JP5736231B2 - ポリウレタン発泡体及び研磨パッド - Google Patents
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Description
〔1〕 (A)ポリイソシアネートと(B)ポリオールと(C)分子量が400以下の多価アルコール系の鎖延長剤と(D)水とを含有する配合組成物を反応させることにより得られるポリウレタン発泡体であって、
前記配合組成物中に、前記(A)成分として、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)が主成分として配合されてなり、該MDIの配合量が、前記(A)、(B)及び(C)の各成分の合計重量を100重量部としたときに、45〜70重量部であり、(B)ポリオールの配合量が、(A)、(B)及び(C)の各成分の合計重量を100重量部としたとき、10〜50重量部であり、
前記(B)成分として、数平均分子量が1500以上で、平均官能基数が2以上の、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールおよびポリテトラメチレンエーテルグリコールのうち少なくとも1種が主成分として配合されてなることを特徴とするポリウレタン発泡体、
〔2〕 (A)ポリイソシアネートと(B)ポリオールと(C)分子量が400以下の多価アルコール系の鎖延長剤と(D)水とを含有する配合組成物を反応させることにより得られるポリウレタン発泡体であって、
前記配合組成物中に、前記(A)成分として、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)が主成分として配合されてなり、該MDIの配合量が、前記(A)、(B)及び(C)の各成分の合計重量を100重量部としたときに、45〜70重量部であり、(B)ポリオールの配合量が、(A)、(B)及び(C)の各成分の合計重量を100重量部としたとき、10〜50重量部であり、
前記(B)成分として、数平均分子量が2500以上で、平均官能基数が3以上の、末端にエチレンオキシドを付加させたポリプロピレングリコールが主成分として配合されてなることを特徴とするポリウレタン発泡体、
〔3〕 前記(C)成分として、ジエチレングリコール、エチレングリコールおよび1,3−プロパンジオールのうち少なくとも1種が含有されている、前記〔1〕または〔2〕記載のポリウレタン発泡体、
〔4〕 前記配合組成物の反応を密閉金型内で行うにあたり、該密閉金型100容量部あたり前記配合組成物を10〜80重量部注入することを特徴とする、前記〔1〕〜〔3〕のいずれか記載のポリウレタン発泡体の製造方法、
〔5〕 前記〔1〕〜〔3〕のいずれか記載のポリウレタン発泡体からなる研磨パッド。
前記〔3〕記載の発明によれば、前記〔1〕,〔2〕記載の発明の効果に加えて、従来のMOCA系ポリウレタン発泡体と同等の耐摩耗性を有するポリウレタン発泡体を提供することができる。
前記〔4〕記載の発明によれば、前記〔1〕〜〔3〕記載の発明の効果に加えて、平均気泡径がより微小化されたポリウレタン発泡体を提供することができる。
前記〔5〕記載の発明によれば、密閉金型への配合組成物の注入量を変えるだけで、比重が0.1〜0.8の範囲にあるポリウレタン発泡体を容易に製造することができる。
前記〔6〕記載の発明によれば、前記〔1〕〜〔4〕の効果を有する研磨パッドを提供することができる。
<原料>
ポリウレタン発泡体の製造に用いた原料は次のとおりである。
(1)ポリイソシアネート:カルボジイミド変性MDI(日本ポリウレタン工業社製、商品名「ミリオネートMTL」)
(2)ポリオール:末端にエチレンオキシドを付加させたポリプロピレングリコール(三井化学ウレタン社製、商品名「アクトコールEP−3033」、分子量6,600、末端EO(エチレンオキシド)単位の含量=16%、官能基数4)
(3)鎖延長剤:ジエチレングリコール
(4)発泡剤:水
(5)泡化触媒:エアープロダクツジャパン社製、商品名「DABCO33LV」
(6)樹脂化触媒:旭電化工業社製、「アデカスタブ465E」
(7)製泡剤:シリコーン整泡剤(東レ・ダウコーニング社製、商品名「SH193」)
上記原料のうち、アクトコールEP−3033、ジエチレングリコール、水、DABCO33LV、アデカスタブ465E及びSH193をそれぞれ表1に示す配合量(単位:g)で配合し、40℃に温度調整した状態で、6,000rpmで5秒間攪拌し、得られた液状組成物をR液とした。
次に、上記で得られ、40℃に温度調整したR液に40℃に温度調整したミリオネートMTLからなるP液を表1に示す配合量(単位:g)で素早く添加し、6,000rpmで5秒間攪拌した後、40℃に温度調整した密閉金型(縦10cm,横10cm、高さ1cm)内に55g注入し、該金型を密閉して10分間放置することで発泡ポリウレタンブロックを作製した。続いて、該ウレタンブロックを脱型し、厚み1.5mmにスライスしたポリウレタン発泡シートを供試体として以下に示す物性の測定を行い、該シートの特性を評価した。各特性の測定結果を表1に示す。
(1)比重の測定
JIS K 7222に記載の方法により測定した。
(2)A型硬度の測定
硬度計(高分子計器社製、商品名「アスカーゴム硬度計A型」)により測定した。
A型硬度が80°A以上の場合、研磨パッドとして優れた硬度を示すものと評価した。
(3)平均気泡径の測定
走査型電子顕微鏡(KEYENCE社製、3Dリアルサーフェスビュー顕微鏡、商品名「VE−8800」)を使用し、ポリウレタン発泡シートの断面を倍率200倍で観察した写真を画像処理装置で解析することにより、写真中に存在する全ての気泡径を計測し、その平均値を平均気泡径とした。
平均気泡径が100μm以下の場合、研磨パッドに適すると評価した。
(4)180°屈曲性の測定
ポリウレタン発泡シートを二つ折りにし、折り曲げた両端をほぼ面が合うまで人差し指と親指で押さえ込み、折り曲げ部分に割れが生じるか目視観察した。試料のサイズは、厚み1.5mm×長さ60mm×幅10mmとした。
割れが生じない場合、研磨パッドとして好適な弾性を示すものとして評価を「○」とし、割れが生じた場合、研磨パッドとして好適な弾性を示さないものとして評価を「×」とした。
次に180°屈曲性についてみると、比較例3のみ、唯一割れが観察された。このことから、MDI,ポリオール及び鎖延長剤の各成分の合計重量を100重量部としたときに、MDIが70重量部を超えて含有されている場合、研磨パッドとして好適な弾性を示さないといえる。
また、平均気泡径についてみると、上記いずれの実施例および比較例についても100μm以下を示し、研磨パッドとして適していることが分かった。
下記および表2、表3に示す14種類のポリオール(それぞれ、分子量、EO含量、官能基数が異なる)を用いて、各原料を表2および表3に示す配合量(単位:g)で配合したこと以外は、「1.ポリイソシアネートの好適な配合量の検討(実施例1〜5、比較例1〜3)」と同一の製造方法によりポリウレタン発泡シートを作製し、該シートの特性を評価した。各特性の測定結果を表2および表3に示す。なお、表2および表3において、ポリオールの表記は実際の商品名(文字+数字)のうち文字部分を簡略化ないし省略して表記した。
(1)商品名「アクトコールEP3033」、三井化学ウレタン社製
(2)商品名「PREMINOL7003」、旭硝子社製
(3)商品名「PREMINOL7001」、旭硝子社製
(4)商品名「アデカポリエーテルAM302」、旭電化社製
(5)商品名「PREMINOL5005」、旭硝子社製
(6)商品名「サンニックスFA−702」、三洋化成工業社製
(7)商品名「アデカポリエーテルG3000」、旭電化社製
(8)商品名「アクトコールDiol2000」、三井化学ウレタン社製
(9)商品名「アクトコールDiol1000」、三井化学ウレタン社製
(10)商品名「アデカポリエーテルP−700」、旭電化社製
(11)商品名「アクトコールED−36」、三井化学ウレタン社製
(12)商品名「クラレポリオールP2010」、クラレ社製
<エーテル系ポリカーボネートポリオール>
(13)商品名「PES−EXP815」、日本ポリウレタン工業社製
<共重合ポリテトラメチレンエーテルグリコール>
(14)商品名「PTXG−1800」、旭化成社製
比較例4および6〜8はポリオールとして末端にエチレンオキシドを付加させていないポリプロピレングリコールのみを用いたものであり、比較例5は平均官能基数が2の、末端にエチレンオキシドを付加させたポリプロピレングリコールを用いたものであり、比較例9は平均官能基数が2の、ポリプロピレングリコール/ポリエチレングリコールのランダム共重合体を用いたものであり、このようなポリプロピレングリコールを当該ポリオールの主成分とする場合は、本試験例の製造法として採用したワンショット法を適用すると、研磨パッドとして好適な弾性を示さないことが分かった。
また、実施例23および24の結果から、ポリオールとして末端にエチレンオキシドを付加させたポリプロピレングリコールを主成分とし、比較例4〜9で用いたポリプロピレングリコールを少量配合した場合には、ワンショット法を適用してもA型硬度および180°屈曲性に悪影響を及ぼさないことが分かった。
上記の結果から、本試験例において研磨パッドとして好適な弾性を発揮させるには、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、または数平均分子量が2500以上で、平均官能基数が3以上の、末端にエチレンオキシドを付加させたポリプロピレングリコールをポリオールの主成分とすることが好ましいといえる。
表4に示す4種類の鎖延長剤を用いて、各原料を表4に示す配合量(単位:g)で配合したこと以外は、「1.ポリイソシアネートの好適な配合量の検討(実施例1〜5、比較例1〜3)」と同一の製造方法によりポリウレタン発泡シートを作製し、該シートの特性を評価した。各特性の測定結果を表4に示す。
密閉金型への注入量を表5に示す量にしたこと、及び各供試体について以下に示す摩耗試験を追加して行ったこと以外は、「1.ポリイソシアネートの好適な配合量の検討(実施例1〜5、比較例1〜3)」と同一の製造方法によりポリウレタン発泡シートを作製し、 該シートの特性を評価した。各特性の測定結果を表5に示す。
本実施例において、BH型粘度計(東機産業社製 )を用いて40℃におけるR液及びP液の粘度を測定したところ、R液が860mPa・sで、P液が18mPa・sであった。
なお、比較例11については、特開2000−178374号公報の実施例1に準拠したポリウレタン発泡体を試作し、厚み1.5mmにスライスしたものを供試体とした。
<摩耗試験の方法>
テーバー摩耗試験機(安田精器製作所社製)を用い、JIS K 7204に準拠して行った。具体的には、磨耗輪にH18を用い、荷重1500g、回転速度60rpmで1000回転させたときの磨耗量(表5では「テーバー摩耗」(単位:g)と表記)を測定し評価した。
下記および表6に示す2種類のポリイソシアネートを用いて、各原料を表6に示す配合量(単位:g)で配合したこと以外は、「1.ポリイソシアネートの好適な配合量の検討(実施例1〜5、比較例1〜3)」と同一の製造方法によりポリウレタン発泡シートを作製し、該シートの特性を評価した。各特性の測定結果を表6に示す。
<MDI>
(1)カルボジイミド変性MDI(日本ポリウレタン工業社製、商品名「ミリオネートMTL」)
(2)ピュアMDI(日本ポリウレタン工業社製、商品名「ミリオネートMT」)
表1の実施例3と同一組成からなる配合組成物について、RIM成形機を使用して発泡ポリウレタンブロックを作製し、該ウレタンブロックを厚み1.5mmにスライスしたポリウレタン発泡シートを供試体として、上記と同様の物性を測定し、該シートの特性を評価した(実施例18)。
具体的には、アクトコールEP−3033、ジエチレングリコール、水、DABCO33LV、アデカスタブ465E及びSH193をそれぞれ表6に示す配合量(単位:g)で配合し、40℃に温度調整した状態で、6,000rpmで5秒間攪拌し、得られた液状組成物をR液とした。
次に、上記で得られ、40℃に温度調整したミリオネートMTLからなるP液を調製した。
そして、上記R液の全量と上記P液の55.4gをRIM成形機により、吐出圧14MPaで衝突混合させた後、40℃に温度調整した縦30cm、横30cm、高さ2cmの密閉金型内に吐出量1,000g(吐出速度 250g/sec)で吐出し、10分間放置することで、発泡ポリウレタンブロックを作製した。
続いて、該ウレタンブロックを脱型し、厚み1.5mmにスライスしたポリウレタン発泡シートを供試体として以下に示す物性の測定を行い、該シートの特性を評価した。各特性の測定結果を表7に示す。
表1の実施例3と同一組成からなる配合組成物について、プレポリマー法を採用して発泡ポリウレタンブロックを作製し、該ウレタンブロックを厚み1.5mmにスライスしたポリウレタン発泡シートを供試体として、上記と同様の物性を測定し、該シートの特性を評価した(実施例27)。
具体的には、アクトコールEP−3033およびミリオネートMTLをそれぞれ表7に示す配合量(単位:g)で窒素充填下、80℃で2時間反応させプレポリマー化し、得られた液状のプレポリマーをX液とした。次に、ジエチレングリコール、水、DABCO33LV、アデカスタブ465E及びSH193をそれぞれ表7に示す配合量(単位:g)で配合し、40℃に温度調整した状態で、6,000rpmで5秒間攪拌し、得られた液状組成物をY液とし、表7に示す配合量(単位:g)でX液に素早く添加し、6,000rpmで5秒間攪拌した後、40℃に温度調整した密閉金型(縦10cm,横10cm、高さ1cm)内に55g注入し、該金型を密閉して10分間放置することで発泡ポリウレタンブロックを作製した。続いて、当該ウレタンブロックをオーブンに入れて、100℃で10時間、保持した後、得られた該ウレタンブロックを脱型し、厚み1.5mmにスライスしたポリウレタン発泡シートを供試体として以下に示す物性の測定を行い、該シートの特性を評価した。各特性の測定結果を表7に示す。
表2の比較例4,7と同一組成からなる配合組成物を用いたこと以外は、「7.プレポリマー法で製造されたポリウレタン発泡シートの特性1(実施例3,27)」と同一の製
造法によりポリウレタン発泡シートを作製し、該シートの特性を評価した(参考例28、比較例12)。各特性の測定結果を表8に示す。
参考例28と比較例12はポリオールとして共に末端にエチレンオキシドを付加させていないポリプロピレングリコールを用いたものであり、数平均分子量と平均官能基数が異なっている。
これらの結果から、数平均分子量が2500以上で、平均官能基数が3以上の、末端にエチレンオキシドを付加させていないポリプロピレングリコールをポリオールの主成分とする場合は、プレポリマー法を採用することにより、研磨パッドとして好適な硬度と弾性を有するポリウレタン発泡シートを製造することができると考えられる。
Claims (5)
- (A)ポリイソシアネートと(B)ポリオールと(C)分子量が400以下の多価アルコール系の鎖延長剤と(D)水とを含有する配合組成物を反応させることにより得られるポリウレタン発泡体であって、
前記配合組成物中に、前記(A)成分として、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)が主成分として配合されてなり、該MDIの配合量が、前記(A)、(B)及び(C)の各成分の合計重量を100重量部としたときに、45〜70重量部であり、(B)ポリオールの配合量が、(A)、(B)及び(C)の各成分の合計重量を100重量部としたとき、10〜50重量部であり、
前記(B)成分として、数平均分子量が1500以上で、平均官能基数が2以上の、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールおよびポリテトラメチレンエーテルグリコールのうち少なくとも1種が主成分として配合されてなることを特徴とするポリウレタン発泡体。 - (A)ポリイソシアネートと(B)ポリオールと(C)分子量が400以下の多価アルコール系の鎖延長剤と(D)水とを含有する配合組成物を反応させることにより得られるポリウレタン発泡体であって、
前記配合組成物中に、前記(A)成分として、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)が主成分として配合されてなり、該MDIの配合量が、前記(A)、(B)及び(C)の各成分の合計重量を100重量部としたときに、45〜70重量部であり、(B)ポリオールの配合量が、(A)、(B)及び(C)の各成分の合計重量を100重量部としたとき、10〜50重量部であり、
前記(B)成分として、数平均分子量が2500以上で、平均官能基数が3以上の、末端にエチレンオキシドを付加させたポリプロピレングリコールが主成分として配合されてなることを特徴とするポリウレタン発泡体。 - 前記(C)成分として、ジエチレングリコール、エチレングリコールおよび1,3−プロパンジオールのうち少なくとも1種が含有されている、請求項1または2記載のポリウレタン発泡体。
- 前記配合組成物の反応を密閉金型内で行うにあたり、該密閉金型100容量部あたり前記配合組成物を10〜80重量部注入することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか記載のポリウレタン発泡体の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか記載のポリウレタン発泡体からなる研磨パッド。
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