JP5832392B2 - ポリウレタンエラストマーの製造方法、ポリウレタンエラストマーおよび成形品 - Google Patents

ポリウレタンエラストマーの製造方法、ポリウレタンエラストマーおよび成形品 Download PDF

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Description

本発明は、ポリウレタンエラストマーの製造方法、ポリウレタンエラストマー、および、成形品に関し、詳しくは、低硬度のポリウレタンエラストマーの製造方法、その製造方法により得られる低硬度のポリウレタンエラストマー、および、低硬度のポリウレタンエラストマーが用いられる成形品に関する。
ポリウレタンエラストマーは、透明性、柔軟性などに優れることから、例えば、医療用チューブなどのチューブや、自動車用伝動バンドなどのバンド、さらには、内装材などとして、各種産業分野において用いられている。
具体的には、例えば、脂肪族系ジイソシアネート(a1)と、炭素数10〜50のアルキル基(R)を有する1価官能性化合物(a2)、数平均分子量500〜10000の高分子ジオール(a3)および必要により低分子ジオール(a4)とから誘導されるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(a)に、脂肪族系ジアミン(b)を反応させることにより、熱可塑性ポリウレタンエラストマー(A)を得ることが、提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2011−246577号公報
しかるに、特許文献1に記載の方法では、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(a)と脂肪族系ジアミン(b)との反応において、混合初期から固化し、均一な熱可塑性ポリウレタンエラストマーを得られない場合がある。
また、ポリウレタンエラストマーとしては、その用途によっては低硬度化が要求される場合がある。しかし、低硬度のポリウレタンエラストマーは、一般的にフィッシュアイが生じやすく、また、収縮しやすいため、寸法安定性に劣るといった不具合がある。さらに、寸法安定性の向上を図るために滑剤を添加すると、透明性が低下するという不具合がある。
本発明の目的は、フィッシュアイの低減を図ることができ、優れた寸法安定性および透明性を確保することができる低硬度のポリウレタンエラストマーの製造方法、その製造方法により得られる低硬度のポリウレタンエラストマー、および、低硬度のポリウレタンエラストマーが用いら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、本発明のポリウレタンエラストマーの製造方法は、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを含むポリイソシアネート成分と、高分子量ポリオールおよびモノアルコールを含む第1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するプレポリマー合成工程と、前記イソシアネート基末端プレポリマーと、高分子量ポリオールおよび鎖伸長剤を含む第2ポリオール成分とを反応させてポリウレタンエラストマーを合成するエラストマー合成工程とを備えることを特徴としている。
また、本発明のポリウレタンエラストマーの製造方法では、前記エラストマー合成工程において、前記イソシアネート基末端プレポリマーと前記第2ポリオール成分とを、80:20〜40:60の質量比で反応させることが好適である。
また、本発明のポリウレタンエラストマーの製造方法では、前記モノアルコールを、前記ポリイソシアネート成分、第1ポリオール成分および第2ポリオール成分の総量に対して、0.05質量%以上1質量%以下の割合で配合することが好適である。
また、本発明のポリウレタンエラストマーの製造方法では、前記モノアルコールが、炭素数15〜25のモノアルコールを含有することが好適である。
また、本発明のポリウレタンエラストマーの製造方法では、前記高分子量ポリオールが、非晶性ポリエーテルグリコールを含有することが好適である。
また、本発明のポリウレタンエラストマーの製造方法では、前記ポリウレタンエラストマーのJIS K7312(1996)に基づく硬度が、50A以上75A以下であることが好適である。
また、本発明のポリウレタンエラストマーは、上記のポリウレタンエラストマーの製造方法により得られることを特徴としている。
また、本発明の成形品は、上記の低硬度ポリウレタンエラストマーが用いられていることを特徴としている。
また、本発明の成形品は、管として成形されていることが好適である。
また、本発明の成形品は、帯として成形されていることが好適である。
本発明のポリウレタンエラストマーの製造方法によれば、フィッシュアイが低減され、優れた寸法安定性および透明性を備える低硬度のポリウレタンエラストマーを得ることができる。
そのため、本発明のポリウレタンエラストマーは、硬度を低く抑えるとともに、優れた外観、寸法安定性および透明性を備えることができる。
そして、本発明の成形品は、本発明のポリウレタンエラストマーが用いられているため、硬度を低く抑えるとともに、優れた外観、寸法安定性および透明性を備えることができる。
本発明のポリウレタンエラストマーの製造方法では、まず、ポリイソシアネート成分と、第1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する(プレポリマー合成工程)。
本発明において、ポリ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、必須成分として含んでいる。
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、80モル%以上、より好ましくは、85モル%以上、例えば、99モル%以下、好ましくは、97モル%以下の割合で、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ノンホスゲン法などにより、製造することができる。
また、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンは、本発明の優れた効果を阻害しない範囲において、変性体として調製することもできる。
1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの変性体としては、例えば、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの多量体(ダイマー(例えば、ウレチジオン変性体など)、トリマー(例えば、イソシアヌレート変性体、イミノオキサジアジンジオン変性体など)など)、ビウレット変性体(例えば、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと水との反応により生成するビウレット変性体など)、アロファネート変性体(例えば、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとモノオールまたは低分子量ポリオール(後述)との反応より生成するアロファネート変性体など)、ポリオール変性体(例えば、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと低分子量ポリオール(後述)または高分子量ポリオール(後述)との反応より生成するポリオール変性体など)、オキサジアジントリオン変性体(例えば、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと炭酸ガスとの反応により生成するオキサジアジントリオンなど)、カルボジイミド変性体(1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの脱炭酸縮合反応により生成するカルボジイミド変性体など)などが挙げられる。
また、ポリイソシアネート成分は、本発明の優れた効果を阻害しない範囲で、その他のポリイソシアネート、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネートなどを、任意成分として含有することができる。
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、ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、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、2,6−ジイソシアネートメチルカプロエートなどが挙げられる。
また、脂肪族ポリイソシアネートには、脂環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。)が含まれる。
脂環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。)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(水添MDI)、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−ジイソシアナトメチルビシクロ〔2,2,1〕−ヘプタン(NBDI)、2−イソシアナトメチル2−(3−イソシアナトプロピル)−5−イソシアナトメチルビシクロ−〔2,2,1〕−ヘプタン、2−イソシアナトメチル−2−(3−イソシアナトプロピル)−6−イソシアナトメチルビシクロ−〔2,2,1〕−ヘプタン、2−イソシアナトメチル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−イソシアナトメチル3−(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、2−イソシアナトメチル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(TDI)、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(MDI)、トルイジンジイソシアネート(TODI)、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(NDI)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もしくはその混合物(XDI)、1,3−または1,4−テトラメチルキシリレンジイソシアネートもしくはその混合物(TMXDI)などが挙げられる。
これらその他のポリイソシアネートは、単独使用または2種類以上併用することができる。
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モル%以上、さらに好ましくは、70モル%以上、とりわけ好ましくは、85モル%以上、例えば、99モル%以下、好ましくは、97モル%以下の割合で含有する。
また、その他のポリイソシアネートは、本発明の優れた効果を阻害しない範囲において、変性体として調製することもできる。
その他のポリイソシアネートの変性体としては、例えば、その他のポリイソシアネートの多量体(ダイマー、トリマーなど)、ビウレット変性体、アロファネート変性体、ポリオール変性体、オキサジアジントリオン変性体、カルボジイミド変性体などが挙げられる。
また、ポリイソシアネート成分は、本発明の優れた効果を阻害しない範囲でモノイソシアネートを、任意成分として含有することができる。
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。
本発明において、第1ポリオール成分は、高分子量ポリオールおよびモノアルコールを必須成分として含んでいる。第1ポリオール成分は、好ましくは、鎖伸長剤(後述)を含まず、高分子量ポリオールおよびモノアルコールを含んでおり、さらに好ましくは、高分子量ポリオールおよびモノアルコールからなる。
高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300以上、好ましくは、400以上の化合物であって、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、ポリウレタンポリオール、エポキシポリオール、植物油ポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオール、ビニルモノマー変性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、ポリプロピレンポリオール、ポリテトラメチレンエーテルポリオールなどのポリオキシアルキレンポリオールなどが挙げられる。
ポリプロピレンポリオールとしては、例えば、低分子量ポリオール(後述)または低分子量ポリアミン(後述)を開始剤とするプロピレンオキサイドの付加重合物(プロピレンオキサイドと、エチレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドとのランダムおよび/またはブロック共重合体を含む。)が挙げられる。
ポリテトラメチレンエーテルポリオールとしては、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、詳しくは後述するが、テトラヒドロフランなどの重合単位に、アルキル置換テトラヒドロフランや、2価アルコール(後述)を共重合した非晶性ポリテトラメチレンエーテルグリコール(非晶性ポリエーテルグリコール)などが挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、例えば、低分子量ポリオール(後述)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、セバシン酸、その他の飽和脂肪族ジカルボン酸(C11〜13)、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、その他の不飽和脂肪族ジカルボン酸、例えば、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、ナフタレンジカルボン酸、その他の芳香族ジカルボン酸、例えば、ヘキサヒドロフタル酸、その他の脂環族ジカルボン酸、例えば、ダイマー酸、水添ダイマー酸、ヘット酸などのその他のカルボン酸、および、それらカルボン酸から誘導される酸無水物、例えば、無水シュウ酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水2−アルキル(C12〜C18)コハク酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水トリメリット酸、さらには、これらのカルボン酸などから誘導される酸ハライド、例えば、シュウ酸ジクロライド、アジピン酸ジクロライド、セバシン酸ジクロライドなどが挙げられる。
また、ポリエステルポリオールとして、例えば、植物由来のポリエステルポリオール、具体的には、低分子量ポリオール(後述)を開始剤として、ヒドロキシル基含有植物油脂肪酸(例えば、リシノレイン酸を含有するひまし油脂肪酸、12−ヒドロキシステアリン酸を含有する水添ひまし油脂肪酸など)などのヒドロキシカルボン酸を、公知の条件下、縮合反応させて得られる植物油系ポリエステル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、低分子量ポリオール(後述)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や、例えば、L−ラクチド、D−ラクチドなどのラクチド類など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(後述)を共重合したラクトン系ポリエステルポリオールなどが挙げられる。
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、低分子量ポリオール(後述)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、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−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(後述)と、開環重合物とを共重合した非晶性ポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。
また、ポリウレタンポリオールは、上記により得られたポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールおよび/またはポリカーボネートポリオールを、イソシアネート基(NCO)に対する水酸基(OH)の当量比(OH/NCO)が1を超過する割合で、ポリイソシアネートと反応させることによって、ポリエステルポリウレタンポリオール、ポリエーテルポリウレタンポリオール、ポリカーボネートポリウレタンポリオール、あるいは、ポリエステルポリエーテルポリウレタンポリオールなどとして得ることができる。
エポキシポリオールとしては、例えば、低分子量ポリオール(後述)と、例えば、エピクロルヒドリン、β−メチルエピクロルヒドリンなどの多官能ハロヒドリンとの反応により得られるエポキシポリオールが挙げられる。
植物油ポリオールとしては、例えば、ひまし油、やし油などのヒドロキシル基含有植物油などが挙げられる。例えば、ひまし油ポリオール、または、ひまし油脂肪酸とポリプロピレンポリオールとの反応により得られるエステル変性ひまし油ポリオールなどが挙げられる。
ポリオレフィンポリオールとしては、例えば、ポリブタジエンポリオール、部分ケン価エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。
アクリルポリオールとしては、例えば、ヒドロキシル基含有アクリレートと、ヒドロキシル基含有アクリレートと共重合可能な共重合性ビニルモノマーとを、共重合させることによって得られる共重合体が挙げられる。
ヒドロキシル基含有アクリレートとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2,2−ジヒドロキシメチルブチル(メタ)アクリレート、ポリヒドロキシアルキルマレエート、ポリヒドロキシアルキルフマレートなどが挙げられる。好ましくは、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
共重合性ビニルモノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、s−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、イソペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルアクリレートなどのアルキル(メタ)アクリレート(炭素数1〜12)、例えば、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル、例えば、(メタ)アクリロニトリルなどのシアン化ビニル、例えば、(メタ)アクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸などのカルボキシル基を含むビニルモノマー、または、そのアルキルエステル、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、オリゴエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートなどのアルカンポリオールポリ(メタ)アクリレート、例えば、3−(2−イソシアネート−2−プロピル)−α−メチルスチレンなどのイソシアネート基を含むビニルモノマーなどが挙げられる。
そして、アクリルポリオールは、これらヒドロキシル基含有アクリレート、および、共重合性ビニルモノマーを、適当な溶剤および重合開始剤の存在下において共重合させることにより得ることができる。
また、アクリルポリオールには、例えば、シリコーンポリオールやフッ素ポリオールが含まれる。
シリコーンポリオールとしては、例えば、上記したアクリルポリオールの共重合において、共重合性ビニルモノマーとして、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのビニル基を含むシリコーン化合物が配合されたアクリルポリオールが挙げられる。
フッ素ポリオールとしては、例えば、上記したアクリルポリオールの共重合において、共重合性ビニルモノマーとして、例えば、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンなどのビニル基を含むフッ素化合物が配合されたアクリルポリオールが挙げられる。
ビニルモノマー変性ポリオールは、上記した高分子量ポリオールと、ビニルモノマーとの反応により得ることができる。
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。 高分子量ポリオールとして、好ましくは、ポリエーテルポリオールが挙げられ、より好ましくは、ポリテトラメチレンエーテルポリオールが挙げられ、さらに好ましくは、非晶性ポリテトラメチレンエーテルグリコール(非晶性ポリエーテルグリコール)が挙げられる。
非晶性とは、常温(25℃)において液状であることを示す。
非晶性のポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えば、テトラヒドロフランと、アルキル置換テトラヒドロフラン(例えば、3−メチルテトラヒドロフランなど)との共重合体(テトラヒドロフラン/アルキル置換テトラヒドロフラン(モル比)=15/85〜85/15、数平均分子量500〜4000、好ましくは、800〜2500)や、例えば、テトラヒドロフランと、分岐状グリコール(例えば、ネオペンチルグリコールなど)との共重合体(テトラヒドロフラン/分岐状グリコール(モル比)=15/85〜85/15、数平均分子量500〜4000、好ましくは、800〜2500)などとして、得ることができる。
また、非晶性のポリテトラメチレンエーテルグリコールとしては、市販品を用いることができ、そのような市販品としては、例えば、旭化成せんい社製「PTXG」シリーズ、保土谷化学工業社製「PTG−L」シリーズなどが挙げられる。
非晶性のポリテトラメチレンエーテルグリコール(非晶性ポリエーテルグリコール)を用いれば、低硬度であり、寸法安定性に優れるポリウレタンエラストマーを得ることができる。
モノアルコール(1価アルコール)としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、s−ブタノール、t−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ヘキサデカノール(1−ヘキサデカノールなど)、ヘプタデカノール、オクタデカノール(1−オクタデカノールなど)、ノナデカノール、エイコサノール(1−エイコサノールなど)、テトラコサノール(1−テトラコサノールなど)、およびそれらの異性体、さらには、その他のアルカノール(C20〜50アルコール)や、例えば、オレイルアルコール、リノリルアルコールなどのアルケニルアルコール、例えば、オクタジエノールなどのアルカジエノール、例えば、ポリエチレンブチレンモノオールなどの脂肪族モノオールが挙げられる。また、モノアルコールとして、例えば、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノールなどの脂環族モノオール、例えば、ベンジルアルコールなどの芳香脂肪族モノオールなども挙げられる。
これらモノアルコールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
モノアルコールとして、好ましくは、炭素数15〜25のモノアルコールが挙げられる。
モノアルコールとして、炭素数15〜25のモノアルコールを用いれば、フィッシュアイの低減を図ることができ、優れた寸法安定性を確保することができる。
このようなモノアルコールとして、とりわけ好ましくは、1−ヘキサデカノール、1−オクタデカノール、オレイルアルコール、リノリルアルコール、1−エイコサノール、1−テトラコサノールが挙げられる。
モノアルコールとしてこれらを用いれば、フィッシュアイの低減を図ることができ、優れた寸法安定性および透明性を確保することができる。
第1ポリオール成分において、高分子量ポリオールとモノアルコールとの含有割合は、質量基準では、第1ポリオール成分の総量100質量部に対して、高分子量ポリオールが、例えば、90質量部以上、好ましくは、95質量部以上、例えば、99.98質量部以下、好ましくは、99.95質量部以下であり、モノアルコールが、例えば、0.02質量部以上、好ましくは、0.05質量部以上、例えば、10質量部以下、好ましくは、5質量部以下である。
また、モル基準では、第1ポリオール成分の総量100モルに対して、高分子量ポリオールが、例えば、55モル以上、好ましくは、60モル以上、例えば、99.5モル以下、好ましくは、99.2モル以下であり、モノアルコールが、例えば、0.5モル以上、好ましくは、0.8モル以上、例えば、45モル以下、好ましくは、40モル以下である。
そして、プレポリマー合成工程では、ポリイソシアネート成分と、第1ポリオール成分とを、例えば、バルク重合や溶液重合などの重合方法により反応させる。
バルク重合では、例えば、窒素気流下において、ポリイソシアネート成分および第1ポリオール成分を、反応温度50℃以上、250℃以下、好ましくは、200℃以下で、0.5〜15時間程度反応させる。
溶液重合では、有機溶剤に、ポリイソシアネート成分および第1ポリオール成分を加えて、反応温度50℃以上、120℃以下、好ましくは、100℃以下で、0.5〜15時間程度反応させる。
有機溶剤としては、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、アセトニトリルなどのニトリル類、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、n−ヘキサン、n−ヘプタン、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、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、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、メチルカルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、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。
さらに、有機溶剤としては、例えば、非極性溶剤(非極性有機溶剤)が挙げられ、これら非極性溶剤としては、脂肪族、ナフテン系炭化水素系有機溶剤を含む、アニリン点が、例えば、10〜70℃、好ましくは、12〜65℃の、低毒性で溶解力の弱い非極性有機溶剤や、ターペン油に代表される植物性油などが挙げられる。
さらに、上記重合反応においては、必要に応じて、例えば、アミン類や有機金属化合物などの公知のウレタン化触媒を添加することができる。
アミン類としては、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ビス−(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、N−メチルモルホリンなどの3級アミン類、例えば、テトラエチルヒドロキシルアンモニウムなどの4級アンモニウム塩、例えば、イミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾールなどのイミダゾール類などが挙げられる。
有機金属化合物としては、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、ジブチル錫ジメルカプチド、ジブチル錫マレエート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジネオデカノエート、ジオクチル錫ジメルカプチド、ジオクチル錫ジラウリレート、ジブチル錫ジクロリドなどの有機錫化合物、例えば、オクタン酸鉛、ナフテン酸鉛などの有機鉛化合物、例えば、ナフテン酸ニッケルなどの有機ニッケル化合物、例えば、ナフテン酸コバルトなどの有機コバルト化合物、例えば、オクテン酸銅などの有機銅化合物、例えば、オクタン酸ビスマス(オクチル酸ビスマス)、ネオデカン酸ビスマスなどの有機ビスマス化合物などが挙げられる。
さらに、ウレタン化触媒として、例えば、炭酸カリウム、酢酸カリウム、オクチル酸カリウムなどのカリウム塩が挙げられる。
これらウレタン化触媒は、単独使用または2種類以上併用することができる。
ウレタン化触媒として、好ましくは、有機金属化合物、より好ましくは、有機錫化合物、有機ビスマス化合物が挙げられる。
また、上記重合反応においては、(未反応の)ポリイソシアネート成分を、例えば、蒸留や抽出などの公知の除去手段により除去することができる。
プレポリマー合成工程において、各成分の配合割合は、第1ポリオール成分の活性水素基(水酸基)に対する、ポリ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、2以上、好ましくは、2.2以上、さらに好ましくは、2.5以上であり、例えば、6以下、好ましくは、5.5以下、さらに好ましくは、5以下である。
より具体的には、プレポリマー合成工程における各成分の配合割合は、ポリイソシアネート成分100質量部に対して、高分子量ポリオールが、例えば、180質量部以上、好ましくは、200質量部以上、例えば、700質量部以下、好ましくは、600質量部以下であり、モノアルコールが、例えば、0.2質量部以上、好ましくは、0.4質量部以上、例えば、10質量部以下、好ましくは、9質量部以下である。
また、ポリイソシアネート成分100モルに対して、高分子量ポリオールが、例えば、15モル以上、好ましくは、20モル以上、例えば、80モル以下、好ましくは、70モル以下であり、モノアルコールが、例えば、0.2モル以上、好ましくは、0.4モル以上、例えば、20モル以下、好ましくは、15モル以下である。
また、プレポリマー合成工程では、モノアルコールが、ポリイソシアネート成分、第1ポリオール成分および第2ポリオール成分(後述)の総量に対して、例えば、0.03質量%以上、好ましくは、0.05質量%以上、例えば、1.5質量%以下、好ましくは、1質量%以下の割合で配合されるように調整される。
モノアルコールが上記割合で配合されていれば、優れた寸法安定性を確保することができる。
そして、この方法では、イソシアネート基含有率が所定の値(例えば、2〜10質量%)に達するまで上記成分を反応させる。これにより、イソシアネート基末端プレポリマーを得ることができる。
なお、イソシアネート基含有率は、ジ−n−ブチルアミンによる滴定法や、FT−IR分析などの公知の方法によって求めることができる。
次いで、この方法では、上記により得られたイソシアネート基末端プレポリマーと、第2ポリオール成分とを反応させて、ポリウレタンエラストマーを合成する(エラストマー合成工程)。
本発明において、第2ポリオール成分は、高分子量ポリオールおよび鎖伸長剤を、必須成分として含んでいる。第1ポリオール成分は、好ましくは、上記したモノアルコールを含まず、高分子量ポリオールおよび鎖伸長剤を含んでおり、さらに好ましくは、高分子量ポリオールおよび鎖伸長剤からなる。
高分子量ポリオールとしては、上記した高分子量ポリオールが挙げられ、好ましくは、プレポリマー合成工程において用いられた高分子量ポリオールと同種の高分子量ポリオールが挙げられる。
具体的には、好ましくは、ポリエーテルポリオールが挙げられ、より好ましくは、ポリテトラメチレンエーテルポリオールが挙げられ、さらに好ましくは、非晶性ポリテトラメチレンエーテルグリコール(ポリエーテルグリコール)が挙げられる。
非晶性のポリテトラメチレンエーテルグリコール(非晶性ポリエーテルグリコール)を用いれば、低硬度、かつ、引裂強さの高いポリウレタンエラストマーを得ることができる。
また、高分子量ポリオールの配合割合は、第1ポリオール成分中の高分子量ポリオールと、第2ポリオール成分中の高分子量ポリオールとの総量100質量部に対して、第1ポリオール成分中の高分子量ポリオールが、例えば、25質量部以上、好ましくは、30質量部以上であり、例えば、85質量部以下、好ましくは、80質量部以下である。また、第2ポリオール成分中の高分子量ポリオールが、例えば、15質量部以上、好ましくは、20質量部以上であり、例えば、75質量部以下、好ましくは、70質量部以下である。
また、高分子量ポリオールの配合割合は、第1ポリオール成分中の高分子量ポリオールと、第2ポリオール成分中の高分子量ポリオールとの総量100モルに対して、第1ポリオール成分中の高分子量ポリオールが、例えば、25モル以上、好ましくは、30モル以上であり、例えば、85モル以下、好ましくは、80モル以下である。また、第2ポリオール成分中の高分子量ポリオールが、例えば、15モル以上、好ましくは、20モル以上であり、例えば、75モル以下、好ましくは、70モル以下である。
鎖伸長剤としては、例えば、低分子量ポリオール、低分子量ポリアミンなどが挙げられる。
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300未満、好ましくは、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、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,2,2−トリメチルペンタンジオール、3,3−ジメチロールヘプタン、アルカン(C7〜20)ジオール、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、1,3−または1,4−シクロヘキサンジオールおよびそれらの混合物、水素化ビスフェノールA、1,4−ジヒドロキシ−2−ブテン、2,6−ジメチル−1−オクテン−3,8−ジオール、ビスフェノールA、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、トリイソプロパノールアミンなどの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)、ジグリセリンなどの4価アルコール、例えば、キシリトールなどの5価アルコール、例えば、ソルビトール、マンニトール、アリトール、イジトール、ダルシトール、アルトリトール、イノシトール、ジペンタエリスリトールなどの6価アルコール、例えば、ペルセイトールなどの7価アルコール、例えば、ショ糖などの8価アルコールなどが挙げられる。
低分子量ポリアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,3−または1,4−ブタンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、1,4−シクロヘキサンジアミン、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン(イソホロンジアミン)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、2,5(2,6)−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ヒドラジン、o、mまたはp−トリレンジアミン(TDA、OTD)などの低分子量ジアミン、例えば、ジエチレントリアミンなどの低分子量トリアミン、例えば、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミンなどのアミノ基を4個以上有する低分子量ポリアミ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。
鎖伸長剤として、好ましくは、低分子量ポリオールが挙げられ、より好ましくは、2価アルコールが挙げられる。
第2ポリオール成分において、高分子量ポリオールと鎖伸長剤との含有割合は、質量基準で、高分子量ポリオール100質量部に対して、鎖伸長剤が、例えば、0.5質量部以上、好ましくは、1質量部以上であり、例えば、10質量部以下、好ましくは、8質量部以下である。
また、モル基準では、高分子量ポリオール100モルに対して、鎖伸長剤が、例えば、15モル以上、好ましくは、20モル以上であり、例えば、190モル以下、好ましくは、150モル以下である。
そして、エラストマー合成工程では、イソシアネート基末端プレポリマーと、第2ポリオール成分とを、例えば、上記したバルク重合や上記した溶液重合などの重合方法により反応させる。
反応温度は、例えば、室温以上、例えば、250℃以下、好ましくは、200℃以下であり、反応時間が、例えば、5分以上、好ましくは、1時間以上、例えば、72時間以下、好ましくは、24時間以下である。
また、各成分の配合割合は、第2ポリオール成分中の活性水素基(水酸基および/またはアミノ基)に対する、イソシアネート基末端プレポリマー中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、0.75以上、好ましくは、0.9以上、例えば、1.3以下、好ましくは、1.1以下である。
より具体的には、エラストマー合成工程では、イソシアネート基末端プレポリマーと第2ポリオール成分とを、例えば、90:10〜30:70、好ましくは、80:20〜40:60、より好ましくは、70:30〜40:60の質量比で反応させる。
イソシアネート基末端プレポリマーと第2ポリオール成分との質量比が上記範囲であれば、より一層フィッシュアイを低減することができる。
さらに、この反応においては、必要に応じて、上記したウレタン化触媒を添加することができる。ウレタン化触媒は、イソシアネート基末端プレポリマーおよび/または第2ポリオール成分に配合することができ、また、それらの混合時に別途添加することもできる。
また、この硬化反応においては、イソシアネート基末端プレポリマー、および/または、第2ポリオール成分を、好ましくは、加温して、低粘度化させてから混合し、その後、必要に応じて脱泡した後、予備加熱(例えば、80〜200℃)した成形型に注入する。次いで、例えば、100〜200℃において、例えば、0.1〜24時間反応させ、その後、さらに、60〜150℃において、例えば、1〜48時間反応させる。その後、脱型することにより、所望形状に成形されたポリウレタン樹脂を得ることができる。なお、脱型後、必要に応じて、室温にて、7日間以内程度で熱成させる。これにより、ポリウレタンエラストマーを得ることができる。
なお、ポリウレタンエラストマーには、必要に応じて、耐熱安定剤や、その他の公知の添加剤、例えば、可塑剤、ブロッキング防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐光安定剤、離型剤、さらには、顔料、染料、滑剤、フィラー、加水分解防止剤、難燃剤などを、適宜の割合で添加することができる。
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、BASFジャパン社製)が挙げられる。
これら耐熱安定剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
耐熱安定剤の添加割合は、ポリイソシアネート成分、第1ポリオール成分および第2ポリオール成分の総量に対して、例えば、0.01質量%以上、好ましくは、0.1質量%以上、例えば、1.2質量%以下、好ましくは、1質量%以下である。
なお、このような添加剤は、ポリイソシアネート成分、第1ポリオール成分、イソシアネート基末端プレポリマー、第2ポリオール成分などに予め添加することができ、また、それらの反応時に、別途添加することもできる。
そして、上記したポリウレタンエラストマーの製造方法によれば、フィッシュアイが低減され、優れた寸法安定性および透明性を備える低硬度のポリウレタンエラストマーを得ることができる。
そのため、本発明のポリウレタンエラストマーは、硬度を低く抑えるとともに、優れた外観、寸法安定性および透明性を備えることができる。
具体的には、得られるポリウレタンエラストマーの硬度(アスカーA、JIS K7312(1996)に準拠)は、例えば、45A以上、好ましくは、50A以上、例えば、85A以下、好ましくは、75A以下である。
硬度が上記範囲であれば、べたつき、タックの低減を図ることができ、容易に成形加工することができる。
また、このようにして得られるポリウレタンエラストマーの寸法安定性は、例えば、ポリウレタンエラストマーを23℃、相対湿度55%において7日間養生した場合における寸法変化率が、例えば、0.05%以上、好ましくは、0.1%以上であり、例えば、2%以下、好ましくは、1.8%以下である。
なお、寸法変化率は、後述する実施例に準拠して求めることができる。
また、このようにして得られるポリウレタンエラストマー(厚み200μm)の全光線透過率(JIS K7105(光源:D65)(2010)に準拠)は、例えば、91%以上、好ましくは、91.5%以上である。
なお、平行光線透過率は、濁度・曇り度計(例えば、Haze Meter NDH2000(日本電色工業社製)など)により測定することができる。
そして、本発明は、上記した本発明のポリウレタンエラストマーが用いられる成形品を含んでいる。
成形品は、例えば、上記のポリウレタンエラストマーを、公知の成形方法、例えば、特定の金型を用いた熱圧縮成形および射出成形や、シート巻き取り装置を用いた押出成形などの熱成形加工方法により、例えば、ペレット状、板状、繊維状、ストランド状、フィルム状、シート状、パイプ状、中空状、箱状などの各種形状に成形することにより、得ることができる。
そして、本発明の成形品は、本発明のポリウレタンエラストマーが用いられているため、硬度を低く抑えるとともに、優れた外観、寸法安定性および透明性を備えることができる。
そのため、上記したポリウレタンエラストマーを用いて得られる成形品は、管(例えば、医療用チューブ、カテーテルなどの部品の他、エアーチューブ、油圧チューブ、電線チューブなどのチューブ、例えば、消防ホースなどのホース)、帯(例えば、時計バンドなどのバンド、例えば、自動車用伝動ベルト、各種産業用搬送ベルト(コンベアベルト)などのベルト)、さらには、パッキン、ケーブルシース、ワイヤーハーネス、電気通信ケーブル、自動車配線、コンピューター配線、カールコードなど工業用品、シート、フィルムなどの介護用品、スポーツ用品、レジャー用品、各種雑貨、防振・免振材料、衝撃吸収材、光学材料、導光フィルムなどのフィルム、自動車部品、表面保護シート、化粧シート、転写シート、半導体保護テープなどのテープ部材、アウトソール、ゴルフボール部材、テニスラケット用ストリング、農業用フィルム、壁紙、防曇付与剤、糸、繊維、不織布などに有用であり、とりわけ、管、帯などとして、好適に用いられる。
以下に、実施例および比較例を参照して、本発明をさらに具体的に説明するが、これらは、本発明を何ら限定するものではない。なお、「部」および「%」は、特に言及がない限り、質量基準である。
<1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(1,4−HXDI)の製造>
(ポリイソシアネートの加水分解性塩素濃度の測定)
各1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンに含有される加水分解性塩素の濃度(以下、HCと略する。)は、JIS K−1556(2000)の附属書3に記載されている加水分解性塩素の試験方法に準拠して測定した。
製造例1(1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン1(以下、1,4−BIC1とする。)の製造方法)
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段ホスゲン化法を加圧下で実施した。
電磁誘導撹拌機、自動圧力調整弁、温度計、窒素導入ライン、ホスゲン導入ライン、凝縮器および原料フィードポンプを備え付けたジャケット付き加圧反応器に、オルトジクロロベンゼン2500質量部を仕込んだ。次いで、ホスゲン1425質量部をホスゲン導入ラインより加え撹拌を開始した。反応器のジャケットには冷水を通し、内温を約10℃に保った。そこへ、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン400質量部をオルトジクロロベンゼン2500質量部に溶解した溶液を、フィードポンプにて60分かけてフィードし、30℃以下、常圧下で冷ホスゲン化を実施した。フィード終了後、フラスコ内は淡褐白色スラリー状液となった。
次いで、反応器内液を60分で140℃に昇温しながら0.25MPaに加圧し、さらに圧力0.25MPa、反応温度140℃で2時間熱ホスゲン化した。また、熱ホスゲン化の途中でホスゲンを480質量部追加した。熱ホスゲン化の過程でフラスコ内液は淡褐色澄明溶液となった。熱ホスゲン化終了後、100〜140℃で窒素ガスを100L/時で通気し、脱ガスした。
次いで、減圧下で溶媒のオルトジクロルベンゼンを留去した後、ガラス製フラスコに、充填物(住友重機械工業株式会社製、商品名:住友/スルザーラボパッキングEX型)を4エレメント充填した蒸留管、還流比調節タイマーを装着した蒸留塔(柴田科学株式会社製、商品名:蒸留頭K型)および冷却器を装備する精留装置を用いて、138〜143℃、0.7〜1KPaの条件下、さらに還流しながら精留し、1,4−BIC1を382質量部得た。
得られた1,4−BIC1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。加水分解性塩素(HC)は19ppmであった。
製造例2(1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン2(以下、1,4−BIC2とする。)の製造方法)
13C−NMR測定によるトランス/シス比が41/59の1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン(東京化成工業社製)を原料として、1,4−BIC1と同様の方法にて388質量部の1,4−BIC2を得た。得られた1,4−BIC2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41/59であった。HCは22ppmであった。
製造例3(1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン3(以下、1,4−BIC3とする。)の製造方法)
攪拌機、温度計、還流管、および、窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、製造例1の1,4−BIC1を865質量部、製造例2の1,4−BIC2を135質量部装入し、窒素雰囲気下、室温にて1時間撹拌した。得られた1,4−BIC3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86/14であった。HCは19ppmであった。
<プレポリマー合成工程>
合成例1(プレポリマー(a)の合成)
攪拌機、温度計、還流管および窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、PTXG(旭化成せんい社製、商品名:PTXG、数平均分子量1800、テトラヒドロフランとネオペンチルグリコールとを共重合した非晶性ポリテトラメチレンエーテルグリコール)0.518mol、1−オクタデカノール0.058molを装入し、第1ポリオール成分を得た。次いで、1,4−BIC3を1.174mol装入した。窒素雰囲気下、80℃にてイソシアネート基含量が4.47質量%になるまで反応させ、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマー(以下、プレポリマーと略する。)aを得た。
合成例2(プレポリマー(b)の合成)
PTXGを0.659mol、1−オクタデカノールを0.015mol、1,4−BIC3を1.292mol用い、イソシアネート基含量が3.64質量%になるまで反応させた以外は、合成例1と同様の操作にて、プレポリマーbを得た。
合成例3(プレポリマー(c)の合成)
PTMEG(BASF社製、商品名:polyTHF2000S(数平均分子量2000、テトラヒドロフランからなるポリテトラメチレンエーテルグリコール(結晶性))を0.402mol、1−オクタデカノールを0.059mol、イソブタノール0.018mol、1,4−BIC3を1.367mol用い、イソシアネート基含量が7.16質量%になるまで反応させた以外は、合成例1と同様の操作にて、プレポリマーcを得た。
合成例4(プレポリマー(d)の合成)
PEG(三井化学社製、商品名:タケラックU−2024(数平均分子量2000、アジピン酸系ポリエステルポリオール)を0.516mol、1−オクタデカノールを0.053mol、1−ドデカノールを0.016mol、1,4−BIC3を1.371mol用い、イソシアネート基含量が5.23質量%になるまで反応させた以外は、合成例1と同様の操作にて、プレポリマーdを得た。
合成例5(プレポリマー(e)の合成)
PTXGを0.501mol、1−ドデカノールを0.083mol、1,4−BIC3を1.275mol用い、イソシアネート基含量が5.27質量%になるまで反応させた以外は、合成例1と同様の操作にて、プレポリマーeを得た。
合成例6(プレポリマー(f)の合成)
PTXGを0.553mol、1−オクタデカノールを0.003mol、1,4−BIC3を1.295mol用い、イソシアネート基含量が4.99質量%になるまで反応させた以外は、合成例1と同様の操作にて、プレポリマーfを得た。
合成例7(プレポリマー(g)の合成)
PTXGを0.529mol、1−トリアコンタノールを0.037mol、1,4−BIC3を1.288mol用い、イソシアネート基含量が5.10質量%になるまで反応させた以外は、合成例1と同様の操作にて、プレポリマーgを得た。
合成例8(プレポリマー(h)の合成)
PTXGを0.503mol、1−オクタデカノールを0.079mol、1,4−BIC3を1.277mol用い、イソシアネート基含量が5.26質量%になるまで反応させた以外は、合成例1と同様の操作にて、プレポリマーhを得た。
合成例9(プレポリマー(i)の合成)
PTXGを0.793mol、1−オクタデカノールを0.059mol、1,4−BIC3を1.282mol用い、イソシアネート基含量が2.29質量%になるまで反応させた以外は、合成例1と同様の操作にて、プレポリマーiを得た。
合成例10(プレポリマー(j)の合成)
PTXGを0.942mol、1−オクタデカノールを0.058mol、1,4−BIC3を1.174mol用い、イソシアネート基含量が0.88質量%になるまで反応させた以外は、合成例1と同様の操作にて、プレポリマーjを得た。
合成例11(プレポリマー(k)の合成)
PTXGを0.814mol、イソブタノールを0.186mol、1,4−BIC3を1.153mol用い、イソシアネート基含量が1.21質量%になるまで反応させた以外は、合成例1と同様の操作にて、プレポリマーkを得た。
合成例12(プレポリマー(l)の合成)
PTXGを0.964mol、1−トリアコンタノールを0.036mol、1,4−BIC3を1.177mol用い、イソシアネート基含量が0.83質量%になるまで反応させた以外は、合成例1と同様の操作にて、プレポリマーlを得た。
合成例13(プレポリマー(m)の合成)
PTMEGを0.559mol、1,4−BIC3を1.325mol用い、イソシアネート基含量が4.68質量%になるまで反応させた以外は、合成例1と同様の操作にて、プレポリマーmを得た。
合成例14(プレポリマー(n)の合成)
PESを0.507mol、1−オクタデカノールを0.093mol、HDIを1.297mol用い、イソシアネート基含量が4.97質量%になるまで反応させた以外は、合成例1と同様の操作にて、プレポリマーnを得た。
これら、プレポリマーの合成における配合処方を、表1に示す。
Figure 0005832392
なお、表中の略号の詳細を下記する。
1,4−HXDI:製造例3にて得られた1,4−BIC3
HDI:ヘキサメチレンジイソシアネート
PTXG:旭化成せんい社製、商品名:PTXG(数平均分子量1800、テトラヒドロフランとネオペンチルグリコールとを共重合した非晶性ポリテトラメチレンエーテルグリコール)
PTMEG:BASF社製、商品名:polyTHF2000S(数平均分子量2000、テトラヒドロフランからなるポリテトラメチレンエーテルグリコール(結晶性))
PEG:日油社製(数平均分子量2000、ポリエチレングリコール)
PES:三井化学社製、商品名:タケラックU−2024(数平均分子量2000、アジピン酸系ポリエステルポリオール)
OD:1−オクタデカノール
DO:1−ドデカノール
IBA:イソブタノール
TR:1−トリアコンタノール
<第2ポリオール成分の調製>
調製例1(第2ポリオール成分(a)の調製)
攪拌機、温度計、還流管および窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、PTXG0.424mol、1,4−BD(1,4−ブタンジオール(三菱化学株式会社製))0.172mol、さらに耐熱安定剤(商品名:イルガノックス245、BASFジャパン社製)を0.75質量部、触媒としてスタノクト(オクチル酸スズ、エーピーアイ・コーポレーション製、商品名:スタノクト))20ppmを装入し、80℃にて2時間撹拌混合し、第2ポリオール成分aを得た。
調製例2(第2ポリオール成分(b)の合成)
PTXG0.325mol、1,4−BD0.289mol、耐熱安定剤を1質量部、触媒としてU−600(オクタン酸ビスマス、日東化成製、商品名:ネオスタンU−600)20ppmを用いた以外は、調製例1と同様の操作にて、第2ポリオール成分(b)を得た。
調製例3(第2ポリオール成分(c)の合成)
PTMEG0.521mol、1,4−BD0.380mol、耐熱安定剤を0.6質量部、触媒としてスタノクト20ppmを用いた以外は、調製例1と同様の操作にて、第2ポリオール成分(c)を得た。
調製例4(第2ポリオール成分(d)の合成)
PEG0.414mol、1,4−BD0.383mol、耐熱安定剤を0.75質量部、スタノクト20ppmを用いた以外は、調製例1と同様の操作にて、第2ポリオール成分(d)を得た。
調製例5(第2ポリオール成分(e)の合成)
PTXG0.415mol、1,4−BD0.273mol、耐熱安定剤を0.75質量部、スタノクト20ppmを用いた以外は、調製例1と同様の操作にて、第2ポリオール成分(e)を得た。
調製例6(第2ポリオール成分(f)の合成)
PTXG0.444mol、1,4−BD0.292mol、耐熱安定剤を0.75質量部、スタノクト20ppmを用いた以外は、調製例1と同様の操作にて、第2ポリオール成分(f)を得た。
調製例7(第2ポリオール成分(g)の合成)
PTXG0.434mol、1,4−BD0.285mol、耐熱安定剤を0.75質量部、スタノクト20ppmを用いた以外は、調製例1と同様の操作にて、第2ポリオール成分(g)を得た。
調製例8(第2ポリオール成分(h)の合成)
PTXG0.418mol、1,4−BD0.275mol、耐熱安定剤を0.75質量部、スタノクト20ppmを用いた以外は、調製例1と同様の操作にて、第2ポリオール成分(h)を得た。
調製例9(第2ポリオール成分(i)の合成)
PTXG0.149mol、1,4−BD0.279mol、耐熱安定剤を2質量部、スタノクト20ppmを用いた以外は、調製例1と同様の操作にて、第2ポリオール成分(i)を得た。
調製例10(第2ポリオール成分(j)の合成)
1,4−BD0.172mol、スタノクト20ppmを用いた以外は、調製例1と同様の操作にて、第2ポリオール成分(j)を得た。
調製例11(第2ポリオール成分(k)の合成)
1,4−BD0.151mol、スタノクト20ppmを用いた以外は、調製例1と同様の操作にて、第2ポリオール成分(k)を得た。
調製例12(第2ポリオール成分(l)の合成)
1,4−BD0.176mol、耐熱安定剤を0.75質量部、スタノクト20ppmを用いた以外は、調製例1と同様の操作にて、第2ポリオール成分(l)を得た。
調製例13(第2ポリオール成分(m)の合成)
PTMEG0.441mol、1,4−BD0.322mol、耐熱安定剤を0.75質量部、スタノクト20ppmを用いた以外は、調製例1と同様の操作にて、第2ポリオール成分(m)を得た。
調製例14(第2ポリオール成分(n)の合成)
PES0.400mol、HDA0.294molを用いた以外は、調製例1と同様の操作にて、第2ポリオール成分(n)を得た。
これら、第2ポリオール成分の調製における配合処方を、表2に示す。
Figure 0005832392
なお、表中の略号の詳細を下記する。
PTXG:旭化成せんい社製、商品名:PTXG(数平均分子量1800、テトラヒドロフランとネオペンチルグリコールとを共重合した非晶性ポリテトラメチレンエーテルグリコール)
PTMEG:BASF社製、商品名:polyTHF2000S(数平均分子量2000、テトラヒドロフランからなるポリテトラメチレンエーテルグリコール(結晶性))
PEG:日油社製(数平均分子量2000、ポリエチレングリコール)
PES:三井化学社製、商品名:タケラックU−2024(数平均分子量2000、アジピン酸系ポリエステルポリオール)
Irg.245:耐熱安定剤(商品名:イルガノックス245、BASFジャパン社製)
スタノクト:オクチル酸スズ、エーピーアイ・コーポレーション製
U−600:オクタン酸ビスマス、日東化成製、商品名:ネオスタンU−600
<ポリウレタンエラストマーの合成>
実施例1(ポリウレタンエラストマー(A)の合成)
予め80℃に調整したプレポリマー(a)600質量部、80℃に温調した第2ポリオール成分(a)400質量部をステンレス容器に入れ、高速ディスパーを使用して、1000rpmの撹拌下、約10分間撹拌混合した。
予め150℃に温調したSUS製バッドに反応混合液を流し込み、150℃にて1時間、次いで、100℃にて23時間反応させ、ポリウレタンエラストマー(A)を得た。
その後、バットからポリウレタンエラストマー(A)を取り外し、室温23℃、相対湿度55%の恒温恒湿条件下にて、7日間養生した。
得られたポリウレタンエラストマー(A)を、ベールカッターによりサイコロ状に切断し、粉砕機にてサイコロ状の樹脂を粉砕した。この粉砕ペレットを窒素気流下、80℃にて一昼夜乾燥した。単軸押出機(型式:SZW40−28MG、テクノベル社製)を用いてシリンダー温度150〜245℃の範囲でストランドを押出し、それをカットすることによって、ポリウレタンエラストマー(A)のペレットを得た。得られたペレットをさらに窒素気流下、80℃にて一昼夜乾燥した。
次いで、射出成型機(型式:NEX−140、日精樹脂工業社製)を使用して、スクリュー回転数80rpm、バレル温度150〜235℃の設定にて、金型温度20℃、射出時間10秒、射出速度60mm/sおよび冷却時間45秒の条件で、射出成形を実施した。得られた2mm厚みのシートを室温23℃、相対湿度55%の恒温恒湿条件下にて、7日間養生し、エラストマーシートを得た。得られたシートの硬度および寸法安定性を、下記する方法により評価した。
さらに、Tダイスを装着した単軸押出機(型式:SZW20−25MG、テクノベル社製)を用いて、上記乾燥済みペレットを、スクリュー回転数20rpm、シリンダー温度150〜250℃の範囲で、厚みが200μmとなるようにフィルムに成形した。
得られたフィルムを室温23℃、相対湿度55%の恒温恒湿条件下にて、7日間養生した。
実施例2(ポリウレタンエラストマー(B)の合成)
プレポリマー(b)700質量部、第2ポリオール成分(b)300質量部使用した以外は、実施例1と同様の操作にて、ポリウレタンエラストマー(B)を得た。
実施例3(ポリウレタンエラストマー(C)の合成)
プレポリマー(c)500質量部、第2ポリオール成分(c)500質量部使用した以外は、実施例1と同様の操作にて、ポリウレタンエラストマー(C)を得た。
実施例4(ポリウレタンエラストマー(D)の合成)
プレポリマー(d)600質量部、第2ポリオール成分(d)400質量部使用した以外は、実施例1と同様の操作にて、ポリウレタンエラストマー(D)を得た。
比較(ポリウレタンエラストマー(E)の合成)
プレポリマー(e)600質量部、第2ポリオール成分(e)400質量部使用した以外は、実施例1と同様の操作にて、ポリウレタンエラストマー(E)を得た。
実施例6(ポリウレタンエラストマー(F)の合成)
プレポリマー(f)600質量部、第2ポリオール成分(f)400質量部使用した以外は、実施例1と同様の操作にて、ポリウレタンエラストマー(F)を得た。
比較例7(ポリウレタンエラストマー(G)の合成)
プレポリマー(g)600質量部、第2ポリオール成分(g)400質量部使用した以外は、実施例1と同様の操作にて、ポリウレタンエラストマー(G)を得た。
実施例8(ポリウレタンエラストマー(H)の合成)
プレポリマー(h)600質量部、第2ポリオール成分(h)400質量部使用した以外は、実施例1と同様の操作にて、ポリウレタンエラストマー(H)を得た。
実施例9(ポリウレタンエラストマー(I)の合成)
プレポリマー(i)800質量部、第2ポリオール成分(i)200質量部使用した以外は、実施例1と同様の操作にて、ポリウレタンエラストマー(I)を得た。
比較例1(ポリウレタンエラストマー(J)の合成)
プレポリマー(j)989質量部、第2ポリオール成分(j)11質量部、耐熱安定剤0.3質量部を使用した以外は、実施例1と同様の操作にて、ポリウレタンエラストマー(J)を得た。
比較例2(ポリウレタンエラストマー(K)の合成)
プレポリマー(k)989質量部、第2ポリオール成分(k)11質量部、耐熱安定剤0.3質量部を使用した以外は、実施例1と同様の操作にて、ポリウレタンエラストマー(K)を得た。
比較例3(ポリウレタンエラストマー(L)の合成)
プレポリマー(l)989質量部、第2ポリオール成分(l)11質量部を使用した以外は、実施例1と同様の操作にて、ポリウレタンエラストマー(L)を得た。
比較例4(ポリウレタンエラストマー(M)の合成)
プレポリマー(m)600質量部、第2ポリオール成分(m)400質量部を使用した以外は、実施例1と同様の操作にて、ポリウレタンエラストマー(M)を得た。
比較例5(ポリウレタンエラストマー(N)の合成)
プレポリマー(n)990質量部、第2ポリオール成分(n)10質量部、耐熱安定剤0.3質量部を使用した以外は、実施例1と同様の操作にて、ポリウレタンエラストマー(N)を得た。
これら、ポリウレタンエラストマーの合成における配合処方を、表3に示す。
Figure 0005832392
なお、表中の略号の詳細を下記する。
Irg.245:耐熱安定剤(商品名:イルガノックス245、BASFジャパン社製)
(評価)
各実施例および各比較例において得られたエラストマーシートおよびフィルムを、下記する方法により評価した。その結果を表3に併せて示す。
<硬度>
射出成形により得られたシートを用いて、JIS K−7311(1995)に準拠し、アスカーゴム硬度計(高分子計器社製、形式A)を用いてA硬度を測定した。
<寸法安定性(寸法変化率)(%)>
射出成形後、室温23℃、相対湿度55%の恒温恒湿条件下にて、7日間養生したシートにある、樹脂の流れ方向に平行な向きに金型に刻印されている10cmの長さのマークを測定し、10cmに対する長さの変化量を下記式により求め、寸法安定性(寸法変化率)(%)とした。
寸法安定性(寸法変化率)=(10cm−7日後の射出シートのマークの長さ)/10cm)×100(%)
<フィッシュアイ(FE)(単位:個/100cm)>
押出成形により得られたフィルムを無作為に5箇所抽出し、10×10cm当たりに目視にて観察されるフィッシュアイの量をカウントし、その平均値を算出した。
<全光線透過率(単位:%)>
Haze Meter(日本電色工業製、モデル:NDH 2000)を用いて、フィルム成形後、室温23℃、相対湿度55%の恒温恒湿条件下にて、7日間養生した200μm厚のポリウレタンエラストマーフィルムの全光線透過率(JIS K7105(光源:D65)(2010)に準拠)を測定した。

Claims (9)

  1. 1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを含むポリイソシアネート成分と、数平均分子量300以上の高分子量ポリオールおよびモノアルコールを含む第1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するプレポリマー合成工程と、
    前記イソシアネート基末端プレポリマーと、数平均分子量300以上の高分子量ポリオールおよび鎖伸長剤を含む第2ポリオール成分とを反応させてポリウレタンエラストマーを合成するエラストマー合成工程と
    を備え、
    前記モノアルコールが、炭素数15〜25のモノアルコールを含有することを特徴とする、ポリウレタンエラストマーの製造方法。
  2. 前記エラストマー合成工程において、
    前記イソシアネート基末端プレポリマーと前記第2ポリオール成分とを、80:20〜40:60の質量比で反応させることを特徴とする、請求項1に記載のポリウレタンエラストマーの製造方法。
  3. 前記モノアルコールを、前記ポリイソシアネート成分、第1ポリオール成分および第2ポリオール成分の総量に対して、0.05質量%以上1質量%以下の割合で配合することを特徴とする、請求項1または2に記載のポリウレタンエラストマーの製造方法。
  4. 前記数平均分子量300以上の高分子量ポリオールが、非晶性ポリエーテルグリコールを含有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリウレタンエラストマーの製造方法。
  5. 前記ポリウレタンエラストマーのJIS K7312(1996)に基づく硬度が、50A以上75A以下であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリウレタンエラストマーの製造方法。
  6. 1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを含むポリイソシアネート成分と、数平均分子量300以上の高分子量ポリオールおよびモノアルコールを含む第1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するプレポリマー合成工程と、
    前記イソシアネート基末端プレポリマーと、数平均分子量300以上の高分子量ポリオールおよび鎖伸長剤を含む第2ポリオール成分とを反応させてポリウレタンエラストマーを合成するエラストマー合成工程と
    を備え、
    前記モノアルコールが、炭素数15〜25のモノアルコールを含有するポリウレタンエラストマーの製造方法により得られることを特徴とする、ポリウレタンエラストマー。
  7. 請求項6に記載のポリウレタンエラストマーが用いられていることを特徴とする、成形品。
  8. 管として成形されていることを特徴とする、請求項7に記載の成形品。
  9. 帯として成形されていることを特徴とする、請求項7に記載の成形品。
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