JP2752317B2 - Polyurethane elastic body excellent in heat resistance and method for producing the same - Google Patents
Polyurethane elastic body excellent in heat resistance and method for producing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性に優れかつ高品
質の熱可塑性ポリウレタン弾性体、及びこれを連続的に
製造する方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-quality thermoplastic polyurethane elastomer having excellent heat resistance and a method for continuously producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】工業的に熱可塑性ポリウレタン樹脂を得
るには、両末端に水酸基を有する分子量の長いポリマー
ジオールと分子量の短いジオール及び両末端にイソシア
ナート基を有する有機ジイソシアナートとを重付加反応
させる方法が一般的である。現在熱可塑性ポリウレタン
は広い分野で使用され、またその塊状重合による製造方
法に関しても、種々の方法が公知になっている。2,3
の例を挙げれば、ポリマーグリコールとジイソシアナー
ト化合物及び低分子量ジオールをニーダーのような混練
機中で反応させた後熱処理を施しててポリウレタン弾性
体を製造する方法(特公昭39−17093号公報)、
あらかじめ混合された原料を移動式コンベアの上に供給
し、十分に反応が進行する温度に保たれた後連続的にペ
レット化する方法(特公昭43−5920号公報)など
が知られている。これらの方法のうち、ニーダーの中で
反応を行って弾性体を得る場合には、反応生成物が強い
接着性を有し、回転羽根から引きはがす作業が極めて困
難であり、回分式であるがため各バッチ毎に仕込む原料
の量比、処理温度、処理時間、含水量などを厳密に管理
することは非常に難しく、このために製品の均一化を計
ることが困難である。また、連続的にコンベア上に原料
を供給混合する方法はコンベアの上で長時間の熱処理時
間を有することから、きわめて非能率的で工業的に使用
するには困難である。2. Description of the Related Art To obtain a thermoplastic polyurethane resin industrially, a polymer diol having a long molecular weight at both ends and a polymer diol having a short molecular weight and an organic diisocyanate having an isocyanate group at both terminals are polyaddition. The reaction is generally carried out. At present, thermoplastic polyurethanes are used in a wide range of fields, and various methods are also known for their production by bulk polymerization. Two, three
For example, a method of producing a polyurethane elastic body by reacting a polymer glycol with a diisocyanate compound and a low molecular weight diol in a kneader such as a kneader and then performing a heat treatment (JP-B-39-17093) ),
There is known a method in which raw materials mixed in advance are supplied onto a movable conveyor, and the raw materials are maintained at a temperature at which the reaction sufficiently proceeds, and then continuously pelletized (Japanese Patent Publication No. 43-5920). Among these methods, when an elastic body is obtained by performing a reaction in a kneader, the reaction product has strong adhesiveness, and the work of peeling off from the rotating blade is extremely difficult. Therefore, it is very difficult to strictly control the ratio of the raw materials charged for each batch, the processing temperature, the processing time, the water content, and the like, and it is therefore difficult to achieve uniform products. Further, the method of continuously supplying and mixing the raw materials on the conveyor has a long heat treatment time on the conveyor, and is extremely inefficient and difficult to use industrially.
【0003】これらの欠点を避ける手段として、連続的
にしかも短時間でポリウレタン樹脂を製造する方法(特
開平5−1258137号公報)がある。この方法はポ
リウレタン樹脂の連続製造方法で省力、省エネ型の製造
方法として大変優れているが、熱安定性に優れかつ塊状
物の少ないポリウレタン弾性体を得ることはできず、か
つ反応器の制御が困難なため粘度(重合度)が不均一と
なる問題点がある。As a means for avoiding these drawbacks, there is a method for producing a polyurethane resin continuously and in a short time (JP-A-5-128137). This method is a continuous production method of polyurethane resin and is very excellent as a labor-saving and energy-saving production method.However, it is not possible to obtain a polyurethane elastic body having excellent thermal stability and few lump, and the control of the reactor is difficult. Due to the difficulty, there is a problem that the viscosity (degree of polymerization) becomes non-uniform.
【0004】さらに、熱安定性を改善した方法として原
料の組成を限定する方法(特開平2−191161号公
報)や特殊な有機ジイソシアナートを用いる方法(特開
平1−95119号公報)がある。しかしこれらの方法
は、比較的短時間の熱安定性には優れるものの、紡糸等
極めて長い時間熱可塑性ポリウレタンを加熱状態にさら
す場合には管壁に熱劣化したポリマーが蓄積し、塊状物
を発生させ品質の良いポリウレタン弾性体は得られな
い。Further, as a method for improving the thermal stability, there is a method of limiting the composition of the raw material (JP-A-2-191161) and a method of using a special organic diisocyanate (JP-A-1-95119). . However, these methods have excellent thermal stability for a relatively short time, but when the thermoplastic polyurethane is exposed to a heating state for an extremely long time such as spinning, the thermally degraded polymer accumulates on the tube wall, and lumps are generated. A high quality polyurethane elastic body cannot be obtained.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱安
定性に優れかつ塊状物の少ない高品質のポリウレタン弾
性体、及びこれを連続的に安定かつ工業的に有利な製造
方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a high-quality polyurethane elastic body which is excellent in thermal stability and has a small amount of lumps, and a process for continuously producing the same, which is industrially advantageous. It is in.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記の問題点を解決するために検討した結果、下記のご
とく限定された方法においてのみ本発明の目的を達成し
うるポリウレタン弾性体を製造できることを見いだし、
本発明を完成するに至った。Means and Action for Solving the Problems The present inventors have
As a result of studying to solve the above problems, it has been found that a polyurethane elastic body that can achieve the object of the present invention can be produced only in a limited method as described below,
The present invention has been completed.
【0007】即ち本発明のポリウレタン弾性体は、塊状
重合によって製造された熱可塑性ポリウレタン弾性体で
あって、用いる有機ジイソシアナートの5〜70重量%
がパラフェニレンジイソシアナートからなり、かつ用い
る低分子量ジオールの5〜70重量%がビスヒドロキシ
エトキシベンゼンからなり、220℃における6〜9分
におけるメルトインデックスに対する27〜30分おけ
るメルトインデックスの比(MI比)が1.00〜1.
01の間にあることを特徴とする。That is, the polyurethane elastomer of the present invention is a thermoplastic polyurethane elastomer produced by bulk polymerization, and is 5 to 70% by weight of the organic diisocyanate used.
Consists of paraphenylene diisocyanate and 5-70% by weight of the low molecular weight diol used consists of bishydroxyethoxybenzene, the ratio of the melt index at 27-30 minutes to the melt index at 220 ° C. at 6-9 minutes (MI 1.00-1.
01.
【0008】本発明の第2は上記ポリウレタン弾性体か
らなるポリウレタン弾性繊維である。本発明のポリウレ
タン弾性体及びポリウレタン弾性繊維は、さらにポリウ
レタン基質に基づくフィッシュアイをポリウレタン1k
gあたり500個以下でしか含有しない。ポリウレタン
基質に基づくフィッシュアイとは、ポリウレタンに添加
する添加剤たとえばフィラーや酸化チタンのごとき艶消
し剤あるいは意図せず含有される不溶解物(塵埃)など
は包含しない意味で用いられると理解すべきである。フ
ィッシュアイの好ましい割合は、ポリウレタン弾性体1
kg当たり200個以下である。A second aspect of the present invention is a polyurethane elastic fiber comprising the above polyurethane elastic body. The polyurethane elastic body and the polyurethane elastic fiber of the present invention further comprise a fish eye based on a polyurethane substrate and a polyurethane 1k.
It contains only 500 or less per g. It should be understood that a fisheye based on a polyurethane substrate does not include additives added to the polyurethane, such as fillers, matting agents such as titanium oxide, or unintentionally contained insolubles (dust). It is. The preferred proportion of fisheye is polyurethane elastomer 1
Not more than 200 per kg.
【0009】ポリウレタン基質に基づくフィッシュアイ
は、本発明者の研究によれば、(a)20℃において5
〜50μm程度の大きさを有しかつポリウレタン基質を
構成するハードセグメントのみからなるホモポリマーの
融点(Tm)において溶融する結晶粒であるか、あるい
は(b)20℃において5μm以上の大きさを有し前記
融点Tmにおいて溶融しないゲル状物であることが明ら
かにされた。前者を偏光顕微鏡で観察すると、ポリウレ
タン弾性体中でハードセグメントが結晶化した部分は発
光(複屈折)し、ハードセグメントよりなる重合体の結
晶融点Tmにまで加熱した場合消失することから確認で
きる。このハードセグメントの結晶化部分で大きさが5
μm以上の結晶粒は、たとえば1,4−ブタンジオール
と4,4′−ジフェニルメタンジイソシアナーの場合は
245℃〜260℃の結晶融点を有しているため、通常
200℃〜240℃で溶融紡糸など溶融押出成型しても
繊維やフィルムなどにそのまま残存してフィッシュアイ
あるいはその核となり、紡糸糸切れ、著しい膠着性によ
る糸巻体の解舒不良、編物の穴あきや緯段あるいはフィ
ルムのフィッシュアイなどのトラブル原因となり、また
フィルターを通過しない大きな結晶粒、たとえば40μ
m程度以上の物は濾過圧上昇の原因となる。一方、前記
結晶融点においても消失しない大きさの5μm以上のゲ
ル状物は結晶粒に比べて弱く発光し、無定形の物が多
い。またゲル状物は、ポリウレタン弾性体を溶剤で溶解
したとき、不溶物として残存する。このゲル状物は、フ
ィルターやノズル孔を通過するが、結晶粒と同様、繊維
やフィルムなどのフィッシュアイあるいはその核となり
トラブル原因となる。他方、大きさが5μm未満の発色
部分は上記トラブルを引き起こすことはない。[0009] Fisheye based on polyurethane substrates, according to the work of the present inventor, shows that (a) 5 ° C at 20 ° C.
A crystal grain having a size of about 50 μm and melting at a melting point (Tm) of a homopolymer composed of only a hard segment constituting a polyurethane substrate, or (b) having a size of 5 μm or more at 20 ° C. However, it was revealed that the gel was not melted at the melting point Tm. When the former is observed with a polarizing microscope, it can be confirmed that the crystallized portion of the hard segment in the polyurethane elastic material emits light (birefringence) and disappears when heated to the crystal melting point Tm of the polymer composed of the hard segment. The size of the crystallized portion of this hard segment is 5
For example, 1,4-butanediol and 4,4′-diphenylmethane diisocyanate have a crystal melting point of 245 ° C. to 260 ° C., so that the crystal grains of μm or more usually melt at 200 ° C. to 240 ° C. Even after melt extrusion molding such as spinning, it remains on the fiber or film as it is and becomes a fish eye or its core, spun yarn breakage, poor unwinding of the wound body due to remarkable stickiness, perforation of the knitted fabric, weft step or film fish Large crystal grains which cause troubles such as eyes and do not pass through the filter, for example, 40μ
Those having a diameter of about m or more cause an increase in filtration pressure. On the other hand, a gel-like substance having a size of 5 μm or more, which does not disappear even at the crystal melting point, emits light weaker than crystal grains and is often amorphous. The gel-like substance remains as an insoluble substance when the polyurethane elastic body is dissolved with a solvent. This gel-like substance passes through a filter or a nozzle hole, but becomes a fisheye such as a fiber or a film or its core as well as crystal grains, and causes trouble. On the other hand, a colored portion having a size of less than 5 μm does not cause the above trouble.
【0010】本発明において、フィッシュアイは下記の
ように定義され、或は測定されたものを言う。 フィッシュアイ:フィッシュアイの径が100μm以上
のもの。フィッシュアイの測定方法は、繊維(通常直径
は20μm〜70μm程度)については一対のロールベ
アリング間を走行させその間隔の変動をストレインゲー
ジにより100μm以上の節部を検出し、次いで偏光顕
微鏡で確認することにより測定する。シート,フィルム
(通常厚さは20μm〜600μm程度)については所
定の大きさにあるフィッシュアイを顕微鏡でカウントす
る。In the present invention, fish eyes are defined or measured as follows. Fish eye: Fish eye having a diameter of 100 μm or more. Fish eye is measured by running a fiber (usually having a diameter of about 20 μm to 70 μm) between a pair of roll bearings, detecting a change in the distance between the roll bearings using a strain gauge to detect a node having a diameter of 100 μm or more, and then confirming with a polarizing microscope. Measurement. For sheets and films (usually about 20 μm to 600 μm in thickness), fish eyes having a predetermined size are counted with a microscope.
【0011】また、本発明のポリウレタン弾性体の製造
方法は、パラフェニレンジイソシアナートが5〜70重
量%を占める有機ジイソシアナートと高分子ジオールを
あらかじめ反応させてプレポリマーを生成させ、次いで
該プレポリマーとビスヒドロキシエトキシベンゼンが5
〜70重量%を占める低分子ジオールを重合せしめるこ
とを特徴とし、全ジオール中の水酸基に対する全有機ジ
イソシアネート中のイソシアネート基のモル比が0.9
8〜1.02の範囲になるように重合せしめることが好
ましい。The method for producing a polyurethane elastomer according to the present invention is characterized in that a prepolymer is formed by preliminarily reacting an organic diisocyanate in which paraphenylene diisocyanate accounts for 5 to 70% by weight with a high molecular weight diol. Prepolymer and bishydroxyethoxybenzene are 5
Wherein the molar ratio of isocyanate groups in all organic diisocyanates to hydroxyl groups in all diols is 0.9.
It is preferred to polymerize so as to be in the range of 8 to 1.02.
【0012】本発明において原料として使用される有機
ジイソシアナートとしては、5〜70重量%を占めるパ
ラフィニレンジイソシアナートと一般にポリウレタン樹
脂の製造に使用される芳香族または脂肪族ジイソシアナ
ートのいずれでもよい。例えば、4,4′−ジフェニル
メタンジイソシアナート、トルエンジイソシアナート、
ナフタレン−1,5−ジイソシアナート、ポリメチレン
ポリフェニルイソシアナート、キシレンジイソシアナー
ト、2,2′−ジメチル−4,4′−ジフェニルメタン
ジイソシアナート、1,3−または1,4−ビス(イソ
シアナートメチル)ベンセン、1,3−または1,4−
ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、4,
4′−メチレンビスシクロヘキシルメタジイソシアナー
ト、イソホロンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイ
ソシアナート、シクロヘキサンジイソシアナート等の公
知のジイソシアナート及びこれらのイソシアナート類の
イソシアヌレート化変性品、カルボジイミド化変性品、
ビュレット化変性品等である。これらの有機ジイソシア
ナートは単独で用いてもよいし、2種以上を混合しても
よい。The organic diisocyanate used as a raw material in the present invention may be any of parafinylene diisocyanate occupying 5 to 70% by weight and aromatic or aliphatic diisocyanate generally used for producing polyurethane resin. May be. For example, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, toluene diisocyanate,
Naphthalene-1,5-diisocyanate, polymethylene polyphenyl isocyanate, xylene diisocyanate, 2,2'-dimethyl-4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 1,3- or 1,4-bis ( Isocyanatomethyl) benzene, 1,3- or 1,4-
Bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 4,
Known diisocyanates such as 4'-methylenebiscyclohexyl metadiisocyanate, isophorone diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, cyclohexane diisocyanate and the like, and isocyanurate-modified and carbodiimidated products of these isocyanates;
Bullet-modified products. These organic diisocyanates may be used alone or in combination of two or more.
【0013】全有機ジイソシアナートに対するパラフィ
ニレンジイソシアナートの割合は5〜70重量%にする
ことが必要である。5重量%未満であると求められる耐
熱性を得ることはできず、また70重量%をこえるとパ
ラフィニレンジイソシアナートを起因とする副反応が生
じやすくなり、フィッシュアイの少ないポリウレタン弾
性体を得ることはできない。The proportion of parafinylene diisocyanate to the total organic diisocyanate needs to be 5 to 70% by weight. If it is less than 5% by weight, the required heat resistance cannot be obtained, and if it exceeds 70% by weight, a side reaction due to parafinylene diisocyanate is liable to occur, and a polyurethane elastic body having less fish eyes is obtained. It is not possible.
【0014】高分子ジオールとしては、ポリエステルジ
オール,ポリエーテルジオール,ポリカーボネートジオ
ール,ポリエステル・エーテルジオールから選ばれた1
種または2種以上の高分子ジオールがあげられる。ポリ
エステルジオールとしては、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、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、2−メチルプロパンジオール或はそ
の他の低分子ジオールとグルタン酸,アジピン酸,ピメ
リン酸,スベリン酸,セバシン酸,テレフタル酸,イソ
フタル酸などの低分子量ジカルボン酸との縮合重合物
や、あるいはラクトンの開環重合で得たポリラクトンジ
オール、例えばポリカプロラクトングリコール,ポリプ
ロピオラクトングリコール,ポリバレロラクトングリコ
ールなどがあげられる。また、ポリエーテルグリコール
としては、例えばポリエチレンエーテルグリコール,ポ
リプロピレンエーテルグリコール,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エーテルグリ
コールなどのポリアルキレンエーテルグリコールがあげ
られる。さらに、ポリカーボネイトジオールとしては低
分子量ジオール、たとえば、1,4−ブタンジオール、
ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、オクタ
ンジオール、デカンジオールなどの脂肪族あるいは脂環
族ジオールに炭酸ジフェニルあるいはホスゲンを作用さ
せて縮合したポリカーボネイトジオールがあげられる。The high molecular diol is selected from the group consisting of polyester diol, polyether diol, polycarbonate diol and polyester ether diol.
One or more polymer diols are included. As the polyester diol, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-
Pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 2-methylpropanediol or other low molecular weight diols and low-molecular-weight substances such as glutanic acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, sebacic acid, terephthalic acid, and isophthalic acid Examples thereof include a condensation polymer with a molecular weight dicarboxylic acid, and a polylactone diol obtained by ring-opening polymerization of lactone, such as polycaprolactone glycol, polypropiolactone glycol, and polyvalerolactone glycol. Examples of the polyether glycol include polyalkylene ether glycols such as polyethylene ether glycol, polypropylene ether glycol, polytetramethylene ether glycol, and polyhexamethylene ether glycol. Further, as the polycarbonate diol, low molecular weight diols such as 1,4-butanediol,
Polycarbonate diols obtained by condensing aliphatic or alicyclic diols such as pentanediol, 1,6-hexanediol, octanediol, and decanediol with the action of diphenyl carbonate or phosgene.
【0015】これらの高分子量ジオールの平均分子量
は、通常500〜3000であり、好ましくは500〜
2500の範囲内にあるのが好ましい。平均分子量が小
さすぎると有機ジイソシアナートとの相溶性が良すぎて
生成ポリウレタンの弾性が乏しくなり、一方平均分子量
が大きすぎると有機ジイソシアナートとの相溶性が悪く
なり重合工程での混合がうまくゆかず、ゲル状物の塊が
生じたり安定したポリウレタンが得られない。The average molecular weight of these high molecular weight diols is usually from 500 to 3,000, preferably from 500 to 3,000.
It is preferably in the range of 2500. If the average molecular weight is too small, the compatibility with the organic diisocyanate is too good, and the elasticity of the produced polyurethane is poor.On the other hand, if the average molecular weight is too large, the compatibility with the organic diisocyanate becomes poor, and the mixing in the polymerization step is difficult. It does not work well, resulting in the formation of lumps of gel-like substances and the inability to obtain a stable polyurethane.
【0016】低分子ジオールとしては5〜70重量%の
ビスヒドロキシエトキシベンゼンと分子量が500未満
のものであり、エチレングリコール、プロピレングリコ
ール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタングリ
コール、3−メチルペンタングリコール、1,6−ヘキ
サンジオール、1,4−ビスヒドロキシエチルベンゼン
などの脂肪族、芳香族ジオールがあげられる。これらは
単独で用いてもよいし、2種以上を混合してもよい。The low molecular diols are those having bishydroxyethoxybenzene of 5 to 70% by weight and a molecular weight of less than 500, and include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentane glycol, Examples thereof include aliphatic and aromatic diols such as methylpentane glycol, 1,6-hexanediol and 1,4-bishydroxyethylbenzene. These may be used alone or as a mixture of two or more.
【0017】全低分子ジオールに対するビスヒドロキシ
エトキシベンゼンの割合は5〜70重量%にすることが
必要である。5重量%未満であると求められる耐熱性を
得ることはできず、また70重量%をこえるとビスヒド
ロキシエトキシベンゼンを起因とする副反応が生じやす
くなり、フィッシュアイの少ないポリウレタン弾性体を
得ることはできない。It is necessary that the ratio of bishydroxyethoxybenzene to the total low molecular weight diol be 5 to 70% by weight. If the amount is less than 5% by weight, the required heat resistance cannot be obtained, and if it exceeds 70% by weight, a side reaction due to bishydroxyethoxybenzene tends to occur, and a polyurethane elastic body having less fish eyes can be obtained. Can not.
【0018】ポリウレタン弾性体の重合方法として特公
昭43−5920号公報に記載の方法に従い、上記高分
子ジオールと低分子ジオールの混合物と有機ジイソシア
ナートを一度に反応させると、高分子ジオールと低分子
ジオールの反応性の差異により結晶性ハードセグメント
による塊状物が多数発生し、粘度もばらつきが大きい。
しかしながら、有機ジイソシアナートと高分子ジオール
を好ましくはモル比5:1〜2:1の範囲、より好まし
くは3.5:1〜2.5:1の範囲であらかじめ反応さ
せておくプレポリマー法をとることによって、1kg当
り500個以下(好ましくは200個以下)とフィッシ
ュアイを著しく減少させることができる。According to the method described in JP-B-43-5920, a mixture of the above-mentioned polymer diol and low-molecular-weight diol is reacted with an organic diisocyanate at a time. Due to the difference in reactivity of the molecular diol, a large number of lumps due to the crystalline hard segments are generated, and the viscosity also varies greatly.
However, a prepolymer method in which the organic diisocyanate and the polymer diol are reacted in advance preferably in a molar ratio of 5: 1 to 2: 1, more preferably in a range of 3.5: 1 to 2.5: 1 By taking the above, fish eyes can be remarkably reduced to 500 or less (preferably 200 or less) per kg.
【0019】また、高分子ジオール,低分子ジオール及
び有機ジイソシアナートの使用割合は、高分子ジオール
と低分子ジオールの全ジオール中の水酸基に対する有機
ジイソシアナート中のイソシアネート基のモル比(R)
で0.98〜1.02となる量の範囲内であることが好
ましい。前記R値がこの範囲からはずれると、生成ポリ
ウレタン弾性体は物性や溶融成形性の点で満足できる物
ではなかったり、ゲル状物のフィッシュアイを多数含有
するものであり、好ましくない。The ratio of the high molecular diol, the low molecular diol and the organic diisocyanate used is determined by the molar ratio (R) of the isocyanate group in the organic diisocyanate to the hydroxyl group in all the diols of the high molecular diol and the low molecular diol.
Is preferably in the range of 0.98 to 1.02. If the R value is out of this range, the resulting polyurethane elastic body is not satisfactory in terms of physical properties and melt moldability or contains many gel-like fish eyes, which is not preferable.
【0020】ポリウレタン弾性体の重合に際して、プレ
ポリマーと低分子ジオールはまず均一に混合され、次い
でスクリュー型押出機に供給される。スクリュー型押出
機としては二軸スクリュー押出機が好適に使用できる。
回転数は30〜300rpmで、重合ゾーンのシリンダ
ー温度を210〜245℃、先端押出圧20〜45kg
/cm2 で溶融重合させることにより分子量のバラツキ
が少なくかつフィッシュアイが極めて少ない高品質のポ
リウレタン樹脂が得られる。平均滞留時間は、スクリュ
ーやそのL/Dにもよるが、通常2〜20分で出口より
連続的に押出す。In the polymerization of the polyurethane elastomer, the prepolymer and the low molecular weight diol are first uniformly mixed and then supplied to a screw type extruder. A twin screw extruder can be suitably used as the screw type extruder.
The rotation speed is 30 to 300 rpm, the cylinder temperature of the polymerization zone is 210 to 245 ° C, and the tip extrusion pressure is 20 to 45 kg.
By performing melt polymerization at / cm 2 , a high-quality polyurethane resin having a small variation in molecular weight and an extremely small fisheye can be obtained. The average residence time depends on the screw and its L / D, but is usually from 2 to 20 minutes and the extrusion is continued from the outlet.
【0021】本発明によりポリウレタン弾性体或はその
繊維やフィルムチューブなどを製造する場合、必要に応
じて微粉化された着色剤,酸化防止剤,滑剤,耐候剤,
耐熱剤等公知の改質剤を押出機のポッパー口から添加し
たり、プレポリマー中に分散させることもできる。ま
た、プレポリマーと低分子ジオールを混合し高分子量化
を行う際にジブチル錫ラウラレート,N−メチルモルホ
リン等の公知の重合触媒を低分子ジオール中に分散させ
用いることもできる。When a polyurethane elastic body or its fiber or film tube is manufactured according to the present invention, a finely divided colorant, an antioxidant, a lubricant, a weathering agent,
A well-known modifier such as a heat-resistant agent can be added from the popper opening of the extruder or dispersed in the prepolymer. In addition, when a prepolymer and a low molecular weight diol are mixed to increase the molecular weight, a known polymerization catalyst such as dibutyltin laurate or N-methylmorpholine can be dispersed in the low molecular weight diol and used.
【0022】[0022]
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、耐熱性に優
れフィッシュアイが極めて少ない高品質のポリウレタン
弾性体を連続的に短時間で製造することができる。また
本発明のポリウレタン弾性体は溶融成型性に優れてお
り、特にフィッシュアイによる糸切れやフィッシュアイ
を含有した糸を用いたストッキング,水着,インナーな
ど編物製品における穴あき,緯段などを解消しうるポリ
ウレタン弾性繊維として有用である。According to the production method of the present invention, a high-quality polyurethane elastic body having excellent heat resistance and extremely few fish eyes can be continuously produced in a short time. Further, the polyurethane elastic body of the present invention is excellent in melt moldability, and particularly eliminates yarn breakage due to fish eyes and perforations and weft steps in knitted products such as stockings, swimwear, and inners using yarns containing fish eyes. It is useful as a polyurethane elastic fiber.
【0023】[0023]
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。尚、「部」は特記しない限り重量部を示す。 実施例1 アジピン酸と1,6−ヘキサンジオールの縮合重合によ
り得られたポリエステルジオール(ポリヘキサンジオー
ルアジピン酸エステル:PHA、分子量2017)6
7.30部と、4,4′−ジフェニルメタンジイソシア
ナート(MDI)11.65部、パラフィニレンジイソ
シアナート(PPDI)11.05部、をそれぞれ70
℃で溶解、PPDIに関してはフレーク状のままで80
℃に保たれた攪拌機付き調整槽にて2時間反応させプレ
ポリマーを調整した。次いで、低分子ジオールとして
1,4−ブタンジオール(1,4−BD)5.15部、
ビスヒドロキシエトキシベンゼン(BHEB)4.85
部、を用い、80℃の貯槽に準備した。それぞれの槽よ
り計量ポンプにより18.0kg/時、2.0kg/時
を連続的に供給し高速混合機で混合した後、45φ二軸
スクリュー型押出機(同方向回転)に注入し重合した。
二軸スクリュー型押出機のシリンダー温度は原料供給口
から順に、160℃,180℃,220℃,240℃,
210℃であった。スクリュー回転数150rpm、押
出圧35kg/cm2 で2.4φの2ホール口金から水
中に安定にペレタイザーでペレットを得ることが出来
た。The present invention will be described below in detail with reference to examples. In addition, “parts” indicates parts by weight unless otherwise specified. Example 1 Polyesterdiol (polyhexanediol adipate: PHA, molecular weight 2017) 6 obtained by condensation polymerization of adipic acid and 1,6-hexanediol 6
7.30 parts, 11,65 parts of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and 11.05 parts of parafinylene diisocyanate (PPDI) were each added to 70 parts.
At 80 ° C, PPDI in flake form
The reaction was carried out for 2 hours in an adjustment tank with a stirrer kept at a temperature of ° C. to prepare a prepolymer. Next, 5.15 parts of 1,4-butanediol (1,4-BD) as a low molecular weight diol,
Bishydroxyethoxybenzene (BHEB) 4.85
, And prepared in a storage tank at 80 ° C. From each tank, 18.0 kg / h and 2.0 kg / h were continuously supplied by a metering pump, mixed by a high-speed mixer, and then injected into a 45φ twin-screw extruder (rotating in the same direction) to carry out polymerization.
The cylinder temperature of the twin-screw extruder is 160 ° C, 180 ° C, 220 ° C, 240 ° C,
210 ° C. Pellets could be stably obtained in water from a 2.4φ 2-hole die at a screw rotation speed of 150 rpm and an extrusion pressure of 35 kg / cm 2 using a pelletizer.
【0024】次ぎにこのペレットを脱水,乾燥して水分
率80ppm以下とした後25φ単軸押出機を使用し、
ヘッド温度190℃で30デニール1フィラメント×8
の溶融紡糸を5日間行ったところ極めて安定にポリウレ
タン弾性繊維を得ることができた。さらに得られたポリ
ウレタン弾性体モノフィラメントについて塊状物を測定
したところ、極めて塊状物の少ないポリウレタン弾性体
であることが判った。Next, the pellets were dewatered and dried to a water content of 80 ppm or less, and then a 25φ single screw extruder was used.
30 denier 1 filament x 8 at head temperature 190 ° C
When the melt spinning was performed for 5 days, polyurethane elastic fibers could be obtained extremely stably. Further, when a lump was measured on the obtained polyurethane elastic monofilament, it was found that the lump was a polyurethane elastic body having extremely few lump.
【0025】[0025]
【表1】 [Table 1]
【0026】実施例2 二軸スクリュー型押出機のシリンダー温度を、160
℃,180℃,220℃,220℃,210℃に変更し
PHA76.52部、MDI16.05部、PPDI
1.98部、BD1.82部、BHEB3.64部、二
軸スクリュー型押出機への注入量を18.9kg/時、
1.1kg/時とする以外、実施例1と同様にしてポリ
ウレタン弾性体モノフィラメントを製造した。Example 2 The cylinder temperature of a twin screw extruder was set to 160
° C, 180 ° C, 220 ° C, 220 ° C, 210 ° C, PHA 76.52 parts, MDI 16.05 parts, PPDI
1.98 parts, BD 1.82 parts, BHEB 3.64 parts, the injection amount to the twin-screw extruder was 18.9 kg / hour,
A polyurethane elastic monofilament was produced in the same manner as in Example 1 except that the weight was 1.1 kg / hour.
【0027】実施例3 高分子ジオールをテトロヒドロフランの開環重合により
得られたポリエーテルジオール(ポリテトラメチレング
リコール:PTMG、分子量2014)を67.74
部、MDI9.63部、PPDI11.75部、BD
3.84部、BHEB7.10部、二軸スクリュー型押
出機への注入量を17.8kg/時、2.2kg/時と
する以外、実施例1と同様にしてポリウレタン弾性体モ
ノフィラメントを製造した。Example 3 67.74 of a polyether diol (polytetramethylene glycol: PTMG, molecular weight 2014) obtained by ring-opening polymerization of tetrahydrofuran from a polymer diol was used.
Parts, MDI 9.63 parts, PPDI 11.75 parts, BD
A polyurethane elastic monofilament was produced in the same manner as in Example 1 except that 3.84 parts, 7.10 parts of BHEB, and the injection amount to the twin screw type extruder were 17.8 kg / hour and 2.2 kg / hour. .
【0028】実施例4 実施例1の乾燥ペレットを押し出し機にて溶融後、24
0℃のスリットより急冷回転ドラム上に押し出し、膜厚
0.6mmのシートを製造した。このシートのフィッシ
ュアイを測定したところ1kg当たり約60個と極めて
良質なシートが得られた。Example 4 The dried pellets of Example 1 were melted by an extruder and then melted.
The sheet was extruded from a slit at 0 ° C. onto a quenching rotary drum to produce a sheet having a thickness of 0.6 mm. When the fish eye of this sheet was measured, an extremely high quality sheet of about 60 pieces per kg was obtained.
【0029】比較例1 実施例1とは異なる組成、PHA75.15部、MDI
19.41部、PPDI0.90部、BD3.79部、
BHEB0.75部、二軸スクリュー型押出機への注入
量を19.1kg/時、0.9kg/時とする以外、実
施例1と同様の方法でポリウレタン弾性繊維を得た。Comparative Example 1 A composition different from that of Example 1, 75.15 parts of PHA, MDI
19.41 parts, PPDI 0.90 parts, BD 3.79 parts,
A polyurethane elastic fiber was obtained in the same manner as in Example 1, except that 0.75 parts of BHEB and the injection amount to a twin screw extruder were 19.1 kg / hour and 0.9 kg / hour.
【0030】比較例2 実施例1とは異なる組成、PHA69.51部、MDI
9.89部、PPDI11.07部、BD4.96部、
BHEB4.57部、二軸スクリュー型押出機への注入
量を18.1kg/時、1.9kg/時とする以外、実
施例1と同様の方法でポリウレタン弾性繊維を得た。Comparative Example 2 A composition different from that of Example 1, 69.51 parts of PHA, MDI
9.89 parts, PPDI 11.07 parts, BD 4.96 parts,
A polyurethane elastic fiber was obtained in the same manner as in Example 1, except that 4.57 parts of BHEB and the injection amount to a twin screw extruder were set to 18.1 kg / hour and 1.9 kg / hour.
【0031】比較例3 PTMG76.80部、MDI15.36部、PPDI
3.05部、BD1.54部、BHEB3.99部をワ
ンショット法にて二軸スクリュー型押出機へ注入量を1
8.9kg/時、1.1kg/時とし、さらにシリンダ
ー温度を150℃,170℃,180℃,190℃,1
90℃に変更した。得られたポリウレタン弾性体を実施
例1と同様の方法によりポリウレタン弾性繊維を製造し
た。Comparative Example 3 76.80 parts of PTMG, 15.36 parts of MDI, PPDI
3.05 parts, BD 1.54 parts, and BHEB 3.99 parts were injected into the twin-screw extruder by one-shot method at an injection amount of 1
8.9 kg / h, 1.1 kg / h, and cylinder temperatures of 150 ° C, 170 ° C, 180 ° C, 190 ° C, 1
The temperature was changed to 90 ° C. A polyurethane elastic fiber was produced from the obtained polyurethane elastic body in the same manner as in Example 1.
【0032】比較例4 PTMG70.31部、MDI4.98部、PPDI1
5.07部、BD5.62部、BHEB3.32部とす
る以外は実施例4と同様にしてポリウレタン弾性シート
を製造した。Comparative Example 4 70.31 parts of PTMG, 4.98 parts of MDI, PPDI1
A polyurethane elastic sheet was produced in the same manner as in Example 4 except that 5.07 parts, BD 5.62 parts, and BHEB 3.32 parts were used.
【図1】本発明の製造方法に好適な装置例の略図であ
る。FIG. 1 is a schematic view of an example of an apparatus suitable for the production method of the present invention.
【表2】 [Table 2]
Claims (5)
リウレタン弾性体であって、用いる有機ジイソシアナー
トの5〜70重量%がパラフェニレンジイソシアナート
からなり、かつ用いる低分子量ジオールの5〜70重量
%がビスヒドロキシエトキシベンゼンからなり、200
℃における6〜9分におけるメルトインデックスに対す
る27〜30分おけるメルトインデックスの比が1.0
0〜1.01の間にあることを特徴とするポリウレタン
弾性体。1. A thermoplastic polyurethane elastomer produced by bulk polymerization, wherein 5-70% by weight of the organic diisocyanate used consists of paraphenylene diisocyanate and 5-70% by weight of the low molecular weight diol used. % Of bishydroxyethoxybenzene, 200%
The ratio of the melt index at 27 to 30 minutes to the melt index at 6 to 9 minutes at 0 ° C is 1.0.
A polyurethane elastic material which is between 0 and 1.01.
なるポリウレタン弾性繊維。2. A polyurethane elastic fiber comprising the polyurethane elastic body according to claim 1.
なるポリウレタン弾性シート。3. A polyurethane elastic sheet comprising the polyurethane elastic body according to claim 1.
70重量%を占める有機ジイソシアナートと高分子ジオ
ールをあらかじめ反応させてプレポリマーを生成させ、
次いで該プレポリマーとビスヒドロキシエトキシベンゼ
ンが5〜70重量%を占める低分子ジオールを重合せし
めることを特徴とするポリウレタン弾性体の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the paraphenylene diisocyanate is 5 to 5.
An organic diisocyanate occupying 70% by weight and a polymer diol are previously reacted to form a prepolymer,
Next, a method for producing an elastic polyurethane material, comprising polymerizing the low molecular weight diol in which the prepolymer and bishydroxyethoxybenzene account for 5 to 70% by weight.
イソシアネート中のイソシアネート基のモル比が0.9
8〜1.02の範囲になるように重合せしめることを特
徴とする請求項4記載のポリウレタン弾性体の製造方
法。5. The molar ratio of isocyanate groups in all organic diisocyanates to hydroxyl groups in all diols is 0.9.
5. The method for producing a polyurethane elastic body according to claim 4, wherein the polymerization is carried out so as to be in the range of 8 to 1.02.
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