JP6187844B1 - 水性樹脂組成物、及び手袋 - Google Patents

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Abstract

本発明は、芳香環を有するアニオン性ポリウレタン(A)、アクリロニトリルブタジエンゴム(B)、水性媒体(C)、加硫剤(D)、及び加硫促進剤(E)を含有することを特徴とする水性樹脂組成物を提供するものである。前記アニオン性ポリウレタン(A)は、ポリオキシテトラメチレングリコール、カルボキシル基を有するグリコール、エチレングリコール、及びジフェニルメタンジイソシアネートの反応物、又は、ポリオキシテトラメチレングリコール、カルボキシル基を有するグリコール、ブタンジオール、及びジフェニルメタンジイソシアネートの反応物であることが好ましい。本発明が解決しようとする課題は、加硫剤及び加硫促進剤を添加しても、保存安定性に優れる、水性ポリウレタン及びNBRの混合物を提供することである。

Description

本発明は、保存安定性に優れる水性樹脂組成物に関するものである。
従来から手袋用途には天然ゴムや合成ゴムラテックスなどが使用されている。また、これらのゴムの改質を目的に水性ポリウレタンをブレンドした水性樹脂組成物により手袋の皮膜を作製することも検討されている(例えば、特許文献1を参照。)。
近年では、アクリロニトリルブタジエンゴムの柔軟性及び耐摩耗性を向上するために、水性ポリウレタンをブレンドする場合がある。このとき加硫剤や加硫促進剤を添加することが一般的であるが、水性ポリウレタンとアクリロニトリルブタジエンゴムとのブレンド物にこれらを添加した場合には、継時的に増粘や凝固を引き起こし、保存安定性が不良となることが指摘されていた。
特開平8−209415号公報
本発明が解決しようとする課題は、加硫剤及び加硫促進剤を添加しても、保存安定性に優れる、水性ポリウレタン及びアクリロニトリルブタジエンゴムの混合物を提供することである。
本発明は、芳香環を有するアニオン性ポリウレタン(A)、アクリロニトリルブタジエンゴム(B)、水性媒体(C)、加硫剤(D)、及び加硫促進剤(E)を含有することを特徴とする水性樹脂組成物を提供するものである。
また本発明は、前記水性樹脂組成物の凝固皮膜を有することを特徴とする手袋を提供するものである。
本発明の水性樹脂組成物は保存安定性に優れるものである。また、特定の組成を有するアニオン性ポリウレタン(A)を用いた場合には、本発明の目的である保存安定性に加え、優れた耐摩耗性及び柔軟性が得られる。よって、本発明の水性樹脂組成物は、手袋、カテーテル等の医療用チューブ、コンドーム等の避妊具などの製造に好適に使用することができ、特に手袋の製造に好適に使用することができる。
本発明の水性樹脂組成物は、芳香環を有するアニオン性ポリウレタン(A)、アクリロニトリルブタジエンゴム(B)、水性媒体(C)、加硫剤(D)、及び加硫促進剤(E)を必須成分として含有するものである。
前記アニオン性ポリウレタン(A)は、優れた保存安定性を得る上で芳香環を有することが必須である。前記アニオン性ポリウレタン(A)が芳香環を有することにより、前記アニオン性ポリウレタン(A)及び水性媒体(C)に対し、アクリロニトリルブタジエンゴム(B)、水性媒体(C)、加硫剤(D)、及び加硫促進剤(E)を添加しても優れた保存安定性を有することができる。前記アニオン性ポリウレタン(A)の代わりに、例えば脂肪族系のアニオン性ポリウレタンを使用した場合には、継時的に増粘や凝固を引き起こす問題がある。前記アニオン性ポリウレタン(A)が芳香環を有することにより優れた保存安定性が得られる理由としては、例えば下記の理由が挙げられる。水性媒体(C)に分散する分散体が安定に分散するためには分散体同士の静電反発による凝集の抑制が寄与しているとされている。本発明においては、芳香環のπ電子が前記アニオン性ポリウレタン(A)を含む分散体の荷電状態に影響し静電反発力が高められた結果、前記アニオン性ポリウレタン(A)を含む分散体が、水性樹脂組成物中の他の成分と凝集しにくくなり、水性樹脂組成物の保存安定性が良くなったと考えられる。
前記アニオン性ポリウレタン(A)中の芳香環の含有量としては、優れた保存安定性及び耐摩耗性が得られる点から、前記アニオン性ポリウレタン(A)中550〜2,500mmol/kgの範囲であることが好ましく、800〜2,400mmol/kgの範囲であることがより好ましく、1,000〜2,300mmol/kgの範囲であることが更に好ましい。なお、前記アニオン性ポリウレタン(A)中の芳香環の含有量は、前記アニオン性ポリウレタン(A)を構成する各原料の合計質量に対する、前記原料中に占める芳香環の含有量を示す。なお、前記計算にあたっては、芳香環の分子量として、有機基を除いたベンゼン環やナフタレン環の分子量を用いることとする。例えば、トルエンであれば、メチル基を1つ除いた水素原子を5つ有するベンゼン環の分子量、ジフェニルメタンジイソシアネートであれば、イソシアネート基とメチレン基を除いた水素原子を4つ有するベンゼン環の分子量、トリレンジイソシアネートであれば、メチル基を2つ除いた水素原子を4つ有するベンゼン環の分子量を示す。
前記アニオン性ポリウレタン(A)としては、具体的には、ポリオールとカルボキシル基を有するグリコールとポリイソシアネートと鎖伸長剤との反応物を用いることができる。
前記ポリオールとしては、例えば、ポリオキシアルキレンポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリアクリルポリオール等を用いることができる。これらのポリオールは単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリマー鎖の運動性が高いため良好な柔軟性が得られる点から、ポリオキシアルキレンポリオールを用いることが好ましく、ポリオキシテトラメチレングリコールを用いることがより好ましい。
前記ポリオールの数平均分子量としては、製造安定性及び柔軟性の点から、500〜5,000の範囲であることが好ましく、700〜4,000の範囲であることがより好ましい。なお、前記ポリオールの数平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により、下記の条件で測定した値を示す。
測定装置:高速GPC装置(東ソー株式会社製「HLC−8220GPC」)
カラム:東ソー株式会社製の下記のカラムを直列に接続して使用した。
「TSKgel G5000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G4000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G3000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G2000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
検出器:RI(示差屈折計)
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/分
注入量:100μL(試料濃度0.4質量%のテトラヒドロフラン溶液)
標準試料:下記の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成した。
(標準ポリスチレン)
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−1000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−2500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−5000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−1」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−2」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−4」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−10」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−20」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−40」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−80」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−128」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−288」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−550」
また、前記アニオン性ポリウレタン(A)としては、優れた耐摩耗性及び柔軟性が得られる点から、オキシアルキレン基の含有量が4〜12mol/kgの範囲であることが好ましく、5〜11.5mol/kgの範囲であることがより好ましく、6〜11mol/kgの範囲であることが更に好ましい。
前記オキシアルキレン基は、アニオン性ポリウレタン(A)の原料としてポリオキシアルキレンポリオールを用いた場合に供給されるものである。よって、前記アニオン性ポリウレタン(A)の前記オキシアルキレン基の含有量は、前記アニオン性ポリウレタン(A)を構成する各原料の合計質量に対する、前記ポリオキシアルキレンポリオールから供給されるオキシアルキレン基の含有量を示す。
前記カルボキシル基を有するグリコールは、アニオン性基を付与するものであり、例えば、2,2’−ジメチロールプロピオン酸、2,2’−ジメチロールブタン酸、2,2’−ジメチロール酪酸、2,2’−吉草酸等を用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
前記カルボキシル基は、水性樹脂組成物中で、一部又は全部が塩基性化合物に中和されていてもよい。前記塩基性化合物としては、例えば、アンモニア、トリエチルアミン、ピリジン、モルホリン等の有機アミン;モノエタノールアミン等のアルカノールアミン;ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム等を含む金属塩基化合物などを用いることができる。
前記ポリイソシアネートとしては、例えば、フェニレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、カルボジイミド化ジフェニルメタンポリイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート等の脂肪族または脂環式ポリイソシアネートなどを用いることができる。これらのポリイソシアネートは単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、アニオン性ポリウレタン(A)に簡便に芳香環を導入することができる点から、芳香族ポリイソシアネートを用いることが好ましく、適度な鎖長のハードセグメントを形成し優れた耐摩耗性及び柔軟性が得られる点から、ジフェニルメタンジイソシアネート又はトルエンジイソシアネートを用いることがより好ましい。
前記鎖伸長剤は数平均分子量が50〜450の範囲のものであり、例えば、エチレンジアミン、1,2−プロパンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、イソホロンジアミン、1,2−シクロヘキサンジアミン、1,3−シクロヘキサンジアミン、1,4−シクロヘキサンジアミン、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、1,4−シクロヘキサンジアミン、ヒドラジン等のアミノ基を有する鎖伸長剤;エチレングリコール、ジエチレンリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ヘキサメチレングリコール、サッカロース、メチレングリコール、グリセリン、ソルビトール、ビスフェノールA、4,4’−ジヒドロキシジフェニル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、トリメチロールプロパン等の水酸基を有する鎖伸長剤などを用いることができる。これらの鎖伸長剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、凝固皮膜の硬質化を防ぎ、優れた耐摩耗性及び柔軟性が得られる点から、水酸基を有する鎖伸長剤を用いることが好ましく、適度な鎖長のハードセグメントを形成し一層優れた耐摩耗性及び柔軟性が得られる点から、エチレングリコール、ブタンジオール、トリメチロールプロパン、及びネオペンチルグリコールからなる群より選ばれる1種以上の鎖伸長剤を用いることがより好ましく、エチレングリコール又はブタンジオールを用いることが更に好ましい。
以上、前記アニオン性ポリウレタン(A)として、ポリオキシテトラメチレングリコールと、カルボキシ基を有するグリコールと、ジフェニルメタンジイソシアネート又はトルエンジイソシアネートと、エチレングリコール又はブタンジオールとの反応物を用いた場合には、本発明の目的である保存安定性に加え、優れた耐摩耗性及び柔軟性が得られる。
前記アニオン性ポリウレタン(A)は、例えば、無溶剤下または有機溶剤の存在下、前記ポリオール、前記カルボキシル基を有するグリコール、前記ポリイソシアネート、及び前記鎖伸長剤を混合し、例えば、50〜100℃の反応温度で3〜10時間ウレタン化反応させることによって製造することができる。
また、前記アニオン性ポリウレタン(A)は、例えば、無溶剤下または有機溶剤の存在下、前記ポリオール、前記カルボキシル基を有するグリコール、及び前記ポリイソシアネートとを混合し、例えば50〜100℃の反応温度で3〜10時間反応させることによって、分子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製造し、次いで、該ウレタンプレポリマーと鎖伸長剤とを反応させることによって製造することもできる。
前記ポリオール、前記カルボキシル基を有するグリコール、前記ポリイソシアネート、及び前記鎖伸長剤の反応における[イソシアネート基/水酸基](モル比)としては、0.9〜1.1の範囲であることが好ましく、0.93〜1.05の範囲であることがより好ましい。
前記アニオン性ポリウレタン(A)を製造する際に用いることができる有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン溶剤;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル溶剤;アセトニトリル等のニトリル溶剤;ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等のアミド溶剤などを用いることができる。前記有機溶剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
前記アニオン性ポリウレタン(A)の平均粒子径としては、沈殿物形成を防止しやすい点から、0.01〜1μmの範囲であることが好ましく、0.05〜0.9μmの範囲であることがより好ましい。なお、前記アニオン性ポリウレタン(A)の平均粒子径の測定方法は、後述する実施例にて記載する。
前記アニオン性ポリウレタン(A)の重量平均分子量としては、優れた柔軟性及び耐磨耗性が得られる点から、10,000〜1,000,000の範囲であることが好ましく、30,000〜500,000の範囲であることがより好ましい。なお、前記アニオン性ポリウレタン(A)の重量平均分子量は、前記ポリオールの数平均分子量と同様に測定して得られた値を示す。
前記アニオン性ポリウレタン(A)中のウレタン結合量としては、優れた柔軟性及び耐磨耗性が得られる点から、前記アニオン性ポリウレタン(A)全体に対して500〜3,500mmol/kgの範囲であることが好ましく、700〜3,000mmol/kgの範囲であることがより好ましい。なお、前記アニオン性ポリウレタン(A)中のウレタン結合量は、前記アニオン性ポリウレタン(A)を構成する各原料の合計質量に対する、前記原料中に占めるウレタン結合構造の含有量を示す。
前記アニオン性ポリウレタン(A)は、水素結合による凝固皮膜の硬度化を抑制し優れた耐摩耗性及び柔軟性が得られる点から、ウレア結合の含有量が0.2mol/kg以下であることが好ましく、0.15mol/kg以下であることがより好ましい。
前記ウレア結合は、アニオン性ポリウレタン(A)の原料としてアミノ基を有する鎖伸長剤を使用した場合にポリイソシアネートと反応して生成するもの、及び、イソシアネート基が水と反応して生成したアミノ基とポリイソシアネートとが反応して生成するものが挙げられる。従って、前記アミノ基を有する鎖伸長剤の使用量を調整すること、及び、乳化操作をする前にイソシアネートを全てウレタン化させることにより、アニオン性ポリウレタン(A)中のウレア結合の含有量を調整することができる。なお、前記ウレア結合の含有量は、下記一般式(1)で計算した値を示す。
Figure 0006187844
前記水性樹脂組成物中における前記アニオン性ポリウレタン(A)の含有量としては、良好な保存安定性、及び塗工作業性が得られる点から、前記水性樹脂組成物中2〜60質量%の範囲であることが好ましく、5〜50質量%の範囲であることがより好ましい。
前記アクリロニトリルブタジエンゴム(B)は公知のものを用いることができ、例えば、アクリロニトリルセグメントが10〜70質量%の範囲、及び、ブタジエンセグメントが30〜90質量%の範囲のものを用いることができる。前記アクリロニトリルブタジエンゴム(B)を製造する際には、必要に応じて、メタクリル酸を原料として含有してもよい。
前記アニオン性ポリウレタン(A)と前記NBR(B)との質量比(固形分比)としては、良好な保存安定性が得られる点から、5/95〜95/5の範囲であることが好ましく、20/80〜95/5の範囲であることがより好ましい。
前記水性媒体(C)としては、例えば、水、水と混和する有機溶剤、及びこれらの混合物等を用いることができる。前記水と混和する有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール等のアルコール溶剤;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン溶剤;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のポリアルキレングリコール溶剤;ポリアルキレンポリオールのアルキルエーテル溶剤;N−メチル−2−ピロリドン等のラクタム溶剤などを用いることができる。これらの中でも、環境性の点から、水を用いることが好ましい。
前記水性媒体(C)の含有量としては、塗工性の点から、水性樹脂組成物中10〜90質量%の範囲であることが好ましく、30〜80質量%の範囲であることがより好ましい。
前記加硫剤(D)は、前記アクリロニトリルブタジエンゴム(B)中のブタジエン由来の二重結合と加硫し、耐水性や耐油性等の耐久性を付与するものであり、例えば、硫黄、モルホリンジスルフィド、ジチオジカプロラクタム、アルキルフェノール・ジスルフィド等を用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、良好な加硫効果を示すことから、硫黄を用いることが好ましい。前記加硫剤(D)は水等の水性媒体に分散させて用いることが好ましい。
前記加硫剤(D)の含有量としては、加硫効果、及び保存安定性のバランスの点から、前記アクリロニトリルブタジエンゴム(B)100質量部に対して、固形分比で0.2〜20質量%の範囲であることが好ましく、0.5〜10質量%の範囲であることがより好ましい。
前記加硫促進剤(E)は、前記加硫剤(D)の加硫を促進させるものであり、例えば、ジフェニルグアニジン等のグアニジン化合物;テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド等のチウラム化合物;ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛等のジチオカルバミン酸塩;2−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィド等のチアゾール化合物;N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N−t−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド等のスルフェンアミド化合物;酸化亜鉛などを用いることができる。これらの化合物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記アクリロニトリルブタジエンゴム(B)と加硫剤(D)との加硫効果の点から、酸化亜鉛及びジエチルジチオカルバミン酸亜鉛を用いることが好ましい。前記加硫促進剤(E)は水等の水性媒体に分散させて用いることが好ましい。
前記加硫促進剤(E)の含有量としては、加硫促進効果、及び保存安定性のバランスの点から、前記アクリロニトリルブタジエンゴム(B)100質量部に対して、固形分比で0.1〜20質量%の範囲であることが好ましく、0.3〜10質量%の範囲であることがより好ましい。
前記水性樹脂組成物の製造方法としては、例えば、無溶剤下または前記有機溶剤の存在下で、前記アニオン性ポリウレタン(A)を製造し、次いで、前記アニオン性ポリウレタン(A)中のカルボキシル基を必要に応じて中和した後、前記水性媒体(C)を供給し、該水性媒体(B)中に前記アニオン性ポリウレタン(C)を分散させ、その後、前記NBR(B)、前記加硫剤(D)、及び前記加硫促進剤(E)を配合、撹拌することにより製造する方法が挙げられる。
また、前記水性樹脂組成物を製造する際には、前記水性媒体(C)中における前記アニオン性ポリウレタン(A)の分散安定性を向上させる点から、乳化剤を用いてもよい。
前記乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビトールテトラオレエート、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン共重合体等のノニオン系乳化剤;オレイン酸ナトリウム等の脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、ナフタレンスルフォン酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、アルカンスルフォネートナトリウム塩、アルキルジフェニルエーテルスルフォン酸ナトリウム塩等のアニオン系乳化剤;アルキルアミン塩、アルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩等のカチオン系乳化剤などを用いることができる。これらの乳化剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
本発明の水性樹脂組成物は、前記アニオン性ポリウレタン(A)、前記NBR(B)、前記水性媒体(C)、前記加硫剤(D)、及び前記加硫促進剤(E)を含有するものであるが、必要に応じて、その他の添加剤を含有してもよい。
前記添加剤としては、例えば、増粘剤、消泡剤、ウレタン化触媒、シランカップリング剤、充填剤、チキソ付与剤、粘着付与剤、ワックス、熱安定剤、耐光安定剤、蛍光増白剤、発泡剤、顔料、染料、帯電防止剤、透湿性向上剤、撥水剤、撥油剤、難燃剤、ブロッキング防止剤、加水分解防止剤等を用いることができる。これらの添加剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
前記増粘剤は、水性樹脂組成物の粘度を調整し、塩凝固による加工を容易にするうえで好適に使用することができ、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体;ポリアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン、ウレタン化合物、ポリエーテル化合物などを用いることができる。前記増粘剤を用いる場合の使用量としては、例えば、前記アニオン性ポリウレタン(A)と前記アクリロニトリルブタジエンゴム(B)との合計100質量部に対して0.1〜5質量部の範囲である。
前記消泡剤としては、例えば、シリコーン化合物、ミネラルオイル化合物、ポリグリコールエーテル化合物、脂肪酸エステル化合物、金属石ケン、フッ素化合物等の消泡剤を用いることができる。これらの消泡剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。
前記水性樹脂組成物の酸価としては、優れた製造安定性が得られる点から、5〜19mgKOH/gの範囲であることが好ましく、7〜14mgKOH/gの範囲であることがより好ましい。なお、前記水性樹脂組成物の酸価の測定方法は、後述する実施例にて記載する。
本発明の水性樹脂組成物を用いて凝固皮膜を得る方法としては、例えば、前記水性樹脂組成物を、離型フィルム表面に塗布し、次いで、該塗布物を所定の凝固剤に浸漬した後、乾燥することによって得る方法が挙げられる。
前記水性樹脂組成物を離型フィルム等に塗布する方法としては、例えば、ナイフコーター法、スプレー法、カーテンコーター法、フローコーター法、ロールコーター法、刷毛塗り法等が挙げられる。その際、前記水性樹脂組成物の粘度としては、50〜10,000mPa・sの範囲であることが好ましく、1,000〜3,000mPa・sの粘度であることがより好ましい。なお、前記水性樹脂組成物の粘度は、25℃においてB型粘度計(40Pコーン)にて測定した値を示す
前記水性樹脂組成物の塗布物を浸漬する凝固剤としては、例えば、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、硝酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、塩化ナトリウム等の金属塩溶液;蟻酸、酢酸等の酸溶液などを用いることができる。前記金属塩や酸を溶解し得る溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール等を用いることができる。前記凝固剤中に含まれる金属塩は、前記凝固剤の全量に対して1〜50質量%の範囲で含まれることが好ましい。また、前記凝固剤中に前記塗布物を浸漬する時間は、1〜10分であることが好ましい。また、前記凝固剤は、5〜60℃の温度で使用することが好ましい。
前記浸漬後、前記塗布物を例えば50〜150℃の温度で1分〜1時間乾燥することによって、離型フィルム表面に凝固した凝固皮膜が形成する。
前記凝固皮膜のクロスヘッドスピード300mm/分の条件での引張試験で得られる100%モジュラスとしては、優れた柔軟性が得られる点から、6MPa以下であることが好ましく、0.1〜4MPaの範囲であることがより好ましい。
また、前記凝固皮膜のクロスヘッドスピード300mm/分の条件での引張試験で得られる300%モジュラスとしては、優れた柔軟性が得られる点から、14MPa以下であることが好ましく、0.1〜12MPaの範囲であることがより好ましい。
前記凝固皮膜を用いて手袋を製造する場合、はじめに手型、管型等を前記凝固剤中に浸漬した後、必要に応じて乾燥することで、前記手型等の表面に前記凝固剤中の金属塩等を付着させる。次いで、前記手型等を前記水性樹脂組成物中に浸漬した後、その表面を水で洗浄し、乾燥することで、前記手型等の表面に凝固した皮膜が形成される。次いで、前記手型等から前記凝固皮膜を剥離することで、前記手型等に応じた形状をした凝固皮膜を有する手袋を得ることができる。前記管を製造する場合も、前記管型を使用すること以外は前記と同様の方法で製造することができる。
前記手型や管型は、凝固剤中に浸漬する際に、常温であってもよく、例えば30〜70℃に加温されていてもよい。また、前記凝固剤も、前記手型等と同様に常温であってもよいが、前記手型等が加温されている場合には、例えば30〜70℃に加温されていてもよい。
また、前記手型や管型には、予めナイロン繊維等の編み物からなる手袋状物や管状物が装着されていてもよい。具体的には、はじめに、前記編み物からなる手袋状物等が装着された手型等を、前記凝固剤中に浸漬した後、必要に応じて乾燥することで、前記手袋状物等に前記凝固剤を含浸する。次いで、前記手型等を前記水性樹脂組成物中に浸漬した後、その表面を水で洗浄し、乾燥することで、前記手袋状物等の表面に凝固した皮膜からなる手袋等が形成し、前記手型及び手袋状物等から前記手袋等を剥離することで、前記手型等に応じた形状をした凝固皮膜からなる手袋等を得ることができる。前記管を製造する場合も、前記管型、及び、ナイロン繊維等の編み物からなる管状物を用いること以外は、前記と同様の方法で製造することができる。
前記編み物は、前記ナイロン繊維に限らず、ポリエステル繊維やアラミド繊維、綿等によって構成されたものを用いることができる。また、前記編み物の代わりに、前記繊維からなる織物を用いることもできる。また、前記編み物の代わりに、塩化ビニル、天然ゴム、合成ゴム等の樹脂材料からなる手袋状物や管状物を用いることもできる。
前記手袋のEN388:2004に準拠して行う磨耗回数としては、優れた耐摩耗性が得られる点から、2,000回以上であることが好ましく、5,000回以上の範囲であることがより好ましく、8,000回以上50,000回以下の範囲であるであることが更に好ましい。
以上、本発明の手袋は、優れた耐摩耗性と柔軟性とを備えることから、化学工業分野や食品分野等の様々な分野で好適に利用することができる。
以下、実施例を用いて、本発明をより詳細に説明する。
[調製例1]水性ウレタン組成物(X−1)の調製
温度計、窒素ガス、導入管、及び撹拌機を備えた窒素置換された容器中で、前記ポリオキシテトラメチレングリコール(数平均分子量;2,000、以下「PTMG2000」と略記する。)を895.3質量部、エチレングリコール(以下「EG」と略記する。)を18質量部、2,2’−ジメチロールプロピオン酸(以下「DMPA」と略記する。)を25.5質量部、ジフェニルメタンジイソシアネート(以下「MDI」と略記する。)を224質量部、及びメチルエチルケトンを487質量部の存在下、70℃で反応させた。
反応物が規定粘度に達した時点でメタノール2.9質量部を加えて1時間撹拌して反応を終了し、更に希釈溶剤としてメチルエチルケトンを1,257質量部追加することでアニオン性ポリウレタンの有機溶剤溶液を得た。
次いで、前記アニオン性ポリウレタンの有機溶剤溶液に、中和剤としてトリエチルアミンを19.2質量部加えて攪拌し、更に水を3,638質量部加え撹拌することにより、アニオン性ポリウレタンの水分散体を得た。次いで、この水分散体を脱溶剤することにより、不揮発分;40質量%、酸価;9.2mgKOH/gの水性ウレタン組成物(X−1)を得た。なお、前記アニオン性ポリウレタンは、オキシアルキレン基の含有量が10.7mol/kg、芳香環の含有量が1,300mmol/kg、平均粒子径が0.25μmであった。
[調製例2]水性ウレタン組成物(X−2)の調製
温度計、窒素ガス、導入管、及び撹拌機を備えた窒素置換された容器中で、前記PTMG2000を764.5質量部、ブタンジオール(以下「BG」と略記する。)を18.9質量部、DMPAを23.1質量部、MDIを190.8質量部、及びメチルエチルケトンを417.5質量部の存在下、70℃で反応させた。
反応物が規定粘度に達した時点でメタノール2.5質量部を加えて1時間撹拌して反応を終了し、更に希釈溶剤としてメチルエチルケトンを1,078.4質量部追加することでアニオン性ポリウレタンの有機溶剤溶液を得た。
次いで、前記アニオン性ポリウレタンの有機溶剤溶液に、中和剤としてトリエチルアミンを17.4質量部加えて攪拌し、更に水を3,200質量部加え撹拌することにより、アニオン性ポリウレタンの水分散体を得た。次いで、この水分散体を脱溶剤することにより、不揮発分;40質量%、酸価;9.7mgKOH/gの水性ウレタン組成物(X−2)を得た。なお、前記アニオン性ポリウレタンは、オキシアルキレン基の含有量が10.6mol/kg、芳香環の含有量が1,290mmol/kg、平均粒子径が0.14μmであった。
[調製例3]水性ウレタン組成物(X−3)の調製
温度計、窒素ガス、導入管、及び撹拌機を備えた窒素置換された容器中で、ポリオキシテトラメチレングリコール(数平均分子量;700、以下「PTMG700」と略記する。)を354.3質量部、EGを8.6質量部、DMPAを16.7質量部、MDIを190.8質量部、及びメチルエチルケトンを237.3質量部の存在下、70℃で反応させた。
反応物が規定粘度に達した時点でメタノールを2.7質量部を加えて1時間撹拌して反応を終了し、更に希釈溶剤としてメチルエチルケトンを618質量部追加することでアニオン性ポリウレタンの有機溶剤溶液を得た。
次いで、前記アニオン性ポリウレタンの有機溶剤溶液に、中和剤としてトリエチルアミンを12.6質量部加えて攪拌し、更に水を1,785質量部加え撹拌することにより、アニオン性ポリウレタンの水分散体を得た。次いで、この水分散体を脱溶剤することにより、不揮発分;40質量%、酸価;12.3mgKOH/gの水性ウレタン組成物(X−3)を得た。なお、前記アニオン性ポリウレタンは、オキシアルキレン基の含有量が8.6mol/kg、芳香環の含有量が2,260mmol/kg、平均粒子径が0.39μmであった。
[調製例4]水性ウレタン組成物(X−4)の調製
温度計、窒素ガス、導入管、及び撹拌機を備えた窒素置換された容器中で、ポリオキシテトラメチレングリコール(数平均分子量;4,000、以下「PTMG4000」と略記する。)を1,127.3質量部、EGを10.3質量部、DMPAを44.5質量部、MDIを190.8質量部、及びメチルエチルケトンを569質量部の存在下、70℃で反応させた。
反応物が規定粘度に達した時点でメタノールを2.6質量部を加えて1時間撹拌して反応を終了し、更に希釈溶剤としてメチルエチルケトンを1490質量部追加することでアニオン性ポリウレタンの有機溶剤溶液を得た。
次いで、前記アニオン性ポリウレタンの有機溶剤溶液に、中和剤としてトリエチルアミンを33.5質量部加えて攪拌し、更に水を4,293質量部加え撹拌することにより、アニオン性ポリウレタンの水分散体を得た。次いで、この水分散体を脱溶剤することにより、不揮発分;40質量%、酸価;13.5mgKOH/gの水性ウレタン組成物(X−4)を得た。なお、前記アニオン性ポリウレタンは、オキシアルキレン基の含有量が11.4mol/kg、芳香環の含有量が940mmol/kg、平均粒子径が0.43μmであった。
[調製例5]水性ウレタン組成物(X−5)の調製
温度計、窒素ガス、導入管、及び撹拌機を備えた窒素置換された容器中で、前記PTMG2000を391.1質量部、EGを26.7質量部、DMPAを15.7質量部、MDIを190.8質量部、及びメチルエチルケトンを261質量部の存在下、70℃で反応させた。
反応物が規定粘度に達した時点でメタノールを2.1質量部を加えて1時間撹拌して反応を終了し、更に希釈溶剤としてメチルエチルケトンを675.6質量部追加することでアニオン性ポリウレタンの有機溶剤溶液を得た。
次いで、前記アニオン性ポリウレタンの有機溶剤溶液に、中和剤としてトリエチルアミンを11.8質量部加えて攪拌し、更に水を1,953.4質量部加え撹拌することにより、アニオン性ポリウレタンの水分散体を得た。次いで、この水分散体を脱溶剤することにより、不揮発分;40質量%、酸価;10.5mgKOH/gの水性ウレタン組成物(X−5)を得た。なお、前記アニオン性ポリウレタンは、オキシアルキレン基の含有量が8.7mol/kg、芳香環の含有量が2,070mmol/kg、平均粒子径が0.42μmであった。
[調製例6]水性ウレタン組成物(X−6)の調製
温度計、窒素ガス、導入管、及び撹拌機を備えた窒素置換された容器中で、前記PTMG2000を1,151質量部、EGを17.8質量部、DMPAを42.4質量部、トルエンジイソシアネート(以下、「TDI」と略記する。)を200質量部、及びメチルエチルケトンを586.6量部の存在下、70℃で反応させた。
反応物が規定粘度に達した時点でメタノールを3.9質量部を加えて1時間撹拌して反応を終了し、更に希釈溶剤としてメチルエチルケトンを1,530.3質量部追加することでアニオン性ポリウレタンの有機溶剤溶液を得た。
次いで、前記アニオン性ポリウレタンの有機溶剤溶液に、中和剤としてトリエチルアミンを32質量部加えて攪拌し、更に水を4,415質量部加え撹拌することにより、アニオン性ポリウレタンの水分散体を得た。次いで、この水分散体を脱溶剤することにより、不揮発分;40質量%、酸価;12.6mgKOH/gの水性ウレタン組成物(X−7)を得た。なお、前記アニオン性ポリウレタンは、オキシアルキレン基の含有量が11.3mol/kg、芳香環の含有量が960mmol/kg、平均粒子径が0.19μmであった。
[調整例7]アクリルニトリルブタジエンゴム組成物(B−1)の調製
単量体100質量部当たりイオン交換水145部をエチレンジアミン四酢酸0.05質量部、縮合ナフタレンスルホン酸のナトリウム塩0.25質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.5質量部、t−ドデシルメルカプタン0.6質量部と混合し、さらに60%ブタジエン、35%アクリロニトリル、5%メタクリル酸と攪拌混合機付き反応機中で混合した。混合物を45℃に上昇し、過硫酸カリウム触媒0.05質量部を注入し、乳化重合した。最高重合温度は65℃で単量体から重合体の転化率が90〜92%に達したところでアンモニアで重合停止した。雰囲気温度まで冷却した後、アンモニアでpHを更に7.2〜7 .5に調製した。その後ストリッピングを行い、不揮発分が44%になるまで濃縮した。不揮発分;44質量%、pH;8.2のカルボキシル化アクリロニトリル・ブタジエン共重合体のアクリルニトリルブタジエンゴム組成物(B−1)を得た。
[比較調製例1]水性ウレタン組成物(X’−1)の調製
温度計、窒素ガス、導入管、及び撹拌機を備えた窒素置換された容器中で、前記PTMG2000を735質量部、DMPAを31.5質量部、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシネート(以下、「H12MDI」と略記する。)を205.8質量部、メチルエチルケトンを243質量部、及びジオクチル錫ジラウレートを0.2質量部の存在下、70℃で4時間反応させた。
次いで、メチルエチルケトンを729質量部を加えて1時間撹拌してアニオン性ポリウレタンの有機溶剤溶液を得た。
次いで、前記アニオン性ポリウレタンの有機溶剤溶液に、中和剤としてトリエチルアミンを23.8質量部加えて攪拌し、更に水を2,917質量部加え撹拌した後、イソホロンジアミン(以下、「IPDA」と略記する。)を29質量部加えて攪拌することによりアニオン性ポリウレタンの水分散体を得た。次いで、この水分散体を脱溶剤することにより、固形分;33質量%の水性ウレタン組成物(X’−1)を得た。なお、前記アニオン性ポリウレタンは、オキシアルキレン基の含有量が10.2mol/kg、芳香環の含有量が0mol/kg、平均粒子径が0.25μmであった。
[比較調製例2]水性ウレタン組成物(X’−2)の調製
温度計、窒素ガス、導入管、及び撹拌機を備えた窒素置換された容器中で、前記PTMG2000を805質量部、DMPAを34.5質量部、ヘキサメチレンジイソシアネート(以下、「HDI」と略記する。)を144.6質量部、メチルエチルケトンを246質量部、及びジオクチル錫ジラウレートを0.2質量部の存在下、70℃で4時間反応させた。
次いでメチルエチルケトンを738質量部を加えて1時間撹拌してアニオン性ポリウレタンの有機溶剤溶液を得た。
次いで、前記アニオン性ポリウレタンの有機溶剤溶液に、中和剤としてトリエチルアミンを26.0質量部加えて攪拌し、更に水を2,952質量部加え撹拌した後、IPDAを32質量部加えて攪拌することによりアニオン性ポリウレタンの水分散体を得た。次いで、この水分散体を脱溶剤することにより、固形分;30質量%の水性ウレタン組成物(X’−1)を得た。なお、前記アニオン性ポリウレタンは、オキシアルキレン基の含有量が10.2mol/kg、芳香環の含有量が0mol/kg、平均粒子径が0.20μmであった。
[実施例1]
表1に示す通りの配合量で水性ウレタン組成物(X−1)、アクリロニトリルブタジエンゴム組成物(B−1)を配合し、水酸化カリウム水溶液でpHを8.5〜9に調整した。次いで、硫黄、酸化亜鉛、及び、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛を表1に示す通りの配合量にて配合し、水性樹脂組成物を得た。
[実施例2〜7、比較例1〜2]
用いる水性ウレタン組成物、アクリルニトリルブタジエンゴム組成物、硫黄、酸化亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛の種類、及び/又は量を表1〜2に示す通り変更した以外は、実施例1と同様にして水性樹脂組成物を得た。
[保存安定性の評価方法]
実施例、及び比較例において水性樹脂組成物を調製した時点を基点として、1、6、24時間後の配合液の流動性を目視で確認し、以下のように評価した。
「○」:24時間経過後も流動性が確認された。
「×」:6時間経過後から24時間経過未満の間に流動性が無くなった。
「××」:1時間経過後から6時間経過未満の間に流動性が無くなった。
「×××」:1時間経過するまでに流動性が無くなった。
[アニオン性ポリウレタン(A)の平均粒子径の測定方法]
合成例で得られた水性ウレタン組成物をレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(株式会社堀場製作所製「LA−910」)を使用して、分散液として水を使用し、相対屈折率=1.10、粒子径基準が面積の時の平均粒子径を測定した。
[水性樹脂組成物の酸価の測定方法]
実施例及び比較例にて得られた水性樹脂組成物を乾燥し、乾燥固化した乾燥固化した樹脂粒子の0.05g〜0.5gを、300mL三角フラスコに秤量し、次いで、テトラヒドロフランとイオン交換水との質量割合[テトラヒドロフラン/イオン交換水]が80/20の混合溶媒約80mLを加えそれらの混合液を得た。
次いで、前記混合液にフェノールフタレイン指示薬を混合した後、あらかじめ標定された0.1mol/Lの水酸化カリウム水溶液で滴定し、滴定に用いた水酸化カリウム水溶液の量から下記計算式(1)に従い、水性樹脂組成物の酸価(mgKOH/g)を求めた。
計算式 A=(B×f×5.611)/S (1)
式中、Aは樹脂の固形分酸価(mgKOH/g)、Bは滴定に用いた0.1mol/L水酸化カリウム水溶液の量(mL)、fは0.1mol/L水酸化カリウム水溶液のファクター、Sは樹脂粒子の質量(g)、5.611は水酸化カリウムの式量(56.11/10)である。
[柔軟性の評価方法]
実施例及び比較例で得られた水性樹脂組成物100質量部に対し、会合型増粘剤「ハイドラン アシスターT10」(DIC株式会社製)を混合し、それらの混合物の粘度が5000〜3,000mPa・sとなるように調整した後、離型処理の施した常温のポリプロピレンフィルムの表面に、前記混合物をナイフコーター法により150g/cm塗布した。
前記塗布物を、20質量%の濃度に調整した常温の硝酸カルシウム水溶液に3分間浸漬した後、水中に18時間浸漬した。次いで、前記塗布物を70℃の環境下で20分間乾燥し、更に、120℃の環境下で2分間乾燥することによって、前記ポリプロピレンフィルムの表面に凝固皮膜を形成した。前記乾燥後、前記ポリプロピレンフィルムの表面から、凝固皮膜を剥離することによって、厚さ50μmの凝固皮膜を得た。
得られた凝固皮膜を長さ100mm及び幅5mmに裁断したものを試験片とした。この試験片の両端部をチャックで挟み、引張試験機「オートグラフAG−I」(株式会社島津製作所製)を用いて、温度23℃、湿度60%の雰囲気下で、クロスヘッドスピード300mm/分で引張り、試験片の100%モジュラス、及び300%モジュラス(MPa)を測定した。この時の標線間距離は20mm、チャック間の初期距離は20mmとした。
得られた100%モジュラス値、及び300%モジュラス値から柔軟性の評価を以下のように行った。
「○」;100%モジュラスが6MPa以下であり、かつ、300%モジュラス値が14MPa以下である。
「×」;上記基準を満たさないもの。
[耐摩耗性の評価方法]
手型にナイロン繊維による編み手袋を装着し、5質量%の濃度に調整した常温の硝酸カルシウム水溶液に10秒間浸漬させ引き上げた後、該手型を常温で4分間乾燥させた。次いで、実施例及び比較例で得られた水性樹脂組成物に2秒間浸漬し、編み手袋表面に凝固皮膜を形成後、引き上げた後、常温で10分間乾燥させた。次いで、手型を水に180分間浸漬させ引き上げた。更に、手型を70℃の環境下で20分間乾燥し、更に、120℃の環境下で30分間乾燥させ、その後、手型から編み手袋を取り外し、凝固皮膜がコーティングされた手袋を得た。
得られた手袋の手のひら部分の磨耗試験を、インテック株式会社製マーチンデール磨耗試験機を使用してEN388:2004に準拠して行い、以下のように評価した。
「○」;磨耗回数が5,000回以上
「△」;磨耗回数が2,000回以上5,000回未満である。
「×」;磨耗回数が2,000回未満である。
Figure 0006187844
Figure 0006187844
本発明の水性樹脂組成物は、保存安定性に優れることが分かった。また、実施例1〜9の水性樹脂組成物により得られた凝固皮膜は、優れた耐摩耗性、及び柔軟性を有することが分かった。
一方、比較例1及び2は、アニオン性ポリウレタン(A)の代わりに、脂肪族系のアニオン性ポリウレタンを用いた態様であるが、保存安定性が不良であった。

Claims (4)

  1. 芳香環を有するアニオン性ポリウレタン(A)、アクリロニトリルブタジエンゴム(B)、水性媒体(C)、加硫剤(D)、及び、加硫促進剤(E)を含有する水性樹脂組成物の凝固皮膜を有することを特徴とする手袋
  2. 前記アニオン性ポリウレタン(A)が、芳香族ポリイソシアネートを原料とするものである請求項1記載の手袋
  3. 前記アニオン性ポリウレタン(A)が、ポリオキシテトラメチレングリコールと、カルボキシ基を有するグリコールと、ジフェニルメタンジイソシアネート又はトルエンジイソシアネートと、エチレングリコール又はブタンジオールとの反応物である請求項1又は2記載の手袋
  4. 前記加硫剤(D)が硫黄であり、かつ、前記加硫促進剤(E)が酸化亜鉛及びジエチルジチオカルバミン酸亜鉛である請求項1〜3のいずれか1項記載の手袋
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