JPH0354218A - Thermoplastic polyurethane resin - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、成形時に白化の起こりにくい熱可塑性ポリウ
レタン樹脂に関し、特にメガネフレーム用として好適に
用いられる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a thermoplastic polyurethane resin that does not easily whiten during molding, and is particularly suitable for use in eyeglass frames.
[従来の技術]
メガネフレームに用いられる樹脂としては、アセテート
、セルロイドのようなセルロース系樹脂、ボリアミド樹
脂、エボキシ樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、
ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケト
ン樹脂などが使われてきた。これらの樹脂は、基本的に
或形性、着色性、耐薬品性および耐熱性においてメガネ
フレームに適する性質を持っている。[Prior Art] Resins used for eyeglass frames include acetate, cellulose resins such as celluloid, polyamide resins, epoxy resins, polybutylene terephthalate resins,
Polyether sulfone resin, polyether ether ketone resin, etc. have been used. These resins basically have properties suitable for eyeglass frames in terms of shapeability, colorability, chemical resistance, and heat resistance.
また、着用時の変形性やレンズはずれの防止のために好
ましい条件として、曲げ弾性率がおよそ7000kg/
cnf以上、ショアD硬度が74以.Lであるといった
ことが知られている。In addition, the bending elastic modulus is approximately 7000 kg /
cnf or higher, Shore D hardness is 74 or higher. It is known that L.
一方、メガネフレームは本来の実用的機能を保持しつつ
新たな機能、例えば人膚との適合性やファッション性な
どが要求されるようになった。後者の例としては、その
場の雰囲気にあわせて使用者が自由にレンズ色相を選ん
でレンズ交換のできるサングラスのように、やや柔軟材
質によるメガネフレームが知られている。On the other hand, eyeglass frames are now required to have new functions, such as compatibility with human skin and fashionability, while maintaining their original practical functions. As an example of the latter, glasses frames made of a somewhat flexible material are known, such as sunglasses in which the user can freely select the lens hue and change the lenses according to the atmosphere of the occasion.
このように、従来の実用一点張りの観点から選ばれてき
たきらいのあるメガネフレーム用樹脂について、新たな
観点による見直しが行われ始めてきた。In this way, resins for eyeglass frames, which have traditionally been selected from the viewpoint of practical use, have begun to be reviewed from a new perspective.
その一つとして、熱可塑性ポリウレタン樹脂がある。熱
可塑性ポリウレタンは一般に透明樹脂であるため、着色
効果が優れること、注型タイプポリウレタンに比べて成
形コストが安いこと及び素材の靭性が高く、使用中にフ
レームが折れるような問題が全くないなどの特徴がある
。しかし、一般に硬度が低いことと曲げ弾性率が低いの
が欠点であり、メガネフレームとしては物理特性を改善
する必要がある。One of them is thermoplastic polyurethane resin. Thermoplastic polyurethane is generally a transparent resin, so it has excellent coloring effects, lower molding costs than cast-type polyurethane, and the material has high toughness, so there are no problems such as frames breaking during use. It has characteristics. However, their drawbacks are that they generally have low hardness and low flexural modulus, so it is necessary to improve their physical properties as eyeglass frames.
このような物理特性の改善に対して、熱可塑性ポリウレ
タンを構成するイソシアナート成分を変えたり、ジオー
ル類で代表されるソフトセグメントの分子量を低くして
、ウレタン結合で代表されるいわゆるハードセグメント
の比率を増やすなどの方法で一般的に対処し得るが、硬
度が増すに従い、成形時に白化(結晶化)が起こりやす
くなる傾向がある。このような樹脂では、或形条件許容
幅がきわめて狭くなるとともに、少し厚物になると表面
1〜2mmのみ透明であるがそれより内部は白化不透明
の成形体が得られる。In order to improve such physical properties, it is possible to change the isocyanate component that makes up thermoplastic polyurethane, lower the molecular weight of soft segments represented by diols, and improve the ratio of so-called hard segments represented by urethane bonds. This can generally be countered by increasing the hardness, but as the hardness increases, whitening (crystallization) tends to occur more easily during molding. With such resins, the permissible width under certain shaping conditions becomes extremely narrow, and if the material becomes a little thick, a molded product is obtained that is transparent only on the surface of 1 to 2 mm, but is whitened and opaque inside.
本発明は、靭性の優れた硬度、曲げ剛性の高い且つ透明
性に優れた熱可塑性ポリウレタン樹脂を提供することに
ある。本発明の他の目的は上記ポリウレタンで強靭且つ
透明なメガネフレームを提供することにある。An object of the present invention is to provide a thermoplastic polyurethane resin that has excellent toughness, high hardness, high bending rigidity, and excellent transparency. Another object of the present invention is to provide a strong and transparent eyeglass frame made of the above polyurethane.
[課題を解決するための手段]
本発明は、上記目的を達成するために、下記の構成を有
する。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
r(1) Lomgの試料を40℃/ m i nの
速度で240℃まで昇温し、そこで2分間保持した後に
液体窒素で急冷したものを、0℃から10℃/minの
昇温速度条件でDSC (微分走査型熱量計)分析した
際に観察される結晶化ピーク温度T とガラC
ス転移温度T の差T (=T −T )が27
g cg c g℃以
上であって、且つ20℃で測定したショアD硬度が74
以上であることを特徴とする熱可塑性ポリウレタン樹脂
。r(1) Lomg sample was heated to 240°C at a rate of 40°C/min, held there for 2 minutes, and then rapidly cooled with liquid nitrogen. The difference T (=T − T ) between the crystallization peak temperature T and the glass C transition temperature T observed when DSC (differential scanning calorimetry) analysis is performed is 27
g cg c g℃ or higher, and Shore D hardness measured at 20℃ is 74
A thermoplastic polyurethane resin characterized by the above.
(2) メガネフレーム用に用いられることを特徴とす
る上記(1)記載の熱可塑性ポリウレタン樹脂。」本発
明で用いられる熱可塑性ポリウレタン樹脂は、ハードセ
グメントとソフトセグメントから構成されている。ハー
ドセグメントは低温では凝集しており、分子拘束点とな
って、ソフトセグメントの塑性変形を防止する役割をは
たしている。しかし、加熱によりハードセグメントの凝
集が解放されると樹脂全体としては熱可塑性を示す。(2) The thermoplastic polyurethane resin described in (1) above, which is used for eyeglass frames. The thermoplastic polyurethane resin used in the present invention is composed of hard segments and soft segments. Hard segments aggregate at low temperatures, serve as molecular restraint points, and serve to prevent plastic deformation of soft segments. However, when the hard segments are deagglomerated by heating, the resin as a whole exhibits thermoplasticity.
ハードセグメントはウレタン結合で代表される分子間引
力の強い部分、ないしはそれらの結合密度の高い部分で
ある。ウレタン結合は、たとえば水酸基とイソシアナー
ト基との反応によって形成され、連鎖構造を基本的には
必須とする熱可塑性ポリウレタンにおいては、ジオール
とジイソシアナートとの反応によって形成される。この
意味では、ハードセグメントはジイソシアナート部分な
いし低分子量(短鎖)のジオールとジイソシアナートと
の反応部分が相当する。The hard segment is a part with strong intermolecular attraction represented by urethane bonds, or a part with a high density of these bonds. Urethane bonds are formed, for example, by a reaction between a hydroxyl group and an isocyanate group, and in thermoplastic polyurethanes that basically require a chain structure, they are formed by a reaction between a diol and a diisocyanate. In this sense, the hard segment corresponds to a diisocyanate portion or a reaction portion between a low molecular weight (short chain) diol and a diisocyanate.
ジイソシアナートとしては、どのようなものであっても
本発明において限定されるものではないが、例えば、4
. 4’ −ジフエニルメタンジイソシアナート(M
DI)、ヘキサメチレンジイソシアナート(HMD I
) 、イソホロンジイソシアナー} (I PD I)
、水素添加MDI,キシリレンジイソシアナート(X
DI)、トリレンジイソシアナート(TDT)などがあ
る。硬度及び曲げ弾性率の高いものを得るにはMD I
,XD I,TDIなどの芳香族系ジイシアナートが特
に好ましい。Although the diisocyanate is not limited to any one in the present invention, for example, 4
.. 4'-diphenylmethane diisocyanate (M
DI), hexamethylene diisocyanate (HMD I)
), isophorone diisocyaner} (I PD I)
, hydrogenated MDI, xylylene diisocyanate (X
DI), tolylene diisocyanate (TDT), etc. MD I to obtain high hardness and flexural modulus
, XDI, TDI and the like are particularly preferred.
また、短鎖グリコールとしては、例えば、エチレングリ
コール、プロピレングリコール、1.4−プタンジオー
ル、1,6−へキサジジオール、ネオペンチルグリコー
ル、ビスフェノールAなどがあり、脂肪族系では、炭素
数が2〜10程度のものが、芳香族系ではベンゼン環が
1〜3個程度のものが好ましい。Examples of short chain glycols include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexadiol, neopentyl glycol, and bisphenol A; The number of benzene rings is preferably about 10, and for aromatic systems, the number of benzene rings is preferably about 1 to 3.
一方、ソフトセグメントとは、ジイソシアナートと長鎖
ポリオール(熱可塑性という意味で基本的にはジオール
)からなるボリマ鎖である。ジイソシアナートとしては
ハードセグメントに用いられるものが原則的には使用可
能である。長鎖ボリオールとしては、一般に分子量数百
から数千のボリオール、例えば、2.3百〜8.9千の
ものが用いられる。.その代表例として、ポリテトラメ
チレングリコールのようなポリエーテルポリオール類、
ポリエチレンアジペートやポリカプロラクトンのような
ポリエステルボリオール類などがある。On the other hand, the soft segment is a polymer chain consisting of a diisocyanate and a long chain polyol (basically a diol in the sense of thermoplasticity). As the diisocyanate, those used for hard segments can be used in principle. As long-chain polyols, polyols having a molecular weight of several hundred to several thousand, for example, 2.300 to 8.9000, are generally used. .. Typical examples include polyether polyols such as polytetramethylene glycol,
Examples include polyester polyols such as polyethylene adipate and polycaprolactone.
本発明では、上記ハードセグメントとソフトセグメント
の比率、短鎖グリコールと長鎖ボリオールの種類と分子
量などを適当に組合わせることによって達或することが
できる。In the present invention, this can be achieved by appropriately combining the ratio of the hard segment and soft segment, the type and molecular weight of the short chain glycol and long chain polyol, etc.
例えば、熱可塑性ポリウレタンでは、硬度アップの目的
のために、一般にハードセグメントの比率を増す方法が
とられる。つまり、芳香族ジイソシアナートと短鎖グリ
コールを増加して、ウレタン基密度を大きくする。例え
ば、上記ハードセグメントとソフトセグメントの比率(
ハードセグメント/ソフトセグメント)がモル比で1/
1以上、好ましくは3/2以上で、且つ長鎖ボリオール
と短鎖グリコールの比率(短鎖ポリオール/長鎖ポリオ
ール)がモル比で2/3以上、好ましくは171以上に
する。しかし、この方向は結晶化(白化)に対して逆効
果になることもあり、芳香族ジイソシアナートの結合規
則性を乱す目的で、例えばメタ、バラ体の少なくとも一
方を20モル%以上、好ましくは30モル%以上含む異
性体混合物やMDIとXDIの混合物を用いたり、短鎖
グリコールとして、グリセリンやペンタエリスリトール
などの3官能以上のグリコール類を10モル%以上、好
ましくは20モル%以上用いたりする。For example, in thermoplastic polyurethane, the ratio of hard segments is generally increased in order to increase the hardness. That is, the urethane group density is increased by increasing aromatic diisocyanate and short chain glycol. For example, the ratio of hard segment to soft segment (
hard segment/soft segment) in a molar ratio of 1/
1 or more, preferably 3/2 or more, and the molar ratio of long chain polyol to short chain glycol (short chain polyol/long chain polyol) is 2/3 or more, preferably 171 or more. However, this direction may have an adverse effect on crystallization (whitening), and in order to disturb the bond regularity of aromatic diisocyanates, for example, at least 20 mol% of at least one of meta and bulk bodies is preferably added. An isomer mixture containing 30 mol% or more or a mixture of MDI and do.
ここで、本発明を満足する熱可塑性ポリウレタン樹脂と
は、重量10■の試料を採り、その試料を40℃/ m
i nの速度で240℃まで昇温し、その状態で2分
間保持した後に、アルミニウム製パンごと試料を液体窒
素に投入して急冷した状態のものを、O℃から10℃/
minの昇温速度条件でDSC (微分走査型熱量計)
分析した際に観察される結晶化ピーク温度T とガラス
転移温度TgC
の差(=T −T )が、27℃以上であり、かc
g
つ、20℃におけるショアD硬度が74以上である樹脂
である。Here, the thermoplastic polyurethane resin that satisfies the present invention is defined by taking a sample weighing 10 cm and heating the sample at 40°C/m2.
The temperature was raised to 240°C at a rate of 0°C to 240°C, held at that state for 2 minutes, and then the sample, including the aluminum pan, was put into liquid nitrogen and rapidly cooled.
DSC (differential scanning calorimeter) at a heating rate of min.
The difference between the crystallization peak temperature T and the glass transition temperature TgC (=T - T ) observed during analysis is 27°C or more, and the c
g) The resin has a Shore D hardness of 74 or higher at 20°C.
T は27,O℃以上であることが必要であるcg が、さらには、28.0℃以上であることが好ましい。T must be 27,0℃ or highercg However, it is more preferable that the temperature is 28.0°C or higher.
上記本発明において定義される状態におけるT が27
.0℃未満になると成形時あるいはcg
成形品を100℃付近でエージング処理すると結晶化に
よる白化が起こりやすくなる。T in the state defined in the above invention is 27
.. If the temperature is below 0°C, whitening due to crystallization is likely to occur during molding or when the CG molded product is subjected to aging treatment at around 100°C.
なお、上記したガラス転移温度T は、T 付gg
近でみられるチャート上の吸熱変化の中央温度(両ベー
スラインの延長線とチャートの変極点における接線との
交点温度の中間値)とする(図面5)。また、T とは
、Tgで分子運動が解放さC
れた後に現れる結晶化にともなう発熱であり、そのビー
ク値を結晶化ピーク温度とする。The glass transition temperature T mentioned above is the center temperature of the endothermic change on the chart observed near T (the intermediate value of the intersection temperature of the extension line of both baselines and the tangent at the inflection point of the chart) ( Drawing 5). Further, T is the heat generated due to crystallization that appears after molecular motion is released at Tg and C is generated, and its peak value is taken as the crystallization peak temperature.
また、本発明では得られた樹脂の20℃におけるショア
D硬度は前述のとおり74以上であることが必要である
が、さらには78以上であることが好ましい。メガネフ
レームのように、折れにくさとともに形状保持性(レン
ズはずれが起こらず、且つ腰があること)を要求される
用途では、ショアD硬度が74未満になると樹脂が柔ら
かすぎて、形状が保持しにくく実用性が低下する。Further, in the present invention, the Shore D hardness at 20° C. of the obtained resin needs to be 74 or more as described above, and more preferably 78 or more. For applications such as eyeglass frames, which require not only resistance to breakage but also shape retention (lenses do not shift and have firmness), if the Shore D hardness is less than 74, the resin will be too soft and will retain its shape. This makes it difficult to use and reduces practicality.
[実施例]
実施例1,2、参考例
ジイソシアナートがMDIとXDIの混合物であり、短
鎖グリコールが1、4−ブタンジオールとペンタエリス
リトールであるハードセグメントと、長鎖ポリオールが
分子量約2000のポリテトラメチレングリコールであ
り、ジイソシアナートがMDIであるソフトセグメント
を、ハードセグメントとソフトセグメントを第1表に示
す比率にして、熱可塑性ポリウレタンA(実施例1)、
B(実施例2)、C(参考例)をつくった。[Example] Examples 1 and 2, Reference Example The diisocyanate is a mixture of MDI and Thermoplastic polyurethane A (Example 1), which is polytetramethylene glycol of
B (Example 2) and C (Reference Example) were prepared.
重量10mgの試料をアルミニウム製バンにとり、バー
キンエルマ社製DSG−2により40°C/minの速
度で240’Cまで昇温し、その状態で2分間保持した
後に、アルミニウム製パンごと試料を液体窒素に投入し
て急冷した。パーキンエルマ社製DSC−2により、0
℃から10℃/minの昇温速度でDSC分析した際の
DSCチャートを図面に示す。図面中、1. 2.
3は実施例1、実施例2、参考例により得られた熱可
塑性ポリウレタンA,B,Cそれぞれについてのチャー
トを示す。また、4はT ,5はTgを示す。A sample weighing 10 mg was placed in an aluminum pan, heated to 240'C at a rate of 40°C/min using a Birkin Elma DSG-2, and held at that temperature for 2 minutes. It was quenched by pouring it into nitrogen. 0 by Perkin Elma DSC-2
The drawing shows a DSC chart obtained by DSC analysis at a heating rate of 10° C./min. In the drawing: 1. 2.
3 shows charts for thermoplastic polyurethanes A, B, and C obtained in Example 1, Example 2, and Reference Example, respectively. Further, 4 indicates T and 5 indicates Tg.
C
また、射出成形機(東芝機械■製、[8140B)でA
STMD638に規定される引張試験片(特殊型タイプ
■、厚さ3mm)を次の条件で成形した時の試験片の諸
性能を観察した。図面より観察されるT ST ,
およびT さらに、諸性能c g
cgについて第2表に示した。C In addition, A with an injection molding machine (manufactured by Toshiba Machine ■, [8140B)
A tensile test piece (special type ■, thickness 3 mm) specified in STMD638 was molded under the following conditions and various performances of the test piece were observed. T ST observed from the drawing,
and T Furthermore, various performances c g
CG is shown in Table 2.
威形条件:後部温度
中間部温度
前部温度
ノズル温度
射出圧力
背 圧
二次圧力
金型温度
冷却時間
190’C
230℃
225℃
220℃
1 0 0kg/cof
20kg/car
100kg/al
30℃
3 5 sec
[発明の効果]
本発明の熱可塑性ポリウレタン樹脂は、靭性の優れた硬
度、高い曲げ剛性を有し、かつ、威形時に白化が起こり
にくいといった特徴を有する。本発明の樹脂は、特にメ
ガネフレーム用として好適に用いられる。Performance conditions: Rear temperature Middle temperature Front temperature Nozzle temperature Injection pressure Back pressure Secondary pressure Mold temperature Cooling time 190'C 230℃ 225℃ 220℃ 1 0 0kg/cof 20kg/car 100kg/al 30℃ 3 5 sec [Effects of the Invention] The thermoplastic polyurethane resin of the present invention has the characteristics of having excellent hardness and toughness, high bending rigidity, and being less prone to whitening during display. The resin of the present invention is particularly suitable for use in eyeglass frames.
図面は、本発明の一実施態様を示したものである。
1:本発明の実施例1に用いられた熱可塑性ポリウレタ
ンのDSC曲線
2:本発明の実施例2に用いられた熱可塑性ポリウレタ
ンのDSC曲線
3:参考例の熱可塑性ポリウレタンのDSC曲線
4:結晶化ピーク温度T0The drawings illustrate one embodiment of the invention. 1: DSC curve of thermoplastic polyurethane used in Example 1 of the present invention 2: DSC curve of thermoplastic polyurethane used in Example 2 of the present invention 3: DSC curve of thermoplastic polyurethane of reference example 4: Crystal peak temperature T0
Claims (2)
℃まで昇温し、そこで2分間保持した後に液体窒素で急
冷したものを、0℃から10℃/minの昇温速度条件
でDSC(微分走査型熱量計)分析した際に観察される
結晶化ピーク温度T_cとガラス転移温度T_gの差T
_c_g(=T_c−T_g)が27℃以上であって、
且つ20℃で測定したショアD硬度が74以上であるこ
とを特徴とする熱可塑性ポリウレタン樹脂。(1) 10 mg sample at 240°C at a rate of 40°C/min.
Crystallization observed when the temperature was raised to ℃, held there for 2 minutes, and then rapidly cooled with liquid nitrogen, and analyzed by DSC (differential scanning calorimeter) at a heating rate of 10℃/min from 0℃. Difference T between peak temperature T_c and glass transition temperature T_g
_c_g (=T_c-T_g) is 27°C or higher,
A thermoplastic polyurethane resin having a Shore D hardness of 74 or more when measured at 20°C.
請求項(1)記載の熱可塑性ポリウレタン樹脂。(2) The thermoplastic polyurethane resin according to claim (1), which is used for eyeglass frames.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19192389A JPH0354218A (en) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | Thermoplastic polyurethane resin |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19192389A JPH0354218A (en) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | Thermoplastic polyurethane resin |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0354218A true JPH0354218A (en) | 1991-03-08 |
Family
ID=16282693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19192389A Pending JPH0354218A (en) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | Thermoplastic polyurethane resin |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0354218A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9477012B2 (en) | 2013-09-26 | 2016-10-25 | Mitsui Chemicals, Inc. | 1,4-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane, polyisocyanate composition, polyurethane resin, molded article, eyewear material, eyewear frame, and lens |
-
1989
- 1989-07-24 JP JP19192389A patent/JPH0354218A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9477012B2 (en) | 2013-09-26 | 2016-10-25 | Mitsui Chemicals, Inc. | 1,4-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane, polyisocyanate composition, polyurethane resin, molded article, eyewear material, eyewear frame, and lens |
US9475903B2 (en) | 2013-09-26 | 2016-10-25 | Mitsui Chemicals, Inc. | 1,4-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane, polyisocyanate composition, polyurethane resin, molded article, eyewear material, eyewear frame, and lens |
US9720137B2 (en) | 2013-09-26 | 2017-08-01 | Mitsui Chemicals, Inc. | Eyewear material, eyewear frame, and eyewear |
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