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JP7280954B2 - ポリウレタン樹脂組成物および成形品 - Google Patents

ポリウレタン樹脂組成物および成形品 Download PDF

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Description

本発明は、ポリウレタン樹脂組成物および成形品に関し、詳しくは、ポリウレタン樹脂組成物と、そのポリウレタン樹脂組成物を成形して得られる成形品に関する。
熱可塑性ポリウレタン樹脂(TPU)は、一般に、ポリイソシアネート、高分子量ポリオールおよび低分子量ポリオールの反応により得られるゴム弾性体であって、ポリイソシアネートおよび低分子量ポリオールの反応により形成されるハードセグメントと、ポリイソシアネートおよび高分子量ポリオールの反応により形成されるソフトセグメントとを備えている。このような熱可塑性ポリウレタン樹脂を溶融成形することにより、ポリウレタン樹脂からなる成形品を得ることができる。
ポリウレタン樹脂として、具体的には、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンと、数平均分子量1000のポリブチレンアジペートおよび数平均分子量1000のポリカーボネートジオールとを、ポリブチレンアジペートがポリカーボネートジオールに対して少ない割合(ポリブチレンアジペート:ポリカーボネートジオール=25:75(質量比))で反応させて得られるイソシアネート基末端プレポリマーと、1,4-ブタンジオールとを反応させて得られるポリウレタン樹脂が、提案されている(例えば、特許文献1(合成例26~27、実施例22~23)参照。)。
国際公開WO2019/069802号
一方、ポリウレタンエラストマーおよびその成形品は、用途に応じて、さらなる物性の向上が要求され、例えば、スマートデバイスのカバーなどの分野においては、湿熱環境における耐ブルーム性の向上が要求される。さらに、製造効率の観点から、ポリウレタンエラストマーおよびその成形品には、脱型性の向上が要求される。
本発明は、湿熱環境における耐ブルーム性、および、脱型性に優れるポリウレタン樹脂組成物、および、そのポリウレタン樹脂組成物から得られる成形品である。
本発明[1]は、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分の反応生成物と、ワックスとを含有し、前記ポリイソシアネート成分は、高対称性ポリイソシアネートを含有し、前記ポリオール成分は、数平均分子量600以上1200以下のポリカーボネートポリオールと、数平均分子量600以上1200以下のポリエステルポリオールとを含み、前記ポリカーボネートポリオールおよび前記ポリエステルポリオールの総量100質量部に対して、前記ポリカーボネートポリオールが3質量部以上40質量部以下であり、前記ポリエステルポリオールが60質量部以上97質量部以下である、ポリウレタン樹脂組成物を含んでいる。
本発明[2]は、前記ポリウレタン樹脂組成物の粘度が2000Pa・sとなる温度が、185℃以上225℃以下である、上記[1]に記載のポリウレタン樹脂組成物を含んでいる。
本発明[3]は、前記高対称性ポリイソシアネートが、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンまたは4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートを含む、上記[1]または[2]に記載のポリウレタン樹脂組成物を含んでいる。
本発明[4]は、前記高対称性ポリイソシアネートが、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを含む、上記[1]~[3]のいずれか一項に記載のポリウレタン樹脂組成物を含んでいる。
本発明[5]は、前記ポリエステルポリオールが、ポリカプロラクトンポリオールを含む、上記[1]~[4]のいずれか一項に記載のポリウレタン樹脂組成物を含んでいる。
本発明[6]は、前記ポリカーボネートポリオールの数平均分子量が、600以上1000以下であり、前記ポリエステルポリオールの数平均分子量が、1000以上1200以下である、上記[1]~[5]のいずれか一項に記載のポリウレタン樹脂組成物を含んでいる。
本発明[7]は、前記ワックスの含有割合が、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との総量100質量部に対して、0.005質量部以上0.15質量部以下である、上記[1]~[6]のいずれか一項に記載のポリウレタン樹脂組成物を含んでいる。
本発明[8]は、前記ワックスが、ポリオレフィン系ワックス、脂肪酸エステル系ワックスおよび脂肪酸アミド系ワックスからなる群から選択される少なくとも1種を含む、上記[1]~[7]のいずれか一項に記載のポリウレタン樹脂組成物を含んでいる。
本発明[9]は、前記ワックスが、ポリオレフィン系ワックスを含み、前記ポリオレフィン系ワックスの150℃における溶融粘度が10mPa・s以上100mPa・s以下である、上記[8]に記載のポリウレタン樹脂組成物を含んでいる。
本発明[10]は、前記ワックスが、脂肪酸エステル系ワックスおよび/または脂肪酸アミド系ワックスを含み、前記脂肪酸エステル系ワックスおよび前記脂肪酸アミド系ワックスの190℃における溶融粘度が10mPa・s以上100mPa・s以下である、上記[8]に記載のポリウレタン樹脂組成物を含んでいる。
本発明[11]は、前記ワックスが、ポリオレフィン系ワックス、脂肪酸エステル系ワックスおよび脂肪酸アミド系ワックスからなる群から選択される2種以上を含む、請求項上記[8]~[10]のいずれか一項に記載のポリウレタン樹脂組成物を含んでいる。
本発明[12]は、上記[1]~[11]のいずれか一項に記載のポリウレタン樹脂組成物を含む、成形品を含んでいる。
本発明[13]は、スマートデバイスのカバーである、上記[12]に記載の成形品を含んでいる。
本発明のポリウレタン樹脂組成物およびその成形品は、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分の反応生成物と、ワックスとを含有し、ポリイソシアネート成分が、高対称性ポリイソシアネートを含み、ポリオール成分が、所定分子量のポリカーボネートポリオールと、所定分子量のポリエステルポリオールとを含んでいる。さらに、本発明のポリウレタン樹脂組成物およびその成形品では、ポリエステルポリオールの割合が、ポリカーボネートポリオールの割合に対して過剰となるように調整されている。
そのため、ポリウレタン樹脂組成物およびその成形品は、湿熱環境における耐ブルーム性、および、脱型性に優れる。
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物または熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物であり、好ましくは、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物である。
熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物は、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分の反応生成物である熱可塑性ポリウレタン樹脂と、後述するワックスとを含んでいる。
熱可塑性ポリウレタン樹脂は、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とを反応させることにより、反応生成物として得られる。
ポリイソシアネート成分は、必須成分として、高対称性ポリイソシアネートを含有する。
高対称性ポリイソシアネートは、分子の立体構造における対称性を有するポリイソシアネート化合物であり、X-Y平面上において、X軸対称かつY軸対称となるように化学構造式を示すことができるポリイソシアネート化合物である。高対称性ポリイソシアネートとしては、例えば、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(1,4-HXDI)、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’-MDI)などが挙げられる。また、これらを単独使用または2種類以上併用することができる。
すなわち、ポリイソシアネート成分は、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンおよび/または4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートを含有する。
1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンおよび4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートは、いずれも立体的に対称性が高い分子構造を有するため、ポリイソシアネート成分がこれらを含有すれば、優れた脱型性を得ることができ、加えて、機械物性の向上を図ることもできる。
ポリイソシアネート成分は、さらに好ましくは、耐変色性の観点から、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを含有する。
1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンには、シス-1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(以下、シス1,4体とする。)、および、トランス-1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(以下、トランス1,4体とする。)の立体異性体がある。1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンにおいて、トランス1,4体の含有割合は、例えば、60モル%以上、好ましくは、70モル%以上、より好ましくは、80モル%以上、さらに好ましくは、85モル%以上、例えば、99.8モル%以下、好ましくは、99モル%以下、より好ましくは、96モル%以下、さらに好ましくは、90モル%以下である。換言すると、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンは、トランス1,4体およびシス1,4体の総量が100モル%であるため、シス1,4体の含有割合は、例えば、0.2モル%以上、好ましくは、1モル%以上、より好ましくは、4モル%以上、さらに好ましくは、10モル%以上、例えば、40モル%以下、好ましくは、30モル%以下、より好ましくは、20モル%以下、さらに好ましくは、15モル%以下である。
トランス1,4体の含有割合が上記下限以上であれば、成形安定性、機械物性、耐汚染性および耐変色性の向上を図ることができる。また、トランス1,4体の含有割合が上記上限以下であれば、機械物性、透明性、耐ブルーム性および耐変色性の向上を図ることができる。
1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンは、例えば、国際公開WO2019/069802号公報に記載の方法などにより、製造することができる。
また、ポリイソシアネート成分は、本発明の優れた効果を阻害しない範囲で、その他のポリイソシアネート(高対称性ポリイソシアネートを除くポリイソシアネート)を、任意成分として含有することができる。
その他のポリイソシアネートとしては、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネートなどが挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、エチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、オクタメチレンジイソシアネート、ノナメチレンジイソシアネート、2,2’-ジメチルペンタンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ブテンジイソシアネート、1,3-ブタジエン-1,4-ジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,6,11-ウンデカメチレントリイソシアネート、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート、1,8-ジイソシアネート-4-イソシアナトメチルオクタン、2,5,7-トリメチル-1,8-ジイソシアネート-5-イソシアナトメチルオクタン、ビス(イソシアナトエチル)カーボネート、ビス(イソシアナトエチル)エーテル、1,4-ブチレングリコールジプロピルエーテル-ω、ω’-ジイソシアネート、リジンイソシアナトメチルエステル、リジントリイソシアネート、2-イソシアナトエチル-2,6-ジイソシアネートヘキサノエート、2-イソシアナトプロピル-2,6-ジイソシアネートヘキサノエート、ビス(4-イソシアネート-n-ブチリデン)ペンタエリスリトール、2,6-ジイソシアネートメチルカプロエートなどの鎖状脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。
また、脂肪族ポリイソシアネートには、脂環族ポリイソシアネート(1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを除く。)が含まれる。
脂環族ポリイソシアネート(1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを除く。)としては、例えば、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(1,3-HXDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、トランス,トランス-、トランス,シス-、およびシス,シス-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートおよびこれらの混合物(水添MDI)、1,3-または1,4-シクロヘキサンジイソシアネートおよびこれらの混合物、1,3-または1,4-ビス(イソシアナトエチル)シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、2,2’-ジメチルジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、2,5-ジイソシアナトメチルビシクロ〔2,2,1〕-ヘプタン、その異性体である2,6-ジイソシアナトメチルビシクロ〔2,2,1〕-ヘプタン(NBDI)、2-イソシアナトメチル2-(3-イソシアナトプロピル)-5-イソシアナトメチルビシクロ-〔2,2,1〕-ヘプタン、2-イソシアナトメチル-2-(3-イソシアナトプロピル)-6-イソシアナトメチルビシクロ-〔2,2,1〕-ヘプタン、2-イソシアナトメチル3-(3-イソシアナトプロピル)-5-(2-イソシアナトエチル)-ビシクロ-〔2,2,1〕-ヘプタン、2-イソシアナトメチル3-(3-イソシアナトプロピル)-6-(2-イソシアナトエチル)-ビシクロ-〔2,2,1〕-ヘプタン、2-イソシアナトメチル2-(3-イソシアナトプロピル)-5-(2-イソシアナトエチル)-ビシクロ-〔2,2,1〕-ヘプタン、2-イソシアナトメチル2-(3-イソシアナトプロピル)-6-(2-イソシアナトエチル)-ビシクロ-〔2,2,1〕-ヘプタンなどの脂環族ジイソシアネートなどが挙げられる。
芳香族ポリイソシアネート(4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートを除く。)としては、例えば、2,4-トリレンジイソシアネートおよび2,6-トリレンジイソシアネート、ならびに、これらトリレンジイソシアネートの異性体混合物(TDI)、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(2,4’-MDI)および2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート(2,2’-MDI)、ならびに、これらジフェニルメタンジイソシアネートの任意の異性体混合物、トルイジンジイソシアネート(TODI)、パラフェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート(NDI)などの芳香族ジイソシアネートなどが挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3-または1,4-キシリレンジイソシアネートもしくはその混合物(XDI)、1,3-または1,4-テトラメチルキシリレンジイソシアネートもしくはその混合物(TMXDI)などの芳香脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。
これらその他のポリイソシアネートは、単独使用または2種類以上併用することができる。
その他のポリイソシアネートを含有する場合の含有割合は、ポリイソシアネート成分の総量に対して、例えば、50質量%以下、好ましくは、30質量%以下、より好ましくは、20質量%以下である。
ポリイソシアネート成分は、脱型性の観点から、好ましくは、その他のポリイソシアネートを含有せず、高対称性ポリイソシアネートからなり、より好ましくは、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンおよび/または4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートからなり、さらに好ましくは、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンまたは4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートからなる。
すなわち、ポリイソシアネート成分として、脱型性の観点から、さらに好ましくは、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの単独使用、または、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートの単独使用が挙げられ、とりわけ好ましくは、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの単独使用が挙げられる。
ポリオール成分は、分子中に水酸基を2つ以上含有する化合物(以下、ポリオールと称する場合がある。)からなる成分である。
なお、以下において、数平均分子量400以上のポリオールを、高分子量ポリオールと称する。また、数平均分子量400未満のポリオールを、低分子量ポリオールと称する。
数平均分子量は、例えば、GPC法による測定や、水酸基価および処方(平均官能基数)により算出される。好ましくは、水酸基価および処方(平均官能基数)により算出される(以下同様)。
なお、水酸基価は、JIS K 1557-1(2007年)の記載に準拠して測定される。
ポリオール成分は、必須成分として、高分子量ポリオールを含んでおり、より具体的には、数平均分子量600以上1200以下のポリカーボネートポリオールと、数平均分子量600以上1200以下のポリエステルポリオールとを含んでいる。
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、低分子量ポリオールを開始剤とするエチレンカーボネートまたはフェニルカーボネートの開環重合物などの結晶性ポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。なお、結晶性とは、25℃で固状であることを示す。
低分子量ポリオールとしては、例えば、分子中に水酸基を2つ以上有し、分子量50以上400未満の化合物(単量体)が挙げられる。具体的には、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブチレングリコール(1,4-ブタンジオール、1,4-BD)、1,3-ブチレングリコール、1,2-ブチレングリコールなどのC2~4アルカンジオール、例えば、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,2,2-トリメチルペンタンジオール、3,3-ジメチロールヘプタン、アルカン(C7~20)ジオール、1,3-または1,4-シクロヘキサンジメタノールおよびそれらの混合物、1,3-または1,4-シクロヘキサンジオールおよびそれらの混合物、1,4-ジヒドロキシ-2-ブテン、2,6-ジメチル-1-オクテン-3,8-ジオール、ビスフェノールAおよびその水添物、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2-ベンゼンジオール、1,3-ベンゼンジオール、1,4-ベンゼンジオールなどの2価アルコール、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリイソプロパノールアミンなどの3価アルコール、例えば、テトラメチロールメタン(ペンタエリスリトール)、ジグリセリンなどの4価アルコール、例えば、キシリトールなどの5価アルコール、例えば、ソルビトール、マンニトール、アリトール、イジトール、ダルシトール、アルトリトール、イノシトール、ジペンタエリスリトールなどの6価アルコール、例えば、ペルセイトールなどの7価アルコール、例えば、ショ糖などの8価アルコールなどの多価アルコールなどが挙げられる。
また、低分子量ポリオールとしては、上記の多価アルコールを開始剤として、炭素数2~3のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド)を、上記分子量となるように付加反応させたポリオキシアルキレンポリオール(ランダムおよび/またはブロック共重合体を含む。)なども挙げられる。
これら低分子量ポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
低分子量ポリオールとして、上記した開環重合の開始剤の用途において好ましくは、2価アルコールが挙げられる。
なお、低分子量ポリオールの分子量は、例えば、50以上、好ましくは、70以上であり、400未満、好ましくは、300以下である。
また、ポリカーボネートポリオールとしては、上記の開環重合物の他、例えば、その開環重合物と低分子量ポリオールとを共重合した非晶性ポリカーボネートポリオールも挙げられる。なお、非晶性とは、25℃で液状であることを示す。
これらポリカーボネートポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
ポリカーボネートポリオールの数平均分子量は、脱型性の観点から、600以上、好ましくは、700以上、より好ましくは、800以上、さらに好ましくは、900以上であり、湿熱耐ブルーム性の観点から、1200以下、好ましくは、1100以下、より好ましくは、1000以下である。
なお、2種類以上のポリカーボネートポリオールを併用することにより、それらポリカーボネートポリオールの全体としての数平均分子量を、上記の範囲に調整することもできる。このような場合、ポリカーボネートポリオールの全体としての数平均分子量が上記範囲(600~1200)であれば、併用されるポリカーボネートポリオールは、それぞれ、数平均分子量が上記下限(600)未満のポリカーボネートポリオールであってもよく、数平均分子量が上記上限(1200)を超過するポリカーボネートポリオールであってもよい。
2種類以上のポリカーボネートポリオールが併用される場合、ポリカーボネートポリオールの全体としての数平均分子量は、併用される各ポリカーボネートポリオールのモル割合(%)に対して各ポリカーボネートポリオールの数平均分子量を乗じた値の総和であり、公知の方法で算出される。
また、ポリカーボネートポリオールの平均水酸基数は、例えば、2以上であり、例えば、4以下、好ましくは、3以下であり、とりわけ好ましくは、2である。
なお、2種類以上のポリカーボネートポリオールを併用することにより、それらポリカーボネートポリオールの全体としての平均水酸基数を、上記の範囲に調整することもできる。このような場合、ポリカーボネートポリオールの全体としての平均水酸基数が上記範囲であれば、併用されるポリカーボネートポリオールは、それぞれ、平均水酸基数が上記下限未満のポリカーボネートポリオールであってもよく、平均水酸基数が上記上限を超過するポリカーボネートポリオールであってもよい。
2種類以上のポリカーボネートポリオールが併用される場合、ポリカーボネートポリオールの全体としての平均水酸基数は、併用される各ポリカーボネートポリオールのモル割合(%)に対して各ポリカーボネートポリオールの平均水酸基数を乗じた値の総和であり、公知の方法で算出される。
ポリエステルポリオールとしては、例えば、低分子量ポリオールと多塩基酸とを、公知の条件下、反応させて得られる重縮合物が挙げられる。
低分子量ポリオールとしては、上記した低分子量ポリオール(例えば、2~8価アルコール)が挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用することができる。
低分子量ポリオールとして、好ましくは、2価アルコール、より好ましくは、1,4-ブチレングリコール(1,4-ブタンジオール、1,4-BD)が挙げられる。
多塩基酸としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、グルタール酸、アジピン酸、1,1-ジメチル-1,3-ジカルボキシプロパン、3-メチル-3-エチルグルタール酸、アゼライン酸、セバシン酸などの飽和脂肪族ジカルボン酸、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などの不飽和脂肪族ジカルボン酸、例えば、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トルエンジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸、例えば、ヘキサヒドロフタル酸などの脂環族ジカルボン酸、例えば、ダイマー酸、水添ダイマー酸、ヘット酸などのその他のカルボン酸、および、それらカルボン酸から誘導される酸無水物、例えば、無水シュウ酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水2-アルキル(C12~C18)コハク酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水トリメリット酸、さらには、これらのカルボン酸などから誘導される酸ハライド、例えば、シュウ酸ジクロライド、アジピン酸ジクロライド、セバシン酸ジクロライドなどが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用することができる。
多塩基酸として、好ましくは、飽和脂肪族ジカルボン酸、より好ましくは、アジピン酸が挙げられる。
また、ポリエステルポリオールとして、例えば、植物由来のポリエステルポリオール、具体的には、上記した低分子量ポリオールを開始剤として、ヒドロキシル基含有植物油脂肪酸(例えば、リシノレイン酸を含有するひまし油脂肪酸、12-ヒドロキシステアリン酸を含有する水添ひまし油脂肪酸など)などのヒドロキシカルボン酸を、公知の条件下、縮合反応させて得られる植物油ベースポリエステルポリオールなどが挙げられる。
また、ポリエステルポリオールとして、例えば、ラクトンベースポリエステルポリオールも挙げられる。ラクトンベースポリエステルポリオールは、例えば、上記した低分子量ポリオール(好ましくは、2価アルコール)を開始剤として、例えば、ε-カプロラクトン、γ-バレロラクトンなどのラクトン類や、例えば、L-ラクチド、D-ラクチドなどのラクチド類などを開環重合することにより得ることができる。
ラクトンベースポリエステルポリオールとして、より具体的には、上記した低分子量ポリオール(好ましくは、2価アルコール)を開始剤として、ε-カプロラクトンを開環重合したポリカプロラクトンポリオール、例えば、上記した低分子量ポリオール(好ましくは、2価アルコール)を開始剤として、γ-バレロラクトンを開環重合したポリバレロラクトンポリオールなどが挙げられ、さらには、それらに上記2価アルコールを共重合したものなども挙げられる。
これらポリエステルポリオールは、単独使用または2種類以上併用することができる。
ポリエステルポリオールとして、好ましくは、低分子量ポリオールと多塩基酸との重縮合物の単独使用、または、ラクトンベースポリエステルポリオールの単独使用が挙げられる。また、低分子量ポリオールと多塩基酸との重縮合物として、好ましくは、1,4-ブチレングリコールとアジピン酸との重縮合物(すなわち、ポリブチレンアジペート)が挙げられる。また、ラクトンベースポリエステルポリオールとして、好ましくは、ポリカプロラクトンポリオールが挙げられる。ポリエステルポリオールとして、とりわけ好ましくは、ポリカプロラクトンポリオールが挙げられる。
ポリエステルポリオールの数平均分子量は、脱型性の観点から、600以上、好ましくは、800以上、より好ましくは、900以上、さらに好ましくは、1000以上であり、湿熱耐ブルーム性の観点から、1200以下、好ましくは、1100以下である。
なお、2種類以上のポリエステルポリオールを併用することにより、それらポリエステルポリオールの全体としての数平均分子量を、上記の範囲に調整することもできる。このような場合、ポリエステルポリオールの全体としての数平均分子量が上記範囲(600~1200)であれば、併用される各ポリエステルポリオールは、数平均分子量が上記下限(600)未満のポリエステルポリオールであってもよく、数平均分子量が上記上限(1200)を超過するポリエステルポリオールであってもよい。
2種類以上のポリエステルポリオールが併用される場合、ポリエステルポリオールの全体としての数平均分子量は、併用される各ポリエステルポリオールのモル割合(%)に対して各ポリエステルポリオールの数平均分子量を乗じた値の総和であり、公知の方法で算出される。
また、ポリエステルポリオールの平均水酸基数は、例えば、2以上であり、例えば、4以下、好ましくは、3以下であり、とりわけ好ましくは、2である。
なお、2種類以上のポリエステルポリオールを併用することにより、それらポリエステルポリオールの全体としての平均水酸基数を、上記の範囲に調整することもできる。このような場合、ポリエステルポリオールの全体としての平均水酸基数が上記範囲であれば、併用されるポリエステルポリオールは、それぞれ、平均水酸基数が上記下限未満のポリエステルポリオールであってもよく、平均水酸基数が上記上限を超過するポリエステルポリオールであってもよい。
2種類以上のポリエステルポリオールが併用される場合、ポリエステルポリオールの全体としての平均水酸基数は、併用される各ポリエステルポリオールのモル割合(%)に対して各ポリエステルポリオールの平均水酸基数を乗じた値の総和であり、公知の方法で算出される。
そして、ポリカーボネートポリオールおよびポリエステルポリオールの質量割合は、湿熱耐ブルーム性および脱型性の両立を図る観点から、ポリカーボネートポリオールおよびポリエステルポリオールの総量100質量部に対して、ポリカーボネートポリオールが、3質量部以上、好ましくは、5質量部以上、より好ましくは、10質量部以上、さらに好ましくは、15質量部以上、さらに好ましくは、20質量部以上、さらに好ましくは、25質量部以上であり、40質量部以下、好ましくは、35質量部以下、より好ましくは、30質量部以下である。また、ポリエステルポリオールが、60質量部以上、好ましくは、65質量部以上、より好ましくは、70質量部以上であり、97質量部以下、好ましくは、95質量部以下、より好ましくは、90質量部以下、さらに好ましくは、85質量部以下、さらに好ましくは、80質量部以下、さらに好ましくは、75質量部以下である。
また、ポリオール成分は、必要に応じて、低分子量ポリオールや、例えば、ポリカーボネートポリオールおよびポリエステルポリオールを除く高分子量ポリオール(以下、その他の高分子量ポリオール)を含むことができる。ポリオール成分は、好ましくは、低分子量ポリオールを含有する。
低分子量ポリオールとしては、上記した低分子量ポリオールが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用することができる。低分子量ポリオールとして、好ましくは、2価アルコールが挙げられ、より好ましくは、C2~4アルカンジオールが挙げられ、さらに好ましくは、1,4-ブチレングリコールが挙げられる。
低分子量ポリオールの含有割合は、ポリオール成分の総量に対して、例えば、0質量%以上、好ましくは、5質量%以上、より好ましくは、10質量%以上、さらに好ましくは、15質量%以上であり、例えば、30質量%以下、好ましくは、25質量%以下、より好ましくは、20質量%以下である。
その他の高分子量ポリオールは、水酸基を2つ以上有し、数平均分子量400以上、好ましくは、500以上の有機化合物(重合物)であって、例えば、ポリエーテルポリオール(ポリオキシアルキレン(炭素数2~3)ポリオール、テトラメチレンエーテルポリオールなど)、ポリウレタンポリオール、エポキシポリオール、植物油ポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオール、ビニルモノマー変性ポリオールなどが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用することができる。
その他の高分子量ポリオールの含有割合は、ポリオール成分の総量に対して、例えば、30質量%以下、好ましくは、20質量%以下、より好ましくは、10質量%以下、さらに好ましくは、5質量%以下であり、とりわけ好ましくは、0質量%である。
ポリオール成分は、好ましくは、その他の高分子量ポリオールを含有しない。
つまり、ポリオール成分は、好ましくは、数平均分子量600以上1200以下のポリカーボネートポリオールと、数平均分子量600以上1200以下のポリエステルポリオールと、低分子量ポリオールとからなる。
そして、詳しくは後述するように、上記のポリイソシアネート成分と上記のポリオール成分とを反応させることにより、これらの反応生成物として、熱可塑性ポリウレタン樹脂を得ることができる。
ワックスは、本発明においては、湿熱環境における耐ブルーム性を向上させ、また、脱型性を向上させるために、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物に含有される添加剤である。
ワックスとしては、例えば、オレフィン系ワックス、脂肪酸エステル系ワックス、脂肪酸アミド系ワックスなどが挙げられる。
オレフィン系ワックスとしては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリエチレン・ポリプロピレン共重合体ワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、カルナバワックス、および、これらオレフィン系ワックス(無変性ワックス)の酸変性物(酸変性オレフィンワックス)などが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用することができる。
脂肪酸エステル系ワックスとしては、例えば、高級脂肪族カルボン酸(例えば、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、モンタン酸など)と、上記の低分子量ポリオール(例えば、2~8価アルコール)とのエステル化反応物である脂肪酸エステルなどが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用することができる。
脂肪酸アミド系ワックスとしては、例えば、ステアリルアミド、パルミチルアミド、オレイルアミド、メチレン・ビスステアリン酸アミド、エチレン・ビスステアリン酸アミドなど脂肪酸アマイドが挙げられる。これらは、単独使用または2種類以上併用することができる。
これらワックスは、単独使用または2種類以上併用することができる。
ワックスとして、好ましくは、ポリオレフィン系ワックス、脂肪酸エステル系ワックス、脂肪酸アミド系ワックスが挙げられ、より好ましくは、ポリオレフィン系ワックス、脂肪酸エステル系ワックスが挙げられ、さらに好ましくは、ポリオレフィン系ワックスが挙げられ、さらに好ましくは、無変性ポリオレフィンワックスが挙げられ、とりわけ好ましくは、ポリエチレン・ポリプロピレン共重合体が挙げられる。
換言すれば、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物は、好ましくは、ポリオレフィン系ワックス、脂肪酸エステル系ワックスおよび脂肪酸アミド系ワックスからなる群から選択される少なくとも1種を含む。
また、ワックスは、好ましくは、ポリオレフィン系ワックスを含む。
ポリオレフィン系ワックスの150℃における溶融粘度は、湿熱耐ブルーム性の向上を図る観点から、例えば、1mPa・s以上、好ましくは、5mPa・s以上、より好ましくは、10mPa・s以上、であり、例えば、500mPa・s以下、好ましくは、300mPa・s以上、より好ましくは、100mPa・s以下、さらに好ましくは、50mPa・s以下、とりわけ好ましくは、30mPa・s以下である。
また、ワックスは、好ましくは、脂肪酸エステル系ワックスおよび/または脂肪酸アミド系ワックスを含む。
脂肪酸エステル系ワックスおよび脂肪酸アミド系ワックスの190℃における溶融粘度は、湿熱耐ブルーム性の向上を図る観点から、例えば、1mPa・s以上、好ましくは、5mPa・s以上、より好ましくは、10mPa・s以上、であり、例えば、500mPa・s以下、好ましくは、300mPa・s以上、より好ましくは、100mPa・s以下、さらに好ましくは、50mPa・s以下、とりわけ好ましくは、30mPa・s以下である。
なお、ワックスの溶融粘度は、後述する実施例に準拠して、コーンプレート粘度計により測定される。
ワックスの含有割合は、湿熱耐ブルーム性および脱型性の観点から、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との総量(つまり、熱可塑性ポリウレタン樹脂)100質量部に対して、例えば、0.001質量部(phr)以上、好ましくは、0.005質量部(phr)以上、より好ましくは、0.01質量部(phr)以上、さらに好ましくは、0.02質量部(phr)以上、さらに好ましくは、0.03質量部(phr)以上、とりわけ好ましくは、0.05質量部(phr)以上であり、例えば、0.5質量部(phr)以下、好ましくは、0.15質量部(phr)以下、より好ましくは、0.10質量部(phr)以下、さらに好ましくは、0.08質量部(phr)以下、とりわけ好ましくは、0.07質量部(phr)以下である。
湿熱耐ブルーム性と、脱型性との両立を図る観点から、ワックスは、とりわけ好ましくは、ポリオレフィン系ワックス、脂肪酸エステル系ワックスおよび脂肪酸アミド系ワックスからなる群から選択される2種以上を含む。すなわち、とりわけ好ましくは、2種類以上のワックスが、併用される。
このような場合、好ましくは、ポリオレフィン系ワックスと、脂肪酸エステル系ワックスおよび/または脂肪酸アミド系ワックスとが併用され、より好ましくは、ポリオレフィン系ワックスと脂肪酸アミド系ワックスとが併用され、とりわけ好ましくは、無変性のポリオレフィン系ワックスと、脂肪酸アミド系ワックスとが併用される。
ポリオレフィン系ワックスと、脂肪酸エステル系ワックスおよび/または脂肪酸アミド系ワックスとが併用される場合、それらの総量100質量部に対して、ポリオレフィン系ワックスが、例えば、50質量部以上、好ましくは、55質量部以上、より好ましくは、60質量部以上、さらに好ましくは、70質量部以上であり、例えば、95質量部以下、好ましくは、90質量部以下、より好ましくは、85質量部以下、さらに好ましくは、80質量部以下である。また、脂肪酸エステル系ワックスおよび/または脂肪酸アミド系ワックスが、例えば、5質量部以上、好ましくは、10質量部以上、より好ましくは、15質量部以上、さらに好ましくは、20質量部以上であり、例えば、50質量部以下、好ましくは、45質量部以下、より好ましくは、40質量部以下、さらに好ましくは、30質量部以下である。
これらワックスは、例えば、後述する熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物の製造時(すなわち、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との反応)において、適宜のタイミングで添加される。
より具体的には、ワックスは、後述する熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物の製造において、例えば、反応前のポリイソシアネート成分および/またはポリオール成分に予め添加されていてもよく、また、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との混合の際に同時に添加されてもよく、さらに、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との混合物に添加されてもよい。
好ましくは、ワックスは、反応前のポリオール成分に添加される。
そして、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との反応において、適宜のタイミングでワックスを添加することにより、熱可塑性ポリウレタン樹脂とワックスとを含む熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物が得られる。
上記のポリイソシアネート成分と上記のポリオール成分とを反応させるには、例えば、ワンショット法やプレポリマー法などの公知の方法が採用される。
具体的には、ワンショット法では、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とを、所定割合で配合する。
配合割合は、ポリオール成分中の水酸基に対する、ポリイソシアネート成分中のイソシアネート基の当量比(イソシアネート基/水酸基)として、例えば、0.750以上、好ましくは、0.900以上、より好ましくは、0.950以上、さらに好ましくは、0.960以上、とりわけ好ましくは、0.970以上であり、例えば、1.30以下、好ましくは、1.10以下、より好ましくは、1.00以下、さらに好ましくは、1.00未満、さらに好ましくは、0.999以下、さらに好ましくは、0.995以下、とりわけ好ましくは、0.990以下である。
そして、この方法では、ポリイソシアネート成分とポリオール成分(好ましくは、高分子量ポリオールおよび低分子量ポリオールを含む。)とを、例えば、バルク重合や溶液重合などの重合方法により反応させる。
バルク重合では、例えば、窒素気流下において、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分を、反応温度が、例えば、50℃以上、例えば、250℃以下、好ましくは、200℃以下で、例えば、0.5時間以上、例えば、22時間以下反応させる。
溶液重合では、有機溶剤に、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分を加えて、反応温度が、例えば、50℃以上、例えば、120℃以下、好ましくは、100℃以下で、例えば、0.5時間以上、例えば、15時間以下反応させる。
有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、例えば、アセトニトリルなどのニトリル類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチルなどのアルキルエステル類、例えば、n-ヘキサン、n-ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素類、例えば、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環族炭化水素類、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類、例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、メチルカルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、エチル-3-エトキシプロピオネートなどのグリコールエーテルエステル類、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、例えば、塩化メチル、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、臭化メチル、ヨウ化メチレン、ジクロロエタンなどのハロゲン化脂肪族炭化水素類、例えば、N-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、N,N’-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホニルアミドなどの極性非プロトン類などが挙げられる。
また、上記の重合反応では、必要に応じて、例えば、アミン類や有機金属化合物などの公知のウレタン化触媒を添加することができる。
アミン類としては、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ビス-(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、N-メチルモルホリンなどの3級アミン類、例えば、テトラエチルヒドロキシルアンモニウムなどの4級アンモニウム塩、例えば、イミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾールなどのイミダゾール類などが挙げられる。
有機金属化合物としては、例えば、酢酸錫、オクチル酸錫(オクチル酸スズ)、オレイン酸錫、ラウリル酸錫、ジブチル錫ジアセテート、ジメチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジメルカプチド、ジブチル錫マレエート、ジブチル錫ジネオデカノエート、ジオクチル錫ジメルカプチド、ジオクチル錫ジラウリレート、ジブチル錫ジクロリドなどの有機錫化合物、例えば、オクタン酸鉛、ナフテン酸鉛などの有機鉛化合物、例えば、ナフテン酸ニッケルなどの有機ニッケル化合物、例えば、ナフテン酸コバルトなどの有機コバルト化合物、例えば、オクテン酸銅などの有機銅化合物、例えば、オクタン酸ビスマス(オクチル酸ビスマス)、ネオデカン酸ビスマスなどの有機ビスマス化合物などが挙げられ、好ましくは、オクチル酸スズ、オクチル酸ビスマスが挙げられる。
さらに、ウレタン化触媒として、例えば、炭酸カリウム、酢酸カリウム、オクチル酸カリウムなどのカリウム塩が挙げられる。
これらウレタン化触媒は、単独使用または2種類以上併用することができる。
ウレタン化触媒の添加割合は、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分との総量10000質量部に対して、例えば、0.001質量部以上、好ましくは、0.01質量部以上であり、例えば、1質量部以下、好ましくは、0.5質量部以下である。
なお、上記重合反応においては、未反応のポリイソシアネート成分や、有機溶剤を用いた場合には有機溶剤を、例えば、蒸留や抽出などの公知の除去手段により除去することができる。
また、プレポリマー法では、まず、ポリイソシアネート成分と高分子量ポリオールとを、上記したバルク重合や溶液重合などの重合方法により反応させて、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーを合成する。
配合割合は、高分子量ポリオール中の水酸基に対する、ポリイソシアネート成分中のイソシアネート基の当量比(イソシアネート基/水酸基)として、例えば、2.0以上、好ましくは、2.5以上であり、例えば、20以下、好ましくは、15以下、より好ましくは、10以下、さらに好ましくは、8以下である。
バルク重合では、例えば、窒素気流下において、ポリイソシアネート成分および高分子量ポリオールを、反応温度が、例えば、50℃以上、例えば、250℃以下、好ましくは、200℃以下で、例えば、0.5時間以上、例えば、15時間以下反応させる。
溶液重合では、有機溶剤に、ポリイソシアネート成分および高分子量ポリオールを加えて、反応温度が、例えば、50℃以上、例えば、120℃以下、好ましくは、100℃以下で、例えば、0.5時間以上、例えば、15時間以下反応させる。
次いで、この方法では、上記により得られたイソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーと、鎖伸長剤としての低分子量ポリオールとを反応させて、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との反応生成物を得る(鎖伸長工程)。
配合割合は、低分子量ポリオール中の水酸基に対する、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマー中のイソシアネート基の当量比(イソシアネート基/水酸基)として、例えば、0.750以上、好ましくは、0.900以上、より好ましくは、0.950以上、さらに好ましくは、0.960以上、とりわけ好ましくは、0.970以上であり、例えば、1.30以下、好ましくは、1.10以下、より好ましくは、1.00以下、さらに好ましくは、1.00未満、さらに好ましくは、0.999以下、さらに好ましくは、0.995以下、とりわけ好ましくは、0.990以下である。
反応温度は、例えば、室温以上、好ましくは、50℃以上、例えば、200℃以下、好ましくは、150℃以下であり、反応時間が、例えば、5分以上、好ましくは、1時間以上、例えば、72時間以下、好ましくは、48時間以下である。
また、上記の重合反応(プレポリマー工程および/または鎖伸長工程)では、必要に応じて、例えば、上記したウレタン化触媒を添加することができる。
また、上記重合反応においては、未反応のポリイソシアネート成分や、有機溶剤を用いた場合には有機溶剤を、例えば、蒸留や抽出などの公知の除去手段により除去することができる。
そして、上記のようにポリイソシアネート成分およびポリオール成分を反応させることにより、反応生成物として、熱可塑性ポリウレタン樹脂が得られる。
さらに、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分を、ワックスの存在下で反応させることにより、熱可塑性ポリウレタン樹脂とワックスとを含む熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物が得られる。
得られた熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物は、必要に応じて、熱処理される。
熱処理では、上記の反応で得られた熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を、所定の熱処理温度で、所定の熱処理期間静置することにより熱処理した後、必要により乾燥させる。
熱処理温度としては、例えば、50℃以上、好ましくは、60℃以上、より好ましくは、70℃以上であり、例えば、100℃以下、好ましくは、90℃以下である。
熱処理温度が上記範囲であれば、成形安定性(脱型性)、湿熱耐ブルーム性および耐変色性を兼ね備えることができる。
熱処理期間としては、例えば、3日以上、好ましくは、4日以上、より好ましくは、5日以上、さらに好ましくは、6日以上であり、例えば、10日以下、好ましくは、9日以下、より好ましくは、8日以下である。
熱処理期間が上記範囲であれば、成形安定性(脱型性)、湿熱耐ブルーム性および耐変色性を兼ね備えることができる。
これにより、熱処理された熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を得ることができる。
なお、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物には、必要に応じて、ワックスを除く添加剤(以下、その他の添加剤)を添加することができる。その他の添加剤としては、例えば、酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、耐光安定剤、加水分解防止剤(カルボジイミド化合物など)、さらには、可塑剤、ブロッキング防止剤、離型剤、顔料、染料(ブルーイング剤など)、滑剤(脂肪酸アマイド系滑剤など)、フィラー、防錆剤、充填剤などが挙げられる。これら添加剤は、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物の原料であるポリイソシアネート成分および/またはポリオール成分に予め添加してもよく、また、これらポリイソシアネート成分およびポリオール成分の混合時に添加してもよく、さらに、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分の混合物に添加してもよい。
酸化防止剤としては、特に制限されず、公知の酸化防止剤(例えば、BASFジャパン製カタログに記載)が挙げられ、より具体的には、例えば、フェノール系酸化防止剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤などが挙げられる。
耐熱安定剤としては、特に制限されず、公知の耐熱安定剤(例えば、BASFジャパン製カタログに記載)が挙げられ、より具体的には、例えば、リン系加工熱安定剤、ラクトン系加工熱安定剤、イオウ系加工熱安定剤などが挙げられる。
紫外線吸収剤としては、特に制限されず、公知の紫外線吸収剤(例えば、BASFジャパン製カタログに記載)が挙げられ、より具体的には、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤などが挙げられる。
耐光安定剤としては、特に制限されず、公知の耐光安定剤(例えば、ADEKA製カタログに記載)が挙げられ、より具体的には、例えば、ベンゾエート系光安定剤、ヒンダードアミン系光安定剤などが挙げられる。
これら添加剤は、それぞれ熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物に対して、例えば、0.001質量%以上、好ましくは、0.01質量%以上、例えば、3.0質量%以下、好ましくは、2.0質量%以下となる割合で、添加される。
そして、このような熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物は、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分の反応生成物(熱可塑性ポリウレタン樹脂)と、ワックスとを含有し、ポリイソシアネート成分が、高対照性ポリイソシアネートを含み、ポリオール成分が、所定分子量のポリカーボネートポリオールと、所定分子量のポリエステルポリオールとを含んでいる。さらに、上記の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物では、ポリエステルポリオールの割合が、ポリカーボネートポリオールの割合に対して過剰となるように調整されている。そのため、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物は、湿熱環境における耐ブルーム性、および、脱型性に優れる。
すなわち、ポリイソシアネート成分が高対称性ポリイソシアネートを含有することにより、熱可塑性ポリウレタン樹脂の結晶性が高くなる。そのため、例えば、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物の射出成型における生産性が向上する傾向がある。
しかし、このような場合には、結晶性が高くなることによって、得られる成形品にブルームが発生しやすいことが見出された。また、ブルームは、従来、成形品に含まれるワックスによっても、惹起されていた。
これに対して、本発明では、ポリイソシアネート成分が上記の特定構造のポリイソシアネートを含有している場合において、ポリオール成分が所定分子量のポリカーボネートポリオールと、所定分子量のポリエステルポリオールとを上記の特定の割合で含み、かつ、ワックスが添加されることによって、ブルームの発生を抑制できることが、見出された。
さらに、本発明において、ポリオール成分が低分子量ポリオールを含有していれば、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物の機械物性の向上を図ることができる。
すなわち、ポリオール成分が低分子量ポリオールを含有していれば、ポリイソシアネート成分およびポリオール成分の反応生成物(熱可塑性ポリウレタン樹脂)は、ポリイソシアネート成分および低分子量ポリオールの反応により形成されるハードセグメントと、ポリイソシアネート成分および高分子量ポリオールの反応により形成されるソフトセグメントとを含有する。
このようなハードセグメントの含有割合(ハードセグメント濃度)を調整することにより、熱可塑性ポリウレタン樹脂の機械物性の向上を図ることができる。
熱可塑性ポリウレタン樹脂のハードセグメント濃度は、機械物性の観点から、例えば、3質量%以上、好ましくは、5質量%以上、より好ましくは、8質量%以上であり、例えば、55質量%以下、好ましくは、50質量%以下、より好ましくは、45質量%以下、さらに好ましくは、40質量%以下である。
なお、ハードセグメント濃度は、公知の方法で算出することができる。例えば、プレポリマー法が採用される場合には、ハードセグメント濃度は、各成分の配合処方(仕込)から次式により算出される。
[鎖伸長剤(g)+(鎖伸長剤(g)/鎖伸長剤の分子量(g/mol))×ポリイソシアネート成分の平均分子量(g/mol)]÷(ポリイソシアネート成分(g)+ポリオール成分(g))×100
また、熱可塑性ポリウレタン樹脂のウレタン基濃度は、例えば、0.1mmol/g以上、好ましくは、1mmol/g以上であり、例えば、20mmol/g以下、好ましくは、10mmol/g以下である。
なお、ウレタン基濃度は、原料成分の仕込み比から、公知の方法で算出することができる。
また、耐ブルーム性および脱型性の観点から、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物の粘度が2000Pa・sとなる温度は、例えば、170℃以上、好ましくは、180℃以上、より好ましくは、185℃以上、さらに好ましくは、190℃以上、とりわけ好ましくは、195℃以上であり、例えば、250℃以下、好ましくは、230℃以下、より好ましくは、225℃以下、さらに好ましくは、220℃以下、とりわけ好ましくは、210℃以下である。
なお、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物の粘度は、後述する実施例に準拠して、高化式フローテスターにより測定される。
また、本発明は、上記した熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を含む成形品を含んでいる。成形品は、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物から成形される。
成形品は、例えば、上記の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を、公知の成形方法、例えば、特定の金型を用いた熱圧縮成形および射出成形や、シート巻き取り装置を用いた押出成形、例えば、溶融紡糸成形などの熱成形加工方法により、例えば、ペレット状、板状、繊維状、ストランド状、フィルム状、シート状、パイプ状、中空状、箱状などの各種形状に成形することにより、得ることができる。
より具体的には、例えば、上記の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を、例えば、ペレット状に成形することができ、さらに、ペレット状の熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を、例えば、押出成形、射出成形などの公知の成形方法で成形することにより、任意の形状の成形品を得ることができる。
また、必要に応じて、得られた成形品を、熱処理(アニール)することもできる。
熱処理温度は、例えば、50℃以上、好ましくは、60℃以上、より好ましくは、70℃以上であり、例えば、100℃以下、好ましくは、90℃以下である。
熱処理時間は、例えば、1時間以上、好ましくは、12時間以上であり、例えば、7日以下、好ましくは、3日以下である。
また、得られる成形品を、必要により、室温で1~10日養生することもできる。
そして、得られる成形品は、上記した熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を含むため、湿熱環境における耐ブルーム性、および、脱型性に優れる。
なお、上記した説明では、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物およびその成形品を例示したが、本発明のポリウレタン樹脂組成物およびその成形品は、例えば、熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物およびその成形品であってもよい。
熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物の製造では、例えば、上記のポリイソシアネート成分およびポリオール成分と、公知の架橋性ポリオール(3価以上の低分子量ポリオール)や芳香族ジアミンなどとを反応させ、例えば、注型成形し、必要により熱処理する。これにより、熱硬化性ポリウレタン樹脂が得られる。
また、熱硬化性ポリウレタン樹脂の製造において、適宜のタイミングでワックスを添加することにより、熱硬化性ポリウレタン樹脂とワックスとを含む熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物が得られる。
なお、本発明のポリウレタン樹脂組成物が、熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物である場合、上記した説明における熱可塑性ポリウレタン樹脂は、熱硬化性ポリウレタン樹脂として言い換えられ、また、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物は、熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物として言い換えられる。
そして、このような熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物、および、熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物からなる成形品も、優れた湿熱耐ブルーム性および脱型性を兼ね備える。
そのため、熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物からなる成形品も、上記の各種物性が要求される分野において好適に用いることができ、とりわけ、スマートデバイスのカバーとして、好適に用いることができる。
より具体的には、スマートデバイスは、多機能型の情報処理端末であり、例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ(タブレットPC)、スレートコンピュータ(スレートPC)などが挙げられる。
このようなスマートデバイスは、通常、樹脂製のカバーを着脱可能に形成されており、また、そのようなカバーには、成形安定性(脱型性)および湿熱耐ブルーム性(さらに、必要により耐変色性)が要求される。そのため、上記のポリウレタン樹脂組成物の成形品が、スマートデバイスのカバーとして、好適に用いられる。
また、成形品は、上記の用途の他、工業的に広範に使用可能であり、具体的には、例えば、透明性硬質プラスチック、コーティング材料、粘着剤、接着剤、防水材、ポッティング剤、インク、バインダー、フィルム(例えば、ペイントプロテクションフィルム、チッピングフィルムなどのフィルム)、シート、バンド(例えば、時計バンドなどのバンド、例えば、自動車用伝動ベルト、各種産業用搬送ベルト(コンベアベルト)などのベルト)、チューブ(例えば、医療用チューブ、カテーテルなどの部品の他、エアーチューブ、油圧チューブ、電線チューブなどのチューブ、例えば、消防ホースなどのホース)、ブレード、スピーカー、センサー類、高輝度用LED封止剤、有機EL部材、太陽光発電部材、ロボット部材、アンドロイド部材、ウェアラブル部材、衣料用品、衛生用品、化粧用品、食品包装部材、スポーツ用品、レジャー用品、医療用品、介護用品、住宅用部材、音響部材、照明部材、シャンデリア、外灯、シール材、封止材、コルク、パッキン、防振・制震・免震部材、防音部材、日用品、雑貨、クッション、寝具、応力吸収材、応力緩和材、自動車の内外装部品、鉄道部材、航空機部材、光学部材、OA機器用部材、雑貨表面保護部材、半導体封止材、自己修復材料、健康器具、メガネレンズ、玩具、ケーブルシース、ワイヤーハーネス、電気通信ケーブル、自動車配線、コンピューター配線、カールコードなど工業用品、シート、フィルムなどの介護用品、スポーツ用品、レジャー用品、各種雑貨、防振・免振材料、衝撃吸収材、光学材料、導光フィルムなどのフィルム、自動車部品、表面保護シート、化粧シート、転写シート、半導体保護テープなどのテープ部材、ゴルフボール部材、テニスラケット用ストリング、農業用フィルム、壁紙、防曇付与剤、不織布、マットレスやソファーなどの家具用品、ブラジャーや肩パッドなどの衣料用品、紙おむつ、ナプキン、メディカルテープの緩衝材などの医療用品、化粧品、洗顔パフや枕などのサニタリー用品、靴底(アウトソール)、ミッドソール、カバー材などの靴用品、さらには、車両用のパッドやクッションなどの体圧分散用品、ドアトリム、インスツルメントパネル、ギアノブなどの手で触れる部材、電気冷蔵庫や建築物の断熱材、ショックアブソーバーなどの衝撃吸収材、充填材、車両のハンドル、自動車内装部材、自動車外装部材などの車両用品、化学機械研磨(CMP)パッドなどの半導体製造用品などにおいて、好適に用いられる。
さらには、上記の成形品は、被覆材(フィルム、シート、ベルト、ワイヤー、電線、金属製の回転機器、ホイール、ドリルなどの被覆材)、糸や繊維(チューブ、タイツ、スパッツ、スポーツウエア、水着などに用いられる糸や複合繊維)、押出成形用途(テニス、バトミントンなどのガットおよびその収束材などの押出成形用途)、マイクロペレット化などによるパウダー形状でのスラッシュ成形品、人造皮革、表皮、シート、被覆ロール(鉄鋼などの被覆ロール)、シーラント、ローラー、ギアー、ボール、バットのカバーあるいはコア材(ゴルフボール、バスケットボール、テニスボール、バレーボール、ソフトボール、バットなどのカバーあるいはコア材(これらはポリウレタン樹脂組成物を発泡成形した形態であってもよい。))、マット、スキー用品、ブーツ、テニス用品、グリップ(ゴルフクラブや二輪車などのグリップ)、ラックブーツ、ワイパー、シートクッション部材、介護製品のフィルム、3Dプリンター成形品、繊維強化材料(炭素繊維、リグニン、ケナフ、ナノセルロースファイバー、ガラス繊維などの繊維の強化材料)、安全ゴーグル、サングラス、メガネフレーム、スキーゴーグル、水泳ゴーグル、コンタクトレンズ、ガスアシストの発泡成形品、ショックアブソーバー、CMP研磨パッド、ダンバー、ベアリング、ダストカバー、切削バルブ、チッピングロール、高速回転ローラー、タイヤ、時計、ウエアブルバンドなど、繰返し伸縮、圧縮変形などによる回復性や耐摩耗が要求される用途において、好適に使用される。
次に、本発明を、製造例、合成例、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、これらによって限定されるものではない。なお、「部」および「%」は、特に言及がない限り、質量基準である。また、以下の記載において用いられる配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。
1) 原料
<ポリイソシアネート成分(a)>
1,4-HXDI:国際公開WO2019/069802号公報の製造例3に記載の方法で合成した1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、トランス体86モル%
1,3-HXDI:1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、商品名;タケネート600、三井化学社製
4,4’-MDI:4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、商品名;コスモネートPH、三井化学SKC社製
IPDI:イソホロンジイソシアネート、三井化学社製
<ポリオール成分(b)>
・ポリカーボネートポリオール(b1)
(b1-1)PCD#500(数平均分子量500):ポリカーボネートポリオール、商品名;ETERNACOL UH-50、水酸基価=224.4mgKOH/g、宇部興産社製
(b1-2)PCD#1000(数平均分子量1000):ポリカーボネートポリオール、商品名;ETERNACOL UH-100、水酸基価=112.2mgKOH/g、宇部興産社製
(b1-3)PCD#2000(数平均分子量2000):ポリカーボネートポリオール、商品名;ETERNACOL UH-200、水酸基価=56.1mgKOH/g、宇部興産社製
・ポリカプロラクトンポリオール(b2)
(b2-1)PCL#500(数平均分子量500):ポリカプロラクトンポリオール、商品名;PLACCEL205U、水酸基価=224.4mgKOH/g、ダイセル社製
(b2-2)PCL#800(数平均分子量800):ポリカプロラクトンポリオール、商品名;PLACCEL208、水酸基価=140.3mgKOH/g、ダイセル社製
(b2-3)PCL#1000(数平均分子量1000):ポリカプロラクトンポリオール、商品名;PLACCEL210N、水酸基価=112.2mgKOH/g、ダイセル社製
(b2-4)PCL#2000(数平均分子量2000):ポリカプロラクトンポリオール、商品名;PLACCEL220N、水酸基価=56.1mgKOH/g、ダイセル社製
・ポリブチレンアジペート(b3)
(b3-1)PBA#500(数平均分子量500):製造例1に記載の方法で合成したポリブチレンアジペート、水酸基価=224.4mgKOH/g
(b3-2)PBA#600(数平均分子量600):製造例2に記載の方法で合成したポリブチレンアジペート、水酸基価=187.0mgKOH/g
(b3-3)PBA#1000(数平均分子量1000):ポリブチレンアジペート、商品名;タケラックU-2410、水酸基価=112.2mgKOH/g、三井化学社製
(b3-4)PBA#1200(数平均分子量1200):製造例3に記載の方法で合成したポリブチレンアジペート、水酸基価=93.5mgKOH/g
(b3-5)PBA#1500(数平均分子量1500):製造例4に記載の方法で合成したポリブチレンアジペート、水酸基価=74.8mgKOH/g
・ポリテトラメチレンエーテルグリコール(b4)
(b4-1)PTG#1000(数平均分子量1000):ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)、商品名;PTG1000、水酸基価=112.2mgKOH/g、保土ヶ谷化学社製
<低分子量ポリオール(b’)>
(b’-1)1,4-BD:1,4-ブタンジオール、三菱化学社製
<ワックス(c)>
(c-1)オレフィンワックス1:後述の合成例1に記載の方法で合成したポリエチレン・ポリプロピレン共重合ワックス、溶融粘度(150℃)11mPa・s
(c-2)オレフィンワックス2:後述の合成例2に記載の方法で合成したポリエチレン・ポリプロピレン共重合ワックス、溶融粘度(150℃)79mPa・s
(c-3)オレフィンワックス3:後述の合成例3に記載の方法で合成したポリエチレン・ポリプロピレン共重合ワックス、溶融粘度(150℃)285mPa・s
(c-4)酸変性オレフィンワックス:後述の合成例4に記載の方法で合成したポリエチレン・ポリプロピレン共重合ワックスの無水マレイン酸変性物、溶融粘度(150℃)86mPa・s
(c-5)脂肪酸エステル:脂肪酸エステル系ワックス、商品名リコルブWE4(モンタン酸エステル)、クラリアントジャパン社製、溶融粘度(190℃)16mPa・s
(c-6)脂肪酸アマイド1:脂肪酸アミド系ワックス、商品名ライトアマイドWH510K、共栄社化学社製、溶融粘度(190℃)14mPa・s
(c-7)脂肪酸アマイド2:脂肪酸アミド系ワックス、商品名カオーワックスEB-P(エチレン・ビスステアリン酸アミド)、花王ケミカル社製、溶融粘度(190℃)3mPa・s
(c-8)脂肪酸アマイド3:脂肪酸アミド系ワックス、商品名AMX-6091、共栄社化学製、溶融粘度(190℃)55mPa・s
<ウレタン化触媒>
スズ系触媒:オクチル酸スズ(II)、商品名;スタノクト、エーピーアイコーポレーション社製
<触媒希釈剤>
ジイソノニルアジペート:商品名:DINA、大八化学工業社製
<安定剤>
酸化防止剤:ヒンダードフェノール化合物、商品名;イルガノックス245、BASFジャパン社製
紫外線吸収剤:ベンゾトリアゾール化合物、商品名;チヌビン234、BASFジャパン社製
耐光安定剤:ヒンダードアミン化合物、商品名;LA-72、ADEKA社製
加水分解防止剤:カルボジイミド化合物、商品名;スタバクゾールI-LF、ランクセス社製
<染料>
アントラキノン系ブルーイング剤:商品名;Plast Blue8514、有本化学工業社製
2)測定方法
(1)数平均分子量
以下の式に従い、水酸基価および平均官能基数に基づいて、数平均分子量を算出した。なお、平均官能基数は、原料処方から算出した。また、水酸基価は、JIS K 1557-1(2007年)の記載に準拠して測定した。
数平均分子量=56100×平均官能基数/平均水酸基価
(2)粘度
ワックスを150℃または190℃に加熱して溶融させ、その粘度を以下の方法で測定した。
すなわち、東亜工業社製のコーンプレート粘度計(型番CV-1S)を用いて、150℃または190℃における溶融粘度を測定した。
なお、測定においては、10ポアズコーンを使用し、粘度計回転数は、750rpmとした。
(3)ハードセグメント濃度
ハードセグメント濃度は、各成分の配合処方(仕込)から次式により算出した。
[鎖伸長剤(g)+(鎖伸長剤(g)/鎖伸長剤の分子量(g/mol))×ポリイソシアネート成分の平均分子量(g/mol)]÷(ポリイソシアネート成分(g)+ポリオール成分(g))×100
3)ポリブチレンアジペートの製造
製造例1
アジピン酸2992g(20.5モル)および1,4-ブタンジオール2815g(31.2モル)を、温度計、撹拌装置、リービッヒ冷却器を備えた4つ口フラスコに仕込み、180℃まで昇温し、窒素気流下にて、重縮合反応を進めながら、220℃まで昇温した。酸価が15mgKOH/gになった時点で、触媒として、スタノクトを添加して、酸価が1mgKOH/g未満に到達するまで、同温度で重縮合反応を継続した。その後、冷却して、数平均分子量500のポリブチレンアジペートを得た。
製造例2
アジピン酸3101g(21.2モル)および1,4-ブタンジオール2743g(30.4モル)を12時間反応させた以外は、製造例1と同じ方法で、数平均分子量600のポリブチレンアジペートを得た。
製造例3
アジピン酸3375g(23.1モル)および1,4-ブタンジオール2567g(28.5モル)を16時間反応させた以外は、製造例1と同じ方法で、数平均分子量1200のポリブチレンアジペートを得た。
製造例4
アジピン酸3430g(23.5モル)および1,4-ブタンジオール2536g(28.1モル)を18時間反応させた以外は、製造例1と同じ方法で、数平均分子量1500のポリブチレンアジペートを得た。
4)ワックスの合成
合成例1(オレフィンワックス1の合成)
特開2017-78100号公報の製造例1に記載の方法で、エチレン・プロピレン共重合体を得た。これを、オレフィンワックス1とした。
合成例2(オレフィンワックス2の合成)
特開2017-78100号公報の製造例1において、水素の装入量を18kg/cm(ゲージ圧)に変えたこと以外は、特開2017-78100号公報の製造例1と同様にして、エチレン・プロピレン共重合体を得た。これを、オレフィンワックス2とした。
合成例3(オレフィンワックス3の合成)
特開2017-78100号公報の製造例1において、ヘキサンの挿入量を885ml、プロピレンの挿入量を115ml、水素の装入量を15kg/cm(ゲージ圧)に変えたこと以外は、特開2017-78100号公報の製造例1と同様にして、エチレン・プロピレン共重合体を得た 。これを、オレフィンワックス3とした。
合成例4(酸変性オレフィンワックスの合成)
特開2017-78100号公報の製造例1のエチレン・プロピレン共重合体500gをガラス製反応器に仕込み、窒素雰囲気下160℃にて溶融した。
次いで、無水マレイン酸30gおよびジ-t-ブチルペルオキシド(DTBPO)3gを、上記反応器(温度160℃)に5時間かけて連続供給した。
その後、さらに1時間加熱反応させた後、溶融状態のまま10mmHg真空中で0.5時間脱気処理して揮発分を除去し、その後冷却し、エチレン・プロピレン共重合体の酸変性物を得た。これを、酸変性オレフィンワックスとした。
5)ポリウレタン樹脂組成物および成形品の製造
実施例1
(1)ポリウレタン樹脂組成物の製造
表1に記載の割合で、予め80℃に温調した高分子量ポリオール(ポリカーボネートポリオールおよびポリエステルポリオール)を計量した。
次いで、ポリエステルポリオール100質量部に対して0.1質量部となる割合で、高分子量ポリオールにスタバクゾールI-LF(商品名、加水分解防止剤、ランクセス社製)を添加した。
次いで、得られた混合物を、窒素雰囲気下、80℃の油浴中で、高速撹拌ディスパー(500~1500rpm)により1時間撹拌した。
次いで、高分子量ポリオールに、ワックスおよび添加剤を添加した。
より具体的には、ポリイソシアネート成分とポリオール成分(高分子量ポリオールおよび低分子量ポリオール)との総量100質量部に対してオレフィンワックス1が0.05質量部(phr)となるように、高分子量ポリオールにオレフィンワックス1を添加した。
また、ポリイソシアネート成分とポリオール成分(高分子量ポリオールおよび低分子量ポリオール)との総量100質量部に対して、イルガノックス245(BASF社製 耐熱安定剤)0.3質量部、チヌビン234(BASF社製 紫外線吸収剤)0.05質量部、アデカスタブLA-72(ADEKA社製 HALS)0.1質量部となるように、高分子量ポリオールに各添加剤を添加した。
さらに、予めDINA(大八化学社製)により0.5質量%に希釈したPlast Blue8514を、ポリウレタン樹脂組成物に対するPlast Blue8514が0.5ppmとなるように、上記の混合物に添加した。
次いで、表1に示す処方で、上記の混合物にポリイソシアネート成分(a)を添加した。
さらに、予めDINA(大八化学社製)により4質量%に希釈したオクチル酸スズ(触媒、商品名:スタノクト、エーピーアイコーポレーション社製)を、ポリウレタン樹脂組成物に対する触媒量が5ppmとなるように、添加した。
次いで、得られた混合物を、80℃の油浴中で、高速撹拌ディスパー(500~1500rpm)により3分間撹拌混合した。
次いで、予め計量して80℃に温調した1,4-BD(低分子量ポリオール)を、混合液に添加し、高速撹拌ディスパーを使用して、500~1500rpmの撹拌下、3~10分間撹拌混合した。
次いで、予め150℃に温調したテフロン(登録商標)製のバットに混合液を流し込み、150℃にて2時間反応させた後、100℃に降温して20時間反応を継続し、ポリウレタン樹脂およびワックスを含むポリウレタン樹脂組成物(一次生成物)を得た。なお、仕込み比から算出されるポリウレタン樹脂のウレタン基濃度を、表1に示す。
・ペレットの製造
バットからポリウレタン樹脂組成物の一次生成物を取り外し、ベールカッターによりサイコロ状に切断し、粉砕機にてサイコロ状の樹脂を粉砕し、粉砕ペレットを得た。次いで、粉砕ペレットを、80℃のオーブン中で7日間熱処理(養生、熟成)し、真空減圧下、23℃で12時間乾燥させた。
その後、得られた粉砕ペレットを、単軸押出機(型式:SZW40-28MG、テクノベル社製)を用いて、スクリュー回転数30rpm、シリンダー温度170~270℃の範囲でストランドを押出し、カットすることによって、ポリウレタン樹脂組成物のペレットを得た。
・成形品の製造
ポリウレタン樹脂組成物のペレットを、予め、真空減圧下、80℃で12時間乾燥させた。次いで、射出成型機(型式:SE-180DU-C510、住友重機械工業社製)を使用して、計量回転数100rpm、バレル温度170~270℃、金型温度20~50℃、射出速度60mm/s、保圧10~90MPaおよび脱型時間20~60秒の条件でペレットを射出成形し、成形品としてのシートを得た。
得られた1mm厚みのシートを、80℃のオーブン中で24時間アニール処理をした。
その後、シートを、室温23℃、相対湿度55%の恒温恒湿条件下にて、7日間養生した。
実施例2~44および比較例1~25
表1~表16に記載の処方に変更した以外は、実施例1と同じ方法で、ポリウレタン樹脂組成物、ペレットおよびシートを製造した。
なお、実施例2および実施例20では、オクチル酸スズ(触媒)を添加しなかった。
また、スタバクゾールI-LF(商品名、加水分解防止剤、ランクセス社製)は、高分子量ポリオールとしてポリエステルポリオールを使用する場合にのみ、添加した。
6)評価
<湿熱環境における耐ブルーム性>
射出成形で得た厚み1mmのシートを、70℃、98%RHの恒温恒湿オーブン中に静置して、シート表面に発生する粉吹き現象までの日数を、以下の評価5~1の5段階で評価した。
評価5:試験10日以内では、粉吹き現象が発生しない。
評価4:試験10日以内に粉吹き現象が発生した。
評価3:試験5日以内に粉吹き現象が発生した。
評価2:試験2日以内に粉吹き現象が発生した。
評価1:試験1日以内に粉吹き現象が発生した。
<脱型性(脱型後のシートの表面評価)>
射出成形時の脱型時間を、実施例1~18および比較例1~12では20秒、実施例19~44および比較例13~25では18秒に統一し、脱型後のシートの表面状態を、以下の評価5~1の5段階で評価した。
評価5:脱型時に金型への貼り付きが無く、表面荒れの全く無い、均一なシートが得られた。
評価4:金型へのシートの貼り付きがあるが、シート表面の剥がし跡は、シート全体の20%未満であった。
評価3:金型へのシートの貼り付きがあり、シート表面の剥がし跡は、シート全体の20%以上、50%未満であった。
評価2:金型へのシートの貼り付きがあり、シート表面の50%以上に剥がし跡が残った。
評価1:金型開放時に、両側の金型にシートが貼り付いており、シートが裂けた。
<耐UV変色性>
厚み1mmのシートから20×60mmのサイズの試験片を切り出して、紫外線蛍光灯が取り付けられたQUVウェザリングテスター(スガ試験機社製、紫外線蛍光灯ウェザーメーターFUV)を使用して、60℃、相対湿度10%、紫外線(波長270~720nm)の照射強度28W/mの条件および50℃、相対湿度95%、紫外線照射なしの条件を4時間ごとに、48時間にわたり、6サイクル繰り返した。試験前後におけるシートのΔb(b値の変化量)を、色差計(東京電色社製、カラーエースMODEL TC-1)を用いて測定した。
<溶融温度>
以下の方法で、ポリウレタン樹脂組成物の粘度が2000Pa・sとなる温度を、測定した。
すなわち、高化式フローテスターCFT-500D(島津製作所製)を用い、ダイ径1.0mm、ダイ長10mmのダイを備えたシリンダー中にポリウレタン樹脂組成物のペレットを装入し、昇温速度25℃/min、荷重20kg/cmで、粘度を測定した。
<透明性>
以下の方法で、成形品の透明性を、測定した。
すなわち、HAZE METER NDH-5000(日本電色工業社製)を用い、射出成形で得た厚み1mmのシートのヘイズを測定した。
Figure 0007280954000001
Figure 0007280954000002
Figure 0007280954000003
Figure 0007280954000004
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Figure 0007280954000015
Figure 0007280954000016
なお、上記発明は、本発明の例示の実施形態として提供したが、これは単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。当該技術分野の当業者によって明らかな本発明の変形例は、後記特許請求の範囲に含まれるものである。
本発明のポリウレタン樹脂組成物および成形品は、例えば、スマートデバイスのカバーなどとして、好適に用いられる。

Claims (12)

  1. ポリイソシアネート成分およびポリオール成分の反応生成物と、ワックスとを含有し、
    前記ポリイソシアネート成分は、高対称性ポリイソシアネートを含有し、
    前記高対称性ポリイソシアネートが、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンまたは4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートを含み、
    前記ポリオール成分は、数平均分子量600以上1200以下のポリカーボネートポリオールと、数平均分子量600以上1200以下のポリエステルポリオールとを含み、
    前記ポリカーボネートポリオールおよび前記ポリエステルポリオールの総量100質量部に対して、前記ポリカーボネートポリオールが3質量部以上40質量部以下であり、前記ポリエステルポリオールが60質量部以上97質量部以下である
    ことを特徴とする、ポリウレタン樹脂組成物。
  2. 前記ポリウレタン樹脂組成物の粘度が2000Pa・sとなる温度が、185℃以上225℃以下である
    ことを特徴とする、請求項1に記載のポリウレタン樹脂組成物。
  3. 前記ポリイソシアネート成分が、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを含む
    ことを特徴とする、請求項1に記載のポリウレタン樹脂組成物。
  4. 前記ポリエステルポリオールが、ポリカプロラクトンポリオールを含む
    ことを特徴とする、請求項1に記載のポリウレタン樹脂組成物。
  5. 前記ポリカーボネートポリオールの数平均分子量が、600以上1000以下であり、
    前記ポリエステルポリオールの数平均分子量が、1000以上1200以下である
    ことを特徴とする、請求項1に記載のポリウレタン樹脂組成物。
  6. 前記ワックスの含有割合が、ポリイソシアネート成分とポリオール成分との総量100質量部に対して、0.005質量部以上0.15質量部以下である
    ことを特徴とする、請求項1に記載のポリウレタン樹脂組成物。
  7. 前記ワックスが、ポリオレフィン系ワックス、脂肪酸エステル系ワックスおよび脂肪酸アミド系ワックスからなる群から選択される少なくとも1種を含む
    ことを特徴とする、請求項1に記載のポリウレタン樹脂組成物。
  8. 前記ワックスが、ポリオレフィン系ワックスを含み、
    前記ポリオレフィン系ワックスの150℃における溶融粘度が10mPa・s以上100mPa・s以下であることを特徴とする、請求項に記載のポリウレタン樹脂組成物。
  9. 前記ワックスが、脂肪酸エステル系ワックスおよび/または脂肪酸アミド系ワックスを含み、
    前記脂肪酸エステル系ワックスおよび前記脂肪酸アミド系ワックスの190℃における溶融粘度が10mPa・s以上100mPa・s以下であることを特徴とする、請求項に記載のポリウレタン樹脂組成物。
  10. 前記ワックスが、ポリオレフィン系ワックス、脂肪酸エステル系ワックスおよび脂肪酸アミド系ワックスからなる群から選択される2種以上を含む
    ことを特徴とする、請求項に記載のポリウレタン樹脂組成物。
  11. 請求項1に記載のポリウレタン樹脂組成物を含む
    ことを特徴とする、成形品。
  12. スマートデバイスのカバーである
    ことを特徴とする、請求項11に記載の成形品。

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