JPS59108022A - 動的発熱の少ないポリウレタンエラストマ−の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は動的発熱の少ないポリウレタンエラストマーの
製法に関する。

ポリウレタンエラストマーは、その優れた物性を生かし
て建築、車輛、航空機、機械部品および道路舗装等の多
種用途に使用されているが、とりわけ機械部品、例えば
印刷用または製紙用ロール、ローラー、防振ゴム、タイ
ヤ等において、ポリウレタンエクス１〜マーの広域の硬
度、高弾性および高強度等の特性を生かしゴム材料とし
て使用されている。

この用途に使用されるポリウレタンエラストマーは、ポ
リエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等によ
って作られるポリウレタンエクス１−マーが一般的に使
用されている。

ポリウレタンエラストマーを上記機械部品のゴム材料と
して使用する個所は、一般的に繰返し荷重がかかるため
発熱する傾向にある。

発熱の結果、 （１）ポリウレタンエラストマーの内部が溶融する。

（２）ポリウレタンエラストマーが膨張して寸法の変化
を生じる。

（３）ポリウレタンエラストマーの温度が上昇し、機械
強度が変化すると同時に、酸化劣化等が生じやすい。

鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至ったもの
である。すなわち、 （イ）分子量ＭＷｘが５００以上で、かつ水酸基数また
は平均水酸基数Ｆ□が２以上のボリオールリ１重量部と
、イソシアネー１−基数または平均シアホートリ２重量
部を反応させて得られる末端インシアネート基含有ウレ
タンプレポリマー または平均水酸基数Ｆ３が２．２以上のポリオールｗ３
重量部 とを反応させて得られるポリウレタンエラストマーであ
って、かつ下記式で求められるポリウレタンエラストマ
ーの架橋密度ＣＤカ０．０８５以上であることを特徴と
する動的発熱の少ないポリウレタンエラストマーの製法
である。

ｔｂｘ（ｐＨ−２）÷ＭＷ　ｉ　＋Ｗ　２刈Ｆ２−２）
　：Ｗ２＋Ｗａ　ＸＣＦ３−２）　：ＭＷｓＣＤ＝ ｗＳ＋す２＋ｖ３ １０００ ［ＭＷ２は有機ポリイソシアネートの分子量である。］ 分子量Ｍｌｉｌ□が５００以上で、かつ水酸基数または
平均水酸基数Ｆ１が２以上のポリオール（以下ポリオー
ル（イ）という）としては、ポリテトラメキシプロピレ
ンボリオール等のポリエーテルボリール、ポリエチレン
アジペート、ポリブチレンアジペー１−、ポリへキサメ
チレンアジペ−１−、ポリカプロラクトンポリオール、
ヒマシ油等のポリエステルポリオール、ポリブタジェン
ポリオール等のポリオレフィンポリオール、またはそれ
らの混合物等であって、分子量ＭＩＮ、が５００以上で
１．かつ水酸基数または平均水酸基数Ｆ。

が２以上、好ましくは２以上、４以下であるものがあげ
られる。

その中でも、水酸基数または平均水酸基数Ｆｌが３の場
合、分子量Ｍυ１は２５００以上が好ましい。

イソシアネー１〜基数または平均インシアネート基数Ｆ
２が２以上の有機ポリイソシアネート（以下有機ポリイ
ソシアネートという）としては、トリレンジイソシアネ
−１〜（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシデネ−１
−（ＭＤＩ）、１．５ナフタレンジイソシアネー１−（
ＮＤＩ）、キシリレンジイソシアネー１〜（ＸＤＩ）、
ヘキサメチレンジイソシアネ−１−（ＨＤＩ）、水素添
加ＴＤＩ、水素添加ＭＤＩ（ＨＸ　２　ＭｏＩ）、水素
添加ＸＤＩ、イソホロンジイソシアネート、もしくはそ
れらの変性物、またはそれらの混合物等であって、かつ
イソシアホー１−基数または平均イソシアホー１−基数
Ｆ２が２以上、好ましくは２以上、３以下のものがあげ
られる。

分子量ＭＷ３が５０００にで、かつ水酸基数または平均
水酸基数Ｆ３が２．２以上のポリオール（以下ピレンポ
リオール、ポリオキシエチレンオキシプロピレンポリオ
ール等のポリエーテルポリオール、ポリカプロラクトン
ポリオール、ヒマシ油等のポリエステルポリオール、ポ
リブタジェンポリオール等のポリオレフィンポリオール
またはそれらの混合物等であって、分子量Ｍ１．１１３
が５０００以下で、かつ水酸基数または平均水酸基数が
２．２以上のポリオール、（２）１−リメチロールプロ
パン、グリセリン、ペンタエリスリ１−−ル等のポリオ
ール、（３）ポリオキシエチレンポリオール、ポリオキ
シプロピレンポリオール、ポリオキシエチレンオキシプ
ロピレンポリオール等のポリエーテルポリオール、ポリ
カプロラフ１〜ンポリオール、ヒマシ油等のポリエステ
ルポリオール、ポリブタンジエンポリオール等のポリオ
レフィンポリオール、（２）のポリオール、またはそれ
らの混合物等で、水酸基数または平均水酸基数が２．２
以上のポリオールと、ポリテＩ−ラメチレングリコール
、ポリオキシエチレンポリオール、ポリオキシプロピレ
ンポリオール、ポリオキシエチレンオキシプロピレンポ
リオール等のポリエーテルポリオール、ポリエチレンア
ジペート、ポリブチレンアジペート等のポリスチルポリ
オール、ポリブタジェンポリオール等のポリオレフィン
ポリオール、エチレングライコール、プロピレングライ
コール、ブチレングライコール、ネオペンチルグライコ
ール等のポリオール、またはそれらの混合物等で、水酸
基数または平均水酸基数が２．２未満のポリオールとを
混合した混合ポリオールであって、分子量Ｍｕ３が５　
、０００以下で、かつ平均水酸基数が２．２以上の混合
ポリオール等があげられる。その中でも、ポリオ−にお
いて、騎シ以上からなる混合ポリオール（イ）ｌ”：７
機ポリイソシアネートおよび混合ポリオール（ロ）を使
用した場合、分子量、平均水酸基数、または平均イソシ
アネート基数は、下記のようにして求める。

一例としてポリオール（イ）について記載する。

ポリオール（イ）の種類　重量部　水酸基数　　分子量
ポリオール（１）　　　　　ｗｔ（４）　　　Ｆ夏（１
）Ｍす１（１）２種類混合の場合； Ｗ　ｔ　（１）＋Ｗ　ｔ　（２） ’Ｊ　ｌ　（１）／Ｍ１１　ｍ　（１）＋Ｗ　１（２）
／Ｍ　ｔ　（２）Ｗｚ（１）／囮□（１）　＋　Ｗ　１
　（２）／ＭＷ　１　（２）ポリオール（イ）、有機ポ
リイソシアネー１〜およびポリオール（ロ）の配合量、
すなわちＷ１重量部、ｖ２重量部および切３重量部は、
上記式で求められるポリウレタンの架橋密度ＣＤが０．
０８５以上となる量である。

架橋密度ＣＤが０．０８５未満となるような各々の配合
量の場合、本発明の目的が達成されない。

次に本発明の末端イソシアネート基含有ウレタンプレポ
リマー（以下ウレタンプレポリマーという）は、ポリオ
ール（イ）１１８重量部と有機ポリイソシアネル１−リ
２重量部を均一に混合して、４０〜１５０℃で１０分〜
１０時間反応させて得られる。

この場合、下記式で求められるイソデックスＩｐが小さ
い時、得られたウレタンプレポリマーの粘度が高く、ゲ
ル化する場合もある。また、ｌｐが２を超えた時、遊離
のインシアネートモノマーがウレタンプレポリマー中に
存在するので作業環境の点で好ましくない。

したがって、ＩＰは１．１以上、２．０以下が好ましい
が特に限定するものではない。

ＮＣＯ基の数　Ｊ２／ＭＷ２ＸＦ２ 工ｐ　＝　−＝ ＯＨ基の数　Ｗｔ／ＭＷＩＸＦＩ 次に、ポリウレタンエラストマーは、上記で得られたウ
レタンプレポリマー（Ｗｘ＋ｌｉ’２）重量部とポリオ
ール（ロ）ｖ３重量部、さらに゛必要に応じて触媒、可
塑剤、消泡剤および着色剤等の添加剤を添加して均一に
混合し、反応させて得られる。

この場合、ウレタンプレポリマーとポリオール（ロ）の
ＯＨ／　ＮＣＯの比は０．５〜１．３とするのが好まし
い。

また、反応進行すなわち硬化促進のため、好ましくは温
度８０〜１４０℃に加熱する。

温度が低いと硬化が遅くなり、温度が高いと硬ンエラス
トマーは上記式で求められ架橋密度ＣＤが０．ｆ）８５
以上となるものであり、好ましくは０．０９〜０．３５
である。架橋密度ＣＤが０．０８５未満の場合、繰返し
荷重において、ポリウレタンエクス１−マーの発熱が大
きい。また０、３５を超えた場合、ポリウレタンエクス
１−マーに脆さが現れる場合がある。

本発明のポリウレタンエラストマーが繰返し荷重におい
て発熱が少ないことについては定かではないが、下記の
如く考えられる。

ポリウレタンエクス１−マーは、一般に水素結合による
架橋と化学架橋からなっている。水素結合による架橋は
、高温になると解離しやすい傾向にある力５、化学架橋
は解離しない。繰返し荷重によって発熱した場合、水素
結合による架橋は解離するので、ますます変形量が大き
くなり、発熱も大きくなる。化学架橋は温度が上昇して
も解離しないのでこのような悪影響は受けにくい。した
がって、本発明のポリウレタンエラストマーは化学架橋
すなわち架橋密度ＣＤが０．０８５以上となるものであ
り、発熱が少ないものと考えられる。

本発明のポリウレタンエラストマーは繰返し荷重がかか
った場合、非常に発熱が少ない。すなわち、動的発熱が
少ないために、ポリウレタンエラストマーの熱膨張がな
く、機械部品にした時の寸法が安定しているばかりでな
く、発熱によるエラストマーの劣９化が少ないので部品
の寿命が長く信頼性が高くなる。

さらに各種ロールに使用した場合には、回転数を高くで
きるので生産性の向上にもつながる。

従って械機部品、例えば各種ロール、ローラー等のゴム
材料として最適である。

以下に本発明の実施例を詳細に記載する。

実施例−１ （１）ポリウレタンエラストマーの製造法ポリオール（
イ）１１重量部と有機ポリイソシアネーｈＷ２重量部を
８０−１００’Ｃで所定の遊離インシアホー１−濃度に
なるまで反応させてウレタンプレポリマーを得た。

このウレタンプレポリマー（ｗ１＋ｌ１１２）重量部と
ポリオール（ロ）１１１３重量部とを脱泡、混合して予
め離型剤を塗布したモールドに流し込み１３０　℃で３
時間硬化させた。

硬化終了後、ポリウレタンエラストマーを得た。

（２）ポリウレタンエラストマーの発熱および物性試験 上記で得たポリウレタンエラストマーについて発熱（発
熱量）および物性（硬度、引張強さおよび伸び）試験を
行った。

なお、発熱試験はＡＳＴＭＩ３６２３のＡ法（グツトリ
ッチフレキソメーター）および物性試験はＪＩＳに６３
０１に従って行った。結果を第１表に示す。

応用例 直径１０ｃｍ、長さ３０ｃｍの鉄心の上に、厚さ５．０
Ｃｍになるように実施例実験Ｎα２のポリウレタンエラ
ストマーを被覆したロールを２本作った。

２本のロールを４００ｋｇの力で締めつけた時の両ロー
ル間の接触幅は２．６ｎｉｎであった。

この状態で１５０Ｏｒｐｍでロールを３時間回転させた
。ロール間の接触幅は２．９ｍｍで、かつロール表面の
温度上昇は７°Ｃであった。

同様゛に比較例−２のポリウレタンエラストマーを用い
て行った。

ロールの接触幅は２．４ｎｏ＋＋から４．８＋ｎｍにな
り、ロール表面の温度上昇は３２℃であった。

上記の如く本発明のポリウレタンエラストマーは動的発
熱が少なく、かつ物性的に優九でいることが認められた
。

特許出願人 第一工業製薬株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （イ）分子量ＭＷｓが５００以上で、かつ水酸基数また
   は平均水酸基数Ｆ１が２以上のポリオールリソシアネー
   １ヘリ２重量部を反応させて得られる末端イソシアネ−
   １へ基含有ウレタンプレポリマー または平均水酸基数Ｆ３が２．２以上のポリオールｌ１
   １３重量部とを反応させて得られるポリウレタンエラス
   トーマー であって、ｆ記式で求められるポリウレタンエクス１−
   マーの架橋密度ＣＤが０．０８５以上であることを特徴
   とする動的発熱の少ないポリウレタンエラストマーの製
   法 Ｗｘ　Ｘ（Ｆｌ　−２）　：Ｍｗｉ　十ｌｂ　Ｘ（Ｆ２
   −２）　：ＭＷｚ　＋ＩＮ３　ＸＣＦｓ　−２）　：Ｍ
   ｌｌ’３ＣＤ＝□ ｖｌ＋υ２＋ｖ３ １００１ ０００（は有機ポリイソシアネ−１−の分子量である。 〕