JP2001089594A

JP2001089594A - 熱可塑性発泡ポリウレタン樹脂組成物

Info

Publication number: JP2001089594A
Application number: JP26706199A
Authority: JP
Inventors: Haruo Suzuki; 晴夫鈴木
Original assignee: Achilles Corp
Current assignee: Achilles Corp
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2001-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】熱可塑性ポリウレタン樹脂を用い、押出成形
または射出成形による発泡体が高強度で耐久性もあり、
しかも成形性に優れ、内部セルを均一かつ緻密にするこ
とができる熱可塑性発泡ポリウレタン樹脂組成物を提供
すること。【解決手段】熱可塑性ポリウレタン樹脂に、メタアク
リル酸アルキルエステル系重合体と、膨張性のマイクロ
カプセルと、通常の発泡剤とを含有させて構成する。こ
れにより、メタアクリル酸アルキルエステル系重合体に
よって樹脂の溶融粘度を上昇させて表面外観を良好に
し、さらに熱膨張性マイクロカプセルと通常の発泡剤に
より成形の安定性を高めて成形性を向上させ、内部セル
が細かく均一で、表面の荒れもない良好な発泡状態の熱
可塑性発泡ポリウレタン樹脂の発泡体を得るようにして
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、熱可塑性発泡ポ
リウレタン樹脂組成物に関し、熱可塑性ポリウレタンの
高強度、高耐久性を生かし、しかも成形性に優れ、均一
かつ緻密に発泡できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂を用いる発泡成形は種々の
合成樹脂製品の成形に利用されており、発泡させること
により合成樹脂製品の軽量化、断熱性の向上、クッショ
ン性の付与などが図られ、ＯＡ機器分野のロール、工業
資材のパッキンや制振材、家具、建材、衝撃吸収材、各
種保護材などとして用いられている。

【０００３】このような熱可塑性樹脂による発泡成形の
一般的な方法として、例えば熱可塑性樹脂原料にアゾジ
カーボンアミドの如き化学発泡剤を混合しておき、熱可
塑性樹脂原料の溶融時の熱により化学発泡剤を熱分解さ
せてガスを発生させる方法や溶融させた熱可塑性樹脂に
物理発泡剤としての水蒸気や窒素あるいは炭酸ガスなど
のガス気体を注入する方法等が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような熱可塑性樹
脂による発泡成形法では、いずれも熱可塑性樹脂原料を
溶融させて粘度が非常に低下した状態で熱分解ガスや別
に注入するガスによって発泡成形するようにしており、
熱分解ガスや注入するガスのわずかな圧力変動などで気
泡の状態が大きく変化し、均一で緻密な成形品を得るこ
とが難しい。

【０００５】また、熱可塑性樹脂として高強度で高耐久
性の熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）を用いることはそ
の特性から成形性が悪く、内部セルが均一なものとなら
ず、外観的にも肌荒れが生じ、押出成形や、射出成形で
発泡体を得ることは一般的に難しいとされてきた。

【０００６】この発明は、上記従来技術の課題に鑑みて
なされたもので、熱可塑性ポリウレタン樹脂を用い、押
出成形または射出成形による発泡体が高強度で耐久性も
あり、しかも成形性に優れ、内部セルを均一かつ緻密に
することができる熱可塑性発泡ポリウレタン樹脂組成物
を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の有する課
題を解決するため、この発明の請求項１記載の熱可塑性
発泡ポリウレタン樹脂組成物は、熱可塑性ポリウレタン
樹脂に、発泡剤と、熱膨張性マイクロカプセルとが添加
されていることを特徴とするものである。

【０００８】この熱可塑性発泡ポリウレタン樹脂組成物
によれば、熱可塑性ポリウレタン樹脂に通常使用される
発泡剤と熱膨張性マイクロカプセルとを併用して使用す
ることで、内部セルを均一かつ緻密にすることが可能と
なり、表面外観も発泡剤単独で使用したものよりも良好
なものとなる。

【０００９】また、この発明の請求項２記載の熱可塑性
発泡ポリウレタン樹脂組成物は、請求項１記載の構成に
加え、前記熱膨張性マイクロカプセルの添加量が、前記
熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重量部に対し、０．３
〜１０重量部であることを特徴とするものである。

【００１０】この熱可塑性発泡ポリウレタン樹脂組成物
によれば、熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重量部に熱
膨張性マイクロカプセルを０．３〜１０重量部添加する
ようにしており、発泡体としての物性を著しく低下させ
ることなく、内部セルを均一かつ緻密に発泡させること
が可能となり、表面外観も良好な発泡状態にできるよう
になる。

【００１１】さらに、この発明の請求項３記載の熱可塑
性発泡ポリウレタン樹脂組成物は、請求項１または２記
載の構成に加え、前記熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物
にメタアクリル酸アルキルエステル系重合体を添加する
とともに、当該メタアクリル酸アルキルエステル系重合
体の添加量が、前記熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重
量部に対し、０．５〜３０重量部であることを特徴とす
るものである。

【００１２】この熱可塑性発泡ポリウレタン樹脂組成物
によれば、メタアクリル酸アルキルエステル系重合体を
熱可塑性発泡ポリウレタン樹脂組成物に添加すること
で、熱可塑性発泡ポリウレタン樹脂の溶融粘度を上昇さ
せることが可能となるために、内部セルが均一かつ緻密
で、より表面外観が良好な発泡体を得ることが可能とな
り、さらに成形安定性も高められ成形性を向上させるこ
とができる。

【００１３】そして、このメタアクリル酸アルキルエス
テル系重合体の添加量を熱可塑性ポリウレタン樹脂１０
０重量部に対して０．５〜３０重量部とするようにすれ
ば、メタアクリル酸アルキルエステル系重合体の添加に
よる粘度上昇などの必要十分な効果を得ることができる
ようになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
具体的に説明する。

【００１５】この発明の熱可塑性発泡ポリウレタン樹脂
組成物は、熱可塑性ポリウレタン樹脂に、高分子加工助
剤としてのメタアクリル酸アルキルエステル系重合体
と、膨張性のマイクロカプセルと、通常の発泡剤とを含
有させて構成されており、通常の発泡剤としての熱分解
型化学発泡剤では微細で緻密なセルは得ることができる
が、表面外観が良くなく、これに高分子加工助剤として
のメタアクリル酸アルキルエステル系重合体を加えるこ
とにより樹脂粘度が上昇し、表面外観が向上するが、成
形の安定性がなく、これらにさらに膨張性のマイクロカ
プセルを加えることで、極端にセルを安定させ、表面外
観も向上し、成形性に優れた発泡体を得ることができる
のである。

【００１６】ここで、熱可塑性ポリウレタン樹脂に添加
される発泡剤としては、通常の熱可塑性樹脂の発泡成形
に用いられる化学発泡剤と物理発泡剤のいずれでも使用
することができ、例えばアゾジカーボンアミドなどの化
学発泡剤や常温で気体のガス、例えばＮ₂、ＣＯ₂、ペ
ンタン、ブタン等をそのままの状態で、または液化し押
出し機内に注入する方法や、常温で液体のガス、例えば
フロン等を注入しガス化させる方法で用いられる。

【００１７】化学発泡剤の添加量としては、熱可塑性ポ
リウレタン樹脂１００重量部に対して０．１〜５重量
部、物理発泡剤の添加量としては、熱可塑性ポリウレタ
ン樹脂１００重量部に対して１〜１０重量部程度の添加
が好ましい。発泡剤の添加量が多すぎると、均一で緻密
な内部セルを得ることが難しくなる。

【００１８】また、物理発泡剤よりも化学発泡剤の方が
好ましく、化学発泡剤においても熱分解型の化学発泡剤
が好ましく、より均一で緻密なセルを発現することが可
能となる。

【００１９】しかし、このような通常の発泡剤だけで
は、完全な均一で緻密なセルを得ることが難しく、それ
にともなって表面外観の面でも不十分なものとなってし
まう。そのため、この発明では、発泡剤に加えて熱膨張
性マイクロカプセルが併用される。

【００２０】この熱膨張性のマイクロカプセルとして
は、合成樹脂カプセルの中に、加熱することにより膨張
する液体や気体を内包させたもので、押出成形や射出成
形の際のスクリュなどによる混練溶融熱で内包された液
体や気体が膨張することにより外殻となる軟化したマイ
クロカプセルを膨張させるが、成形時の温度条件によっ
ては溶融したり、破裂することなく成形が完了するもの
を用いる。

【００２１】そこで、使用されるマイクロカプセルの殻
の溶融温度は、使用される熱可塑性ポリウレタン樹脂の
溶融温度よりも２０〜８０℃高い溶融温度のものが好ま
しく、さらに好ましくは、４０〜６０℃の範囲である。
溶融温度の差が２０℃未満であると、押出機や射出機の
内部で樹脂が溶融混練される際に、マイクロカプセル自
体が潰れてしまう恐れがあり、均一なセルが形成できな
い。一方、溶融温度の差が８０℃以上であると、マイク
ロカプセルを十分な発泡倍率にすることができず、この
発明で必要な物性を得ることができない。

【００２２】マイクロカプセルの素材としては、アクリ
ルニトリルをモノマー成分の一つとした共重合体が用い
られ、アクリルニトリルと共重合しても良い他のモノマ
ー成分として、例えばアクリル酸、メタクリル酸、アク
リル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン、酢
酸ビニル、塩化ビニリデンなどをあげることができる
が、これらに限定するものでない。

【００２３】マイクロカプセルに内包する液体または気
体としては、マイクロカプセルの軟化点以下の温度でガ
スになって膨張するもので、例えばプロパン、プロピレ
ン、ブテン、ノルマルブタン、イソブタン、イソペンタ
ン、ネオペンタン、ノルマルペンタン、ヘキサン、ペプ
タン、石油エーテル、メタンのハロゲン化物、例えば塩
化メチル、メチレンクロリド、ＣＣｌ₃Ｆ、ＣＣｌ₂Ｆ
₂などのクロロフルオロカーボン、テトラメチルシラ
ン、トリメチルエチルシランなどのテトラアルキルシラ
ンなどの低沸点液体のほか、加熱により熱分解してガス
状になるＡＩＢＮなどの化合物を用いる。

【００２４】この熱膨張性マイクロカプセルの添加量
は、熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重量部に対し、熱
膨張性マイクロカプセルを０．３〜１０重量部とする。
熱膨張性マイクロカプセルが０．３重量部以下では、発
泡の効果がほとんど無く、１０重量部以上になると物性
的に著しく低下するためである。

【００２５】なお、この熱膨張性マイクロカプセルは、
予め３０％程度のマスタバッチ化しても良く、これによ
り熱可塑性ポリウレタン樹脂にマイクロカプセルを均一
に分散させることが容易となり、混練時間の短縮を図る
ことができる。このマスターバッチに使用される母材樹
脂としては、一般的な熱可塑性樹脂を使用することもで
きるが、基材となる熱可塑性ポリウレタン樹脂と同じも
のが好ましい。

【００２６】この発明で使用されるメタアクリル酸アル
キルエステル系重合体は、高分子加工助剤として添加さ
れ、基材となる熱可塑性ポリウレタン樹脂の溶融粘度を
変化せる効果がある。より高分子量のメタアクリル酸ア
ルキルエステルを加えることで、基材となる熱可塑性ポ
リウレタン樹脂の溶融粘度を上昇し、表面外観が良好に
なる傾向にあるが、成形安定性がなくなり、表面外観の
面で不良の発生する可能性が高くなる恐れがある。

【００２７】したがって、本発明に使用されるメタアク
リル酸アルキルエステル系重合体の分子量としては、５
０００００〜５００００００の範囲のものが好ましい。

【００２８】また、その添加量としては、熱可塑性ポリ
ウレタン樹脂１００重量部に対して、メタアクリル酸ア
ルキルエステル系重合体を０．５〜３０重量部とするこ
とが好ましい。メタアクリル酸アルキルエステル系重合
体が０．５重量部以下では、表面外観の向上の面で効果
が少なく、３０重量部を超えても効果の向上が図れな
い。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例について
説明するが、これら実施例に限定するものでない。

【００３０】（実施例１）熱可塑性ポリウレタン樹脂
（大日精化製レザミンＰ−１０９８）１００重量部
に、発泡剤として熱分解型化学発泡剤を２重量部、外殻
の溶融温度がレザミンＰ−１０９８の溶融温度より約４
０℃高い熱膨張性マイクロカプセルを３重量部添加し、
さらに造核剤として無機粉末を２重量部添加した配合の
コンパウンドを準備し、このコンパウンドを用いて一般
的押出機にて押出成形した。

【００３１】こうして得られた発泡成形体の内部セルお
よび表面外観を観察し、その結果を表１に示した。

【００３２】（実施例２）実施例１で準備したコンパウ
ンドに高分子加工助剤として、平均分子量８０００００
のアクリル酸アルキルエステルを５重量部添加して、実
施例１と同様な方法にて発泡成形体を得た後、内部セル
および表面外観を観察して、その結果を表１に示した。

【００３３】（比較例１）実施例２のコンパウンドにお
いて、マイクロカプセルを添加せずに、実施例１と同様
な方法にて発泡成形体を得た後、内部セルおよび表面外
観を観察して、その結果を表１に示した。

【００３４】（比較例２）実施例２のコンパウンドにお
いて、化学発泡剤を添加せずに、実施例１と同様な方法
にて発泡成形体を得た後、内部セルおよび表面外観を観
察して、その結果を表１に示した。

【００３５】

【表１】

【００３６】内部セル状態においては、実施例１，２に
おいて均一で緻密なセル状態を得ることができたが、比
較例２においては、均一なセルとなったが、緻密性に欠
ける点が多少あり、セル間隔が多少大きなものとなって
しまった。比較例１においては、均一なセルにならずに
セルの大きさにばらつきが発生してしまった。

【００３７】表面外観においては、実施例１において、
ほぼ全体的には問題ない程度であるが、部分的に荒れた
部分が発生した。実施例２においては全体的に良好な外
観であった。比較例１においては、内部セルの不均一な
状態が表面外観に現れたような状態で、部分的な表面の
荒れが発生した。比較例２においては、内部的にはほぼ
均一なセルであったが、比較例１と同様に部分的な表面
の荒れが発生した。

【００３８】総合的に判断して、実施例１においては、
成形品の使用目的によっては使用できない場合もある
が、ほぼ使用可能な成形品を得ることができた。

【００３９】実施例２においては、均一で緻密なセル状
態で、表面外観も問題のない発泡成形体を得ることがで
きた。

【００４０】比較例１および比較例２に関しては、化学
発泡剤だけを使用した発泡成形体よりも優れたものであ
ったが、本発明の目的である均一で緻密なセル状態で、
表面外観の良好な発泡体を得ることができなかった。

【００４１】

【発明の効果】以上、一実施の形態とともに具体的に説
明したようにこの発明の請求項１記載の熱可塑性発泡ポ
リウレタン樹脂組成物によれば、熱可塑性ポリウレタン
樹脂に通常使用される発泡剤と熱膨張性マイクロカプセ
ルとを併用して使用することで、内部セルを均一かつ緻
密にすることが可能となり、表面外観も発泡剤単独で使
用したものよりも良好なものとなる。

【００４２】また、この発明の請求項２記載の熱可塑性
発泡ポリウレタン樹脂組成物によれば、熱可塑性ポリウ
レタン樹脂１００重量部に熱膨張性マイクロカプセルを
０．３〜１０重量部添加するようにしたので、発泡体と
しての物性を著しく低下させることなく、内部セルを均
一かつ緻密に発泡させることが可能となり、表面外観も
良好な発泡状態にすることができる。

【００４３】さらに、この発明の請求項３記載の熱可塑
性発泡ポリウレタン樹脂組成物によれば、メタアクリル
酸アルキルエステル系重合体を熱可塑性発泡ポリウレタ
ン樹脂組成物に添加することで、熱可塑性発泡ポリウレ
タン樹脂の溶融粘度を上昇させることが可能となるため
に、内部セルが均一かつ緻密で、より表面外観が良好な
発泡体を得ることが可能となり、さらに成形安定性も高
められ成形性を向上させることができる。

【００４４】そして、このメタアクリル酸アルキルエス
テル系重合体の添加量を熱可塑性ポリウレタン樹脂１０
０重量部に０．５〜３０重量部とするようにすれば、メ
タアクリル酸アルキルエステル系重合体の添加による粘
度上昇などの必要十分な効果を得ることができる。

【００４５】これらにより、事務機器用発泡ローラの紙
送りに必要な均一で緻密な気泡の表面特性を有し、しか
も高強度かつ高耐久性のある発泡体を得ることが簡単に
できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性ポリウレタン樹脂に、発泡剤
と、熱膨張性マイクロカプセルとが添加されていること
を特徴とする熱可塑性発泡ポリウレタン樹脂組成物。
【請求項２】前記熱膨張性マイクロカプセルの添加量
が、前記熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重量部に対
し、０．３〜１０重量部であることを特徴とする請求項
１記載の熱可塑性発泡ポリウレタン樹脂組成物。
【請求項３】前記熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物に
メタアクリル酸アルキルエステル系重合体を添加すると
ともに、当該メタアクリル酸アルキルエステル系重合体
の添加量が、前記熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重量
部に対し、０．５〜３０重量部であることを特徴とする
請求項１または２記載の熱可塑性発泡ポリウレタン樹脂
組成物。