JP5468188B2

JP5468188B2 - シール材とその製造方法

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Publication number: JP5468188B2
Application number: JP2006292060A
Authority: JP
Inventors: 稔川原林; 忠史矢野
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: JP2008106187A

Description

本発明は、シール材に関し、特にはポリウレタン発泡体の粉砕物をバインダーで結合したシール材に関する。

従来、ポリウレタン発泡体の成形品として、ポリウレタン発泡体の粉砕物を接着剤で結合したものがある。前記ポリウレタン発泡体の粉砕物をバインダーで結合した成形品は、工場などでポリウレタン発泡体のブロック等から所定の製品形状の製品を裁断等によって得る際に生じる端材（廃棄物）を用いることができるため、成形品を安価にすることができ、さらにポリウレタン発泡体の廃棄物を減らすことができる利点がある。

しかし、ポリウレタン発泡体の粉砕物を接着剤で結合した成形品は、ポリウレタン発泡体の粉砕物間に形成される隙間によって通気性が高く、またシール材表面の凹凸によって相手物との密着が不十分となるため、シール材としては適してなく、吸音材や緩衝材等に用途が限られていた。

なお、ポリウレタン粉砕物をバインダーで結合した成形品に、粉体状高吸水性樹脂を含有させて吸水性を付与したシール材が提案されている。このシール材にあっては、粉体状高吸水性樹脂の吸水能力に限度があるため、上限に至った場合にはそれ以上吸水することができず、水に関するシール性が損なわれるおそれがある。さらに、気体のシール性に関しては不十分であり、しかも粉体状高吸水性樹脂が高価なためにシール材のコストが高くなる問題もある。

特開２００５−３０７１０９号公報特開平１０−１４０１４０号公報特開２００３−１６５８６５号公報特開２００４−３５８７０３号公報

本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、水分および気体の何れに対してもシール性が高く、しかも安価なシール材の提供を目的とする。

請求項１の発明は、ポリウレタン発泡体の粉砕物をバインダーで結合した成形品の少なくとも一表面に、加熱溶融被膜が形成されているシール材であって、前記ポリウレタン発泡体の原料を構成するポリオールがポリエステルポリオールまたはポリエステルポリエーテルポリオールからなり、前記バインダーは、分子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からなり、前記加熱溶融皮膜は、前記成形品の表面で前記ポリウレタン発泡体の粉砕物が溶融して硬化することにより、前記成形品の表面における粉砕物間を塞いで形成されたものであり、当該シール材の通気性（ＪＩＳＫ６４００−７）が５Ｌ／ｍｉｎ以下であることを特徴とするシール材に係る。

請求項２の発明は、請求項１において、前記ポリウレタン発泡体が撥水剤を含有していることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２において、前記加熱溶融被膜の厚みが０．１ｍｍ〜５ｍｍからなることを特徴とする。

請求項４の発明は、ポリウレタン発泡体の原料を構成するポリオールがポリエステルポリオールまたはポリエステルポリエーテルポリオールからなるポリウレタン発泡体の粉砕物と、分子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からなるバインダーを混合してプレスすると共に前記バインダーを硬化させることにより、前記ポリウレタン発泡体の粉砕物同士を結合させて成形品を形成し、前記成形品の少なくとも一表面に熱ロール又は熱板を当接させ、前記成形品の表面で前記ポリウレタン発泡体の粉砕物を、圧縮した状態で溶融硬化させることにより、前記成形品の表面における粉砕物間を塞ぐ加熱溶融皮膜を形成し、通気性（ＪＩＳＫ６４００−７）が５Ｌ／ｍｉｎ以下であるシール材を形成することを特徴とするシール材の製造方法に係る。
請求項５の発明は、請求項４において、前記熱ロール又は熱板の温度が２５０〜４００℃であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ポリウレタン発泡体の粉砕物をバインダーで結合した成形品の少なくとも一表面に形成した加熱溶融被膜によって、シール材内に水分や気体が侵入するのを防ぐことができ、良好なシール性を発揮することができる。しかもポリウレタン発泡体は圧縮復元性に優れるため、物体間で挟持されるシール材において、永久圧縮歪みによってシール材と物体との密着性が損なわれてシール性の低下を生じるおそれがない。
請求項１の発明によれば、ポリウレタン発泡体が、ポリオールにポリエステルポリオールを用いたものからなるため、加熱溶融被膜を容易に形成することができる。
請求項１の発明によれば、ポリウレタン発泡体が、ポリオールにポリエステルポリエーテルポリオールを用いたものからなるため、加熱溶融被膜を容易に形成することができるのみならず、耐湿熱老化性に優れたシール材が得られる。

請求項２の発明によれば、ポリウレタン発泡体に撥水剤を含有しているため、水分に対するシール性がより向上する。

請求項３の発明によれば、加熱溶融被膜の厚みが０．１ｍｍ〜５ｍｍであることにより、水分および気体に関するシール性を高くすることができる。加熱溶融被膜が０．１ｍｍ未満の場合、使用時に加熱溶融被膜に損傷を生じやすくなってシール性が損なわれるようになり、一方、加熱溶融被膜の厚みが５ｍｍを超えると、シール材の表面剛性が高くなりすぎて相手物に密着し難くなり、シール性が損なわれるようになるおそれがある。

以下本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態におけるシール材の断面図、図２は加熱溶融被膜の形成時の一例を示す説明図である。

図１に示すシール材１０は、ポリウレタン発泡体の粉砕物１２をその表面に付着しているバインダー１３で結合してなる成形品１１の少なくとも一表面に、加熱溶融被膜１４を形成したものからなり、二物体等間で圧縮挟持されて水分および気体のシールに用いられる。前記シール材１０は、取り付けられるシール面に応じた形状、例えば四角形や円形等の平板、あるいはリング状等とされている。

前記成形品１１の製造は、ポリウレタン発泡体の粉砕物１２とバインダー１３をミキサー等により混合して金型に投入し、所定厚みにプレスし、それと共にバインダーに応じた硬化促進、例えば蒸気の供給や加熱等を行うことにより、バインダーを硬化させてポリウレタン発泡体の粉砕物１２同士を結合することにより行うことができる。

前記粉砕物１２を構成するポリウレタン発泡体は、ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤、触媒等を含む原料から形成される公知のものである。前記ポリウレタン発泡体の原料を構成するポリオールには、大別してポリエーテル系とポリエステル系がある。本発明におけるポリウレタン発泡体は、前記ポリウレタン発泡体の原料を構成するポリオールにポリエステルポリオールを用いたものが好ましい。ポリエステルポリオールを用いたポリウレタン発泡体は、ポリエステルポリオールを用いたポリウレタン発泡体よりも、前記成形品１１の表面に加熱溶融被膜１４を形成し易い。

前記ポリエステルポリオールは、ポリウレタン発泡体用として知られているものが用いられる。例えば、マロン酸、コハク酸、アジピン酸等の脂肪族カルボン酸やフタル酸等の芳香族カルボン酸と、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、ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２，５−ヘキサンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、ソルビトール、ショ糖などのポリオールとから重縮合して得られたものや、ラクトン系ポリオール等を挙げることができる。

また、前記ポリウレタン発泡体の原料を構成するポリオールとして、ポリエステルポリエーテルポリオールを用いるのがより好ましい。ポリエステルポリエーテルポリオールを用いたポリウレタン発泡体は、前記成形品１１の表面に加熱溶融被膜１４を形成し易いのみならず、前記シール材１０が耐湿熱老化性に優れたものになる。

ポリエステルポリエーテルポリオールは、ポリウレタン発泡体用として知られているものが用いられる。例えば、脂肪族ジカルボン酸またはそのエステル形成誘導体と低分子ジオールを用いてエステル化反応またはエステル交換反応を行い、さらには重縮合反応を行うことにより、あるいはポリエステルポリオールとポリテトラメチレングリコールをエステル交換反応させることにより得られたものなどを挙げることができる。

また、前記ポリウレタン発泡体には、撥水剤が含まれるのが好ましい。前記撥水剤を含むことにより、水分に対するシール性がより向上する。前記撥水剤は、前記ポリウレタン発泡体の原料に添加されて使用される。撥水剤としては、フッ素系撥水剤、シリコーン系撥水剤、植物油系撥水剤のいずれでもよい。フッ素系撥水剤としては、パーフルオロアルキル基含有化合物に代表されるフッ素系撥水剤が挙げられる。シリコーン系撥水剤としては、シリコーン系界面活性剤、シリコーンオイル等が挙げられる。さらに植物油系撥水剤としては、脂環族ジカルボン酸、特にダイマー酸が挙げられる。ダイマー酸は、乾性油、半乾性油などから得られる精製植物性脂肪酸を熱重合して得られるものである。リノール酸等の不飽和脂肪酸のアルキルエステルを加熱重合すると共役二重結合が生成され、さらにディールス・アルダー反応（ジエン合成反応）が起こり、ダイマー酸が生成される。また、多くのダイマー酸は炭素数１８の不飽和脂肪酸を原料とするため、生成物はダイマー酸を主成分とし、それに少量のトリマー酸、モノマー酸を含有する。このダイマー酸としては、リノレン酸とオレイン酸とから調製されるものが特に好ましい。撥水剤の添加量はポリウレタン原料１００重量部中に３〜２２重量部である。撥水剤の添加量が少なすぎる場合、撥水性が得られず、水密性（水分に対するシール性）が悪くなる。一方、撥水剤の添加量が多すぎる場合、一定量以上撥水剤を添加しても撥水性の向上効果が得られなく、無駄となる。

前記ポリウレタン発泡体は、工場等で発生するポリウレタン発泡体の端材、すなわち、ブロック状のポリウレタン発泡体を裁断等で所定形状のポリウレタン発泡体製品とする際に生じる端材を用いるのが好ましい。このようにすれば、前記シール材１０が安価になると共に廃棄される端材を減らすことができる。

前記ポリウレタン発泡体の粉砕物１２は、大きさ１０〜５０ｍｍの小片（チップ）からなるものが好ましい。前記粉砕物１２の大きさが１０ｍｍより小さい場合、隣接する粉砕物１２同士の接触表面積が小さくなって、バインダーによる粉砕物１２同士の接着力が不足して分離し易くなる。一方、前記粉砕物１２の大きさが５０ｍｍより大きい場合、前記成形品１１が粗な構造となって強度が低下すると共に、前記シール性が低下するようになる。

前記バインダー１３は、バインダー結合成形品に用いられる公知のものを使用することができる。特に、分子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（以下、単にウレタンプレポリマーと記す）は、湿分で硬化するものであり、本発明におけるバインダーとして好ましいものである。

前記ウレタンプレポリマーは、ポリイソシアネートを当量よりも過剰となるように用いてポリオールと反応させて得られる。このウレタンプレポリマーのイソシアネート基含有量（ＮＣＯ％）は、２〜２０重量％とするのが好ましく、特に１０〜２０％が好ましい。イソシアネート基含有量がこの範囲より低いと粉砕物１２の結合力が弱くなり、一方、この範囲よりも高いと粉砕物１２に付着したバインダーが発泡し易くなると共に、前記成形品１１が硬くなりすぎて脆くなる等の問題が発生する。

前記ウレタンプレポリマーの製造に用いられるポリイソシアネートとしては、例えば、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６-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、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネートの一種または二種以上の混合物、あるいは反応物が挙げられる。

前記ウレタンプレポリマーの製造に用いられるポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、その他のポリオール、およびこれらの混合ポリオールが挙げられる。ポリエーテルポリオールとしては、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、ジプロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、グルコース、ソルビトール等の多価アルコールの一種または二種以上に、プロピレンオキシド、エチレンオキシド、ブチレンオキシド等の一種または二種以上を付加して得られるポリオール、およびポリオキシテトラメチレンポリオール等が挙げられる。ポリエステルポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、あるいはその他の低分子ポリオールの一種または二種以上と、グルタン酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ダイマー酸、あるいはその他の低分子ジカルボン酸やオリゴマー酸の一種または二種以上との縮合重合体、およびプロビオラクトン、カプロラクトン等の開環重合体等が挙げられる。その他のポリオールとしては、例えばポリカーボネートポリオール、ポリブタジエンポリオール、アクリルポリオール等が挙げられる。また、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリコース、ソルビトール等の低分子ポリオールも挙げられる。前記バインダーの量は、前記ポリウレタン発泡体の粉砕物１２とバインダーの合計１００重量部に対して５〜３０重量％、特には２０重量％程度が好ましい。

前記加熱溶融被膜１４は、前記成形品１１の表面でポリウレタン発泡体の粉砕物１２が溶融して硬化することにより、前記成形品１１の表面における粉砕物１２間を塞いで形成されたものであり、厚み０．１ｍｍ〜５ｍｍからなるものが好ましい。０．１ｍｍ未満の場合、前記シール材１０の使用時に加熱溶融被膜１４に損傷を生じやすくなってシール性が損なわれるようになり、一方、加熱溶融被膜１４の厚みが５ｍｍを超えると、シール材１０の表面剛性が高くなりすぎてシール面に密着し難くなり、シール性が損なわれるようになるおそれがある。

前記加熱溶融被膜１４は、前記成形品１１の表面に熱ロールや熱板を当接させることにより形成することができる。熱ロールや熱板の温度は、前記粉砕物１２の表面が溶融可能な温度とされ、熱ロールや熱板が前記成形品１１の表面と当接する時間と関係するが、一般的には２５０〜４００℃が好適である。

図２に、熱ロール３１，３１を用いて前記加熱溶融被膜１４を形成する場合を示す。この例にあっては、前記成形品１１の厚みよりも間隔を狭くした熱ロール３１，３１間に前記成形品１１を通すことにより前記成形品１１の両面に加熱溶融被膜１４を形成することができる。前記熱ロール３１，３１間の間隔は、前記成形品１１の元圧（加熱溶融被膜形成前の成形品の厚み）よりも狭くされ、前記ロール３１．３１間で前記成形品１１が所定量圧縮されるようにする。前記熱ロール３１，３１による成形品１１の圧縮量を調整することにより、前記加熱溶融被膜１４の厚みを調整することができる。すなわち、前記成形品の元圧Ｄと前記熱ロール３１，３１の間隔ｄの差ａ、すなわち（Ｄ−ｄ）＝ａを調整することにより前記加熱溶融被膜１４の厚みを調整することができる。具体的には、前記成形品１１の両面に加熱溶融被膜１４を形成する場合には、前記（Ｄ−ｄ）＝ａを、前記加熱溶融被膜１４の厚みの２倍（シート材両面における加熱溶融被膜１４の厚みの合計）となるようにする。なお、前記成形品１１は、前記加熱溶融被膜１４の形成後、必要に応じて裁断され、所要の形状および寸法のシール材１０とされる。

本発明におけるシール材の具体的な実施例を示す。以下の実施例１〜３におけるポリウレタン発泡体の粉砕物８０重量部に対してバインダーを２０重量部の割合でスプレー塗布し、これによって得られたバインダー付着物０．８ｋｇを、深さ５０ｍｍ×４００ｍｍ×４００ｍｍの内形寸法からなる金型に投入し、蒸気を金型内に導入してバインダーを硬化させ、５０ｍｍ×４００ｍｍ×４００ｍｍの成形品を製造した。

このようにして得られた成形品を、実施例１は厚み２５．２ｍｍ、実施例２は３３ｍｍ、実施例３は２５．２ｍｍに裁断し、図２に示した熱ロール３１，３１間に通して成形品の両面に加熱溶融被膜を形成した。熱ロール３１，３１の直径は２００ｍｍ、熱ロール３１，３１の温度は３３０℃、成形品の移動速度は５００ｍｍ／ｍｉｎ、熱ロール３１，３１間の間隔は２５ｍｍである。

（実施例１、実施例２）
・ポリウレタン発泡体；密度４５ｋｇ／ｍ^３、セル数５０個／２５ｍｍ（品名；ＥＳＨ、株式会社イノアックコーポレーション製）
・ポリウレタン発泡体のポリオール；ポリエステルポリオール（品名；ＯＤＸ−２５１８、大日本インキ株式会社製、ポリウレタン原料１００重量部中に２７重量部）
・ポリウレタン発泡体の撥水剤；ダイマー酸ジステアリル（添加量；ポリウレタン原料１００重量部中に１９．１重量部）
・ポリウレタン発泡体の粉砕物のサイズ；１０〜５０ｍｍ
・バインダー；トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ−８０）とポリエーテルポリオール（品名；ＰＰＧ＃３０００、三井武田ケミカル株式会社製）を３０：７０として反応させたウレタンプレポリマー、ＮＣＯ％＝１０％

（実施例３）
・ポリウレタン発泡体；密度２８ｋｇ／ｍ^３、セル数３５個／２５ｍｍ（品名；ＥＳＤ、株式会社イノアックコーポレーション製）
・ポリウレタン発泡体のポリオール；ポリエステルポリエーテルポリオール（品名；Ｌ−５０、三井武田ケミカル株式会社製、ポリウレタン原料１００重量部中に１３重量部）
・ポリウレタン発泡体の撥水剤；ダイマー酸ジステアリル（添加量；ポリウレタン原料１００重量部中に５重量部）
・ポリウレタン発泡体の粉砕物のサイズ；１０〜５０ｍｍ
・バインダー；トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ−８０）とポリエーテルポリオール（品名；ＰＰＧ＃３０００、三井武田ケミカル株式会社製）を３０：７０として反応させたウレタンプレポリマー、ＮＣＯ％＝１０％

また、実施例１と同じ成形品を厚み２５ｍｍに裁断し、熱ロール間に通すことなく比較例１のシール材とした。一方、実施例１と同じ成形品を厚み２５．１ｍｍに裁断し、実施例１と同様にして熱ロール間に通して加熱溶融被膜を両面に形成し、比較例２のシール材とした。

前記実施例１〜３および比較例１，２のシール材に対して、密度（ＪＩＳＫ７２２２）および通気性（ＪＩＳＫ６４００−７）を測定した。通気性については、５Ｌ／ｍｉｎが測定限界である。また、前記実施例１〜３および比較例１，２のシール材において、表面（実施例１〜３および比較例２では加熱溶融被膜の表面）に水を滴下して、水とシール材表面との接触角を協和界面科学製、ＣＡ−Ｄ型接触角測定器により測定した。通気性は気体に対するシール性、接触角は水分に対するシール性判断に用いられる。各測定結果を表１に示す。

表１の測定結果から理解されるように、加熱溶融被膜が表面に形成された実施例１〜３は、加熱溶融被膜の形成されていない比較例１と比べて通気性が低く、しかも接触角が大きいことから、気体および水分に対して良好なシール性を示すことがわかる。また、加熱溶融被膜の厚みが０．０５ｍｍの比較例２は、加熱溶融被膜の形成されていない比較例１と比べれば通気性が低く、接触角が大きくなっており、気体および水分に対するシール性が向上しているが、実施例１〜３と比べると加熱溶融被膜の厚みが薄いため、シール性の向上が僅かであった。

本発明の一実施形態におけるシール材の断面図である。加熱溶融被膜の形成時の一例を示す説明図である。

符号の説明

１０シール材
１１成形品
１２ポリウレタン発泡体の粉砕物
１３バインダー
１４加熱溶融被膜
３１熱ロール

Claims

ポリウレタン発泡体の粉砕物をバインダーで結合した成形品の少なくとも一表面に、加熱溶融被膜が形成されているシール材であって、
前記ポリウレタン発泡体の原料を構成するポリオールがポリエステルポリオールまたはポリエステルポリエーテルポリオールからなり、
前記バインダーは、分子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からなり、
前記加熱溶融皮膜は、前記成形品の表面で前記ポリウレタン発泡体の粉砕物が溶融して硬化することにより、前記成形品の表面における粉砕物間を塞いで形成されたものであり、
当該シール材の通気性（ＪＩＳＫ６４００−７）が５Ｌ／ｍｉｎ以下であることを特徴とするシール材。
前記ポリウレタン発泡体が撥水剤を含有していることを特徴とする請求項１に記載のシール材。
前記加熱溶融被膜の厚みが０．１ｍｍ〜５ｍｍからなることを特徴とする請求項１または２に記載のシール材。
ポリウレタン発泡体の原料を構成するポリオールがポリエステルポリオールまたはポリエステルポリエーテルポリオールからなるポリウレタン発泡体の粉砕物と、分子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からなるバインダーを混合してプレスすると共に前記バインダーを硬化させることにより、前記ポリウレタン発泡体の粉砕物同士を結合させて成形品を形成し、
前記成形品の少なくとも一表面に熱ロール又は熱板を当接させ、前記成形品の表面で前記ポリウレタン発泡体の粉砕物を、圧縮した状態で溶融硬化させることにより、前記成形品の表面における粉砕物間を塞ぐ加熱溶融皮膜を形成し、
通気性（ＪＩＳＫ６４００−７）が５Ｌ／ｍｉｎ以下であるシール材を形成することを特徴とするシール材の製造方法。
前記熱ロール又は熱板の温度が２５０〜４００℃であることを特徴とする請求項４に記載のシール材の製造方法。