JP2021054933A - Thermoplastic polyurethane, method for producing the same, and molded article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリウレタンの製造方法、及び成形物に関する。 The present invention relates to a thermoplastic polyurethane, a method for producing a thermoplastic polyurethane, and a molded product.
脂肪族ジイソシアネートや脂環族ジイソシアネートをジイソシアネート成分として用いて得られる熱可塑性のポリウレタンは、光等の外部刺激によっても黄変しにくい、いわゆる無黄変タイプのポリウレタンとして有用である。但し、無黄変タイプのポリウレタンは、一般的に固化速度が遅いため、成型サイクルが長くなりやすく、射出成型用の樹脂原料としてはさほど有用なものであるとは言えなかった。このため、無黄変タイプのポリウレタンは、主として押出成型用の樹脂原料として用いられている。 A thermoplastic polyurethane obtained by using an aliphatic diisocyanate or an alicyclic diisocyanate as a diisocyanate component is useful as a so-called non-yellowing type polyurethane which is hard to yellow even by an external stimulus such as light. However, since the non-yellowing type polyurethane generally has a slow solidification rate, the molding cycle tends to be long, and it cannot be said that it is very useful as a resin raw material for injection molding. Therefore, non-yellowing type polyurethane is mainly used as a resin raw material for extrusion molding.
これに対して、芳香族ジイソシアネートをジイソシアネート成分として用いて得られる、いわゆる黄変タイプのポリウレタンは、無黄変タイプのポリウレタンに比して固化速度が速い傾向にある。このため、黄変タイプのポリウレタンは、射出成型用の樹脂材料として、黄変がさほど問題とならない用途に主に展開されている。 On the other hand, so-called yellowing type polyurethane obtained by using aromatic diisocyanate as a diisocyanate component tends to have a faster solidification rate than non-yellowing type polyurethane. For this reason, yellowing type polyurethane is mainly developed as a resin material for injection molding in applications where yellowing is not a problem.
しかし、無黄変タイプのポリウレタンを射出成型することで、無黄変の各種成形物の生産性を向上させたいといった要望が根強く存在する。関連する従来技術として、例えば、脂肪族ジイソシアネート等のジイソシアネート成分を用いて得られるポリウレタンの成型性を向上させるべく、上記のポリウレタンに適量のアクリル系共重合体及びアクリル系微粒子を配合した熱可塑性のエラストマーが提案されている(特許文献1)。 However, there is a strong desire to improve the productivity of various non-yellowing molded products by injection molding non-yellowing type polyurethane. As a related prior art, for example, in order to improve the moldability of a polyurethane obtained by using a diisocyanate component such as an aliphatic diisocyanate, the above-mentioned polyurethane is blended with an appropriate amount of an acrylic copolymer and acrylic fine particles to form a thermoplastic material. Elastomers have been proposed (Patent Document 1).
特許文献1で提案されたエラストマーは、脂肪族ジイソシアネートを用いて得られるポリウレタンを含有しながらも、成型性がある程度向上したものであった。しかしながら、特許文献1で提案されたエラストマーは、ポリウレタン以外の樹脂成分を配合したものであるため、ポリウレタン独特の風合いや特性が損なわれる傾向にある。このため、無黄変タイプで固化時間が短く、ポリウレタン特有の性質等が保持されたポリウレタン系の樹脂材料はこれまでに見出されていなかった。 The elastomer proposed in Patent Document 1 contains polyurethane obtained by using an aliphatic diisocyanate, but has improved moldability to some extent. However, since the elastomer proposed in Patent Document 1 contains a resin component other than polyurethane, the texture and characteristics peculiar to polyurethane tend to be impaired. Therefore, a polyurethane-based resin material that is a non-yellowing type, has a short solidification time, and retains the properties peculiar to polyurethane has not been found so far.
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、無黄変タイプでありながらも固化時間が短く、優れたハイサイクル性を有する、射出成型に適用可能な熱可塑性ポリウレタンを提供することにある。また、本発明の課題とすることころは、上記の熱可塑性ポリウレタンの製造方法、及び上記の熱可塑性ポリウレタンを用いて得られる成形物を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and the subject thereof is that although it is a non-yellowing type, it has a short solidification time and excellent high cycle property. The purpose is to provide a thermoplastic polyurethane applicable to injection molding. Another object of the present invention is to provide the above-mentioned method for producing a thermoplastic polyurethane and a molded product obtained by using the above-mentioned thermoplastic polyurethane.
すなわち、本発明によれば、以下に示す熱可塑性ポリウレタンが提供される。
[1]長鎖ジオールに由来する構成単位、短鎖ジオールに由来する構成単位、及び1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンに由来する構成単位を有する熱可塑性ポリウレタン。
[2]前記長鎖ジオールが、ポリカーボネートポリオールである前記[1]に記載の熱可塑性ポリウレタン。
[3]前記長鎖ジオールの数平均分子量が、500〜5,000である前記[1]又は[2]に記載の熱可塑性ポリウレタン。
[4]前記長鎖ジオールの数平均分子量が、1,000〜2,500である前記[1]〜[3]のいずれかに記載の熱可塑性ポリウレタン。
[5]前記長鎖ジオールに由来する構成単位の含有量(L)と、前記短鎖ジオールに由来する構成単位の含有量(S)との質量比が、L:S=60:40〜98:2である前記[1]〜[4]のいずれかに記載の熱可塑性ポリウレタン。
[6]前記1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが、トランス体を70モル%以上含有する前記[1]〜[5]のいずれかに記載の熱可塑性ポリウレタン。
[7]JIS K 7311:1995に準拠して測定される引張強さが、20〜50MPaであり、JIS K 7311:1995に準拠して測定される反発弾性率が、40%以上であり、JIS K 6262:2013に準拠して測定される圧縮永久歪が、10〜35%である前記[1]〜[6]のいずれかに記載の熱可塑性ポリウレタン。
[8]前記長鎖ジオール、前記短鎖ジオール、及び前記1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンをワンショット法で反応させて得られる前記[1]〜[7]のいずれか一項に記載の熱可塑性ポリウレタン。
That is, according to the present invention, the thermoplastic polyurethane shown below is provided.
[1] A thermoplastic polyurethane having a structural unit derived from a long-chain diol, a structural unit derived from a short-chain diol, and a structural unit derived from 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane.
[2] The thermoplastic polyurethane according to the above [1], wherein the long chain diol is a polycarbonate polyol.
[3] The thermoplastic polyurethane according to the above [1] or [2], wherein the long-chain diol has a number average molecular weight of 500 to 5,000.
[4] The thermoplastic polyurethane according to any one of [1] to [3], wherein the long-chain diol has a number average molecular weight of 1,000 to 2,500.
[5] The mass ratio of the content (L) of the structural unit derived from the long-chain diol to the content (S) of the structural unit derived from the short-chain diol is L: S = 60: 40 to 98. : 2. The thermoplastic polyurethane according to any one of the above [1] to [4].
[6] The thermoplastic polyurethane according to any one of the above [1] to [5], wherein the 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane contains 70 mol% or more of a trans form.
[7] The tensile strength measured according to JIS K 7311: 1995 is 20 to 50 MPa, the elastic modulus measured according to JIS K 7311: 1995 is 40% or more, and JIS The thermoplastic polyurethane according to any one of the above [1] to [6], wherein the compressive permanent strain measured according to K 6262: 2013 is 10 to 35%.
[8] The item according to any one of [1] to [7] obtained by reacting the long-chain diol, the short-chain diol, and the 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane by a one-shot method. The thermoplastic polyurethane described.
また、本発明によれば、以下に示す熱可塑性ポリウレタンの製造方法が提供される。
[9]長鎖ジオール、短鎖ジオール、及び1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを反応させる工程を有する熱可塑性ポリウレタンの製造方法。
[10]前記長鎖ジオール、前記短鎖ジオール、及び前記1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンをワンショット法で反応させる前記[9]に記載の熱可塑性ポリウレタンの製造方法。
[11]前記1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンのイソシアネート基(NCO)と、前記長鎖ジオール及び前記短鎖ジオールの水酸基(OH)とを、NCO/OH=0.95〜1.05のモル比で反応させる前記[9]又は[10]に記載の熱可塑性ポリウレタンの製造方法。
Further, according to the present invention, the following method for producing a thermoplastic polyurethane is provided.
[9] A method for producing a thermoplastic polyurethane, which comprises a step of reacting a long-chain diol, a short-chain diol, and 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane.
[10] The method for producing a thermoplastic polyurethane according to the above [9], wherein the long chain diol, the short chain diol, and the 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane are reacted by a one-shot method.
[11] The isocyanate group (NCO) of the 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane and the hydroxyl groups (OH) of the long-chain diol and the short-chain diol are combined with NCO / OH = 0.95-1. The method for producing a thermoplastic polyurethane according to the above [9] or [10], wherein the reaction is carried out at a molar ratio of 05.
さらに、本発明によれば、以下に示す成形物が提供される。
[12]前記[1]〜[8]のいずれかに記載の熱可塑性ポリウレタンからなる成形物。
Further, according to the present invention, the following molded products are provided.
[12] A molded product made of the thermoplastic polyurethane according to any one of the above [1] to [8].
本発明によれば、特定の脂肪族ジイソシアネートを用いたことで、無黄変タイプでありながらも固化時間が短く、優れたハイサイクル性を有する、射出成型に適用可能な熱可塑性ポリウレタンを提供することができる。さらに、特定の脂肪族ジイソシアネートを用いたことで、反発弾性率が高いとともに、圧縮永久歪が小さく、かつ、十分な引張強さを有する熱可塑性ポリウレタンを提供することができる。また、本発明によれば、上記の熱可塑性ポリウレタンの製造方法、及び上記の熱可塑性ポリウレタンを用いて得られる成形物を提供することができる。 According to the present invention, by using a specific aliphatic diisocyanate, a thermoplastic polyurethane applicable to injection molding, which is a non-yellowing type but has a short solidification time and excellent high cycle property, is provided. be able to. Further, by using a specific aliphatic diisocyanate, it is possible to provide a thermoplastic polyurethane having a high rebound resilience, a small compression set, and a sufficient tensile strength. Further, according to the present invention, it is possible to provide the above-mentioned method for producing a thermoplastic polyurethane and a molded product obtained by using the above-mentioned thermoplastic polyurethane.
<熱可塑性ポリウレタン>
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。本実施形態の熱可塑性ポリウレタン(以下、単に「ポリウレタン」とも記す)は、長鎖ジオールに由来する構成単位、短鎖ジオールに由来する構成単位、及び1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンに由来する構成単位を有する。以下、本実施形態のポリウレタンの詳細について説明する。
<Thermoplastic polyurethane>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiments. The thermoplastic polyurethane of the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as “polyurethane”) is composed of a structural unit derived from a long-chain diol, a structural unit derived from a short-chain diol, and 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane. Has a building block of origin. Hereinafter, the details of the polyurethane of the present embodiment will be described.
(長鎖ジオール)
本実施形態のポリウレタンは、長鎖ジオールに由来する構成単位を有する。長鎖ジオールは、その分子構造中に2つの水酸基を有する高分子量の化合物(モノマー)、マクロモノマー、及びポリマー等である。長鎖ジオールとしては、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリメタクリレートポリオール等を挙げることができる。
(Long chain diol)
The polyurethane of this embodiment has a structural unit derived from a long chain diol. The long chain diol is a high molecular weight compound (monomer) having two hydroxyl groups in its molecular structure, a macromonomer, a polymer, or the like. Examples of the long-chain diol include polycarbonate polyol, polyether polyol, polyester polyol, polyolefin polyol, polymethacrylate polyol and the like.
ポリカーボネートポリオールとしては、ポリトリメチレンカーボネートポリオール、ポリテトラメチレンカーボネートポリオール、ポリペンタメチレンカーボネートポリオール、ポリネオペンチルカーボネートポリオール、ポリヘキサメチレンカーボネートポリオール、ポリ(1,4−シクロヘキサンジメチレンカーボネート)ポリオール、ポリデカメチレンカーボネートポリオール等を挙げることができる。 Examples of the polycarbonate polyol include polytrimethylene carbonate polyol, polytetramethylene carbonate polyol, polypentamethylene carbonate polyol, polyneopentyl carbonate polyol, polyhexamethylene carbonate polyol, poly (1,4-cyclohexanedimethylene carbonate) polyol, and polydeca. Methylene carbonate polyol and the like can be mentioned.
ポリエーテルポリオールとしては、アルキレンオキシド(エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等)や、複素環式エーテル(テトラヒドロフラン等)を重合又は共重合して得られるもの等を挙げることができる。より具体的には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコール−ポリテトラメチレングリコール(ブロック又はランダム共重合体)、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリヘキサメチレングリコール等を挙げることができる。 Examples of the polyether polyol include those obtained by polymerizing or copolymerizing an alkylene oxide (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) or a heterocyclic ether (tetrahydrofuran, etc.). More specifically, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, polyethylene glycol-polytetramethylene glycol (block or random copolymer), polytetramethylene ether glycol, polyhexamethylene glycol and the like can be mentioned.
ポリエステルポリオールとしては、脂肪族系ジカルボン酸(例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、グルタル酸、アゼライン酸等)や、芳香族系ジカルボン酸(例えば、イソフタル酸、テレフタル酸等)と、低分子量グリコール類(例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、1,6−ヘキサメチレンングリコール、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等)との重合縮物等を挙げることができる。より具体的には、ポリエチレンアジペートポリオール、ポリブチレンアジペートポリオール、ポリヘキサメチレンアジペートポリオール、ポリネオペンチルアジペートポリオール、ポリエチレンアジペートポリオール、ポリブチレンアジペートポリオール、ポリネオペンチルアジペートポリオール、ポリヘキシルアジペートポリオール、ポリ−3−メチルペンタンアジペートポリオール、ポリブチレンイソフタレートポリオール等を挙げることができる。 Polyester polyols include aliphatic dicarboxylic acids (eg, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, glutaric acid, azelaic acid, etc.) and aromatic dicarboxylic acids (eg, isophthalic acid, terephthalic acid, etc.) and low molecular weight. Glycos (eg, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butylene glycol, 1,6-hexamethylene glycol, neopentyl glycol, 1,4-bishydroxymethylcyclohexane) Etc.) and the polymerized product. More specifically, polyethylene adipate polyol, polybutylene adipate polyol, polyhexamethylene adipate polyol, polyneopentyl adipate polyol, polyethylene adipate polyol, polybutylene adipate polyol, polyneopentyl adipate polyol, polyhexyl adipate polyol, poly-3. -Methylpentane adipate polyol, polybutylene isophthalate polyol and the like can be mentioned.
さらに、ポリエステルポリオールとしては、上記の低分子量グリコール類を開始剤として、ε−カプロラクトン、γ−バレロラクトンなどのラクトン類や、L−ラクチド、D−ラクチドなどのラクチド類などを開環重合して得られる、ポリカプロラクトンポリオール、ポリバレロラクトンポリオール等を挙げることができる。 Further, as the polyester polyol, ring-opening polymerization of lactones such as ε-caprolactone and γ-valerolactone and lactides such as L-lactide and D-lactide is carried out using the above low molecular weight glycols as an initiator. Examples of the obtained polycaprolactone polyol, polyvalerolactone polyol and the like can be mentioned.
ポリオレフィンポリオールとしては、ポリブタジエングリコール、ポリイソプレングリコール、及びこれらの水素化物等を挙げることができる。また、ポリメタクリレートポリオールとしては、α,ω−ポリメチルメタクリレートポリオール、α,ω−ポリブチルメタクリレートポリオール等を挙げることができる。 Examples of the polyolefin polyol include polybutadiene glycol, polyisoprene glycol, and hydrides thereof. Examples of the polymethacrylate polyol include α, ω-polymethylmethacrylate polyol and α, ω-polybutyl methacrylate polyol.
長鎖ジオールとしては、ポリカーボネートポリオールが好ましく、なかでも、ポリヘキサメチレンカーボネートポリオールが特に好ましい。ポリカーボネートポリオールに由来する構成単位を有することで、耐熱性及び耐加水分解性に優れた熱可塑性ポリウレタンとすることができる。 As the long-chain diol, a polycarbonate polyol is preferable, and a polyhexamethylene carbonate polyol is particularly preferable. By having a structural unit derived from a polycarbonate polyol, it is possible to obtain a thermoplastic polyurethane having excellent heat resistance and hydrolysis resistance.
長鎖ジオールの数平均分子量は、500〜5,000であることが好ましく、1,000〜2,500であることがさらに好ましく、1,200〜2,000であることが特に好ましい。その数平均分子量が上記の範囲内である長鎖ジオールを用いることで、固化速度をさらに速くすることができるとともに、透明性に優れた熱可塑性ポリウレタンとすることができる。 The number average molecular weight of the long-chain diol is preferably 500 to 5,000, more preferably 1,000 to 2,500, and particularly preferably 1,200 to 2,000. By using a long-chain diol whose number average molecular weight is within the above range, the solidification rate can be further increased, and a thermoplastic polyurethane having excellent transparency can be obtained.
(短鎖ジオール)
本実施形態のポリウレタンは、短鎖ジオールに由来する構成単位を有する。短鎖ジオールは、その分子構造中に2つの水酸基を有する低分子量の化合物であり、いわゆる「鎖伸長剤」として用いられる成分である。短鎖ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール等の脂肪族グリコール類;1,4−ビスヒドロキシメチルシクロヘキサン、2−メチル−1,1−シクロヘキサンジメタノール等の脂環族グリコール類;を挙げることができる。これらのなかでも、1,4−ブタンジオールが特に好ましい。
(Short chain diol)
The polyurethane of this embodiment has a structural unit derived from a short chain diol. The short chain diol is a low molecular weight compound having two hydroxyl groups in its molecular structure, and is a component used as a so-called "chain extender". Examples of short chain diols include ethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, and 3-. Aliphatic glycols such as methyl-1,5-pentanediol; alicyclic glycols such as 1,4-bishydroxymethylcyclohexane and 2-methyl-1,1-cyclohexanedimethanol; can be mentioned. Of these, 1,4-butanediol is particularly preferable.
熱可塑性ポリウレタン中の、長鎖ジオールに由来する構成単位の含有量(L)と、短鎖ジオールに由来する構成単位の含有量(S)との質量比は、L:S=60:40〜98:2であることが好ましく、L:S=70:30〜95:5であることがさらに好ましく、L:S=75:25〜90:10であることが特に好ましい。長鎖ジオールに由来する構成単位の含有量(L)と、短鎖ジオールに由来する構成単位の含有量(S)との質量比(L:S)を上記の範囲内とすることで、固化速度をさらに速くすることができるとともに、透明性に優れた熱可塑性ポリウレタンとすることができる。 The mass ratio of the content (L) of the structural unit derived from the long-chain diol and the content (S) of the structural unit derived from the short-chain diol in the thermoplastic polyurethane is L: S = 60: 40 to It is preferably 98: 2, more preferably L: S = 70: 30 to 95: 5, and particularly preferably L: S = 75: 25 to 90:10. The mass ratio (L: S) of the content (L) of the structural unit derived from the long-chain diol and the content (S) of the structural unit derived from the short-chain diol is within the above range to solidify. The speed can be further increased, and the thermoplastic polyurethane having excellent transparency can be obtained.
(ポリイソシアネート)
本実施形態のポリウレタンは、ポリイソシアネートである1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(以下、「1,4−H6XDI」とも記す)に由来する構成単位を有する。1,4−H6XDIに由来する構成単位を有することで、光の作用によっても黄変しにくい、いわゆる無黄変タイプの熱可塑性ポリウレタンとすることができる。また、1,4−H6XDIに由来する構成単位を有することで、無黄変タイプでありながらも固化時間が短くなる。このため、優れたハイサイクル性を有する、射出成型に適用可能な熱可塑性ポリウレタンとすることができる。さらに、他の樹脂成分を配合しなくても成型性が向上するので、ポリウレタン特有の性質が保持されている。また、1,4−H6XDIを用いることで、反発弾性率が高いとともに、圧縮永久歪が小さく、かつ、十分な引張強さを有する熱可塑性ポリウレタンとすることができる。
(Polyisocyanate)
The polyurethane of the present embodiment has a structural unit derived from 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (hereinafter, also referred to as “1,4-H 6 XDI”) which is a polyisocyanate. By having a structural unit derived from 1,4-H 6 XDI, it is possible to obtain a so-called non-yellowing type thermoplastic polyurethane which is hard to yellow even by the action of light. Further, by having a structural unit derived from 1,4-H 6 XDI, the solidification time is shortened even though it is a non-yellowing type. Therefore, it is possible to obtain a thermoplastic polyurethane that has excellent high cycle properties and is applicable to injection molding. Further, since the moldability is improved without blending other resin components, the properties peculiar to polyurethane are maintained. Further, by using 1,4-H 6 XDI, it is possible to obtain a thermoplastic polyurethane having a high rebound resilience, a small compression set, and a sufficient tensile strength.
1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(1,4−H6XDI)は、通常、シス−トランス異性体を含む。本実施形態のポリウレタンにポリイソシアネートとして用いる1,4−H6XDIは、トランス体を70モル%以上含有することが好ましく、70〜99モル%含有することが好ましい。トランス体の含有量が70モル%以上である1,4−H6XDIを用いることで、固化速度をより速くすることができる。 1,4-Bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (1,4-H 6 XDI) usually contains a cis-trans isomer. The 1,4-H 6 XDI used as the polyisocyanate in the polyurethane of the present embodiment preferably contains 70 mol% or more of the trans form, and preferably 70 to 99 mol%. By using 1,4-H 6 XDI having a transformer content of 70 mol% or more, the solidification rate can be further increased.
本発明の効果が損なわれない範囲で、必要に応じて、1,4−H6XDI以外のポリイソシアネート(その他のポリイソシアネート)を用いることができる。その他のポリイソシアネートとしては、一般的なポリウレタンを製造する際に用いられる、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート(1,4−H6XDIを除く)、芳香族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート等を挙げることができる。 If necessary, polyisocyanates other than 1,4-H 6 XDI (other polyisocyanates) can be used as long as the effects of the present invention are not impaired. Other polyisocyanates include aliphatic polyisocyanates, alicyclic polyisocyanates ( excluding 1,4-H 6 XDI), aromatic polyisocyanates, and aromatic aliphatic polyisocyanates used in the production of general polyurethanes. Isocyanate and the like can be mentioned.
(熱可塑性ポリウレタン)
本実施形態のポリウレタンは、1,4−H6XDIに由来する構成単位を有することで、前述の通り、無黄変タイプでありながらも固化時間が短いといった特性だけでなく、反発弾性率が高いとともに、圧縮永久歪が小さく、かつ、十分な引張強さを有するといった特性をも示す。より具体的には、本実施形態のポリウレタンのJIS K 7311:1995に準拠して測定される引張強さは、好ましくは20〜50MPa、さらに好ましくは25〜45MPaである。また、本実施形態のポリウレタンのJIS K 7311:1995に準拠して測定される反発弾性率は、好ましくは40%以上、さらに好ましくは45〜60%である。さらに、本実施形態のポリウレタンのJIS K 6262:2013に準拠して測定される圧縮永久歪は、好ましくは10〜35%、さらに好ましくは20〜30%である。
(Thermoplastic polyurethane)
Since the polyurethane of the present embodiment has a structural unit derived from 1,4-H 6 XDI, as described above, it has not only the property of being a non-yellowing type but having a short solidification time, but also having a rebound resilience. In addition to being high, it also exhibits characteristics such as low compression set and sufficient tensile strength. More specifically, the tensile strength of the polyurethane of the present embodiment measured in accordance with JIS K 7311: 1995 is preferably 20 to 50 MPa, more preferably 25 to 45 MPa. The elastic modulus of the polyurethane of the present embodiment measured in accordance with JIS K 7311: 1995 is preferably 40% or more, more preferably 45 to 60%. Further, the compression set of the polyurethane of the present embodiment measured according to JIS K 6262: 2013 is preferably 10 to 35%, more preferably 20 to 30%.
また、本実施形態のウレタン樹脂を製造する際には、長鎖ジオール、短鎖ジオール、及び1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンをワンショット法で反応させることが好ましい。ワンショット法は、いわゆるプレポリマー法と比べて操作が容易であり、工業生産に適している。また、製造プロセスにおいては連続法が好ましい。連続法は、いわゆるバッチ法と比べて生産性が高く、工業生産に適している。 Further, when producing the urethane resin of the present embodiment, it is preferable to react a long-chain diol, a short-chain diol, and 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane by a one-shot method. The one-shot method is easier to operate than the so-called prepolymer method and is suitable for industrial production. Further, in the manufacturing process, the continuous method is preferable. The continuous method has higher productivity than the so-called batch method and is suitable for industrial production.
<熱可塑性ポリウレタンの製造方法>
本発明の一実施形態である熱可塑性ポリウレタンの製造方法は、前述のポリウレタンを製造するのに好適な方法であり、長鎖ジオール、短鎖ジオール、及び1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(1,4−H6XDI)を反応させる工程を有する。
<Manufacturing method of thermoplastic polyurethane>
The method for producing a thermoplastic polyurethane according to an embodiment of the present invention is a method suitable for producing the above-mentioned polyurethane, and is a long-chain diol, a short-chain diol, and 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane. It has a step of reacting (1,4-H 6 XDI).
各成分(長鎖ジオール、短鎖ジオール、及び1,4−H6XDI)を反応させる方法は特に限定されない。具体的には、(i)長鎖ジオール、短鎖ジオール、及び1,4−H6XDIを一括して反応させるワンショット法;(ii)長鎖ジオールと1,4−H6XDIを反応させてイソシアネート末端プレポリマーを得た後、得られたイソシアネート末端プレポリマーに鎖伸長剤である短鎖ジオールを反応させるプレポリマー法;等を挙げることができる。なかでも、(i)ワンショット法で各成分を反応させることが好ましい。ワンショット法の場合、プレポリマーを製造する工程が不要となるため、プレポリマー法に比して作業工程が少ないために好ましい。 The method for reacting each component (long-chain diol, short-chain diol, and 1,4-H 6 XDI) is not particularly limited. Specifically, (i) a one-shot method in which a long-chain diol, a short-chain diol, and 1,4-H 6 XDI are reacted together; (ii) a reaction of a long-chain diol and 1,4-H 6 XDI. A prepolymer method in which a short-chain diol, which is a chain extender, is reacted with the obtained isocyanate-terminated prepolymer after the isocyanate-terminated prepolymer is obtained. Above all, it is preferable to react each component by (i) one-shot method. The one-shot method is preferable because the step of manufacturing the prepolymer is not required and the number of work steps is smaller than that of the prepolymer method.
長鎖ジオールと短鎖ジオールは、反応系にそれぞれ単独で添加してもよいし、予め混合して反応系に添加してもよい。また、1,4−H6XDIのイソシアネート基(NCO)と、長鎖ジオール及び鎖ジオールの水酸基(OH)とを、NCO/OH=0.95〜1.05のモル比で反応させることが好ましく、NCO/OH=0.97〜1.03のモル比で反応させることがさらに好ましい。 The long-chain diol and the short-chain diol may be added to the reaction system individually or may be mixed in advance and added to the reaction system. Further, the isocyanate group (NCO) of 1,4-H 6 XDI and the hydroxyl group (OH) of the long chain diol and the chain diol can be reacted at a molar ratio of NCO / OH = 0.95 to 1.05. Preferably, the reaction is more preferably carried out at a molar ratio of NCO / OH = 0.97 to 1.03.
<成形物>
本発明の一実施形態である成形物は、前述の熱可塑性ポリウレタンにより構成されている。本実施形態の成形物は、例えば、公知の成型方法によって前述のポリウレタンを、ペレット状、板状、ストランド状、フィルム状、シート状、パイプ状、中空状、箱状等の所望とする各種形状に成形することによって製造することができる。
<Molded product>
The molded product according to the embodiment of the present invention is composed of the above-mentioned thermoplastic polyurethane. The molded product of the present embodiment has, for example, various desired shapes such as pellet-shaped, plate-shaped, strand-shaped, film-shaped, sheet-shaped, pipe-shaped, hollow-shaped, box-shaped, etc. It can be manufactured by molding into.
成型方法としては、例えば、特定の金型を用いる熱圧縮成型法、射出成型法、及び押出成型法などの熱成型加工方法等を挙げることができる。なかでも、短時間でより多くの成形物を得ることが可能な射出成型法が好ましい。前述の通り、成型原料として用いるポリウレタンは、無黄変タイプでありながらも固化時間が短く、優れたハイサイクル性を有する。このため、射出成型法によって短時間に大量製造した場合であっても、スプルー切れ等の不具合が生じにくく、製造歩留まりを向上させることができる。 Examples of the molding method include a thermoforming method using a specific mold, an injection molding method, a thermoforming processing method such as an extrusion molding method, and the like. Of these, an injection molding method that can obtain more molded products in a short time is preferable. As described above, polyurethane used as a molding raw material has a short solidification time and excellent high cycle property even though it is a non-yellowing type. Therefore, even in the case of mass production in a short time by the injection molding method, problems such as sprue breakage are less likely to occur, and the production yield can be improved.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
<ポリウレタンの製造>
(実施例1:ペレット1)
ポリヘキサメチレンカーボネートポリオール(商品名「UH−200」、宇部興産社製、数平均分子量2,000)450.0g、及び1,4−ブタンジオール50.0gを反応容器に入れ、110℃に加温した。次いで、60℃に加温しておいた1,4−H6XDI(商品名「フォルティモ」、三井化学社製)151.4gを添加し、12秒間撹拌して反応させた。得られた反応物をトレーに移し、100℃で3時間熟成して塊状物を得た。得られた塊状物を粉砕して得た粉砕物を押出機に入れ、ストランド状に押し出した後、カッティングしてペレット化し、熱可塑性ポリウレタンのペレット(ペレット1)を得た。
<Manufacturing of polyurethane>
(Example 1: Pellet 1)
450.0 g of polyhexamethylene carbonate polyol (trade name "UH-200", manufactured by Ube Industries, Ltd., number average molecular weight 2,000) and 50.0 g of 1,4-butanediol were placed in a reaction vessel and added to 110 ° C. It was warm. Next, 151.4 g of 1,4-H 6 XDI (trade name "Fortimo", manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) heated to 60 ° C. was added, and the mixture was stirred for 12 seconds to react. The obtained reaction product was transferred to a tray and aged at 100 ° C. for 3 hours to obtain a lump. The pulverized product obtained by crushing the obtained lump product was put into an extruder, extruded into a strand shape, and then cut and pelletized to obtain a thermoplastic polyurethane pellet (pellet 1).
(実施例2〜4、比較例1〜4:ペレット2〜8)
表1の中段に示す配合(単位:g)としたこと以外は、前述の実施例1と同様にして、熱可塑性ポリウレタンのペレット(ペレット2〜8)を得た。
(Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 to 4: Pellets 2 to 8)
Pellets (pellets 2 to 8) of thermoplastic polyurethane were obtained in the same manner as in Example 1 above, except that the formulations (unit: g) shown in the middle of Table 1 were used.
表1中の商品名及び略号の意味を以下に示す。
・UH−200:ポリヘキサメチレンカーボネートポリオール、宇部興産社製、数平均分子量2,000
・PTMG2000:ポリテトラメチレングリコール、三菱ケミカル社製、数平均分子量2,000
・プラクセル220:ポリカプロラクトンジオール、ダイセル社製、数平均分子量2,000
・1,4−BD:1,4−ブタンジオール
・EG:エチレングリコール
・1,4−H6XDI:1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(トランス体の含有比率70%以上)
・HDI:ヘキサメチレンジイソシアネート
・MDI:ジフェニルメタンジイソシアネート
The meanings of the product names and abbreviations in Table 1 are shown below.
-UH-200: Polyhexamethylene carbonate polyol, manufactured by Ube Industries, Ltd., number average molecular weight 2,000
-PTMG2000: Polytetramethylene glycol, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, number average molecular weight 2,000
-Plaxel 220: Polycaprolactone diol, manufactured by Daicel, with a number average molecular weight of 2,000.
・ 1,4-BD: 1,4-butanediol ・ EG: Ethylene glycol ・ 1,4-H 6 XDI: 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (trans form content ratio 70% or more)
・ HDI: Hexamethylene diisocyanate ・ MDI: Diphenylmethane diisocyanate
<評価(1)>
(固化時間)
ペレット1〜8をそれぞれ成型原料とし、射出成型機(機種名「HM7−C」、日精樹脂工業社製)及び厚平板の金型(3.5cm×4cm×2mm)を使用し、後部温度210℃、中間部温度215℃、前部温度215℃、及びノズル温度220℃の条件で射出成型して射出成型板1−1〜8−1を得た。その際、スプルー切れを起こさず、かつ、変形せずに射出成型板が金型から離れる時間を「固化時間(秒)」として測定した。結果を表2に示す。
<Evaluation (1)>
(Solidification time)
Using pellets 1 to 8 as molding materials, an injection molding machine (model name "HM7-C", manufactured by Nissei Resin Industry Co., Ltd.) and a thick flat plate mold (3.5 cm x 4 cm x 2 mm) are used, and the rear temperature is 210. Injection molding was performed under the conditions of ° C., intermediate temperature 215 ° C., front temperature 215 ° C., and nozzle temperature 220 ° C. to obtain injection molded plates 1-1 to 8-1. At that time, the time during which the injection-molded plate was separated from the mold without causing sprue breakage and without deformation was measured as "solidification time (seconds)". The results are shown in Table 2.
(耐熱性)
ペレット1〜8をそれぞれ成型原料とし、射出成型機(型式「SAV−100−75」、山城精機社製)及び厚平板の金型(10cm×10cm×2mm)を使用して射出成型し、射出成型板1−2〜8−2を得た。得られた射出成型板を熱風乾燥機(協和理器製作所社製)に入れ、120℃で6週間保存した。熱風乾燥機投入前後の射出成型板の引張強さを測定するとともに、投入前の引張強さの値を初期値とする「引張強さ保持率(%)」を算出した。結果を表2に示す。
(Heat-resistant)
Using pellets 1 to 8 as molding raw materials, injection molding is performed using an injection molding machine (model "SAV-100-75", manufactured by Yamashiro Seiki Co., Ltd.) and a thick flat plate mold (10 cm x 10 cm x 2 mm) for injection. Molded plates 1-2-8-2 were obtained. The obtained injection molded plate was placed in a hot air dryer (manufactured by Kyowa Riki Seisakusho Co., Ltd.) and stored at 120 ° C. for 6 weeks. The tensile strength of the injection-molded plate before and after the hot air dryer was charged was measured, and the "tensile strength retention rate (%)" was calculated with the value of the tensile strength before charging as the initial value. The results are shown in Table 2.
(耐加水分解性)
ペレット1〜8をそれぞれ成型原料とし、射出成型機(型式「SAV−100−75」、山城精機社製)及び厚平板の金型(10cm×10cm×2mm)を使用して射出成型し、射出成型板1−3〜8−3を得た。得られた射出成型板を恒温恒湿槽(型式「IH400」、ヤマト科学社製)に入れ、80℃、95%RHの条件で6週間保存した。恒温恒湿槽投入前後の射出成型板の引張強さを測定するとともに、投入前の引張強さの値を初期値とする「引張強さ保持率(%)」を算出した。結果を表2に示す。
(Hydrolysis resistance)
Using pellets 1 to 8 as molding raw materials, injection molding is performed using an injection molding machine (model "SAV-100-75", manufactured by Yamashiro Seiki Co., Ltd.) and a thick flat plate mold (10 cm x 10 cm x 2 mm) for injection. Molded plates 1-3 to 8-3 were obtained. The obtained injection molded plate was placed in a constant temperature and humidity chamber (model "IH400", manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) and stored at 80 ° C. and 95% RH for 6 weeks. The tensile strength of the injection-molded plate before and after charging into the constant temperature and humidity chamber was measured, and the "tensile strength retention rate (%)" was calculated with the value of the tensile strength before charging as the initial value. The results are shown in Table 2.
<評価(2)>
(引張強さ)
ペレット1〜8をそれぞれ成型原料とし、射出成型機(型式「SAV−100−75」、山城精機社製)及び厚平板の金型(10cm×10cm×2mm)を使用して射出成型し、射出成型板を得た。JIS K 7311:1995に準拠し、得られた射出成型板を用いて試験片1−1〜8−1を作製するとともに、引張強さ(MPa)を測定した。結果を表3に示す。
<Evaluation (2)>
(Tensile strength)
Using pellets 1 to 8 as molding raw materials, injection molding is performed using an injection molding machine (model "SAV-100-75", manufactured by Yamashiro Seiki Co., Ltd.) and a thick flat plate mold (10 cm x 10 cm x 2 mm) for injection. I got a molded plate. According to JIS K 7311: 1995, test pieces 1-1 to 8-1 were prepared using the obtained injection molded plate, and the tensile strength (MPa) was measured. The results are shown in Table 3.
(反発弾性率)
ペレット1〜8をそれぞれ成型原料とし、射出成型機(型式「SAV−100−75」、山城精機社製)及び厚平板の金型(10cm×10cm×2mm)を使用して射出成型し、射出成型板を得た。JIS K 7311:1995に準拠し、得られた射出成型板を用いて試験片1−2〜8−2を作製するとともに、反発弾性率(%)を測定した。結果を表3に示す。
(Repulsive modulus)
Using pellets 1 to 8 as molding raw materials, injection molding is performed using an injection molding machine (model "SAV-100-75", manufactured by Yamashiro Seiki Co., Ltd.) and a thick flat plate mold (10 cm x 10 cm x 2 mm) for injection. I got a molded plate. According to JIS K 7311: 1995, test pieces 1-2 to 8-2 were prepared using the obtained injection molded plate, and the elastic modulus (%) was measured. The results are shown in Table 3.
(圧縮永久歪)
ペレット1〜8をそれぞれ成型原料とし、射出成型機(型式「SAV−100−75」、山城精機社製)及び円柱形の金型(直径29.0±0.5mm、厚さ12.5±0.5mm)を使用して射出成型し、試験片1−3〜8−3を得た。JIS K 6262:2013に準拠し、70℃、24時間の条件で、得られた試験片の圧縮永久歪(%)を測定した。結果を表3に示す。
(Compressive permanent strain)
Using pellets 1 to 8 as molding raw materials, an injection molding machine (model "SAV-100-75", manufactured by Yamashiro Seiki Co., Ltd.) and a cylindrical mold (diameter 29.0 ± 0.5 mm, thickness 12.5 ±) 0.5 mm) was used for injection molding to obtain test pieces 1-3 to 8-3. According to JIS K 6262: 2013, the compression set (%) of the obtained test piece was measured under the conditions of 70 ° C. and 24 hours. The results are shown in Table 3.
<評価(3)>
(耐光性)
ペレット1〜8をそれぞれ成型原料とし、射出成型機(型式「SAV−100−75」、山城精機社製)及び厚平板の金型(10cm×10cm×2mm)を使用して射出成型し、射出成型板を得た。プレス機を使用して得られた射出成型板をプレスして、厚さ0.5mmのプレスシート1−1〜8−1を作製した。作製したプレスシートにつき、以下に示す条件で光照射試験を行った後、分光光度計を使用して色差(ΔE、Δb*)を測定及び算出した。結果を表4に示す。
・光源:メタリングランプ
・照射量:150MJ×33.6時間
・ブラックパネル温度:63℃
<Evaluation (3)>
(Light resistance)
Using pellets 1 to 8 as molding raw materials, injection molding is performed using an injection molding machine (model "SAV-100-75", manufactured by Yamashiro Seiki Co., Ltd.) and a thick flat plate mold (10 cm x 10 cm x 2 mm) for injection. I got a molded plate. The injection-molded plate obtained by using a press machine was pressed to prepare press sheets 1-1 to 8-1 having a thickness of 0.5 mm. The produced press sheet was subjected to a light irradiation test under the conditions shown below, and then the color difference (ΔE, Δb * ) was measured and calculated using a spectrophotometer. The results are shown in Table 4.
・ Light source: Metering lamp ・ Irradiation amount: 150MJ × 33.6 hours ・ Black panel temperature: 63 ℃
(耐薬品性)
ペレット1〜8をそれぞれ成型原料とし、射出成型機(型式「SAV−100−75」、山城精機社製)及び厚平板の金型(10cm×10cm×2mm)を使用して射出成型し、射出成型板を得た。プレス機を使用して得られた射出成型板をプレスして、厚さ0.5mmのプレスシート1−2〜8−2を作製した。作製したプレスシートをエタノール及びオレイン酸にそれぞれ24時間浸漬し、線膨張率(%)を測定した。結果を表4に示す。
(chemical resistance)
Using pellets 1 to 8 as molding raw materials, injection molding is performed using an injection molding machine (model "SAV-100-75", manufactured by Yamashiro Seiki Co., Ltd.) and a thick flat plate mold (10 cm x 10 cm x 2 mm) for injection. I got a molded plate. The injection-molded plate obtained by using a press machine was pressed to prepare a press sheet 1-2 to 8-2 having a thickness of 0.5 mm. The prepared press sheet was immersed in ethanol and oleic acid for 24 hours, respectively, and the coefficient of linear expansion (%) was measured. The results are shown in Table 4.
(耐NOX性)
ペレット1〜8をそれぞれ成型原料とし、射出成型機(型式「SAV−100−75」、山城精機社製)及び厚平板の金型(10cm×10cm×2mm)を使用して射出成型し、射出成型板を得た。プレス機を使用して得られた射出成型板をプレスして、厚さ0.5mmのプレスシート1−3〜8−3を作製した。作製したプレスシートにつき、JIS L 0855:2005に準拠して耐NOX性試験を行った後、分光光度計を使用して色差(ΔE、Δb*)を測定及び算出した。結果を表4に示す。
(NOX resistance)
Using pellets 1 to 8 as molding raw materials, injection molding is performed using an injection molding machine (model "SAV-100-75", manufactured by Yamashiro Seiki Co., Ltd.) and a thick flat plate mold (10 cm x 10 cm x 2 mm) for injection. I got a molded plate. The injection-molded plate obtained by using a press machine was pressed to prepare press sheets 1-3 to 8-3 having a thickness of 0.5 mm. The produced press sheet was subjected to a NOX resistance test in accordance with JIS L 0855: 2005, and then the color difference (ΔE, Δb * ) was measured and calculated using a spectrophotometer. The results are shown in Table 4.
本発明の熱可塑性ポリウレタンは、ポリウレタン製の無黄変タイプの成形物を射出成型によって製造するための樹脂原料として有用である。
The thermoplastic polyurethane of the present invention is useful as a resin raw material for producing a non-yellowing type molded product made of polyurethane by injection molding.
Claims (12)
JIS K 7311:1995に準拠して測定される反発弾性率が、40%以上であり、
JIS K 6262:2013に準拠して測定される圧縮永久歪が、10〜35%である請求項1〜6のいずれか一項に記載の熱可塑性ポリウレタン。 The tensile strength measured in accordance with JIS K 7311: 1995 is 20 to 50 MPa.
The elastic modulus measured in accordance with JIS K 7311: 1995 is 40% or more.
The thermoplastic polyurethane according to any one of claims 1 to 6, wherein the compression set has a compression set of 10 to 35% measured according to JIS K 6262: 2013.
A molded product made of the thermoplastic polyurethane according to any one of claims 1 to 8.
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