明 細 書 熱可塑性ポリ ウレタン組成物 技術分野 .
本発明は、 成形性に優れ、 溶融成形後の分子量低下に伴う成形物の物 性低下を抑制し、 強伸度、 圧縮永久歪み、 耐熱性、 耐加水分解性等の諸 性能に優れた成形物を与える熱可塑性ポリウレタン組成物に関する。 本 発明は、 該熱可塑性ボリウレタン組成物の製造方法に関する。 また本発 明は、 該熱可塑性ポリウレタン組成物の製造原料となる高分子ジオール 組成物およびその製造方法に関する。 さらに本発明は、 該熱可塑性ポリ ウレタン組成物から得られる成形物および弾性繊維、 ならびにそれらの 製造方法に関する。 背景技術
熱可塑性ポリウレタ ンの製造に際しては、 ソフ トセグメ ン 卜を構成す る原料としてポリエステルジオール、 ポ リエステルポリ力一ボネー トジ オール、 ポリカーボネー 卜ジオール、 ポリエーテルジオール等の各種の 高分子ジオールが使用されている。 中でも、 ポリエステルジオールは、 得られる熱可塑性ボリゥレタンが力学的特性に優れるため広く使用され ている。
ポリエステルジオール、 ポリ力一ボネ一 卜ジオール ぐポリ炭酸エステ ルジオール) 、 ポ リエステルポリカーボネー トジオール等のエステル系 高分子ジオールは通常、 ジカルボン酸もしくそのエステル、 無水物等の エステル形成性誘導体またはジカーボネ— 卜化合物 (ジ炭酸ヱステル化 合物) と短鎖ジオールとを直接エステル化反応またはエステル交換反応
により重縮合反応させるか、 あるいはラク 卜ンを開環重合反応させるこ とにより製造される。 これらのエステル系高分子ジオールを与える直接 エステル化反応、 エステル交換反応および開環重合反応を包含するエス テル化反応の触媒 (エステル化触媒) としては、 チタン系化合物が高活 性であることから広く用いられている。
熱可塑性ポリ ウレタンは、 高分子ジォ一ルを、 4, 4,—ジフヱニル メ タンジイ ソシアナ一 卜、 ナフ夕 レンジイソシアナ一 卜などの有機ジィ ソシアナ一 卜および 1 , 4一ブタンジォ一ル等の短鎖ジォ一ルなどの鎖 伸長剤とウレタン化反応させることにより得られる。
しかしながら、 チタン系エステル化触媒を使用して製造されたエステ ル系高分子ジオールをそのチタン系触媒の活性を低下させずに用いて溶 融重合法により製造された熱可塑性ポリウレタンでは、 耐熱性、 耐加水 分解性等の性能の均一性が悪く、 それを射出成形、 押出成形などの溶融 成形に供して得られた成形物ではこれらの性能が低下したものとなる。 一方、 エステル系高分子ジオールをチタン系触媒の活性低下処理に付し たものを用いて溶融重合法により製造された熱可塑性ポリウレタンでは、 溶融成形に供して得られた成形物が膠着を起こしやすく、 また、 この場 合においても、 強伸度、 圧縮永久歪、 耐熱性等の性能の劣った成形物が 得られやすい。
本発明者らの検討によれば、 チタン系エステル化触媒を使用して製造 された高分子ジォ一ルをそのまま (すなわち、 チタン系触媒のエステル 化活性を低下させずに) 用いて溶融重合法により製造された熱可塑性ポ リウレタンでは、 溶融重合中および溶融成形中に、 ハ一 ドセグメン 卜内 部が切断されて形成された短鎖ジォール末端と高分子ジォ一ルに由来す るソフ トセグメ ン 卜内部が切断されて形成された短鎖ジオール末端との 間でのエステル交換反応により、 ボリウレタン分子主鎖におけるプロッ
ク性の低下 (すなわち、 部分的なランダム化) が生じ、 その結果として- 熱可塑性ポリウレタンおよびその溶融成形物における性能の不均一化お よび低下が生じることが判明した。 また本発明者らの検討によれば、 高 分子ジオールをチタン系触媒の活性低下処理に付したものを用いて溶融 重合法により製造された熱可塑性ポリウレタンでは、 溶融成形時におけ るハ— ドセグメ ン ト内部の切断により解離したィソシアナ一 ト基と水酸 基とのウレタン化反応性が低下するため、 得られた成形物におけるポリ ウレタ ンの分子量の回復性が悪く、 その結果として、 膠着、 性能低下等 の不都合が生じることも判明した。
このように、 本発明者らは、 上記欠点を改善する目的において、 熱可 塑性ボリウレタン分子中の ドセグメ ン ト鎖長分布を溶融重合中およ び溶融成形中を通じて極力変化させないようにすること、 および溶融成 形後の成形物における熱可塑性ポリウレタン分子の分子量のできるだけ 速やかな回復が重要であることを見出した。
本発明者らのさらなる検討によれば、 高分子ジオール中に残存する活 性なチタン系エステル化触媒は、 熱可塑性ポリウレタンを得るための溶 融重合反応系においてゥレタン化反応に対する触媒活性をも発現するこ とが判明した。 したがって、 高分子ジオールを、 チタン系エステル化触 媒の活性を低下させた後に、 熱可塑性ポリウレタンを得るための溶融重 合に使用した場合には、 該活性低下を行わないで使用した場合に比べて、 性能に優れた均質な熱可塑性ポリウレタンが得られる反面、 熱可塑性ポ リウレタ ンの生産性の低下を避け難く、 またこれを溶融成形した場合に は、 溶融成形時に解離したイソシアナ— 卜基と水酸基との反応性が低下 するため、 上記のように、 成形物におけるポリウレタンの分子量回復性 が悪く、 膠着、 性能低下等の不都合を生じる。
本発明の目的は、 成形性に優れ、 溶融成形後の分子量低下に伴う成形
物の物性低下を抑制し、 強伸度、 圧縮永久歪み、 耐熱性、 耐加水分解性 等の諸性能に優れた成形物を与える熱可塑性ボリウレタ ン組成物を提供 することにある。
本発明の他の目的は、 その熱可塑性ポリウレタン組成物を生産性よく - かつ均質に製造し得る方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、 その熱可塑性ポリウレタン組成物の製造原料と して有用な高分子ジオール組成物およびその製造方法を提供することに ある。
本発明の他の目的は、 その熱可塑性ポリウレタン組成物から得られる 成形物およびその製造方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、 その熱可塑性ポリウレタ ン組成物から得 られる弾性繊維およびその製造方法を提供することにある。 発明の開示
本発明は、 高分子ジォ―ル成分 ( A ) 、 有機ジイソシアナ— 卜成分 ( B ) および鎖伸長剤成分 ( C ) から構成される熱可塑性ポリウレタン ( I ) および該熱可塑性ポリウレタン ( I ) に対して 0. 3 1 5 P P m (スズ原子換算) のスズ化合物 (II) からなり、 2 2 0 Cで 6 0 分間溶融処理した場合における熱可塑性ポリウレタン ( I ) の長鎖ハ— ドセグメ ン ト ( 1個の有機ジィソシアナー ト成分と 1個の鎖伸長剤成分 とからなる繰り返し単位が 3個以上含まれる ドセグメ ン ト) の保持 率が 8 5 %以上であり、 かつ 2 2 0 Cで 6分間溶融処理後に溶融押出し し、 次いで 2 0 C 6 0 %RH (相対湿度) で 2 4時間放置した場合に おける対数粘度の保持率が 8 5 %以上である熱可塑性ボリウレタン組成 物 [以下、 該熱可塑性ボリウレタ ン組成物を熱可塑性ポリウレタ ン組成 物 (III) と称する] である。
本発明は、 チタン系エステル化触媒を使用して重合反応を行ったのち 該チタン系エステル化触媒の活性を低下させることにより得られた高分 子ジオールを、 スズ化合物の存在下に、 有機ジイソシアナ一 卜および鎖 伸長剤と溶融重合することからなる熱可塑性ポリ ウ レタ ン組成物の製造 方法である。
本発明は、 チタン系エステル化触媒を使用して重合反応を行ったのち 該チタン系エステル化触媒の活性を低下させることにより高分子ジォ一 ルを製造し、 該高分子ジオールにスズ化合物を添加することにより得ら れる高分子ジォ一ル組成物である。
本発明は、 チタン系エステル化触媒を使用して重合反応を行ったのち 該チタン系エステル化触媒の活性を低下させることにより高分子ジォ一 ルを製造し、 得られる該高分子ジオールにスズ化合物を添加することか らなる高分子ジォ—ル組成物の製造方法である。
本発明は、 上記熱可塑性ポリウ レタン組成物 (Π Γ) からなる弾性繊 維である。
本発明は、 上記熱可塑性ボリウレタ ン組成物 (I I I ) を溶融紡糸する ことからなる弾性繊維の製造方法である。
本発明は、 上記熱可塑性ポリウレタ ン組成物 (I I I ) からなる成形物 である。
本発明は、 上記熱可塑性ボリウ レタン組成物 (I I I ) を溶融成形し、 次いで熱処理することからなる成形物の製造方法である。 図面の簡単な説明
第 1図は、 この発明にかかる熱可塑性ボリウレタン組成物の一例にお けるボリ ウレタ ンの ドセグメ ン ト鎖長分布を示す G P Cチヤ一卜で ある。
発明を実施するための最良の形態
上記熱可塑性ポリウレタ ン組成物 (Π Ι ) を構成する主成分である熱 可塑性ポリウ レタン ( I ) は、 実質的に、 高分子ジオール成分 (A ) 、 有機ジィ ソシアナ— ト成分 (B ) および鎖伸長剤成分 (C ) から構成さ れる。
高分子ジオール成分 (A ) としては、 ポリエステルジオール、 ポリエ ステルポ リカ一ボネ一卜ジオール、 ポリカーボネー 卜ジォ一ル等のエス テル系高分子ジォ—ル (分子主鎖両末端に水酸基を有するエステル系高 分子) から誘導される成分が好ま しい。 該高分子ジオールの数平均分子 量は 5 0 0〜 1 0 0 0 0の範囲内であることが好ましい c
上記ポリエステルジオールは、 例えば、 常法にしたがって、 ジカルボ ン酸またはそのエステル、 無水物等のエステル形成性誘導体と短鎖ジォ —ルとを直接エステル化反応もしく はエステル交換反応に付すか、 また はラク 卜 ンを開環重合することにより製造することができる。
ここでジカルボン酸の例としては、 コハク酸、 アジピン酸、 ピメ リ ン 酸、 スベリ ン酸、 ァゼライ ン酸、 セバシン酸、 1 , 1 0—デカンジカル ボン酸等の飽和脂肪族ジ力ルポン酸 ; イ ソフタル酸、 テレフタル酸等の 芳香族ジカルボン酸等を挙げることができる。 ジ力ルボン酸またはその エステル形成性誘導体 (以下、 これらを総称して 「ジカルボン酸類」 と いう ことがある) としては、 一種類のみを使用してもよく 、 複数種を組 み合わせて使用してもよい。
上記短鎖ジオールの例としては、 エチレングリ コール、 ジエチレング リ コール、 卜 リエチレングリ コール、 プロピレングリ コール、 1 , 4— ブタンジオール、 ネオペンチルダリ コール、 1 , 5—ベンタンジオール、 3—メチルー 1, 5 _ベンタンジオール、 1, 6 —へキサンジオール、 1, 8 —オクタ ンジオール、 2—メチル一 1, 8 —オクタ ンジオール、
1, 9—ノナンジオール、 1 , 1 0—デカ ンジオールなどの脂肪族ジォ —ノレ ; シクロへキサンジメ タノール、 シクロへキサンジオールなどの 旨 環式ジオール ; メ タキシ リ レングリ コール、 パラキシ リ レングリ コール. ビスヒ ドロキシエ トキシベンゼン、 ビスヒ ドロキシェチルテレフ夕 レー 卜などの芳香族二価アルコールなどを挙げることができる。 短鎖ジォ一 ルとしては、 一種類のみを使用してもよく 、 複数種を組み合わせて使用 してもよい。
また、上記ラク ト ンの例としては、 ε —力プロラク ト ン、 β — メ 千)レ. — δ —バレロラク ト ンなどを挙げることができる。
上記ボリカーボネ— 卜ジオールは、 例えば、 常法にしたがって、 短鎖 ジオールとジアルキルカーボネー 卜、 アルキレンカーボネー 卜、 ジァリ —ルカーボネ一 卜等のカーボネー ト化合物とをエステル交換法により重 縮合反応させることにより製造することができる。 ここで短鎖ジオール と しては、 ポリエステルジオールの製造原料として先に例示したような 短鎖ジオールを例示することができる。 また、 ジアルキルカーボネー ト としては、 ジメチルカーボネー ト、 ジェチルカ一ボネ一 卜等が、 アルキ レンカーボネ一 卜と してはェチレンカーボネ一 卜等が、 ジァリ一ルカ一 ボネ一 卜 としてはジフヱニルカーボネ一 卜等が、 それぞれ例示される。 上記ポリエステルポリ力一ボネ— 卜ジオールは、 例えば、 常法にした がって、 短鎖ジオール、 ジカルボン酸類およびカーボネー 卜化合物を、 同時に反応 (エステル交換反応またはそれと直接エステル化反応) に付 することにより製造することができる。 またボリエステルポリカーボネ 一卜ジオールは、 あらかじめ上記のごとき方法によりポリエステルジォ ールおよびボリ 力一ボネ一 卜ジオールをそれぞれ合成し、 次いで、 それ らを力一ボネ一 ト化合物と反応させるか、 またはジオールおよびジカル ボン酸類と反応させることによって製造することもできる
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本発明の効果を十分に発揮させるためには、 高分子ジオール成分にお けるエステル基 (炭酸エステル基を含む) の濃度が低いほうが有利であ る。 このため、 高分子ジオールの製造原料として使用するジカルボン酸 としては、 アジピン酸、 ァゼライ ン酸等の炭素数 6以上のジカルボン酸 が好ましく、 また、 短鎖ジオールとしては、 3—メチルー 1, 5—ペン タンジオール、 1 , 4一ブタンジオール等の炭素数 4以上の短鎖ジォー ルが好ましい。
高分子ジオールを製造するための上記エステル化反応 (エステル交換 反応、 直接エステル化反応、 開環重合等のエステル形成反応) において は、 反応促進のためにチタン系エステル化触媒を使用することが好まし い。 該チタン系エステル化触媒としては、 一般に、 ポリエステル、 ポ リ 力一ボネ一 卜等のエステル系高分子を製造するのに使用し得ることが知 られているチタン系エステル化触媒を使用することができる。 なお本発 明において 「エステル化」 とは、 アルコールとカルボン酸との直接エス テル化、 アルコールとカルボン酸エステル等のカルボン酸のエステル形 成性誘導体とのエステル交換およびラク 卜ンの開環重合を包含するエス テル形成反応を意味する。
好ましいチタン系エステル化触媒としては、 チタン酸、 テ トラアルコ キシチタン化合物、 チタ ンァシレー ト化合物、 チタンキレ一 卜化合物等 を挙げることができる。 具体的には、 テ トライソプロピルチタネ一 ト、 テ 卜ラー n—ブチノレチタネ一 卜、 テ トラ一 2—ェチノレへキシノレチタネー ト、 テ 卜ラステアリ ルチタネー ト等のテ トラアルコキシチタン化合物; ポ リ ヒ ドロキシチタンステアレー 卜、 ポリ イ ソプロボキシチタ ンステア レー ト等のチタ ンァシレ一 卜化合物 ; チタンァセチルァセ 卜ネー ト、 卜 リエタ ノ一ルァ ミ ンチ夕ネー ト、 チタ ンアン乇ニゥムラクテ一 卜、 チタ ンェチルラクテー 卜、 チタンォクチレングリ コレー 卜-等のチタンキレ—
卜化合物などが例示される。
チタン系エステル化触媒の使用量としては、 目的とする高分子ジォー ルの製造およびその後の熱可塑性ボリウレタンの製造への使用に適した 割合を適宜選択して採用すればよく、 特に限定されないが、 ポリエステ ルジォ一ルの場合、 その原料 (ジカルボン酸類と短鎖ジオールとの合計 量) に対して、 通常は約 0 . 1 〜 5 0 p p mの範囲内、 好ましくは約 1 〜 3 0 p p mの範囲内である。 チタン系エステル化触媒の使用量が少な すぎると、 高分子ジオールの生成に極めて長い時間を要するようになり,、 また得られた高分子ジオールに着色を生ずることがある。 一方、 チタン 系エステル化触媒が多すぎると、 もはや余剰分のチタン系エステル化触 媒が高分子ジオールの生成の促進に寄与しないのみならず、 むしろ高分 子ジォ—ル合成後におけるチタン系エステル化触媒の十分な活性低下を 困難にするので好ましくない。
本発明の熱可塑性ポリウレタ ン組成物 (I I I ) に好適な熱可塑性ボリ ウレタンを得る目的においては、 高分子ジオールをチタン系エステル化 触媒存在下におけるエステル化重合反応によって製造した場合、 得られ たチタン系エステル化触媒含有高分子ジオール中の該チタン系エステル 化触媒の活性を十分に低下させることが重要である。 チタ ン系エステル 化触媒の活性低下方法としては、 簡便さの点から、 チタ ン系エステル化 触媒含有高分子ジオールをチタン系エステル化触媒の失活処理に付する ことが好ましい。 該チタン系エステル化触媒含有高分子ジオールからの チタン系エステル化触媒の分離およびチタン系エステル化触媒失活処理 後の高分子ジオールからのチタン系化合物の分離除去には、 通常、 繁雑 な工程を伴う。 そこで、 該チタン系エステル化触媒含有高分子ジオール を、 チタン系エステル化触媒を分離除去することなく触媒失活処理に付 し、 かつ処理後の高分子ジオールを、 失活したチタン系化合物を分離除
去することなくそのまま、 または所望によりスズ化合物添加後に、 ポリ ウレタンの製造に使用することが好都合である。 しかしながら、 上記の 活性低下の処理は、 該チタン系エステル化触媒含有高分子ジオールから のチタン系エステル化触媒の分離除去および または失活処理後のチ夕 ン系化合物含有高分子ジオールからのチタ ン系化合 の分離除去を除外 するものではない。 したがって、 チタン系エステル化触媒を使用して重 合反応を行った後、 該チタン系エステル化触媒の活性を低下させること からなる高分子ジォ一ル製造工程中には、 該チタン系エステル化触媒含 有高分子ジオールからのチタン系エステル化触媒の分離除去工程、 失活 処理後のチタン系化合物含有高分子ジオールからのチタン系化合物の分 離除去工程等の精製工程が含まれていてもよい。
上記のチタン系エステル化触媒含有高分子ジオール中のチタン系エス テル化触媒の失活処理は、 該チタン系エステル化触媒の触媒活性を、 実 質的に完全に喪失させるものであってもよく、 また、 所望の程度に低下 させるものであってもよい。 該失活は、 該チタン系エステル化触媒含有 高分子ジオールを加熱条件下に水と接触させる方法により行うのが好ま しい。 該失活は、 チタン系エステル化触媒含有高分子ジオールに、 リ ン 酸、 リ ン酸エステル、 亜リ ン酸、 亜リ ン酸エステル等のリ ン化合物を添 加する方法により行うことも可能である。 ただし、 後者の方法では、 チ 夕ン系エステル化触媒に対して等モル量以上のリ ン化合物を必要とする ことから、 処理後の高分子ジオールおよびそれを使用して得られる熱可 塑性ポリウレタンにおいて耐加水分解性の低下が起きやすくなる点で不 利である。 なお、 チタン系エステル化触媒の失活処理は、 エステル化重 合反応後、 そのまま引き続いて行ってもよく、 また、 所望の期間をおい て行ってもよい..
水によりチタン系エステル化触媒を失活させる場合、 チタン系エステ
ル化触媒含有高分子ジオールへの水の添加量は、 処理に付する高分子ジ オールの種類、 使用したチタン系エステル化触媒の種類、 濃度等に応じ て適宜選択することができるが、 チタン系エステル化触媒の活性を十分 に低下させる観点から、 高分子ジオールの重量に基づいて、 約 0 . 5重 量%以上が好ましく、 1重量%以上がより好ましい。 一方、 水の添加量 の上限は特に限定されず、 多量の水を添加した場合であっても、 その多 量の水は、 チタン系エステル化触媒の活性を低下させる作用に悪影響を 及ぼすものではない。 しかしながら、 水の添加量が多すぎると添加した 水の除去が煩雑になるので、 水の添加量は高分子ジオールの重量に基づ いて 5重量%以下に止めるのが好ましい。
水と接触させる際の加熱温度としては、 7 0 ~ 1 5 0 ¾の範囲内、 特 に 9 0〜 1 3 0。Cの範囲内が好ましい。 加熱温度が 7 (TCよりも低いと、 チタン系エステル化触媒の活性低下が不十分となることがあり、 一方、 1 5 0。Cよりも高いと高分子ジオールの分解を伴うことがある なお、 1 0 (TC以上に加熱する場合は、 加圧下で行ってもよく、 また水を水蒸 気の形態で接触させてもよい。 この加熱処理時間は特に限定されないが、 通常は 1〜 3時間程度で十分である。
水によりチタン系エステル化触媒を失活させたのちは、 減圧下での加 熱乾燥等の任意の方法により、 高分子ジオールから水を除去することが できる。
本発明における有機ジイソシアナ一 卜成分 ( B ) は有機ジィソシァナ 一卜から誘導される成分である。 該有機ジィソシアナ一卜の代表例とし ては、 4, 4 ' ージフエニルメ タ ンジイ ソシアナ一 卜、 p—フエ二レン ジイ ソシアナ一 卜、 卜ルイ レンジイ ソ シアナ一 ト、 1 , 5 —ナフタ レ ン ジイ ソシアナ一 卜、 キシ リ レ ン ジイ ソ シアナ一 卜などの芳香族ジィ ソ シ アナ一 卜 ; イ ソホロ ンジイ ソシアナ一卜、 4, 4 ' —ジシク ロへキシル
メ タ ンジィ ソシァナ一 卜などの脂環式ジイソシアナ一 卜などの分子量
5 0 0以下のジイソシアナ一 卜が挙げられ、 好ましくは、 4, 4 '—ジ フエニルメ タ ンジイ ソシアナ一 トである。
また、 本発明における鎖伸長剤成分 (C ) は、 鎖伸長剤から誘導され る成分である。 該鎖伸長剤としては、 イソシアナ一 卜基 (一 N C 0 ) と 反応し得る水素原子 (以下、 これを活性水素原子と称することがある) を分子中に少なく とも 2個含有する低分子化合物が使用される。 該鎖伸 長剤として使用され得る好適な化合物の例としては、 1 , 4一ブタ ンジ オール、 1, 6 —へキサンジオール、 1 , 9ーノナンジオール、 1, 4 一-ビス ( 2—ヒ ドロキシェ 卜キシ) ベンゼン, p —キシ リ レングリ コ一 ルなどの分子量 4 0 0以下のジオール化合物が挙げられる c
本発明における熱可塑性ポリウレタン ( I ) は、 上記の高分子ジォ一 ル、 有機ジイ ソシアナ一 卜および鎖伸長剤を反応させることによって得 られる。
該熱可塑性ポリウレタン ( I ) の製造にあたっては、 使用する高分子 ジオール (Α ' ) および鎖伸長剤 (C,) に含まれる活性水素原子の全モ ル数と使用する有機ジイ ソシアナ一 卜 ( Β ' ) に含まれるイ ソシアナ一 卜基のモル数の比が、 (Β ' , [ ( A ' ) 十 ( C ) ] のモル比におい て 0 . 9 5〜: L . 3程度、 好ましくは、 0 . 9 7〜: L . 1程度になるよ うな割合で、 高分子ジオール、 有機ジイ ソシアナ— トおよび鎖伸長剤を 使用するのがよい。 該モル比が小さすぎると、 成形後のボリウレタンの 分子量回復性が低くなり、 成形物の耐熱性、 圧縮永久歪み、 強度などが 不良となる傾向がある。 逆に該モル比が大きすぎると、 成形時における ボリウレタンの分子量低下が大きく、 成形性が低下し、 かつ成形物の硬 度の経時的変動が大きくなる傾向がある。
本発明において熱可塑性ボリウ レタン ( I ) は、 n —プチルァミ ンを
1重量%含むジメチルホルムア ミ ド溶液に、 濃度 0 . 5 g d 1 となる ように溶解させた溶液において、 3 O 'Cで測定したときの対数粘度が 0 . 5 〜 2 . O l l ノ gであること、 とりわけ 0 . ト 2 . 0 d 1 κ であることが、 得られる成形物の力学的性能、 耐熱性などの点から好ま しい。
本発明の熱可塑性ポリウレタン組成物 ππ ) は、 実質的に、 上記熱 可塑性ポリウレタン ( I ) およびスズ化合物 (I I .) から構成される 該スズ化合物 (π ) としては、 ウレタン化触媒活性を発揮し得るもの が使用される。 かかるゥレタン化触媒活性を発揮し得るスズ化合物の例 としては、 ォクチル酸スズ、 モノメチルスズメルカプト酢酸塩、 モノブ チルスズ ト リアセテー ト、 モノプチルスズモノォクチレ一 卜、 モノプチ ルスズ乇ノアセテ一 卜、 乇ノブチルスズマレイ ン酸塩、 モノプチルスズ マレイ ン酸べンジルエステル塩、 モノォクチルスズマレイ ン酸塩、 モノ ォクチルスズチォジプロピオン酸塩、 モノォクチルスズ 卜 リ ス (イ ソォ クチルチオグリ コ 一ル酸エステル) 、 モノフエニルスズ 卜 リアセテー ト ジメチルスズマレイ ン酸エステル塩、 ジメチルスズビス (エチレングリ コールモノチォグリ コ レ一 卜) 、 ジメチルスズビス ぐメノレカプト酢酸 ) 塩、 ジメチルスズビス ( 3—メルカブ卜プロ ピオン酸) 塩、 ジメチルス ズビス (イソォクチルメルカプトァセテ一 卜) 、 ジブチルスズジァセテ — 卜、 ジブチルスズジォク 卜ェ一 卜、 ジブチルスズジステアレー 卜、 ジ プチルスズジラウ レ一 卜、 ジブチルスズマレイ ン酸塩、 ジブチルスズマ レイ ン酸塩ポ リマー、 ジブチルスズマレイ ン酸エステル塩、 ジブチルス ズビス (メルカブト酢酸 J 、 ジブチルスズビス (メルカプ ト酢酸アルキ ルエステル) 塩、 ジブチルスズビス ( 3—メルカブトプロ ピオン酸アル コキシブチルエステル) 塩、 ジブチルスズビスォクチルチオグリ コール エステル塩、 ジブチルスズ ( 3—メルカア トブロピオン酸) 塩、 ジォク
チルスズマレイ ン酸塩、 ジォクチルスズマレイ ン酸エステル塩、 ジォク チルスズマレイ ン酸塩ポリマー、 ジォクチルスズジラウ レー ト、 ジォク チルスズビス (イソォクチルメルカプトアセテー ト) 、 ジォクチルスズ ビス (イソォクチルチオグリコール酸エステル) 、 ジォクチルスズビス
( 3—メルカブ卜ァロピオン酸) 塩等のァシレ一 卜化合物、 メルカブ卜 カルボン酸塩などを挙げることができる 上記したスズ化合物のうちで も、 ジブチルスズジアセテー ト、 ジブチルスズジラウ レー 卜等のジアル キルスズジァシレ一 卜 ; ジプチルスズビス ( 3—メルカプトブロピオン 酸ェ卜キシブチルエステル) 塩等のジアルキルスズビスメルカプト力ル ボン酸エステル塩などが好ましい,
なお、 スズ化合物 (Π) は、 後述するように、 高分子ジオールに添加 した後に、 熱可塑性ポリウレタン組成物 (III) を得るための、 該高分 子ジオール、 有機ジイソシアナ一 卜および鎖伸長剤のウレタン化反応に 使用される場合がある。 このような使用形態の場合には、 スズ化合物
I II) として該高分子ジオールに可溶であるものを使用することが好ま しい。 上記例示のスズ化合物は、 その点においても好ましいものである ということができる。
本発明の熱可塑性ポリウレタン組成物 (III) におけるスズ化合物
ΠΙ) の含有量は、 スズ原子が熱可塑性ボリウレタン ( I ) に対して 0. 3〜 1 5 p p mの範囲内となる割合である。
スズ化合物 (II の含有量がスズ原子換算で 0. 3 p pm未満の場合 は、 熱可塑性ボリウ レタ ン組成物を溶融成形に供すると、 成形時に低下 したポリウレタンの分子量が回復しにくいために、 得られた成形物が膠 着し易く、 また成形物の物性が極めて不良となる。 さらに、 チタン系ェ ステル化触媒の活性を低下させた高分子ジォ一ル、 有機ジイソシアナ一 卜および鎖伸長剤をスズ化合物 (Π) の存在下に溶融重合反応させるこ
とによって熱可塑性ホリウレタン組成物を製造する場合においても、 該 スズ化合物の含有量が得られる熱可塑性ポリ ウ レタ ン組成物に対して
0 . 3 p m未満となる場合には、 重合中におけるポリウレタンの分子 量上昇速度が低く、 高分子量のボリウレタンを得にくいため、 得られる 熱可塑性ポリウレタ ン組成物のぺレッ 卜同士の膠着が生じやすくなる c スズ化合物 (I I ) の含有量がスズ原子換算で熱可塑性ポリウレタ ンに 対して 1 5 p p mを越えると、 熱可塑性ポリウレタンの熱安定性、 耐加 水分解性などの性能が低下しやすい。 すなわち、 スズ化合物含有量が 1 5 p p mを越える熱可塑性ポリウレタン組成物を溶融成形、 とくに押 出成形に供すると、 得られる成形物におけるボリウ レタ ン分子中の長鎖 ハ ー ドセグメ ン 卜含有率の低下が著しいため、 該成形物は耐熱性、 圧縮 永久歪み、 強伸度等の性能に劣つたものになる。
耐熱性、 圧縮永久歪み、 強伸度等の性能にとくに優れた溶融成形物が 得られる点から、 スズ化合物の含有量は、 熱可塑性ボリウレタン ( I ) に対してスズ原子換算で 0 . 5 〜 1 2 p p mの範囲内であることが好ま しい,,
なお、 高分子ジオールにおけるチタン系エステル化触媒の残存活性の 程度およびスズ化合物の添加によるゥレタン化反応の活性化の程度は、 例えば、 該高分子ジオールと 4 , 4 '—ジフエニルメ タ ンジイソシアナ — 卜 (M D I ) との 9 0 でのみかけの反応速度定数 ( k ) により評価 することができる。
本発明の熱可塑性ポリウレタン組成物 (I I I ) は、 2 2 0 °し'で 6 0分 間溶融処理した場合における熱可塑性ポリウ レタ ン ( I ) の長鎖ハ— ド セグメ ン ト ( 1個の有機ジィソシアナ一卜成分と 1個の鎖伸長剤成分と からなる繰り返し単位が 3個以上含まれるハ ー ドセグメ ン 卜) の保持率 が 8 5 %以上となるものである„
熱可塑性ホリウ レタ ン ( I ) の分子における ドセグメ ン 卜構成成 分は 通常、 高分子ジォール成分 ( A ) 、 有機ジイ ソシアナ— 卜成分
( B および鎖伸長剤成分 (C ) のうち、 (B ) 成分と (C ) 成分であ る。 ドセグメ ン 卜は、 1個の ( B ) 成分と 1個の (C ) 成分とが付 加してウレタン結合を形成した形の繰り返し単位の 1個以上からなるか, または ( B .) 成分の 1個からなる。 上記の長鎖ハ一 ドセグメ ン トとは、 上記繰り返し単位を 3個以上含有する ドセグメ ン 卜を意味する。 本 発明における熱可塑性ボリウレタ ン組成物 (I I I ) の長鎖ハ― ドセグメ ン 卜の保持率は、 該熱可塑性ポリウレタン組成物 (I I I ) 中の熱可塑性 ボリウレタンにおける全 ドセグメ ン 卜基準での長鎖ハ一 ドセグメ ン 卜の含有率 (重量%) と、 該熱可塑性ポリウレタン組成物 (Ι Π ) を
2 2 0 ¾で 6 0分間溶融処理した後での熱可塑性ポリウレタ ンにおける 全 ドセグメ ン 卜基準での長鎖 ドセグメ ン 卜の含有率 (重量%) とをそれぞれ測定することによって、 前者に対する後者の割合として評 価することができる。 熱可塑性ポリウレタンにおける ドセグメ ン 卜 の定量は、 熱可塑性ボリウ レタ ン組成物を、 ボリウレタン分子中のエス テル結合を切断する反応に付することによって、 ドセグメ ン 卜を、 分子鎖内部が (B .) 成分と (C ) 成分とからなる上記繰り返し単位の 1 個以上から構成されるかまたは (B ) 成分の 1個以上から構成され、 か つ分子鎖両末端に (A ) 成分の末端構成成分であった短鎖ジオールがゥ レタ ン結合した構造を有するゥレタ ンジオール化合物に変換することに よって可能となる。 かかるポリウレタン分子中のエステル結合を切断す る反応は、 熱可塑性ボリウ レタ ン組成物を少量のテ トラヒ ドロフランと 接触させることによって熱可塑性ポリウ レタンを膨潤させた後、
0 . 0 1 Nの水酸化力リウムのメタノール溶液中において 5 O 'Cで 5日 間撹拌することによって行うことができる。 すなわち、 本発明における
熱可塑性ポリウレタン組成物 ππ) の長鎖ハー ドセグメ ン 卜保持率の 定量においては、 上記条件でのアルカ リ分解後に得られる、 有機ジイソ シアナ一 卜成分と短鎖ジォ一ル成分からなる断片および有機ジィソシァ ナー 卜成分、 鎖伸長剤成分および短鎖ジオール成分からなる断片をハー ドセダメ ン 卜と見なしている.,
第 1図は、 熱可塑性ポリウ レタ ン組成物 un) の一例 (後述の実施 例 4 ) におけるポリ ウ レタンのハー ドセグメ ン 卜鎖長分布を示す図 (G P Cチヤ一 卜) である。 この例におけるホ リ ウ レタ ンのハー ドセグメ ン 卜は、 有機ジィソシアナ一 卜成分に相当する 4, 4'―ジフヱニルメタ ンジィソシァナ― 卜成分、 鎖伸長剤成分に相当する 1 , 4 —ブタンジォ 一ル成分および高分子ジォ―ル成分の分子鎖末端を形成していた短鎖ジ オール成分に相当する 3—メチルー 1 , 5—ベンタンジオール成分から 構成されるか、 または該 4, 4 '—ジフエ二ルメタンジイソシアナ一 卜 成分および該 3—メチル一 1, 5—ペンタンジオール成分から構成され る.; 第 1図において、 各ピークにつけた数字は、 そのピークを占めるハ — ドセグメ ン トにおける 4, 4 ' —ジフエ二ルメ タ ンジィ,ソ シアナ一 卜 成分と 1, 4—ブタ ンジォ一ル成分からなる繰り返し単位の繰り返し数 を表す ただし、 この例では、 繰り返し数が 4以上ではピークが明確に 分割されなかったため、 繰り返し数が 4以上である場合すベてを仮に 4 として表記している., すなわち、 第 1図において 0〜4の整数を付して 示したハー ドセダメ ン 卜の構造は次のとおりである。
0 : MP D -MD 1 -M P D
1 : MP D -(MD I - B D ),-MD I -MP D
2 : M P D -CMD I - B D )2-MD I - MP D
3 : M P D - ( M D I — B Dリ 3- M D I — M P D
4 : M P D - ( D I - B D )n- M D I -MP D ( n ≥ 4 )
[上記各式中、 M P Dは 3—メチル一 1 , 5—ベンタ ン ジォ一ル成分 - 0 - ( C H , ) , - C H ( C H , ) " ( C H ) , - 0 H ) を表し、 M D Iは
4 , 4 '—ジフエ二ルメ タ ンジイ ソシァナ一 卜成分 (一 C ( = () )一 N H - C 6 H 4 - C H - C 1; H 4 - N H - C ( = 0 ) - ) を表し、 B Dは 1 , 4 —ブタンジォ一ル成分 (一 0— ( C H 2 )4— ()— ) を表す。 ]
なお、 '長鎖ハ— ドセグメ ン トの溶融加熱保持率を測定するための熱可 塑性ボリウレタン組成物 の溶融処理は、 例えば、 熱可塑性ポリ ウレタ ン組成物を脱水乾燥後、 ラボプラス ト ミルで 2 2 0 で 6 0分間. 瑢融状態で混練することによって行うことができる。
長鎖ハ一 ドセグメ ン 卜含有率および長鎖ハ一 ドセグメ ン 卜の溶融加熱 処理後での保持率は、 熱可塑性ボリウ レタンの製造に使用する高分子ジ オールにおけるチタン系エステル化触媒の活性低下の程度によって左右 される。 残存するチタ ン系エステル化触媒の活性が高い場合、 高分子ジ オールと 4 , 4 'ージフヱニルメ タンジィ ソシアナ一 卜 (' M D I ) との みかけの反応速度定数 ( k ) が高く ウレタン化重合反応が促進される反 面、 溶融重合で製造される熱可塑性ボリウレタ ンにおいては、 長鎖ハ一 ドセグメ ン 卜含有率が低くなりやすく、 かつ長鎖ハ ー ドセダメ ン ト含有 率の溶融加熱保持率が 8 5 %より低くなる。 このように、 残存するチタ ン系エステル化触媒の活性が高い熱可塑性ポリ ウ レタンを溶融成形して も、 成形性がよくなく、 強伸度、 圧縮永久歪、 耐熱性、 耐加水分解性等 の性能に劣る成形物しか得られない。 したがって、 熱可塑性ボリウレタ ンの長鎖ハ ー ドセグメ ン 卜の溶融加熱保持率を 8 5 %以上とする目的に おいては、 該熱可塑性ポリウ レ夕ンにおけるチタン系エステル化触媒の 活性が十分に低いことが重要である
本発明の熱可塑性ボリウ レタ ン組成物 Π Π ) は、 2 2 (TCで 6分間 溶融処理後に溶融押出しし、 次いで 2 0 °C:、 6 0 % R H (相対湿度) で
2 4時間放置した場合における対数粘度の保持率が 8 5 (¾以上である - 上記のように熱可塑性ボリ ウ レタ ンにおけるチタ ン系エステル化触媒 の活性が十分に低い場合、 長鎖 ドセグメ ン 卜含有率の溶融加熱保持 率を 8 5 %;以上とすることが可能であるが、 溶融押出し後における対数 粘度保持率を 8 5 ¾;以上とするためには、 0 . 5 1. 5 p p mの範囲内 の適切な濃度のスズ化合物を含有させることが重要である:,
チタ ン系エステル化触媒の活性が十分に低い高分子ジオールと 4 , 4 ' —ジフエ二ルメ タ ンジイソシアナ一 卜 ( M D I ) とのみかけの反応 速度定数 (k ) は、 スズ化合物が存在すれば、 該スズ化合物のウ レタン 化触媒活性のために高められる。 しかし、 チタン系エステル化触媒の活 性が十分に低い高分子ジオールを使用して、 適切な濃度のスズ化合物の 存在下に溶融重合を行った場合に製造される熱可塑性ポリウレタ ン組成 物では、 長鎖ハー ドセダメ ン 卜含有率が高く、 かつ長鎖ハ一 ドセグメ ン 卜含有率の溶融加熱保持率が 8 5 %以上となるのみならず、 溶融押出し 後における対数粘度保持率も 8 5 %以上とすることができる,: このよう な、 長鎖 ドセグメ ン 卜含有率の溶融加熱保持率が 8 5 %以上であり、 かつ溶融押出し後における対数粘度保持率が 8 5 %以上である熱可塑性 ボリウ レタン組成物は、 成形性に優れ、 しかも強伸度、 圧縮永久歪、 耐 熱性、 耐加水分解性等の性能に優れる溶融成形物が得られる.
なお、 高分子ジオール製造においては、 エステル化触媒としてチタン 系触媒の外に、 スズ系エステル化触媒も知られている. しかしながら、 スズ系エステル化触媒はチタ ン系エステル化触媒に比べてエステル化触 媒活性が低いため、 スズ系エステル化触媒をチタン系触媒程度の低濃度 で高分子ジオールの製造に使用しても、 得られる高分子ジオールの分子 量を所望の値に到達させるために長時間を要するため実用的でない ス ズ系エステル化触媒を高濃度で使用した場合、 高分子ジオールの製造時 一 j 9―
間の短縮は可能であるが、 該高分子ジオールを用いて得られる熱可塑性 ボリゥレタンの長鎖ハー ドセグメ ン 卜 a有率の溶融加熱保持率が低下し やすくなるため、 好ましくない
本発明の熱可塑性ポリウ レタ ン組成物 (I I I ) は、 例えば、 チタ ン系 エステル化触媒を使用して重合反応を行ったのち該チタン系エステル化 触媒の活性を低下させることにより得られた高分子ジオールを、 所定濃 度のスズ化合物 (I I ) の存在下に、 有機ジイ ソシアナ一卜および鎖伸長 剤と重合することによって製造するのが、 ウレタン化重合時間が短縮さ れる点などから好ましい。 すなわち、 スズ化合物 (Ι Π の添加は、 熟可 塑性ボリウ レタン ( I ) の製造後に行うことも可能であるが、 高分子量 の熱可塑性ボリウ レタン ( I :) を均質にかつ生産性よく製造し得ること から、 高分子ジォ―ル、 有機ジイ ソシアナ一卜および鎖伸長剤の重合反 応の終丁前に行うことが好ましい したがって、 高分子ジォ一ル製造中 の段階、 高分子ジオール製造後かつ熱可塑性ポリウレタ ン重合前の段階, または熱可塑性ポリウレタン重合中にスズ化合物 ( 1 1 ) を添加するのが よい これらのなかでも、 スズ化合物 (I I ) を高分子ジオールに添加し た後に、 熱可塑性ボリウレタン組成物 (Π Ι ) を得るための高分子ジォ 一ル、 有機ジイ ソ シアナ一 卜および鎖伸長剤のウレタ ン化重合反応に使 用するのが実用上好都合である。 スズ化合物の高分子ジォールへの添加 は、 高分子ジオールを、 必要に応じて加熱下に、 撹拌しながら、 これに スズ化合物を添加することにより行うことができる ,:、
本発明の熱可塑性ボリウレタンを製造するための高分子ジオール、 有 機ジィ ソシァナー 卜および鎖伸長剤の重合反応においては、 公知のウレ タン化反応の技術を採用することができる、 本発明者らの研究によれば、 溶融重合法、 なかでも溶媒の実質的な不存在下における溶融重合法が好 ましく、 多軸スク リュ一型押出機を用いる連続溶融重合法がとくに好ま
しい 連続溶融重合法で得られた熱可塑性ポリウレタンは、 例えば 8 0 〜 1 3 O 'Cの固相重合で得られた熱可塑性ポリウ レタンに比べ、 均質性 および強度に優れ、 フィルムに成形したときにフィ ッシ ュアイの発生が 少なくなる。 溶融重合温度は特に制限されないが、 1 8 0〜 2 6 0 C:の 範囲内が好ましい。 2 6 0で以下に保つことにより、 得られる熱可塑性 ボリウ レタンの耐熱性および成形性が向上し、 一方 1 8 0て以上に保つ ことにより、 得られる熱可塑性ポリゥレタンの成形性および品質を良好 にすることが可能になる。
なお、 熱可塑性ボリウレタ ンの重合過程または重合後に、 着色剤、 滑 斉 結晶化核剤、 難燃剤、 紫外線吸収剤、 酸化防止剤、 耐加水分解安定 剤、 防黴剤などの添加剤を適宜加えてもよい。
本発明の効果は様々な硬度の熱可塑性ボリゥレタンにおいて発揮され るが、 ,【 I S— A硬度で 7 5度以下の低硬度の熱可塑性ボリウレタ ンに おいて、 とくに顕著に発揮される。 これは、 低硬度ボリウ レタンの製造 では比較的分子量の高 t、高分子ジォ一ルが好適に使用されるが、 高分子 量の高分子ジオールと有機ジィソシアナ一トとの間における低い相溶性 に由来すると思われる低下したゥレタン化反応性を、 スズ化合物が顕著 に向上させるためであると推定される:.. この観点から、 成形性に優れ、 しかも強伸度、 圧縮永久歪み、 耐熱性、 耐加水分解性等の性能に優れる 溶融成形物を与える熱可塑性ポリウ レタ ン組成物を提供するという本発 明の効果が、 とくに効果的に発揮される代表例としては、 熱可塑性ボリ ウ レタン ( I .) 力く、 下記一般式 ( 1 .)
- 0 - ( C H m - C H ( C H ( C H )n - 0一 ( 1 )
(式中、 πιおよび nは、 それぞれ、 1以上であり、 かつ両者の和が 4〜 9の範囲内となる整数を表す)
で示されるジォ一ル成分を全短鎖ジォ―ル成分の 3 0モル%以上含有し、
かつ数平均分子量が 3000〜 8000である高分子ジオール ( A ' ) 、 有機ジイ ソシアナ— 卜 ( B ' ) および鎖伸長剤 ( C ' ) を、 (: B ' )
( Α' .) のモル比が 2. 8〜8. 0となる割合で重合して得られる熱可 塑性ボリウレタンである場合である、:
本発明の熱可塑性ポリ ウ レタ ン組成物 (III) は射出成形、 押出成形 等の溶融成形に供することができる。 得られた成形物は、 溶融成形後、 熱処理を施すことによって優れた性能を安定に発揮することが可能とな る。 熱処理は、 50〜 1 10 の範囲内の温度において 1〜24時間加 熱することによって行うことが好ましい。
本発明の熱可塑性ポリウ レタ ン組成物 (III) は射出成形、 押出成形 等の溶融成形を行っても、 溶融成形後のポリウ レタンの分子量の回復
(増加 が早いため、 分子量低下に伴う成形物の物性低下および膠着が 抑制され、 成形性に優れるとともに、 強伸度、 圧縮永久歪み、 耐熱性、 耐加水分解性等の諸性能に優れた成形物を与える。 このため、 該熱可塑 性ポリ ウ レタ ン組成物 (III) は、 シ一 卜、 フ イルム、 口一ル、 ギア、 ソ リ ツ ドタイア、 ベル 卜、 ホース、 チューブ、 ノ ツキング材、 エア一バッ グ、 時計バン 卜'、 防振材、 靴底、 スポーツ靴、 機械部品、 自動車用部品、 スボ一ッ用品、 人工皮革などの広範な各種の用途に使用することができ る。
さらに本発明の熱可塑性ホリウ レタン組成物 (ΙΠ) は、 溶融紡糸に よるポリウレタン弾性繊維の製造においても優れた効果を発揮する υ 溶融紡糸により得られるポリウレタン弾性繊維は熱セッ 卜性、 耐摩耗 性、 耐塩素性、 透明性等に優れていること、 およびコス 卜が低いことな どから注目され、 生産量が伸びている。 しかしながら、 溶融紡糸法では、 溶融押出しされた直後のボリウ レク ンは、 イ ソシアナ一卜基と水酸基と の解離が熱的に生じているため、 分子量が低くなつている。 紡糸ノズル
からの吐出後、 冷却されるに伴ってウレタ ン結合が再形成され、 ボリウ レタン分子量が回復 (上昇) する結果、 紡糸引取りが可能となるが、 分 子量の上昇が遅いと断糸が起こりやすくなる。 またボリウレタン分子量 の上昇が遅いと、 紡糸引取り後、 巻き取られた繊維が膠着を生じやすく なり、 解舒性不良等の欠点につながる。
本発明のボリウレタン組成物 (i n ) は、 ウ レタ ン化反応性が高いた めに、 熱可塑性ボリウレタン本来の耐熱水性、 耐加水分解性等の性能を 低下させることなく、 紡糸時の断糸および膠着を抑え、 整経、 編み立て, 染色等の各種加工性に優れた弾性繊維を与える。 このため、 本発明のボ リウレタン組成物 (Ι Π ) は、 高速紡糸に付することも可能である
以下、 実施例により本発明を具体的に説明する。
なお、 以下の実施例、 比較例および参考例において、 高分子ジオール のィ ソシアナ一卜基に対する反応性;熱可塑性ポリウレタ ンの対数粘度、 長鎖ハ— ドセグメ ン 卜含有率 (長鎖 H S含有率) とその溶融加熱保持率、 対数粘度保持率、 強伸度、 硬度、 成形性 (成形歪み) 、 圧縮永久歪み、 ビカッ 卜軟化点 (耐熱性) 、 耐寒性および耐加水分解性: ならびに弾性 繊維の強伸度、 弾性回復率、 耐熱水性、 耐加水分解性および断糸率は、 それぞれ以下の方法により測定した。
[高分子ジオールのィ ソシアナ— 卜基との反応性]
反応容器に高分子ジオールと 4 , 4 '一ジフヱニルメ タ ンジイソシァ ナー 卜とを 3 : 1のモル比で仕込み、 9 0。Cの条件下に撹拌しながら、 一定時間ごとに反応物の一部を採取した。 採取した反応物に、 0 . 0 1 Nのジ一 n—ブチルア ミ ンの N, N—ジメチルホルムア ミ ド溶液の一定 量を加えて溶解した後、 0 . 0 1 Nの塩酸のメタノール溶液でブロムフ: ノールブル一を指示薬として中和滴定を行うことによって該各時間ごと のイ ソシアナー ト基 (― N C O ) の残存量を求めた.., この残存量から各
時間ごとのゥ レタン基 (一 N H C 00—) の濃度を算出した。
ウレタ ン化反応速度は、 水酸基とィソシアナ一 卜基の各々の濃度の一 次に比例することから、 上記で求めたウレタン基の濃度を下記の数式に 代入して、 二次反応速度定数 (k) を算出した。
k t =[ 1 /(a - b )] · 1 n [ b (. a - x ) [ a (b - x )]]
式中、
k :反応速度定数 (リ ッ トル. Zm 0 1 ·分)
t :反応時間 (反応物の採取時間) (分)
a :水酸基 (OH) の初濃度 (mo 1 /リ ッ 卜ル)
b : イソシアナ一 卜基 (— N C 0 ) の初濃度 ( m 0 1ノ'リ ッ トル)
X : 時間 t におけるウレタ ン基 (—NHC 0〔) _) の濃度
( m 0 1 /リ ッ 卜ノレ)
[対数粘度]
ベレ ッ ト (溶融押出ししたス トラン ド状物を切断後、 80"Cで 4時間 乾燥したもの) 、 射出成形物 (射出成形後、 80°Cで 4時間放置したも の) またはポ リ ウレタン弾性繊維から採取したポリ ウレタ ン試料を、 n —プチルァ ミ ンを 1重量%含む N, N—ジメチルホルムア ミ ド溶液に濃 度 0. 5 g , d 1になるように溶解した。 20 °Cで 24時間経過後にお ける溶液について、 30 の条件でウベローデ型粘度計により落下時間 を測定し、 下記の式に基づいて 30°Cにおける対数粘度を算出した。 対数粘度 = [ 1 n ( t t。) ] / c
式中、
t :試料溶液の落下秒数
t 0 : n—プチルァミ ンを 1重量%含む N, N—ジメチルホルムァ ミ ド溶液の落下秒数
c :試料濃度 (約 0. 5 g ,ノ d 1 )
[長鎖ハ— ドセグメ ン 卜含有率 (長鎖 H S含有率) ]
ボリウレタンまたはその溶融成形物から採取した試料の 2 gにテ トラ ヒ ドロフラン (TH F .) 5m lを加え、 サンプルを膨潤させた 2時間 後、 0. 01 Nの水酸化カ リ ウムのメ タ ノール溶液 25 m 1をさらに加 え、 50 'Cで 5日間撹拌することにより、 ポリウレタ ンを分解 (エステ ル結合を切断) させた。 分解後、 50 Cで 2時間以内に溶媒を蒸発除去 し、 残留物を 1 000 m l の水に入れた後、 濾紙で濾過し、 析出したハ ― ドセグメ ン 卜由来の化合物を取得した., このハ一 ドセグメ ン 卜由来の 化合物を十分に乾燥した後、 0. 020 «を秤取し、 N—メチルピロり ドン (NMP ) 2. Om lおよび TH F 6. Om lを加えて溶解し、 U 下の装置および条件で G P C (ゲル浸透クロマ トグラフィー) 分析を行 た。
島津製高速液体クロマ トグラフ L C一 9 A
島津製カラムオーブン C T 0— 6 A ( 40 ) 島津製高速液体クロマ 卜グラフ用示差屈折計検出器
R I ϋ - 6 A
島津製クロマ 卜バック C— R 4 A
カラム : 昭和電工製 S h u d e x G P C K F - 802
昭和電工製 S h o d e x G P C K F— 802. 5 サンブル 20 ^ 1を注入し、 溶媒 ( T H F ) の流量を 1. 0m l 分 とした。 測定後の解析には、 溶出曲線とベースライ ン間の面積を求め、 分離が完全でないピークについては、 第 1図のように垂直分割して処理 した c. また、 鎖伸長剤または有機ジイ ソシアナ一卜として 2種類以上の 化合物を混合して用いたポリウレタンでは、 各ピークにショルダ一部を 生じる場合があるが、 通常、 ピークの分割処理には支障ない、: このよう にして、 有機ジイ ソシアナー ト成分と鎖伸長剤成分とからなる繰り返し
単位が 3個以上の ドセグメ ン 卜由来の化合物を長鎖 ドセグメ ン 卜と定義し、 全 ドセグメ ン 卜に対する長鎖ハ一 ドセグメ ン 卜の G P C面積分率を長鎖 ドセグメ ン 卜含有率 (重量%) とみなした。
[長鎖 ドセグメ ン 卜含有率の溶融加熱保持率]
ボ リ ウ レタ ン 6 0 gを 9 (J "じで 3時間、 真空脱水後、 ラポプラス 卜 ミ ノレ (東洋精機社製 を用いて、 窒素雰囲気下に、 2 2 0 :'じで 6 0分間、 溶融状態で混練し、 混練前後のポリウレタンについて、 それぞれ前記と 同様の長鎖 ドセグメ ン 卜含有率を求めた。 混練前のボリウレタンに おける長鎖ハ一 ドセグメ ン 卜含有率に対する混練後のポリウ レタンにお ける長鎖 ドセグメ ン 卜含有率の割合を溶融加熱保持率とした,
[対数粘度保持率]
9 0 で 3時間、 真空脱水したポリウレタン (またはポリウレタン弾 性繊維) の 2 gをフローテスター (島津製 C F T — 5 0 0形) 中におい て 2 2 (TCで 6分間溶融保持した後、 溶融押出しし、 次いで 6 0 %の相 対湿度下に、 2 0 で 2 4時間放置した この溶融保持前 (ただし真空 脱水後) のボリウレタンおよび 2 0 Cでの放置後の押出成形物について- それぞれ対数粘度を測定した。 該溶融保持前のポリ ウ レタ ンの対数粘度 に対する該放置後の押出成形物の対数粘度の割合を求め、 これを対数粘 度保持率とした。
[ボ リ ウレタ ンシ一 卜の強伸度]
J I S K - 7 3 1 1に従って測定した。 すなわち、 射出成形により 得られた厚さ 2 m mのボ リ ウレタ ンシ一 卜からダンベル状試験片を作製 し、 引張速度 3 0 c m , 分で破断強度および破断伸度を測定した。
[ポリウ レタン弾性繊維の強伸度]
J I S L— 1 0 1 3に従って測定した。
[硬度]
射出成形により得られた厚さ 2 mmのポリウレタ ンシー トを 6枚重ね. シ ョァ一 A硬度計により測定した。 .
[成形性 (成形歪み) ]
直径 1 20 mmの金型を使用して射出成形により厚さ 2 m mの円盤に 成形し、 射出方向における円盤の直径を測定した。 下記式に示すように. 成形歪みを、 縮んだ長さの金型寸法に対する割合で評価した,
成形歪み ( ;) = [(L i- L .) ,·" L! ] X 1 00
式中、 L : 金型寸法 ( 1 20 mm)
L 2 :射出方向における成形円盤の直径 (mm)
[圧縮永久歪み]
射出成形により得られたサンプルを 8 (TCで 4時間処理後、 J I S K— 73 1 1に従って、 試験片の圧縮割合 25%、 熱処理温度 70 °C、 圧縮時間 22時間の条件で圧縮試験を行って評価した。
[ビカッ 卜軟化点 (耐熱性) ]
射出成形により得られたサンプルを 8 (TCで 4時間処理した後、 荷重 1 k g f の条件下に、 J I s K— 7206に準じて行った
[耐寒性]
厚さ 2 m mのホ リ ウレタ ンシー トから作製した試験片の動的粘弾性を 周波数 1 1 H zで測定し、 動的損失弾性率 (E" ) がピークとなる温度 ( T a ) を求め、 それにより耐寒性を評価した。
[耐加水分解性]
厚さ 2 in mのボリ ウレタ ンシ一 卜から作製したダンベル状試験片を 70 、 95 %の相対湿度下に 21 日間放置し、 その前後での試験片の 破断強度を測定し、 該放置前の強度に対する放置後の強度の保持率を求 め、 これを耐加水分解性の尺度とした,.:
[ボリウ レタ ン弾性繊維の弾性回復率]
試料を 300 %伸長し 1 0分間保持した後、 張力を除き、 2分間放置 した後の弾性回復率 (%) を、 下記式に従って測定した..,
弾性回復率 [ 1一 (L - Lu) , Lo] x 1 00
式中、 L :張力除去後 2分間放置した後の試料の長さ
L () :伸長前の試料の長さ .
[ポリウ レタ ン弾性繊維の耐熱水性]
弾性繊維試料を木枠等を使用して 200%伸長した状態で固定し、 加 圧下に 1 3 O' の熱水で 30分間処理した後、 200%伸長のまま測定 したときの応力を測定した [これを R (g .'80 d r ) とする] また、 かかる熱水処理後の弾性繊維試料について、 応力解放直後の長さを測定 し、 次式にしたがい残留歪みを計算した [これを S ( % ) とする] , S = [ (L - Lo) / (2 L0 J x 1 00
式中、 L :熱水処理後の試料の長さ
Lo :熱水処理前の試料の長さ
残留歪み Sは、 熱水処理後の試料の伸びを表す尺度であり、 この値が 小さいものほど耐熱水性に優れることになる。
[ボリウ レタ ン弾性繊維の耐加水分解性]
太さ 40 d rのボリウ レタ ン弾性繊維を、 自然長の状態で 70 ;'C、 95%の相対湿度下に 35日間放置した。 その前後における弾性繊維の 破断強度を測定し、 該放置前の強度に対する放置後の強度の保持率を求 め、 これを耐加水分解性の尺度とした。
[断糸率]
紡糸時における断糸率を、 下記の基準で評価した。
〇 : 断糸回数が 0. 0 1回 k (ポリウ レタ ン .) 以下
△ : 断糸回数が 0. 0 1〜 0. 05回 '· k κ (ポリウ レタ ン )
: 断糸回数が 0. 05回 k g (ホ リ ウ レタ ン) 以上
実施例、 比較例および参考例においては、 用いた化合物を略号を用' て示すことがある。 略号と化合物の関係は第 1表のとおりである 采 1表
[参考例 1 ] ('ポリエステルジォ一ルの製造)
3—メチル一 1 , 5—ベンタ ンジオール 3 0 0 0 κおよびアジピン酸 2 9 2 0 gを反応器に仕込み、 常圧下、 2 0 (TCで生成する水を系外に 留去しながらエステル化反応を行った 反応物の酸価が 3 0以下になつ た時点でテ トライソフロピルチタネー 卜 9 0 m gを加え、 2 0 0〜 1 0 0 m m H gに減圧しながら反応を続けた,., 酸価が 1 . 0になつた時 点で真空ポンァにより徐々に真空度を上げて反応を完結させた: その結 果、 酸価が 0 . 1、 数平均分子量が 2 0 0 0の P M P A (以下、 これを P M P A— Aと称する) を 4 8 2 0 g得た。
この P M P Aの反応速度定数を上記した方法により調べたところ、 0 . 5 ( 1 m υ 1 . m i η:) であった。
[参考例 2 ] (チタン系エステル化触媒の水による失活.)
参考例 1で得られた P M P A— Αの 1 0 0 0 gを 1 0 0 に加熱し、 これに水 2 0 g ( 2重量%) を加えて撹拌しながら 2時間加熱を継続す
ることによりチタン系エステル化触媒を失活させた後、 減圧下で水を留 去した。 このような処理に付して得られた PMP A (以下、 これを
PMP A— Bと称する) の反応速度定数は、 0. 08 (' 1 .. m 0 1 · m i n でめった。
[参考例 3 ] (ポ リヱステルジォ一ルの製造:)
1 , 4—ブタ ンジォ一ル 2200 gおよびアジピン酸 2920 gを反 応器に仕込み、 参考例 1と同様にエステル化反応を行い、 酸価が
0. 1 5、 数平均分子量が 2000の P B A (以下、 これを P B A— A と称する) を 41 80 g得た。
これを参考例 2と同様にしてチタン系触媒の失活処理に付した後、 減 圧下で水を留去した。 このような処理に付して得られた P B A (以下、 これを P B A— Bと称する.) の反応速度定数は 0. 1 ( Ι . πι υ ΐ · m i n ) であった。
[参考例 4]
3—メチル一 1 , 5—ヘンタ ンジオール 2700 gおよびアジピン酸 2920 gを反応器に仕込み、 参考例 1と同様にエステル化反応を行い, 酸価が 0. 1、 数平均分子量が 5000の PMP A (以下、 これを P M P A— Cと称する) を 4670 g得た- この P MP Aの反応速度定数を上記の方法により調べたところ、
0. 3 (. 1 , ' m 0 j · m i n ) であった。
[参考例 5 ] (チタン系触媒の水失活)
参考例 4で得られた PMP A— Cを用いる以外は参考例 2と同様にし てチタン系触媒を失活させた後、 減圧下で水を留去した。 このような処 理に付して得られた PMP A (以下、 これを PMP A— Dと称する) の 反応速度定数は 0. 05 (. 1 m υ 1 · m i η ) であった,
[実施例 1 ]
参考例 2で得られた P M P A ( P M P A - B; にジブチルスズジァセ テー 卜 3 t) p m (スズ原子として 1 p p m ) を加え、 P M P A組成物
(以下、 これを P MP A組成物 Eと称する.) を得た。 この P MP A組成 物 Eの反応速度定数は ϋ . 5 ( 1 mり 1 · m i n ) であった
300で L D= 36の同軸方向に回転する二軸スク リュ—型押出機 に、 8 (TCに加熱した PMP A組成物 E、 80nCに加熱した 1. 4—ブ 夕ンジオール ( B D ) および 50 に加熱溶融させた M D Iを、 これら
( P M P A : B D : M D I .) の乇ル比が 1 : 3 : 4. 0 1となる割合で、 かつ総量が 300 g ,分になる速度で定量ポンプから連続的に仕込むこ とにより、 240〜250 で連続溶融重合反応を行った,, 生成した熱 可塑性ボリウ レタ ンの溶融物をス 卜ラ ン ド状で水中へ連続的に押し出し、 次 L '、でべレタ イザ一で切断することにより、 ベレツ 卜に成形した,..
このべレ ツ 卜を 80 で 20時間乾燥した後、 対数粘度、 長鎖ハー ド セグメ ン 卜含有率とその溶融加熱保持率および対数粘度保持率を測定し た:, また、 200 ' で射出成形して厚さ 2 m mのボリウレタンシ一卜を つく り、 80 :で 8時間放置後の対数粘度を測定した。 同時にこのシー 卜からダンベル状試験片を作製し、 強度、 伸度、 硬度、 成形歪み、 圧縮 永久歪み、 ビカツ 卜軟化点、 耐寒性および耐加水分解性を評価した, 得られた結果を第 2表〜第 4表に示す。
[実施例 2 ]
参考例 2で得られた P M P A ( P M P A - B j にジブチルスズジラゥ レー 卜 10 p p m (スズ原子として 1. 9 p pm) を加え、 P M P A組 成物 ('以下、 これを PMP A組成物 Fと称する) を得た,. この PMP A 組成物 Fの反応速度定数は 0. 9 ( 1 m υ 1 · m i η ) であった,.: この PMP Α組成物 Fを用いる以外は実施例 1と同様にして、 連続溶 融重合反応、 へレ ツ 卜化および乾燥を行い、 熱可塑性ボリウレタンのへ
-- 3] --
レツ 卜を得た,... このべレツ 卜およびそれからの成形物を用いて各種評価 を行つた。
得られた結果を第 2表〜第 4表に示す。
[実施例 3]
参考例 3で得られた P B A ( P B A— B ) にジブチルスズジァセテ一 卜 5 p P m (スズ原子として 1. 7 p p m ) を加え、 P B A組成物 (以 下、 これを P B A組成物 Cと称する) を得た。 この P B A組成物 Cの反 応速度定数は 0. 8 ( 1 · m υ 1 ' m i n ) であった。
この P BA組成物 C、 80ぉょび1^0 1を、 これらのモル比が 1 : 3. 2 : 4. 2となり、 かつこれらの総量が 300 β.·分になる速度で 定量ポンブにより、 連続的に仕込むようにしたこと以外は実施例 1と同 様にして、 連続溶融重合反応、 ベレツ 卜化および乾燥を行い、 熱可塑性 ボリウレタンのべレッ 卜を得た、: このべレッ 卜およびそれからの成形物 を用いて各種評価を行った。
得られた結果を第 2表〜第 4表に示す。
[実施例 4 ]
参考例 5で得られた P M P A ( P P A - D j にジブチルスズジ了セ テ一 卜 1 5 p pm (スズ原子として 5. l p pm) を加え、 PMP A組 成物 (以下、 これを PMP A組成物 Gと称する) を得た。 この PMPA 組成物 Gの反応速度定数は 0. 8 ( 1 'm υ 1 · m i η ) であった。 この Ρ Μ Ρ Α組成物 G、 B Dおよび M D Iを、 これらのモル比が 1 -. 3. 7 : 4· 72となり、 かつこれらの総量が 270 g 分になる速度 で定量ポン 7により、 連続的に仕込むようにしたこと以外は実施例 1と 同様にして、 連続溶融重合反応、 ベレツ 卜化および乾燥を行い、 熱可塑 性ホリウレタンのヘレッ 卜を得た。 このべレツ 卜およびそれからの成形 物を用いて各種評価を行った。
― o2 "
得られた結果を第 2表〜第 4表に示す。
[実施例 5]
参考例 5で得られた P M P A ( P M P A - D ) にジブチルスズジラゥ レー 卜 25 p p m (スズ原子として 4. 7 p p m ) を加え、 PMP A組 成物 (以下、 これを PMP A組成物 Hと称する) を得た。 この PMPA 組成物 Hの反応速度定数は 1. 0 ( 1 / m 0 1 · m i n ) であった.: この PMP A組成物 H、 80ぉょび!^10 1を、 これらのモル比が 1 : 2. 8 : 3. 8となり、 かつこれらの総量が 270 g ' '分になる速度で 定量ボンフ'により、 連続的に仕込むようにしたこと以外は実施例 1と同 様にして、 連続溶融重合反応、 ペレツ 卜化および乾燥を行 、、 熱可塑性 ポリウレタンのペレツ 卜を得たじ このべレツ 卜およびそれからの成形物 を用いて各種評価を行った。
得られた結果を第 2表〜第 4表に示す。
[実施例 6 ]
参考例 5で得られた P M P A ( P M P A— D ) にジブチルスズシァセ テ一 卜 40 p p m (スズ原子として 1 3. 5 p pm) を加え PMPA組 成物 (以下、 これを P MP A組成物 I と称する) を得た-. この P MP A 組成物 1の反応速度定数は 3. 0 ( 1 m υ 1 · m i n .) であつた, この PMP A組成物 I、 ∑30ぉょび1^0 1を、 これらのモル比が 1 : 2. 5 : 3. 52となり、 かつこれらの総量が 270 g '分になる速度 で定量ホンァにより、 連続的に仕込むようにしたこと以外は実施例 1と 同様にして、 連続溶融重合反応、 ベレツ 卜化および乾燥を行い、 熱可塑 性ポリウ レタ ンのべレッ 卜を得た,, このへレ ツ 卜およびそれからの成形 物を用いて各種評価を行った ,.,
得られた結果を第 2表〜第 4表に示す。
[比較例 1 ]
チ夕ン系エステル化触媒の失活処理を行っていない P P A
P M P A— A .) をそのまま (スズ化合物を添加することなく) 用いた以 外は実施例 1と同様にして、 連続溶融重合反応、 ベレツ 卜化および乾燥 を行い、 熱可塑性ポリウレタンのペレッ 卜を得た。 このへレッ 卜および それからの成形物を用いて各種評価を行った,,
得られた結果を第 3表および第 4表に示す。
[比較例 2]
参考例 2で得られた PMP A (PMPA— B) をそのまま (スズ化合 物を添加することなく) 用いた以外は、 実施例 1と同様にして (' PMPA、 B Dおよび MD Iを、 これらのモル比が 1 : 3 : 4. 01と なり、 かつこれらの総量が 300 g ,·分になるように定量ボンァにより 連続的に仕込むようにして) 、 連続溶融重合反応を試みたが、 ス トラン ドの引取り性が悪く、 ス トラン ドの垂れ下がり、 太さ斑が生じ、 さらに ス 卜ラ ン ド切断時に回転刃への巻き付きが頻発した結果、 ミスカツ 卜が 極端に増大し、 安定にペレツ 卜化できなかった。
そこで原料の供給速度を 200 g
分に低下させたところへレツ 卜化 が可能となつた 得られた乾燥後の熱可塑性ポリウレタンへレツ トおよ びそれからの成形物を用いて各種評価を行った。
得られた結果を第 3表および第 4表に示す。
[比較例 3]
チタン系エステル化触媒の失活処理を行っていない P MP A ( PMP A - C; をそのまま (スズ化合物を添加することなく) 用い、 かつ原料 組成を第 3表に示すように変更した以外は実施例 1と同様にして、 連続 溶融重合反応、 へレ ツ 卜化および乾燥を行い、 熱可塑性ポ リ ウ レタ ンの へレツ 卜を得た。 このべレツ 卜およびそれからの成形物を用いて各種評 価を行った。
得られた結果を第 3表および第 4表に示す。
[比較例 4 ]
参考例 5で得られた PMP A (PMP A— D をそのまま (スズ化合 物を添加することなく) 用いた以外は、 実施例 6と同様にして (原料を PMPA : B D : MD Iのモル比が 1 : 2. 5 : 3. 52となり、 かつ これらの総量が 270 g/分になるように定量ポンプにより連続的に仕 込むようにして) 、 連続溶融重合反応を試みたが、 まったくス トラ ン ド の引取りができなかった。
そこで原料の供給速度を 100 g.'分に低下させたところべレッ 卜化 が可能となつた。 得られた乾燥後の熱可塑性ポリウレタンペレッ 卜およ びそれからの成形物を用いて各種評価を行つた。
得られた結果を第 3表および第 4表に示す。
[比較例 5 ]
参考例 5で得られた P M P A ( P M P A— D ) にジブチルスズジァセ テ一 卜 80 p pm (スズ原子として 27 p pm) を加え、 P M P A組成 物 (以下、 これを P MP A組成物 J と称する) を得た。 この; P MP A組 成物 Jの反応速度定数は 7. 1 ( 1 .'■ m υ 1 · m i n ) であった ,, この PMP A組成物 Jを用いた以外は実施例 6と同様にして、 連続溶 融重合反応、 へレッ ト化および乾燥を行い、 熟可塑性ポリウ レタ ンのべ レツ 卜を得た。 このべレツ 卜およびそれからの成形物を用いて各種評価 を行った。
得られた結果を第 2表〜第 4表に示す。
[参考例 6]
3—メチル一 1 , 5—ヘンタンジオール 3000 gおよびァゼライ ン 酸 3760 gを反応器に仕込み、 常圧下、 200でで生成する水を系外 に留去しながらエステル化反応を行った。 反応物の酸価が 30以下にな-
― 00—
た時点でテ トライソフロピルチタネ一 卜 90 m gを加え、 200〜 100 m m H gに減圧しながら反応を続けた。 酸価が 1. 0になつた時 点で真空ポンプにより徐々に真空度を上げて反応を完結させた。 その結 果、 酸価が 0. 1、 数平均分子量が 2000の PMA Z (以下、 これを P M A Z— Aと称する) を 5700 g得た
この P M A Zの反応速度定数を上記した方法により調べたところ、 0. 55 ( 1 ,,- m o 1 - m i n ) であった。
[参考例 7]
参考例 6で得られた PMAZ— Aの 1000 gを 100 Cに加熱し、 これに水 20 κ (2重量%) を加えて撹拌しながら 2時間加熱すること によりチタン系エステル化触媒を失活させた後、 減圧下で水を留去した このような処理に付して得られた PMAZ (以下、 これを PMAZ— B と称する:) の反応速度定数は 0. 09 ( 1 - m υ I · m i n〗 であった,: [実施例 7]
参考例 7で得られた P MA Z (PMA Z— B ) にジブチルスズジァセ テー ト 1 2 p p m (スズ原子として 4. 1 p p m ) を加え、 PMA Z組 成物 (以下、 これを PMA Z組成物 Cと称する) を得た この PMA Z 組成物 Cの反応速度定数は 1. 5 ( 1 · m u 1 . m i n ) であつた
300で L D = 36の同軸方向に回転するニ軸スク リ ュ—型押出機 に、 80 Cに加熱した PMAZ組成物 C、 80CCに加熱した B Dおよび 50 Cに加熱溶融させた MD Iを、 これらのモル比 (PMA Z : B D : MD Iのモル比 が 1 : 2 ·· 3. 09となる割合で、 定量ポンプから連 続的に仕込むことにより、 240〜 250 Cで連続溶融重合反応を行い、 生成した熱可塑性ボリウレタ ンの溶融物をそのまま紡糸機に供給し、 紡 糸温度 220:'C、 冷却風の露点 10:'C、 紡糸速度 500 m 分の条件で 紡糸を行い、 ボビンに巻き取り、 40デニ一ル ■ 1フィ ラメ ン トのボリ
ウレタン弾性繊維を得た。
この繊維を、 露点が— 30 Cとなる湿度下に、 90 で 24時間、 熱 処理し、 さらに、 50 %の湿度下に 2 51で 3日間放置した後、 各種 物性を測定した
また、 この紡糸において弾性繊維を巻き取ったボビンを 2 5:じ、 50 % (相対湿度 の条件下に 24時間放置した後、 弾性繊維の対数粘度を 測定した。 また、 紡糸において弾性繊維を巻き取ったボビンを 40"'C、 減圧下で 3時間乾燥した後の弾性繊維におけるポリウ レタ ン、 および該 ボリウレタンを 220 Cで 60分間、 溶融状態で混練り した後のポリゥ レタ ンについて、 それぞれアルカ リ分解し、 取り出したハー ドセダメ ン 卜成分を G P Cで分析した。 このようにして長鎖ハ一ドセグメ ン 卜含有 率の溶融加熱保持率を求めた。
得られた結果を、 第 2表、 第 5表および第 6表に示す,.
[実施例 8 ]
紡糸速度 800 in, 分で紡糸した以外は実施例 7と同様にして、 重合 および紡糸を行い、 得られたポリウレタン弾性繊維の物性を測定した, 得られた結果を第 5表および第 6表に示す: =
[実施例 9 ]
参考例 Ίで得られた P M A Z ( P MA Z— B ) にジプチルスズジラウ レ一 卜 l O p p m (スズ原子と して 1. 9 p p m) を加え、 PMA Z組 成物 (以下、 これを PMA Z組成物 Dと称する) を得た, この PMA Z 組成物 Dの反応速度定数は 0. 8 ( 1 ,· m υ 1 · m i n ) であった„
PMA Z組成物 Dを用いた以外は実施例 7と同様にして、 重合および 紡糸を行い、 得られたボリウ レタ ン弾性繊維の物性を測定した。
得られた結果を第 2表、 第 5表および第 6表に示す...
[実施例 1 0]
参考例 2で得られた P M P A ( P M P A— B ) にジブチルスズジァセ テ一 卜 1 0 p p m (スズ原子として 3. 4 P P m ) を加え、 P M P A組 成物 (以下、 これを PMP A組成物 Kと称する; を得た :. この PMPA 組成物 Kの反応速度定数は 2. 0 ( I m υ 1 · rn i η ) であった..:
PMP A組成物 Kを用いた以外は実施例 7と同様にして、 重合および 紡糸を行い、 得られたポリウレタ ン弾性繊維の物性を測定した., 得られた結果を第 2表、 第 5表および第 6表に示す。 .
[実施例 1 1 ]
参考例 2で得られた P M P A ( P M P A - B ) にジブチルスズジァセ テ一 卜 5 p p m (スズ原子として 1. 7 p [ m ) を加え、 P M P A組成 物 (以下、 これを PMP A組成物 Lと称する) を得た。 この PMPA組 成物 Lの反応速度定数は 1. 1 ( し' m 0 1 · m i n ) であつた ;)
P MP A組成物 Lを用いた以外は実施例 7と同様にして、 重合および 紡糸を行い、 得られたポリウレタン弾性繊維の物性を測定した
得られた結果を第 2表、 第 5表および第 6表に示す。
[比較例 6 ]
参考例 6で得られた P M A Z ( P M A Z— A ) をそのまま (スズ化合 物を添加することなく .) 用いた以外は実施例 7と同様にして、 重合およ び紡糸を行い、 得られたボリウレタン弾性繊維の物性を測定した。 得られた結果を第 5表および第 6表に示す,.,
[比較例 7]
参考例 7で得られた P M A Z ( P M A Z - B をそのまま (スズ化合 物を添加することなく ) 用いた以外は実施例 7と同様にして、 重合およ び紡糸を行い、 得られたホリウ レタ ン弾性繊維の物性を測定した., 得られた結果を第 5表および第 6表に示す.,
[比較例 8]
参考例 6で得られた PMA Z ( P M A Z - A をそのまま (スズ化合 物を添加することなく ) 用い、 かつ紡糸速度を 800 m, 分に変更した 以外は、 実施例 7と同様にして、 重合および紡糸を行い、 得られたボリ ウ レタ ン弾性繊維の物性を測定した。
得られた結果を第 5表および第 6表に示す。
[比較例 9]
参考例 7で得られた PM A Z (PMA Z— B ) をそのまま (スズ化合 物を添加することなく) 用い、 かつ紡糸速度を 80 Om '分に変更した 以外は、 実施例 7と同様にして、 重合および紡糸を行い、 得られたボリ ウ レタ ン弾性繊維の物性を測定した。
得られた結果を第 5表および第 6表に示す。
[比較例 1 0]
参考例 7で得られた P M A Z ( P M A Z— B ) にジブチルスズジァセ テー ト 1 00 p p πι (スズ原子として 3 3. 8 p p m ) を加え、 PMA Z組成物 (以下、 これを PMA Z組成物 Eと称する) を得た.,, こ の P M A Z組成物 Eの反応速度定数は 9. 2 ( 1 .' m 0 1 · m i n:) で あった
PMA Z組成物 Eを用い、 かつ紡糸速度を 800 m -分に変更した以 外は実施例 7と同様にして、 重合および紡糸を行い、 得られたポリウ レ タ ン弾性繊維の物性を測定した。
得られた結果を第 2表、 第 5表および第 6表に示す。
第 2 表 ポリエステルジオール チタノ ス ズ 化 合 物
数平均 糸 W¾ 翻 添加量(ポリエステル
量 失活の (Ι/mol·分) 有無 スズ化^/ スズ原子
(ppm) 換算 (; ppm) 例 1 PMP A— A 2000 なし ― 一 ― 0.5 例 2 PMP A-B 2000 あり 一 ― ― 0.08 例 3 P B A-B 2000 あり 一 ― 一 0.1 例 4 PMP A-C 5000 なし ― ― 0.3 例 5 PMP A-D 5000 あり ― ― ― 0.05 例 6 PMAZ— A 2000 なし 一 ― 一 0.55 例 7 PMAZ-B 2000 あり ― - ― 0.09
PMPA¾^;¾lE 2000 あり DBA 3 1.0 0.5
PMP A滅物 F 2000 あり DB L 10 1.9 0.9 鵷例 3 P B A誠物 C 2000 あり DBA 5 1.7 0.8
H¾S例 4 PMP A誠物 G 5000 あり DBA 15 5.1 0.8 例 5 PMP A誠物 H 5000 あり DBL 25 4.7 1.0 難例 6 PMPA誠物 I 5000 あり DBA 40 13.5 3.0 難例 7 PMAZ繊物 C 2000 あり DBA 12 4.1 1.5 難例 9 PMAZ誠物 D 2000 あり DB L 10 1.9 0.8 難例 10 PMPA¾5t/K 2000 あり DBA 10 3.4 2.0 難例 11 PMPA M¾/L 2000 あり DBA 5 1.7 1.】 雌例 5 PMP A滅物 J 5000 あり DBA 80 27 7.】 雌例 10 PMAZ繊物 E 2000 あり DBA 100 33.8 9.2
第 3表
第 4表 射 出 成 形 物
対数粘度 硬度 強度 伸度 成形歪み 圧縮永久 ビカッ 卜 耐寒性 耐加水分解
(dl/g) (kg/cm2) (%) (%) 歪み(%) 軟化点 (°c) Τα (で) 性 (%) 実施例 1 1.02 88 580 600 0.8 42 100 -38 85 実施例 2 1.03 88 560 570 0.9 41 101 -38 84 実施例 3 0.98 90 590 510 0.6 40 110 一 36 82 実施例 4 1.10 70 410 830 1.8 20 82 -58 78 実施例 5 0.95 65 350 940 2.0 22 70 -60 75 難例 6 1.12 60 310 1080 2.8 25 60 -62 70 比較例 1 0.99 87 490 630 1.8 75 70 一 35 65 比較例 2 0.71 87 440 520 0.8 65 79 -37 81 比較例 3 0.93 68 340 880 2.7 50 60 一 53 56 比較例 4 0.72 59 200 1030 3.5 55 48 一 61 67 比較例 5 1.06 59 210 1100 4.5 85 35 -49 45
第 5表 ポリウレタンおよび弾性繊維の製造条件 ¾Μ 性 繊 維 ポリエステ'レジオール M Γ) T R Γ) S η含右率 教 纖刀ロ然 ス KxTDfe モノレ モゾレ卜しノ ふしノ CSn原 換算:) 粘度 3右半 保符半 ■faお3寸半
»>/ 3ノ DDIl 0 ¾ノ
実施例 7 PMAZ組成物 C(l) (3.09) (2) 500 2.78 1 ? 63 Q4 n DOo 実施例 8 PMAZ組成物 C(l) (3.09) (2) 800 2.78 1.23 63 94 92 実施例 9 PMAZ組成物 D(l) (3.09) (2) 500 1.29 1.28 64 95 89 実施例 10 PMP A組成物 K(l) (3.09) (2) 500 2.30 1.30 61 89 90 難例 11 PMP A誠物 L(l) (3.09) (2) 500 1.15 1.21 61 90 88 比較例 6 PMAZ-A (1) (3.09) (2) 500 0 1.15 54 64 89 比較例 7 PMA Z - B (1) (3.09) (2) 500 0 1.05 64 96 75 比較例 8 PMAZ-A (1) (3.09) (2) 800 0 1.18 55 63 88 比較例 9 PMAZ— B (1) (3.09) (2) 800 0. 0.98 61 93 74 比較例 10 PMAZ滅物 E(l) (3.09) (2) 800 22.9 1.31 57 70 96
第 6表
HIT 性 繊 維
1甲 耐熱水性 マ ΒΠ"ポ半本 中 oハ R(g/o()Qr {.%)
nr
¾S例 7 1.5 480 95 1.6 9 n1i
65
¾5S例 8 l.6 450 95 l.7 64 92 u 難例 9 l.6 470 94 1.6 65 90 〇
¾5¾例 10 l.4 480 92 1.3 70 74 o 難例 ll 1.5 460 93 1.3 69 75 〇 避例 6 l.O 440 85 0.5 80 55 X 膽例 7 1.2 450 95 1.2 66 91 Δ 避例 8 0.9 410 80 0.6 81 58 X 雄例 9 l.O 390 90 l.O 70 85 X 雌例 10 l.O 490 90 0.7 78 59 X
第 2表〜第 6表によれば、 チタン系エステル化触媒の活性を低下させ ていない高分子ジオールをゥレタン化重合反応に使用して得られるスズ 化合物を含有しない熱可塑性ポリウレタンにおいては、 該熱可塑性ポリ ウレタンから得られる射出成形物および弾性繊維は耐熱性 (ビカツ ト軟 化点) および耐加水分解性に劣っていることがわかる (実施例 1、 2と 比較例 1 との対比;実施例 4〜 6 と比較例 3 との対比;実施例 7〜 9 と 比較例 6、 8との対比) 。
チタン系エステル化触媒の活性を低下させた高分子ジオールをスズ化 合物の不存在下にウレタン化重合反応に使用した場合には、 熱可塑性ポ リウレタンの生産性に劣り、 さらに得られた熱可塑性ボリウレタンの分 子量 (対数粘度) が低いほか、 射出成形後の分子量上昇 (対数粘度保持 率) も小さく、 得られた成形物は強度、 圧縮永久歪み等の性能に劣って いることがわかる (比較例 2、 4 ) 。 また、 このような熱可塑性ポ リ ウ レタンを弾性繊維の製造に供した場合、 断糸率が高くなり、 高速紡糸を 行うとその傾向は一層顕著になることがわかる (比較例 7、 9 ) c
チタン系エステル化触媒の活性を低下させた高分子ジオールをスズ化 合物の存在下にゥレタン化重合反応に使用して得られた熱可塑性ポリゥ レタン組成物であっても、 該スズ化合物の含有率がスズ原子換算で 1 5 p P mを越える場合には、 該熱可塑性ポリウレタ ン組成物から得られる 成形物は強度、 圧縮永久歪み、 耐熱性 (ビカツ 卜軟化点) および耐加水 分解性に劣っていることがわかる (比較例 5 ) 。 またこの場合、 該熱可 塑性ポリウレタン組成物を使用して弾性繊維を製造する際に断糸率が高 くなり、 得られる弾性繊維も強度、 耐熱水性および耐加水分解性に劣る ものとなることがわかる (比較例 1 0 ) 。 産業上の利用可能性
― 4 —一
本発明の熱可塑性ボリウレタ ン組成物は、 成形性に優れ、 強伸度、 耐 熱性、 圧縮永久歪み、 耐加水分解性等の諸性能に優れた成形物を与える; このため該熱可塑性ボリ ウレタン組成物は、 シ一 卜、 フィルム、 ロール. ギア、 ソ リ ツ ドタイア、 ベルト、 ホース、 チューブ、 ノ ッキング材、 ェ ァ—バッグ、 時計バン ド、 防振材、 靴底、 スポーツ靴、 機械部品、 自動 車用部品、 スポーツ用品、 人工皮革などの用途に使用することができる、 また本発明の熱可塑性ポリウレタン組成物は、 紡糸性に優れ、 耐熱水 性、 耐加水分解性、 解舒性等の諸性能に優れた繊維を与える。 このため 該熱可塑性ポリウレタン組成物は弾性繊維の素材としても有用である。