JP4000192B2 - 硬化ポリウレタンロール - Google Patents
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Description
ウレタンプレポリマーを重合したウレタンエラストマーは機械的特性に優れ、それを使用して表面に傷の付き難い高硬度の硬化ポリウレタンロールを得ることが出来る。又、ウレタンエラストマーには耐溶剤性に優れたものもある。しかし、ウレタンプレポリマーには粘度が高く流動性の悪いものがあり、その熱硬化性ポリウレタン用プレポリマー組成物の注型加工時に金型に注入するときの流れ(以下、「型流れ」と言う。)が悪く、熱硬化性ポリウレタン用プレポリマー組成物の攪拌混練時にウレタンプレポリマーに混入した異物の金型注型ラインに設けたストレーナー(微細開口)による捕捉が困難になり、又、注入したキャビティ(金型内部)に熱硬化性ポリウレタン用プレポリマー組成物の未充填部分が生じたり、攪拌混練時に生じた気泡が残留し、品質の安定した高硬度のロール等硬化物が得難くなる。
ウレタンプレポリマーを低粘度にする他の方法として、ウレタンプレポリマーの温度を高くする方法もあるが、そのためには原料タンク内でウレタンプレポリマーを高温且つ均一に加熱しなければならず、その加熱によって反応性の高いイソシアネート基が反応してゲル化現象、つまり、粘度が高くなる現象が起き、高温加熱するにも限度がある。
また、硬化ポリウレタンロールには、補強材として、或いは、保湿性や吸湿性、制電性、耐摩擦性等の機能性を付与するために、シリカやカーボンブラック等の機能性充填剤の配合を必要とするものもあるが、その充填剤の配合によってウレタンプレポリマーの粘度が益々高まり、その型流れが更に悪化し、機能性に富み、硬く、傷付き難い高硬度の硬化ポリウレタンロールは得難くなる。
このため本発明によると、有機溶剤を含むインキや塗料、洗浄液等の有機溶剤含有組成物に触れて使用されるときでも成分(稀釈剤)が抽出されて変形したり物性が変化することがなく、又、金属板や紙、フィルム等に触れて使用されるときでも成分(稀釈剤)がブリード(滲み出し)してそれらを汚染することがなく、シリカやカーボンブラック等の機能性充填剤に補強され、切り取って質量3.5gfの球形状に調製した試料を20℃のトルエンに168時間浸漬して取り出した浸漬前後の質量変化率が10%以下であり、その球形状に調製した試料を20℃のトルエンに168時間浸漬して取り出し乾燥した浸漬乾燥前後の質量変化率が2%以下となる高硬度で機能性に優れた高品質の硬化ポリウレタンロールを得ることが出来る。
また、粘度が350〜1000mPa・sのウレタンプレポリマーでは、反発弾性や耐擦傷性、耐溶剤性が充分な硬化物(硬化ポリウレタンロール)が得難く、それらの物性を改善するために機能性充填剤を配合するときは熱硬化性ポリウレタン用プレポリマー組成物の粘度が高くなるので多量のイソシアネート化合物に成る稀釈剤が必要となり、そのイソシアネート化合物に成る稀釈剤の多量配合によって高品質の硬化ポリウレタンロールが得難くなる。
これらの点を考慮すると、ウレタンプレポリマーには、そのJIS−K−7301に規定の粘度測定法による80℃での粘度が600〜15000mPa・sとなるものを使用することが望まれる。
これらのイソシアネート化合物は、単独で用いても、その二種類以上を混合して用いてもよい。尚、イソシアネート化合物は上記のものに限定されるものではない。
これらの点を考慮すると、JIS−K−7301に規定の粘度測定法による25℃での粘度が30〜700mPa・sとなるイソシアネート化合物を稀釈剤に使用することが望まれる。
これらの点を考慮すると、その配合比B/Aを0.05〜1.00にすることが好ましい。
これらの点を考慮すると、この当量比が0.9〜1.1となるように硬化剤を使用することが好ましい。
熱硬化性ポリウレタン用プレポリマー組成物に配合される補強性、保湿性、吸湿性、制電性、耐摩擦性等の機能性を有するシリカ、カーボンブラック等の機能性充填剤は、硬化ポリウレタンロールの成形時に熱硬化性ポリウレタン用プレポリマー組成物の異物除去のためのストレーナーを通過する程度に微細なものとする。
〔熱硬化性ポリウレタン用プレポリマー組成物の組成分〕
実施例と比較例のウレタンプレポリマーには、(A−1)パンデックス370E(大日本インキ工業株製品名;80℃粘度6,000mPa・s)、(A−2)パンデックス330(大日本インキ工業株製品名;80℃粘度6,000mPa・s)、(A−3)パンデックス394E(大日本インキ工業株製品名;80℃粘度2,000mPa・s)を使用する。
実施例と比較例の稀釈剤には、(B−1)カルボジイミド変性MDI(三井武田ケミカル株製品名;コスモネートLL,25℃粘度47mPa・s)、(B−2)カルボジイミド変性MDI(三井武田ケミカル株製品名;コスモネートLK,25℃粘度72mPa・s)、(B−3)ポリメリックMDI(大日本インキ工業株製品名;ハイプロックス1225,25℃粘度180mPa・s)、(B−4)ポリメリックMDI(大日本インキ工業株社製品名;ハイプロックス1222,25℃粘度600mPa・s)、(B−5)トリレンジイソシアネート(三井武田ケミカル株製品名;コスモネートT−80,25℃粘度3mPa・s)を使用する。
実施例と比較例の硬化剤には、(C−1)1,4−ブタンジオール(試薬1級)、(C−2)トリイソプロパノールアミン(試薬1級)、(C−3)3,5−ジメチルチオ−2,4−トルエンジアミンと3,5−ジメチルチオ−2,6−トルエンジアミンの混合物(アルベマール・コーポレーション社製品名;エタキュアー300)、(C−4)1,6−ヘキサンジオール(試薬1級)、(C−5)ポリエチレングリコール#200(試薬1級)を使用する。
表1・2・3に示す通り、熱硬化性ポリウレタン用プレポリマー組成物を組成し、その粘度と流動性等の評価を行った。
〔粘度の測定方法〕
ウレタンプレポリマーを80℃に加熱した後、ポリウレタンプレポリマーと稀釈剤を〔表1・2・3〕に示す割合で計量し、ヘラで攪拌し混合する。その混合物を80℃に調整した後、600〜1,200Pa(4.5〜9mmHg)の減圧下で脱泡する。
脱泡後、300mlのビーカーに移し、オーブンに入れて水銀温度計で温度を確認しながら85℃になるまで加熱する。
その85℃の混合物をオーブンから取り出し、単一円筒形回転粘度計(リオン社製VT−04E型)によって混合物の温度80℃の時の粘度を測定する。
〔流動性(濾過性)の評価方法〕
直径30cmの容器に120メッシュの金網をはり、80℃のオーブンに入れ予め80℃に加熱したウレタンプレポリマーと稀釈剤の混合物を1,000gを流し込み、最初の45秒間にその70%以上が濾過された混合物の流動性(濾過性)を「濾過容易」、最初の45秒間にその70〜50%が濾過された混合物の流動性(濾過性)を「濾過可能」、最初の45秒間にその50%以下が濾過された混合物の流動性(濾過性)を「濾過困難」と評価する。
〔硬化ポリウレタンロールの試料作成〕
ウレタンプレポリマーを80℃に加熱した後、ウレタンプレポリマーと稀釈剤を〔表1・2・3〕に示す割合で計量し、ヘラで攪拌し混合する。
その混合物を80℃に調整した後、600Pa〜1,200Pa(4.5〜9mmHg)の減圧下で脱泡する。
脱泡後、その混合物を80℃に調整し、その混合物に〔表1・2・3〕に示す硬化剤を加えてヘラで攪拌し混合して熱硬化性ポリウレタン用プレポリマー組成物を構成する。
その熱硬化性ポリウレタン用プレポリマー組成物を再び600〜1,200Pa(4.5〜9mmHg)の減圧下で脱泡した後、130℃のオーブンで6時間加温(一次硬化)する。
その一次硬化後に熱硬化性ポリウレタン用プレポリマー組成物の硬化物(硬化ポリウレタンロール)を容器から取り出し、110℃で20時間エージング(二次硬化)して硬化物の試料を作成する。
〔硬度の測定〕
上記二次硬化後の硬化物(硬化ポリウレタンロール)の試料の表面硬度を、JIS−K−6253に規定の硬度測定法に従ってデュロメーター・タイプA(JIS−A硬度)で測定する。
〔耐膨潤性試験〕
上記二次硬化後の硬化物から切り取って質量3.5gfの球形状に作成した試験試料を20℃(室温)のトルエンに168時間浸漬して取り出した試験試料の質量を、浸漬前の試験試料の質量で除した膨潤変化率を算出する。
〔形状安定性試験〕
上記二次硬化後の硬化物から切り取って質量3.5gfの球形状に作成した試験試料を20℃(室温)のトルエンに168時間浸漬して取り出し、80℃で72時間乾燥させた試験試料の質量を、浸漬前の試験試料の質量で除した乾燥変化率を算出する。
また、表3に示す比較例4の硬化物(硬化ポリウレタンロール)は、エージング(二次硬化)過程で溶融変形し、耐膨潤性試験と形状安定性試験でトルエンに浸漬したとき変形し、比較例5の硬化物(硬化ポリウレタンロール)にはエージング(二次硬化)過程で内部に空洞が発生した。
Claims (4)
- 末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、そのウレタンプレポリマーに対して反応性を有しないイソシアネート化合物に成る稀釈剤と、そのウレタンプレポリマーとイソシアネート化合物に成る稀釈剤との双方に対して反応性を有するポリオールまたはポリアミンに成る硬化剤を組成分とする熱硬化性ポリウレタン用プレポリマー組成物を硬化させて構成され、そのポリオールまたはポリアミンに成る硬化剤の有する水酸基(OH)とアミン基(NH 2 )と熱硬化性ポリウレタン用プレポリマー組成物の有するイソシアネート基(NCO)との当量比(OH+NH 2 )/NCOが0.85〜1.1であり、その硬化物の表面のJIS−K−6253に規定の硬度測定法(デュロメーター・タイプA)によるJIS−A硬度が65〜99°である硬化ポリウレタンロール。
- 前掲請求項1に記載のウレタンプレポリマーのJIS−K−7301に規定の粘度測定法による80℃での粘度が350〜30000mPa・sである前掲請求項1に記載の硬化ポリウレタンロール。
- 前掲請求項1に記載のイソシアネート化合物に成る稀釈剤がJIS−K−7301に規定の粘度測定法による25℃での粘度が3〜1000mPa・sのイソシアネート化合物である前掲請求項1と請求項2の何れかに記載の硬化ポリウレタンロール。
- 前掲請求項1に記載のウレタンプレポリマーの配合量Aとイソシアネート化合物に成る稀釈剤の配合量Bとの配合比B/Aが0.05〜1.50である前掲請求項1と請求項2と請求項3の何れかに記載の硬化ポリウレタンロール。
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