JP3443821B2 - 熱可塑性ポリウレタンエラストマーの製造方法 - Google Patents

熱可塑性ポリウレタンエラストマーの製造方法

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誠樹 鈴木
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は有機フィラー含有ポリオ
ールを使用した熱可塑性ポリウレタンエラストマーの製
造方法に関する。さらに詳しくは、ジウレア化合物を分
散させたポリオールを使用した熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマーの製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】熱可塑性ポリウレタンエラストマー等の
ポリウレタンを強化、もしくは耐ブロッキング性向上の
ために、粉末状のフィラーを充填することは公知であ
り、例えば、ガラス、シリカ等の強化フィラー、ステア
リルアミン、ステアリルウレタンなどの内部離型剤、白
亜、ケイソウ土のような無機ブロッキング防止剤を添加
することが一般に知られている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術で熱可塑性ポリウレタンエラストマーなどのポリウ
レタンに粉末状のフィラーを充填した場合、一般に強度
は増加するが、伸びなどは低下する。これはウレタン樹
脂とフィラーの接着がよくないためと考えられる。その
ため、フィラーを脂肪酸類、シランカップリング剤、チ
タネートなどで表面処理することによって物性維持する
ことが試みられているが、十分でない。 【0004】また、無機ブロッキング防止剤の添加は付
着水分による耐加水分解性の低下などにより、熱可塑性
ポリウレタンエラストマーの劣化を及ぼすことがある。 【0005】また、フィラー用のポリウレアを製造する
場合、例えば適当な溶媒中で製造したポリウレアと、別
に溶媒中で製造したポリウレタンとを任意の配合で混ぜ
合わせる方法が一般的に知られている。しかし、この方
法は製造工程が複雑なため工業的な製造方法とはいえな
い。また、ポリオール中でポリウレアを製造する方法も
既に知られているが、これらの多くはポリウレタンの2
0重量%以上がポリアミンとポリイソシアネートからな
るポリウレアであり、少ないフィラー量で良好な物性が
得られない。これはポリウレタンとポリウレアを別々に
製造する方法でも同様である。 【0006】本発明は比較的少ないフィラー量でも良好
な物理特性が得られ、伸び等を大きく損なうことなく強
化され、かつ耐ブロッキング性に優れた熱可塑性ポリウ
レタンエラストマーを提供することを目的とする。 【0007】 【問題を解決するための手段】本発明者らはこのような
従来の問題点を解決するため鋭意検討した結果、ポリオ
ール中においてジイソシアネート化合物と芳香族モノア
ミンを反応させて得られるジウレア化合物分散ポリオー
ルを使用することにより、比較的少ないフィラー量でも
良好な物理が得られ、伸び等の性質を大きく損なうこと
なく強化され、かつ耐ブロッキング性に優れた熱可塑性
ポリウレタンエラストマーが得られることを見いだし、
本発明を完成した。本発明はすなわち、ポリオール
(A)、ポリイソシアネート(B)及び鎖延長剤(C)
を用いて熱可塑性ポリウレタンエラストマーを製造する
方法において、ポリオール(A)が、ポリオール中で芳
香族モノアミンとジイソシアネート化合物との反応から
得られるジウレア化合物を0.1〜20重量%含むこと
を特徴とする熱可塑性ポリウレタンエラストマーの製造
方法を提供するものである。 【0008】ジウレア化合物分散ポリオール製造用に用
いるポリオールは、250〜3000の当量を有するポ
リエステルジオール又はポリエーテルジオールである。
特に好ましいのはポリエステルポリオールである。 【0009】ポリエステルポリオールとしては例えば、
エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチ
レングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,
3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、テトラ
メチレングリコール、ヘキサメチレングリコール等のグ
リコールとカルボン酸とを縮合反応させて得られるもの
であり、該カルボン酸としては、アジピン酸、コハク
酸、グルタル酸、ピメリン酸、セバシン酸、アゼライン
酸、ドデカン酸、フマール酸、テレフタル酸、イソフタ
ル酸、マレイン酸、フタール酸等が挙げられる。 【0010】ポリエーテルポリオールとしては例えば、
エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレ
ングリコール、ジプロピレングリコール等のグリコール
類にエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のア
ルキレンオキサイドを附加重合させたものが挙げられ
る。 【0011】本発明に用いるポリイソシアネート(B)
は例えば、芳香族ポリイソシアネートとしては、2,4
−又は2,6−トルエンジイシシアネート、ジフェニル
メタンジイソシアネート、p−フェニレンジイシシアネ
ート、キシリレンジイソシアネート、及びこれらの混合
物が挙げられる。また、ジフェニルメタンジイソシアネ
ート及びそのプレポリマー又はその擬プレポリマーの誘
導体も有効である。脂肪族系ポリイソシアネートとして
は、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイ
ソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、前記
の芳香族ポリイソシアネートの水素化誘導体が挙げられ
る。更に0.5〜30重量%のNCO含量の脂肪族系ポ
リイソシアネートのプレポリマー及び擬プレポリマーも
有効である。 【0012】本発明に用いる鎖延長剤(C)としては、
31〜250の当量の例えば、エチレングリコール、ジ
エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3ー
ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘ
キサンジオール、3−メチル−1,5ペンタンジオー
ル、ネオペンチルグリコール等の脂肪族ジオール、ある
いは、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シク
ロヘキサンジメタノール等の脂環族ジオールが挙げられ
る。 【0013】本発明に用いる芳香族モノアミンはアミノ
基以外の置換基が無いか、もしくはメタ置換されている
もの、例えばアニリン、メタクロロアニリン、メタブロ
モアニリン、メタトルイジン、及びこれらの混合物が挙
げられる。 【0014】芳香族モノアミンとジイソシアネート化合
物の配合比は芳香族モノアミン1モルに対しジイソシア
ネート化合物0.1〜1.0モル、好ましくは0.4〜
0.6モル、さらに好ましくは0.3〜0.5モルであ
る。ジウレア化合物はジイソシアネート化合物1分子に
対し芳香族モノアミン2分子が反応して生成する。生成
したジウレア化合物は凝集して平均長さ10ミクロンメ
ーター以下、平均アスペクト比が4以上の粒子となる。
この粒子の融点は、200℃を超える。この反応はポリ
オール中で行われることにより、ジウレア粒子が分散し
たポリオールが得られる。 【0015】ジウレア化合物の製造に用いるジイソシア
ネート化合物は、例えば、ジフェニルメタンジイソシア
ネート、ジフェニルメタンジイソシアネートの水素化
物、イソホロンジイソシアネート及びこれらの混合物が
挙げられる。特に好ましいジウレア化合物はアニリンと
4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、
MDIと略す。)の反応生成物である。 【0016】本発明のジウレア化合物分散ポリオールは
ポリオール100重量部に対し芳香族モノアミン0.0
5〜5.0重量部の比率で含有する混合物を約60℃で
30分間攪拌し、ジイソシアネート化合物を芳香族モノ
アミン1モルに対し0.1〜1.0モルの割合で添加し
1時間以上攪拌させ、ポリオール中で芳香族モノアミン
とジイソシアネート化合物を反応させることにより得ら
れる。 【0017】ポリオール(A)は前記のジウレア化合物
分散ポリオール単独又はジウレア化合物分散ポリオール
とその他のポリオールの混合物からなる。ポリオール
(A)中のジウレア化合物は0.1〜20重量%含まれ
るのが好ましい。0.1重量%未満の場合はフィラーと
しての効果が発揮されず、20重量%を超えるとジウレ
ア化合物分散ポリオールの粘度が上昇し作業が困難とな
る。ジウレア化合物分散ポリオールと併用して用いる他
のポリオールとしては、前記記載の250〜3000の
当量を有するポリエステルポリオール及びポリエーテル
ポリオールが挙げられる。 【0018】ポリイソシアネート(B)はジウレア化合
物分散ポリオール中の活性水素1.0モルに対しNCO
基0.8〜1.5モル、好ましくは0.95〜1.20
モルの割合で反応させる。 【0019】本発明における熱可塑性ポリウレタンエラ
ストマーの製造方法としては、ワンショット法とプレポ
リマー法がある。いづれの方法もバッチ方式、連続方式
が可能である。バッチ方式の場合、反応中の樹脂あるい
はプレポリマーの粘度が非常に高くなるため、強力な攪
拌力を備えた双腕型ニーダーによる製造が好ましい。こ
のような製造方法は、特公昭56−43245号に記載
されている。連続方式の場合は、連続静置重合(特公昭
43−5920号公報)や多軸押出機による方法(特公
昭56−5244号公報)等を用いることができる。 【0020】本発明の熱可塑性ポリウレタンエラストマ
ーには、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可
塑剤、帯電防止剤、顔料剤等の添加剤を加えることもで
きる。 【0021】 【発明の効果】本発明により比較的少ない有機フィラー
量でも他の物性を大きく損なうことなく、強度の大きい
熱可塑性ポリウレタンエラストマーを得ることができ
る。また、本発明により得られる熱可塑性ポリウレタン
エラストマーは耐ブロッキング性に優れている。更にポ
リオール中でフィラーを製造するため、工程の簡略化が
可能となった。更に、本発明の熱可塑性ポリウレタンエ
ラストマーは優れた性能を有するので、シート、フィル
ム及びチューブ等のような薄肉成形物品、例えば自動車
部品等に用いることができる。 【0022】 【実施例】本発明について実施例および比較例により詳
細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定される
ものではない。なお、実施例および比較例の「部」は
「重量部」、「%」は「重量%」を意味する。 【0023】実施例1 分子量1000のブチレンアジペート系ポリエステルジ
オール(日本ポリウレタン工業製,N−4055)73
7.8部とアニリン4.3部を混合し、MDI(日本ポ
リウレタン工業製,ミリオネートMT)を5.7部加え
て攪拌するとジウレア化合物1.3%を含有する白色の
ジウレア化合物分散ポリオールが得られた。双腕型ニー
ダー(森山製作所製,型式:S15−5)を使用して該
ポリオール747.8部と1,4−ブタンジオール(以
下、1,4−BGと略す。)65.8部およびMDI
186.4部を混合することによりジウレア化合物1.
0%を含有する熱可塑性ポリウレタンエラストマーが得
られた。(1,4-BG/N-4055モル比=1.0 ,NCO/OHモル比=
1.02) 。 【0024】実施例2〜6 実施例1と同様な方法で熱可塑性ポリウレタンエラスト
マーを合成した。組成を表1に示す。 【0025】 【表1】【0026】実施例1〜6で得られた熱可塑性ポリウレ
タンエラストマーを押出し機(クリエイトプラスチック
製,型式:CR50−25型)によりペレット化し、射
出成形機(東洋機械金属製,型式:TM−130G2)
で成形することにより120×120×2mmの熱可塑
性ポリウレタンエラストマーシートが得られた。 【0027】実施例1〜6で得られた熱可塑性ポリウレ
タンエラストマーの物性を表2に示す。 【0028】 【表2】 【0029】比較例1〜5 無機フィラーとしてシリカ(日本シリカ工業製,ニップ
シール)を充填した熱可塑性ポリウレタンエラストマー
を実施例1と同様な方法で合成した。組成を表3に示
す。 【0030】 【表3】 【0031】比較例1〜5で得られた熱可塑性ポリウレ
タンエラストマーの物性を表4に示す。 【0032】 【表4】 【0033】実施例7〜8および比較例7〜10 分子量2000のブチレンアジペート系ポリエステルジ
オール(日本ポリウレタン工業製,N−4012)をメ
インポリオールとして熱可塑性ポリウレタンエラストマ
ーを実施例1と同様に合成し、物性を測定した。組成を
表5、物性を表4に示す。 【0034】 【表5】 【0035】 【表6】【0036】〔物性の測定〕 物性 :JIS K 7311に基づいて行
った。 耐ブロッキング性:シートを2枚重ね、荷重を7g/cm
2 かけて100℃の乾燥器に3日間放置した後、シート
を手により剥がしてその剥がれ具合いを判定した。 判定基準; ○ ほとんど抵抗なく剥がれる。 × かなり抵抗がある。もしくは剥がれない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 75/00 - 75/16 C08G 18/00 - 18/87

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ポリオール(A)、ポリイソシアネート
    (B)及び鎖延長剤(C)を用いて熱可塑性ポリウレタ
    ンエラストマーを製造する方法において、ポリオール
    (A)が、ポリオール中で芳香族モノアミンとジイソシ
    アネート化合物との反応から得られるジウレア化合物を
    0.1〜20重量%含むことを特徴とする熱可塑性ポリ
    ウレタンエラストマーの製造方法。
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