JP3940599B2

JP3940599B2 - 制振性に優れる耐水性ポリウレタンシーリング材

Info

Publication number: JP3940599B2
Application number: JP2001394726A
Authority: JP
Inventors: 貴子湯澤; 範幸世良; 敏明木村
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP2003193031A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、制振性を有する低吸水性及び低透湿性で耐湿熱性に優れるポリウレタンシーリング材に関する。
【０００２】
【従来技術】
最近、シーリング材の製品は多方面に使用されており、その用途の一としてコンピューター関連部品がある。特にＨＤＤ用ガスケットにおいては、低吸水性、低透湿性の性能が重要視されているが、最近ではＶＴＲの記録装置として活用される事もあり、ＨＤＤ駆動時の静粛性が要求されるようになってきている。また、自動車用エアコン、プレハブ住宅、クリーンルーム等のジョイントに使用される発泡シーリング材においても、低吸水性、低透湿性の性能が重要視されているが、騒音低減を兼ね備えたシーリング材が要求されるようになってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は上記の要求に応えるべく種々検討した結果本発明を完成したもので、本発明の目的は低吸水性・低透湿性をそこなうことなく、制振性に優れる耐水性ポリウレタンシーリング材を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、ダイマー酸ポリエステルポリオールとイソシアナートとからなるポリウレタンシーリング材であって、前記ダイマー酸ポリエステルポリオールの短鎖ジオールはエーテル結合がなく、短鎖ジオールの炭素数に対する短鎖ジオール側鎖の炭素数が、２５％以上を有することによって解決した。
即ち、本発明の要旨は、ダイマー酸ポリエステルポリオールとイソシアナートとからなる制振性に優れる耐水性ポリウレタンシーリング材であって、前記ダイマー酸ポリエステルポリオールの短鎖ジオールは、エーテル結合がなく、短鎖ジオールの全炭素数に対する短鎖ジオール側鎖の炭素数が２５％以上を有することを特徴とする制振性に優れる耐水性ポリウレタンシーリング材である。
そして、前記のダイマー酸ポリエステルポリオールにおける短鎖ジオール成分が全短鎖ポリオール成分に対して、３０モル％以上を使用したポリウレタンシーリング材であることが好ましく、また、このポリウレタンシーリング材は、発泡倍率が１〜１０倍であることが好ましい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明にかかるポリウレタンシーリング材の原料であるダイマー酸ポリエステルポリオールとはダイマー酸とジオール成分とを反応させて得られたものであって、該短鎖ジオールはエーテル基を含まず、且つ、短鎖ジオール側鎖の炭素数が、短鎖ジオールの全炭素数の２５％以上であることを要し、好ましくは４０％以上、特に好ましくは５０％以上である事が望ましい。短鎖ジオール成分中にエーテル基を含有するものは親水性を示すため低透水性のポリウレタンシーリング材が得られず、本発明の目的のそぐわない。そして、短鎖ジオール側鎖の炭素数が２５％以上ということは短鎖ジオールの全炭素数に対する側鎖の炭素数の割合をいうのであって、例えば２−メチルプロパンジオールの場合は１／４＝２５％である。具体的なジオール成分としては２−メチルプロパンジオール、２−ブチルエチルプロパンジオール、１，２−ブチレングリコール等を挙げることが出来る。そして、この短鎖ジオールの末端水酸基は両方とも１級ヒドロキシル基であることが好ましい。短鎖ジオール側鎖の炭素数が２５％以下であると低吸水性、低透湿性、耐湿熱性及びｔａｎδに欠け、高い制振性のポリウレタンシーリング材を得ることができない。
また、上記短鎖ジオールは他の短鎖ポリオールと併用されてもよい。併用する際は側鎖炭素数を２５％以上含む短鎖ジオールを３０モル％以上、好ましくは５０モル％以上含有することで低吸水性、低透湿性、耐湿熱性に優れた高い制振性のポリウレタンシーリング材を得ることが出来る。
また、ポリイソシアネート成分としては通常ポリウレタンを製造する際に使用するものであれば良く、例えば、トリレンジイソシアナート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）等を挙げることが出来る。そして、これらの主原料に、必要に応じて触媒、発泡剤、整泡剤、架橋剤、着色剤、充填剤等を添加して低吸水性及び低透湿性のポリウレタンシーリング材を得る。これらの原料より本発明にかかるポリウレタンシーリング材を製造する方法としては、通常のポリウレタンを製造する方法で良く、一般にワンショット法、プレポリマー法等の何れの方法によって行うことが出来る。
【０００６】
本発明にかかるポリウレタンシーリング材はエラストマー、発泡体の何れでもよく、発泡体の場合、発泡倍率は１〜１０倍の範囲のものが好ましい。また、発泡体は独立気泡、連続気泡の何れでもよく、特に独泡率については限定されるものではない。
そして、ポリウレタンシーング材を構成するポリウレタン樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、１０℃以上で室温近辺にあることが好ましく、また動的粘弾性（ｔａｎδ）は、室温付近にピークを持ち、さらに室温付近に大きな値をとることが好ましい。
【０００７】
【実施例及び比較例】
以下、本発明の実施例及び比較例を示し、本発明を更に具体的に説明する。尚、特に断らない限り例中の部は重量部を示し、また、例中に示されている特性は次の方法によって測定した。
ａ．密度
100ラ100mmにカットした試験片の、重量及び体積を測定し、次式により密度を求める。
密度ｇ／ｃｍ³＝重量ｇ／体積ｃｍ³
ｂ．吸水率
日本ゴム協会標準規格 SRIS101膨張ゴムの物理試験方法吸水試験に準じた方法にて測定する。具体的には、試験片の大きさ・水温・浸漬時間について以下の通りに変更して行なった。
100×100×1mmの試験片を、水温20℃で水面下100mmの水中に7日間浸漬したときの重量増加を測定し、この重量増加の割合を初期の重量を基準として表す。
吸水率%＝（浸漬後の重量−浸漬前の重量）／（浸漬前の重量）×100
ｃ．透湿性
JIS Z 0208 防湿包装材料の透湿度試験方法（カップ法）を基にした方法にて測定する。簡単に説明すると、温度70℃において測定材料を境界面とし、一方の側の空気の相対湿度95%、他の側の空気を吸湿剤（乾燥シリカゲル）によって乾燥状態に保った時、一定時間内にこの境界面を通過する水蒸気の質量を、吸湿剤の重量増加で測定する。具体的には外径54ｍｍφ、内径50ｍｍφ、厚さ1mmのリング状試験片を、上下アクリル板にて挟む。この時、高さ0.8mmのスペーサーを入れ、圧縮率80%とする。この下面アクリル板の中央には穴を開け、精秤した約30gの乾燥済みシリカゲルを入れたガラス容器を接続しておく。こうして用意した物を70℃、95%ＲＨの状態に5日間置く。終了したらシリカゲル重量を測定する。透湿性は以下の式にて求める。
透湿性％＝（後重量−前重量）／前重量×１００
【０００８】
d．耐湿熱性
プレッシャークッカー試験機にて評価した。具体的には温度121℃、湿度100%で5時間湿熱処理をする前後で引張り強さを測定し、処理前の引張り強さの値を100%とした時の処理後の値を比較する。尚、引張り強さは JIS K 6400 軟質ウレタンフォームの試験法にしたがって測定する。ただし試験片の厚みは1mmとした。
耐湿熱性%＝湿熱処理後の引張り強さ／湿熱処理前の引張り強さ×100
e．圧縮応力
30ラ30mmにカットしたサンプルを10mm程度になるように積み重ねる。試験機は自動記録装置を有し、圧縮速度を一定に保つことのできる試験機を用い試験片を置く台及び加圧板はJIS K-6400の6．2に規定する物を用いる。試験片を試験機の台中央に置き、元の試験片の厚さの30%まで押し込み、25%圧縮した時の応力を読み取る。
f．動的粘弾性測定（tanδ測定）
粘弾性試験機「ＤＭＴＡＭａｒｋ II」(レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー（株）製)を用いて測定する。測定条件は周波数：10Hz ひずみ量：16μm 測定温度領域：-50℃〜110℃ 昇温速度：2℃/分で行なう。動的粘弾性は貯蔵弾性率（G'）、損失弾性率（G''）、そして損失正接（tan δ＝G''／G'）の3つの要素から分析することができる。 G'：貯蔵弾性率は物質の弾性要素と考えることができ、大きいほど力を加えたときに押し返そうとする力が強いことを示す。 G''：損失弾性率は物質の粘性要素と考えることができ、大きいほど粘性が強いことを示す。 tan δ：損失正接は弾性要素と粘性要素のバランスをあらわし、大きいほど液体に近く（ゾルの性質が強い）、小さいほど固体に近い性質（ゲルの性質が強い）であることが示される。一般的に材料の使用温度領域においてtanδが大きいほど制振性に優れるといわれる。
またガラス転移温度（Ｔｇ）はtanδのピークを示す温度とした。
【０００９】
比較例１
ダイマー酸と短鎖ジオールとしてジエチレングリコール（以下DEGと略す）を反応させたダイマー酸ポリエステルポリオール（水酸基価79.3）100重量部とアミン触媒（トリエチレンジアミン、0.03重量部）良く攪拌脱泡した後、35℃に温調した。この混合物にジフェニルメタンジイソシアネート（以下MDIと略す）をNCO/OH=1.03となる比率で添加し、攪拌脱泡した後、離型剤を塗布したトレーに静かに流し込んだ。このトレーをオーブンにて加熱し（80℃×3分+100℃×2分）、さらに100℃で6時間熟成させ、気泡の無いウレタンエラストマーを得た。
【００１０】
実施例１
エーテル基を有さない2−メチルプロパンジオール（以下MPDと略す）をダイマー酸と反応させて得たダイマー酸ポリエステルポリオール（水酸基価92.8）を比較例１のＤＥＧ−ダイマー酸ポリエステルポリオールの代わりに使用し、比較例１と同様にしてウレタンエラストマーを得た。
【００１１】
実施例２
エーテル基を有さない２−ブチルエチルプロパンジオール（以下BEPDと略す）をダイマー酸と反応して得たダイマー酸ポリエステルポリオール（水酸基価92.0）を比較例1のDEG−ダイマー酸ポリエステルポリオールの代わりに使用し、比較例1と同様にしてウレタンエラストマーを得た。
実施例３
エーテル基を有さない1,2−ブチレングリコール（以下1,2−BGと略す）をダイマー酸と反応して得たダイマー酸ポリエステルポリオール（水酸基価90.0）を比較例１のDEG−ダイマー酸ポリエステルポリオールのに代わりに使用し、比較例1と同様にしてウレタンエラストマーを得た。
【００１２】
実施例４
エーテル基を有さないMPDを60モル%とBEPDを40モル%をダイマー酸と反応させて得たダイマー酸ポリエステルポリオール（水酸基価92.0）を比較例１のDEG−ダイマー酸ポリエステルポリオールに代わり使用して、比較例１と同様にしてウレタンエラストマーを得た。
実施例5
エーテル基を有さないネオペンチルグリコール（以下NPGと略す）を30モル%と3−メチル1、5−ペンタジオール（以下1、5−HDと略す）を70モル%（水酸基価88.0）を使用し手ダイマー酸と反応して得たダイマー酸ポリエステルポリオールを、比較例１のDEG−ダイマー酸ポリエステルポリオールに代わり使用し、比較例１と同様にしてウレタンエラストマーを得た。
得られた各ウレタンエラストマーの特性を表１に示す。
【００１３】
【表１】

【００１４】
比較例２
比較例１においてDEGに代わりエチレングリコール（以下EGと略す）を使用したダイマー酸ポリエステルポリオール（水酸基価90.0）を使用し、比較例１と同様にしてウレタンエラストマーを得た。
比較例３
ダイマー酸と1、4−ブチレングリコール（以下1,4−BGと略す）とを反応させて得たダイマー酸ポリエステルポリオール（水酸基価90.0）を比較例１におけるDEG−ダイマー酸ポリエステルポリオールの代わりに使用し、比較例１と同様にしてウレタンエラストマーを得た。
【００１５】
比較例４
ダイマー酸と1、5−HDとを反応させて得たダイマー酸ポリエステルポリオール（水酸基価92.2）を比較例１におけるDEG−ダイマー酸ポリエステルポリオールに代わり使用し、比較例１と同様にしてウレタンエラストマーを得た。
比較例５
比較例１においてDEGの代わりに、ダイマー酸とMPDを20モル%と1、5−HDを80モル%とを反応して得たダイマー酸ポリエステルポリオール（水酸基価88.1）を使用し、比較例１と同様にしてウレタンエラストマーを得た。
得られた各ウレタンエラストマーの特性を表２に示す。
【００１６】
【表２】

【００１７】
比較例６
比較例１に発泡剤として水0.05重量部加え、発泡体とした。
実施例６
実施例２に発泡剤として水0.05重量部を加え、発泡体とした。
得られた発泡体の特性を表３に示す。
【００１８】
【表３】

【００１９】
比較例７
比較例１に、非シリコーン系整泡剤０．５重量部と発泡剤として水０．３重量部を添加し、発泡倍率が約１０倍の発泡体を得た。この発泡体の特性を表４に示した。
実施例７
比較例７のＤＥＧに代わり、ＢＥＰＤを反応させて得たダイマー酸ポリエステルポリオール（水酸基価９２．０）を使用し比較例７と同様にして発泡体を得た。この発泡体の特性を表４に示した。
【００２０】
【表４】

【００２１】
得られた発泡体は、発泡倍率が高くても室温でのｔａｎδが比較例７に比べ大きく、自動車用エアコン、プレハブ住宅、クリーンルーム等のジョイントに使用した場合、低騒音化が期待できる。特に、クリーンルーム用シーリング材に使用した場合は、低硬度で発ガス成分が極めて少ないことが好まれるので、整泡剤としては非シリコーン系、触媒類は極力少量添加に抑える必要があるが望ましくはイソシアネートと反応する反応基を有するものがよい。更に、公知のポリウレタン樹脂で用いられる架橋剤、難燃剤、可塑剤、着色剤、安定剤等の添加剤は極力少量添加に抑えるか、使用しないことが好ましい。
【００２２】
更に、前記の比較例１、及び実施例１，２で用いたダイマー酸ポリエステルポリオールを使用して作製したガスケットを実際のＨＤＤに圧縮セットし、ＨＤＤ連続駆動時の騒音評価を行った。
ＨＤＤ連続駆動時の騒音評価は、３．５インチＨＤＤ（７２００回転）を縦置きで駆動し、蓋面の中心点から２０ｃｍの距離に設置したマイクロフォンを介して１／３オクターブリアルタイムアナライザー分析器を用いＡ特性の騒音及び周波数分析を行った（図１参照）。
騒音評価結果を表５に示した。
【００２３】
【表５】

【００２４】
この表５より実施例１（ＭＰＤ）及び実施例２（ＢＥＰＤ）は比較例１と比較して、ＨＤＤ駆動音が低騒音化する。また、周波数分析においては低周波帯域での制振効果が得られている（図２参照）。
【００２５】
以上の実施例１〜７及び比較例１〜７より次のようなことがいえる。
（１）実施例１ではジオール総炭素数に対し側鎖炭素数が25%を占めている。実施例2では67%、実施例３では50％を占めている。いずれも比較例１と比べ低吸水性、低透湿性、耐湿熱性及tanδが高く制振性に優れる。
（２）実施例4では実施例１と２の短鎖ジオールを混ぜているが、やはり低吸水性、低透湿性を達成している。実施例5ではNPGのジオール側鎖炭素数は40%を占めているが、1、5−HDのジオール側鎖炭素数は17%と低い。しかしNPGを30モル%含んでいることで低吸水性、低透湿性、耐湿熱性及tanδが高く制振性に優れる。
（３）いずれの実施例も柔らかく、パッキン材として使用する際、密着性が良く良好なパッキン材となり得る。
また、いずれの実施例も室温でのtanδが大きく、良好な制振性を発現する。
【００２６】
（４）比較例2、3はジオールに側鎖を持っていない。いずれの場合も比較例1と比べて低吸水性、低透湿性を達成しているが、パッキン材が硬く使用時の密着性が劣り、良好なパッキン材となり得ない。また室温でのtanδが小さいので、良好な制振性を発現しない。
（５）比較例4ではジオール総炭素数に対し側鎖炭素数が17%と低く、比較例1と比べて低吸水性、低透湿性を達成しているが、室温でのtanδが小さく、良好な制振性を発現しない。
比較例5ではMPDが20モル%しか含有しておらず比較例1と比べて低吸水性、低透湿性は達成しているが室温でのtanδが小さく、良好な制振性を発現しない。（６）材質の室温でのtanδを上げることにより制振性が良好となり、HDDのノイズを減らすことに成功した。
（７）本発明の短鎖ジオールとダイマー酸を反応させたダイマー酸ポリエステルポリオールから得られるポリウレタンシーリング材は、エラストマー、発泡体においても低吸水性、低透湿性、耐湿熱性及tanδが高く制振性に優れる。
前記発泡体で制振性を発現させるには、発泡倍率が１倍から１０倍、特に好ましくは３倍のポリウレタンシーリング材が好適である。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明においてダイマー酸ポリエステルポリオール中のエーテル基を無くすことにより、樹脂全体の親水性を低下させ、低吸水性・低透湿性を実現した。またその低吸水性・低透湿性により、耐湿熱性が向上した。
そして、短鎖ジオール成分がエーテル基を含まず、短鎖ジオール全炭素数に対する短鎖ジオール側鎖炭素数が２５％以上のジオールとダイマー酸の反応で得られるダイマー酸ポリエステルポリオールからなるポリウレタン樹脂の場合、ガラス転移点(Tg)が１０℃以上の粘弾性材料となり、低吸水性・低透湿性・耐湿熱性を兼ね備えた制振性に優れるポリウレタンシーリング材が得られる。
ジオール成分がアルキル側鎖を付加したジオールとダイマー酸の反応で得られるダイマー酸ポリエステルポリオールからなるポリウレタン樹脂は、低硬度できる特長を有し、圧縮セットし使用されるポリウレタンシーリング材の用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＨＤＤ騒音レベル評価試験装置の説明図
【図２】周波数に対する騒音分析結果の図

Claims

ダイマー酸ポリエステルポリオールとイソシアナートとからなる制振性に優れる耐水性ポリウレタンシーリング材であって、前記ダイマー酸ポリエステルポリオールの短鎖ジオールは、炭素数９以下であって、エーテル結合がなく、短鎖ジオールの全炭素数に対する短鎖ジオール側鎖の炭素数が、２５％以上を有することを特徴とする制振性に優れる耐水性ポリウレタンシーリング材。
前記のダイマー酸ポリエステルポリオールにおける炭素数９以下の短鎖ジオールが全短鎖ポリオール成分に対して、３０モル％以上である請求項１記載の制振性に優れる耐水性ポリウレタンシーリング材。
請求項１及び２からなる制振性に優れる耐水性ポリウレタンシーリング材の発泡倍率が１〜１０倍であることを特徴とするポリウレタンシーリング材。