JP2015524359A - 誘電性ポリウレタンフィルム - Google Patents

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Abstract

本発明は、誘電性ポリウレタンフィルムを製造する方法であって、少なくとも以下の:I)a)イソシアネート基を含有し、10重量%を超えて50重量%以下のイソシアネート基含有率を有する化合物、b)イソシアネート反応性基を含有し、20以上150以下のOH数を有する化合物、20℃にて0.1mbarを超えて200mbar未満の蒸気圧を有する少なくとも1つの溶媒、少なくとも1つの湿潤添加剤を含む混合物であって、化合物a)およびb)中のイソシアネート基およびイソシアネート反応性基の数平均官能価の和が2.6以上6以下である混合物を製造するステップ、II)混合物の製造直後に、湿潤フィルムの形態で混合物を担体に塗布するステップ、III)ポリウレタンフィルムを形成するために湿潤フィルムを硬化させるステップならびにIV)ポリウレタンフィルムを担体から分離するステップを連続して行う方法に関する。本発明はさらに、本発明による方法によって得られる誘電性ポリウレタンフィルム、電気機械変換器を製造する方法および本方法によって得られる電気機械変換器を提供する。【選択図】なし

Description

本発明は、電気機械変換器での使用にとりわけ好適な誘電性ポリウレタンフィルムを製造する方法に関する。本発明はさらに、本発明による方法によって得られる誘電性ポリウレタンフィルム、電気化学変換器を製造する方法および本方法によって得られる電気化学変換器を提供する。
電気機械変換器とも呼ばれる変換器は、電気エネルギーを機械エネルギーに、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する。変換器は、センサ、アクチュエータおよび/または発電機の構成要素として使用することができる。
このような変換器の基本構成は、電気活性ポリマー(EAP)より成る。構成の原理および運用方式は、電気コンデンサと同様である。電位差のある2枚の板の間に誘電体がある。しかし、電場において変形するEAPは、伸縮性誘電体である。より詳細には、EAPは誘電性エラストマー、通例、フィルム形態(DEAP;誘電性電気活性ポリマー)であり、高い電気抵抗率を有し、たとえば国際公開第01/06575号パンフレットに記載されているように、高い導電率を有する伸縮性電極(電極)によって両側が被覆されている。この基本構成は、センサ、アクチュエータまたは発電機を製造するために多種多様の構成で使用することができる。単層構成と同じく、多層構成も公知である。
変換器システムにおける弾性誘電体としての電気活性ポリマーは、用途:アクチュエータ/センサまたは発電機によって各種の構成部品において各種の特性を有さなければならない。
共通の電気特性は:誘電体の高い電気内部抵抗率、高い誘電強度および利用周波数範囲における高い誘電定数である。これらの特性によって、電気活性ポリマーが充填された非常に小さい体積に大量の電気エネルギーを長期貯蔵することができる。
共通の機械特性は、十分に高い破断点伸び、低い永続的伸張および十分に高い圧縮強度/引張強度である。これらの特性により、エネルギー変換器に対して機械的損傷を引き起こさずに、十分に高い弾性変形性が確保される。張力下で動作するエネルギー変換器にとって、永続的伸張がなく(特定の回数の伸びサイクルの後にはEAP効果がもはや存在しないため、「クリープ」が発生するはずがない)、機械的負荷の下でいずれの応力緩和も示さないことが特に重要である。
しかし、用途に応じて各種の要求もある:張力モードのアクチュエータには、高い破断点伸びおよび低い引張弾性率を有する、可逆的伸張性が高いエラストマーが求められている。対照的に、伸張下で動作する発電機では、高い引張弾性率が推奨される。内部抵抗に対する要求も異なる;発電機では、アクチュエータよりも、内部抵抗に対してはるかに高い要求がある。
文献より、アクチュエータでは、伸張性が誘電定数および印加した電圧の二乗に比例し、弾性率に反比例することが公知である。そして電圧は誘電強度に依存し、誘電強度が非常に低い場合には、高い電圧を印加することができない。この値の二乗が電極の電気化学的引力によって生じる伸張の計算式に含まれるため、誘電強度はこれに応じて高くなければならない。このための代表的な式は、Federico Carpiによる書籍である、Dielectric Elastomers as Electromechanical Transducers,Elsevier,page 314の式30.1に、同様にR.Pelrine,Science 287,5454,2000,page 837の式2にも見出すことができる。現在公知のアクチュエータは、誘電定数および/もしくは誘電強度が低すぎる、または弾性率が高すぎるかのどちらかである。公知の解決策の別の欠点は、電気抵抗率が低いことであり、このことはアクチュエータにおける高い漏れ電流に、最悪の場合には電気破壊につながる。
発電機では、低い損失で高い電流収率を生じることが重要である。代表的な損失は、誘電性エラストマーの充電および放電の間に、誘電性エラストマーから生じる漏れ電流を通じて、界面にて発生する加えて、EAPの導電性電極層の抵抗率によってエネルギー損失が生じる;したがって電極は再び最低電気抵抗率を有する。Christian Grafおよび Jurgen Maasによる論文、Energy harvesting cycles based on electro active polymers,Proceedings of SPIE Smart structures,2010,vol.7642,764217に記載を見出すことができる。9ページ(12)の最後の文の式34および35による導出から、誘電定数および電気抵抗率が特に高いときに、エネルギー損失が最低であるということになる。
実質的にすべての電気活性ポリマーは周期応力下で事前に伸張させた構造体と共に動作するために、該材料は反復周期応力下で流動する傾向を有してはならず、クリープは可能な限り低いことが望ましい。
従来技術により、電気活性層の構成成分として各種のポリマーを含有する変換器が記載されている;たとえば国際公開第01/06575号パンフレットを参照のこと。
独国特許第10 2007 005 960号明細書は、カーボンブラック充填ポリエーテルベースポリウレタンについて記載している。この発明の欠点は、DEAPフィルムの非常に低い電気抵抗率であるため、熱を通じた損失が非常に大きい。
国際公開第2010/049079号パンフレットは、有機溶媒中の1成分ポリウレタン系について記載している。ここでの欠陥は、低い分枝度のみが使用可能であるため、周期伸張応力下で系があまりに高度のクリープを示すことである。1成分ポリウレタン系は、2以下の官能価を有する直鎖非分枝系のみで可能であるため、独国特許第10 2007 059 858号明細書から公知の系は要求を満足しない。より高い官能価の(有機または水性溶媒/分散液による)1成分溶液によって、モル質量が無限のゲルまたは粉末が生じ、これによってコーティング/フィルムを形成することはできない。同時に直鎖性のために、EAPの場合に用いなければならない方法のような、可逆的張力−伸び方法は、ポリマーのクリープを生じるために不可能である。さらに、記載された該ポリエーテル系の電気抵抗率は低すぎる。
欧州特許第2 280 034号明細書は、あまりに低い電気抵抗率を有するポリエーテルポリオールについて記載している。
欧州特許第2330649明細書は、溶液への多様なアプローチについて記載している。引張強度および電気抵抗率の両方と、誘電強度も低すぎて、工業上関連する高い効率に達することができない。
国際公開第2010012389号パンフレットはアミン架橋イソシアネートについて記載しているが、ここでも電気抵抗率および誘電強度は低すぎる。
従来技術に記載したすべての方法の欠点は、以下の点を理由に、これらがロール・ツー・ロール法では無限に行えないということである。:
a)混合物のポットライフが短すぎて、塗布システムに障害が生じる。
b)1成分運用方式の結果として、塗布システムでのロール・ツー・ロール法における塗布前の短い滞留時間後に混合物が固化する(コーティングバーなど)。
c)乾燥時間があまりに長すぎる。
国際公開第01/06575号パンフレット 独国特許第10 2007 005 960号明細書 国際公開第2010/049079号パンフレット 独国特許第10 2007 059 858号明細書 欧州特許第2 280 034号明細書 欧州特許第2330649明細書 国際公開第2010012389号パンフレット
Federico Carpi,Dielectric Elastomers as Electromechanical Transducers,Elsevier,page 314 R.Pelrine,Science 287,5454,2000,page 837 Christian Grafおよび Jurgen Maas,Energy harvesting cycles based on electro active polymers,Proceedings of SPIE Smart structures,2010,vol.7642,764217
したがって本発明の目的は、非常に高い可撓性を有し、クリープする傾向を有さず、高い電気抵抗率を有する誘電性ポリウレタンフィルムを得ることができる連続方法(possess)を提供することであった。
より詳細には、誘電性ポリウレタンフィルムは、以下の特性:
a)DIN 53 504に従う2MPaを超える、より好ましくは4MPaを超える、きわめて詳細には5MPaを超える引張強度、
b)DIN 53 504に従う200%を超える破断点伸び、
c)DIN 53 441に従う30分後、10%変形における30%未満の(より好ましくは20%未満の、きわめて特には10%未満の)クリープ、
d)ASTM D 149−97aに従う40V/μmを超える(より好ましくは60V/μmを超える、最も好ましくは80V/μmを超える)誘電強度、
e)ASTM D 257に従う1.5E12Ωmを超える(より好ましくは2E12を超える、きわめて特には5E12を超える、きわめて特には1E13を超える)電気抵抗率、
f)DIN 53 504に従う3%未満の、50%伸びにおける永久伸び、
g)ASTM D 150−98に従う0.01から1Hzにおいて5を超える誘電定数、
h)1000μm未満の誘電性フィルムの層厚(単層として計算)
の1つ以上を有するべきである。
本発明の目的は、誘電性ポリウレタンフィルムを製造する方法であって、少なくとも以下の:
I)
a)イソシアネート基を含有し、10重量%を超えて50重量%以下のイソシアネート基含有率を有する化合物、
b)イソシアネート反応性基を含有し、20以上150以下のOH数を有する化合物、
c)20℃にて0.1mbarを超えて200mbar未満の蒸気圧を有する少なくとも1つの溶媒、
d)少なくとも1つの湿潤添加剤
を含む混合物
であって、化合物a)およびb)中のイソシアネート基およびイソシアネート反応性基の数平均官能価の和が2.6以上6以下である混合物を製造するステップ、
II)混合物の製造直後に、湿潤フィルムの形態で混合物を担体に塗布するステップ、
III)ポリウレタンフィルムを形成するために湿潤フィルムを硬化させるステップならびに
IV)ポリウレタンフィルムを担体から分離するステップ
を連続して行う方法によって実現される。
本発明による方法によって製造される誘電性ポリウレタンフィルムは、良好な機械強度および高い弾性を有する。加えて、フィルムは良好な電気特性、たとえば高い誘電強度、高い電気抵抗率および高い誘電定数を有し、したがって電気機械変換器において高い効率で好都合に使用することができる。
本発明による好適な化合物a)は、たとえば、ブチレン1,4−ジイソシアネート、ヘキサメチレン1,6−ジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、2,2,4−および/または2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、異性体ビス−(4,4‘−イソシアナトシクロヘキシル)メタン(H12−MDI)または任意の異性体含有率を有するその混合物、シクロヘキシレン1,4−ジイソシアネート、4−イソシアナトメチル−1,8−オクタンジイソシアネート(ノナントリイソシアネート)、フェニレン1,4−ジイソシアネート、トリレン2,4−および/または2,6−ジイソシアネート(TDI)、ナフチレン1,5−ジイソシアネート、ジフェニルメタン2,2‘−および/または2,4‘−および/または4,4‘−ジイソシアネート(MDI)、1,3−および/または1,4−ビス(2−イソシアナトプロパ−2−イル)ベンゼン(TMXDI)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン(XDI)、1から8個の炭素原子を有するアルキル基を有するアルキル2,6−ジイソシアナトヘキサノエート(リジンジイソシアネート)ならびにその混合物である。加えて、修飾体、たとえばアロファネート、ウレトジオン、ウレタン、イソシアヌレート、ビウレット、イミノオキサジアジンジオンまたはオキサジアジントリオン構造を含有して、前記ジイソシアネートをベースとする化合物は、多環式化合物、たとえばポリマー性MDI(pMDI)およびこれらすべての組合せと同様に、構成成分a)に好適な単位である。2から6の、好ましくは2.0から4.5の、より好ましくは2.6から4.2の、最も好ましくは2.8から4.0の、より好ましくは2.8から3.8の官能価を有する修飾体が好ましい。
ジイソシアネートは、HDI、IPDI、H12−MDI、TDIおよびMDIの群からのジイソシアネートを使用する修飾体が特に好ましい。HDIを使用することが特に好ましい。HDIをベースとし2.6を超える官能価を有するポリイソシアネートを使用することがきわめて特に好ましい。ビウレット、アロファネート、イソシアヌレートおよびイミノオキサジアジンジオンまたはオキサジアジントリオン構造を使用することが特に好ましく、ビウレットを使用することがきわめて特に好ましい。好ましいNCO含有率は10重量%超であり、より好ましくは15重量%超であり、最も好ましくは18重量%超である。NCO含有率は50重量%以下、好ましくは40重量%未満、最も好ましくは35重量%未満、最も好ましくは30重量%未満、最も好ましくは25重量%未満である。NCO含有率はより好ましくは18から25重量%である。a)HDIをベースとする修飾脂肪族イソシアネートとして、0.5重量%未満の遊離イソシアネートの遊離未反応モノマー含有率を有するものを使用することがきわめて特に好ましい。
好ましい実施形態において、化合物a)は2.0以上4以下のイソシアネート基の数平均官能価を有する。
より詳細には、化合物a)が脂肪族ポリイソシアネート、好ましくはヘキサメチレンジイソシアネート、より好ましくはヘキサメチレンジイソシアネートのビウレットおよび/またはイソシアヌレートを含むまたはより成る場合も好都合である。
従来技術により、イソシアネート基はイソシアネート反応性基とこれらが反応するまで部分的または完全にブロック化された形態で存在することがあるため、これらはイソシアネート反応性基とただちに反応することができない。このことによって、特定の温度(ブロック化温度)まで反応が起こらなくなることが確保される。代表的なブロック化剤は、従来技術に見出すことが可能であり、ブロック化剤がその物質に応じて60から220℃の温度にてイソシアネート基から再び除去されて、次いでイソシアネート反応性基のみと反応するように選択される。ポリウレタン中に含まれるブロック化剤があり、ポリウレタン中に溶媒もしくは可塑剤として残存する、またはポリウレタンからガスとして放出されるブロック化剤もある。ブロック化NCO値についても言及する。本発明でNCO値を指す場合、これは常に未ブロック化NCO値に基づいている。ブロック化は通常、0.5%未満まで行われる。代表的なブロック化剤はたとえば、カプロラクタム、メチルエチルケトキシム、ピラゾール、たとえば3,5−ジメチル−1,2−ピラゾールまたは1,−ピラゾール、トリアゾール、たとえば1,2,4−トリアゾール、ジイソプロピルアミン、ジエチルマロネート、ジエチルアミン、フェノールもしくはその誘導体またはイミダゾールである。
化合物b)のイソシアネート反応性基は、反応してイソシアネート基と共有結合を形成できる官能基である。より詳細には、これらはアミン基、エポキシ基、ヒドロキシル基、チオール基、メルカプト基、アクリロイル基、無水物基、ビニル基および/またはカルビノール基であってよい。より好ましくは、イソシアネート反応性基はヒドロキシル基および/またはアミン基である。
化合物b)が2.0以上4以下のイソシアネート反応性基の数平均官能価を有する場合、イソシアネート反応性基は、好ましくはヒドロキシルおよび/またはアミンであることが好都合である。
化合物b)は、好ましくは27mgKOH/g以上150mgKOH/g以下の、より好ましくは27mgKOH/g以上120mgKOH/g以下のOH数を有してよい。
b)中のイソシアネート反応性基の平均官能価は、1.5から6、好ましくは1.8から4、より好ましくは1.8から3であってよい。
b)の数平均モル質量1000から8000g/mol、好ましくは1500から4000g/mol、より好ましくは1500から3000g/molであってよい。
化合物b)のイソシアネート反応性基がポリマーである場合がさらに好ましい。
本発明による方法の好都合な実施形態において、化合物b)はジオール、より好ましくはポリエステルジオールおよび/またはポリカーボネートジオールを含むまたはより成る。
化合物b)において、ポリエーテルポリオール、ポリエーテルアミン、ポリエーテルエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリブタジエン誘導体、ポリシロキサンベース誘導体およびその混合物を使用することが可能である。しかし、好ましくはb)は、少なくとも2個のイソシアネート反応性ヒドロキシル基を有するポリオールを含むまたはポリオールより成る。きわめて詳細には好ましくは、b)としては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールおよびポリエーテルエステルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリシロキサンポリオール、より好ましくはポリブタジエノール、ポリシロキサンポリオール、ポリエステルポリオールおよび/またはポリカーボネートポリオール、最も好ましくはポリエステルポリオールおよび/またはポリカーボネートポリオールが挙げられる。
好適なポリエステルポリオールは、ジオールならびに場合により(optionally)トリオールおよびテトラオールと、ジカルボン酸ならびに場合により(optionally)トリカルボン酸およびテトラカルボン酸またはヒドロキシカルボン酸またはラクトンとの重縮合物であってよい。遊離ポリカルボン酸の代わりに、対応する無水ポリカルボン酸またはポリエステルを調製するための低級アルコールの対応するポリカルボン酸エステルを使用することも可能である。
ポリエステルポリオールは、4から16個の炭素原子を有する脂肪族および/または芳香族ポリカルボン酸から、場合により(optionally)その無水物および場合により(optionally)環式エステルを含むその低分子量エステルから重縮合によってそれ自体公知の方式で調製され、使用する反応構成成分は主に、2から12個の炭素原子を有する低分子量ポリオールである。好適なアルコールの例は、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、ポリアルキレングリコール、たとえばポリエチレングリコール、またプロパン−1,2−ジオール、プロパン−1,3−ジオール、ブタン−1,3−ジオール、ブタン−1,4−ジオール、ヘキサン−1,6−ジオールおよび異性体、ネオペンチルグリコールまたはネオペンチルグリコールヒドロキシピバレートまたはその混合物であり、ヘキサン−1,6−ジオールおよび異性体、ブタン−1,4−ジオール、ネオペンチルグリコールおよびネオペンチルグリコールヒドロキシピバレートが好ましい。加えて、ポリオール、たとえばトリメチロールプロパン、グリセロール、エリスリトール、ペンタエリスリトール、トリメチロールベンゼンまたはトリスヒドロキシエチルイソシアヌレートまたはその混合物を使用することも可能である。ジオールを使用することが特に好ましく、ブタン−1,4−ジオールおよびヘキサン−1,6−ジオール、最も好ましくはヘキサン−1,6−ジオールを使用することがとりわけ特に好ましい。
使用するジカルボン酸は、たとえばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、グルタル酸、テトラクロロフタル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、マロン酸、スベリン酸、2−メチルコハク酸、3,3−ジエチルグルタル酸および/または2,2−ジメチルコハク酸であってよい。使用する酸源も、対応する無水物であってよい。
さらに、モノカルボン酸、たとえば安息香酸およびヘキサンカルボン酸を使用することも可能である。
好ましい酸は、上述の種類の脂肪族または芳香族酸である。アジピン酸、イソフタル酸およびフタル酸が特に好ましく、イソフタル酸およびフタル酸がとりわけ特に好ましい。
末端ヒドロキシル基を有するポリエステルポリオールの調製において、反応に関与する成分としてさらに使用できるヒドロキシカルボン酸は、たとえばヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシデカン酸もしくはヒドロキシステアリン酸またはその混合物である。好適なラクトンは、カプロラクトン、ブチロラクトンまたはその同族体もしくは混合物である。カプロラクトンが好ましい。
最も好ましくは、アジピン酸、イソフタル酸およびフタル酸とブタン−1,4−ジオールおよびヘキサン−1,6−ジオールとの反応生成物をベースとするポリエステルジオールを使用することが、とりわけ特に好ましい。
イソシアネート反応性基を含有する化合物b)として、ヒドロキシル基を有するポリカーボネート、たとえばポリカーボネートポリオール、好ましくはポリカーボネートジオールを使用することが好ましい。これらはポリオール、好ましくはジオールとの重縮合による炭酸誘導体、たとえばジフェニルカーボネート、ジメチルカーボネートまたはホスゲンの反応によって得ることができる。
この目的のために好適なジオールの例としては、エチレングリコール、プロパン−1,2−および1,3−ジオール、ブタン−1,3−および1,4−ジオール、ヘキサン−1,6−ジオール、オクタン−1,8−ジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ビスヒドロキシメチルシクロヘキサン、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジブチレングリコール、ポリブチレングリコール、ビスフェノールA、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオールもしくは上述した種類のラクトン修飾ジオールまたはその混合物である。
ジオール構成成分は、好ましくは40重量%から100重量%のヘキサンジオール、好ましくはヘキサン−1,6−ジオールおよび/またはヘキサンジオール誘導体を含有する。このようなヘキサンジオール誘導体はヘキサンジオールをベースとし、末端OH基ならびにエステルまたはエーテル基を有してよい。このような誘導体は、たとえばヘキサンジオールと過剰量のカプロラクトンとの反応によって、またはジもしくはトリへキシレングリコールを与えるためのヘキサンジオールのそれ自体によるエーテル化によって得ることができる。これらおよび他の構成成分の量は、本発明の状況において公知の方式で、総量が100重量%を超えないように、より詳細には100重量%となるように選択される。
ヒドロキシル基を有するポリカーボネート、とりわけポリカーボネートポリオールは、好ましくは直鎖構造である。1,6−ヘキサンジオールをベースとするポリカーボネートジオールを使用することが特に好ましい。
b)においてポリエーテルポリオールを使用することは、あまり好ましくはないものの、同様に可能である。たとえば、カチオン開環によるテトラヒドロフランの重合によって得られるような、ポリテトラメチレングリコールポリエーテルが好適である。同様に好適であるポリエーテルポリオールは、スチレンオキシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドおよび/またはエピクロロヒドリンの2官能性または多官能性出発分子への付加生成物であってよい。使用してよい好適な出発分子の例としては、水、ブチルジグリコール、グリセロール、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン、プロピレングリコール、ソルビトール、エチレンジアミン、トリエタノールアミンもしくは1,4−ブタンジオールまたはその混合物が挙げられる。
ヒドロキシ官能性オリゴブタジエン、水素添加ヒドロキシ官能性オリゴブタジエン、ヒドロキシ官能性シロキサン、グリセロールまたはTMPモノアリルエーテルを単独でまたは任意の所望の混合物中で使用することも可能である。
加えて、ポリエーテルポリオールは、出発分子およびエポキシド、好ましくはエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドから、好ましくはアルカリ性触媒作用によって、または複合金属シアン化物触媒作用によって調製することができ、または段階的反応の場合には、アルカリ性触媒作用および複合金属シアン化物触媒作用によって調製してもよく、末端ヒドロキシル基を有することができる。複合金属シアン化物触媒作用(DMC触媒作用)についての説明は、たとえば特許明細書である米国特許第5,158,922号明細書および公開された明細書である欧州特許第0 654 302号明細書に見出すことができる。
本明細書での有用な出発物質としては、当業者に公知であり、ヒドロキシル基および/またはアミノ基および水も有する化合物が挙げられる。本明細書での出発物質の官能価は少なくとも2であり、最大で6である。いくつかの開始物質の混合物の使用が可能であることが認識される。ポリエーテルポリオールとしては、2つ以上のポリエーテルポリオールの混合物もさらに使用できる。
好適な化合物b)としてはまた、エステルジオール、たとえばα−ヒドロキシブチルε−ヒドロキシカプロエート、ω−ヒドロキシヘキシルγ−ヒドロキシブチレート、β−ヒドロキシエチルアジペートまたはビス(β−ヒドロキシエチル)テレフタレートである。
さらに、ステップI)で単官能性化合物をさらに使用することも可能である。このような単官能性化合物の例は、エタノール、n−ブタノール、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、2−エチルヘキサノール、1−オクタノール、1−ドデカノールまたは1−ヘキサデカノールまたはその混合物である。
あまり好ましくないが、ステップI)において、連鎖延長剤または架橋剤の量を化合物b)にさらに添加することが可能である。本明細書では、2から3の官能価および62から500の分子量を有する化合物を使用することが好ましい。芳香族または脂肪族アミン系連鎖延長剤、たとえばジエチルトルエンジアミン(DETDA)、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(MBOCA)、3,5−ジアミノ−4−クロロイソブチルベンゾエート、4−メチル−2,6−ビス(メチルチオ)−1,3−ジアミノベンゼン(エタキュア(Ethacure)300)、トリメチレングリコールジ−p−アミノベンゾエート(ポラキュア(Polacure)740M)および4,4’−ジアミノ−2,2’−ジクロロ−5,5’−ジエチルジフェニルメタン(MCDEA)を使用することが可能である。MBOCAおよび3,5−ジアミノ−4−クロロイソブチルベンゾエートが特に好ましい。連鎖延長のための本発明による好適な構成成分は、有機ジアミンまたはポリアミンである。たとえばエチレンジアミン、1,2−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,6−ジアミノヘキサン、イソホロンジアミン、2,2,4−および2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミンの異性体混合物、2−メチルペンタメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ジアミノジシクロヘキシルメタンまたはジメチルエチレンジアミン、またはその混合物を使用することが可能である。
加えて、第1級アミノ基ならびに第2級アミノ基も、またはアミノ基(第1級または第2級)ならびにOH基も有する化合物を使用することも可能である。これの例は、第1級/第2級アミン、たとえばジエタノールアミン、3−アミノ−1−メチルアミノプロパン、3−アミノ−l−エチルアミノプロパン、3−アミノ−1−シクロヘキシルアミノプロパン、3−アミノ−1−メチルアミノブタン、アルカノールアミン、たとえばN−アミノエチルエタノールアミン、エタノールアミン、3−アミノプロパノール、ネオペンタノールアミンである。連鎖停止のためには、イソシアネートに対して反応性の基を有するアミン、たとえばメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン、イソノニルオキシプロピルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、N−メチルアミノプロピルアミン、ジエチル(メチル)アミノプロピルアミン、モルホリン、ピペリジンまたはその好適な置換誘導体、ジ第1級アミンおよびモノカルボン酸から形成されたアミドアミン、ジ第1級アミンのモノケチム(monoketime)、第1級/第3級アミン、たとえばN,N−ジメチルアミノプロピルアミンを使用することが通例である。
これらはその高い反応性のためにチキソトロピー効果を有することが多いので、基材に対して混合物がより高い粘度を有する程度までレオロジーが変化する。よく使用される非アミン連鎖延長剤の例は、2,2’−チオジエタノール、プロパン−1,2−ジオール、プロパン−1,3−ジオール、グリセロール、ブタン−2,3−ジオール、ブタン−1,3−ジオール、ブタン−1,4−ジオール、2−メチルプロパン−1,3−ジオール、ペンタン−1,2−ジオール、ペンタン−1,3−ジオール、ペンタン−1,4−ジオール、ペンタン−1,5−ジオール、2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジオール、2−メチルブタン−1,4−ジオール、2−メチルブタン−1,3−ジオール、1,1,1−トリメチロールエタン、3−メチルペンタン−1,5−ジオール、1,1,1−トリメチロールプロパン、ヘキサン−1,6−ジオール、ヘプタン−1,7−ジオール、2−エチルヘキサン−1,6−ジオール、オクタン−1,8−ジオール、ノナン−1,9−ジオール、デカン−1,10−ジオール、ウンデカン−1,11−ジオール、ドデカン−1,12−ジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、シクロヘキサン−1,4−ジオール、シクロヘキサン−1,3−ジオールおよび水である。
より好ましくは、a)およびb)は、低い含有率の遊離水、残留酸および金属含有率を有する。b)の残留水含有率は、(b)に基づいて)好ましくは1重量%未満、より好ましくは0.7重量%未満である。b)の残留酸含有率は、(b)に基づいて)好ましくは1重量%未満、より好ましくは0.7重量%未満である。たとえば反応物質の調製で使用される触媒構成要素の残留物によって生じる残留金属含有率は、a)またはb)に基づいて、好ましくは1000ppm未満である、さらに好ましくは500ppm未満であるべきである。
ステップI)の混合物におけるイソシアネート反応性基のイソシアネート基に対する比は、1:3から3:1、好ましくは1:1.5から1.5:1、より好ましくは1:1.3から1.3:1、最も好ましくは1:1.02から1:0.95であってよい。
ステップI)の混合物は、化合物a)およびb)ならびに、加えて助剤および添加剤も含んでよい。このような助剤および添加剤の例は、架橋剤、増粘剤、溶媒、チキソトロピー剤、安定剤、抗酸化剤、光安定剤、乳化剤、界面活性剤、接着剤、可塑剤、疎水化剤、顔料、充填剤、レオロジー改良剤、脱気助剤および消泡助剤、湿潤添加物および触媒である。ステップI)の混合物は、より好ましくは湿潤助剤を含む。通例、湿潤助剤は、0.05から1.0重量%の量で混合物中に存在する。たとえばアルタナ(Altana)からの代表的な湿潤助剤が利用できる(Byk添加剤、たとえば:ポリエステル修飾ポリジメチルシロキサン、ポリエーテル修飾ポリジメチルシロキサンまたはアクリレートコポリマーおよびまた、たとえばC6F13フルオロテロマー)。
ステップI)の混合物は、好ましくは高い誘電定数を有する充填剤を含む。その例は、セラミック充填剤、とりわけバリウムチタネート、二酸化チタンおよび圧電セラミック、たとえば石英または鉛ジルコニウムチタネートならびに有機充填剤、とりわけ高い電気分極率を有するもの、たとえばフタロシアニン、ポリ−3−ヘキシルチオフェンである。これらの充填剤の添加によって、ポリウレタンフィルムの誘電定数を上昇させることができる。
加えて、浸透限界より低い導電性充填剤の導入によって、より高い誘電定数も得ることができる。このような物質の例は、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、ファイバ、シングルウォールまたはマルチウォール・カーボン・ナノチューブ、導電性ポリマー、たとえばポリチオフェン、ポリアニリンもしくはポリピロールまたはその混合物である。この状況において、特に興味深いカーボンブラックの種類は、表面不動態化を有する、したがって浸透限界より低い濃度において、誘電定数を上昇させるが、それにもかかわらずポリマーの導電性につながらないカーボンブラックである。
本発明の状況において、ステップII)およびIII)におけるフィルム形成の後でも、誘電定数および/または電気破壊電界強度を上昇させるために添加剤を添加することが可能である。これはたとえば1つ以上のさらなる層を生成することによって、またはたとえば内方拡散によるポリウレタンフィルムの浸透を通じて行うことができる。
使用する溶媒は水性および有機溶媒でよい。
20℃にて、0.1mbarを超えて200mbar未満の、好ましくは0.2mbarを超えて150mbar未満の、より好ましくは0.3mbarを超えて120mbar未満の蒸気圧を有する溶媒を使用することが好ましくは可能である。この溶媒はとりわけステップI)の混合物に添加できる。本明細書では本発明のフィルムがロール・コーティング・システムで製造可能であることが特に好都合である。
ポリウレタンフィルムは、0.1μmから1000μmの、好ましくは1μmから500μmの、より好ましくは5μmから200μmの、最も好ましくは10μmから100μmの層厚を有してよい。
ステップI)の混合物は、ステップII)において担体にロール・ツー・ロール法で、たとえばバーコーティング、塗装、注入、スピニング、噴霧、押出によって塗布することができる。混合物は、好ましくは担体にコーティングバー(たとえばスムーズ・コーティング・バー、コンマバーなど)、ローリング(たとえばアニロックスローラー、彫刻ローラー、スムーズローラーなど)またはダイによって塗布される。ダイは、ダイ塗布システムの一部でよい。複数の塗布システムを同時にまたは連続して作動させることも可能である。いくつかの層を同時に1つの塗布システムによって塗布することも可能である。ダイを使用することが好ましく、滞留時間最適化および/または再循環フリー(recirculation−free)ダイを使用することが特に好ましい。最も好ましくは、担体からダイまでの距離が湿潤フィルムの厚さの3倍未満、好ましくは湿潤フィルムの厚さの2倍未満、より好ましくは湿潤フィルムの厚さの1.5倍未満である。たとえば150μmの湿潤フィルムがコーティングされる場合(湿潤フィルムが20重量%の溶媒を含有するとき、これはしたがって120μmの硬化フィルムに相当する)、ダイから担体までの選択された距離は、300μm未満であるべきである。ダイから担体までの距離が上記のように選択される場合、フィルムはローラー・コーティング・システムを使用して製造することができる。
本発明による方法のさらに好ましい実施形態において、10から300μmの、好ましくは15から150μmの、さらに好ましくは20から120μmの、最も好ましくは20から80μmの厚さを有する湿潤フィルムは、ステップII)において製造することができる。
湿潤フィルムがステップIII)において、好ましくは40℃以上120℃以下の、さらに好ましくは60℃以上110℃以下の、とりわけ好ましくは60℃以上100℃以下の温度を有する第1乾燥部を通過させることによって硬化させる場合が同様に好ましい。
第1乾燥部の後に湿潤フィルムを、好ましくは60℃以上130℃以下の、さらに好ましくは80℃以上120℃以下の、とりわけ好ましくは90℃以上120℃以下の温度を有する第2乾燥部にさらに通過させることもできる。
加えて、第2乾燥部の後に湿潤フィルムを、好ましくは110℃以上180℃以下の、さらに好ましくは110℃以上150℃以下の、とりわけ好ましくは110℃以上140℃以下の温度を有する第3乾燥部に通過させることもできる。
乾燥は懸濁によって、またはたとえばKronert、コーテマ(Coatema)、ドライテック(Drytec)もしくはポリタイプ(Polytype)によって市場に供給されているようなローラードライヤーにて行うことができる。
担体上の湿潤フィルムが乾燥部を通過する通例の速度は、0.5m/分を超えて600m/分未満、より好ましくは0.5m/分を超えて500m/分未満、より好ましくは0.5m/分を超えて100m/分未満である。
乾燥部の長さおよび乾燥部のエアフィードは、速度に適合している。通常、乾燥部における湿潤フィルムの総滞留時間は、10秒以上60分以下、好ましくは30秒以上40分以下、さらに好ましくは40秒以上30分以下、最も好ましくは40秒以上10分以下である。
本発明の誘電性ポリウレタンフィルムは、さらなる機能性層、たとえば導電性層、溶媒およびガスに対するバリア層ならびに/または接着層を備えることができる。このことは、完全コーティングによってまたは部分範囲のコーティングによって、単層にてまたは層が別の層の上にある複数の層にて、片面および両面に行うことができる。
反応混合物からのポリマーフィルムの製造に好適な担体は、とりわけガラス、剥離紙、フィルムおよびプラスチックであり、製造された誘電性ポリウレタンフィルムはこれらから簡単な方式で剥がすことができる。紙またはフィルムを使用することが特に好ましい。紙の片面または両面に、たとえばシリコーンまたはプラスチックでコーティングすることができる。コーティングおよび/またはフィルムは、たとえばポリマー、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニルクロリド、テフロン(登録商標)、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリウレタン、アクリル酸エステル−スチレン−アクリロニトリル、アクリロニトリル/ブタジエン/アクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、アクリロニトリル/塩素化ポリエチレン/スチレン、アクリロニトリル/メチルメタクリレート、ブタジエンゴム、ブチルゴム、カゼインポリマー、人工角、セルロースアセテート、水和セルロース、セルロースニトレート、クロロプレンゴム、キチン、キトサン、シクロオレフィンコポリマー、エポキシ樹脂、エチレン−エチルアクリレートコポリマー、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、エチレン−ビニルアセテート、フルオロゴム、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、イソプレンゴム、リグニン、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン/フェノール−ホルムアルデヒド、メチルアクリレート/ブタジエン/スチレン、天然ゴム(アラビアゴム)、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、パーフルオロアルコキシアルカン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカプロラクトン、ポリカーボネート、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリエステル、ポリエステルアミド、ポリエーテルブロックアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリヒドロキシブチレート、ポリイミド、ポリイソブチレン、ポリラクチド(ポリ乳酸)、ポリメチルメタクリルイミド、ポリメチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルペンテン、ポリオキシメチレンまたはポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリフタルアミド、ポリピロール、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタンPUR、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラール、ポリビニルクロリド、ポリビニリデンフルオリド、ポリビニルピロリドン、シリコーン、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレン、熱可塑性デンプン、熱可塑性ポリウレタン、ビニルクロリド/エチレン、ビニルクロリド/エチレン/メタクリレートから製造することができる。または、これらのポリマーは、担体材料として直接使用することも、および/またはさらなる内部もしくは外部剥離剤もしくは層をさらに設けることも可能である。層は、バリア機能を有してよく、またはさもなければ誘電性ポリウレタンフィルムに移すことが可能な導電性構造を含有してよい。ポリマーは、単軸または二軸配向または伸張されてよく、圧力またはコロナ前処理されてよい。フィルムは補強されてもよい。代表的な補強材は、製織布、たとえば織物またはガラス繊維である。
特に好ましい実施形態において、ガラス、プラスチックまたは紙製の、好ましくはシリコーンまたはプラスチックコート紙製の担体を使用することが可能である。
コーティング後に、フィルムまたは紙を直接剥離して、再使用することができる。詳細な実施形態において、フィルムに1サイクルを経過させて、誘電性ポリウレタンフィルムをその剥離時に新たな担体に直接移すことが可能である。好ましい実施形態において、担体には構造が設けられている。これはエンボス加工とも呼ばれる。エンボス加工は、誘電性ポリウレタンフィルムの表面のみにエンボスが形成されるように、構造が誘電性ポリウレタンフィルムに移されるような方法で行われる。エンボス加工は、フィルムを伸張するときに、引張られて平坦になる。エンボス加工は、この層自体が見てわかるほど伸張されることなく、フィルム上の電極層が伸張時に引張られて平坦になるようにされている。エンボス加工は、好ましくはロール・ツー・ロール法で担体に刻印される。たとえばエンボス加工は、本明細書では低温の熱可塑性物質に対して、または冷却法による高温の熱可塑性物質に対して、ローラーを用いて行われる。代表的なエンボス加工は、たとえば欧州特許第1 919 071号明細書に記載されている。
一例として、本発明の誘電性ポリウレタンフィルムの連続製造の工業規模の方法を以下で説明する。
使用するコーティングシステムの概略図を示す。
図においては、個々の構成要素は、以下の参照番号を有する:
1 リザーバ容器
2 計量装置
3 真空脱気装置
4 フィルタ
5 スタティックミキサ
6 コーティング装置
7 空気循環乾燥機
8 担体
9 被覆層
構成成分b)をコーティングシステムの2個のリザーバ容器1の一方に導入した。構成成分a)を第2のリザーバ容器1に導入した。次に2つの構成成分それぞれを計量装置2によって真空脱気装置3に送り、脱気した。次に、ここからこれらをそれぞれフィルタ4を通じてスタティックミキサ5内へ通過させて、構成成分を混合した。次に得られた液体物質をコーティング装置6に送った。
この場合のコーティング装置6は、スロットダイであった。コーティング装置6を用いて、混合物を湿潤フィルムとして担体8に塗布し、次に空気循環乾燥機7内で硬化させた。これにより誘電性ポリウレタンフィルムを得て、次に被覆層9を設けて巻き挙げた。
本発明は、本発明による方法によって得られる誘電性ポリウレタンフィルムをさらに提供する。
本発明は、担体基材、これに塗布された本発明の誘電性ポリウレタンフィルムを含み、担体基材から離れたフィルムの側面に塗布された被覆層を含んでいてもよい層構造をなおさらに提供する。
層構造はとりわけ、フィルムを土壌および環境的影響から保護するために、フィルム上に1つ以上の被覆層を含んでよい。この目的のために、ポリマーフィルムもしくはフィルム複合系システムまたはさもなければクリアコートを使用することが可能である。
使用する被覆層は、好ましくは担体で使用する材料に類似したフィルム材料であり、これらは通例5から200μmの、好ましくは8から125μmの、より好ましくは20から50μmの厚さを有してよい。
非常に平滑な表面を有する被覆層が好ましい。本明細書で使用する尺度は、DIN EN ISO 4288「Geometrical Product Specifications(GPS)−Surface texture...(製品の幾何特性仕様(GPS)−表面性状:)」、試験条件:R3z前側および後側(front and reverse sides)に従って決定される粗さである。好ましい粗さは、2μm以下の、好ましくは0.5μm以下の領域である。
使用する被覆層は、好ましくは厚さが20から60μmのPEまたはPETフィルムである。より好ましくは、厚さが40μmのポリエチレンフィルムを使用する。
担体上の層構造の場合、さらなる被覆層を保護層として塗布することも同様に可能である。
本発明は、電気機械変換器を製造する方法であって、第1のステップにおいて、本発明による方法を使用して誘電性ポリウレタンフィルムを製造し、第2のステップにおいて、誘電性ポリウレタンフィルムの反対側面それぞれに電極を塗布する方法を同様に提供する。
電極は、たとえば印刷法、たとえばインクジェット、フレキソグラフ印刷、スクリーン印刷によって、またはコーティングバー、ダイもしくはローラーによって、またはさもなければ減圧下での金属被覆によって塗布することができる。代表的な材料は、炭素または金属、たとえば銀、銅、アルミニウム、金、ニッケル、亜鉛または他の導電性金属および材料をベースとする。金属は、塩もしくは溶液として、分散物またはエマルジョンとして、またはさもなければ前駆体として塗布してよい。
本発明は、本方法によって得られる電気機械変換器をさらに提供する。
電気機械変換器において、誘電性ポリウレタンフィルムは、誘電性ポリウレタンフィルムが電極の少なくとも一方に接触するような方法で、とりわけ電極間に配置してよい。
本発明の一実施形態において、誘電性ポリウレタンフィルムは、電極が誘電性ポリウレタンフィルムの反対側に隣接するような方法で、電極間に配置してもよい。
本発明の変換器の構成のために、本発明の誘電性ポリウレタンフィルムは、たとえば国際公開第01/06575号パンフレットに記載されているように、電極によって両側をコーティングすることができる。
本発明の状況において、電極および誘電性ポリウレタンフィルムを別個のステップで製造して、次にこれらを共に接合することが同様に可能である。代表的な方法は、たとえば接着接合または積層化である。
変換器は、好都合にはセンサ、アクチュエータおよび/または発電機を製造するための多種多様の構成で使用することができる。
したがって本発明は、本発明の電気機械変換器を含む電子および/または電気デバイス、とりわけモジュール、自動装置、機器または構成部品をさらに提供する。
本発明は、電気および/または電子デバイスにおける、とりわけアクチュエータ、センサまたは発電機における本発明の電気機械変換器の使用にさらに関する。好都合には、本発明は、電気機械および電気音響分野の、とりわけ機械的振動からのエネルギーハーベスティング、音響、超音波、医療診断、音波顕微鏡、機械的感知、とりわけ圧力、力および/もしくは膨張感知、ロボット工学ならびに/または通信技術の分野の、多数のきわめて多様な用途で実施することができる。その代表的な例は、圧力センサ、電気音響変換器、マイクロフォン、ラウドスピーカー、振動変換器、光偏向器、膜、ガラス光ファイバ用モジュレータ、焦電検出器、コンデンサおよび制御システムおよび「インテリジェント」フロア、ならびに水波エネルギー、とりわけ海水波エネルギーを電気エネルギーに変換するシステムである。
[実施例]
本発明を実施例によって以下で詳細に説明する。
別途指摘しない限り、すべてのパーセンテージは重量に基づいている。
別途示さない限り、すべての分析測定は、標準条件下にて23℃の温度で行った。
方法:
別途明示的に言及しない限り、NCO含有率は、DIN EN ISO 11909に従って容積測定手段によって測定した。
報告した粘度は、DIN 53019に従う回転粘度測定法により、アントン・パール・ドイツ社(Anton Paar Germany GmbH)、ドイツ、Helmuth−Hirth−Str.6,73760 Ostfildernによる回転粘度計を用いて23℃にて測定した。
フィルム層の厚さの測定は、ドクター・ヨハネス・ハイデンハイン社(Dr.Johannes Heidenhain GmbH)、ドイツ、Dr.−Johannes−Heidenhain−Str.5,83301 Traunreutによる機械式ゲージを用いて行った。試験片の異なる部位を3箇所分析して、平均値を代表測定値として使用した。
引張試験は、DIN 53 504に従って、全測定範囲が1kNのロードセルを装備したズウィック(Zwick)による引張試験機、型番1455によって、50mm/分の引張速度にて行った。使用した試験片は、S2引張試験片であった。同じ方法で作製した3個の試験片にそれぞれ測定を行い、得られたデータの平均を評価に使用した。特にこの目的のために、引張強度[MPa]および破断点伸び[%]と共に、100%および200%伸びにおける応力[MPa]も測定した。
永久伸張は、全測定範囲が50Nのロードセルを装備したズウィック/ローエル(Zwick/Roell)からのズウィック(Zwicki)引張試験機によって、調査するサンプルのS2試験片に対して測定した。この測定は、サンプルを50mm/分の速度にてn*50%まで伸張し、この変形が達成されたらサンプルのひずみを力=0Nまで解放して、なお存在する伸張を測定することを含んでいた。この直後に、次の測定サイクルをn=n+1で開始する;サンプルが破断するまでnの値を増加させる。ここでは50%変形の値のみを測定する。
応力緩和の測定は、ズウィック(Zwick)引張試験機を使用して同様に行った;装置は永久伸張測定の実験と同じである。ここで使用した試験片は寸法が60×10mmのサンプル細片であり、クランプ隔離距離50mmにてクランプ留めした。55mmまできわめて迅速に変形させた後、この変形を30分の期間にわたって一定に維持して、この時間の力特性を測定した。30分後の応力緩和は、55mmまでの変形直後の開始値に基づく応力のパーセンテージによる低下である。
ASTM D 150−98に従った誘電定数の測定は、試験片直径20mmで、ノボコントロールテクノロジーズ社(Novocontrol Technologies GmbH & Co.KG)、Obererbacher Strase 9,56414 Hundsangen、ドイツからの試験装置を用いて行った(測定ブリッジ:Alpha−Aアナライザ、測定ヘッド:ZGSアクティブ・サンプル・セル・テスト・インタフェース)。10から10−2Hzの周波数範囲を調査した。調査した材料の誘電定数に使用した尺度は、10から0.01Hzにおける誘電定数の実数部であった。
電気抵抗率は、ASTM D 257、a method for determining the insulation resistance of materials(材料の絶縁抵抗を決定する方法)に従って、ケースレーインスツルメンツ(Keithley Instruments)(ケースレーインスツルメンツ社(Keithley Instruments GmbH)、Landsberger Strase 65,D−82110 Germering、ドイツ)からの実験装置、型番:6517Aおよび8009を用いて測定した。
ASTM D 149−97aに従った誘電強度の測定は、アソシエイテッドリサーチ社(Associated Research Inc)、13860 W Laurel Drive,Lake Forest,IL 600045−4546、米国からのhypotMAX高電圧電源および所内で作製したサンプルホルダーを用いて行った。サンプルホルダーは、均一な厚さのポリマーサンプルにごく低い機械的予備張力で接触して、使用者が電圧と接触するのを防止する。この装置における予備張力が印加されていないポリマーフィルムに、フィルムを通じて電気破壊が生じるまで、電圧上昇により静的負荷を受ける。測定結果は、ポリマーフィルムの厚さに基づく破壊時に達成された電圧[V/μm]である。フィルム1枚当たり5回の測定を行い、平均値を報告する。
使用した物質および省略形:
デスモジュール(Desmodur)(登録商標)N100
ヘキサメチレンジイソシアネートをベースとするビウレット、NCO含有率220±0.3%(DIN EN ISO 11 909に従う)、23℃における粘度10000±2000mPa・s、バイエルマテリアルサイエンス社(Bayer MaterialScience AG)、Leverkusen、ドイツ
デスモジュール(Desmodur)(登録商標)N3300
ヘキサメチレンジイソシアネートをベースとするイソシアヌレート、NCO含有率21.8±0.3%(DIN EN ISO 11 909に従う)、23℃における粘度3000±750mPa・s、バイエルマテリアルサイエンス社(Bayer MaterialScience AG)、Leverkusen、ドイツ
デスモジュール(Desmodur)(登録商標)XP 2599
エーテル基を含有し、ヘキサメチレン1,6−ジイソシアネート(HDI)をベースとする脂肪族プレポリマー、イソシアネート含有率6±0.5%(DIN EN ISO 11 909)、23℃における粘度2500±500mPa・s、バイエルマテリアルサイエンス社(Bayer MaterialScience AG)、Leverkusen、ドイツ
デスモジュール(Desmodur)(登録商標)N75 BA
75%デスモジュール(Desmodur)(登録商標)N100および25%ブチルアセテート;160±50mPas、バイエルマテリアルサイエンス社(Bayer MaterialScience AG)、Leverkusen、ドイツ
デスモジュール(Desmodur)(登録商標)N75 MPA
75%デスモジュール(Desmodur)(登録商標)N100および25%メトキシジプロピルアセテート、250±75mPas、バイエルマテリアルサイエンス社(Bayer MaterialScience AG)、Leverkusen、ドイツ
アルコル(Arcol)PPG 2000
平均モル質量Mn=2000のDMC触媒処理ポリプロピレンオキシド;バイエルマテリアルサイエンス社(Bayer MaterialScience AG)からの製品
P200H/DS
1,6−ヘキサンジオールおよび無水フタル酸をベースとするポリエステルポリオール、モル質量2000g/mol、バイエルマテリアルサイエンス社(Bayer MaterialScience AG)、Leverkusen、ドイツ
デスモフェン(Desmophen)(登録商標)C2201
ジメチルカーボネートとの反応によって調製した、1,6−ヘキサンジオールをベースとするポリカーボネートポリオール、モル質量2000g/mol、バイエルマテリアルサイエンス社(Bayer MaterialScience AG)、Leverkusen、ドイツ
デスモフェン(Desmophen)(登録商標)C 2200
末端ヒドロキシル基および約2000g/molの分子量を有する、直鎖脂肪族ポリカーボネートジオール、バイエルマテリアルサイエンス社(Bayer MaterialScience AG)、Leverkusen、ドイツ
イルガノックス(Irganox)(登録商標)1076
オクタデシル3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社(Ciba Specialty Chemicals Inc.)、Basle,CH
テラタン(Terathane)(登録商標)650
インビスタ(INVISTA)GmbH,D−65795 Hatterheim、モル質量Mn=650g/molのポリ−THF
ポリTHF(登録商標)1000
BASF AG
モル質量Mn=1000g/molのポリ−THF
ケッチェンブラック(Ketjenblack)EC 300 J
アクゾノーベル社(Akzo Nobel AG)からの製品
Tib Kat 220
Tib Chemicals AG、Mannheimからのブチルスズトリス(2−エチルヘキサノエート)
メタキュア(Metacure)(登録商標)T−12
エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ社(Air Products and Chemicals,Inc.)からのジブチルスズジラウレート
DBTDL
E.メルクKGaA(E.Merck KGaA)、Frankfurter Str.250,D−64293 Darmstadt、ドイツからのジブチルスズジラウレート
BYK 310
ポリエステル修飾ポリジメチルシロキサンの溶液、アルタナ(Altana)
BYK 3441
アクリレートコポリマーの溶液、アルタナ(Altana)
デスモフェン(Desmophen)(登録商標)C 1200
直鎖脂肪族ポリカーボネートポリエチレン、バイエルマテリアルサイエンス社(Bayer MaterialScience AG)、Leverkusen、ドイツ
シグマ−アルドリッチ(Sigma−Aldrich)からのブチルアセテートおよびメトキシプロピルアセテート
ホスタファン(Hostaphan)RN 2SLK:シリコーンコーティングされたポリエチレンテレフタレートベースの、三菱からの剥離フィルム幅300mmのフィルムを使用した。
剥離紙:ポリメチルペンテンコート剥離紙。
本発明の実施例のコーティング実験では、連続ロール・ツー・ロール法に7台の乾燥機を備えたコーテマ・コーティング・システムを使用した。塗布システム:TSE Troller(TSEトローラ)、スイスからのスロットダイ。別途言及しない限り、ダイから担体までの距離は100μmに設定した。2台の(加熱)ギヤポンプ、加熱可能な撹拌容器、加熱可能なホースおよびフィルタを備えた2成分低圧キャスティング装置を使用した。加えて、加熱可能なスタティックミキサを使用した。第1乾燥部を80℃(エアフィード2m/秒)にて、第2乾燥部を100℃(エアフィード3m/秒)にて、第3乾燥部を110℃(エアフィード8m/秒)にて、第4乾燥部を130℃(エアフィード7、5、2、2m/秒)にて動作させた。担体のウェブ速度を1m/分に調整した;乾燥部に吹き付けるエアフィードは乾燥空気であった。完成した誘電性ポリウレタンフィルムの層厚は100μmであった。
本発明の実施例は、塗布システムの障害またはコーティング欠陥の発生を伴わずに、8時間を超えて連続的に製造可能であった。
[実施例1]
デスモジュール(Desmodur)N100 21.39重量部を、Tib Kat 220 0.0024重量部およびP200H/DS 100重量部のポリオール混合物と反応させた。イソシアネート(デスモジュール(Desmodur)N100)を40℃にて、ポリオールブレンド(TIB Kat 220を含むP200H/DS)を80℃にて使用した。各構成成分用のホースをそれぞれ40℃および80℃まで加熱した。スタティックミキサを65℃まで加熱した;ダイは60℃であった。NCO基のOH基に対する比は1.07であった。これをホスタファン(Hostaphan)フィルム上に注いだ。
[実施例2]
デスモジュール(Desmodur)N100 21.39重量部を、Tib Kat 220 0.0024重量部およびデスモフェン(Desmophen)C2201 100重量部のポリオール混合物と反応させた。イソシアネート(デスモジュール(Desmodur)N100)を40℃にて、ポリオールブレンド(デスモフェン(Desmophen)C2201およびTIB Kat 220)を80℃にて使用した。各構成成分用のホースをそれぞれ40℃および80℃まで加熱した。スタティックミキサを65℃まで加熱した;ダイは60℃であった。NCO基のOH基に対する比は1.07であった。これをホスタファン(Hostaphan)フィルム上に注いだ。
[実施例3]
デスモジュール(Desmodur)N75 MPA 151.50重量部を、Tib Kat 220 0.02重量部、P200H/DS 536.84重量部、Byk 310 3.24重量部およびメトキシプロピルアセテート308.41重量部のポリオール混合物と反応ささた。イソシアネート(デスモジュール(Desmodur)N75 MPA)を23℃にて、ポリオールブレンド(TIB Kat 220を含むP200H/DS)を23℃にて使用した。ホース、スタティックミキサおよびノズルはそれぞれ23℃であった。NCO基のOH基に対する比は1.07であった。これを紙上に注いだ。
[実施例4]
デスモジュール(Desmodur)N75 BA 113.62重量部を、Tib Kat 220 0.01重量部、P200H/DS 459.30重量部、Byk 3441 2.77重量部およびブチルアセテート158.31重量部のポリオール混合物と反応させた。イソシアネート(デスモジュール(Desmodur)N75 BA)を23℃にて、ポリオールブレンド(TIB Kat 220を含むP200H/DS)を23℃にて使用した。ホース、スタティックミキサおよびノズルはそれぞれ23℃であった。NCO基のOH基に対する比は1.07であった。これを紙上に注いだ。
[比較例A−3/4]
BYK 310およびByk 3441をそれぞれ省略したことを除き、手順は実施例3および4と同様であった。ポリウレタンは濡れを一切生じなかったため、使用したローラー・コーティング・システムでフィルムを製造することはできなかった。
比較例A−3/4−ダイ距離:
ダイの距離を400μmまで延長したことを除き、手順は実施例3および4と同様であった。濡れがきわめて不規則であったため、使用したローラー・コーティング・システムでフィルムを製造することはできなかった。
[比較例B−9]
使用した原材料は別個に脱気しなかった。デスモフェン(Desmophen)(登録商標)C2201 50.0gおよびイルガノックス(Irganox)(登録商標)1076 0.05gをポリプロピレンカップ中に秤量し、スピードミキサ(Speedmixer)で3000回転/分にて1分間の期間にわたって混合して、次に60℃まで予熱した。イルガノックス(Irganox)(登録商標)1076安定剤が完全に溶解した後、DBTDL 0.01gを添加して、この混合物を3000回転/分で1分間の期間にわたって再び均質化した。デスモジュール(Desmodur)(登録商標)N 3300 10.79gをこの均質混合物中に秤量し、この混合物をスピードミキサ(Speedmixer)で3000回転/分にて1分間の継続期間にわたって再び混合した。
まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmのフィルムを手動でコーティングした。製造後、すべてのフィルムを乾燥キャビネット内で100℃にて1時間の継続期間にわたって硬化させた。硬化後、フィルムをガラス板から手で容易に取り外せた。
混合物のポットライフは1分間では短すぎて、ロール・ツー・ロール法において混合物を使用することができなかった。1成分の運用方式も好適でないのは、ロール・ツー・ロール法での塗布の2、3分後に混合物が塗布システム内で固化するので、連続コーティングが不可能なためである。1時間の乾燥時間も長すぎた。ガラス板は、ロール・ツー・ロール法での剥離フィルムとして不適切な非可撓性担体である。
加えて、誘電定数はわずか4.6であり、破断点伸びはわずか175%であった。
[比較例B−10]
使用した原材料は別個に脱気しなかった。デスモフェン(Desmophen)(登録商標)C2200 50.0gおよびイルガノックス(Irganox)(登録商標)1076 0.05gをポリプロピレンカップに秤量し、スピードミキサ(Speedmixer)で3000回転/分にて1分間の期間にわたって混合して、次に60℃まで予熱した。イルガノックス(Irganox)(登録商標)1076安定剤を完全に溶解させた後、デスモラピッド(Desmorapid)SO(登録商標)0.15gを添加して、この混合物を3000回転/分で1分間の期間にわたって再び均質化した。デスモジュール(Desmodur)(登録商標)N 100 11.48gをこの均質混合物中に秤量し、この混合物をスピードミキサ(Speedmixer)で3000回転/分にて1分間の継続期間にわたって再び混合した。
まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmのフィルムを手動でコーティングした。製造後、すべてのフィルムを乾燥キャビネット内で100℃にて1時間の継続期間にわたって硬化させた。硬化後、フィルムをガラス板から手で容易に取り外せた。
混合物のポットライフは1分間では短すぎて、ロール・ツー・ロール法において混合物を使用することができなかった。1成分の運用方式も好適でないのは、ロール・ツー・ロール法での塗布の2、3分後に混合物が塗布システム内で固化するので、連続コーティングが不可能なためである。1時間の乾燥時間も長すぎた。ガラス板は、ロール・ツー・ロール法での剥離フィルムとして不適切な非可撓性担体である。
Figure 2015524359
[比較例C−5]
使用した原材料は別個に脱気しなかった。デスモジュール(Desmodur)(登録商標)XP 2599 29.412gおよびデスモフェン(Desmophen)(登録商標)C 2200 50.0gを、デスモラピッド(Desmorapid)(登録商標)SO 0.045gおよびイルガノックス(Irganox)(登録商標)1076 0.05gの量と、3000回転/分にて1分間の継続期間にわたってスピードミキサ(Speedmixer)のプロピレンカップ中で混合した。まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmのフィルムを手動でコーティングした。製造後、すべてのフィルムを乾燥キャビネット内で80℃にて一晩乾燥させ、次に120℃にて5分間、さらに熱処理を行った。熱処理後、フィルムをガラス板から手で容易に取り外せた。
混合物のポットライフは1分間では短すぎて、ロール・ツー・ロール法において混合物を使用することができなかった。1成分の運用方式も好適でないのは、ロール・ツー・ロール法での塗布の2、3分後に混合物が塗布システム内で固化するので、連続コーティングが不可能なためである。ガラス板は、ロール・ツー・ロール法での剥離フィルムとして不適切な非可撓性担体である。
電気抵抗率が低すぎた。
[比較例C−6]
使用した原材料は別個に脱気しなかった。デスモフェン(Desmophen)(登録商標)C 1200 50.0gを、イルガノックス(Irganox)(登録商標)1076 0.05g、デスモジュール(Desmodur)(登録商標)N100 9.188gおよびDBTDL 0.013gの量と、3000回転/分にて1分間の継続期間にわたってスピードミキサ(Speedmixer)のプロピレンカップ中で混合した。まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmのフィルムを手動でコーティングした。製造後、すべてのフィルムを乾燥キャビネット内で80℃にて一晩乾燥させ、次に120℃にて5分間、さらに熱処理を行った。熱処理後、フィルムをガラス板から手で容易に取り外せた。
混合物のポットライフは1分間では短すぎて、ロール・ツー・ロール法において混合物を使用することができなかった。1成分の運用方式も好適でないのは、ロール・ツー・ロール法での塗布の2、3分後に混合物が塗布システム内で固化するので、連続コーティングが不可能なためである。ガラス板は、ロール・ツー・ロール法での剥離フィルムとして不適切な非可撓性担体である。
破断点伸びは125%で低すぎる;抵抗率も同様に低すぎる。
[比較例C−7]
使用した原材料は別個に脱気しなかった。実施例1のプレポリマー309.5gを60℃まで予熱し、TMP 10.0g、DBTDL 0.2gおよびイルガノックス(Irganox)(登録商標)1076 0.01gと共にポリプロピレンカップ中に秤量して、スピードミキサ(Speedmixer)で3000回転/分にて1分間の継続期間にわたって混合した。
まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmのフィルムを手動でコーティングした。製造後、すべてのフィルムを乾燥キャビネット内で100℃にて1時間の継続期間にわたって硬化させた。硬化後、フィルムをガラス板から手で容易に取り外せた。
混合物のポットライフは1分間では短すぎて、ロール・ツー・ロール法において混合物を使用することができなかった。1成分の運用方式も好適でないのは、ロール・ツー・ロール法での塗布の2、3分後に混合物が塗布システム内で固化するので、連続コーティングが不可能なためである。1時間の乾燥時間も長すぎた。ガラス板は、ロール・ツー・ロール法での剥離フィルムとして不適切な非可撓性担体である。
電気抵抗率が低すぎた。
[比較例1a]
独国特許出願第10 2007 005 960号明細書、実施例1に従って製造した。
すべての液体原材料をアルゴン下にて3段階工程で慎重に脱気した;カーボンブラックを125μmふるいでふるった。テラタン(Terathane)650(インビスタ社(INVISTA GmbH)、D−65795 Hatterheim、モル質量Mn=650のポリ−THF)10gをカーボンブラック(ケッチェンブラック(Ketjenblack)EC 300 J、アクゾノーベル社(Akzo Nobel AG)からの製品)0.596gと共に60ml使い捨て混合容器(APM−テクニカ社(APM−Technika AG)、カタログ番号1033152)中に秤量し、スピードミキサ(Speedmixer)(APM−テクニカ社(APM−Technika AG)、CH−9435 Heerbruggからの製品;ドイツの販売社:Hauschild;型式:DAC 150 FVZ)で3000rpmにて3分間混合して、均質ペーストを得る。続いて、ジブチルスズジラウレート(メタキュア(Metacure)(登録商標)T−12、エアプロダクツ・アンド・ケミカルズ社(Air Products and Chemicals,Inc.))0.005gおよびイソシアネート N3300(HDIのイソシアヌレートトリマー;バイエルマテリアルサイエンス社(Bayer MaterialScience AG)からの製品)6.06gをこの中に秤量し、混合物をスピードミキサ(Speedmixer)で3000rpmにて1分間混合する。反応ペーストをガラス板上に注ぎ、コーティングバーによって湿潤フィルム厚500μmに引き伸ばして、固体含有率2%の均質フィルムを得た。続いてフィルムを80℃にて16時間熱処理した。
誘電強度は、5V/μm、抵抗率は2.00E03Ωmと測定された。どちらの値も要件を下回っている。
[比較例1b]
独国特許出願第10 2007 005 960号明細書、実施例2に従って製造した。
すべての液体原材料をアルゴン下にて3段階工程で慎重に脱気した;カーボンブラックを125μmふるいでふるった。アルコルPPG 2000(平均モル質量Mn=2000のDMC触媒処理ポリプロピレンオキシド;バイエルマテリアルサイエンス社(Bayer MaterialScience AG)からの製品)10gをカーボンブラック(ケッチェンブラック(Ketjenblack)EC 300)0.636gと共に60ml使い捨て混合容器中に秤量し、スピードミキサ(Speedmixer)で3000rpmにて3分間混合して、均質ペーストを得る。続いて、ジブチルスズジラウレート0.005gおよびイソシアネートであるデスモジュール(Desmodur)XP 2599(n=30から38である式Iのアロファネートプレポリマー、アルコル(Arcol)PPG 2000をポリアルキレンオキシドとして再度使用;バイエルマテリアルサイエンス社(Bayer MaterialScience AG)からの製品)7.13gをこの混合物中に秤量して、スピードミキサ(Speedmixer)で3000rpmにて1分間混合する。反応ペーストをガラス板上に注ぎ、コーティングバーによって湿潤フィルム厚500μmに引き伸ばして、固体含有率2%の均質フィルムを得た。続いてフィルムを80℃にて16時間熱処理した。
誘電強度は30V/μm、抵抗率は1.67E08Ωmと測定された。どちらの値も要件を下回っている。
[比較例2]
国際公開第2010049079号パンフレット、実施例1に従って製造した。
ポリTHF(登録商標)2000 200gおよびポリTHF(登録商標)1000 50gを標準撹拌装置内で80℃まで加熱した。続いて80℃にて、イソホロンジイソシアネート66.72gおよびメチルエチルケトン520gの混合物を添加し、混合物を還流下で理論NCO値に達するまで(約8時間)撹拌した。完成したプレポリマーを20℃まで冷却して、次にメチレンビス(4−アミノシクロヘキサン)25.2gおよびイソプロパノール519.5gの溶液を30分以内に計り入れた。そして、IR分光法によって遊離イソシアネート基がもはや一切検出されなくなるまで、撹拌を続けた。
得られた透明溶液は以下の特性を有していた:
固体含有率:25%
粘度(粘度計、23℃):4600mPas
それぞれの場合でポリマー層を製造するために使用した溶液は、個別に脱気しなかった。溶液100gの必要量をポリプロピレンカップ(PPカップ)中に秤量する。まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmの層を手動でコーティングした。製造後、すべての層を乾燥キャビネット内で30℃にて一晩乾燥させ、次に120℃にて5分間、さらに熱処理を行った。熱処理後、層をフィルムとしてガラス板から手で容易に取り外せた。
クリープは42.5%と測定された。これは10%未満の要件をはるかに上回っている。
フィルムについて報告されたデータに従う国際公開第2010049079号パンフレットの他のすべての実施例は、要件の範囲外であるか、または材料がポリウレタンではない。
[比較例3a]
欧州特許第2280034号明細書、比較例1に従って製造した。
使用した原材料は別個に脱気しなかった。デスモジュール(Desmodur)XP 2599 10gを6000g/molの数平均分子量および0重量%のエチレンオキシド単位の割合を有する3官能性ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコールポリエーテル28.1gおよびDBTDL 0.028gと、ポリプロピレンカップ中でスピードミキサ(Speedmixer)により3000回転/分にて3分間の継続期間にわたって混合した。まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmのフィルムを手動でコーティングした。製造後、すべてのフィルムを乾燥キャビネット内で80℃にて一晩乾燥させ、次に120℃にて5分間、さらに熱処理を行った。熱処理後、フィルムをガラス板から手で容易に取り外せた。
クリープは13.5%、電気抵抗率は3.54E08Ωm、誘電強度は20.4V/μmと測定された。これは要件の範囲外である。
[比較例3b]
欧州特許第2 280 034号明細書、比較例2に従って製造した。
使用した原材料は別個に脱気しなかった。デスモジュール(Desmodur)XP 2599 10gを4000g/molの数平均分子量および0重量%のエチレンオキシド単位の割合を有する2官能性ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコールポリエーテル28.06gおよびDBTDL 0.028gと、ポリプロピレンカップ中でスピードミキサ(Speedmixer)により3000回転/分にて3分間の継続期間にわたって混合した。まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmのフィルムを手動でコーティングした。製造後、すべてのフィルムを乾燥キャビネット内で80℃にて一晩乾燥させ、次に120℃にて5分間、さらに熱処理を行った。熱処理後、フィルムをガラス板から手で容易に取り外せた。
クリープは13.9%、電気抵抗率は1.91E08Ωm、誘電強度は21.3V/μmと測定された。これは要件の範囲外である。
[比較例3c]
欧州特許第2 280 034号明細書、比較例3に従って製造した。
使用した原材料は別個に脱気しなかった。デスモジュール(Desmodur)N3300 3.91gを4000g/molの数平均分子量および0重量%のエチレンオキシド単位の割合を有する2官能性ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコールポリエーテル39.88gおよびDBTDL 0.12gと、ポリプロピレンカップ中でスピードミキサ(Speedmixer)により3000回転/分にて3分間の継続期間にわたって混合した。まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmのフィルムを手動でコーティングした。製造後、すべてのフィルムを乾燥キャビネット内で80℃にて一晩乾燥させ、次に120℃にて5分間、さらに熱処理を行った。熱処理後、フィルムをガラス板から手で容易に取り外せた。
クリープは30.3%、電気抵抗率は4.77E08Ωm、誘電強度は25V/μmと測定された。これは要件の範囲外である。
[比較例3d]
欧州特許第2 280 034号明細書、比較例4に従って製造した。
使用した原材料は別個に脱気しなかった。デスモジュール(Desmodur)XP2410 3.58gを6000g/molの数平均分子量および0重量%のエチレンオキシド単位の割合を有する3官能性ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコールポリエーテル39.88gおよびDBTDL 0.12gと、ポリプロピレンカップ中でスピードミキサ(Speedmixer)により3000回転/分にて3分間の継続期間にわたって混合した。まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmのフィルムを手動でコーティングした。製造後、すべてのフィルムを乾燥キャビネット内で80℃にて一晩乾燥させ、次に120℃にて5分間、さらに熱処理を行った。熱処理後、フィルムをガラス板から手で容易に取り外せた。
電気抵抗率は5.08E08Ωm、誘電強度は25.4V/μmと測定された。これは要件の範囲外である。
[比較例3e]
欧州特許第2 280 034号明細書、比較例5に従って製造した。
使用した原材料は別個に脱気しなかった。デスモジュール(Desmodur)N3300 3.91gを6000g/molの数平均分子量および0重量%のエチレンオキシド単位の割合を有する3官能性ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコールポリエーテル39.88gおよびDBTDL 0.12gと、ポリプロピレンカップ中でスピードミキサ(Speedmixer)により3000回転/分にて3分間の継続期間にわたって混合した。まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmのフィルムを手動でコーティングした。製造後、すべてのフィルムを乾燥キャビネット内で80℃にて一晩乾燥させ、次に120℃にて5分間、さらに熱処理を行った。熱処理後、フィルムをガラス板から手で容易に取り外せた。
電気抵抗率は1.50E09Ωm、誘電強度は33.4V/μmと測定された。これは要件の範囲外である。
[比較例3f]
欧州特許第2 280 034号明細書、実施例1に従って製造した。
使用した原材料は別個に脱気しなかった。デスモジュール(Desmodur)N 3300(HDIをベースとするイソシアヌレート)3.0gおよび実施例1からのプレポリマー7.0gをポリプロピレンカップ中に秤量し、スピードミキサ(Speedmixer)で3000回転/分にて1分間共に混合した。次にこの混合物を、4000g/molの数平均分子量および0重量%のエチレンオキシド単位の割合を有する2官能性ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコールポリエーテル41.2gおよびDBTDL 0.041gの量とポリプロピレンカップ中でスピードミキサ(Speedmixer)により3000回転/分にて3分間の継続期間にわたって混合した。まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmのフィルムを手動でコーティングした。製造後、すべてのフィルムを乾燥キャビネット内で80℃にて一晩乾燥させ、次に120℃にて5分間、さらに熱処理を行った。熱処理後、フィルムをガラス板から手で容易に取り外せた。
クリープは21.3%、電気抵抗率は1.74E09Ωm、誘電強度は24.6V/μmと測定された。これは要件の範囲外である。
[比較例3g]
欧州特許第2 280 034号明細書、実施例2に従って製造した。
使用した原材料は別個に脱気しなかった。デスモジュール(Desmodur)N 3300(HDIをベースとするイソシアヌレート)3.0gおよび実施例1からのプレポリマー7.0gをポリプロピレンカップ中に秤量し、スピードミキサ(Speedmixer)で3000回転/分にて1分間共に混合した。次にこの混合物を、6000g/molの数平均分子量および0重量%のエチレンオキシド単位の割合を有する3官能性ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコールポリエーテル41.2gおよびDBTDL 0.041gの量とポリプロピレンカップ中でスピードミキサ(Speedmixer)により3000回転/分にて3分間の継続期間にわたって混合した。まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmのフィルムを手動でコーティングした。製造後、すべてのフィルムを乾燥キャビネット内で80℃にて一晩乾燥させ、次に120℃にて5分間、さらに熱処理を行った。熱処理後、フィルムをガラス板から手で容易に取り外せた。
クリープは24.4%、電気抵抗率は1.42E09Ωm、誘電強度は18.2V/μmと測定された。これは要件の範囲外である。
[比較例3h]
欧州特許第2 280 034号明細書、実施例3に従って製造した。
使用した原材料は別個に脱気しなかった。デスモジュール(Desmodur)N 3300(HDIをベースとするイソシアヌレート)4.0gおよび実施例1からのプレポリマー16.0gをポリプロピレンカップ中に秤量し、スピードミキサ(Speedmixer)で3000回転/分にて1分間共に混合した。次にこの混合物を、4000g/molの数平均分子量およびポリエーテルに基づいて20重量%のエチレンオキシド単位の割合を有する2官能性ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコールポリエーテル66.16gおよびDBTDL 0.132gの量とポリプロピレンカップ中でスピードミキサ(Speedmixer)により3000回転/分にて3分間の継続期間にわたって混合した。まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmのフィルムを手動でコーティングした。製造後、すべてのフィルムを乾燥キャビネット内で80℃にて一晩乾燥させ、次に120℃にて5分間、さらに熱処理を行った。熱処理後、フィルムをガラス板から手で容易に取り外せた。
電気抵抗率は5.10E08Ωm、誘電強度は35.5V/μmと測定された。これは要件の範囲外である。
[比較例3i]
欧州特許第2 280 034号明細書、実施例4に従って製造した。
ヘキサメチレン1,6−ジイソシアネート(HDI)1300g、塩化ベンゾイル1.3gおよびメチルパラトルエンスルホン1.3gを、最初に4リットル4口フラスコに撹拌しながら投入した。3時間以内に80℃にて、2000g/molの数平均分子量を有する2官能性ポリプロピレングリコールポリエーテル1456gをこれに添加して、混合物を同じ温度にてさらに1時間撹拌した。続いて、130℃および0.1トルにおける薄膜蒸留により、過剰なHDIを蒸留除去した;受けフラスコにはクロロプロピオン酸1gが存在していた。得られたNCOプレポリマーは、3.23%のNCO含有率および1650mPas(25℃)の粘度を有していた。
使用した原材料は別個に脱気しなかった。上記のプレポリマー9.0gをデスモジュール(Desmodur)N 3300 1.0gと共にポリプロピレンカップ中に秤量し、スピードミキサ(Speedmixer)で3000回転/分にて1分間共に混合した。次にこの混合物を、4000g/molの数平均分子量およびポリエーテルに基づいて20重量%のエチレンオキシド単位の割合を有する2官能性ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコールポリエーテル24.22gおよびDBTDL 0.048gの量とポリプロピレンカップ中でスピードミキサ(Speedmixer)により3000回転/分にて3分間の継続期間にわたって混合した。まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmのフィルムを手動でコーティングした。製造後、すべてのフィルムを乾燥キャビネット内で80℃にて一晩乾燥させ、次に120℃にて5分間、さらに熱処理を行った。熱処理後、フィルムをガラス板から手で容易に取り外せた。
クリープは19.9%,電気抵抗率は9.93E08Ωm、誘電強度は38.6V/μmと測定された。これは要件の範囲外である。
[比較例4a]
独国特許出願第10 2007 059858号明細書、実施例4に従って製造した。
ポリTHF(登録商標)1000 82.5g、ポリTHF(登録商標)2000 308gおよび2−エチルヘキサノール10.0gを70℃まで加熱した。続いて70℃にて、ヘキサメチレンジイソシアネート41.4gおよびイソホロンジイソシアネート54.7gの混合物を5分以内に添加し、NCO値が理論値を下回るまで混合物を110から125℃にて撹拌した。完成したプレポリマーを50℃のアセトン880gで溶解し、次にエチレンジアミン3.8g、イソホロンジアミン4.6g、ジアミノスルホネート26.3gおよび水138gの溶液を10分以内に計り入れた。混合物をさらに15分間撹拌した。その後、10分以内に水364gを添加することによって分散させた。続いて、溶媒を減圧下での蒸留によって除去し、貯蔵安定性分散物を得た。
粒径(LKS):181nm
粘度:1300mPas
分散物の100gの必要量をPPカップ中に秤量した。まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmのフィルムを手動でコーティングした。製造後、すべてのフィルムを乾燥キャビネット内で30℃にて一晩乾燥させ、次に120℃にて5分間、さらに熱処理を行った。熱処理後、フィルムをガラス板から手で容易に取り外せた。
クリープは48.3%、誘電強度は21V/μmと測定され、したがってこれらは定められた要件の範囲外である。
[比較例4b]
独国特許出願第10 2007 059858号明細書、実施例5に従って製造した。
ポリTHF(登録商標)1000 450gおよびポリTHF(登録商標)2000 2100gを70℃まで加熱した。続いて70℃にて、ヘキサメチレンジイソシアネート225.8gおよびイソホロンジイソシアネート298.4gの混合物を5分以内に添加し、NCO値が理論値を下回るまで混合物を100から115℃にて撹拌した。完成したプレポリマーを50℃のアセトン5460gで溶解し、次にエチレンジアミン29.5g、ジアミノスルホネート143.2gおよび水610gの溶液を10分以内に計り入れた。混合物をさらに15分間撹拌した。その後、10分以内に水1880gを添加することによって分散させた。続いて、溶媒を減圧下での蒸留によって除去し、貯蔵安定性分散物を得た。
固体含有率:56%
粒径(LKS):276nm
粘度:1000mPas
分散物の100gの必要量をPPカップ中に秤量した。まだ液体の反応混合物を使用し、コーティングバーを使用してガラス板に湿潤フィルム厚1mmのフィルムを手動でコーティングした。製造後、すべてのフィルムを乾燥キャビネット内で30℃にて一晩乾燥させ、次に120℃にて5分間、さらに熱処理を行った。熱処理後、フィルムをガラス板から手で容易に取り外せた。
クリープは48.3%、誘電強度は23V/μmと測定され、したがってこれらは定められた要件の範囲外である。
実施例および比較例の評価:
フィルムの電気抵抗率および誘電強度を測定した。比較例および本発明の実施例について、結果を下の表1に示す。
Figure 2015524359
本発明のフィルムが従来技術のフィルムに勝る明らかな利点を与えることが見出された。本発明のフィルムをロール・ツー・ロール・コーティング工程で工業規模でも製造した。比較例は実験室でのバッチである。
本発明のフィルムの詳細な利点は、非常に高い電気抵抗率と高い誘電強度を兼ね備えていることである。本発明のフィルムはとりわけ、特に良好な効率を備えた電気機械変換器の製造に使用することができる。

Claims (17)

  1. 誘電性ポリウレタンフィルムを製造する方法であって、少なくとも以下の:
    I)
    a)イソシアネート基を含有し、10重量%を超えて50重量%以下のイソシアネート基含有率を有する化合物、
    b)イソシアネート反応性基を含有し、20以上150以下のOH数を有する化合物、
    c)20℃にて0.1mbarを超えて200mbar未満の蒸気圧を有する少なくとも1つの溶媒、
    d)少なくとも1つの湿潤添加剤
    を含む混合物
    であって、前記化合物a)およびb)中のイソシアネート基およびイソシアネート反応性基の数平均官能価の和が2.6以上6以下である混合物
    を製造するステップ、
    II)前記混合物の製造直後に、湿潤フィルムの形態で前記混合物を担体に塗布するステップ、
    III)前記ポリウレタンフィルムを形成するために前記湿潤フィルムを硬化させるステップ、ならびに
    IV)前記ポリウレタンフィルムを前記担体から分離するステップ
    を連続して行う方法。
  2. 前記混合物をステップII)においてダイによって前記担体に塗布することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記担体から前記ダイの距離が前記湿潤フィルムの厚さの3倍未満、好ましくは前記湿潤フィルムの厚さの2倍未満、より好ましくは前記湿潤フィルムの厚さの1.5倍未満であることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  4. ステップII)において、10から300μmの、好ましくは15から150μmの、さらに好ましくは20から120μmの、最も好ましくは20から80μmの厚さを有する湿潤フィルムを製造することを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
  5. ステップIII)において、前記湿潤フィルムを好ましくは40℃以上120℃以下の、さらに好ましくは60℃以上110℃以下の、とりわけ好ましくは60℃以上100℃以下の温度を有する第1乾燥部を通過させることによって硬化させることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
  6. 前記第1乾燥部の後に前記湿潤フィルムを、好ましくは60℃以上130℃以下の、さらに好ましくは80℃以上120℃以下の、とりわけ好ましくは90℃以上120℃以下の温度を有する第2乾燥部にさらに通過させることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
  7. 前記第2乾燥部の後に前記湿潤フィルムを好ましくは110℃以上180℃以下の、さらに好ましくは110℃以上150℃以下の、とりわけ好ましくは110℃以上140℃以下の温度を有する第3乾燥部にさらに通過させることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
  8. 前記乾燥部における前記湿潤フィルムの総滞留時間が10秒以上60分以下、好ましくは30秒以上40分以下、さらに好ましくは40秒以上30分以下、最も好ましくは40秒以上10分以下であることを特徴とする、請求項5から7のいずれかに記載の方法。
  9. 前記溶媒が20℃にて、0.2mbarを超えて150mbar未満の、好ましくは0.3mbarを超えて120mbar未満の蒸気圧を有することを特徴とする、請求項1から8のいずれかに記載の方法。
  10. 前記化合物a)が2.0以上4以下のイソシアネート基の数平均官能価を有することを特徴とする、請求項1から9のいずれかに記載の方法。
  11. 前記化合物a)が脂肪族ポリイソシアネート、好ましくはヘキサメチレンジイソシアネート、より好ましくはヘキサメチレンジイソシアネートのビウレットおよび/またはイソシアヌレートを含むまたはより成ることを特徴とする、請求項1から10のいずれかに記載の方法。
  12. 前記化合物b)が2.0以上4以下のイソシアネート反応性基の数平均官能価を有し、前記イソシアネート反応性基が好ましくはヒドロキシルおよび/またはアミンであることを特徴とする、請求項1から11のいずれかに記載の方法。
  13. 前記化合物b)がジオール、より好ましくはポリエステルジオールおよび/またはポリカーボネートジオールを含むまたはより成ることを特徴とする、請求項1から12のいずれかに記載の方法。
  14. プラスチックまたは紙より成る、好ましくはシリコーンまたはプラスチックコート紙より成る担体を使用することを特徴とする、請求項1から13のいずれかに記載の方法。
  15. 請求項1から14のいずれかに記載の方法によって得られる誘電性ポリウレタンフィルム。
  16. 第1のステップにおいて誘電性ポリウレタンフィルムを請求項1から14のいずれかに記載の方法によって製造し、第2のステップにおいて前記誘電性ポリウレタンフィルムの反対側面それぞれに電極を配置する、電気機械変換器を製造する方法。
  17. 請求項16に記載の方法によって得られる電気機械変換器。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015533671A (ja) * 2012-07-03 2015-11-26 バイエル・マテリアルサイエンス・アクチェンゲゼルシャフトBayer MaterialScience AG 多層誘電性ポリウレタンフィルム系を製造するための方法
JP2018523721A (ja) * 2015-09-25 2018-08-23 エルジー・ケム・リミテッド ディスプレイ用pdms−ポリウレタンフィルムおよびその製造方法
JP2020508848A (ja) * 2017-02-13 2020-03-26 タクタス テクノロジー, インコーポレイテッドTactus Technology, Inc. キャストエラストマーの形成方法

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150023462A (ko) * 2012-06-27 2015-03-05 바이엘 머티리얼사이언스 아게 유전체 폴리우레탄 필름
EP3143061A1 (de) 2014-05-12 2017-03-22 Covestro Deutschland AG Dielektrische eap folien mit niedrigem glaspunkt auf der basis von polyesterpolyolen
EP3037449A1 (de) 2014-12-22 2016-06-29 Covestro Deutschland AG Dipol-modifiziertes Polyurethan, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung zur Herstellung von elektroaktiven Polyurethan-basierten Gießelastomerfolien
FR3034256B1 (fr) * 2015-03-24 2017-04-14 Commissariat Energie Atomique Dispositif piezoelectrique
FR3034248B1 (fr) 2015-03-27 2017-04-14 Commissariat Energie Atomique Dispositif a resistance thermosensible
EP3098248A1 (de) 2015-05-29 2016-11-30 Covestro Deutschland AG Polymeres, nicht angebundenes additiv zur erhöhung der dielektrizitätskonstante in elektroaktiven polyurethan polymeren
KR102042302B1 (ko) * 2015-09-25 2019-11-07 주식회사 엘지화학 디스플레이용 폴리우레탄 필름 및 이의 제조방법
CN105949745A (zh) * 2016-05-24 2016-09-21 无锡市长安曙光手套厂 一种透明tpu薄膜及其制备方法和应用
AT518804B1 (de) * 2016-06-21 2018-07-15 Mock Herbert Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen von dekorativen Darstellungen auf einer mehrschichtigen Oberfläche von Kaffee
WO2017222832A1 (en) 2016-06-24 2017-12-28 Knowles Electronics, Llc Microphone with integrated gas sensor
KR20180109743A (ko) * 2017-03-27 2018-10-08 주식회사 엘지화학 열가소성 폴리 우레탄 필름 및 이의 제조 방법
CN107488254B (zh) * 2017-08-29 2019-12-20 北京石油化工学院 介电弹性体材料及其制备方法
CN110832000B (zh) * 2018-03-22 2020-06-19 南京邦鼎生物科技有限公司 制备薄膜的组合物和方法及其应用
CN108912661B (zh) * 2018-08-14 2021-04-20 南京大学射阳高新技术研究院 一种介电薄膜及其制备方法
US11633881B1 (en) 2018-12-20 2023-04-25 General Nano Llc Heated composite tool and method for building and use
CN112175161B (zh) * 2019-07-03 2022-05-20 北京化工大学 一种生物基热塑性介电弹性体材料及其制备方法
CN111403080A (zh) * 2020-03-24 2020-07-10 东莞讯滔电子有限公司 电缆及其制造方法
CN112239552B (zh) * 2020-09-18 2021-09-17 东莞市雄林新材料科技股份有限公司 一种汽车座椅悬膜用tpu薄膜及其制备方法
CN112625267B (zh) * 2020-12-17 2023-04-11 郑州轻工业大学 氰乙基纤维素-聚氯乙烯复合凝胶电致动器及其制备方法和应用

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5543197A (en) * 1978-09-20 1980-03-26 Uniroyal Ltd Polyurethane foam
JPS60260615A (ja) * 1985-04-17 1985-12-23 Toray Ind Inc ポリウレタン樹脂の製造方法
JPH09512760A (ja) * 1994-05-06 1997-12-22 ダブリュ.エル.ゴア アンド アソシエイツ,インコーポレイティド 3次元のシームレスで防水性で透湿性で可撓性の複合材料物品
JP2000336137A (ja) * 1999-06-01 2000-12-05 Nisshinbo Ind Inc 透明ポリウレタン回転成形体用樹脂組成物
JP2005133013A (ja) * 2003-10-31 2005-05-26 Three M Innovative Properties Co ポリウレタン組成物及びウレタン樹脂フィルム
JP2005227392A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Inoac Corp シール部材およびその製造方法
US20060025493A1 (en) * 2004-02-10 2006-02-02 Simpson Scott S Low density polyurethane foam, method of producing, and articles comprising the same
WO2007019063A1 (en) * 2005-08-03 2007-02-15 Dow Global Technologies, Inc. Polyurethanes made from hydroxyl-containing fatty acid amides
JP2009001712A (ja) * 2007-06-22 2009-01-08 Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd プラスチック用塗料
JP2010518200A (ja) * 2007-02-07 2010-05-27 バイエル・マテリアルサイエンス・アクチェンゲゼルシャフト 高誘電率および高破壊強度を有するカーボンブラック充填ポリウレタン
EP2280034A1 (de) * 2009-07-31 2011-02-02 Bayer MaterialScience AG Elektromechanischer Wandler mit einem Polymerelement auf Basis einer Mischung aus Polyisocyanat und Isocyanat-funktionellem Prepolymer und einer Verbindung mit mindestens zwei isocyanatreaktiven Hydroxygruppen
JP2011514411A (ja) * 2008-02-22 2011-05-06 ベーイプシロンカー ヘミー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクター ハフトゥング 湿潤剤および分散剤、その調製ならびに使用
US20110133598A1 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 Bayer Materialscience Ag Electromechanical transducer comprising a polyurethane polymer with polytetramethylene glycol ether units
US20110198852A1 (en) * 2008-10-30 2011-08-18 Bayer Materialscience Ag Energy converter based on polyurethane solutions
US20120028177A1 (en) * 2010-07-28 2012-02-02 Xerox Corporation Imaging members comprising capped structured organic film compositions
WO2014001272A1 (de) * 2012-06-27 2014-01-03 Bayer Materialscience Ag Dielektrischer polyurethan film

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5158922A (en) 1992-02-04 1992-10-27 Arco Chemical Technology, L.P. Process for preparing metal cyanide complex catalyst
US5470813A (en) 1993-11-23 1995-11-28 Arco Chemical Technology, L.P. Double metal cyanide complex catalysts
ATE381116T1 (de) 1999-07-20 2007-12-15 Stanford Res Inst Int Elektroaktive polymergeneratoren
CN1911979B (zh) * 2005-08-11 2011-04-20 环球产权公司 低密度聚氨酯泡沫、生产方法和产品组成
DE602007014165D1 (de) 2006-11-03 2011-06-09 Danfoss As Dielektrischer Verbundwerkstoff und Verfahren zur Herstellung eines dielektrischen Verbundwerkstoffs
DE102007059858A1 (de) 2007-12-12 2009-06-18 Bayer Materialscience Ag Energiewandler hergestellt aus filmbildenden wässrigen Polymer-Dispersionen, insbesondere Polyurethan-Dispersionen
EP2154167A1 (de) 2008-07-30 2010-02-17 Bayer MaterialScience AG Elektromechanischer Wandler mit einem Polymerelement auf Polyisocyanat-Basis

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5543197A (en) * 1978-09-20 1980-03-26 Uniroyal Ltd Polyurethane foam
US4209593A (en) * 1978-09-20 1980-06-24 Uniroyal Ltd. Semi-flexible shock-absorbing polyurethane foam prepared from a triol, a compound having a single reactive hydrogen, an aromatic polyisocyanate, blowing agent, chain-extender and a catalyst
JPS60260615A (ja) * 1985-04-17 1985-12-23 Toray Ind Inc ポリウレタン樹脂の製造方法
JPH09512760A (ja) * 1994-05-06 1997-12-22 ダブリュ.エル.ゴア アンド アソシエイツ,インコーポレイティド 3次元のシームレスで防水性で透湿性で可撓性の複合材料物品
JP2000336137A (ja) * 1999-06-01 2000-12-05 Nisshinbo Ind Inc 透明ポリウレタン回転成形体用樹脂組成物
JP2005133013A (ja) * 2003-10-31 2005-05-26 Three M Innovative Properties Co ポリウレタン組成物及びウレタン樹脂フィルム
JP2005227392A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Inoac Corp シール部材およびその製造方法
US20060025493A1 (en) * 2004-02-10 2006-02-02 Simpson Scott S Low density polyurethane foam, method of producing, and articles comprising the same
WO2007019063A1 (en) * 2005-08-03 2007-02-15 Dow Global Technologies, Inc. Polyurethanes made from hydroxyl-containing fatty acid amides
JP2010518200A (ja) * 2007-02-07 2010-05-27 バイエル・マテリアルサイエンス・アクチェンゲゼルシャフト 高誘電率および高破壊強度を有するカーボンブラック充填ポリウレタン
JP2009001712A (ja) * 2007-06-22 2009-01-08 Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd プラスチック用塗料
JP2011514411A (ja) * 2008-02-22 2011-05-06 ベーイプシロンカー ヘミー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクター ハフトゥング 湿潤剤および分散剤、その調製ならびに使用
US20110198852A1 (en) * 2008-10-30 2011-08-18 Bayer Materialscience Ag Energy converter based on polyurethane solutions
JP2012506925A (ja) * 2008-10-30 2012-03-22 バイエル・マテリアルサイエンス・アクチェンゲゼルシャフト ポリウレタン溶液に基づくエネルギー変換器
EP2280034A1 (de) * 2009-07-31 2011-02-02 Bayer MaterialScience AG Elektromechanischer Wandler mit einem Polymerelement auf Basis einer Mischung aus Polyisocyanat und Isocyanat-funktionellem Prepolymer und einer Verbindung mit mindestens zwei isocyanatreaktiven Hydroxygruppen
JP2013501485A (ja) * 2009-07-31 2013-01-10 バイヤー・マテリアルサイエンス・アーゲー ポリイソシアネートと、イソシアネート官能性プレポリマと、少なくとも2つのイソシアネート反応性ヒドロキシ基を有する化合物との混合物に基づいたポリマ素子を有する電気機械変換器
US20110133598A1 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 Bayer Materialscience Ag Electromechanical transducer comprising a polyurethane polymer with polytetramethylene glycol ether units
JP2011120464A (ja) * 2009-12-04 2011-06-16 Bayer Materialscience Ag ポリテトラメチレングリコールエーテル単位を有するポリウレタンポリマーを含む電気機械変換器
US20120028177A1 (en) * 2010-07-28 2012-02-02 Xerox Corporation Imaging members comprising capped structured organic film compositions
WO2014001272A1 (de) * 2012-06-27 2014-01-03 Bayer Materialscience Ag Dielektrischer polyurethan film
US20150321908A1 (en) * 2012-06-27 2015-11-12 Bayer Materialscience Ag Dielectric polyurethane film

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015533671A (ja) * 2012-07-03 2015-11-26 バイエル・マテリアルサイエンス・アクチェンゲゼルシャフトBayer MaterialScience AG 多層誘電性ポリウレタンフィルム系を製造するための方法
JP2018523721A (ja) * 2015-09-25 2018-08-23 エルジー・ケム・リミテッド ディスプレイ用pdms−ポリウレタンフィルムおよびその製造方法
JP2020508848A (ja) * 2017-02-13 2020-03-26 タクタス テクノロジー, インコーポレイテッドTactus Technology, Inc. キャストエラストマーの形成方法

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