JPH0678414B2 - Polyurethane urea elastic molding method - Google Patents
Polyurethane urea elastic molding methodInfo
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- JPH0678414B2 JPH0678414B2 JP61299922A JP29992286A JPH0678414B2 JP H0678414 B2 JPH0678414 B2 JP H0678414B2 JP 61299922 A JP61299922 A JP 61299922A JP 29992286 A JP29992286 A JP 29992286A JP H0678414 B2 JPH0678414 B2 JP H0678414B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポリウレタンウレア弾性体の成型方法に関す
る。更に詳しくは、ポリテトラメチレングリコール(PT
MG)とジフエニルメタン−4,4′−ジイソシアネート(M
DI)及びエチレンジアミンを原料とし、優れた性質を示
すポリウレタンウレア弾性体を、成型時あるいは成型後
に除去すべき溶剤の無存在下に反応成型する方法に関す
るものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for molding a polyurethane urea elastic body. More specifically, polytetramethylene glycol (PT
MG) and diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (M
DI) and ethylenediamine as raw materials, and a method for reactively molding a polyurethane urea elastic body having excellent properties in the absence of a solvent to be removed during or after molding.
本発明における弾性体の組成は、最高の性能を要求され
るスバンデツクス繊維の用途にもつぱら使われている。
そして通常、その成型方法はジメチルアセトアミドの如
き極性溶剤中で重合して得たポリマーを、そのまま溶解
状態から乾式紡糸などで溶剤を除去して繊維とするもの
である。しかしこの様に溶剤を用いると、これを取除く
必要から細い繊維や薄い膜などに用途が限定されてい
た。The composition of the elastic body in the present invention is widely used for the application of the Svandex fiber that requires the highest performance.
Usually, the molding method is to obtain a polymer by polymerizing it in a polar solvent such as dimethylacetamide and removing the solvent from the dissolved state as it is by dry spinning. However, when such a solvent is used, it is necessary to remove the solvent, so that the application is limited to thin fibers and thin films.
本発明の方法では、取除くべき溶剤がなく、太いフイラ
メントやロープあるいはシートやフイルムや不織布容易
に作ることが出来るので、このような形態で優れた弾性
体性能を有する製品として、例えば、自動車、航空機な
ど軽量化が重要な分のバネやクッション用途や雑品分野
の不織布テープ用途等に、広い利用分野がある。In the method of the present invention, there is no solvent to be removed, and it is possible to easily make thick filaments, ropes or sheets or films and nonwoven fabrics, and as a product having excellent elastic body performance in such a form, for example, automobiles, There are a wide range of fields of use such as springs and cushions for which weight reduction is important for aircraft, and non-woven tapes in miscellaneous items.
本発明における弾性体の組成は、市場に於けるスパンデ
ツクス繊維の殆んどが採用している組成であり、その優
れた性質は証明されている。また、ソフトセグメントを
構成するPTMGは、加水分解にも、かびにも強い。他方、
ポリエステルジオールも知られているが、加水分解され
易く、かびにも弱い。カーボネートジオールも知られて
いるが融点が比較的に高く、弾性体とした時に回復性の
弱いものとなる。ハードセグメントを構成するMDIとジ
アミンについてであるが、MDIについては最も優れた物
性の組成物を与えるジイソシアネートとして定評があ
る。ジアミンについても同様な定評がある。ヒドラジン
やメタキシリレジアミンも知られているが、前者は酸化
され易く、後者は物性がやや不十分である。The composition of the elastic body in the present invention is a composition adopted by most spandex fibers on the market, and its excellent properties have been proved. The soft segment PTMG is also resistant to hydrolysis and mildew. On the other hand,
Polyester diols are also known, but they are easily hydrolyzed and weak against mold. Carbonate diols are also known, but their melting points are relatively high, and when they are made into elastic bodies, their recoverability becomes weak. Regarding the MDI and the diamine constituting the hard segment, the MDI has a good reputation as a diisocyanate that gives a composition having the most excellent physical properties. Diamine has a similar reputation. Hydrazine and metaxylilediamine are also known, but the former are easily oxidized and the latter have somewhat insufficient physical properties.
このように、弾性体の組成は最高の性能を示し、スパン
デツクス繊維の用途にもつばら使われているが、その成
型方法はジメチルアセトアミドの如き極性溶剤中で重合
して得たポリマーを、そのまま溶解状態から乾式紡糸な
どで溶剤を除去して繊維とするものである。このように
従来必ず溶剤を用いている理由は、この弾性体組成が高
温でも融解しない為と、重合反応が非常に速く、原料の
混合が不十分のまま不均質な重合体となるのを防ぐ為で
ある。従つて、かかる弾性体組成のものは従来、必ず溶
剤を用いて成型されていた。In this way, the composition of the elastic body shows the best performance and is widely used for the application of spandex fiber, but the molding method is to dissolve the polymer obtained by polymerizing in a polar solvent such as dimethylacetamide as it is. The fiber is obtained by removing the solvent from the state by dry spinning or the like. As described above, the reason why the solvent is always used is that the elastic composition does not melt even at a high temperature, the polymerization reaction is very fast, and the heterogeneous polymer remains with insufficient mixing of the raw materials. Because of that. Therefore, such an elastic body composition has always been molded by using a solvent.
一方、ポリアミン化合物のアミノ基をケトイミンとして
マスクしポリイソシアネート化合物と混合し、それをコ
ート剤をとして塗装し硬化させる技術は公知である。例
えば特開昭60−161417号公報には、ケトイミン含有コー
テイング組成物として、脂肪族炭化水素原子に結合した
イソシアネート基を含有する低重合体と、ジー又はポリ
アミンとケトンのケトイミン反応生成物を含有して成る
湿分硬化性組成物が記載されており、両者を混合した後
も長いポツトライフを有し、塗装することによつて優れ
たコーテイングを与える例が示されている。On the other hand, a technique is known in which the amino group of a polyamine compound is masked with ketoimine, mixed with a polyisocyanate compound, and the mixture is coated with a coating agent and cured. For example, JP-A-60-161417 discloses, as a ketoimine-containing coating composition, a low polymer containing an isocyanate group bonded to an aliphatic hydrocarbon atom, and a ketoimine reaction product of di- or polyamine and a ketone. A moisture-curable composition comprising the above is described, and an example is shown which has a long pot life even after mixing the two and gives excellent coating by coating.
又、特開昭53−24396号公報には、水の存在下又は必要
があれば水と溶媒の存在下に、イソシアネート基を含む
プレポリマーと、アミノ基とケトイミノ基を所定の組成
範囲で含む硬化剤混合物とを混合し、平均2〜5分のポ
ツトライフで反応コーテイング又はラツカー塗装に使用
することを述べているが、列挙されている実施例では必
ず溶剤を使用しており、均質な重合反応による均質な反
応コーテイングを得るには溶剤の使用が不可欠であるこ
とをうかがわせ、本発明者らの知見とも一致している。Further, JP-A-53-24396 contains a prepolymer containing an isocyanate group and an amino group and a ketoimino group in a predetermined composition range in the presence of water or, if necessary, in the presence of water and a solvent. Although it is described that the composition is mixed with a curing agent mixture and used for reaction coating or Rucker coating with a pot life of 2 to 5 minutes on average, the enumerated examples always use a solvent, and a homogeneous polymerization reaction is required. This suggests that the use of a solvent is indispensable for obtaining a homogeneous reaction coating according to the present invention, which is consistent with the findings of the present inventors.
これまでに述べたことで分るように、かかる従来の技術
では、本発明の弾性体組成をもつ均質で優れた性能の太
いフイラメント、ロープ、シート等を工業的に製造しよ
うとする時には溶媒を用いざるを得ない為、例えばフイ
ラメントでは溶媒を蒸去する表面積を確保するために単
糸デニールを10デニール前後と細くしてこれを数百本な
いし数千本紡糸してより合せることとなるが、この紡糸
装置は大きな物となり経済的でない。また更に、溶媒を
蒸去するに要するエネルギーコストも大きいし、溶媒回
収のコストもかかる。ロープ、シートを製造しようとす
る場合も同様で、溶媒を除去するに長時間を要するので
生産単位当りの装置は大きくなり、エネルギーコストも
大きくなる。従つてこれらのような製品を工業的に生産
出来る可能性に乏しい。As can be seen from what has been described above, in the conventional technique, a solvent is used when industrially producing thick filaments, ropes, sheets, etc., which have the elastic body composition of the present invention and are thick and excellent in performance. Since there is no choice but to use it, for example, in filament, in order to secure the surface area for distilling off the solvent, the single yarn denier will be thinned to around 10 denier and several hundred or several thousand will be spun and twisted together. However, this spinning device is large and not economical. Further, the energy cost required for distilling off the solvent is high and the cost for recovering the solvent is high. The same applies to the case of manufacturing ropes and sheets, and since it takes a long time to remove the solvent, the equipment per production unit becomes large and the energy cost also becomes large. Therefore, there is little possibility of industrially producing such products.
本発明の目的は成型時あるいは成型後に除去すべき要剤
を用いずに、均質な優れた物性のポリウレタンウレア弾
性体を容易に得る方法を提供するにある。An object of the present invention is to provide a method for easily obtaining a uniform polyurethane urea elastic body having excellent physical properties, without using an agent to be removed during or after molding.
本発明は、エチレンジアミンとアセトンの反応混合物が
あつて、未反応エチレンジアミンが原料としたエチレン
ジアミンに対し25モル%以下であり、エチレンジアミン
の一方のアミンをアセトンと反応させた化合物を未反応
エチレンジアミンの3倍モル以上存在させ、これら以外
の原料エチレンジアミン誘導体は両方のアミンをアセト
ンと反応させた化合物として存在する反応混合物と、ポ
リテトラメチレングリコール(PTMG)、又はPTMGとジフ
エニルメタン−4,4′−ジイソシアネート(MDI)ら調製
されるポリウレタンジオールとを混合した液(A液)
と、PTMGとMDIから得られる両末端イソシアネートのプ
レポリマー(B液)とを、混合機器に連続的に供給し、
連続的に排出された混合物を得ることを特徴とするポリ
ウレタンウレア弾性体の成型方法である。The present invention is a reaction mixture of ethylenediamine and acetone, and the unreacted ethylenediamine is 25 mol% or less with respect to the ethylenediamine used as the raw material, and a compound obtained by reacting one amine of ethylenediamine with acetone is three times as much as the unreacted ethylenediamine. More than 1 mol of ethylenediamine derivative other than these is present as a reaction mixture in which both amines are reacted with acetone and polytetramethylene glycol (PTMG), or PTMG and diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (MDI Liquid prepared by mixing with polyurethane diol prepared in (1)
And a prepolymer of both-end isocyanate obtained from PTMG and MDI (liquid B) are continuously supplied to a mixing device,
A method for molding a polyurethane-urea elastic body, characterized in that a continuously discharged mixture is obtained.
以下、本発明を詳しく説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明の方法は、成型時あるいは成型後に除去すべき溶
剤を用いずに、A液(A液とは、エチレンジアミンとア
セトンの反応混合物であつて、未反応エチレンジアミン
が原料としたエチレンジアミンに対し25モル%以下であ
り、エチレンジアミンの一方のアミンをアセトンと反応
した基とした化合物を未反応エチレンジアミンの3倍モ
ル以下存在させ、これら以外の原料エチレンジアミン誘
導体は両方のアミンをアセトンと反応した基とした化合
物として存在する反応混合物と、ポリテトラメチレング
リコール(PTMG)、又はPTMGとジフエニルメタン−4,
4′−ジイソシアネート(MDI)から調製されるポリウレ
タンジオールとを混合した液。)と、B液(B液とは、
PTMGとMDIを反応させて得られる両末端イソシアネート
のプレポリマーであり、このプレポリマーとは、PTMGと
MDIが反応したウレタン結合を持つ両末端イソシアネー
トのオリゴマーと、未反応の、あるいは更に反応後にも
添加した遊離のMDIからなるものである。)とを、混合
機器で連続的に混合排出し、混合物を得るものである。In the method of the present invention, liquid A (liquid A is a reaction mixture of ethylenediamine and acetone, and unreacted ethylenediamine is 25 mol based on ethylenediamine as a raw material) is used without using a solvent to be removed during or after the molding. % Or less, a compound having one amine of ethylenediamine as a group reacted with acetone is present in an amount of 3 times or less mol of unreacted ethylenediamine, and the other raw material ethylenediamine derivatives are compounds having both amines as a group reacted with acetone. As a reaction mixture with polytetramethylene glycol (PTMG), or PTMG and diphenylmethane-4,
Liquid mixed with polyurethane diol prepared from 4'-diisocyanate (MDI). ) And B liquid (What is B liquid?
It is a prepolymer of isocyanate at both ends obtained by reacting PTMG and MDI, and this prepolymer is PTMG and
It is composed of oligomers of isocyanate at both terminals having urethane bond reacted with MDI and free MDI which is not reacted or is added after the reaction. ) And are continuously mixed and discharged by a mixing device to obtain a mixture.
本発明でいう混合機器とは、供給液の供給口と混合液を
排出する排出口とを備えた容積を有する機器であつて、
該容積部に於いて混合が実施されるのである。混合の手
段としては、撹拌機による機械撹拌、液の流れを乱して
混合する充填物あるいはスタテイツクミキサーとして種
々知られている充填構造による撹拌さらには供給液のジ
エツト流による衝突撹拌があり適宜の手段あるいは手段
の組合わせを選ぶ事が出来る。このような機器の内、採
用し易い、好ましい機器にスタテイツクミキサーがあ
る。The mixing device in the present invention is a device having a volume provided with a supply port for a supply liquid and a discharge port for discharging the mixed liquid,
Mixing is carried out in this volume. As means for mixing, there are mechanical stirring by a stirrer, packing by variously known packings or static mixers that disturb the flow of liquid to mix, and collision stirring by a jet flow of the feed liquid. You can choose any means or combination of means. Among such devices, a static mixer is a preferred device that is easy to adopt.
本発明での目的とする均質な成型物を得る上での要点を
みると、A液とB液の間の反応によつて、これら供給液
よりも粘度の高い液を生成するので、A液とB液の混合
が遅い不均一に反応が進み、従つて粘度にむらのある状
態が顕著となり、さらに混合が悪くなり好ましくない。
それゆえ、混合機器での混合は充分早くなければなら
ず、例えばスタテイツクミキサーを混合機器として用い
る場合には、供給液の流速を充分に早くして、スタテイ
ツクミキサーでの混合撹拌を短い時間に充分行う必要が
ある。一例としてスタテイツクミキサーであるSULZER社
製ミキサーSMX型を用いる場合、4エレメント/ユニツ
トのもの2ユニツトからなるラインミキサーの通過時間
は長くても20秒以上内、好ましくは配管の圧力損失が許
容出来る限り短く、例えば2〜10秒に選ぶのがよい。ま
た例えば機械撹拌による混合や供給液のジエツトによる
衝突撹拌混合では、混合撹拌を短い時間に充分行なうこ
とは比較的に容易であるが、混合液に於いて反応が進む
につれて液の粘度が上昇し排出が困難になるので、混合
され始めた液は20秒以内に排出されることが好ましい。Looking at the main points in obtaining the target homogeneous molded product in the present invention, the reaction between liquid A and liquid B produces a liquid having a higher viscosity than these feed liquids. The mixing of B liquid and B liquid is slow, and the reaction progresses nonuniformly, resulting in a noticeable unevenness in the viscosity, which further deteriorates the mixing, which is not preferable.
Therefore, the mixing in the mixing device must be sufficiently fast. For example, when a static mixer is used as the mixing device, the flow rate of the feed liquid should be sufficiently high so that the mixing and stirring in the static mixer can be performed for a short time. It is necessary to do enough. As an example, when using a static mixer SMX type manufactured by SULZER, a line mixer consisting of 4 elements / unit and 2 units has a passage time of 20 seconds or more at the longest, preferably pressure loss of the pipe is acceptable. It is best to choose as short as possible, for example 2 to 10 seconds. In addition, for example, in mechanical mixing or collision stirring mixing with a jet of the supply liquid, it is relatively easy to sufficiently perform mixing and stirring in a short time, but the viscosity of the liquid increases as the reaction proceeds in the mixed liquid. Since it becomes difficult to discharge the liquid, it is preferable that the liquid which has started to be mixed is discharged within 20 seconds.
しかしながら、混合器での混合を充分早く行つても、混
合すべき液の性質が適当でなければ、均質な成型物は得
られない。However, even if the mixing in the mixer is carried out sufficiently quickly, a homogeneous molded product cannot be obtained unless the properties of the liquids to be mixed are appropriate.
液の性質を好ましく調整する場合、B液、即ち両末端イ
ソシアネート基のプレポリマーについては、このイソシ
アネートの反応性を抑える為に、イソシアネートをブロ
ツクする既知の化合物を使う手段もあるが、本発明者ら
が検討した結果いずれの既知の化合物を用いても、その
ブロツク構造の分解に手間がかかり好ましくないことが
分つた。In the case of adjusting the properties of the liquid preferably, for the liquid B, that is, the prepolymer having isocyanate groups at both ends, there is a means of using a known compound for blocking the isocyanate in order to suppress the reactivity of the isocyanate, but the present inventor As a result of their investigation, it was found that the decomposition of the block structure of any known compound was troublesome and not preferable.
従つて、A液、即ちエチレンジアミンとケトン類の反応
混合物である液を調整の対象として鋭意検討を重ね本発
明に到達したものである。Therefore, the present invention has been achieved through intensive studies with the purpose of adjusting the liquid A, that is, the liquid which is a reaction mixture of ethylenediamine and ketones.
アミンをケトン類と反応させてブロツクする技術は古く
から知られているが、その実例あるいは文献にみられる
実施例は、ケトンとしてエチルエチレンケトンかメチル
イソブチルケトンを用いている場合が多い。本発明者ら
が検討した結果メチルエチルケトンを用いると、配管圧
力損失は高く、得られる成型物の強度は不十分であり、
又、その成型物を伸長して戻すと白く濁る現象がみられ
た。メチルイソブチルケトンを用いるとますます不都合
で、配管での圧力損失はなお高く、吐出物もむらの多い
ものであつた。そこで反応性が高すぎる為か殆んど使用
例のないアセトンを試みた結果、驚くべきことには初め
て満足出来る本発明に到達することが出来た。The technique of reacting an amine with a ketone to block it has been known for a long time, but in the actual examples or examples found in the literature, ethylethylene ketone or methyl isobutyl ketone is often used as the ketone. When methyl ethyl ketone is used as a result of the study conducted by the present inventors, the pipe pressure loss is high and the strength of the obtained molded product is insufficient.
In addition, when the molded product was stretched and returned, a phenomenon of white turbidity was observed. The use of methyl isobutyl ketone became more and more inconvenient, the pressure loss in the piping was still high, and the discharge was uneven. Therefore, as a result of trying acetone which has almost no use, probably because the reactivity is too high, it was possible to reach the present invention which is surprisingly satisfactory for the first time.
A液に於ける未反応のジアミン量は多い程、吐出成型の
際の硬化時間が短く好ましいが、一方では配管の圧力損
失を過大にする。原料ジアミンに対し25モル%が限界で
あり、それ以下でなければならない。エチレンジアミン
の一方のアミンがアセトンと反応した基となつている化
合物(以降ケトイミンアミンと記す)の未反応エチレン
ジアミン(以降ジアミンと記す)に対する比率が重要で
ある。ジアミンやケトイミンアミンはそのアミノ基がプ
レポリマーのイソシアネート基と極めて早く反応する
が、この反応によりラインミキサーに於いて2液の混合
接触境界では、ジアミンによる連結反応とケトイミンア
ミンによる末端停止反応があり、ケトイミンアミンが重
合度上昇をおさえているようである。ケトイミンアミン
はジアミンに対し3倍モル以上なければ均質な成型物が
得られない。The larger the amount of unreacted diamine in the liquid A, the shorter the curing time at the time of discharge molding, which is preferable, but on the other hand, the pressure loss in the pipe becomes excessive. The limit is 25 mol% with respect to the raw material diamine, and it must be less than that. The ratio of a compound in which one amine of ethylenediamine is a group reacted with acetone (hereinafter referred to as ketoimineamine) to unreacted ethylenediamine (hereinafter referred to as diamine) is important. The amino group of diamine and ketoimine amine reacts very quickly with the isocyanate group of the prepolymer, but by this reaction, there is a coupling reaction by diamine and a terminal terminating reaction by ketoimine amine at the mixed contact boundary of two liquids in the line mixer. Seems to suppress the increase in polymerization degree. If ketoimine amine is used in an amount not less than 3 times the molar amount of diamine, a homogeneous molded product cannot be obtained.
更に、A液に於いてはミキサーでのB液との混合を良く
する為に、A液の供給量がB液のそれの1/20程度以上に
なるようにA液の容量を増し、また、通常数千ポイズで
あるB液の粘度の1/100程度以上にA液の粘度を上げる
手段が必要である。その為の添加物はB液と相溶する物
でなければならないし、A液に対しても完全には二層分
離しない程度の親和性がある物でなければならない。そ
して、B液と反応して高重合度の物を生成しないことが
重要である。成型物の物性に悪影響を与ない物を種々検
討した結果、好ましい物としてPTMG、あるいはPTMGとそ
れより少ないモル量のMDIと反応させたポリウレタンジ
オールを見出だした。このジオールの数平均分子量は、
アセトンとエチレンジアミンの反応物との親和性を保つ
為6000以下が好ましい。又は、このジオールの添加量
は、顔料などの添加などで左右されるが、エチレンジア
ミンとアセトンの反応物と同容量以上が良い。Further, in order to improve the mixing of the solution A with the solution B in the mixer, the volume of the solution A is increased so that the supply amount of the solution A is about 1/20 of that of the solution B or more. It is necessary to have a means for increasing the viscosity of the liquid A to about 1/100 or more of the viscosity of the liquid B, which is usually several thousand poises. The additive for that purpose must be compatible with the solution B, and must also have such an affinity with the solution A that the two layers are not completely separated. And it is important that it does not react with the liquid B to form a substance with a high degree of polymerization. As a result of various studies on the molded products which do not adversely affect the physical properties, a polyurethane diol reacted with PTMG, or PTMG and a smaller molar amount of MDI was found as a preferred product. The number average molecular weight of this diol is
In order to maintain the affinity between the reaction product of acetone and ethylenediamine, 6000 or less is preferable. Alternatively, the addition amount of the diol depends on the addition of a pigment or the like, but the same amount or more as the reaction product of ethylenediamine and acetone is preferable.
アミノ基とアセトンと反応させた時、水を生成するが、
成型物として硬化する時に水が必要であるからそのまま
にして、取除かないでおくのがよい。取除いた場合に
は、雰囲気から吸湿しなければならない。When it reacts with an amino group and acetone, it produces water,
Since water is required when it is cured as a molded product, it is better to leave it as it is and not remove it. If removed, the atmosphere should be absorbed.
次にB液について説明する。B液で用いられるPTMGの数
平均分子量は、スパンデツクス繊維で好ましく用いられ
ている範囲、即ち1000〜3000程度が、同様にバランスの
とれた物性を示す。Next, the liquid B will be described. Regarding the number average molecular weight of PTMG used in the liquid B, the range which is preferably used in the spandex fiber, that is, about 1000 to 3000 shows similarly balanced physical properties.
プレポリマーを合成する際のMDI/PTMGで示される反応モ
ル比は、これもスパンデツクス繊維の場合と同様に1.4
〜1.8であつても良いが、本発明の場合には溶剤に対す
るポリマーの溶解性に考慮をはらう必要がなく、エチレ
ンジアミンとMDIの重合体構造を持つハードセグメント
を大きくしても差し支えないので、B液中の遊離のMDI
は多くてもよく、上記の反応モル比についてはさらに高
い比率まで実施出来るし、反応後にMDIをさらに添加し
てもよい。The reaction molar ratio indicated by MDI / PTMG when synthesizing the prepolymer was 1.4, which was also the same as for the spandex fiber.
However, in the case of the present invention, it is not necessary to consider the solubility of the polymer in a solvent, and since the hard segment having a polymer structure of ethylenediamine and MDI can be enlarged, Free MDI in liquid
Can be increased, and the reaction molar ratio can be increased to a higher ratio, and MDI may be further added after the reaction.
次に、A液とB液の混合比について説明する。Next, the mixing ratio of the liquid A and the liquid B will be described.
A液に含まれるアミノ基と、アミノ基とアセトンが反応
した基(以降ケトイミノ基と記す)と、B液に含まれる
イソシアネート基とが、化学的当量関係に於いて等当量
となるように混合比が、排出された混合物が粘着しなく
なるに要する時間(以後、非粘着時間と記す)が短く、
かつ良い物性の成型物を得ることが出来、好ましい。化
学的当量関係に於いて等当量から外れる場合、イソシア
ネート基が等当量の1.25倍程度まで大きくした場合は、
非粘着時間が長くなる傾向ではあるものの、成型物の物
性が優れていることが分つた。The amino group contained in the liquid A, the group obtained by reacting the amino group with acetone (hereinafter referred to as a ketoimino group), and the isocyanate group contained in the liquid B are mixed so as to be equivalent in chemical equivalent relationship. The ratio is such that the time required for the discharged mixture to stop sticking (hereinafter referred to as non-sticking time) is short,
Moreover, a molded product having good physical properties can be obtained, which is preferable. In case of deviating from equivalence in chemical equivalence relation, if the isocyanate group is increased to about 1.25 times equivalence,
It has been found that the physical properties of the molded product are excellent, although the non-sticking time tends to be long.
逆に、アミノ基とケトイミノ基の和が等当量の1.1倍程
度まで大きい場合には、非粘着時間にさしたる変化はな
いものの、成型物の物性が劣つてゆく傾向を示し好まし
くないことが分つた。On the contrary, when the sum of the amino group and the ketoimino group was as large as about 1.1 times the equivalent weight, there was no significant change in the non-adhesion time, but the physical properties of the molded product tended to deteriorate, and it was found to be undesirable. .
成型物の非粘着時間について述べると、短い方が好まし
いのは勿論であるが、10分以下であれば太いフイラメン
トやテープ、シートやフイルム等を移動するベルトの上
で殆ど粘着しないように出来るので、これが一応の目安
となる。粘着しなくなるまでの時間は、A液に於ける未
反応のジアミンが多い程短い、又、A液に於けるポリウ
レタンジオールの数平均分子量が大きい程短い。その
他、吐出された成型物が置かれる温度湿度などの環境と
か、種々の要因によつて変化する。Regarding the non-sticking time of the molded product, it is of course preferable that it is shorter, but if it is 10 minutes or less, thick filaments, tapes, sheets, films, etc. can be made to hardly stick on the moving belt. This is a rough guide. The time until the tack does not occur is shorter as the amount of unreacted diamine in the liquid A is larger, and is shorter as the number average molecular weight of the polyurethane diol in the liquid A is larger. In addition, it changes depending on various factors such as the environment in which the discharged molded product is placed, such as temperature and humidity.
添加物、即ち安定剤とか顔料などは、A液中に予め含ま
せておくのが容易な添加方法であるが、この場合には、
A液中で好ましくない変化を引おこすものであつてはな
らない。以下、いくつかの実施例や比較例を示して、本
発明を説明する。Additives, that is, stabilizers, pigments, and the like are easy to add in solution A in advance, but in this case,
It should not cause undesired changes in solution A. Hereinafter, the present invention will be described with reference to some examples and comparative examples.
実施例1 <エチレンジアミンとアセトンの反応方法> 所定量のエチレンジアミンとアセトンを反応器中で50℃
にて10時間、撹拌しつつ反応させる。Example 1 <Reaction Method of Ethylenediamine and Acetone> A predetermined amount of ethylenediamine and acetone was placed in a reactor at 50 ° C.
Let react for 10 hours with stirring.
<エチレンジアミンとアセトンの反応物中のエチレンジ
アミン、ケトイミンアミン、ジケトイミンの分析方法> 「(アミノ基+ケトイミノ基)の定量」 試料約3gを計量し、テトラヒドロフランに溶解してメス
フラスコにて100mlにする。この溶液10mlをブロムフエ
ノールブルーを指示薬として1N・HCI水溶液で滴定し
て、アミノ基+ケトイミノ基の合計量を定量する。<Analysis method of ethylenediamine, ketoimineamine, diketoimine in the reaction product of ethylenediamine and acetone> “Quantification of (amino group + ketoimino group)” About 3 g of a sample is weighed and dissolved in tetrahydrofuran to 100 ml in a volumetric flask. 10 ml of this solution is titrated with a 1N HCI aqueous solution using bromophenol blue as an indicator to quantify the total amount of amino groups + ketoimino groups.
「ジアミン及びケトイミンアミンの定量」 上記試料10mlをホールピペツトで100cc.ビーカーにと
り、20〜25℃にてINフエニルイソシアネート・テトラヒ
ドロフラン溶液で電位差滴定を行ない、遊離アミンの濃
度を求める。又、この操作ではエチレンジアミンとフエ
ニルイソシアネートの反応物が沈澱を生成するから、こ
れをガラスフイルター(3G)で採取し、乾燥し計量して
エチレンジアミンの濃度を求める、次に、電位差滴定よ
り求まつた遊離アミンの値よりエチレンジアミンの部分
を除き、これよりケトイミンアミンの濃度を求める。"Determination of diamine and ketoimine amine" 10 ml of the above sample is placed in a 100 cc. Beaker with a whole pipet, and potentiometric titration is performed with an IN phenyl isocyanate / tetrahydrofuran solution at 20 to 25 ° C to determine the concentration of free amine. Also, in this operation, the reaction product of ethylenediamine and phenylisocyanate forms a precipitate, so this is sampled with a glass filter (3G), dried and weighed to obtain the concentration of ethylenediamine, and then determined by potentiometric titration. The ethylenediamine portion is removed from the free amine value, and the ketoimine amine concentration is determined from this.
「ジケトイミンの定量」 最初に求めたアミノ基+ケトイミノ基の値からジアミン
及びケトイミンアミンの値を引いた値よりジケトイミン
を求める。この値は測定値の差を数多く利用しているの
で、どうしても誤差が大きくなる。“Quantitative determination of diketoimine” Diketoimine is calculated from the value of the amino group + ketoimino group obtained first, minus the values of diamine and ketoimine amine. Since this value uses many differences in the measured values, the error is inevitably large.
以上の如くして、アセトン/エチレンジアミンのモル比
が0.8〜1.2の範囲にあるものの各種を合成し定量した。
その結果を表1に示す。As described above, various compounds having an acetone / ethylenediamine molar ratio in the range of 0.8 to 1.2 were synthesized and quantified.
The results are shown in Table 1.
<オリゴマージオールの合成> 数平均分子量1750のPTMG20KgとMDI;1.72Kg(L1)、又
は、1.9Kg(L2);を撹拌機付きの反応器にしこみ、90
℃にて4時間反応させる。なお、L1については安定剤と
して用いる2.6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフエノ
ールを3.84Kg更に加え70℃にて1時間撹拌した。オリゴ
マージオールとしてはこれら以外に、数平均分子量1750
のPTMGそのものも用いた。これを(L3)とする。<Synthesis of oligomer diol> 20 kg of PTMG having a number average molecular weight of 1750 and MDI; 1.72 kg (L1) or 1.9 kg (L2); was put into a reactor equipped with a stirrer, and 90
React at 4 ° C for 4 hours. Regarding L1, 3.84 kg of 2.6-di-tert-butyl-4-methylphenol used as a stabilizer was further added, and the mixture was stirred at 70 ° C. for 1 hour. Other than these, the number average molecular weight of the oligomer diol is 1750.
I also used PTMG itself. This is designated as (L3).
実施例2 <A液:各種混合液の調製> 10種類の混合液を調製した。表2に示す。ここでアセト
ン・エチレンジアミン反応物は表1のNo.に対応し、オ
リゴマージオールについては、上の合成の説明にある記
号に対応している。混合重量比率は前者が3部で後者が
7部の割合いである。次に、TiO2は、オリゴマージオー
ルL1を200g、テトラヒドロフランを100gとTiO2200gを混
合しホモジナイザーであらかじめ分散させたものを用い
た。TiO2の濃度はA液において8重量%である。Example 2 <Solution A: Preparation of various mixed solutions> Ten kinds of mixed solutions were prepared. It shows in Table 2. Here, the acetone / ethylenediamine reactant corresponds to No. 1 in Table 1, and the oligomer diol corresponds to the symbol in the above description of synthesis. The mixing weight ratio is 3 parts for the former and 7 parts for the latter. Next, TiO 2 was prepared by mixing 200 g of oligomer diol L1 and 100 g of tetrahydrofuran and 200 g of TiO 2 and previously dispersing them with a homogenizer. The concentration of TiO 2 in Solution A is 8% by weight.
A液の粘度の測定は、東京計器製造所製のB型粘度計を
用いて30℃でおこなつた。The viscosity of the liquid A was measured at 30 ° C. using a B-type viscometer manufactured by Tokyo Keiki Seisakusho.
<B液:両末端イソシアネートプレポリマーの合成> 数平均分子量1750のPTMG20KgとMDI5.15Kgを撹拌機付の
反応器にしこみ、90℃にて4時間反応させ、35℃にて保
存する。<Solution B: Synthesis of isocyanate-terminated prepolymer at both ends> 20 kg of PTMG having a number average molecular weight of 1750 and 5.15 kg of MDI are put into a reactor equipped with a stirrer, reacted at 90 ° C for 4 hours, and stored at 35 ° C.
実施例3 B液と、各種A液をギヤポンプでスタテイツクミキサー
であるSulzer mixer SMX型(ユニツト内径12.6mm、ユニ
ツト長さ90mm、4エレメント/ユニツト*2ユニツト)
に供給し、孔径4mmのノズルより吐出した。Example 3 Sulzer mixer SMX type (unit inner diameter 12.6 mm, unit length 90 mm, 4 elements / unit * 2 unit) which is a static mixer of liquid B and various liquids A by a gear pump.
And was discharged from a nozzle having a hole diameter of 4 mm.
吐出物はテフロンコートされた移動するベルトの上に直
径が2mm程度のロープになるように受け粘着がなくなつ
てから取上げた。これを45℃に20時間おいて測定試料と
した。The discharged product was picked up on a Teflon-coated moving belt so that it became a rope with a diameter of about 2 mm without any sticking. This was left at 45 ° C. for 20 hours and used as a measurement sample.
強度、伸度の測定はテンシロン(東洋ボールドウイン社
製・UTM−III−100)を使用し、試料長50mm、引張り速
度1000%/mim、温度20℃で測定した。The strength and the elongation were measured using Tensilon (UTM-III-100, manufactured by Toyo Baldwin Co., Ltd.) at a sample length of 50 mm, a pulling speed of 1000% / mim, and a temperature of 20 ° C.
ηsp/cは、ジメチルアセトアミドを溶媒として0.5g/100
cc.の濃度において、25℃で測定した。第1図にはテス
トに用いたミキサーまわりの概略図を示す。図には示し
ていないが、B液の供給口(2)の近くに圧力計を取付
けている。ηsp / c is 0.5 g / 100 using dimethylacetamide as a solvent.
It was measured at 25 ° C. at a concentration of cc. FIG. 1 shows a schematic diagram around the mixer used in the test. Although not shown in the figure, a pressure gauge is attached near the B liquid supply port (2).
テスト条件を表3に示し、得られた結果を表4に示す。
なお、表3にある当量比率とは、A液にあるアミノ基と
ケトイミノ基の当量和の供給速度について、B液にある
イソシアネート基の当量の供給速度に対する比率であ
る。The test conditions are shown in Table 3 and the results obtained are shown in Table 4.
The equivalent ratio shown in Table 3 is the ratio of the equivalent supply rate of the amino groups and ketoimino groups in the liquid A to the equivalent supply rate of the isocyanate groups in the liquid B.
比較例1 アセトンの代わりにメチルエチルケトン(MEK)メチル
イソブチルケトン(MIBK)を用いた例を示す。Comparative Example 1 An example in which methyl ethyl ketone (MEK) methyl isobutyl ketone (MIBK) is used instead of acetone will be shown.
<エチレンジアミンとの反応> MEK及びMIBKの場合ともエチレンジアミンに対し等モル
の混合液として、MEKの場合は70℃で6時間、MIBKの場
合は100℃で7時間、それぞれ撹拌しつつ反応させた。
反応生成物について反応率は赤外吸収に於ける1680cm−
1のケトイミンの吸収と1720cm−1のケトンの吸収から
MEKの場合66%、MIBKの場合74%であつた。<Reaction with ethylenediamine> In the case of MEK and MIBK, a mixed solution of equimolar amount to ethylenediamine was used, and the reaction was carried out with stirring at 70 ° C for 6 hours for MEK and at 100 ° C for 7 hours for MIBK.
The reaction rate of the reaction product is 1680 cm-
From the absorption of 1 ketoimine and the absorption of 1720 cm-1 ketone
66% for MEK and 74% for MIBK.
<混合液の調製> 各々について反応液を3部と、実施例1に説明したオリ
ゴマージオールのL2を7部との重合割合いで混合し、各
々の混合液を調製した。液の粘度はMEKの場合160ポイ
ズ、MIBKの場合150ポイズであつた。<Preparation of mixed solution> For each of them, 3 parts of the reaction solution and 7 parts of L2 of the oligomer diol described in Example 1 were mixed at a polymerization ratio to prepare each mixed solution. The viscosity of the liquid was 160 poise for MEK and 150 poise for MIBK.
<B液とのスタテイツクミキサー内での混合と吐出成型
物> 実施例3と全く同様に行なつた。結果も同様にして、こ
れらを表5に示す。<Mixing with liquid B in static mixer and discharge molded product> The same operation as in Example 3 was carried out. The results are similarly shown in Table 5.
表5からMEKを用いた場合には、硬化に時間を要し、か
つ物性も不足しており、MIBKを用いた場合には、均一な
吐出すら出来ず、硬化にも著しく時間を要することが分
る。From Table 5, when MEK is used, it takes a long time to cure and the physical properties are insufficient, and when MIBK is used, even ejection cannot be performed, and it takes a considerably long time to cure. I understand.
比較例2 エチレンジアミンの代わりに、1.2プロピレンジアミン
(PDA)、メタキシリレンジアミン(mXDA)、ヘキサメ
チレンジアミン(HMDA)、イソホロンジアミン(IPDA)
を用いた例を示す。Comparative Example 2 Instead of ethylenediamine, 1.2 propylenediamine (PDA), metaxylylenediamine (mXDA), hexamethylenediamine (HMDA), isophoronediamine (IPDA).
An example using is shown.
<アセトンとの反応、及び混合液の調製> いずれのジアミンの場合も、アセトンに対し等モルの混
合液として、撹拌しつつ、所定の温度、時間で反応させ
た。これらの条件、結果を表6に示す。<Reaction with Acetone and Preparation of Mixed Liquid> In any diamine, a mixed liquid of equimolar amount to acetone was reacted at a predetermined temperature and for a period of time with stirring. Table 6 shows these conditions and results.
各々について反応液を3部と、実施例1に説明したオリ
ゴマージオールを7部との重量割合いで混合し、各々の
混合液を調製した。これらも表6に示す。For each, 3 parts of the reaction liquid and 7 parts of the oligomer diol described in Example 1 were mixed in a weight ratio to prepare each mixed liquid. These are also shown in Table 6.
<B液とのスタテイツクミキサー内での混合と吐出成型
物> 実施例3と全く同様に行つた。結果も同様にして、これ
らを表7に示す。<Mixing with liquid B in static mixer and discharge molded product> The same operation as in Example 3 was carried out. The results are similarly shown in Table 7.
表7の結果から分るように、いずれのジアミン種を用い
ても何んらかの欠点、即ち吐出不均一か、非粘着時間が
長いか、物性が不足している等を有していることが分
る。As can be seen from the results in Table 7, any diamine species has some drawbacks such as non-uniform discharge, long non-sticking time, and insufficient physical properties. I understand.
〔発明の効果〕 上述の実施例および比較例の結果から明らかな様に、本
発明は溶剤を用いる必要なく優れた物性のポリウレタン
ウレア弾性体を得ることができる。従つて本発明によ
り、本発明組成の弾性体が溶剤を用いる為に従来スパン
デツクス繊維とか薄いフイルムなどに限られている製品
分野の壁を破り、太いフイラメントやロープ、あるいは
シートやフイルムや不織布を容易に作れる様になる。 [Effects of the Invention] As is clear from the results of the above-mentioned Examples and Comparative Examples, the present invention makes it possible to obtain a polyurethane urea elastic body having excellent physical properties without the use of a solvent. Therefore, according to the present invention, the elastic body of the composition of the present invention breaks the wall of the product field which is conventionally limited to spandex fibers or thin films because it uses a solvent, and facilitates thick filaments and ropes, or sheets, films and nonwoven fabrics. You will be able to make it.
第1図はミキサーまわりの概略図である。1はA液の供
給部、2はB液の供給部、3は混合液の吐出部、4はス
ルザーミキサーのエレメント収納部である。FIG. 1 is a schematic view around the mixer. Reference numeral 1 is an A liquid supply part, 2 is a B liquid supply part, 3 is a mixed liquid discharge part, and 4 is an element storage part of a Sulzer mixer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−161417(JP,A) 特開 昭63−132919(JP,A) 特開 昭61−120862(JP,A) 特開 昭61−126177(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) Reference JP-A-60-161417 (JP, A) JP-A-63-132919 (JP, A) JP-A-61-120862 (JP, A) JP-A-61- 126177 (JP, A)
Claims (1)
であつて、未反応エチレンジアミンが原料としたエチレ
ンジアミンに対し25モル%以下であり、エチレンジアミ
ンの一方のアミンをアセトンと反応させた化合物を未反
応エチレンジアミンの3倍モル以上存在させ、これら以
外の原料エチレンジアミン誘導体は両方のアミンをアセ
トンと反応させた化合物として存在する反応混合物と、
ポリテトラメチレングリコール(PTMG)、又はPTMGとジ
フエニルメタン−4,4′−ジイソシアネート(MDI)から
調製されるポリウレタンジオールとを混合した液(A
液)と、PTMGとMDIから得られる両末端イソシアネート
のプレポリマー(B液)とを、混合機器に連続的に供給
し、連続的に排出された混合物を得ることを特徴とする
ポリウレタンウレア弾性体の成型方法1. A reaction mixture of ethylenediamine and acetone, wherein the unreacted ethylenediamine is 25 mol% or less based on the starting ethylenediamine, and a compound obtained by reacting one amine of ethylenediamine with acetone is used as unreacted ethylenediamine. With a reaction mixture that is present in a molar amount of at least 2 times, and the raw material ethylenediamine derivative other than these is present as a compound obtained by reacting both amines with acetone,
Polytetramethylene glycol (PTMG), or a mixture of PTMG and a polyurethane diol prepared from diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (MDI) (A
Liquid) and a prepolymer of isocyanate at both ends obtained from PTMG and MDI (Liquid B) are continuously supplied to a mixing device to obtain a continuously discharged mixture. Molding method
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61299922A JPH0678414B2 (en) | 1986-12-18 | 1986-12-18 | Polyurethane urea elastic molding method |
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---|---|
JPS63154719A JPS63154719A (en) | 1988-06-28 |
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