JP7344970B2 - 硬化性組成物及び合成皮革 - Google Patents

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Description

本発明は、硬化性組成物及び合成皮革に関する。
従来の合成皮革として、ポリプロピレングリコールやポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルポリオールを用いて重合されたポリウレタン樹脂溶液を、繊維質基材や成膜板に塗布し水中で凝固して得られるものがある。これらの合成皮革は、柔軟性に優れるものの、汗等の成分により分解を受けやすく耐久性に問題がある。また、ヒドロキシ化合物と二塩基酸を反応させて得られるポリエステルポリオールを用いて重合されたポリウレタン樹脂溶液を用い、凝固して得られる合成皮革が存在する。この合成皮革は、耐加水分解性に問題がある。
これらの問題を解決するための合成皮革として、例えば、特許文献1には、ポリカーボネートジオールを用いて重合されたポリウレン樹脂から得られる合成皮革が開示されている。特許文献1には、具体的には、ポリカーボネートジオール、有機イソシアネート及び低分子ジオールよりなるポリウレタンと、ポリエステル系ジオール、有機ジイソシアネート及び低分子ジオールよりなるポリウレタンとからなるウレタン組成物が、繊維基材中及び/又は繊維基材上に含有又は接合されてなる多孔質シート状物が開示されている。
特許文献2には、高分子ジオール、有機イソシアネート及び必要により鎖伸長剤からなるポリウレタン樹脂の溶液を基体に付与し湿式製膜法により得られる多孔質シート材料が開示されている。当該多孔質シート材料は、高分子ジオールがポリカーボネートジオールとポリエステルジオールの混合ジオールであり、かつポリカーボネートジオールが1,4-ブタンジオール及び他の炭素数4~6のアルカンジオールの1種以上からなり、かつ該ジオールの合計モル数に基づいて該ジオールが1,4-ブタンジオールを50~90モル%含有し、かつ数平均分子量が500~5000の共重合ポリカーボネートジオールであり、ポリウレタン樹脂の凝固価が7~14であることを特徴とする。
特許文献3には、脂肪族ジオールとジアルキルカーボネートのエステル交換反応により得られる脂肪族オリゴカーボネートジオールと、活性水素基を有する化合物を開始剤として環状エステル化合物を開環付加重合することによって得られるポリエステルポリオールとのエステル交換反応により得られるポリエステルポリカーボネートジオール、ポリイソシアネート、及び鎖延長剤とからなるポリウレタン樹脂を用いてなる合成皮革表面被膜層が、開示されている。
特許文献4には、炭素数が4以上6以下のアルカンジオールからなるポリカーボネートジオール(a1)と炭素数が7以上12以下のアルカンジオールからなるポリカーボネートジオール(a2)からなり、前記ポリカーボネートジオールのいずれもが共重合ポリカーボネートジオールであり、(a1)と(a2)の合計重量に対する(a1)の百分率重量%が10%以上80%以下である高分子ジオール、有機イソシアネート及び鎖伸長剤を反応させてなることを特徴とし、湿式凝固して得られる多孔質シート材料が、開示されている。
特許文献5には、主剤及び硬化剤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(重量比)であり、主剤及び硬化剤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から形成された表層と繊維布帛とからなる合成皮革が、開示されている。
しかしながら、特許文献1~5に開示された合成皮革は、耐加水分解性は有するものの、自動車シートのように高い耐久性が要求される用途では、耐汗性が十分ではなかった。
そこで特許文献6には、耐汗性、柔軟性等の物性のバランスに優れ、さらに保管時に割れや皺を生じることもない合成皮革を提供するため、特定のポリカーボネートジオール(1,5-ペンタンジオールと1,6-ヘキサンジオールから誘導された共重合ポリカーボネートジオール)を用いる合成皮革が提案されている。しかしながら、特許文献6に記載されたポリカーボネートジオールでは、ポリウレタン重合時に多量の有機溶剤を使用する必要が有り、環境負荷の観点では更なる改善が望まれる。
特許文献7には、柔軟性、耐薬品性、低温特性、耐熱性、触感の物性バランスに優れた合成皮革用ポリウレタンが提案されている。ここでは、少なくとも(a)1分子中にイソシアネート基を2個以上含有する化合物、(b)鎖延長剤及び(c)ポリカーボネートジオールを反応させて得られる合成皮革用ポリウレタンであって、該(c)ポリカーボネートジオールが、水酸基価が20mg-KOH/g以上45mg-KOH/g以下であり、示差操作熱量計により測定したガラス転移温度が-30℃以下であり、且つ該ポリカーボネートジオールを加水分解して得られるジヒドロキシ化合物の平均炭素数が3以上5.5以下であるポリカーボネートジオールであることを特徴とする合成皮革用ポリウレタンが提案されている。しかしながら、特許文献7に開示された合成皮革用ポリウレタンも、ポリウレタン重合時に多量の有機溶剤を使用する必要があり、環境負荷の点では望ましいものではない。
近年、環境対応型のポリウレタンの提案がなされており、例えば特許文献8には、その成分中の活性水素に架橋剤を反応させて高分子量化して用いられるウレタンプレポリマー組成物であって、少なくとも、水酸基価10~100mgKOH/gの水酸基末端ウレタンプレポリマーを20~80質量%含有し、さらに、該ポリマーの媒体として、上記架橋剤と架橋し得る、水酸基価20~400mgKOH/gのウレタン結合をもたないオリゴマーを20~80質量%を含有してなり、かつ、実質的に不揮発分100%で、少なくとも30℃の温度で液状であることを特徴とするウレタンプレポリマー組成物と、このウレタンプレポリマー組成物の平均水酸基価に対して、NCO含有量が5~35質量%のポリイソシアネート架橋剤を90~150当量%含有してなることを特徴とする2液型で無溶剤の合成皮革用ポリウレタンが提案されている。
しかしながら、特許文献8に開示された合成皮革用ポリウレタンプレポリマー組成物は、無溶剤化するため、ウレタン結合をもたないオリゴマーとして、水酸基価20~400mgKOH/gのポリ-THFやTHF-ネオペンチルグリコール共重合ポリオール等のエーテル系ポリオールを使用しているため、耐熱性が低下してしまい、用途が制限されるという課題を有している。
特許第3142102号 特開2003-119314号公報 特開2004-346094号公報 特許第4177318号 特開2009-185260号公報 特開2013-108196号公報 特開2016-8234号公報 特開2014-105250号公報
本発明は、上述の問題点を解決すべく、柔軟性(触感)、耐薬品性、低温特性、耐熱性の物性バランスに優れながら、且つ使用する溶剤の少ない、環境対応型の合成皮革等の硬化物を提供可能な硬化性組成物及び当該組成物を用いて作製された合成皮革を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、鋭意検討した結果、所定の構造のポリカーボネートジオールあるいは当該ポリカーボネートジオールに由来する所定のイソシアネート末端プレポリマーと、所定のポリイソシアネートとを含む硬化性組成物が、柔軟性(触感)、耐薬品性、低温特性、耐熱性の物性バランスに優れ、且つ使用する溶剤を抑えて製造できる環境対応型の合成皮革を提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、下記の態様を含むものである。
[1]
成分(a):水酸基価40~75mgKOH/gのポリカーボネートポリオール;
成分(b):水酸基価100~280mgKOH/gのポリカーボネートポリオール;及び、
成分(c):1分子当たりの平均官能基数2~6のポリイソシアネート;
を含む、硬化性組成物。
[2]
成分(d):成分(a):水酸基価40~75mgKOH/gのポリカーボネートポリオールに由来する単位と、成分(c):1分子当たりの平均官能基数2~6のポリイソシアネートに由来する単位とを含む、イソシアネート末端プレポリマー;及び、
成分(b):水酸基価100~280mgKOH/gのポリカーボネートポリオール;を含む、硬化性組成物。
[3]
前記イソシアネート末端プレポリマー合成時の前記成分(a)の水酸基と前記成分(c)のイソシアネート基との当量比[イソシアネート当量]/[水酸基当量]が1.5~3.0である[2]に記載の硬化性組成物。
[4]
成分(e):成分(b):水酸基価100~280mgKOH/gのポリカーボネートポリオールに由来する単位と、成分(c):1分子当たりの平均官能基数2~6のポリイソシアネートに由来する単位とを含む、イソシアネート末端プレポリマー;及び、
成分(a):水酸基価40~75mgKOH/gのポリカーボネートポリオール;
を含む、硬化性組成物。
[5]
前記イソシアネート末端プレポリマー合成時の前記成分(b)の水酸基と前記成分(c)のイソシアネート基との当量比[イソシアネート当量]/[水酸基当量]が1.5~3.0である[4]に記載の硬化性組成物。[6]
前記ポリカーボネートポリオールが、下記式(1)で表される繰り返し単位と、末端水酸基と、を有する、
[1]~[5]のいずれかに記載の硬化性組成物。
Figure 0007344970000001

(式(1)中、R1は、炭素数2~15の二価の脂肪族又は脂環族炭化水素である。)
[7]
前記ポリカーボネートポリオールが下記式(A)で表される構造を含む[1]~[6]のいずれかに記載の硬化性組成物。
Figure 0007344970000002

(式(A)中、R11は、炭素数2以上20以下の2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素基、又は、芳香族炭化水素基である。複数あるR11は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。n11は1以上の整数である。)
[8]
前記式(1)で表される繰り返し単位の内50モル%以上が、下記式(2)、式(3)、及び式(4)から選ばれる少なくとも2種の繰り返し単位を含む、
[6]に記載の硬化性組成物。
Figure 0007344970000003

Figure 0007344970000004

Figure 0007344970000005

[9]
前記硬化性組成物全量に対し40質量%以下の不活性有機溶剤を含む、
[1]~[8]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[10]
前記硬化性組成物全量に対し50質量%以下のポリエステルポリオールを含む、
[1]~[9]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[11]
[1]~[10]のいずれかに記載の硬化性組成物から作製された、合成皮革。
本発明によれば、柔軟性(触感)、耐薬品性、低温特性、耐熱性の物性バランスに優れ、且つ使用する溶剤の少ない、環境対応型の合成皮革等の硬化物を提供可能な硬化性組成物及び当該組成物を用いて作製された合成皮革を提供することができる。
本発明の硬化性組成物を使用し製造した合成皮革の一例の断面図である。 本発明の硬化性組成物を使用した、合成皮革の製造工程図の一例を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」と略記する。)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本実施形態の組成物(以下、『硬化性組成物1』と称することがある。)は、
成分(a):水酸基価40~75mgKOH/gのポリカーボネートポリオール;
成分(b):水酸基価100~280mgKOH/gのポリカーボネートポリオール;及び
成分(c):1分子当たりの平均官能基数2~6のポリイソシアネート;
を含む、硬化性組成物である。本実施形態の硬化性組成物は、硬化することにより、すなわち、成分(a)及び成分(b)と、成分(c)とが反応してポリウレタン(硬化物)を形成する。本実施形態の組成物は、合成皮革用硬化性組成物として用いることができ、この反応により得られるポリウレタンを合成皮革として使用することができる。
本実施形態の硬化性組成物には、成分(a)、成分(b)、及び成分(c)が使用される。
本実施形態の硬化性組成物は、構成する成分(a)、成分(b)、成分(c)を配合した混合物を硬化性組成物としてもよく、成分(a)あるいは成分(b)を予め成分(c)と反応させて得られるイソシアネート末端プレポリマー組成物(即ち、成分(a)又は(b)に由来する単位と、成分(c)に由来する単位とを含む、イソシアネート末端プレポリマー)を準備し、そのイソシアネート末端プレポリマー組成物(イソシアネート末端プレポリマー)と成分(b)あるいは成分(a)とを配合した混合物を硬化性組成物としてもよい。したがって、本実施形態の組成物には、以下の2つの態様の硬化性組成物も含まれる。なお、以下の2つの態様は、後述する、プレポリマー法により得ることができる。
すなわち、本実施形態の組成物の一つは、
成分(d):
成分(a):水酸基価40~75mgKOH/gのポリカーボネートポリオールに由来する単位と、成分(c):1分子当たりの平均官能基数2~6のポリイソシアネートに由来する単位とを含む、イソシアネート末端プレポリマー;及び、
成分(b):水酸基価100~280mgKOH/gのポリカーボネートポリオール;を含む、硬化性組成物(以下、『硬化性組成物2』と称することがある。)である。
このような硬化性組成物2としては、例えば、成分(d):成分(a):水酸基価40~75mgKOH/gのポリカーボネートポリオールと、成分(c):1分子当たりの平均官能基数2~6のポリイソシアネートとを、当量比[イソシアネート当量]/[水酸基当量]を1.5~3.0として予め反応させた、イソシアネート末端プレポリマー組成物、及び、成分(b):水酸基価100~280mgKOH/gのポリカーボネートポリオールを含む、合成皮革用硬化性組成物が挙げられる。
本実施形態の組成物の一つは、
成分(e):
成分(b):水酸基価100~280mgKOH/gのポリカーボネートポリオールに由来する単位と、成分(c):1分子当たりの平均官能基数2~6のポリイソシアネートに由来する単位とを含む、イソシアネート末端プレポリマー;及び、
成分(a):水酸基価40~75mgKOH/gのポリカーボネートポリオール;
を含む、硬化性組成物(以下、『硬化性組成物3』と称することがある。)である。
このような硬化性組成物2としては、例えば、成分(e):成分(b):水酸基価100~280mgKOH/gのポリカーボネートポリオールと、成分(c):1分子当たりの平均官能基数2~6のポリイソシアネートとを、当量比[イソシアネート当量]/[水酸基当量]を1.5~3.0として予め反応させた、イソシアネート末端プレポリマー組成物、及び、成分(a):水酸基価40~75mgKOH/gのポリカーボネートポリオールを含む、硬化性組成物が挙げられる。
成分(d)及び成分(e)のイソシアネート末端プレポリマー組成物は、未反応の成分(c)、及び/若しくは、未反応の成分(a)又は成分(b)を含んでいてもよい。
本実施形態の硬化性組成物から得られる合成皮革は、柔軟性(触感)、耐薬品性、低温特性、耐熱性の物性バランスに優れる。また、本実施形態の硬化性組成物から得られる合成皮革は、使用する溶剤を抑えて製造できる環境対応型の合成皮革である。
<成分(a)及び成分(b)>
本実施形態の硬化性組成物においては、水酸基価の異なる、少なくとも2種類のポリカーボネートポリオール(以下、成分(a)及び(b)におけるポリカーボネートポリオールを各々「ポリカーボネートポリオール(a)」又は「ポリカーボネートポリオール(b)」と称することがある。)を使用する。水酸基価の異なる2種類のポリカーボネートポリオールは、水酸基の量にかかわらず、溶剤に対する溶解度が高くなるため、他のポリカーボネートポリオールに比べて使用する溶剤を抑えて合成皮革を製造することができると考えられる。また、水酸基価の低い(分子量の大きい)ポリカーボネートポリオールと、水酸基価の高い(分子量の小さい)ポリカーボネートポリオールの長所をバランスよく合わせ持ち、柔軟性(触感)、耐薬品性、低温特性、耐熱性の物性バランスに優れると考えられる。
本実施形態の硬化性組成物に用いるポリカーボネートポリオールの一つは、水酸基価が40~75mgKOH/gのポリカーボネートポリオール(成分(a))である。成分(a)の水酸基価は、好ましくは45~70mgKOH/g、さらに好ましくは50~65mgKOH/gである。
成分(a)の水酸基価が40mgKOH/g以上であることにより、得られる硬化性組成物の粘度が低く抑えられ、有機溶剤の使用量を減らすことができる。また、(a)成分の水酸基価が75mgKOH/g以下であることにより、得られる合成皮革の柔軟性(触感)、低温特性が高まる傾向にある。
また、(a)成分の、50℃での溶融粘度は、好ましくは3000~25000mPa・s、より好ましくは5000~18000mPa・s、さらに好ましくは7000~16000mPa・sである。(a)成分の50℃での溶融粘度が3000mPa・s以上であることにより、得られる合成皮革の柔軟性、低温特性が高まる傾向にある。また、(a)成分の50℃での溶融粘度が25000mPa・s以下であることにより、得られる硬化性組成物の粘度を低く抑えられ、有機溶剤の使用量を減らすことができる。
本実施形態の硬化性組成物に用いるポリカーボネートポリオールの一つは、水酸基価が100~280mgKOH/gのポリカーボネートポリオール(成分(b))である。成分(b)の水酸基価は、好ましくは130~250mgKOH/g、より好ましくは160~240mgKOH/gである。
成分(b)の水酸基価が100mgKOH/g以上であることにより、得られる硬化性組成物の粘度を低く抑えられ、有機溶剤の使用量を減らすことができる。また、成分(b)の水酸基価が280mgKOH/g以下であることにより、得られる合成皮革の柔軟性(触感)、低温特性に優れる。
成分(b)の、50℃での溶融粘度は、好ましくは150~600mPa・s、より好ましくは180~500mPa・s、さらに好ましくは200~400mPa・sである。(b)ポリカーボネートポリオールの50℃での溶融粘度が150mPa・s以上であることにより、得られる合成皮革の柔軟性(触感)、低温特性が優れる傾向にある。また、成分(b)の50℃での溶融粘度が600mPa・s以下であることにより、得られる硬化性組成物の粘度を低く抑えることができ、有機溶剤の使用量を減らすことができる。
成分(a)及び成分(b)の一分子中の平均水酸基数は、それぞれ、1.7~3.5であることが好ましく、1.8~3.0であることがより好ましく、2.0~2.5であることがさらに好ましい。
成分(a)及び成分(b)は、それぞれ、式(1)で表される繰り返し単位と、末端水酸基と、を有するポリカーボネートポリオールであることが好ましい。成分(a)及び成分(b)中に占める式(1)で表される繰り返し単位の割合は、好ましくは60モル%以上である。成分(a)及び成分(b)中に占める式(1)で表される繰り返し単位の割合が60モル%以上であると、硬化性組成物の柔軟性(触感)、耐薬品性、低温特性、耐熱性のバランスの点で好ましい。本実施形態において、成分(a)のポリカーボネートポリオールの構造と、成分(b)のポリカーボネートポリオールの構造は、同一の構造であっても、異なっていてもよい。
Figure 0007344970000006
(式(1)中、R1は、炭素数2~15の二価の脂肪族又は脂環族炭化水素を表す。)
成分(a)及び成分(b)は、特に限定されないが、例えば、2官能ジオール化合物と、必要に応じて3官能以上の多価アルコールと、炭酸エステルとを原料に用い、例えば、「Polymer Reviews 第9巻、第9~20頁」等に記載されるエステル交換反応によって合成することができる。
エステル交換反応に用いられる2官能ジオール化合物としては、特に限定されないが、例えば、炭素数2~15の二価の脂肪族または脂環族炭化水素骨格を有するジオール類が挙げられる。上記2官能ジオール化合物としては、具体的には、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,15-ペンタデカンジオール、2-イソプロピル-1,4-ブタンジオール、2-エチル-1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2,4-ジメチル-1,5-ペンタンジオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール、1,3-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。
これらの2官能ジオール化合物は、1種類のみを用いても2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、柔軟性(感触)、耐薬品性、低温特性、耐熱性に優れる硬化性組成物を得る観点から、炭素数3~9のアルキレンジオールが好ましく、炭素数4~6のアルキレンジオールがより好ましい。また、2種以上のアルキレンジオールを併用することが好ましい。
2官能ジオール化合物の炭素数が2以上であることにより、硬化性組成物の粘度を低く抑えることができ、有機溶剤の使用量を削減できることに加え、得られる合成皮革の柔軟性、低温特性が高まる傾向にある。2官能ジオール化合物の炭素数が15以下であることにより、得られる合成皮革の耐薬品性が優れる傾向にある。
2官能ジオール化合物を2種以上併用することにより、得られるポリカーボネートジオールの構造単位の規則性が低下し、結晶性が低下することにより、常温(25℃)で液状のポリカーボネートジオールが得られる傾向にある。これにより、使用する有機溶剤の量を抑えられる傾向にある。
また、本実施形態においては、成分(a)及び成分(b)の原料として、2官能ジオールの他に、必要に応じて3官能以上の多価アルコール化合物を用いることができる。
多価アルコール化合物としては、特に限定されないが、例えば、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、グリセリン等が挙げられる。多価アルコールを用いることにより、成分(a)及び成分(b)における一分子中の平均水酸基数を1.7~3.5の範囲に容易に調整できる傾向にある。
本実施形態において、式(1)で表される繰り返し単位の内50モル%以上が、式(2)、式(3)、及び式(4)から選ばれる少なくとも2種の繰り返し単位を含むことが好ましい。式(2)、式(3)、式(4)の繰り返し単位の含有量は、好ましくは70モル%以上であり、さらに好ましくは80モル%以上である。
Figure 0007344970000007
Figure 0007344970000008
Figure 0007344970000009
式(1)で表される繰り返し単位の内、式(2)、式(3)、及び式(4)から選ばれる少なくとも2種の繰り返し単位が50モル%以上であることによって、得られる合成皮革の柔軟性(感触)、耐薬品性、低温特性、耐熱性が優れることに加え、使用する不活性有機溶剤の量を減らすことができる傾向にある。式(1)で表される繰り返し単位の内、式(2)、式(3)、及び式(4)から選ばれる少なくとも2種の繰り返し単位の割合(モル%)の上限は、特に制限されないが、通常100モル%以下である。
本実施形態において、式(2)、式(3)、及び式(4)から2種の繰り返し単位が選ばれる場合、2種の繰り返し単位の割合(以下「共重合割合」とも記載する)は、モル比で90:10~10:90、好ましくは70:30~30:70、より好ましくは60:40~40:60である。共重合割合が上記範囲であることにより、ポリカーボネートジオールの結晶性が低下し、高い柔軟性、良好な低温特性、感触を有する合成皮革が得られる傾向にある。さらに、共重合割合がこの範囲であれば、使用する不活性有機溶剤の量を少なくすることができる傾向にある。
本実施形態において、式(2)、式(3)、及び式(4)の3種の繰り返し単位が選ばれる場合、式(2)、式(3)、及び式(4)の構造単位の割合は、式(2)、式(3)、及び式(4)の3種の繰り返し単位の合計を100モル%としたとき、それぞれ、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上、さらに好ましくは20モル%以上である。式(2)、式(3)、及び式(4)の3種の繰り返し単位の合計に占める、式(2)、式(3)、及び式(4)の3種の繰り返し単位の各々の割合が上記範囲であることにより、ポリカーボネートジオールの結晶性が低下し、高い柔軟性、良好な低温特性、感触を有する合成皮革が得られる傾向にある。さらに、式(2)、式(3)、及び式(4)の3種の繰り返し単位の各々の割合が上記範囲であることにより、使用する不活性有機溶剤の量を少なくすることができる傾向にある。
成分(a)及び成分(b)の合成に使用できる炭酸エステルとしては、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート等のジアルキルカーボネート;ジフェニルカーボネート等のジアリールカーボネート;エチレンカーボネート、トリメチレンカーボネート、1,2-プロピレンカーボネート、1,2-ブチレンカーボネート、1,3-ブチレンカーボネート、1,2-ペンチレンカーボネート等のアルキレンカーボネート;等が挙げられる。入手の容易性や重合反応の条件設定の容易性の観点から、炭酸エステルとして、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネートを用いることが好ましい。
成分(a)及び成分(b)の製造の際には、触媒を添加してもよく、添加しなくてもよい。触媒を添加する場合は、通常のエステル交換反応に用いられる触媒から自由に選択することができる。触媒としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛、アルミニウム、チタン、コバルト、ゲルマニウム、スズ、鉛、アンチモン、ヒ素、セリウム等の金属、並びに、その金属塩、その金属アルコキシド、及びその金属を含む有機化合物が用いられる。上記触媒の中でも、チタン、スズ、鉛を含む有機化合物が好ましい。また、触媒の使用量は、通常は原料である2官能ジオール化合物、及び、必要に応じて含んでいてもよい3官能以上多価アルコールの質量の0.00001~0.1%である。
本実施形態における、成分(a)及び成分(b)の製造方法は、前述のとおり、2官能ジオール化合物と、必要に応じて3官能以上の多価アルコールと、炭酸エステルとを原料に用い、エステル交換反応にて合成することができる。
より具体的には、以下の手順に沿ってエステル交換反応が行われる。
まず、所定の比率の1種又は2種以上の2官能ジオール化合物と、必要に応じて所定の比率の1種又は2種以上の3官能以上の多価アルコールと、所定の比率の1種又は2種以上の炭酸エステルを混和し、常圧又は減圧下、エステル交換触媒の非存在下または存在下、100~200℃、好ましくは140~180℃の温度にてエステル交換反応を行う。
続いて、反応中に生成する炭酸エステル由来のアルコールを留去することにより、分子量300~500g/mol程度のポリカーボネートジオールを得る。
次に、減圧下、130~230℃、好ましくは150~200℃にて、未反応の炭酸エステル及び2官能ジオール、及び任意で含まれる3官能以上の多価アルコールを留出し、縮合反応により所望の水酸基価の成分(a)及び成分(b)を得ることができる。
成分(a)及び成分(b)の組成並びに一分子中の平均水酸基数は、最初の各成分の仕込み比、製造時に留出する各原料の量及び反応生成物の量を制御することにより調整することができる。
本実施形態において、成分(a)と成分(b)の好ましい質量比率は、成分(a)と成分(b)の合計を100質量%とした場合、そのなかに含まれる成分(a)の割合で60~90質量%であることが好ましく、70~85質量%であることがより好ましく、75~80質量%であることがさらに好ましい。成分(a)の割合が60質量%以上であることにより、得られる合成皮革の柔軟性(触感)、低温特性がより優れる傾向にある。成分(a)の割合が90質量%以下であることにより、得られる硬化性組成物の粘度が低く抑えられ、有機溶剤の使用量を削減できる傾向にある。
本実施形態の硬化性組成物には、成分(a)及び成分(b)が用いられるが、必要に応じて、これら成分(a)及び成分(b)(ポリカーボネートポリオール)は、1分子中に下記式(A)で表される構造やポリエステルポリオール構造などを含んでいてもよい。
Figure 0007344970000010

(式(A)中、R11は、炭素数2以上20以下の2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素基、又は、芳香族炭化水素基である。複数あるR11は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。n11は1以上の整数である。)
上述の通り、式(A)においてn11は1以上の任意の整数であればよい。なお、式(A)で表される構造は、長鎖及び短鎖のいずれの構造であってもよい。例えば、長鎖の式(A)で表される構造は、n11を好ましくは12以上とすることができる。
上述の式(A)を一分子中に含む成分(a)及び(b)の製造方法は特に限定されないが、上述の式(A)と成分(a)及び成分(b)(ポリカーボネートポリオール)とのエステル交換反応などが挙げられる。
一分子中における、ポリカーボネートポリオール成分(成分(a)及び成分(b))と式(A)で表される構造とを合わせた質量に対するポリカーボネートポリオール成分の質量割合は50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましい。また、ポリカーボネートポリオール成分(成分(a)及び成分(b))とそれ以外のポリオールとを合わせた質量に対する成分(a)及び成分(b)の質量割合は50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましい。一分子中における、ポリカーボネートポリオール成分(成分(a)又は成分(b))の質量割合が50質量%以上であることにより、合成皮革としたとき、柔軟性(感触)、耐薬品性、低温特性、耐熱性のバランスが優れる傾向にある。一方、ポリカーボネートポリオール分子への式(A)で表される構造や他のポリオールの付与は、本実施形態の硬化性組成物の粘度の低下させる効果に寄与し、性能を損なわない範囲で併用することができる。
また、本実施形態の硬化性組成物には、成分(a)及び成分(b)が用いられるが、必要に応じて成分(a)及び成分(b)以外のポリオールを併用してもよい。ここで、成分(a)及び成分(b)以外のポリオールとは、通常のポリウレタン製造の際に用いるものであれば特に限定されず、例えばポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリオレフィンポリオール、ひまし油ポリオール、成分(a)及び成分(b)以外のポリカーボネートポリオール等が挙げられる。
成分(a)及び成分(b)とそれ以外のポリオールとを合わせた質量に対する成分(a)及び成分(b)の質量割合は50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましい。成分(a)及び成分(b)の質量割合が50質量%以上であることにより、合成皮革としたとき、柔軟性(感触)、耐薬品性、低温特性、耐熱性のバランスが優れる傾向にある。一方、他のポリオールの添加は、本実施形態の硬化性組成物の粘度の低下させる効果に寄与し、性能を損なわない範囲で併用することができる。
<成分(c)>
本実施形態の硬化性組成物においては、1分子当たりの平均官能基数2~6のポリイソシアネート(成分(c))を使用する。
本実施形態における成分(c)としては、例えば、2,4-トリレジンジイソシアネート、2,6-トリレジンジイソシアネート及びその混合物、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)、ナフタレン-1,5-ジイソシアネート(NDI)、3,3’-ジメチル-4,4’ビフェニレンジイソシアネート(TODI)、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(PMDI)等の芳香族ジイソシアネート;キシリレンジイソシアネート(XDI)、フェニレンジイソシアネート等の芳香脂肪族ジイソシアネート;4,4’-メチレンビスシクロヘキシルジイソシアネート(水素添加(水添ともいう)MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、シクロヘキサンジイソシアネート(水添XDI)等の脂肪族ジイソシアネート、旭化成株式会社製の各種デュラネート、例えば、A201H;等を挙げることができる。
本実施形態で用いられる成分(c)としては1分子中に平均で2.1以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネートを使用することもできる。1分子中に平均で2.1以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネートとしては、粗製MDI、粗製TDI等の芳香族系ポリイソシアネート;HDI、IPDI等の脂肪族イソシアネートの誘導体、具体的にはビウレット、アロファネート、ウレトジオン、イソシアヌレート等のジイソシアネート誘導体;及び多価アルコールアダクト型を用いることができる。
1分子中に2.1以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネートとしては、特に限定されないが、例えば、スミジュール44S、44V70(いずれも住化バイエルウレタン製)、TDIとHDIとのコポリマーであるディスモジュールHL(住化バイエルウレタン製)、旭化成株式会社製の各種デュラネート、すなわちデュラネート24A-100、デュラネート22A-75PX、デュラネート18H-70B、デュラネート21S-75E、デュラネートTHA-100、デュラネートTPA-100、デュラネートMFA-75X、デュラネートTSA-100、デュラネートTSS-100、デュラネートTSE-100、デュラネートD-101、デュラネートD-201、デュラネートP-301-75E、デュラネートE-402-90T、デュラネートE-402-90T、デュラネートE-405-80T、デュラネートME20-100、デュラネート17B-60PX、デュラネートTPA-B80X、デュラネートMF-B60X、デュラネートE-402-B80T、デュラネートME20-B80S、デュラネートWB40-100、デュラネートWB40-80D、デュラネートWT20-100、デュラネートWT30-100等として入手可能である。
さらには、成分(c)を、例えば、ブタノール、2-エチルヘキサノール等の低級アルコール、メチルエチルケトンオキシム、ラクタム類、フェノール類、イミダゾール類、活性メチレン化合物等の公知のブロック剤でブロックした、いわゆるブロックドイソシアネートを用いることもできる。
成分(c)の使用量は、[成分(c)のイソシアネート当量]/[成分(a)及び成分(b)両方の水酸基当量の合計]で表されたとき、好ましくは0.7~1.3、より好ましくは0.8~1.2、さらに好ましくは0.9~1.1となるよう調整される。[成分(c)のイソシアネート当量]/[成分(a)及び成分(b)両方の水酸基当量の合計]0.7以上1.3以下であることにより、得られるポリウレタンの分子量が適度に制御
でき、強度、伸び、耐摩耗性等の機械的物性に優れる傾向にある。
成分(c)としてMDI等の芳香族ポリイソシアネートを用いることが好ましい。芳香族ポリイソシアネートを用いることにより、機械物性に優れる合成皮革が得られる傾向にある。成分(c)としてMDI等の芳香族ポリイソシアネートを硬化性組成物に用いるとき、当該硬化性組成物は主に合成皮革の基布と表皮層との接着剤として好適に使用することができる。成分(c)として水添MDI等の脂肪族ポリイソシアネートを硬化性組成物に用いるとき、当該硬化性組成物より耐候性に優れる合成皮革が得られるため、表皮層用の硬化性組成物として好適に使用される。
<鎖延長剤>
本実施形態の硬化性組成物には、必要に応じて鎖延長剤を使用することができる。鎖延長剤は、得られるポリウレタンの磨耗性や強度を高くするために使用されるが、一方で得られるポリウレタンの柔軟性を低下させる場合もあるため、適宜、必要に応じて使用される。鎖延長剤としては、特に限定されないが、例えば、エチレングリコール、1,4-ブタンジオール等の短鎖ジオール類;トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、グリセリン等の多価アルコール;
等が挙げられる。また、鎖延長剤としては、特に限定されないが、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジフェニルジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノシクロヘキシルメタン、ピペラジン、2-メチルピペラジン、イソホロンジアミン等のジアミン類、及び水が挙げられる。
鎖延長剤の添加量は、成分(a)と成分(b)の合計に対し、好ましくは30質量%以下、より好ましくは3質量%以上20質量%以下、さらに好ましくは5質量%以上10質量%以下である。鎖延長剤の添加量に合わせて、イソシアネートの量も調整することが望ましい。例えば、成分(a)及び成分(b)の両方の水酸基当量の合計に、鎖延長剤の官能基の当量を加えた合計に対し、使用する成分(c)のイソシアネート当量として、好ましくは0.7~1.3当量、より好ましくは0.8~1.2当量、さらに好ましくは0.9~1.1当量となるよう調整される。
鎖延長剤は、硬化後のポリウレタンの強度、磨耗性、柔軟性等の物性調整のために使用することができる。また、鎖延長剤として多価アルコールを用いることにより、得られるポリウレタンの架橋密度を上げることができ、強度や磨耗性、耐薬品性を高めることができ、得られる硬化性組成物は特に合成皮革の表皮材料として好適に使用することができる。
<不活性有機溶剤>
本実施形態の硬化性組成物には、ウレタン製造時の作業性を調整するために、必要に応じて不活性有機溶剤を含んでいてもよい。不活性有機溶剤の含有量は、硬化性組成物全量に対し、好ましくは40質量%以下、より好ましくは3質量%以上30質量%以下、さらに好ましくは5質量%以上20質量%以下である。硬化性組成物の粘度を下げ、合成皮革製造時の作業性を向上すること、また、得られる合成皮革の外観をより向上するためには不活性有機溶剤の添加が有効である。一方、不活性有機溶剤の含有量は、環境負荷を軽減する観点から少ない量に抑えることが好ましい。
不活性有機溶剤は、実質的にポリイソシアネートに対して不活性な有機溶媒であれば特に限定されず、活性水素を有しないものであることが好ましい。不活性有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、石油エーテル、石油ベンジン、リグロイン、石油スピリット、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の炭化水素類;トリクロロフルオロエタン、テトラクロロジフルオロエタン、パーフルオロエーテル等の弗素化油等の弗素系不活性液体;パーフルオロシクロヘキサン、パーフルオロブチルテトラヒドロフラン、パーフルオロデカリン、パーフルオロ-n-ブチルアミン、パーフルオロポリエーテル、ジメチルポリシロキサン等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく混合物として用いてもよい。不活性有機溶剤としては、さらには、メチルエチルケトン(MEKとも記載する)、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン等の単独又は混合溶媒が挙げられる。
<ポリエステルポリオール>
本実施形態の硬化性組成物には、合成皮革の製造時における作業性及び基布との接着性を改善するために、必要に応じてポリエステルポリオールを硬化性組成物全量に対し、通常50質量%以下、好ましくは5質量%以上40質量%以下、より好ましくは10質量%以上30質量%以下含有していてもよい。ポリエステルポリオールを含むことにより、硬化性組成物の粘度が下がり、また、代表的な基布であるポリエステル繊維との接着性を改良することができる傾向にある。ポリエステルポリオールの含有量が50質量%以下であることにより、耐湿熱性(加水分解性)が高まる傾向にある。
ポリエステルポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、エチレグリコールアジペート、プロパンジオールアジペート、ブタンジオールアジペート、3-メチル-1,5-ペンタンジオールアジペート、ポリカプロラクトンポリオール等が挙げられる。ポリエステルポリオールの水酸基価は、好ましくは25~200mgKOH/g、より好ましくは30~130mgKOH/g、さらに好ましくは40~70mgKOH/gである。
<その他添加剤>
本実施形態の硬化性組成物には、各種用途に応じて硬化促進剤(触媒)、充填剤、難燃剤、染料、有機又は無機顔料、離型剤、流動性調整剤、可塑剤、抗酸化剤、紫外線吸収剤、光安定剤、消泡剤、レベリング剤、着色剤、発泡剤等を添加することができる。
硬化促進剤としては、特に限定されないが、アミン類及び金属触媒が挙げられる。
アミン類の効果促進剤としては、特に限定されないが、例えば、モノアミンであるトリエチルアミン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン、ジアミンであるテトラメチルエチレンジアミン、その他トリアミン、環状アミン、ジメチルエタノールアミンのようなアルコールアミン、エーテルアミン等が挙げられる。
金属触媒としては、特に限定されないが、例えば、酢酸カリウム、2-エチルへキサン酸カリウム、酢酸カルシウム、オクチル酸鉛、ジブチル錫ジラウレート、オクチル酸錫、ビスマスネオデカノエート、ビスマスオキシカーボネート、ビスマス2-エチルヘキサノエート、オクチル酸亜鉛、亜鉛ネオデカノエート、ホスフィン、ホスホリン等が挙げられる。
充填剤や顔料としては、特に限定されないが、例えば、織布、ガラス繊維、炭素繊維、ポリアミド繊維、雲母、カオリン、ベントナイト、金属粉、アゾ顔料、カーボンブラック、クレー、シリカ、タルク、石膏、アルミナ白、炭酸バリウム等が挙げられる。
離型剤や流動性調整剤、レベリング剤としては、特に限定されないが、例えば、シリコーン、エアロジル、ワックス、ステアリン酸塩、BYK-331(BYKケミカル社製)のようなポリシロキサン等が挙げられる。
本実施形態に用いられる添加剤としては少なくとも酸化防止剤、光安定剤及び熱安定剤が用いられることが好ましい。
酸化防止剤としては特に限定されないが、例えば、燐酸、亜燐酸、の脂肪族、芳香族またはアルキル基置換芳香族エステルや次亜燐酸誘導体、フェニルホスホン酸、フェニルホスフィン酸、ジフェニルホスホン酸、ポリホスホネート、ジアルキルペンタエリスリトールジホスファイト、ジアルキルビスフェノールAジホスファイト等のリン化合物;フェノール系誘導体特にヒンダードフェノール化合物、チオエーテル系、ジチオ酸塩系、メルカプトベンズイミダゾール系、チオカルバニリド系、チオジプロピオン酸エステル等のイオウを含む化合物;スズマレート、ジブチルスズモノオキシド等のスズ系化合物を用いることができる。これらは単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。
<硬化性組成物の製造方法>
本実施形態の硬化性組成物は、一般的に工業的に用いられる製造方法によって製造することができる。
本実施形態の硬化性組成物は、例えば、成分(a)、成分(b)、及び成分(c)を一括に混合して反応させる方法(以下、「ワンショット法」と称する)によって製造することができる。
本実施形態の硬化性組成物は、例えば、まず成分(a)と成分(c)とを予め反応させ、末端がイソシアネート基のプレポリマー組成物を調製した後、成分(b)を配合する方法(以下、「プレポリマー法」と称する)、並びに、まず成分(b)と成分(c)とを予め反応させ、末端がイソシアネート基のプレポリマー組成物を調製した後、成分(a)を配合する方法(この方法も「プレポリマー法」に分類される)によって製造することができる。
(ワンショット法)
ワンショット法により硬化性組成物を得る場合、成分(c)の使用量は、通常、成分(a)と成分(b)の両方の水酸基当量の合計に対し、イソシアネート当量として、好ましくは0.7~1.3当量、より好ましくは0.8~1.2当量、さらに好ましくは0.9~1.1当量である。成分(c)の使用量が0.7当量以上1.3当量以下であることにより、得られるポリウレタンの分子量が適度に制御でき、強度、伸び、耐摩耗性等の機械的物性に優れる傾向にある。ワンショット法により硬化性組成物を得る場合、合成皮革製造時の作業性を改良する目的で、不活性有機溶剤を使用することができる。一般的に、ポリオール(成分(a)、成分(b)の相当)とポリイソシアネート(成分(c)に相当)とを混合すると、硬化性混合物の粘度が経時的に上昇する。不活性有機溶剤を硬化性組成物に添加することにより、当該組成物の粘度を下げることができ、塗布できる時間を長くすることができる傾向にある。
その他添加剤を使用する場合は、その他添加剤は、成分(a)、成分(b)、成分(c)を一括に混合する時に同時に添加してもよく、予め成分(a)及び/又は成分(b)に混合しておいてもよい。
(プレポリマー法)
プレポリマー法では、成分(a)と成分(c)とを予め反応させ、末端イソシアネート基プレポリマー組成物(単に、プレポリマー組成物ともいう)を調製し末端イソシアネート基プレポリマーを合成した後、成分(b)を添加する方法が挙げられる。
また、プレポリマー法では、成分(b)と成分(c)とを予め反応させ、イソシアネート末端プレポリマー組成物を調製した後、成分(a)を添加する方法も挙げられる。
プレポリマー合成時の、成分(a)又は成分(b)と、成分(c)との比率は、成分(c)に含まれるイソシアネート基と、成分(a)又は成分(b)に含まれる水酸基の当量比[イソシアネート当量]/[水酸基当量]が、1.5~3.0、好ましくは1.8~2.7、より好ましくは1.9~2.3になるよう調整される。プレポリマー合成時における[イソシアネート当量]/[水酸基当量]が1.5以上であることにより、得られるプレポリマーの分子量が適度に制御され、プレポリマーの粘度が抑えられ、有機溶剤の使用を削減することができる。プレポリマー合成時における[イソシアネート当量]/[水酸基当量]が3.0以下であることにより、未反応の成分(c)が抑えられ、得られるポリウレタンが硬くなることを抑制できる傾向にある。
成分(a)と成分(c)とを予め反応させたイソシアネート基末端プレポリマー組成物(即ち、成分(a)と成分(c)とを予め反応させたイソシアネート基末端プレポリマー)と、成分(b)との比率、又は、成分(b)と成分(c)とを予め反応させたイソシアネート基末端プレポリマー組成物(即ち、成分(b)と成分(c)とを予め反応させたイソシアネート基末端プレポリマー)と、成分(a)との比率は、[プレポリマー組成物(即ち、プレポリマー)のイソシアネート当量]/[成分(a)又は成分(b)の水酸基価当量]として、好ましくは0.7~1.3、より好ましくは0.8~1.2、さらに好ましくは0.9~1.1である。[プレポリマー組成物(即ち、プレポリマー)のイソシアネート当量]/[成分(a)又は成分(b)の水酸基価当量]が0.7当量以上1.3当量以下であることにより、得られるポリウレタンの分子量が適度に制御でき、強度、伸び、耐摩耗性等の機械的物性に優れる傾向にある。
プレポリマー法により硬化性組成物を得る場合、合成皮革製造時の作業性を改良する目的で、不活性有機溶剤を使用することができる。不活性有機溶剤の使用量は、40質量%以下であることが好ましい。イソシアネート末端プレポリマー組成物とポリカーボネートポリオールとを混合すると、硬化性組成物の粘度が経時的に上昇する。不活性有機溶剤を硬化性組成物に添加することにより、当該組成物の粘度を下げることができ、塗布できる時間を長くすることができる傾向にある。
不活性有機溶剤を使用する場合は、プレポリマー合成中に粘度が高くなるため、プレポリマーの合成前に、予め成分(a)又は成分(b)に不活性有機溶剤を添加してからプレポリマー反応を行うことが好ましい。また、プレポリマー合成時に不活性有機溶剤を使用することにより、反応を均一に進行させることができる傾向にある。
その他添加剤を使用する場合は、プレポリマー化することによりポリカーボネートポリオールは高粘度化し易いため、その他添加剤を混合する場合は、プレポリマー化していない方のポリカーボネートポリオール(後に添加する成分(a)又は成分(b))に添加することが好ましい。
ワンショット法とプレポリマー法とを比較すると、プレポリマー法の方が、ソフトセグメント部分の分子量の調整が行いやすく、結果としてソフトセグメントとハードセグメントの相分離が起こり易くなり、得られるポリウレタンの柔軟性や低温特性に優れる傾向にある。したがって、プレポリマー法が好ましい。
プレポリマー法において、成分(a)をプレポリマー化する方法と、成分(b)をプレポリマー化する方法とを比較すると、成分(b)をプレポリマー化する方法の方が、得られるプレポリマーの粘度を低くすることができ、使用する不活性有機溶剤の使用量を減らすことができる傾向にある。したがって、成分(b)をプレポリマー化する方法が好ましい。
<合成皮革の製造方法>
本実施形態の硬化性組成物から、合成皮革を製造することができる。本実施形態の硬化性組成物から合成皮革を製造する方法としては、例えば、本実施形態の硬化性組成物を基材(基布)に塗布又は含浸して湿式凝固させる湿式法、本実施形態の硬化性組成物を離型紙又は基材(基布)に塗布し乾燥させる乾式法等が挙げられる。
さらに、合成皮革を製造する方法としては、離型紙に本実施形態の硬化性組成物を塗布し表皮材を形成させた後、その上に本実施形態の硬化性組成物を接着層として使用し、基材(基布)とを貼り合わせた後に離型紙を除去するトランスファーコーティング法(乾式法の一種)を用いることもできる。
本実施形態の硬化性組成物は、不活性有機溶剤の使用量を抑えられるため、乾式法(トランスファーコーティング法)が好適に用いられる。
乾式法を例に以下に合成皮革の製造方法を説明する。
基材(基布)としては、種々のものが使用でき、例えば、繊維質基材が挙げられる。繊維質基材としては、繊維を、不織布、織布、網布等の形状にした繊維集合体、又は、繊維集合体の各繊維間が弾性重合体で結合されたもの等が挙げられる。この繊維集合体に用いられる繊維としては、木綿、麻、羊毛などの天然繊維、レーヨン、アセテート等の再生又は半合成繊維、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリオレフィン等の合成繊維等が挙げられる。これらの繊維は、単独紡糸繊維でも混合紡糸繊維でもよい。その他の基材としては、紙、離型紙、ポリエステルやポリオレフィンのプラスティックフィルム、アルミ等の金属板、ガラス板等が挙げられる。
本実施形態の硬化性組成物は、一般的に用いられている方法で塗布することができる。塗布方法としては、例えば、フローティングナイフコーター、ナイフオーバーロールコーター、リバースロールコーター、ロールドクターコーター、グラビアロールコーター、キスロールコーター等を挙げることができる。
得られた合成皮革は、そのまま使用することができる。あるいは、この合成皮革は、更に各種特性を付与する目的から、ポリウレタン樹脂、塩化ビニルやセルロース系樹脂等のポリマー溶液又はエマルジョンを合成皮革に塗布した態様で得られる。また、合成皮革は、別途離型紙の上に塗工した上記ポリマー溶液やエマルジョンを乾燥して得た塗膜と貼り合わせた後で、離型紙を剥がして得られる積層体の態様で得ることもできる。
以下、図面を参照して本実施形態について説明する。以下で説明する図面及び製造条件は本実施形態の一形態であり、本実施形態はこれによって限定されるものではない。
図1は、図2に示す乾式法により製造した合成皮革積層体の概略断面図である。この積層体の構造は、基材(不織布)4の上に、接着層3を介した表皮層2を有する。最表層には製造時に使用した離型紙1が付着しているが、使用時には剥離して使用する。
図2は、本実施形態の硬化性組成物を用いた乾式合成皮革積層体シートの製造方法の一つを示す模式図である。この製造方法において、まず、所定の温度に予め調整した本実施形態の硬化性組成物の各原料をミキシングヘッド5で混合して得られた硬化性組成物を離型紙1上(通常皮革様の模様を施している)に流下する。
ワンショット法を適用する場合、成分(a)、成分(b)、及び成分(c)、並びに必要に応じて不活性有機溶剤、鎖延長剤、添加剤を別々に、あるいは成分(c)とそれ以外の原料(成分(a)、成分(b)、必要に応じて不活性有機溶剤、鎖延長剤、及び添加剤を混合した混合物)との2つを、ミキシングヘッド5に連続的にフィードし、混合して、離型紙1上に流下する。
プレポリマー法を適用する場合、プレポリマー組成物と、プレポリマー化していないポリカーボネートポリオール(成分(a)又は成分(b))、必要に応じて不活性有機溶剤、鎖延長剤、添加剤を別々に、あるいはプレポリマー組成物とそれ以外の原料(プレポリマー化していないポリカーボネートポリオール(成分(a)又は成分(b))、必要に応じて不活性有機溶剤、鎖延長剤、添加剤の混合物)との2つを、ミキシングヘッド5に連続的にフィードし、混合して、離型紙1上に流下する。
混合前の各成分は、通常20~80℃の温度、好ましくは30~70℃、より好ましくは40~60℃に調整される。また、ミキシングヘッド5の温度も、通常20℃~80℃の温度、好ましくは30~70℃、より好ましくは40~60℃に調整される。混合前の各成分の温度及びミキシングヘッド5の温度が20℃以上であることにより、使用する原料、特にポリカーボネートポリオールの粘度が抑えられ、流量が安定する傾向にある。また、混合前の各成分の温度及びミキシングヘッド5の温度が80℃以下であることにより、本実施形態の硬化性組成物の硬化速度が適度に制御され、硬化性組成物の急激な粘度上昇を抑え、合成皮革の均一な厚みを得られる傾向にある。
その後、塗布ロール8を通して一定の厚みのシート状とした後、乾燥機11を通過させ硬化及び不活性有機溶剤の乾燥を行い合成皮革の表皮層2を形成させる。乾燥機の温度は通常60~150℃、好ましくは70~130℃、より好ましくは80~110℃に設定される。乾燥時間は通常、2分から15分、好ましくは3分から10分、より好ましくは4分~7分である。
次いで、所定の温度に予め調整した本実施形態の硬化性組成物の各原料を、ミキシングヘッド6で混合して得られた本実施形態の硬化性組成物を流下し接着層3を形成する。
接着層の製造にワンショット法を適用する場合、成分(a)、成分(b)、及び成分(c)、並びに必要に応じて不活性有機溶剤、鎖延長剤、添加剤を別々に、あるいは成分(c)とそれ以外の原料(成分(a)、成分(b)、必要に応じて不活性有機溶剤、鎖延長剤、及び添加剤を混合した混合物)との2つを、ミキシングヘッド6に連続的にフィードし、混合して、表皮層上に流下する。
接着層の製造にプレポリマー法を適用する場合、プレポリマー組成物と、プレポリマー化していないポリカーボネートポリオール(成分(a)又は成分(b))、必要に応じて不活性有機溶剤、鎖延長剤、添加剤を別々に、あるいはプレポリマー組成物とそれ以外の原料(プレポリマー化していないポリカーボネートポリオール(成分(a)又は成分(b))、必要に応じて不活性有機溶剤、鎖延長剤、添加剤の混合物)との2つを、ミキシングヘッド6に連続的にフィードし、混合して、表皮層上に流下する。
混合前の各成分は、通常20~60℃の温度、好ましくは30~50℃、より好ましくは35~45℃に調整される。また、ミキシングヘッド6の温度も、通常20~60℃の温度、好ましくは30~50℃、より好ましくは35~45℃に調整される。混合前の各成分の温度、及びミキシングヘッド6の温度が20℃以上であることにより、使用する原料、特にポリカーボネートポリオールの粘度が抑えられ、流量が安定する傾向にある。また、混合前の各成分の温度及びミキシングヘッド6の温度が60℃以下であることにより、本実施形態の硬化性組成物の硬化速度が適度に制御され、硬化性組成物の急激な粘度上昇を抑え、合成皮革の均一な厚みを得られる傾向にある。
その後、塗布ロール8を通して一定の厚みのシート状とした後、乾燥機11を通過させ硬化及び不活性有機溶剤の乾燥を行い合成皮革の接着層3を形成させる。次いで、基材4と接着層3とを重ね合わせて圧着ロール9で圧着した後シート構造体7を得、巻取りロール10で巻取り、所望の合成皮革積層体を得る。乾燥機11の温度は、通常50~110℃、好ましくは60~100℃、より好ましくは70~90℃に設定される。乾燥時間は通常、2分間~15分間、好ましくは3分間~10分間、より好ましくは4分間~7分間である。
図2では、表皮層/接着層/基材の三層を含む合成皮革の製造例を示したが、接着層を省略した、表皮層/基材の二層を含む合成皮革積層体も同様の設備で製造することができる。表皮層と基材との接着性は、硬化性組成物の硬化状態を調整することにより制御する。具体的には、本実施形態の硬化性組成物を完全に硬化させない状態で基材と圧着することで得ることができる。そのため乾燥機11の硬化温度は50~110℃、好ましくは60~100℃、より好ましくは70~90℃に設定される。乾燥時間は通常、2分間~15分間、好ましくは3分間~10分間、より好ましくは4分間~7分間に設定される。
<用途>
本実施形態の硬化性組成物を用いて得られる合成皮革は自動車用シート等の自動車内装材用、ソファー等の家具用、衣料用、靴用、鞄用、その他雑貨製品等に使用できる。
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。以下の実施例及び比較例において、各成分の物性等の分析、評価方法は以下のとおりである。
[ポリカーボネートポリオールの分析及び評価]
<ポリカーボネートポリオールの水酸基価>
JIS K1557-1に準じて測定した。
<ポリカーボネートポリオールの組成(共重合割合)>
100mLのナスフラスコにポリカーボネートポリオールのサンプルを1g取り、エタノール30g、水酸化カリウム4gを入れて、100℃で1時間反応した。反応液を室温まで冷却後、指示薬にフェノールフタレインを2~3滴添加し、塩酸で中和した。冷蔵庫で1時間冷却後、沈殿した塩を濾過で除去し、ガスクロマトグラフィー(GC)を用いて分析した。GC分析は、カラムとしてDB-WAX(米国、J&W製)を備えたガスクロマトグラフィーGC-14B(日本、島津製作所製)を用い、ジエチレングリコールジエチルエステルを内部標準として、水素炎イオン化型検出基(FID)を検出器として行い、各成分の定量分析を行った。なお、カラムの昇温プロファイルは、60℃で5分保持した後、10℃/minで250℃まで昇温した。
上記分析結果より検出された各アルコール成分のモル比から、ポリカーボネートポリオールの組成(共重合割合)を求めた。
<ポリカーボネートポリオールの平均官能基数>
原料として、ジオールモノマーのみを使用し合成したポリカーボネートポリオールの平均官能基数は2とした。原料として多官能モノマーを含む場合は、以下により平均官能基数を求めた。既知の分子量を有する標準ポリスチレンで検量線を作成したゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析により(GPC装置及び分析条件は下記を参照)、ポリカーボネートポリオールの数平均分子量(Mn)を求めた。別途分析した水酸基価と、GPCにより求めた数平均分子量(Mn)により、式(5)により、1分子当たりの平均官能基数(n)を求めた。
平均官能基数(n)=[Mn]×([OH価]×10-3/56.1) (5)
(GPC装置及び分析条件)
GPC装置:東ソー社製 HLC-8320
カラム :TSKgel G4000H 1本
G3000H 1本
G2000H 2本
溶離液 :テトラヒドロフラン(THF)
流速 :1.0mL/min
カラム温度:40℃
RI検出器:RI(装置 HLC-8320内蔵)
<溶融粘度の測定>
ポリカーボネートポリオールを予め50℃に加熱した後、E型粘度計(東機産業株式会社製、TVE-22HT、コーン:No.6)を用い、50℃で溶融粘度を測定した。
[プレポリマー組成物の分析及び評価]
<溶融粘度の測定>
プレポリマー組成物を予め50℃に加熱した後、窒素雰囲気下にてE型粘度計(東機産業株式会社製、TVE-22HT、コーン:No.6)を用い、50℃で溶融粘度を測定した。
<イソシアネート基濃度の測定>
ジ-n-ブチルアミン/トルエン(質量比:25.85/865)混合溶液10mLをジメチルホルムアミド(DMF)10mLで希釈した後に0.1規定の塩酸プロパノール溶液で滴定を行い、中和に要する塩酸プロパノールの量を測定しブランク値とした。その後、プレポリマー液 2gを抜出し、ジ-n-ブチルアミン/トルエンの混合溶液10mLを加え、室温にて30分間攪拌した後、ブランク測定と同様にDMF10mLで希釈し、0.1規定の塩酸プロパノール溶液で滴定して中和に要する塩酸プロパノール溶液量を測定し、残存するアミンの量を定量した。中和に要する塩酸プロパノール溶液の容量から下記の式(6)でイソシアネート基の濃度を求めた。
イソシアネート基濃度(質量%)=
(V1-V2)×f×42×100/(W×1000) (6)
V1:ブランク測定に要した0.1規定の塩酸プロパノール溶液の量(mL)
V2:本測定に要した0.1規定の塩酸プロパノール溶液の量(mL)
W:本測定に用いた試料(g)
f:塩酸プロパノール溶液のファクター
[ポリウレタンフィルムの分析及び評価]
<ポリウレタンフィルムの作製>
予め40℃に加温した、本発明の硬化性組成物の各成分を、窒素雰囲気下にて硬化組成物として80gとなる量、200mLの攪拌翼(45度傾斜4枚パドル型)付きセパラブル4つ口フラスコに加え、40℃にて5分間攪拌した後、アプリケーターを用い、ポリプロピレン樹脂シート(幅100mm、長さ1200mm、厚さ1mm)上に、幅80mm、長さ100mmm、厚み0.6mmで塗布し、表面温度60℃のホットプレート上で2時間、続いて100℃のオーブン中で12時間乾燥させた。さらに23℃、55%RHの恒温恒湿下で12時間以上静置しポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムを各種物性の評価に供した。
<ポリウレタンフィルムの柔軟性>
ポリウレタンフィルムの柔軟性の評価は5人の検査員が行い、フィルムを手で触った時の感触を評価した。評価の基準は以下で行った。
は、柔軟であったことを表し、5人の検査員の評価結果は一致した。
は、やや硬かったことを表し、5人の検査員の評価結果は一致した。
は、硬かったことを表し、5人の検査員の評価結果は一致した。
<ポリウレタンフィルムの外観>
上記にて作成したポリウレタンフィルムの表面外観を以下の基準にて目視にて判定した。
Aは、表面が平滑であったことを表す。
Bは、表面においてアプリケーター移動方向に筋が少し見られたことを表す。
Cは、表面においてアプリケーター移動方向に筋が多く見られたことを表す。
<分子量の測定>
上記ポリウレタンフィルムの一部を切り取り、ポリウレタンの濃度が0.1質量%になるように、N,N-ジメチルアセトアミド溶液を調製し、GPC装置〔東ソー社製、製品名「HLC-8320」(カラム:Tskgel SuperHM-H・4本)、溶離液にはリチウムブロマイド2.6gをジメチルアセトアミド1Lに溶解させた溶液を使用〕を用い、標準ポリスチレン換算での数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)を測定した。
<耐オレイン酸性の評価>
ポリウレタンフィルムから3cm×3cmの試験片を切り出した。精密天秤で試験片の質量を測定した後、試験溶媒としてオレイン酸50mLを入れた容量250mLのガラス瓶に投入して、80℃の窒素雰囲気下の恒温槽にて16時間静置した。試験後、試験片を取り出して、表裏を紙製ワイパーで軽く拭いた後、精密天秤で質量測定を行い、試験前からの質量変化率(増加率)を算出した。質量変化率が0%に近いほうが、耐オレイン酸性が良好であることを示す。好ましくは、質量変化率が33%以下である。
<耐エタノール性の評価>
上述の<耐オレイン酸性の評価>と同様の方法でウレタンフィルムを作製した後、3cm×3cmにウレタンフィルムの試験片を切り出した。精密天秤で試験片の量を測定した後、試験溶媒としてエタノール50mLを入れた内径10cmφのガラス製シャーレに投入して約23℃の室温にて1時間浸漬した。試験後、試験片を取り出して紙製ワイパーで軽く拭いた後、精密天秤で量測定を行い、試験前からの変化率(増加率)を算出した。量変化率が0%に近いほうが、耐エタノール性が良好であることを示す。好ましくは、18%以下である。
<室温引張試験>
JIS K6301(2010)に準じ、幅10mm、長さ100mm、厚み約0.5mmの短冊状としたポリウレタン試験片を、引張試験機(株式会社オリエンテック社製、製品名「テンシロン、モデルRTE-1210」)を用いて、チャック間距離20mm、引張速度100mm/分にて、温度23℃(相対湿度55%)で引張試験を実施し、試験片が100%伸長した時点での応力、及び破断点強度、破断点伸びを測定した。好ましくは、100%伸長した時点での応力(100%モジュラス)が3.6MPa以下である。
<低温引張試験>
JIS K6301(2010)に準じ、幅10mm、長さ100mm、厚み約0.5mmの短冊状としたポリウレタン試験片を、恒温槽(株式会社オリエンテック社製、「モデルTLF-R3T-E-W」)付き引張試験機(株式会社オリエンテック社製、製品名「テンシロン、モデルRTE-1210」にチャック間距離20mmでフィルムを設置した。続いて、-20℃で5分間静置した後に引張速度100mm/分にて引張試験を実施し、試験片が100%伸長した時点での応力を測定した。好ましくは、100%伸長した時点での応力(100%モジュラス)が18.0MPa以下である。
<耐熱性の評価>
ポリウレタンフィルムを幅10mm、長さ100mm、厚さ約50μmの短冊状とし、ギヤオーブンにて温度120℃で1000時間加熱を行った。加熱後のサンプルを、上記<室温引張試験>と同様に、破断強度を測定し、その保持率(%)を求めた。好ましくは、破断強度保持率が90%以上である。
<耐加水分解性の評価>
ポリウレタンフィルムを幅10mm、長さ100mm、厚さ約50μmの短冊状とし、恒温恒湿槽にて温度70℃、相対湿度95%で400時間加熱を行った。加熱後のサンプルを、上記<室温引張試験>と同様に、破断強度を測定し、その保持率(%)を求めた。好ましくは、破断強度保持率が90%以上である。
[合成皮革の分析及び評価]
<合成皮革の柔軟性>
合成皮革の柔軟性の評価は5人の検査員が行い、合成皮革を手で触った時の感触を評価した。評価の基準は以下で行った。
Aは、柔軟であったことを表し、5人の検査員の評価結果は一致した。
Bは、やや硬かったことを表し、5人の検査員の評価結果は一致した。
Cは、硬かったことを表し、5人の検査員の評価結果は一致した。
<合成皮革の耐磨耗性>
綿布をかぶせた摩擦子に荷重9.8Nを掛け、合成皮革の表面を摩耗した。摩擦子は合成皮革の表面上140mmの間を60往復/分の速さで10000回往復摩耗した。摩耗後の合成皮革を観察し、下記の基準に従って判定した。
Aは、樹脂層に亀裂、破れが無かったことを表す。
Bは、樹脂層に亀裂が発生したことを表す。
Cは、樹脂層に破れが発生したことを表す。
<合成皮革の低温保存安定性>
合成皮革を直径10cmの紙管に巻き付け、温度-20℃の恒温槽に1ヶ月間保管した。紙管から合成皮革を外し、温度23℃、湿度50%の恒温室に1日放置した後、表面を目視で観察した。
全く割れや皺がない場合を“A”とし、1mm以下の微少な割れや皺が見られる場合を“B”とし、1mmを超える割れや皺が見られる場合を“C”として評価した。
<接着性の評価方法>
予め、合成皮革のポリエステル基布とポリウレタン樹脂層の界面に切り込みを入れ、剥がしたウレタン樹脂層と基布とをチャックで各々固定し、23℃の温度、200mm/分のスピードにて、JIS K6854-2に準拠して引張り試験機(株式会社オリエンテック社製、テンシロンモデルRTE-1210使用)を用いてポリウレタン層と基布間の剥離強度とを測定し、接着性の評価とした。
[ポリカーボネートポリオールの重合例1]
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置を備えた2Lのガラス製フラスコに、エチレンカーボネートを423g(4.8mol)、1,5-ペンタンジオールを250g(2.4mol)、1,6-ヘキサンジオールを284g(2.4mol)仕込んだ。触媒としてチタンテトラブトキシド0.09gを加え、反応温度を140~160℃、圧力を10kPaから2kPaに落としながら、且つ生成するエチレングリコールとエチレンカーボネートの混合物を留去しながら12時間反応を行った。
その後、単蒸留に切り替え、0.5kPaまで徐々に減圧しながら、180℃で5時間反応させモノマーを溜出した。得られたポリカーボネートジオール(PC1とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例2]
上述の重合例1と同じ装置を用い、エチレンカーボネートを387g(4.4mol)、1,5-ペンタンジオールを150g(1.4mol)、1,6-ヘキサンジオールを350g(3.0mol)、触媒としてチタンテトラブトキシド0.09gとしたこと以外は、重合例1と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC2とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例3]
上述の重合例1と同じ装置を用い、エチレンカーボネートを387g(4.4mol)、1,5-ペンタンジオールを312g(3.0mol)、1,6-ヘキサンジオールを165g(1.4mol)、触媒としてチタンテトラブトキシド0.09gとしたこと以外は、重合例1と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC3とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例4]
単蒸留に切り替えた後の重合時間を8時間としたこと以外は、重合例1と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC4とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例5]
単蒸留に切り替えた後の重合時間を4時間としたこと以外は、重合例1と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC5とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例6]
上記重合例1と同じ装置を用い、エチレンカーボネートを423g(4.8mol)、1,4-ブタンジオールを216g(2.4mol)、1,6-ヘキサンジオールを284g(2.4mol)、触媒としてチタンテトラブトキシド0.09gとしたこと以外は、重合例1と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC6とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例7]
単蒸留に切り替えた後の重合時間を1時間としたこと以外は、重合例1と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC7とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例8]
単蒸留に切り替えた後の重合時間を1.5時間としたこと以外は、重合例1と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC8とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例9]
単蒸留に切り替えた後の重合時間を2時間としたこと以外は、重合例1と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC9とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例10]
単蒸留に切り替えた後の重合時間を1時間としたこと以外は、重合例6と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC10とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例11]
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた2Lのガラス製フラスコに、エチレンカーボネート352g(4.0mol)、1,6-ヘキサンジオール236g(2.0mol)、1,5-ペンタンジオール208g(2.0mol)、トリメチロールプロパン10.0g(0.057mol)、触媒としてチタンテトラブトキシド0.09gを仕込んだこと以外は、重合例1と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC11とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例12]
単蒸留に切り替えた後の重合時間を1.5時間としたこと以外は、重合例11と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC12とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例13]
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた2Lのガラス製フラスコに、エチレンカーボネート423g(4.8mol)、1,4-ブタンジオール144g(1.6mol)、1,5-ペンタンジオール167g(1.6mol)、1,6-ヘキサンジオール189g(1.6mol)、触媒としてチタンテトラブトキシド0.09gを仕込んだこと以外は、重合例1と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC13とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例14]
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた2Lのガラス製フラスコに、エチレンカーボネート423g(4.8mol)、1,5-ペンタンジオール229g(2.2mol)、1,6-ヘキサンジオール236g(2.0mol)、1,10-デカンジオール122g(0.7mol)、触媒としてチタンテトラブトキシド0.09gを仕込んだこと以外は、重合例1と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC14とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例15]
上述の重合例1と同じ装置を用い、エチレンカーボネートを423g(4.8mol)、3メチル-1,5-ペンタンジオールを284g(2.4mol)、1,6-ヘキサンジオールを284g(2.4mol)、触媒としてチタンテトラブトキシド0.09gとしたこと以外は、重合例1と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC15とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例16]
規則充填物を充填した精留塔と攪拌装置とを備えた2Lのガラス製フラスコに、エチレンカーボネート423g(4.8mol)、1,6-ヘキサンジオール567g(4.8mol)、触媒としてチタンテトラブトキシド0.09gを仕込んだこと以外は、重合例1と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC16とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例17]
単蒸留に切り替えた後の重合時間を3時間としたこと以外は、重合例1と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC17とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例18]
単蒸留に切り替えた後の重合時間を10時間としたこと以外は、重合例1と同様に重合を行った。得られたポリカーボネートポリオール(PC18とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例19]
撹拌装置を備えた1Lガラス製フラスコに上述の重合例1で得られたポリカーボネートポリオールPC1を300g、ポリオキシプロピレングリコール(三洋化成工業株式会社製、「ニューポールPE-61」(商品名)、数平均分子量:約2000)を100g仕込み、撹拌しながら加熱し、反応器内温度として約145℃で10時間反応させた、得られたポリカーボネートポリオール(PC19とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
[ポリカーボネートポリオールの重合例20]
撹拌装置を備えた1Lガラス製フラスコに上述の重合例6で得られたポリカーボネートポリオールPC6を280g、ポリオキシプロピレングリコール(三洋化成工業株式会社製、「ニューポールPE-61」(商品名)、数平均分子量:約2000)を120g仕込み、撹拌しながら加熱し、反応器内温度として約145℃で10時間反応させた、得られたポリカーボネートポリオール(PC20とも記載する)を分析した結果を表1に示した。
Figure 0007344970000011
[プレポリマーの合成例1]
窒素ガスでシールした500mLのセパラブルフラスコに、MDI 30g(0.12モル)を仕込み50℃に加温した。50℃に加温したメチルエチルケトン(MEK)を120g、触媒としてジブチル錫ジラウレート0.007gを加えたポリカーボネートポリオールPC1 120g(0.06モル)を、攪拌下、30分間かけて滴下した。50℃、攪拌下、2時間反応を行い両末端イソシアネートのプレポリマーを得た。得られたプレポリマー(PCP1とも記載する)を分析した結果を表2に示した。
[プレポリマーの合成例2~18]
使用するポリカーボネートポリオールの量、MDIの量、MEKの量を表2で示した量としたこと以外は、プレポリマー組成物の合成例1と同様にプレポリマーを合成した。得られたプレポリマー(それぞれ、PCP2~PCP18とも記載する)を分析した結果を表2に示した。
Figure 0007344970000012
[プレポリマーの合成例19]
窒素ガスでシールした500mLのセパラブルフラスコに、水添MDI 31.5g(0.12モル)を仕込み50℃に加温した。50℃に加温した、メチルエチルケトン(MEK)を120g、触媒としてジブチル錫ジラウレート0.028gを加えたポリカーボネートポリオールPC1 120g(0.06モル)を、攪拌下、30分かけて滴下した。50℃、攪拌下、2時間反応を行い両末端イソシアネートのプレポリマー組成物を得た。得られたプレポリマー(PCP19とも記載する)を分析した結果を表3に示した。
[プレポリマーの合成例20~35]
使用するポリカーボネートポリオールの量、水添MDIの量、MEKの量を表3で示した量としたこと以外は、プレポリマーの合成例19と同様にプレポリマー組成物を合成した。得られたプレポリマー(それぞれ、PCP20~PCP35とも記載する)を分析した結果を表3に示した。
Figure 0007344970000013
[実施例1]
予め40℃に加温した、ポリカーボネートポリオールPC1を40g、ポリカーボネートポリオールPC7を10g、80℃にて予め溶解したMDIを10g、メチルエチルケトン(MEK)を15g、触媒としてジブチル錫ジラウレート0.003gを、窒素シールした攪拌翼付き200mLセパラブルフラスコに仕込んだ。40℃にて5分間攪拌した後、アプリケーターを用い、ポリプロピレン樹脂シート(幅100mm、長さ1200mm、厚さ1mm)上に、幅80mm、長さ100mmm、厚み0.6mmで塗布し、表面温度60℃のホットプレート上で2時間、続いて100℃のオーブン中で12時間乾燥させた。さらに23℃、55%RHの恒温恒湿下で12時間以上静置しポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムを各種物性の評価に供した。評価結果を表4に示した。
[実施例2~16、参考例8、14
ポリカーボネートポリオールの種類、量を表4に記載の種類、量としたこと以外は、実施例1と同様にしてポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムの評価結果を表4に示した。
[比較例1~4]
ポリカーボネートポリオールの種類、量を表4に記載の種類、量としたこと以外は、実施例1と同様にしてポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムの評価結果を表4に示した。
[実施例17]
予め40℃に加温した、ポリカーボネートポリオールPC1を40g、ポリカーボネートポリオールPC7を10g、水添MDIを10.5g、メチルエチルケトン(MEK)を15g、触媒としてジブチル錫ジラウレート0.009gを、窒素シールした攪拌翼付き200mLセパラブルフラスコに仕込んだ。40℃にて5分間攪拌した後、アプリケーターを用い、ポリプロピレン樹脂シート(幅100mm、長さ1200mm、厚さ1mm)上に、幅80mm、長さ100mmm、厚み0.6mmで塗布し、表面温度60℃のホットプレート上で2時間、続いて110℃のオーブン中で12時間乾燥させた。さらに23℃、55%RHの恒温恒湿下で12時間以上静置しポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムを各種物性の評価に供した。評価結果を表5に示した。
[実施例18~31、参考例24
ポリカーボネートポリオールの種類、量を表5に記載の種類、量としたこと以外は、実施例17と同様にしてポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムの評価結果を表5に示した。
[比較例5~8]
ポリカーボネートポリオールの種類、量を表5に記載の種類、量としたこと以外は、実施例17と同様にしてポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムの評価結果を表5に示した。
[実施例32]
予め40℃に加温した、ポリカーボネートポリオールPC1を40g、ポリカーボネートポリオールPC7を10g、デュラネートTKA-100(旭化成株式会社製:ヘキサメチレンジイソシアネート系イソシアヌレート型硬化剤、NCO含量=21.8質量%、1分子中のイソシアネート基:3)7.7g、メチルエチルケトン(MEK)を15g、触媒としてジブチル錫ジラウレート0.009gを、窒素シールした攪拌翼付き200mLセパラブルフラスコに仕込んだ。40℃にて5分間攪拌した後、アプリケーターを用い、ポリプロピレン樹脂シート(幅100mm、長さ1200mm、厚さ1mm)上に、幅80mm、長さ100mmm、厚み0.6mmで塗布し、表面温度60℃のホットプレート上で2時間、続いて110℃のオーブン中で12時間乾燥させた。さらに23℃、55%RHの恒温恒湿下で12時間以上静置しポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムを各種物性の評価に供した。評価結果を表5に示した。
[実施例33]
予め50℃に加温した、プレポリマー組成物PCP1 80g及びポリカーボネートポリオールPC7 10gを、窒素シールした攪拌翼付き200mLセパラブルフラスコに仕込んだ。50℃にて5分間攪拌した後、アプリケーターを用い、ポリプロピレン樹脂シート(幅100mm、長さ1200mm、厚さ1mm)上に、幅80mm、長さ100mmm、厚み0.6mmで塗布し、表面温度60℃のホットプレート上で2時間、続いて100℃のオーブン中で12時間乾燥させた。さらに23℃、55%RHの恒温恒湿下で12時間以上静置しポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムを各種物性の評価に供した。評価結果を表6に示した。
[実施例34~50、参考例41、46
プレポリマー組成物及びポリカーボネートポリオールの種類、量を表6に記載の種類、量としたこと以外は、実施例33と同様にしてポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムの評価結果を表6に示した。
[比較例9~12]
プレポリマー組成物及びポリカーボネートポリオールの種類、量を表6に記載の種類、量としたこと以外は、実施例33と同様にしてポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムの評価結果を表6に示した。
[実施例51]
予め50℃に加温した、プレポリマー組成物PCP7 25g及びポリカーボネートポリオール1 46g、市販のポリエステルポリオール(DIC株式会社製、ポリライトOD-X2420;常温液状、水酸基価56mgKOH/g)PEs1 34gを、窒素シールした攪拌翼付き200mLセパラブルフラスコに仕込んだ。50℃にて5分間攪拌した後、アプリケーターを用い、ポリプロピレン樹脂シート(幅100mm、長さ1200mm、厚さ1mm)上に、幅80mm、長さ100mmm、厚み0.6mmで塗布し、表面温度60℃のホットプレート上で2時間、続いて100℃のオーブン中で12時間乾燥させた。さらに23℃、55%RHの恒温恒湿下で12時間以上静置しポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムを各種物性の評価に供した。評価結果を表6に示した。
[実施例52]
予め50℃に加温した、プレポリマー組成物PCP19 80.4g及びポリカーボネートポリオールPC7 10gを、窒素シールした攪拌翼付き200mLセパラブルフラスコに仕込んだ。50℃にて5分間攪拌した後、アプリケーターを用い、ポリプロピレン樹脂シート(幅100mm、長さ1200mm、厚さ1mm)上に、幅80mm、長さ100mmm、厚み0.6mmで塗布し、表面温度60℃のホットプレート上で2時間、続いて100℃のオーブン中で12時間乾燥させた。さらに23℃、55%RHの恒温恒湿下で12時間以上静置しポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムを各種物性の評価に供した。評価結果を表7に示した。
[実施例53~68、参考例60
プレポリマー組成物及びポリカーボネートポリオールの種類、量を表7に記載の種類、量としたこと以外は、実施例52と同様にしてポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムの評価結果を表7に示した。
[比較例17~20]
プレポリマー組成物及びポリカーボネートポリオールの種類、量を表7に記載の種類、量としたこと以外は、実施例52と同様にしてポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムの評価結果を表7に示した。
[実施例69]
図2に示した装置と同様の装置を使用し、絞模様を有する離型紙(リンテック株式会社製、R-8)を用い、実施例17と同様の組成比である組成物を、40℃の温度で、連続的にミキシングヘッドで混合し、離型紙上に連続的に流下し、塗布ロールにて厚み50μmに調整した。120℃の乾燥機を通過させ、表皮層となるウレタン層を形成した。
次いで、実施例1と同様の組成比である組成物を、40℃の温度で、連続的にミキシングヘッドで混合し、離型紙上に連続的に流下し、塗布ロールにて厚み250μmに調整した。120℃の乾燥機を通過させ、接着層となるウレタン層を形成した。
次いで、厚さ500μmの基布(ポリエステル繊維からなる不織布)と圧着ロールを用いて張り合わせ、巻取りロールを用いて巻取り、ポリウレタンの積層体からなる合成皮革を得た。得られた合成皮革を評価し、結果を表8に示した。
[実施例70~74]
表皮層となる硬化性組成物の種類、接着層となる硬化性組成物の種類を、表8に示した組成物としたこと以外は、実施例69と同様にしてポリウレタンの積層体からなる合成皮革を得た。得られた合成皮革を評価し、結果を表8に示した。
[比較例21~24]
表皮層となる硬化性組成物の種類、接着層となる硬化性組成物の種類を、表8に示した組成物としたこと以外は、実施例69と同様にしてポリウレタンの積層体からなる合成皮革を得た。得られた合成皮革を評価し、結果を表8に示した。
Figure 0007344970000018
[実施例2-1]
予め40℃に加温した、ポリカーボネートポリオールPC1を20g、ポリカーボネートポリオールPC7を10g、ポリエステルポリオールPEs1を20g用い窒素シールした攪拌翼付き200mLセパラブルフラスコに仕込んだ。80℃にて予め溶解したMDI 10gを添加し、40℃にて5分間攪拌した後、アプリケーターを用い、ガラス板(幅100mm、長さ1500mm、厚さ1mm)上に、幅80mm、長さ100mm、厚み0.6mmで塗布し、100℃のオーブン中で12時間乾燥させた。さらに23℃、55%RHの恒温恒湿下で12時間以上静置しポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムを各種物性の評価に供した。評価結果を表9に示した。
[実施例2-2~2-7]
ポリカーボネートポリオールの種類、量を表9に記載の種類、量としたこと以外は、実施例2-1と同様にしてポリウレタンフィルムを得た。得られたポリウレタンフィルムの評価結果を表9に示した。また実施例2-2及び2-4ではデュラネートD101(旭化成株式会社製:2官能イソシアネート硬化剤、NCO含量=19.7質量%、1分子中のイソシアネート基:2)を用い、実施例2-3及び2-5では下記ポリイソシアネートA-1を用いた。
[合成例2-1]ポリイソシアネートA-1の合成
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管及び滴下ロートを取り付けた4ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、HDI:1000gと2-エチルヘキサノール:78gとを仕込み、撹拌下130℃で1時間ウレタン化反応を行った。アロファネート化触媒として、2-エチルヘキサン酸ジルコニルの20%ミネラルスピリット溶液:0.35gを加えた。60分後、反応液の屈折率の上昇が0.0055となった時点で、ピロリン酸の固形分39%エタノール溶液(太平化学産業製、商品名「リン酸(105%)」):0.47gを加え、反応を停止した。次いで、合成例1と同様の方法で未反応のHDIを除去し、ポリイソシアネートA-1を得た。得られたポリイソシアネートA-1は、NCO含有率17.4%、平均官能基数2であった。
Figure 0007344970000019
本発明の硬化性組成物は、柔軟性、耐薬品性、低温特性、耐熱性、触感の物性バランスに優れ、且つ使用する溶剤の少ない、環境対応型の合成皮革に使用することができる。
2019年9月4日に出願された日本国特許出願2019-161308号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
また、明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
1 離型紙
2 表皮層
3 接着層
4 基材(不織布)
5 ミキシングヘッド(表皮層)
6 ミキシングヘッド(接着層)
7 シート構造体(乾式合成皮革製品)
8 塗布ロール
9 圧着ロール
10 巻取りロール
11 乾燥機

Claims (11)

  1. 成分(a):水酸基価40~75mgKOH/gのポリカーボネートポリオール;
    成分(b):水酸基価130~280mgKOH/gのポリカーボネートポリオール;及び、
    成分(c):1分子当たりの平均官能基数2~6のポリイソシアネート;
    を含み、
    前記成分(a)のポリカーボネートポリオールが2種以上のアルキレンジオールに由来する単位を含む硬化性組成物
  2. 成分(d):成分(a):水酸基価40~75mgKOH/gのポリカーボネートポリオールに由来する単位と、成分(c):1分子当たりの平均官能基数2~6のポリイソシアネートに由来する単位とを含む、イソシアネート末端プレポリマー;及び、
    成分(b):水酸基価130~280mgKOH/gのポリカーボネートポリオール;を含み、
    前記成分(a)のポリカーボネートポリオールに由来する単位が2種以上のアルキレンジオールに由来する単位を含む、硬化性組成物。
  3. 前記イソシアネート末端プレポリマー合成時の前記成分(a)の水酸基と前記成分(c)のイソシアネート基との当量比[イソシアネート当量]/[水酸基当量]が1.5~3.0である請求項2に記載の硬化性組成物。
  4. 成分(e):成分(b):水酸基価130~280mgKOH/gのポリカーボネートポリオールに由来する単位と、成分(c):1分子当たりの平均官能基数2~6のポリイソシアネートに由来する単位とを含む、イソシアネート末端プレポリマー;及び、
    成分(a):水酸基価40~75mgKOH/gのポリカーボネートポリオール;
    を含み、
    前記成分(a)のポリカーボネートポリオールが2種以上のアルキレンジオールに由来する単位を含む、硬化性組成物。
  5. 前記イソシアネート末端プレポリマー合成時の前記成分(b)の水酸基と前記成分(c)のイソシアネート基との当量比[イソシアネート当量]/[水酸基当量]が1.5~3.0である請求項4に記載の硬化性組成物。
  6. 前記ポリカーボネートポリオールが、下記式(1)で表される繰り返し単位と、末端水酸基と、を有する、
    請求項1~5のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
    Figure 0007344970000020
    (式(1)中、R1は、炭素数2~15の二価の脂肪族又は脂環族炭化水素である。)
  7. 前記ポリカーボネートポリオールが下記式(A)で表される構造を含む請求項1~請求項6のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
    Figure 0007344970000021
    (式(A)中、R11は、炭素数2以上20以下の2価の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素基、又は、芳香族炭化水素基である。複数あるR11は互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。n11は1以上の整数である。)
  8. 前記式(1)で表される繰り返し単位の内50モル%以上が、下記式(2)、式(3)、及び式(4)から選ばれる少なくとも2種の繰り返し単位を含む、
    請求項6に記載の硬化性組成物。
    Figure 0007344970000022
    Figure 0007344970000023
    Figure 0007344970000024
  9. 前記硬化性組成物全量に対し40質量%以下の不活性有機溶剤を含む、
    請求項1~8のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
  10. 前記硬化性組成物全量に対し50質量%以下のポリエステルポリオールを含む、
    請求項1~9のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
  11. 請求項1~10のいずれか一項に記載の硬化性組成物から作製された、合成皮革。
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