JP3828084B2 - 熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低変形時の応力を低減させてゴムらしい風合いを付与し、また低剪断時の溶融粘度を上昇させることによって加工性を改良した熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、透明性、機械強度、耐磨耗性、耐油性、耐屈曲性などに優れているところから、種々の用途で使用されている。とくに原料の種類や重合比率などを適宜選択することにより、幅広い品質設計が可能である点に魅力がある。
【０００３】
しかしながら熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、他の柔軟な熱可塑性プラスチックに比べ、低変形時の応力が大きいため、ゴム的な風合いが発現しがたいという問題があった。このため熱可塑性ポリウレタンエラストマーをより柔軟にする目的で液状可塑剤を添加する方法が知られているが、時間の経過と共に成形品表面にブリードアウトし、べた付きや汚れの原因となるため広く使用するまでには至っていなかった。高分子可塑剤を用いることによってこのようなブリードアウトの問題を解決することは可能であるが、既知の処方によれば熱可塑性ポリウレタンエラストマーの特長である耐磨耗性、透明性、機械強度などが損なわれるため、未だ満足すべき改良品が得られていないのが現状であった。
【０００４】
さらに熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、融点付近の温度領域において温度変化に対する粘度の変動が大きく、押出加工やカレンダー成形時において加工機から出た直後に樹脂の垂れや変形が発生し易く、満足な成形品を得るためには非常に狭い温度範囲で加工する必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、熱可塑性ポリウレタンエラストマーの有する優れた諸物性を実質的に損なうことなく低変形時の応力を小さくし、さらに高剪断時は低粘度、低剪断時は高粘度に制御することにより加工性を改善する処方を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、熱可塑性ポリウレタンエラストマー（Ａ）１００重量部に対し、（メタ）アクリル酸含量が５〜３０重量％のエチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）５〜３０重量％とエチレン含量４０〜８０重量％、（メタ）アクリル酸エステル含量が１５〜５０重量％、一酸化炭素含量が３〜３０重量％のエチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）９５〜７０重量％とからなる組成物を過酸化物の存在下で動的に架橋することにより得られる樹脂組成物（Ｂ）を１〜５０重量部の割合で配合してなる熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられる熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、ポリイソシアネート、高分子ポリオール及び鎖伸長剤の共重合により得ることができる。ポリイソシアネートとしては、例えば脂肪族、脂環族又は芳香族のジイソシアネートであり、とくに芳香族のジイソシアネートが好適である。より具体的にはヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートのような脂肪族ジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートのような脂環族ジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニル−４，４’−ジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートのような芳香族ジイソシアネートなどを例示することができる。これらの中では、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートが最も好適である。
【０００８】
熱可塑性ポリウレタンエラストマーの原料となる高分子ポリオールとしては分子量が５００〜８０００、とくに６００〜４０００程度のポリエーテルポリオールあるいはポリエステルポリオールが好ましく用いられる。
【０００９】
ポリエーテルポリオールの具体例としては、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシヘキサメチレングリコールなどを挙げることができるが、とくにポリオキシテトラメチレングリコールが好ましい。
【００１０】
ポリエステルポリオールとしては、好ましくは脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ジオールとから誘導される脂肪族ポリエステルポリオールである。より具体的には両末端がジオール成分であるポリエチレンアジぺート、ポリテトラメチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリテトラメチレンセバケート、ポリ（ヘキサメチレングリコール−１，６−カーボネート）などを例示することができる。
【００１１】
熱可塑性ポリウレタンエラストマーの製造に用いられる鎖伸長剤としては、分子量が４００以下、好ましくは３００以下のジオール類が好適である。具体的にはエチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ビスフェノールＡ、ｐ−キシリレングリコールなどを例示することができる。
【００１２】
熱可塑性ポリウレタンエラストマーの製造に際しては、上記成分に加え、触媒、分子量調節剤等が必要に応じ適宜使用される。本発明においては、かくして得られる熱可塑性ポリウレタンエラストマーとして、１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレートが０．１〜５０ｇ／１０分、とくに０．５〜４０ｇ／１０分程度のものを使用するのが好ましく、またショアＡ硬度が８０〜９８程度のものを使用するのが好ましい。
【００１３】
本発明においては前記熱可塑性ポリウレタンエラストマーの低変形時の応力を低減させてゴムらしい風合いを付与し、また低剪断時の溶融粘度を上昇させることによって加工性を改善するために、（メタ）アクリル酸含量が５〜３０重量％のエチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）５〜３０重量％と（メタ）アクリル酸エステル含量が１５〜５０重量％、一酸化炭素含量が３〜３０重量％、好ましくは５〜２０のエチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）９５〜７０重量％とからなる組成物を過酸化物の存在下で動的に架橋して得られる樹脂組成物（Ｂ）を配合するものである。
【００１４】
上記樹脂組成物（Ｂ）の調製に使用されるエチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）は、（メタ）アクリル酸含量が５〜３０重量％、好ましくは１０〜２５重量％のエチレン共重合体であって、エチレンと（メタ）アクリル酸の２元共重合体のみならずさらに他の単量体が共重合された多元共重合体であってもよい。尚、本明細書において、（メタ）アクリル酸は、アクリル酸又はメタクリル酸を意味するものである。（メタ）アクリル酸含量が上記範囲を外れるような共重合体を使用した場合には、所望の改質効果を有する樹脂組成物（Ｂ）を得ることは難しい。共重合体（Ｂ−１）に共重合されていてもよい上記他の単量体としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルのようなビニルエステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸イソブチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチルのような不飽和カルボン酸エステルなどを例示することができる。このような他の単量体は、例えば４０重量％以下、好ましくは３０重量％以下の割合で含有されていてもよい。
【００１５】
エチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）としてはまた、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）との動的架橋における加工性及び動的架橋物の物性を考慮すると、１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレートが０．１〜５００ｇ／１０分、とくに０．５〜１００ｇ／１０分のものを使用するのが好ましい。
【００１６】
本発明で使用されるエチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）は、エチレン含量が４０〜８０重量％、好ましくは５０〜７０重量％、（メタ）アクリル酸エステル含量が１５〜５０重量％、好ましくは２０〜４０重量％、一酸化炭素が３〜３０重量％、好ましくは５〜２０重量％の共重合体である。このような重合組成の共重合体を使用することにより、熱可塑性ポリウレタンエラストマーに所望の改良効果をもたらす動的架橋物を形成することができる。上記共重合体における（メタ）アクリル酸エステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、アクリル酸デシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸イソブチルなどを例示することができる。
【００１７】
エチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）としてはまた、１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレートが０．１〜５００ｇ／１０分、とくに０．５〜１００ｇ／１０分のものを使用するのが好ましい。
【００１８】
エチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）及びエチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）は、それぞれの原料モノマーを、ラジカル開始剤を用いて高温、高圧下で共重合することによって得ることができる。
【００１９】
本発明においては、上記のようなエチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）を５〜３０重量％、好ましくは１０〜２５重量％に対し、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）を９５〜７０重量％、好ましくは９０〜７５重量％となる割合で配合した組成物を過酸化物の存在下で動的に架橋したものが使用される。動的な架橋は、上記共重合体（Ａ）及び（Ｂ）を、過酸化物とともに溶融状態で混練することによって行なわれる。
【００２０】
上記目的に好適に使用される過酸化物は、有機過酸化物であって、例えば、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、１，３−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）バレラート、ジベンゾイルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエートなどを代表例として挙げることができる。
【００２１】
上記動的な架橋においては、共重合体（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対し、過酸化物を０．０５〜２重量部程度、とくに０．１〜１．５重量部程度使用するのが好ましい。また動的架橋においては、過酸化物の分解温度によっても異なるが、１００〜２５０℃、とくに１２０〜２００℃の範囲で、０．５〜２０分、とくに１〜１０分程度混練を行うのが好ましい。動的架橋に使用される装置としては、一般の溶融混練装置であれば如何なるものでも使用することができるが、工業的には押出機を使用するのが有利である。
【００２２】
このような動的架橋により共重合体（Ａ）及び（Ｂ）が部分架橋された樹脂組成物（Ｂ）が得られる。この場合、架橋の程度が低すぎると、熱可塑性ポリウレタンエラストマーの機械強度や耐磨耗性等を損なう恐れがあり、また架橋が進みすぎると溶融流動性が損なわれて、熱可塑性ポリウレタンエラストマーと均一に混合させることが難しくなり、所望の効果を得ることが難しくなる。したがって部分架橋の程度として、メルトフローレート（１９０℃、２１６０ｇ荷重で測定）の低下率が７０％以上であることが好ましく、また同測定条件におけるメルトフローレートが、０．１〜５０ｇ／１０分、とくに０．５〜４０ｇ／１０分となるように調製することが好ましい。
【００２３】
熱可塑性ポリウレタンエラストマー（Ａ）とエチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）とエチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）の動的架橋物である樹脂組成物（Ｂ）の配合割合は所望物性によっても異なるが、熱可塑性ポリウレタンエラストマー（Ａ）１００重量部に対し、樹脂組成物（Ｂ）１〜５０重量部、好ましくは５〜３０重量部である。樹脂組成物（Ｂ）を適量配合することにより、熱可塑性ポリウレタンエラストマー（Ａ）の優れた特性、例えば透明性、機械強度、耐磨耗性、耐油性、耐屈曲性などをそれ程犠牲にすることなく、低変形時の応力を低下せしめ、また高剪断時は低粘度、低剪断時は高粘度に制御することにより加工性を改善することができる。
【００２４】
本発明においては、このような基本配合をとる限りにおいて、種々の他の重合体や添加剤を使用目的に応じ任意の量で配合することができる。かかる他の重合体として例えばポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ＡＢＳ型樹脂、ポリオレフィン、ポリアセタール、ポリアミド、ＥＰＰＭなどを例示することができる。また任意に配合可能な添加剤としては、ガラス繊維、酸化チタン、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、カーボンブラックの如き無機充填剤、酸化防止剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、帯電防止剤、顔料、染料、可塑剤、抗菌剤、発泡剤などを例示することができる。
【００２５】
本発明の熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物は、単軸押出機、二軸押出機、バンバリ−ミキサー、ロール、ニーダーなどを用いて熱可塑性ポリウレタンエラストマー（Ａ）及びエチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）とエチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）の動的架橋物である樹脂組成物（Ｂ）及び必要により任意に配合される成分を溶融混練することによって調製することができる。このようにして得られる熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物は、透明性、機械強度、耐磨耗性、耐油性、耐屈曲性が優れ、低変形時の応力が小さくゴムらしい風合いがあり、また加工性に優れており、押出成形、射出成形、インサート成形、中空成形、プレス成形、真空成形などの各種成形方法によって、糸状物、フイルム、テープ、シート、チューブ、棒状物、管状物などの単純な形状の成形品から複雑な形状の成形品まで種々の形状の成形品を製造することができる。また各種成形品の被覆材として使用することができる。例えば衣料材料、産業資材、結束材料、医療材料、車両内装材、建築・土木資材、農業資材等の用途に好適に使用できる。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。尚、実施例及び比較例において使用した原料、樹脂組成物及び物性評価方法は次の通りである。
【００２７】
１．原料
（イ）熱可塑性ポリウレタンエラストマー（Ａ）
ＴＰＵ▲１▼：商品名：ミラクトランＡＸ４Ｆ２０１１（日本ミラクトロン（株）製）
（ロ）エチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）
酸共重合体▲１▼：エチレン・メタクリル酸共重合体（メタクリル酸含量２０重量％、メルトフローレート６０ｇ／１０分）
（ハ）エチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）ＣＯ共重合体▲１▼：エチレン・アクリル酸ｎブチル・一酸化炭素共重合体（エチレン含量６２重量％、アクリル酸ｎブチル含量３０重量％、一酸化炭素含量８重量％、メルトフローレート８ｇ／１０分）
（ニ）その他ポリマー
ＥＶＡ▲１▼：エチレン・酢酸ビニル共重合体（酢酸ビニル含量４６重量％、メルトフローレート２．５ｇ／１０分）
（ホ）過酸化物
過酸化物▲１▼：２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン（商品名：ルパゾール１０１、アトケム吉富（株）製）
【００２８】
２．樹脂組成物
樹脂組成物▲１▼：Ｌ/Ｄ＝３５の二軸押出機（池貝（株）製）を用い、シリンダー温度１２０〜２００℃、バレル温度２００℃、スクリュー回転数１５０／分、押出量６ｋｇ／時、滞留時間９０秒の条件で、酸共重合体▲１▼を２０重量部、ＣＯ共重合体▲１▼を８０重量部、過酸化物▲１▼を０．０５重量部の割合で溶融混合して得たメルトフローレート１．６ｇ／１０分の樹脂組成物。
樹脂組成物▲２▼：ＣＯ共重合体▲１▼の代わりにＥＶＡ▲１▼を、また過酸化物▲１▼の使用量を０．２重量部に変えて樹脂組成物▲１▼と同様にして調製したメルトフローレート０．１ｇ／１０分の樹脂組成物。
樹脂組成物▲３▼：酸共重合体▲１▼２０重量部とＣＯ共重合体▲１▼８０重量部の組成物
樹脂組成物▲４▼：酸共重合体▲１▼２０重量部とＥＶＡ▲１▼８０重量部の組成物
【００２９】
３．物性評価方法
（イ）メルトフローレート（ＭＦＲ）：ＪＩＳ Ｋ７２１０、１９０℃、２１６０ｇ荷重にて測定した。
（ロ）硬度（ショアＡ）：ＪＩＳ Ｋ７２１５にしたがって測定した。
（ハ）引張試験：ＪＩＳ Ｋ６３０１準拠
２ｍｍ厚３号ダンベル、引張速度５００ｍｍ／分にて引張り、１００％モジュラス、３００％モジュラス、及び破断点伸び伸び破断点応力を測定した。
（ニ）キャピラリー粘度：キャピラリーレオメーター（東洋精機製作所（株）製、Ｌ／Ｄ＝３３．４、剪断速度１５．８ｓ−１〜５２６６ｓ−１、温度１８０℃）を用いて溶融流動性を測定し、剪断速度５５４０ｓ−１、２７７ｓ−１、１２．９ｓ−１での見かけ溶融粘度を評価した。
（ホ）耐摩耗性：テーバー摩耗試験（ＣＳ−１０摩耗輪、５００ｇ荷重、１００回転）を行ない、プレスシート表面を目視で観察した。
○：全く傷が付かない。 ×：摩耗輪の跡がつく。
（ヘ）透明性：３ｍｍのプレスシートを目視にて観察した。
透明：３ｍｍ厚シートを新聞紙上に置いたときに、文字を明確に判読することができる。
白濁：３ｍｍ厚シートを新聞紙上に置いたときに、文字を判読することができない。
【００３０】
［実施例１］
ＴＰＵ▲１▼９０重量部及び樹脂組成物▲１▼重量部をタンブラーで予備ブレンドした後、上述の二軸押出機を用い、シリンダー温度１２０〜２００℃、バレル温度２００℃、スクリュー回転数１５０／分、押出量６ｋｇ／時、滞留時間９０秒の条件で溶融押出しし、熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物を得、その評価を行なった。結果を表１に示す。
【００３１】
［比較例１］
実施例１において、樹脂組成物▲１▼に代えて樹脂組成物▲２▼を使用した以外は実施例１と同様にして熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物を得、その評価を行なった。結果を表１に示す。
【００３２】
［比較例２］
実施例１において、樹脂組成物▲１▼に代えて樹脂組成物▲３▼を使用した以外は実施例１と同様にして熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物を得、その評価を行なった。結果を表１に示す。
【００３３】
［比較例３］
実施例１において、樹脂組成物▲１▼に代えて樹脂組成物▲４▼を使用した以外は実施例１と同様にして熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物を得、その評価を行なった。結果を表１に示す。
【００３４】
［比較例４］
ＴＰＵ▲１▼の物性評価を行なった。結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、熱可塑性ポリウレタンエラストマーの透明性や耐摩耗性を損なうことなく低変形時の応力を小さくし、また低剪断時の粘度を高めることが可能である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、低変形時の応力を低減させてゴムらしい風合いを付与し、また低剪断時の溶融粘度を上昇させることによって加工性を改良した熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、透明性、機械強度、耐磨耗性、耐油性、耐屈曲性などに優れているところから、種々の用途で使用されている。とくに原料の種類や重合比率などを適宜選択することにより、幅広い品質設計が可能である点に魅力がある。
【０００３】
しかしながら熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、他の柔軟な熱可塑性プラスチックに比べ、低変形時の応力が大きいため、ゴム的な風合いが発現しがたいという問題があった。このため熱可塑性ポリウレタンエラストマーをより柔軟にする目的で液状可塑剤を添加する方法が知られているが、時間の経過と共に成形品表面にブリードアウトし、べた付きや汚れの原因となるため広く使用するまでには至っていなかった。高分子可塑剤を用いることによってこのようなブリードアウトの問題を解決することは可能であるが、既知の処方によれば熱可塑性ポリウレタンエラストマーの特長である耐磨耗性、透明性、機械強度などが損なわれるため、未だ満足すべき改良品が得られていないのが現状であった。
【０００４】
さらに熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、融点付近の温度領域において温度変化に対する粘度の変動が大きく、押出加工やカレンダー成形時において加工機から出た直後に樹脂の垂れや変形が発生し易く、満足な成形品を得るためには非常に狭い温度範囲で加工する必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、熱可塑性ポリウレタンエラストマーの有する優れた諸物性を実質的に損なうことなく低変形時の応力を小さくし、さらに高剪断時は低粘度、低剪断時は高粘度に制御することにより加工性を改善する処方を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、熱可塑性ポリウレタンエラストマー（Ａ）１００重量部に対し、（メタ）アクリル酸含量が５〜３０重量％のエチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）５〜３０重量％とエチレン含量４０〜８０重量％、（メタ）アクリル酸エステル含量が１５〜５０重量％、一酸化炭素含量が３〜３０重量％のエチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）９５〜７０重量％とからなる組成物を過酸化物の存在下で動的に架橋することにより得られる樹脂組成物（Ｂ）を１〜５０重量部の割合で配合してなる熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられる熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、ポリイソシアネート、高分子ポリオール及び鎖伸長剤の共重合により得ることができる。ポリイソシアネートとしては、例えば脂肪族、脂環族又は芳香族のジイソシアネートであり、とくに芳香族のジイソシアネートが好適である。より具体的にはヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートのような脂肪族ジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートのような脂環族ジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニル−４，４’−ジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートのような芳香族ジイソシアネートなどを例示することができる。これらの中では、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートが最も好適である。
【０００８】
熱可塑性ポリウレタンエラストマーの原料となる高分子ポリオールとしては分子量が５００〜８０００、とくに６００〜４０００程度のポリエーテルポリオールあるいはポリエステルポリオールが好ましく用いられる。
【０００９】
ポリエーテルポリオールの具体例としては、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシヘキサメチレングリコールなどを挙げることができるが、とくにポリオキシテトラメチレングリコールが好ましい。
【００１０】
ポリエステルポリオールとしては、好ましくは脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ジオールとから誘導される脂肪族ポリエステルポリオールである。より具体的には両末端がジオール成分であるポリエチレンアジぺート、ポリテトラメチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリテトラメチレンセバケート、ポリ（ヘキサメチレングリコール−１，６−カーボネート）などを例示することができる。
【００１１】
熱可塑性ポリウレタンエラストマーの製造に用いられる鎖伸長剤としては、分子量が４００以下、好ましくは３００以下のジオール類が好適である。具体的にはエチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ビスフェノールＡ、ｐ−キシリレングリコールなどを例示することができる。
【００１２】
熱可塑性ポリウレタンエラストマーの製造に際しては、上記成分に加え、触媒、分子量調節剤等が必要に応じ適宜使用される。本発明においては、かくして得られる熱可塑性ポリウレタンエラストマーとして、１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレートが０．１〜５０ｇ／１０分、とくに０．５〜４０ｇ／１０分程度のものを使用するのが好ましく、またショアＡ硬度が８０〜９８程度のものを使用するのが好ましい。
【００１３】
本発明においては前記熱可塑性ポリウレタンエラストマーの低変形時の応力を低減させてゴムらしい風合いを付与し、また低剪断時の溶融粘度を上昇させることによって加工性を改善するために、（メタ）アクリル酸含量が５〜３０重量％のエチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）５〜３０重量％と（メタ）アクリル酸エステル含量が１５〜５０重量％、一酸化炭素含量が３〜３０重量％、好ましくは５〜２０のエチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）９５〜７０重量％とからなる組成物を過酸化物の存在下で動的に架橋して得られる樹脂組成物（Ｂ）を配合するものである。
【００１４】
上記樹脂組成物（Ｂ）の調製に使用されるエチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）は、（メタ）アクリル酸含量が５〜３０重量％、好ましくは１０〜２５重量％のエチレン共重合体であって、エチレンと（メタ）アクリル酸の２元共重合体のみならずさらに他の単量体が共重合された多元共重合体であってもよい。尚、本明細書において、（メタ）アクリル酸は、アクリル酸又はメタクリル酸を意味するものである。（メタ）アクリル酸含量が上記範囲を外れるような共重合体を使用した場合には、所望の改質効果を有する樹脂組成物（Ｂ）を得ることは難しい。共重合体（Ｂ−１）に共重合されていてもよい上記他の単量体としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルのようなビニルエステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸イソブチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチルのような不飽和カルボン酸エステルなどを例示することができる。このような他の単量体は、例えば４０重量％以下、好ましくは３０重量％以下の割合で含有されていてもよい。
【００１５】
エチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）としてはまた、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）との動的架橋における加工性及び動的架橋物の物性を考慮すると、１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレートが０．１〜５００ｇ／１０分、とくに０．５〜１００ｇ／１０分のものを使用するのが好ましい。
【００１６】
本発明で使用されるエチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）は、エチレン含量が４０〜８０重量％、好ましくは５０〜７０重量％、（メタ）アクリル酸エステル含量が１５〜５０重量％、好ましくは２０〜４０重量％、一酸化炭素が３〜３０重量％、好ましくは５〜２０重量％の共重合体である。このような重合組成の共重合体を使用することにより、熱可塑性ポリウレタンエラストマーに所望の改良効果をもたらす動的架橋物を形成することができる。上記共重合体における（メタ）アクリル酸エステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、アクリル酸デシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸イソブチルなどを例示することができる。
【００１７】
エチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）としてはまた、１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレートが０．１〜５００ｇ／１０分、とくに０．５〜１００ｇ／１０分のものを使用するのが好ましい。
【００１８】
エチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）及びエチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）は、それぞれの原料モノマーを、ラジカル開始剤を用いて高温、高圧下で共重合することによって得ることができる。
【００１９】
本発明においては、上記のようなエチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）を５〜３０重量％、好ましくは１０〜２５重量％に対し、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）を９５〜７０重量％、好ましくは９０〜７５重量％となる割合で配合した組成物を過酸化物の存在下で動的に架橋したものが使用される。動的な架橋は、上記共重合体（Ａ）及び（Ｂ）を、過酸化物とともに溶融状態で混練することによって行なわれる。
【００２０】
上記目的に好適に使用される過酸化物は、有機過酸化物であって、例えば、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、１，３−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）バレラート、ジベンゾイルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエートなどを代表例として挙げることができる。
【００２１】
上記動的な架橋においては、共重合体（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対し、過酸化物を０．０５〜２重量部程度、とくに０．１〜１．５重量部程度使用するのが好ましい。また動的架橋においては、過酸化物の分解温度によっても異なるが、１００〜２５０℃、とくに１２０〜２００℃の範囲で、０．５〜２０分、とくに１〜１０分程度混練を行うのが好ましい。動的架橋に使用される装置としては、一般の溶融混練装置であれば如何なるものでも使用することができるが、工業的には押出機を使用するのが有利である。
【００２２】
このような動的架橋により共重合体（Ａ）及び（Ｂ）が部分架橋された樹脂組成物（Ｂ）が得られる。この場合、架橋の程度が低すぎると、熱可塑性ポリウレタンエラストマーの機械強度や耐磨耗性等を損なう恐れがあり、また架橋が進みすぎると溶融流動性が損なわれて、熱可塑性ポリウレタンエラストマーと均一に混合させることが難しくなり、所望の効果を得ることが難しくなる。したがって部分架橋の程度として、メルトフローレート（１９０℃、２１６０ｇ荷重で測定）の低下率が７０％以上であることが好ましく、また同測定条件におけるメルトフローレートが、０．１〜５０ｇ／１０分、とくに０．５〜４０ｇ／１０分となるように調製することが好ましい。
【００２３】
熱可塑性ポリウレタンエラストマー（Ａ）とエチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）とエチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）の動的架橋物である樹脂組成物（Ｂ）の配合割合は所望物性によっても異なるが、熱可塑性ポリウレタンエラストマー（Ａ）１００重量部に対し、樹脂組成物（Ｂ）１〜５０重量部、好ましくは５〜３０重量部である。樹脂組成物（Ｂ）を適量配合することにより、熱可塑性ポリウレタンエラストマー（Ａ）の優れた特性、例えば透明性、機械強度、耐磨耗性、耐油性、耐屈曲性などをそれ程犠牲にすることなく、低変形時の応力を低下せしめ、また高剪断時は低粘度、低剪断時は高粘度に制御することにより加工性を改善することができる。
【００２４】
本発明においては、このような基本配合をとる限りにおいて、種々の他の重合体や添加剤を使用目的に応じ任意の量で配合することができる。かかる他の重合体として例えばポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ＡＢＳ型樹脂、ポリオレフィン、ポリアセタール、ポリアミド、ＥＰＰＭなどを例示することができる。また任意に配合可能な添加剤としては、ガラス繊維、酸化チタン、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、カーボンブラックの如き無機充填剤、酸化防止剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、帯電防止剤、顔料、染料、可塑剤、抗菌剤、発泡剤などを例示することができる。
【００２５】
本発明の熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物は、単軸押出機、二軸押出機、バンバリ−ミキサー、ロール、ニーダーなどを用いて熱可塑性ポリウレタンエラストマー（Ａ）及びエチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）とエチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）の動的架橋物である樹脂組成物（Ｂ）及び必要により任意に配合される成分を溶融混練することによって調製することができる。このようにして得られる熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物は、透明性、機械強度、耐磨耗性、耐油性、耐屈曲性が優れ、低変形時の応力が小さくゴムらしい風合いがあり、また加工性に優れており、押出成形、射出成形、インサート成形、中空成形、プレス成形、真空成形などの各種成形方法によって、糸状物、フイルム、テープ、シート、チューブ、棒状物、管状物などの単純な形状の成形品から複雑な形状の成形品まで種々の形状の成形品を製造することができる。また各種成形品の被覆材として使用することができる。例えば衣料材料、産業資材、結束材料、医療材料、車両内装材、建築・土木資材、農業資材等の用途に好適に使用できる。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。尚、実施例及び比較例において使用した原料、樹脂組成物及び物性評価方法は次の通りである。
【００２７】
１．原料
（イ）熱可塑性ポリウレタンエラストマー（Ａ）
ＴＰＵ▲１▼：商品名：ミラクトランＡＸ４Ｆ２０１１（日本ミラクトロン（株）製）
（ロ）エチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）
酸共重合体▲１▼：エチレン・メタクリル酸共重合体（メタクリル酸含量２０重量％、メルトフローレート６０ｇ／１０分）
（ハ）エチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）ＣＯ共重合体▲１▼：エチレン・アクリル酸ｎブチル・一酸化炭素共重合体（エチレン含量６２重量％、アクリル酸ｎブチル含量３０重量％、一酸化炭素含量８重量％、メルトフローレート８ｇ／１０分）
（ニ）その他ポリマー
ＥＶＡ▲１▼：エチレン・酢酸ビニル共重合体（酢酸ビニル含量４６重量％、メルトフローレート２．５ｇ／１０分）
（ホ）過酸化物
過酸化物▲１▼：２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン（商品名：ルパゾール１０１、アトケム吉富（株）製）
【００２８】
２．樹脂組成物
樹脂組成物▲１▼：Ｌ/Ｄ＝３５の二軸押出機（池貝（株）製）を用い、シリンダー温度１２０〜２００℃、バレル温度２００℃、スクリュー回転数１５０／分、押出量６ｋｇ／時、滞留時間９０秒の条件で、酸共重合体▲１▼を２０重量部、ＣＯ共重合体▲１▼を８０重量部、過酸化物▲１▼を０．０５重量部の割合で溶融混合して得たメルトフローレート１．６ｇ／１０分の樹脂組成物。
樹脂組成物▲２▼：ＣＯ共重合体▲１▼の代わりにＥＶＡ▲１▼を、また過酸化物▲１▼の使用量を０．２重量部に変えて樹脂組成物▲１▼と同様にして調製したメルトフローレート０．１ｇ／１０分の樹脂組成物。
樹脂組成物▲３▼：酸共重合体▲１▼２０重量部とＣＯ共重合体▲１▼８０重量部の組成物
樹脂組成物▲４▼：酸共重合体▲１▼２０重量部とＥＶＡ▲１▼８０重量部の組成物
【００２９】
３．物性評価方法
（イ）メルトフローレート（ＭＦＲ）：ＪＩＳ Ｋ７２１０、１９０℃、２１６０ｇ荷重にて測定した。
（ロ）硬度（ショアＡ）：ＪＩＳ Ｋ７２１５にしたがって測定した。
（ハ）引張試験：ＪＩＳ Ｋ６３０１準拠
２ｍｍ厚３号ダンベル、引張速度５００ｍｍ／分にて引張り、１００％モジュラス、３００％モジュラス、及び破断点伸び伸び破断点応力を測定した。
（ニ）キャピラリー粘度：キャピラリーレオメーター（東洋精機製作所（株）製、Ｌ／Ｄ＝３３．４、剪断速度１５．８ｓ−１〜５２６６ｓ−１、温度１８０℃）を用いて溶融流動性を測定し、剪断速度５５４０ｓ−１、２７７ｓ−１、１２．９ｓ−１での見かけ溶融粘度を評価した。
（ホ）耐摩耗性：テーバー摩耗試験（ＣＳ−１０摩耗輪、５００ｇ荷重、１００回転）を行ない、プレスシート表面を目視で観察した。
○：全く傷が付かない。 ×：摩耗輪の跡がつく。
（ヘ）透明性：３ｍｍのプレスシートを目視にて観察した。
透明：３ｍｍ厚シートを新聞紙上に置いたときに、文字を明確に判読することができる。
白濁：３ｍｍ厚シートを新聞紙上に置いたときに、文字を判読することができない。
【００３０】
［実施例１］
ＴＰＵ▲１▼９０重量部及び樹脂組成物▲１▼重量部をタンブラーで予備ブレンドした後、上述の二軸押出機を用い、シリンダー温度１２０〜２００℃、バレル温度２００℃、スクリュー回転数１５０／分、押出量６ｋｇ／時、滞留時間９０秒の条件で溶融押出しし、熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物を得、その評価を行なった。結果を表１に示す。
【００３１】
［比較例１］
実施例１において、樹脂組成物▲１▼に代えて樹脂組成物▲２▼を使用した以外は実施例１と同様にして熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物を得、その評価を行なった。結果を表１に示す。
【００３２】
［比較例２］
実施例１において、樹脂組成物▲１▼に代えて樹脂組成物▲３▼を使用した以外は実施例１と同様にして熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物を得、その評価を行なった。結果を表１に示す。
【００３３】
［比較例３］
実施例１において、樹脂組成物▲１▼に代えて樹脂組成物▲４▼を使用した以外は実施例１と同様にして熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物を得、その評価を行なった。結果を表１に示す。
【００３４】
［比較例４］
ＴＰＵ▲１▼の物性評価を行なった。結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
【発明の効果】
本発明によれば、熱可塑性ポリウレタンエラストマーの透明性や耐摩耗性を損なうことなく低変形時の応力を小さくし、また低剪断時の粘度を高めることが可能である。
Claims (1)
- 熱可塑性ポリウレタンエラストマー（Ａ）１００重量部に対し、（メタ）アクリル酸含量が５〜３０重量％のエチレン・（メタ）アクリル酸共重合体（Ｂ−１）５〜３０重量％とエチレン含量４０〜８０重量％、（メタ）アクリル酸エステル含量が１５〜５０重量％、一酸化炭素含量が３〜３０重量％のエチレン・（メタ）アクリル酸エステル・一酸化炭素共重合体（Ｂ−２）９５〜７０重量％とからなる組成物を過酸化物の存在下で動的に架橋して得られる樹脂組成物（Ｂ）を１〜５０重量部の割合で配合してなる熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物。
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