JPH05310882A - ポリウレタン成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来技術の問題点を解決し、強度が大である
にも係らず、非常にソフト（低硬度）であり、且つ可塑
剤のブリードアウトの問題がないポリウレタンエラスト
マー成形物を提供すること。 【構成】 ポリオール成分、ポリイソシアネート成分及
び架橋剤（鎖伸長剤）を、型中において反応及び硬化さ
せるポリウレタン成形方法において、上記成分に加えて
単官能化合物を存在させることを特徴とするポリウレタ
ン成形方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリウレタン成形方法
に関し、更に詳しくはソフト（低硬度）であるにも係ら
ず、強度の大なるポリウレタンエラストマー成形物の提
供を目的とする。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱硬化性ポリウレタンエラストマ
ー成形物は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分
とを型中で架橋剤によって硬化させる、所謂注型方法に
よって成形されている。成形方法としては、主にワンシ
ョット法及びプレポリマー法が広く使用されている。上
記の如きポリウレタンエラストマーの注型方法は、優れ
た物性を有する成形物を、簡単な設備で且つ安価に製造
することが出来るという利点があり、その成形物は、例
えば、シール、ガスケット、ベルト、ブッシュ、パッキ
ン、ギヤ、靴底、シーリング剤、印刷ロール、紙送りロ
ール、ソリッドタイヤ等の広汎な用途において使用され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとしている問題点】注型ポリウレタ
ンエラストマー成形物は、以上の如く広汎な用途に使用
されているが、例えば、各種印刷機の印刷ロール、各種
複写機やプリンター等の紙送りローラー等の如く、非常
にソフトな物性が要求される用途においては十分な強度
が得られないという問題点がある。この様な問題点を解
決する方法として、注型時に架橋密度或はハードセグメ
ントの割合を高くして強度を高め、一方、ＤＯＰ、ＤＮ
Ｐ、ＤＢＰ等の塩化ビニル樹脂用の可塑剤を比較的多量
に包含させて、成形物をソフトに仕上げる方法がある
が、この場合には、可塑剤使用による種々の問題、例え
ば、可塑剤のブリードアウトや揮発に基づく接触物の汚
染や、硬度の経時変化といった種々の問題が発生してい
る。又、別の方法としては、架橋剤の使用量を低下させ
て、ウレタン結合や尿素結合の量を低下させる方法もあ
るが、この場合には、得られる成形物の特に引っ張り強
度や引き裂き強度等が不十分になるという問題がある。
従って、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
し、強度が大であるにも係らず、非常にソフト（低硬
度）であり、且つ可塑剤のブリードアウトの問題がない
ポリウレタンエラストマー成形物を提供することであ
る。

【０００４】

【問題点を解決する為の手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、ポリオール成
分、ポリイソシアネート成分及び架橋剤（鎖伸長剤）
を、型中において反応及び硬化させるポリウレタン成形
方法において、上記成分に加えて単官能化合物を存在さ
せることを特徴とするポリウレタン成形方法である。

【０００５】

【作用】ポリウレタンエラストマーを注型によって成形
する際、注型原料に単官能化合物を添加して注型するこ
とによって、強度が大であるにも係らず、非常にソフト
（低硬度）であり、且つ可塑剤のブリードアウトの問題
がないポリウレタンエラストマー成形物を提供すること
が出来る。この様な作用は単官能化合物がポリウレタン
主鎖にペンダントとして結合しているか、或いはポリウ
レタンと同様な性質を有し、ポリウレタンと十分に相溶
している為と考えられる。

【０００６】

【好ましい実施態様】次に好ましい実施態様を挙げて本
発明を更に詳しく説明する。本発明の成形方法自体は、
従来のポリウレタンエラストマーの注型方法と同様でよ
く、例えば、ワンショット法及びプレポリマー法の両方
がそのまま使用出来る。又、主原料である各反応成分も
従来公知の成分でよい。例えば、ポリウレタンエラスト
マーのソフトセグメントを構成するポリオール成分とし
ては、ＰＥＡ、ＰＢＡ、ＰＤＥＡ、ＰＨＡ等のポリエス
テルポリオール、或はこれらのアジペートの共重合ポリ
エステルや、ＴＭＰの様な３官能又はそれ以上の単分子
ポリオールで分岐させたポリエステルアジペート等、更
には酸成分にフタル酸等の芳香族酸やコハク酸等の特殊
な２塩基酸を用いたポリエステル等が挙げられる。その
他、ＰＣＬの様なＡＡ型ポリエステルポリオール、ポリ
カーボネートポリエステルポリオール等も使用される。

【０００７】又、ポリエーテルポリオールとしては、Ｐ
ＰＧ、ＰＴＭＧ、ＥＯ／ＰＯ変性ＰＴＭＧ等が使用さ
れ、又、ポリエステルポリオールとポリエーテルポリオ
ールとの混合物、ポリエーテルエステルポリオール、ポ
リブタジエンポリオール等も使用することが出来る。一
方、ポリイソシアネート成分としては、ＴＤＩ、４，４
´−ＭＤＩ、１，５−ＮＤＩ、３，３´−ＴＯＤＩ、
１，６−ＨＤＩ、ＩＰＤＩ、ＸＤＩ、ＰＰＤＩ、ＣＨＤ
Ｉ等の汎用のポリイソシアネートが使用される。又、架
橋剤（鎖延長剤）としては、１，４−ブタンジオールの
様な単分子グリコールやＴＭＰの様な単分子ポリオー
ル、ハイドロキノンジエチロールエーテル等の単分子ポ
リオール、好ましくは３，３´−ジクロロ−４，４´−
ジアミノジフェニルメタン（ＭＯＣＡ）、メチレンジア
ニリン／食塩錯体、１，２−ビス（２−アミノフェニル
チオ）エタン、トリメチレングリコール−ジ−ｐ−アミ
ノベンゾエート、ジ（メチルチオ）−トルエンジアミン
等のポリアミンが使用される。

【０００８】本発明で使用し、本発明を主として特徴づ
ける単官能化合物とは、単官能活性水素化合物及び／又
はモノイソシアネートであり、前者の例としては、アル
コール、モノアミンが挙げられ、アルコールとしては、
ブタノール、ペンタノール、カプロイルアルコール、カ
プリリルアルコール、ノニルアルコール、カプリルアル
コール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、
セチルアルコール、ステアリルアルコール、ｓｅｃ−ブ
タノール、ペンタン２−オール、ヘキサン２−オール、
ヘプタン２−オール、オクタン２−オール、ノナン２−
オール、デカン２−オール、ウンデカン２−オール、ト
リデカン−２オール、テトラデカン２−オール、ペンタ
デカン２−オール、ヘキサデカン−２−オール等の炭素
数４以上の１級〜３級アルコールが挙げられる。モノア
ミンとしては、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシ
ルアミン、イソヘキシルイアミン、ヘプチルアミン、２
−ヘプチルアミン、オクチルアミン、２−オクチルアミ
ン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ラウリルアミ
ン、セチルアミン、ジヘキシルアミン、ジヘプチルアミ
ン、ジオクチルアミン、Ｎ−メチルヘキシルアミン、Ｎ
−メチルオクチルアミン、Ｎ−メチルラウルルアミン等
の第１〜２級アミンが挙げられる。更に前記ポリマージ
オールの一方の水酸基を任意の酸でエステル化した片末
端封鎖ジオールや、モノアルコールを開環重合開始剤と
して得られるポリカプロラクトン等も使用することが出
来、これらの化合物の分子量は５００〜４，０００程度
がのものが好適である。

【０００９】モノイソシアネート化合物としては、前記
のアミンをイソシアネート化したもの、前記のポリイソ
シアネートを前記のアルコールやアミンと反応させて、
イソシアネート基を１個としたもの等が挙げられる。以
上の如き単官能化合物は単独でも混合物としても使用す
ることが出来、又、使用量としては、注型エラストマー
の全成分に対して、その５〜５０重量％、好ましくは５
〜１５重量％の量である。使用量が少なすぎると本発明
の効果、即ちソフト化が不十分であり、一方、多すぎる
と得られる成形物の強度が低下する。又、上記の如き単
官能化合物は、前記架橋剤（又は鎖伸長剤）をジアミン
とした場合には、アルコール（片末端ＯＨ化ポリオー
ル）を使用することが好ましく、又、前記架橋剤（又は
鎖伸長剤）を単分子ポリオールとした場合には、モノイ
ソシアネート化合物を使用することが好ましい。この様
な組み合わせとすることによって、得られるポリウレタ
ン中のウレタン結合、尿素結合等をあまり低下させるこ
となく、ポリウレタンをソフト化することが出来る。

【００１０】本発明方法は上記の如き各成分を使用する
ことを特徴とし、成形方法自体及びポリオール、ジイソ
シアネート及び架橋剤（鎖伸長剤）の使用比率等は従来
の成形方法及び配合と同様でよい。例えば、ワンショッ
ト法では、全ての反応原料を一度に混合器中に加えて混
合撹拌した後、型に注型し一次硬化させて反応をほぼ完
了させた後離型し、その後必要に応じて二次硬化させ
る。又、プレポリマー法を採用する場合には、ポリオー
ルとジイソシアネートとを予め反応させてプレポリマー
とし、このプレポリマーに他の不足原料を混合して最終
的に反応硬化を完了させる。この場合、一般に化学量論
的に過剰のジイソシアネートとポリオールとを反応させ
てＮＣＯ末端プレポリマーを合成し、次の工程で架橋剤
（又は鎖伸長剤）及び前記の単官能化合物を添加して反
応硬化させることが好ましい。このプレポリマー法にお
いては、前記単官能化合物をプレポリマーの製造時に添
加すると、反応のバランスが崩れ、得られる成形物の強
度が不十分になる場合があるので好ましくない。以上の
如くして得られる本発明の注型ポリウレタンエラストマ
ー成形物は、十分な強度と優れた柔軟性（ソフト感）と
を有しており、特にソフト感と耐久性が要求される用
途、例えば、各種のシーリング剤、印刷ロール、紙送り
ロール等に有用である。

【００１１】

【実施例】次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に
具体的に説明する。尚、文中部又は％とあるのは特に断
りのない限り重量基準である。 実施例１及び比較例１〜２ 下記表１の成分組成において、８０℃で脱水及び脱泡し
たポリエステルポリオール及びジイソシアネート（ＮＣ
Ｏ＝１．０６）を乾燥窒素雰囲気中で混合及び反応さ
せ、撹拌しながらこの中に、１１０℃に加熱した架橋剤
（及び単官能化合物）を添加して数分間撹拌混合後、１
００〜１３０℃のシリコン処理した型に反応液を注入
し、反応液が安定なゴム状になる迄１００〜１３０℃で
約２０分間熟成し、離型後１０〜１５時間二次硬化させ
て架橋反応を完了させ、本発明及び比較例のポリウレタ
ンエラストマー成形物を得た。得られた成形物の硬度
（ＪＩＳＡ）、引っ張り強さ（Ｋｇ／ｃｍ² ）及び伸び
（％）は下記表１の通りであった。

【００１２】

【表１】 上記表１の結果によれば、本発明（実施例１）の成形物
は、比較例１に比べて硬度が著しく低下しているにも係
らず、引っ張り強さは殆ど低下していない。又、架橋剤
の使用量を少なくした比較例２と比べると硬度は変わら
ないが、引っ張り強さが顕著に向上している。

【００１３】実施例２及び比較例３ 下記表２の成分組成において、８０℃で脱水及び脱泡し
たアジプレンＬ−１００及びＭＯＣＡ（及び単官能化合
物）を乾燥窒素雰囲気中で混合及び反応させ、１００〜
１３０℃のシリコン処理した型に反応液を注入し、反応
液が安定なゴム状になる迄１００〜１３０℃で約２０分
間熟成し、離型後１０〜１５時間二次硬化させて架橋反
応を完了させ、本発明及び比較例のポリウレタンエラス
トマー成形物を得た。得られた成形物の硬度（ＪＩＳ
Ａ）、引っ張り強さ（Ｋｇ／ｃｍ² ）、伸び（％）及び
引き裂き強さ（Ｋｇ／ｃｍ）は下記表２の通りであっ
た。

【００１４】

【表２】 アジプレンＬ−１００：ＴＤＩとＰＴＭＧとの反応によ
る末端ＮＣＯプレポリマー 上記表２の結果によれば、本発明（実施例２）の成形物
は、比較例３に比べて硬度が著しく低下しているにも係
らず、引っ張り強さの低下は少ない。

【００１５】実施例３及び比較例４ 下記表３の成分組成において、７０〜８０℃に予熱した
ＮＣＯプレポリマーに、１１０℃に加熱したＭＯＣＡ
（及び単官能化合物）を乾燥窒素雰囲気中で混合及び反
応させ、脱泡後に１００〜１３０℃のシリコン処理した
型に反応液を注入し、反応液が安定なゴム状になる迄１
００〜１３０℃で約２０分間熟成し、離型後１０〜１５
時間二次硬化させて架橋反応を完了させ、本発明及び比
較例のポリウレタンエラストマー成形物を得た。得られ
た成形物の硬度（ＪＩＳＡ）、引っ張り強さ（Ｋｇ／ｃ
ｍ² ）、伸び（％）及び引き裂き強さ（Ｋｇ／ｃｍ）は
下記表３の通りであった。

【００１６】

【表３】 上記表３の結果によれば、本発明（実施例３）の成形物
は、比較例４に比べて硬度が著しく低下しているにも係
らず、引っ張り強さの低下は少ない。

【００１７】

【効果】以上の如き本発明によれば、強度が大であるに
も係らず、非常にソフト（低硬度）であり、又、使用し
た単官能化合物は成形物の表面からブリードアウトする
ことがない注型ポリウレタンエラストマー成形物が提供
される。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリオール成分、ポリイソシアネート成
   分及び架橋剤（鎖伸長剤）を、型中において反応及び硬
   化させるポリウレタン成形方法において、上記成分に加
   えて単官能化合物を存在させることを特徴とするポリウ
   レタン成形方法。
2. 【請求項２】 単官能化合物が、活性水素含有化合物及
   び／又はモノイソシアネート化合物である請求項１に記
   載のポリウレタン成形方法。