JPWO2011070751A1 - 熱可塑性ウレタン樹脂 - Google Patents

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Abstract

低温溶融性に優れ、かつ成形物の引張強度、伸びともに優れたスラッシュ成形用材料を提供することを目的とする。本発明は、高分子ジオール(A)と、ジイソシアネート(B)とを反応させて得られる熱可塑性ウレタン樹脂であって、高分子ジオール(A)が、0〜70℃のガラス転移温度を有するポリエステルジオール(A1)、および該(A1)の溶解度パラメーターよりも1.2〜3.0低い溶解度パラメーターを有し、かつ−40〜−75℃のガラス転移温度を有する高分子ジオール(A2)を含有する熱成形用熱可塑性ウレタン樹脂(D)である。

Description

本発明は、熱可塑性ウレタン樹脂に関するものである。
従来、芯地との接着性、耐水洗濯性、及び耐ドライクリーニング性を改良するために、熱機械分析針入方式による軟化開始温度と軟化終了温度の差、及び軟化開始温度を特定の範囲にした熱可塑性ポリウレタン樹脂からなるホットメルト接着剤が提案されており、これをスラッシュ成形用材料にも用いられる旨述べられている。(例えば特許文献1参照)
また、粉体塗料、電子写真トナー、静電記録トナーに用いられる樹脂粒子に関して、結晶化度と融点及び分子量を調整することにより低温溶融可能な樹脂粒子が提案されており、これをスラッシュ成形用材料にも用いられる旨述べられている。(例えば特許文献2、3参照)
特開平10−259369号公報 特開2010−150535号公報 特開2010−189633号公報
しかし、スラッシュ成形用材料、特に自動車内装に好適に適用できる材料としてはスラッシュ成形時の溶融性に優れ、かつ成形物の引張強度、伸びに優れていること等の条件を満たすことが望ましく、ポリウレタン系材料に着目した場合、これら特性をすべて充分に満足するスラッシュ成形用材料は未だ知られていない。
本発明の課題は、低温溶融性に優れ、かつ成形物の引張強度、伸びともに優れたスラッシュ成形用材料を提供することを目的とする。
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち本発明は、高分子ジオール(A)と、ジイソシアネート(B)とを反応させて得られる熱可塑性ウレタン樹脂であって、高分子ジオール(A)が、0〜70℃のガラス転移温度を有するポリエステルジオール(A1)、及び該(A1)の溶解度パラメーターよりも1.2〜3.0低い溶解度パラメーターを有し、かつ−40〜−75℃のガラス転移温度を有する高分子ジオール(A2)を含有する熱成形用熱可塑性ウレタン樹脂(D);該熱成形用熱可塑性ウレタン樹脂(D)を含有する熱成形用熱可塑性ウレタン樹脂粒子(K);該熱成形用熱可塑性ウレタン樹脂粒子(K)及び添加剤(F)を含有するスラッシュ成形用ウレタン樹脂粒子組成物(P);該熱成形用熱可塑性ウレタン樹脂粒子(K)又は該スラッシュ成形用ウレタン樹脂粒子組成物(P)を熱成形してなるウレタン樹脂成形物である。
本発明の熱成形用熱可塑性ウレタン樹脂(D)を含有するスラッシュ成形用ウレタン樹脂粒子組成物(P)は低温溶融性に優れ、かつその成形物の引張強度、伸びに優れる。
本発明の熱成形用熱可塑性ウレタン樹脂(D)[以下、ウレタン樹脂(D)と略記]は、高分子ジオール(A)と、ジイソシアネート(B)とを反応させて得られる熱可塑性ウレタン樹脂であって、高分子ジオール(A)が、0〜70℃のガラス転移温度を有するポリエステルジオール(A1)、及び該(A1)の溶解度パラメーターよりも1.2〜3.0低い溶解度パラメーターを有し、かつ−40〜−75℃のガラス転移温度を有する高分子ジオール(A2)を含有することを特徴とする。
ポリエステルジオール(A1)は、0〜70℃のガラス転移温度を有する。
ポリエステルジオール(A1)としては、炭素数2〜4の脂肪族ジオールと芳香族ジカルボン酸とが重縮合されて得られるものが挙げられる。
炭素数2〜4の脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール及び1,4−ブタンジオールが挙げられる。これらのうち、好ましくはエチレングリコールである。
芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、t−ブチルイソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸などが挙げられる。
これらのうち、好ましくはテレフタル酸、イソフタル酸、及びオルトフタル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種のフタル酸(G)であり、特に好ましくはテレフタル酸とイソフタル酸の混合物、及びテレフタル酸とオルトフタル酸の混合物であり、最も好ましくはテレフタル酸/イソフタル酸の混合物である。
具体的には、テレフタル酸、イソフタル酸及びオルトフタル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種のフタル酸(G)とエチレングリコールを必須成分とするポリエステルジオール(A11)並びに、該(G)とテトラメチレングリコールを必須成分とするポリエステルジオール(A12)などが挙げられる。
これらのなかで、成形物の引張強度、伸びの観点から(A11)が好ましい。
ここで、本発明ではフタル酸とはテレフタル酸、イソフタル酸、及びオルトフタル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種を表すものとする。
ポリエステルジオール(A1)は、炭素数2〜4の脂肪族ジオールと芳香族ジカルボン酸又はこれらのエステル形成性誘導体[酸無水物(例えば、無水フタル酸)、低級アルキルエステル(例えば、ジメチルテレフタレート)、酸ハライド(例えば、フタル酸クロライド)]とが重縮合されて得られる。
ポリエステルジオール中に含まれる芳香族ジカルボン酸成分は単一成分であっても良いが、2成分以上からなるものでも良い。
酸成分が2成分場合は、テレフタル酸/イソフタル酸、テレフタル酸/オルトフタル酸、イソフタル酸/オルトフタル酸の混合物等が挙げられ、そのモル比は通常、50/50である。
ポリエステルジオール(A1)のガラス転移温度(以下、Tgと記載することがある。)が0℃より低い場合はウレタン樹脂(D)の耐熱性が悪化し、70℃より高い場合は高分子ジオール(A)の融点が高くなり、ウレタン化反応が困難となる。
(A1)のTgは、好ましくは10〜60℃、さらに好ましくは20〜50℃である。
ポリエステルジオール(A1)の数平均分子量は800〜5000であることが好ましく、800〜4000がさらに好ましく、900〜3000であることが最も好ましい。
高分子ジオール(A2)は、ポリエステルジオール(A1)の溶解度パラメーター(以下、SP値と記載することがある。)より、1.2〜3.0低いSP値を有し、好ましくは1.5〜2.5低いSP値を有する。
本発明のウレタン樹脂(D)は、ポリエステルジオール(A1)と高分子ジオール(A2)のSP値の差が大きいため、両者がミクロ相分離することで、(A1)がエラストマーのハードセグメント、(A2)がソフトセグメントを形成していると考えられる。
[(A1)のSP値]−[(A2)のSP値]を△SPで表す。
△SPが1.2未満では(A1)と(A2)の相溶性が良いために、(A1)と(A2)は、ともにソフトセグメントとして機能するために、引張強度が高くならない。
△SPが3.0を超える高分子ジオール(A)は、ウレタン化反応時に2相分離してしまうため、ウレタン樹脂とすることが困難である。
また高分子ジオール(A2)は、−40〜−75℃のTgを有する。
−40℃を超えると、ウレタン樹脂(D)の低温(例えば−35℃)引張物性が悪化する。−75℃より低いTgを有する通常の熱可塑性ウレタン樹脂は得られない。
高分子ジオール(A2)としては、脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸とが重縮合されて得られるポリエステルジオール(A21)、ラクトンモノマーより合成されるポリエステルジオール(A22)、ポリエーテルジオール(A23)及びポリエーテルエステルジオール(A24)が挙げられる。
ポリエステルジオール(A21)において、脂肪族ジオールとしては、炭素数2〜10の脂肪族ジオールが好ましく、具体的には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、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサングリコール、1,10−デカンジオール等が挙げられる。
脂肪族ジカルボン酸としては、炭素数4〜15の脂肪族ジカルボン酸が好ましく、具体的にはコハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、フマル酸及びマレイン酸等が挙げられる。
ポリエステルジオール(A22)において、ラクトンモノマーとして、炭素数4〜12のラクトン、たとえばγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン及びこれらの2種以上の混合物を重合させて得られるポリエステルジオールが挙げられる。
ポリエーテルジオール(A23)としては、2個の水酸基含有化合物(たとえば前記低分子ジオール、2価のフェノール類など)にアルキレンオキサイドが付加した化合物が挙げられる。上記2価のフェノール類としてはビスフェノール類[ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど]、単環フェノール類[カテコール、ハイドロキノンなど]などが挙げられる。
これらのうち好ましいものは、2価フェノール類にアルキレンオキサイドが付加したものであり、さらに好ましいものは2価フェノール類にエチレンオキサイド(以下EOと記載。)が付加したものである。
ポリエーテルエステルジオール(A24)としては、前記ポリエステルジオールにおいて原料の低分子ジオールに代えて上記ポリエーテルジオールを用いたもの、例えば上記ポリエーテルジオールの1種以上と前記ポリエステルジオールの原料として例示したジカルボン酸の1種以上とを縮重合させて得られるものが挙げられる。上記ポリエーテルジオールとしては、具体的には、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。
高分子ジオール(A2)は耐熱性、耐光性の観点からエーテル結合を含まないものが好ましい。特にエチレングリコールと炭素数6〜15の脂肪族ジカルボン酸からなるポリエステルジオール、炭素数が4〜10の脂肪族ジオールと炭素数4〜15の脂肪族ジカルボン酸からなるポリエステルジオールが好ましい。これらの中でも、ポリエチレンアジペート、ポリテトラメチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリヘキサメチレンイソフタレートが好ましい。
ポリエステルジオール(A2)の数平均分子量は800〜5000であることが好ましく、800〜4000がさらに好ましく、900〜3000であることが特に好ましい。
ガラス転移温度は、示差走査熱量分析(DSC)で測定される。
機器:RDC220ロボットDSC[セイコーインストルメンツ(株)製]
測定条件:サンプル量5mg。
(1)−100℃から昇温速度20℃/minで100℃まで昇温し、100℃で10分保持。
(2)100℃から冷却速度−90℃/minで−100℃まで冷却し、−100℃で10分保持。
(3)−100℃から昇温速度20℃/minで100℃まで昇温する。
解析方法:2度目の昇温時のDSC曲線のピークの接線の交点をガラス転移温度とする。
溶解度パラメーターは、Fedors法によって計算される。
なお、溶解度パラメーターは、次式で表せる。
SP値(δ)=(ΔH/V)1/2
ただし、式中、ΔHはモル蒸発熱(cal/mol)を、Vはモル体積(cm/mol)を表す。
また、ΔH及びVは、「POLYMER
ENGINEERING AND FEBRUARY,1974,Vol.14,No.2,ROBERT
F.FEDORS.(151〜153頁)」に記載の原子団のモル蒸発熱の合計(ΔH)とモル体積の合計(V)を用いることができる。
この数値が近いもの同士はお互いに混ざりやすく(相溶性が高い)、この数値が離れているものは混ざりにくいことを表す指標である。
高分子ジオール(A)は、ポリエステルジオール(A1)及び高分子ジオール(A2)を含有するが、(A2)がポリエステルジオール(A21)の場合は、更に下記ポリエステルジオール(A3)を含有させることが好ましい。(A3)を含有させることにより、(A)の融点が低くなり、ハンドリング性が向上する。
ポリエステルジオール(A3):エチレングリコールと炭素数4〜10の脂肪族ジオールと、テレフタル酸、イソフタル酸、およびオルトフタル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種のフタル酸(G)と炭素数4〜15の脂肪族ジカルボン酸を必須成分とするポリエステルジオール
(A3)のうち、好ましくはポリエステルジオール(A1)とポリエステルジオール(A21)を160〜220℃でエステル交換反応させることにより得られるものである。
(A1)と(A21)の混合比(重量)は(A1)/(A21)が0.5〜5であることが好ましい。
(A3)の含有量は、(A1)の重量に対して5〜100重量%が好ましく、5〜70重量%がさらに好ましく、5〜50重量%が最も好ましい。
本発明のウレタン樹脂(D)を構成するジイソシアネート(B)としては、(i)炭素数(NCO基中の炭素を除く、以下同様)2〜18の脂肪族ジイソシアネート[エ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(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート等];(ii)炭素数4〜15の脂環族ジイソシアート[イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロへキセン等];(iii)炭素数8〜15の芳香脂肪族ジイソシアネート[m−及び/又はp−キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等];芳香族ポリイソシアネートの具体例としては、1,3−及び/又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−及び/又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−及び/又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、粗製MDI、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート、m−及びp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート等;(v)これらのジイソシアネートの変性物(カーボジイミド基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、ウレア基等を有するジイソシアネート変性物);及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。これらのうち好ましいものは脂肪族ジイソシアネート又は脂環族ジイソシアネートであり、特に好ましいものはHDI、IPDI、水添MDIである。
本発明のウレタン樹脂(D)は、高分子ジオール(A)とジイソシアネート(B)とを反応させて得られるが、さらに低分子ジアミンもしくは低分子ジオール(C)を反応させることが好ましい。
低分子ジアミンもしくは低分子ジオール(C)の具体例は以下の通りである。
脂肪族系ジアミンとしては、炭素数6〜18の脂環族ジアミン[4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン等];炭素数2〜12の脂肪族ジアミン[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等];炭素数8〜15の芳香脂肪族ジアミン[キシリレンジアミン、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジアミン等]及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。これらのうち好ましいものは脂環族ジアミン及び脂肪族ジアミンであり、特に好ましいものはイソホロンジアミン及びヘキサメチレンジアミンである。
低分子ジオールの具体例としては、炭素数2〜8の脂肪族ジオール類[直鎖ジオール(エチレングリコール、ジエチレングリコール、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−ヘキサンジオールなど)、分岐鎖を有するジオール(プロピレングリコール、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−ジエチル−1,3−プロパンジオール、1,2−、1,3−もしくは2,3−ブタンジオールなど)など];環状基を有するジオール類[炭素数6〜15の脂環基含有ジオール〔1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、水添ビスフェノールAなど〕、炭素数8〜20の芳香環含有ジオール(m−もしくはp−キシリレングリコールなど)、ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールFなど)のオキシアルキレンエーテル、多核フェノール類(ジヒドロキシナフタレンなど)のオキシアルキレンエーテル、ビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレートなど];これらのアルキレンオキサイド付加物(分子量500未満)及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。低分子ジオールのうち好ましいものは脂肪族ジオール及び脂環基含有ジオールである。
ポリエステルジオール(A1)と、高分子ジオール(A2)の重量比は、引張強度と伸びの両立の観点から5/95〜80/20であることが好ましく、10/90〜50/50がさらに好ましく、20/80〜40/60が最も好ましい。
(A1)がウレタン基、ウレア基と同じようなハードセグメントの働きをすることで、高物性が発現し、熱可塑性ウレタン樹脂の溶融性に影響が大きいウレア基、ウレタン基濃度を下げることができるため、溶融性が向上し、かつ物性との両立が可能になっていると考えられる。このように溶解度パラメーターが高い凝集力の強いポリエステルジオールと、溶解度パラメーターが低い高分子ジオールの組み合わせにより、本発明のウレタン樹脂の特徴である溶解性と、引張強度、伸び、耐摩耗性の両立が可能となる。この特性は特に両者の重量比が(A1)/(A2)が5/95〜80/20で顕著に現れる。
ウレタン樹脂(D)の数平均分子量は1.0〜4.0万であり、低温溶融性と高引張強度の観点から、好ましくは1.2〜3.5万、更に好ましくは1.5〜3.0万である。
ウレタン樹脂(D)の分子量を調整する方法として、1官能のアルコールでイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーのイソシアネート基を一部ブロックすることで調整できる。上記モノオールとしては、炭素数1〜8の脂肪族モノオール類[直鎖モノオール(メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノールなど)、分岐鎖を有するモノオール(イソプロピルアルコール、ネオペンチルアルコール、3−メチル−ペンタノール、2−エチルヘキサノール)など];炭素数6〜10の環状基を有するモノオール類[脂環基含有モノオール(シクロヘキサノールなど)、芳香環含有モノオール(ベンジルアルコールなど)など]及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。これらのうち好ましいものは脂肪族モノオールである。また高分子モノオールとしては、ポリエステルモノオール、ポリエーテルモノオール、ポリエーテルエステルモノオール及びこれら2種以上の混合物が挙げられる。
本発明のウレタン樹脂(D)を製造する方法としては次のような方法があげられる。
(1)あらかじめポリエステルジオール(A1)と高分子ジオール(A2)の混合物を含有させた高分子ジオール(A)とジイソシアネート(B)を反応させ、末端にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマー(U)を製造しておき、次いで必要により該プレポリマー(U)と低分子ジアミンもしくは低分子ジオール(C)を混合して伸長させウレタン樹脂とする方法。また、ポリウレタンプレポリマー(U)を水中で混合することで、ポリウレタンプレポリマー(U)の末端のイソシアネート基と水を反応させウレタン樹脂とする方法。
(2)(A)、(B)及び必要により(C)をワンショットで混合し、反応させる方法などが挙げられる。
ウレタン樹脂(D)を製造する際の反応温度は、ウレタン化を行う際に通常採用される温度と同じでよく、溶剤を使用する場合は通常20〜100℃であり、溶剤を使用しない場合は通常20〜140℃、好ましくは80〜130℃である。上記プレポリマー化反応において、反応を促進するために必要によりポリウレタンに通常用いられる触媒を使用することができる。該触媒としては、例えばアミン系触媒[トリエチルアミン、N−エチルモルホリン、トリエチレンジアミンなど]、錫系触媒[トリメチルチンラウレート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンマレートなど]などが挙げられる。
ウレタン樹脂(D)の190℃の溶融粘度は、ウレタン樹脂(D)の低温溶融性が良好であるという観点から、500〜2000Pa・sが好ましく、さらに好ましくは500〜1000Pa・s℃である。
(D)の130℃の貯蔵弾性率G’は、耐熱性の観点から、2.0×10〜1.0×10dyn/cmが好ましく、さらに好ましくは5.0×10〜5.0×10dyn/cmである。
(D)の180℃の貯蔵弾性率G’は、低温溶融性の観点から、1.0×10〜1.0×10dyn/cmが好ましく、さらに好ましくは5.0×10〜5.0×10dyn/cmである。
本発明のウレタン樹脂(D)を粒子とすることで、ホットメルト型接着剤、スラッシュ成形用パウダーなどへの応用が可能となる。熱成形用熱可塑性ウレタン樹脂粒子(K)[以下、ウレタン樹脂粒子(K)と略記]としては、例えば以下の製造方法で得られるものが挙げられる。
(1)ポリエステルジオール(A1)及び高分子ジオール(A2)を溶融混合した後、これらの水酸基とジイソシアネート(B)のイソシアネート基のモル比が、1:1.2〜1:4.0となるように反応させて得られるウレタンプレポリマー(U)を、水及び分散安定剤存在下で、必要により低分子ジオール、もしくは低分子ジアミン(C)で伸長反応させる方法で(E)を製造することができる。
低分子ジアミンはブロックされた直鎖脂肪族ジアミン(C)(例えばケチミン化合物)などを使用することができる。
(2)上記ウレタンプレポリマー(U)を、非極性有機溶媒及び分散安定剤存在下で、低分子ジオールもしくは低分子ジアミン(C)で伸長反応させる方法で(E)を製造することができる。
(3)ジイソシアネート(B)と高分子ジオール(A)と低分子ジオールもしくは低分子ジアミン(C)とを反応させることで熱可塑性ポリウレタン樹脂の塊状物を得る。ついで粉末化(例えば冷凍粉砕、溶融状態下に細孔を通し切断する方法)する方法で(E)を製造することができる。
ウレタン樹脂粒子(K)の体積平均粒径は、好ましくは10〜500μm、さらに好ましくは70〜300μmである。
本発明のウレタン樹脂粒子(K)はウレタン樹脂(D)の他に添加剤(F)を添加して、スラッシュ成形用ウレタン樹脂粒子組成物(P)[以下、ウレタン樹脂粒子組成物(P)と略記]とすることができる。添加剤(F)としては無機フィラー、顔料、可塑剤、離型剤、有機充填剤、ブロッキング防止剤、安定剤及び分散剤等が挙げられる。
無機フィラーとは、カオリン、タルク、シリカ、酸化チタン、炭酸カルシウム、ベントナイト、マイカ、セリサイト、ガラスフレーク、ガラス繊維、黒鉛、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、三酸化アンチモン、硫酸バリウム、ホウ酸亜鉛、アルミナ、マグネシア、ウォラストナイト、ゾノトライト、ウィスカー及び金属粉末等が挙げられる。これらのうち、熱可塑性樹脂の結晶化促進の観点から、カオリン、タルク、シリカ、酸化チタン及び炭酸カルシウムが好ましく、さらに好ましくはカオリン及びタルクである。
無機フィラーの体積平均粒子径(μm)は、熱可塑性樹脂中への分散性の観点から、0.1〜30が好ましく、さらに好ましくは1〜20、特に好ましくは5〜10である。
無機フィラーの添加量(重量%)は、(D)の重量に対して、0〜40が好ましく、1〜20がより好ましい。
顔料粒子としては特に限定されず、公知の有機顔料及び/又は無機顔料を使用することができ、(D)100重量部あたり、通常10重量部以下、好ましくは0.01〜5重量部配合される。有機顔料としては、例えば不溶性もしくは溶性アゾ顔料、銅フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料等が挙げられ、無機系顔料としては、例えばクロム酸塩、フェロシアン化合物、金属酸化物(酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化アルミニウム等)、金属塩類[硫酸塩(硫酸バリウム等)、珪酸塩(珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム等)、炭酸塩(炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等)、燐酸塩(燐酸カルシウム、燐酸マグネシウム等)等]、金属粉末(アルミ粉末、鉄粉末、ニッケル粉末、銅粉末等)、カーボンブラック等が挙げられる。顔料の平均粒径についてはとくに限定はないが、通常0.05〜5.0μmであり、好ましくは0.02〜1μmである。
顔料粒子の添加量(重量%)は、(D)の重量に対して、0〜5が好ましく、1〜3がより好ましい。
可塑剤としては、フタル酸エステル(フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチルベンジル及びフタル酸ジイソデシル等);脂肪族2塩基酸エステル(アジピン酸ジ−2−エチルヘキシル及びセバシン酸−2−エチルヘキシル等);トリメリット酸エステル(トリメリット酸トリ−2−エチルヘキシル及びトリメリット酸トリオクチル等);脂肪酸エステル(オレイン酸ブチル等);脂肪族リン酸エステル(トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルフォスフェート、トリ−2−エチルヘキシルホスフェート及びトリブトキシホスフェート等);芳香族リン酸エステル(トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート、2−エチルヘキシルジフェニルホスフェート及びトリス(2,6−ジメチルフェニル)ホスフェート等);ハロゲン脂肪族リン酸エステル(トリス(クロロエチル)ホスフェート、トリス(βークロロプロピル)ホスフェート、トリス(ジクロロプロピル)ホスフェート及びトリス(トリブロモネオペンチル)ホスフェート等);及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
可塑剤の添加量(重量%)は、(D)の重量に対して、0〜50が好ましく、5〜20がより好ましい。
離型剤としては公知の離型剤等が使用でき、フッ素化合物型離型剤(リン酸トリパーフルオロアルキル(炭素数8〜20)エステル、たとえば、トリパーフルオロオクチルホスフェート及びトリパーフルオロドデシルホスフェート等);シリコーン化合物型離型剤(ジメチルポリシロキサン、アミノ変性ジメチルポリシロキサン及びカルボキシル変性ジメチルポリシロキサン等)、脂肪酸エステル型離型剤(炭素数10〜24の脂肪酸のモノ又は多価アルコールエステル、たとえば、ブチルステアレート、硬化ひまし油及びエチレングリコールモノスレアレート等);脂肪族酸アミド型離型剤(炭素数8〜24の脂肪酸のモノ又はビスアミド、たとえば、オレイン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド及びエチレンジアミンのジステアリン酸アミド等);金属石鹸(ステアリン酸マグネシウム及びステアリン酸亜鉛等);天然又は合成ワックス(パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス及びポリブロピレンワックス等);及びこれらの2種以上の混合物等が挙げられる。
離型剤の添加量(重量%)は、(D)の重量に対して、0〜1が好ましく、0.1〜0.5がより好ましい。
安定剤とは、分子中に炭素−炭素二重結合(置換基を有していてもよいエチレン結合等)(ただし芳香環中の二重結合は除く)、炭素−炭素三重結合(置換基を有していてもよいアセチレン結合)を有する化合物等が使用でき、(メタ)アクリル酸と多価アルコール(2〜10価の多価アルコール、以下同様)とのエステル(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トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等);(メタ)アリルアルコールと2〜6価の多価カルボン酸とのエステル(ジアリルフタレート及びトリメリット酸トリアリルエステル等);多価アルコールのポリ(メタ)アリルエーテル(ペンタエリスリトール(メタ)アリルエーテル等);多価アルコールのポリビニルエーテル(エチレングリコールジビニルエーテル等);多価アルコールのポリプロペニルエーテル(エチレングリコールジプロペニルエーテル等);ポリビニルベンゼン(ジビニルベンゼン等)及びこれらの2種以上の混合物等が挙げられる。これらのうち、安定性(ラジカル重合速度)の観点から、(メタ)アクリル酸と多価アルコールとのエステルが好ましく、さらに好ましくはトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートである。
安定剤の添加量(重量%)は、(D)の重量に対して、0〜20が好ましく、1〜15がより好ましい。
本発明のウレタン樹脂粒子組成物(P)には、粉体流動性向上剤、ブロッキング防止剤として、公知の無機系ブロッキング防止剤及び有機系ブロッキング防止剤等を含有させることができる。
無機系ブロッキング防止剤としてはシリカ、タルク、酸化チタン及び炭酸カルシウム等が挙げられる。
有機系ブロッキング防止剤としては粒子径10μm以下の熱硬化性樹脂(熱硬化性ポリウレタン樹脂、グアナミン系樹脂及びエポキシ系樹脂等)及び粒子径10μm以下の熱可塑性樹脂(熱可塑性ポリウレタンウレア樹脂及びポリ(メタ)アクリレート樹脂等)等が挙げられる。
ブロッキング防止剤(流動性向上剤)の添加量(重量%)は、(D)の重量に対して、0〜5が好ましく、0.5〜1がより好ましい。
ウレタン樹脂粒子組成物(P)を上記添加剤等と混合して生産するときに使用する混合装置としては、公知の粉体混合装置を使用でき、容器回転型混合機、固定容器型混合機、流体運動型混合機のいずれも使用できる。例えば固定容器型混合機としては高速流動型混合機、複軸パドル型混合機、高速剪断混合装置(ヘンシエルミキサー(登録商標)等)、低速混合装置(プラネタリーミキサー等)や円錐型スクリュー混合機(ナウタ−ミキサ−(登録商標)等)を使ってドライブレンドする方法が良く知られている。これらの方法の中で、複軸パドル型混合機、低速混合装置(プラネタリーミキサー等)、及び円錐型スクリュー混合機(ナウタ−ミキサ−(登録商標、以下省略)等)を使用するのが好ましい。
ウレタン樹脂粒子組成物(P)の体積平均粒径は、好ましくは10〜500μm、さらに好ましくは70〜300μmである。
本発明の熱成形用熱可塑性ウレタン樹脂粒子(K)の成形方法として、射出成形、押出成形、ブロー成形、真空成形、スラッシュ成形などが挙げられる。これらの成形方法の中で、意匠形状等を自由に、また忠実に腑形可能である観点から、好ましい成形法はスラッシュ成形法である。
本発明のウレタン樹脂粒子組成物(P)は、たとえばスラッシュ成形法で成形し、表皮等のウレタン樹脂成形物を製造することができる。スラッシュ成形法としては、該粒子組成物が入ったボックスと加熱した金型を共に振動回転させ、パウダーを型内で溶融流動させた後、冷却後、固化させ、表皮を製造する方法を挙げることができる。
上記金型温度は好ましくは200〜300℃、さらに好ましくは210〜280℃である。
本発明のウレタン樹脂粒子組成物(P)で成形された表皮厚さは、0.3〜1.5mmが好ましい。(P)は、比較的低温領域での成形が可能であり、成形の温度としては200〜250℃が可能である。
成形表皮は、表面を発泡型に接するようにセットし、ウレタンフォームを流し、裏面に5mm〜15mmの発泡層を形成させて、樹脂成形品とすることができる。
本発明のウレタン樹脂粒子組成物(P)で成形された樹脂成形品は、自動車内装材、例えばインストルメントパネル、ドアトリム等に好適に使用される。
本発明のウレタン樹脂粒子組成物(P)の190℃の溶融粘度は、低温溶融性が良好であるという観点から、100〜500Pa・sが好ましく、さらに好ましくは100〜300Pa・s℃である。
本発明のウレタン樹脂粒子組成物(P)の130℃の貯蔵弾性率G’は、耐熱性の観点から、1.0×10〜5.0×10dyn/cmが好ましく、さらに好ましくは5.0×10〜5.0×10dyn/cmである。
本発明のウレタン樹脂粒子組成物(P)の180℃の貯蔵弾性率G’は、低温溶融性の観点から、1.0×10〜1.0×10dyn/cmが好ましく、さらに好ましくは5.0×10〜5.0×10dyn/cmである。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下において「部」は重量部、「%」は重量%を示す。
製造例1
ジアミンのMEKケチミン化物の製造
ヘキサメチレンジアミンと過剰のMEK(メチルエチルケトン;ジアミンに対して4倍モル量)を80℃で24時間還流させながら生成水を系外に除去した。その後減圧にて未反応のMEKを除去してMEKケチミン化物を得た。
製造例2
ポリエチレンフタレート(テレフタル酸/イソフタル酸=50/50)(A1−1)の製造
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、テレフタル酸393部、イソフタル酸393部、エチレングリコール606部を入れ、210℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら5時間反応させた後、5〜20mmHgの減圧下で反応させ、所定の軟化点でポリエチレンフタレートジオール(A1−1)を取り出した。回収されたエチレングリコールは245部であった。得られたポリエチレンフタレートジオールの水酸基価を測定し、数平均分子量(以下Mnと記す)を計算した結果900であった。ガラス転移温度は20℃であった。
同様の製造方法で減圧時間の調整により、Mnが2500のポリエチレンフタレートジオール(A1−2)を得た。回収エチレングリコールは270部であった。ガラス転移温度は50℃であった。
同様の製造方法で減圧時間の調整により、Mnが5000のポリエチレンフタレートジオール(A1−3)を得た。回収エチレングリコールは305部であった。ガラス転移温度は65℃であった。
製造例3
ポリエチレンフタレート(テレフタル酸/オルトフタル酸=50/50)(A1−4)の製造
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、テレフタル酸393部、オルトフタル酸393部、エチレングリコール606部を入れ、210℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら5時間反応させた後、5〜20mmHgの減圧下で反応させ、所定の軟化点でポリエチレンフタレートジオール(A1−4)を取り出した。回収されたエチレングリコールは270部であった。得られたポリエチレンフタレートジオールの水酸基価を測定し、Mnを計算した結果2500であった。ガラス転移温度は35℃であった。
製造例4
ポリエチレンフタレート(テレフタル酸単独)(A1−5)の製造
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、テレフタル酸786部、エチレングリコール606部を入れ、210℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら5時間反応させた後、5〜20mmHgの減圧下で反応させ、所定の軟化点でポリエチレンフタレートジオール(A1−5)を取り出した。回収されたエチレングリコールは245部であった。得られたポリエチレンフタレートジオールの水酸基価を測定し、Mnを計算した結果900であった。ガラス転移温度は25℃であった。
同様の製造方法でテレフタル酸786部をイソフタル酸786部に変更することで、Mnが900のポリエチレンフタレートジオール(A1−6)を得た。ガラス転移温度は15℃であった。
同様の製造方法でテレフタル酸786部をオルトフタル酸786部に変更することで、Mnが900のポリエチレンフタレートジオール(A1−7)を得た。ガラス転移温度は5℃であった。
製造例5
ポリテトラメチレンフタレート(テレフタル酸/イソフタル酸=50/50)(A1−8)の製造
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、テレフタル酸393部、イソフタル酸393部、テトラメチレングリコール450部を入れ、210℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら5時間反応させた後、5〜20mmHgの減圧下で反応させ、ポリエチレンフタレートジオール(A1−8)を取り出した。得られたポリエチレンフタレートジオールの水酸基価を測定し、Mnを計算した結果900であった。ガラス転移温度は10℃であった。
製造例6
エチレングリコール、ブチレングリコール、フタル酸(テレフタル酸/イソフタル酸=50/50)、アジピン酸の重縮合物(A3−1)の製造
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、テレフタル酸181部、イソフタル酸181部、アジピン酸338部、エチレングリコール166部、ブチレングリコール256部を入れ、210℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら5時間反応させた後、5〜20mmHgの減圧下で反応させ、エチレングリコール、ブチレングリコール、フタル酸(テレフタル酸/イソフタル酸=50/50)、アジピン酸の重縮合物(A3−1)を取り出した。得られた(A3−1)の水酸基価を測定し、Mnを計算した結果950であった。(A3−1)は、仕込み量から(A1−1)/(A2−1)が1に相当する。
製造例7
ポリエチレンフタレート(テレフタル酸/イソフタル酸=50/50)(A1−1)とポリブチレンアジペート(A2−1)のエステル交換反応物(A3−2)の製造
撹拌機が付いた密閉した反応槽中に、Mnが900のポリエチレンフタレート(テレフタル酸/イソフタル酸=50/50)(A1−1)333部、Mn1000のポリブチレンアジペート(A2−1)671部を入れ、180℃で5時間反応させ、900のポリエチレンフタレート(テレフタル酸/イソフタル酸=50/50)(A1−1)とMn1000のポリブチレンアジペート(A2−1)のMn965のエステル交換反応物(A3−2)を取り出した。得られた(A3−1)の水酸基価を測定し、Mnを計算した結果965であった。(A3−2)は、仕込み量から(A1−1)/(A2−1)が0.5に相当する。
製造例8
ポリエチレンフタレート(テレフタル酸/イソフタル酸=50/50)(A1−1)とポリブチレンアジペート(A2−1)のエステル交換反応物(A3−3)の製造
撹拌機が付いた密閉した反応槽中に、Mnが900のポリエチレンフタレート(テレフタル酸/イソフタル酸=50/50)(A1−1)833部、Mn1000のポリブチレンアジペート(A2−1)167部を入れ、180℃で5時間反応させ、900のポリエチレンフタレート(テレフタル酸/イソフタル酸=50/50)(A1−1)とMn1000のポリブチレンアジペート(A2−1)のMn915のエステル交換反応物(A3−3)を取り出した。得られた(A3−3)の水酸基価を測定し、Mnを計算した結果965であった。(A3−3)は、仕込み量から(A1−1)/(A2−1)が5に相当する。
製造例9
プレポリマー溶液(U−1)の製造
温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に、ポリエステルジオール(A1−1)(304部)、Mnが1000のポリブチレンアジペート[高分子ジオール(A2−1)](ガラス転移温度−60℃)(1214部)、1−オクタノール(27.6部)を仕込み、窒素置換した後、撹拌しながら110℃に加熱して溶融させ、60℃まで冷却した。続いて、ヘキサメチレンジイソシアネート(313.2部)を投入し、85℃で6時間反応させた。次いで、60℃に冷却した後、テトラヒドロフラン(317部)、及び安定剤[チバスペシャリティーケミカルズ(株)社製
イルガノックス1010](2.7部)、カーボンブラック(1部)を加え、均一に混合してプレポリマー溶液(U−1)を得た。得られたプレポリマー溶液のNCO含量は、0.8%であった。
製造例10
プレポリマー溶液(U−2)の製造
原料仕込みを下記のようにした以外は製造例9と同様に行い、プレポリマー溶液(U−2)を得た。得られたプレポリマー溶液のNCO含量は、1.2%であった。
ポリエステルジオール(A1−2)(759部)
Mnが1000のポリブチレンアジペート[高分子ジオール(A2−1)](ガラス転移温度−60℃)(759部)
1−オクタノール(26.4部)
ヘキサメチレンジイソシアネート(245.8部)
テトラヒドロフラン(317部)
安定剤[イルガノックス1010](2.7部)
カーボンブラック(1部)
製造例11
プレポリマー溶液(U−3)の製造
原料仕込みを下記のようにした以外は製造例9と同様に行い、プレポリマー溶液(U−3)を得た。得られたプレポリマー溶液のNCO含量は、1.1%であった。
ポリエステルジオール(A1−2)(75.9部)
高分子ジオール(A2−1)(1442部)
1−オクタノール(26.4部)
ヘキサメチレンジイソシアネート(245.8部)
テトラヒドロフラン(317部)
安定剤[イルガノックス1010](2.7部)
カーボンブラック(1部)
製造例12
プレポリマー溶液(U−4)の製造
原料仕込みを下記のようにした以外は製造例9と同様に行い、プレポリマー溶液(U−4)を得た。得られたプレポリマー溶液のNCO含量は、2.9%であった。
ポリエステルジオール(A1−2)(1214部)
Mnが1200のポリエチレンアジペート[高分子ジオール(A2−2)](ガラス転移温度−45℃)(304部)、1−オクタノール(26.4部)
1−オクタノール(26.4部)
ヘキサメチレンジイソシアネート(264.7部)
テトラヒドロフラン(317部)
安定剤[イルガノックス1010](2.7部)
カーボンブラック(1部)
製造例13
プレポリマー溶液(U−5)の製造
原料仕込みを下記のようにした以外は製造例9と同様に行い、プレポリマー溶液(U−5)を得た。得られたプレポリマー溶液のNCO含量は、2.3%であった。
ポリエステルジオール(A1−2)(1214部)
Mnが1000のポリテトラメチレングリコール[高分子ジオール(A2−3)](ガラス転移温度−55℃)(304部)
1−オクタノール(26.4部)
ヘキサメチレンジイソシアネート(245.8部)
テトラヒドロフラン(317部)
安定剤[イルガノックス1010](2.7部)
カーボンブラック(1部)
製造例14
プレポリマー溶液(U−6)の製造
原料仕込みを下記のようにした以外は製造例9と同様に行い、プレポリマー溶液(U−6)を得た。得られたプレポリマー溶液のNCO含量は、1.82%であった。
ポリエステルジオール(A1−4)(304部)
高分子ジオール(A2−1)(1216部)
1−オクタノール(20.5部)
ヘキサメチレンジイソシアネート(320.7部)
テトラヒドロフラン(266部)
安定剤[イルガノックス1010](3.0部)
カーボンブラック(1部)
製造例15
プレポリマー溶液(U−7)の製造
原料仕込みを下記のようにした以外は製造例9と同様に行い、プレポリマー溶液(U−7)を得た。得られたプレポリマー溶液のNCO含量は、1.82%であった。
ポリエステルジオール(A1−5)(380部)
高分子ジオール(A2−1)(1139部)
1−オクタノール(26.4部)
ヘキサメチレンジイソシアネート(362部)
テトラヒドロフラン(273部)
安定剤[イルガノックス1010](3.0部)
カーボンブラック(1部)
製造例16
プレポリマー溶液(U−8)の製造
原料仕込みを下記のようにした以外は製造例9と同様に行い、プレポリマー溶液プレポリマー溶液(U−8)を得た。得られたプレポリマー溶液のNCO含量は、1.82%であった。
ポリエステルジオール(A1−6)(380部)
高分子ジオール(A2−1)](1139部)
1−オクタノール(26.4部)
ヘキサメチレンジイソシアネート(362部)
テトラヒドロフラン(273部)
安定剤[イルガノックス1010](3.0部)
カーボンブラック(1部)
製造例17
プレポリマー溶液(U−9)の製造
原料仕込みを下記のようにした以外は製造例9と同様に行い、プレポリマー溶液(U−9)を得た。得られたプレポリマー溶液のNCO含量は、1.82%であった。
ポリエステルジオール(A1−7)(380部)
高分子ジオール(A2−1)(1139部)
1−オクタノール(26.4部)
ヘキサメチレンジイソシアネート(362部)
テトラヒドロフラン(273部)
安定剤[イルガノックス1010](3.0部)
カーボンブラック(1部)
製造例18
プレポリマー溶液(U−10)の製造
原料仕込みを下記のようにした以外は製造例9と同様に行い、プレポリマー溶液(U−10)を得た。得られたプレポリマー溶液のNCO含量は、1.2%であった。
ポリエステルジオール(A1−3)(759部)
高分子ジオール(A2−3)(759部)
1−オクタノール(26.4部)
ヘキサメチレンジイソシアネート(245.8部)
テトラヒドロフラン(317部)
安定剤[イルガノックス1010](2.7部)
カーボンブラック(1部)
製造例19
プレポリマー溶液(U−11)の製造
原料仕込みを下記のようにした以外は製造例9と同様に行い、プレポリマー溶液(U−11)を得た。得られたプレポリマー溶液のNCO含量は、0.8%であった。
ポリエステルジオール(A1−8)(304部)
高分子ジオール(A2−3)(1214部)
1−オクタノール(27.6部)
ヘキサメチレンジイソシアネート(313.2部)
テトラヒドロフラン(317部)
安定剤[イルガノックス1010](2.7部)
カーボンブラック(1部)
製造例20
プレポリマー溶液(U−12)の製造
温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に、ポリエステルジオール(A1−1)(298部)、エチレングリコール、ブチレングリコール、フタル酸(テレフタル酸/イソフタル酸=50/50)、アジピン酸の重縮合物(A3−1)(30部)を仕込み、100℃に加熱した後、Mnが1000のポリブチレンアジペート[高分子ジオール(A2−1)](ガラス転移温度−60℃)(1216部)、1−オクタノール(27.6部)を仕込み、窒素置換した後、撹拌しながら110℃に加熱して溶融させ、60℃まで冷却した。続いて、ヘキサメチレンジイソシアネート(313.6部)を投入し、85℃で6時間反応させた。次いで、60℃に冷却した後、テトラヒドロフラン(317部)、及び安定剤(2.7部)[チバスペシャリティーケミカルズ(株)社製
イルガノックス1010]、カーボンブラック(1部)を加え、均一に混合してプレポリマー溶液(U−12)を得た。得られたプレポリマー溶液のNCO含量は、0.8%であった。
製造例21
プレポリマー溶液(U−13)の製造
温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に、ポリエステルジオール(A1−1)(292部)、ポリエチレンフタレート(テレフタル酸/イソフタル酸=50/50)(A1−1)とのポリブチレンアジペート(A2−1)のエステル交換反応物(A3−2)(319部)を仕込み、100℃に加熱した後、Mnが1000のポリブチレンアジペート[高分子ジオール(A2−1)](ガラス転移温度−60℃)(895部)、1−オクタノール(27.6部)を仕込み、窒素置換した後、撹拌しながら110℃に加熱して溶融させ、60℃まで冷却した。続いて、ヘキサメチレンジイソシアネート(313.2部)を投入し、85℃で6時間反応させた。次いで、60℃に冷却した後、テトラヒドロフラン(317部)、及び安定剤(2.7部)[チバスペシャリティーケミカルズ(株)社製
イルガノックス1010]、カーボンブラック(1部)を加え、均一に混合してプレポリマー溶液(U−13)を得た。得られたプレポリマー溶液のNCO含量は、0.8%であった。
製造例22
プレポリマー溶液(U−14)の製造
温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に、ポリエステルジオール(A1−1)(292部)、ポリエチレンフタレート(テレフタル酸/イソフタル酸=50/50)(A1−1)とのポリブチレンアジペート(A2−1)のエステル交換反応物(A3−3)(319部)を仕込み、100℃に加熱した後、Mnが1000のポリブチレンアジペート[高分子ジオール(A2−1)](ガラス転移温度−60℃)(895部)、1−オクタノール(27.6部)を仕込み、窒素置換した後、撹拌しながら110℃に加熱して溶融させ、60℃まで冷却した。続いて、ヘキサメチレンジイソシアネート(313.8部)を投入し、85℃で6時間反応させた。次いで、60℃に冷却した後、テトラヒドロフラン(317部)、及び安定剤(2.7部)[チバスペシャリティーケミカルズ(株)社製
イルガノックス1010]、カーボンブラック(1部)を加え、均一に混合してプレポリマー溶液(U−14)を得た。得られたプレポリマー溶液のNCO含量は、0.8%であった。
製造例23
プレポリマー溶液(U−15)の製造
温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に、ポリエステルジオール(A1−1)(253部)、エチレングリコール、ブチレングリコール、フタル酸(テレフタル酸/イソフタル酸=50/50)、アジピン酸の重縮合物(A3−1)(253部)を仕込み、100℃に加熱した後、Mnが1000のポリブチレンアジペート[高分子ジオール(A2−1)](ガラス転移温度−60℃)(1013部)、1−オクタノール(27.6部)を仕込み、窒素置換した後、撹拌しながら110℃に加熱して溶融させ、60℃まで冷却した。続いて、ヘキサメチレンジイソシアネート(312.2部)を投入し、85℃で6時間反応させた。次いで、60℃に冷却した後、テトラヒドロフラン(317部)、及び安定剤(2.7部)[チバスペシャリティーケミカルズ(株)社製
イルガノックス1010]、カーボンブラック(1部)を加え、均一に混合してプレポリマー溶液(U−15)を得た。得られたプレポリマー溶液のNCO含量は、0.8%であった。
実施例1
熱可塑性ウレタン樹脂粒子(K−1)の製造
反応容器に、製造例9で得たプレポリマー溶液(U−1)(100部)とMEKケチミン化合物(2.1部)を投入混合し、そこにポリカルボン酸型アニオン界面活性剤(三洋化成工業(株)製サンスパールPS−8(30部))を溶解した水溶液300部を加え、ヤマト科学(株)製ウルトラディスパーサーを用いて6000rpmの回転数で1分間混合した。この混合物を温度計、撹拌機及び窒素吹込み管を備えた反応容器に移し、窒素置換した後、撹拌しながら50℃で10時間反応させた。反応終了後、濾別及び乾燥を行い、ウレタン樹脂粒子(K−1)を製造した。(K−1)のMnは1.8万、体積平均粒径は143μmであった。(K−1)の190℃の溶融粘度は510Pa・s、130℃の貯蔵弾性率は4.5×10dyn/cm、180℃の貯蔵弾性率は3.0×10dyn/cmであった。
100Lのナウタミキサー内に、熱可塑性ウレタン樹脂粒子(K−1)(100部)、ラジカル重合性不飽和基含有化合物ジペンタエリスリトールペンタアクリレート[三洋化成工業(株)社製; DA600](4.0部)、紫外線安定剤ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート及び1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルセバケート(混合物)[商品名:TINUVIN 765、チバ社製](0.3部)を投入し70℃で4時間含浸した。含浸4時間後、2種類の内添離型剤であるジメチルポリシロキサン[日本ユニカー(株)製;ケイL45−1000](0.06部)、カルボキシル変性シリコン[信越化学工業(株)製;X−22−3710](0.05部)、を投入し1時間混合した後室温まで冷却した。最後に、ブロッキング防止剤架橋ポリメチルメタクリレート[ガンツ化成(株);ガンツパールPM−030S](0.5部)を投入混合することで熱可塑性ウレタン樹脂粒子組成物(P−1)を得た。(P−1)の体積平均粒径は144μmであった。(P−1)の190℃の溶融粘度は100Pa・s、130℃の貯蔵弾性率は3.6×10dyn/cm、180℃の貯蔵弾性率は8.0×10dyn/cmであった。
実施例2
実施例1でプレポリマー溶液(U−1)の代わりに、プレポリマー溶液(U−2)(100部)を用い、MEKケチミン化合物の量を3.2部に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、ウレタン樹脂粒子(K−2)を製造した。(K−2)のMnは1.8万、体積平均粒径は152μmであった。(K−2)の190℃の溶融粘度は850Pa・s、130℃の貯蔵弾性率は1.0×10dyn/cm、180℃の貯蔵弾性率は4.5×10dyn/cmであった。
さらに実施例1において、ウレタン樹脂粒子(K−1)の代わりにウレタン樹脂粒子(K−2)を用いた他は同様の操作を行い、ウレタン樹脂粒子組成物(P−2)を得た。(P−2)の体積平均粒径は153μmであった。(P−2)の190℃の溶融粘度は140Pa・s、130℃の貯蔵弾性率は8.0×10dyn/cm、180℃の貯蔵弾性率は1.5×10dyn/cmであった。
実施例3〜11
実施例1でプレポリマー溶液(U−1)の代わりに、プレポリマー溶液(U−3)〜(U−11)(100部)を用い、MEKケチミン化合物の量を下記に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、ウレタン樹脂粒子(K−3)〜(K−11)を製造した。
(K−3)〜(K−11)のMn及び体積平均粒径は下記した。(K−3)〜(K−11)の190℃の溶融粘度、130℃の貯蔵弾性率及び180℃の貯蔵弾性率は表1に記載した。
さらに実施例1において、ウレタン樹脂粒子(K−1)の代わりにウレタン樹脂粒子(K−3)〜(K−11)を用いた他は同様の操作を行い、ウレタン樹脂粒子組成物(P−3)〜(P−11)を得た。(P−3)〜(P−11)の体積平均粒径は下記した。(P−3)〜(P−11)の190℃の溶融粘度、130℃の貯蔵弾性率及び180℃の貯蔵弾性率は表1に記載した。
実施例3
MEKケチミン化合物の量:3.0部
(K−3)のMn:1.8万、体積平均粒径:144μm
(P−3)の体積平均粒径:145μm
実施例4
MEKケチミン化合物の量:7.7部
(K−4)のMn:1.8万、体積平均粒径:144μm
(P−4)の体積平均粒径:145μm
実施例5
MEKケチミン化合物の量:6.1部
(K−5)のMn:1.8万、体積平均粒径:144μm
(P−5)の体積平均粒径:145μm
実施例6
MEKケチミン化合物の量:4.7部
(K−6)のMn:2.0万、体積平均粒径:147μm
(P−6)の体積平均粒径:148μm
実施例7
MEKケチミン化合物の量:4.7部
(K−7)のMn:2.0万、体積平均粒径:150μm
(P−7)の体積平均粒径:151μm
実施例8
MEKケチミン化合物の量:4.7部
(K−8)のMn:2.0万、体積平均粒径:145μm
(P−8)の体積平均粒径:148μm
実施例9
MEKケチミン化合物の量:4.7部
(K−9)のMn:2.0万、体積平均粒径:143μm
(P−9)の体積平均粒径:144μm
実施例10
MEKケチミン化合物の量:3.2部
(K−10)のMn:2.0万、体積平均粒径:146μm
(P−10)の体積平均粒径:148μm
実施例11
MEKケチミン化合物の量:2.1部
(K−11)のMn:2.0万、体積平均粒径:145μm
(P−11)の体積平均粒径:148μm
実施例12
実施例2でMEKケチミン化合物の代わりに、ポリエステルジオール(A1−1)(13部)に変更した以外は、実施例2と同様の操作を行い、ウレタン樹脂粒子(K−12)を製造した。(K−12)のMnは1.8万、体積平均粒径は155μmであった。(K−12)の190℃の溶融粘度、130℃の貯蔵弾性率及び180℃の貯蔵弾性率は表2に記載した。
さらに実施例1において、ウレタン樹脂粒子(K−1)の代わりにウレタン樹脂粒子(K−12)を用いた他は同様の操作を行い、ウレタン樹脂粒子組成物(P−12)を得た。(P−12)の体積平均粒径は157μmであった。(P−12)の190℃の溶融粘度、130℃の貯蔵弾性率及び180℃の貯蔵弾性率は表2に記載した。
実施例13
実施例2でMEKケチミン化合物の代わりに、1.4−ブタンジオール(1.3部)に変更した以外は、実施例2と同様の操作を行い、ウレタン樹脂粒子(K−13)を製造した。(K−10)のMnは1.8万、体積平均粒径は144μmであった。(K−13)の190℃の溶融粘度、130℃の貯蔵弾性率及び180℃の貯蔵弾性率は表2に記載した。
さらに実施例1において、ウレタン樹脂粒子(K−1)の代わりにウレタン樹脂粒子(K−13)を用いた他は同様の操作を行い、熱可塑性ウレタン樹脂粒子組成物(P−13)を得た。(P−13)の体積平均粒径は145μmであった。(P−13)の190℃の溶融粘度、130℃の貯蔵弾性率及び180℃の貯蔵弾性率は表2に記載した。
実施例14〜17
実施例1でプレポリマー溶液(U−1)の代わりに、プレポリマー溶液(U−12)〜(U−15)(100部)を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、ウレタン樹脂粒子(K−14)〜(K−17)を製造した。
(K−14)〜(K−17)のMn及び体積平均粒径は下記した。(K−14)〜(K−17)の190℃の溶融粘度、130℃の貯蔵弾性率及び180℃の貯蔵弾性率は表2に記載した。
さらに実施例1において、ウレタン樹脂粒子(K−1)の代わりにウレタン樹脂粒子(K−14)〜(K−17)を用いた他は同様の操作を行い、ウレタン樹脂粒子組成物(P−14)〜(P−17)を得た。(P−14)〜(P−17)の体積平均粒径は下記した。(P−14)〜(P−17)の190℃の溶融粘度、130℃の貯蔵弾性率及び180℃の貯蔵弾性率は表2に記載した。
実施例14
(K−14)のMn:2.0万、体積平均粒径:152μm
(P−14)の体積平均粒径:144μm
実施例15
(K−15)のMn:2.0万、体積平均粒径:145μm
(P−15)の体積平均粒径:146μm
実施例16
(K−16)のMn:2.0万、体積平均粒径:147μm
(P−16)の体積平均粒径:148μm
実施例17
(K−17)のMn:2.0万、体積平均粒径:152μm
(P−17)の体積平均粒径:152μm
比較例1
製造例11のプレポリマー溶液の合成で、Mnが1000のポリブチレンアジペート(A2−1)(1442部)の代わりに、Mnが1000のポリエチレンアジペート[高分子ジオール(A2−4)](ガラス転移温度−50℃)((1442部)を用いた以外は同様にして、プレポリマー溶液(U−1’)を得た。プレポリマー溶液(U−1’)(100部)を用い、MEKケチミン化合物の量を3.0部に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、ウレタン樹脂粒子(K−1’)を製造した。(K−1’)のMnは1.8万、体積平均粒径は141μmであった。(K−1’) の190℃の溶融粘度、130℃の貯蔵弾性率及び180℃の貯蔵弾性率は表2に記載した。
さらに実施例1と同様の操作を行い、ウレタン樹脂粒子組成物(P−1’)を得た。(P−1’)の体積平均粒径は142μmであった。(P−1’)の190℃の溶融粘度、130℃の貯蔵弾性率及び180℃の貯蔵弾性率は表2に記載した。
比較例2
製造例12のプレポリマー溶液の合成で、Mnが1200のポリブチレンアジペート(A2−2)(304部)の代わりに、Mnが1000のポリヘキサメチレンアジペート[高分子ジオール(A2−5)](ガラス転移温度−65℃)(304部)を用いた以外は製造例12と同様にして、プレポリマー溶液(U−2’)を得た。プレポリマー溶液(U−2’)(100部)を用い、MEKケチミン化合物の量を7.7部に変更した以外は、実施例1と製造例12と同様の操作を行い、ウレタン樹脂粒子(K−2’)を製造した。(K−2’)のMnは1.8万、体積平均粒径は144μmであった。(K−2’)の190℃の溶融粘度、130℃の貯蔵弾性率及び180℃の貯蔵弾性率は表2に記載した。
さらに実施例1と同様の操作を行い、熱可塑性ウレタン樹脂粒子組成物(P−2’)を得た。(P−2’)の体積平均粒径は145μmであった。(P−2’)の190℃の溶融粘度、130℃の貯蔵弾性率及び180℃の貯蔵弾性率は表2に記載した。
比較例3
製造例10において、ポリエステルジオール(A1−2)の代わりに、Mnが2500のポリヘキサメチレンイソフタレートジオール(A1−9)(ガラス転移温度−5℃)を使用する以外は製造例10と同様にしてプレポリマー溶液(U−3’)を得た。プレポリマー溶液(U−3’)(100部)を用い、MEKケチミン化合物の量を3.2部に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、ウレタン樹脂粒子(K−3’)を製造した。(K−3’)のMnは2.0万、体積平均粒径は147μmであった。(K−3’)の190℃の溶融粘度、130℃の貯蔵弾性率及び180℃の貯蔵弾性率は表2に記載した。
さらに実施例1と同様の操作を行い、熱可塑性ウレタン樹脂粒子組成物(P−3’)を得た。(P−3’)の体積平均粒径は148μmであった。(P−3’)の190℃の溶融粘度、130℃の貯蔵弾性率及び180℃の貯蔵弾性率は表2に記載した。
比較例4
製造例9において、Mnが1000のポリブチレンアジペート(A2−1)の代わりに、Mnが1000のポリヘキサメチレンイソフタレートジオール(A2−6)(ガラス転移温度−36℃)を使用する以外は製造例9と同様にしてプレポリマー溶液(U’−4)を得た。次に実施例1と同様にして熱可塑性ポリウレタン樹脂粒子(K−4’)を得た。(K−4’)のMwは14万、体積平均粒径は147μmであった。(K−4’)の190℃の溶融粘度、130℃の貯蔵弾性率及び180℃の貯蔵弾性率は表2に記載した。
さらに実施例1と同様の操作を行い、熱可塑性ウレタン樹脂粒子組成物(P−4’)を得た。(P−4’)の体積平均粒径は148μmであった。(P−4’)の190℃の溶融粘度、130℃の貯蔵弾性率及び180℃の貯蔵弾性率は表2に記載した。
実施例1〜17、比較例1〜4に使用された高分子ジオール(A)のSP値を表1及び表2に示した。
実施例1〜17のスラッシュ成形用の熱可塑性ウレタン樹脂粒子組成物(P−1)〜(P−17)、及び比較例1〜4のスラッシュ成形用樹脂粒子組成物(P−1’)〜(P−4’)を使用して、下記に示す方法で210℃で板厚1,0mmと0.5mmの表皮を成形し、板厚1.0mmの表皮の裏面溶融性、25℃引張強度、25℃伸び、25℃の板厚0.5mmの表皮の破断応力、−35℃伸び、および下記に示す耐熱試験後の25℃引張強度と、伸びの測定を行った。
結果を表1及び表2に示した。
Figure 2011070751
Figure 2011070751
<表皮の作成>
低温成形を目的に、予め210℃に加熱されたしぼ模様の入ったNi電鋳型にスラッシュ成形用の熱可塑性ウレタン樹脂粒子組成物(P−1)〜(P−17)、(P−1’)〜(P−4’)を充填し、10秒後余分な樹脂粒子組成物を排出した。60秒後水冷して表皮(厚さ1mm)を作成した。
また、充填後の時間を6秒にする以外は、上記と同様の方法で厚さ0.5mmの表皮をそれぞれ作成した。
<190℃溶融粘度測定方法>
島津(株)製フローテスターCFT−500を用いて、以下の条件で等速昇温し、190℃の溶融粘度を測定した。
荷重 : 5kg
ダイ : 穴径0.5mm、長さ1.0mm
昇温速度 : 5℃/min.
<130℃、190℃の貯蔵弾性率の測定>
130℃、180℃の貯蔵弾性率G’は、動的粘弾性測定装置「RDS−2」(Rheometric Scientific社製)を用い周波数1Hz条件下で測定した。
測定試料を測定装置の冶具にセットした後、200℃まで昇温して、200℃で1分間冶具間で静置させることで溶融させた後、冷却し固化させることで冶具に密着させ、その後、測定を行った。測定温度範囲は50〜200℃であり、この温度間の溶融粘弾性を測定することによって、温度−G’、温度−G”の曲線として得ることができる。
130℃、180℃の貯蔵弾性率G’は、温度−G’の曲線から読み取った。
冶具の直径:8mm
<裏面溶融性>
成形表皮裏面中央部を目視で観察し、以下の判定基準で溶融性を評価した。
5:均一で光沢がある。
4:一部未溶融のパウダーが有るが、光沢がある。
3:裏面全面に凹凸があり、光沢はない。表面に貫通するピンホールはない。
2:裏面全面にパウダーの形状の凹凸があり、かつ表面に貫通するピンホールがある。
1:パウダーが溶融せず、成形品にならない。
<引張強度、伸び測定>
成形表皮からJIS K 6301の引張試験片ダンベル1号形を3枚打ち抜き、その中心に40mm間隔で標線をした。板厚は標線間5カ所の最小値を採用した。これを25℃雰囲気下にてオートグラフに取り付け、200mm/minの速さで引っ張り、試験片が破断にいたるまでの破断強度、最大伸びを算出した。また、−35℃雰囲気下にてオートグラフに取り付け、200mm/minの速さで引っ張り、試験片が破断にいたるまでの最大伸びを算出した。
<耐熱試験後の25℃引張強度、伸び測定>
成形表皮を、循風乾燥機中に、130℃、600時間処理した。続いて、処理後の表皮を25℃24時間静置した。続いて、これからJIS K 6301の引張試験片ダンベル1号形を3枚打ち抜き、その中心に40mm間隔で標線をした。板厚は標線間5カ所の最小値を採用した。これを25℃雰囲気下にてオートグラフに取り付け、200mm/minの速さで引っ張り、試験片が破断にいたるまでの破断強度、最大伸びを算出した。
実施例1〜17のスラッシュ成形用熱可塑性ウレタン樹脂粒子組成物(P−1)〜(P−17)は、比較例1〜4の(P−1’)〜(P−4’)と比べて、210℃の裏面溶融性、25℃引張強度、25℃伸び、−35℃伸び、耐熱試験後の25℃引張強度、25℃伸びの全てにおいて優れている。また、0.5mmの破断応力が優れていることから、成形表皮の薄膜化も可能である。このことより、(P−1)〜(P−17)は、低温溶融性、引張強度、伸びを高いレベルで両立できていることから、特にインストルメントパネル用材料として優れている。
本発明の熱可塑性ウレタン樹脂粒子組成物から成形される成形物、例えば表皮は、自動車内装材、例えばインストルメントパネル、ドアトリム等の表皮として好適に使用される。

Claims (14)

  1. 高分子ジオール(A)と、ジイソシアネート(B)とを反応させて得られる熱可塑性ウレタン樹脂であって、高分子ジオール(A)が、0〜70℃のガラス転移温度を有するポリエステルジオール(A1)、および該(A1)の溶解度パラメーターよりも1.2〜3.0低い溶解度パラメーターを有し、かつ−40〜−75℃のガラス転移温度を有する高分子ジオール(A2)を含有する熱成形用熱可塑性ウレタン樹脂(D)。
  2. ポリエステルジオール(A1)がテレフタル酸、イソフタル酸、およびオルトフタル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種のフタル酸(G)とエチレングリコールを必須成分とするポリエステルジオール(A11)である請求項1に記載のウレタン樹脂(D)。
  3. ポリエステルジオール(A1)を構成するフタル酸(G)が、テレフタル酸とイソフタル酸の混合物、またはテレフタル酸とオルトフタル酸の混合物である請求項1又は2に記載のウレタン樹脂(D)。
  4. 高分子ジオール(A2)がポリエステルジオールである請求項1〜3のいずれか1項に記載のウレタン樹脂(D)。
  5. 高分子ジオール(A2)が、エチレングリコールと炭素数6〜15の脂肪族ジカルボン酸を必須成分とするポリエステルジオール、炭素数が4〜10の脂肪族ジオールと炭素数4〜15の脂肪族ジカルボン酸を必須成分とするポリエステルジオールからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項4に記載のウレタン樹脂(D)。
  6. 高分子ジオール(A)が、さらに下記ポリエステルジオール(A3)を含有し、かつ(A3)の含有量が(A1)の重量に対して5〜100重量%である請求項4又は5に記載のウレタン樹脂(D)。
    ポリエステルジオール(A3):エチレングリコールと炭素数4〜10の脂肪族ジオールと、テレフタル酸、イソフタル酸、およびオルトフタル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種のフタル酸(G)と炭素数4〜15の脂肪族ジカルボン酸を必須成分とするポリエステルジオール
  7. (A1)の数平均分子量が800〜5000であり、かつ(A2)の数平均分子量が800〜5000である請求項1〜6のいずれか1項に記載のウレタン樹脂(D)。
  8. (A1)と(A2)の重量比(A1/A2)が、5/95〜80/20である請求項1〜7のいずれか1項に記載のウレタン樹脂(D)。
  9. さらに低分子ジアミンもしくは低分子ジオール(C)を反応させて得られる請求項1〜8のいずれか1項に記載のウレタン樹脂(D)。
  10. 190℃の溶融粘度が500〜2000Pa・sであり、かつ130℃の貯蔵弾性率G’が2.0×10〜1.0×10dyn/cmであり、かつ180℃の貯蔵弾性率G’が1.0×10〜1.0×10dyn/cmである請求項1〜9のいずれか1項に記載のウレタン樹脂(D)。
  11. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の熱成形用熱可塑性ウレタン樹脂(D)を含有する熱成形用熱可塑性ウレタン樹脂粒子(K)。
  12. 請求項11に記載の熱成形用熱可塑性ウレタン樹脂粒子(K)および添加剤(F)を含有するスラッシュ成形用ウレタン樹脂粒子組成物(P)。
  13. 190℃の溶融粘度が100〜500Pa・sであり、かつ130℃の貯蔵弾性率G’が1.0×10〜5.0×10dyn/cmであり、かつ180℃の貯蔵弾性率G’が1.0×10〜1.0×10dyn/cmである請求項12に記載のスラッシュ成形用ウレタン樹脂粒子組成物(P)。
  14. 請求項11に記載の熱成形用熱可塑性ウレタン樹脂粒子(K)又は請求項12に記載のスラッシュ成形用ウレタン樹脂粒子組成物(P)を熱成形してなるウレタン樹脂成形物。
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