コンバーテクノ合同会社

硬化剤配合計算

ポリオール × イソシアネート硬化剤の配合比を算出

なぜ硬化剤が必要?

アクリルポリオール(主剤)は、それだけでは乾燥しても「熱可塑性」のまま、つまり温めれば柔らかくなり溶剤で溶けてしまいます。ここにイソシアネート系の硬化剤を加えて反応させると、分子同士が架橋(クロスリンク)して立体的な網目構造ができ、耐溶剤性・耐熱性・耐傷性が飛躍的に向上します。

OH基とNCO基の反応

アクリルポリオールの水酸基(-OH)と、イソシアネート硬化剤のイソシアネート基(-NCO)が1対1で反応してウレタン結合(-NHCOO-)を作ります。

-OH + -NCO-NH-CO-O-
水酸基 + イソシアネート基 → ウレタン結合

このため、硬化剤の量は「OH基とNCO基が何対何で反応するか」から計算します。

水酸基価(OH価)とは?

ポリオール1gの中にどれだけOH基があるかを示す指標です。「1gのポリオール中のOH基を中和するのに必要なKOH(水酸化カリウム)のmg数」で表します。単位は mgKOH/g です。

OH価が大きい → OH基が多い → 硬化剤がたくさん必要
OH価が小さい → OH基が少ない → 硬化剤は少量でOK

NCO含有量(NCO%)とは?

硬化剤100g中にNCO基が何g含まれているかを示します。NCO基の分子量は42 g/molです。

NCO%が高い → 少量の硬化剤で多くのNCO基を供給できる
NCO%が低い → 多くの硬化剤が必要

計算式の導出

主剤 Wp [g] 中のOH基モル数:

OH基モル数 = Wp × OHv / 56,100
(OHv: OH価 [mgKOH/g]、KOH分子量 = 56.1 g/mol = 56,100 mg/mol)

硬化剤 Wh [g] 中のNCO基モル数:

NCO基モル数 = Wh × (NCO% / 100) / 42
(NCO分子量 = 42 g/mol)

NCO/OH比 = R で反応させるとき:

Wh = R × Wp × OHv × 42 / (NCO% / 100 × 56,100)
   = R × Wp × OHv × 4,200 / (NCO% × 56,100)

主剤100部あたりでは:

硬化剤 [部] ≈ 7.487 × R × OHv / NCO%

NCO/OH比(当量比)とは?

  • NCO/OH = 1.0(等量): OH基とNCO基が過不足なく反応。計算の基本
  • NCO/OH > 1.0(NCO過剰): 余ったNCO基同士が反応して架橋密度が上がる。実用では1.5〜3.0当量が多い
  • NCO/OH < 1.0(OH過剰): 未反応OH基が残り架橋不足になりやすい

ワニス(バインダー溶液)の場合

ポリオールは通常、溶剤に溶かしたワニスとして供給されます。ワニスのOH価は純ポリオールのOH価と固形分率から計算できます。このツールでは「ポリオール純品OH価 × 含有率」の自動計算にも対応しています。

イソシアネート硬化剤の種類

硬化剤は「ジイソシアネートの種類」と「変性形態」の組み合わせで分類されます。

ジイソシアネートの種類:
HDI(ヘキサメチレンジイソシアネート): 脂肪族。耐候性◎、黄変しにくい。汎用硬化剤の主流
XDI(キシリレンジイソシアネート): 脂環式。反応性が高く硬化が速い。高硬度
TDI(トルエンジイソシアネート): 芳香族。安価だが黄変しやすい。屋内用途向き
変性形態(モノマーの多官能化方法):
アダクト体(TMP付加体): トリメチロールプロパンにジイソシアネートを3分子付加。3官能。粘度が比較的高い
ビウレット体: 水とNCO基の反応で生成する3官能体。アダクトより低粘度の傾向
イソシアヌレート体(ヌレート体): NCO基3分子が環化した6員環構造。3官能。熱安定性が高い。硬度が出やすい
プリセットのNCO%値について:
このツールに内蔵しているNCO%値は各タイプの代表的な値です。実際の製品はメーカー・グレードによって異なります。正確な配合計算には、必ず使用する製品のカタログ(TDS)記載のNCO%を確認してください。
💊 硬化剤の選択
🔬 硬化剤の NCO 含有量
wt%
※ プリセット選択時は代表値が自動入力されます。製品TDSの値で上書き可能です。
🧴 主剤(ポリオール / ワニス)
mgKOH/g
部(g)
⚖️ 当量比(NCO/OH比)
当量
等量=1.0。実用では1.5〜3.0当量で設計することが多い。
硬化剤必要量(主剤 100 部あたり)
配合比(主剤 : 硬化剤)
NCO/OH当量比
当量
📋 当量比早見表

現在のOH価・NCO%での、当量比ごとの硬化剤量一覧

NCO/OH当量比 硬化剤量 [部] 配合比(主剤:硬化剤)
📋 硬化剤プリセット NCO% 一覧(代表値)

各タイプの代表的なNCO含有量。実際の製品はメーカー・グレードで異なります。

ジイソシアネート 変性形態 NCO%(代表値) 特徴