JP2011523608A - 水蒸気透過性のプラスチック箔を含む多層複合材料、その製造方法、その利用方法 - Google Patents

水蒸気透過性のプラスチック箔を含む多層複合材料、その製造方法、その利用方法 Download PDF

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Abstract

水蒸気透過性のプラスチック箔を含む多層複合材料、その製造方法、およびその利用。
多層複合材料は、
(A)水蒸気透過性のプラスチック箔と、
(B)必要に応じて少なくとも一種の接着層と、
(C)ポリウレタン層の厚み全体を貫通する毛細管を有するポリウレタン層とを成分として含む。
【選択図】なし

Description

本発明は、
(A)水蒸気透過性のプラスチック箔と、
(B)必要に応じて少なくとも一種の接着層と
(C)ポリウレタン層の厚み全体を貫通する毛細管を有するポリウレタン層とを有成分として含む多層複合材料に関する。
本発明はまた、本発明の多層複合材料の製造方法とその利用に関する。
水蒸気透過性プラスチック箔は、数多くの高価値材料、特にアパレル製品の構成要素の一つである。例えば、シンパテックスやゴアテックスなどの水蒸気透過性プラスチック箔である。いろいろな材料が、異なるメカニズムで水蒸気透過性を示す。
水蒸気透過性プラスチック箔を用いてアウトウェア用アパレルを製造する際に、多くの場合に処理すべき問題は、消費者の外観上また触感上の好みを満足させて、好ましい性能の低下なしに対象の水蒸気透過性プラスチック箔に効率的に貼り付けることのできるアウトウェア材料を提供することである。
銀面皮革やスエード皮革は魅力ある外観と感触を持つが、一般的には非常に高価であり、多くの場合通気性において最良とはいえない。ヌーバック皮革は感触がよいが、一般的には敏感であり、物理的堅牢性が低い。
本発明の目的は、水蒸気透過性プラスチック箔を処理して、水蒸気透過性を保持させるとともに、魅力ある外観と好ましい触感を持たせることである。本発明の他の目的は、このように加工された水蒸気透過性プラスチック箔の用途を提供することである。
我々は、冒頭に定義した多層複合材料により本目的を達成することができることを見出した。これらは、
(A)水蒸気透過性のプラスチック箔と、
(B)必要に応じて少なくとも一種の接着層と
(C)ポリウレタン層の厚み全体を貫通する毛細管を有するポリウレタン層とを成分として有する。
水蒸気透過性プラスチック箔(A)(以降、短縮して箔(A)と呼ぶ)とは、合成ポリマーからなるシート状構造物であり、その厚みは、0.5μm〜1mm、好ましくは1μm〜0.5mm、より好ましくは5μm〜0.05mmである。本明細書においては、「ポリマー」がコポリマーを含んでいる。
本明細書において「水蒸気透過性」とは、ドイツ工業規格DIN53333による水蒸気透過性または水蒸気透過速度(WVTR)が1mg/cm2hより大きな材料をいう。
本発明のある実施様態においては、水蒸気透過性プラスチック箔(A)が、凝集液体状態の水を透過させない水蒸気透過性プラスチック箔を含む。「水凝集液体状態の水を透過させない」ことは、大気圧下または2気圧下で測定されるものである。
プラスチックとは、ポリオレフィン、好ましくはフッ素化ポリオレフィン、より好ましくは完全フッ素化ポリオレフィンであり、例えば、ポリテトラフルオロエチレンや、テトラフルオロエチレンと他の含フッ素コモノマーのコポリマー、特にヘキサフルオロプロピレンのコポリマーである。
ポリオレフィン、好ましくはフッ素化ポリオレフィンからなる水蒸気透過性プラスチック箔(A)は、特に機械的な延伸により水蒸気透過性とすることができる。ポリオレフィン、好ましくはフッ素化ポリオレフィンからなる水蒸気透過性プラスチック箔(A)は、平均径が1〜50μmの範囲、特に約10μmの空孔を有している。
本発明のある実施様態においては、箔(A)が約5%以上の非晶質部分を有している。
延伸箔(A)製造方法やその製造の例が、US3,953,566に述べられている。
本発明のもう一つの実施様態においては、箔(A)は、ポリエステル箔、ポリアミド箔、およびポリウレタン箔であり、好ましくは化学変性したポリアミドまたはポリウレタン箔であり、特に、化学変性ポリエステル箔である。
化学変性ポリアミドや化学変性ポリウレタン、化学変性ポリエステルは、特に、一種以上のポリエーテル、例えばジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコールまたはポリエチレングリコール、を導入して親水性に変性された変性ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステルである。これらは、それぞれポリエーテルアミドや、ポリエーテルウレタン、ポリエーテルポリエステルとも呼ばれる。
箔(A)の構成材料は、ポリウレタン層(C)の材料とは異なる。
本発明の多層複合材料は、さらに少なくとも一種の、ポリウレタン層の厚み全体を貫通する毛細管を有するポリウレタン層(C)を有している。ポリウレタン層の厚み全体を貫通する毛細管を有するポリウレタン層(C)を、本明細書中では短縮してポリウレタン層(C)と呼ぶ。
本発明のある実施様態においては、ポリウレタン層(C)の平均厚みは、15〜300μmの範囲であり、好ましくは20〜150μmの範囲、より好ましくは25〜80μmの範囲である。
本発明のある好ましい実施様態においては、ポリウレタン層(C)が、ポリウレタン層(C)の全体の厚み(断面)を貫通する毛細管を有している。
本発明のある実施様態においては、ポリウレタン層(C)は、100cm2当たり平均して少なくとも100本の、好ましくは少なくとも250本の毛細管を有している。
本発明のある実施様態においては、これらの毛細管の平均径は、0.005〜0.05mmの範囲であり、好ましくは0.009〜0.03mmの範囲である。
本発明のある実施様態においては、これらの毛細管がポリウレタン層(C)中に均一に分布している。本発明のある好ましい実施様態においては、しかしながら、これらの毛細管が、ポリウレタン層(C)中で非均一に分布していてもよい。
本発明のある実施様態においては、毛細管は実質的に弓形をしている。本発明のもう一つの実施様態においては、これらの毛細管が実質的に直線状である。
これらの毛細管は、穿孔の必要なくして、ポリウレタン層(C)に空気透過性と水蒸気透過性をもたらす。本発明のある実施様態においては、ドイツ工業規格DIN53333に準じて測定したポリウレタン層(C)の水蒸気透過度が、1.5mg/cm2・hを超えることもある。したがって、水分、例えば汗を、ポリウレタン層(C)を経由して移動させることができる。
本発明のある実施様態においては、ポリウレタン層(C)は、上記毛細管と共に、ポリウレタン層(C)の厚み全体に伸びていない空孔を有していてもよい。
ある実施様態においては、ポリウレタン層(C)が模様を示す。この模様は自由に選ぶことができ、例えば皮の模様や木材表面の模様を再現するものであってもよい。本発明のある実施様態においては、この模様がヌーバック皮革を再現する。
本発明のある実施様態においては、ポリウレタン層(C)がベルベット状の外観を有している。
本発明のある実施様態においては、この模様が、ベルベット表面に、例えば平均長が20〜500μmの範囲の、好ましくは30〜200μmの範囲の、より好ましくは60〜100μmの範囲の短毛を有するベルベット表面に相当する。この短毛が、例えば円形の径を有していてもよい。本発明のある特定の実施様態においては、この短毛が円錐状の形をしている。
本発明のある実施様態においては、ポリウレタン層(C)が、一本の毛髪と次の毛髪間の平均距離が50〜350μmである、好ましくは100〜250μmである短毛を有している。
ポリウレタン層(C)が短毛を持っている場合には、上記の平均厚みに関する記述が、その短毛のないポリウレタン層(C)にも適用される。
このポリウレタン層(C)は、好ましくは少なくとも一種の接着層(B)を経由して箔(A)に貼り付けられる。
接着層(C)は、好ましくは架橋有機接着剤からなる、断続層、即ち不連続層を有していてもよい。
本発明のある実施様態においては、接着層(B)は、点状、縞状、または格子状に形成された層を、例えばダイヤモンド、長方形、正方形または蜂の巣の形状に形成された層を有する。その場合、接着層(B)の隙間において、ポリウレタン層(C)が箔(A)に接触する。
本発明のある実施様態においては、接着層(B)が、硬化した有機接着剤の層を、例えばポリ酢酸ビニル、ポリアクリレートまたは特にポリウレタン系の、好ましくはガラス転移温度が0℃未満のポリウレタン系の硬化した有機接着剤の層を含む。
この有機接着剤は、例えば熱的に、化学線照射により、あるいは養生により硬化したものであってよい。
本発明のもう一つの実施様態においては、接着層(B)が粘着ガーゼを含んでいる。
本発明のある実施様態においては、この接着層(B)の最大の厚みは100μmであり、好ましくは50μm、より好ましくは30μm、最も好ましくは15μmである。
本発明のある実施様態においては、接着層(B)がマイクロバルーンを含んでいてもよい。ここでのマイクロバルーンは、高分子材料からなる、特にポリ塩化ビニルまたはポリ塩化ビニリデンまたは塩化ビニルと塩化ビニリデンのコポリマーなどのハロゲン化ポリマーからなる、平均径が5〜20μmの範囲の球状粒子である。マイクロバルーンは、中空であっても、好ましくは沸点が室温より少し低い物質で、例えばn−ブタン、特にイソブタンで充たされていてもよい。
本発明のある実施様態においては、ポリウレタン層(C)が、少なくとも2枚の同一または異なる組成の接着層(B)を経由して箔(A)に結合していてもよい。一方の接着層(B)が顔料を含み、他方の接着層(B)が顔料を含んでいなくてもよい。
ある変例においては、一方の接着層(B)がマイクロバルーンを含み、他方の接着層(B)がマイクロバルーンを含んでいなくてもよい。
本発明のある実施様態においては、本発明の多層複合材料が他の層を持たなくてもよい。本発明のもう一つの実施様態においては、本発明の多層複合材料が箔(A)と接着層(B)の間、接着層(B)とポリウレタン層(C)の間または二枚の同一または異なる接着層(B)の間に少なくとも一枚の中間層(D)を持っていてもよい。中間層(D)は、皮革や織物、紙、合成皮革、連続気泡ポリウレタンフォーム、織物強化開放孔ポリウレタン、バット材料(不織布)から選ばれる。なお、バット材料は、例えばポリプロピレンまたはポリウレタンなどの合成材料、特に熱可塑性ポリウレタンの不織布から選ばれる。
本発明において、型は、中間層(D)の例とはならない。
本発明の多層複合材料が少なくとも一枚の中間層(D)を持つ実施様態においては、ポリウレタン層(C)が、好ましくは中間層(D)に直接接触して箔(A)に接触していない。
本発明のある実施様態においては、中間層(D)の平均径(厚み)は、0.05mm〜5cmの範囲、好ましくは0.1mm〜0.5cmの範囲、より好ましくは0.2mm〜2mmの範囲である。
好ましくは、中間層(D)の、ドイツ工業規格DIN53333に準じて測定された水蒸気透過度は、1.5mg/cm2・hより大きい。
中間層(D)は、たとえば接着、穿孔、縫合または刺し縫いにより一つ以上の他の構成要素に結合させることができる。
本発明の多層複合材料は、高い機械的強度と堅牢性をもつ。これらはまた、凝集液体状態の水に対して非透過性である。これらはまた、高い水蒸気透過性をもつ。こぼれた液体の液滴は、例えばクロスで容易に取り除くことができる。本発明の多層複合材料はまた、魅力のある外観と非常に心地よく軟らかな手触りをもつ。
同様な魅力がある包装が望ましい場合には、本発明の多層複合材料を、例えば包装材として使用することができる。また、本発明の多層複合材料の裏に発泡物または成型物を形成することができ、このようにして得られる構造部品は、例えば自動車分野で広く使用可能である。
本発明の多層複合材料は、あらゆる種類のアパレル製品、例えば上着やズボン、コート、帽子、靴、特に上着、また特にスポーツウェアの製造に、またその構成要素として使用可能である。
本発明はさらに本発明の多層複合材料の製造方法を提供する。これを、以下では本発明の製造工程と呼ぶ。本発明の製造工程のある実施様態は、型を用いてポリウレタン層(C)を形成し、少なくとも一種の有機接着剤を、均一にあるいは部分的に箔(A)及び/又はポリウレタン層(C)上に塗布し、次いでポリウレタン層(C)をこの箔(A)に、点状、線状、または面状に結合して進行する。
本発明のある実施様態においては、本発明の多層複合材料は、第一にポリウレタンフィルム(C)を用意し、少なくとも箔(A)またはこのポリウレタンフィルム(C)または両方の一面に、いずれの場合も部分的に、例えば模様の形で有機接着剤を塗布し、ついで二枚の面を相互に接触させて製造される。その後、このように得られる系をさらに、相互にプレスしても、あるいは熱処理しても、あるいは加熱しながら相互にプレスしてもよい。
このポリウレタンフィルム(C)が、後になって本発明の多層複合材料のポリウレタン層(C)を形成する。このポリウレタンフィルム(C)は、次のように製造できる。
ポリウレタン水分散液を前もって加熱された型に塗布し、水を蒸着させ、次いで得られるポリウレタンフィルム(C)を箔(A)に転写する。
ポリウレタン水分散液は、従来法により、特に吹き付けにより、具体的にはスプレーガンを用いる吹きつけで型に塗布される。
この型が、レーザー彫刻で形成される、あるいは負の型を用いる成型で形成される模様(構造とも呼ばれる)を有していてもよい。
本発明の一つの実施様態は、エラストマー層を有する型またはエラストマー層を支持体に有する層複合物を提供する。なお、このエラストマー層は、バインダーと適当なら他の添加物や副原料を含んでいる。その際、型の製造は、以下の工程を含む。
1)適当なら添加物及び/又は副原料を含む液体バインダーを、模様がもつ表面へ、例えば他の型またはオリジナルな模様へ塗布する工程と、
2)このバインダーを、例えば熱硬化、放射線硬化または養生により硬化させる工程と、
3)このように得られる型を分離し、適当ならそれを支持体に、例えば金属板または金属製シリンダに塗布する工程。
本発明の一つの実施様態は、液体シリコーンをある模様の上に塗布し、このシリコーンを熟成、硬化させ、取り外すことにより進行する。このシリコーンフィルムを、次いでアルミニウム支持体に貼り付ける。
本発明のある好ましい実施様態は、レーザー彫刻可能な層を、または支持体上にレーザー彫刻可能な層を持つ層複合物を有する型を提供する。なお、このレーザー彫刻可能な層は、バインダーと適当なら他の添加物や副原料を含んでいる。このレーザー彫刻可能な層は好ましくはまた弾性を示す。
ある好ましい実施様態においては、型の製造が次の工程からなる。
1)レーザー彫刻可能な層を、または支持体にレーザー彫刻可能な層を有する層複合物を提供する工程(ただし、このレーザー彫刻可能な層はバインダー、また好ましくは、添加物と副原料とを含んでいる)と、
2)このレーザー彫刻可能な層を、熱化学的に、光化学的にあるいは化学線により増幅する工程と、
3)レーザー彫刻可能な層に、表面構造を有する塗膜の表面構造に対応する表面構造をレーザーを用いて彫刻する工程。
この好ましくは弾性を有するレーザー彫刻可能な層または層複合物は、支持体にあってもよく、好ましくは支持体上にある。好適な支持体の例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドまたはポリカーボネートの織布や自己支持性のフィルム/シート、好ましくはPETまたはPENの自己支持性フィルム/シートがあげられる。
同様に、有用な支持体としては、紙や、編布、例えばセルロースの編布があげられる。上記の材料の円錐状または円柱状スリーブを支持体として用いることもできる。スリーブとしは、ガラス繊維織物や、ガラス繊維と高分子構造材料を含む複合材料も好適である。好適な支持体材料としてはさらに、固体状、または織物状、シート状、円柱状の形状の金属製支持体、例えばアルミニウム、スチール、磁化性ばね鋼または他の鉄合金からなる支持体があげられる。
本発明のある実施様態においては、レーザー彫刻可能な層をよりよく接着させるために、この支持体が接着促進層で被覆されていてもよい。本発明のもう一つの実施様態では、接着促進層を必要としない。
レーザー彫刻可能な層は、少なくとも一種のバインダーを含む。これは、熱化学増幅の間に反応してポリマーとなるプレポリマーであってもよい。好適なバインダーは、レーザー彫刻可能な層または型に望ましい性質、例えば硬度、弾性または柔軟性に応じて選択される。好適なバインダーは、実質的に三つの群に分けられるが、特にこれによりバインダーが制限されるわけではない。
第一の群は、エチレン性不飽和基を有するバインダーを含む。エチレン性不飽和基は、光化学的に、熱化学的に、電子線により、またはこれらのいずれか所望の組合せにより架橋する。また、フィラーにより機械的な強化も可能である。このようなバインダーは、例えばイソプレンまたは1,3−ブタジエンなどの1,3−ジエン系モノマーの重合物である。このエチレン性不飽和基は、ポリマー鎖成形要素(1,4−結合)として作用するか、ポリマー鎖に側基として結合する(1,2−結合)。例としてあげられるのは、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレンブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)コポリマー、ブチルゴム、スチレンイソプレンゴム、ポリクロロプレン、ポリノルボルネンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン系モノマー(EPDM)ゴムまたはエチレン性不飽和基を有するポリウレタンエラストマーである。
他の例としては、アルケニル芳香族化合物と1,3−ジエンとからの熱可塑性弾性ブロックコポリマーがあげられる。これらのブロックコポリマーは、線状のブロックコポリマーを含んでいても、放射状ブロックコポリマーを含んでいてもよい。通常、これらは、A−B−A型の三ブロックコポリマーであるが、A−B型の二ブロックポリマーを、あるいは交互に存在する弾性・熱可塑性ブロックを複数個もつもの、例えばA−B−A−B−Aを含んでいてもよい。二種以上の異なるブロックコポリマーの混合物を用いることもできる。市販されている三ブロックコポリマーは、多くの場合、特定の比率の二ブロックコポリマーを含んでいる。ジエン単位は、1,2−結合と1,4−結合のいずれでもよい。スチレン−ブタジエン型とスチレン−イソプレン型のブロックコポリマーが使用可能である。これらは、例えばクラトン(R)という名称で市販されている。スチレンの末端ブロックと中央のランダムなスチレン−ブタジエンブロックをもつ熱可塑性弾性ブロックコポリマーを用いることもできる。これは、スチロフレックス(R)という名称で市販されている。
エチレン性不飽和基を有するバインダーの他の例としては、上記の高分子にグラフト反応で架橋性基が導入された変性バインダーがあげられる。
第2の群は、官能基を有するバインダーである。これらの官能基は、熱化学的に、電子線により、光化学的に、あるいはこれらのいずれか所望の組合せにより架橋可能である。また、フィラーにより機械的な増幅も可能である。好適な官能基としては、−Si(HR1)O−、−Si(R12)O−、−OH、−NH2、−NHR1、−COOH、−COOR1、−COHN2、−O−C(O)NHR1、−SO3Hまたは−CO−があげられる。バインダーの例としては、シリコーンエラストマー、アクリレートゴム、エチレン−アクリレートゴム、エチレン−アクリル酸ゴムまたはエチレン−酢酸ビニルゴム、またこれらの部分加水分解誘導体、熱可塑性弾性ポリウレタン、スルホン化ポリエチレンまたは熱可塑性弾性ポリエステルがあげられる。上記の式中で、R1、また存在する場合にはR2は、異なっているか好ましくは同一であり、それぞれ有機基から、特にC1−C6−アルキル基か選ばれる。
本発明のある実施様態では、エチレン性不飽和基と官能基の両方を有するバインダーが使用される。例としては、官能基とエチレン性不飽和基を有する付加架橋シリコーンエラストマー、ブタジエンと(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸またはアクリロニトリルとのコポリマー、およびブタジエンまたはイソプレンと官能基を有するスチレン誘導体とのコポリマーまたはブロックコポリマー(例えばブタジエンと4−ヒドロキシスチレンのブロックコポリマー)があげられる。
第3群のバインダーには、エチレン性不飽和基も官能基も持たないものがあげられる。例えば、ポリオレフィンや、エチレン−プロピレンエラストマー、またはジエン単位の水素化で得られる生成物、例えばSEBSゴムがあげられる。
エチレン性不飽和または官能基を持たないバインダーを含むポリマー層は、一般的には、レーザーにより優れて鮮明に構造形成を行うために、機械的に、高エネルギー放射線の力であるいははこれらの組合せで強化される必要がある。
二種以上のバインダーの混合物を使用することも可能で、そのような場合、どの一つの混合物中の二種以上のバインダーが、すべて上記の群の一つよりなっていてもよく、あるいはすべての三つ群から来ていてもよい。ポリマー層のレーザー構造化操作と負の成型操作への適性に悪影響が出ない限り、可能な組合せに制限はない。少なくとも一種の官能基を有する弾性バインダーと少なくとも一種の他の官能基またはエチレン性不飽和基を有するバインダーとの混合物を使用するのも良いであろう。
本発明のある実施様態においては、一種以上のバインダーのエラストマー層または特定のレーザー彫刻可能な層中での比率は、特定のエラストマー層または特定のレーザー彫刻可能な層の構成成分の総合計に対して30質量%〜99質量%の範囲にあり、好ましくは40〜95質量%の範囲、最も好ましくは50〜90質量%の範囲にある。
本発明のある実施様態においては、ポリウレタン層(C)が、シリコーン型を用いて形成される。このシリコーン型は、少なくとも分子中に少なくとも一個の、好ましくは少なくとも3個のO−Si(R12)−O−基を有するバインダーを用いて製造した型である。なお、式中の変数は上述のとおりである。
必要に応じて、このエラストマー層またはレーザー彫刻可能な層が、反応性の低分子量またはオリゴマーの化合物を含んでいてもよい。オリゴマー化合物は、一般的には20000g/mol以下の分子量を持つ。以下、これらの反応性の低分子量およびオリゴマー化合物を、単にモノマーと呼ぶ。
望ましいなら、光化学架橋の、または熱化学架橋または高エネルギー放射線架橋の速度を増加させるためにモノマーを添加してもよい。第1群及び第2群からのバインダーを使用する場合には、一般的には、加速用のモノマーの添加がまったく必須というわけではない。第3群からのバインダーの場合には、モノマーの添加が、いずれの場合もまったく必須というわけではないが、一般的には好ましい。
架橋速度の問題とは別に、モノマーを架橋密度の制御に用いることもできる。加える低分子量化合物の種類と量によっては、密の架橋や疎の架橋が得られる。まず、既知のエチレン性不飽和モノマーが使用可能である。これらのモノマーは、実質的にバインダーに親和し、少なくとも一個の光化学的あるいは熱化学的に反応を起こす基を有していなければならない。これらは揮発性であってはならない。好適なモノマーの沸点は、少なくとも150℃であることが好ましい。特に好適なのは、アクリル酸またはメタクリル酸と、一官能性または多官能性のアルコール、アミン、アミノアルコールまたはヒドロキシエーテルやヒドロキシエステルとのアミドや、スチレンまたは置換スチレン、フマル酸またはマレイン酸エステル、またはアリル化合物である。例としては、n−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アルリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ジオクチルフマレート、N−ドデシルマレイミド、およびトリアリルイソシアヌレートがあげられる。
熱化学的な増幅に好適なモノマーとしては、特に、環状のシロキサン、Si−H−官能性シロキサン、アルコキシまたはエステル基含有シロキサン、含硫シロキサン、シランなどの反応性低分子量シリコーン、1,4−ブタンジオールや1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオールなどのジアルコール、1,6−ヘキサンジアミンや1,8−オクタンジアミンなどのジアミン、エタノールアミンやジエタノールアミン、ブチルエタノールアミンなどのアミノアルコール、1,6−ヘキサンジカルボン酸や、テレフタル酸、マレイン酸またはフマル酸などのジカルボン酸があげられる。
エチレン性不飽和基と官能基の両方をもつモノマーを使用することもできる。例としては、エチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールモノ(メタ)アクリレートまたは1,6−ヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレートなどのω−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートがあげられる。
もちろん異なるモノマーの混合物の使用も、その混合物によりエラストマー層の性質に悪影響が出ない限り可能である。一般に、モノマーの添加量は、エラストマー層または特定のレーザー彫刻可能な層の全構成成分の量に対して0〜40質量%の範囲であり、好ましくは1%〜20質量%の範囲である。
ある実施様態においては、一種以上のモノマーを一種以上の触媒とともに用いることができる。したがって、一種以上の酸の添加で、または有機スズ化合物により、型の準備の工程2)のシリコーン型の製造を加速することができる。好適な有機スズ化合物は、ジ−n−ブチルスズジラウレート、ジ−n−ブチルスズジオクタノエート、ジ−n−ブチルスズジ−2−エチルヘキサノエート、ジ−n−オクチルスズジ−2−エチルヘキサノエート、ジ−n−ブチルビス−(1−オキソネオデシルオキシ)スタナンである。
このエラストマー層またはレーザー彫刻可能な層は、他の添加物や副原料、例えばIR吸収剤、染料、分散剤、帯電防止剤、可塑剤または研磨性粒子を含んでいてもよい。一般的には、これらの添加物や副原料の量が、エラストマー層または特定のレーザー彫刻可能な層の全成分の量に対して30質量%を超えてはならない。
エラストマー層またはレーザー彫刻可能な層が、複数の個別の層からなっていてもよい。これら個々の層は、同一材料の組成物であっても、実質的に同一材料の組成物でも、異なる材料の組成物であってもよい。レーザー彫刻可能な層、あるいはすべての個々の層の合計の厚みは、一般的には0.1〜10mmであり、好ましくは0.5〜3mmの範囲である。この厚みは、用途に関係する変数や、レーザー彫刻操作や負の成型操作などの装置に関係する変数により適宜に選択される。
エラストマー層またはレーザー彫刻可能な層が、必要に応じて、厚みが300μm以下の最上層を持っていてもよい。このような最上層の組成は、最適な彫刻性と機械的安定性に応じて選択可能であり、下層の組成は最適な硬度や弾性に応じて選択可能である。
本発明のある実施様態においては、この最上層自体がレーザー彫刻可能であるか、レーザー彫刻運転中に下層とともに分離可能である。この最上層は少なくとも一種のバインダーを含んでいる。さらに、レーザー光吸収剤またはモノマーまたは副原料を含んでいてもよい。
本発明のある実施様態においては、このシリコーン型は、レーザー彫刻で構造化されたシリコーン型を含む。
熱可塑性弾性バインダーまたはシリコーンエラストマーを使用することは、本発明の方法にとって極めて有利である。熱可塑性弾性バインダーを使用する場合、EP−A0084851中に、例えばフレキソ印刷用に開示されているように、製造は、好ましくは支持体フィルム/シートとカバーフィルム/シートまたはカバー要素の間に押し出し、次いでカレンダ加工して行われる。比較的厚い層でも、このようにして単一運転で生産可能である。多層の部品は、共押し出しで製造される。
レーザー彫刻で型を構造化するためには、レーザー彫刻運転に先立って、加熱により(熱化学的に)、紫外光への暴露により(光化学的に)、または高エネルギー放射線への暴露により(化学線的に)またはこれらのいずれか所望の組合せによりレーザー彫刻可能な層を活性化させることが好ましい。
その後、このレーザー彫刻可能な層または層複合物を、例えば接着テープや減圧、締め付け具、あるいは磁力により、例えばプラスチック、ガラス繊維強化プラスチック、金属または発泡体製の円柱状支持体に(一時的に)貼り付け、上述のようにして彫刻する。あるいは、この平面状の層または層複合物はまた、上述のようにして彫刻可能である。必要に応じて、レーザー彫刻運転中に出る彫刻残渣を除くために回転式の円筒形洗浄措置または連続洗浄装置で洗剤を用いて、このレーザー彫刻可能な層を洗浄する。
この型は、負の型または正の型として、上記の方法で製造される。
第一の変例では、この型が負の構造をもち、その結果、箔(A)に結合可能な塗膜を、この型の表面に液体プラスチック材料を塗布し、次いでポリウレタンを固化させて直接得ることができる。
第二の変例では、型が正の構造をもち、このためまずレーザーで構造化された正の型から負の成形により負の型が生産される。次いで、シート状の支持体に結合可能な塗膜が、この負の型表面の表面上に液体プラスチック材料を塗布し、ついでこのプラスチック材料を固化させることにより、この負の型から得られる。
好ましくは、10〜500μmの範囲の大きさの構造要素が型内に彫刻される。これらの構造要素は、突起状であっても窪み状であってもよい。これらの構造要素が、単純な幾何形状を持っていることが、例えば円、惰円、角型、菱形、三角形、星型であることが好ましい。これらの構造要素が、規則的なスクリーンを形成しても、不規則なスクリーンを形成してもよい。例としては、古典的なドットスクリーン、または確率スクリーン、例えば周波数変調スクリーンがあげられる。
本発明のある実施様態においては、レーザーを用いて型内に平均深さが50〜250μmの範囲で中心間距離が50〜250μmの範囲の窪みを形成して、この型が構造化される。
例えば、型表面に直径が10〜500μmの範囲の窪みができるようにして型が彫刻される。型表面での直径は、好ましくは20〜250μmの範囲であり、より好ましくは30〜150μmの範囲である。窪みの間隔は、たとえば10〜500μmの範囲であり、好ましくは20〜200μmの範囲、より好ましくは最大で80μmである。
本発明のある実施様態においては、この型が、好ましくは表面微細構造と表面粗大構造とをもっている。粗大構造と微細構造の両方がレーザー彫刻で形成可能である。この微細構造は、例えば1〜30μmの範囲の粗さ強度と0.5〜30μmの範囲のが粗さ周波数をもつ微小粗さであってもよい。微小粗さの大きさは、好ましくは1〜20μmの範囲であり、より好ましくは2〜15μmの範囲、より好ましくは3〜10μmの範囲である。
レーザー彫刻には、IRレーザーが特に好適である。しかしながら、レーザーが十分な強度をもつならより短波長のレーザーを用いることも可能である。例えば、2倍周波数Nd−YAGレーザー(532nm)または3倍周波数Nd−YAGレーザー(355nm)が使用でき、あるいはエキシマレーザー(例えば248nm)が使用できる。レーザー彫刻運転では、例えば波長が10640nmのCO2レーザーを使用できる。波長が600〜2000nmの範囲のレーザーを用いることが、特に好ましい。例えば、Nd−YAGレーザー(1064nm)、IRダイオードレーザーまたは固体レーザーが使用できる。Nd/YAGレーザーが特に好ましい。彫刻される画像の情報が、図面のコンピューターシステムから直接レーザー装置に転送される。レーザーは、連続的に運転してもパルス的に運転してもよい。
得られる型は、一般的には製造されたまま直接使用される。必要なら得られる型をさらに洗浄してもよい。このような洗浄工程では、緩んではいるものの完全には分離されていない層構成成分が表面から取り除かれる。一般に、水あるいは水/界面活性剤で、好ましくは低膨潤性のアルコールまたは不活性有機洗剤で、単に処理するだけで十分であろう。
他の工程において、ポリウレタン水性製剤がこの型に塗布される。この塗布は、好ましくは吹き付けで行われる。ポリウレタン製剤を塗布する前に、この型を、例えば少なくとも80℃の温度に、好ましくは少なくとも90℃の温度に加熱しておく必要がある。ポリウレタン水性製剤からの水は気化し、固化中のポリウレタン層内で毛細管を形成する。
ポリウレタン分散液の「水性」とは、このポリウレタン分散液が水を含むが、その量が分散液の5質量%未満、好ましくは有機溶媒の1質量%未満であることを意味するものとする。検出可能な揮発性有機溶媒が存在しないことが特に好ましい。なお、揮発性有機溶媒は、標準的な圧力で沸点が最高でも200℃の有機溶媒である。
このポリウレタン水分散液の固体含量は、5〜60質量%の範囲であり、好ましくは10〜50質量%の範囲、より好ましくは25〜45質量%の範囲である。
ポリウレタン(PU)は広く知られており、また市販されている。一般に、比較的高分子量のポリヒドロキシ化合物、例えばポリカーボネート、ポリエステルまたはポリエーテルセグメントからなる軟らかい相と、低分子量鎖延長剤とジイソシアネートまたはポリイソシアネートから形成される硬いウレタン相とからなっている。
ポリウレタン(PU)の製造方法は公知である。一般に、ポリウレタン(PU)は、
(a)イソシアネート、好ましくはジイソシアネートと、
(b)通常分子量(Mw)が500〜10000g/molの範囲の、好ましくは500〜5000g/molの範囲、より好ましくは800〜3000g/molの範囲のイソシアネート反応性化合物と、
(c)分子量が50〜499g/molの範囲の鎖延長剤との間の、
適当なら
(d)触媒
(e)及び/又は副添加物材料の存在下での反応で製造される。
以下に、好ましいポリウレタン(PU)の製造のための出発成分と製造方法を例示する。ポリウレタン(PU)の製造で従来より使用されている成分(a)と(b)と(c)、また適当なら(d)及び/又は(e)を以下に記す。
イソシアネートとしては、公知の脂肪族、環状脂肪族、芳香脂肪族及び/又は芳香族イソシアネートが使用可能であり、その例としては、トリ−、テトラ−、ペンタ−、ヘキサ−、ヘプタ−及び/又はオクタメチレンジイソシアネート、2−メチルペンタメチレン1,5−ジイソシアネート、2−エチルブチレン1,4−ジイソシアネート、ペンタメチレン1,5−ジイソシアネート、ブチレン1,4−ジイソシアネート、1−イソシアナト−3,3,5−トリメチル−5−イソシアナトメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート、IPDI)、1,4−及び/又は1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(HXDI)、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、1−メチル−2,4−及び/又は−2,6−シクロヘキサンジイソシアネート及び/又は4,4’−、2,4’−及び2,2’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、2,2’−、2,4’−及び/又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5−ナフチレンジイソシアネート(NDI)、2,4−及び/又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメチルビフェニルジイソシアネート、1,2−ジフェニルエタンジイソシアネート及び/又はフェニレンジイソシアネートがあげられる。4,4’−MDIの使用が好ましい。また、脂肪族のジイソシアネート、特にヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)が好ましく、芳香族のジイソシアネート、例えば2,2’−、2,4’−及び/又は4,4’−ジフェニル−メタンジイソシアネート(MDI)やこれらの異性体混合物が特に好ましい。
公知のイソシアネート反応性化合物が、イソシアネート反応性化合物(b)として使用可能であり、例としては、分子量(Mw)が500〜8000g/molの範囲の、好ましくは600〜6000g/molの範囲の、特に800〜3000g/molの範囲の、また好ましくはイソシアネートに対して平均官能基数が1.8〜2.3の、好ましくは1.9〜2.2、特に2のポリエステルオール、ポリエーテルオール及び/又はポリカーボネートジオール(これらは、通常「ポリオール」に含まれる)があげられる。ポリエーテルポリオール、例えば公知の出発物質と通常のアルキレンオキシド、例えばエチレンオキシド、1,2−プロピレンオキシド及び/又は1,2−ブチレンオキシドからなるものの使用が好ましく、ポリオキシテトラメチレン(ポリ−THF)と1,2−プロピレンオキシドとエチレンオキシドからなるポリエーテルオールの使用が好ましい。ポリエーテルオールは、ポリエステルオールより高い加水分解安定性を持つという利点を有し、成分(b)として好ましく使用され、特に軟質ポリウレタン(PU1)の製造に使用される。
ポリカーボネートジオールとしては、特に脂肪族のポリカーボネートジオールが、例えば1,4−ブタンジオールポリカーボネートや1,6−ヘキサンジオールポリカーボネートがあげられる。
ポリエステルジオールとしては、少なくとも一種の第一級ジオール、好ましくは少なくとも一種の第一級脂肪族ジオール、例えばエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールまたはより好ましくは1,4−ジヒドロキシメチルシクロヘキサン(異性体混合物)または少なくとも二種の上記のジオールの混合物と、少なくとも一種の、好ましくは少なくとも二種のジカルボン酸またはその無水物との重縮合で得られるものがあげられる。好ましいジカルボン酸は、アジピン酸、グルタル酸、コハク酸などの脂肪族ジカルボン酸とフタル酸や特にイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸である。
ポリエーテルオールは、好ましくはアルキレンオキシドを、特にエチレンオキシド、プロピレンオキシド、およびこれらの混合物を、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,2−ブチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−プロパンジオールなどのジオールまたはグリセロールなどのトリオールに、例えば高活性の触媒の存在下で添加して製造される。このような高活性触媒としては、例えば水酸化セシウムやシアン化二金属触媒(DMC触媒とも呼ばれる)があげられる。ヘキサシアノコバルト酸亜鉛が、よく用いられるDMC触媒である。このDMC触媒は、反応後もポリエーテルオールに存在していてもよいが、好ましくは例えば沈降や濾過により除去される。
単一のポリオールに代えて、いろいろなポリオールの混合物を用いることもできる。
分散性を向上させるために、イソシアネート反応性化合物(b)が、一定量の一種以上の、カルボン酸基またはスルホン酸基を含有するジオールまたはジアミン(b1)、特に
1,1−ジメチロールブタン酸、1,1−ジメチロールプロピオン酸または
Figure 2011523608
のアルカリ金属またはアンモニウム塩を含んでいてもよい。
有用な鎖延長剤(c)としては、分子量が50〜499g/molの範囲である、少なくとも二種の官能基、好ましくは分子内に2個の官能基を持つ公知の脂肪族、芳香脂肪族、芳香族及び/又は環状脂肪族化合物があげられ、例としては、ジアミン及び/又はアルキレン基中に2〜10個の炭素原子を持つアルカンジオール、特に1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール及び/又は分子当たり3〜8個の炭素原子を有するジ−、トリ−、テトラ−、ペンタ−、ヘキサ−、ヘプタ−、オクタ−、ノナ−及び/又はデカアルキレングリコールがあげられ、好ましくは相当するオリゴプロピレングリコール及び/又はポリプロピレングリコールがあげられる。また、鎖延長剤(c)の混合物も使用可能である。
成分(a)〜(c)が、二官能性化合物、すなわちジイソシアネート(a)、二官能性ポリオール、好ましくはポリエーテルオール(b)と二官能性鎖延長剤、好ましくはジオールを含むことが特に好ましい。
特にジイソシアネート(a)のNCO基と構造ブロック成分(b)と(c)のヒドロキシル基との間の反応を促進する有用な触媒(d)としては、トリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、N−メチルモルホリン、N.N’−ジメチルピペラジン、2−(ジメチルアミノエトキシ)エタノール、ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)などの既存の第三級アミンおよび類似の第三級アミン、および、特にチタン酸エステルなどの有機金属化合物、鉄(III)アセチルアセトネートなどの鉄化合物、スズ化合物、例えばスズジアセテート、スズジオクトエート、スズジラウレートまたは脂肪族のカルボン酸のスズジアルキル塩、例えばジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレートなどがあげられる。これらの触媒は、通常、100重量部の成分(b)に対して0.0001〜0.1重量部の量で使用される。
触媒(d)に加えて、副原料及び/又は添加物(e)も、成分(a)〜(c)に添加できる。例えば、発泡剤、粘着防止剤、表面活性物質、フィラー(例えばナノ粒子系フィラー、特にCaCO3系フィラー)、核剤、潤滑剤、染料と顔料、酸化防止剤、例えば加水分解、光、熱または変色の防止剤、無機及び/又は有機フィラー、強化剤、可塑剤、金属不活性化剤があげられる。ある好ましい実施様態においては、成分(e)も加水分解安定剤を、例えば高分子状および低分子状カルボジイミドを含んでいる。軟質ポリウレタンは、好ましくはトリアゾール及び/又はトリアゾール誘導体と、その軟質ポリウレタンの全重量あたり0.1〜5質量%の量の酸化防止剤を含んでいる。有用な酸化防止剤は、一般的には、保護すべきプラスチック材料中で望まざる酸化プロセスを阻害または防止する物質である。一般に、酸化防止剤は市販されている。酸化防止剤の例としては、立体障害性フェノール、芳香族アミン、チオ協力剤、三価リンの有機リン化合物、ヒンダードアミン光安定剤があげられる。立体障害性フェノールの例は、プラスチック添加物ハンドブック、第5版、H.Zweifel編、Hanser発行、Munich、2001([1])、98−107ページと116−121ページに見出される。芳香族アミンの例は、[1]の107−108ページに見出される。チオ協力剤のレオ例は、[1]の104−105ページと112−113ページに見出される。ホスフィットの例は、[1]の109−112ページに見出される。ヒンダードアミン光安定剤の例は、[1]の123−136ページに見出される。フェノール系酸化防止剤は、酸化防止剤混合物中での使用が好ましい。ある好ましい実施様態においては、これらの酸化防止剤、特にフェノール系酸化防止剤のモル質量が、350g/molより大きく、より好ましくは700g/molより大きく、最大のモル質量(Mw)は10000g/mol以下であり、好ましくは3000g/mol以下である。これらはまた、好ましくは180℃以下の融点をもつ。非晶質または液体の酸化防止剤を使用することがさらに好ましい。二種以上の酸化防止剤の混合物を、成分(e)として用いることもできる。
特定成分の(a)と(b)と(c)、また適当なら(d)と(e)に加えて、通常分子量が31〜3000g/molである鎖長調整剤(重合停止剤)を用いることもできる。このような鎖長調整剤は、単一のイソシアネート反応性官能基を持つ化合物であり、例としては、単官能性アルコール、単官能性アミン及び/又は単官能性ポリオールがあげられる。このような鎖長調整剤は、流動挙動を、特に軟質ポリウレタンの流動挙動を特定の値に調整することができる。鎖長調整剤は、一般的には100重量部の成分(b)に対して0〜5重量部、好ましくは0.1〜1重量部の量で使用でき、当然成分(c)と一緒に用いられる。
特定成分の(a)と(b)と(c)、また適当なら(d)と(e)に加えて、2個以上のイソシアネート反応性基をもつ架橋剤を、例えばヒドラジン水和物を、ポリウレタン形成反応の終点近くで用いることもできる。
ポリウレタン(PU)の硬度を調整するために、成分(b)と(c)は比較的に広いモル比の中から選ばれる。成分(b)の全鎖延長剤(c)に対するモル比が10:1〜1:10の範囲、特に1:1〜1:4の範囲が有用であり、軟質ポリウレタンの硬度は、(c)含量の増加にともなって増加する。ポリウレタン(PU)の製造反応を、ある指数が0.8〜1.4:1の範囲で、好ましくは0.9〜1.2:1の範囲、より好ましくは1.05〜1.2:1の範囲で行なってよい。この指数は、反応に用いる成分(a)の全イソシアネート基のイソシアネート反応性基(即ち、成分(b)、適当なら(c)と、適当なら重合停止剤としての単官能性イソシアネート反応性成分、例えばモノアルコールの活性水素)に対する比率として定義される。
ポリウレタン(PU)は、従来プロセスにより、例えばワンショット法またはプレポリマー法により連続的に製造可能であり、あるいは従来のプレポリマー法により回分的に製造可能である。これらのプロセスでは、反応成分(a)と(b)と(c)、また適当なら(d)及び/又は(e)は、逐次または同時に混合可能であり、反応は直ちに始まる。
ポリウレタン(PU)は、従来の方法で、たとえば、ポリウレタン(PU)をアセトンに溶解してあるいはアセトン溶液として製造して、この溶液を水と混合し、アセトンを、例えば蒸留で除くことで、水中に分散可能である。ある変例では、ポリウレタン(PU)が、N−メチルピロリドンまたはN−エチルピロリドンの溶液として作られ、水と混合し、N−メチルピロリドンまたはN−エチルピロリドンを除いて製造される。
本発明のある実施様態においては、本発明の水分散液が、二つの異なるポリウレタン、ポリウレタン(PU1)とポリウレタン(PU2)を含み、このうちポリウレタン(PU1)はポリウレタン(PU)用に上述のように形成されるいわゆる軟質ポリウレタンであり、硬質ポリウレタン(PU2)は、原理的には軟質ポリウレタン(PU1)と同様に製造されるが、他のイソシアネート反応性化合物(b)または他のイソシアネート反応性化合物(b)の混合物(以降、イソシアネート反応性化合物(b2)または、短縮して化合物(b2)と呼ぶ)が使用される。
化合物(b2)の例としては、特に1,4−ブタンジオールや、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、相互の混合物、またはポリエチレングリコールとの混合物があげられる。
本発明のある様態においては、ジイソシアネート(a)とポリウレタン(PU2)が、それぞれジイソシアネートの混合物、例えばHDIとIPDIの混合物であり、硬質ポリウレタン(PU2)の製造には、軟質ポリウレタン(PU1)の製造より大きなIPDI比率が選ばれる。
本発明のある実施様態においては、ポリウレタン(PU2)の、3秒後にドイツ工業規格DIN53505に準じて求めたショアA硬度は、60から100未満の範囲である。
本発明のある実施様態においては、ポリウレタン(PU)の、レーザー光散乱で求めた平均粒子径が、100〜300nmの範囲であり、好ましくは120〜150nmの範囲である。
本発明のある実施様態においては、軟質ポリウレタン(PU1)の、レーザー光散乱で求めた平均粒子径が、100〜300nmの範囲であり、好ましくは120〜150nmの範囲である。
本発明のある実施様態においては、ポリウレタン(PU2)の、レーザー光散乱で求めた平均粒子径が、100〜300nmの範囲であり、好ましくは120〜150nmの範囲である。
このポリウレタン水分散液は、さらに少なくとも一種の硬化剤(架橋剤とも呼ばれる)を含んでいてもよい。複数のポリウレタン分子を、例えば熱的な活性化で相互に架橋させることのできる化合物が有用である。特に好適なのは、三量体ジイソシアネート系の架橋剤、特にヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族のジイソシアネート系架橋剤である。式IaまたはIbの架橋剤(以降、短縮して化合物(v)と称す)が、極めて好ましい。
Figure 2011523608
式中、R3とR4とR5は、異なるっていても、好ましくは同一であってもよく、それぞれA1−NCOとA1−NH−CO−Xから選ばれる。
式中、A1は、2〜20炭素原子のスペーサーであり、非置換アリーレンまたは、1〜4個のC1−C4−アルキル基、アルキレン、シクロアルキレン(例えば1,4−シクロヘキシレン)で置換されたアリーレンから選ばれる。好ましいスペーサーA1は、フェニレン(特にパラ−フェニレン)、トリレン(para−トリレン)、またエチレン(CH2CH2)、−(CH23−、−(CH24−、−(CH25−、−(CH26−、−(CH28−、−(CH210−、−(CH212−などのC2−C12−アルキレンである。
Xは、O(AO)x6から選ばれ、式中
AOはC2−C4−アルキレンオキシド、例えばブチレンオキシド、特にエチレンオキシド(CH2CH2O)、プロピレンオキシド(CH(CH3)CH2O)または(CH2CH(CH3)O)であり、
xは1〜50の整数、好ましくは5〜25の整数であり、
6は、水素、およびC1−C30−アルキル、特にC1−C10−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、sec−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、sec−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、n−デシルから選ばれ、より好ましくはC1−C4−アルキル、例えばメチルや、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチルから選ばれる。
特に好ましい化合物(v)は、R3とR4とR5がそれぞれ同一で、(CH24−NCO、(CH26−NCOまたは(CH212−NCOであるものである。
ポリウレタン水分散液は、他の構成成分を、例えば(f)反応性基をもつシリコーン化合物(以降、シリコーン化合物(f)とも呼ぶ)を含んでいてもよい。
シリコーン化合物(f)に結合している反応性基の例としては、カルボン酸基、カルボン酸メチルまたはカルボン酸無水物などのカルボン酸誘導体、特に無水コハク酸基があげられ、より好ましくはカルボン酸基である。
反応性基の例としては、さらに第一級および第二級アミノ基、例えばNH(iso−C37)基、NH(n−C37)基、NH(シクロ−C611)基、およびNH(n−C49)基があげられ、特にNH(C25)基とNH(CH3)基が、最も好ましくはNH2基があげられる。
−NH−CH2−CH2−NH2基や−NH−CH2−CH2−CH2−NH2基、−NH−CH2−CH2−NH(C25)基、−NH−CH2−CH2−CH2−NH(CH3)基、−NH−CH2−CH2−NH(CH3)基、−NH−CH2−CH2−CH2−NH(CH3)基などのアミノアルキルアミノ基がさらに好ましい。
これら一個以上の反応性基が、シリコーン化合物(f)に直接的に、または好ましくはスペーサーA2を介して結合している。A2は、非置換アリーレン、又は1〜4個のC1−C4−アルキル基、アルキレン、1,4−シクロヘキシレンなどのシクロアルキレンで置換されたアリーレンから選ばれる。好ましいスペーサーA2は、フェニレン(特にpara−フェニレン)、トリレン(特にpara−トリレン)、またC2−C18−アルキレン、例えばエチレン(CH2CH2)、−(CH23−、−(CH24−、−(CH25−、−(CH26−、−(CH28−、−(CH210−、−(CH212、−(CH214−、−(CH216−、および−(CH218−である。
この反応性基に加えて、シリコーン化合物(f)は、非反応性基を、特にジ−C1−C10−アルキル−SiO2基、またはフェニル−C1−C10−アルキル−SiO2基を持ち、特にジメチル−SiO2基、また適当なら一個以上のSi(CH32−OH基またはSi(CH33基を有している。
本発明のある実施様態においては、シリコーン化合物(f)は、平均して分子あたり1〜4個の反応性基をもつ。
本発明のある好ましい実施様態においては、シリコーン化合物(f)は、平均して分子あたり1〜4個のCOOH基を有している。
本発明のもう一つの好ましい実施様態においては、シリコーン化合物(f)が、平均して分子あたり1〜4個のアミノ基またはアミノアルキルアミノ基を有している。
シリコーン化合物(f)は、主鎖または側鎖の配列としてSi−O−Si単位を有している。
本発明のある実施様態においては、シリコーン化合物(f)の分子量Mnは500〜10000g/molの範囲であり、好ましくは最大5000g/molである。
シリコーン化合物(f)が分子あたり2個以上の反応性基を持つ場合は、これらの反応性基が、Si−O−Si鎖に直接的にまたはスペーサーA2を経由して、2個以上のケイ素原子に、あるいはペアーとなって同一のケイ素原子に結合できる。
一個以上の反応性基が、シリコーン化合物(f)の一個以上の末端ケイ素原子に、直接的にまたはスペーサーA2を介して結合していてもよい。本発明のもう一つの実施様態においては、これらの一個以上の反応性基が、シリコーン化合物(f)の一個以上の非末端ケイ素原子に、直接的にまたはスペーサーA2を介して結合している。
本発明のある実施様態においては、ポリウレタン水分散液は、さらにアミノ基もCOOH基も持たないポリジ−C1−C4−アルキルシロキサン(g)を、好ましくはポリジメチルシロキサン(以降、短縮してポリジアルキルシロキサン(g)またはポリジメチルシロキサン(g)と呼ぶ)を含んでいる。
ポリジアルキルシロキサン(g)中のC1−C4−アルキルは、異なっていても、好ましくは同一であってもよく、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、およびtert−ブチルから選ばれ、非分岐のC1−C4−アルキルが好ましく、メチルが特に好ましい。
ポリジアルキルシロキサン(g)、好ましくはポリジメチルシロキサン(g)は、Si−O−Si鎖を持つ非分岐のポリシロキサンまたは分子あたり最高3個の、好ましくは一個以下の分岐をもつポリシロキサンを含む。
ポリジアルキルシロキサン(D)、また特にポリジメチルシロキサン(g)は、一個以上のSi(C1−C4−アルキル)2−OH基を有していてもよい。
本発明のある実施様態においては、ポリウレタン水分散液は、
合計20〜30質量%のポリウレタン(PU)、または合計20〜30質量%のポリウレタン(PU1)と(PU2)と、
1〜10%の、好ましくは2〜5質量%の硬化剤と、
1〜10質量%のシリコーン化合物(f)と、
0〜10%、好ましくは0.5〜5質量%のポリジアルキルシロキサン(g)とを含む。
本発明のある実施様態においては、ポリウレタン水分散液は、
10〜30質量%の軟質ポリウレタン(PU1)と
0〜20質量%の硬質ポリウレタン(PU2)とを含む。
本発明のある実施様態においては、本発明の水分散液の固体含量は、合計で5〜60質量%であり、好ましくは10〜50質量%、より好ましくは25〜45質量%である。
これらの質量%は、それぞれ活性成分または固体成分に適用され、本発明の水分散液全体に対するものである。100質量%の残りは、好ましくは連続相、例えば水または一種以上有機溶媒と水との混合物である。
本発明のある実施様態においては、ポリウレタン水分散液は、顔料、艶消剤、光安定剤、帯電防止剤、防汚剤、軋み音防止剤、増粘剤、特にポリウレタン系増粘剤、およびマイクロバルーンから選ばれる少なくとも一種の添加物(h)を含む。
本発明のある実施様態においては、ポリウレタン水分散液が合計で20質量%の添加物(h)を含んでいる。
ポリウレタン水分散液は、一種以上の有機溶媒を含んでいてもよい。好適な有機溶媒の例としては、エタノールまたはイソプロパノールなどのアルコール、特にグリコール、ジグリコール、トリグリコールまたはテトラグリコール、および二重または好ましくは一重にC1−C4−アルキルエーテル化したグリコール、ジグリコール、トリグリコールまたはテトラグリコールである。好適な有機溶媒の例としては、エチレングリコールや、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2−ジメトキシエタン、メチルトリエチレングリコール(「メチルトリグリコール」)、トリエチレングリコール−n−ブチルエーテル(「ブチルトリグリコール」)があげられる。
ポリウレタン水分散液は、ポリウレタン(PU)と硬化剤とシリコーン化合物(f)を、水および適当なら一種以上の上記の有機溶媒と混合して生産できる。必要なら、ポリジアルキルシロキサン(g)と添加物(h)も混合できる。この混合は、例えば攪拌の形で行われる。ポリウレタン(PU)と硬化剤とシリコーン化合物(f)と、水および適当なら一種以上の上記の有機溶媒と、また必要ならポリジアルキルシロキサン(g)と添加物(h)との添加順序は自由に選択可能である。
水中にあるいは水と有機溶媒の混合物に分散したポリウレタン(PU)からまたは分散した軟質ポリウレタン(PU1)と硬質ポリウレタン(PU2)から出発し、好ましくは撹拌下で、硬化剤とシリコーン化合物(f)と、必要ならポリジアルキルシロキサン(g)と適当なら一種以上の有機溶媒を添加することが好ましい。しかしながら、有機溶媒は添加しないことが好ましい。
ある好ましい実施様態においては、添加物(h)の一例としての増粘剤が、ポリウレタン水分散液の粘度を目標値にあわせるために、最後に添加される。
ポリウレタン層(C)は、硬化後に、例えば引き剥がして型から分離して、本発明の多層複合材料中のポリウレタン層(C)を形成するポリウレタンフィルム(C)を得る。
本発明の製造方法の他の運転においては、好ましくは有機接着剤が、ポリウレタンフィルム(C)または箔(A)に不均一に、例えば点状、ドット状または縞状に塗布される。ある本発明の変例では、好ましくは有機接着剤がポリウレタンフィルム(C)に塗布され、また好ましくは有機接着剤が箔(A)に塗布される。なお、これら二つの接着剤は、例えば一種以上の添加物において異なるか、化学的に異なる有機接着剤を含んでいる。その後、ポリウレタンフィルム(C)と箔(A)が、ポリウレタンフィルム(C)と箔(A)の間に接着剤の層が来るように貼り合わされる。この一種以上の接着剤を、例えば熱的にあるいは化学線照射または養生により硬化させて、本発明の多層複合材料を得る。
本発明のある実施様態においては、箔(A)と接着層(B)の間に、接着層(B)とポリウレタン層(C)の間に、または二枚の接着層(C)の間に中間層(D)が設けられる。
この中間層(D)は上述のとおりである。
この層形成は、手作業で行っても機械力を用いて行ってもよく、連続的でも回分式であってもよい。
本発明のある実施様態においては、接着層(B)を塗布する前に、箔(A)に前処理を行ってもよい。例えばイオンビームで処理し、あるいは例えば分散したナトリウムにより化学的に処理して、箔(A)の表面を荒くしてもより。この方法は、特に箔(A)がフッ素系高分子を含む場合に好ましい。
本発明はまた、包装材の製造、例えばカートン、チェスト、箱、カバー、包装紙または包装材の製造へのあるいは製造における本発明の多層複合材料の利用を提供する。この包装材を、ある程度は、あるいは主に、装飾目的に用いてもよい。本発明はまた、本発明の多層複合材料からなる、あるいは本発明の多層複合材料を用いて得られる包装材を提供する。
本発明はまた、アパレル製品、例えばあらゆる種類の上着、ズボン、コート、帽子、靴、特に上着およびスポーツウェアの製造への利用を提供する。本発明はまた、少なくとも一種の本発明の複合材料を使用して得られるアパレル製品、例えばあらゆる種類の上着、ズボン、コート、帽子、靴、特に上着やスポーツウェアを提供する。
以下、実施例で本発明を説明する。
I.出発原料の調整
I.1 ポリウレタン水分散液Disp.1の調整
以下のものを攪拌容器中で混合した。
7質量%の、ジイソシアネートとして重量比で13:10のヘキサメチレンジイソシアネート(a1.1)とイソホロンジイソシアネート(a1.2)と、ジオールとしてモル比で1:1:2のイソフタル酸、アジピン酸と1,4−ジヒドロキシメチルシクロヘキサン(異性体混合物)の重縮合で製造した、分子量Mwが800g/molのポリエステルジオール(b1.1)と5質量%の1,4−ブタンジオール(b1.2)と、3質量%のモノメチル化ポリエチレングリコール(c.1)と、3質量%のH2N−CH2CH2−NH−CH2CH2−COOHとから製造される軟質ポリウレタン(PU1.1)(%は、すべてポリエステルジオール(b1.1)に対する質量%、軟質ポリウレタン(PU1.1)の軟化点:62℃、軟化は55℃で開始、ショアA硬度:54)、を含む水分散液(粒子径:125nm,固体含量:40%)と、
65質量%の、イソホロンジイソシアネート(a1.2)、1,4−ブタンジオール、1,1−ジメチロールプロピオン酸、ヒドラジン水和物と、分子量Mwが4200g/mol、軟化点が195℃、ショアA硬度が86であるポリプロピレングリコールの反応で得られる硬質ポリウレタン(PU2.2)の水分散液(粒子径:150nm)と、
3.5質量%の化合物(V.1)の70質量%溶液(プロピレンカーボネート中)と、
Figure 2011523608
6質量%のEP−A0738747(f.1)の例2に記載のシリコーン化合物の65質量%水分散液と、
2質量%のカーボンブラックと、
0.5質量%のポリウレタン系増粘剤と、
1質量%の、イソブタンを内蔵するポリ塩化ビニリデンマイクロバルーン(直径:20μm、(例えばアクゾノベルよりエキスパンセル(R)として市販)。
これにより、固体含量が35%で、DIN−EN−ISO2431(1996年5月)により求めた3℃での動粘度が225秒である水分散液Disp.1が得られた。
1.2 水性組成物Disp.2の調整
以下のものを攪拌容器中で混合した。
7質量%の、ジイソシアネートとして重量比で13:10のヘキサメチレンジイソシアネート(a1.1)とイソホロンジイソシアネート(a1.2)と、ジオールとしてモル比で1:1:2のイソフタル酸、アジピン酸と1,4−ジヒドロキシメチルシクロヘキサン(異性体混合物)の重縮合で製造した、分子量Mwが800g/molのポリエステルジオール(b1.1)と5質量%の1,4−ブタンジオール(b1.2)と、3質量%のモノメチル化ポリエチレングリコール(c.1)と、3質量%のH2N−CH2CH2−NH−CH2CH2−COOHとからせ製造される軟質ポリウレタン(PU1.1)(%は、すべてポリエステルジオール(b1.1)に対する質量%、軟質ポリウレタン(PU1.1)の軟化点:62℃、軟化は55℃で開始、ショアA硬度:54)と、
65質量%の、イソホロンジイソシアネート(a1.2)、1,4−ブタンジオール(b1.2)、1,1−ジメチロールプロピオン酸、ヒドラジン水和物と分子量Mwが4200g/molのポリプロピレングリコール(b1.3)との反応で得られる硬質ポリウレタン(PU2.2)、(軟化点:195℃、ショアA硬度:90)の水分散液と、
3.5質量%の、化合物(V.1)の70質量%溶液(プロピレンカーボネート中、NCO含量12%)と、
2質量%のカーボンブラック。
これにより、固体含量が35%で、DIN−EN−ISO2431(1996年5月)により求めた23℃の動粘度が25秒であるポリウレタン分散液Disp.2が得られた。
II.型の製造
フルグレイン子牛皮革の模様を持つ表面の上に液体シリコーンを塗布した。ジ−n−ブチルビス(1−オキソネオデシルオキシ)スタナンのテトラエトキシシラン中25質量%溶液を酸性硬化剤として添加して、このシリコーンを硬化させ、厚みが2mmのシリコーンゴム層を形成し、これを型として用いた。この型を1.5mmの厚みのアルミニウム支持体上に貼り付けた。
III. IIの型へのポリウレタン水分散液の塗布
IIの型を、加熱可能な面上におき、91℃に加熱した。その後、噴射ノズルからDisp.1を、88g/m2(湿重量)の量でその上に噴霧した。直径が0.46mmの噴射ノズル用いて65barの圧力で実施した塗布の間に、空気の混合はなかった。この後、91℃で表面のべとつきなくなるまで固化させた。
この噴射ノズルは、下を通過する表面の上方20cmに位置し、表面の輸送方向に移動可能で、また表面の輸送方向に直角にも移動可能であった。この表面が噴射ノズルを通過する時間は約14秒間であり、温度は59℃であった。85℃の乾燥熱風流に約2分間暴露させてポリウレタンフィルム(C.1)を得た。このフィルムは、ネットに似た外観をもち、水はほとんど含んでいなかった。
同じ配置で、このように塗布された型に、接着層(B.1)として50g/m2(湿重量)の量でDisp.2を塗布し、乾燥させた。
この結果、ポリウレタンフィルム(C.1)と接着層(B.1)をもつ型を得た。
厚みが5mmのクロムなめし牛皮の銀面皮(D.1)に、Disp.2を30g/m2(湿式)の量で噴霧した。この噴霧処理後の銀面皮を、数分間乾燥させた。
IV.本発明の多層複合材料の製造
その後、型の上にポリウレタンフィルム(C.1)とともに存在している熱を保持したままの接着層(B.1)上に、噴霧後の銀面皮(D.1)を噴霧面側をこの接着層に向けて乗せて、プレス圧4barで110℃で15秒間圧縮した。この型を剥離して除いた。
その後、平均径が30μmの空孔をもつ発泡ポリテトラフルオロエチレン箔(A.1)を、ドット状の接着と縫合により塗装銀面皮(D.1)の内側表面に取り付けた。
このようにして得られた本発明の多層複合材料MSV.1は、手触りのよさ、皮表面と同等の外観、通気性に優れていた。また、本発明の多層複合材料MSV.1は、ほこりなどの汚れを除きやすく、凝集液体状態の水に対して不透過性を有していた。
MSV.1は、上着や靴の甲皮(アッパー)に使用可能である。

Claims (16)

  1. (A)水蒸気透過性プラスチック箔と、
    (B)必要に応じて少なくとも一種の接着層と
    (C)ポリウレタン層の厚み全体を貫通する毛細管を有するポリウレタン層とを成分として含む多層複合材料。
  2. 水蒸気透過性プラスチック箔(A)が、フッ素系高分子および化学変性ポリエステルの自己支持性フィルム/シートから選ばれる請求項1に記載の多層複合材料。
  3. 前記接着層(B)が硬化した有機接着剤の層を含む請求項1または2に記載の多層複合材料。
  4. さらに皮、織物、紙、およびバット材料から選ばれる中間層(D)を有する請求項1〜3のいずれか一項に記載多層複合材料。
  5. 前記ポリウレタン層(C)がベルベット状の外観を有する請求項1〜4のいずれか一項に記載多層複合材料。
  6. 前記接着層(B)が硬化した有機接着剤の断続層を含む請求項1〜5のいずれか一項に記載多層複合材料。
  7. フッ素系高分子がポリテトラフルオロエチレンを含む請求項1〜6のいずれか一項に記載多層複合材料。
  8. 型を用いてポリウレタン層(C)を形成し、少なくとも一種の有機接着剤を均一または部分的にプラスチック箔(A)及び/又はポリウレタン層(C)に塗布し、ついでポリウレタン層(C)を、点状、線状、または面状に水蒸気透過性プラスチック箔(A)に貼り付けることからなる請求項1〜7のいずれか一項に記載多層複合材料の製造方法
  9. ポリウレタン層(C)がシリコーン型を用いて形成される請求項8に記載の方法。
  10. 前記シリコーン型がレーザー彫刻により構造化されたシリコーン型を含む請求項8または9に記載の方法。
  11. 前記型が、レーザーにより平均深さが50〜250μmの範囲にあり中心−中心間距離が50〜250μmの範囲にある窪みを形成して構造化される請求項8〜10のいずれか一項に記載の方法。
  12. プラスチック箔(A)と接着層(B)の間、接着層(B)とポリウレタン層(C)の間、または二枚の接着層(B)の間に中間層(D)が設置される請求項8に記載の方法。
  13. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の多層複合材料の包装材として利用する方法。
  14. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の多層複合材料からなる、あるいはそれを用いて得られる包装材料。
  15. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の多層複合材料のアパレル製品の構成要素として利用する方法。
  16. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の多層複合材料を用いて得られるアパレル製品。
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