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注型用途

注型用ポリウレタン樹脂

概要

三井化学の注型用ポリウレタンプレポリマー

注型用ポリウレタンプレポリマーは耐摩耗性、耐薬品性、耐寒性等が優れており、これらの特長を活かして、射出成型では困難な少量多品種の製品や大型成型品の製造に適しています。
用途としては、各種大型ロール、ソリッドタイヤ、ベルトや機械部品などがあります。
三井化学では、各種用途に応じたプレポリマーを取り揃えており、以下に当社注型用ポリウレタンプレポリマーの代表的な製品ラインアップをご紹介します。

注型用ポリウレタンプレポリマーは、耐衝撃性、耐薬品性、耐寒性など、ポリウレタン樹脂(ポリウレタンエラストマー)としての性能に加え、

① 製造、工程が簡単
② 加工設備や金型が安価
③ 機械加工、手加工がいずれも可能
④ 大型製品、ライニングなどに有利
⑤ 圧縮永久歪が少ない

などの長所があります。
注型用ポリウレタンプレポリマーは、硬化剤としてMBOCA(3,3’-ジクロロー4,4’-ジアミノジフェニルメタン)に代表されるアミン系硬化剤を使用するTDI系、主にグリコール系硬化剤を使用するMDI系に分けられ、各々について、プレポリマーの構成成分から、ポリエステル系、ポリエーテル系、及び特殊品に分けることができます。それらの特性と代表的な用途は次のとおりです。

casting01.jpg
TDI系
系統グレード製品特性主な用途
ポリエーテル系
(PTMEG)
一般タケネート® L-2700シリーズ
ハイプレン® Lシリーズ
耐水
高反発弾性
耐衝撃
耐オゾン
低温特性
製紙ロール
ベルト
ピストン
ソリッドタイヤ
各種ロール
低発熱タケネート® L-2300シリーズ
L-2600シリーズ
ハイプレン® HLシリーズ
ポリエーテル系
(PPG)
一般タケネート® L-1100シリーズ
ハイプレン® Uシリーズ
耐水緩衝材シート
ポリエステル系一般タケネート® L-1200シリーズ耐溶剤
耐油
耐熱
製鉄ロール
ソリッドタイヤ
ベルト
ガスケット
Oリング
オイルシール
ポンプ
低発熱
低フリーモノマー
サイアナプレン® シリーズ
ポリカプロラクトンタケネート® L-1300シリーズ
タケネート® L-1600シリーズ
MDI系
系統グレード製品特性主な用途
ポリエーテル系
(PTMEG)
一般タケネー®ト L-5200シリーズ耐水
高反発弾性
製紙ロール
ベルト
ソリッドタイヤ
各種ロール
ポリエステル系ポリカプロラクトンタケネート® XLC-14シリーズ耐溶剤
耐熱
製鉄ロール
ベルト
ガスケット
Oリング
ポンプ

各種エラストマーでは、繰り返し応力をかけると、エラストマーが完全弾性体でないため内部発熱が起こり、最終的には疲労破壊に至ります。
特に、高速で回転するロールの場合は、内部発熱による熱破壊がおきる場合があります。 製紙、製鉄用ロール、各種ベルトなどの用途では、その動的性能により、それぞれの用途における耐圧性、回転数などに制約が生じます。
タケネート® / ハイプレン® の低発熱グレードは、優れた分子設計により内部発熱を抑え、動的性能が問題となる各種ロール、ベルトなどの用途に好適に用いることができます。

ロール走行試験によって熱破壊したテストロール
casting02.jpg 試験前
casting03.jpg 熱破壊(熱バースト)
低発熱グレードと一般グレードのロール走行性比較
casting04.jpg

<試験:三井化学法>

60分毎に線圧を上げていき、ロール表面温度と熱バーストする線圧を評価

ロール走行テストにおいて、線圧を上げていくと、L-2390/MBOCA硬化品のほうが、一般グレードのものと較べて、高い線圧まで熱バーストしないことがわかる。

ポリウレタンエラストマーの加工方法には、遠心成型(シート、パイプ内ライニング、シームレスベルト)、真空成型(タイミングベルト、肉薄チューブ)、回転注型(ボール)、圧縮成型(高精度精密部品)など各種ありますが、次の図は一般的なMBOCA硬化系注型法の概要です。

casting05.jpg

※1ウレタンプレポリマー100重量部に対する重量部

※2カタログ値ではなく、納入されたウレタンプレポリマーの試験成績表の値を使用してください。

※3NH2/NCO比で、一般的な用途には、0.9を推奨しています。

※自動注型機を使用すると混合まで連続的に行われます。

※鉄芯などに接着する必要がある場合、ケムロック218などの接着剤を使用する必要があります。

※離型剤としては一般的にポリウレタンエラストマー用シリコン系又はフッ素系を使用します。

1. 注型用ポリウレタンプレポリマーの工程管理

  • 温度管理
    硬化温度、金型温度に注意して下さい
    所定の温度より高くなりますと成形物の硬度が下がることがあります
  • 混合当量比
    計量に注意してください
    所定の比率と異なる場合、物性に影響します
  • 水分の影響
    水分の混入(可塑剤、硬化剤中の水分、湿度(特に夏季))に注意してください
    イソシアネート基は、下記のように水と反応し、炭酸ガスを発生します
    2RNCO + H2O → RNHCONHR + CO2↑
    NCO含有量3.0%のプレポリマー100gは0.7gの水で全てのNCO基が消費されます

2. 安全上の取扱い

  • SDSをご参照の上、以下の取り扱いをお願いします。
  • 火気のあるところでは使用しないでください。
  • 取扱作業場には、局所排気装置を設けてください。
  • 取扱中は眼や皮膚に触れないよう、保護メガネ、保護手袋を着用し、必要に応じて有機ガス用防毒マスク、送気マスクを着用してください。
  • 容器から出し入れするときは、こぼさないようにして下さい。
  • 水やアルカリとの接触を避けて下さい。
  • 容器を開放したあとは、窒素ガス又は乾燥空気を吹き込んで、密栓して下さい。
  • 取扱い後は、手洗い及びうがいを十分に行って下さい。

PTMEG系は、ポリウレタンエラストマーの特長を最大限に活かすことができます。特に耐水性、耐衝撃性、耐オゾン性、反発弾性や低温特性に優れ、過酷な条件で用いられる製紙・製鉄用ロール、ローラー、ベルトや電気器具部品などに使用されています。

一般グレード
品名硬度特長
ハイプレン® L-80HsA 80低硬度
タケネート® L-2710HsA 90作業性良・加工性良
ハイプレン® L-100HsA 90
タケネート® L-2760HsA 95
ハイプレン® L-167HsA 95
タケネート® L-2761HsD 60高硬度
タケネート® L-2790HsD 67
ハイプレン® L-315HsD 73
タケネート® L-2690HsA 90低発熱性
タケネート® L-2695HsA 95
タケネート® L-2665DHsD 65低発熱性・高硬度
低発熱低粘度グレード
品名硬度特長
タケネート® L-2380HsA 80低発熱性・低粘度・低硬度
タケネート® L-2390HsA 90低発熱性・低粘度
タケネート® L-2395HsA 95
ハイプレン® HL-651HsD 65低発熱性・低粘度・高硬度
硬化物物性(PTMEG系)
タケネート® L-2710タケネート® L-2760
硬化剤MBOCAEthacure300MBOCAEthacure300
項目単位
硬さShore A89879594
100% ModulusMPa781312
300% ModulusMPa14142824
引張強度MPa40434750
伸び%460480390440
引裂強度N/mm8795123128
圧縮永久歪(70℃、25%)%38423646
反発弾性率%51514446

測定方法:JIS K 7312準拠
引張試験 3号型ダンベル 500mm/min
引裂試験 切込みなしアングル型 500mm/min

硬化物物性(PTMEG系)
ハイプレン® L-80ハイプレン® L-100
硬化剤MBOCAEthacure300MBOCAEthacure300
項目単位
硬さShore A78778988
100% ModulusMPa4578
300% ModulusMPa691313
引張強度MPa29373742
伸び%580480480480
引裂強度N/mm60659198
圧縮永久歪(70℃、25%)%42363539
反発弾性率%62634852

測定方法:JIS K 7312準拠
引張試験 3号型ダンベル 500mm/min
引裂試験 切込みなしアングル型 500mm/min

【ラインナップ注意点】

  • 硬度は三井化学法に従って、ショア硬度A(HsA)またはD(HsD)で測定しています。
  • 硬度は、所定のバネの力で針先が試験片に入っていく際の抵抗によって測定します。
  • 値はAまたはDで、0~100の間になり、硬いものほど大きい値を示します。
  • 一般的にAは柔らかいタイプ(ゴム領域)に、Dは固いタイプ(プラスチック領域)に用います。

(単位:Hs)

 

※ 値は代表値となります。

PPG系のポリウレタンエラストマーは、物性的にはPTMEG系に劣りますが、低価格であるため、ポリウレタンエラストマーの特性は要求されるが、さほど使用条件の厳しくない分野に適しています。
用途としてはスプリング、ハンマー、カッター受け、緩衝材などの工業部品や、ロール、ソリッドタイヤなどに用いられます。

一般グレード
品名硬度特長
タケネート® L-1170HsA 70低硬度
タケネート® L-1128HsA 90高反発弾性
タケネート® L-1158HsA 91
タケネート® L-1150HsA 97高硬度
タケネート® L-1080DHsD 80超高硬度
硬化物物性(PPG系)
タケネート® L-1170タケネート® L-1128
硬化剤MBOCAEthacure300MBOCAEthacure300
項目単位
硬さShore A65639089
100% ModulusMPa2369
300% ModulusMPa351111
引張強度MPa10123024
伸び%11001000550580
引裂強度N/mm37505098
圧縮永久歪(70℃、25%)%6451ND61
反発弾性率%3942ND39

測定方法:JIS K 7312準拠
引張試験 3号型ダンベル 500mm/min
引裂試験 切込みなしアングル型 500mm/min

特に、サイアナプレン® は、ポリエステル系注型用ポリウレタンプレポリマーの最高級ブランドとして、製鉄ロールなどの厳しい用途にご利用いただいております。

一般グレード
品名硬度特長
タケネート® L-1270HsA 71耐摩耗性・低硬度
タケネート® L-1280HsA 81
タケネート® L-1290HsA 92耐摩耗性
低発熱、低フリーモノマーグレード
品名硬度特長
サイアナプレン® A-7QMHsA 71耐摩耗性・低粘度・低硬度
サイアナプレン® A-75QMHsA 76
サイアナプレン® A-8QMHsA 81
サイアナプレン® A-85QMHsA 86耐摩耗性・低粘度
サイアナプレン® A-9QMHsA 91
サイアナプレン® D-5QMHsD50(HsA96)
ポリカプロラクトン系
品名硬度特長
タケネート® L-1350HsA 53耐油性・低硬度
タケネート® L-1660HsA 60
タケネート® L-1570HsA 73
タケネート® L-1680HsA 81
タケネート® L-1390HsA 90耐油性
タケネート® L-1395HsA 95
硬化物物性(ローフリーエステル系)
サイアナプレン® A-8QMサイアナプレン® A-9QMサイアナプレン® D-5QM
硬化剤MBOCAEthacure300MBOCAEthacure300MBOCAEthacure300
項目単位
硬さShore A777592929797
100% ModulusMPa44871211
300% ModulusMPa6613122017
引張強度MPa424254545048
伸び%680750570610520570
引裂強度N/mm6569107102132124
圧縮永久歪(70℃、25%)%444534453655
反発弾性率%353629313335

測定方法:JIS K 7312準拠
引張試験 3号型ダンベル 500mm/min
引裂試験 切込みなしアングル型 500mm/min

MDI系の注型用ポリウレタンプレポリマーは、MBOCA硬化剤を使用せずに、耐水性や、耐溶剤性、耐摩耗性など、特徴ある性能を付与したポリウレタンエラストマーが得られます。

一般グレード
主剤硬化剤硬度
タケネート® L-5290タケラック® U-801HsA 90PTMEG系・耐水性
タケネート® L-5295タケラック® U-801HsA 95
タケネート® L-5298タケラック® U-801HsA 98
硬化物物性(PTMEG系)
タケネート® L5298タケネート® L5295タケネート® L5290
硬化剤タケラック® U801タケラック® U801タケラック® U801
項目単位
硬さShore A989590
100% ModulusMPa29138
300% ModulusMPa462718
引張強度MPa494447
伸び%330410460
引裂強度N/mm173122109
圧縮永久歪(70℃、25%)%481616
反発弾性率%495255

測定方法:JIS K 7312準拠
引張試験 3号型ダンベル 500mm/min
引裂試験 切込みなしアングル型 500mm/min

MDI/ポリエステル系の注型用ポリウレタンプレポリマーは、特に耐溶剤性、耐油性に優れ、各種ロールの他にスキージー、ブレードなどに用いられます。

ポリカプロラクトン系
主剤硬化剤硬度
タケネート® L-5065タケラック® U-7060HsA 60ポリカプロラクトン系・耐摩耗性
タケラック® U-7065HsA 65
タケラック® U-7070HsA 70
タケラック® U-7075HsA 75
タケラック® U-7080HsA 80
タケラック® U-7085HsA 85
タケネート®
XLC-14-7060A
BDO(1,4-ブタンジオール)HsA 95ポリカプロラクトン系
タケネート®
XLC-14-7061A
BDO(1,4-ブタンジオール)HsA 90
耐溶剤性ウレタンシステム
主剤硬化剤硬度
タケラック® U-6230タケネート® LSI-990HsA30~80耐溶剤性
硬化物物性(ポリカプロラクトン系)
タケネート®
XLC-14-7060A
タケネート®
XLC-14-7061A
タケネート®
L5065
硬化剤BDOBDOBDO
項目単位
硬さShore A959085
100% ModulusMPa1286
300% ModulusMPa231513
引張強度MPa444643
伸び%490520430
引裂強度N/mm14710982
圧縮永久歪(70℃、25%)%221521
反発弾性率%515863

測定方法:JIS K 7312準拠
引張試験 3号型ダンベル 500mm/min
引裂試験 切込みなしアングル型 500mm/min

casting06.jpg 産業用(製紙・製鉄・搬送)ロール、プリンターロール
casting07.jpg 台車・キャスター
casting08.jpg ソリッドタイヤ(フォークリフトタイヤ)
casting09.jpg スキージーブレード

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コーティング・機能材事業部