JP2003277459A - ポリウレタンウレア発泡体シートおよび該シートを用いた合成皮革 - Google Patents
ポリウレタンウレア発泡体シートおよび該シートを用いた合成皮革Info
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Abstract
強度、耐寒性、表面強度に優れたポリウレタンウレア発
泡体シートの提供。 【解決手段】 ジイソシアネート化合物を、疎水性有機
溶媒中でポリオキシプロピレングリコールと反応させて
末端水酸基を有するプレポリマーを得、次いで短鎖ジオ
ールを加えると共に、プレポリマー中の水酸基に対して
過剰量の4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート
を反応させて、末端にイソシアネート基を有するプレポ
リマー溶液とした後、更にポリオキシアルキレンポリオ
ール、触媒および整泡剤を加えた混合液となし、当該混
合液を離型紙上に塗布し、湿気雰囲気下に加熱、発泡、
硬化させて得られたガラス転移度が−5℃以下であるこ
とを特徴とするポリウレタンウレア発泡体シート、該シ
ートを、銀面層の一部として用いたことを特徴とする合
成皮革である。
Description
強度に富み、加工性に優れたポリウレタンウレア発泡体
シート、および当該発泡体シートを銀面層の一部として
使用した、天然皮革に酷似した風合いを有し、特に耐寒
性、表面強度、縫製加工性、対加水分解性に優れた合成
皮革に関する。
皮革や合成皮革が使用されてきており、その一つとし
て、末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリ
マーを加湿、加熱雰囲気下に反応させることにより発
泡、硬化させて得られるポリウレタンウレア発泡体シー
トを銀面層として用い、繊維基材と積層したものや、こ
れにポリウレタンからなる表皮層を積層したものが知ら
れている。
ンエラストマーのジメチルホルムアミド等の水混和性有
機溶媒との混和物を繊維基布に含浸、塗布させたのち、
水等の非溶媒中で凝固させることにより微多孔層を形成
させたものが知られている。
合成皮革にあっては、風合いが天然皮革に類似した好ま
しいものであるが、製造工程が煩雑であるため高価なも
のである。特に、伸縮性に富む織布、編物を繊維基布と
して使用する場合には、塗布、湿式凝固、乾燥、表面仕
上げ等の工程における寸法変化を抑制するために、寒冷
紗等のごく薄い生地を基布の背面に貼り合せて使用し、
最後に剥離除去するという複雑で、非経済的な製造方法
を採用しなければならないものである。
タンウレア発泡体シートを銀面層として使用した人工皮
革あるいは合成皮革は、製造工程が簡略であり、安価で
あるが、風合いとしては湿式法で得られる合成皮革には
到底及ばないといった問題点を抱えていた。
面層として使用した合成皮革あるいは人工皮革について
は、銀面層として使用するポリウレタンウレア発泡体シ
ートの風合いが天然皮革に酷似したものとなるか否かが
ポイントとされる。そのために、天然皮革に近似した風
合いを有する合成皮革あるいは人工皮革の製造方法の検
討がなされ、例えば、特開平11−60768号公報あ
るいは特開2001−2752に記載されているよう
に、いわゆるワンショット法にてウレタンプレポリマー
を作製してこれを加湿、加熱雰囲気下に発泡、硬化させ
て得られるポリウレタンウレア発泡体シートを利用した
ものが提案されている。
ることにより比較的天然皮革に近似した風合いのもので
あり、消費者から受け入れられていたものの、いわゆる
湿式法で得た合成皮革または人工皮革からみて、いまだ
幾分見劣りのするものであった。特に湿式法で得られる
合成皮革が有する多孔質層の緻密さ、および低弾性に対
しては見劣りがあり、ポリウレタンウレア発泡体シート
を使用した合成皮革では、低弾性のものは得られていな
いのが現状である。
ありながら、天然皮革に酷似する風合いを有するポリウ
レタンウレア発泡体シートの製造技術を検討し、ウレタ
ンプレポリマーを2段階で作製し加湿、加熱雰囲気下に
発泡、硬化させるポリウレタンウレア発泡体シートの製
造技術を考案した。その結果、かかる方法により得られ
たポリウレタン発泡体シートは、天然皮革に酷似した風
合いを有する低弾性であり、かつ強度に優れ、耐寒性、
表面強度、縫製加工性、耐加水分解性に優れた合成皮革
となること、また、このようにして得られたポリウレタ
ンウレア発泡体シートは、粘着テープ基材用、床材用と
しても好適に使用し得ることを見出し、本発明を完成さ
せるに至った。
人工皮革や合成皮革あるいは粘着テープ基材として有用
な、天然皮革に酷似する風合いを有する低弾性であり、
かつ強度に優れ、耐寒性、表面強度に優れたポリウレタ
ンウレア発泡体シートを提供することを課題とする。
めになされた本発明は、ジイソシアネート化合物を、疎
水性有機溶媒中で分子量1000〜2500のポリオキ
シプロピレングリコールと反応させて末端水酸基を有す
るプレポリマーを得、次いで短鎖ジオールを加えると共
に、プレポリマー中の水酸基に対して過剰量の4,4’
−ジフェニルメタンジイソシアネートを反応させて、末
端にイソシアネート基を有し、且つ、そのイソシアネー
ト基の含有率が4.0ないし5.5重量%になるプレポ
リマー溶液とした後、更に該イソシアネート基が3.8
〜5.0重量%となる量のポリオキシアルキレンポリオ
ール、触媒および整泡剤を加えた混合液となし、当該混
合液を離型紙上に塗布し、湿気雰囲気下に加熱、発泡、
硬化させて得られたガラス転移度が−5℃以下であるこ
とを特徴とするポリウレタンウレア発泡体シートであ
る。
リウレタンウレア発泡体シートを、銀面層の一部として
使用した合成皮革である。
いて、天然皮革に類する風合いを求めるのであれば、柔
軟性をもたせることにより低弾性とすればよい。そのた
めには、ガラス転移温度を低温側にシフトしてやればよ
いが、単にそれだけでは高強度なものを得ることができ
ない。また、従来の方法では、柔軟性を求め低弾性とし
た場合には、樹脂が粘着性を帯び、縫製加工性を損な
い、ミシン送りをよくするためや、耐磨耗性を向上させ
るために、滑性を得るべく表面処理を施したり、ミシン
糸そのものにオイルを付与したりしなければならない問
題点があった。
体シートは、ガラス転移度が−5℃以下とすることによ
り、柔軟で、低弾性でありながら強度的に優れたもので
あって、例えば、揉み加工での皺寄りの良さがあり、ま
た縫製加工性も極めて良好なものある。したがって、合
成皮革に求められている重要な要素を十二分に有するポ
リウレタンウレア発泡体シートとしての特徴があるもの
である。
段階として、ジイソシアネート化合物を、疎水性有機溶
媒中で分子量1000〜2500のポリオキシプロピレ
ングリコールと反応させて末端水酸基を有するプレポリ
マーを得、次いで第二段階として、得られたプレポリマ
ーに短鎖ジオールを加えると共に、プレポリマー中の水
酸基に対して過剰量の4,4’−ジフェニルメタンジイ
ソシアネートを反応させて、末端にイソシアネート基を
有するウレタンプレポリマー溶液とし、その後、ポリオ
キシアルキレンポリオール、触媒および整泡剤を加えた
混合液とした後、当該混合液を離型紙上に塗布し、湿気
雰囲気下に加熱、発泡、硬化させることことを基本とす
るポリウレタンウレア発泡体シートである。
水酸基を有するプレポリマーは、ジイソシアネート化合
物とポリオキシプロピレングリコールの反応生成物であ
る。その場合に使用されるジイソシアネート化合物とし
ては、種々のものが挙げられるが、本発明にあっては、
特にヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイ
ソシアネート、ノルボナンジイソシアネートから選択さ
れるものであるのが好ましい。
しては、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプ
ロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコ
ール、ポリオキシプロピレン/オキシメチレングリコー
ル、ポリエチレングリコールアジペート、ポリブチレン
グリコールアジペート、ポリネオペンチルグリコールジ
ペート、ポリブチレン/へキシレングリコールアジペー
ト等の種々のポリアルキレングリコールが使用可能であ
るが、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシテ
トラメチレングリコールが好ましく、単独若しくはそれ
らの混合物、さらには共重合体を使用することができ
る。
ングリコールの単体、若しくはポリオキシプロピレング
リコールとポリオキシテトラメチレングリコールとの混
合物若しくは共重合物においてポリオキシプロピレング
リコールの含有率の高いものが好ましい。前記共重合体
はブロック共重合体でもあっても、またランダム共重合
体であってもよい。
の分子量としては、1000〜2500の範囲が好まし
い。分子量が1000未満のポリオキシアルキレングリ
コールでは破断時伸度が小さくなり、一方、分子量が2
500を越えるものでは破断強度が小さくなる。
プロピレングリコールとの反応による末端水酸基を有す
るプレポリマーへの生成は、溶媒中で行われる。特に本
発明のポリウレタンウレア発泡体シートを得るために
は、この溶媒は疎水性溶媒、特に非極性溶媒であり、具
体的には、トルエン、キシレン、メチルシクロヘキサ
ン、エチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサンか
らなる群から選択される有機溶媒が好ましい。これらの
溶媒は、単独でも、また複数組合せて使用してもよい。
の使用量は、全樹脂100重量部当たり、5〜20部程
度の範囲が好ましく、溶媒量が多すぎると粘度低下が著
しく、反応雰囲気中の水分を取り込み難くなり、発泡性
が低下する。また、溶媒量が少なすぎると、プレポリマ
ーの粘度が必要以上に高くなるばかりかプレポリマーの
貯蔵安定性が低下するとともに、発泡倍率の制御が難し
くなり、形成されるポリウレタン発泡体シートの表面平
滑性が低下する。
一概に限定することはできず、室温〜100℃程度が好
ましく採用される。反応系としては、乾燥空気、炭酸ガ
スあるいは窒素ガスにより反応容器内が置換されている
ことが必要である。
有するプレポリマーは、第二段階として、さらに短鎖ジ
オールが加えられ、これらの水酸基に対しして過剰量の
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを反応さ
せて、末端にイソシアネート基を有し、且つ、そのイソ
シアネート基の含有率が4.0〜5.5重量%になるウ
レタンプレポリマー溶液とされる。
い例としては、1,3−ブタンジオール、2,4−ジエ
チル−1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコ
ール、ブチルエチルプロパンジオール、3−メチルペン
タンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオー
ル、ネオペンチルグリコールからなる群から選択される
側鎖を有するグリコールを単独あるいは複数組合せて使
用することができる。
ルメタンジイソシアネートは、湿気との反応性に富み、
優れた発泡性と優れた物理的性質を有するシートを提供
することができる点で特に重要なものであり、他の芳香
族ジイソシアネート化合物、例えば、トルエンジイソシ
アネートでは発揮できない特性を有している。
反応系の温度も、一概に限定することができず、50〜
100℃程度が好ましく採用される。室温にて反応内に
反応物の所定量を仕込み、その後徐々に昇温させていく
手段を採用することも好ましい。この場合の反応系とし
ても、乾燥空気、炭酸ガスあるいは窒素ガス等で置換さ
れていることが必要である。
ポリマーは、末端に4,4’−ジフェニルメタンジイソ
シアネートに起因するイソシアネート基を有している
が、本発明が提供する特定の性質を有するポリウレタン
ウレア発泡体シートを得るためには、この末端イソシア
ネート基の含有率は、4.0〜5.5重量%の範囲にな
るように反応条件が調節される。末端イソシアネート基
の含有量が低すぎると、いわゆる発泡状態にはならず、
末端イソシアネート基含有量が高すぎると、過剰発泡と
なり平滑なものができないばかりか、ウレア結合が多く
なるため風合いが硬くなり、合成皮革として不適当なも
のとなる。
リマーの溶液には、架橋剤としてのポリオキシアルキレ
ンポリオール、触媒および整泡剤が加えられる。
オールとしては、特に反応性を高めるために、末端がプ
ロピレンオキサイドに起因する2級水酸基からエチレン
オキサイドをさらに付加した1級の水酸基を有するもの
で、分子量が5000から8000程度の水酸基を分子
内に3固有するもの(3官能性のもの)、すなわちポリ
オキシアルキレントリオールが好ましい。なお、優れた
強度を得るためにモノオールの含有率が少ないもののほ
うが好ましい。また、ポリオキシプロピレンオキサイド
/グリセリン付加物の分子量3000〜8000にカプ
ロラクトンを付加し分子量4000〜10000とした
ものも使用できる。
橋剤であるポリオキシアルキレンポリオールの量につい
ては、プレポリマー中のイソシアネート基含有率が、
3.8〜5.0%となるようにするのが望ましい。架橋
剤の添加量が少なすぎると、プレポリマーの反応は、単
に水分を鎖伸長剤として反応して固化するばかりでな
く、架橋剤に基づく伸びの大きな、柔軟性の富むポリウ
レタンウレア発泡体シートを得ることができず、また多
すぎると十分に発泡したポリウレタンウレア発泡体シー
トとすることができない。
ポリオールと共にウレタンプレポリマー溶液中に添加す
る触媒としては、ジブチル錫ジラウレート、オクチル酸
錫、ジブチル酸化錫等の有機錫化合物;テトラメチルヘ
キサメチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリア
ミン、N−メチルモルホリン、ジアザビシクロウンデセ
ン等のアミン化合物を使用することができる。触媒の添
加量としては、ポリウレタン樹脂100部あたり0.1
〜0.5部を添加するのがよい。
エチレンオキサイド付加シリコンオイル、例えば大日本
インキ化学工業製のクリスボンアシスターSD−7;日
本ユニカーL540、L530;東レシリコンSH等を
使用することができる。また湿気を積極的に取り込むた
めに、界面活性剤、例えばポリエチレングリコール/ポ
リプロピレングリコールブロック共重合体、例えば、プ
ルロニックL62、ニューポールPE62等を使用する
ことができる。これらの使用量は、ポリウレタン樹脂1
00部あたり0.5〜3.0部程度を添加するのがよ
い。
に、必要に応じて顔料、防黴剤、紫外線吸収剤、ブロッ
キング防止剤、加水分解防止剤、香料、染料、無機系充
填剤、抗菌剤等を、本発明の趣旨を損なわない範囲で添
加してもよい。
等を添加したウレタンプレポリマーは、適当な混合機に
て空気と混合されて、コーティング液とされ、例えば離
型紙上にコーティングされ、硬化反応により本発明のポ
リウレタンウレア発泡体シートとされる。
ンウレア発泡体シートは、ガラス転移度が−5℃以下の
柔軟性を有すると共に、耐寒性、表面強度を有し、その
厚みが0.2〜1.0mm程度の範囲で、極めて均一な
シートとなる。なお厚みが1.0mmを越す場合には、
雰囲気中の水分がコーディングされた混合物の中に均一
に取り込まれず、発泡はするものの表面平滑性はかなり
劣るものとなる。また厚みが0.2mmを下回る場合
は、混合吐出の性能にもよるが、一般的には微細な発泡
セルを形成することができない。
保つため、強制的に超音波を利用した加湿器を使用する
ことが好ましい。また、高温水蒸気を直接乾燥、キュア
オーブン内に供給しても差し支えない。
ウレア発泡体シートは、接着剤を用いて繊維基布基材と
積層することにより、湿式法により得られた合成皮革や
人工皮革に酷似する風合いを有し、柔軟性で高強度であ
り、低温特性(耐寒性)、表面強度、縫製加工性、耐加
水分解性に優れた合成皮革を得ることができる。
の繊維基材として使用されているものであれば、いずれ
のものも使用することができる。例えば、極細繊維不織
布、織布、織物、編物のいずれのものであって、片面ま
たは両面が起毛されたものであってもよい。
布基材とを接着するために使用される接着剤としては、
合成皮革製造用として、基布との接着に使用されている
ものであれば特に限定されないが、発泡樹脂中に有機錫
系化合物を発泡剤として使用している場合には、特に耐
加水分解性を考慮した接着剤を選択するのがよい。
の合成皮革と同様に、ポリウレタン発泡層(ポリウレタ
ンウレア発泡体シートを線維基布基材に積層することに
よって形成された層)表面に、ポリウレタンを主成分と
する表皮層、いわゆるトップコートポリウレタン樹脂層
が積層される。このトップコートポリウレタン樹脂層と
しては、合成皮革の表皮樹脂用として製造販売されてい
るものであれば、特に限定されず、染色可能な樹脂も顔
料着色樹脂と同様に使用することができる。染色可能な
樹脂としては、特に無黄変タイプポリウレタン樹脂が好
ましい。表皮層ポリウレタン樹脂の厚みは、10〜50
μm程度の範囲が好ましい。
積層されるが、かかる離型紙としては、紋入り離型紙
で、合成皮革製造用として市販されているものであれ
ば、特に限定されず、どのようなものでも使用が可能で
ある。
体シートは、上記したように天然皮革に酷似する風合い
を有することから、合成皮革用として好適に使用するこ
とができるが、その用途は、合成皮革用に限られるもの
ではない。例えば、木材、必要に応じて基材を積層した
単層あるいは複数層からなる合成樹脂シート、カーペッ
ト、あるいはこれらの積層品等の裏面に本発明のポリウ
レタンウレア発泡体シートを積層して防音床材とするこ
ともできる。また、本発明のポリウレタンウレア発泡体
シートの少なくとも一方の面に適宜感圧性接着剤(粘着
剤)層を形成して粘着テープとすることもできる。
説明するが、これらによって、本発明の技術的範囲は、
何等制限されるものではない。
ロピレングリコール2,560g、ノルボナンジイソシ
アネート132g、エチルシクロヘキサン671gおよ
びジブチル錫ジラウレート0.1gを80℃で3時間、
窒素ガス雰囲気下で攪拌して反応させた。イソシアネー
ト基が消失していることを赤外線吸収スペクトルで確認
し、25℃に冷却し、末端水酸基を有するプレポリマー
を得た。
ながら、これに先ずジプロピレングリコール174.5
gを投入し、次いで4,4’−ジフェニルメタンジイソ
シアネート1.050gを投入した。その後80℃まで
昇温して、さらに2時間反応を継続した。このもののイ
ソシアネート基含有率は4.14%であり、収率は10
0%であった。
ール(三井武田ケミカル社製、水酸基価24のグリセリ
ンベースプロピレンオキサイドエチレンオキサイド付加
体)12.2g、クリスボンアシスターSD−7(大日
本インキ社製、整泡剤;シリコン系)1.0g、ジブチ
ル錫ジラウレート0.2gおよびペンタメチルジエチレ
ントリアミン0.05gを混合し、200mLポリエチ
レン製容器内で毎分1,000回転の4枚羽攪拌機によ
り90秒攪拌した。得られた混合液を離型紙(リンテッ
ク社製)上に約0.2mmの厚さでコーティングし、1
10℃の加湿オーブンに2分間入れて反応を行った。得
られたものは、約0.3mm厚の綺麗な発泡体シートで
あり、そのガラス転移度は−15.5℃であった。
ジイソシアネートに代えてイソホロンジイソシアネート
142.3gを使用し、エチルシクロヘキサンの使用量
を673gとしてプレポリマーを合成した。得られたプ
レポリマーの固形分は、85.4%であった。次いで実
施例1と同様に反応を行い、約0.3mm厚の綺麗な発
泡体シートであり、そのガラス転移度は−13.5℃で
あった。
ロピレングリコール2,640g、ヘキサメチレンジイ
ソシアネート147.5g、キシレン281gおよびジ
ブチル錫ジラウレート0.1gを80℃で3時間、窒素
ガス雰囲気下で攪拌して反応させた。イソシアネート基
が消失していることを赤外線吸収スペクトルで確認し、
25℃に冷却し、末端水酸基を有するプレポリマーを得
た。
ながら、これに先ず3−メチルペンタンジオール12
5.1gおよび4,4’−ジフェニルメタンジイソシア
ネート1.065gを投入した。その後80℃まで昇温
して2時間反応させた。このもののイソシアネート基含
有率は4.9%であり、収率は100%であった。その
後は、実施例1と同様に反応を行い、約0.3mm厚の
綺麗な発泡体シートを得た。得られた発泡体シートのガ
ラス転移度は−14.5℃であった。
ソシアネート873.1gおよびトルエン348.1g
からなる45℃の混合溶液中に、数平均分子量1500
のポリプロピレングリコール1,500gを加え、窒素
ガス雰囲気下で80℃まで昇温させ、4時間反応を行っ
た後、ジプロピレングリコール134.18gおよびト
ルエン100gからなる混合液を30分かけて滴下し、
85℃で1時間攪拌反応をさせ、25℃まで冷却し、プ
レポリマー溶液を得た。このもののイソシアネート基含
有率は4.95%であった。
い、実施例1と同様に、アクトコール(三井武田ケミカ
ル社製、水酸基価24のグリセリンベースプロピレンオ
キサイドエチレンオキサイド付加体)12.2g、クリ
スボンアシスターSD−7(大日本インキ社製、整泡
剤;シリコン系)1.0g、ジブチル錫ジラウレート
0.2gおよびペンタメチルジエチレントリアミン0.
05gを混合し、200mLポリエチレン製容器内で毎
分1,000回転の4枚羽攪拌機により90秒攪拌し
た。得られた混合液を離型紙(リンテック社製)上に約
0.2mmの厚さでコーティングし、110℃の加湿オ
ーブンに2分間入れて反応を行った。
の発泡体シートであり、そのガラス転移度は−2.3℃
であった。その発泡体シートの柔軟性は、実施例1で得
たものより弱く、強度も低いものであった。また天然皮
革に比較すると、その風合いは、実施例1で得た発泡体
シートより劣るものであった。
れるポリウレタンウレア発泡体シートは、いわゆる乾式
発泡法において、特にウレタンプレポリマーを2段階で
作製し加湿、加熱雰囲気下に発泡、硬化させて得られる
ポリウレタンウレア発泡体シートである。
泡体シートは、ガラス転移度が低いものであり、天然皮
革に酷似した風合いを有する低弾性であり、かつ強度に
優れ、耐寒性、表面強度、縫製加工性、対加水分解性に
優れている。したがって、湿式法で得られる合成皮革と
なんら遜色のない人工皮革あるいは合成皮革となりうる
ものであり、縫製加工性も極めて良好なものある。ま
た、本発明が提供するポリウレタンウレア発泡体シート
は、合成皮革としてばかりでなく、粘着テープ基材用、
床材用としても好適に使用し得るものでのあり、かつ簡
略な製造工程で、低コストで製造し得る利点を有してい
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 ジイソシアネート化合物を、疎水性有機
溶媒中で分子量1000〜2500のポリオキシプロピ
レングリコールと反応させて末端水酸基を有するプレポ
リマーを得、次いで短鎖ジオールを加えると共に、プレ
ポリマー中の水酸基に対して過剰量の4,4’−ジフェ
ニルメタンジイソシアネートを反応させて、末端にイソ
シアネート基を有し、且つ、そのイソシアネート基の含
有率が4.0ないし5.5重量%になるプレポリマー溶
液とした後、更に該イソシアネート基が3.8〜5.0
重量%となる量のポリオキシアルキレンポリオール、触
媒および整泡剤を加えた混合液となし、当該混合液を離
型紙上に塗布し、湿気雰囲気下に加熱、発泡、硬化させ
て得られたガラス転移度が−5℃以下であることを特徴
とするポリウレタンウレア発泡体シート。 - 【請求項2】 ジイソシアネート化合物がヘキサメチレ
ンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノ
ルボナンジイソシアネートから選択されるものである請
求項1に記載のポリウレタンウレア発泡体シート。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載のポリウレタン
ウレア発泡体シートを、銀面層の一部として用いたこと
を特徴とする合成皮革。
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