JP2896145B2

JP2896145B2 - 高強度バランスポリウレタンフィルム及びその積層シート

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Publication number: JP2896145B2
Application number: JP14476388A
Authority: JP
Inventors: 豊渡辺; 住典田中
Original assignee: Okura Industrial Co Ltd
Current assignee: Okura Industrial Co Ltd
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1988-06-14
Publication date: 1999-05-31
Anticipated expiration: 2014-05-31
Also published as: JPH01315427A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、機械的強度が強く、しかもこれらの強度が
タテ及びヨコ方向にバランスした特性値を有する、非粘
着性で取扱い性に優れた、織布、不織布、発泡体シート
等の材料とのラミネート用フィルムとして極めて好適な
高強度バランスポリウレタンフィルム及びその積層シー
トに関する。

［従来の技術］近年、熱可塑性ポリウレタンフィルムは、柔軟性、弾
力性、耐摩耗性、透湿性、耐寒性、耐油性、耐屈曲疲労
性等に数多くの優れた特性を有するために、各種防水衣
料をはじめ、断熱材、スポーツ用品、ベルト、シーツ等
の分野で広く利用されている。

しかしながら、周知の如く、熱可塑性ポリウレタン樹
脂は粘着性が強く、巻取り、巻戻し等の際のハンドリン
グの問題から単独で製膜することが困難であるため、通
常、離型紙、ポリエチレン、ポリプロピレン等のキャリ
ヤシート上に湿式法にて流延凝固させるか、あるいは前
記キャリヤシートと共押出し法によって製膜されるのが
一般的であった。

ところが、これらの方法で得られたフィルムは、キャ
リヤシートを必要とすることによるコスト高に加えて、
配向性が少く、引張強度、引裂強度、衝撃強度等の機械
的強度が不充分であるため、実用に際してはその強度不
足を補うべくフィルム厚さを必要以上に厚くしなければ
ならない関係上、フィルムコストが更に高くなると共
に、熱可塑性ポリウレタン樹脂特有の柔軟性、透湿性等
の特性が損われるという数々の問題を抱えているのが現
状である。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、引張強度、引裂強度、衝撃強
度等の機械的強度が強く、しかもこれらの強度がタテ、
ヨコ方向にバランスした特性値を有する、非粘着性で取
扱い性の良好な高強度バランスポリウレタンフィルム及
びその積層シートを提供する点にある。

［課題を解決するための手段］本発明者等は、前記目的を達成するために、熱可塑性
ポリウレタン樹脂の原料特性とその加工方法について、
あらゆる角度から鋭意検討した結果、特定の結晶性を持
つ熱可塑性ポリウレタン樹脂よりなるフィルムであっ
て、しかも該フィルムの配向度と滑り性及び熱寸法安定
性等が特定の要件を満たすならば、織布、不織布、発泡
体シート等の材料とのラミネート用フィルムとして極め
て有用な、高強度にしてバランス性の優れた熱可塑性ポ
リウレタンフィルムが得られることを見い出し、本発明
を完成させた。

即ち本発明は、結晶融解熱0.1乃至3cal/gの熱可塑性
ポリウレタン樹脂よりなるフィルムであって、該フィル
ムのヤング率から求めたタテ及びヨコ方向の配向度P_X，
P_Yがそれぞれ下記（１）及び（２）式を満足すると共
に、静摩擦係数が0.1乃至0.95で、且つ100℃熱水中にお
ける収縮率が30％以下であることを特徴とする高強度バ
ランスポリウレタンフィルム及び該ポリウレタンフィル
ムとシート状物からなる積層シートに係るものである。

30≦P_X＋P_Y≦120 ………（１） 0.5≦P_X／P_Y≦２ ………（２）（但し、P_X，P_Yの単位はパーセントである。）本発明において、熱可塑性ポリウレタン樹脂とは、二
官能性ポリオールとジイソシアネート及びグリコールを
主原料としてなる分子構造中にウレタン基を含有するゴ
ム状弾性高分子のうち、熱可塑性を有するものを総称
し、具体的には使用される前記ポリオール等の原料の種
類によって区別されるところのアジペートエステル系、
ポリエーテル系、カプロラクトンエステル系、ポリ炭酸
エステル系等の熱可塑性ポリウレタン樹脂の一種又は二
種以上からなるものであって、且つその結晶融解熱が0.
1乃至3cal/g、好ましくは0.3乃至2cal/gのものである。

本発明のポリウレタンフィルムにおいて、かかる特定
の結晶性を有する熱可塑性ポリウレタン樹脂を用いる理
由は、結晶性を持たない通常の熱可塑性ポリウレタン樹
脂に比べて粘着性が著しく軽減されるために、従来法の
如きキャリヤシートを必要としないで熱可塑性ポリウレ
タン樹脂単独での製膜が可能となることから、フィルム
を高度に配向させることができるという利点に加え、得
られるフィルムの熱収縮性が大幅に緩和されるという特
別の効果をも奏し得られるためである。

従って、熱可塑性ポリウレタン樹脂の結晶融解熱が0.
1cal/g未満の場合は、粘着性が強くポリウレタン単独で
の製膜が困難であるため、本発明の目的とするような高
強度にしてしかも熱収縮性の小さいフィルムが得られな
いのに対し、結晶融解熱が3cal/gより大きくなると熱収
縮性は改善されるが反面、柔軟性と弾力性が低下して熱
可塑性ポリウレタンフィルムの特性が失われ、更に製膜
性が著しく悪化して均一なフィルムが得られない。

尚、本発明で使用する熱可塑性ポリウレタン樹脂は、
結晶融解熱が前記条件を満たすものであれば結晶性を有
する熱可塑性ポリウレタン樹脂と結晶性を持たない通常
のポリウレタン樹脂をブレンドして用いることができる
ほか、その性質を大きく変えない範囲内でポリ塩化ビニ
ル系、ポリエステル系、ポリアミド系、アクリル系等の
熱可塑性樹脂を少量ブレンドしたり、あるいは耐候性、
意匠性等を向上させる目的で紫外線吸収剤、酸化防止
剤、着色剤、滑剤等を必要に応じて適宜添加してもさし
つかえない。

本発明の高強度バランスポリウレタンフィルムはま
た、該フィルムのタテ及びヨコ方向の配向度P_X，P_Yがそ
れぞれ下記（１）及び（２）式を満足するものでなけれ
ばならない。

30≦P_X＋P_Y≦120 ………（１） 0.5≦P_X／P_Y≦２ ………（２）（但し、P_X，P_Yの単位はパーセントである。）即ち、熱可塑性ポリウレタンフィルムは、通常柔軟性
と弾力性、耐摩耗性、透湿性、耐寒性、耐油性、耐屈曲
疲労性等に数多くの優れた特性を有するために、織布、
不織布、発泡体シート等の材料とラミネートして防水衣
料、断熱材、シーツ等に利用されるケースが多いのであ
るが、かかる用途においては、フィルム強度が強いほど
フィルム厚さを薄くすることができるため、経済的効果
はもとより、柔軟性、透湿性等の点でも有利であるな
ど、フィルムの強度すなわち配向度は、単に耐久性を向
上させるという効果のみにとどまらず、熱可塑性ポリウ
レタン樹脂の特性を最大限に発揮させる上でも極めて重
要な意味を持つのである。

本発明者等は、かかる観点に基づき、熱可塑性ポリウ
レタンフィルムの強度と配向度との関係について詳しく
検討した結果、引張強度、引裂強度、衝撃強度等の機械
的強度と、該フィルム本来の柔軟性、透湿性等を同時に
兼備させるには、フィルムの配向度が少なくとも前記
（１）及び（２）式を満足しなければならないことをつ
きとめ、本発明に到達したのである。

従って、熱可塑性ポリウレタンフィルムのタテ及びヨ
コ方向の配向度P_X，P_Yの和が30％より小さいか、あるい
はP_X，P_Yの比率が前記（２）式の範囲を逸脱した場合
は、タテ及び／又はヨコ方向の配向が不充分なために引
張強度、引裂強度、衝撃強度等の機械的強度が弱くなる
のに対し、P_X，P_Yの和が120％より大きい場合は柔軟
性、弾力性等が低下して熱可塑性ポリウレタン樹脂の特
性が失われるほか、熱寸法安定性が悪くなるという不都
合が生じる。

尚、本発明の高強度バランスポリウレタンフィルム
は、その配向度P_X，P_Yがそれぞれ次の範囲を満足するも
のがより好ましい。

40≦P_X＋P_Y≦100 ………（１） 0.7≦P_X／P_Y≦1.5 ……（２）ここで、本発明の高強度バランスポリウレタンフィル
ムにおいて、該フィルムの配向度をヤング率から求めた
理由は、熱可塑性ポリウレタン樹脂がそれ自体結晶性に
乏しく、しかも架橋を伴っている関係上、配向度の尺度
として一般的によく知られている複屈折法、赤外二色
法、Ｘ線法等の方法では配向度を正確に評価できないこ
とから、本発明では実用上のフィルム強度に直接影響す
るヤング率によって配向度を求める方法を採用したので
ある。かかるポリウレタンフィルムに配向性を持たせる
具体的な方法としては、押出し後の管状ポリウレタンフ
ィルムを特定の条件下で膨張させる、所謂インフレーシ
ョン法が最も一般的であるが、その他ロール間で圧延す
る方法でもさしつかえない。

本発明の高強度バランスポリウレタンフィルムは、更
に該フィルムの静摩擦係数が0.1乃至0.95好ましくは0.1
5乃至0.7で、且つ100℃熱水中における収縮率が30％以
下、好ましくは20％以下であることが肝要である。

なぜなら、熱可塑性ポリウレタンフィルムは、通常、
該フィルムを単独で用いるよりむしろ、織布、不織布等
の材料と熱圧法等の方法でラミネートして使用されるケ
ースが多いのであるが、ポリウレタンフィルムのように
柔軟で弾力性に富み、しかも腰の弱いフィルムにおいて
は、特にその滑り性がフィルム製造時あるは二次加工の
際の巻取り、巻戻し等の作業性に大きく影響し、該フィ
ルムの静摩擦係数が0.1未満の場合は巻ずれが発生しや
すくなるのに対し、静摩擦係数が0.95より大きくなると
巻ジワが発生してフィルムの取扱いが著しく困難になる
のであり、また一方、100℃熱水中での収縮率が30％よ
り大きいと、ラミネートの際の熱によってフィルムにシ
ワが発生したり、あるいはカールが大きくなって実用性
に乏しくなるという問題がそれぞれ生じるためである。

また本発明は、請求項２に記載の如く、前記高強度バ
ランスポリウレタンフィルムと、織布、不織布、発泡体
シート、合成皮革、プラスチックシート、紙から選ばれ
る一種又は二種以上のシート状物からなる、第１図に例
示の如き積層シートを包含する。

即ち、本発明の積層シートは、機械的強度が強く、し
かもこれらの強度がタテ、ヨコ両方向にバランスした特
性値を有する高強度バランスポリウレタンフィルムをベ
ースとするものであるため、該フィルムの薄肉化による
コストダウンと、ポリウレタン樹脂特有の優れた柔軟
性、透湿性等の特性改善が同時に図られるという、これ
までのポリウレタンフィルムを用いた積層シートには見
られなかった数々の優れた特徴を兼備したものである。

しかして、かかる積層シートを構成するシート状物の
うち織布及び不織布としては、木綿、絹などの天然繊
維、ガラス繊維、石綿などの無機質繊維、ビスコースレ
ーヨン、キュプラなどの再成繊維、トリアセテートなど
の半合成繊維、ナイロン系繊維、ポリエステル系繊維、
アクリル系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリオレフイ
ン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリウレタン
系繊維などの合成繊維などから選ばれた少くとも一種の
繊維素材よりなる織物、編物及び不織布等が例示され、
その目付けは、通常５乃至1000g/m²のものが好ましい。

また、本発明で言うシート状物とは、前記織布及び不
織布のほかに、更にポリウレタン系、ポリ塩化ビニル
系、ポリオレフイン系、ポリスチレン系などの発泡体シ
ート、ビニル系レザー、ナイロン系レザー、ウレタン系
レザーなどの合成皮革、ポリエステル系、ポリカーボネ
ート系、ポリ塩化ビニル系、ポリスチレン系、ポリアミ
ド系、フッ素系、アクリル系、ポリオレフィン系、メラ
ミン系、フェノール系などの熱可塑性あるいは熱硬化性
プラスチックシート、及び上質紙、クラフト紙、グラシ
ン紙、和紙、板紙、合成紙、塗工紙などの紙等を包含
し、これらを単独あるいは併用して使用するものであ
る。

尚、かかるシート状物は、必要に応じて防水処理、防
炎処理、難燃処理等を施したものでもさしつかえなく、
また該シート状物と高強度バランスポリウレタンフィル
ムをラミネートする方法は、接着剤及び加熱などによる
ドライラミネート法、熱圧ラミネート、フレームラミネ
ート法等が一般的である。

［実施例］以下、本発明の高強度バランスポリウレタンフィルム
及びその積層シートについて、実施例により更に詳しく
説明する。尚、本発明において行った物性の測定法及び
評価方法は次の如くである。

（１）結晶融解熱差動走査熱量計（DSC）に15mgの試料を入れ、これを1
5℃/minの昇温速度で昇温し、融解時にあらわれる発熱
ピーク面積から発熱量を求め、これを試料1g当りに換算
して求めた。

（２）製膜性供試の熱可塑性ポリウレタン樹脂を、インフレーショ
ン押出成形法によって製膜した時、フィルム同士の粘着
が少く製膜可能であったものを（○）、フィルムが粘着
したり、あるいは蛇行して製膜困難であったものを
（×）とした。

（３）配向度フィルムのヤング率から、次式により配向度を求め
た。

尚、ヤング率の測定は、JIS K7311−1987の規定する
方法で引張試験を行い、引張応力が20gに達するまでの
歪み量（伸び）からヤング率を算出した。また未配向フ
ィルムとは、配向フィルムをジメチルホルムアミド溶液
中に溶解せしめ、流延法にて再度フィルム状に加工した
ものを使用した。

（４）静摩擦係数 ASTMD1894に規定する方法で測定した。

（５）熱収縮率供試フィルムを100℃熱水中に10秒間浸漬し、その間
の熱収縮率を求めた。

（６）引張強度 JIS K7311−1987に規定する方法で測定した。尚、引
張強度は、実用上の強度を評価するため、その単位を
（kg/5mm）として表した。

（７）柔軟性 JIS K7311−1987に規定する100％伸長時の引張応力に
よって柔軟性の良否を評価した。尚、100％伸長時の引
張応力は、その単位を（kg/5mm）として表した。

（８）透湿度 JIS Z0208−1976に規定する方法で測定した。

（９）ラミネート適性表面温度140〜150℃の熱ロールを装備する熱圧ラミネ
ート機を用いて、ポリエステル不織布（目付50g/m²）と
のラミネート試験を行った。このラミネート試験を通し
て、フイルムの巻取り、巻戻しなどの作業性並びにラミ
ネート後のカール、シワ等の外観のいづれにも問題がな
かったものを（○）、いづれかに問題が認められたもの
を（×）とした。

（10）総合評価フィルム製膜性、引張強度、柔軟性、透湿度及びラミ
ネート適性等の評価結果をもとに総合評価したもので、
ポリウレタンフィルムとして優れた諸性質を兼備してい
るものを（○）、フィルム性能上不都合なものを（×）
とした。

実施例１〜４、比較例１〜２口径50mmのインフレーション押出成形機を用いて、第
１表に示す如き結晶融解熱の種々異なるアジペートエス
テル系の熱可塑性ポリウレタン樹脂を160乃至200℃の温
度で溶融混練し、インフレダイスから押出した後、引続
きブローアップ比2.1、引取速度8m/minの条件でインフ
レーション成形することによって、フィルム厚さ50μ、
折径750mmの熱可塑性ポリウレタンフィルムを作成し
た。尚、得られたフィルムの配向度は、使用した熱可塑
性ポリウレタン樹脂の結晶融解熱によって多少のちがい
は見られたが、いづれもタテ、ヨコ両方向共に40乃至50
％であった。

これらポリウレタンフィルムについて、製膜性、静摩
擦係数、熱収縮率、引張強度、柔軟性、ラミネート適性
等を評価した結果を第１表に示したが、同表より結晶融
解熱、静摩擦係数、熱収縮率が共に本発明の範囲にある
ものは、製膜性が良く、しかも強度、柔軟性などのフィ
ルム特性並びにラミネート適性等に優れることが確認さ
れた。

実施例５〜７、比較例３〜７ステアリン酸系の滑剤を固形分で0.05重量％含有して
なる結晶融解熱0.6cal/gのアジペートエステル系熱可塑
性ポリウレタン樹脂を、口径50mmのインフレーション押
出成形機により樹脂温度175℃にて押出した後、ブロー
アップ比1.2乃至3.4、引取速度２乃至14m/minの条件で
それぞれインフレーション成形することによって、タテ
及びヨコ方向の配向度が種々異なる。厚さ60μの熱可塑
性ポリウレタンフィルムを作成した。

これらポリウレタンフィルムについて、静摩擦係数、
熱収縮率、引張強度、柔軟性及びラミネート適性等を評
価した結果を第２表に示した。同表より配向度、静摩擦
係数、熱収縮率が共に本発明の範囲にあるものは、強度
が強く柔軟で、しかもラミネート適性に優れるなど、熱
可塑性ポリウレタンフィルムとしての優れた諸性質を兼
備していることが確認された。

実施例８〜13、比較例７〜10 結晶融解熱1.7cal/gの熱可塑性ポリウレタン樹脂を用
い、インフレーション成形の際のブローアップ比、引取
速度を変化させる以外は前記実施例と同様の方法によっ
てタテ及びヨコ方向の配向度が種々異なる、厚さ60μの
熱可塑性ポリウレタンフィルムを作成した。

これらポリウレタンフィルムについて、静摩擦係数、
熱収縮率、引張強度、柔軟性及びラミネート適性等を評
価した結果を第３表に示した。同表より配向度、静摩擦
係数、熱収縮率が共に本発明の範囲にあるものは、強度
が強く柔軟で、しかもラミネート適性に優れることが確
認された。

実施例14 目付50g/m²のポリウレタン弾性不織布の表面に、前記
実施例12で得た高強度バランスポリウレタンフィルムを
温度150℃、圧力0.5kg/cm²、時間２秒の条件で熱圧ラミ
ネートすることによって、不織布と高強度バランスポリ
ウレタンフィルムによる二層の積層シートを作成した。

この積層シートについて、引張強度、柔軟性、透湿性
等の測定結果を第４表に示したが、同表より本発明の高
強度バランスポリウレタンフィルムと不織布よりなる積
層シートは、強度が強く、柔軟性、透湿性共に優れてい
ることが確認された。

比較例11 実施例12で得た高強度バランスポリウレタンフィルム
の代りに、比較例７で得たポリウレタンフィルムを用い
る以外は、実施例14と同様の方法で積層シートを作成し
た。

この積層シートについて、引張強度、柔軟性、透湿性
等の測定結果を第４表に示したが、同表より配向度が本
発明の範囲より低いポリウレタンフィルムを用いた積層
シートは、強度が弱く実用的でなかった。

比較例12 押出加工時の押出量を調節する以外は比較例７と同様
の方法によって、配向度がタテ、ヨコ両方向共に10％の
厚さ、120μのポリウレタンフィルムを作成した。この
ポリウレタンフィルムと前記実施例14で使用した不織布
を温度150℃、圧力0.5kg/cm²、時間４秒の条件で熱圧ラ
ミネートすることによって、不織布とポリウレタンフィ
ルムとなる積層シートを作成した。

この積層シートについて、引張強度、柔軟性、透湿性
等の測定結果を第４表に示したが、同表よりポリウレタ
ンフィルムの厚さを厚くすることにより得られる積層シ
ートの強度不足の問題は解消されたものの、反面柔軟性
と透湿性が大幅に低下して、ポリウレタン樹脂の特性が
失われた。

実施例15 市販の軟質ポリ塩化ビニル製発泡体シート（厚さ3m
m）の片面に、実施例６で得た高強度バランスポリウレ
タンフィルムをフレームラミネート法により積層一体化
せしめることにより、二層構造の積層シートを作成し
た。

この積層シートは、下記の如く引張強度、柔軟性、透
湿性共に優れていた。

引張強度:3.0/3.0（kg/5mm）柔軟性:0.21/0.21（kg/5mm）透湿性:960（g/m².24hr）比較例13 実施例６で得た高強度バランスポリウレタンフィルム
の代りに、比較例５で得たポリウレタンフィルムを用い
る以外は、実施例15と同様の方法で積層シートを作成し
たが、得られた積層シートはカールが著しく実用的でな
かった。

［発明の効果］本発明の高強度バランスポリウレタンフィルムは、特
定の結晶融解熱と配向度並びに滑り性、熱寸法安定性等
を有するものであるため、引張強度、衝撃強度等の機械
的強度が強く、しかもこれらの強度がタテ、ヨコ方向に
バランスした特性値を有するほか、非粘着性で優れた取
扱い性及びラミネート適性等を兼備したものである。

また、本発明は、かかる高強度バランスポリウレタン
フィルムをベースとして、更に他の織布、不織布等のシ
ート状物をラミネートした積層シートを包含するもの
で、この場合はフィルムの機械的強度が強いために、フ
ィルムの薄肉化によるコストダウンに加えて、柔軟性、
透湿性等の熱可塑性ポリウレタン樹脂本来の特性が最大
限に発揮されるという特筆すべき効果をも奏し得るな
ど、フィルムとしての実用性のみならず、他のシート状
物との積層シートとしても極めて利用価値の高いもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）乃至（ヘ）は、本発明の高強度バランスポ
リウレタンフィルムをベースとしてなる積層シートの一
実施例を示す断面図である。１……高強度バランスポリウレタンフィルム、2,2a,2b
……シート状物

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】結晶融解熱0.1乃至3cal/gの熱可塑性ポリ
ウレタン樹脂よりなるフィルムであって、該フィルムの
ヤング率から求めたタテ及びヨコ方向の配向度P_X，P_Yが
それぞれ下記（１）及び（２）式を満足すると共に、静
摩擦係数が0.1乃至0.95で、且つ100℃熱水中における収
縮率が30％以下であることを特徴とする高強度バランス
ポリウレタンフィルム。 30≦P_X＋P_Y≦120 ………（１） 0.5≦P_X／P_Y≦２ ………（２）（但し、P_X，P_Yの単位はパーセントである。）
【請求項２】結晶融解熱0.1乃至3cal/gの熱可塑性ポリ
ウレタン樹脂よりなるフィルムであって、該フィルムの
ヤング率から求めたタテ及びヨコ方向の配向度P_X，P_Yが
それぞれ前記（１）及び（２）式を満足すると共に、静
摩擦係数が0.1乃至0.95で、且つ100℃熱水中における収
縮率が30％以下である高強度バランスポリウレタンフィ
ルムと、織布、不織布、発泡体シート、合成皮革、プラ
スチックシート、紙から選ばれる１種又は２種以上のシ
ート状物からなる積層シート。