JP2980913B2 - 吹込フィルム用法のための軟質熱可塑性ポリウレタン - Google Patents

吹込フィルム用法のための軟質熱可塑性ポリウレタン

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱可塑性ポリウレタン及びより詳しくは吹
込フィルム技法により押出すことができる軟質性線状熱
可塑性ポリウレタンエラストマーに関する。
〔技術背景〕
いくつかの熱可塑性ポリウレタンは、吹込フィルム技
法により加工され得、ここでポリウレタンの薄い管又は
“バブル”がほとんと通常、上の方に押出され、そして
押出が起こるフィルム塔の上部でのニップロールにより
破壊される。吹込フィルム技法により加工された従来の
熱可塑性ポリウレタンは、押出された管が、フィルムの
2種の厚さの層を一緒にするニップロールで破壊される
場合、粘着を避けるためにひじょうに滑性化される。さ
らに粘着する傾向を減じるために、粒状の珪藻土が、吹
込フィルム表面を自己エンボスするために時々添加さ
れ、このようにしてさらに、層間の接触を減じる。ポリ
ウレタンがより軟質化し、そしてより弾性化されるほ
ど、その表面はなお一層変性を必要とされる。たとえ
ば、85のジュロメーターA硬度を有し、そして1000MWの
ポリエーテル又はポリエステルに基づく従来のポリウレ
タンは、粘着を避けるために、ポリウレタン100部当り
ワックス2部又はそれ以上を必要とする。
いくつかの表面変性添加剤は、他の材料への吹込フィ
ルムの続く粘着性を必要とする最終使用には著しく所望
されない。例として、吹込ポリウレタンフィルムがスト
リップにされ、そして溶融接着剤により足の部分に付着
されている使い捨ておしめを挙げることができる。早い
ライン速度では、過剰の表面ワックスは、接着を妨げ
る。
アメリカ特許第2,871,218号(Schollenbergerによ
る)は、吹込フィルム技法により押出され得る従来の熱
可塑性ポリウレタンエラストマーを例示する。その中に
開示されているポリウレタンは、粘着を避けるために、
高度の潤滑を必要とし、そしてポリウレタン100部当り
ワックス2〜5部を要する。この特許に記載されている
線状ポリウレタンエラストマーは、分子量600〜1200の
ポリエステル1.0モルと4〜10個の炭素原子を含む遊離
グリコール約0.1〜2.1モル及びジフェニルジイソシアネ
ート1.1〜3.1モル(ここでジイソシアネートのモル数は
ポリエステル及び遊離グリコールのモル数の合計に等し
い)とを反応せしめることによって形成される。そのポ
リエステルは、4〜10個の炭素原子を含む直鎖脂肪族グ
リコール、たとえば1,4−ブタンジオールと、4〜10個
の炭素原子を含む脂肪族ジカルボン酸、たとえばアジピ
ン酸とを反応せしめることによって形成される、ヒドロ
キシル基を末端基とする線状ポリエステルである。遊離
グリコール連鎖延長剤はまた、好ましくは、1,4−ブタ
ンジオールであり、そしてより大まかには、4〜10個の
炭素原子を含む脂肪族グリコールである。本発明により
形成されるポリウレタンエラストマーは、満足する引張
強さ、高い伸び率及び満足のいくモジュラスを有する
が、それらはすでに指摘したように、ひじょうに潤滑で
ない場合、粘着する傾向を有する。
アメリカ特許第3,001,971号(Scottなどによる)は、
ヒドロキシル基を末端基とする脂肪族ポリエステル、ア
ルコキシジオール及び芳香族ジメソシアネート(ここで
−NCO/−OHの当量比は実質的に1:1である)から製造さ
れるもう一つのシリーズの熱可塑性ポリウレタンを記載
する。好ましいポリエステルは、上記のSchollenberger
におけるものであり、そして好ましいアルコキシジオー
ル(連鎖延長剤として作用する)は、1,4−ジ(2−ヒ
ドロキシエトキシ)ベンゼンである。
アメリカ特許第3,422,066号(Britainによる)は、硬
質及び軟質セグメントを有するポリウレタンファイバー
又はポリウレタン系が混合された、ヒドロキシル基を末
端基とするポリエステル及びグリコール連鎖延長剤の混
合物と過剰の有機ジイソシアネートとを反応せしめるこ
とによって製造される方法を記載する。そのポリエステ
ルは600〜5000の分子量を有し、そして少なくとも2種
の飽和脂肪族グリコールの混合物とジカルボン酸との反
応により製造される。連鎖延長剤は、芳香族グリコー
ル、たとえば1,4−ジ(2−ヒドロキシエトキシ)ベン
ゼン及び直鎖の脂肪族グリコールの混合物である。
ヒドロキシル基を末端基とするポリエステルと連鎖延
長剤とを過剰の有機ジイソシアネートを用いて反応せし
めることによるポリウレタンエラストマーの製造法の開
示がまた、アメリカ特許第3,012,992号(Pigottなどに
よる)に存在する。この場合、ポリエステルは、1つの
二価アルコール及び1つのジカルボン酸又はその混合物
から得られる。連鎖延長剤又は架橋剤は、好ましくは1,
4−ジ(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンである。こ
の特許のポリウレタンエラストマーは、耐荷力用途に有
用であるものとして開示されている。
上記に引用された特許は、熱可塑性ポリウレタンエラ
ストマーに基づく技術の代表であるが、しかしこの列挙
は決して十分ではない。生成物の物性が、使用される特
定の反応材料及びその割合に依存して広く異なることは
明らかである。
低滑剤レベルでの不粘着性、伸長後の低い永久歪及び
高い引裂抵抗が、弾性テープへの適用のために吹込フィ
ルム技法を通して押出されるすべてのポリウレタンエラ
ストマーにひじょうに所望される特性である。これらの
3種の性質のうちいづれかの2つが、多くの熱可塑性ポ
リウレタン組成物により満足され得る。しかしながら、
高速度加工に関して上記に指摘された欠点を有する過剰
量の滑剤を要しないで、本発明の前、これらのすべての
3種の特性を満足することは不可能であった。
〔発明の開示〕
本発明の1つの観点は、(a)次の式(I): で表わされる、ヒドロキシ基を末端基とするポリエステ
ル; (b)次の式(II): HO−Y−OH (II) で表わされる連鎖延長剤;及び (c)次の式(III): OCN−Z−NCO (III) で表わされるイソシアネートの反応生成物である新規の
ポリエステルウレタンエラストマーを提供することであ
って、ここで; (1)Aは2〜約10個の炭素原子を含むアルキレン又は
オキシジアルキレン基、又はその混合基であり、そして
Bは2〜約10個の炭素原子を含むアルキレン基又は6〜
約12個の炭素原子を含むアリーレン基、又はその混合基
であり、但し、こゝで、A又はBの少なくとも1つは混
合基であるものとし、Yは8〜約14個の炭素原子を含む
フェニレンジアルキレン又はフェニレンジオキシアルキ
レンであり、そしてZは二価の有機基であり; (2)前記ポリエステルが約1800〜約3600の分子量を有
し; (3)前記ポリエステルに対する前記連鎖延長剤のモル
比が少なくとも約0.5であり、そして (4)前記イソシアネートのモル量が、前記ポリエステ
ルと前記連鎖延長剤とのモル量の合計に実質的に等しい
ことを特徴とする。
本発明のもう1つの観点は、この後詳細に記載される
であろうような、熱可塑性ポリウレタンエラストマー10
0重量部及び滑剤1.75重量部以下(ワックス又はワック
スの混合物であり得る)を含んで成るポリマー組成物を
提供することである。
上記の熱可塑性ポリウレタンエラストマー及びポリマ
ー組成物の両者は、低い永久歪、中〜高の引裂抵抗及び
高い伸長性(すなわち高い破断点伸び)を有する比較的
軟質の材料である。ポリマー組成物はまた、実質的に非
粘着性である。ポリマー組成物は吸込フィルム技法によ
り押出され、そして弾性テープを形成するために細長く
切断され、そしてこれは、着用者の体に密着すべき衣料
品(たとえば婦人用水着、おしめ又は失禁症用衣料の脚
開口部で)にラミネートされ得る。
〔発明を実施するための最良の態様〕
本発明の熱可塑性ポリエステルウレタンエラストマー
は、交互に硬質及び軟質セグメントから構成される。硬
質セグメントは、次の式(IV): 〔式中、Y及びZは上記に定義された通りである〕で表
わされる反復単位から実質的に成る。硬質セグメント中
の反復単位の平均数はnであり、ここでnは、ヒドロキ
シル基を末端基とするポリエステルに対する連鎖延長剤
のモル比である。軟質セグメントは、実質的に次の式
(V): 〔式中、A及びBは上記に定義された通りである〕で表
わされる反復単位から成る。軟質セグメント中の反復単
位の平均数はmであり、ここでmは、数平均分子量が約
1600〜約3600であるような値を有する。記号A,B,Y,Z,m
及びnは、本発明書を通して上記のそれぞれの意味を有
するであろう。
硬質セグメントは、m,n及びYに依存して、種々の%
の合計ポリマーの構成要素である。これらの硬質セグメ
ントは周囲温度で結晶であり、そして典型的には約170
〜約200℃の最大溶融温度(Tmm)を有する広範な結晶溶
融転移温度を示す。軟質セグメントは実質的に、周囲温
度で非晶質であり、典型的には約−25〜約−40℃のガラ
ス転移温度を有する。不粘着性、低い永久歪及び中〜高
引裂抵抗(本発明のポリマーの特性を示す)のユニーク
な組合せを達成するために所望される場合、硬質及び軟
質セグメントの間に明確な程度の相分離が存在する。
軟質セグメントのマクログリコール、又はヒドロキシ
ル基を末端基とするポリエステルは、約1800〜約3600の
範囲の分子量を有するランダムに混合された、ヒドロキ
シル基を末端基とするポリエステルであり、そして少な
くとも3種のモノマー、すなわち少なくとも2種の脂肪
族グリコール及び少なくとも1種のジカルボン酸、又は
少なくとも1種の脂肪族グリコール及び少なくとも2種
のジカルボン酸の反応により形成される。好ましいグリ
コールは、アルカンジオール及びジヒドロキシジアルキ
ルエーテル(すなわち、オキシジアルカノール)、特に
直鎖のアルカンジオール及びジヒドロキシジアルキルエ
ーテル(2〜約10個の炭素原子を含む)である。代表的
なジオールは、エチレングリコール、ジエチレングリコ
ール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、
1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタジオール、2,2−ジ
メチル−1,3−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオー
ル、1,8−オクタンジオール及び1,10−ドデカンジオー
ルである。適切なジカルボン酸は、2〜約12個の炭素原
子を含む脂肪族ジカルボン酸である。代表的なジカルボ
ン酸は、琥珀酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン
酸、セバシン酸、フタル酸、イソ−フタル酸及びテレフ
タル酸である。グリコールの混合物及び単一のジカルボ
ン酸、又は単一のグリコール及びジカルボン酸の混合物
がマクログリコールを調製するために使用される場合の
いずれにせよ、混合物中のグリコール(又は酸)のモル
比は90:10〜10:90の範囲であるべきである。好ましいモ
ノマー反応体混合物は、2種のグリコール及び1種の酸
を含むものである。特に1,4−ブタンジオール及び1,6−
ヘキサンジオールの等モル量でのモノマー混合物又はエ
チレングリコール及び1,6−ヘキサンジオールの1:2のモ
ル比での混合物(アジピン酸と反応される場合)が好ま
しい。所望するポリエステルの分子量とは逆比例して異
なるモル過剰のグリコールが、当業界で良く知られてい
るように、ヒドロキシル基を末端基とするポリエステル
を得るために充填される。
連鎖延長剤は、次の一般式(II): HO−Y−OH (II) 〔式中、Yは8〜約14個の炭素原子を含むフェニレンジ
アルキレン又はフェニレンジオキシアルキレンである〕
で表わされるジヒドロキシアルキルベンゼン又はジヒド
ロキシアルコキシベンゼンである。換言すれば、基Y
は、次のような式(IV): −Alk−W−Ph−W−Alk− (VI) 〔式中、Phはフェニレン基であり、Alkは1〜約4個の
炭素原子を含むアルキレン基であり、そしてWは結合基
又は酸素原子である〕で表わされ得る。好ましい連鎖延
長剤は、Phが1,4−フェニレン基であり、そしてWが酸
素原子であるものである。代表的な連鎖延長剤として、
ヒドロキノンビス(β−ヒドロキシエチル)エーテル
〔また、1,4−ジ(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン
として知られている〕;レソルシノールビス(β−ヒド
ロキシエチル)エーテル〔また1,3−ジ(2−ヒドロキ
シエチル)ベンゼンとして知られている〕;カテコール
ビス(β−ヒドロキシエチル)エーテル(また1,2−ジ
(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼンとして知られてい
る〕;及びキシリレングリコール〔1,4−ジ(ヒドロキ
シメチル)ベンゼン及び1,2−ジ(ヒドロキシメチル)
ベンゼンの混合物である〕を挙げることができる。好ま
しい連続延長剤は、ヒドロキノンビス(β−ヒドロキシ
エチル)エーテルである。
ポリエステルマクログリコールに関連する未反応性遊
離アルカンジオール又はオキシジアルキレンジオールの
形で、少量の外来連鎖延長剤が、ポリウレタン反応に充
填される。そのような遊離ジオールの量は、典型的には
ポリエステルマクログリコールの重量の約0.25〜約0.75
である。
有機ジイソシアネート反応体は、4,4′−ジフェニル
メタンジイソシアネート(MDI);1,5−ナフタレンジイ
ソシアネート;メタ−フェニレンジイソシアネート又は
パラ−フェニレンジイソシアネートである。しかしなが
ら、好ましいジイソシアネートは、4,4′−ジフェニル
メタンジイソシアネート(MDI)である。必ずしもすべ
ての有機イソシアネートは、本発明の熱可塑性ポリウレ
タンを製造するために適切でない。たとえば、広く使用
されているトルエン2,4−ジイソシアネートであるTDI
は、適切でない。熱可塑性ポリエステルウレタンを製造
するための適切な芳香族ジイソシアネートは、当業界で
知られている;たとえばアメリカ特許第3,422,066号を
参照のこと。
たとえばトリオール及びトリイソシアネートとして2
以上の高い官能価を有する反応体は、本発明の熱可塑性
ポリウレタン又はそのポリウレタン前駆体のいづれかの
製造には使用されない。なぜならば、所望する本発明の
熱可塑性ポリウレタンは線状であり、そして架橋されな
いからである。2以上の官能価を有する反応体は、たと
え少量の不純物として存在しても、所望されない。
マクログリコールに対する連鎖延長剤のモル比は、約
0.5〜3.0であるべきである。好ましくは、そのモル比は
約0.75〜約2.0、及び最も好ましくは約1.0〜約2.0であ
る。
マクログリコール及び連鎖延長剤の混合量に対するジ
イソシアネートのモル比と同じである、ヒドロキシル基
に対するイソシアネート基の当量比は、1.00に近く、す
なわち約0.98〜約1.03であるべきである。ヒドロキシル
化合物(マクログリコール及び連鎖延長剤)又はイソシ
アネートのいずれかの過剰量は避けられるべきである。
いづれか有意な過剰量のイソシアネートを含む線状ポリ
ウレタンは、アロファネート架橋反応を受けるであろ
う。この反応は可逆的であるが、続く押出工程に不利益
である。生成物の分子量は、−NCO/−OHの当量比に依存
し、そしてこの比が1.00である場合、ランダム溶融重合
性“未加硫生地”(重合発熱量が最大温度を達成した
後、数分以内で室温に急冷された生成物)のために最大
値に達する。より高い分子量が、線状重合及び上記架橋
反応の両者を通し60〜140℃で過剰のイソシアネートを
反応せしめることによって得られる。しかしながら、1.
02比が、許容できる押出工程のために実際的な最大値で
ある。一般的に、210℃で及び3800gの添加量で10分当り
20〜50gのASTM D1238メルトインデックス流量により示
されるような高い線状分子量を有する生成物が好まし
い。これらの生成物は、約0.99〜約1.02の−NCO/−OH当
量比を用いることによって得られる。
本発明の熱可塑製ポリウレタンは、1段階法又は2段
階法(バッチ又は連続的に)のいづれかで製造され得
る。1段階ランダム溶融重合法が好ましい。すなわち、
マクログリコール、連鎖延長剤及び触媒(最大0.05%の
含水率に乾燥された)がプレブレンドされ、予熱され、
そして予熱されたジイソシアネートと共に熱ジャケット
付きの反応器に理論的に当量の割合で充填される。既知
のポリウレタン合成触媒、たとえばオクタン酸第一錫又
はジブチル錫ジラウレートが使用され得る。典型的に
は、反応体は、約110℃〜約140℃、たとえば約130℃の
温度で混合され、そして次の数分間にわたって約240℃
の温度で発熱的上昇を受けるであろう。発熱的温度上昇
(又は吸熱的)の量は、良く知られているように、ジイ
ソシアネートの量に依存する。次に、この生成物“未加
硫生地”は、シートに造形され又は伸ばされ、そして急
冷され、ここでそれは、残留イソシアネート含有物が実
質的に無くなるまで、60〜140℃で続くエージングのた
めに粒体に切断される。エージングは、温度及び使用さ
れる触媒のレベルに依存して、1時間〜6日を要する。
少量のワックス、すなわち約0.5〜約1.75phr(すなわ
ち反応体100部当りのワックスの重量部)が、エージン
グの間“未加硫生地”の粘着性を減じるために、そして
また続く吸込フィルム押出法の間、粘着する傾向を排除
するために、滑剤として作用するように反応混合物中に
含まれ得る。0.75〜1.50phrの量のワックスが特に好ま
しい。好ましいワックスは、N,N′−ジステアリル−4,
4′−ジアミノジフェニルメタンである。他方、ワック
スは、吹込フィルム押出機でマスターバッチから添加さ
れ得、この場合、ワックス要求量は、押出機の混合効率
に依存して多少、少なくてもよい。
さらに、少量の他の添加剤が存在し得る。たとえば酸
化防止剤約0.25〜約0.75phr及び紫外線安定剤約0.25〜
約0.75phrが環境保護のために反応混合物に添加され
得;珪藻土約1〜約4phrが生成物フィルムの摩擦係数を
減じるために反応体混合物に添加され得;そして色素約
0.02〜約5phrが生成物の着色又は増白のために添加され
得る。
他方、本発明の熱可塑性ポリウレタンは、二段階法で
形成され得る(但し、好ましくはない)。代表的な2段
階法において、ヒドロキシル基を末端基とするポリエス
テル及びジイソシアネートの全量が第1段階で反応器に
充填され、そしてイソシアネートを末端基とするプレポ
リマーを形成するために反応せしめられる。次に、連鎖
延長剤が添加され、そして熱可塑性ポリウレタンを形成
する条件下で(すなわち、非架橋性条件下で)、プレポ
リマーと反応せしめられる。反応体の比は、1段階法に
おけるのと同じである。水分を含まない反応体及び反応
条件は、1段階法におけるように必要とされる。
粒状形の生成物は、好ましくは上方に向かって、薄い
環状の膨脹シート(フィルム管)に溶融押出され、そし
てこのシートは、それが従来の吹込フィルム技法に従っ
て2個のニップロールにより上方に引張られるようにわ
ずかな二軸張力下で冷却される。通常、押出ダイとニッ
プロールとの間の距離は、シート又は管がこの距離を横
切るために約20〜約30秒を要するような距離である。本
発明の熱可塑性ポリウレタンは、上記の0.5〜1.75phrよ
りも多くない滑剤の助けにより、層と層との接触の前、
この20〜30秒以内に完全な不粘着性を達成するために再
結晶化することができる。
押出され、そして平面化されたフィルムは、本発明の
フィルム(弾性テープ)のストリップを得るために、当
業界で既知のスリッターを用いて、縦に切られる。これ
らのストリップは、織布又は非織布性衣料品(特にその
縁又は他の部分で着用者の体に密着すべきである)に、
従来の手段、たとえばホットメルト接着剤の使用により
ラミネートされ又は連結され得る。たとえば、本発明の
熱可塑性ポリウレタンフィルムのストリップは、婦人用
水着、子供のおしめ、及び成人の失禁症用衣料にその脚
開口部でラミネートされ得る。本発明のポリマーは、ひ
じょうに低い永久歪と共に高い伸び率を有するので、そ
れらは理想的に本発の目的のために適合する。
本発明の熱可塑性ポリウレタン組成物は、粘着に対す
る低い固有傾向、低い永久歪及び中〜高の引裂抵抗を有
する。適用者が気ずくかぎり、本発明の組成物は、この
特性のバランスを達成するための第1の熱可塑性ポリウ
レタンである。さらに、本発明のポリマーは、吹込フィ
ルム形成体において、高い伸長性(又は伸び率)、比較
的低い100%モジュラス及び比較的低い固有応力/歪の
異方性を有する。100%伸び率でのモジュラスは、350〜
750psiである。
粘着に対する低い固有傾向は、本発明の組成物の主要
な利点である。本発明の押出されたフィルムの隣接する
層が一緒に粘着又は付着する傾向がわずかに存在する
が、この傾向は、同じ方法で製造され、そして同じ組成
(但し、単一の芳香族グリコール連鎖延長剤の代わりに
脂肪族連鎖延長剤又はその連鎖延長剤の混合物を用い
る)を有する熱可塑性ポリウレタンフィルムにおけるよ
りも一層低い。フィルム形成体における本発明の組成物
は、添加される滑剤なしに直線1インチ当り10ポンド
(pli)以上を越えない擬似粘着性又は自己付着性を135
℃で有する。その刺激された粘着試験は、続いてより詳
しく記載されるであろう。
低い永久歪は、本発明の生成物のもう1つの主要利点
である。永久歪は、混合された組成物よりもむしろ通常
のポリエステルマクログリコールから製造された(すな
わち1種のグリコール及び1種の酸から製造された)、
又は本発明に使用される1種の芳香族グリコール連鎖延
長剤よりもむしろ脂肪族連鎖延長剤又は連鎖延長剤の混
合物から製造された熱可塑性ポリウレタンフィルムにお
いてよりも本発明に従って製造されたフィルムにおいて
より一層低い。特に、本発明の生成物は、この後記載さ
れる改良されたASTM引張試験法によって測定される場
合、200%の伸長の後、25%以下の初期歪、及び200%の
伸長の後、15%以下の永久歪を有する。初期歪及び永久
歪は関連する性質であり、そしていく分交換可能的に使
用されるが、初期歪は新規組成物の最も臨界的な試験を
達成するためにはより困難である。また、初期歪は、永
久歪よりもより容易に測定される。伸びに対する低い永
久歪の主な利点は、衣料の脚開口部が着用者にその衣料
を着せる工程において伸長される場合、装着の緊張性を
失わないで伸ばされ得ることである。
本発明の組成物はまた、直線1インチ当り150ポンド
以上の中〜高い引破抵抗も有する。引破抵抗はすでに開
始された引破きへの材料の抵抗である。中〜高い引破抵
抗は、二次加工及び消費者の使用の両者に不可欠であ
る。なぜならば、本発明のストリップ又はテープは、使
用される回転ナイフ又は他のスリッターによりスリット
縁にそって小さな切れ目を有することができるからであ
る。フィルムは二次加工及び使用において張力下で存在
するので、材料が中〜高い引裂抵抗を持たない場合、横
裂けがこれらの切れ目から生じる傾向がある。
本発明の組成物はまた、高度な伸長度も有する。破断
点伸びは、450%以上であり、そして多くの場合、600%
を越える。この特性は好都合である。なぜならば、それ
は、本発明の組成物のバンド又はストリップを有する衣
料が破れないでそのストリップの部位で相当に伸張され
ることを可能にするからである。
本発明の組成物はまた、典型的には100%伸び率で平
方インチ当り約400〜約600ポンド及び300%伸び率で平
方インチ当り600〜1000ポンドの範囲の比較的低い等方
性引張弾性率値(定められた伸び率での引張強さ)も有
する。低い引張弾性率値は所望される。なぜならば、そ
れらは、その弾性テープがより良好な密着のためにより
広くされることを可能にし、そして、なお、その衣料を
着用する人が必要に応じて比較的小さな力で伸ばすこと
を可能にするからである。さらに、本発明の組成物は、
溶融体からの再結晶化の比較的早い速度のために吹込フ
ィルム加工において低い固有引張異方性を示す。結果と
して、伸張特性が加工条件により最少に影響されるに過
ぎない。
例 本発明は、次の例によって例示されるが、これらは本
発明に限定するものではない。
略語 実験に使用される略語は、次の通りである: 材料 MG =マクログリコール C4 =1,4−ブタンジオール C6 =(アルカンジオールに関する)=1,6−ヘキサン
ジオール C6 =(酸に関する)=アジピン酸 C46=1,4−ブタンジオール及び1,6−ヘキサンジオー
ルの等モル混合物 CE =連鎖延長剤 BG =ベンゼングリコール〔すなわち、ヒドロキノン
ビス(β−ヒドロキシエチル)エーテル〕 TPU=熱可塑性ポリウレタン 他 Tg =軟質セグメントのガラス転移温度 Tmm=硬質セグメントの最大溶融温度(高い結晶溶融
転移温度) メルトインデックス−210℃及び3800gの負荷でのASTM D
1238。
粘着性(シミュレーション)−ポリマーを30ミルのシー
トに圧縮成形し、そして72時間熟成する。1″×6″の
ストリップをダイから切断する。そのストリップを折り
たたみ、そして1ポンドの鋼製ブロックにより1″×
2″の領域にわたって押す。それらを、135℃の一定温
度で1時間、1/2psiの一定圧力下で熟成する。1時間
後、その検体を室温に冷却し、そして1時間熟成する。
ループ端を切断し、そして引張テスターで1分間当り20
インチの速度で引き離し、直線1インチ当りポンドでの
180゜剥離強さを測定する(粘着性)。
粘着性(吹込フィルム)−空気冷却を備えた、2インチ
直経の吹込フィルムダイを供給する1〜1/2インチの実
験用押出機上で10ポンド/時の速度で上の方にポリマー
流体を溶融押出す。フィルムバブルを、空気圧によりダ
イ直径の3.5倍に膨脹し、そしてニップロールの高さを
調整し、最少の垂れ下りを存するダイからニップロール
への30秒の経過時間を付与する。2種の展開破壊バブル
をサンプリングし、そして機械方向に対して横に切断す
る。接着テープを、その破壊されたバブルのそれぞれの
側に適用し、そして層を引き離す能力を、粘着性又は不
粘着性の点から評価する。
Tg及びTm−10mgの検体を用いて第二加熱分析を通して示
差走査熱量計(DSC)上で、これらの値を決定する。検
体は、これまでの熱履歴を消すために、1分当り10℃で
(第1加熱)−100℃から250℃にプログラム化される。
次に、その検体を同じ速度で−100℃に冷却し、そし
て1分当り10℃で(第2加熱)250℃に再加熱する。
応力−歪−20インチ/分でのASTM D412。
永久歪−試験検体を用意し、試験機械に固定し、そして
ASTM D412に従って20インチ/分で200%伸長率に伸ば
す。所定の位置での試験検体のマウントを、20インチ/
分でそれらの元の位置(ゼロ伸長率)に戻す。初期の歪
(サイクル1)を、ヒステリスループの形状で存在する
応力/歪曲線の戻し脚(return leg)上のゼロ応力交点
として読む。機械がゼロ伸長に達した場合、その方向を
逆にし、そして第2の伸び/戻りサイクルを、第1と同
じ方法で行なう。初期の歪(サイクル2)を、応力が始
めに観察される伸長(又は%伸び率)として読む。永久
歪を、1回の完全な伸び/戻りサイクル、続く追加の1
分の緩和の後、試験検体の%伸び率として測定する。
引裂き−20インチ/分でのASTM D1938。
例1 この例は、連鎖延長剤としてアルカンジオールの代わ
りにヒドロキノンビス(β−ヒドロキシエチル)エーテ
ルを用いての利点を例示する。
試験及び対照実験(それぞれ1回)を、この例に従っ
て行なった。
試験組成物を次の通りに調製した: 分子量3000を有する、ヒドロキシル基を末端基とする
ポリエステルを、アジピン酸と等モル量の1,4−ブタン
ジオール及び1,6−ヘキサンジオールの混合物との反応
により(全体のジオール/酸のモル比は1.07である)調
製した。反応体を、乾燥窒素ブランケット下で反応器に
充填し、そして縮合の初期水の発生が止まるまで大気圧
下で125℃で維持した。次に、温度を高めながら真空に
し、そして必要な場合、塩化第一錫15ppmを添加し、そ
してヒドロキシルの数が36に減じられ、そして酸の数が
0.8以下に減じられるまで、縮合の追加の水を除去し、
その後、反応生成物を冷却し、そして回収した。
次に、このようにして得られたポリエステルを、ヒド
ロキノンビス(β−ヒドロキシエチル)エーテルと共に
1:1.66のモル比でブレンドし、1250の分子量を有するブ
レンドを得た。このブレンドを140℃に加熱し、そして1
20℃に加熱されている4,4′−ジフェニルメタンジイソ
シアネートの等モル量と共に反応器に充填した。またそ
の反応器にオクタン酸第一錫(触媒)150ppm、及びN,
N′−ジステアリル−4,4′−ジアミノジフェニルメタ
ン、モンタンワックス酸のエチレングリコールエステル
及びN,N′−エチレンビス−ステアルアミドから成るワ
ックス混合物(4:3:1の重量比)1phrも添加した。充填
物を充分に混合し、そして5分間、発熱反応せしめ、そ
の後、それを室温に冷却し、回収し、粒状化し、そして
60℃で6日間熟成した。得られたポリウレタンのメルト
インデックス及び残留イソシアネート含有量を、下の第
1表に示した。
粒状化された反応生成物の熱可塑性ポリウレタンを、
薄いフィルムバブルを形成するために、環状の吹込フィ
ルムダイを通して上の方に向かって溶融押出した。その
フィルムを、押出ダイからニップロールまで通過するの
に30秒を要するような速度で、ニップロールを通して上
方に延伸した。そのフィルムバブルをニップロールで平
らにし、そしてその後、縦方向に切り目を入れた。
対照を、同じ方法で行なった。但し、連鎖延長剤は1,
4−ブタンジオールであり、触媒は使用せず、そしてヒ
ドロキシル基を末端基とするポリエステル:連鎖延長剤
のモル比は1:2.2であり、そしてブレンドの分子量は100
0であった(類似するモジュラス及び硬度の熱可塑性ポ
リウレタンを得るために)。
試験及び対照組成物の両者のサンプル(押出の前取ら
れた)を、上記の試験方法に従って物理的に試験した。
結果下記の第1表に示される。
行なわれた試験は、その高められたメルトインデック
ス(より低い分子量)にもかかわらず、実際の吹込フィ
ルム評価においては、粘着する傾向を示さなかったが、
ところが対照は完全に付着した。フィルム押出機でマス
ターバッチから添加された追加の2phrのワックスは、対
照を不粘着にするために必要とされた。これは、ヒドロ
キノンビス(β−ヒドロキシエチル)エーテルが類似す
る熱可塑性ポリウレタンにおいて連鎖延長剤として1,4
−ブタンジオールよりも著しく卓越することを示す。
例2 この例は、他の類似する熱可塑性ポリマーの製造にお
いてヒドロキノンビス(β−ヒドロキシエチル)エーテ
ル、1,4−ブタンジオール及びその種々の混合物を用い
ることによって得られた種々の機械的性質を例示する。
2500の分子量を有する、混合されたテトラメチレン/
ヘキサメチレン(等モル量)のアジペートポリエステル
であるマクログリコールを、等モル量の1,4−ブタンジ
オール及び1,6−ヘキサンジオールとアジピン酸とを例
1に記載された条件下で反応せしめることによって製造
した(全体のジオール/酸のモル比は1.10であった)。
得られたマクログリコール、連鎖延長剤及び4,4′−
ジフェニルメタンジイソシアネートを、触媒の存在下で
且つ下記の第2表に示される割合で反応せしめた。滑剤
は添加されなかった。連鎖延長剤は、第2表に示される
ようにヒドロキノンビス(β−ヒドロキシエチル)エー
テル、1,4−ブタンジオール又はその混合物のいづれか
であった。第2表、実験2及び3に示される割合(2つ
の実験は混合された連鎖延長剤を用いる)は、モル割合
である。反応条件は、例1に記載された通りであった。
生成物を回収し、そして試験するために約0.030インチ
の厚さのシートに形成した。試験結果は、下記の第2表
に示される。
上記第2表の結果は、単一の連鎖延長剤としてヒドロ
キノンビス(β−ヒドロキシエチル)エーテル(実験2
及び3)又は単一の連鎖延長剤として1,4−ブタンジオ
ール(実験4)により調製されたポリウレタンサンプル
においてほとんど粘着性が存在しないことを示す。
例3 この例は、アルカンジオールの混合物の使用対ヒドロ
キシル基を末端基とするポリエステルの使用(これから
熱可塑性ポリウレタンが製造される)を示す。
2500の分子量を有する、混合されたテトラメチレン/
ヘキサメチレンアジペートポリエステルグリコールを、
例1の反応条件下で調製した。この混合されたポリエス
テル、ヒドロキノンビス(β−ヒドロキシエチル)エー
テル及び4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート
を、触媒の存在下で且つ下記の第3表に示される割合
で、例1の反応条件下で反応せしめた。これらの実験の
生成物は、NCO/OHの当量比におけるわずかな変化により
達成される、種々の分子量の表示である種々のメルトイ
ンデックスを有した。
比較熱可塑性ポリウレタンを次の通りに製造した: 2500の分子量を有するテトラメチレンアジペートポリ
エステルグリコールを、1,4−ブタンジオールとアジピ
ン酸とを例2に記載の条件下で反応せしめることによっ
て調製した。このポリエステルグリコール、ヒドロキノ
ンビス(β−ヒドロキシエチル)エーテル及び4,4′−
ジフェニルメタンジイソシアネートを、種々のメルトイ
ンデックスの生成物を得るために、例2の反応条件下で
下記の第3表に示される割合で反応せしめた。
試験生成物及び比較生成物の両者を0.030インチの厚
さのフィルムに形成し、そして試験した。結果は、下記
の第3表に示される。
第3表の結果は、混合されたポリエステルグリコール
系の卓越した伸長歪抵抗及び所望する良好な応力−歪応
力(100%モジュラスと300%モジュラスとの間のほとん
どない差異)を示す。
例4 この例は、本発明の好ましい態様を示す。
3200の分子量を有する、混合されたエチレン/ヘキサ
メチレン(当量モル量)アジペートポリエステルグリコ
ールを、例1の反応条件下で調製した(但し、全体のジ
オール/酸のモル比は1.07である)。この混合されたポ
リエステル、ヒドロキノンビス(β−ヒドロキシエチ
ル)エーテル及び4,4′−ジフェニルメタンジイソシア
ネートを、例1の反応条件下で下記の第4表に示されて
いる割合で反応せしめた。3種のメルトインデックス
(分子量)が、NCO/OH当量比のわずから変化により達成
された。
例5 例4の方法をくり返す。但し、ポリエステルは、ジエ
チレングリコール、ヘキサメチレングリコール、及びア
ジピン酸から調製される。類似する結果が得られた。
特許法に従って、好ましい態様及び最良のモードが示
されて来たが、これは発明の範囲を限定するものではな
く、むしろ例示するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭50−26597(JP,B1) 特公 昭49−48333(JP,B1)

Claims (29)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)次の式(I): 〔式中、Aは2〜10個の炭素原子を含むアルキレン又は
    オキシジアルキレン基、又はその混合基であり、そして
    Bは2〜10個の炭素原子を含むアルキレン基又は6〜12
    個の炭素原子を含むアリーレン基、又はその混合基であ
    る。但し、A又はBの少なくとも1つが混合基であるも
    のとする。そして、mは、軟質セグメント中の反復単位
    の平均数である。〕で表わされる、ヒドロキシ基を末端
    基とするポリエステル; (b)次の式(II): HO−Y−OH (II) 〔式中、Yは8〜14個の炭素原子を含むフェニレンジア
    ルキレン又はフェニレンジオキシアルキレン基である〕
    で表わされる連鎖延長剤;及び (c)次の式(III): OCN−Z−NCO (III) 〔式中、Zは二価の有機基である〕で表わされるイソシ
    アネートの反応生成物からなる熱可塑性ポリウレタンエ
    ラストマーであって、 前記ポリエステルが1800〜3600の分子量を有し; 前記ポリエステルに対する前記連鎖延長剤のモル比が少
    なくとも0.5であり、そして 前記イソシアネートのモル量が、前記ポリエステルと前
    記連鎖延長剤とのモル量の合計に等しいことを特徴とす
    るポリウレタンエラストマー。
  2. 【請求項2】前記Aがアルキレン基である請求項1記載
    のポリウレタンエラストマー。
  3. 【請求項3】前記Aがオキシジアルキレン基である請求
    項1記載のポリウレタンエラストマー。
  4. 【請求項4】前記ポリエステルに対する前記連鎖延長剤
    のモル比が0.5〜2.0である請求項1記載のポリウレタン
    エラストマー。
  5. 【請求項5】前記エラストマーが交互に硬質及び軟質セ
    グメントを有し、ここで該硬質セグメントが、次の式
    (IV): 〔式中、nは硬質セグメント中の反復単位の平均数であ
    る〕で表わされる反復単位を有し、そして前記軟質セグ
    メントが次の式(V): 〔式中、mは軟質セグメント中の反復単位の平均数であ
    る〕で表わされる反復単位を有してなる請求項1記載の
    ポリウレタンエラストマー。
  6. 【請求項6】前記エラストマーが線状ポリウレタンエラ
    ストマーである請求項1記載のポリウレタンエラストマ
    ー。
  7. 【請求項7】前記ポリエステルが少なくとも2種の脂肪
    族グリコール及びジカルボン酸の反応生成物である請求
    項1記載のポリウレタンエラストマー。
  8. 【請求項8】前記ポリエステルが2種の脂肪族グリコー
    ル及びジカルボン酸の反応生成物であり、該2種の脂肪
    族グリコールのモル比が90:10〜10:90の範囲である請求
    項7記載のポリウレタンエラストマー。
  9. 【請求項9】前記脂肪族グリコールが1,4−ブタンジオ
    ール及び1,6−ヘキサンジオールであり、そして前記ジ
    カルボン酸がアジピン酸である請求項8記載のポリウレ
    タンエラストマー。
  10. 【請求項10】前記脂肪族グリコールがエチレングリコ
    ール及び1,6−ヘキサンジオールであり、そして前記ジ
    カルボン酸がアジピン酸である請求項8記載のポリウレ
    タンエラストマー。
  11. 【請求項11】前記ポリエステルが脂肪族グリコール及
    び少なくとも2種のジカルボン酸の反応生成物である請
    求項1記載のポリウレタンエラストマー。
  12. 【請求項12】前記ポリエステルが脂肪族グリコール及
    び2種のカルボン酸の反応生成物であり、前記2種のカ
    ルボン酸のモル比が10:90〜90:10の範囲である請求項11
    記載のポリウレタンエラストマー。
  13. 【請求項13】前記脂肪族グリコールがエチレングリコ
    ールであり、そして前記ジカルボン酸がアジピン酸及び
    イソフタル酸又はテレフタル酸のいずれかである請求項
    12記載のポリウレタンエラストマー。
  14. 【請求項14】前記連鎖延長剤がヒドロキノンビス(β
    −ヒドロキシエチル)エーテルである請求項1記載のポ
    リウレタンエラストマー。
  15. 【請求項15】前記ポリエステルがエチルングリコー
    ル、1,6−ヘキサンジオール及びアジピン酸の反応生成
    物であり、前記連鎖延長剤がヒドロキノンビス(β−ヒ
    ドロキシエチル)エーテルであり、そして前記ジイソシ
    アネートが4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート
    である請求項1記載のポリウレタンエラストマー。
  16. 【請求項16】前記ポリエステルが1,4−ブタンジオー
    ル、1,6−ヘキサンジオール及びアジピン酸の反応生成
    物であり、前記連鎖延長剤がヒドロキノンビス(β−ヒ
    ドロキシエチル)エーテルであり、そして前記ジイソシ
    アネートが4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート
    である請求項1記載のポリウレタンエラストマー。
  17. 【請求項17】前記イソシアネートが4,4−ジフェニル
    メタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシア
    ネート、メタ−フェニレンジイソシアネート又はパラ−
    フェニレンジイソシアネートである請求項1記載のポリ
    ウレタンエラストマー。
  18. 【請求項18】前記イソシアネートが4,4−ジフェニル
    メタンジイソシアネートである請求項17記載のポリウレ
    タンエラストマー。
  19. 【請求項19】前記エラストマーが皮膜形成体である請
    求項1記載の熱可塑性ポリウレタンエラストマー。
  20. 【請求項20】次の物性: (a)添加される滑剤なしに135℃で直線1インチ当り1
    0ポンド(10pli)を越えない擬似粘着性; (b)200%の伸長の後、25%を越えない初期永久歪;
    及び (c)少なくとも150pliの引裂抵抗を有する請求項1記
    載の熱可塑性ポリウレタンエラストマー。
  21. 【請求項21】前記エラストマーがまた、次の物性: (a)68〜84のジュロメーター“A"硬度;及び (b)100%伸び率で350〜700psi(ポンド/インチ
    のモジュラスを有する請求項20記載の熱可塑性ポリウレ
    タンエラストマー。
  22. 【請求項22】請求項1記載の熱可塑性ポリウレタンエ
    ラストマーを製造するための方法であって、前式(I)
    のヒドロキシル基を末端基とするポリエステル、前式
    (II)の連鎖延長剤及び前式(III)のイソシアネート
    を反応せしめ(ここで前記イソシアネートのモル量は前
    記ポリエステル及び前記連鎖延長剤のモル量の合計に対
    して0.98〜1.03の当量比とする)、そして熱可塑性ポリ
    ウレタンエラストマーを回収することを含んで成る方
    法。
  23. 【請求項23】前記ポリエステルに対する前記連鎖延長
    剤のモル比が0.5〜2.0である請求項22記載の方法。
  24. 【請求項24】前記ポリエステル、前記連鎖延長剤及び
    前記イソシアネートが1段階で反応せしめられる請求項
    22記載の方法。
  25. 【請求項25】ポリマー組成物であって: (a)請求項1記載の熱可塑性ポリウレタンエラストマ
    ー100重量部;及び (b)滑剤1.75重量部以下を含んで成るポリマー組成
    物。
  26. 【請求項26】前記滑剤の量が1.50重量部より多くない
    請求項25記載のポリマー組成物。
  27. 【請求項27】前記滑剤がワックス又はその混合物であ
    る請求項25記載のポリマー組成物。
  28. 【請求項28】前記ポリエステルに対する前記連鎖延長
    剤のモル比が0.5〜2.0である請求項25記載のポリマー組
    成物。
  29. 【請求項29】エラストマー100重量部当り珪藻土1〜
    5重量部をさらに含んで成る請求項25記載のポリマー組
    成物。
JP63215361A 1987-08-31 1988-08-31 吹込フィルム用法のための軟質熱可塑性ポリウレタン Expired - Fee Related JP2980913B2 (ja)

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