JP2002524591A - 耐衝撃性ポリウレタンおよびその製造方法 - Google Patents

耐衝撃性ポリウレタンおよびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、格段に高い熱変形温度および優れた耐薬品性をもたらす光学的に透明、高硬度且つ耐衝撃性のポリウレタンである。本発明は、建築用グレージング、車両用グレージング、警備用盾、航空機の天蓋、顔面保護用マスク、バイザ、眼科用（opthalmic）レンズ、日除け（sun）レンズ、保護アイウェアおよび透明鎧などの、高い熱変形温度と相俟って優れた耐衝撃性を必要とする透明用途に関して特に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本出願は、米国特許出願第０８／５９５，２６２号の一部継続出願であり、そ
れは、米国特許出願第０８／３８２，５６２号一部継続出願であり、その両方は
本願に引用して援用する。
【０００２】
【技術分野】
本発明は、硬くて光学的に透明な耐熱性で耐衝撃性のポリウレタンに関する。
【０００３】
【背景技術】
現在、光学的に透明なすべてのプラスチック材料を耐衝撃性に関して比較する
対象の標準材料はポリカーボネートである。これらの材料は、耐衝撃性および材
料が変形を受ける温度および圧力によって特徴付けることができる。ポリカーボ
ネートの熱変形温度は、繊維応力２６４ｐｓｉ（１．８２×１０3ｋＰａ）で約
２８０°Ｆ（１３７．７℃）である。
【０００４】 厚さ０．２５インチ（６．３５ｍｍ）のポリカーボネート押出シートは、９２
５フィート／秒（２８１．９４ｍ／秒）の０．２２口径ＦＳＰ（破片模擬弾）Ｖ
−５０衝撃等級を有する。Ｖ−５０は、０．２５インチ（６．３５ｍｍ）のポリ
カーボネートシートを通して発射された２２口径弾の５０％が、ポリカーボネー
トシートの裏面の背後６インチ（１５２．４ｍｍ）に配置された２０ミリメート
ル厚さの２０２４Ｔ６アルミニウムシート（「証拠シート」）を貫通する速度の
目安である。
【０００５】 米国特許第３，８６６，２４２号には、ポリウレタンポリマー保護盾が開示さ
れており、この特許は本願に引用して援用する。このポリウレタンは、（ａ）分
子量約７００〜１０００のポリエーテルグリコールまたはポリエステルグリコー
ルとメチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）とを約３のＮＣＯ対各ヒド
ロキシルの当量比で反応させてプレポリマーを生成させる工程と、（ｂ）プレポ
リマーと、４，４’−メチレンビス（２−クロロアニリン）などの、二個の芳香
族環の間でメチレン橋架けを有する芳香族アミン硬化剤とを０．９０〜１．０４
ＮＨ2／１．０ＮＣＯの当量比で反応させる工程とによって製造される。
【０００６】 米国特許第４，８０８，６９０号には、ポリオール硬化プレポリマーから製造
される透明ポリウレタンポリマーが開示されており、この特許は本願に引用して
援用する。このプレポリマーは、ポリイソシアネートおよび少なくとも一種の多
官能性ヒドロキシ含有中間体から製造される。
【０００７】 米国特許第４，２０８，５０７号には、（Ａ）分子量６００〜１０，０００の
本質的に二官能性のポリヒドロキシ化合物と脂環式構造に結合された少なくとも
一個のＮＣＯ基を有する有機ジイソシアネートとを１：１．２〜１：１０の全Ｏ
Ｈ：ＮＣＯ比をもたらす量で反応させることにより得られるプレポリマーと、（
Ｂ）３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ジアミノ−ジフェニルメタ
ンとを約１：０．８〜１：１．２のモル比で反応させることにより製造される可
撓性ポリウレタン−ウレアエラストマーが開示されている。
【０００８】
【発明の概要】
本発明の光学的に透明なポリウレタンは、最初に、重量平均分子量約４００〜
約２０００のポリエステルグリコール、ポリカプロラクトングリコール、ポリエ
ーテルグリコールまたはポリカーボネートグリコールの一種以上と脂環式ジイソ
シアネートとを約２．５〜４．０ＮＣＯ／ＯＨの当量比で反応させることにより
プレポリマーを製造することにより調製することができる。このプレポリマーは
、次に、ジエチルトルエンジアミンなどの芳香族ジアミン硬化剤と約０．８５〜
１．０２ＮＨ2／１．０ＮＣＯ、好ましくは約０．９０〜１．０ＮＨ2／１．０Ｎ
ＣＯ、より好ましくは約０．９２〜０．９６ＮＨ2／１．０ＮＣＯの当量比で反
応させる。
【０００９】 本発明のポリウレタンは、建築用グレージング、車両用グレージング、警備用
盾、航空機の天蓋、顔面保護用マスク、バイザ、眼科用（opthalmic）レンズ、
日除け（sun）レンズ、保護アイウェアおよび透明鎧などの、高い熱変形温度と
相俟って優れた耐衝撃性を必要とする透明用途に関して特に有用である。
【００１０】 本発明の一つの目的は、先行技術の材料に比べて優れた光学的透明性、優れた
衝撃特性、高い耐薬品性および高い熱変形温度を有する透明ポリウレタンを提供
することである。
【００１１】 本発明のもう一つの目的は、商業用途に向けた低いコストの透明耐衝撃性ポリ
ウレタンを提供することである。
【００１２】 本発明のなおもう一つの目的は、反応時間、加工温度および型滞留時間を減少
させることにより透明耐衝撃性ポリウレタンの生産加工を改善することである。
【００１３】 本発明のこれらおよび他の目的は、より詳細に、発明の詳細な説明、実施例お
よび添付したクレームの中で説明する。
【００１４】 ［発明の詳細な説明］ 本発明のポリウレタンは、脂環式ジイソシアネート、ＯＨ含有中間体および芳
香族ジアミン硬化剤から製造される。以下は、これらの各構成成分の詳細な説明
である。
【００１５】ＯＨ含有中間体 本発明のポリウレタンを製造するために使用できるＯＨ含有中間体には、重量
平均分子量約４００〜約２０００、好ましくは約４００〜約１０００のポリエス
テルグリコール、ポリカプロラクトングリコール、ポリエーテルグリコールおよ
びポリカーボネートグリコールが挙げられる。
【００１６】 使用できるポリエステルグリコールには、アジピン酸、コハク酸およびセバシ
ン酸などの炭素原子数４〜１０の一種以上のジカルボン酸と、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、
ネオペンチルグリコール、１，６−ヘキサンジオールおよび１，１０−デカンジ
オールなどの、炭素原子数２〜１０の一種以上の低分子量グリコールとのエステ
ル化生成物が挙げられる。好ましいポリエステルグリコールは、アジピン酸と炭
素原子数２〜１０のグリコールとのエステル化生成物である。
【００１７】 使用できるポリカーボネートグリコールには、Ｅ−カプロラクトンと、上述し
た一種以上の低分子量グリコールとの反応生成物が挙げられる。さらに、有用な
ＯＨ含有中間体には、アジピン酸などの一種以上の低分子量ジカルボン酸から製
造されるテルエステル（terester）、および上述した一種以上の低分子量グリコ
ールと合わせたカプロラクトンを挙げることができる。
【００１８】 好ましいポリエステルグリコールおよびポリカプロラクトングリコールは、例
えば、ヤング（Ｄ．Ｍ．Ｙｏｕｎｇ）、ホステトラー（Ｆ．Ｈｏｓｔｅｔｔｌｅ
ｒ）らによる記事「Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｆｒｏｍ Ｌａｃｔｏｎ」，Ｕｎｉｏ
ｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｆ−４０，ｐ．１４７において記載されたような周知のエ
ステル化手順またはエステル交換手順によって誘導することができる。
【００１９】 使用できるポリエーテルグリコールには、ポリテトラメチレンエーテルグリコ
ールが挙げられる。
【００２０】 使用できるポリカーボネートグリコールには、脂肪族ポリカーボネートグリコ
ールが挙げられる。好ましい脂肪族ポリカーボネートグリコールとして、エニケ
ム（Ｅｎｉｃｈｅｍ）によって商品名Ｒａｖｅｒｃａｒｂ１０２（分子量＝１，
０００）およびＲａｖｅｒｃａｒｂ１０６（分子量＝２，０００）で製造され販
売されているものがある。
【００２１】 最も好ましいＯＨ含有中間体は、（ａ）アジピン酸と、１，４−ブタンジオー
ル、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールおよび１，１０−デカ
ンジオールから成る群から選択される一種以上のジオールとのエステル化生成物
、（ｂ）Ｅ−カプロラクトンと、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジ
オール、ネオペンチルグリコールおよび１，１０−デカンジオールから成る群か
ら選択される一種以上のジオールとの反応生成物、（ｃ）ポリテトラメチレング
リコール、（ｄ）脂肪族ポリカーボネートグリコールおよび（ｅ）こうしたＯＨ
含有中間体の混合物である。
【００２２】ジイソシアネート 本発明のポリウレタンを製造するために使用できる脂環式ジイソシアネートに
は、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートおよび以後「ＰＩＣＭ」（パライ
ソシアナトシクロヘキシルメタン）と呼ぶ４，４’−メチレンビス（シクロヘキ
シルイソシアネート）のトランストランス異性体約２０〜１００％を含有する好
ましくはジシクロヘキシルメタンジイソシアネートの異性体混合物が挙げられる
。本発明において用いられるジシクロヘキシルメタンジイソシアネートの位置異
性体および／または立体異性体の混合物中に通常存在する他の成分は、ＰＩＣＭ
のシストランス異性体およびシスシス異性体および２，４’−メチレンビス（シ
クロヘキシルイソシアネート）の立体異性体である。トランストランスＰＩＣＭ
異性体のみならず、これらは、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートを製造
するために用いられる手順によって制御されうる量で存在する。好ましいジイソ
シアネートはＰＩＣＭ異性体混合物である。特に好ましい混合物は、４，４’−
メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）のトランストランス異性体約２
０％以上およびシスシス異性体約２０％以下を含有する。４，４’−メチレンビ
ス（シクロヘキシルイソシアネート）の三つの異性体を以下に示す。
【化３】
【化４】
【化５】
【００２３】 本発明において用いられるＰＩＣＭは、例えば、米国特許第２，６４４，００
７号、第２，６８０，１２７号および第２，９０８，７０３号において開示され
たような当該技術分野においてよく知られている手順によって、対応する４，４
’−メチレンビス（シクロヘキシルアミン）（ＰＡＣＭ）をホスゲン化すること
により製造される。ＰＡＣＭ異性体混合物がホスゲン化されると、室温で液相、
部分的液相または固相中でＰＩＣＭを生成する。ＰＡＣＭ異性体混合物は、メチ
レンジアニリンの水素添加および／またはメタノールおよびエタノールなどのア
ルコールと水の存在下でのＰＡＣＭ異性体混合物の分別結晶作用によって得るこ
とができる。
【００２４】 使用できる別の脂環式ジイソシアネートには、以下の構造式
【化６】 を有するアーコケミカル（Ａｒｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）製の３−イソシアナト
−メチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（「ＩＰＤＩ
」）および以下の構造式
【化７】 を有するサイテックス（Ｃｙｔｅｘ，Ｉｎｃ．）製のメタ−テトラメチルキシレ
ンジイソシアネート（「ＴＭＸＤＩ」）が挙げられる。
【００２５】ジアミン硬化剤 本発明のポリウレタンの製造において用いるために好ましい芳香族ジアミン硬
化剤として、アルベマール（Ａｌｂｅｍａｒｌｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に
よって商品名Ｅｔｈａｃｕｒｅ１００で販売されている２，４−ジアミノ−３，
５−ジエチル−トルエン、２，６−ジアミノ−３，５−ジエチル−トルエンおよ
びそれらの混合物（まとめて「ジエチルトルエンジアミン」または「ＤＥＴＤＡ
」）がある。ＤＥＴＤＡは室温で液体であり、その粘度は２５℃で１５６ｃｓで
ある。ＤＥＴＤＡは、２，４−異性体範囲が７５〜８１％である一方で、２，６
−異性体範囲が１８〜２４％である異性体である。ＤＥＴＤＡは以下の構造を有
する。
【化８】
【００２６】 商品名Ｅｔｈａｃｕｒｅ１００Ｓで入手できるＥｔｈａｃｕｒｅ１００の色安
定化変種は特に好ましい。
【００２７】 本発明において用いるための別のジアミン硬化剤には、以下の化学式を有する
化合物が挙げられる。
【化９】 式中、Ｒ1およびＲ2はそれぞれ独立して、メチル、エチル、プロピルおよびイソ
プロピル基から成る群から選択され、Ｒ3は、水素および塩素から選択される。
こうした別のジアミン硬化剤の例として、ロンザ（Ｌｏｎｚａ Ｌｔｄ．）（ス
イスのバーゼル）によって製造される以下の化合物がある。 LONZACURE（登録商標） M-DIPA: R1=C3H7、R2=C3H7、R3=H LONZACURE（登録商標） M−DMA: R1=CH3、R2=CH3、R3=H LONZACURE（登録商標） M-MEA: R1=CH3、R2=C2H5、R3=H LONZACURE（登録商標） M-DEA: R1=C2H5、R2=C2H5、R3=H LONZACURE（登録商標） M-MIPA: R1=CH3、R2=C3H7、R3=H LONZACURE（登録商標） M-CDEA: R1=C2H5、R2=C2H5、R3=Cl
【００２８】 式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、上の化学式に記載されている。これらの中で好
ましいジアミン硬化剤は、４，４’−メチレンビス（３−シクロ−２，６−ジエ
チルアニリン）（Ｌｏｎｚａｃｕｒｅ（登録商標）Ｍ−ＣＤＥＡ）であり、それ
はエアープロダクツ（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ，
Ｉｎｃ．）（ペンシルバニア州アレンタウン）からも入手できる。前述したジア
ミン硬化剤は、ポリウレタン硬化剤としてＤＥＴＤＡに加えて、あるいはＤＥＴ
ＤＡの代わりに用いることができる。
【００２９】発明品の製造 本発明のポリウレタンは、準（quasi-）プレポリマー法または正規（full）プ
レポリマー法によって製造でき、その両方は当該技術分野においてよく知られて
いる。本発明によるポリウレタンを製造する好ましい方法は次の通りである。最
初に、約２．５〜４．０ＮＣＯ／１．０ＯＨ、好ましくは約３．０ＮＣＯ／１．
０ＯＨの当量比でジイソシアネートをＯＨ含有中間体と混合し、次に、２１２°
Ｆ（１００℃）〜２３０°Ｆ（１１０℃）で３〜５時間にわたり、または２６０
°Ｆ（１２６．６℃）〜２６５°Ｆ（１２９．４℃）で５〜１０分にわたり、あ
るいは２７５°Ｆ（１３５℃）〜２９０°Ｆ（１４３．３℃）で３〜５分にわた
り反応させる。その後、熱源を除去し、プレポリマーを約１６０°Ｆ（７１．１
℃）に冷却し、放置して約２４時間にわたりその温度で安定化させた後、プレポ
リマー中の％ＮＣＯを測定する。その後、厳密な当量を達成するために、追加の
ジイソシアネートを添加することができる。その後、約０．８５〜１．０２ＮＨ2 ／１．０ＮＣＯ、好ましくは約０．９０〜１．０ＮＨ2／１．０ＮＣＯ、より好
ましくは約０．９２〜０．９６ＮＨ2／１．０ＮＣＯの当量比でプレポリマーを
芳香族ジアミン硬化剤と約１６０°Ｆ（７１．１℃）〜１８０°Ｆ（８２．２℃
）で反応させる。その後、ポリマーを２３０（１１０℃）〜２７５°Ｆ（１３５
℃）で４〜２４時間にわたり硬化させる。硬化時間は、より低い温度でより長く
、より高い温度でより短い。
【００３０】 本発明のポリウレタンポリマーはキャスト成形でき、あるいは圧縮成形できる
。キャスティングは、最適な光学特性をもつポリウレタンポリマーを製造するの
で好ましい方法である。
【００３１】 プレポリマーおよび硬化剤は、硬化の前に型内にキャストされる。本発明によ
るポリウレタン材料も、適切な硬化時間および温度を選択することによりある程
度硬化させることができ、その後、キャスティング型から取り出し、必要な形状
に成形することができる。この方法を用いて、ポリウレタン材料を単純形状また
は複雑形状に成形することができ、次に引き続いて完全に硬化させることができ
る。
【００３２】 反応物の当量に対して約１％架橋を生じさせるために十分な量において、例え
ば、全反応物に対して４〜８重量％においてトリオールをプレポリマーに添加す
ることができる。本発明において有用であるトリオールには、トリメチロールエ
タンおよびトリメチロールプロパンが挙げられる。プレポリマーにトリオールを
添加すると、硬化したポリウレタンの熱変形温度を高め、場合によっては衝撃特
性を改善する。
【００３３】 本発明のポリウレタンの製造において、種々の酸化防止剤、紫外線安定剤、色
遮断剤、光学ブライトナーおよび離型剤を用いることができる。全反応物に対し
て５重量％以下の量で、例えば、一種以上の酸化防止剤をプレポリマーに添加す
ることができる。本発明において有用である酸化防止剤には、多官能性ヒンダー
ドフェノールタイプのものが挙げられる。多官能性ヒンダードフェノールタイプ
酸化防止剤の一つの例は、チバガイギー（Ｃｉｂａ Ｇｅｉｇｙ）から入手でき
るＩｒｇａｎｏｘ１０１０であり、それは以下の化学式を有する。
【化１０】
【００３４】 全反応物に対して約５．０重量％以下の量、好ましくは約０．５〜４．０重量
％の量で、硬化工程の前または硬化工程中のいずれかにおいてＵＶ安定剤もプレ
ポリマーに添加できる。本発明において有用であるＵＶ安定剤にはベンゾトリア
ゾールが挙げられる。ベンゾトリアゾールＵＶ安定剤の例には、Ｃｙａｓｏｒｂ
５４１１およびＴｉｎｕｖｉｎ３２８が挙げられる。アメリカンシアナミッド（
Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｙａｎａｍｉｄ）から入手できるＣｙａｓｏｒｂ５４１１
は以下の化学式を有する。
【化１１】
【００３５】 チバガイギー（Ｃｉｂａ Ｇｅｉｇｙ）から入手できるＴｉｎｕｖｉｎ３２８
は以下の化学式を有する。
【化１２】
【００３６】 もう一つのＵＶ安定剤は、アメリカンシサイアナミッド（Ａｍｅｒｉｃａｎ
Ｃｙａｎａｍｉｄ）から入手できるＣｙａｓｏｒｂ３６０４であり、それは以下
の化学式を有する。
【化１３】
【００３７】 ベンゾトリアゾールに加えて、ＵＶ保護をさらに強化するためにヒンダードア
ミン光安定剤を添加することができる。ヒンダードアミン光安定剤の例として、
チバガイギー（Ｃｉｂａ Ｇｅｉｇｙ）から入手できるＴｉｎｕｖｉｎ７６５が
あり、それは以下の化学式を有する。
【化１４】
【００３８】実施例Ｉ〜ＶＩＩ ポリエステルグリコール、ポリカプロラクトングリコール、ポリエーテルグリ
コールまたはポリカーボネートグリコールの一種以上と脂環式ジイソシアネート
とを混合する。その後、乾燥窒素下で反応物を２７５°Ｆ（１３５℃）〜２９０
°Ｆ（１４３．３℃）に加熱し、３〜５分にわたってその温度で保持し、放置し
反応させて、プレポリマーを生成させる。プレポリマーを２２０°Ｆ（１０４．
４℃）〜２５０°Ｆ（１２１．１℃）に冷却し、ＵＶ安定剤、酸化防止剤、色遮
断剤および／または光学ブライトナーを添加する。プレポリマーを１７０°Ｆ（
７６．６℃）〜２００°Ｆ（９３．３℃）にさらに冷却し、その後排気し、１６
０°Ｆ（７１．１℃）で２４時間にわたち貯蔵する。その後％ＮＣＯを測定する
。
【００３９】 次に、０．８５〜１．０２ＮＨ2／１．０ＮＣＯの当量比でプレポリマーを芳
香族ジアミン硬化剤と約１６０°Ｆ（７１．１℃）〜１８０°Ｆ（８２．２℃）
で反応させる。その後、ポリマーを２３０°Ｆ（１１０℃）〜２７５°Ｆ（１３
５℃）で４〜２４時間にわたり硬化させる。
【００４０】 実施例において用いた反応物を以下の表Ｉに記載している。
【表１】
【００４１】 各実施例において用いた各反応物の量は以下の表ＩＩに記載している。
【表２】
【００４２】 得られた材料の光学特性、硬度、耐溶剤性、熱変形性および衝撃特性を評価す
る。
【００４３】 実施例Ｉ〜ＩＶのポリウレタン材料はすべて優れた光学特性をもち、ヘーズは
０．３％ほどと低く、視感透過率は０．０８０（２ｍｍ）〜０．２５インチ（６
．４ｍｍ）の厚さで９５％ほどと高い。実施例Ｉ〜ＩＶのショアＤ硬度は７９〜
８２の範囲である。実施例Ｖ〜ＶＩＩＩの場合、ショアＤ硬度は７７〜８２であ
る。
【００４４】 実施例Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩのポリウレタン材料は、イソプロパノールを用い
て測定した時に７０００ポンド／平方インチ（４８．３×１０3ｋＰａ）より大
きい耐応力クレージング性を有する。
【００４５】 ０．２５インチ（６．４ｍｍ）厚さのシートおよび０．２２口径破片模擬弾を
用いて実施例Ｉ〜ＩＶのＶ−５０等級を評価した。多数の試験の後、平均Ｖ−５
０等級は約１，２１０フィート／秒（３６９ｍ／秒）である。
【００４６】 実施例Ｉ〜ＩＩＩの場合、繊維応力２６４ｐｓｉ（１．８２×１０3ｋＰａ）
で０．２５インチ（６．４ｍｍ）厚さのサンプルの熱変形温度は、２９０°Ｆ（
１４３℃）〜３０５°Ｆ（１５２℃）の範囲であり、実施例ＩＶの材料の類似サ
ンプルは、繊維応力２６４ｐｓｉ（１．８２×１０3ｋＰａ）で２７０°Ｆ（１
３２℃）〜２８０°Ｆ（１３８℃）の熱変形温度を有する。
【００４７】 実施例Ｖ〜ＶＩＩＩ配合物の０．２５インチ（６．４ｍｍ）厚さのサンプルに
関する熱変形温度および衝撃特性を以下の表に示している。
【表３】
【００４８】 本発明の実施例および他の実施形態の前述した開示を例示および説明の目的で
提示してきた。完璧を期したものではなく、開示した厳密な実施例および実施形
態に本発明を限定しようとするものでもない。本明細書において記載された実施
例および実施形態の多くの変形および修正は、前述した開示に鑑みて当業者に対
して明らかであろう。本発明の範囲は、本明細書に添付したクレームおよびその
均等物によってのみ定義されるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4J034 BA03 BA07 CA04 CA15 CB03 CB07 CC12 CC15 DB03 DB04 DE02 DF01 DF02 DF12 DG01 HA01 HA07 HA13 HA14 HC12 HC17 HC52 HC64 HC67 HC71 JA01 JA41 JA42 QD03 QD06 RA03 RA09 RA12 RA13 SA02 SB04 SB05 SD03

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）脂環式ジイソシアネートと、ポリエステルグリコール
    、ポリカプロラクトングリコール、ポリエーテルグリコール、ポリカーボネート
    グリコールおよびそれらの混合物から成る群から選択される重量平均分子量約４
    ００〜約２０００の少なくとも一種のＯＨ含有中間体とを約２．５〜４．０ＮＣ
    Ｏ／１．０ＯＨの当量比で反応させることにより製造されるポリウレタンプレポ
    リマーと、 （ｂ）２，４−ジアミノ−３，５−ジエチル−トルエン、２，６−ジアミノ−３
    ，５−ジエチル−トルエンおよびそれらの混合物から成る群から選択される少な
    くとも一種の第１の芳香族ジアミン硬化剤との約０．８５〜１．０２ＮＨ2／１
    ．０ＮＣＯの当量比での反応生成物を含む透明高硬度耐衝撃性ポリウレタン材料
    。
  2. 【請求項２】 ポリウレタン材料が前記ポリウレタンプレポリマーと、前記
    少なくとも一種の第１の芳香族ジアミン硬化剤と、式 【化１】 （式中、Ｒ1およびＲ2はそれぞれ独立して、メチル、エチル、プロピルおよびイ
    ソプロピル基から成る群から選択され、Ｒ3は、水素および塩素から成る群から
    選択される） の化合物から成る群から選択される少なくとも一種の第２のジアミン硬化剤との
    反応生成物である、請求項１に記載のポリウレタン材料。
  3. 【請求項３】 前記脂環式ジイソシアネートが４，４’−メチレンビス（シ
    クロヘキシルイソシアネート）、３−イソシアナト−メチル−３，５，５−トリ
    メチルシクロヘキシルイソシアネート、メタ−テトラメチルキシレンジイソシア
    ネートおよびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１に記載のポリ
    ウレタン材料。
  4. 【請求項４】 ポリウレタン材料が２６４ｐｓｉ（１．８２×１０3ｋＰａ
    ）で２１０°Ｆ（９８．８℃）〜３２５°Ｆ（１６２．７℃）の範囲の熱変形温
    度を有する、請求項１に記載のポリウレタン材料。
  5. 【請求項５】 ポリウレタン材料が２６４ｐｓｉ（１．８２×１０3ｋＰａ
    ）で少なくとも２５０°Ｆ（１２１．１℃）の熱変形温度を有する、請求項１に
    記載のポリウレタン材料。
  6. 【請求項６】 ポリウレタン材料が２６４ｐｓｉ（１．８２×１０3ｋＰａ
    ）で少なくとも３００°Ｆ（１４８．８℃）の熱変形温度を有する、請求項１に
    記載のポリウレタン材料。
  7. 【請求項７】 ポリウレタン材料が光学的に透明であり、少なくとも約８０
    ％の視感透過率を有する、請求項１に記載のポリウレタン材料。
  8. 【請求項８】 ポリウレタン材料の０．２５インチ（６．４ｍｍ）厚さのシ
    ートが少なくとも１１００フィート／秒（３３５ｍ／秒）のＶ−５０ ０．２２
    口径ＦＳＰ等級を有する、請求項１に記載のポリウレタン材料。
  9. 【請求項９】 約０．９０〜１．０ＮＨ2／１．０ＮＣＯの当量比で前記ジ
    アミン硬化剤を前記プレポリマーと反応させる、請求項１に記載のポリウレタン
    材料。
  10. 【請求項１０】 前記ＯＨ含有中間体の重量平均分子量が約４００〜約１０
    ００である、請求項１に記載のポリウレタン材料。
  11. 【請求項１１】 前記ＯＨ含有中間体が（ａ）アジピン酸と、１，４−ブタ
    ンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールおよび１，１
    ０−デカンジオールから成る群から選択される一種以上のジオールとのエステル
    化生成物、（ｂ）Ｅ−カプロラクトンと、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘ
    キサンジオール、ネオペンチルグリコールおよび１，１０−デカンジオールから
    成る群から選択される一種以上のジオールとの反応生成物、（ｃ）ポリテトラメ
    チレングリコール、（ｄ）脂肪族ポリカーボネートグリコールおよび（ｅ）こう
    したＯＨ含有中間体の混合物から成る群から選択される、請求項１に記載のポリ
    ウレタン材料。
  12. 【請求項１２】 前記脂環式ジイソシアネートが４，４’−メチレンビス（
    シクロヘキシルイソシアネート）のトランストランス異性体少なくとも２０％を
    含む４，４’−メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）の異性体混合物
    である、請求項１に記載のポリウレタン材料。
  13. 【請求項１３】 前記プレポリマーがＵＶ安定剤をさらに含む、請求項１に
    記載のポリウレタン材料。
  14. 【請求項１４】 前記ＵＶ安定剤がベンゾトリアゾール、ヒンダードアミン
    光安定剤およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１３に記載の
    ポリウレタン材料。
  15. 【請求項１５】 前記プレポリマーが酸化防止剤をさらに含む、請求項１に
    記載のポリウレタン材料。
  16. 【請求項１６】 前記酸化防止剤が多官能性ヒンダードフェノールである、
    請求項１６に記載のポリウレタン材料。
  17. 【請求項１７】 ポリウレタン材料がイソプロパノールを用いて測定した時
    に７０００ポンド／平方インチ（４８．３×１０3ｋＰａ）より大きい耐応力ク
    レージング性を有する、請求項１に記載のポリウレタン材料。
  18. 【請求項１８】 前記プレポリマーが反応物の当量に対して１％の架橋を生
    じさせるために十分な量のトリオールをさらに含む、請求項１に記載のポリウレ
    タン材料。
  19. 【請求項１９】 前記トリオールがトリメチロールエタン、トリメチロール
    プロパンおよびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１８に記載の
    ポリウレタン材料。
  20. 【請求項２０】 （ａ）脂環式ジイソシアネートと、ポリエステルグリコー
    ル、ポリカプロラクトングリコール、ポリエーテルグリコール、ポリカーボネー
    トグリコールおよびそれらの混合物から成る群から選択される重量平均分子量約
    ４００〜約２０００の少なくとも一種のＯＨ含有中間体とを約２．５〜４．０Ｎ
    ＣＯ／１．０ＯＨの当量比で反応させることにより製造されるポリウレタンプレ
    ポリマーと、 （ｂ）式 【化２】 （式中、Ｒ1およびＲ2はそれぞれ独立して、メチル、エチル、プロピルおよびイ
    ソプロピル基から成る群から選択され、Ｒ3は、水素および塩素から成る群から
    選択される） の化合物である２，４−ジアミノ−３，５−ジエチル−トルエン、２，６−ジア
    ミノ−３，５−ジエチル−トルエンおよびこうしたジアミン硬化剤の混合物から
    成る群から選択される少なくとも一種の第１の芳香族ジアミン硬化剤との約０．
    ８５〜１．０２ＮＨ2／１．０ＮＣＯの当量比での反応生成物を含み、２６４ｐ
    ｓｉ（１．８２×１０3ｋＰａ）で２１０°Ｆ（９８．８℃）〜３２５°Ｆ（１
    ６２．７℃）の範囲の熱変形温度を有する透明高硬度耐衝撃性ポリウレタン材料
    。
  21. 【請求項２１】 前記脂環式ジイソシアネートが４，４’−メチレンビス（
    シクロヘキシルイソシアネート）、３−イソシアナト−メチル−３，５，５−ト
    リメチルシクロヘキシルイソシアネート、メタ−テトラメチルキシレンジイソシ
    アネートおよびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項２０に記載の
    ポリウレタン材料。
  22. 【請求項２２】 ポリウレタン材料が２６４ｐｓｉ（１．８２×１０3ｋＰ
    ａ）で少なくとも２５０°Ｆ（１２１．１℃）の熱変形温度を有する、請求項２
    ０に記載のポリウレタン材料。
  23. 【請求項２３】 ポリウレタン材料が２６４ｐｓｉ（１．８２×１０3ｋＰ
    ａ）で少なくとも３００°Ｆ（１４８．８℃）の熱変形温度を有する、請求項２
    ０に記載のポリウレタン材料。
  24. 【請求項２４】 ポリウレタン材料が光学的に透明であり、少なくとも約８
    ０％の視感透過率を有する、請求項２０に記載のポリウレタン材料。
  25. 【請求項２５】 ポリウレタン材料の０．２５インチ厚さのシートが少なく
    とも１１００フィート／秒（３３５ｍ／秒）のＶ−５０ ０．２２口径ＦＳＰ等
    級を有する、請求項２０に記載のポリウレタン材料。
  26. 【請求項２６】 約０．９０〜１．０ＮＨ2／１．０ＮＣＯの当量比で前記
    ジアミン硬化剤を前記プレポリマーと反応させる、請求項２０に記載のポリウレ
    タン材料。
  27. 【請求項２７】 前記ＯＨ含有中間体の重量平均分子量が約４００〜約１０
    ００である、請求項２０に記載のポリウレタン材料。
  28. 【請求項２８】 前記ＯＨ含有中間体が（ａ）アジピン酸と、１，４−ブタ
    ンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールおよび１，１
    ０−デカンジオールから成る群から選択される一種以上のジオールとのエステル
    化生成物、（ｂ）Ｅ−カプロラクトンと、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘ
    キサンジオール、ネオペンチルグリコールおよび１，１０−デカンジオールから
    成る群から選択される一種以上のジオールとの反応生成物、（ｃ）ポリテトラメ
    チレングリコール、（ｄ）脂肪族ポリカーボネートグリコールおよび（ｅ）こう
    したＯＨ含有中間体の混合物から成る群から選択される、請求項２０に記載のポ
    リウレタン材料。
  29. 【請求項２９】 前記脂環式ジイソシアネートが４，４’−メチレンビス（
    シクロヘキシルイソシアネート）のトランストランス異性体少なくとも２０％を
    含む４，４’−メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）の異性体混合物
    である、請求項２０に記載のポリウレタン材料。
  30. 【請求項３０】 前記プレポリマーがＵＶ安定剤をさらに含む、請求項２０
    に記載のポリウレタン材料。
  31. 【請求項３１】 前記ＵＶ安定剤がベンゾトリアゾール、ヒンダードアミン
    光安定剤およびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項３０に記載の
    ポリウレタン材料。
  32. 【請求項３２】 前記プレポリマーが酸化防止剤をさらに含む、請求項２０
    に記載のポリウレタン材料。
  33. 【請求項３３】 前記酸化防止剤が多官能性ヒンダードフェノールである、
    請求項３２に記載のポリウレタン材料。
  34. 【請求項３４】 ポリウレタン材料がイソプロパノールを用いて測定した時
    に７０００ポンド／平方インチ（４８．３×１０3ｋＰａ）より大きい耐応力ク
    レージング性を有する、請求項２０に記載のポリウレタン材料。
  35. 【請求項３５】 前記プレポリマーが反応物の当量に対して１％の架橋を生
    じさせるために十分な量のトリオールをさらに含む、請求項２０に記載のポリウ
    レタン材料。
  36. 【請求項３６】 前記トリオールがトリメチロールエタン、トリメチロール
    プロパンおよびそれらの混合物から成る群から選択される、請求項３５に記載の
    ポリウレタン材料。
  37. 【請求項３７】 （ａ）４，４’−メチレンビス（シクロヘキシルイソシア
    ネート）、３−イソシアナト−メチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシル
    イソシアネート、メタ−テトラメチルキシレンジイソシアネートおよびそれらの
    混合物から成る群から選択される脂環式ジイソシアネートと、（ａ）アジピン酸
    と、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコ
    ールおよび１，１０−デカンジオールから成る群から選択される一種以上のジオ
    ールとのエステル化生成物、（ｂ）Ｅ−カプロラクトンと、１，４−ブタンジオ
    ール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールおよび１，１０−デ
    カンジオールから成る群から選択される一種以上のジオールとの反応生成物、（
    ｃ）ポリテトラメチレングリコール、（ｄ）脂肪族ポリカーボネートグリコール
    および（ｅ）こうしたＯＨ含有中間体の混合物から成る群から選択される重量平
    均分子量約４００〜約２０００の少なくとも一種のＯＨ含有中間体とを約２．５
    〜４．０ＮＣＯ／１．０ＯＨの当量比で反応させることにより製造されるポリウ
    レタンプレポリマーと、 （ｂ）２，４−ジアミノ−３，５−ジエチル−トルエン、２，６−ジアミノ−３
    ，５−ジエチル−トルエンおよびそれらの混合物から成る群から選択される少な
    くとも一種の第１のジアミン硬化剤との約０．９５〜１．０２ＮＨ2／１．０Ｎ
    ＣＯの当量比での反応生成物を含み、２６４ｐｓｉ（１．８２×１０3ｋＰａ）
    で少なくとも３００°Ｆ（１４８．８℃）の熱変形温度を有する透明高硬度耐衝
    撃性ポリウレタン材料。
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