JP2009073899A - ポリウレタン組成物、および、ポリウレタン成形品。 - Google Patents

Abstract

【課題】表面処理を施すことなく、リサイクルが容易であり、耐磨耗性に優れたポリウレタン組成物、および、ポリウレタン組成物を用いたポリウレタン成形品を提供する。
【解決手段】熱可塑性ポリウレタンと、シリコーンにより動的加硫され、熱可塑性を有するシリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンとを含有する。熱可塑性ポリウレタンおよびシリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンは、質量比が（６０〜９０）／（４０〜１０）の割合で配合する。熱可塑性ポリウレタンは、ショアＡ硬さが６０以上９０以下である。また、シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンは、ショアＡ硬さが５０以上８５以下である。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリウレタン組成物、ポリウレタン組成物を用いたポリウレタン成形品に関する。

従来、例えば、ポリウレタン成形品としての合成皮革などに適用可能な耐摩耗性を有するポリウレタン組成物としての熱可塑性ポリウレタン系エラストマが知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特許文献１および特許文献２では、架橋剤であるポリイソシアネートと、熱可塑性ポリウレタンとを配合してなる耐摩耗性を備えた熱可塑性ポリウレタン系エラストマが開示されている。

特開２００６−７７３４９号公報 特開２００５−３４４２２４号公報

ところで、特許文献１および特許文献２に記載のような熱可塑性ポリウレタン系エラストマとしてのポリウレタン組成物は、ポリイソシアネートにより動的架橋されているため、使用後のリサイクルが困難であると考えられる。一方、動的架橋されていない熱可塑性ポリウレタンとしてのポリウレタン組成物を成形してなるポリウレタン成形品は、耐磨耗性のための表面処理が必要である。

本発明の目的は、上述のような問題などに鑑み、表面処理を施すことなく、リサイクルが容易であり、耐磨耗性に優れたポリウレタン組成物、および、ポリウレタン組成物を用いたポリウレタン成形品を提供することである。

本発明のポリウレタン組成物は、熱可塑性ポリウレタンと、シリコーンにより動的加硫され、熱可塑性を有するシリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンとを含有し、前記熱可塑性ポリウレタンと、前記シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンとが質量比で（６０〜９０）／（４０〜１０）の割合で配合されたことを特徴とする。

ここで、シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンの質量比が４０を超えて含まれると、ポリウレタン組成物は、リサイクルが困難になる場合がある。一方、１０未満では、ポリウレタン組成物を成形すると、耐摩耗性のための表面処理が必要なポリウレタン成形品が得られる場合がある。
このため、ポリウレタン組成物は、所定量のシリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンを含有しているので、優れた耐磨耗性を備える。また、ポリウレタン組成物は、熱可塑性を有しているので、リサイクルが容易である。そして、ポリウレタン組成物は、シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンを含有しているので、加工することにより、表面処理を施すことなく耐摩耗性を有するポリウレタン成形品が得られる。
さらに、ポリウレタン組成物は、シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンを含有するので、ポリイソシアネートによる動的架橋が施された場合と比べて、熱により変形しやすい。このため、ポリウレタン組成物は、リサイクルが容易である。
また、ポリウレタン組成物は、熱可塑性を有しているので、押出成形、射出成形などによって、加工が容易である。したがって、ポリウレタン組成物を加工することにより、ポリウレタン成形品を安価に製造することができる。
このようなポリウレタン組成物は、耐摩耗性が課題となる用途に適用することができる。具体的には、ポリウレタン組成物は、例えば、椅子、車両座席、二輪車サドルの座面、携帯型電子機器の筐体外装などに適用することができる。

本発明において、前記熱可塑性ポリウレタンは、ショアＡ硬さが６０以上９０以下であることが好ましい。さらに好ましくは、８０以上９０以下である。
ここで、ショアＡ硬さが６０未満であると、耐磨耗性が低下する場合がある。
一方、ショアＡ硬さが９０を超えると、ポリウレタン組成物は、柔軟性が低下する場合がある。
このため、このような構成によれば、ポリウレタン組成物は、耐摩耗性および柔軟性を備える。

本発明において、前記シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンは、ショアＡ硬さが５０以上８５以下であることが好ましい。さらに好ましくは、７０以上８５以下である。
ここで、ショアＡ硬さが５０未満であると、ポリウレタン組成物は、耐磨耗性が低下する場合がある。
一方、ショアＡ硬さが８５を超えると、ポリウレタン組成物は、柔軟性が低下する場合がある。
このため、このような構成によれば、ポリウレタン組成物は、耐摩耗性および柔軟性を備える。

また、本発明のポリウレタン組成物は、前記熱可塑性ポリウレタンおよび前記シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンに加えて、５質量％以上２０質量％以下の添加剤を含有し、前記添加剤は、常温で液体であり、可塑剤、難燃剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤より選ばれた少なくともいずれか１種以上の添加剤であることが好ましい。
ここで、添加剤の含有量が２０質量％を超えると、ポリウレタン組成物は、耐摩耗性が低下したり、添加剤が成形品表面にブリードアウトする場合がある。一方、５質量％未満であると、ポリウレタン組成物は、可塑性などが向上せず、添加剤の効果が得られない場合がある。
このため、添加剤の含有量は、５質量％以上２０質量％以下、好ましくは、５質量％以上１０質量％以下とする。
また、可塑剤を添加することにより、ポリウレタン組成物は、柔軟性が向上する。そして、可塑剤の添加により、加工温度を下げることができるので、ポリウレタン組成物が成形時に分解しにくくなる。
さらに、難燃剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤を添加することにより、ポリウレタン組成物は、難燃性、紫外線吸収性、光安定性、酸化防止性が向上する。

本発明のポリウレタン成形品は、上述のポリウレタン組成物を少なくとも一部に含むことを特徴とする。
このため、ポリウレタン組成物がシリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンを含んでいるので、ポリウレタン成形品は、耐摩耗性を備える。
また、ポリウレタン成形品は、耐摩耗性を備えているので、耐摩耗性のための表面処理が必要ない。
そして、ポリウレタン組成物が熱可塑性を有しているので、ポリウレタン成形品は、押出成形、射出成形などにより、容易に得られる。
また、ポリウレタン成形品は、ポリウレタン組成物を少なくとも一部に含有しているので、例えば、合成皮革などの磨耗強度が必要な用途に利用できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本実施形態では、本発明におけるポリウレタン成形品として、例えば、自動車の車両内装材、袋物素材、家具、靴、携帯電子機器の筐体外装の表皮材などに用いられる合成皮革などを例示する。このような合成皮革は、基布と、基布に設けられたポリウレタン組成物とを備えた構成である。
なお、ポリウレタン成形品は、このような構成だけに限られない。例えば、紡糸されたポリウレタン組成物が熱圧着された不織布や、ポリウレタン組成物のみから成形される射出成形品、押出成形品などでもよい。また、ポリウレタン成形品は、インモールド成形や二色成形などによりポリウレタン組成物が射出成形品の表面に形成された成形品でもよい。

［ポリウレタン成形品の構成］
ポリウレタン成形品は、基布と、基布に設けられ、ポリウレタン組成物をシート状に成形してなるポリウレタンシートとを備える。

基布は、例えば、織物、編物、不織布、合成皮革、人工皮革、紙、合成樹脂フィルムなどである。
ここで、編物や織物の素材は、例えば、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリウレタン繊維、レーヨン、ポリ塩化ビニル、などの合成繊維、綿、絹、羊毛、麻、などの天然繊維、グラスファイバー、炭素繊維、などの無機繊維、これらの混紡糸などである。
ポリウレタンシートは、例えば、押出成形、射出成形などにより、ポリウレタン組成物を成形して得られる。
そして、ポリウレタンシートは、例えば、ウレタン系接着剤による接着、基布への押出熱ラミネート成形、インモールド成形などによって基布に設けられている。
なお、ポリウレタン成形品は、ポリウレタン組成物が加熱溶着などにより基布に設けられていてもよい。

［ポリウレタン組成物の構成］
ポリウレタン組成物は、熱可塑性ポリウレタンと、シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンとを含有する。熱可塑性ポリウレタンの含有量[質量％]をＡと、シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンの含有量[質量％]をＢとした際に、Ａ／Ｂ＝（６０〜９０）／（４０〜１０）の割合で、熱可塑性ポリウレタンおよびシリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンを含有している。
ここで、シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンの質量比が４０を超えて含まれると、ポリウレタン組成物は、リサイクルが困難になる場合がある。一方、１０未満ではポリウレタン組成物を成形すると、耐摩耗性のための表面処理が必要なポリウレタン成形品が得られる場合がある。

熱可塑性ポリウレタンは、熱可塑性を有するポリウレタンである。
熱可塑性ポリウレタンは、従来公知のイソシアネート基を有する化合物と、ヒドロキシル基を有する化合物とを反応させることにより得られる。
イソシアネート基を有する化合物は、例えば、４，４‘−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート、１，３−キシリレンジイソシアネート、１，４−キシリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、１，５−ナフタリンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネートなどである。
また、ヒドロキシル基を有する化合物は、例えば、ポリエチレンアジペート、ポリエチレンプロピレンアジペート、ポリエチレンブチレンアジペート、ポリジエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンセバケート、ポリブチレンセバケート、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリ−ε−カプロラクトンジオール、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリカーボネートポリオール、ポリプロピレングリコールなどである。

そして、熱可塑性ポリウレタンは、ショアＡ硬さが６０以上９０以下、好ましくは、８０以上９０以下である。
ここで、ショアＡ硬さが６０未満であると、耐磨耗性が低下する場合がある。また、ショアＡ硬さが９０を超えると、ポリウレタン組成物は、柔軟性が低下する場合がある。
熱可塑性ポリウレタンは、具体的には、例えば、大日精化工業株式会社製のＰ−２３８０ＣＬＳ（商品名）、Ｐ−２３８５ＣＬＳ（商品名）、ディーアイシーバイエルポリマー株式会社製のＴ−８１９０Ｎ（商品名）などである。

シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンは、シリコーンにより動的加硫されたポリウレタンであって、熱可塑性を有する。
シリコーンにより動的加硫されるポリウレタンは、上述の熱可塑性ポリウレタンと同様に、イソシアネート基を有する化合物と、ヒドロキシル基を有する化合物とを反応させることにより得られる。

そして、シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンは、ショアＡ硬さが５０以上８５以下、好ましくは、７０以上８５以下である。
ここで、ショアＡ硬さが５０未満であると、ポリウレタン組成物は、耐磨耗性が低下する場合がある。一方、ショアＡ硬さが８５を超えると、ポリウレタン組成物は、柔軟性が低下する場合がある。
シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンは、具体的には、例えば、東レ・ダウコーニング株式会社製のＴＰＳｉＶ３１１１−７０Ａ（商品名）、ＴＰＳｉＶ３０１１−８５Ａ（商品名）などである。

また、ポリウレタン組成物は、熱可塑性ポリウレタンおよびシリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンに加えて、添加剤を５質量％以上２０質量％以下の割合で含有することが好ましい。この場合、添加剤は、常温で液体であり、可塑剤、難燃剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤より選ばれた少なくともいずれか１種以上の添加剤である。
可塑剤は、例えば、味の素ファインテクノ製のデュラッドＣＤＰ（商品名）などである。
また、難燃剤は、例えば、味の素ファインテクノ製のデュラッドＣＤＰ（商品名）などである。そして、紫外線吸収剤は、例えば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製のＴＩＮＵＶＩＮ２１３（商品名）などのベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤である。さらに、光安定剤は、例えば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製のＴＩＮＵＶＩＮ１２３（商品名）などのヒンダードアミン系光安定剤である。また、酸化防止剤は、例えば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製のＩＲＧＡＮＯＸ１１３５（商品名）などのヒンダードフェノール系酸化防止剤である。

そして、添加剤の含有量は、５質量％以上２０質量％以下、好ましくは、５質量％以上１０質量％以下とする。
ここで、添加剤の添加量が２０質量％を超えると、ポリウレタン組成物は、耐摩耗性が低下したり、成形品表面から添加剤がブリードアウトする場合がある。一方、５質量％未満であると、ポリウレタン組成物は、可塑性などが向上せず、添加剤の効果が得られない場合がある。

また、ポリウレタン成形品は、表面が、公知の耐磨耗性ポリウレタン系表面処理剤などのコーティングにより処理されていてもよい。

［実施形態の効果］
本実施形態によれば、ポリウレタン組成物がシリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンを含有しているので、ポリウレタン成形品は、優れた耐磨耗性を備える。また、ポリウレタン組成物が耐磨耗性を備えているので、ポリウレタン成形品は、耐摩耗性のための表面処理を施す必要がない。
そして、ポリウレタン組成物が熱可塑性を有しているので、ポリウレタン成形品は、リサイクルが容易である。
さらに、ポリウレタン成形品は、シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンを含有するので、ポリイソシアネートによる動的架橋が施された場合と比べて、熱により変形しやすい。したがって、ポリウレタン成形品は、リサイクルが容易である。
そして、ポリウレタン組成物が熱可塑性を有しているので、押出成形、射出成形などによって、ポリウレタン成形品は、容易に得られる。したがって、ポリウレタン成形品を安価に製造することができる。

また、前記熱可塑性ポリウレタンは、ショアＡ硬さが６０以上９０以下であるため、ポリウレタン成形品は、耐摩耗性および柔軟性を備える。

そして、シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンは、ショアＡ硬さが５０以上８５以下であるため、ポリウレタン成形品は、耐摩耗性および柔軟性を備える。

さらに、ポリウレタン組成物が可塑剤を含むことにより、ポリウレタン成形品は、柔軟性が向上する。また、可塑剤の添加により、加工温度を下げることができるので、ポリウレタン組成物が成形時に分解しにくくなる。
そして、ポリウレタン組成物が難燃剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤を含むことにより、ポリウレタン成形品は、難燃性、紫外線吸収性、光安定性、酸化防止性が向上する。

また、ポリウレタン成形品は、表面が耐磨耗性ポリウレタン系表面処理剤などのコーティングにより処理されているので、さらに耐摩耗性が向上する。

［実施形態の変形例］
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは、本発明に含まれるものである。

本実施形態において、熱可塑性ポリウレタンは、ショアＡ硬さが６０以上９０以下であるとしたが、これに限らない。例えば、ショアＡ硬さが６０未満であってもよい。この場合、ポリウレタン成形品は、柔軟性が増加するので、触感や風合いが向上する。一方、９０を超えると、ポリウレタン成形品は剛性が増加するので、耐摩耗性が向上する。

また、本実施形態において、シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンは、硬度が、ショアＡ硬さが５０以上８５以下であるとしたが、これに限らない。例えば、ショアＡ硬さが５０未満であってもよい。この場合、ポリウレタン成形品は、柔軟性が増加するので、触感や風合いが向上する。一方、ショアＡ硬さが８５を超えると、ポリウレタン成形品は剛性が増加するので、耐摩耗性が向上する。

そして、本実施形態において、添加剤は、５質量％以上２０質量％以下の割合で配合されるとしたが、これに限られない。添加剤の含有量は、例えば、５質量％未満であってもよい。一方、例えば、２０質量％を超えてもよい。この場合、ポリウレタン組成物は、可塑性、難燃性、紫外線吸収性、光安定性、酸化防止性がさらに向上する。
また、ポリウレタン組成物は、常温で液体の添加剤を含有するとしたが、これに限らない。例えば、常温で固体の添加剤を含有しても良い。
さらに、本実施形態において、常温で液体の添加剤は、可塑剤、難燃剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤より選ばれる少なくともいずれか１種以上の添加剤であるとしたが、これに限らない。常温で液体の添加剤は、例えば、滑剤、離型剤、耐電防止剤、充てん剤、着色剤、発泡剤、顔料、抗菌剤より選ばれる少なくともいずれか１種以上の添加剤を含んでいても良い。

その他、本発明の実施における具体的な材料および処理などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の材料および処理などとしてもよい。

実施例および比較例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。なお、本発明はこれらの実施例の記載内容に何ら制限されるものではない。

［実施例１ないし実施例６］
実施例１では、ラボプラストミル（株式会社東洋精機製作所製 商品名；５０Ｃ１５０）を用いて、表１に示すように、ショアＡ硬さが８０である６５質量％の熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ、大日精化工業株式会社製 商品名；Ｐ−２３８０ＣＬＳ）と、ショアＡ硬さが７０である３０質量％のシリコーン動的加硫ＴＰＵ（東レ・ダウコーニング株式会社製 商品名；ＴＰＳｉＶ３１１１−７０Ａ）と、５質量％の可塑剤（味の素ファインケミカル製 商品名：デュラッドＣＤＰ）を配合して、１８０℃にて１０分間混練を行った。その後、熱版プレスにて厚さ０．５ｍｍのシートを作製した。
実施例２ないし実施例６では、表１に示す組成にて、所望のショアＡ硬さを有するＴＰＵと、所望のショアＡ硬さを有するシリコーン動的加硫ＴＰＵと、５質量％の可塑剤とを配合した以外は、実施例１と同様にしてシートを作製した。

［比較例１ないし比較例３］
比較例１ないし比較例３では、表２に示す組成にて、ＴＰＵと、５質量％の可塑剤とを配合した以外は、実施例１と同様にしてシートを作成した。

［比較例４ないし比較例９］
比較例４ないし比較例９では、表２に示す組成にて、ショアＡ硬さが８５であるＴＰＵ（大日精化工業株式会社製 商品名：Ｐ−２３８５ＣＬＳ）と、一般にポリウレタン成形品等の耐磨耗性の向上に使用されるシリコンパウダ等のパウダ充填剤と、５質量％の可塑剤とを配合した以外は、実施例１と同様にしてシートを作成した。

［実施例１ないし実施例６および比較例１ないし比較例９で得られたシートの評価］
実施例１ないし実施例６および比較例１ないし比較例９にて得られたシートをそれぞれ学振磨耗試験機（テスター産業製 型式；学振磨耗試験機II型）を用い、綿帆布１０号を摩擦子として５００ｇ荷重で２０００回往復させた。その後、表３に示す評価基準によりシートの外観を評価した。その結果を表１および表２に示す。

［評価結果］
表１および表２に示すように、実施例１ないし実施例６で得られたシートは、シリコーン動的加硫ＴＰＵを含有することにより、耐摩耗性が向上することが分かった。
また、シリコーン動的加硫ＴＰＵを含有するシートは、比較例４ないし比較例９で得られたパウダ充填剤を添加したシートよりも、耐摩耗性が向上することが分かった。すなわち、シリコーン動的加硫熱ＴＰＵは、パウダ充填剤よりも耐摩耗性を向上させることが分かった。

本実施例によれば、熱可塑性ポリウレタンとシリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンとを所定の割合で配合することにより、耐摩擦性に優れたポリウレタン組成物が得られることが分かった。

本発明は、例えば、自動車の車両内装材、袋物素材、家具、靴、携帯電子機器の筐体外装の表皮材など、の磨耗強度が必要なポリウレタン成形品に用いるポリウレタン組成物として利用することができる。

Claims (5)

1. 熱可塑性ポリウレタンと、
   シリコーンにより動的加硫され、熱可塑性を有するシリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンとを含有し、
   前記熱可塑性ポリウレタンと、前記シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンとが質量比で（６０〜９０）／（４０〜１０）の割合で配合された
   ことを特徴としたポリウレタン組成物。
2. 請求項１に記載のポリウレタン組成物であって、
   前記熱可塑性ポリウレタンは、ショアＡ硬さが６０以上９０以下である
   ことを特徴としたポリウレタン組成物。
3. 請求項１または請求項２に記載のポリウレタン組成物であって、
   前記シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンは、ショアＡ硬さが５０以上８５以下である
   ことを特徴としたポリウレタン組成物。
4. 請求項1ないし請求項３のいずれかに記載のポリウレタン組成物であって、
   前記熱可塑性ポリウレタンおよび前記シリコーン動的加硫熱可塑性ポリウレタンに加えて、５質量％以上２０質量％以下の添加剤を含有し、
   前記添加剤は、常温で液体であり、可塑剤、難燃剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤より選ばれた少なくともいずれか１種以上の添加剤である
   ことを特徴としたポリウレタン組成物。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のポリウレタン組成物を少なくとも一部に含む
   ことを特徴としたポリウレタン成形品。