JPS6323958A - 感熱性ポリウレタン分散系 - Google Patents

感熱性ポリウレタン分散系

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JPS6323958A
JPS6323958A JP62166294A JP16629487A JPS6323958A JP S6323958 A JPS6323958 A JP S6323958A JP 62166294 A JP62166294 A JP 62166294A JP 16629487 A JP16629487 A JP 16629487A JP S6323958 A JPS6323958 A JP S6323958A
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ボルフガング・ヘニング
ボルフラム・フオン・ランゲンタール
ヘルマン・ペライ
ヘルムート・シユトリーグラー
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Bayer AG
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    • D04H1/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/58Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives
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    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
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    • C08J3/02Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08L75/00Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04Polyurethanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08J2375/04Polyurethanes

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 感熱性ラテックス混合物はそれ自体公知である。
天然ラテックスまたは合成分散系は感熱剤で感熱性にす
ることができる。この感熱化及びそれ(こ対し゛ζ適当
な薬剤はたとえばドイツ特許第1,268.828号お
よび@1,494,037号に記載されている。感熱性
にすることができる合成ゴムラテックスの製造法はたと
えばドイツ特許第1゜243.394号に記Cされてい
る。
感熱性ポリマー分散系混合物は長期間にわたりて一定の
ままである凝集温度が特徴である。これはそのような混
合物が数日間または数週間まったく加工可能のままであ
ることを意味する。
ポリマー分散系のそのような感熱性混合物はたとえば7
リースを含浸に対して、または浸漬法による中空製品(
たとえばグローブ)の製造に対して、ウェブのコーティ
ングに対してまたはエラストマーフィラメントの製造に
対して用いる。
オキシアルキル化ポリシロキサンは感熱剤として上述の
参照文献に記載されている。たとえばポリビニルアルキ
ルエーテル、ポリアセタール、ポリエーテルアミン、ポ
リエーテルツレクン、7ルコキシ化ポリアミンおよびポ
リエーテル−ポリウレタン尿素のようなほかの感熱剤は
さらに多くの出版物から公知である。
しかしながら、ポリウレタン分散系は上記の感熱剤によ
って感熱性にすることはできない。これは恐らくポリウ
レタン分散系が一般に乳化剤を含まないアイオノマーで
あるという事実のためである。あるエマルジョン重合条
件下で形成される、いわゆる乳化剤を含まないポリマー
分散系もまた感熱性にすることはでトす、分散系の乳化
剤系は感熱能力の点で明らかにきわめて重要である。池
方、乳化剤を含まないエマルジョンポリマーラテックス
のように、ポリウレタン分散系は電解質の添加によって
容易に凝集させることができる(たとえばドイツ特許出
願公開第2,931,125号)。
任意のポリマー分散系を感熱性にすることがきわめて一
般的にヨーロッパ’t?f許第A  OH167。
189号(1頁、26−28行およI/”3頁、1〜4
行)に記載されており、上記の記述が反ばくされるとい
う印象が与えられるであろう。
しかしながら、凝集点が長期間にわたって一定にとどま
らず、したがって問題の混合物の加工性もまた短時間よ
りも長く保証されないので、これらは実際的な意味で感
熱性混合物ではない6ヨーロツパ特許第A−0,167
,189号に記載の方法は熱凝集と呼ぶことができる(
4頁、1〜9行、10頁、25〜29行)が、この方法
は本発明の意味でのポリマー分散系への感熱性の付与に
ついて述べていない。
実施例1(10頁、12〜15行)および5(11頁、
27〜32行)で用いられると述べられた、ポリマー分
散系中の固形分に対して20〜30重量%の量の感熱剤
もまた沈殿したポリマーに影響をおよぼし、その中にこ
れらの物質はポリマーの化学的および物理的性質が技術
的に受は入れられない程度に変化するまで残っている。
発泡剤の使用はさらに本発明に対して必須であり、ヨー
ロッパ特許第A−0,167,189号による方法にお
いて特許請求されている。したがってこの方法によって
製造された製品は、たとえばグローブとエラストマーフ
ィラメントの製造に対して不適当であり、そしてもしも
本出願の比較例3および4のように発泡剤をなしですま
すならば、完全に役に立たない配合が生ずる。
ドイツ特許出願公開第2,659,617号に記載され
ているようなある種の条件下で、電解質を含んでおり、
室温において長期間安定であり、熱の影響のもとで凝集
するポリウレタン分散系でさえ、gl造することができ
る。しかしながら、これらの分散系の凝集点は正確に調
節することができず、その貯蔵の間に変化する。新しく
調製したポリウレタン分散系において、それは通常非常
に高く、感熱性ラテックス混合物の意味でそれらを問題
な(加工することはできない。もしもそれが新しく調製
された状態において一ポリウレタンの適当な組成と適当
な電解質が与えられて一充分に低いならば、凝集点は非
常に急速に低下し、混合物は貯蔵安定性を示さない。
安定剤および電解質の添加によってポリマー分散系の感
熱挙動を作り出そうとする試みはないわけではない。こ
れは原則的には成功をおさめたにもかかわらず、ポリマ
ー、ペイント・アンド・カラー・ツヤ−ナル(Poly
mers+  Pa1nt and CL)1our 
J、)、5頁(1975年)においてG、シン(Si 
++ n )はラテックスの成分として使用の開に電解
質の添加が自発的な凝集を引き起こさないエチレンオキ
サイド綜合物について記載している6ラテツクスの凝集
は加熱によってのみ起こる。
しかしながら、この方法は、ここで要求される比較的多
量のポリエーテルが早期熟成の点で混合物の貯蔵安定性
と加工安定性に不利な影響をおよぼし、系の凝集性が実
際の信頼しうる使用に対して完全に不適当であるので不
満足である。
驚くべきことに、もしもある種の安定剤を分散系に加え
るならば、電解質の添加によってポリワレタン分散系を
感熱性にできることが見いだされた。
本発明はポリウレタンラテックス、電解質および安定剤
からなり、ポリエーテル−ポリウレタンを安定剤として
用νすることを特徴とする感熱性ポリウレタン分散系に
関する。
本発明により用いられるポリエーテル−がりウレタンは
公知である。これらは好ましくは、多価ポリイソシアナ
ートとポリエーテルとの反応によって得られる水溶性化
合物である。それらはドイツ特許出願公開第2,516
,979号およブ第2゜534.304号に記載されて
いる。
ドイツ特許出願公開第3,330,197号に記載され
ているポリ尿素改質ポリエーテル−ポリウレタンを用い
るのがとくに好ましい、それらは多価ポリイソシアナー
トとポリエーテルおよびポリアミンとの反応によって合
成する。
引用した出版物中で、ポリエーテル−ポリウレタンは実
際に感熱剤として示されているが、そこで述べられた感
熱化のだめの方法はポリウレタン分散系に対して応用す
ることはできない。
本発明による方法は、親水性に改質したポリウレタンが
7ニオン性であろうともカチオン性であろうとも、いか
なる目的の水性ポリウレタン分散系についても用いるこ
とができる。もしも適当ならば、分散系はまた非イオン
性親水性基を含んでもよい。そのようなポリウレタン分
散系の!!!製は公知の従来の技術に属しており、次の
参照文献(選択)に記載されている。英国特許第1,0
76.688号、ドイツ特許第1,184,946号、
ドイツ特許出願公告第1,495,745号、ドイツ特
許出願公IJ11第1.495,847号、ドイツ特許
出願公開第2,035,732号、ドイツ特許出願公開
第2,344,135号、ドイツ特許出願公開第2.4
46,440号、米国特許第3,479,310号、米
国特許!l!′s3,756,992号、米国特許ff
13,905,929号、ディー・アンプバンチ・マク
ロモレキュラーレ・ヘミ−(D ie  angewa
ndte  MakroIIIoleculare  
CI+emiP)、第26巻、85〜106頁(197
2年)、およびアンプバンチ・ヘミ−(Ange+++
andte  C1+elIlip)、第82巻、53
〜63頁(1970年)。
ポリウレタン分散系の製造に対して用いられる出発物質
はポリウレタンの化学;こおいてそれ自体公知である次
の化合物である。
a) シまたはポリイソシアナート b)  分子量500〜10.0(10の分子量を有す
るジまたはポリヒドロキシ化合物、と(にどリヒドロキ
シポリエステル、ポリヒドロキシボリカーボナートまた
はポリヒドロキシポリエーテル、C) インシアナート
基に対して反応性であり、18〜500の分子量を有す
る、水素原子を有する頻延艮剤、 d) インシアナート基に灯して反応性である基に加え
て、少なくとも1個の第三級もしくは第四級アンモニツ
ム基、カルボキシラードらしくはスルホナート基または
そのような基にかえることができる糸を含んでいる、イ
オン性または潜在的にイオン性のブロックビルグー、 e) インシアナート基に対して反応性である基に加え
て、ポリエーテル鎖内に組み込まれたエチ、レンオキサ
イド単位を含んで・いる、非イオン性親水性ブロックビ
ルグー、 f) たとえば化学的に固定されていない、?8媒、中
和剤、触媒およびtL化剤のようなほかの助剤および添
加剤。
(潜在的な)イオン性および、もし適当ならば非イオン
性の親水性ビルグー成分の含量は一般にポリウレタン分
散系が固形分100gあたり2〜200ミリ当量のイオ
ンノS、と(に=NΦ=、−cooe″または一3O1
’E’基の含量およし【固形分に討して0〜25重量%
のエチレンオキサイド単位の含3tを有するように選ぶ
ポリウレタン分散系の?:A製は一般に次の方法のうも
の1つによって行う。
1、ドイツ特許出願公開部1,495,745号および
米国特許第3,479,310号による[アセトン法]
。これによって末端NGO基を有するプレポリマーを融
液で合成し、適当な溶媒に溶解し、溶液中でa延長剤で
長くし、ポリウレタンを与える。ポリウレタンの溶液は
次に水と混合し、溶媒を留去することによりポリウレタ
ン分散系を得る。この方法は芳香族ジイソシアナートを
含めてプレポリマーの形成に対してあげられたすべての
ポリイソシアナートに対して適する。檎かけした系は有
機相で容易にゲル化に導くことがあるので、本質的に線
状ポリウレタンだけがこの方法によって作り上げること
ができる。
26 ドイツ特許出願公開部2,725,589号、米
国特許第4,269,748号、米国特許第4゜192
.937号および米国特許第4,292,226号によ
る頒延佼鎖としてブロックしたアミンまたはヒドラノン
を用いる方法。この方法において、末?J N CO基
を含んでいる親水性プレポリマーは水の存在下で少なく
とも部分的にブロックしたアミンまたはヒドラジンと混
合し、次にこの混合物に水を加え、それによりあらかじ
めブロックしてあったアミンまたはヒドラノンを遊離さ
せ、プレポリマーに対する鎖延長剤として反応させる。
芳香族ジイソシアナートはまたこの方法において末IN
co基を持ったプレポリマーを形成させるために用いる
ことができるが、脂肪族および/またはシクロ脂肪族に
結合したNGO基を有するプレポリマーが好ましい。
3、ドイツ特許出願公開部1.770.068号、米国
特許第3.756,992号およびドイツ特許出願公開
部2,637,690号による「溶融分散系法」。これ
によって親水性プレポリマーの末端NCO基が尿素、ア
ンモニアまたはほかの適当な化合物によってアシル化ア
ミンにかえられ、これらのアミンは水の添加の前、間ま
たは後にホルムアルデヒドまたは関連化合物との反応に
よってメチロール基にかえられる。分散系を加熱すると
、メチロール基は完全に縮合し、水が開裂し、ポリウレ
タンが生成する。この方法は芳香族ジイソシアナートを
含めてすべてのポリイソシアナートで行うことができる
4、m水性プレポリマーの水中への分散と続く鎖延長剤
の添加による水性媒体中での親水性媒体中での末端N 
G O基を有するプレポリマーの頷延艮を用いる方法。
分散系を生成させるため、水をプレポリマーに加えるこ
ともプレポリマーを水に加えることも可能である。水性
媒体中での頻延艮の場合には、脂肪族および/またはシ
クロ脂肪族末mNco基を有するプレポリマーがとくに
好ましい。もしも芳香族に結合したNGO末端基を用い
るならば、水の添加の前にこのインシアナート基のマス
キングが、米国特許第4,387.181号に記載され
ているように好ましい。
本発明によって、ポリウレタンの分散系は原則としてい
かなる任意の方法でも行うことができる。
これらの方法には、たとえば高いすり勾配を発生するこ
とができる装置でポリウレタン融液を水と混合すること
による溶解剤を用いない分散、同じVc置内で加工の間
に可塑化のための非常に少量の溶媒の使用、さらにきわ
めて高周波の音波のような非槻械的分散剤の助けが含ま
れる。しかしながら、本発明によるポリウレタンは自己
分散性なので、簡単なミキサー、たとえばかきまぜケト
ルまたはいわゆる還流ミキサーを用いることも可能であ
る。
ざリウレタン分散系はまた、たとえばポリ酢酸ビニル、
ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタノエン、ポリ塩
化ビニル、ポリアクリロニトリルおよび共重合体プラス
チックスの分散系のようなほかの分散系と混合してもよ
い。
感熱性ラテックス混合物の分散のための可能な希薄電解
質水溶液は、アニオン性ポリウレタン分散系の場合には
、アルカリ土類金属塩または、たとえばアルミニウム、
亜鉛または鉄の塩のようなほかの金属の塩、あるいは、
たとえば硫酸カリウムアルミニウムのような複塩の溶液
である。とくに乾燥により凝集物から得られるポリマー
?+W造の色安定性に関して、とくによい結果はカルシ
ウム塩で見いだされる。
希薄アルカリ金属水酸化物および水酸化アンモニウム、
そしてまたオレイン酸カリウムのような非常に弱い酸の
アルカリ金属塩がカチオン性ポリウレタン分散系に対し
て適する。たとえば1モル溶液がここでは希薄?8液と
みなされる。
上記のように、文献中に感熱剤と記載されているポリエ
ーテル−ポリウレタンは本発明の意味で室温において安
定剤として働く。混合物の調製の開に、ポリエーテル−
ポリツレタンはポリウレタンラテックスに最初に加える
。その次に電解質溶液を加える。もしも固形分含量の低
い混合物を調製すべきであるならば、ポリエーテル−ウ
レタンおよび電解質溶液を希釈に必要な水で最初に希釈
するのがよい。均一な混合物はラテックスの予備希釈よ
りもこの方法でより迅速に調製することができる。
感熱性ポリウレタン分散系混合物の固形分含量は701
つ:1こわずかに形壺をおよ;rす9 もしも混合)良
度をかえるならば、後者は感熱ルjと電解質の篭をかえ
ることによって調節することができる。
たとえば染料、顔料または顔料スラリーおよび充てん削
のようなほかの通常の助剤ならびに疎水性を与える薬耐
ちまた混合物1こ加えることができる、粉末状の顔料は
均一な分散のためにラテックス混合物に添加する而に適
当な磨砕装@で予備分散させる。
たとえばチョーク、クレーおよびパライトのような充て
ん剤を直接混合物中に入れてもよい。充てん剤の平均粒
子径と粒子径分布はもちろん混臣物とそれから作られた
製品の品質に影響をおよぼす。本発明の意味で感熱性ポ
リウレタンラテックス混合物は混合物の成分を継ぎの順
序で混合することにより有利に調製することができる。
1、ポリウレタンラテックス 2、ポリエーテル−ポリウレタン、水で予備希釈 3、もし適当ならば、着色剤、充てん剤およびぽかの通
常の助剤(もし適当ならば予備分散)4、希薄電解質溶
液 ポリエーテル−ポリウレタンはボ11ウレタンラテック
ス中の固形分に灯して0.1〜20.0重量%、好まし
くは0.5〜7.5重量%の量を加える。添加の前に、
もし適当ならば水で希釈する。
希釈度は仕上った混合物の凝集点に影響をおよぼさない
加えた染料または顔料の量は仕上った製品の目的の色調
に依存する。
充てん削はポリウレタンラテックス中の固形分に対して
800重量%までの星を加えることができる。100重
量%までの充てん剤量が不織布の結合と浸漬品の製造に
対してもっとも適することがわかっている。重質のコー
ティング、とくにカーペット裏地の場合には、100〜
300重量%、例外的な場合には500〜800重量%
の充てん削の量がン昆入される。
電解質はラテックス乾燥物に対して0.01〜20重量
%の量を加える。それらはすべての場合に希薄水溶液、
rことえぼ1N溶液として加える。
それらの量は本質的にポリウレタンのアベオ/マー性に
依存する。0.1〜5.0重足%の電M貿量が通常公知
のポリウレタンラテックスて′9X−求される。
本発明による好ましい感熱性ポリワレタンラテックス混
合物の凝集点は30〜60゛Cの間になるであろう。そ
して加工−ヒの理由のため、温度を35〜45゛Cの間
に調節するのがとくに好ましいであろう。本発明による
irL合物において確立された凝集点は、たとえあった
にしても、数日の期間にわたる貯蔵の間″cさえ、冷却
貯蔵で蒸発がないと5℃以下の変動しかない。
熱の影響下の混合物の凝集は製造すべき製品に依存して
加熱ブスまたは液体中での輻射熱または対流熱によって
もたらされる。特定の凝集性の選択は製造すべき製品に
まったく依存し、混合物の組成によらない。
実施例1 感熱性ラテックス混合物は次のr&分から混合する(す
べてのデータは重量部である)。
a) ドイツ特許出願公IJH第2,426,657号
の実施例1bに記aされたポリマー組成物の50%(固
形分含量)アニオン性ポリウレタン分子&、系200部 水7.5部とドイツ特許出願公開第3,330゜197
号の実施例1によるポリ尿素改質ポリエーテル−ポリウ
レタン7.5部の混合物 15部b) 水58部 10%塩化カルシウム水溶a 10部 a)とb)の成分は予@混合し、次にbをa中にがきま
ぜながら入れる。このラテックス混合物の固形分含量は
35%である。80℃の水浴中であたためた50val
lfラスビーカーで測定した凝集温度は36℃である。
凝集物はち密であり、水中に再分散させることはでさな
い。
混合物の@果性は室温で2週間の開その貯蔵によってか
わらない。
実施例2 感熱性ラテックス混合物を次の成分から混合する(すべ
てのデータは重量部である)6a)次のように調製した
40%(固形分含量)カチオン性ポリウレタン分散系 
250部OH価56を有するカプロラクトンとヘキサン
ノオールにもとずいたポリカーボナート150部(0,
075モル)とブタノールで出発したボリエナレンオキ
サイドーポリブロビレンオキサイドボリエーテル(08
価26.エチレンオキサイド78゜3重量部)75部(
0,075モル)を110℃で30分間脱水する。混合
物を80°Cに冷却し、ヘキサメチレンノイソシアナー
)45.2]B(0゜2692モル)を加え、混合物を
3.32%の一定NCO値まで加熱する。次にN−メチ
ルノエタノールアミン6.56部(0,055モル)を
加え、混合物をふたたび1.57%の一定NCO値まで
加熱し、反応温度は60°Cに保つ。反応生成物はアセ
トン1.100+++、!で希釈し、水40部に溶解し
たイソホロ777526.4部(0,0374モル)と
40℃で5分間反応させる。次にN−、メチル−N−(
メチルアミノカルボニル)−アミ/メタンスルホン酸の
5 Q e)6水R液10 B(0,0275モル)と
の混合物中で塩が形成され、5分後水460部で分散系
が得られ、アセトンがただちに留去される。40.0%
の固形分含量と15秒の粘度(7オードカツプで41の
ノズルで測定)を有する細かい粒子径の分散系が得られ
る。
b) 水22部 水5部とドイツ特許出願公開#S3.330,197号
の実施例1によるポリ尿素改質ポリエーテル−ポリウレ
タン5部の混合物 10部 1N7ンモニア水溶液    6部 aとbの成分は予+M4混合し、次にbをaにかきまぜ
ながら入れる。ラテックス混合物の固形分含量は35%
である。実施例1に記載されたように測定した凝集温度
は36°Cである。
得られた凝集物は固体であり、水に再分散させる二とが
できない。混合物の凝集性は室温において2週間のその
貯蔵)、:よってかわらない。
実施例3*) フントロールとして、感熱性ラテックス混合物を次の成
分から混合する(すべてのデータは重量部であるン。
a)実施例1aによる50%アニオン性ポリウレタン分
散ji7i 200部 b)水45部 ドイツ特許出願公開第2,837,314号;こ記載さ
れ、サンドズ(S andoz)A Gにより[有]カ
ルタフィックス(CARTAF t X)Uとして市販
されている、第四級ポリエーテルアミンとジイソシアナ
ートの反応生成物 20部 c)pH4,7を確立するための酢酸(10%)20部 成分すは予備混合し、aにかきまぜながら入れ、犬に成
分Cの添加により、pHを確立する。混合物の固形分含
量(分散系中のポリマーに対して)は35%である。実
施例1に記載したように測定した混合物の凝集温度は5
0°Cであり、貯蔵により急速に40°Cに低下する。
得られた凝集物はペースト状であり、水中に再分散させ
ることができる。
7J、施例4*) コントロールとして、感黙性ラテックス11合物を次の
組成から調製する(すべてのデータは重量部である)7 a) 50%(固形分含量)アニオン性ポリウレタン分
散系 200部 b)水55部 分子[40,000を有するポリビニルメチルエーテル
、■ルトナール(LUTONAL)M2O。
BASF  AG、ルートピッヒスバー7エン(1−u
dowigshafen)  30郭 成分すは予備混合し、aの中にがさまぜながら入れる。
混合・物の固形分含量は(分散系中のポリマーに対して
)35%である。実施例1に記F2?!−れたように測
定した混合物の凝集温度は75℃以上である。凝集は完
結せず、凝3J4&7は再分散可能である。
木) ヨーロッパ特許第A−0,167,189による
実施例であるが、発泡剤を添加しない。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ポリウレタンラテックス、電解質、安定剤および通
    常の助剤からなり、ポリエーテルポリウレタンを安定剤
    として用いることを特徴とする、感熱性ポリウレタン分
    散系。 2、ポリ尿素改質ポリエーテルポリウレタンを安定剤と
    して用いることを特徴とする、特許請求の範囲第1項記
    載の感熱性ポリウレタン分散系。 3、ポリウレタンラテックスをアニオン性、カチオン性
    または非イオン性の親水性に改質したポリウレタンから
    調製することを特徴とする、特許請求の範囲第1項又は
    第2項記載の感熱性ポリウレタン分散系。 4、2価もしくは多価の金属塩、塩基あるいは非常に弱
    い酸のアルカリ金属塩をポリウレタンのイオン性によぅ
    て電解質として用いることを特徴とする、特許請求の範
    囲第1項記載の感熱性ポリウレタン分散系。 5、中空製品の製造に対する特許請求の範囲第1項〜第
    4項のいずれかに記載の感熱性ポリウレタン分散系の利
    用。 6、シート状構造物の製造に対する特許請求の範囲第1
    項〜第4項のいずれかに記載の感熱性ポリウレタン分散
    系の利用。 7、エラストマーフィラメントの製造に対する特許請求
    の範囲第1項〜第4項のいずれかに記載の感熱性ポリウ
    レタン分散系の利用。
JP62166294A 1986-07-05 1987-07-04 感熱性ポリウレタン分散系 Pending JPS6323958A (ja)

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