JP6308380B2 - Urethane elastomer molded product - Google Patents
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Description
本発明は、動力学特性に優れるウレタンエラストマー成形品に関する。 The present invention relates to a urethane elastomer molded article having excellent dynamic characteristics.
ウレタンエラストマー成形品は、他のゴム材料に比べ、動力学特性に優れることからタイヤ、鉄鋼ロール、製紙ロール、スノープラウ等の部材として広く利用されている。 Urethane elastomer molded products are widely used as members of tires, steel rolls, papermaking rolls, snow plows and the like because of their excellent dynamic characteristics as compared with other rubber materials.
前記ウレタンエラストマー成形品としては、例えば、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(MOCA)とを含むウレタン組成物を用いて得られたものが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。 Examples of the urethane elastomer molded article include those obtained by using a urethane composition containing a urethane prepolymer having an isocyanate group and 3,3′-dichloro-4,4′-diaminodiphenylmethane (MOCA). (For example, see Patent Document 1).
しかしながら、前記ウレタンエラストマー成形品は、特にロール等に使用された場合にはその使用経過と共に劣化する問題があった。 However, the urethane elastomer molded product has a problem that it deteriorates as it is used, particularly when used for a roll or the like.
本発明が解決しようとする課題は、貯蔵弾性率及びクリープ性に優れるウレタンエラストマー成形品を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a urethane elastomer molded article excellent in storage elastic modulus and creep property.
本発明は、ポリオール(a1)とポリイソシアネート(a2)とを反応させて得られるウレタンプレポリマー(A)を含む主剤(i)と、ポリアミン化合物(B)を含む硬化剤(ii)と、平均粒子径が10μm以下の微細化セルロース(iii)とを含有するウレタン組成物を用いて得られたことを特徴とするウレタンエラストマー成形品を提供するものである。 The present invention includes a main agent (i) containing a urethane prepolymer (A) obtained by reacting a polyol (a1) and a polyisocyanate (a2), a curing agent (ii) containing a polyamine compound (B), an average The present invention provides a urethane elastomer molded article obtained by using a urethane composition containing refined cellulose (iii) having a particle diameter of 10 μm or less.
本発明のウレタンエラストマー成形品は、貯蔵弾性率及びクリープ性に優れるものであり、可使時間も長く、作業性に優れるものである。従って、本発明のウレタンエラストマー成形品は、タイヤ、鉄鋼ロール、製紙ロール、スノープラウ等の部材として好適に使用することができる。 The urethane elastomer molded article of the present invention is excellent in storage elastic modulus and creep property, has a long pot life, and is excellent in workability. Therefore, the urethane elastomer molded product of the present invention can be suitably used as a member for tires, steel rolls, papermaking rolls, snow plows and the like.
前記ポリオール(a1)としては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、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、ポリアクリポリオール、ダイマージオール等を用いることができる。これらのポリオールは、単独で用いても2種以上を併用してもよい。なお、前記ポリオール(a1)として2種以上を併用する場合には、例えば、後述するセルロースを微細化する際のポリオールとして単独のもの用い、微細化後、後述するポリイソシアネート(a2)と反応させる際に、その他のポリオールを混合して用いてもよい。これらの中でも、セルロースの微細化の容易性、微細化セルロースの分散安定性、貯蔵弾性率及びクリープ性をより一層向上できる点から、ポリエーテルポリオールを用いることが好ましい。 As said polyol (a1), polyether polyol, polyester polyol, polycaprolactone polyol, polycarbonate polyol, polybutadiene polyol, polyacryl polyol, dimer diol etc. can be used, for example. These polyols may be used alone or in combination of two or more. In addition, when using 2 or more types together as said polyol (a1), for example, the single thing is used as a polyol at the time of refining cellulose mentioned below, and it makes it react with polyisocyanate (a2) mentioned later after refining. In this case, other polyols may be mixed and used. Among these, it is preferable to use a polyether polyol because the ease of micronization of cellulose, the dispersion stability of micronized cellulose, the storage elastic modulus, and the creep property can be further improved.
前記ポリエーテルポリオールとしては、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、ポリエチレンポリプロピレングリコール等を用いることができる。これらの中でも、セルロースの微細化の容易性、微細化セルロースの分散安定性、貯蔵弾性率及びクリープ性をより一層向上できる点から、ポリテトラメチレングリコールを用いることが好ましい。 Examples of the polyether polyol include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, and polyethylene polypropylene glycol. Among these, it is preferable to use polytetramethylene glycol from the viewpoint that the ease of micronization of cellulose, the dispersion stability of micronized cellulose, the storage elastic modulus, and the creep property can be further improved.
前記ポリオール(a1)の数平均分子量としては、貯蔵弾性率及びクリープ性の点から、500〜5,000の範囲であることが好ましく、700〜3,000の範囲がより好ましい。なお、前記ポリオール(a1)の数平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により、下記の条件で測定した値を示す。 The number average molecular weight of the polyol (a1) is preferably in the range of 500 to 5,000, more preferably in the range of 700 to 3,000, from the viewpoint of storage modulus and creep properties. In addition, the number average molecular weight of the said polyol (a1) shows the value measured on condition of the following by gel permeation chromatography (GPC) method.
測定装置:高速GPC装置(東ソー株式会社製「HLC−8220GPC」)
カラム:東ソー株式会社製の下記のカラムを直列に接続して使用した。
「TSKgel G5000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G4000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G3000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G2000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
検出器:RI(示差屈折計)
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/分
注入量:100μL(試料濃度0.4質量%のテトラヒドロフラン溶液)
標準試料:下記の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成した。
Measuring device: High-speed GPC device (“HLC-8220GPC” manufactured by Tosoh Corporation)
Column: The following columns manufactured by Tosoh Corporation were connected in series.
"TSKgel G5000" (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 "TSKgel G4000" (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 "TSKgel G3000" (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 “TSKgel G2000” (7.8 mm ID × 30 cm) × 1 detector: RI (differential refractometer)
Column temperature: 40 ° C
Eluent: Tetrahydrofuran (THF)
Flow rate: 1.0 mL / min Injection amount: 100 μL (tetrahydrofuran solution with a sample concentration of 0.4 mass%)
Standard sample: A calibration curve was prepared using the following standard polystyrene.
(標準ポリスチレン)
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−1000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−2500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−5000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−1」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−2」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−4」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−10」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−20」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−40」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−80」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−128」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−288」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−550」
(Standard polystyrene)
"TSKgel standard polystyrene A-500" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene A-1000" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene A-2500" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene A-5000" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-1" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-2" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-4" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-10" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-20" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-40" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-80" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-128" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-288" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-550" manufactured by Tosoh Corporation
ポリイソシアネート(a2)としては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’−体、2,4’−体、又は2,2’−体、若しくはそれらの混合物)、ジフェニルメタンジイソシアネートのカルボジイミド変性体、ビュレット変性体、ウレタンイミン変性体ポリオール変性体等のジフェニルメタンジイソシアネート誘導体、トルエンジイソシアネート、トリジ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、キシリレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート;イソホロ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、水添キシリレンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート等の脂環式ポリイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネートなどを用いることができる。これらのポリイソシアネートは、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、微細化セルロースの分散安定性、貯蔵弾性率及びクリープ性をより一層向上できる点から、芳香族ポリイソシアネートを用いることが好ましく、トルエンジイソシアネートを用いることがより好ましい。 Examples of the polyisocyanate (a2) include diphenylmethane diisocyanate (4,4′-form, 2,4′-form, 2,2′-form, or a mixture thereof), a carbodiimide-modified form of diphenylmethane diisocyanate, and a burette-modified form. Diphenylmethane diisocyanate derivatives such as diphenylmethane diisocyanate, toluene diisocyanate, tolidine diisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate, xylylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, tetramethylxylene diisocyanate; Cycloaliphatic such as isophorone diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, norbornene diisocyanate Polyisocyanate; hexamethylene diisocyanate, and aliphatic polyisocyanates such as dimer acid diisocyanate can be used. These polyisocyanates may be used alone or in combination of two or more. Among these, aromatic polyisocyanate is preferably used, and toluene diisocyanate is more preferably used, from the viewpoint that the dispersion stability, storage elastic modulus, and creep property of fine cellulose can be further improved.
前記ポリオール(a1)と前記ポリイソシアネート(a2)との反応は、例えば、前記ポリオール(a1)が有する水酸基と前記ポリイソシアネート(a2)が有するイソシアネート基とのモル比(NCO/OH)が、好ましくは1.01〜30の範囲、より好ましくは2〜20の範囲、更に好ましくは4〜15の範囲で行うことができる。 The reaction between the polyol (a1) and the polyisocyanate (a2) is preferably, for example, a molar ratio (NCO / OH) between the hydroxyl group of the polyol (a1) and the isocyanate group of the polyisocyanate (a2). Can be carried out in the range of 1.01 to 30, more preferably in the range of 2 to 20, and still more preferably in the range of 4 to 15.
前記方法により得られるウレタンプレポリマー(A)は、イソシアネート基を有するものであり、そのイソシアネート基当量(以下、「NCO当量」と略記する。)としては、貯蔵弾性率及びクリープ性の点から、150〜2,000g/eq.の範囲であることが好ましく、500〜1,500g/eq.の範囲がより好ましく、800〜1,200g/eq.の範囲が更に好ましい。 The urethane prepolymer (A) obtained by the above method has an isocyanate group, and the isocyanate group equivalent (hereinafter abbreviated as “NCO equivalent”) is from the viewpoint of storage elastic modulus and creep property. 150-2,000 g / eq. It is preferable that it is the range of 500-1,500 g / eq. Is more preferable, 800-1200 g / eq. The range of is more preferable.
前記主剤(i)中における前記ウレタンプレポリマー(A)の含有量としては、50質量%以上であることが好ましく、70〜100質量%の範囲であることがより好ましい。 As content of the said urethane prepolymer (A) in the said main ingredient (i), it is preferable that it is 50 mass% or more, and it is more preferable that it is the range of 70-100 mass%.
前記ポリアミン化合物(B)としては、例えば、エチレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,3−または1,4−ブタンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン;1,4−シクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、2,5(2,6)−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン等の脂環式ジアミン;トリレンジアミン、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(MOCA)、3,5−ビス(メチルチオ)−2,6−トルエンジアミン、3,5−ビス(メチルチオ)−2,4−トルエンジアミン等の芳香族ジアミン;ヒドラジンなどを用いることができる。これらのポリアミン化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、作業性、貯蔵弾性率及びクリープ性の点から、芳香族ジアミンを用いることが好ましく、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(MOCA)を用いることがより好ましい。 Examples of the polyamine compound (B) include aliphatic diamines such as ethylenediamine, 1,3-propanediamine, 1,3- or 1,4-butanediamine, and 1,6-hexamethylenediamine; Such as diamine, isophoronediamine, 4,4′-dicyclohexylmethanediamine, 2,5 (2,6) -bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane Cycloaliphatic diamine; tolylenediamine, 3,3′-dichloro-4,4′-diaminodiphenylmethane (MOCA), 3,5-bis (methylthio) -2,6-toluenediamine, 3,5-bis (methylthio) ) Aromatic diamines such as -2,4-toluenediamine; hydrazine and the like can be used. These polyamine compounds may be used alone or in combination of two or more. Among these, aromatic diamines are preferably used from the viewpoint of workability, storage elastic modulus, and creep properties, and 3,3′-dichloro-4,4′-diaminodiphenylmethane (MOCA) is more preferably used.
前記硬化剤(ii)中における前記ポリアミン化合物(B)の合計質量としては、50質量%以上であることが好ましく、70〜100質量%の範囲であることがより好ましい。 The total mass of the polyamine compound (B) in the curing agent (ii) is preferably 50% by mass or more, and more preferably in the range of 70 to 100% by mass.
前記平均粒子径が10μm以下の微細化セルロース(iii)は、貯蔵弾性率及びクリープ性に優れるウレタンエラストマー成形品を得る上で必須の成分である。前記微細化セルロースを得る方法としては、前記ポリオール(a1)中でセルロースを微細化して微細化セルロースを得る方法を好ましく用いることができる。この方法によれば、ポリオール(aa1)中に微細化セルロースが存在する状態になるため、その後のウレタン化反応を容易に行うことができる。 The refined cellulose (iii) having an average particle size of 10 μm or less is an essential component for obtaining a urethane elastomer molded article excellent in storage elastic modulus and creep property. As a method for obtaining the refined cellulose, a method of obtaining the refined cellulose by refining cellulose in the polyol (a1) can be preferably used. According to this method, since the refined cellulose is present in the polyol (aa1), the subsequent urethanization reaction can be easily performed.
前記微細化セルロースの原料である前記セルロースとしては、例えば、パルプ、綿、紙、レーヨン・キュプラ・ポリノジック・アセテート等の再生セルロース繊維;バクテリア産生セルロース、ホヤ等の動物由来セルロース;再生セルロース繊維及び動物由来セルロースの表面を化学修飾処理したもの;セルロース微粉末などを用いることができる。 Examples of the cellulose that is a raw material of the fine cellulose include, for example, regenerated cellulose fibers such as pulp, cotton, paper, rayon, cupra, polynosic acetate, etc .; cellulose derived from animals such as bacteria-produced cellulose and sea squirt; regenerated cellulose fibers and animals Those obtained by chemically modifying the surface of derived cellulose; cellulose fine powder and the like can be used.
前記パルプとしては、例えば、木材パルプ、非木材パルプ等を用いることができる。前記木材パルプとしては、機械パルプと化学パルプを用いることができ、リグニン含有量の少ない点から化学パルプを用いることが好ましい。また、前記化学パルプとしては、サルファイドパルプ、クラフトパルプ、アルカリパルプ等を用いることができる。前記非木材パルプとしては、藁、バガス、ケナフ、竹、葦、楮、亜麻等を用いることができる。 As said pulp, wood pulp, non-wood pulp, etc. can be used, for example. As the wood pulp, mechanical pulp and chemical pulp can be used, and it is preferable to use chemical pulp from the viewpoint of low lignin content. In addition, as the chemical pulp, sulfide pulp, kraft pulp, alkaline pulp or the like can be used. As the non-wood pulp, straw, bagasse, kenaf, bamboo, straw, straw, flax and the like can be used.
前記綿は、主に衣料用繊維に用いられる植物であり、綿花、綿繊維、綿等を用いることができる。 The cotton is a plant mainly used for clothing fibers, and cotton, cotton fibers, cotton and the like can be used.
前記紙は、パルプから繊維を取り出し漉いたもので、新聞紙、廃牛乳パック、コピー済み用紙等の古紙などを用いることができる。 The paper is obtained by removing fibers from pulp, and used paper such as newspaper, waste milk pack, copied paper, and the like can be used.
前記セルロース微粉末の平均粒子径としては、平均粒子径が10μm以下の微細化セルロースを製造しやすく、貯蔵弾性率及びクリープ性をより一層向上できる点から、20〜50μmの範囲であることが好ましく、22〜46μmの範囲がより好ましく、22〜43μmの範囲が更に好ましい。なお、前記セルロース微粉末の平均粒子径は、株式会社島津製作所製レーザー回折式粒度分布測定装置「SALD−7000」を用いて測定した、D50の値(μm)を示す。 The average particle size of the cellulose fine powder is preferably in the range of 20 to 50 μm from the viewpoint that it is easy to produce refined cellulose having an average particle size of 10 μm or less and the storage elastic modulus and creep properties can be further improved. The range of 22 to 46 μm is more preferable, and the range of 22 to 43 μm is still more preferable. In addition, the average particle diameter of the said cellulose fine powder shows the value (micrometer) of D50 measured using Shimadzu Corporation laser diffraction type particle size distribution analyzer "SALD-7000".
前記セルロース微粉末は、例えば、「KCフロック」(日本製紙ケミカル株式会社製)、「セオラス」(旭化成ケミカルズ株式会社製)、「アビセル」(FMC社製)等を市販品として入手することができる。 As the cellulose fine powder, for example, “KC Flock” (manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.), “Theoras” (manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.), “Avicel” (manufactured by FMC), etc. can be obtained as commercial products. .
前記ポリオール(a1)中で、前記セルロースを微細化する方法としては、例えば、前記ポリオール(a1)中に前記セルロースを添加し、機械的に箭断力を与える方法が挙げられる。前記箭断力を与える方法としては、例えば、ビーズミル、超音波ホモジナイザー、一軸押出機、二軸押出機等の押出機;バンバリーミキサー、グラインダー、加圧ニーダー、2本ロール等の混練機などを用いる方法が挙げられる。これらの中でも、前記ポリオール(a1)中でも安定した剪断力を得られる点から、加圧ニーダーを用いることが好ましい。 Examples of the method for refining the cellulose in the polyol (a1) include a method in which the cellulose is added to the polyol (a1) and mechanically giving a cutting force. Examples of the method for applying the shearing force include an extruder such as a bead mill, an ultrasonic homogenizer, a single screw extruder, a twin screw extruder; a Banbury mixer, a grinder, a pressure kneader, a kneader such as a two roll. A method is mentioned. Among these, it is preferable to use a pressure kneader from the viewpoint of obtaining a stable shear force in the polyol (a1).
加圧ニーダーを用いる際の回転数としては、好ましくは10rpm以上、より好ましくは30〜100rpmの範囲であり、解繊時間としては、60〜600分程度行うことが好ましい。 The rotation speed when using the pressure kneader is preferably 10 rpm or more, more preferably 30 to 100 rpm, and the defibration time is preferably about 60 to 600 minutes.
前記した微細化方法により、前記セルロースは、平均粒子径10μm以下、好ましくは0.01〜10μmの微細化セルロースに解繊され、セルロースナノファイバー(CNF)となる。前記微細化セルロースの平均粒子径が10μm以下とならない場合には、所望の貯蔵弾性率及びクリープ性が得られない問題がある。なお、前記微細化セルロースの平均粒子径は、株式会社島津製作所製レーザー回折式粒度分布測定装置「SALD−7000」を用いて測定した、D50の値(μm)を示す。 By the above-described refinement method, the cellulose is fibrillated into refined cellulose having an average particle size of 10 μm or less, preferably 0.01 to 10 μm, and becomes cellulose nanofiber (CNF). When the average particle diameter of the fine cellulose does not become 10 μm or less, there is a problem that desired storage elastic modulus and creep property cannot be obtained. In addition, the average particle diameter of the said refined cellulose shows the value (micrometer) of D50 measured using Shimadzu Corporation laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus "SALD-7000".
また、前記微細化方法では、例えば、走査型電子顕微鏡の10,000倍の観察において、長軸方向に100nm〜1,000,000nmの範囲、短軸方向に5nm〜1,000nmの範囲までに前記セルロースを微細化し、セルロースナノファイバー(CNF)とすることが可能である。 Further, in the above-mentioned miniaturization method, for example, in observation at 10,000 times of a scanning electron microscope, the range from 100 nm to 1,000,000 nm in the major axis direction and the range from 5 nm to 1,000 nm in the minor axis direction. The cellulose can be refined to obtain cellulose nanofiber (CNF).
前記微細化セルロース(iii)の含有量としては、貯蔵弾性率及びクリープ性をより一層向上できる点から、ウレタンエラストマー成形品中1〜10質量%の範囲であることが好ましく、5〜9質量%の範囲がより好ましい。 As content of the said refined cellulose (iii), it is preferable that it is the range of 1-10 mass% in a urethane elastomer molded article from the point which can improve a storage elastic modulus and creep property further, and is 5-9 mass%. The range of is more preferable.
本発明のウレタンエラストマー成形品は、前記ウレタンプレポリマー(A)を含む主剤(i)と、前記ポリアミン化合物(B)を含む硬化剤(ii)と、前記平均粒子径が10μm以下の微細化セルロース(iii)とを必須の成分として含有するウレタン組成物を用いて得られるが、前記ウレタン組成物には必要に応じてその他の添加剤を含有してもよい。 The urethane elastomer molded article of the present invention comprises a main agent (i) containing the urethane prepolymer (A), a curing agent (ii) containing the polyamine compound (B), and a refined cellulose having an average particle size of 10 μm or less. Although it is obtained using the urethane composition which contains (iii) as an essential component, you may contain another additive as needed in the said urethane composition.
前記その他の添加剤としては、例えば、触媒、整泡剤、砥粒、充填剤、顔料、増粘剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、界面活性剤、難燃剤、可塑剤等を用いることができる。これらの添加剤は、本発明の効果を損なわない範囲であれば、前記主剤(i)及び硬化剤(ii)のいずれに含有されてもよい。 Examples of the other additives include catalysts, foam stabilizers, abrasive grains, fillers, pigments, thickeners, antioxidants, ultraviolet absorbers, surfactants, flame retardants, and plasticizers. it can. These additives may be contained in any of the main agent (i) and the curing agent (ii) as long as the effects of the present invention are not impaired.
前記ウレタンエラストマー成形品の製造方法としては、例えば、混合注型機を用いた方法が挙げられる。 Examples of the method for producing the urethane elastomer molded product include a method using a mixed casting machine.
具体的には、まず、前記主剤(i)と前記硬化剤(ii)とを混合注型機の各タンクへそれぞれ入れて、前記主剤(i)を好ましくは40〜130℃の範囲で加温し、前記硬化剤(ii)を好ましくは40〜130℃の範囲で加温し、それぞれを混合注型機で混合する。 Specifically, first, the main agent (i) and the curing agent (ii) are respectively put into each tank of a mixed casting machine, and the main agent (i) is preferably heated in the range of 40 to 130 ° C. And the said hardening | curing agent (ii) is heated in the range of preferably 40-130 degreeC, and each is mixed with a mixing caster.
前記主剤(i)と前記硬化剤(ii)との混合割合としては、貯蔵弾性率及びクリープ性の点から、前記主剤(i)中のウレタンプレポリマー(A)と前記硬化剤(ii)中の前記ポリアミン化合物(B)との質量割合[(A)/(B)]が、60/40〜90/10の範囲であることが好ましく、70/30〜85/15の範囲であることがより好ましい。 As a mixing ratio of the main agent (i) and the curing agent (ii), from the viewpoint of storage elastic modulus and creep property, the urethane prepolymer (A) in the main agent (i) and the curing agent (ii) The mass ratio [(A) / (B)] to the polyamine compound (B) is preferably in the range of 60/40 to 90/10, and preferably in the range of 70/30 to 85/15. More preferred.
次いで、型内に注入された状態でウレタン組成物を加熱保持し、硬化させ、好ましくは100〜120℃、8〜17時間の条件でアフターキュアを行い、ウレタンエラストマー成形品を得ることができる。 Next, the urethane composition is heated and held in a state where it is injected into the mold and cured, and after-curing is preferably performed under conditions of 100 to 120 ° C. and 8 to 17 hours, a urethane elastomer molded product can be obtained.
以上の方法で得られたウレタンエラストマー成形品の硬度としては、貯蔵弾性率及びクリープ性の点から、50〜99の範囲であることが好ましく。70〜97の範囲がより好ましい。なお、前記ウレタンエラストマー成形品の硬度は、JIS K 7312−1996(硬さ試験)に準拠したスプリング硬さ試験とし、タイプAで評価した値を示す。 The hardness of the urethane elastomer molded article obtained by the above method is preferably in the range of 50 to 99 from the viewpoint of storage elastic modulus and creep property. The range of 70-97 is more preferable. In addition, the hardness of the urethane elastomer molded product is a spring hardness test in accordance with JIS K 7312-1996 (hardness test), and shows a value evaluated by type A.
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[参考例1]
撹拌機、温度計、還流管を備えた四つ口フラスコに、ポリテトラメチレングリコール(数平均分子量;1,000)を50質量部、平均粒子径が37μmのセルロース微粉末(日本製紙ケミカル株式会社製「W−100」)50質量部を、株式会社モリヤマ製加圧ニーダー(DS1−5GHH−H)を用いて60rpmで540分間混練を行ってセルロースの微細化処理を行い、微細化セルロースを含むポリテトラメチレングリコール(以下、「CNF含有PTMG」と略記する。)を得た。ここで、得られたCNF含有PTMGを走査型電子顕微鏡(10,000倍)にて観察し、セルロースの微細化状態を確認したところ、100nmより細かく解れているセルロースナノファイバーが存在し、平均粒子径も10μm以下であったことから、良好なセルロースナノファイバーが作製できていることを確認した。
次いで、窒素導入管、冷却用コンデンサー、温度計、攪拌機を備えた1リットル4ッ口丸底フラスコに、トルエンジイソシアネート(三井化学ポリウレタン株式会社製「コスモネートT−100」、以下、「TDI」と略記する。)295.5質量部を仕込み、攪拌を開始した。次いで、ポリテトラメチレングリコール(数平均分子量;1,000)939質量部と前記CNF含有PTMG122質量部を分割で仕込み混合し、窒素気流下70℃で5時間反応を行い、イソシアネート基当量(以下、「NCO当量」と略記する。)990のイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(A−1)を得た。
次いで、容器に主剤である前記ウレタンプレポリマー(A−1)と、硬化剤である3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(以下、「MOCA」と略記する。)を120℃に温調し、〔ウレタンプレポリマー(A−1)〕/〔MOCA〕=100/12.2の質量比で攪拌、混合して、ウレタン組成物を調製し、110℃に予め加熱した金型に注入した。その後、その硬化物を110℃で16時間アフタキュアし、ウレタンエラストマー成形品を得た。得られたウレタンエラストマー成形品中の微細化セルロースの含有量は、4質量%であった。
[ Reference Example 1]
Cellulose fine powder (Nippon Paper Chemical Co., Ltd.) having 50 parts by mass of polytetramethylene glycol (number average molecular weight; 1,000) and an average particle size of 37 μm in a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a reflux tube "W-100" manufactured by MORIMA Co., Ltd.) was mixed at 50 rpm for 540 minutes using a pressure kneader (DS1-5GHH-H) manufactured by Moriyama Co., Ltd., and the cellulose was refined to contain the refined cellulose. Polytetramethylene glycol (hereinafter abbreviated as “ CNF-containing PTMG”) was obtained. Here, when the obtained CNF-containing PTMG was observed with a scanning electron microscope (10,000 times) and the refinement state of cellulose was confirmed, cellulose nanofibers finely broken from 100 nm were present, and average particles Since the diameter was 10 μm or less, it was confirmed that a good cellulose nanofiber could be produced.
Subsequently, toluene diisocyanate (“Cosmonate T-100” manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethane Co., Ltd., hereinafter referred to as “TDI”) was added to a 1-liter four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a condenser for cooling, a thermometer, and a stirrer. Abbreviated.) 295.5 parts by mass were charged and stirring was started. Subsequently, 939 parts by mass of polytetramethylene glycol (number average molecular weight; 1,000) and 122 parts by mass of the CNF-containing PTMG were charged in portions and mixed, reacted at 70 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream, and an isocyanate group equivalent (hereinafter, (Abbreviated as “NCO equivalent”.) A urethane prepolymer (A-1) having 990 isocyanate groups was obtained.
Next, the urethane prepolymer (A-1) as a main agent and 3,3′-dichloro-4,4′-diaminodiphenylmethane (hereinafter abbreviated as “MOCA”) as a curing agent are 120 ° C. in a container. The temperature was adjusted to [Urethane prepolymer (A-1)] / [MOCA] = 100 / 12.2 and stirred and mixed to prepare a urethane composition and preheated to 110 ° C. Injected into. Thereafter, the cured product was after-cured at 110 ° C. for 16 hours to obtain a urethane elastomer molded product. The content of fine cellulose in the obtained urethane elastomer molded article was 4% by mass.
[実施例2]
撹拌機、温度計、還流管を備えた四つ口フラスコに、ポリテトラメチレングリコール(数平均分子量;1,000)を50質量部、平均粒子径が37μmのセルロース微粉末(日本製紙ケミカル株式会社製「W−100」)50質量部を、株式会社モリヤマ製加圧ニーダー(DS1−5GHH−H)を用いて60rpmで540分間混練を行ってセルロースの微細化処理を行い、微細化セルロースを含むポリテトラメチレングリコール(以下、「CNF含有PTMG」と略記する。)を得た。ここで、得られたCNF含有PTMGを走査型電子顕微鏡(10,000倍)にて観察し、セルロースの微細化状態を確認したところ、100nmより細かく解れているセルロースナノファイバーが存在し、平均粒子径も10μm以下であったことから、良好なセルロースナノファイバーが作製できていることを確認した。
次いで、窒素導入管、冷却用コンデンサー、温度計、攪拌機を備えた1リットル4ッ口丸底フラスコに、TDIを295.5質量部仕込み、攪拌を開始した。次いで、ポリテトラメチレングリコール(数平均分子量;1,000)872質量部と前記CNF含有PTMG255質量部を分割で仕込み混合し、窒素気流下70℃で5時間反応を行い、イソシアネート基当量(以下、「NCO当量」と略記する。)995のイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(A−2)を得た。
次いで、容器に主剤である前記ウレタンプレポリマー(A−2)と、硬化剤であるMOCAを120℃に温調し、〔ウレタンプレポリマー(A−2)〕/〔MOCA〕=100/12.1の質量比で攪拌、混合して、ウレタン組成物を調製し、110℃に予め加熱した金型に注入した。その後、その硬化物を110℃で16時間アフタキュアし、ウレタンエラストマー成形品を得た。得られたウレタンエラストマー成形品中の微細化セルロースの含有量は、7.4質量%であった。
[Example 2]
Cellulose fine powder (Nippon Paper Chemical Co., Ltd.) having 50 parts by mass of polytetramethylene glycol (number average molecular weight; 1,000) and an average particle size of 37 μm in a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a reflux tube "W-100" manufactured by MORIMA Co., Ltd.) was mixed at 50 rpm for 540 minutes using a pressure kneader (DS1-5GHH-H) manufactured by Moriyama Co., Ltd., and the cellulose was refined to contain the refined cellulose. Polytetramethylene glycol (hereinafter abbreviated as “ CNF-containing PTMG”) was obtained. Here, when the obtained CNF-containing PTMG was observed with a scanning electron microscope (10,000 times) and the refinement state of cellulose was confirmed, cellulose nanofibers finely broken from 100 nm were present, and average particles Since the diameter was 10 μm or less, it was confirmed that a good cellulose nanofiber could be produced.
Next, 295.5 parts by mass of TDI was charged into a 1 liter four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a condenser for cooling, a thermometer, and a stirrer, and stirring was started. Next, 872 parts by mass of polytetramethylene glycol (number average molecular weight; 1,000) and 255 parts by mass of the CNF-containing PTMG were charged in portions and mixed, reacted at 70 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream, and an isocyanate group equivalent (hereinafter, (Abbreviated as “NCO equivalent”.) A urethane prepolymer (A-2) having 995 isocyanate groups was obtained.
Subsequently, the said urethane prepolymer (A-2) which is a main ingredient and the MOCA which is a hardening | curing agent are temperature-controlled at 120 degreeC to a container, and [urethane prepolymer (A-2)] / [MOCA] = 100/12. A urethane composition was prepared by stirring and mixing at a mass ratio of 1 and poured into a mold preheated to 110 ° C. Thereafter, the cured product was after-cured at 110 ° C. for 16 hours to obtain a urethane elastomer molded product. The content of fine cellulose in the obtained urethane elastomer molded article was 7.4% by mass.
[比較例1]
次いで、窒素導入管、冷却用コンデンサー、温度計、攪拌機を備えた1リットル4ッ口丸底フラスコに、TDIを295.5質量部仕込み、攪拌を開始した。次いで、ポリテトラメチレングリコール(数平均分子量;1,000)1,000質量部を分割で仕込み混合し、窒素気流下70℃で5時間反応を行い、イソシアネート基当量(以下、「NCO当量」と略記する。)945のイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(A−3)を得た。
次いで、容器に主剤である前記ウレタンプレポリマー(A−3)と、硬化剤であるMOCAを120℃に温調し、〔ウレタンプレポリマー(A−3)〕/〔MOCA〕=100/12.7の質量比で攪拌、混合して、ウレタン組成物を調製し、110℃に予め加熱した金型に注入した。その後、その硬化物を110℃で16時間アフタキュアし、ウレタンエラストマー成形品を得た。
[Comparative Example 1]
Next, 295.5 parts by mass of TDI was charged into a 1 liter four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a condenser for cooling, a thermometer, and a stirrer, and stirring was started. Subsequently, 1,000 parts by mass of polytetramethylene glycol (number average molecular weight; 1,000) were charged in portions and mixed, and the reaction was carried out at 70 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream to obtain an isocyanate group equivalent (hereinafter referred to as “NCO equivalent”). (Abbreviated)) A urethane prepolymer (A-3) having 945 isocyanate groups was obtained.
Subsequently, the said urethane prepolymer (A-3) which is a main ingredient and MOCA which is a hardening | curing agent are temperature-controlled at 120 degreeC to a container, and [urethane prepolymer (A-3)] / [MOCA] = 100/12. The urethane composition was prepared by stirring and mixing at a mass ratio of 7, and poured into a mold preheated to 110 ° C. Thereafter, the cured product was after-cured at 110 ° C. for 16 hours to obtain a urethane elastomer molded product.
[弾性貯蔵率の測定方法]
実施例及び比較例で得られたウレタンエラストマー成形品を50mm×5mm×2mmに裁断して、試験片とした。ついで、この試験片を、引張治具のチャック間が38mmになるようにセットし、加振振幅;−25〜25(μm)、最小加重振幅;0(N)、プリロード荷重;50(N)、周波数;11(Hz)の正弦波歪を与え、−50〜150(℃)の範囲におけるtanδ(損失正接)を測定し、貯蔵弾性率(MPa)を得た。
[Measurement method of elastic storage rate]
The urethane elastomer molded products obtained in Examples and Comparative Examples were cut into 50 mm × 5 mm × 2 mm to obtain test pieces. Next, this test piece was set so that the gap between the chucks of the tension jig was 38 mm, and the vibration amplitude was −25 to 25 (μm), the minimum weight amplitude was 0 (N), the preload load was 50 (N). A sinusoidal distortion with a frequency of 11 (Hz) was applied, and tan δ (loss tangent) in the range of −50 to 150 (° C.) was measured to obtain a storage elastic modulus (MPa).
[クリープ性の評価方法]
実施例及び比較例で用いた金型を直径17.8、高さ25mmの円柱状の金型に代えて、円柱状のウレタンエラストマー成形品を得て、試験片とした。該試験片をフレキソメーター定荷重方式にて静荷重;100(N)、動荷重;1,100(N)、周波数;30(Hz)、温度;50(℃)、試験時間;25(分)の条件で行い、試験後のクリープを測定した。なお、クリープが6未満であれば「T」、6以上であれば「F」と評価した。
[Creep property evaluation method]
A cylindrical urethane elastomer molded product was obtained instead of the cylindrical mold having a diameter of 17.8 and a height of 25 mm as the mold used in the examples and comparative examples, and used as a test piece. The test piece is subjected to static load by a flexometer constant load method; 100 (N), dynamic load; 1,100 (N), frequency: 30 (Hz), temperature: 50 (° C.), test time: 25 (min) The creep after the test was measured. When the creep was less than 6, it was evaluated as “T”, and when it was 6 or more, it was evaluated as “F”.
本発明のウレタンエラストマー成形品である実施例1〜2は、いずれも弾性貯蔵率及びクリープ性に優れることが分かった。 It turned out that Examples 1-2 which are the urethane elastomer molded articles of this invention are excellent in an elastic storage rate and creep property.
一方、比較例1は、微細化セルロースを含有しない態様であるが、貯蔵弾性率が低く、クリープを大きいことがわかった。 On the other hand, although the comparative example 1 is an aspect which does not contain refinement | purification cellulose, it turned out that a storage elastic modulus is low and a creep is large.
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