JP6858537B2 - Thermoplastic polyurethane elastomer composition and molded article - Google Patents
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Description
本発明は、熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物に関する。 The present invention relates to a thermoplastic polyurethane elastomer composition.
熱可塑性エラストマーはゴム的性質を有し、柔軟性に優れるため、加硫ゴムや塩化ビニル樹脂の代替として、自動車部品、電子・電気機器部品、フィルム材等の成形品材料や、通信ケーブル、電線等の被覆材などに広く使用されている。これら成形品、通信ケーブル、電線などには、耐摩耗性が求められる。また、例えば被覆材で被覆された通信ケーブルをロボットアーム等の装置に用いる場合、この装置の動作に追従して通信ケーブルも動く。そのため、特に通信ケーブルの最外層(シース)には摺動性も求められる。 Thermoplastic elastomer has rubber-like properties and is excellent in flexibility. Therefore, as an alternative to vulcanized rubber and vinyl chloride resin, molded parts materials such as automobile parts, electronic / electrical equipment parts, and film materials, communication cables, and electric wires It is widely used as a covering material for such materials. Abrasion resistance is required for these molded products, communication cables, electric wires, and the like. Further, for example, when a communication cable coated with a covering material is used for a device such as a robot arm, the communication cable also moves following the operation of this device. Therefore, slidability is also required especially for the outermost layer (sheath) of the communication cable.
耐摩耗性や摺動性に優れる樹脂として、例えば特許文献1には、オレフィン系熱可塑性エラストマーに、アクリル変性オルガノポリシロキサンを配合したオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物が開示されている。 As a resin having excellent wear resistance and slidability, for example, Patent Document 1 discloses an olefin-based thermoplastic elastomer composition in which an acrylic-modified organopolysiloxane is mixed with an olefin-based thermoplastic elastomer.
ところで、ロボットアーム等の装置に用いられる通信ケーブルは、装置の動作に追従して引っ張られるため、伸び性や引張強度も求められる。
しかしながら、特許文献1に記載のオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物は、伸び性や引張強度を必ずしも満足するものではなかった。また、特許文献1に記載のオレフィン系熱可塑性エラストマー組成物は、ある程度の摺動性を有するものの、高い摺動性が求められる用途(例えば通信ケーブルの被覆用)には不向きであった。
By the way, since a communication cable used for a device such as a robot arm is pulled following the operation of the device, elongation and tensile strength are also required.
However, the olefin-based thermoplastic elastomer composition described in Patent Document 1 does not always satisfy the extensibility and tensile strength. Further, although the olefin-based thermoplastic elastomer composition described in Patent Document 1 has a certain degree of slidability, it is not suitable for applications requiring high slidability (for example, for coating a communication cable).
熱可塑性エラストマーの中でも、熱可塑性ポリウレタンエラストマーは他の熱可塑性樹脂に比べて、伸び性や引張強度に優れることが知られている。オレフィン系熱可塑性エラストマーに代えて、熱可塑性ポリウレタンエラストマーにアクリル変性オルガノポリシロキサンを配合して摺動性を向上させることも考えられる。
しかし、低硬度の熱可塑性ポリウレタンエラストマーにアクリル変性オルガノポリシロキサンを単に配合しただけでは、充分な摺動性は得られなかった。
また、熱可塑性ポリウレタンエラストマーは表面がベタツキやすいため、汚れが付着しやすかった。
そのため、熱可塑性ポリウレタンエラストマーの特性である伸び性や引張強度を維持しつつ、摺動性や防汚性にも優れる樹脂材料が求められている。
Among the thermoplastic elastomers, the thermoplastic polyurethane elastomer is known to be superior in extensibility and tensile strength as compared with other thermoplastic resins. Instead of the olefin-based thermoplastic elastomer, it is conceivable to add acrylic-modified organopolysiloxane to the thermoplastic polyurethane elastomer to improve the slidability.
However, sufficient slidability could not be obtained by simply blending acrylic-modified organopolysiloxane with a low-hardness thermoplastic polyurethane elastomer.
Further, since the surface of the thermoplastic polyurethane elastomer is easily sticky, it is easy for dirt to adhere to it.
Therefore, there is a demand for a resin material having excellent slidability and antifouling property while maintaining the extensibility and tensile strength which are the characteristics of the thermoplastic polyurethane elastomer.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、成形品とした際、あるいは通信ケーブルや電線を被覆した際に、伸び性および引張強度を維持しつつ、摺動性および防汚性に優れる熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物の提供を課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and when it is made into a molded product or when a communication cable or an electric wire is coated, heat having excellent slidability and antifouling property while maintaining elongation and tensile strength. An object of the present invention is to provide a plastic polyurethane elastomer composition.
本発明は、以下の態様を有する。
[1] 熱可塑性ポリウレタンエラストマーと、アクリル変性オルガノポリシロキサンと、アクリル系のゲル化促進剤とを含有し、記熱可塑性ポリウレタンエラストマー100質量部に対して、前記アクリル変性オルガノポリシロキサンの含有量が1〜100質量部であり、前記アクリル系のゲル化促進剤の含有量が0.1〜10質量部である、熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物。
The present invention has the following aspects.
[1] A thermoplastic polyurethane elastomer, an acrylic-modified organopolysiloxane, and an acrylic gelation accelerator are contained, and the content of the acrylic-modified organopolysiloxane is based on 100 parts by mass of the thermoplastic polyurethane elastomer. A thermoplastic polyurethane elastomer composition having 1 to 100 parts by mass and a content of the acrylic gelation accelerator of 0.1 to 10 parts by mass.
本発明の熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物は、成形品とした際、あるいは通信ケーブルや電線を被覆した際に、伸び性および引張強度を維持しつつ、摺動性および防汚性に優れる。 The thermoplastic polyurethane elastomer composition of the present invention is excellent in slidability and antifouling property while maintaining extensibility and tensile strength when it is made into a molded product or when it is coated with a communication cable or an electric wire.
「熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物」
本発明の熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物は、熱可塑性ポリウレタンエラストマーと、アクリル変性オルガノポリシロキサンと、アクリル系のゲル化促進剤とを含有する。
以下、各成分について説明する。
"Thermoplastic polyurethane elastomer composition"
The thermoplastic polyurethane elastomer composition of the present invention contains a thermoplastic polyurethane elastomer, an acrylic-modified organopolysiloxane, and an acrylic gelation accelerator.
Hereinafter, each component will be described.
<熱可塑性ポリウレタンエラストマー>
熱可塑性ポリウレタンエラストマー(以下、「TPU」ともいう。)としては、ハードセグメントブロックとソフトセグメントブロックとを繰り返し単位とするブロック共重合体が好ましい。
<Thermoplastic polyurethane elastomer>
As the thermoplastic polyurethane elastomer (hereinafter, also referred to as “TPU”), a block copolymer having a hard segment block and a soft segment block as repeating units is preferable.
ハードセグメントブロックは、少なくともジイソシアネートとジオール類とで構成されていることが好ましい。
ジイソシアネートとしては、例えば1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5−ナフチレンジイソシアネート(NDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、キシレンジイソシアネート(XDI)、水素添加XDI、トリレンジイソシアネート(TDI)、トリイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネートなどが挙げられる。
The hard segment block is preferably composed of at least diisocyanate and diols.
Examples of the diisocyanate include 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,5-naphthylene diisocyanate (NDI), isophorone diisocyanate (IPDI), and xylene diisocyanate (XDI). Examples thereof include hydrogenated XDI, tolylene diisocyanate (TDI), triisocyanate, tetramethylxylene diisocyanate (TMXDI), and 1,3,6-hexamethylene triisocyanate.
ジオール類としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールなどが挙げられる。 Examples of diols include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, diethylene glycol, and dipropylene glycol. Examples thereof include tripropylene glycol.
ソフトセグメントブロックは、少なくともポリオールとジイソシアネートとで構成されていることが好ましい。
ポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。
The soft segment block is preferably composed of at least a polyol and a diisocyanate.
Examples of the polyol include polyester polyol, polyether polyol, polycarbonate polyol and the like.
ポリエステルポリオールとしては、ジオール類とジカルボン酸との縮合重合により得られるポリエステルポリオール;ε−カプロラクトン等のラクトンモノマーの開環重合により得られるポリラクトンジオールなどが挙げられる。
ジオール類としては、ハードセグメントブロックの説明において先に例示したジオール類などが挙げられる。
ジカルボン酸としては、例えばコハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸などが挙げられる。
Examples of the polyester polyol include a polyester polyol obtained by condensation polymerization of diols and dicarboxylic acid; and a polylactone diol obtained by ring-opening polymerization of a lactone monomer such as ε-caprolactone.
Examples of the diols include the diols exemplified above in the description of the hard segment block.
Examples of the dicarboxylic acid include succinic acid, adipic acid, sebacic acid, phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid and the like.
ポリエーテルポリオールとしては、ジカルボン酸とグリコールとの縮合重合により得られるポリエーテルポリオール;ポリエチレングリコール;ポリプロピレングリコール;ポリテトラメチレングリコールなどが挙げられる。
ジカルボン酸としては、ポリエステルポリオールの説明において先に例示したジカルボン酸などが挙げられる。
グリコールとしては、ジエチレングリコール、プロピレンオキサイド付加物などが挙げられる。
Examples of the polyether polyol include a polyether polyol obtained by condensation polymerization of a dicarboxylic acid and a glycol; polyethylene glycol; polypropylene glycol; and polytetramethylene glycol.
Examples of the dicarboxylic acid include the dicarboxylic acid exemplified above in the description of the polyester polyol.
Examples of the glycol include diethylene glycol and a propylene oxide adduct.
ポリカーボネートポリオールとしては、ジオール類とカーボネート類との反応により得られるポリカーボネートポリオール;ポリカプロラクトンポリオールとポリヘキサメチレンカーボネートとの共重合体などが挙げられる。
ジオール類としては、ハードセグメントブロックの説明において先に例示したジオール類などが挙げられる。
カーボネート類としては、例えばジエチレンカーボネート、ジエチルカーボネートなどが挙げられる。
Examples of the polycarbonate polyol include a polycarbonate polyol obtained by reacting diols with carbonates; a copolymer of polycaprolactone polyol and polyhexamethylene carbonate, and the like.
Examples of the diols include the diols exemplified above in the description of the hard segment block.
Examples of carbonates include diethylene carbonate and diethyl carbonate.
TPUの硬度は特に制限されず、高硬度のTPUを用いても低硬度のTPUを用いても、優れた摺動性および防汚性を発現できる。
本発明において、ショアA硬度が75A以下を「低硬度」とする。
また、「ショアA硬度」は、JIS K 6253−3:2012に準拠して測定される値である。
The hardness of the TPU is not particularly limited, and excellent slidability and antifouling property can be exhibited regardless of whether a high hardness TPU or a low hardness TPU is used.
In the present invention, a shore A hardness of 75 A or less is defined as "low hardness".
The "shore A hardness" is a value measured in accordance with JIS K 6253-: 2012.
TPUとしては市販品を用いることができ、例えばディーアイシーコベストロポリマー株式会社製の「T−8185N」、「T−8180N」、「T−8175N」;BASFジャパン株式会社製の「ET−885」、「ET−880」、「ET870−11V」;Lubrizol社製の「58215」、「58315」、「2103−70A」などが挙げられる。 Commercially available products can be used as the TPU, for example, "T-8185N", "T-8180N", "T-8175N" manufactured by DIC Cobestropolymer Co., Ltd .; "ET-885" manufactured by BASF Japan Ltd. , "ET-880", "ET870-11V"; "58215", "58315", "2103-70A" manufactured by Lubrizol and the like.
<アクリル変性オルガノポリシロキサン>
アクリル変性オルガノポリシロキサンとしては、下記一般式(1)で表されるオルガノポリシロキサンに、アクリル酸エステルを乳化グラフト共重合させてなるもの、下記一般式(1)で表されるオルガノポリシロキサンに、アクリル酸エステルとこれと共重合可能な単量体との混合物を乳化グラフト共重合させてなるものが好ましい。
<Acrylic modified organopolysiloxane>
Examples of the acrylic-modified organopolysiloxane include those obtained by copolymerizing an acrylic acid ester with an organopolysiloxane represented by the following general formula (1) by emulsifying graft copolymerization, and an organopolysiloxane represented by the following general formula (1). , Acrylic acid ester and a mixture of this and a copolymerizable monomer are preferably copolymerized with an emulsified graft.
上記一般式(1)中、R1、R2およびR3は、それぞれ同一または異なる炭素数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ある。
炭素数1〜20の炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基などが挙げられる。
炭素数1〜20のハロゲン化炭化水素基としては、例えば前記炭化水素基の炭素原子に結合した水素原子の少なくとも1つがハロゲン原子で置換されたものが挙げられる。
In the above general formula (1), R 1 , R 2 and R 3 are the same or different hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms or halogenated hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms, respectively.
Examples of the hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group and a butyl group; and an aryl group such as a phenyl group, a tolyl group, a xsilyl group and a naphthyl group.
Examples of the halogenated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include those in which at least one of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom of the hydrocarbon group is replaced with a halogen atom.
上記一般式(1)中、Yはラジカル反応性基、SH基またはその両方をもつ有機基である。
ラジカル反応性基としては、例えばビニル基、アリル基、γ−アクリロキシプロピル基、γ−メタクリロキシプロピル基、γ−メルカプトプロピル基などが挙げられる。
In the above general formula (1), Y is an organic group having a radical reactive group, an SH group, or both.
Examples of the radically reactive group include a vinyl group, an allyl group, a γ-acryloxypropyl group, a γ-methacryloxypropyl group, a γ-mercaptopropyl group and the like.
上記一般式(1)中、Z1およびZ2はそれぞれ同一または異なる水素原子、低級アルキル基またはトリオルガノシリル基である。
低級アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられる。
トリオルガノシリル基は、下記一般式(2)で表される。
In the above general formula (1), Z 1 and Z 2 are the same or different hydrogen atoms, lower alkyl groups or triorganosilyl groups, respectively.
Examples of the lower alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group and the like.
The triorganosilyl group is represented by the following general formula (2).
上記一般式(2)中、R4およびR5は、それぞれ同一または異なる炭素数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あり、R6は、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、ラジカル反応性基、SH基またはその両方をもつ有機基である。
これら、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、ラジカル反応性基、SH基またはその両方をもつ有機基は、上記R1 、R2 、R3およびYの説明において先に例示したものと同じものを挙げることができる。
In the above general formula (2), R 4 and R 5 are hydrocarbon groups having the same or different carbon atoms 1 to 20, or halogenated hydrocarbon groups having carbon atoms 1 to 20, respectively, and R 6 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. It is an organic group having ~ 20 hydrocarbon groups, a halogenated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a radical reactive group, an SH group, or both.
These organic groups having a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a halogenated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a radical reactive group, an SH group, or both are the above-mentioned R 1 , R 2 , R 3 and In the explanation of Y, the same ones as exemplified above can be mentioned.
また、上記一般式(1)中、mは10,000以下の正の整数であり、好ましくは500〜8,000の範囲の整数であり、nは1以上の整数であり、好ましくは1〜500の範囲の整数である。 Further, in the above general formula (1), m is a positive integer of 10,000 or less, preferably an integer in the range of 500 to 8,000, and n is an integer of 1 or more, preferably 1 to 1. It is an integer in the range of 500.
上記オルガノポリシロキサンに乳化グラフト共重合されるアクリル酸エステルとしては、例えばメチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート等のアクリルアクリレート;メトキシエチルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート等のアルコキシアルキルアクリレート;シクロヘキシルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレートなどが挙げられる。これらは一種単独または2種以上の組み合わせで使用される。 Examples of the acrylic acid ester emulsified and graft-copolymerized with the organopolysiloxane include methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, isobutyl acrylate, pentyl acrylate, hexyl acrylate, octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and lauryl acrylate. Acrylate acrylates such as stearyl acrylates; alkoxyalkyl acrylates such as methoxyethyl acrylates and butoxyethyl acrylates; cyclohexyl acrylates, phenyl acrylates, benzyl acrylates and the like can be mentioned. These are used alone or in combination of two or more.
アクリル酸エステルと共重合可能な単量体としては、例えば2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシル基含有不飽和単量体などが挙げられる。これらは一種単独または2種以上の組み合わせで使用される。 Examples of the monomer copolymerizable with the acrylic acid ester include hydroxyl group-containing unsaturated monomers such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and 2-hydroxypropyl (meth) acrylate. These are used alone or in combination of two or more.
上記オルガノポリシロキサン(a)と、アクリル酸エステルまたはアクリル酸エステルとこれと共重合可能な単量体との混合物(b)との配合割合((a)/(b))は、質量比で2/8〜8/2が好ましく、4/6〜7/3がより好ましい。
また、(b)として、アクリル酸エステルとこれと共重合可能な単量体との混合物を用いる場合、混合物の総質量に対し、アクリル酸エステルと共重合可能な単量体の含有量は、30質量%未満であることが好ましい。
The blending ratio ((a) / (b)) of the organopolysiloxane (a) and the acrylic acid ester or the mixture (b) of the acrylic acid ester and the copolymerizable monomer thereof is a mass ratio. 2/8 to 8/2 is preferable, and 4/6 to 7/3 is more preferable.
Further, when a mixture of an acrylic acid ester and a copolymerizable monomer thereof is used as (b), the content of the monomer copolymerizable with the acrylic acid ester is determined with respect to the total mass of the mixture. It is preferably less than 30% by mass.
アクリル変性オルガノポリシロキサンは、コアシェル構造を形成している粒子状の共重合体が好ましく、コア部の主成分がオルガノポリシロキサン(a)であり、シェル部の主成分がアクリル酸エステルまたはアクリル酸エステルとこれと共重合可能な単量体との混合物(b)であることが好ましい。
ここで、「主成分」とは、コア部またはシェル部の総質量に対する割合が50質量%以上であることを意味する。
The acrylic-modified organopolysiloxane is preferably a particulate copolymer forming a core-shell structure, the main component of the core portion is organopolysiloxane (a), and the main component of the shell portion is acrylic acid ester or acrylic acid. It is preferably a mixture (b) of the ester and a copolymerizable monomer thereof.
Here, the "main component" means that the ratio of the core portion or the shell portion to the total mass is 50% by mass or more.
このようなコアシェル構造を有するアクリル変性オルガノポリシロキサンとしては市販品を用いることができ、例えば日信化学工業株式会社製の「シャリーヌR−170」、「シャリーヌR−170S」、「シャリーヌR−127E」などが挙げられる。 Commercially available products can be used as the acrylic-modified organopolysiloxane having such a core-shell structure. For example, "Charine R-170", "Charine R-170S", and "Charine R-127E" manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd. "And so on.
アクリル変性オルガノポリシロキサンの含有量は、TPU100質量部に対して、1〜100質量部であり、5〜80質量部が好ましく、5〜50質量部がより好ましい。アクリル変性オルガノポリシロキサンの含有量が1質量部以上であれば、摺動性および防汚性の向上効果が得られる。摺動性および防汚性の向上効果は、アクリル変性オルガノポリシロキサンの含有量が多くなるに連れて高まる傾向にある。しかし、含有量が多くなりすぎるとアクリル変性オルガノポリシロキサンがTPU中で凝集しやすくなる。アクリル変性オルガノポリシロキサンが凝集すると、凝集部分を基点にクラックが生じることがある。また、伸び性や引張強度も低下しやすくなる。また、低硬度のTPUを用いた場合、強度が低下する傾向にある。そのため、アクリル変性オルガノポリシロキサンの含有量が多くなりすぎると、本発明の熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物を加圧成形する際や離型時の応力に耐えられず、破壊などが生じで成形品が得られにくくなる。アクリル変性オルガノポリシロキサンの含有量が100質量部以下であれば、TPU中でアクリル変性オルガノポリシロキサンが凝集するのを抑制できるので、クラックが発生しにくい。また、伸び性および引張強度も良好に維持できる。加えて、低硬度のTPUを用いても、加圧成形や離型時の応力への耐性が高まるため、破壊などが生じにくく、成形品を容易に製造できる。 The content of the acrylic-modified organopolysiloxane is 1 to 100 parts by mass, preferably 5 to 80 parts by mass, and more preferably 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of TPU. When the content of the acrylic-modified organopolysiloxane is 1 part by mass or more, the effect of improving slidability and antifouling property can be obtained. The effect of improving slidability and antifouling property tends to increase as the content of the acrylic-modified organopolysiloxane increases. However, if the content is too high, the acrylic-modified organopolysiloxane tends to aggregate in the TPU. When the acrylic-modified organopolysiloxane aggregates, cracks may occur at the aggregated portion as a base point. In addition, the extensibility and tensile strength are likely to decrease. Further, when a low hardness TPU is used, the strength tends to decrease. Therefore, if the content of the acrylic-modified organopolysiloxane is too high, the thermoplastic polyurethane elastomer composition of the present invention cannot withstand the stress at the time of pressure molding or mold release, and the molded product may be broken. It becomes difficult to obtain. When the content of the acrylic-modified organopolysiloxane is 100 parts by mass or less, it is possible to suppress the aggregation of the acrylic-modified organopolysiloxane in the TPU, so that cracks are unlikely to occur. In addition, good extensibility and tensile strength can be maintained. In addition, even if a TPU having a low hardness is used, the resistance to stress during pressure molding and mold release is enhanced, so that fracture is unlikely to occur, and a molded product can be easily manufactured.
<アクリル系のゲル化促進剤>
アクリル系のゲル化促進剤は、TPUの分子鎖と絡まることにより疑似架橋状態を形成し、溶融弾性を発現させるものである。
熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物は、混練機などを用いて、TPUと、アクリル変性オルガノポリシロキサンと、アクリル系のゲル化促進剤とを混練することで得られる。この際、TPUの溶融弾性が高まると、混練時において混練物に剪断力が加わりやすくなる。その結果、アクリル変性オルガノポリシロキサンに外力が加わり、アクリル変性オルガノポリシロキサンからオルガノポリシロキサンが染み出して、熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物やその成形品の表面にブリードアウトする。特にアクリル変性オルガノポリシロキサンがコアシェル構造を形成している粒子状の共重合体の場合、粒子が割れてコア部の主成分であるオルガノポリシロキサンが染み出しやすくなる。オルガノポリシロキサンが染み出して熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物やその成形品の表面にブリードアウトすることで、優れた摺動性および防汚性を発現できるようになる。
<Acrylic gelling accelerator>
The acrylic gelation accelerator forms a pseudo-crosslinked state by being entangled with the molecular chain of TPU to develop melt elasticity.
The thermoplastic polyurethane elastomer composition can be obtained by kneading TPU, an acrylic-modified organopolysiloxane, and an acrylic gelation accelerator using a kneader or the like. At this time, if the melt elasticity of the TPU is increased, a shearing force is likely to be applied to the kneaded product at the time of kneading. As a result, an external force is applied to the acrylic-modified organopolysiloxane, and the organopolysiloxane exudes from the acrylic-modified organopolysiloxane and bleeds out to the surface of the thermoplastic polyurethane elastomer composition or its molded product. In particular, in the case of a particulate copolymer in which the acrylic-modified organopolysiloxane forms a core-shell structure, the particles are cracked and the organopolysiloxane which is the main component of the core portion easily exudes. By exuding the organopolysiloxane and bleeding out to the surface of the thermoplastic polyurethane elastomer composition or its molded product, excellent slidability and antifouling property can be exhibited.
アクリル系のゲル化促進剤としては、アクリル系モノマーを単独重合または共重合したアクリル系重合体が挙げられる。
アクリル系モノマーとしては、例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリル酸、メタクリル酸などが挙げられる。
アクリル酸エステルとしては、アクリル変性オルガノポリシロキサンの説明において先に例示したアクリル酸エステルが挙げられる。
メタクリル酸エステルとしては、例えばメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、ステアリルメタクリレート等のメタクリルアクリレート;メトキシエチルメタクリレート、ブトキシエチルメタクリレート等のアルコキシアルキルメタクリレート;シクロヘキシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレートなどが挙げられる。これらは一種単独または2種以上の組み合わせで使用される。
Examples of the acrylic gelation accelerator include an acrylic polymer obtained by homopolymerizing or copolymerizing an acrylic monomer.
Examples of the acrylic monomer include acrylic acid ester, methacrylic acid ester, acrylic acid, and methacrylic acid.
Examples of the acrylic acid ester include the acrylic acid ester exemplified above in the description of the acrylic-modified organopolysiloxane.
Examples of the methacrylic acid ester include methacrylic acrylates such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, pentyl methacrylate, hexyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate and stearyl methacrylate; Alkoxyalkyl methacrylates such as butoxyethyl methacrylate; cyclohexyl methacrylates, phenyl methacrylates, benzyl methacrylates and the like can be mentioned. These are used alone or in combination of two or more.
アクリル系のゲル化促進剤の質量平均分子量は、5.0×105〜1.0×107が好ましく、1.5×106〜1.0×107がより好ましい。
アクリル系のゲル化促進剤の質量平均分子量や重合度が上記範囲内であれば、溶融弾性がより発現しやすくなる。その結果、アクリル変性オルガノポリシロキサンに外力がより加わりやすくなるため、アクリル変性オルガノポリシロキサンからオルガノポリシロキサンがより染み出しやすくなり、摺動性および防汚性がより向上する。
なお、本発明において「質量平均分子量」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィで測定し、標準物質をポリスチレンとして求めた値である。
The weight average molecular weight of the acrylic gelling accelerator is preferably 5.0 × 10 5 ~1.0 × 10 7 , more preferably 1.5 × 10 6 ~1.0 × 10 7 .
When the mass average molecular weight and the degree of polymerization of the acrylic gelation accelerator are within the above ranges, melt elasticity is more likely to be exhibited. As a result, an external force is more likely to be applied to the acrylic-modified organopolysiloxane, so that the organopolysiloxane is more likely to exude from the acrylic-modified organopolysiloxane, and the slidability and antifouling property are further improved.
In the present invention, the "mass average molecular weight" is a value measured by gel permeation chromatography and determined as polystyrene as a standard substance.
アクリル系のゲル化促進剤としては市販品を用いることができ、例えば三菱レイヨン株式会社製の「メタブレンP−551A」、「メタブレンP−531A」、「メタブレンA−3000」;株式会社カネカ製の「KANEACE PA−33」、「KANEACE PA−40」、「KANEACE PA−60」;Dow chemical社製の「K400P」、「K175」などが挙げられる。 Commercially available products can be used as the acrylic gelation accelerator, for example, "Metabrene P-551A", "Metabren P-531A", "Metabren A-3000" manufactured by Mitsubishi Rayon Corporation; manufactured by Kaneka Corporation. "KANEACE PA-33", "KANEACE PA-40", "KANEACE PA-60"; "K400P", "K175" manufactured by Dow Chemical, etc. can be mentioned.
アクリル系のゲル化促進剤の含有量は、TPU100質量部に対して、0.1〜10質量部であり、0.1〜5質量部が好ましく、0.5〜5質量部がより好ましい。アクリル系のゲル化促進剤の含有量が0.1質量部以上であれば、溶融弾性がより発現しやすくなる。その結果、アクリル変性オルガノポリシロキサンに外力がより加わりやすくなるため、アクリル変性オルガノポリシロキサンからオルガノポリシロキサンがより染み出しやすくなり、摺動性および防汚性がより向上する。一方、アクリル系のゲル化促進剤の含有量が10質量部以下であれば、成形性を良好に維持できる。 The content of the acrylic gelation accelerator is 0.1 to 10 parts by mass, preferably 0.1 to 5 parts by mass, and more preferably 0.5 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of TPU. When the content of the acrylic gelation accelerator is 0.1 parts by mass or more, melt elasticity is more likely to be exhibited. As a result, an external force is more likely to be applied to the acrylic-modified organopolysiloxane, so that the organopolysiloxane is more likely to exude from the acrylic-modified organopolysiloxane, and the slidability and antifouling property are further improved. On the other hand, when the content of the acrylic gelation accelerator is 10 parts by mass or less, good moldability can be maintained.
<任意成分>
熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物は、必要に応じて、TPU、アクリル変性オルガノポリシロキサン、アクリル系のゲル化促進剤以外の成分(任意成分)を含んでいてもよい。
任意成分としては、プロセスオイル等の軟化剤、タルク、カーボンブラック、炭酸カルシウム等の充填剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、加工安定剤、着色剤などの各種添加剤が挙げられる。
<Arbitrary ingredient>
The thermoplastic polyurethane elastomer composition may contain components (optional components) other than TPU, acrylic-modified organopolysiloxane, and acrylic gelation accelerator, if necessary.
Optional components include softeners such as process oils, fillers such as talc, carbon black and calcium carbonate, and various additives such as UV absorbers, antioxidants, processing stabilizers and colorants.
<作用効果>
上述したTPUは主に伸び性と引張強度に寄与する成分であり、アクリル変性オルガノポリシロキサンは主に摺動性と防汚性に寄与する成分である。
本発明の熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物は、TPUと特定量のアクリル変性オルガノポリシロキサンとの組み合わせにおいて、特定量のアクリル系のゲル化促進剤を併有する。アクリル系のゲル化促進剤の作用によって溶融弾性が付与されるので、各成分を混練する際に、混練物に剪断力が加わりやすくなる。その結果、アクリル変性オルガノポリシロキサンからオルガノポリシロキサンが染み出すので、優れた摺動性および防汚性を発現できるようになる。
よって、本発明の熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物を成形品とした際、あるいは通信ケーブルや電線を被覆した際に、TPUの特性である伸び性や引張強度を維持しつつ、摺動性および防汚性にも優れる。
<Effect>
The above-mentioned TPU is a component that mainly contributes to extensibility and tensile strength, and acrylic-modified organopolysiloxane is a component that mainly contributes to slidability and antifouling property.
The thermoplastic polyurethane elastomer composition of the present invention also contains a specific amount of an acrylic gelation accelerator in combination with a TPU and a specific amount of acrylic-modified organopolysiloxane. Since melt elasticity is imparted by the action of an acrylic gelation accelerator, shearing force is likely to be applied to the kneaded product when each component is kneaded. As a result, the organopolysiloxane is exuded from the acrylic-modified organopolysiloxane, so that excellent slidability and antifouling property can be exhibited.
Therefore, when the thermoplastic polyurethane elastomer composition of the present invention is made into a molded product, or when a communication cable or an electric wire is coated, the slidability and antifouling property are maintained while maintaining the extensibility and tensile strength which are the characteristics of TPU. Excellent in sex.
ところで、上述したように、低硬度のTPUにアクリル変性オルガノポリシロキサンを単に配合しただけでは、アクリル変性オルガノポリシロキサンの特性である摺動性および防汚性は発現しにくい。これは、TPUの硬度が低いと混練時に混練物に剪断力が加わりにくく、アクリル変性オルガノポリシロキサンにも外力が加わりにくいため、アクリル変性オルガノポリシロキサンからオルガノポリシロキサンが充分に染み出さないことが原因であると考えられる。
しかし、本発明の熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物であれば、アクリル系のゲル化促進剤を含んでいるので、TPUに溶融弾性が付与される。よって、高硬度のTPUはもちろんのこと、低硬度のTPUを用いる場合であっても、混練時に混練物に剪断力が充分に加わる。その結果、アクリル変性オルガノポリシロキサンからオルガノポリシロキサンが充分に染み出し、優れた摺動性および防汚性を発現できる。
By the way, as described above, it is difficult to exhibit the slidability and antifouling property which are the characteristics of the acrylic-modified organopolysiloxane by simply blending the acrylic-modified organopolysiloxane with the low-hardness TPU. This is because if the hardness of the TPU is low, it is difficult to apply a shearing force to the kneaded product during kneading, and it is difficult to apply an external force to the acrylic-modified organopolysiloxane, so that the organopolysiloxane does not sufficiently exude from the acrylic-modified organopolysiloxane. It is thought to be the cause.
However, in the thermoplastic polyurethane elastomer composition of the present invention, since the acrylic gelation accelerator is contained, the TPU is imparted with melt elasticity. Therefore, not only the high hardness TPU but also the low hardness TPU is sufficiently applied to the kneaded product at the time of kneading. As a result, the organopolysiloxane is sufficiently exuded from the acrylic-modified organopolysiloxane, and excellent slidability and antifouling property can be exhibited.
「柔軟性材料」
本発明により得られる柔軟性材料は、上述した本発明の熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物からなる。よって、本発明により得られる柔軟性材料を成形してなる成形品、あるいは本発明により得られる柔軟性材料で表面が被覆された通信ケーブルや電線は、TPUの特性である伸び性や引張強度を維持しつつ、摺動性および防汚性にも優れる。
本発明により得られる柔軟性材料は、自動車部品、コピー機等の電子・電気機器部品(例えばトナーシール材、クリーニングブレード等)、レインコート等のフィルム材、放水ホース材、時計用バンドなどの成形品材料、通信ケーブルや電線の被覆材に適している。本発明により得られる柔軟性材料は摺動性、防汚性、伸び性および引張強度に優れることから、通信ケーブル用の被覆材として特に好適である。
"Flexible material"
The flexible material obtained by the present invention comprises the above-mentioned thermoplastic polyurethane elastomer composition of the present invention. Therefore, the molded product obtained by molding the flexible material obtained by the present invention, or the communication cable or electric wire whose surface is coated with the flexible material obtained by the present invention has the extensibility and tensile strength which are the characteristics of TPU. While maintaining, it also has excellent slidability and antifouling properties.
The flexible materials obtained by the present invention include automobile parts, electronic / electrical equipment parts such as copiers (for example, toner seal materials, cleaning blades, etc.), film materials such as raincoats, water discharge hose materials, and molding of watch bands. Suitable for product materials, coating materials for communication cables and electric wires. The flexible material obtained by the present invention is particularly suitable as a coating material for a communication cable because it is excellent in slidability, antifouling property, extensibility and tensile strength.
「通信ケーブル」
本発明により得られる通信ケーブルは、上述した本発明により得られる柔軟性材料で表面が被覆されている。
通信ケーブルの構成としては、最外層(シース層)が本発明の柔軟性材料で形成されていれば特に制限されず、例えば導体線の外周が絶縁体で被覆された心線の外周が、本発明の柔軟性材料で被覆された構成などが挙げられる。
"communication cable"
The surface of the communication cable obtained by the present invention is coated with the flexible material obtained by the present invention described above.
The configuration of the communication cable is not particularly limited as long as the outermost layer (sheath layer) is formed of the flexible material of the present invention. Examples thereof include a configuration coated with the flexible material of the present invention.
本発明により得られる通信ケーブルは、表面が本発明により得られる柔軟性材料で被覆されているので、TPUの特性である伸び性や引張強度を維持しつつ、摺動性および防汚性にも優れる。
本発明により得られる通信ケーブルは、ロボットアーム、自動組立機械、ゲーム機のクレーンなどの装置に用いられる通信ケーブルとして好適であり、これら装置の動作に追従して通信ケーブルが動いても摺動性に優れるので表面が摩耗しにくい。しかも、本発明の通信ケーブルは伸び性および引張強度に優れるので、これら装置の動作に追従して通信ケーブルが引っ張られても、切断しにくい。
Since the surface of the communication cable obtained by the present invention is coated with the flexible material obtained by the present invention, the slidability and antifouling property are also maintained while maintaining the stretchability and tensile strength which are the characteristics of TPU. Excellent.
The communication cable obtained by the present invention is suitable as a communication cable used for devices such as robot arms, automatic assembly machines, and cranes of game machines, and is slidable even if the communication cable moves following the operation of these devices. The surface is not easily worn because it is excellent in. Moreover, since the communication cable of the present invention is excellent in elongation and tensile strength, it is difficult to cut even if the communication cable is pulled following the operation of these devices.
以下、本発明について実施例を示して具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の記載に限定されるものではない。
なお、実施例9は参考例である。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the description of these examples.
Example 9 is a reference example.
「実施例1」
熱可塑性ポリウレタンエラストマー(ディーアイシーコベストロポリマー株式会社製、「T−8175N」、ショアA硬度:75A)100質量部と、アクリル変性オルガノポリシロキサン(日信化学工業株式会社製、「シャリーヌR−170S」、(a)/(b)=7/3)1質量部と、アクリル系のゲル化促進剤(三菱レイヨン株式会社製、「メタブレンP−551A」)5質量部とを混練し、熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物を得た。
得られた熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物を、3.5インチテストロール(2本)を用いて170℃で7分間混練してロールシート成形物を得た。これを鏡面板で狭持して170℃で4分間予熱した後、150kg/cm2の圧力で4分間加圧して、厚さ1.0mmのシート状の試験片(120mm×120mm)を作製した。
得られた試験片について、以下に示す方法で各種測定・評価を行った。結果を表1に示す。
"Example 1"
100 parts by mass of thermoplastic polyurethane elastomer (manufactured by DIC Covestropolymer Co., Ltd., "T-8175N", Shore A hardness: 75A) and acrylic-modified organopolysiloxane (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd., "Charine R-170S" , (A) / (b) = 7/3) 1 part by mass and 5 parts by mass of an acrylic gelling accelerator (“Metabrene P-551A” manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) are kneaded to make them thermoplastic. A polyurethane elastomer composition was obtained.
The obtained thermoplastic polyurethane elastomer composition was kneaded with 3.5 inch test rolls (2 rolls) at 170 ° C. for 7 minutes to obtain a roll sheet molded product. This was held by a mirror plate and preheated at 170 ° C. for 4 minutes, and then pressurized at a pressure of 150 kg / cm 2 for 4 minutes to prepare a sheet-shaped test piece (120 mm × 120 mm) having a thickness of 1.0 mm. ..
The obtained test pieces were measured and evaluated by the methods shown below. The results are shown in Table 1.
<測定・評価>
(硬度の測定)
JIS K 6253−3:2012に準拠し、熱可塑性ポリウレタンエラストマーのショアA硬度を測定した。
<Measurement / evaluation>
(Measurement of hardness)
The Shore A hardness of the thermoplastic polyurethane elastomer was measured according to JIS K 6253-3: 2012.
(防汚性の評価)
試験片の表面に1滴の水を滴下し、試験片と水との接触角を接触角計(協和界面科学株式会社製、「CA−X」)により測定した。接触角の数値が大きいほど、付着力が小さく、防汚性に優れていることを示している。
(Evaluation of antifouling property)
A drop of water was dropped on the surface of the test piece, and the contact angle between the test piece and water was measured with a contact angle meter (“CA-X” manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). The larger the value of the contact angle, the smaller the adhesive force and the better the antifouling property.
(摺動性の評価)
摩擦試験機(新東科学株式会社製、「ヘイドン 14D−ANL」)を用い、直径10mmのSUS鋼球、荷重50g、引張速度100mm/分の条件で試験片の動摩擦係数を測定した。動摩擦係数が低いほど、摺動性に優れることを意味する。
(Evaluation of slidability)
Using a friction tester (“Haydon 14D-ANL” manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.), the dynamic friction coefficient of the test piece was measured under the conditions of a SUS steel ball having a diameter of 10 mm, a load of 50 g, and a tensile speed of 100 mm / min. The lower the coefficient of dynamic friction, the better the slidability.
(引張試験)
予め、試験片をJIS K 6251のダンベル5号型で打ち抜き、25mmの標線を記入した。
ショッパ式引張試験機を用い、引張速度200mm/分、温度23℃で試験片を引張り、100%モジュラスを測定した。また、試験片が破断するのに要した最大荷重を引張強度(破断強度)とした。また、試験片が破断した際の標線間距離を測定し、伸び率を求めた。
(Tensile test)
In advance, the test piece was punched out with JIS K 6251 dumbbell No. 5 type, and a 25 mm marked line was marked.
Using a shopper type tensile tester, the test piece was pulled at a tensile speed of 200 mm / min and a temperature of 23 ° C., and 100% modulus was measured. Further, the maximum load required for the test piece to break was defined as the tensile strength (breaking strength). In addition, the distance between the marked lines when the test piece broke was measured, and the elongation rate was determined.
「実施例2〜9、比較例1〜5」
表1、2に示す配合組成に変更した以外は、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調製し、試験片を作製し、各種測定・評価を行った。結果を表1、2に示す。
"Examples 2-9, Comparative Examples 1-5"
A thermoplastic polyurethane elastomer composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition was changed to the composition shown in Tables 1 and 2, test pieces were prepared, and various measurements and evaluations were performed. The results are shown in Tables 1 and 2.
表1から明らかなように、各実施例で得られた熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物からは、防汚性、摺動性、伸び性および引張強度に優れる成形品が得られた。
一方、アクリル変性オルガノポリシロキサンおよびアクリル系のゲル化促進剤を用いなかった比較例1の場合、低硬度のTPUを用いたため試験片を作製することはできたが、防汚性および摺動性に劣っていた。
アクリル系のゲル化促進剤を用いなかった比較例2の場合、防汚性および摺動性に劣っていた。
アクリル変性オルガノポリシロキサンを用いなかった比較例3の場合、防汚性および摺動性に劣っていた。
アクリル変性オルガノポリシロキサンを150質量部用いた比較例4の場合、ロールシート成形物の加圧時および離型時の応力に耐えられず、試験片を作製できなかった。
アクリル系のゲル化促進剤を15質量部用いた比較例5の場合、成形性が低下し、試験片を作製できなかった。
As is clear from Table 1, from the thermoplastic polyurethane elastomer compositions obtained in each example, molded products having excellent antifouling property, slidability, extensibility and tensile strength were obtained.
On the other hand, in the case of Comparative Example 1 in which the acrylic-modified organopolysiloxane and the acrylic gelation accelerator were not used, a test piece could be prepared because a low hardness TPU was used, but antifouling property and slidability. Was inferior to.
In the case of Comparative Example 2 in which the acrylic gelation accelerator was not used, the antifouling property and the slidability were inferior.
In the case of Comparative Example 3 in which the acrylic-modified organopolysiloxane was not used, the antifouling property and the slidability were inferior.
In the case of Comparative Example 4 in which 150 parts by mass of acrylic-modified organopolysiloxane was used, the test piece could not be prepared because it could not withstand the stress during pressurization and mold release of the roll sheet molded product.
In the case of Comparative Example 5 in which 15 parts by mass of an acrylic gelation accelerator was used, the moldability was lowered and the test piece could not be prepared.
Claims (3)
前記熱可塑性ポリウレタンエラストマー100質量部に対して、前記アクリル変性オルガノポリシロキサンの含有量が1〜100質量部であり、前記アクリル系のゲル化促進剤の含有量が0.1〜5質量部であり、
前記アクリル変性オルガノポリシロキサンが、コアシェル構造を形成している粒子状の共重合体である、熱可塑性ポリウレタンエラストマー組成物。 It contains a thermoplastic polyurethane elastomer, an acrylic-modified organopolysiloxane, and an acrylic gelation accelerator.
The content of the acrylic-modified organopolysiloxane is 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic polyurethane elastomer, and the content of the acrylic gelation accelerator is 0.1 to 5 parts by mass. Oh it is,
The acrylic-modified organopolysiloxane, Ru particulate copolymer der forming a core-shell structure, the thermoplastic polyurethane elastomer composition.
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