説明

シール用硬化性ポリウレタン組成物およびガスケット

【課題】チキソトロピー性に優れスランプが少なく、さらに高温下での保存安定性が良好でスランプ性などの悪化が生じないシール用組成物を提供する。
【解決手段】本発明のシール用硬化性ポリウレタン組成物は、(A)(a1)Mw2000〜10000のポリオキシアルキレンジオールと、(a2)Mw300〜900のポリオキシアルキレントリオールとを含むポリエーテルポリオールと、(B)Mw300〜4000のポリオキシアルキレンポリオールとイソシアネート基含有化合物とを反応させて得られるイソシアネート基含有ウレタンプレポリマーと、(C)BET比表面積が100〜400m/gの無機充填剤を含有し、硬化触媒を含有しない。本発明のガスケットは、このようなポリウレタン組成物を硬化させて形成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シール用硬化性ポリウレタン組成物およびガスケットに係り、特に、垂れ抵抗性(スランプ性)に優れ耐汚染性が良好なシール用の硬化性ポリウレタン組成物と、この組成物を硬化させてなるガスケットに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、コンピュータのハードディスク装置においては、高性能化、小型化が進み、複雑な回路構成を有するようになってきており、わずかなダストまたは汚染物質が混入し磁気ディスクに付着すると、誤動作の原因となる。そのため、ガスケットを使ってダストの侵入を防ぐことが一般に行なわれている。例えば、ハードディスクドライブケース(以下、HDDケースと示す。)や小型ビデオカメラ、携帯電子機器類の筺体と蓋体の気密、防湿のためのシール部位には、ガスケットが設けられている。そして、このようなガスケット自体にも、汚染物質を含有しないこと、および汚染物質となるアウトガスを発生しないことが要求されている。
【0003】
HDDケース用のガスケットの製造方法としては、2成分系ポリウレタン樹脂のような液状樹脂をディスペンサによりガスケット形状に押し出し、一体化するディスペンシング法が主流になっている。このディスペンス法においては、気密性を確保するために、ディスペンスした樹脂が液垂れがなく変形が小さいこと、すなわちチキソトロピー性(チキソ性)が良好でスランプ(垂れ落ち)が少ないことが要求されている。
【0004】
従来から、2成分系ポリウレタン樹脂の液垂れを改善するために、チキソ性付与剤として、コロイド状シリカ、炭酸カルシウムのような無機充填剤を添加する方法が知られている。また、無機充填剤と揺変性付与剤とを組み合わせて使用する方法が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)。さらに、アミン触媒や有機スズ触媒を添加して架橋構造を形成し、液垂れを改善しようとする方法も提案されている。
【0005】
しかしながら、これらの方法では、高温下での保存安定性が悪いという問題があった。すなわち、無機充填剤などを添加した直後に良好な垂れ抵抗性(スランプ性)を得ても、高温下で長時間保存すると、無機充填剤により付与されたチキソトロピー性が熱により低下し、スランプ性も悪化するという問題があった。
【0006】
また、このような高温下での保存安定性の低下を改善するために、無機充填剤の添加を加熱・混練により行う方法も考えられるが、無機充填剤を添加することによるチキソトロピー性の向上が加熱・混練により抑えられるため、良好なスランプ性が得られないという問題があった。このように、高温下での長期における保存安定性と良好なスランプ性を両立させることは困難であった。
【0007】
さらに、アミン触媒や有機スズ触媒を添加して液垂れを改善する方法では、硬化物中に微量でもこれらの触媒が残存すると、それらがブリードアウトして磁気ディスクなどを汚染してしまうという問題があった。
【特許文献1】特公昭45−41110号公報
【特許文献2】特公昭47−7632号公報
【特許文献3】特開昭64−14269号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、チキソトロピー性およびスランプ性に優れ、液垂れ(スランプ)が少なく、さらに高温下での保存安定性が良好で、高温下で長時間保存してもチキソトロピー性が低下しスランプ性が悪化することのないシール用硬化性ポリウレタン組成物と、この組成物から製造されるガスケットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明のシール用硬化性ポリウレタン組成物は、(A)(a1)重量平均分子量(以下、Mwと記す。)が2000〜10000のポリオキシアルキレンジオールと、(a2)Mwが300〜900のポリオキシアルキレントリオールとをそれぞれ含むポリエーテルポリオールと、(B)Mwが300〜4000のポリオキシアルキレンポリオールとイソシアネート基を含有する化合物とを反応させて得られる、イソシアネート基を含有するウレタンプレポリマーと、(C)BET比表面積が100〜400m/gの無機充填剤をそれぞれ含有し、硬化触媒を含有しないことを特徴とする。
【0010】
本発明のガスケットは、前記シール用硬化性ポリウレタン組成物を硬化させてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、チキソトロピー性が良好でスランプ性に優れ、さらに高温下での保存安定性が良好で、高温下で長時間保存してもチキソトロピー性およびスランプ性が低下することのないシール用硬化性ポリウレタン組成物を得ることができる。また、この組成物は、汚染源となるおそれのあるアミン触媒や有機スズ触媒を含有しないので、耐汚染性に優れている。したがって、このシール用硬化性ポリウレタン組成物を硬化させて成るガスケットにおいて、例えばHDDケースのシール部の気密性を向上させ、ダストなどの侵入を抑えることができるうえに、磁気ディスクを汚染することがないので、汚染による誤動作の発生を低減することができる。したがって、信頼性の高いハードディスク装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0013】
本発明の実施形態に係るシール用硬化性ポリウレタン組成物は、(a1)Mwが2000〜10000のポリオキシアルキレンジオールと、(a2)Mwが300〜900のポリオキシアルキレントリオールとをそれぞれ含むポリエーテルポリオール(A成分)と、Mwが500〜4000のポリオキシアルキレンポリオールとイソシアネート基を含有する化合物とを反応させて得られる、イソシアネート基を含有するウレタンプレポリマー(B成分)、および(C)BET比表面積が100〜400m/gの無機充填剤をそれぞれ含有する。そして、アミン系や有機スズ系などの硬化触媒を含有しないことを特徴とする。
【0014】
本発明の実施形態において、(A)成分であるポリエーテルポリオールは、(a1)2官能のポリエーテルオールであるポリオキシアルキレンジオールと、(a2)3官能のポリエーテルポリオールであるポリオキシアルキレントリオールとをそれぞれ含有している。
【0015】
実施形態に用いられる(a1)ポリオキシアルキレンジオールとしては、ポリオキシエチレンジオール、ポリオキシプロピレンジオール、およびポリオキシ(プロピレン・エチレン)共重合型ジオールのようなポリオキシプロピレンと他のアルキレンとの共重合型ジオールなどを挙げることができる。
【0016】
また、実施形態に用いられる(a2)ポリオキシアルキレントリオールとしては、ポリオキシエチレントリオール、ポリオキシプロピレントリオール、およびポリオキシ(プロピレン・エチレン)共重合型トリオールのようなポリオキシプロピレンと他のアルキレンとの共重合型トリオールなどを挙げることができる。特に、グリセリンなどを開始剤としてプロピレンオキサイドを開環重合して得られるポリオキシプロピレントリオールの使用が好ましい。
【0017】
さらに(a2)成分としては、ポリオキシアルキレントリオールの末端の水酸基1個に対して、1〜3個のエチレンオキサイドを付加させたものを使用することができる。エチレンオキサイド付加物の使用により、イソシアネート基との反応が促進されるうえに、後述する(C)成分である親水性の無機充填剤との相溶性が良好であるという利点がある。
【0018】
実施形態において、(a1)成分であるポリオキシアルキレンジオールのMwは2000〜10000の範囲とし、(a2)成分であるポリオキシアルキレントリオールのMwは300〜900の範囲とする。(a1)ポリオキシアルキレンジオールのMwが2000未満の場合、あるいは(a2)ポリオキシアルキレントリオールのMwが300未満の場合には、十分なチキソトロピー性が得られず、スランプ性が悪くなるおそれがある。また、(a1)ポリオキシアルキレンジオールのMwが10000を超える場合、あるいは(a2)ポリオキシアルキレントリオールのMwが900を超える場合には、後述する無機充填剤と混練する場合の粘度が高くなりすぎて、作業性が著しく低下する。(a1)ポリオキシアルキレンジオールのMwのより好ましい範囲は6000〜8000であり、(a2)ポリオキシアルキレントリオールのMwのより好ましい範囲は500〜700である。
【0019】
また、(A)成分であるポリエーテルポリオールは、実質的に(a1)成分である前記ポリオキシアルキレンジオールと(a2)成分である前記ポリオキシアルキレントリオールの2つの成分から構成されることが好ましい。そして、(A)成分全体にたいする(a1)ポリオキシアルキレンジオールおよび(a2)ポリオキシアルキレントリオールの含有割合は、それぞれ95〜60重量%および5〜40重量%とすることが好ましい。(a1)成分と(a2)成分の混合割合が前記範囲を外れると、スランプ性の向上および高温下での保存安定性の向上という効果を十分に達成することができない。
【0020】
本発明の実施形態において、(B)成分であるウレタンプレポリマーは、Mwが500〜4000のポリオキシアルキレンポリオールとイソシアネート基を含有する化合物とを反応させて得られるものであり、イソシアネート基を有しウレタン結合を含有するポリマーである。
【0021】
(B)成分であるウレタンプレポリマーの調製に用いられるポリオキシアルキレンポリオールは、多価アルコール、例えば2価のアルコールであるエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコールなどを重合したポリアルキレングリコール、あるいはアルキレンオキサイド、例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドを開環重合したポリオキシアルキレントリオールなどで、Mwが300〜4000の範囲のものが挙げられる。チキソトロピー性を得やすくスランプ性が良好なことから、ポリオキシプロピレントリオールの使用がより好ましい。
【0022】
ポリオキシアルキレンポリオールのMwを500〜4000の範囲に限定したのは、Mwが300未満であるか、あるいは4000を超える場合には、得られるポリウレタン組成物の硬化反応の制御などが困難となるおそれがあるためである。ポリオキシアルキレンポリオールのMwは、300〜3000の範囲がより好ましい。また、これらのポリアルキレンポリオールは、1種単独でまたは2種以上を併用して用いることができる。
【0023】
(B)ウレタンプレポリマーの調製に用いられるイソシアネート基を含有する化合物としては、芳香族イソシアネート、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネート、それらの混合物または有機イソシアネート化合物の変性物などが挙げられる。これらのうちで、分子中に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物、特に分子内に2個以上の末端イソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物の使用が好ましい。
【0024】
このようなイソシアネート基を有する化合物としては、例えばトリレンジイソシアネート(TDI)、水添トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメリックMDI(PMDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)などの芳香族イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)等の脂肪族イソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、水添XDI(H6XDI)、水添MDI(H12MDI)、ノルボルナンジイソシアネートメチル(NBDI)などの脂環式ポリイソシアネート、上記イソシアネートのカルボジイミド変性イソシアネート、イソシアヌレート変性体などが挙げられる。
【0025】
反応性の点から、反応の速いTDI、MDI、カルボジイミド変性MDI(液状MDI)およびPMDIが好ましく、TDIがより好ましい。これらイソシアネート基を有する化合物は、1種を単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
【0026】
(B)成分であるウレタンプレポリマーの調製方法は特に限定されないが、前記ポリオキシアルキレンポリオールとイソシアネートを含有する化合物を、所望のイソシアネート基含有割合(NCO%)が得られるような配合比率で混合し、80〜90℃の温度で2〜4時間反応させることにより得ることができる。この反応は、不活性ガス雰囲気、例えば窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気で行なうことが好ましい。
【0027】
このようにして得られる(B)ウレタンプレポリマーのNCO%は、得られるポリウレタン組成物の硬化の際の反応制御などが容易になり、またシーリング用途として所望の硬度が得られるように、0.5〜20重量%とすることが好ましく、1〜8重量%の範囲がより好ましい。
【0028】
こうして得られる(B)成分であるウレタンプレポリマーの配合量は、(A)成分であるポリエーテルポリオール((a1)ポリオキシアルキレンジオールと(a2)ポリオキシアルキレントリオールとの合計量)100重量部に対して、20〜80重量部が好ましく、40〜60重量部の範囲がより好ましい。(B)ウレタンプレポリマーの配合量が20重量部未満の場合には、良好なウレタン組成物が得られず、未硬化となるおそれがあり、80重量部を超える場合には、硬化物の硬度が高くなり過ぎて気密性を損なうおそれがある。(B)成分であるウレタンプレポリマーを前記割合で使用することにより、得られるポリウレタン組成物の液垂れを改善することができる。
【0029】
実施形態で使用する(C)BET比表面積100〜400m/gの無機充填剤としては、シリカ、炭酸カルシウムなどが挙げられる。親水性の高さの点で、表面処理を施していないものが好ましい。(C)成分である無機充填剤のBET比表面積が100m/g未満であるか、あるいは400m/gを超える場合には、十分なチキソトロピー性が付与されないおそれがある。BET比表面積は250〜350m/gの範囲がより好ましい。このような(C)成分としては、親水性でチキソトロピー付与性のあるコロイド状シリカの使用が好ましい。
【0030】
チキソトロピー性が向上しかつ作業性が向上することから、(C)成分である無機質充填剤を、予め(A)成分であるポリエーテルポリオールに混合しておくことが好ましい。そして、無機充填剤が配合されたポリエーテルポリオール組成物と、(B)成分であるウレタンプレポリマーとを混合・加熱して硬化性組成物を得る、2液型(2成分型)の使用態様を採ることが好ましい。特に、(C)無機充填剤として親水性であるシリカを使用する場合には、シリカと(A)ポリエーテルポリオールとの相溶性が高いため、前記態様を採ることが好ましい。
【0031】
(C)成分である無機充填剤の配合量は、前記(A)成分であるポリエーテルポリオール100重量部に対して5〜50重量部とすることが好ましく、35〜45重量部の範囲がより好ましい。(C)無機充填剤の配合量が5重量部未満の場合には、十分なチキソトロピー性が付与されないおそれがあり、50重量部を超える場合には、粘度が高くなりすぎて作業性が悪くなるおそれがある。
【0032】
実施形態のシール用硬化性ポリウレタン組成物は、前記(A)成分と前記(C)成分を混合して得られた組成物に、(B)成分であるイソシアネート基を含有するウレタンプレポリマーを混合することにより得ることができる。混合方法は特に限定されず、その後の加熱硬化により(A)成分中のポリオールの活性水素基(水酸基)と(B)ウレタンプレポリマー中のイソシアネート基とが反応することを考慮し、所望の方法を採ることができる。
【0033】
本発明の実施形態に係るシール用硬化性ポリウレタン組成物は、充填剤、可塑剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、顔料あるいは染料の着色剤、分散剤などの添加剤を、本発明の効果を損なわない範囲で配合することができる。なおこれらの添加剤は、(A)成分であるポリエーテルポリオールに配合するか、あるいは(A)〜(C)の各成分を混合した後の組成物に配合することができる。
【0034】
実施形態に係るシール用硬化性ポリウレタン組成物は、(A)成分であるポリエーテルポリオールと(B)成分であるウレタンプレポリマーとの反応の際に必要に応じて用いられる触媒、例えばジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジマレートなどの有機スズ化合物、あるいはトリエチルアミン、テトラエチレンジアミン、N−メチルモルホリンなどのアミン系触媒を、実質的に含まないものである。そのため、実施形態のポリウレタン組成物では、触媒などのブリードアウトが発生することがなく、耐汚染性に優れており、例えばHDDケース用ガスケットを形成しても、ハードディスク装置の汚染が生じることがない。なお、実施形態の硬化性ポリウレタン組成物を用いてガスケットを形成するには、例えば、得られた組成物を脱泡した後ハードディスクのハウジングケースの片面にディスペンスし、所望のガスケット形状を形成し、50〜200℃好ましくは100〜160℃の温度で1〜10時間加熱し硬化させる方法を採ることができる。こうして得られたHDDケース用ガスケットにおいては、ガスケットが形成されたハウジングケースとハードディスクとを組み立てた後の汚染物の生成が抑制される。
【0035】
このように、本発明の実施形態によれば、スランプ性(垂れ抵抗性)および耐汚染性に優れた硬化性ポリウレタン組成物を得ることができる。しかも、この硬化性ポリウレタン組成物は高温下での保存安定性に優れ、高温下で長時間保存してもチキソトロピー性やスランプ性が低下することがない。したがって、この硬化性ポリウレタン組成物から形成されるHDDケース用などのガスケットにおいては、スランプ(液垂れ)が抑制されるので、ガスケットとしての気密性が向上し、ダストの侵入を抑えることができる。また、この硬化性ポリウレタン組成物を加熱硬化して得られるガスケットは、汚染物の発生が抑制されているので、例えば磁気ディスクへの汚染物質の混入による誤動作を低減することができ、信頼性の高いハードディスク装置を得ることができる。
【実施例】
【0036】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0037】
(調製例1)(ポリエーテルポリオール組成物1の調製)
サニックスFA722(三洋化成株式会社製)100重量部に、アエロジル300(コロイド状シリカ、日本アエロジル株式会社製)30重量部を添加し、100℃で2時間混練し、ポリエーテルポリオール組成物1を得た。なお、サニックスFA722は、Mw7300の2官能のポリエーテルポリオール(ポリオキシアルキレンジオール)85重量%と、Mw600の3官能のポリエーテルポリオール(ポリオキシアルキレントリオール)(末端の水酸基1個に対して2分子のエチレンオキサイドを付加)15重量%との混合物であり、水酸基価は56mgKOH/gである。
【0038】
(調製例2)(ポリエーテルポリオール組成物2の調製)
エクセノール3030(Mw3000のポリオキシプロピレントリオール、旭硝子株式会社製)100重量部に、アエロジル300を30重量部添加し、100℃で2時間混練し、ポリエーテルポリオール組成物2を得た。
【0039】
(調製例3)(ウレタンプレポリマーの調製)
エクセノール3030を100重量部に対して、トリレンジイソシアネート(2,4−異性体/2,6−異性体=80/20)24.1重量部を添加し、窒素気流下、80℃で3時間反応させ、NCO%が6.0重量%のウレタンプレポリマーを得た。
【0040】
(実施例)
調製例1で得られたポリエーテルポリオール組成物1と、調製例3で得られたウレタンプレポリマーとを、表1に示すように、ウレタンプレポリマーの配合量がサニックスFA722の100重量部に対して60重量部となるように配合し、混合した。
【0041】
(比較例)
調製例2で得られたポリエーテルポリオール組成物2と、調製例3で得られたウレタンプレポリマーとを、表1に示す割合で配合し、実施例と同様に混合した。
【0042】
次いで、実施例および比較例で得られたポリウレタン組成物を脱泡した後、JIS A 1439に記載の「スランプ試験」方法に従って、スランプ試験値を測定しスランプ性(垂れ抵抗性)を評価した。スランプ試験は、組成物の調製1週間後と、ポリエーテル組成物を50℃で4週間保存後にそれぞれ行った。また、試験温度は25℃で行なった。スランプ試験の結果を表1に示す。
【0043】
【表1】

【0044】
表1からわかるように、実施例で得られたポリウレタン組成物は、比較例で得られたポリウレタン組成物に比べて、調製1週間後のスランプ性が改善されているうえに、保存安定性も良好であり、50℃で4週間保存後のスランプ性の悪化も生じていない。
【0045】
また、実施例および比較例で得られたポリウレタン組成物を、それぞれハードディスクのハウジングケースの片面にディスペンスし、140℃で3時間加熱し硬化させてガスケットを形成した。そして、このようにガスケットを形成したハウジングケースとハードディスクとを組み立てた後、50℃の恒温槽に7日間投入し、その後ディスクを取り出して、表面に付着物があるかどうかを光学顕微鏡(倍率100倍)で観察したところ、いずれもディスクの表面に付着物は見られず、耐汚染性が良好であることがわかった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)(a1)重量平均分子量(Mw)が2000〜10000のポリオキシアルキレンジオールと、(a2)重量平均分子量(Mw)が300〜900のポリオキシアルキレントリオールとをそれぞれ含むポリエーテルポリオールと、
(B)重量平均分子量(Mw)が500〜4000のポリオキシアルキレンポリオールとイソシアネート基を含有する化合物とを反応させて得られる、イソシアネート基を含有するウレタンプレポリマーと、
(C)BET比表面積が100〜400m/gの無機充填剤
をそれぞれ含有し、硬化触媒を含有しないことを特徴とするシール用硬化性ポリウレタン組成物。
【請求項2】
前記(A)成分であるポリエーテルポリオールは、前記(a1)ポリオキシアルキレンジオール95〜60重量%と、前記(a2)ポリオキシアルキレントリオール5〜40重量%とから成ることを特徴とする請求項1記載のシール用硬化性ポリウレタン組成物。
【請求項3】
前記(B)成分であるウレタンプレポリマーは、重量平均分子量(Mw)が300〜4000のポリオキシプロピレントリオールとトリレンジイソシアネートとを反応させて得られるものであり、イソシアネート基の含有率が0.5〜20重量%であることを特徴とする請求項1または2記載のシール用硬化性ポリウレタン組成物。
【請求項4】
前記(A)成分であるポリエーテルポリオールに前記(C)成分である無機充填剤を配合してなる混合物と、前記(B)成分であるイソシアネート基を含有するウレタンプレポリマーとを混合してなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のシール用硬化性ポリウレタン組成物。
【請求項5】
前記(C)無機充填剤の配合量は、前記(A)成分であるポリエーテルポリオール100重量部に対して5〜50重量部であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のシール用硬化性ポリウレタン組成物。
【請求項6】
前記(C)無機充填剤は、コロイド状シリカであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載のシール用硬化性ポリウレタン組成物。
【請求項7】
請求項1乃至6のいずれか1項記載のシール用硬化性ポリウレタン組成物を硬化させてなることを特徴とするガスケット。

【公開番号】特開2009−249523(P2009−249523A)
【公開日】平成21年10月29日(2009.10.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−100104(P2008−100104)
【出願日】平成20年4月8日(2008.4.8)
【出願人】(000221111)モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社 (257)
【Fターム(参考)】