JP3353282B2 - 碍子の内面ライニング方法 - Google Patents

碍子の内面ライニング方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、碍子の内面ライニング
方法に関する。更に詳しくは、円筒(異径円筒、円錐)
形状の内面ライニング用ウレタンエラストマーを用いる
碍子の内面ライニング方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般にポリウレタンエラストマーよりな
るライニング材はイソシアネート原料としてトリレンジ
イソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、
ナフタレンジイソシアネート、ジメチレンジフェニレン
ジイソシアネート等を用い、ポリオール原料としてエチ
レンアジペート、ブチレンアジペート、ポリカプロラク
トン等のポリエステルジオールあるいはポリテトラメチ
レンエーテルグリコール、ポリプロピレングリコール等
のポリエーテルグリコールを用いる。さらに、短鎖ジオ
ールとして、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリ
コール、エチレングリコール、短鎖トリオールとして、
トリメチロールプロパンあるいはこれらの混合物を使用
し、プレポリマー法もしくはワンショット法により、一
般的には円筒状物を回転させながら注型して、ライニン
グする方法がとられている。
【0003】しかしながら従来の技術では、ライニング
する際均一な厚さでかつ平滑な表面を得るためには、粘
度、反応性(粘度が10000mPa・s位に達するま
での時間)の関係で、円筒形状物を速く回転させ大きな
G値を与える必要があった。従って、回転時の振動等の
ショックで破壊する危険のあるもの、超重量物、薄肉円
筒形状物、円錐状物等には均一な肉厚でしかも平滑な表
層を有したライニング層は得にくかった。このように偏
肉したライニング層では偏摩耗を起こすとともに、破壊
時の飛散防止を目的にライニングを施す場合は内部応力
が一箇所に集中する傾向にあり、期待通りの効果を引き
出すことは難しいという欠点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、従来の
碍子の内面ライニング方法における問題点を改善するた
め鋭意研究検討を重ねた結果、特定のイソシアネートと
ポリオール硬化剤から得られるライニング用ウレタンエ
ラストマーを特定の粘度範囲にすることにより碍子の内
面ライニング方法について改善できることを見出し本発
明に至った。
【0005】
【課題を解決するための手段】即ち本発明は、碍子の内
面ライニング方法において、有機ポリイソシアネートと
して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、カルボジイミド化ジ
フェニルメタンジイソシアネートの1種又は2種以上を
用い、ポリオールとして平均分子量62〜6000、官
能基数2〜4、該イソシアネートと該ポリオールとを1
00:10〜100:1000(重量比)で反応させて
得られるNCO基含有量が2.0〜15.0重量%のN
CO基末端プレポリマーを得該プレポリマーに必要に
応じて添加剤を加え、粘度を1500〜5000mP
a・s/75℃に調整したNCO基末端プレポリマー
と、硬化剤として平均分子量62〜1000、官能基数
2〜8の活性水素化合物を用いて反応せしめることによ
り得られるウレタンエラストマーを用いることを特徴と
する、碍子の内面ライニング方法である。
【0006】碍子の内面ライニングにおいて、回転時の
振動等のショックで破壊する危険性のあるもの、超重量
物、薄肉円筒物(例えば磁製管、碍子管等)は高速回転
を与えることが実質的に不可能である。従って大きな遠
心力は得られない。比較的小さい遠心力で均一なライニ
ング層を得るためには、プレポリマーと硬化剤の初期混
合粘度および混合後の粘度上昇挙動をコントロールする
必要がある。従来システムより初期混合粘度を高めにし
て、さらに混合後適当な時間が経過した時点で急激に粘
度が上昇するシステムであれば、ライニング操作時回転
による、内壁天井部から液が垂れ落ちることなく均一層
となり、そのまま硬化に至る。特に耐摩耗性、または破
壊時の飛散防止を目的にライニングを施す場合は均一層
を得ることは非常に重要なことである。本発明は以上に
述べた、成型加工上の問題点を完全に改善することがで
きた。
【0007】本発明に用いられるNCO基末端プレポリ
マーを得るための有機ポリイソシアネートとしては、例
えば、トルエンジイソシアネート、ナフチレン−1,5
−ジイソシアネート、1,3−及び1,4−フェニレン
ジイソシアネート、トリフェニルメタン−4,4′,
4″−トリイソシアネート、ポリメチレンポリフェニル
ポリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネー
ト、1,12−ドデカンジイソシアネート、シクロブタ
ン−1,3−ジイソシアネート、シクロヘキサン−1,
3−及び−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイ
ソシアネート、2,4−及び2,6−ヘキサヒドロトル
イレンジイソシアネート、ヘキサヒドロ−1,3−及び
−1,4−フェニルジイソシアネート、ペルヒドロ−
2,4′及び4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート(以下MDIと略す)、ポリイソシアネート化合物
は、例えば、4,4′,4″−トリフェニルメタントリ
イソシアネート、ジフェニル−4,6,4′,トリイソ
シアネート、2,4,4′−ジフェニルエーテルトリイ
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(以下ポリメリックMDIと略す)等、あるいは
これらイソシアネートの一部をビウレット、アロファネ
ート、カルボジイミド、オキサゾリドン、アミド、イミ
ド等に変性したものが挙げられる。特に好ましいのは、
MDI、ポリメリックMDI、カルボジイミド化ジフェ
ニルメタンジイソシアネート(以下液状MDIと略す)
である。
【0008】本発明に用いられるNCO基末端プレポリ
マーを得るためのポリオールとしては、低分子ポリオー
ル、ポリエーテル系ポリオール、ポリエステル系ポリオ
ール等が挙げられる。これらは単独、又は2種以上の混
合物として使用することができる。低分子ポリオールと
しては、2官能のもの例えば、エチレングリコール、ジ
エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−
ブタンジオール(以下1,4−BDと略す)、1,6−
ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、水添ビス
フェノールA等、3官能以上のもの(3〜8官能のも
の)例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘ
キサントリオール、ペンタエリスリトール、ソルビトー
ル、シュークローズ等が挙げられる。低分子ポリオール
の分子量は62〜600である。好ましくは官能基数は
2〜4である。
【0009】ポリエーテルポリオールとしては、上記低
分子ポリオールのアルキレンオキサイド(炭素数2〜4
のアルキレンオキシド例えば、エチレンオキシド、プロ
ピレンオキシド、ブチレンオキシド)付加物及びアルキ
レンオキシドの開環重合物が挙げられ、具体的にはポリ
エチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ
テトラメチレングリコールが含まれる。ポリエーテルポ
リオールの分子量は300〜9000、好ましくは50
0〜5000である。
【0010】ポリエステル系ポリオールとしては、ポリ
エステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール及
びポリエーテルエステルポリオール等がある。ポリエス
テルポリオールとしては、ポリカルボン酸(脂肪族飽和
又はポリカルボン酸例えばアジピン酸、アゼライン酸、
ドデカン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、二量
化リノール酸及び/又は芳香族ポリカルボン酸例えばフ
タル酸、イソフタル酸)とポリオール(上記低分子ポリ
オール及び/又はポリエーテルポリオール)との線状又
は分岐状ポリエステルポリオール等がある。
【0011】ポリラクトンポリオールとしては、例えば
開始材〔グリコール(エチレングリコール等)、トリオ
ール等〕をベースとしてこれに(置換)カプロラクトン
(ε−カプロラクトン、α−メチル−ε−カプロラクト
ン、ε−メチル−ε−カプロラクトン等)を触媒(有機
金属化合物、金属キレート化合物、脂肪酸金属アシル化
物等)の存在下に付加重合させたポリオール例えばポリ
カプロラクトンポリオール又は、末端にカルボキシル基
及び/又はOH基を有するポリエステルにアルキレンオ
キシド(例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシド
等)を付加反応させて得たポリエーテルエステルポリオ
ールが挙げられる。これらの分子量は300〜900、
好ましくは500〜5000である。
【0012】本発明のNCO基末端プレポリマーを得る
ための反応は、有機イソシアネートとポリオールとを1
00:10〜100:1000(重量比)で、反応温度
は60〜110℃で行う。NCO含量は2.0〜15.
0重量%である。この場合、ポリオールの一部として低
分子ポリオールを使用する場合は、高分子量のポリオー
ルを最初に反応させ、次に低分子ポリオールを反応させ
る。反応物はこの時点で粘度が高いことが必要である。
この後、所定のNCO含量になるようにMDI、液状M
DIを添加しNCO含量の調整を行なう。この際、添加
するMDI、液状MDIは最初に得たプレポリマーに対
して10%以下になるように分子設計を行なわないとプ
レポリマーシステムの粘度が低くなり過ぎ、ライニング
時のたれ防止効果は少なくなる。
【0013】本発明に用いられる碍子の内面ライニング
用としてのウレタンエラストマーはNCO基末端プレポ
リマーと硬化剤とを反応させることにより得られる。反
応は、α値(OH基/NCO基)の当量比を0.8〜
1.2で行う。
【0014】これらプレポリマーの硬化剤としては平均
分子量62〜1000、好ましくは62〜2000、官
能基数2〜4の活性水素化合物を使用する。このような
硬化剤には前記のポリオールである低分子ポリオール、
ポリエーテルポリオール、ポリエステル系ポリオール等
が使用できる。このような成分の反応性(粘度上昇挙
動)の調整は、適宜ウレタン化触媒を添加して行なう。
さらに脱泡性能向上のための消泡剤やエラストマーの特
性向上のために、酸化防止剤、紫外線吸収剤、消泡剤等
各種助剤を添加する場合もある。該プレポリマーに対し
て酸化防止剤は0.1〜0.4重量%、反応調整剤0.
001〜0.009重量%、紫外線吸収率0.1〜0.
4重量%、消泡剤0.001〜0.01重量%である。
また、本発明によりポリオールの種類や平均分子量など
は限定されるものではないが、一般的にはエラストマー
の硬度、伸び、引張り強さやプレポリマーの粘度等の問
題で使用するものを調製する必要がある。
【0015】本発明に用いられる碍子の内面ライニング
用としてのウレタンエラストマーは、ライニング時に円
筒状物に高回転をあまり与えないで、内壁上部からの垂
れもなく均一な肉厚のライニング層を得るのに非常に有
効である。
【0016】
【作用】本発明で述べた方法によって得られたプレポリ
マーを使用して、異径円筒物、円錐状パイプ、薄肉碍子
管等高回転下でライニングを施すと破壊等の支障を来す
ものに対して、低回転で液垂れ、偏肉がなくライニング
することが可能である。このことにより偏肉部への応力
集中も避けられ破壊防止効果の向上、さらに偏摩耗も極
めて少なくなる。エラストマーの組成的観点に立てば種
々の方法で粘度を上げることは可能であるが求められて
いる物性を満足させながら比較容易に高粘度化する方法
として非常に有効である。
【0017】
【実施例】以下に本発明の実施例を比較例とともに示す
が、本発明はこれらに限定されるものではない。例にお
ける「%」はことわりのない限り「重量%」である。
【0018】<NCO基末端プレポリマーの合成>プレポリマー(A) MDI240g(0.96モル)を四つ口丸底フラスコ
に秤量し、これを窒素気流中で約50℃にて加熱融解す
る。完全に融解した後に酸化防止剤0.2g、反応調整
剤0.005g、消泡剤0.02gを添加し十分に攪拌
混合する。その後、ポリ(エチレンアジペート)ジオー
ル(分子量1500)760g(0.51モル)を少量
づつ系内温度が75℃を超えないようにフラスコ内に入
れ、攪拌しながら反応させ全量のポリエチレンアジペー
トジオールを仕込み終る。NCO含有量が理論値である
3.8%になった時反応を停止する。この後、液状MD
Iを50g添加し十分攪拌混合する。この場合、第1段
目の反応におけるR(NCO/OH)は1.9である。
総仕込量からのR値は2.24である。このプレポリマ
ーの粘度は約2000mPa・s/75℃であった。こ
れをプレポリマー(A)とする。
【0019】プレポリマー(Y) MDI240gと液状MDI50gを四ツ口丸底フラス
コに秤量し窒素気流中で約50℃にて加熱融解する。完
全に融解した後に酸化防止剤、反応調整剤、消泡剤を所
定量添加し十分攪拌混合する。その後、ポリ(エチレン
アジペート)ジオール(分子量1500)760g少量
づつ系内温度が75℃を超えないようにフラスコ内に入
れ、攪拌しながら反応させ全量のポリ(エチレンアジペ
ート)ジオールを仕込み終る。NCO含有量が理論値で
ある5.0%になった時反応を停止する。(この反応の
R値は2.24である。)このプレポリマーの粘度は約
1400mPa・s/75℃であった。これを比較例用
のプレポリマー(Y)とする。
【0020】プレポリマー(B) MDIと液状MDIの80:20(重量比)混合物37
8gとポリテトラメチレンエーテルグリコール(分子量
800)622gをプレポリマー(A)と同様に反応さ
せNCO含量5.9%のプレポリマーを得る。さらに、
液状MDIを74.4g添加し十分攪拌混合し、最終的
にNCO含量7.5%のプレポリマーを得る。(第1段
目の反応のRは1.9、総合的なRは2.22であ
る。)このプレポリマーの粘度は約1500mPa・s
/75℃であった。これをプレポリマー(B)とする。
【0021】プレポリマー(Z) MDI302.4gと液状MDI150gの混合物とポ
リテトラメチレンエーテルグリコール(分子量800)
622gをプレポリマー(Y)と同様に反応させNCO
含量7.5%のプレポリマーを得る。このプレポリマー
の粘度は約1200mPa・s/75℃であった。これ
をプレポリマー(Z)とする。
【0022】実施例1〜2、比較例1〜2 NCO基末端プレポリマーと硬化剤として1,4−BD
を用い、該プレポリマー温度を75℃とし、硬化剤の温
度を40℃に調整し、α値(OH基/NCO基の当量
比)を0.9として、異径碍子管(内径最大100m
m、最小50m長さ700mm)の回転数70rpmで
ライニング厚8mmにライニングした。ライニングは、
異径碍子管を用いて、注型機のミキシングヘッドのノズ
ル部に長さ800m/mの耐圧ビニールホースを装着し
図の5から6に向かってホースを走らせる。この際1回
目のライニングで厚さが4m/mになるように注型機の
吐出量、ホースの移動速度を調節する。ライニング中は
被ライニング部の下面投影線が水平になるように回転台
を傾斜させて調節する。つまり図中2部から3部をホー
スが通過する間は6側を上げる。結果を表1に示す。
【0023】
【表1】
【0024】表1の評価 ◎ 非常に良い ○ 良い △ 不良 × 非常に劣る
【0025】ライニングを施した円筒管の両端をフラン
ジにて閉塞し内部を窒素ガスにて5kg/cm2 まで加
圧する。加圧済の円筒管を外的に衝撃を加えヒビを入れ
ると数秒後にこの碍子製円筒管は激しく破壊する。この
際、碍子片の飛散距離は偏肉の程度に依存してその距離
が長くなる。比較例2は約30m、実施例2は1m以
内、比較例1は15m、実施例1は1m以内であった。
このことは偏肉による応力集中によって瞬時にウレタン
が引き裂けるためであると考えられる。
【0026】
【発明の効果】本発明による碍子の内面ライニング方法
により、高回転を与えるのが困難な大型鋼管あるいは碍
子製薄肉円筒物のような比較的衝撃に弱いものに本発明
によるプレポリマーを使用すると低回転でも均一な肉厚
のライニング層を得ることが出来る。このことによりラ
イニング管の偏摩耗は起りにくく管の寿命は延び省資源
になる。更に気密性の保持目的でしかも内圧がかかって
いる管においては破壊した際の破片飛散距離が短かく安
全対策上非常に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】異径碍子管の縦断面図である。
【符号の説明】
1 内径最小の先端部分 2 内径の変化する部分 3 内径の変化する部分 4 内径最大の末端部分 5 内径50mm 6 内径60mm
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−18514(JP,A) 特開 昭58−67715(JP,A) 特開 昭61−31420(JP,A) 特開 昭59−149920(JP,A) 特開 昭53−85895(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01B 19/04 C08G 18/00 - 18/87

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】碍子の内面ライニング方法において、有機
    ポリイソシアネートとして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、カルボジイミド化ジフェニルメタンジイソシアネー
    トの1種又は2種以上を用い、ポリオールとして平均分
    子量62〜6000、官能基数2〜4、該イソシアネー
    トと該ポリオールとを100:10〜100:1000
    (重量比)で反応させて得られるNCO基含有量が2.
    0〜15.0重量%のNCO基末端プレポリマーを得
    該プレポリマーに必要に応じて添加剤を加え、粘度を
    1500〜5000mPa・s/75℃に調整したNC
    O基末端プレポリマーと、硬化剤として平均分子量62
    〜1000、官能基数2〜8の活性水素化合物を用いて
    反応せしめることにより得られるウレタンエラストマー
    を用いることを特徴とする、碍子の内面ライニング方
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