JP5507075B2 - 熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物および成形品 - Google Patents

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Description

本発明は、熱可塑性ポリウレタンを含有する熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物およびその成形品に関する。
イソシアネート成分として、脂環族ポリイソシアネートを含有する熱可塑性ポリウレタン(以下、TPUと略する。)は、透明性を有し、耐黄変性および耐光性に優れるため、自動車内装品、建築資材、フィルムなどの各種成形品に用いられている。
しかるに、脂環族ポリイソシアネートを含有するTPUは、汎用のジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を含有するTPUに比べて、フィルムなどの柔軟な成形品を成形する場合には、TPUの流動性、および、成形金型などからの離型性が不十分であり、生産効率が低下するという不具合がある。具体的には、成形後の固化に長時間要する、あるいは、フィルムにタック(べとつき感)が生じるという不具合がある。
一方、流動性や離型性の向上を目的として、TPU組成物が提案されている。
例えば、TPUとワックス(例えば、ステアリン酸エステル、モンタン酸エステルなどの脂肪族エステル、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミドなどの脂肪族アミド、脂肪族エステルアミド、ポリエチレンワックスなど)とを溶融混練して得られるTPU組成物が提案されている。(例えば、特許文献1および特許文献2参照。)。
また、TPUと、平均分子量が1000〜10000のポリエチレンワックスを溶融混練して得られるTPU組成物が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
特開平10−158502号公報 特開2002−179907号公報 特開2002−336382号公報
しかし、特許文献1〜3に記載のTPU組成物は、成形性(例えば、流動性、離型性など)の向上を図れるものの、得られる成形品の力学物性(例えば、引張強度など)が十分でないという不具合がある。また、時間の経過とともに、ワックスが成形品からブリードしやすく、成形品の意匠性を損なうという不具合もある。
本発明の目的は、力学物性および意匠性に優れる成形品を、生産効率よく成形することのできる熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物、および、その熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物から成形される成形品を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物は、イソシアネート成分として1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを含有する熱可塑性ポリウレタンと、JIS K7112(1999)の密度こうばい管法に準拠して測定した密度が890〜980kg/mであり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定した標準ポリエチレン換算の数平均分子量が700〜4000であり、かつ、下記式(1)を満たすポリエチレンワックスとを含有することを特徴としている。
式(1):B≦0.0075×K
(式中、Bは、前記ポリエチレンワックスに含有される標準ポリエチレン分子量20000以上の成分の含有割合(単位:重量%)を示す。Kは、140℃における前記ポリエチレンワックスの溶融粘度(単位:mPa・s)を示す。)
また、本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物では、前記ポリエチレンワックスが、前記熱可塑性ポリウレタン100重量部に対して、0.01〜5重量部含有されていることが好適である。
また、本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物では、前記ポリエチレンワックスが、さらに、下記式(2)を満たすことが好適である。
式(2):A≦230×K(−0.537)
(式中、Aは、前記ポリエチレンワックスに含有される標準ポリエチレン分子量1000以下の成分の含有割合(単位:重量%)を示す。Kは、140℃における前記ポリエチレンワックスの溶融粘度(単位:mPa・s)を示す。)
また、本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物では、前記ポリエチレンワックスが、メタロセン系触媒が用いられる重合反応により得られることが好適である。
さらに、本発明の成形品は、上記熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物から成形されていることを特徴としている。
本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物によれば、成形時の溶融性(流動性)および成形後の成形金型からの離型性に優れ、意匠性および力学物性に優れる成形品を、生産効率よく成形することができる。そのため、本発明の成形品は、力学物性および意匠性に優れる。
本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物は、熱可塑性ポリウレタンと、ポリエチレンワックスとを含有している。
本発明において、熱可塑性ポリウレタンは、イソシアネート成分、ポリオール成分および鎖伸長剤を少なくとも反応させて得られる。
本発明において、イソシアネート成分は、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを含有しており、例えば、イソシアネート基の総モル数に対して、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を、50モル%以上、好ましくは、70モル%以上、さらに好ましくは、80モル%以上、とりわけ好ましくは、90モル%の割合で含有している。最も好ましくは、100モル%含有している。
1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンには、シス−1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(以下、シス1,4体とする。)、および、トランス−1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(以下、トランス1,4体とする。)の立体異性体があり、本発明では、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンは、トランス1,4体を、好ましくは、50重量%以上、さらに好ましくは、70重量%、とりわけ好ましくは、80重量%以上含有する。最も好ましくは、90重量%含有している。
1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンは、例えば、特開平7−309827号公報に記載される冷熱2段法(直接法)や造塩法、あるいは、特開2004−244349号公報や特開2003−212835号公報などに記載されるホスゲンを使用しない方法などにより、製造することができる。
また、イソシアネート成分として、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとともに、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを除く脂環族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネートを併用することもできる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、2,4−トリレンジイソシアネートおよび2,6−トリレンジイソシアネート、ならびにこれらトリレンジイソシアネートの異性体混合物、4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4´−ジフェニルメタンジイソシアネートおよび2,2´−ジフェニルメタンジイソシアネート、ならびにこれらジフェニルメタンジイソシアネートの任意の異性体混合物、トルイレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートなどが挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、エチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、ノナメチレンジイソシアネート、2,2´−ジメチルペンタンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ブテンジイソシアネート、1,3−ブタジエン−1,4−ジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカメチレントリイソシアネート、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネナトメチルオクタン、2,5,7−トリメチル−1,8−ジイソシアネート−5−イソシアネナトメチルオクタン、ビス(イソシアナトエチル)カーボネート、ビス(イソシアナトエチル)エーテル、1,4−ブチレングリコールジプロピルエーテル−ω,ω´−ジイソシアネート、リジンイソシアネナトメチルエステル、リジントリイソシアネート、2−イソシアネナトエチル−2,6−ジイソシアネートヘキサノエート、2−イソシアナトプロピル−2,6−ジイソシアネートヘキサノエート、ビス(4−イソシアネート−n−ブチリデン)ペンタエリスリトールなどが挙げられる。
脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、トランス、トランス−、トランス、シス−、およびシス、シス−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートおよびこれらの混合物、1,3−または1,4−シクロヘキサンジイソシアネートおよびこれらの混合物、1,3−または1,4−ビス(イソシアナトエチル)シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、2,2´−ジメチルジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、2,5−ジイソシアネナトメチルビシクロ〔2,2,1〕−ヘプタン、その異性体である2,6−ジイソシアネナトメチルビシクロ〔2,2,1〕−ヘプタン、2−イソシアネナトメチル2−(3−イソシアナトプロピル)−5−イソシアネナトメチルビシクロ−〔2,2,1〕−ヘプタン、2−イソシアネナトメチル−2−(3−イソシアナトプロピル)−6−イソシアネナトメチルビシクロ−〔2,2,1〕−ヘプタン、2−イソシアネナトメチル3−(3−イソシアナトプロピル)−5−(2−イソシアナトエチル)−ビシクロ−〔2,2,1〕−ヘプタン、2−イソシアネナトメチル3−(3−イソシアナトプロピル)−6−(2−イソシアネナトエチル)−ビシクロ−〔2,2,1〕−ヘプタン、2−イソシアネナトメチル2−(3−イソシアナトプロピル)−5−(2−イソシアナトエチル)−ビシクロ−〔2,2,1〕−ヘプタン、2−イソシアネナトメチル2−(3−イソシアナトプロピル)−6−(2−イソシアナトエチル)−ビシクロ−〔2,2,1〕−ヘプタンなどが挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3−または1,4−キシリレンジイソシアネートおよびこれらの混合物、テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。
また、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物の紡糸、フィルム成形に関わる成形性を損なわない範囲で、これらポリイソシアネートのイソシアヌレート、アロファネート、ビュレット、カルボジイミド、オキサジアジントリオンおよびウレトジオン変性体などのポリイソシアネート変性体を併用することもできる。
さらに、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物から成形される成形品の物性を損なわない範囲で、モノイソシアネートを併用することもできる。モノイソシアネートとしては、例えば、メチルイソシアネート、エチルイソシアネート、n−ヘキシルイソシアネート,シクロヘキシルイソシアネート、2−エチルヘキシルイソシアネート、フェニルイソシアネート、ベンジルイソシアネートなどが挙げられる。
1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと併用できるポリイソシアネートとして、好ましくは、2,4−トリレンジイソシアネートおよび2,6−トリレンジイソシアネート、ならびにこれらトリレンジイソシアネートの異性体混合物、イソホロンジイソシアネート、4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,3−または1,4−キシリレンジイソシアナート(XDI)およびこれらの混合物、前記したジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水添MDI)およびこれらの混合物、ナフタレンジイソシアネート(NDI)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、2,5−ジイソシアネナトメチルビシクロ〔2,2,1〕−ヘプタン、その異性体である2,6−ジイソシアネナトメチルビシクロ〔2,2,1〕−ヘプタン(NBDI)、およびこれらのポリイソシアネートの変性体が挙げられる。
なお、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンには、シス−1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(以下、シス1,3体とする。)、および、トランス−1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(以下、トランス1,3体とする。)の立体異性体があり、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと併用する場合には、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンは、トランス1,3体を、好ましくは、50重量%以上、さらに好ましくは、70重量%、とりわけ好ましくは、90重量%以上含有する。
本発明において、ポリオール成分として、例えば、高分子量ポリオールが挙げられる。
高分子量ポリオールは、水酸基を1分子中に2つ以上有し、数平均分子量が、例えば、400〜5000、好ましくは、1400〜3000、さらに好ましくは、1500〜2500であり、その水酸基価が、例えば、10〜125mgKOH/gの化合物である。なお、ポリオール成分の数平均分子量は、ポリオール成分の水酸基当量(JIS K 1557−1(2007)から求められる。)および平均官能基数から算出することができる。
高分子量ポリオールとしては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリオキシアルキレンポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなどが挙げられる。
ポリオキシアルキレンポリオールは、例えば、低分子量ポリオールまたは低分子量ポリアミンを開始剤とする、アルキレンオキサイドの付加重合物である。
アルキレンオキサイドとしては、例えば、プロピレンオキサイド、エチレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイドなどが挙げられる。また、これらアルキレンオキサイドは、単独使用または2種類以上併用することができる。また、これらのうち、好ましくは、プロピレンオキサイド、エチレンオキサイドが挙げられる。
また、ポリオキシアルキレンポリオールは、その分子末端の1級水酸基化率が、例えば、少なくとも50モル%であり、好ましくは、70モル%である。ポリオキシアルキレンポリオールの分子末端の1級水酸基化率が上記値であれば、ポリイソシアネートとの反応完結率を向上させることができる。
ポリオキシアルキレンポリオールを調製するための触媒としては、例えば、特許第3905638号公報記載のホスファゼニウム化合物を触媒が挙げられる。このような触媒を用いてポリオキシアルキレンポリオールを調製すれば、モノオール副生量が少ないポリオキシアルキレンポリオールを得ることができる。
さらに、ポリオキシアルキレンポリオールとして、例えば、エチレンオキサイドの開環重合によるポリエチレングリコールも使用できる。ポリエチレングリコールを用いることにより、熱可塑性ポリウレタン樹脂に透湿性を付与することができる。
なお、低分子量ポリオールは、水酸基を2つ以上有する数平均分子量60〜400未満の化合物であって、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,2−ブチレングリコール、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、アルカン(7〜22)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、ジプロピレングリコール、1,3−または1,4−シクロヘキサンジメタノールおよびそれらの混合物、1,4−シクロヘキサンジオール、アルカン−1,2−ジオール(C17〜20)、水素化ビスフェノールF、水素化ビスフェノールA、1,4−ジヒドロキシ−2−ブテン、p−キシリレングリコール、ビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレート、ビス(2−ヒドロキシエチル)イソフタレート、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,3−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、レゾルシン、ヒドロキノン、2,2´−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,6−ジメチル−1−オクテン−3,8−ジオール、3,9−ビス(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカン、ビスフェノールF、ビスフェノールAなどの2価アルコール、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパンなどの3価アルコール、例えば、テトラメチロールメタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、D−ソルビトール、キシリトール、D−マンニトール、D−マンニットなどの水酸基を4つ以上有する多価アルコールなどが挙げられる。
また、低分子量ポリアミンとしては、例えば、エチレンジアミンなどの脂肪族ジアミン、例えば、トリレンジアミンなどの芳香族ジアミンなどが挙げられる。
なお、ポリオキシアルキレンポリオールの数平均分子量は、好ましくは、200〜8000、さらに好ましくは、500〜5000である。
ポリテトラメチレンエーテルグリコールとしては、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合により得られる開環重合物や、テトラヒドロフランの重合単位に上記した2価アルコールを共重合した非晶性(常温液状)ポリテトラメチレンエーテルグリコールなどが挙げられる。
なお、ポリテトラメチレンエーテルグリコールの数平均分子量は、好ましくは、250〜4000、さらに好ましくは、250〜3000である。
ポリエステルポリオールとしては、例えば、上記した低分子量ポリオールと多塩基酸とを、公知の条件下、反応させて得られる重縮合物が挙げられる。
多塩基酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、グルタール酸、アジピン酸、1,1−ジメチル−1,3−ジカルボキシプロパン、3−メチル−3−エチルグルタール酸、アゼライン酸、セバチン酸、その他の脂肪族ジカルボン酸(炭素数11〜13)、スベリン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸、エイコサン二酸、メチルヘキサン二酸、シトラコン酸、水添ダイマー酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トルエンジカルボン酸、ダイマー酸、ヘット酸などのカルボン酸、および、それらカルボン酸から誘導される酸無水物、酸ハライド、リシノレイン酸、12−ヒドロキシステアリン酸などが挙げられる。
低分子量ポリオールと多塩基酸との重縮合物として、具体的には、ポリ(エチレンブチレンアジペート)ポリオール、ポリ(エチレンアジペート)ポリオール、ポリ(エチレンプロピレンアジペート)ポリオール、ポリ(プロピレンアジペート)ポリオール、ポリ(ブチレンヘキサンアジペート)ポリオール、ポリ(ブチレンアジペート)ポリオールなどが挙げられる。
また、ポリエステルポリオールとして、例えば、ひまし油ポリオール、あるいは、ひまし油ポリオールとポリプロピレングリコールとを反応させて得られるエステル結合を介した変性ひまし油ポリオールなどが挙げられる。
また、ポリエステルポリオールとして、例えば、上記した低分子量ポリオールを開始剤として、例えば、ε−カプロラクトン、γ−バレロラクトンなどのラクトン類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、さらには、それらに上記した2価アルコールを共重合したラクトン系ポリオールなどが挙げられる。また、例えば、アジピン酸にグリコールを共重合させたアジピン酸系ポリエステルポリオールが挙げられる。
なお、ポリエステルポリオールの数平均分子量は、好ましくは、500〜4000、さらに好ましくは、800〜3000である。
また、高分子量ポリオールがポリエステルポリオールである場合、カルボジイミド基を有するカルボジイミド基含有化合物を、ポリエステルポリオールに添加することが好ましい。カルボジイミド基含有化合物を添加することにより、熱可塑性ポリウレタン樹脂の耐加水分解性を向上させることができる。
カルボジイミド基含有化合物としては、例えば、特開平9−208649号公報に記載のカルボジイミドが挙げられる。より具体的な市販品としては、例えば、カルボジライト(日清紡績株式会社製)、スタバクゾールI(ラインケミー社製)、スタビライザー7000(RASCHIG GmbH製)などが挙げられる。
また、カルボジイミド基含有化合物は、例えば、ポリエステルポリオール100重量部に対して、0.01〜2重量部添加することが好ましい。
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、上記した2価アルコールを開始剤とするエチレンカーボネートの開環重合物や、例えば、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオールや1,6−ヘキサンジオールなどの2価アルコールと、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートやジフェニルカーボネートなどの炭酸エステルとの縮合反応により得られるポリカーボネートジオールや非晶性(常温液状)ポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。
なお、ポリカーボネートポリオールの数平均分子量は、好ましくは、500〜3000、さらに好ましくは、800〜2000である。
これら高分子量ポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。また、これらのうち、好ましくは、ポリエステルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリカーボネートポリオール、さらには、非晶性ポリテトラメチレンエーテルグリコール、非晶性ポリカーボネートポリオールが挙げられ、さらに好ましくは、グリコールを共重合したアジピン酸系ポリエステルポリオールが挙げられる。
また、本発明において、ポリオール成分として、高分子量ポリオールとともに、上記した低分子量ポリオールを併用することもできる。
本発明において、鎖伸長剤としては、例えば、数平均分子量が40〜600の化合物であって、例えば、上記した2価アルコール、上記した3価アルコールなどの低分子量ポリオール、例えば、脂環族ジアミン、脂肪族ジアミンなどのジアミンなどが挙げられる。
脂環族ジアミンとしては、例えば、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、ビス−(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ジアミノシクロヘキサン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、1,3−および1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンおよびそれらの混合物、1,3−および1,4−ビス(アミノエチル)シクロヘキサンおよびそれらの混合物などが挙げられる。
脂肪族ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヒドラジン、1,2−ジアミノエタン、1,2−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノペンタンなどが挙げられる。
これら鎖伸長剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。また、これらのうち、好ましくは、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、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、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,4−ビス(ヒドロキシエチル)テレフタレート、1,3−または1,4−シクロヘキサンジメタノールおよびそれらの混合物、1,4−シクロヘキサンジオールが挙げられる。
そして、本発明において、熱可塑性ポリウレタンは、上記各成分(すなわち、必須成分として、イソシアネート成分、ポリオール成分および鎖伸長剤、任意成分として、低分子量ポリオール)を、例えば、ワンショット法やプレポリマー法などの公知の合成方法により、合成することができる。
なお、上記いずれの方法においても、予め、高分子量ポリオールを加熱減圧脱水処理し、その水分量を低下させておくことが好ましい。処理後の高分子量ポリオールの水分量は、例えば、0.05重量%以下であり、好ましくは、0.03重量%以下である。さらに好ましくは、0.02重量%以下である。
ワンショット法では、イソシアネート成分と、ポリオール成分および鎖伸長剤とを、ポリオール成分および鎖伸長剤の活性水素基(水酸基およびアミノ基)に対する、イソシアネート成分のイソシアネート基の当量比(イソシアネート基/活性水素基)が、例えば、0.9〜1.2、好ましくは、0.95〜1.1、さらに好ましくは、0.98〜1.08となる割合で、同時に配合して攪拌混合する。
この攪拌混合は、例えば、不活性ガス(例えば、窒素)雰囲気下、反応温度40〜280℃、好ましくは、100〜260℃で、反応時間30秒〜1時間程度実施する。
攪拌混合の方法としては、特に制限されないが、例えば、ディゾルバーのような混合槽、循環式の低圧または高圧衝突混合装置、高速撹拌ミキサー、スタティックミキサー、ニーダー、単軸または二軸回転式の押出機、ベルトコンベアー式など、公知の混合装置を用いて攪拌混合する方法が挙げられる。好ましくは、高速撹拌ミキサーでイソシアネート成分と、ポリオール成分および鎖伸長剤とを十分に混合し、次いで、スタティックミキサー、単軸式押出機または混練機で混合する方法や高速攪拌ミキサーでイソシアネート成分と、ポリオール成分および鎖伸長剤とを十分に混合した反応混合液をベルトコンベアーに連続的に流し、反応させる方法が挙げられる。このような方法により各成分を攪拌混合すれば、得られる熱可塑性ポリウレタンのフィッシュアイを低減することができる。
また、攪拌混合時には、必要により、アミン類や金属系化合物などの触媒や、溶媒を添加することができる。
触媒としては、好ましくは、有機金属化合物が挙げられ、そのような有機金属化合物として、例えば、酢酸錫、オクチル酸錫、オレイン酸錫、ラウリル酸錫、ジブチル錫ジアセテート、ジメチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウリレート、ジブチル錫ジクロライド、オクタン酸鉛、ナフテン酸鉛、ナフテン酸ニッケル、ナフテン酸コバルト、オクテン酸銅、ビスマス系触媒などが挙げられる。
これら触媒は、単独使用または2種類以上併用することができ、例えば、ポリオール成分100重量部に対して、例えば、0.001〜0.5重量部、好ましくは、0.01〜0.3重量部添加される。
また、溶媒としては、例えば、n−ヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素類、例えば、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環族炭化水素類、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチルなどのアルキルエステル類、例えば、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネートなどのグリコールエーテルエステル類、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、例えば、塩化メチル、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、臭化メチル、ヨウ化メチレン、ジクロロエタンなどのハロゲン化脂肪族炭化水素類、例えば、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、N,N´−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホニルアミドなどの極性非プロトン類などが挙げられる。
これら溶媒は、単独使用または2種類以上併用することができ、反応系の粘度などにより、適宜の割合で配合される。
プレポリマー法では、まず、イソシアネート成分と、ポリオール成分とを反応させて、イソシアネート基末端プレポリマーを合成し、次いで、そのイソシアネート基末端プレポリマーと鎖伸長剤とを反応させる。
イソシアネート基末端プレポリマーを合成するには、ポリオール成分の活性水素基(水酸基)に対する、イソシアネート成分のイソシアネート基の当量比(イソシアネート基/活性水素基)が、1.0を超過する割合、例えば、1.0を超過して5.0以下、好ましくは1.1〜4.0、さらに好ましくは、1.2〜3.5となる割合で、同時に配合し、攪拌混合して反応させる。
この反応は、例えば、不活性ガス(例えば、窒素)雰囲気下、反応温度40〜150℃で、反応時間30秒〜8時間程度、イソシアネート成分と、鎖伸長剤以外のポリオール成分とを攪拌混合する。また、反応には、必要により、上記した触媒や溶媒を添加することができる。
次いで、イソシアネート基末端プレポリマーと鎖伸長剤とを、イソシアネート基末端プレポリマーのイソシアネート基に対する鎖伸長剤の活性水素基(アミノ基および水酸基)の当量比(活性水素基/イソシアネート基)が、例えば、0.9〜1.2、好ましくは、0.95〜1.1、さらに好ましくは、0.98〜1.08となる割合で配合し、攪拌混合する。
この攪拌混合は、例えば、反応温度40〜280℃、好ましくは、100〜270℃、さらに好ましくは、120〜260℃で、反応時間0.5分〜10分程度実施する。また、攪拌混合時には、必要により、上記した触媒や溶媒を添加することができる。
なお、プレポリマー法における攪拌混合の方法としては、例えば、上記した攪拌混合の方法が挙げられる。
なお、得られた熱可塑性ポリウレタンを、例えば、カッター、ペレット製造装置(ペレタイザー)などを用いて粉砕、細粒化した後、押出成形機などの成形機を用いて、所望の形状(例えば、ペレット形状など)に形成することができる。
なお、熱可塑性ポリウレタンには、必要に応じて、他の公知の添加剤、例えば、耐熱安定剤、耐光安定剤、可塑剤、ブロッキング防止剤、離型剤、さらには、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、染料、滑剤、フィラー、加水分解防止剤、防錆剤、充填剤などを添加することができる。これら添加剤は、各成分の合成時に添加してもよく、あるいは、各成分の混合時に添加してもよい。
耐熱安定剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン系熱安定剤、ラクトン系熱安定剤、イオウ系熱安定剤などが挙げられる。これら耐熱安定剤の市販品としては、例えば、IRGANOX1010、IRGANOX1035、IRGANOX1076、IRGANOX1098、IRGANOX1135、IRGANOX1222、IRGANOX1425WL、IRGANOX1520L、IRGANOX245、IRGANOX3790、IRGANOX5057、IRGAFOS168、IRGANOX126、HP−136など(いずれも、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)が挙げられる。
耐光安定剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系光安定剤、ヒンダードアミン系光安定剤などが挙げられる。これら耐光安定剤の市販品としては、例えば、TINUVIN P、TINUVIN234、TINUVIN326、TINUVIN327、TINUVIN328、TINUVIN329、TINUVIN571、TINUVIN144、TINUVIN765、TINUVINB75など(いずれも、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)が挙げられる。
これら耐熱安定剤および耐光安定剤は、熱可塑性ポリウレタンに対して、例えば、0.01〜1重量%、好ましくは、0.1〜0.8重量%となる割合で、それぞれ添加される。
こうして得られる熱可塑性ポリウレタンは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が、例えば、5.0×10〜40×10である。熱可塑性ポリウレタンの重量平均分子量(Mw)がこのような範囲であれば、後述する熱可塑性ポリウレタン組成物を調製(成形)するときの流動性を向上させることができ、さらには、得られる成形品の力学物性を向上させることができる。
また、熱可塑性ポリウレタンの重量平均分子量(Mw)は、好ましくは、8.0×10〜30×10であり、さらに好ましくは、10×10〜28×10である。熱可塑性ポリウレタンの重量平均分子量(Mw)がこのような範囲であれば、後述する熱可塑性ポリウレタン組成物の流動性、および当該組成物から成形される成形品の力学物性をより一層向上させることができる。
また、熱可塑性ポリウレタンの硬度は、ショアA型およびショアD型のデュロメーターで測定した硬度が、例えば、55A〜75Dであり、好ましくは、75A〜96Aである。
また、熱可塑性ポリウレタンにおいて、イソシアネート成分と鎖伸長剤との反応により形成されるハードセグメント濃度は、好ましくは、2〜50質量%、さらに好ましくは、3〜35質量%、とりわけ好ましくは3〜25質量%である。熱可塑性ポリウレタンのハードセグメント濃度が上記範囲にあれば、繰返し伸長変形時のヒステリシスが少なくなり、残留歪みが低下する上、破断伸びが向上するなどの利点がある。
なお、ハードセグメント濃度は、例えば、各成分の配合処方(仕込)から次式により算出することができる。
[鎖伸長剤(g)+(鎖伸長剤(g)/鎖伸長剤の分子量(g/mol))×ポリイソシアネートの平均分子量(g/mol)]÷(高分子量ポリオール(g)+ポリイソシアネート(g)+鎖伸長剤(g)+任意成分(低分子量ポリオール(g))×100
また、ハードセグメント濃度は、例えば、熱可塑性ポリウレタンを、固体NMRや溶液NMR測定することなどにより、実測することもできる。具体的な実測方法は、例えば、Satoshi Yamasaki et.al「Effect of aggregation structure on rheological properties of thermoplastic polyurethanes」雑誌名Polymer, 48巻, 4793〜4803ページ,2007年に記載されている。
本発明において、ポリエチレンワックスは、例えば、エチレンの単独重合反応、または、エチレンとα―オレフィンとの共重合反応により得られる。
α―オレフィンは、例えば、炭素数3〜20、好ましくは、炭素数3〜10のα―オレフィンが挙げられる。α−オレフィンとして、具体的には、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテンなどが挙げられ、好ましくは、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンが挙げられる。
そして、ポリエチレンワックスを得るには、例えば、エチレン単独、もしくは、エチレンとαオレフィンとを、公知の重合方法によって反応させる。
上記各成分は、α―オレフィンが含まれる場合には、α−オレフィンが、使用する全単量体に対して0〜20mol%の範囲にあることが好ましく、より好ましくは、0.1〜15mol%の範囲であり、さらに好ましくは、0.1〜10mol%の範囲にある。
重合方法としては、溶液重合、懸濁重合、気相重合などが挙げられ、好ましくは、溶液重合が挙げられる。これらの重合反応は、バッチ法、連続法のいずれの方法で実施することができる。
また、重合条件としては、例えば、反応温度が、−20〜200℃、好ましくは、50〜180℃であり、例えば、反応圧力が、0を超えて7.8MPa(ゲージ圧)以下、好ましくは、0を越えて4.9MPa以下である。
より具体的には、溶液重合では、例えば、窒素雰囲気下、有機溶媒に、上記各成分(エチレンガス、および、エチレンとα−オレフィンとを共重合させる場合には、α―オレフィン)を送入し、反応温度−20〜200℃、好ましくは、50〜180℃で、反応圧力0を超えて7.8MPa(ゲージ圧)以下、好ましくは、0を越えて4.9MPa以下で反応させる。また、重合を停止させるために、少量のアルコール(例えば、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコールなど)を添加する。
有機溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素類が挙げられ、好ましくは、ヘキサンが挙げられる。
また、上記重合反応においては、必要に応じて、好ましくは、メタロセン系触媒を添加する。
メタロセン系触媒は、例えば、架橋メタロセン化合物(A)と、有機アルミニウムオキシ化合物(b−1)、架橋メタロセン化合物(A)とイオン対を形成する化合物(b−2)および有機アルミニウム化合物(b−3)からなる群から選択される少なくとも一種との化合物から構成される。
すなわち、メタロセン系触媒は、必須成分として、架橋メタロセン化合物(A)を含有し、さらに、有機アルミニウムオキシ化合物(b−1)、架橋メタロセン化合物(A)とイオン対を形成する化合物(b−2)および有機アルミニウム化合物(b−3)からなる群から選択される少なくとも一種を含有している。
架橋メタロセン化合物(A)は、周期表第4族から選ばれる遷移金属のメタロセン化合物であって、例えば、下記一般式(3)で表される。
げられる。
一般式(3):MLx
一般式(3)中、Mは、周期表第4族から選ばれる遷移金属であって、そのような金属として、例えば、ジルコニウム、チタン、ハフニウムなどが挙げられる。
Lxは、遷移金属Mに配位し、少なくともシクロペンタジエニル骨格を有する配位子である。
シクロペンタジエニル骨格を有する配位子としては、例えば、シクロペンタジエニル基、メチルシクロペンタジエニル基、エチルシクロペンタジエニル基、n−またはi−プロピルシクロペンタジエニル基、n−、i−、sec−またはt−ブチルシクロペンタジエニル基、ジメチルシクロペンタジエニル基、メチルプロピルシクロペンタジエニル基、メチルブチルシクロペンタジエニル基、メチルベンジルシクロペンタジエニル基などのアルキルまたはシクロアルキル置換シクロペンタジエニル基、例えば、インデニル基、4,5,6,7−テトラヒドロインデニル基、フルオレニル基などが挙げられる。このシクロペンタジエニル骨格を有する配位子の水素は、例えば、ハロゲン原子またはトリアルキルシリル基などで置換されていてもよい。
また、架橋メタロセン化合物(A)が、配位子Lとしてシクロペンタジエニル骨格を有する配位子を2つ以上有する場合、そのうち2つのシクロペンタジエニル骨格を有する配位子は、例えば、エチレン、プロピレンなどのアルキレン基、例えば、イソプロピリデン、ジフェニルメチレンなどの置換アルキレン基、例えば、シリレン基、ジメチルシリレン基、ジフェニルシリレン基、メチルフェニルシリレン基などの置換シリレン基などを介して、互いに結合されていてもよい。
また、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子以外の配位子(シクロペンタジエニル骨格を有しない配位子)Lとしては、例えば、炭素数1〜12の炭化水素基、アルコキシ基、アリーロキシ基、スルフォン酸含有基(−SO:Rとしては、アルキル基、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アリル基、ハロゲン原子で置換されたアリル基、アルキル基で置換されたアリル基などが挙げられる。)、ハロゲン原子、水素原子などが挙げられる。
以下、架橋メタロセン化合物(A)について、より具体的な例(架橋メタロセン化合物(a−1)〜(a−10))を挙げて説明する。
<架橋メタロセン化合物(a−1)>
架橋メタロセン化合物(a−1)は、上記一般式(3)において、遷移金属の原子価が4であるメタロセン化合物であって、下記一般式(4)で表される。
一般式(4):R
一般式(4)中、Mは、周期表第4族から選ばれる遷移金属であって、例えば、上記した遷移金属が挙げられる。
は、シクロペンタジエニル骨格を有する基(配位子)であって、R、RおよびRは、それぞれ、シクロペンタジエニル骨格を有するかまたは有しない基(配位子)である。
kは、1以上の整数であり、k+l+m+n=4である。
がジルコニウムであり、かつ、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子を少なくとも2つ含む架橋メタロセン化合物(a−1)としては、例えば、ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムモノクロライドモノハイドライド、ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド、ビス(1−メチル−3−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムビス(トリフルオロメタンスルホナト)、ビス(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド、および、これらの化合物における1,3−位置換シクロペンタジエニル基を1,2−位置換シクロペンタジエニル基に置き換えた化合物などが挙げられる。
がジルコニウムであり、かつ、上記一般式(4)において、R、R、RおよびRの少なくとも2つ、例えば、RおよびRがシクロペンタジエニル骨格を有する基(配位子)であり、これら2つの基がアルキレン基、置換アルキレン基、シリレン基または置換シリレン基などを介して結合されている、ブリッジタイプの架橋メタロセン化合物(a−1)としては、例えば、エチレンビス(インデニル)ジメチルジルコニウム、エチレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロライド、イソプロピリデン(シクロペンタジエニル−フルオレニル)ジルコニウムジクロライド、ジフェニルシリレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロライド、メチルフェニルシリレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロライドなどが挙げられる。
<架橋メタロセン化合物(a−2)>
架橋メタロセン化合物(a−2)は、特開平4−268307号公報記載のメタロセン化合物であって、下記一般式(5)で表される。
一般式(5):
Figure 0005507075
一般式(5)中、Mは、周期表第4族から選ばれる遷移金属であって、そのような金属として、例えば、上記した遷移金属が挙げられる。
11およびR12は、例えば、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、炭素数6〜10のアリル基、炭素数6〜10のアリーロキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数7〜40のアリルアルキル基、炭素数7〜40のアルキルアリル基、炭素数8〜40のアリルアルケニル基、または、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などのハロゲン原子である。R11およびR12は、同一または相異なっていてもよい。また、これらのうち、R11およびR12は、好ましくは、塩素原子である。
13およびR14は、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10のアリル基、−N(R20)、−SR20、−OSi(R20)、−Si(R20)または−P(R20)基である。なお、R20は、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、または炭素数6〜10のアリル基であり、好ましくは、塩素原子、炭素数1〜3のアルキル基、または炭素数6〜8のアリル基である。
13およびR14は、同一または相異なっていてもよい。また、これらのうち、R13およびR14は、好ましくは、水素原子である。
15およびR16は、ハロゲン原子、ハロゲン化されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10のアリル基、−N(R20)、−SR20、−OSi(R20)、−Si(R20)または−P(R20)基である。
なお、R20は、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、または炭素数6〜10のアリル基であり、好ましくは、塩素原子、炭素数1〜3のアルキル基、または炭素数6〜8のアリル基である。
15およびR16は、同一または相異なっていてもよい(好ましくは、同一)。また、これらのうち、R15およびR16は、好ましくは、ハロゲン化されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基であり、さらに好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、トリフルオロメチル基であり、とりわけ好ましくは、メチル基である。
17は、=BR21、=AlR21、−Ge−、−Sn−、−O−、−S−、=SO、=SO、=NR21、=CO、=PR21、=P(O)R21、および、
Figure 0005507075
からなる群から選択される少なくとも一種である。
は、ケイ素、ゲルマニウムまたは錫であって、好ましくは、ケイ素またはゲルマニウムである。
21、R22およびR23は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のフルオロアルキル基、炭素数6〜10のアリル基、炭素数6〜10のフルオロアリル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数7〜40のアリルアルキル基、炭素数8〜40のアリルアルケニル基;または炭素数7〜40のアルキルアリル基である。
21、R22およびR23は、同一または相異なっていてもよい。また、「R21とR22」または「R21とR23」は、それぞれそれらが結合する原子と一緒になって環を形成してもよい。
上記した基のうち、R17は、好ましくは、=CR2122、=SiR2122、=GeR2122、−O−、−S−、=SO、=PR21または=P(O)R21である。
18およびR19は、R21と同一であり、互いに同一または相異なっていてもよい。
mおよびnは、互いに同一または相異なっていてもよく、それぞれ0、1または2、好ましくは、0または1である。また、m+nは、0、1または2であり、好ましくは、0または1である。
そして、上記一般式(5)で表される架橋メタロセン化合物(a−2)として、具体的には、rac−エチレン(2−メチル−1−インデニル)−ジルコニウム−ジクロライド、rac−ジメチルシリレン(2−メチル−1−インデニル)−ジルコニウム−ジクロライドなどが挙げられる。これらのメタロセン化合物は、例えば、特開平4−268307号公報に記載の方法で製造することができる。
<架橋メタロセン化合物(a−3)>
架橋メタロセン化合物(a−3)は、下記一般式(6)で表される。
一般式(6):
Figure 0005507075
一般式(6)中、Mは、周期表第4族から選ばれる遷移金属であって、そのような金属として、例えば、上記した遷移金属が挙げられる。
24およびR25は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基またはリン含有基を示す。
24およびR25は、同一または相異なっていてもよい。また、これらのうち、R24は、好ましくは、炭化水素基であり、さらに好ましくは、メチル基、エチル基またはプロピル基である。
また、R25は、好ましくは、水素原子または炭化水素基であり、さらに好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基またはプロピル基である。
26、R27、R28およびR29は、例えば、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基である。これらのうち、好ましくは、水素原子、炭化水素基またはハロゲン化炭化水素基である。
26とR27、R27とR28、R28とR29の少なくとも1組は、それらが結合している炭素原子と一緒になって、単環の芳香族環を形成していてもよい。また芳香族環を形成する基以外に、炭化水素基またはハロゲン化炭化水素基が2つ以上ある場合には、これらが互いに結合して環状になっていてもよい。
なお、R29が芳香族基以外の置換基である場合、R29は、好ましくは、水素原子である。
およびXは、例えば、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基、酸素原子含有基またはイオウ原子含有基である。
Yは、例えば、炭素数1〜20の2価の炭化水素基、炭素数1〜20の2価のハロゲン化炭化水素基、2価のケイ素含有基、2価のゲルマニウム含有基、2価のスズ含有基、−O−、−CO−、−S−、−SO−、−SO−、−NR30−、−P(R30)−、−P(O)(R30)−、−BR30−または−AlR30−である。なお、R30は、例えば、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基である。
また、一般式(6)において、R26とR27、R27とR28、R28とR29の少なくとも1組が互いに結合して形成する単環の芳香族環を含み、Mに配位する配位子としては、例えば、一般式(7)で表されるものなどが挙げられる。
一般式(7):
Figure 0005507075
(式中、Yは、前述のとおりである。)
<架橋メタロセン化合物(a−4)>
架橋メタロセン化合物(a−4)は、下記一般式(8)で表される。
一般式(8):
Figure 0005507075
一般式(8)中、M、R24、R25、R26、R27、R28およびR29は、上記一般式(6)で示したものと同じである。R26、R27、R28およびR29は、これらのうち、R26を含む2個の基が、好ましくは、アルキル基であり、さらに好ましくは、R26とR28とがアルキル基であり、とりわけ好ましくは、R26とR28とが2級または3級アルキル基である。また、R28とR29とがアルキル基であることも好ましい。
なお、アルキル基は、その水素原子が、ハロゲン原子、ケイ素含有基で置換されていてもよい。
ハロゲン原子、ケイ素含有基としては、例えば、R24、R25で例示した置換基が挙げられる。R26、R27、R28およびR29のうち、アルキル基以外の基は、好ましくは、水素原子である。また、R26、R27、R28およびR29は、これらから選択される2種の基が互いに結合して芳香族環以外の単環あるいは多環を形成していてもよい。
、XおよびYとしては、上記と同様のものが挙げられる。
そして、上記一般式(8)で表される架橋メタロセン化合物(a−4)として、具体的には、rac−ジメチルシリレン−ビス(4,7−ジメチル−1−インデニル)ジルコニウムジクロライド、rac−ジメチルシリレン−ビス(2,4,7−トリメチル−1−インデニル)ジルコニウムジクロライド、rac−ジメチルシリレン−ビス(2,4,6−トリメチル−1−インデニル)ジルコニウムジクロライドなどが挙げられる。
なお、これらの化合物は、化合物中のジルコニウムを、チタン、ハフニウムに置換えた遷移金属化合物であってもよい。また、遷移金属化合物は、通常ラセミ体として用いられるが、R型またはS型のいずれであってもよい。
<架橋メタロセン化合物の例(a−5)>
架橋メタロセン化合物(a−5)は、下記一般式(9)で表される。
一般式(9):
Figure 0005507075
一般式(9)中、M、R24、X、XおよびYは、上記一般式(6)で示したものと同じである。
24は、好ましくは、炭化水素基であり、さらに好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基である。
25は、好ましくは、炭素数6〜16のアリル基であり、さらに好ましくは、フェニル基、ナフチル基である。なお、アリル基は、その水素原子が、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基または炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基で置換されていてもよい。
およびXは、好ましくは、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基である。
そして、上記一般式(9)で表される架橋メタロセン化合物(a−5)として、具体的には、rac−ジメチルシリレン−ビス(4−フェニル−1−インデニル)ジルコニウムジクロライド、rac−ジメチルシリレン−ビス(2−メチル−4−フェニル−1−インデニル)ジルコニウムジクロライド、rac−ジメチルシリレン−ビス(2−メチル−4−(α−ナフチル)−1−インデニル)ジルコニウムジクロライド、rac−ジメチルシリレン−ビス(2−メチル−4−(β−ナフチル)−1−インデニル)ジルコニウムジクロライド、rac−ジメチルシリレン−ビス(2−メチル−4−(1−アントリル)−1−インデニル)ジルコニウムジクロライドなどが挙げられる。
なお、これらの化合物は、化合物中のジルコニウムを、チタン、ハフニウムに置換えた遷移金属化合物であってもよい。
<架橋メタロセン化合物(a−6)>
架橋メタロセン化合物(a−6)は、下記一般式(10)で表される。
一般式(10):LaM
一般式(10)中、Mは、周期表第4族またはランタノイド系列の金属である。Laは、非局在化π結合基の誘導体であり、金属Mの活性サイトに拘束幾何形状を付与している基である。
は、例えば、水素原子、ハロゲン原子、炭素数20以下の炭化水素基、炭素数20以下のケイ素を含有するシリル基、または、炭素数20以下のゲルマニウムを含有するゲ
ルミル基である。また、2つのXは、同一または相異なっていてもよい。
架橋メタロセン化合物(a−6)は、好ましくは、下記一般式(11)で表わされる。
一般式(11):
Figure 0005507075
一般式(11)中、Mは、チタン、ジルコニウムまたはハフニウムである。
は、上記一般式(10)で説明したものと同様である。
Cpは、Mにπ結合しており、かつ置換基Zを有する置換シクロペンタジエニル基である。
Zは、酸素、イオウ、ホウ素または周期表第4族の元素(例えば、ケイ素、ゲルマニウムまたは錫)である。
Yは、窒素、リン、酸素またはイオウを含む配位子であり、ZとYとで縮合環を形成していてもよい。
そして、上記一般式(11)で表わされる架橋メタロセン化合物(a−6)として、具体的には、(ジメチル(t−ブチルアミド)(テトラメチル−η−シクロペンタジエニル)シラン)チタンジクロライド、((t−ブチルアミド)(テトラメチル−η−シクロペンタジエニル)−1,2−エタンジイル)チタンジクロライドなどが挙げられる。
なお、これらの化合物は、化合物中のチタンを、ジルコニウム、ハフニウムに置換えた遷移金属化合物であってもよい。
<架橋メタロセン化合物(a−7)>
架橋メタロセン化合物(a−7)は、下記一般式(12)で表される。
一般式(12):
Figure 0005507075
一般式(12)中、Mは、周期表第4族の遷移金属原子であり、具体的には、チタン、ジルコニウムまたはハフニウムであり、好ましくは、ジルコニウムである。
31は、好ましくは、少なくとも1つが炭素数11〜20のアリル基、炭素数12〜40のアリルアルキル基、炭素数13〜40のアリルアルケニル基、炭素数12〜40のアルキルアリル基またはケイ素含有基であるか、あるいは、R31で示される基のうち隣接する少なくとも2つの基が、それらの結合する炭素原子とともに、単数または複数の芳香族環または脂肪族環を形成している。この場合、R31により形成される環は、R31が結合する炭素原子を含んで、全体として炭素数が4〜20である。
また、アリル基、アリルアルキル基、アリルアルケニル基、アルキルアリル基および芳香族環、脂肪族環を形成しているR31以外のR31は、好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基またはケイ素含有基である。また、R31は、同一または相異なっていてもよい。
32は、例えば、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜20のアリル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数7〜40のアリルアルキル基、炭素数8〜40のアリルアルケニル基、炭素数7〜40のアルキルアリル基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基またはリン含有基である。
また、R32は、R32で示される基のうち隣接する少なくとも2つの基が、それらの結合する炭素原子とともに、単数または複数の芳香族環または脂肪族環を形成していてもよい。この場合、R32により形成される環は、R32が結合する炭素原子を含んで全体として炭素数が4〜20である。
また、芳香族環、脂肪族環を形成しているR32以外のR32は、例えば、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基またはケイ素含有基である。また、R32は、同一または相異なっていてもよい。
なお、R32で示される2つの基が、単数または複数の芳香族環または脂肪族環を形成して構成される基には、フルオレニル基が下記一般式(13)で表される構造になる態様も含まれる。
一般式(13):
Figure 0005507075
一般式(13)で表わされる態様に関して、R32は、好ましくは、水素原子またはアルキル基であり、さらに好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基またはプロピル基である。
このような置換基としてR32を有するフルオレニル基としては、好ましくは、2,7−ジアルキル−フルオレニル基が挙げられる。
この場合の2,7−ジアルキルのアルキル基としては、好ましくは、炭素数1〜5のアルキル基が挙げられる。
また、R31とR32は、互いに同一でも相異なっていてもよい。
33およびR34は、例えば、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜20のアリル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数7〜40のアリルアルキル基、炭素数8〜40のアリルアルケニル基、炭素数7〜40のアルキルアリル基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基またはリン含有基である。
これらのうち、R33およびR34は、好ましくは、これらの少なくとも一方が炭素数1〜3のアルキル基である。また、R33およびR34は、互いに同一でも相異なっていてもよい。
およびXは、例えば、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基、酸素含有基、イオウ含有基もしくは窒素含有基、または、これの基から形成された共役ジエン残基である。XとXとから形成された共役ジエン残基としては、例えば、1,3−ブタジエン、2,4−ヘキサジエン、1−フェニル−1,3−ペンタジエン、1,4−ジフェニルブタジエンの残基が挙げられ、これらの残基は、炭素数1〜10の炭化水素基で置換されていてもよい。
なお、XおよびXは、同一または相異なっていてもよい。また、XおよびXは、好ましくは、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基またはイオウ含有基である。
Yは、例えば、炭素数1〜20の2価の炭化水素基、炭素数1〜20の2価のハロゲン化炭化水素基、2価のケイ素含有基、2価のゲルマニウム含有基、2価のスズ含有基、−O−、−CO−、−S−、−SO−、−SO−、−NR35−、−P(R35)−、−P(O)(R35)−、−BR35−または−AlR35−(ただし、R35は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基を示す。)である。
これらのうち、Yは、−Y−の最短連結部が1つまたは2つの原子で構成されているものが好ましい。また、R35は、好ましくは、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基であり、さらに好ましくは、炭素数1〜5の2価の炭化水素基、2価のケイ素含有基または2価のゲルマニウム含有基である。とりわけ好ましくは、2価のケイ素含有基であり、最も好ましくは、アルキルシリレン、アルキルアリルシリレンまたはアリルシリレンである。
<架橋メタロセン化合物(a−8)>
架橋メタロセン化合物(a−8)は、下記一般式(14)で表される。
一般式(14):
Figure 0005507075
一般式(14)
一般式(14)中、Mは、周期表第4族の遷移金属原子であって、そのような金属として、チタン、ジルコニウムまたはハフニウムが挙げられる。好ましくはジルコニウムが挙げられる。
36は、例えば、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10のアリル基、炭素数2〜10のアルケニル基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基またはリン含有基である。
なお、上記アルキル基およびアルケニル基は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。また、R36は、同一または相異なっていてもよい。また、これらのうち、R36は、好ましくは、アルキル基、アリル基または水素原子であり、さらに好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、フェニル基、α−ナフチル基、β−ナフチル基である。
37は、例えば、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜20のアリル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数7〜40のアリルアルキル基、炭素数8〜40のアリルアルケニル基、炭素数7〜40のアルキルアリル基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基またはリン含有基である。
なお、上記アルキル基、アリル基、アルケニル基、アリルアルキル基、アリルアルケニル基、アルキルアリル基は、ハロゲンが置換していてもよい。また、R37は、同一または相異なっていてもよい。また、これらのうち、R37は、好ましくは、水素原子またはアルキル基であり、さらに好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル機、tert−ブチル基である。また、上記R36およびR37は、互いに同一でも異なっていてもよい。
38およびR39は、例えば、一方が炭素数1〜5のアルキル基であり、他方が水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、ケイ素含有基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基またはリン含有基である。これらのうち、R38およびR39は、好ましくは、一方がメチル基、エチル基、プロピル基であり、他方が水素原子である。
およびXは、例えば、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基、酸素含有基、イオウ含有基もしくは窒素含有基、またはこれらの基から形成された共役ジエン残基である。
およびXは、同一または相異なっていてもよい。また、これらのうち、XおよびXは、好ましくは、ハロゲン原子または炭素数1〜20の炭化水素基である。
Yは、例えば、炭素数1〜20の2価の炭化水素基、炭素数1〜20の2価のハロゲン化炭化水素基、2価のケイ素含有基、2価のゲルマニウム含有基、2価のスズ含有基、−O−、−CO−、−S−、−SO−、−SO−、−NR40−、−P(R40)−、−P(O)(R40)−、−BR40−または−AlR40−(ただし、R40は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基を示す。)である。
これらのうち、Yは、好ましくは、炭素数1〜5の2価の炭化水素基、2価のケイ素含有基または2価のゲルマニウム含有基であり、さらに好ましくは、2価のケイ素含有基であり、とりわけ好ましくは、アルキルシリレン、アルキルアリルシリレンまたはアリルシリレンである。
<架橋メタロセン化合物(a−9)>
架橋メタロセン化合物(a−9)は、下記一般式(15)で表される。
一般式(15):
Figure 0005507075
一般式(15)中、Yは、例えば、炭素、ケイ素、ゲルマニウムおよびスズ原子から選択される1種である。
Mは、例えば、チタン、ジルコニウムまたはハフニウムである。
、R、R、R、R、R、R、R、R、R10、R11およびR12は、例えば、水素原子、炭化水素基、ケイ素含有基から選択される1種であり、それぞれ同一または相異なっていてもよい。また、RからR12までの隣接した置換基は、互いに結合して環を形成してもよい。
13およびR14は、例えば、炭化水素基およびケイ素含有基から選択される1種であり、それぞれ同一または相異なっていてもよく、互いに結合して環を形成してもよい。
Qは、例えば、ハロゲン原子、炭化水素基、アニオン配位子または孤立電子対で配位可能な中性配位子から選択される、同一または相異なる1種の組み合わせである。なお、jは、1〜4の整数である。
<架橋メタロセン化合物(a−10)>
架橋メタロセン化合物(a−10)は、下記一般式(16)で表される。
一般式(16):
Figure 0005507075
一般式(16)中、R、R、R、R、R、R、R、R、R、R10、R11、R12、R13およびR14は、例えば、水素、炭化水素基、ケイ素含有基であり、それぞれ同一または相異なっていてもよい。また、RからR14までの隣接した置換基は、互いに結合して環を形成してもよい。
Mは、例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニウムである。
Yは、例えば、第14族原子である。Qは、例えば、ハロゲン、炭化水素基、炭素数が10以下の中性、共役または非共役ジエン、アニオン配位子、および孤立電子対で配位可能な中性配位子からなる群から同一または異なる組合せで選ばれる。
なお、nは2〜4の整数、jは1〜4の整数である。
上記一般式(16)において、炭化水素基は、好ましくは、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜20のアリルアルキル基、炭素数6〜20のアリル基、または炭素数7〜20のアルキルアリル基であり、これらは1つ以上の環構造を含んでいてもよい。
また、炭化水素基として、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、2−メチルプロピル基、1,1−ジメチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、1,1−ジエチルプロピル基、1−エチル−1−メチルプロピル基、1,1,2,2−テトラメチルプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、1,1−ジメチルブチル基、1,1,3−トリメチルブチル基、ネオペンチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシル基、1−メチル−1−シクロヘキシル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、2−メチル−2−アダマンチル基、メンチル基、ノルボルニル基、ベンジル基、2−フェニルエチル基、1−テトラヒドロナフチル基、1−メチル−1−テトラヒドロナフチル基、フェニル基、ナフチル基、トリル基などが挙げられる。
また、上記一般式(16)において、ケイ素含有炭化水素基は、好ましくは、ケイ素数1〜4、炭素数3〜20のアルキルまたはアリルシリル基である。また、ケイ素含有炭化水素基として、具体的には、例えば、トリメチルシリル、tert−ブチルジメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる。
本発明において、上記一般式(16)のRからR14は、例えば、水素、炭化水素基、ケイ素含有炭化水素基から選ばれ、それぞれ同一または相異なっていてもよい。なお、好ましい炭化水素基、ケイ素含有炭化水素基の具体例としては、上記と同様のものが挙げられる。
上記一般式(16)において、シクロペンタジエニル環上のRからR14までの隣接した置換基は、互いに結合して環を形成してもよい。
また、上記一般式(16)において、Mは、周期律表第4族元素、例えば、ジルコニウム、チタンまたはハフニウムであり、好ましくはジルコニウムである。
Yは、例えば、第14族原子であり、好ましくは炭素原子または珪素原子である。
nは、2〜4の整数であり、好ましくは、2または3であり、さらに好ましくは2である。
Qは、例えば、ハロゲン、炭化水素基、炭素数が10以下の中性、共役または非共役ジエン、アニオン配位子および孤立電子対で配位可能な中性配位子からなる群から同一または異なる組み合わせで選ばれる。Qが、炭化水素基である場合、好ましくは炭素数が1〜10の炭化水素基である。
ハロゲンとしては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子を有する炭化水素基などが挙げられ、具体例には、上記ハロゲン原子を有する、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、2−メチルプロピル、1,1−ジメチルプロピル、2,2−ジメチルプロピル、1,1−ジエチルプロピル、1−エチル−1−メチルプロピル、1,1,2,2−テトラメチルプロピル、sec−ブチル、tert−ブチル、1,1−ジメチルブチル、1,1,3−トリメチルブチル、ネオペンチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシル、1−メチル−1−シクロヘキシルなどが挙げられる。
炭素数が10以下の中性、共役または非共役ジエンとしては、具体的には、例えば、s−シス−またはs−トランス−η−1,3−ブタジエン、s−シス−またはs−トランス−η−1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、s−シス−またはs−トランス−η−3−メチル−1,3−ペンタジエン、s−シス−またはs−トランス−η−1,4−ジベンジル−1,3−ブタジエン、s−シス−またはs−トランス−η−2,4−ヘキサジエン、s−シス−またはs−トランス−η−1,3−ペンタジエン、s−シス−またはs−トランス−η−1,4−ジトリル−1,3−ブタジエン、s−シス−またはs−トランス−η−1,4−ビス(トリメチルシリル) −1,3−ブタジエンなどが挙げられる。
アニオン配位子としては、具体的には、例えば、メトキシ、tert−ブトキシ、フェノキシなどのアルコキシ基、アセテート、ベンゾエートなどのカルボキシレート基、メシレート、トシレートなどのスルホネート基などが挙げられる。
孤立電子対で配位可能な中性配位子としては、具体的には、例えば、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルメチルホスフィンなどの有機リン化合物、またはテトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、1,2−ジメトキシエタンなどのエーテル類が挙げられる。なお、jが2以上の場合は、Qは互いに同一または相異なっていてもよい。
上記一般式(16)において、Yは2〜4の複数個存在するが、複数のYは、相互に同一または相異なっていてもよい。また、Yに結合する複数のR13および複数のR14は、それぞれ相互に同一または相異なっていてもよい。例えば、同一のYに結合する複数のR13が相互に異なっていてもよいし、異なるYに結合する複数のR13が相互に同一であってもよい。また、R13もしくはR14同士が環を形成していてもよい。
上記一般式(16)で表される第4族遷移金属化合物は、例えば、下記一般式(17)で表わされる。
一般式(17):
Figure 0005507075
上記一般式(17)中、R、R、R、R、R、R、R、R、R、R10、R11およびR12は、例えば、水素原子、炭化水素基、ケイ素含有基であり、それぞれ同一または相異なっていてもよい。
13、R14、R15およびR16は、例えば、水素原子または炭化水素基である。
nは、1〜3の整数であり、n=1のときはRからR16は、同時に水素原子ではなく、それぞれ同一または相異なっていてもよい。
からR12までの隣接した置換基は、互いに結合して環を形成してもよく、R13とR15とは、互いに結合して環を形成してもよい。
また、R13およびR15が、互いに結合して環を形成するとともに、R14およびR16が互いに結合して環を形成してもよい。
およびYは、第14族原子であり、相互に同一または相異なっていてもよい。
Mは、例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニウムである。
Qは、ハロゲン、炭化水素基、アニオン配位子または孤立電子対で配位可能な中性配位子から同一または相異なる組合せで選んでもよい。また、jは、1〜4の整数である。
上記した架橋メタロセン化合物(a−9)、架橋メタロセン化合物(a−10)は、例えば、特開2004−175707号公報、WO2001/027124国際公開パンフレット、WO2004/029062国際公開パンフレット、WO2004/083265国際公開パンフレットなどに挙げられている。
以下、架橋メタロセン化合物(A)のシクロペンタジエニル基、フルオレニル基、架橋部、およびその他特徴について説明する。
<シクロペンタジエニル基>
シクロペンタジエニル基は、置換されていてもいなくてもよく、そのようなシクロペンタジエニル基とは、上記一般式(15)におけるシクロペンタジエニル基部分が有するR、R、RおよびRが全て水素原子であるか、またはR、R、RおよびRのいずれか一つ以上が、炭化水素基(f1)またはケイ素含有基(f2)であり、好ましくは、炭素数1〜20の炭化水素基(f1´)または炭素数1〜20のケイ素含有基(f2´)で置換されたシクロペンタジエニル基である。
、R、RおよびRのうち2つ以上が置換されている場合は、それらの置換基は相互に同一または相異なっていてもよい。
また、炭素数1〜20の炭化水素基は、炭素および水素のみから構成されるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリル基である。これらの基には、隣接する任意の2つの水素原子が置換されて脂環族あるいは芳香族環を形成しているものが含まれる。
炭素数1〜20の炭化水素基(f1´)としては、例えば、炭素および水素のみから構成されるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリル基の他、これら基の炭素原子に直結した水素原子の一部がハロゲン原子、酸素含有基、窒素含有基、ケイ素含有基で置換されたヘテロ原子含有炭化水素基や、隣接する任意の2つの水素原子が脂環族を形成している基などが挙げられる。
具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、アリル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デカニル基などの直鎖状炭化水素基、例えば、イソプロピル基、t−ブチル基、アミル基、3−メチルペンチル基、1,1−ジエチルプロピル基、1,1−ジメチルブチル基、1−メチル−1−プロピルブチル基、1,1−プロピルブチル基、1,1−ジメチル−2−メチルプロピル基、1−メチル−1−イソプロピル−2−メチルプロピル基などの分岐状炭化水素基、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などの環状飽和炭化水素基、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、アントラセニル基などの環状不飽和炭化水素基およびこれらの核アルキル置換体、例えば、ベンジル基、クミル基などのアリル基の置換した飽和炭化水素基、例えば、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、N−メチルアミノ基、トリフルオロメチル基、トリブロモメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基などのヘテロ原子含有炭化水素基などが挙げられる。
ケイ素含有基(f2)としては、例えば、シクロペンタジエニル基の環炭素がケイ素原子と直接共有結合している基が挙げられ、具体的には、アルキルシリル基やアリルシリル基が挙げられる。
炭素数1〜20のケイ素含有基(f2´)としては、例えば、トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基などが挙げられる。
<フルオレニル基>
フルオレニル基は、置換されていてもいなくてもよく、そのようなフルオレニル基とは、上記一般式(15)におけるフルオレニル基部分が有するR、R、R、R、R、R10、R11およびR12が全て水素原子であるか、またはR、R、R、R、R、R10、R11およびR12のいずれか一つ以上が、炭化水素基(f1)またはケイ素含有基(f2)であり、好ましくは、炭素数1〜20の炭化水素基(f1´)または炭素数1〜20のケイ素含有基(f2´)で置換された置換されたフルオレニル基である。
、R、R、R、R、R10、R11およびR12のうち2つ以上が置換されている場合は、それらの置換基は相互に同一または相異なっていてもよい。また、R、R、R、R、R、R10、R11およびR12は、隣接する基が互いに結合して環を形成していてもよい。本発明においては、好ましくは、触媒の製造上の容易性から、R6とR11、および、R7とR19とが、相互に同一であるものが用いられる。
炭化水素基(f1)として、好ましくは、上記した炭素数1〜20の炭化水素基(f1´)などが挙げられる。
ケイ素含有基(f2)として、好ましくは、上記した炭素数1〜20のケイ素含有基(f2´)などが挙げられる。
<架橋部>
シクロペンタジエニル基とフルオレニル基を結ぶ結合の主鎖部は、炭素、ケイ素、ゲルマニウムおよびスズ原子を1つ含有する2価の共有結合架橋である。
本発明においては、上記した共有結合架橋された共有結合架橋部の架橋原子Yが、相互に同一または相異なっていてもよいR13とR14とを有することである。
炭化水素基(f1)としては、例えば、上記した炭素数1〜20の炭化水素基(f1´)が挙げられる。
ケイ素含有基(f2)としては、例えば、上記した炭素数1〜20のケイ素含有基(f2´)が挙げられる。
<架橋メタロセン化合物のその他の特徴>
上記一般式(15)において、Qは、例えば、ハロゲン、炭素数が1〜10の炭化水素基、炭素数が10以下の中性、共役または非共役ジエン、アニオン配位子または孤立電子対で配位可能な中性配位子であり、同一または異なる組み合わせで選ばれる。
ハロゲンとしては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子を有する炭化水素基などが挙げられ、具体例には、上記ハロゲン原子を有する、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、2−メチルプロピル、1,1−ジメチルプロピル、2,2−ジメチルプロピル、1,1−ジエチルプロピル、1−エチル−1−メチルプロピル、1,1,2,2−テトラメチルプロピル、sec−ブチル、tert−ブチル、1,1−ジメチルブチル、1,1,3−トリメチルブチル、ネオペンチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシル、1−メチル−1−シクロヘキシルなどが挙げられる。
炭素数が10以下の中性、共役または非共役ジエンとしては、具体的には、例えば、s−シス−またはs−トランス−η−1,3−ブタジエン、s−シス−またはs−トランス−η−1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、s−シス−またはs−トランス−η−3−メチル−1,3−ペンタジエン、s−シス−またはs−トランス−η−1,4−ジベンジル−1,3−ブタジエン、s−シス−またはs−トランス−η−2,4−ヘキサジエン、s−シス−またはs−トランス−η−1,3−ペンタジエン、s−シス−またはs−トランス−η−1,4−ジトリル−1,3−ブタジエン、s−シス−またはs−トランス−η−1,4−ビス(トリメチルシリル) −1,3−ブタジエンなどが挙げられる。
アニオン配位子としては、具体的には、例えば、メトキシ、tert−ブトキシ、フェノキシなどのアルコキシ基、アセテート、ベンゾエートなどのカルボキシレート基、メシレート、トシレートなどのスルホネート基などが挙げられる。
孤立電子対で配位可能な中性配位子としては、具体的には、例えば、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルメチルホスフィンなどの有機リン化合物、またはテトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、1,2−ジメトキシエタンなどのエーテル類が挙げられる。なお、jは1〜4の整数であり、jが2以上の場合は、Qは互いに同一または相異なっていてもよい。
架橋メタロセン化合物(a−1)〜架橋メタロセン化合物(a−10)は、単独使用または2種類以上併用することができる。また、架橋メタロセン化合物(a−1)〜架橋メタロセン化合物(a−10)は、炭化水素またはハロゲン化炭化水素などに希釈して用いてもよい。
<有機アルミニウムオキシ化合物(b−1)>
有機アルミニウムオキシ化合物(b−1)は、従来公知のアルミノキサンであり、例えば、下記一般式(18)、下記一般式(19)で表わされる。
一般式(18):
Figure 0005507075
一般式(19):
Figure 0005507075
(一般式(18)および(17)中、Rは炭素数1〜10の炭化水素基、nは2以上の整数を示す。)
一般式(18)および一般式(19)において、Rは、好ましくは、メチルアルミノキサンである。また、nは、例えば、3以上、好ましくは、10以上である。また、これらメチルアルミノキサン類は、若干の有機アルミニウム化合物を含んでいてもよい。
また、上記した溶液重合では、特開平2−78687号公報に記載されているベンゼン不溶性の有機アルミニウムオキシ化合物を適用することができる。また、特開平2−167305号公報に記載されている有機アルミニウムオキシ化合物、特開平2−24701号公報、特開平3−103407号公報に記載されている2種類以上のアルキル基を有するアルミノキサンなどを適用することもできる。
なお、上記した溶液重合で用いられる「ベンゼン不溶性の」有機アルミニウムオキシ化合物とは、60℃のベンゼンに溶解するAl成分が、Al原子換算で通常10%以下、好ましくは5%以下、さらに好ましくは、2%以下であり、ベンゼンに対して不溶性または難溶性である化合物のことをいう。
また、有機アルミニウムオキシ化合物(b−1)は、例えば、下記一般式(20)で表わされる。
一般式(20):
Figure 0005507075
(一般式(20)中、Rは炭素数2〜10の炭化水素基、m、nは2以上の整数を示す。)
一般式(20)で表わされる修飾メチルアルミノキサンは、トリメチルアルミニウムとトリメチルアルミニウム以外のアルキルアルミニウムを用いて調製されるものである。
このような化合物は、一般MMAOと呼ばれている。このようなMMAOは、US4960878およびUS5041584で挙げられている方法で調製することができる。また、このような化合物の市販品として、東ソー・ファインケム社などから、トリメチルアルミニウムとトリイソブチルアルミニウムを用いて調製した、Rがイソブチル基であるものがMMAOやTMAOといった名称で商業生産されている。
このようなMMAOは、各種溶媒への溶解性および保存安定性を改良したアルミノキサンであり、具体的には上記一般式(18)、(19)のようなベンゼンに対して不溶性または難溶性のものとは違い、脂肪族炭化水素や脂環族炭化水素に溶解するものである。
さらに、有機アルミニウムオキシ化合物(b−1)は、例えば、下記一般式(21)で表わされる。
一般式(21):
Figure 0005507075
(一般式(21)中、Rは炭素数1〜10の炭化水素基を示す。Rは、互いに同一または相異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子または炭素数が1〜10の炭化水素基を示す。)
<架橋メタロセン化合物(A)とイオン対を形成する化合物(b−2)>
架橋メタロセン化合物(A)とイオン対を形成する化合物(b−2)としては、例えば、特開平1−501950号公報、特開平1−502036号公報、特開平3−179005号公報、特開平3−179006号公報、特開平3−207703号公報、特開平3−207704号公報、USP5321106号などに記載されたルイス酸、イオン性化合物、ボラン化合物およびカルボラン化合物などが挙げられる。さらに、ヘテロポリ化合物、イソポリ化合物などが挙げられる。
本発明において、架橋メタロセン化合物(A)とイオン対を形成する化合物(b−2)は、好ましくは、下記一般式(22)で表される
一般式(22):
Figure 0005507075
一般式(22)中、Re+としては、例えば、H、カルベニウムカチオン、オキソニウムカチオン、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、シクロヘプチルトリエニルカチオン、遷移金属を有するフェロセニウムカチオンなどが挙げられる。
〜Rは、互いに同一または相異なっていてもよく、例えば、有機基、好ましくはアリル基である。
カルベニウムカチオンとして、具体的には、トリフェニルカルベニウムカチオン、トリス(メチルフェニル)カルベニウムカチオン、トリス(ジメチルフェニル)カルベニウムカチオンなどの3置換カルベニウムカチオンなどが挙げられる。
アンモニウムカチオンとして、具体的には、トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、トリ(n−プロピル)アンモニウムカチオン、トリイソプロピルアンモニウムカチオン、トリ(n−n-ブチル)アンモニウムカチオン、トリイソブチルアンモニウムカチオンなどのトリアルキルアンモニウムカチオン、N,N−ジメチルアニリニウムカチオン、N,N−ジエチルアニリニウムカチオン、N,N−2,4,6−ペンタメチルアニリニウムカチオンなどのN,N−ジアルキルアニリニウムカチオン、ジイソプロピルアンモニウムカチオン、ジシクロヘキシルアンモニウムカチオンなどのジアルキルアンモニウムカチオンなどが挙げられる。
ホスホニウムカチオンとして、具体的には、トリフェニルホスホニウムカチオン、トリス(メチルフェニル)ホスホニウムカチオン、トリス(ジメチルフェニル)ホスホニウムカチオンなどのトリアリルホスホニウムカチオンなどが挙げられる。
これらのうち、Re+として、好ましくは、カルベニウムカチオン、アンモニウムカチオンが挙げられ、さらに好ましくは、トリフェニルカルベニウムカチオン、N,N−ジメチルアニリニウムカチオン、N,N−ジエチルアニリニウムカチオンが挙げられる。
カルベニウム塩として、具体的には、トリフェニルカルベニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルベニウムテトラキス(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリス(4−メチルフェニル)カルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリス(3,5−ジメチルフェニル)カルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどが挙げられる。
アンモニウム塩としては、トリアルキル置換アンモニウム塩、N,N−ジアルキルアニリニウム塩、ジアルキルアンモニウム塩などが挙げられる。
トリアルキル置換アンモニウム塩として、具体的には、例えば、トリエチルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリプロピルアンモニウムテトラフェニルボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラフェニルボレート、トリメチルアンモニウムテトラキス(p−トリル)ボレート、トリメチルアンモニウムテトラキス(o−トリル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリエチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリプロピルアンモニウムテトラキス(2,4−ジメチルフェニル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(3,5−ジメチルフェニル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(4−トリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(o−トリル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラフェニルボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(p−トリル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(o−トリル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(2,4−ジメチルフェニル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(3,5−ジメチルフェニル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(4−トリフルオロメチルフェニル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムテトラキス(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、ジオクタデシルメチルアンモニウムなどが挙げられる。
N,N−ジアルキルアニリニウム塩として、具体的には、例えば、N,N−ジメチルアニリニウムテトラフェニルボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、N,N−ジエチルアニリニウムテトラフェニルボレート、N,N−ジエチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジエチルアニリニウムテトラキス(3,5−ジトリフルオロメチルフェニル)ボレート、N,N−2,4,6−ペンタメチルアニリニウムテトラフェニルボレート、N,N−2,4,6−ペンタメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどが挙げられる。
ジアルキルアンモニウム塩として、具体的には、例えば、ジ(1−プロピル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジシクロヘキシルアンモニウムテトラフェニルボレートなどが挙げられる。
なお、架橋メタロセン化合物(A)とイオン対を形成する化合物(b−2)としては、特開2004−51676号公報に記載されているイオン性化合物も制限無く使用が可能である。また、上記した、架橋メタロセン化合物(A)とイオン対を形成する化合物(b−2)は、単独使用または2種類以上併用することができる。
<有機アルミニウム化合物(b−3)>
有機アルミニウム化合物(b−3)としては、例えば、下記一般式[X]で表される有機アルミニウム化合物と、下記一般式(23)で表される第1族金属とアルミニウムとの錯アルキル化物などが挙げられる。
一般式(23):
Al(OR
(式中、RおよびRは、互いに同一または相異なっていてもよく、炭素数が1〜15、好ましくは、1〜4の炭化水素基を示している。Xは、ハロゲン原子を示している。また、0<m≦3、0≦n<3、0≦p<3、0≦q<3、および、m+n+p+q=3である。)
このような化合物として、具体的には、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリn−ブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウムなどのトリn−アルキルアルミニウム、例えば、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリsec−ブチルアルミニウム、トリtert−ブチルアルミニウム、トリ2−メチルブチルアルミニウム、トリ3−メチルヘキシルアルミニウム、トリ2−エチルヘキシルアルミニウムなどのトリ分岐鎖アルキルアルミニウム、例えば、トリシクロヘキシルアルミニウム、トリシクロオクチルアルミニウムなどのトリシクロアルキルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、トリトリルアルミニウムなどのトリアリルアルミニウム、例えば、ジイソプロピルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライドなどのジアルキルアルミニウムハイドライド、一般式(i−CAl(C10(式中、x、y、zは正の数であり、z≦2xである。)などで表されるイソプレニルアルミニウムなどのアルケニルアルミニウム、例えば、イソブチルアルミニウムメトキシド、イソブチルアルミニウムエトキシドなどのアルキルアルミニウムアルコキシド、ジメチルアルミニウムメトキシド、ジエチルアルミニウムエトキシド、ジブチルアルミニウムブトキシドなどのジアルキルアルミニウムアルコキシド、例えば、エチルアルミニウムセスキエトキシド、ブチルアルミニウムセスキブトキシドなどのアルキルアルミニウムセスキアルコキシド、一般式Ra2.5Al(OR0.5などで表される平均組成を有する部分的にアルコキシ化されたアルキルアルミニウム、例えば、ジエチルアルミニウムフェノキシド、ジエチルアルミニウム(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシド)などのアルキルアルミニウムアリーロキシド、ジメチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムクロライド、ジブチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムブロミド、ジイソブチルアルミニウムクロライドなどのジアルキルアルミニウムハライド、例えば、エチルアルミニウムセスキクロライド、ブチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムセスキブロミドなどのアルキルアルミニウムセスキハライド、例えば、エチルアルミニウムジクロライドなどのアルキルアルミニウムジハライドなどの部分的にハロゲン化されたアルキルアルミニウム、ジエチルアルミニウムヒドリド、ジブチルアルミニウムヒドリドなどのジアルキルアルミニウムヒドリド、例えば、エチルアルミニウムジヒドリド、プロピルアルミニウムジヒドリドなどのアルキルアルミニウムジヒドリドなどその他の部分的に水素化されたアルキルアルミニウム、エチルアルミニウムエトキシクロライド、ブチルアルミニウムブトキシクロライド、エチルアルミニウムエトキシブロミドなどの部分的にアルコキシ化およびハロゲン化されたアルキルアルミニウムなどが挙げられる。
また、有機アルミニウム化合物(b−3)としては、例えば、下記一般式(24)で表わされる周期律表第1族金属とアルミニウムとの錯アルキル化物が挙げられる。
一般式(24):
AlR
(式中、Mはリチウム、ナトリウムまたはカリウムを示し、Rは炭素数が1〜15、好ましくは、1〜4の炭化水素基を示す。)
このような化合物として、具体的には、例えば、LiAl(C、LiAl(C15などが挙げられる。
また、有機アルミニウム化合物(b−3)としては、例えば、上記一般式(24)で表される化合物に類似する化合物が挙げられ、例えば窒素原子を介して2以上のアルミニウム化合物が結合した有機アルミニウム化合物が挙げられる。
このような化合物として、具体的には、(CAlN(C)Al(Cなどが挙げられる。
これらのうち、有機アルミニウム化合物(b−3)としては、入手容易性の点から、好ましくは、トリメチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムが用いられる。
そして、上記したメタロセン系触媒を添加する方法としては、例えば、架橋メタロセン化合物(A)を単独で添加する方法[q1]、架橋メタロセン化合物(A)、有機アルミニウムオキシ化合物(b−1)、架橋メタロセン化合物(A)とイオン対を形成する化合物(b−2)および有機アルミニウム化合物(b−3)を任意の順序で重合器に添加する方法[q2]などが挙げられる。
[q2]の方法では、各触媒成分の少なくとも2つが予め接触されていてもよい。この際、溶媒としては、一般的に炭化水素溶媒が用いられるが、α−オレフィンを溶媒として用いてもよい。
また、メタロセン系触媒が添加される場合において、架橋メタロセン化合物(A)は、、重合反応容積1Lに対して、例えば、10−9〜10−1mol、好ましくは、10−8〜10−2molとなる添加量で添加する。
有機アルミニウムオキシ化合物(b−1)は、有機アルミニウムオキシ化合物(b−1)と、架橋メタロセン化合物(A)に含有される全遷移金属原子(M)とのモル比〔(b−1)/M〕が、例えば、0.01〜5,000、好ましくは、0.05〜2,000となるように添加する。
架橋メタロセン化合物(A)とイオン対を形成する化合物(b−2)は、架橋メタロセン化合物(A)とイオン対を形成する化合物(b−2)に含有されるイオン性化合物と、架橋メタロセン化合物(A)に含有される全遷移金属(M)とのモル比〔(b−2)/M〕が、通常0.01〜5,000、好ましくは、1〜2,000となるように添加する。
有機アルミニウム化合物(b−3)は、有機アルミニウム化合物(b−3)と、架橋メタロセン化合物(A)に含有される遷移金属原子(M)とのモル比〔(b−3)/M〕が、通常1〜10000、好ましくは、1〜5000となるように添加する。
このようにして得られるポリエチレンワックスは、JIS K7112(1999)の密度こうばい管法に準拠して測定した密度が890〜980kg/mであり、好ましくは、900〜980kg/mである。
ポリエチレンワックスの密度がこのような範囲であると熱可塑性ポリウレタンに対するポリエチレンワックスの分散性を向上させることができる。
ポリエチレンワックスの密度は、例えば、ポリエチレンワックスがエチレンとα−オレフィンとの共重合体である場合には、重合反応に使用されるエチレンに対するα−オレフィンの使用量、およびその種類により調整することができる。例えば、エチレンに対するα−オレフィンの使用量を増加することにより、ポリエチレンワックスの密度を低くすることができる。
また、ポリエチレンワックスの密度は、重合温度によっても調整することができる。例えば、上記したメタロセン系触媒が用いられる重合反応によりポリエチレンワックスが得られる場合には、例えば、重合温度を、100〜180℃、好ましくは、100〜170℃に調整すればよい。
また、ポリエチレンワックスは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定した標準ポリエチレン換算の数平均分子量が700〜4000であり、好ましくは、1500〜4000である。
ポリエチレンワックスの数平均分子量(Mn)が700〜4,000であると、後述する熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物から成形品を成形するときにおいて、熱可塑性ポリウレタンに対するポリエチレンワックスの分散性を向上させることができる。
また、成形品の押出量が向上することができるので、押出し時の負荷を低減することができる。その結果、成形品の生産性を向上させることができる。
さらに、ポリエチレンワックスを添加せずに得られる成形品と比較しても、力学物性および意匠性に優れる成形品を得ることができる。
また、ポリエチレンワックスの数平均分子量(Mn)が1,500〜4,000の範囲であると、成形品の圧縮永久歪の低下を抑止することができる。
ポリエチレンワックスの数平均分子量(Mn)は、例えば、重合温度によって調整することができる。例えば、上記したメタロセン系触媒が用いられる重合反応によりポリエチレンワックスが得られる場合には、例えば、重合温度を、100〜180℃、好ましくは、100〜170℃に調整すればよい。
また、ポリエチレンワックスは、そのゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定した標準ポリエチレン換算の重量平均分子量(Mw)が、例えば、1000〜9000であり、好ましくは、1500〜8000である。
また、ポリエチレンワックスは、その140℃での溶融粘度が、例えば、10〜10000mPa・sであり、好ましくは、200〜9000mPa・sである。ポリエチレンワックスの溶融粘度は、例えば、ブルックフィールド型粘度計、歪制御式あるいは応力制御式のレオメーターなどの方法で測定することができる。
また、ポリエチレンワックスは、その融点が、例えば、70〜130℃であり、好ましくは、90〜130℃である。
また、ポリエチレンワックスは、その結晶化温度が、例えば、60〜120℃であり、好ましくは、80〜120℃である。
また、ポリエチレンワックスは、その数平均分子量と溶融粘度との間で、下記式(1)で示される関係を満たしている。
式(1):
B≦0.0075×K
(式中、Bは、前記ポリエチレンワックスに含有される標準ポリエチレン分子量20000以上の成分の含有割合(単位:重量%)を示す。Kは、140℃における前記ポリエチレンワックスの溶融粘度(単位:mPa・s)を示す。)
なお、Bの値は、例えば、あらかじめ標準ポリエチレンを用いて検量線を作成したゲルパーミエーションクロマトグラフィーの溶出曲線において、標準ポリエチレン分子量20000に対応する溶出時間(保持時間)を基準として、それよりも高い分子量の成分の含有割合(面積%)を求め、それを重量%と定義する方法から求めることができる。
ポリエチレンワックスが上記式(1)を満たすことにより、成形品を成形するときにおいて、生産性を向上させることができる。例えば、射出成形する場合における金型からの離型性を向上させることができる。
また、熱可塑性ポリウレタン組成物の力学物性、とりわけ残留歪みを抑制することができ、さらには、その組成物から成形される成形品の意匠性の低下も抑制することができる。
また、ポリエチレンワックスが上記式(1)を満たすようにするには、例えば、重合温度を調整すればよい。例えば、上記したメタロセン系触媒が用いられる重合反応によりポリエチレンワックスが得られる場合には、例えば、重合温度を、100〜180℃、好ましくは、100〜170℃に調整すればよい。
さらに、ポリエチレンワックスは、好ましくは、その数平均分子量と溶融粘度との間で、下記式(2)で示される関係を満たしている。
式(2):A≦230×K(−0.537)
(式中、Aは、前記ポリエチレンワックスに含有される標準ポリエチレン分子量1000以下の成分の含有割合(単位:重量%)を示す。Kは、140℃における前記ポリエチレンワックスの溶融粘度(単位:mPa・s)を示す。)
ポリウレタンワックスが上記式(2)を満たしていると、このポリエチレンワックスと熱可塑性ポリウレタンとを含有する熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物から得られるペレットのブロッキングを防止することができる。その結果、ペレットを作製するときの作業性を向上させることができる。また、これにより得られる熱可塑性ポリウレタン組成物から成形させる成形品のブリードも抑制することができる。
なお、Aの値は、例えば、あらかじめ標準ポリエチレンを用いて検量線を作成したゲルパーミエーションクロマトグラフィーの溶出曲線において、標準ポリエチレン分子量1000に対応する溶出時間(保持時間)を基準として、それよりも低い分子量の成分の含有割合(面積%)を求め、それを重量%と定義する方法から求めることができる。
また、ポリエチレンワックスが上記式(2)を満たすようにするには、例えば、重合温度を調整すればよい。例えば、上記したメタロセン系触媒が用いられる重合反応によりポリエチレンワックスが得られる場合には、例えば、重合温度を、100〜180℃、好ましくは、100〜170℃に調整すればよい。
また、ポリエチレンワックスは、常温で固体であり、65〜130℃で低粘度の液体となる。
さらに、ポリエチレンワックスは、示差走査熱量計(DSC)で測定した結晶化温度〔Tc(℃)〕と、JIS K7112(1999)の密度こうばい管法に準拠して測定した密度(D(kg/m))とが、好ましくは下記式(25)を満たし、さらに好ましくは、下記式(25a)を満たし、とりわけ好ましくは、下記式(25b)を満たしている。
式(25):
0.501×D−366≧Tc
式(25a):
0.501×D−366.5≧Tc
式(25b):
0.501×D−367≧Tc
ポリエチレンワックスが上記式(25)を満たすことにより、後述する熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物から成形品を成形するときに、熱可塑性ポリウレタンに対するポリエチレンワックスの分散性を向上させることができる。
また、ポリエチレンワックスが上記式(25)を満たすようにするには、例えば、重合温度を調整すればよい。例えば、上記したメタロセン系触媒が用いられる重合反応によりポリエチレンワックスが得られる場合には、例えば、重合温度を、100〜180℃、好ましくは、100〜170℃に調整すればよい。
また、ポリエチレンワックスの形状は、特に制限されないが、例えば、ペレット状、またはタブレット状の粒子である。
そして、本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を調製するには、特に制限されず、熱可塑性ポリウレタンとポリエチレンワックスとを混合すればよいが、好ましくは、上記した熱可塑性ポリウレタンとポリエチレンワックスとを含有するワックスマスターバッチを調製し、このワックスマスターバッチと熱可塑性ポリウレタンとを混合する。
ワックスマスターバッチを調製するには、熱可塑性ポリウレタンとポリエチレンワックスとを、例えば、二軸押出機、連続式ニーダーなどの公知の攪拌混練機を用いて、後述する配合割合により、溶融混練する。具体的には、除湿乾燥した熱可塑性ポリウレタンとポリエチレンワックスとをドライブレンドしたペレットを二軸押出機に装入し、溶融混練する。また、熱可塑性ポリウレタンとポリエチレンワックスとを別々に定量供給可能なフィーダーを用いて、連続的に二軸押出機に装入し、溶融混練する。
マスターバッチにおいて、熱可塑性ポリウレタンとポリエチレンワックスとの配合割合は、例えば、ポリエチレンワックスの融点により異なるが、熱可塑性ポリウレタン100重量部に対して、ポリエチレンワックスが0.1〜100重量部、好ましくは、1〜70重量部、さらに好ましくは、10〜50重量部である。
また、混練温度としては、例えば、熱可塑性ポリウレタンの重量平均分子量および硬度により異なるが、例えば、50〜200℃、好ましくは、55〜215℃である。
また、溶融混練では、熱による熱可塑性ポリウレタンの劣化を抑制する目的で、混練機内に窒素を通気する方法が好ましい。
そして、熱可塑性ポリウレタンとポリエチレンワックスとを溶融混練した後、例えば、カッターやペレタイザーなどを用いて粉砕、細粒化することにより、マスターバッチをペレットとして得る。
得られたマスターバッチを用いて熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を得るには、例えば、マスターバッチそのものを使用する方法やマスターバッチと熱可塑性ポリウレタンとを、ドライブレンドし、射出成形、押出成形など公知の方法により成形する。
マスターバッチと熱可塑性ポリウレタンと配合割合は、熱可塑性ポリウレタン100重量部に対して、ポリエチレンワックスが0.01〜5重量部となることが好ましく、例えば、熱可塑性ポリウレタン100重量部に対して、マスターバッチが1〜30重量部が好ましく、さらに好ましくは、熱可塑性ポリウレタン100重量部に対して、マスターバッチが1〜15重量部である。
射出成形では、成形に用いられる成形機のシリンダ温度が、例えば、160〜225℃であり、好ましくは、170〜220℃であり、さらに好ましくは、175〜210℃である。
また、射出圧力は、例えば、10〜400MPaであり、好ましくは、50〜350MPaである。さらに、金型温度は、例えば、10〜50℃であり、好ましくは、15〜40℃であり、さらに好ましくは15〜35℃である。
また、Tダイ押出機などにより、押出シート成形またはフィルム成形する場合には、押出機のシリンダ温度が、例えば、160〜225℃であり、好ましくは、170〜220℃であり、さらに好ましくは、175〜210℃である。
そして、上記のような条件で射出成形、押出成形することにより、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を成形し、その後、例えば、カッターやペレタイザーなどを用いて粉砕、細粒化することにより、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物をペレットとして得る。
本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物には、本発明の目的に差し支えない範囲で、ステアリン酸アミド、エチレンビスステアリルアミド、オレイン酸アミドなどの脂肪族アミド化合物やステアリン酸エステル、モンタン酸エステルなどの化合物を1つまたは2つ以上さらに添加することができる。その場合の添加量は、例えば、熱可塑性ポリウレタン100重量部に対して、これらの化合物の総量が0.01〜1重量部である。
さらに、本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物には、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤などの安定剤、金属石鹸、顔料、充填剤、難燃剤、抗菌剤、防カビ剤などの添加剤を添加することもできる。
酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系化合物、フォスファイト系化合物、チオエーテル系化合物などが挙げられる。
紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物などが挙げられる。
光安定剤としては、例えば、ヒンダードアミン系化合物などが挙げられる。
金属石鹸としては、例えば、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸亜鉛などのステアリン酸塩などが挙げられる。
顔料としては、例えば、フタロシアニン系、アゾ系、縮合アゾ系、アントラキノン系、キナクリドン系、インジゴ系、ペリレン系などの有機顔料、および酸化チタン、カ−ボンブラック、弁柄、群青などの無機顔料などが挙げられる。
充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、酸化チタン、硫酸バリウム、タルク、クレー、カーボンブラックなどが挙げられる。
難燃剤としては、例えば、デガブロムジフェニルエーテル、オクタブロムジフェニルエーテルなどのハロゲン化ジフェニルエーテル、例えば、ハロゲン化ポリカーボネートなどのハロゲン化合物、例えば、三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモン、ピロアンチモン酸ソーダ、水酸化アルミニウムなどの無機化合物、例えば、リン系化合物などが挙げられる。また、ドリップ防止のため難燃助剤を添加することができ、難燃助剤としては、例えば、テトラフルオロエチレンなどが挙げられる。
抗菌剤、防カビ剤としては、例えば、イミダゾール系化合物、チアゾール系化合物、ニトリル系化合物、ハロアルキル系化合物、ピリジン系化合物などの有機化合物、例えば、銀、銀系化合物、亜鉛系化合物、銅系化合物、チタン系化合物などの無機物質、無機化合物などが挙げられる。好ましくは、銀、銀系化合物が挙げられ、さらに好ましくは、銀錯体、脂肪酸、リン酸銀塩が挙げられる。
銀および銀系化合物を、抗菌剤、防カビ剤として用いる場合には、これら物質を、ゼオライト、シリカゲル、リン酸ジルコニウム、リン酸カルシュウム、ハイドロタルサイト、ヒドロキシアパタイト、ケイ酸カルシウムなどの多孔性構造体に担持させて使用する場合がある。
その他添加剤として、染料、着色剤、可塑剤、老化防止剤、オイルなどを添加することもできる。
これら添加剤は、各成分の溶融混練時に添加してもよく、あるいは、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物の分離・乾燥後に添加することもできる。
このようにして得られる本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物は、熱可塑性ポリウレタン100重量部に対して、ポリエチレンワックスが、好ましくは、0.01〜5重量部含有されており、さらに好ましくは、0.05〜2重量部含有されており、とりわけ好ましくは、0.08〜1重量部含有されている。熱可塑性ポリウレタンに対するポリエチレンワックスの含有割合が、上記範囲であると、この熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物の成形時におけるトルクを低減することができ、さらには、成形品の力学物性の低下をより一層抑制することができる。
なお、本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物は、ワックスマスターバッチを調製せずに、押出機に熱可塑性ポリウレタンとポリエチレンワックスとを直接添加して、調製することもできる。
得られた熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物から成形品を成形するには、例えば、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を、上述した射出成形、押出成形などの方法により成形する。また、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物に発泡剤を配合することにより、発泡成形することもできる。
発泡剤としては、例えば、蒸発型発泡剤、化学分解性発泡剤などが挙げられる。
蒸発型発泡剤としては、例えば、ブタン、ペンタン、ネオペンタンなどの脂肪族炭化水素化合物、例えば、二塩化メチレン、フレオンなどのハロゲン化炭化水素化合物、例えば、ジメチルエーテルなどのエーテル類、例えば、アルコール、ケトンなどが挙げられる。
化学分解型発泡剤としては、例えば、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウムなどの無機化合物、例えば、アゾジカルボン酸アミド(ADCA)、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾシクロヘキシルニトリル、アゾジアミノベンゼン、バリウムアゾジカルボキシレートなどのアゾ化合物、例えば、N,N´−ジニトロソペンタメチレンテトラミン(DPT)、N,N´−ジメチル−N,N´−ジニトロソテレフタルアミドなどのニトロソ化合物、例えば、ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラジド、p,p´−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)(OBSH)、ジフェニルスルホン−3,3´−ジスルホニルヒドラジドなどのスルホニルヒドラジド化合物、4,4´−オキソビスベンゼンスルホニルカルバジド、p−トルエンスルホルニルアジドなどのアゾ化合物などが挙げられる。
また、発泡剤として、窒素、二酸化炭素などのガスを発泡剤として用いてもよく、さらに、水(水蒸気)を発泡剤として用いてもよい。さらには、発泡剤として、例えば、特開2007−238958号公報記載の超臨界状態の二酸化炭素を用いる方法も挙げられる。
これら発泡剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
発泡剤の配合量は、例えば、後述する発泡成形の方法により異なるが、例えば、熱可塑性ポリウレタン組成物100重量部に対して、0.1〜20重量部である。
また、発泡成形では、必要により、熱可塑性ポリウレタン組成物の溶融温度に応じて、発泡剤の分解温度を適合させるために、例えば、尿素などの発泡助剤を添加することもできる。
発泡助剤を添加する場合、その添加量は、後述する発泡成形の方法により異なるが、例えば、発泡剤100重量部に対して、0.01〜10重量部である。
また、発泡成形時に熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を化学架橋するために、架橋剤を添加することもできる。
架橋剤としては、例えば、ジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイドなどが挙げられる。また、架橋剤を添加する場合には、トリアリルシアヌレートなどの架橋助剤を併用することもできる。
架橋剤を添加する場合、その添加量は、後述する発泡成形の方法により異なるが、例えば、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物100重量部に対して、0.01〜10重量部である。
発泡成形の方法としては、特に制限されず、例えば、常圧加熱法、押出発泡法、加圧発泡法、射出発泡法などが挙げられる。
常圧加熱法では、例えば、原料となる混合物(必須成分として熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物および発泡剤、任意成分として発泡助剤、架橋剤など)を、加熱ロールミルを用いて発泡剤の分解温度以下で溶融混練して、未発泡成形体を作製する。次いで、未発泡成形体を、加熱炉、あるいはコンベヤー式炉で加熱する。この加熱により、発泡剤を分解させて、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を発泡成形する。
なお、架橋剤を添加する場合には、未発泡成形体の加熱時において、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物が架橋反応する。
押出発泡法では、例えば、発泡剤を除く原料となる混合物(必須成分として熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物、および、任意成分として発泡助剤、架橋剤など)を、ホッパから押出機に投入する。次いで、押出機で溶融混練し、押出機で加圧状態にあるこの溶融混練物に、蒸発型発泡剤を注入してさらに混練する。次いで、発泡剤が注入された溶融混練物を、大気中に押し出すことにより、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を発泡成形する。
なお、架橋剤を添加する場合には、溶融混練時において、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物が架橋反応する。
加圧発泡法では、例えば、原料となる混合物(必須成分として熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物および発泡剤、任意成分として発泡助剤、架橋剤など)を、発泡剤の分解温度以下で溶融混練する。次いで、溶融混練により得られる溶融混練物を金型に入れ、加圧下で加熱して、発泡剤を分解させる。そして、発泡剤を分解させながら除圧して、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を発泡成形する。その後、さらに熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を常圧加熱して発泡させてもよい。
なお、架橋剤を添加する場合には、加圧下における加熱時において、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物が架橋反応する。
射出発泡法では、例えば、原料となる混合物(必須成分として熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物および発泡剤、任意成分として発泡助剤、架橋剤など)を、発泡剤の分解温度以下で溶融混練する。次いで、溶融混練により得られる溶融混練物を金型内に射出し、放圧させることにより発泡剤を分解させて、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を発泡成形する。
なお、発泡成形では、熱可塑性ポリウレタン組成物、成形方法に応じて、発泡成形条件は、適宜、適切な条件を設定する。また、上記した発泡成形の方法の他、成形品の表面の外観をよくする観点から、ガス・カウンター・プレッシャー法、USM法、コ・インジェクション法などの低発泡成形法を用いることもできる。
なお、上記した成形品は、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物ペレットを調製せずに、上記したワックスマスターバッチと熱可塑性ポリウレタンとを溶融混練し、溶融状態の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を成形することによっても得ることができる。
そして本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物によれば、成形時の溶融性(流動性)および成形後の成形金型からの離型性に優れ、意匠性および力学物性に優れる成形品を、生産効率よく成形することができる。そのため、本発明の成形品は、力学物性および意匠性に優れる。
その結果、本発明の成形品は、例えば、ソックス、ストッキング、丸編、トリコット、水着、スキーズボン、作業服、煙火服、洋服、ブラジャー、ガードル、手袋などの各種繊維製品に使用される弾性繊維、例えば、食品包装用ラップ、透湿性フィルム、農業用フィルム、介護ベッドなどの医療用途、工業部材、土木建材、ガラスもしくはポリカーボネートなどの透明性樹脂の中間膜、携帯電話のタッチパネルなどに使用される弾性フィルムなどに好適に用いることができる。
また、例えば、紙おむつなどのサニタリー製品の漏れ防止用締付け材料、防水資材の締付け材料、似せ餌、造花、電気絶縁材、ワイピングクロス、コピークリーナー、ガスケットなどに好適に用いることができる。
さらには、自動車の内外装部品などの自動車部品、耐チッピング用フィルム、シート、ハンドルやシフトノブ、工業用パッキン、発泡させたクッションやパッド、精密機器保護フィルムやその基材シート、各種テープ基材などの産業資材、例えば、断熱材、防水材、防露材などの建築資材、例えば、インテリア材、玩具、あるいは紙おむつなどに使用できるスパンボンド法もしくはメルトブローン法による伸縮性を有した不織布などに好適に用いることができる。
次に、本発明を、調製例、準備例、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に言及がない限り、「部」および「%」は質量基準である。また、調製例などに用いられる測定方法を、以下に示す。
(ポリエチレンワックスの数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw))
ポリエチレンワックスの数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により、市販の単分散標準ポリスチレンを用いて作成した検量線から導かれた換算法に基づいて算出した。なお、GPCの測定条件および検量線から導かれた換算法は、以下の通りである。
<GPCの測定条件>
使用装置:ゲル浸透クロマトグラフ(Waters社製 Alliance GPC2000型)
溶離液:o−ジクロロベンゼン
カラム:東ソー株式会社製GPCカラム TSKgelカラム(商品名GMH−HXを直列に2本、次いで、商品名GMH−HTLを直列に2本)を計4本直列した。
カラム温度:140℃
流速:1.0mL/分
試料濃度:0.15mg/mL
注入量:500μL
検出器:示差屈折率計
<検量線からの換算法>
分子量換算:標準ポリエチレン(PE)換算/汎用較正法
なお、汎用較正の計算には、以下に示すMark−Houwink粘度式の係数を用いた。
ポリスチレン(PS)の係数:KPS=1.38×10−4, aPS=0.70
ポリエチレン(PE)の係数:KPE=5.06×10−4, aPE=0.70
(ポリエチレンワックスに含有される標準ポリエチレン分子量20000以上の成分の含有割合B値 単位:重量%)
標準ポリエチレンを用いて検量線を作成したGPCの溶出曲線において、標準ポリエチレン分子量20000に対応する溶出時間(保持時間)を基準として、それよりも高い分子量の成分の含有割合(面積%)を求め、それを重量%と定義した。
(ポリエチレンワックスに含有される標準ポリエチレン分子量1000以下の成分の含有割合A値 単位:重量%)
標準ポリエチレンを用いて検量線を作成したGPCの溶出曲線において、標準ポリエチレン分子量1000に対応する溶出時間(保持時間)を基準として、それよりも低い分子量の成分の含有割合(面積%)を求め、それを重量%と定義した。
(ポリエチレンワックスの密度D 単位:kg/m
ポリエチレンワックスの密度Dは、JIS K7112(1999)の密度こうばい管法に準拠して測定した。
(ポリエチレンワックスの溶融粘度K 単位:mPa・s)
ブルックフィールド(B型)粘度計(株式会社日本エス・ティ・ジョンソン社製、モデル:DV−E)を用いて、140℃における溶融粘度(mPa・s)を測定した。
(ポリエチレンワックスの融点Tm 単位:℃)
ポリエチレンワックスの融点Tmは、示差走査型熱量計(DSC)〔DiamondDSC パーキンエルマー社製〕を用いて測定した。具体的には、まず、測定試料を200℃まで昇温し、5分間保持した。その後、ただちに室温まで冷却した。そして、この試料約10mgを30℃から200℃の温度範囲で、昇温速度10℃/minの条件でDSC測定した。測定結果から得られたDSC曲線の吸熱ピークの値を融点とした。
(ポリエチレンワックスの結晶化温度Tc 単位:℃)
ポリエチレンワックスの結晶化温度Tcは、上記した融点Tmを測定したDSCを用いて測定した。具体的には、まず、測定試料を200℃まで昇温し、5分間保持した。その後、2℃/minの条件で降温し、得られたDSC曲線の発熱ピークの温度を結晶化温度Tcとした。
調製例1(1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの調製)
13C−NMR測定によるトランス/シス比が93/7の1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン(三菱瓦斯化学社製)を原料として、冷熱2段ホスゲン化法を常圧下で実施した。
すなわち、フラスコに、攪拌棒、温度計、ホスゲン導入管、滴下ロートおよび冷却管を取り付けて、そのフラスコにオルトジクロロベンゼン400重量部を仕込んだ。フラスコを冷水で冷却しながら、フラスコ内の温度を10℃以下とし、ホスゲン導入管よりホスゲン280重量部を導入した。滴下ロートに1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン100重量部およびオルトジクロロベンゼン500重量部の混合液を仕込み、その混合液を、30分かけてフラスコ内に添加した。この間、フラスコ内の温度を30℃以下に維持した。添加終了後、フラスコ内は、白色スラリー状液となった。再び、ホスゲンを導入しながら反応温度を150℃まで上昇させ、150℃で5時間反応を継続させた。フラスコ内の反応液は淡褐色澄明な液体となった。
反応終了後、100〜150℃で窒素ガスを10L/時で通気し、脱ガスした。
減圧下で溶媒のオルトジクロルベンゼンを留去し、さらに減圧蒸留により、沸点138〜140℃/0.7KPaの留分を採取した。
これによって、無色透明液体として、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン123重量部(収率90%)を得た。
得られた1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンのガスクロマトグラフィー測定による純度は99.9%、APHA測定による色相は5、13C−NMR測定によるトランス/シス比は93/7であった。
調製例2(熱可塑性ポリウレタン(1)の調製)
窒素雰囲気下、撹拌機を装着した反応機に、予め減圧脱水した数平均分子量2000のポリエステルポリオール(三井化学ポリウレタン株式会社製 タケラックU−2024)1000重量部と、数平均分子量2000のポリテトラメチレンエーテルグリコール(保土谷化学株式会社製 PTG2000SN)997.5重量部と、ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)カルボジイミド(RASCHIG GmbH社製 スタビライザー7000)1.1重量部と、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガノックス1010)2.5重量部を加え、攪拌してポリオール混合液を調製した。
調製後、このポリオール混合液に、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを407.4重量部加え、撹拌しながら、80℃に昇温した。
次いで、同温度で2時間反応させた後、触媒として、ジブチル錫ジラウリレートを0.025重量部添加した。80℃にて反応を継続し、混合液に含有されるイソシアネート基の含量が3.84重量%になったことを確認して、イソシアネート基末端プレポリマーを得た。
その後、このイソシアネート基末端プレポリマーに、予め減圧脱水した1,4−ブタンジオール(三菱化学株式会社製)を97.13重量部加え、気泡が混入しないように急速に撹拌して鎖伸長反応液を調製した。
次いで、予め100℃に予熱したステンレス製の容器に、この鎖伸長反応液を流し込み、窒素雰囲気下、100℃で24時間鎖伸長反応させてポリウレタン樹脂を得た。
次いで、ステンレス製容器から、ポリウレタン樹脂を取り出した後、ギロチンカッターでサイコロ状に切断し、切断後の樹脂を粉砕した。
そして、粉砕したポリウレタン樹脂を、窒素雰囲気下、80℃にて20時間乾燥し、ホッパから窒素を通気しながら、ストランドダイを装着した口径20mmの単軸押出機(株式会社テクノベル製 SZW20)にて、連続的にストランドを押し出し、ペレタイザーでペレット化した。
その後、得られたペレットを乾燥機に入れ、60℃で8時間乾燥することにより、質量基準で水分値が85ppmの熱可塑性ポリウレタン樹脂(1)(以下、TPU(1)と略する。)を得た。
調製例3(ポリエチレンワックス(1)の調製)
充分に窒素置換し、25℃に保持した内容積2Lのステンレス製オートクレーブにヘキサン1Lを入れ、水素を0.08MPa(ゲージ圧)で導入した。次いで、系内の温度を145℃に昇温した後、全圧が2.8MPa(ゲージ圧)になるまでエチレンを導入した。
次いで、トリイソブチルアルミニウム0.3mmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.04mmol、および、ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド0.00005mmolをエチレンで圧入することにより重合を開始させた。
その後、エチレンを連続的に供給することにより全圧を3.0MPa(ゲージ圧)に保ち、150℃で30分間重合させた。そして、少量のエタノールを系内に添加することにより重合を停止させた後、未反応のエチレンをパージした。
得られたポリマー溶液を、100℃減圧下で一晩乾燥してポリエチレンワックス(1)を58g得た。
得られたポリエチレンワックス(1)は、その数平均分子量(Mn)が2,400であり、重量平均分子量(Mw)が7,000であり、溶融粘度Kが600mPa・sであり、密度Dが980kg/mであり、融点Tmが127.7℃であった。また、ポリエチレンワックス(1)の調製に使用された全単量体総モルに対してエチレンの占める割合(以下、エチレン含量と略する。)は、100mol%であった。
また、ポリエチレンワックス(1)では、ポリエチレンワックス(1)に含有される数平均分子量が1000以下の成分の含有割合A値(以下、A値と略する。)が7.3重量%であり、ポリエチレンワックス(1)に含有される数平均分子量が20000以上の成分の含有割合B値(以下、B値と略する。)が4.2重量%であった。ポリエチレンワックス(1)の物性を表1に示す。
調製例4(ポリエチレンワックス(2)の調製)
充分に窒素置換し、25℃に保持した内容積2Lのステンレス製オートクレーブにヘキサン600mLおよび1−ブテン200gを入れた。次いで、系内の温度を140℃に昇温した後、トリイソブチルアルミニウム0.3mmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.04mmol、および、ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド0.0001mmolをエチレンで圧入することにより重合を開始させた。
その後、エチレンのみを連続的に供給することにより全圧を3.0MPa(ゲージ圧)に保ち、145℃で30分間重合させた。そして、少量のエタノールを系内に添加することにより重合を停止させた後、未反応のエチレンをパージした。
得られたポリマー溶液を、100℃減圧下で一晩乾燥してポリエチレンワックス(2)を58g得た。得られたポリエチレンワックス(2)は、その数平均分子量(Mn)が2,000であり、重量平均分子量(Mw)が5,000であり、溶融粘度Kが300mPa・sであり、密度Dが913kg/mであり、融点Tmが98.2℃であった。また、ポリエチレンワックス(2)の調製に使用された全単量体総モルに対するエチレン含量は、94mol%であった。また、ポリエチレンワックス(2)では、A値が9.3重量%であり、B値が2.2重量%であった。ポリエチレンワックス(2)の物性を表1に示す。
調製例5(ポリエチレンワックス(3)の調製)
充分に窒素置換し、25℃に保持した内容積2Lのステンレス製オートクレーブにヘキサン1Lを入れ、水素を0.15MPa(ゲージ圧)で導入した。次いで、系内の温度を145℃に昇温した後、全圧が2.8MPa(ゲージ圧)になるまでエチレンを導入した。
次いで、トリイソブチルアルミニウム0.3mmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.04mmol、および、ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド0.00005mmolをエチレンで圧入することにより重合を開始させた。
その後、エチレンを連続的に供給することにより全圧を3.0MPa(ゲージ圧)に保ち、150℃で30分間重合させた。そして、少量のエタノールを系内に添加することにより重合を停止させた後、未反応のエチレンをパージした。
得られたポリマー溶液を、100℃減圧下で一晩乾燥してポリエチレンワックス(3)を48g得た。
得られたポリエチレンワックス(3)は、その数平均分子量(Mn)が700であり、重量平均分子量(Mw)が1,300であり、溶融粘度Kが18mPa・sであり、密度Dが960kg/mであり、融点Tmが119.6℃であった。また、ポリエチレンワックス(3)の調製に使用された全単量体総モルに対するエチレン含量は、100mol%であった。また、ポリエチレンワックス(3)では、A値が47.8重量%であり、B値が0重量%であった。ポリエチレンワックス(3)の物性を表1に示す。
調製例6(ポリエチレンワックス(4)の調製)
充分に窒素置換し、25℃に保持した内容積2Lのステンレス製オートクレーブにヘキサン770mLおよびプロピレン115gを入れた。次いで、系内の温度を150℃に昇温した後、トリイソブチルアルミニウム0.3mmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.04mmol、および、ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド0.0005mmolをエチレンで圧入することにより重合を開始させた。
その後、エチレンのみを連続的に供給することにより全圧を3.0MPa(ゲージ圧)に保ち、155℃で30分間重合させた。そして、少量のエタノールを系内に添加することにより重合を停止させた後、未反応のエチレンをパージした。
得られたポリマー溶液を、100℃減圧下で一晩乾燥してポリエチレンワックス(4)を46g得た。
得られたポリエチレンワックス(4)は、その数平均分子量(Mn)が800であり、重量平均分子量(Mw)が1,500であり、溶融粘度Kが40mPa・sであり、密度Dが897kg/mであり、融点Tmが78.8℃であった。また、ポリエチレンワックス(4)の調製に使用された全単量体総モルに対するエチレン含量は、90mol%であった。また、ポリエチレンワックス(4)では、A値が31.7重量%であり、B値が0.01重量%であった。ポリエチレンワックス(5)の物性を表1に示す。
調製例7(ポリエチレンワックス(5)の調製)
充分に窒素置換し、25℃に保持した内容積2Lのステンレス製オートクレーブにヘキサン930mLおよびプロピレン35gを入れた。次いで、系内の温度を150℃に昇温した後、トリイソブチルアルミニウム0.3mmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート0.04mmol、および、ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド0.0005mmolをエチレンで圧入することにより重合を開始させた。
その後、エチレンのみを連続的に供給することにより全圧を3.0MPa(ゲージ圧)に保ち、155℃で30分間重合させた。そして、少量のエタノールを系内に添加することにより重合を停止させた後、未反応のエチレンをパージした。
得られたポリマー溶液を、100℃減圧下で一晩乾燥してポリエチレンワックス(5)を42g得た。
得られたポリエチレンワックス(5)は、その数平均分子量(Mn)が1,300であり、重量平均分子量(Mw)が3,300であり、溶融粘度Kが90mPa・sであり、密度Dが948kg/mであり、融点Tmが115.4℃であった。また、ポリエチレンワックス(5)の調製に使用された全単量体総モルに対するエチレン含量は、96mol%であった。また、ポリエチレンワックス(5)では、A値が19.8重量%であり、B値が0.3重量%であった。ポリエチレンワックス(5)の物性を表1に示す。
準備例1
チーグラー系ポリエチレンワックス(三井化学株式会社製 三井ハイワックス420P)を、ポリエチレンワックス(6)として準備した。
準備例2
ポリエチレンワックス(ハネウェル社製 A−C6)を、ポリエチレンワックス(7)として準備した。
Figure 0005507075
実施例1
<ワックスマスターバッチ(1)の調製>
ストランドダイが装着されたラボプラストミル(株式会社東洋精機製作所製 モデル:4C−150)に接続された、口径25mmの二軸押出機(株式会社東洋精機製作所製)に、ホッパを介して、TPU(1)のペレットおよびポリエチレンワックス(1)のペレットを、それぞれ別個に定量フィーダーで供給した。なお、TPU(1)の供給量を9kg/hとし、ポリエチレンワックス(1)の供給量を1kg/hとした。シリンダ温度を、ホッパ下から押出口までを175℃、押出ノズルのダイ温度を170℃とした。これにより、ポリエチレンワックス(1)の含有量が10重量%となるワックスマスターバッチ(1)のペレットを連続的に調製した。
<熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物(1)の調製>
TPU(1)100重量部に対して、ワックスマスターバッチ(1)を5重量部混合し、口径20mmの単軸押出機(株式会社テクノベル製 SZW20)を用いて、これらの混合物をストランド状に押し出した。このときの押出条件は、スクリュの回転数を30rpmとし、シリンダ温度を、ホッパ下で170℃、ホッパ下から押出口まで180℃とした。
次いで、押し出されたストランド状の混合物を、連続的にペレタイザーで切断し、ペレット状に成形した。そして、得られたペレットを、室温で5日間静置後、60℃に調整した除湿乾燥器内で乾燥して、TPU(1)100重量部に対して、ポリエチレンワックス(1)が0.5重量部含有された熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物(1)を得た。
実施例2
ポリエチレンワックス(1)に代えてポリエチレンワックス(2)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、ポリエチレンワックス(2)の含有量が10重量%となるワックスマスターバッチ(2)を調製した。その後、TPU(1)100重量部に対して、ワックスマスターバッチ(2)を5重量部混合し、実施例1と同様の方法により、TPU(1)100重量部に対して、ポリエチレンワックス(2)が0.5重量部含有された熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物(2)を得た。
実施例3
ポリエチレンワックス(1)に代えてポリエチレンワックス(3)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、ポリエチレンワックス(3)の含有量が10重量%となるワックスマスターバッチ(3)を調製した。その後、TPU(1)100重量部に対して、ワックスマスターバッチ(3)を5重量部混合し、実施例1と同様の方法により、TPU(1)100重量部に対して、ポリエチレンワックス(3)が0.5重量部含有された熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物(3)を得た。
実施例4
ポリエチレンワックス(1)に代えてポリエチレンワックス(4)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、ポリエチレンワックス(4)の含有量が10重量%となるワックスマスターバッチ(4)を調製した。その後、TPU(1)100重量部に対して、ワックスマスターバッチ(4)を5重量部混合し、実施例1と同様の方法により、TPU(1)100重量部に対して、ポリエチレンワックス(4)が0.5重量部含有された熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物(4)を得た。
実施例5
ポリエチレンワックス(1)に代えてポリエチレンワックス(5)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、ポリエチレンワックス(5)の含有量が10重量%となるワックスマスターバッチ(5)を調製した。その後、TPU(1)100重量部に対して、ワックスマスターバッチ(5)を5重量部混合し、実施例1と同様の方法により、TPU(1)100重量部に対して、ポリエチレンワックス(5)が0.5重量部含有された熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物(5)を得た。
比較例1
口径20mmの単軸押出機(株式会社テクノベル製 SZW20)を用いて、TPU(1)をストランド状に押し出した。このときの押出条件は、実施例1と同様である。
次いで、押し出されたストランド状のTPU(1)を、連続的にペレタイザーで切断し、ペレット状に成形した。そして、得られたペレットを、室温で5日間静置後、60℃に調整した除湿乾燥器内で乾燥して、TPU(1)からなる熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物(6)を得た。
比較例2
ポリエチレンワックス(1)に代えてポリエチレンワックス(6)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、ポリエチレンワックス(6)の含有量が10重量%となるワックスマスターバッチ(6)を調製した。その後、TPU(1)100重量部に対して、ワックスマスターバッチ(6)を5重量部混合し、実施例1と同様の方法により、TPU(1)100重量部に対して、ポリエチレンワックス(6)が0.5重量部含有された熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物(7)を得た。
比較例3
ポリエチレンワックス(1)に代えてポリエチレンワックス(7)を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、ポリエチレンワックス(7)の含有量が10重量%となるワックスマスターバッチ(7)を調製した。その後、TPU(1)100重量部に対して、ワックスマスターバッチ(7)を5重量部混合し、実施例1と同様の方法により、TPU(1)100重量部に対して、ポリエチレンワックス(7)が0.5重量部含有された熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物(8)を得た。
物性評価
各実施例および各比較例で得られた熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物(以下、各熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物と略する。)の、ロールからの剥離性、表面意匠性、残留歪みおよび引張強度を、以下の方法で測定した。その結果を表2に示す。
(1)ロールからの剥離性(目視評価)
各熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物のペレットを用いて、厚み約30μmのフィルムを作製した。
具体的には、コートハンガーダイス(150mm幅)が装着された単軸押出機(株式会社テクノベル製 SZW20 シリンダ口径:20mm)と、ステンレス製のキャスティングロールとを装備した装置を用い、ホッパから窒素を通気しながら、以下の条件にてフィルムを作製した。
<フィルム作製条件>
ペレットの水分量:120ppm(質量基準)
シリンダ温度:185℃
ダイス温度:180℃
キャスティングロールへの冷却水温度:約22℃
キャスティングロールの回転数:3m/min
その後、キャスティングロールに密着したフィルムに離型紙を供給し、連続的にフィルムの巻取りを行なう過程において、キャスティングロールからのフィルムの剥離性を目視で観察した。また、離型性の評価基準を以下のように定めた。
<離型性の評価基準>
「○」:キャスティングロールからのフィルムの離型が容易であった。
「△」:キャスティングロールへのフィルムの巻きつきがほとんど観察されなかった。
「×」:キャスティングロールからのフィルムの離型が困難であった。
(2)表面意匠性(目視評価)
上記(1)と同様の方法によりフィルム状試験サンプルを作製した。この試験サンプルを、テフロン(登録商標)製板上に載せ、窒素雰囲気下、60℃のオーブン中で12時間、熱処理した。
その後、23℃、相対湿度55%のオーブン中に1週間静置後、目視でフィルムの外観を観察して、ブリードの有無を判断した。また、表面意匠性の評価基準を以下のように定めた。
<表面意匠性の評価基準>
「有り」:TPU(1)に各ポリエチレンワックスを添加したサンプルにおいて、白濁成分が観察された。
「無し」:TPU(1)に各ポリエチレンワックスを混合したサンプルにおいて、ポリエチレンワックスを混合していないサンプルと同等の外観であった。
(3)残留歪み(単位:%)
上記(1)と同様の方法により、厚み100μmのフィルム状試験サンプルを作製した。引張試験機(株式会社インテスコ製 モデル:205型)を用いて、この試験サンプルの繰返し伸長変形後の残留歪み(単位:%)を測定した。
具体的には、23℃、相対湿度55%の環境下、引張試験機のチャック間距離を3cm(L1)とし、引張速度500mm/minの条件で、300%の歪みとなるまで伸長後、チャック間距離を初期状態に戻した。
この操作を4回繰り返した後、5回目に300%まで引っ張り、その状態で30秒間保持した。次いで、応力が無くなるまでチャックを移動させた時の試験片の長さ(L2)を測定した。そして、以下の式により、残留歪みを算出した。
(L2−L1)/L1×100
(4)引張強度(単位:MPa)
上記(3)で作製した厚み100μmのフィルム状試験サンプルを用いて、幅10mmの短冊型試験片を作製した。そして、上記(3)と同様の引張試験を用いて、23℃、相対湿度55%の環境下、引張速度500mm/minの条件で短冊型試験片の引張試験を行って、引張強度を測定した。
Figure 0005507075

Claims (5)

  1. イソシアネート成分として、イソシアネート基の総モル数に対して、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が、50モル%以上になるように、80モル%以上93モル%以下のトランス体を含む1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを含有する熱可塑性ポリウレタンと、
    JIS K7112(1999)の密度こうばい管法に準拠して測定した密度が890〜980kg/mであり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定した標準ポリエチレン換算の数平均分子量が700〜4000であり、かつ、下記式(1)を満たすポリエチレンワックスと
    を含有することを特徴とする、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物。
    式(1):B≦0.0075×K
    (式中、Bは、前記ポリエチレンワックスに含有される標準ポリエチレン分子量20000以上の成分の含有割合(単位:重量%)を示す。Kは、140℃における前記ポリエチレンワックスの溶融粘度(単位:mPa・s)を示す。)
  2. 前記ポリエチレンワックスが、前記熱可塑性ポリウレタン100重量部に対して、0.01〜5重量部含有されていることを特徴とする、請求項1に記載の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物。
  3. 前記ポリエチレンワックスが、さらに、下記式(2)を満たすことを特徴とする、請求項1または2に記載の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物。
    式(2):A≦230×K(−0.537)
    (式中、Aは、前記ポリエチレンワックスに含有される標準ポリエチレン分子量1000以下の成分の含有割合(単位:重量%)を示す。Kは、140℃における前記ポリエチレンワックスの溶融粘度(単位:mPa・s)を示す。)
  4. 前記ポリエチレンワックスが、メタロセン系触媒が用いられる重合反応により得られることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物から成形されていることを特徴とする、成形品。
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