JP6196506B2 - 2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物およびそれを用いた金属管の内面のライニング方法および被覆鋼材、被覆管 - Google Patents
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これに関連した従来法として、例えば特許文献1に記載の方法が挙げられる。
本発明は次の(1)〜(10)である。
(1)主剤と硬化剤とを混合し、これらを反応させて得られる2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物であって、
主剤は、
2以上の水酸基を有する分子量が200以上の長鎖ポリオール(a):50〜90質量%と、
水酸基価が150〜250mg KOH/gのヒマシ油系ポリオール(b):0〜30質量%と、
分子量が200未満の短鎖ポリオール(c):0〜20質量%と、
を含み、
硬化剤は、
有機ポリイソシアネート(e):30〜70質量%と、
前記長鎖ポリオール(a)および/または前記短鎖ポリオール(c):20〜70質量%と、を含み、
または、
両末端にイソシアネート基を有する有機ポリイソシアネート(e)の1種類以上を含み、
主剤が含む水酸基およびアミン基の合計モル量に対する、硬化剤が含むイソシアネート基のモル量の比(NCO/(OH+NH2))が0.9〜1.2の範囲となるようにこれらを混合し、反応させて得られる2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物。
(2)前記主剤における平均水酸基価と平均アミン価との和が110〜300mg KOH/gである、上記(1)に記載の2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物。
(3)前記主剤が、さらに、多価アミン(d)を含む、上記(1)または(2)に記載の2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物。
(4)前記多価アミン(d)のアミン価が530mg KOH/g以上である、上記(3)に記載の2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物。
(5)前記主剤が、さらに、難燃剤、無機充填剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、着色剤、吸水剤および触媒からなる群から選ばれる少なくとも1つを含む、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物。
(6)前記主剤の数平均分子量が500〜2000である、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物。
(7)前記長鎖ポリオール(a)、前記ヒマシ油系ポリオール(b)および前記短鎖ポリオール(c)の分子量が50〜6,000の範囲内である、上記(1)〜(6)のいずれかに記載の2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物。
(8)前記硬化剤のNCO基含有率が10〜50質量%である、上記(1)〜(7)のいずれかに記載の2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物。
(9)下層にエポキシ系被膜を、そしてその上に上記(1)〜(8)のいずれかに記載の2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物の被膜を1mm以上の厚みに形成させた被覆鋼材。
(10)管の内面に先ず、エポキシ系被膜を形成させた後に、その上に上記(1)〜(8)のいずれかに記載の2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物の被膜を1mm以上の厚みに形成させた被覆管。
本発明は、主剤と硬化剤とを混合し、これらを反応させて得られる2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物であって、主剤は、2以上の水酸基を有する分子量が200以上の長鎖ポリオール(a):50〜90質量%と、水酸基価が150〜250mg KOH/gのヒマシ油系ポリオール(b):0〜30質量%と、分子量が200未満の短鎖ポリオール(c):0〜20質量%と、を含み、硬化剤は、有機ポリイソシアネート(e):30〜80質量%と、前記長鎖ポリオール(a)および/または前記短鎖ポリオール(c):20〜70質量%と、を含み、または、両末端にイソシアネート基を有する有機ポリイソシアネート(e)の1種類以上を含み、主剤が含む水酸基およびアミン基の合計モル量に対する、硬化剤が含むイソシアネート基のモル量の比(NCO/(OH+NH2))が0.9〜1.2の範囲となるようにこれらを混合し、反応させて得られる2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物である。
このような2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物を、以下では「本発明の組成物」ともいう。
本発明の組成物について説明する。
本発明の組成物は、主剤と硬化剤とを混合し、これらを反応させて得られるものである。
主剤について説明する。
主剤は、長鎖ポリオール(a)、ヒマシ油系ポリオール(b)および短鎖ポリオール(c)を含む。
長鎖ポリオール(a)は、2以上の水酸基を有するポリオールである。また、分子量が200以上のポリオールである。この分子量は6,000以下であることが好ましい。
分子量が200以上であるポリエーテルポリオールとして、例えば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挙げられる。
ヒマシ油系ポリオール(b)は、水酸基価が150〜250mg KOH/gであるポリオールである。
短鎖ポリオール(c)は、分子量が200未満のポリオールである。この分子量は50以上であることが好ましい。
主剤は、さらに多価アミン(d)を含むことが好ましい。
多価アミン(d)は、2個以上の活性水素基を有するものであれば特に限定されない。
多価アミン(d)はアミン価が530mg KOH/g以上のものであることが好ましい。
多価アミン(d)として、ジエチルトルエンジアミンが好適例として挙げられる。ジエチルトルエンジアミンとして、例えばイハラケミカル工業社製、ハートキュア10が挙げられる。
主剤はこのような紫外線吸収剤を0.1〜3.0質量%含有することが好ましく、0.1〜1.0質量%含有することがより好ましい。
主剤はこのような酸化防止剤を0.1〜3.0質量%含有することが好ましく、0.1〜1.0質量%含有することがより好ましい。
着色剤としてトーナーが挙げられる。トーナーとしてトーナーカラー ZAグレーK−195(御国色素社製)が好適例として挙げられる。
主剤はこのような着色剤を0.5〜3.0質量%含有することが好ましく、0.5〜1.5質量%含有することがより好ましい。
主剤はOH基、NH2基を含有したポリオール成分であるため、空気中の水分を吸収し、イソシアネートを配合すると発泡現象を起こす可能性がある。発泡を防止するために水分含有率を0.08質量%以下とすることが好ましいが、保存中に吸水し、水分の含有率が高くなる可能性もある。そこで、主剤は吸水剤を含むことが好ましい。
主剤はこのような吸水剤を1.0〜5.0質量%含有することが好ましく、1.0〜3.0質量%含有することがより好ましい。
一方、ジブチルチンジラウレート、スタナスオクトエース、ジブチルチンジアセテート、オクチル酸鉛、ナフテン酸鉛、オクチル酸亜鉛等の有機金属化合物は加水分解促進効果が生ずるため、用いないことが好ましい。
主剤はこのような触媒を0〜0.1質量%以下含有することが好ましく、0〜0.05質量%以下含有することがより好ましい。触媒の添加量によって硬化速度が変わるため、作業性、硬化時間の要求から添加量を決める。
乾式での摩耗性により優れ、加えて水中での摩耗性にもより優れる金属管が得られる2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物が得られるからである。
乾式での摩耗性により優れ、加えて水中での摩耗性にもより優れる金属管が得られる2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物が得られるからである。
硬化剤について説明する。
硬化剤は、2つの態様を有する。
第1態様は、有機ポリイソシアネート(e):30〜80質量%(好ましくは40〜70質量)と、前記長鎖ポリオール(a)および/または前記短鎖ポリオール(c):20〜70質量%(好ましくは30〜60質量%)と、を含む態様である。
第2態様は、両末端にイソシアネート基を有する有機ポリイソシアネート(e)の1種類以上を含む態様である。
第1態様と、第2態様とのいずれであっても、本発明の組成物における硬化剤に相当する。
有機ポリイソシアネート(e)について説明する。
有機ポリイソシアネート(e)として、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、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、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネートおよびこれらの混合物、変性物が挙げられる。
乾式での摩耗性により優れ、加えて水中での摩耗性にもより優れる金属管が得られる2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物が得られるからである。
ここでNCO基含有率は、JIS K−7301に規定される滴定法によって測定して得られる値を意味するものとする。
また、塗装作業上、適正な粘度が得られ、諸性能向上のため、多価アミン(d)や、難燃剤、無機充填剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、着色剤、吸水剤および触媒からなる群から選ばれる少なくとも1つを含むことが好ましい。
さらに、硬化剤中の有機ポリイソシアネート(e)は高硬度、高物性発現性能を有する。このような本発明の組成物における硬化剤は、ソフトセグメント及びハードセグメントを有し、高硬度、弾性、伸び、吸水率、耐摩耗性を兼ね備える。
次に、本発明の部材について説明する。
本発明の方法では、初めに、鋼材または管材の内面に2液混合型エポキシ系塗料を塗装する。
本発明の方法において用いる2液混合型エポキシ系塗料について説明する。
2液混合型エポキシ系塗料はエポキシポリオールとポリイソシアネートとを混合して得られるものであることが好ましい。
シランカップリング剤の配合比は、エポキシポリオールへシランカップリング剤と、ウレタン化促進触媒と、増量剤とを添加した後の全量に対して、1.0〜1.5質量%とすることが好ましい。
ウレタン化促進触媒の配合比は、エポキシポリオールへシランカップリング剤と、ウレタン化促進触媒と、増量剤とを添加した後の全量に対して、0.01〜0.5質量%とすることが好ましく、0.2〜0.3質量%とすることがより好ましい。
増量剤の配合比は、エポキシポリオールへシランカップリング剤と、ウレタン化促進触媒と、増量剤とを添加した後の全量に対して、5〜25質量%とすることが好ましい。
主剤はこのようなエポキシ樹脂の他に体質顔料や着色顔料に適量の揺変剤や変性剤や密着性付与剤や応力改質材を含んでもよい。
ここで塗装の方法は特に限定されず、エアレススプレー、ローラー、刷毛を用いて塗装することができる。
エポキシ系被膜の厚さは、20〜600μmとすることが好ましい。
ここで塗装の方法は、本発明の組成物を管材を回転させながらスプレーもしくは刷毛により塗装することが好ましい。また、ここでスタティックミキサー等を用いて本発明の組成物を混合しながら、これを管材の内面に塗装することが好ましい。
より耐摩耗性に優れ、加えて、より耐水性に優れる管材が得られるからである。
ここで管材は、管材の長手方向の中心軸を中心として回転させることが好ましい。この中心軸に平行な別の軸を中心として管材を回転させてもよい。
なお、本発明の部材において管材は金属バルブを含むものとする。
<実施例1>
以下の組成の主剤および硬化剤を用意した。
・長鎖ポリオール(a)として、ポリエステルポリオール(クラレ社製、クラポールP−1012):78.9質量%
・ヒマシ油系ポリオール(b)として、ヒマシ油(伊藤製油株式会社製、ヒマシ油 工1):9.9質量%
・短鎖ポリオール(c)として、1,4−ブチレングリコール(三菱化学社製、1,4BG):6.6質量%
・紫外線吸収剤として、ヒンダードアミン系光安定剤(TINUVIN765、チバガイギー社製):0.6質量%
・着色剤として、ZAグレーK−195(御国色素株式会社製):1質量%
・吸水材として、ゼオラムA−4(東ソー社製):3質量%
・有機ポリイソシアネート(e)として、ジフェニルメタン4,4’ジイソシアネート(日本ポリウレタン工業社製、ミリオネートMT):57.5質量%
・長鎖ポリオール(a)として、ポリエステルポリオール(クラレ社製、クラポールP−1012):42.5質量%
なお、硬化剤は、上記の有機ポリイソシアネート(e)と長鎖ポリオール(a)とを合成してなる、末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーである。
そして、離型紙を敷いた15×30cmの鉄板上に約2mmの厚さで塗布した後、80℃×1時間にて加熱することで硬化させて、硬化した2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物を得た。
その結果を第1表に示す。
実施例1において用いた長鎖ポリオール(a)およびヒマシ油系ポリオール(b)を用いず、代わりにポリテトラメチレングリコールを用いた。すなわち、比較例1における主剤および硬化剤の組成は、次の通りである。
・ポリテトラメチレングリコール(三菱化学社製、PTMG−1000):76質量%
・短鎖ポリオール(c)として、1,4−ブチレングリコール(三菱化学社製、1,4BG):12質量%
・触媒として、トリエチレンジアミンプロピレングリコール溶液(三共エアープロダクツ株式会社、DABCO 33LV):0.1質量%
・可塑剤として、フタル酸ジイソノニル(大八化学社製、DINP):11質量%
・着色剤として、トーナー(大日精化工業株式会社製、FTR−5570Aブラック):0.9質量%
・有機ポリイソシアネート(e)として、ジフェニルメタン4,4’ジイソシアネート(日本ポリウレタン工業社製、ミリオネートMT):57.1質量%
・ポリテトラメチレングリコール(三菱化学社製、PTMG−1000):42.9質量%
なお、硬化剤は、上記の有機ポリイソシアネート(e)とポリテトラメチレングリコールとを合成してなる、末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーである。
そして、離型紙を敷いた15cm×30cmの鉄板上に約2mmの厚さで塗布した後、80℃×1時間にて加熱することで硬化させて、硬化した組成物を得た。
その結果を第1表に示す。
吸水率を見ても、比較例1と実施例1との場合では明らかな差が見られ、従来の難点であった水の透過率を大幅に改善できると考えられる。
<実施例2>
350mm四方のSS400鋼板の主面に、プライマーとして、2液混合型エポキシ系塗料を塗装した。この塗料は、主剤としてのエポキシポリオールに硬化剤としてポリイソシアネートを添加したものである。塗装はエアレススプレーを用いて行った。
ここで塗装は流し塗とした。そして、約3mmの被膜を形成した。
また、離型紙を敷いた15cm×30cmの鉄板上に、約3mmの厚さで同様に2液反応型ポリウレタン塗料を塗装し、養生を行った。この試験片を用いて、後述する吸水率を測定した。
実施例2とは異なる条件にて養生を行った。具体的には常温内に1時間保持する養生を行った。
そして、得られた試験片について、後述する摩耗試験および吸水率測定に供した。
実施例2では数平均分子量(Mn)が1000であるC6エステル系ポリエステルポリオールを主剤として用いたが、実施例4では、数平均分子量(Mn)が2000であるC6エステル系ポリエステルポリオールを主剤として用いた。そして、それ以外は全て実施例2と同様とする操作を行い、同様の試験に供した。
実施例2において用いたC6エステル系ポリエステルポリオールを用いず、代わりにポリエーテルポリオールを用いた。すなわち、主剤としてのポリエーテルポリオールと、硬化剤としてのジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)とを1.1:0.9(重量比)で混合したものである。また、主剤(ポリエーテルポリオール)の数平均分子量(Mn)は2000である。そして、それ以外はすべて実施例2と同様とする操作を行い、同様の試験に供した。
図2に示すように、2.5m上から砕石4(砕石3号(約30mm〜50mmφ))を、アクリル管5(断面直径:20cm)を用いて、上記の実施例2〜4および比較例2によって得られた各試験片6に対して衝突角度30度で投下し、摩耗重量を測定した。具体的には、初めに50kgの砕石を投下して摩耗量を測定し、その後、さらに50kgの砕石を投下し、摩耗量を測定し、ここで得られた摩耗量を、累積での砕石の投下量が100kgである場合の摩耗量とした。このような操作を繰り返し、累積での砕石の投下量が150kgおよび200kgの場合の摩耗量についても測定した。
結果を第2表に示す。
2 エポキシ系被膜
3 基材
4 砕石
5 アクリル管
6 試験片
Claims (8)
- 下層にエポキシ系被膜を、そしてその上に2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物の被膜を有する被覆鋼材であって、
前記2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物は、主剤と硬化剤とを混合し、これらを反応させて得られるものであり、
前記主剤は、
2以上の水酸基を有する分子量が200以上6,000以下の長鎖ポリオール(a):50〜90質量%と、
分子量が50〜6,000であり、水酸基価が150〜250mg KOH/gのヒマシ油系ポリオール(b):0〜30質量%と、
分子量が50以上200未満の短鎖ポリオール(c):0〜20質量%と、
アミン価が530mg KOH/g以上である多価アミン(d)と、
を含み、
前記硬化剤は、
有機ポリイソシアネート(e):30〜70質量%と、
前記長鎖ポリオール(a)および/または前記短鎖ポリオール(c):20〜70質量%と、を含み、
または、
両末端にイソシアネート基を有する有機ポリイソシアネート(e)の1種類以上を含み、
前記主剤の数平均分子量が500〜2000であり、
前記2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物は、前記主剤が含む水酸基およびアミン基の合計モル量に対する、硬化剤が含むイソシアネート基のモル量の比(NCO/(OH+NH2))が0.9〜1.2の範囲となるようにこれらを混合し、反応させて得られるものであり、
20〜600μmの厚さの前記エポキシ系被膜と、その上の1〜10mmの厚さの前記2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物の被膜とを有し、前記2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物の被膜へ2.5m上から50kgの砕石3号を衝突角度30度で投下させても摩耗し難く、吸水率も低く、さらに乾式での摩耗性に優れ、加えて水中での摩擦性にも優れるため、土砂または鉱石と水との混合物のスラリーを輸送するために適している、被覆鋼材。 - 前記主剤における平均水酸基価と平均アミン価との和が110〜300mg KOH/gである、請求項1に記載の被覆鋼材。
- 前記主剤が、さらに、難燃剤、無機充填剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、着色剤、吸水剤および触媒からなる群から選ばれる少なくとも1つを含む、請求項1または2に記載の被覆鋼材。
- 前記硬化剤のNCO基含有率が10〜50質量%である、請求項1〜3のいずれかに記載の被覆鋼材。
- 管の内面に密着したエポキシ系被膜と、その上の2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物の被膜とを有する被覆管であって、
前記2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物は、主剤と硬化剤とを混合し、これらを反応させて得られるものであり、
前記主剤は、
2以上の水酸基を有する分子量が200以上6,000以下の長鎖ポリオール(a):50〜90質量%と、
分子量が50〜6,000であり、水酸基価が150〜250mg KOH/gのヒマシ油系ポリオール(b):0〜30質量%と、
分子量が50以上200未満の短鎖ポリオール(c):0〜20質量%と、
アミン価が530mg KOH/g以上である多価アミン(d)と、
を含み、
前記硬化剤は、
有機ポリイソシアネート(e):30〜70質量%と、
前記長鎖ポリオール(a)および/または前記短鎖ポリオール(c):20〜70質量%と、を含み、
または、
両末端にイソシアネート基を有する有機ポリイソシアネート(e)の1種類以上を含み、
前記主剤の数平均分子量が500〜2000であり、
前記2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物は、前記主剤が含む水酸基およびアミン基の合計モル量に対する、硬化剤が含むイソシアネート基のモル量の比(NCO/(OH+NH2))が0.9〜1.2の範囲となるようにこれらを混合し、反応させて得られるものであり、
管の内面に密着した20〜600μmの厚さの前記エポキシ系被膜と、その上の1〜10mmの厚さの前記2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物の被膜とを有し、前記2液反応型ポリウレタンエラストマー組成物の被膜へ2.5m上から50kgの砕石3号を衝突角度30度で投下させても摩耗し難く、吸水率も低く、さらに乾式での摩耗性に優れ、加えて水中での摩擦性にも優れるため、土砂または鉱石と水との混合物のスラリーを輸送するために適している、被覆管。 - 前記主剤における平均水酸基価と平均アミン価との和が110〜300mg KOH/gである、請求項5に記載の被覆管。
- 前記主剤が、さらに、難燃剤、無機充填剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、着色剤、吸水剤および触媒からなる群から選ばれる少なくとも1つを含む、請求項5または6に記載の被覆管。
- 前記硬化剤のNCO基含有率が10〜50質量%である、請求項5〜7のいずれかに記載の被覆管。
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JP2015054926A (ja) | 2015-03-23 |
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