JP2001114859A - 柔らかで透明で加工可能な熱可塑性ポリウレタン - Google Patents
柔らかで透明で加工可能な熱可塑性ポリウレタンInfo
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光学用途で用いるに適した柔らかで透明で加
工可能な熱可塑性ポリウレタン樹脂を提供する。 【解決手段】 この樹脂はジイソシアネートと鎖伸長剤
とポリエーテルポリオール混合物を反応させることで生
じさせた生成物である。前記ポリエーテルポリオール混
合物は(A)C4ポリエーテルポリオールと(B)C2−
C3ポリエーテルポリオールを含んで成り、ここで、A
/Bの重量比は約85/15から15/85の範囲であ
る。
工可能な熱可塑性ポリウレタン樹脂を提供する。 【解決手段】 この樹脂はジイソシアネートと鎖伸長剤
とポリエーテルポリオール混合物を反応させることで生
じさせた生成物である。前記ポリエーテルポリオール混
合物は(A)C4ポリエーテルポリオールと(B)C2−
C3ポリエーテルポリオールを含んで成り、ここで、A
/Bの重量比は約85/15から15/85の範囲であ
る。
Description
【0001】本発明は熱可塑性ポリウレタン樹脂、より
詳細には前記樹脂を含有していて光学用途で用いるのに
適した成形用組成物に向けたものである。
詳細には前記樹脂を含有していて光学用途で用いるのに
適した成形用組成物に向けたものである。
【0002】
【発明の要約】(i)ジイソシアネートと(ii)鎖伸
長剤(chain extender)と(iii)ポ
リエーテルポリオール混合物を反応させることで生じさ
せた柔らかで(soft)透明で加工可能な熱可塑性ポ
リウレタン樹脂(TPU;Thermoplastic
Poly Urethane resin)を開示す
る。前記ポリエーテルポリオール混合物に(A)C4ポ
リエーテルポリオールと(B)C2−C3ポリエーテルポ
リオールを含め、ここでは、A/Bの重量比を約85/
15から15/85の範囲にする。本発明の熱可塑性ポ
リウレタンは透明で加工可能で柔らかなことを特徴と
し、これは特に光学用途で用いるのに適する。
長剤(chain extender)と(iii)ポ
リエーテルポリオール混合物を反応させることで生じさ
せた柔らかで(soft)透明で加工可能な熱可塑性ポ
リウレタン樹脂(TPU;Thermoplastic
Poly Urethane resin)を開示す
る。前記ポリエーテルポリオール混合物に(A)C4ポ
リエーテルポリオールと(B)C2−C3ポリエーテルポ
リオールを含め、ここでは、A/Bの重量比を約85/
15から15/85の範囲にする。本発明の熱可塑性ポ
リウレタンは透明で加工可能で柔らかなことを特徴と
し、これは特に光学用途で用いるのに適する。
【0003】透明なポリウレタンである弾性重合体およ
び熱可塑性プラスチックは公知であり、それらの製造お
よび特性は充分に資料に示されており、例えばOert
el,G,1994 Polyurethane Ha
ndbook,第二版,New York,NY,Ha
nser Publishersを参照のこと。材料の
特性が関連系(relevant systems)の
構造に依存することは、Shio−Wen Wong他
の表題が“Structure−Property R
elationship of Transparen
t Polyurethane Elastomers
from the Geometric Isome
rs of Methyelene Bis(4−cy
clohexyl Isocyanate”の論文IR
C '85 Kyoto;International
Rubber Conference Procee
dings,編集;Japan Society of
Rubber Industry(京都)、1985
年10月15−18日、Paper 16D07、34
7−58頁の中で考察されている。
び熱可塑性プラスチックは公知であり、それらの製造お
よび特性は充分に資料に示されており、例えばOert
el,G,1994 Polyurethane Ha
ndbook,第二版,New York,NY,Ha
nser Publishersを参照のこと。材料の
特性が関連系(relevant systems)の
構造に依存することは、Shio−Wen Wong他
の表題が“Structure−Property R
elationship of Transparen
t Polyurethane Elastomers
from the Geometric Isome
rs of Methyelene Bis(4−cy
clohexyl Isocyanate”の論文IR
C '85 Kyoto;International
Rubber Conference Procee
dings,編集;Japan Society of
Rubber Industry(京都)、1985
年10月15−18日、Paper 16D07、34
7−58頁の中で考察されている。
【0004】関連樹脂の有用性はそれが透明であっても
加工性に難点がありかつある重要な機械的特性に欠点が
あると制約されることを技術者は認識している。加工可
能でありかつまた光学的透明さおよび機械的特性に関す
る要求も満足させる樹脂の必要性が生じていた。
加工性に難点がありかつある重要な機械的特性に欠点が
あると制約されることを技術者は認識している。加工可
能でありかつまた光学的透明さおよび機械的特性に関す
る要求も満足させる樹脂の必要性が生じていた。
【0005】
【発明の詳細な記述】本発明の柔らかで透明で加工可能
な熱可塑性ポリウレタン樹脂は、(i)ジイソシアネー
トと(ii)鎖伸長剤と(iii)ポリエーテルポリオ
ール混合物の反応生成物である。
な熱可塑性ポリウレタン樹脂は、(i)ジイソシアネー
トと(ii)鎖伸長剤と(iii)ポリエーテルポリオ
ール混合物の反応生成物である。
【0006】前記ジイソシアネート(i)を約15から
45%、好適には25から35%の量で用い、前記鎖伸
長剤(ii)を約3から15%、好適には5から12%
の量で用い、そして前記ポリエーテルポリオール反応体
混合物(iii)を40%から80%、好適には55%
から65%の量で用いるが、ここで、全てのパーセント
は反応体(i)と(ii)と(iii)の総重量を基準
にしたパーセントである。本発明の樹脂の鍵となる特徴
は、ポリエーテルポリオール類の混合物、即ちこの上に
示した反応体(iii)の組成的構成である。従って、
この混合物の成分に、約500から2500の数平均分
子量を有するC4ポリエーテルポリオールを成分(A)
として含めかつ約1800から6000g/モルの数平
均分子量を有するC2−C3ポリエーテルポリオールを成
分(B)として含める。A/Bの重量比を決定的に約8
5/15から15/85の範囲内にする。
45%、好適には25から35%の量で用い、前記鎖伸
長剤(ii)を約3から15%、好適には5から12%
の量で用い、そして前記ポリエーテルポリオール反応体
混合物(iii)を40%から80%、好適には55%
から65%の量で用いるが、ここで、全てのパーセント
は反応体(i)と(ii)と(iii)の総重量を基準
にしたパーセントである。本発明の樹脂の鍵となる特徴
は、ポリエーテルポリオール類の混合物、即ちこの上に
示した反応体(iii)の組成的構成である。従って、
この混合物の成分に、約500から2500の数平均分
子量を有するC4ポリエーテルポリオールを成分(A)
として含めかつ約1800から6000g/モルの数平
均分子量を有するC2−C3ポリエーテルポリオールを成
分(B)として含める。A/Bの重量比を決定的に約8
5/15から15/85の範囲内にする。
【0007】本文脈で反応体(i)として用いるに適し
た有機ジイソシアネート類は本技術分野で公知であり、
商業的に容易に入手可能である。本発明に関連して用い
るに適したジイソシアネート類には、脂肪族、環状脂肪
族、芳香族および複素環式ジイソシアネート類が含ま
れ、これらは全部本技術分野で公知であり、例えばドイ
ツ特許出願公開第2,302,564;2,423,76
4;2,549,372;2,402,840および2,4
57,387(引用することによって本明細書に組み入
れられる)に開示されている。そのようなジイソシアネ
ート類には、置換および未置換両方のヘキサメチレンジ
イソシアネート、イソホロンジイソシアネート、いろい
ろなトリレン、ジフェニルメタンおよびキシレンジイソ
シアネート、そしてそれらの水添品が含まれる。脂肪族
ジイソシアネート類が好適である。脂肪族ジイソシアネ
ート類の中では、とりわけ4,4’−ジイソシアナトジ
シクロヘキシルメタン、1,6−ヘキサメチレンジイソ
シアネート(HDI)および水添4,4’−ビフェニル
ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートおよび
シクロヘキサンジイソシアネートを挙げることができ
る。本発明の実施では1種以上の脂肪族ジイソシアネー
トが使用可能である。最も好適なジイソシアネート反応
体は4,4’−ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン
である。
た有機ジイソシアネート類は本技術分野で公知であり、
商業的に容易に入手可能である。本発明に関連して用い
るに適したジイソシアネート類には、脂肪族、環状脂肪
族、芳香族および複素環式ジイソシアネート類が含ま
れ、これらは全部本技術分野で公知であり、例えばドイ
ツ特許出願公開第2,302,564;2,423,76
4;2,549,372;2,402,840および2,4
57,387(引用することによって本明細書に組み入
れられる)に開示されている。そのようなジイソシアネ
ート類には、置換および未置換両方のヘキサメチレンジ
イソシアネート、イソホロンジイソシアネート、いろい
ろなトリレン、ジフェニルメタンおよびキシレンジイソ
シアネート、そしてそれらの水添品が含まれる。脂肪族
ジイソシアネート類が好適である。脂肪族ジイソシアネ
ート類の中では、とりわけ4,4’−ジイソシアナトジ
シクロヘキシルメタン、1,6−ヘキサメチレンジイソ
シアネート(HDI)および水添4,4’−ビフェニル
ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートおよび
シクロヘキサンジイソシアネートを挙げることができ
る。本発明の実施では1種以上の脂肪族ジイソシアネー
トが使用可能である。最も好適なジイソシアネート反応
体は4,4’−ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン
である。
【0008】結果として生じる樹脂が熱可塑性を保持す
る限り、イソシアネート基を分子中に3個以上有する1
種以上のイソシアネート類を少量含めることも可能であ
る。一般的には、そのようなイソシアネート類をジイソ
シアネートの重量を基準にして10%を越える量で含め
るべきでない。より高い官能性を有するそのようなイソ
シアネート類の例には、トルエンジイソシアネートの三
量体(Desmodur IL)、ヘキサメチレンジイ
ソシアネートのビウレット(DesmodurN10
0)およびヘキサメチレンジイソシアネートのイソシア
ヌレート(Desmodur N3300)が含まれ
る。
る限り、イソシアネート基を分子中に3個以上有する1
種以上のイソシアネート類を少量含めることも可能であ
る。一般的には、そのようなイソシアネート類をジイソ
シアネートの重量を基準にして10%を越える量で含め
るべきでない。より高い官能性を有するそのようなイソ
シアネート類の例には、トルエンジイソシアネートの三
量体(Desmodur IL)、ヘキサメチレンジイ
ソシアネートのビウレット(DesmodurN10
0)およびヘキサメチレンジイソシアネートのイソシア
ヌレート(Desmodur N3300)が含まれ
る。
【0009】本発明で反応体(ii)として用いるのに
適した鎖伸長剤は本技術分野で公知である。適切な鎖伸
長剤がドイツ特許出願公開第2,302,564;2,4
23,764;2,549,372;2,402,840;
2,402,799および2,457,387(引用するこ
とによって本明細書に組み入れられる)に記述されてい
る。それらには、低分子量の多価アルコール類、好適に
はグリコール類、ポリアミン類、ヒドラジン類およびヒ
ドラジド類が含まれる。また、アミノアルコール類、例
えばエタノールアミン、ジエタノールアミン、N−メチ
ルジエタノールアミン、トリエタノールアミンおよび3
−アミノプロパノールなどを用いることも可能である。
好適な鎖伸長剤には、エチレングリコール、ブチレング
リコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、1,2−プロパンジオール、トリプロピレングリ
コール、ネオペンチルグリコール、プロピレングリコー
ル、1,4−ブタンジオール、ジシクロヘキシルメタン
ジアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、イ
ソホロンジアミンばかりでなく、それらの混合物および
誘導体が含まれる。好適な鎖伸長剤はエチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、1,4−ブタンジオールお
よび1,6−ヘキサンジオールである。また、結果とし
て生じる樹脂が熱可塑性を保持する限り、3以上の官能
性を有する鎖伸長剤を用いることも可能である。そのよ
うなより高い官能性を有する鎖伸長剤の例にはトリメチ
ロールプロパン、グリセリンおよびジエチレントリアミ
ンが含まれる。そのようなより高い官能性を有する鎖伸
長剤の添加量を二官能鎖伸長剤の重量を基準にして一般
に10パーセント以下にすべきである。
適した鎖伸長剤は本技術分野で公知である。適切な鎖伸
長剤がドイツ特許出願公開第2,302,564;2,4
23,764;2,549,372;2,402,840;
2,402,799および2,457,387(引用するこ
とによって本明細書に組み入れられる)に記述されてい
る。それらには、低分子量の多価アルコール類、好適に
はグリコール類、ポリアミン類、ヒドラジン類およびヒ
ドラジド類が含まれる。また、アミノアルコール類、例
えばエタノールアミン、ジエタノールアミン、N−メチ
ルジエタノールアミン、トリエタノールアミンおよび3
−アミノプロパノールなどを用いることも可能である。
好適な鎖伸長剤には、エチレングリコール、ブチレング
リコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、1,2−プロパンジオール、トリプロピレングリ
コール、ネオペンチルグリコール、プロピレングリコー
ル、1,4−ブタンジオール、ジシクロヘキシルメタン
ジアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、イ
ソホロンジアミンばかりでなく、それらの混合物および
誘導体が含まれる。好適な鎖伸長剤はエチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、1,4−ブタンジオールお
よび1,6−ヘキサンジオールである。また、結果とし
て生じる樹脂が熱可塑性を保持する限り、3以上の官能
性を有する鎖伸長剤を用いることも可能である。そのよ
うなより高い官能性を有する鎖伸長剤の例にはトリメチ
ロールプロパン、グリセリンおよびジエチレントリアミ
ンが含まれる。そのようなより高い官能性を有する鎖伸
長剤の添加量を二官能鎖伸長剤の重量を基準にして一般
に10パーセント以下にすべきである。
【0010】前記ポリエーテルポリオール混合物[反応
体(iii)]に、約500から2500、好適には8
00から1200g/モルの数平均分子量を有していて
構造がHO−(CH2−CH2−CH2−CH2−O)n−H
に従うC4ポリエーテルポリオールを成分(A)として
含めかつ約1800から6000g/モル、好適には3
500か4500g/モルの数平均分子量を有していて
構造が
体(iii)]に、約500から2500、好適には8
00から1200g/モルの数平均分子量を有していて
構造がHO−(CH2−CH2−CH2−CH2−O)n−H
に従うC4ポリエーテルポリオールを成分(A)として
含めかつ約1800から6000g/モル、好適には3
500か4500g/モルの数平均分子量を有していて
構造が
【0011】
【化2】
【0012】[式中、xおよびzは、独立して、1から
10、好適には7から9の整数を表し、そしてyは35
から80、好適には50から60を表す]に従うC2−
C3ポリエーテルポリオールを成分(B)として含める
が、ここでは、A/Bの重量比を約85/15から15
/85、好適には70/30から30/70の範囲にす
る。
10、好適には7から9の整数を表し、そしてyは35
から80、好適には50から60を表す]に従うC2−
C3ポリエーテルポリオールを成分(B)として含める
が、ここでは、A/Bの重量比を約85/15から15
/85、好適には70/30から30/70の範囲にす
る。
【0013】本発明のTPUの調製は通常である。TP
Uを製造する手順は文献(例えばSaunders お
よび Frisch,High Polymers S
eries,および2巻 1964;Hsieh,
K.,Liao,D.,Chern,Y;Thermop
lastic Polyurethanes,41,3
81−395,1997を参照)に報告されている。本
発明のTPUを製造する過程で好適には触媒を用いる。
TPUの製造で用いる通常の触媒は公知である。適切な
触媒の中で、とりわけトリエチルアミン、N,N’−ジ
メチルピペラジン、N−メチルモルホリン、チタン酸エ
ステル、二酢酸錫、二カプリル酸錫、二ラウリン酸錫、
ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、テ
トラブチルチタネートおよびカプリル酸第一錫を挙げる
ことができる。
Uを製造する手順は文献(例えばSaunders お
よび Frisch,High Polymers S
eries,および2巻 1964;Hsieh,
K.,Liao,D.,Chern,Y;Thermop
lastic Polyurethanes,41,3
81−395,1997を参照)に報告されている。本
発明のTPUを製造する過程で好適には触媒を用いる。
TPUの製造で用いる通常の触媒は公知である。適切な
触媒の中で、とりわけトリエチルアミン、N,N’−ジ
メチルピペラジン、N−メチルモルホリン、チタン酸エ
ステル、二酢酸錫、二カプリル酸錫、二ラウリン酸錫、
ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、テ
トラブチルチタネートおよびカプリル酸第一錫を挙げる
ことができる。
【0014】本発明の成形用組成物に通常の添加剤を含
めることも可能であり、それには滑剤(アミドワック
ス、脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪アルコール、炭化水
素ワックス)、UV安定剤、ヒンダードアミン系安定剤
およびヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール系熱安定
剤−抗酸化剤が含まれる。剥離特性(releasep
roperties)に加えて曇り(haze)がない
ことが望まれる態様では特にアミドワックスを含めるの
が有用であることを確認した。そのようなアミドワック
スをTPUの重量を基準にして約0.3%以下、好適に
は約0.02から0.15%の量で含めるのが特に有用
である。
めることも可能であり、それには滑剤(アミドワック
ス、脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪アルコール、炭化水
素ワックス)、UV安定剤、ヒンダードアミン系安定剤
およびヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール系熱安定
剤−抗酸化剤が含まれる。剥離特性(releasep
roperties)に加えて曇り(haze)がない
ことが望まれる態様では特にアミドワックスを含めるの
が有用であることを確認した。そのようなアミドワック
スをTPUの重量を基準にして約0.3%以下、好適に
は約0.02から0.15%の量で含めるのが特に有用
である。
【0015】本発明のTPUに関連して本明細書で用い
る特徴的用語「柔らか」はショアA硬度値が約60から
80、好適には70から78であることを指す。
る特徴的用語「柔らか」はショアA硬度値が約60から
80、好適には70から78であることを指す。
【0016】本発明に関連した用語「透明」は光透過性
を意味し、これを、ASTM 1003に従ってDat
acolor SF600 Plus−CT分光光度計
を用いて測定した全光透過度(Total Light
transmission(TLT)が85%以上、
好適には90%以上でありかつASTM 1003に従
ってDatacolor SF600 Plus−CT
分光光度計を用いて測定した曇り値が5%以下、好適に
は3%以下であるとして判断する。125ミルのプラー
ク(plaques)を用いて測定を行う。
を意味し、これを、ASTM 1003に従ってDat
acolor SF600 Plus−CT分光光度計
を用いて測定した全光透過度(Total Light
transmission(TLT)が85%以上、
好適には90%以上でありかつASTM 1003に従
ってDatacolor SF600 Plus−CT
分光光度計を用いて測定した曇り値が5%以下、好適に
は3%以下であるとして判断する。125ミルのプラー
ク(plaques)を用いて測定を行う。
【0017】本文脈で用いる如き用語「加工可能」は、
本発明のTPUから生じさせたペレットが実質的に粘着
性を示さないことで凝集する度合が最小限であることを
指す。TPU組成物が商業的規模の加工に適するか否か
を決定しようとする時、関連した柔らかさと粘着性が決
定的に重要である。特に、押出し加工したストランド
(strands)またはペレットが凝集を起こすと、
TPUに連続ペレット化(pelletizatio
n)を適切に受けさせることができなくなる。「実質的
に粘着性を示さない」を本開示の文脈で用いる場合、こ
れは、約80℃に及ぶ温度で粘着を起こさない(tac
k−free)と言った特徴を指す。
本発明のTPUから生じさせたペレットが実質的に粘着
性を示さないことで凝集する度合が最小限であることを
指す。TPU組成物が商業的規模の加工に適するか否か
を決定しようとする時、関連した柔らかさと粘着性が決
定的に重要である。特に、押出し加工したストランド
(strands)またはペレットが凝集を起こすと、
TPUに連続ペレット化(pelletizatio
n)を適切に受けさせることができなくなる。「実質的
に粘着性を示さない」を本開示の文脈で用いる場合、こ
れは、約80℃に及ぶ温度で粘着を起こさない(tac
k−free)と言った特徴を指す。
【0018】以下に示す実施例で本発明のさらなる説明
を行うが、本発明をそれに限定することを意図するもの
でなく、ここで、部およびパーセントは特に明記しない
限り重量である。
を行うが、本発明をそれに限定することを意図するもの
でなく、ここで、部およびパーセントは特に明記しない
限り重量である。
【0019】
【実施例】本発明を実証するTPU組成物の調製および
測定した特性は以下に要約する如きである。 サンプル調製 反応成分の配合を反応で用いるポリオール類(A+B)
の総量である100重量部(pbw)を基準に行う。ポ
リオール混合物、またはポリオールAもしくはポリオー
ルB(以下に示す如き)と4,4’−ジイソシアナトジ
シクロヘキシルメタンと鎖伸長剤である1,4ブタンジ
オールを表に示す量で反応させた。全ての実施例で、匹
敵する硬度値を示すTPU樹脂がもたらされるようにジ
イソシアネートと鎖伸長剤の相対量を調整した。例示す
る樹脂が示すショアA硬度値が一定に約75−78にな
るようにした。
測定した特性は以下に要約する如きである。 サンプル調製 反応成分の配合を反応で用いるポリオール類(A+B)
の総量である100重量部(pbw)を基準に行う。ポ
リオール混合物、またはポリオールAもしくはポリオー
ルB(以下に示す如き)と4,4’−ジイソシアナトジ
シクロヘキシルメタンと鎖伸長剤である1,4ブタンジ
オールを表に示す量で反応させた。全ての実施例で、匹
敵する硬度値を示すTPU樹脂がもたらされるようにジ
イソシアネートと鎖伸長剤の相対量を調整した。例示す
る樹脂が示すショアA硬度値が一定に約75−78にな
るようにした。
【0020】この例示する配合物の全部に追加的にUV
安定剤およびUV吸収剤の各々を約0.5重量部および
抗酸化剤を0.4pbw含有させた。このような添加剤
は本技術分野で認識されている使用の目的で含めたもの
であり、本発明にとって決定的ではない。
安定剤およびUV吸収剤の各々を約0.5重量部および
抗酸化剤を0.4pbw含有させた。このような添加剤
は本技術分野で認識されている使用の目的で含めたもの
であり、本発明にとって決定的ではない。
【0021】本発明に従う組成物を生じさせる時、バッ
チ式反応方法と連続反応式押出し加工方法(conti
nuous reactive extrusion
process)の両方を用いた。結果として得た樹脂
の特性の間には全く差が見られなかった。バッチ式反応
方法では、原料[反応体(i)、(ii)および(ii
i)]の全部を量り取り、そして添加剤の全部を量り取
って反応体(iii)に500ppmのジブチル錫ジラ
ウレート(触媒として)と一緒に加えた。これらの成分
と反応体を激しく混合した後、硬化用トレーの中に流し
込んだ。これらのサンプルを硬化させて室温に冷却した
後、粉砕そして押出し加工を行って、ペレット形態にし
た。
チ式反応方法と連続反応式押出し加工方法(conti
nuous reactive extrusion
process)の両方を用いた。結果として得た樹脂
の特性の間には全く差が見られなかった。バッチ式反応
方法では、原料[反応体(i)、(ii)および(ii
i)]の全部を量り取り、そして添加剤の全部を量り取
って反応体(iii)に500ppmのジブチル錫ジラ
ウレート(触媒として)と一緒に加えた。これらの成分
と反応体を激しく混合した後、硬化用トレーの中に流し
込んだ。これらのサンプルを硬化させて室温に冷却した
後、粉砕そして押出し加工を行って、ペレット形態にし
た。
【0022】連続反応式押出し加工方法では、反応体
(i)、(ii)および(iii)を計量して押出し加
工機の第一ゾーンに入れた。押出されて出て来るストラ
ンドを冷却してペレット状にした。
(i)、(ii)および(iii)を計量して押出し加
工機の第一ゾーンに入れた。押出されて出て来るストラ
ンドを冷却してペレット状にした。
【0023】結果 実験を基にして、本発明のTPUが示す加工性はA/B
の重量比に左右されることを確認した。従って、ポリオ
ールBのみを含有させた(A/B=0/100)樹脂ば
かりでなく比率を17/83、33/67、50/50
および67/33にしたTPUも加工可能であると思わ
れた。比率が83/17である相当するTPU樹脂が限
界ぎりぎりの加工性を示すことを確認し、ポリオールA
のみを基とした、即ちポリオールBを基としない樹脂は
全く加工不能であった。この実験で用いたTPU樹脂の
全部にアミドワックスを約0.1重量パーセント含有さ
せた。含有させたポリオール全体(A+B)の中のポリ
オールBの量を少なくとも約17%にしたTPUが加工
中に示した凝集は低く、少なくとも限界ぎりぎりの加工
性を示した。しかしながら、ポリオールBの量を15%
未満にすることを基にした相当するTPUは加工が極め
て困難であった。そのようなTPUを加工しようとする
試みで直面した典型的な問題には、1)ストランドがペ
レタイザーのカッターの回りに巻き付くことと、2)ペ
レットが極度な凝集を起こすことが含まれる。
の重量比に左右されることを確認した。従って、ポリオ
ールBのみを含有させた(A/B=0/100)樹脂ば
かりでなく比率を17/83、33/67、50/50
および67/33にしたTPUも加工可能であると思わ
れた。比率が83/17である相当するTPU樹脂が限
界ぎりぎりの加工性を示すことを確認し、ポリオールA
のみを基とした、即ちポリオールBを基としない樹脂は
全く加工不能であった。この実験で用いたTPU樹脂の
全部にアミドワックスを約0.1重量パーセント含有さ
せた。含有させたポリオール全体(A+B)の中のポリ
オールBの量を少なくとも約17%にしたTPUが加工
中に示した凝集は低く、少なくとも限界ぎりぎりの加工
性を示した。しかしながら、ポリオールBの量を15%
未満にすることを基にした相当するTPUは加工が極め
て困難であった。そのようなTPUを加工しようとする
試みで直面した典型的な問題には、1)ストランドがペ
レタイザーのカッターの回りに巻き付くことと、2)ペ
レットが極度な凝集を起こすことが含まれる。
【0024】本発明のTPU樹脂が示す光学的透明性の
測定を射出成形プラークの曇りおよび全光透過率(TL
T)を測定することで行った。これらの値は、ASTM
1003に従う測定をDatacolor SF60
0 Plus−CT分光光度計を用いて厚みが125ミ
ルのプラークに対して行うことで測定した値である。
測定を射出成形プラークの曇りおよび全光透過率(TL
T)を測定することで行った。これらの値は、ASTM
1003に従う測定をDatacolor SF60
0 Plus−CT分光光度計を用いて厚みが125ミ
ルのプラークに対して行うことで測定した値である。
【0025】本TPU樹脂が示す光学特性はポリオール
AとBの相対量に依存することを見い出した。ポリオー
ルBの含有量を高くすることを基にしたTPU材料が示
した曇りは100%に近いことに加えてそれが示したT
LTも比較的低かった。しかしながら、ポリオールBの
相対量を低くして全ポリオール含有量の75%未満にす
ると、曇り%が劇的に降下して0%に近づいた。
AとBの相対量に依存することを見い出した。ポリオー
ルBの含有量を高くすることを基にしたTPU材料が示
した曇りは100%に近いことに加えてそれが示したT
LTも比較的低かった。しかしながら、ポリオールBの
相対量を低くして全ポリオール含有量の75%未満にす
ると、曇り%が劇的に降下して0%に近づいた。
【0026】
【表1】
【0027】比較実施例 1. 全体がC2−C3ポリエーテルポリオールを基にし
た熱可塑性ポリウレタン樹脂を調製して、それの評価を
行った。この実施例では、100重量部(pbw)のポ
リオールを12.68pbwの鎖伸長剤である1,4−
ブタンジオールと43.78pbwの4,4’−ジイソ
シアナトジシクロヘキシルメタンを反応させた。結果と
して得たTPU樹脂が示した硬度値(ショアA)は約7
5−78であった。この樹脂の加工は良好ではあった
が、それのストランドは半透明であった。 2. A/Bの比率を現在要求されている比率にする以
外は関連反応体を用いて熱可塑性ポリウレタン樹脂を調
製して、それの特性を評価した。従って、90pbwの
C2−C3ポリエーテルポリオールと10pbwのC4−
ポリエーテルポリオールと11.45pbwの鎖伸長剤
である1,4−ブタンジオールと42.2pbwの4,
4’−ジイソシアナトジシクロヘキシルメタンを反応さ
せて樹脂を生じさせた。この材料(ショアA硬度が75
−78)は加工不能である上にそれの押出し加工ストラ
ンドは半透明であった。
た熱可塑性ポリウレタン樹脂を調製して、それの評価を
行った。この実施例では、100重量部(pbw)のポ
リオールを12.68pbwの鎖伸長剤である1,4−
ブタンジオールと43.78pbwの4,4’−ジイソ
シアナトジシクロヘキシルメタンを反応させた。結果と
して得たTPU樹脂が示した硬度値(ショアA)は約7
5−78であった。この樹脂の加工は良好ではあった
が、それのストランドは半透明であった。 2. A/Bの比率を現在要求されている比率にする以
外は関連反応体を用いて熱可塑性ポリウレタン樹脂を調
製して、それの特性を評価した。従って、90pbwの
C2−C3ポリエーテルポリオールと10pbwのC4−
ポリエーテルポリオールと11.45pbwの鎖伸長剤
である1,4−ブタンジオールと42.2pbwの4,
4’−ジイソシアナトジシクロヘキシルメタンを反応さ
せて樹脂を生じさせた。この材料(ショアA硬度が75
−78)は加工不能である上にそれの押出し加工ストラ
ンドは半透明であった。
【0028】本発明を説明の目的でこの上に詳細に記述
して来たが、そのような詳細は単にその目的であり、本
分野の技術者はそれに関する変形を本請求の範囲で制限
され得ない限り本発明の精神および範囲から逸脱するこ
となく成し得ると理解されるべきである。
して来たが、そのような詳細は単にその目的であり、本
分野の技術者はそれに関する変形を本請求の範囲で制限
され得ない限り本発明の精神および範囲から逸脱するこ
となく成し得ると理解されるべきである。
【0029】本発明の特徴および態様は以下のとおりで
ある。
ある。
【0030】1. 柔らかで透明で加工可能な熱可塑性
ポリウレタン樹脂であって、(i)少なくとも1種のジ
イソシアネートを約15から45%と(ii)少なくと
も1種の鎖伸長剤を3から15%と(iii)(A)約
500から2500g/モルの数平均分子量を有してい
て構造がHO−(CH2−CH2−CH2−CH2−O)n−
Hに従うC4ポリエーテルポリオールと(B)約180
0から6000g/モルの数平均分子量を有していて構
造が
ポリウレタン樹脂であって、(i)少なくとも1種のジ
イソシアネートを約15から45%と(ii)少なくと
も1種の鎖伸長剤を3から15%と(iii)(A)約
500から2500g/モルの数平均分子量を有してい
て構造がHO−(CH2−CH2−CH2−CH2−O)n−
Hに従うC4ポリエーテルポリオールと(B)約180
0から6000g/モルの数平均分子量を有していて構
造が
【0031】
【化3】
【0032】[式中、xおよびzは、独立して、1から
10の整数を表し、そしてyは35から80の整数を表
す]に従うC2−C3ポリエーテルポリオールを約85/
15から15/85の範囲のA/B重量比で含んで成る
ポリエーテルポリオール混合物を40から80%[前記
パーセントは(i)と(ii)と(iii)の総量を基
準にしたパーセントである]反応させることで生じさせ
た約60から80のショアA硬度を示す熱可塑性ポリウ
レタン。
10の整数を表し、そしてyは35から80の整数を表
す]に従うC2−C3ポリエーテルポリオールを約85/
15から15/85の範囲のA/B重量比で含んで成る
ポリエーテルポリオール混合物を40から80%[前記
パーセントは(i)と(ii)と(iii)の総量を基
準にしたパーセントである]反応させることで生じさせ
た約60から80のショアA硬度を示す熱可塑性ポリウ
レタン。
【0033】2. 前記樹脂が(i)少なくとも1種の
ジイソシアネートを約25から35%と(ii)少なく
とも1種の鎖伸長剤を5から12%と(iii)ポリエ
ーテルポリオール混合物を55から65%[前記パーセ
ントは(i)と(ii)と(iii)の総量を基準にし
たパーセントである]反応させることで生じさせたもの
である上記1記載の熱可塑性ポリウレタン。
ジイソシアネートを約25から35%と(ii)少なく
とも1種の鎖伸長剤を5から12%と(iii)ポリエ
ーテルポリオール混合物を55から65%[前記パーセ
ントは(i)と(ii)と(iii)の総量を基準にし
たパーセントである]反応させることで生じさせたもの
である上記1記載の熱可塑性ポリウレタン。
【0034】3. 前記C4ポリエーテルポリオールが
約800から1200g/モルの数平均分子量を有する
上記1記載の熱可塑性ポリウレタン。
約800から1200g/モルの数平均分子量を有する
上記1記載の熱可塑性ポリウレタン。
【0035】4. 前記C2−C3ポリエーテルポリオー
ルが約3500から4500g/モルの数平均分子量を
有する上記1記載の熱可塑性ポリウレタン。
ルが約3500から4500g/モルの数平均分子量を
有する上記1記載の熱可塑性ポリウレタン。
【0036】5. 前記A/B比が約70/30から3
0/70である上記1記載の熱可塑性ポリウレタン。
0/70である上記1記載の熱可塑性ポリウレタン。
【0037】6. ショアA硬度が約70から78であ
る上記1記載の熱可塑性ポリウレタン。
る上記1記載の熱可塑性ポリウレタン。
【0038】7. 柔らかで透明で加工可能な熱可塑性
ポリウレタン樹脂であって、(i)少なくとも1種のジ
イソシアネートを約25から35%と(ii)少なくと
も1種の鎖伸長剤を5から12%と(iii)(A)約
800から1200g/モルの数平均分子量を有してい
て構造がHO−(CH2−CH2−CH2−CH2−O)n−
Hに従うC4ポリエーテルポリオールと(B)約350
0から4500g/モルの数平均分子量を有していて構
造が
ポリウレタン樹脂であって、(i)少なくとも1種のジ
イソシアネートを約25から35%と(ii)少なくと
も1種の鎖伸長剤を5から12%と(iii)(A)約
800から1200g/モルの数平均分子量を有してい
て構造がHO−(CH2−CH2−CH2−CH2−O)n−
Hに従うC4ポリエーテルポリオールと(B)約350
0から4500g/モルの数平均分子量を有していて構
造が
【0039】
【化4】
【0040】[ここで、xおよびzは、独立して、7か
ら9の整数を表し、そしてyは50から60を表す]に
従うC2−C3ポリエーテルポリオールを約70/30か
ら30/70の範囲のA/B重量比で反応体として含ん
で成るポリエーテルポリオール混合物を55から65%
[前記パーセントは(i)と(ii)と(iii)の総
量を基準にしたパーセントである]反応させることで生
じさせた約70から78のショアA硬度を示す熱可塑性
ポリウレタン。
ら9の整数を表し、そしてyは50から60を表す]に
従うC2−C3ポリエーテルポリオールを約70/30か
ら30/70の範囲のA/B重量比で反応体として含ん
で成るポリエーテルポリオール混合物を55から65%
[前記パーセントは(i)と(ii)と(iii)の総
量を基準にしたパーセントである]反応させることで生
じさせた約70から78のショアA硬度を示す熱可塑性
ポリウレタン。
【0041】8. ジイソシアネートが脂肪族である上
記1記載の熱可塑性ポリウレタン。
記1記載の熱可塑性ポリウレタン。
【0042】9. 脂肪族ジイソシアネートが4,4’
−ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン、1,6−ヘ
キサメチレンジイソシアネート、水添4,4’−ビフェ
ニルジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートお
よびシクロヘキサンジイソシアネートから成る群から選
択される少なくとも1員である上記8記載の熱可塑性ポ
リウレタン樹脂。
−ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン、1,6−ヘ
キサメチレンジイソシアネート、水添4,4’−ビフェ
ニルジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートお
よびシクロヘキサンジイソシアネートから成る群から選
択される少なくとも1員である上記8記載の熱可塑性ポ
リウレタン樹脂。
【0043】10. 脂肪族ジイソシアネートが4,
4’−ジイソシアナトジシクロヘキシルメタンである上
記8記載の熱可塑性ポリウレタン樹脂。
4’−ジイソシアナトジシクロヘキシルメタンである上
記8記載の熱可塑性ポリウレタン樹脂。
【0044】11. 鎖伸長剤がエチレングリコール、
ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチ
レングリコール、1,2−プロパンジオール、トリプロ
ピレングリコール、ネオペンチルグリコール、プロピレ
ングリコール、1,4ブタンジオール、ジシクロヘキシ
ルメタンジアミン、エチレンジアミン、プロピレンジア
ミンおよびイソホロンジアミンから成る群から選択され
る少なくとも1員である上記8記載の熱可塑性ポリウレ
タン樹脂。
ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチ
レングリコール、1,2−プロパンジオール、トリプロ
ピレングリコール、ネオペンチルグリコール、プロピレ
ングリコール、1,4ブタンジオール、ジシクロヘキシ
ルメタンジアミン、エチレンジアミン、プロピレンジア
ミンおよびイソホロンジアミンから成る群から選択され
る少なくとも1員である上記8記載の熱可塑性ポリウレ
タン樹脂。
【0045】12. 鎖伸長剤がエチレングリコール、
ジエチレングリコール、1,4ブタンジオールおよび
1,6−ヘキサンジオールから成る群から選択される少
なくとも1員である上記11記載の熱可塑性ポリウレタ
ン樹脂。
ジエチレングリコール、1,4ブタンジオールおよび
1,6−ヘキサンジオールから成る群から選択される少
なくとも1員である上記11記載の熱可塑性ポリウレタ
ン樹脂。
【0046】13. 柔らかで透明で加工可能な熱可塑
性ポリウレタン樹脂であって、(i)少なくとも1種の
脂肪族ジイソシアネートを約25から35%と(ii)
エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,4ブ
タンジオールおよび1,6−ヘキサンジオールから成る
群から選択される少なくとも1種の鎖伸長剤を5から1
2%と(iii)(A)約800から1200g/モル
の数平均分子量を有していて構造がHO−(CH2−CH
2−CH2−CH2−O)n−Hに従うC4ポリエーテルポリ
オールと(B)約3500から4500g/モルの数平
均分子量を有していて構造が
性ポリウレタン樹脂であって、(i)少なくとも1種の
脂肪族ジイソシアネートを約25から35%と(ii)
エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,4ブ
タンジオールおよび1,6−ヘキサンジオールから成る
群から選択される少なくとも1種の鎖伸長剤を5から1
2%と(iii)(A)約800から1200g/モル
の数平均分子量を有していて構造がHO−(CH2−CH
2−CH2−CH2−O)n−Hに従うC4ポリエーテルポリ
オールと(B)約3500から4500g/モルの数平
均分子量を有していて構造が
【0047】
【化5】
【0048】[式中、xおよびzは、独立して、7から
9の整数を表し、そしてyは50から60を表す]に従
うC2−C3ポリエーテルポリオールを約70/30から
30/70の範囲のA/B重量比で含んで成るポリエー
テルポリオール混合物を55から65%[前記パーセン
トは(i)と(ii)と(iii)の総量を基準にした
パーセントである]反応させることで生じさせた約70
から78のショアA硬度を示す熱可塑性ポリウレタン樹
脂。
9の整数を表し、そしてyは50から60を表す]に従
うC2−C3ポリエーテルポリオールを約70/30から
30/70の範囲のA/B重量比で含んで成るポリエー
テルポリオール混合物を55から65%[前記パーセン
トは(i)と(ii)と(iii)の総量を基準にした
パーセントである]反応させることで生じさせた約70
から78のショアA硬度を示す熱可塑性ポリウレタン樹
脂。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チヤールズ・エス・グラシク アメリカ合衆国ウエストバージニア州 26040マクメチエン・サーテイエイトナイ ンスストリート (72)発明者 アーサー・ダブリユー・メイソン アメリカ合衆国ウエストバージニア州 26175シスターズビル・エスステイトルー ト2 1862 (72)発明者 ジヤツク・シー・チヤン アメリカ合衆国ペンシルベニア州15108コ ラオポリス・ランデイレイン253
Claims (1)
- 【請求項1】 柔らかで透明で加工可能な熱可塑性ポリ
ウレタン樹脂であって、(i)少なくとも1種のジイソ
シアネートを約15から45%と(ii)少なくとも1
種の鎖伸長剤を3から15%と(iii)(A)約50
0から2500g/モルの数平均分子量を有していて構
造がHO−(CH2−CH2−CH2−CH2−O)n−Hに
従うC4ポリエーテルポリオールと(B)約1800か
ら6000g/モルの数平均分子量を有していて構造が 【化1】 [式中、xおよびzは、独立して、1から10の整数を
表し、そしてyは35から80の整数を表す]に従うC
2−C3ポリエーテルポリオールを約85/15から15
/85の範囲のA/B重量比で含んで成るポリエーテル
ポリオール混合物を40から80%[前記パーセントは
(i)と(ii)と(iii)の総量を基準にしたパー
セントである]反応させることで生じさせた約60から
80のショアA硬度を示す熱可塑性ポリウレタン。
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