川口忠之 (〒52 神奈川県横浜市戸塚区秋葉町440番地日本ポリウレタン工業株式会社総合技術研究所内 Kanagawa, 24500, JP)
日本ポリウレタン工業株式会社 (〒14 東京都港区芝四丁目1番23号 Tokyo, 10800, JP)
KAWAGUCHI, Tadayuki (Ltd. Central Research Laboratory 440, Akiba-cho, Totsuka-ku,Yokohama-sh, Kanagawa 52, 24500, JP)
| 主剤(A)及び硬化剤(B)から構成される繊維積層体用表層材形成性組成物において、主剤(A)が、1,6-ヘキサンジオールと低分子カーボネートから得られるポリカーボネートジオールであり、硬化剤(B)が、数平均分子量350~500、平均官能基数(f)が2≦f<3であるヘキサメチレンジイソシアネートの変性ポリイソシアネート(B1)と、f≧3であるヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性ポリイソシアネート(B2)からなるものであって、(B1):(B2)=50:50~95:5(質量比)であり、主剤(A)及び硬化剤(B)の両方に有機溶剤を含まないこと、を特徴とする、繊維積層体用表層材形成性組成物。 |
| (B1)が、モノオールとヘキサメチレンジイソシアネートから得られるアロファネート変性イソシアネートであることを特徴とする、請求項1記載の繊維積層体用表層材形成性組成物。 |
| 請求項1又は2に記載の繊維積層体用表層材形成性組成物から形成された表層と繊維布帛層とからなる合成皮革 。 |
| 請求項1又は2に記載の繊維積層体用表層材形成性組成物から形成された表層と繊維布帛層とからなる人工皮革 。 |
| 請求項1又は2に記載の主剤(A)と硬化剤(B)を配合した液を離型性支持体に塗布、一次硬化後、繊維布帛に張り合わせて二次硬化させ、その後離型性支持体を除去することを特徴とする合成皮革又は人工皮革の製造方法。 |
| 請求項1又は2に記載の主剤(A)と硬化剤(B)を配合した液を、繊維布帛に直接塗布して、加熱硬化することを特徴とする合成皮革又は人工皮革の製造方法。 |
| 請求項1又は2に記載の主剤(A)と硬化剤(B)を配合した液において、当該配合液の水酸基とイソシアネート基のモル比を、水酸基/イソシアネート基=90/100~110/100の割合とすることを特徴とする、請求項5又は6に記載の合成皮革又は人工皮革の製造方法。 |
本発明は、繊維積層体用表層材形成性組 物、並びにそれを用いた合成皮革又は人工 革及び合成皮革又は人工皮革の製造方法に する。更に詳しくは、強度と柔軟性のバラ スに優れ、生産時の環境に優しい、繊維積 体用表層材形成性組成物、並びにそれを用 た合成皮革又は人工皮革及び合成皮革又は 工皮革の製造方法に関する。
合成皮革や人工皮革は、例えば袋物やシ ーズ等に用いられている。合成皮革は、そ 使用環境や条件から、柔軟性、反発弾性、 度、伸縮性及び通気性が求められる。
一方、こうした合成皮革や人工皮革の製 方法においては、基布等に直接コーティン 又は離型紙にコーティングしてから基布に 写、という方法が一般的にである。このた 、コーティング用樹脂組成物をコーティン する際に有機溶剤が蒸散するようなもので 、環境問題、労働安全衛生上の問題が発生 、この問題の対策のための設備が必要とな 設備投資が嵩む等の問題がであった。
そこで特許文献1では、水性のポリウレタ ンコーティング剤を合成皮革等にコーティン グすることが提案されている。
しかしながら、水性コーティング剤を用 た生産システムは、水の高い蒸発エネルギ のため、エネルギーコストが嵩むという問 が生じてしまう。生産性、強度、環境対応 全て満たすような合成皮革等用のコーティ グ剤は得られていなかった。
本発明は、強度と柔軟性のバランスに優 、生産時の環境に優しい、繊維積層体用表 材形成性組成物、並びにそれを用いた合成 革又は人工皮革及び合成皮革又は人工皮革 製造方法の提供を目的とする。
すなわち本発明は、以下の(1)~(7)に示され るものである。
(1)主剤(A)及び硬化剤(B)から構成される繊維 積層体用表層材形成性組成物において、主剤 (A)が、1,6-ヘキサンジオールと低分子カーボ ートから得られるポリカーボネートジオー であり、硬化剤(B)が、数平均分子量350~500、 均官能基数(f)が2≦f<3であるヘキサメチレ ンジイソシアネートの変性ポリイソシアネー ト(B1)と、f≧3であるヘキサメチレンジイソシ アネートのイソシアヌレート変性ポリイソシ アネート(B2)からなるものであって、(B1):(B2)=5 0:50~95:5(質量比)であり、主剤(A)及び硬化剤(B) 両方に有機溶剤を含まないこと、を特徴と る、繊維積層体用表層材形成性組成物。
(2)(B1)が、モノオールとヘキサメチレンジ ソシアネートから得られるアロファネート 性イソシアネートであることを特徴とする 前記(1)の繊維積層体用表層材形成性組成物
(3)前記(1)又は(2)の繊維積層体用表層材形成 性組成物から形成された表層と繊維布帛層と からなる合成皮革 。
(4)前記(1)又は(2)の繊維積層体用表層材形成 性組成物から形成された表層と繊維布帛層と からなる人工皮革 。
(5)前記(1)又は(2)の主剤(A)と硬化剤(B)を配合 した液を離型性支持体に塗布、一次硬化後、 繊維布帛に張り合わせて二次硬化させ、その 後離型性支持体を除去することを特徴とする 合成皮革又は人工皮革の製造方法。
(6)前記(1)又は(2)の主剤(A)と硬化剤(B)を配合 した液を、繊維布帛に直接塗布して、加熱硬 化することを特徴とする合成皮革又は人工皮 革の製造方法。
(7)前記(1)又は(2)の主剤(A)と硬化剤(B)を配合 した液において、当該配合液の水酸基とイソ シアネート基のモル比を、水酸基/イソシア ート基=90/100~110/100の割合とすることを特徴 する、前記(5)又は(6)の合成皮革又は人工皮 の製造方法。
本発明により、生産性・強度と柔軟性の ランスに優れ、地球環境に優しい、繊維積 体用表層材形成性組成物、並びにそれを用 た合成皮革又は人工皮革及び合成皮革又は 工皮革の製造方法の提供が可能となった。
本発明は、主剤(A)が特定のポリカーボネ トジオール(以後、PCDと略称する)であり、 化剤(B)が数平均分子量350~500、低官能基数で るヘキサメチレンジイソシアネート(以後、 HDIと略称する)の変性ポリイソシアネート(B1) 、HDIのイソシアヌレート変性ポリイソシア ート(B2)からなる繊維積層体用表層材形成性 組成物である。
本発明に用いられる主剤(A)におけるPCDは 1,6-ヘキサンジオール(以後1,6-HDと略称する) 低分子カーボネートとを、脱アルコール反 や脱フェノール反応により得られるPCDであ 。このPCDの好ましい数平均分子量は500~5,000 あり、更に好ましくは1,000~3,000である。数 均分子量が低すぎる場合は、コーティング の柔軟性が低下し、肌さわりや基材との追 性が低下することになる。一方数平均分子 が高すぎる場合は、被膜強度が不十分とな やすい。
製造の際、1,6-HD以外の低分子ポリオール 用いて得られるPCDも、本発明のコーティン 剤の主剤(A)に併用することができる。この1 ,6-HD以外の低分子ポリオールとしては、エチ ングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3- ロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブ タンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペン ンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノ ンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール 2-エチル-4-ブチル-1,3-プロパンジオール、ジ エチレングリコール、ジプロピレングリコー ル、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサ ン-1,4-ジオール、シクロヘキサン-1,4-ジメタ ール、ダイマー酸ジオール、ビスフェノー Aのエチレンオキサイドやプロピレンオキサ ド付加物、ビス(β-ヒドロキシエチル)ベン ン、キシリレングリコール、グリセリン、 リメチロールプロパン、ペンタエリスリト ル等の低分子ポリオール類等が挙げられる
低分子カーボネートとしては、エチレン ーボネート、ジエチルカーボネート、ジフ ニルカーボネート等が挙げられる。
なお、鎖延長剤の使用は、主剤と硬化剤 配合直前に混合して使用する分には問題な が、あらかじめポリオールプレミックスと ると、貯蔵時にエステル交換反応が起こる め、好ましくない。
本発明における硬化剤(B)は、数平均分子 350~500、低官能基数であるHDIの変性ポリイソ シアネート(B1)と、HDIのイソシアヌレート変 ポリイソシアネート(B2)からなるものである
数平均分子量350~500、低官能基数であるHDI の変性ポリイソシアネート(B1)は、被膜に柔 性を付与し、また、表層材形成時における 業性を向上させる効果をもたらすものであ 。
(B1)の数平均分子量が下限未満の場合は、 表層材形成作業時において、臭気の問題が生 じる場合がある。上限を越える場合は、粘度 が高くなるので、表層材形成作業時の生産性 が低下する。
(B1)の平均官能基数(f)は、2≦f<3である fが下限未満の場合は、架橋効果が不十分と り、被膜物性が低下する。上限以上では被 の柔軟性が低下する。
(B1)の具体的なものとしては、低分子グリ コール(分子量62~164)とHDIとの1:2(モル比)付加 、低分子モノオール(分子量32~164)とHDIとの1:2 (モル比)のアロファネート変性体等が挙げら る。本発明においては、低粘度となる低分 モノオールとHDIとの1:2(モル比)のアロファ ート変性体が好ましい。
低分子モノオールとしては、メタノール エタノール、プロパノール(各種異性体を含 む)、ブタノール(各種異性体を含む)、ペンタ ノール(各種異性体を含む)、ヘキサノール(各 種異性体を含む)、ヘプタノール(各種異性体 含む)、オクタノール(各種異性体を含む)、 ナノール(各種異性体を含む)等の飽和脂肪 モノオール、炭素数2~9の不飽和脂肪族モノ ール等が挙げられる。本発明で好ましい低 子モノオールは、分子量が小さく、遮蔽効 の高いイソプロパノールである。
具体的なHDIのアロファネート変性体の製 方法は、水酸基に対して2倍モル当量以上の HDIと、モノオールとを、アロファネート化触 媒の存在下、アロファネート化反応させた後 、触媒毒を添加して、未反応のHDIを除去する という製造方法である。
HDIのイソシアヌレート変性ポリイソシア ート(B2)は、HDI又はHDIの部分ウレタンプレポ リマーを、イソシアヌレート化反応を経て、 未反応のHDIを除去することで得られるもので ある。ここでHDIの部分ウレタンプレポリマー とは、水酸基対して過剰量のHDIと、低分子グ リコールをウレタン化反応させて得られるも のであり、その仕込みモル比は、HDI:低分子 リコール=5:1~100:1が好ましい。また、低分子 リコールは、得られるポリイソシアネート 相溶性や求めるポリイソシアネートのイソ アネート含量を考慮すると、1,3-ブタンジオ ールが好ましい。
硬化剤(B)には、(B1)及び(B2)以外のポリイソ
アネートを必要に応じて併用することがで
る。具体的には、ジフェニルメタンジイソ
アネート(各種異性体を含む)、トリレンジイ
ソシアネート(各種異性体を含む)、キシレン
イソシアネート(各種異性体を含む)、テト
メチルキシレンジイソシアネート(各種異性
を含む)、フェ
ニレンジイソシアネート(各種異性体を含む)
の芳香族ジイソシアネート、テトラメチレ
ジイソシアネート、3-メチル-1,5-ペンタンジ
イソシアネート、リジンジイソシアネート等
の脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイ
ソシアネート、水素添加トリレンジイソシア
ネート、水素添加キシレンジイソシアネート
、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネー
ト等の脂環族ジイソシアネート等が挙げられ
る。また、これらのポリメリック体やウレタ
ン化物、ウレア化物、アロファネート化物、
ビウレット化物、カルボジイミド化物、ウレ
トンイミン化物、ウレトジオン化物、イソシ
アヌレート化物等が挙げられ、更にこれらの
2種以上の混合物が挙げられる。
このようにして得られた硬化剤(B)のイソ アネート含量は10~25質量%が好ましく、特に1 3~22質量%が好ましい。イソシアネート含量が すぎる場合は、遊離イソシアネート含量が いため、臭気等の作業性に問題がある。ま 、低すぎる場合は、架橋密度が低下するた 、形成された繊維積層体用表層材の強度や 久性が不十分となりやすい。
本発明では、主剤又は硬化剤もしくは両 に添加剤を用いることができる。添加剤と ては、可塑剤、充填剤、着色剤、難燃剤、 機又は無機の充填剤、酸化防止剤、紫外線 収剤、可塑剤、顔料・染料、抗菌剤・抗カ 剤等が挙げられる。
本発明の合成皮革や人工皮革は、前述の 維積層体用表層材形成性組成物から形成さ た表層と繊維布帛層とからなるものである 。
本発明の繊維積層体用表層材形成性組成 を用いた合成皮革や人工皮革は、前述の主 (A)と硬化剤(B)を配合した液を離型性支持体 塗布、一次硬化後、繊維布帛に張り合わせ 二次硬化させ、その後離型性支持体を除去 るという製造方法、又は前述の主剤(A)と硬 剤(B)を配合した液を、繊維布帛に直接塗布 て、加熱硬化するという製造方法により得 れる。
前述の主剤(A)と硬化剤(B)を配合した液(以 後、配合液と略称する)を離型性支持体上に 成させるには、通常のコーティング法、例 ばナイフオーバーロール等を用いて塗布し 一次硬化後、繊維布帛に張り合わせて二次 化させ、その後離型性支持体を除去すれば い。又は配合液を繊維布帛に直接塗布する は、例えばナイフコーターやコンマコータ 等を用いた塗布法等により行えばよい。本 明は、繊維積層体及び合成皮革は、一般に 層材の面が最終製品の表面側に利用されて るものを指すが、同様の製造方法で、表層 の面が裏側で利用される透湿防水コーティ グ剤及び透湿防水材料も同様に使用できる
前記離型性支持体としては、例えば離型 やポリエステルフイルム等が使用できる。 た、前記繊維布帛としては、例えば天然繊 、合成繊維の全てを使用できる。具体例と ては木綿、スフ、ポリエステル、ナイロン アクリル及びこれらの2種以上の混紡であっ てもよい。また形態は織物、編物、不織布、 起毛布等が挙げられる。また繊維布帛の片面 にポリウレタン樹脂等の多孔質膜を有する積 層基材であってもよい。またこれらの繊維布 帛はシリコン樹脂、弗素樹脂等ではっ水処理 されていてもよい。
直接塗布する際におけるコーティング方 は、ナイフ塗布、ワイヤーバー塗布、ドク ーブレード塗布、リバースロール塗布、カ ンダー被覆方法等が挙げられる。コーティ グ剤が合成皮革表面上にコートされた後に 加熱硬化して被膜を形成することになる。
繊維積層体用表層材層の膜厚は、樹脂固 分として1~200μmが好ましく、更に好ましく 5~100μmである。
この際、繊維布帛に前述の主剤(A)と硬化 (B)とを、水酸基とイソシアネート基のモル を、水酸基/イソシアネート基=90/100~110/100の 割合で配合した配合液を、離型性支持体に塗 布又は繊維布帛に塗布し、その後加熱して硬 化させることが好ましい。水酸基とイソシア ネート基のモル比が、この比率から外れる場 合は、コーティング層の強度や耐久性が不十 分となりやすい。
硬化時の加熱温度は50~150℃が好ましい。 熱時間は2分~2時間が好ましい。温度が低す る場合や時間が短すぎる場合は、硬化が不 分となる。一方、温度が高すぎる場合や時 が長すぎる場合は、被膜や基材に不必要な 履歴をかけることになる。
主剤(A)/硬化剤(B)の配合の際、硬化工程の 短縮や反応率の向上を目的として、触媒を追 加することができる。触媒は、ウレタン化反 応触媒としてはトリエチルアミン、テトラメ チルプロピレンジアミン、テトラメチルヘキ サメチレンジアミン、トリレンジアミン等の 第3級アミン触媒、又は、スタナスオクトエ ト、スタナスオレート、ジブチル錫ジラウ ートのような錫系触媒に代表される金属触 が挙げられ、これらは各々単独で、あるい 混合して使用される。
本発明の繊維積層体用表層材形成性組成 を用いて製造された合成皮革や人工皮革は 衣料用、靴用、鞄用、袋物用等に有用であ 。また、本発明の繊維積層体用表層材形成 組成物は、透湿防水衣料用等のコーティン 剤としても使用することができる。
以下、本発明を実施例により更に詳しく 明するが、本発明はこれらに限定されるも ではない。なお、実施例及び比較例中にお て、「%」は「質量%」を示す。
〔HDIの変性ポリイソシアネートの製造〕
製造例1
攪拌機、温度計、冷却器及び窒素ガス導入
のついた容量:1Lの反応器に、HDIを950g、イソ
プロパノールを50g仕込み、90℃で2時間ウレタ
ン化反応を行った。反応生成物をFT-IRにて分
したところ、水酸基は消失していた。次に2
-エチルヘキサン酸ジルコニウムを0.2g仕込み
90℃にて3時間反応させた。反応生成物をFT-I
R及び 13
C-NMRにて分析したところ、ウレタン基は消失
ていた。次いで、リン酸を0.1g仕込み50℃で1
時間停止反応を行った。停止反応後の反応生
成物のイソシアネート含量は42.1%であった。
の反応生成物を130℃・0.04kPaにて薄膜蒸留を
行い、遊離HDIを除去して、イソシアネート含
量が19.4%、25℃の粘度が100mPa・s、遊離のHDI含
量が0.1%、色数が10APHAのポリイソシアネート
P-1を得た。P-1をFT-IR、 13
C-NMRにて分析したところ、ウレタン基はその
在が認められず、アロファネート基の存在
確認された。また、ウレトジオン基及びイ
シアヌレート基は痕跡程度認められた。P-1
数平均分子量を求めたところ433であり、こ
数平均分子量とイソシアネート含量から算
される平均官能基数は2.0であった。
製造例2
攪拌機、温度計、冷却器及び窒素ガス導入
のついた容量:1Lの反応器に、HDIを600部、1,3-
ブタンジオールを5部、触媒としてカプリン
カリウム0.1部、助触媒としてフェノール0.6
を加え、フラスコ中の空気を窒素で置換し
攪拌しながら反応温度70℃に加温し、同温度
で4時間反応を行なった。この反応液に停止
としてリン酸を0.2部加え、反応温度で1時間
拌後、この反応生成物を130℃・0.04kPaにて薄
膜蒸留を行い、遊離HDIを除去して、イソシア
ネート含量が20.8%、25℃の粘度が2,500mPa・s、
離のHDI含有量が0.3%、色数が20APHAのポリイソ
アネートP-2を得た。P-2をFT-IR、 13
C-NMRにて分析したところ、イソシアヌレート
は確認されたが、アロファネート基、ウレ
ジオン基は痕跡程度認められた。P-2の数平
分子量を求めたところ747であり、この数平
分子量とイソシアネート含量から算出され
平均官能基数は3.7であった。
〔被膜評価〕
実施例1~9、比較例1~4
表1、2に示す組み合わせにて、60℃にて加熱
・溶解させた主剤と室温の硬化剤を、イソシ
アネート基と水酸基が当量となるように配合
し、厚さ100μmになるようにバーコーターにて
離型紙に塗布し、60℃にて30分加熱した後、12
0℃で1時間加熱して硬化させた。なお、主剤
硬化剤の配合比は、イソシアネート基と水
基が当量である。その後、室温にて24時間
置し、その後各種物性評価を行った。結果
表1、2に示す。
表1、2において
PCD-1000:ジエチルカーボネートと1,6-HDを反応さ
せて得られるPCD
数平均分子量=1,000
PCD-2000:ジエチルカーボネートと1,6-HDを反応さ
せて得られるPCD
数平均分子量=2,000
PCD-3000:ジエチルカーボネートと1,6-HDを反応さ
せて得られるPCD
数平均分子量=3,000
物性評価試験方法
引張物性(各モジュラス、破断時強度、破断
伸び)
4号ダンベルカッターにてサンプルを打ち抜
、これをJIS K7311に準じて測定した。引張速
は200mm/分、測定温度は23℃とした。
ヒステリシスロス
4号ダンベルカッターにてサンプルを打ち抜
、引張速度は200mm/分、測定温度は23℃にて、
伸びが300%となるまで引っ張り、その後荷重
除去して、測定した。
表1、2に示されるように、本発明の繊維 層体用表層材形成性組成物から形成された ィルムは強度と柔軟性のバランスに優れた のであった。一方、比較例1、3は、柔軟性に 欠け、また強度も小さく、物性的に粘りのな いフィルムであった。比較例2、4は、強度こ 十分であったが、ヒステリシスロスが大き 、弾性に欠けるものであった。なお、全て フィルム作成の際の異臭はなく、作業性は 好であった。
〔合成皮革の製造〕
実施例10
以下の手順により合成皮革を製造した。
1)実施例3の組み合わせの、60℃にて加熱・溶
させた主剤と室温の硬化剤を、イソシアネ
ト基と水酸基の配合比は当量とし、触媒と
てジオクチルチンジラウレートを主剤/硬化
剤混合液に対して300ppm添加し、主剤、硬化剤
、触媒を均一に混合し、減圧して脱泡する。
2)次にこの配合液を厚さが15μmになるように
型紙に塗布し、120℃で5分加熱した。
3)その後、その上に基布としてポリエステル
フタを重ねて圧着した。
4)50~60℃で48時間熟成した後、離型紙をはがし
合成皮革を得た。
得られた合成皮革は、柔軟で風合いも良好
あった。また、生産時において異臭等はな
、生産性や環境に配慮したものであった。
実施例11
以下の手順により合成皮革を製造した。
1)実施例3の組み合わせの、60℃にて加熱・溶
させた主剤と室温の硬化剤を、イソシアネ
ト基と水酸基の配合比は当量とし、触媒と
てジオクチルチンジラウレートを主剤/硬化
剤混合液に対して300ppm添加し、主剤、硬化剤
、触媒を均一に混合し、減圧して脱泡する。
2)次にこの配合液を、基布としてにポリエス
ルタフタ上に厚さが15μmになるようにバー
ーターにて塗布した。
3)120℃にて5分加熱し、その後50~60℃にて48時
熟成させて、合成皮革を得た。
得られた合成皮革は、柔軟で風合いも良好
あった。また、生産時において異臭等はな
、生産性や環境に配慮したものであった。
〔人工皮革の製造〕
実施例12
以下の手順により人工皮革を製造した。
1)実施例3の組み合わせの、60℃にて加熱・溶
させた主剤と室温の硬化剤を、イソ
シアネート基と水酸基の配合比は当量とし、
触媒としてジオクチルチンジラウレートを主
剤/硬化剤混合液に対して300ppm添加し、主剤
硬化剤、触媒を均一に混合し、減圧して脱
する。
2)次にこの配合液を厚さが15μmになるように
型紙に塗布し、120℃で5分加熱した。
3)その後、その上にポリエステル製の三次元
合不織布を重ねて圧着した。
4)50~60℃で48時間熟成した後、離型紙をはがし
人工皮革を得た。
得られた人工皮革は、柔軟で風合いも良好
あった。また、生産時において異臭等はな
、生産性や環境に配慮したものであった。
実施例13
以下の手順により人工皮革を製造した。
1)実施例3の組み合わせの、60℃にて加熱・溶
させた主剤と室温の硬化剤を、イソシアネ
ト基と水酸基の配合比は当量とし、触媒と
てジオクチルチンジラウレートを主剤/硬化
剤混合液に対して300ppm添加し、主剤、硬化剤
、触媒を均一に混合し、減圧して脱泡する。
2)次にこの配合液を、ポリエステル製の三次
絡合不織布上に厚さが15μmになるようにバ
コーターにて塗布した。
3)120℃にて5分加熱し、その後50~60℃にて48時
熟成させて、人工皮革を得た。
得られた人工皮革は、柔軟で風合いも良好
あった。また、生産時において異臭等はな
、生産性や環境に配慮したものであった。
