな
る。
剤としては、ジ(2-エチルヘキシル)フタレート、ジ(n-
オクチル)フタレート、ジエチルフタレート、ジブチル
フタレート、ジ(2-エチルヘキシル)アゼレート等のエス
テル系可塑剤が好んで用いられるが、この他市販されて
いるポリエーテル系(ポリオキシエチレンアルキルエー
テル、ポリオキシエチレンポリプロピレンアルキルエー
テル等)、エーテル系(ジエチレングリコールモノブチル
エーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルア
セテート等)、チオエーテル系(ジエチレングリコールモ
ノブチルチオエーテル等)の可塑剤なども用いることが
できる。これらの可塑剤は、ポリウレタンエラストマー
との合計量中約3〜15重量%、好ましくは約3〜10重量%を
占めるような割合で用いられる。これ以下の混合割合で
は、本発明の目的とする所期の効果を得ることができ
ず、一方これより多い割合で用いられると、ポリウレタ
ンエラストマーの機械的特性が著しく低下するようにな
るばかりではなく、成形加工性も損なわれるようにな
る。
【００１２】
【発明の効果】本発明方法により得られたポリウレタン
エラストマーは、機械的特性や成形加工性を損なうこと
なく、その中に分散された可塑剤の存在により、難燃化
された水系作動油中に含まれる界面活性剤の攻撃を防
ぎ、加水分解や膨潤の程度を著しく抑制することにより
耐久性を高めるという効果を奏する。従って、この可塑
剤含有ポリウレタンエラストマーは、水系難燃型作動油
が接触する個所に用いられるシール材料の成形に有効に
用いることができる。
エラストマーは、機械的特性や成形加工性を損なうこと
なく、その中に分散された可塑剤の存在により、難燃化
された水系作動油中に含まれる界面活性剤の攻撃を防
ぎ、加水分解や膨潤の程度を著しく抑制することにより
耐久性を高めるという効果を奏する。従って、この可塑
剤含有ポリウレタンエラストマーは、水系難燃型作動油
が接触する個所に用いられるシール材料の成形に有効に
用いることができる。
【００１３】
【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。
【００１４】実施例１ ポリカーボネートジオール(OH価56.4)500gにジ(2-エチ
ルヘキシル)フタレート46gを混合し、120℃に加熱しな
がら、そこにトリジンジイソシアネート(分子量264)300
gを加え、減圧下で約30〜40分間撹拌した後、1,4-ブタ
ンジオール-トリメチロールプロパン(重量比95：5)混合
物70.5gを加えて、直ちに熱盤上に注いで硬化させた。
硬化物を粉砕し、射出成形機を用いて、ノズル部200
℃、シリンダ部190℃の成形条件下でシート状(150×150
×2mm)に成形し、これを更に約100〜120℃の温度で48時
間二次加硫した。
ルヘキシル)フタレート46gを混合し、120℃に加熱しな
がら、そこにトリジンジイソシアネート(分子量264)300
gを加え、減圧下で約30〜40分間撹拌した後、1,4-ブタ
ンジオール-トリメチロールプロパン(重量比95：5)混合
物70.5gを加えて、直ちに熱盤上に注いで硬化させた。
硬化物を粉砕し、射出成形機を用いて、ノズル部200
℃、シリンダ部190℃の成形条件下でシート状(150×150
×2mm)に成形し、これを更に約100〜120℃の温度で48時
間二次加硫した。
【００１５】比較例１ 実施例１において、可塑剤が用いられなかった。
【００１６】実施例２ ポリカプロラクトンジオール(OH価55.9)500gにポリエー
テル系可塑剤(チオコール社製TP-95)62.5gを混合し、12
0℃に加熱しながら、そこに1,4-ブタンジオール34.5gお
よびp-フェニレンジ(β-ヒドロキシエチルエーテル)45g
を加え、更に4,4´-ジフェニルメタンジイソシアネート
250gを加えて急速に撹拌、混合した後、直ちに熱盤上に
注いで硬化させた。硬化物を粉砕し、射出成形機を用い
て、ノズル部220℃、シリンダ部210℃の成形条件下でシ
ート状(150×150×2mm)に成形し、これを更に約100〜12
0℃の温度で48時間二次加硫した。
テル系可塑剤(チオコール社製TP-95)62.5gを混合し、12
0℃に加熱しながら、そこに1,4-ブタンジオール34.5gお
よびp-フェニレンジ(β-ヒドロキシエチルエーテル)45g
を加え、更に4,4´-ジフェニルメタンジイソシアネート
250gを加えて急速に撹拌、混合した後、直ちに熱盤上に
注いで硬化させた。硬化物を粉砕し、射出成形機を用い
て、ノズル部220℃、シリンダ部210℃の成形条件下でシ
ート状(150×150×2mm)に成形し、これを更に約100〜12
0℃の温度で48時間二次加硫した。
【００１７】比較例２ 実施例２において、可塑剤が用いられなかった。
【００１８】実施例３ ポリテトラメチレングリコール(OH価110.3)500gにジ(n-
オクチル)フタレート43gを混合し、100℃に加熱しなが
ら、そこにイソホロンジイソシアネート(分子量223)235
gを加え、大気圧下で約60分間撹拌した後、2,3-ブタン
ジオール25gおよび3,3´-ジクロロ-4,4´-ジアミノジフ
ェニルメタン50gを加えて混合し、これを予め約110〜12
0℃に予熱しておいたシート型(150×150×2mm)に注入し
て硬化させ、シート状物を得た。これを更に、約100〜1
10℃の温度で24時間二次加硫した。
オクチル)フタレート43gを混合し、100℃に加熱しなが
ら、そこにイソホロンジイソシアネート(分子量223)235
gを加え、大気圧下で約60分間撹拌した後、2,3-ブタン
ジオール25gおよび3,3´-ジクロロ-4,4´-ジアミノジフ
ェニルメタン50gを加えて混合し、これを予め約110〜12
0℃に予熱しておいたシート型(150×150×2mm)に注入し
て硬化させ、シート状物を得た。これを更に、約100〜1
10℃の温度で24時間二次加硫した。
【００１９】比較例３ 実施例３において、可塑剤が用いられなかった。
【００２０】以上の各実施例および比較例で得られた加
硫シートについて、次の各項目の測定が行われた。 硬さ、100%モジュラス、引張強さ、伸び、引裂強さ、反
発弾性：JIS K-6301 加硫ゴム物理試験法による 比重 テーバー摩耗試験：砥石H-18、1kg重、1000回回転時の
摩耗量 鈴木式摩擦摩耗試験：相手材SUS304、線速度96mm/秒、
荷重15kg、乾燥摩擦15分間の試験条件下での動摩擦係
数、静止摩擦係数および摩耗深さ 圧縮永久歪：80℃、70時間
硫シートについて、次の各項目の測定が行われた。 硬さ、100%モジュラス、引張強さ、伸び、引裂強さ、反
発弾性：JIS K-6301 加硫ゴム物理試験法による 比重 テーバー摩耗試験：砥石H-18、1kg重、1000回回転時の
摩耗量 鈴木式摩擦摩耗試験：相手材SUS304、線速度96mm/秒、
荷重15kg、乾燥摩擦15分間の試験条件下での動摩擦係
数、静止摩擦係数および摩耗深さ 圧縮永久歪：80℃、70時間
【００２１】これらの測定項目についての測定結果は、
次の表に示される。 表 測定項目 実-1 比-1 実-2 比-2 実-3 比-3 硬さ(JIS A/ショア-D) 96/51 96/49 95/46 96/48 92/42 91/41 100%モジュラス (MPa) 12.5 12.8 11.5 11.9 9.4 9.7 引張強さ (MPa) 45 43 48 45 38 36 伸び (%) 430 440 450 480 410 420 引裂強さ (KN/m) 127 125 110 115 105 107 比重 1.183 1.179 1.188 1.189 1.199 1.203 反発弾性 (%) 42 43 44 45 54 57 テ-バ-摩耗試験 (mm3) 55 58 53 49 104 98 鈴木式摩擦摩耗試験 静止摩擦係数 1.155 1.188 1.169 1.200 1.196 1.404 動摩擦係数 0.998 1.011 0.977 0.997 1.034 1.275 摩耗深さ (mm) 0.0214 0.0266 0.0168 0.0155 0.0734 0.0757 圧縮永久歪 (%) 32 30 29 30 49 46
次の表に示される。 表 測定項目 実-1 比-1 実-2 比-2 実-3 比-3 硬さ(JIS A/ショア-D) 96/51 96/49 95/46 96/48 92/42 91/41 100%モジュラス (MPa) 12.5 12.8 11.5 11.9 9.4 9.7 引張強さ (MPa) 45 43 48 45 38 36 伸び (%) 430 440 450 480 410 420 引裂強さ (KN/m) 127 125 110 115 105 107 比重 1.183 1.179 1.188 1.189 1.199 1.203 反発弾性 (%) 42 43 44 45 54 57 テ-バ-摩耗試験 (mm3) 55 58 53 49 104 98 鈴木式摩擦摩耗試験 静止摩擦係数 1.155 1.188 1.169 1.200 1.196 1.404 動摩擦係数 0.998 1.011 0.977 0.997 1.034 1.275 摩耗深さ (mm) 0.0214 0.0266 0.0168 0.0155 0.0734 0.0757 圧縮永久歪 (%) 32 30 29 30 49 46
【００２２】更に、80℃の出光ダフニーファージストW/
O 46中に浸漬する水系作動油浸漬試験を行い、各実施
例、各比較例の引張強さの経時的な変化率を図１〜図３
に、また実施例３、比較例３の容積の経時的な変化率を
図４にそれぞれ示した。
O 46中に浸漬する水系作動油浸漬試験を行い、各実施
例、各比較例の引張強さの経時的な変化率を図１〜図３
に、また実施例３、比較例３の容積の経時的な変化率を
図４にそれぞれ示した。
【００２３】これらの結果から、次のようなことがいえ
る。 (1)水系の難燃型作動油に対しての耐久性では、可塑剤
添加の方がかなりすぐれている。 (2)可塑剤の添加により、膨潤をかなり抑えることがで
きる。 (3)各実施例と比較例での機械的な特性については、格
別の差がみられず、本発明で用いられている範囲内の可
塑剤の添加量であれば問題がない。 (4)成形加工面についても、本発明で用いられている範
囲内の添加量であれば問題がない。
る。 (1)水系の難燃型作動油に対しての耐久性では、可塑剤
添加の方がかなりすぐれている。 (2)可塑剤の添加により、膨潤をかなり抑えることがで
きる。 (3)各実施例と比較例での機械的な特性については、格
別の差がみられず、本発明で用いられている範囲内の可
塑剤の添加量であれば問題がない。 (4)成形加工面についても、本発明で用いられている範
囲内の添加量であれば問題がない。
【図１】実施例１および比較例１での水系作動油浸漬試
験における引張強さの経時的な変化率を示すグラフであ
る。
験における引張強さの経時的な変化率を示すグラフであ
る。
【図２】実施例２および比較例２での水系作動油浸漬試
験における引張強さの経時的な変化率を示すグラフであ
る。
験における引張強さの経時的な変化率を示すグラフであ
る。
【図３】実施例３および比較例３での水系作動油浸漬試
験における引張強さの経時的な変化率を示すグラフであ
る。
験における引張強さの経時的な変化率を示すグラフであ
る。
【図４】実施例３および比較例３での水系作動油浸漬試
験における容積の経時的な変化率を示すグラフである。
験における容積の経時的な変化率を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08G 18/00 - 18/87 C08K 5/06,5/10 C08L 75/04 - 75/12 C09K 3/10
Claims (1)
- 【請求項１】 可塑剤の存在下でポリオール成分とジイ
ソシアネート成分とを反応させて得られた可塑剤含有ポ
リウレタンエラストマーから成形された、水系難燃型作
動油接触個所に用いられるシール材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19185493A JP3329012B2 (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | ポリウレタンエラストマー製シール材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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