JPWO2018181319A1 - シート状物 - Google Patents

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Abstract

本発明は、環境負荷の低い植物由来原料を適用したシート状物を提供する。さらに好適には均一で優美な立毛を有するシート状物および高強力で形態安定性に優れており、かつ軽量で柔軟性に富んだシート状物を提供する。本発明のシート状物は、本願所定量の1,2−プロパンジオール由来の成分を含有するポリエステル極細繊維からなる不織布と、本願所定の構成単量体を含むポリウレタン弾性体樹脂からなることを特徴とするシート状物である。また本発明のシート状物は、極細繊維を主体とする不織布と織編物が積層一体化されたシート基体と弾性体樹脂からなるシート状物であって、前記織編物がポリエステルを主成分として含む繊維で構成されており、さらに前記ポリエステル中に1,2−プロパンジオール由来の成分が1〜500ppm含有されていることを特徴とするシート状物である。

Description

本発明はシート状物、特に好適には立毛を有するシート状物に関するものである。
繊維からなる基材に弾性体樹脂を含浸したシート状物の表面に立毛を有することで、スエードやヌバックライクの表面感を有するシート状物は広く知られている。目的とするシート状物の特性は、繊維からなる基材と弾性体樹脂の組み合わせにより任意に幅広く設計ができる。繊維としては、ポリエステル繊維が、機械的強度と化学的安定性、さらに安価であることから広く用いられている。また、弾性体樹脂としては、ポリウレタン樹脂が、ジオール種の組み合わせ等で耐久性や風合いをコントロールできることから広く用いられている。
一般的に、ポリエステル、中でもポリエチレンテレフタレートは、テレフタル酸またはそのエステル形成性誘導体とエチレングリコールから製造され、同様にポリウレタン樹脂は、種々のポリマージオールとイソシアネートから製造されるが、これらの原料はいずれも通常は化石資源から得られる。化石資源である石油は、化学工業の重要な原料であるが、将来的には枯渇の懸念がある。さらに製造工程および焼却廃棄時に大量の二酸化炭素を排出することから、地球規模での温暖化など一連の問題を招いている。このような状況の中、再生原材料や環境負荷の低い材料に大きな注目が集まっている。
バイオマス資源は、植物が光合成により水と二酸化炭素を原料にして転化してなるものであり、でんぷん、炭水化物、セルロースおよびリグニンなどがある。バイオマス資源は、生産過程の中で二酸化炭素を原料として用いているため、バイオマス資源を用いた材料は、使用後焼却処理して二酸化炭素と水に分解されたとしても、新たに二酸化炭素を排出することにはならず、場合によっては再び植物に取り込まれることになるため、再生可能資源であると言える。よって、これらバイオマス資源を石油資源の代替として使用することができれば、化石資源の減少が抑制され、二酸化炭素の排出量も抑制されることになる。
このような背景から、ポリエステル繊維やポリウレタン樹脂を、再生可能なバイオマス資源から合成する試みが種々検討されている。例えば、植物由来のエチレングリコールを原料としたポリエチレンテレフタレート(PET)や、植物由来のポリマージオールを原料としたポリカーボネート系ポリウレタンが挙げられる。
一方で、前記したシート状物の品位、耐久性および風合いを高める検討も盛んに行われている。例えば、植物由来のエチレングリコールを用いて、ポリエステルの耐熱性を高めることにより、繊維の摩耗特性を高める方法が提案されている(特許文献1参照。)。
また、特許文献2、3では炭素数の異なるポリカーボネートジオールを組み合わせて、低温特性と柔軟な風合いを両立させる方法が提案されている(特許文献2および特許文献3参照。)。
さらに、シート状物がカーシートや椅子などの表皮材に使用される場合には、長期の繰り返し使用により表皮材に歪みが生じてしまうことがあるため、不織布内部もしくは不織布の片側に織編物を絡合一体化させることにより、高強力で低伸度かつ柔軟性に富んだシート状物とする方法が提案されている(特許文献4参照。)。
よりシート状物の機械的特性を高める方法として、織編物を高強力ポリビニルアルコール系合成繊維(高強力ビニロン繊維)や全芳香族性ポリアミド繊維(アラミド繊維)などに代表される高強力繊維で構成し、この織編物を不織布と絡合一体化してなる人工皮革基体が提案されている(特許文献5参照。)。
国際公開2014/034780号パンフレット 特開2016−27119号公報 特開2016−27114号公報 特開昭62−78281号公報 特開2005−240197号公報
特許文献1では、均一で優美な立毛品位を有する立毛調シート状物の検討は十分なものではなかった。また特許文献2及び3では、柔軟性には未だ課題があり、立毛を有するシート状物における検討も不十分であった。さらに、特許文献4では、織編物と不織布をニードルパンチにより絡合一体化させる場合に、ニードルによって織編物が損傷を受けるため、織編物が本来持つ機械的特性を十分に活用できていなかった。また、このような損傷を見込んで織編物を増密して強度を補おうとすると、今度は織編物の剛性が増して、柔軟な人工皮革を得る目的において、不利となることがあるという課題があった。特許文献5では、ニードルによる損傷は減るものの、織編物を増密した場合と同様に、織編物の剛性が高く、得られた人工皮革基体は柔軟性に乏しいという課題があった。
そこで本発明の目的は、上記の従来技術の背景に鑑み、環境負荷の低い植物由来成分を含むシート状物を提供することにある。より詳細には、植物由来成分を含む繊維および弾性体樹脂を用いても、均一で優美な立毛を有する立毛調シート状物を提供することにある。さらに、植物由来成分を含む繊維からなる織編物を用いて、高強力で形態安定性に優れており、かつ軽量で柔軟性に富んだシート状物を提供することにある。
本発明は、前記の課題を解決せんとするものであって、本発明のシート状物は、平均単繊維直径が0.3〜7μmの極細繊維からなる不織布と弾性体樹脂からなるシート状物であって、前記の極細繊維を構成するポリマーが、ジカルボン酸および/またはそのエステル形成性誘導体とジオールから得られるポリエステルであり、前記のポリエステル中に1,2−プロパンジオール由来の成分が1〜500ppm含有されており、前記の弾性体樹脂が、炭素数が3〜5のアルカンジオール(a1)に由来する構造単位と炭素数8〜20のアルカンジオール(a2)に由来する構造単位を含み、かつ前記のアルカンジオール(a1)と前記のアルカンジオール(a2)の合計モル数に対する前記のアルカンジオール(a2)のモル比率が、50〜95モル%である共重合ポリカーボネートジオール(A1)、有機ジイソシアネート(B)および鎖伸長剤(C)を必須構成単量体とするポリウレタン樹脂(D)であることを特徴とするシート状物である。
本発明のシート状物の好ましい態様によれば、前記のシート状物の表面に立毛を有し、前記の弾性体樹脂が前記の不織布の内部空間に存在していることである。
本発明のシート状物の好ましい態様によれば、前記のポリウレタン樹脂(D)が、さらに炭素数4〜6のアルカンジオール(a3)に由来する構造単位からなるポリカーボネートジオール(A2)を必須構成単量体として含有することである。
本発明のシート状物の好ましい態様によれば、前記の弾性体樹脂が多孔構造を有しており、前記の多孔構造の全孔に占める孔径0.1〜20μmの微細孔の割合が60%以上であることである。
また本発明は、極細繊維を主体とする不織布と織編物が積層一体化されたシート基体と弾性体樹脂からなるシート状物であって、前記織編物がポリエステルを主成分として含む繊維で構成されており、さらに前記ポリエステル中に1,2−プロパンジオール由来の成分が1〜500ppm含有されていることを特徴とするシート状物である。
本発明のシート状物の好ましい態様によれば、前記の織編物を構成する糸条の単繊維直径が、0.3〜50μmであることである。
本発明によれば、極細繊維および弾性体樹脂に植物由来成分を用いることができるため、環境配慮型素材であるだけではなく、ポリマーの耐熱性が改善され、繊維の耐摩耗性が向上することと、弾性体樹脂中のアルカンジオールが特定の組成であるため、立毛加工時の弾性体樹脂の研削性が向上することで、均一で優美な立毛を有する立毛調シート状物が得られる。また、ポリマーの耐熱性が改善され、繊維の耐摩耗性が向上し、シート状物中の織編物の損傷が少なくなることで、織編物の損傷を見越した織編物の増密が不要であり、軽量で柔軟性に富み、高強力で形態安定性に優れたシート状物を得ることができる。
本発明のシート状物は、平均単繊維直径が0.3〜7μmの極細繊維からなる不織布と弾性体樹脂からなるシート状物であって、前記の極細繊維を構成するポリマーが、ジカルボン酸および/またはそのエステル形成性誘導体とジオールから得られるポリエステルであり、前記のポリエステル中に1,2−プロパンジオール由来の成分が1〜500ppm含有されており、前記の弾性体樹脂が、炭素数が3〜5のアルカンジオール(a1)に由来する構造単位と炭素数8〜20のアルカンジオール(a2)に由来する構造単位を含み、かつ、前記のアルカンジオール(a1)と前記のアルカンジオール(a2)の合計モル数に対する前記のアルカンジオール(a2)のモル比率が、50〜95モル%である共重合ポリカーボネートジオール(A1)、有機ジイソシアネート(B)および鎖伸長剤(C)を必須構成単量体とするポリウレタン樹脂(D)であるシート状物である。
本発明のシート状物は、平均単繊維直径が0.3〜7μmの極細繊維からなる不織布と弾性樹脂からなるシート状物である。
不織布を構成する極細繊維としては、ジカルボン酸および/またはそのエステル形成性誘導体(以下、ジカルボン酸成分ともいう)とジオールから得られるポリエステル、すなわちポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、およびポリトリメチレンテレフタレートなどを用いることができる。また、不織布には、異なる素材の極細繊維が混合されていることが許容される。
本発明で用いられるポリエステルは、ジカルボン酸成分とジオールから得られ、前記のポリエステル中に含まれる1,2−プロパンジオール由来の成分の含有量は1〜500ppmの範囲であり、好ましくは10〜400ppmの範囲である。得られるポリエステル中の1,2−プロパンジオール由来の成分の含有量は500ppmより多くなるとポリエステルの耐熱性が低下し、また、含有量が1ppm未満になると耐熱性改善効果が発現しない。
ここでいう1,2−プロパンジオール由来の成分とは、ポリエステルを分解して分析した際に検出される1,2−プロパンジオールの総量であって、ポリマー鎖中に共重合されている1,2−プロパンジオール由来構造からなる1,2−プロパンジオールとポリマー間に混在している1,2−プロパンジオールの総量を表す。すなわち、この1,2−プロパンジオールは、ポリエステル主鎖中に一部共重合されていてもよく、共重合されずに単体として含有されているものも含まれる。
本発明で用いられるジカルボン酸および/またはそのエステル形成性誘導体としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸(例えば、2,6−ナフタレンジカルボン酸)、ジフェニルジカルボン酸(例えば、ジフェニル−4,4’−ジカルボン酸)、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸およびドデカン二酸などの脂肪族カルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、5−スルホイソフタル酸塩(5−スルホイソフタル酸リチウム塩、5−スルホイソフタル酸カリウム塩、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩など)などの芳香族ジカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体などが挙げられる。本発明でいうエステル形成性誘導体とは、これらジカルボン酸の低級アルキルエステル、酸無水物およびアシル塩化物などを意味し、例えば、メチルエステル、エチルエステルおよびヒドロキシエチルエステルなどが好ましく用いられる。本発明で用いられるジカルボン酸および/またはそのエステル形成性誘導体としてより好ましい態様は、テレフタル酸および/またはそのジメチルエステルである。
また、テレフタル酸および/またはそのジメチルエステルは、植物由来のものも用いることができる。植物由来のテレフタル酸を得る方法としては、例えば、ユーカリ属の植物から得られるシネオールからp−シメンを合成し(日本化学会誌、(2)、P217−219;1986参照)、その後p−メチル安息香酸を経て(Organic Syntheses,27;1947)、テレフタル酸を得る方法が挙げられる。さらに別の方法として、フランジカルボン酸とエチレンからディールスアルダー反応によってテレフタル酸を得る方法が挙げられる(WO2009−064515号参照。)。このようにして得られた植物由来テレフタル酸は、さらにエステル形成性誘導体に変換されることが許容される。
本発明で用いられるジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、分子量が500〜20000のポリオキシアルキレングリコール(ポリエチレングリコールなど)、ビスフェノールA−エチレンオキサイド付加物のようなジオール成分などが挙げられ、中でもエチレングリコールが好ましく用いられる。さらに、エチレングリコールとしては、植物由来のエチレングリコールには1,2−プロパンジオールが含まれていることが多いため、精製により含有量を調整した植物由来のエチレングリコールを用いることがより好ましい態様である。
植物由来のエチレングリコールを得る方法としては、例えば、とうもろこし、さとうきび、小麦および農作物の茎などから得る方法が挙げられる。これらは、まずでんぷんに転化され、でんぷんは水と酵素でグルコースに転化され、続いて水素添加反応にてソルビトールに転化され、ソルビトールは引続き一定の温度と圧力で触媒存在下に、水素添加反応によって各種のグリコールの混合物となり、これを精製してエチレングルコールを得る方法がある。
植物由来成分の比率は、ASTM D6866に規定されているバイオベース濃度試験規格により、放射性炭素(C14)濃度分析を行うことで植物由来炭素と化石燃料由来炭素の比率を求め、算出することで理論値として求められる。
本発明では、得られるポリエステルの植物由来比率が10質量%以上であることが好ましく、より好ましくは15質量%以上であり、この植物由来比率は大きいことが好ましい態様である。
本発明で用いられるポリエステルとしては、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸および/またはそのジメチルエステルを用い、ジオール成分としてエチレングリコールを用いて得られるポリエチレンテレフタレートが好ましく、主としてエチレンテレフタレート単位を含むポリエステル共重合体であると、耐熱性の改善効果がより顕著となる。
本発明で用いられるポリエステルの共重合成分としては、下記の成分から誘導される構造単位を含有させることかできる。例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸およびドデカン二酸などの脂肪族カルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸およびイソフタル酸、5−スルホイソフタル酸塩(5−スルホイソフタル酸リチウム塩、5−スルホイソフタル酸カリウム塩、および5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩など)などの芳香族ジカルボン酸から誘導される構造単位を含有させることができる。また、ジオール成分としては、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、分子量が500〜20000のポリオキシアルキレングリコール(ポリエチレングリコールなど)、ジエチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、およびビスフェノールA−エチレンオキサイド付加物のようなジオール成分が挙げられる。
中でも、5−スルホイソフタル酸リチウム塩、5−スルホイソフタル酸カリウム塩、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩のような5−スルホイソフタル酸塩およびそのエステル形成性誘導体や、分子量が500〜20000のポリオキシアルキレングリコールが好ましく用いられる。ポリオキシアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコールが好ましく、分子量が500〜10000のポリエチレングリコールが特に好ましい。
5−スルホイソフタル酸塩は、ポリエステルを構成する全ジカルボン酸成分を基準として0.1〜10モル%共重合されていることが好ましく、分子量が500〜20000のポリオキシアルキレングリコールは、得られるポリエステルの質量を基準として0.1〜10.0質量%共重合されていることが好ましい。
これら共重合成分は単独でもよいが、2種類以上を組み合わせて共重合されているときには、耐熱性の改善効果がより顕著となる。
前記共重合成分が含まれるポリエステルは、例えば、海島型複合繊維の海成分(溶出成分)としても好適に用いられる。極細繊維を形成する島成分におけるのと同様に、1,2−プロパンジオール由来の成分が含まれることで、結晶性の阻害効果等により、通常のポリエステル対比溶解性が向上することから、より好適に用いることができる。
本発明で用いられるポリエステルからなる極細繊維を構成するポリエステル系ポリマーには、粒子、難燃剤および帯電防止剤等の添加剤を含有させることができる。
本発明で用いられる極細繊維の断面形状としては、丸断面でもよいが、楕円、扁平、三角などの多角形、扇形および十字型などの異形断面のものを採用することができる。
本発明において、不織布を構成する極細繊維の平均単繊維直径は、本発明のシート状物の柔軟性や立毛品位の観点から7μm以下であることが重要である。好ましくは6μm以下であり、さらに好ましくは5μm以下である。一方、染色後の発色性やバフィングによる立毛処理時の束状繊維の分散性、さばけ易さの観点からは、極細繊維の平均単繊維直径は0.3μm以上であることが重要である。好ましくは0.7μm以上、さらに好ましくは1μm以上である。
ここでいう平均単繊維直径は、得られたシート状物を厚み方向に切断した断面3個を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察し、断面1個につき任意の50本の極細繊維の繊維径を測定して、合計150本の繊維径の平均値を算出して求められるものである。
不織布の形態としては、極細繊維の単繊維それぞれが絡合してなる不織布や極細繊維の繊維束が絡合してなる不織布を用いることができるが、極細繊維の繊維束が絡合してなる不織布が、シート状物の強度や風合いの観点から好ましく用いられる。柔軟性や風合いの観点から、特に好ましくは、繊維束の内部の極細繊維間に適度な空隙を有する不織布が好ましく用いられる。このように、極細繊維の繊維束が絡合してなる不織布は、例えば、極細繊維発現型繊維をあらかじめ絡合した後に極細繊維を発現させることによって得ることができる。また、繊維束の内部の極細繊維間に適度な空隙を有するものは、例えば、海成分を除去することによって島成分の間、すなわち繊維束の内部の極細繊維間に適度な空隙を与えることができる海島型複合繊維を用いることによって得ることができる。
不織布としては、短繊維不織布および長繊維不織布のいずれでもよいが、風合いや品位の点では短繊維不織布が好ましく用いられる。
短繊維不織布における短繊維の繊維長は、25〜90mmの範囲であることが好ましい態様である。繊維長を25mm以上とすることにより、絡合により耐摩耗性に優れたシート状物を得ることができる。また、繊維長を90mm以下とすることにより、より風合いや品位に優れたシート状物を得ることができる。繊維長は、より好ましくは35〜80mmであり、特に好ましくは40〜70mmである。
極細繊維あるいはその繊維束が不織布を構成する場合、その内部に強度を向上させるなどの目的で、織物や編物(織編物)を挿入し、または積層し、または裏張りすることができる。高強力で形態安定性に優れ、かつ柔軟性に優れたシート状物とするためには、極細繊維を主体とする不織布と織編物が絡合一体化していることが重要である。
本発明のシート状物に含まれる織編物は、その織編物を構成する繊維のニードルパンチによる損傷を防ぐために、織編物の糸条を強撚糸とすることが好ましい態様である。
前記強撚糸の撚数は、1000T/m〜4500T/mであることが好ましい範囲である。撚数を好ましくは1000T/m以上、より好ましくは1500T/m以上とすることにより、ニードルパンチにおいて、織編物を構成する糸条が一体性の棒状の構造を維持する力が強く、糸条を構成する単繊維がニードルのバーブにひっかかることがなく、製品の物理特性の低下や単繊維の製品表面への露出が少なくなる。また、撚数を好ましくは4500T/m以下、より好ましくは4000T/m以下とすることにより、単繊維切れを抑えるだけでなく、織編物を構成する糸条(強撚糸)が硬くなりすぎず、柔軟な風合いが得られる。
また、織編物を構成する糸条の単繊維直径は、0.3μm〜50μmの範囲であることが好ましい。単繊維直径を好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上とすることにより、ニードルパンチにおいて、織編物を構成する糸条の切断が抑えられるため、シート状物としての製品の形態安定性が向上するとともに、織編物の損傷を見越した増密が不要であり、得られるシート状物は軽量で柔軟性に富んだものとなる。また、単繊維直径を好ましくは40μm以下、より好ましくは20μm以下とすることにより、柔軟性に優れたシート状物が得られる。
本発明で用いられる織編物は、織物または編物の総称で、織物としては、例えば、平織、綾織および朱子織等が挙げられ、また編物としては、例えば、丸編、トリコットおよびラッセル等、これらの変形組織などが挙げられる。具体的には、生産性が高いこと等から、単純な丸編みが好適であるが、シートの平滑性、極細繊維発生型繊維との絡合しやすさおよび製造コストの点からは、平織組織の織物が好ましく用いられる。
織編物の厚みは、好ましくは0.10mm〜0.40mmであり、より好ましくは0.15mm〜0.30mmである。織編物の厚みを0.10mm以上にすることにより、シート状物により優れた形態安定性を付与することが可能となる。また、厚みを0.40mm以下にすることにより、シート状物内の織編物の凹凸による立毛繊維密度ムラを抑制することができ、より優れた表面品位を維持することが可能となる。
本発明で織物を用いる場合、織物の織密度は、シート状物内において、タテ糸とヨコ糸の両方が40本/2.54cm(インチ)〜200本/2.54cm(インチ)になるように調整することが好ましい。シート状物内の織物の織密度が40本/2.54cm(インチ)以上にすることにより、形態安定性に優れたシート状物を得ることができる。一方、シート状物内の織編物の織編密度を200本/2.54cm(インチ)以下とすることにより、シート状物の風合いを柔軟にすることができる。
織編物を構成する糸条としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレートおよびポリ乳酸などのポリエステルや、6−ナイロンや66−ナイロンなどのポリアミド等の合成繊維、セルロース系ポリマー等の再生繊維、および綿や麻等の天然繊維などを用いることができる。中でもポリエステルを用いることが好ましい。
織編物に好ましく用いられるポリエステルは、ジカルボン酸および/またはそのエステル形成性誘導体とジオールから得られ、前記のポリエステル中に含まれる1,2−プロパンジオール由来の成分の含有量は1〜500ppmの範囲であり、好ましくは10〜400ppmの範囲である。得られるポリエステル中の1,2−プロパンジオール由来の成分の含有量は500ppmより多くなると、ポリエステルの耐熱性が低下し、また、含有量が1ppm未満になると、耐熱性改善効果が発現しない。1,2−プロパンジオール由来の成分を上記の範囲で含有するポリエステルは、溶融成型時の耐熱性に優れているため、前記のポリエステルから得られる合成繊維で作製された織編物は、引張強力や摩耗特性に優れている。すなわち、不織布と絡合一体化する織編物として用いる場合、極細繊維または極細繊維発生型繊維からなる不織布と絡合一体化させる際の、ニードルパンチによる織編物を構成する繊維の損傷を抑制することができ、織編物の損傷を見越した増密が不要となり、得られるシート状物は、形態安定性に優れており軽量で柔軟性に富んだものとなる。
ここでいう1,2−プロパンジオール由来の成分とは、ポリエステルを分解して分析した際に検出される1,2−プロパンジオールの総量であって、ポリマー鎖中に共重合されている1,2−プロパンジオール由来構造からなる1,2−プロパンジオールとポリマー間に混在している1,2−プロパンジオールの総量を表す。すなわち、この1,2−プロパンジオールは、ポリエステル主鎖中に一部共重合されていてもよく、共重合されずに単体として含有されているものも含まれる。
前記ポリエステルに用いられるジカルボン酸および/またはそのエステル形成性誘導体としては、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ジフェニル−4,4’−ジカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体などが挙げられる。本発明でいうエステル形成性誘導体とは、これらジカルボン酸の低級アルキルエステル、酸無水物およびアシル塩化物などであり、具体的にメチルエステル、エチルエステルおよびヒドロキシエチルエステルなどが好ましく用いられる。本発明で用いられるジカルボン酸および/またはそのエステル形成性誘導体としてより好ましい態様は、テレフタル酸および/またはそのジメチルエステルである。
また、テレフタル酸および/またはそのジメチルエステルは、植物由来のものも用いることができる。植物由来のテレフタル酸を得る方法としては、例えば、ユーカリ属の植物から得られるシネオールからp−シメンを合成し(日本化学会誌、(2)、P217−219;1986参照)、その後p−メチル安息香酸を経て(Organic Syntheses,27;1947)、テレフタル酸を得る方法が挙げられる。さらに別の方法として、フランジカルボン酸とエチレンからディールスアルダー反応によってテレフタル酸を得る方法が挙げられる(WO2009−064515号参照。)。このようにして得られた植物由来テレフタル酸は、さらにエステル形成性誘導体に変換されることが許容される。
またジオールは、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられ、中でもエチレングリコールが好ましく用いられる。さらに、エチレングリコールとしては、植物由来のエチレングリコールには1,2−プロパンジオールが含まれていることが多いため、精製により含有量を調整した植物由来のエチレングリコールを用いることがより好ましい態様である。
植物由来のエチレングリコールを得る方法としては、例えば、とうもろこし、さとうきび、小麦および農作物の茎などから得る方法が挙げられる。これらは、まずでんぷんに転化され、でんぷんは水と酵素でグルコースに転化され、続いて水素添加反応にてソルビトールに転化され、ソルビトールは引続き一定の温度と圧力で触媒存在下に、水素添加反応によって各種のグリコールの混合物となり、これを精製してエチレングルコールを得る方法がある。
植物由来成分の比率は、ASTM D6866に規定されているバイオベース濃度試験規格により、放射性炭素(C14)濃度分析を行うことで植物由来炭素と化石燃料由来炭素の比率を求め、算出することで理論値として求められる。
本発明では、得られるポリエステルの植物由来比率が10質量%以上であることが好ましく、より好ましくは15質量%以上であり、この植物由来比率は大きいことが好ましい態様である。
織編物で用いられるポリエステルとしては、ジカルボン酸および/またはそのエステル形成性誘導体成分としてテレフタル酸および/またはそのジメチルエステルを用い、ジオール成分としてエチレングリコールを用いて得られるポリエチレンテレフタレートが好ましく、主としてエチレンテレフタレート単位を含むポリエステル共重合体であると、耐熱性の改善効果がより顕著となる。
織編物で用いられるポリエステルの共重合成分としては、下記の成分から誘導される構造単位を含有させることかできる。例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸およびドデカン二酸などの脂肪族カルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸およびイソフタル酸、5−スルホイソフタル酸塩(5−スルホイソフタル酸リチウム塩、5−スルホイソフタル酸カリウム塩、および5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩など)などの芳香族ジカルボン酸から誘導される構造単位を含有させることができる。また、ジオール成分としては、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、分子量が500〜20000のポリオキシアルキレングリコール(ポリエチレングリコールなど)、ジエチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、およびビスフェノールA−エチレンオキサイド付加物のようなジオール成分が挙げられる。
本発明で用いられるポリエステルからなるポリエステル系ポリマーには、粒子、難燃剤および帯電防止剤等の添加剤を含有させることができる。
本発明における弾性体樹脂は、ポリウレタン樹脂(D)である。ポリウレタン樹脂(D)は、共重合ポリカーボネートジオール(A1)、有機ジイソシアネート(B)および鎖伸長剤(C)を必須構成単量体とする。
共重合ポリカーボネートジオール(A1)は、炭素数が3〜5のアルカンジオール(a1)に由来する構造単位と炭素数8〜20のアルカンジオール(a2)に由来する構造単位を含み、かつアルカンジオール(a1)とアルカンジオール(a2)の合計モル数に対するアルカンジオール(a2)のモル比率が50〜95モル%である共重合ポリカーボネートジオールである。
アルカンジオール(a1)とアルカンジオール(a2)の合計モル数に対するアルカンジオール(a2)のモル比率は50〜95モル%であり、好ましくは55〜90モル%であり、さらに好ましくは60〜85モル%である。アルカンジオール(a2)のモル比率が95モル%より大きくなると、ポリウレタン樹脂の結晶性は高くなりすぎ、シート状物の風合いは悪くなる。また、アルカンジオール(a2)のモル比率が50モル%より小さくなると、ポリウレタン樹脂の結晶性は失われ、シート状物の耐摩耗性は低下する。
アルカンジオール(a1)およびアルカンジオール(a2)は、1種類であっても複数種でも用いられる。また、アルカンジオール(a1)およびアルカンジオール(a2)としては、直鎖アルカンジオールおよび分岐鎖アルカンジオールのいずれも用いられるが、耐薬品性、低温特性および耐久性の観点から、直鎖アルカンジオールが好ましく用いられる。
アルカンジオール(a1)およびアルカンジオール(a2)が分岐鎖アルカンジオールである場合、耐薬品性、低温特性および耐久性の観点から、炭素鎖の分岐点の数は2以下であることが好ましく、より好ましくは1である。分岐鎖がある場合、分岐鎖の炭素数は小さい方が耐薬品性、低温特性および耐熱性が良好であり、炭素数は2以下であることが好ましく、より好ましくは1である。
アルカンジオール(a1)の炭素数は3〜5であり、炭素数が2以下の場合は取り扱いが容易ではない。炭素数が6以上の場合は耐久性や機械強度を損なう。アルカンジオール(a1)の炭素数は、入手の容易さから3または4であることが好ましい。
アルカンジオール(a1)としては、例えば、1,3−プロパンジオール、1,2−プロパンジオール、2−メチル−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、2−メチル−1,4−ブタンジオール、および1,5−ペンタンジオール等が挙げられる。好ましくは、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオールおよび1,5−ペンタンジオールであり、さらに好ましくは、1,4−ブタンジオールである。
アルカンジオール(a2)の炭素数は8〜20であり、炭素数が7以下の場合は、共重合ポリカーボネートジオール(A1)の結晶性は高くなることにより、シート状物の風合いは硬くなる。炭素数が21以上の場合は、共重合ポリカーボネートジオール(A1)の結晶性は低くなりすぎ、シート状物の耐久性や耐摩耗性を損なう。
アルカンジオール(a2)の炭素数は、入手の容易さから、8、10および12であることが好ましい。アルカンジオール(a2)としては、5−メチル−2,4−ヘプタンジオール、2−メチル−1,7―ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−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、1,11−ウンデカンジオール、および1,12−ドデカンジオール等が挙げられる。好ましくは、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、1,11−ウンデカンジオールおよび1,12−ドデカンジオールであり、さらに好ましくは1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールおよび1,12−ドデカンジオールであり、特に好ましくは1,10−デカンジオールである。
アルカンジオール(a1)およびアルカンジオール(a2)は、環境負荷低減の観点から、植物由来であることが好ましい。植物由来のアルカンジオール(a1)としては、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオールおよび1,5−プロパンジオール等が挙げられる。また、植物由来のアルカンジオール(a2)としては、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、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および1,18−オクタデカンジオール等が挙げられる。
植物由来のアルカンジオール(a1),アルカンジオール(a2)としては、次の製造方法で製造されるものがすべて含まれる。例えば、1,4−ブタンジオールの場合、発酵法により得られたコハク酸、コハク酸無水物、コハク酸エステル、マレイン酸、マレイン酸無水物、マレイン酸エステル、テトラヒドロフランおよびγ−ブチロラクトン等から、化学合成により1,4−ブタンジオールを製造することができ、また発酵法で直接1,4−ブタンジオールを製造することができ、発酵法により得られた1,3−ブタジエンから1,4−ブタンジオールを製造することもできる。これらの方法の中でも、発酵法で直接1,4−ブタンジオールを製造する方法とコハク酸を還元触媒により水添して1,4−ブタンジオールを得る方法が、効率的であり好ましく用いられる。
また、1,3−プロパンジオールの場合、グリセロールやグルコース、その他糖類から、発酵法により3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを生成した後、さらに1,3−プロパンジオールに転化することにより、またグルコースやその他糖類から、発酵法により直接1,3−プロパンジオールを生成することにより得られる。
1,10−デカンジオールの場合、ひまし油からアルカリ溶融によりセバシン酸を合成し、直接もしくはエステル化反応後に水素添加することにより合成することができる。
植物由来比率は、ASTM D6866に規定されているバイオベース濃度試験規格により、放射性炭素(C14)濃度分析を行うことにより、植物由来炭素と化石燃料由来炭素の比率を求め、算出することで理論値として求められる。
本発明で用いられる共重合ポリカーボネートジオール(A1)は結晶性であり、JIS
K 7121−1987規定の示差操作熱量計による融点測定方法により求められる融解ピークの融解熱量(ΔH)で表すことができ、その融解熱量は好ましくは40〜100J/gであり、より好ましくは45〜90J/gであり、さらに好ましくは50〜75J/gである。融解熱量(ΔH)が40J/g以上とすることにより、耐久性や耐摩耗性を発現でき、また、100J/g以下とすることにより風合いが良好になる。
本発明で用いられるポリウレタン樹脂(D)には、ポリカーボネートジオール(A2)を用いることができる。ポリカーボネートジオール(A2)は、炭素数が好ましくは4〜6のアルカンジオール(a3)に由来する構造単位からなり、上記で規定される融解熱量(ΔH)が0J/gであるポリカーボネートジオールである。ポリカーボネートジオール(A2)は、共重合体であっても共重合体でなくてもよいが、共重合体である方が好ましい態様である。
アルカンジオール(a3)の炭素数は好ましくは4〜6であり、炭素数が4以上の場合はポリカーボネートジオール(A2)の結晶性は低くなり、シート状物の風合いは柔らかくなり、また炭素数が6以下の場合は共重合ポリカーボネートジオール(A2)の結晶性が保たれ、シート状物の耐久性や耐摩耗性を発現できる。アルカンジオール(a3)は、1種類であっても複数種でも用いることができる。
炭素数が4〜6のアルカンジオール(a3)としては、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5ペンタンジオールおよびこれらの2種以上の混合ジオールが挙げられ、より好ましくは、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5ペンタンジオールおよびこれらの2種以上の混合ジオールであり、もっとも好ましいのは、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5ペンタンジオールおよびこれらの混合ジオールである。
ポリカーボネートジオール(A2)は非晶性であり、これは、JIS K 7121−1987規定の示差操作熱量計による融点測定方法による融点測定方法で融解ピークが観察されないことで確認することができる。ポリカーボネートジオール(A2)が結晶性であると、シート状物の風合いを損なうことがある。
共重合ポリカーボネートジオール(A1)とポリカーボネートジオール(A2)の比率は、共重合ポリカーボネートジオール(A1)の結晶化を阻害しない比率で非晶性のポリカーボネートジオール(A2)の比率が決定される。具体的には、JIS K 7121−1987に規定された融点測定方法により求められる融点(Tm)であって、共重合ポリカーボネートジオール(A1)とポリカーボネートジオール(A2)の混合物(A12)と、共重合ポリカーボネートジオール(A1)の融点(Tm)の差(ΔTm)が、1.5℃以下であり、好ましくは1.0℃以下であり、さらに好ましくは0.8℃以下である。融点(Tm)の差(ΔTm)を1.5℃以下とすることで、耐久性や耐摩耗性を発現できる。
共重合ポリカーボネートジオール(A1)とポリカーボネートジオール(A2)の比率は、共重合ポリカーボネートジオール(A1)とポリカーボネートジオール(A2)の混合物(A12)の融解熱量(ΔH)が、10〜55J/gとなる範囲が、風合い、耐久性および耐摩耗性の観点から好ましく、20〜50J/gとなる範囲がより好ましく、25〜45J/gとなる範囲がさらに好ましい態様である。
共重合ポリカーボネートジオール(A1)とポリカーボネートジオール(A2)の合計モル数に対する共重合ポリカーボネートジオール(A1)のモル比率は、好ましくは30〜80モル%であり、より好ましくは40〜70モル%である。共重合ポリカーボネートジオール(A1)のモル比率が30モル%以上であれば、シート状物の耐久性は良好となり、また80モル%以下であれば、シート状物の風合いは良好となる。
共重合ポリカーボネートジオール(A1)およびポリカーボネートジオール(A2)の数平均分子量は、風合いの観点から、好ましくは500以上であり、より好ましくは700以上であり、さらに好ましくは1000以上である。また、この数平均分子量は、強度の観点から、好ましくは5000以下であり、より好ましくは4500以下であり、さらに好ましくは4000以下である。
共重合ポリカーボネートジオール(A1)およびポリカーボネートジオール(A2)の数平均分子量は、水酸基価から求める。水酸基価は、JIS K 0070−1992(電位差滴定方法)に規定された方法で測定する。
共重合ポリカーボネートジオール(A1)およびポリカーボネートジオール(A2)の製造方法としては、例えば、ジフェニルカーボネートやジメチルカーボネート等の炭酸エステルとジオールのトランスエステル化方法が挙げられる。詳細は、例えば、米国特許第4013702号明細書や、米国特許第4105641号明細書およびシネエル(Schnell)著、ポリマー・レビューズ(Polymer Reviews)第9巻、第9〜20頁(1964)等に記載された種々の方法が挙げられる。米国特許第4013702号明細書および米国特許第4105641号明細書には、1,6−ヘキサンジオールと1,4−ブタンジオールの共重合ポリカーボネートジオールの合成の記載がある。これらは、いずれも共重合ポリカーボネートジオールの製造方法を開示するものである。
共重合ポリカーボネートジオール(A1)の例としては、1,8−オクタンジオール/1,3−プロパンジオール共重合ポリカーボネートジオール、1,8−オクタンジオール/1,4−ブタンジオール共重合ポリカーボネートジオール、1,8−オクタンジオール/1,5−ペンタンジオール共重合ポリカーボネートジオール、1,9−ノナンジオール/1,3−プロパンジオール共重合ポリカーボネートジオール、1,9−ノナンジオール/1,4−ブタンジオール共重合ポリカーボネートジオール、1,9−ノナンジオール/1,5−ペンタンジオール共重合ポリカーボネートジオール、1,10−デカンジオール/1,3−プロパンジオール共重合ポリカーボネートジオール、1,10−デカンジオール/1,4−ブタンジオール共重合ポリカーボネートジオール、1,10−デカンジオール/1,5−ペンタンジオール共重合ポリカーボネートジオール、1,12−ドデカンジオール/1,3−プロパンジオール共重合ポリカーボネートジオール、1,12−ドデカンジオール/1,4−ブタンジオール共重合ポリカーボネートジオール、1,12−ドデカンジオール/1,5−ペンタンジオール共重合ポリカーボネートジオール、およびこれらの2種以上の混合共重合ポリカーボネートジオールが挙げられる。
これらのうち好ましい共重合ポリカーボネートジオール(A1)としては、1,8−オクタンジオール/1,4−ブタンジオール共重合ポリカーボネートジオール、1,9−ノナンジオール/1,4−ブタンジオール共重合ポリカーボネートジオール、1,10−デカンジオール/1,4−ブタンジオール共重合ポリカーボネートジオール、1,12−ドデカンジオール/1,4−ブタンジオール共重合ポリカーボネートジオールおよびこれらの2種以上の混合共重合ポリカーボネートジオールが挙げられ、特に好ましい共重合ポリカーボネートジオール(A1)は1,10−デカンジオール/1,4−ブタンジオール共重合ポリカーボネートジオールである。
ポリカーボネートジオール(A2)の例としては、単独重合体の例としては、2−メチル−1,3−プロパンジオールポリカーボネートジオール、ネオペンチルグリコールポリカーボネートジオール、2−エチル−1,3−プロパンジオールポリカーボネートジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオールポリカーボネートジオール等およびこれらの2種以上の混合ポリカーボネートジオールが挙げられる。
また、共重合体の例としては、1,4−ブタンジオール/1,5−ペンタンジオール共重合ポリカーボネートジオール、1,4−ブタンジオール/1,6−ヘキサンジオール共重合ポリカーボネートジオール、1,5−ペンタンジオール/1,6−ヘキサンジオール共重合ポリカーボネートジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール/1,6−ヘキサンジオール共重合ポリカーボネートジオ−ル、ネオペンチルグリコール/1,6−ヘキサンジオール共重合ポリカーボネートジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール/1,6−ヘキサンジオール共重合ポリカーボネートジオール、2−エチル−1,3−プロパンジオール/1,6−ヘキサンジオール共重合ポリカーボネートジオール等およびこれらの2種以上の混合共重合ポリカーボネートジオールが挙げられる。これらのうち好ましい共重合体としては、1,5−ペンタンジオール/1,6−−ヘキサンジオール共重合ポリカーボネートジオール、ネオペンチルグリコール/1,6−ヘキサンジオール共重合ポリカーボネートジオール、2−エチル−1,3−プロパンジオール/1,6−ヘキサンジオール共重合ポリカーボネートジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール/1,6−ヘキサンジオール共重合ポリカーボネートジオールおよびこれらの2種以上の混合共重合ポリカーボネートジオールが挙げられ、特に好ましい共重合体は3−メチル−1,5−ペンタンジオール/1,6−ヘキサンジオール共重合ポリカーボネートジオールである。
本発明で用いられるポリウレタン樹脂(D)のジオール成分として、共重合ポリカーボネートジオール(A1)およびポリカーボネートジオール(A2)以外に、さらに他の高分子ジオール(A4)を性能に悪影響しない範囲で併用することができる。高分子ジオール(A4)は、共重合ポリカーボネートジオール(A1)およびポリカーボネートジオール(A2)の合計モル数に対して、好ましくは0〜40モル%、更に好ましくは5〜35モル%併用することができる。
高分子ジオール(A4)としては、ポリエーテルジオールおよびポリエステルジオールが挙げられ、その数平均分子量が好ましくは500〜5,000、より好ましくは1,000〜4,000である。
ポリエーテルジオールとしては、例えば、低分子ジオールにアルキレンオキサイド(以下、AOと略記することがある。)が付加した構造の化合物、およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
上記の低分子ジオールとしては、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、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール;環構造を有する低分子ジオール類[ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物など]、およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
AOとしては、エチレンオキサイド(以下、EOと略記することがある。)、プロピレンオキサイド(以下、POと略記することがある。)、テトラハイドロフラン(以下、THFと略記することがある。)、および3−メチル−テトラハイドロフラン(以下、3−M−THFと略記することがある。)などが挙げられる。
AOは、単独でも2種以上併用してもよく、複数併用の場合はブロック付加でもランダム付加でも両者の混合系でも用いることができる。これらのAOのうち、好ましいAOは、EO単独、PO単独、THF単独、3−M−THF単独、POおよびEOの併用、POおよび/またはEOとTHFの併用、およびTHFと3−M−THFの併用(併用の場合、ランダム、ブロックおよび両者の混合系)である。
ポリエーテルジオールの具体例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(以下、PTMGと略記することがある。)、ポリ−3−メチル−テトラメチレンエーテルグリコール、THF/EO共重合ジオール、およびTHF/3−M−THF共重合ジオールなどが挙げられる。これらのうち特に好ましいポリエーテルジオールは、PTMGである。
低分子ジオールへのAOの付加は、通常の方法で行うことができる。例えば、無触媒でまたは触媒(アルカリ触媒、アミン系触媒または酸性触媒)の存在下(特に、AO付加の後半の段階で)に、常圧または加圧下に1段階または多段階で行われる。
ポリエステルジオールとしては、低分子ジオールおよび/または分子量1000以下のポリエーテルジオールとジカルボン酸とを反応させて得られるポリエステルジオールや、ラクトンの開環重合により得られるポリラクトンジオールが挙げられる。
低分子ジオールとしては、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、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール;環構造を有する低分子ジオール類[ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物など]、およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
また、ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸およびセバチン酸などの脂肪族ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸などの芳香族ジカルボン酸、これらのジカルボン酸のエステル形成性誘導体[酸無水物や低級アルキル(炭素数1〜4)エステルなど]およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。ラクトンとしては、ε−カプロラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンおよびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
ポリエステルジオールは、通常の方法、例えば、低分子ジオールとジカルボン酸とを縮合反応させる方法、あるいは開始剤(低分子ジオール)にラクトンを付加させることにより製造することができる。
前記低分子ジオールの具体例としては、ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリネオペンチルアジペートジオール、ポリヘキサメチレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリジエチレンアジペートジオール、ポリブチレンセバケートジオール、およびポリカプロラクトンジオールなどが挙げられる。
本発明で用いられる有機ジイソシアネート(B)としては、炭素数(NCO基中の炭素を除く、以下同様。)が6〜20の芳香族ジイソシアネート、炭素数が2〜18の脂肪族ジイソシアネート、炭素数が4〜15の脂環式ジイソシアネート、炭素数が8〜15の芳香脂肪族ジイソシアネート、これらのジイソシアネートの変性体(カーボジイミド変性体、ウレタン変性体、ウレトジオン変性体など。)およびこれらの2種以上の混合物等が含まれる。
芳香族ジイソシアネートの具体例としては、1,3−および/または1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−および/2,6−トリレンジイソシアネート、2,4’−および/または4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下MDIと略記)、4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、および1,5−ナフチレンジイソシアネートなどが挙げられる。
脂肪族ジイソシアネートの具体例としては、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチル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、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、および2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサエートなどが挙げられる。
脂環式ジイソシアネートの具体例としては、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキシレン−1,2−ジカルボキシレート、および2,5−および/または2,6−ノルボルナンジイソシアネートなどが挙げられる。
芳香脂肪族ジイソシアネートの具体例としては、m−および/またはp−キシリレンジイソシアネートや、α、α、α’、α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。
これらのうち、好ましいジイソシアネートは芳香族ジイソシアネートであり、特に好ましい芳香族ジイソシアネートはMDIである。
また、鎖伸長剤(C)としては、水、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコールおよびネオペンチルグリコールなどの低分子ジオール、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサンなどの脂環式ジオール、1,4−ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼンなどの芳香族ジオール、エチレンジアミンなどの脂肪族ジアミン、イソホロンジアミンなどの脂環式ジアミン、4,4−ジアミノジフェニルメタンなどの芳香族ジアミン、キシレンジアミンなどの芳香脂肪族ジアミン、エタノールアミンなどのアルカノールアミン、ヒドラジン、アジピン酸ジヒドラジドなどのジヒドラジド、およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
これらのうち好ましい鎖伸長剤(C)は、水、低分子ジオール、芳香族ジアミンであり、更に好ましくは水、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、4,4’−ジアミノジフェニルメタンおよびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
また、上記の鎖伸長剤(C)の数平均分子量は、250以下であることが好ましい。
本発明で用いられるポリウレタン樹脂(D)において、有機ジイソシアネート(B)の比率は、共重合ポリカーボネートジオール(A1)、ポリカーボネートジオール(A2)および鎖伸長剤(C)からなる活性水素基の合計量に対し、高重合度のポリウレタン樹脂を製造することができることから、当量比として0.95以上1.1以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.97以上1.05以下である。
鎖伸長剤(C)の活性水素基の比率は、共重合ポリカーボネートジオール(A1)とポリカーボネートジオール(A2)の活性水素基の合計量に対し、0.2以上10以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.5以上5以下である。
本発明のポリウレタン樹脂(D)の製造方法としては、好ましくは、例えばポリカーボネートジオール(A)、有機ジイソシアネート(B)および鎖伸長剤(C)を同時に反応させるワンショット法や、ポリカーボネートジオール(A)および有機ジイソシアネート(B)を先に反応させてウレタンプレポリマーを得た後、更に鎖伸長剤(C)を反応させるプレポリマー法などが挙げられる。
ウレタン化反応の反応温度は、好ましくは20〜160℃であり、更に好ましくは40〜80℃である。必要であれば、重合停止剤、例えばモノアルコール(メタノール、エタノール、ブタノールおよびシクロヘキサノールなど)、およびモノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミンおよびシクロヘキシルアミンなど)などを使用することができる。
反応を促進させるために、必要によりウレタン化反応に好ましく使用される触媒[例えばアミン系触媒(トリエチルアミン、トリエチレンジアミンなど)、錫系触媒(ジブチルチンジラウレート、ジオクチルチンジラウレートなど)など]を使用することができる。触媒の使用量は、ポリウレタン樹脂(D)に対して1質量%以下であることが好ましい。
本発明で用いられるポリウレタン樹脂(D)の製造は、有機溶媒の存在下または非存在下で行われ、非存在下で行った場合には後から有機溶媒を加えるかまたは、一度固形の樹脂を製造した後、溶剤に溶解する方法などで行うことができる。
ポリウレタン樹脂(D)の製造に用いられる有機溶媒(G)としては、例えばアミド系溶媒[N,N−ジメチルホルムアミド(以下DMFと略記)、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなど];スルホキシド系溶媒[ジメチルスルホキシド(以下、DMSOと略記することがある。)など]:ケトン系溶媒(メチルエチルケトンなど);エーテル系溶媒(ジオキサン,THFなど);エステル系溶媒(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなど);芳香族系溶媒(トルエン、キシレンなど)などおよびこれらの二種以上の混合物が挙げられる。これらのうち好ましい溶媒は、アミド系溶媒であり、特に好ましいものはDMFである。
ポリウレタン樹脂(D)には、必要により酸化チタンなどの着色剤、紫外線吸収剤(ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系など)や酸化防止剤[4,4−ブチリデンービス(3−メチル−6−1−ブチルフェノール)などのヒンダードフェノール;トリフェニルホスファイト、トリクロルエチルホスファイトなどの有機ホスファイトなど]などの各種安定剤、無機充填剤(炭酸カルシウムなど)および公知の凝固調整剤[高級アルコール;セチルアルコール、ステアリルアルコールなど(特公昭42−22719号公報)、結晶性有機化合物;精製されたオクタデシルアルコール、精製されたステアリルアルコールなど(特公昭56−41652号公報)、疎水性ノニオン系界面活性剤;ソルビタンモノステアレート、ソルビタンパルミテートなど(特公昭45−39634号公報および特公昭45−39635号公報)]などを添加させることができる。これらの各添加剤の合計添加量(含有量)は、ポリウレタン樹脂(D)に対して10質量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.5〜5質量%である。
本発明で用いられるポリウレタン樹脂(D)の凝固価(ゲル化点)は、凝固速度の観点から、好ましくは2ml以上であり、より好ましくは2.3ml以上であり、更に好ましくは2.5ml以上である。また、凝固価(ゲル化点)は、5ml以下であることが好ましく、より好ましくは4.7ml以下であり、更に好ましくは4.5ml以下である。
凝固価(ゲル化点)とは、ポリウレタン樹脂の1質量%DMF溶液を作成し、この溶液100gを25℃に温度調整しながら、スターラーで撹拌しつつ、25℃の温度の水を滴下する。この際、この溶液(透明な溶液)が白濁するに要した滴下水量(ml)のことである。
凝固価(ゲル化点)は、ポリウレタン樹脂の親水性の度合いを表し、ポリウレタン樹脂の溶液を基体に付与し湿式凝固する際のポリウレタン樹脂の凝固速度の指標となる。例えば、疎水性の大きい高分子ジオールを使用すると、ポリウレタン樹脂の凝固価は小さくなり、親水性の大きい高分子ジオールを使用すると、ポリウレタン樹脂の凝固価は大きくなる。
ポリウレタン樹脂(D)の数平均分子量は、樹脂強度の観点から20,000以上であることが好ましく、また、粘度安定性と作業性の観点から500,000以下であることが好ましい。数平均分子量は、更に好ましくは30,000以上、150,000以下である。
ポリウレタン樹脂(D)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により求めることができ、例えば次の条件で測定される。
・機器:東ソー(株)社製HLC−8220
・カラム:東ソーTSKgel α−M
・溶媒:DMF
・温度:40℃
・校正:ポリスチレン。
ポリウレタン樹脂(D)において、さらに親水性基と活性水素を有する化合物(A3)を必須構成単量体とするポリウレタン樹脂(D1)は、前記のポリウレタン樹脂(D1)と水を含有するポリウレタン樹脂水性分散体(P)として好適に使用される。
親水性基と活性水素を有する化合物(A3)の質量割合は、共重合ポリカーボネートジオール(A1)、ポリカーボネートジオール(A2)および親水性基と活性水素を有する化合物(A3)の合計質量に対して、好ましくは0.5〜14質量%であり、さらに好ましくは0.8〜10質量%であり、特に好ましくは1〜7質量%である。
本発明において親水性基と活性水素を有する化合物(A3)の親水性基とは、カルボキシル基、カルボキシレート基、スルホ基、スルホナト基、およびスルファミン酸基をいうものとする。また、活性水素とは、カルボキシル基およびスルホ基以外の活性水素をさすものである。
親水性基と活性水素を有する化合物(A3)としては、例えばカルボキシル基を有する炭素数が2〜10の化合物[ジアルキロールアルカン酸(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−ジメチロールヘプタン酸および2,2−ジメチロールオクタン酸)、酒石酸およびアミノ酸(例えばグリシン、アラニンおよびバリン)等]、スルホ基を有する炭素数が2〜16の化合物[3−(2,3−ジヒドロキシプロポキシ)−1−プロパンスルホン酸およびスルホイソフタル酸ジ(エチレングリコール)エステル等]、スルファミン酸基を有する炭素数が2〜10の化合物[N,N−ビス(2−ヒドロキシルエチル)スルファミン酸等]等並びにこれらの化合物を後述の中和剤で中和した塩が挙げられる。これらのうちで好ましい親水性基と活性水素を有する化合物(A3)は、カルボキシル基およびカルボキシレート基を有する化合物であり、その中でも特に2,2−ジメチロールプロピオン酸および2,2−ジメチロールブタン酸が好ましく用いられる。
ポリウレタン樹脂(D1)中のカルボキシル基およびカルボキシレート基の合計含有量は、水性分散体(P)の安定性、得られる皮膜の耐熱性および耐候性の観点から、ポリウレタン樹脂(D1)の質量に基づいて、0.09〜0.27mmol/gであることが好ましく、更に好ましくは0.14〜0.25mmol/gである。
ポリウレタン樹脂(D1)中のカルボキシル基およびカルボキシレート基の合計含有量を0.09〜0.27mmol/gの範囲とするには、例えば、親水性基と活性水素を有する化合物(A3)として、2,2−ジメチロールプロピオン酸を使用した場合には、親水性基と活性水素を有する化合物(A3)の質量割合を、共重合ポリカーボネートジオール(A1)、ポリカーボネートジオール(A2)および親水性基と活性水素を有する化合物(A3)の合計質量に対して、1.0〜10.0質量%程度となるようにして、ポリウレタン樹脂(D1)を合成する。
本発明におけるポリウレタン樹脂中のカルボキシル基およびカルボキシレート基の合計含有量は、3〜10gのポリウレタン樹脂水性分散体(P)を130℃の温度で45分間加熱乾燥して得られる残渣を水洗後、再度130℃の温度で45分間加熱乾燥し、ジメチルホルムアミドに溶解し、JIS K 0070:1992記載の方法(電位差滴定法)で測定される酸価から算出できる。
親水性基と活性水素を有する化合物(A3)の中和塩に用いられる中和剤としては、例えばアンモニア、炭素数1〜20のアミン化合物およびアルカリ金属(ナトリウム、カリウムおよびリチウム等)の水酸化物が挙げられる。
炭素数1〜20のアミン化合物としては、モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン、モノエタノールアミンおよび2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール等の1級アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ジエタノールアミンおよびN−メチルジエタノールアミン等の2級アミン並びにトリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエチルアミンおよびトリエタノールアミン等の3級アミンが挙げられる。これらの内、水性分散体(P)の臭気および得られる皮膜の耐水性の観点から好ましいアミン化合物は、25℃の温度における蒸気圧が低いアミン化合物であり、更に好ましいアミン化合物は、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミンおよびN−メチルジエタノールアミンである。
ポリウレタン樹脂水性分散体(P)は、水を含有するポリウレタン樹脂(D1)に、必要により界面活性剤(E)、架橋剤(F)および耐候安定化剤を含有させることができる。
界面活性剤(E)としては、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、および、その他の乳化分散剤が挙げられる。それぞれ単独で使用してもよいし、2種以上を併用することもできる。
界面活性剤(E)の含有量は、乾燥皮膜の耐水性の観点から、ポリウレタン樹脂(D1)の質量に基づいて、好ましくは0〜20質量%であり、更に好ましくは0.1〜10質量%であり、特に好ましくは0.2〜5質量%である。
架橋剤(F)としては、ポリウレタン骨格中のカルボキシル基と反応し得る官能基を分子内に2個以上含有する水溶性または水分散性の化合物であり、また、カルボキシル基と反応しうる官能基としては、カルボジイミド基、オキサゾリン基、エポキシ基、シクロカーボネート基およびアジリジン基などが挙げられる。架橋剤(F)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用することもできる。これらの架橋剤の使用量は、ポリウレタン樹脂(D1)の質量に基づいて1.0〜20質量%であり、更に好ましくは1.5〜10質量%である。
耐候安定化剤としては、酸化防止剤(ヒンダードフェノール系、硫黄系、リン系等)、紫外線吸収剤(ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系等)、ヒンダードアミン系光安定剤等の耐候安定化剤を含有させることができる。これらの耐候安定化剤の使用量は、ポリウレタン樹脂(D1)の質量に基づいて、好ましくは0.1〜10質量%であり、更に好ましくは0.2〜5質量%である。
ポリウレタン樹脂水性分散体(P)の体積平均粒子径は、貯蔵安定性および粘度の観点から、好ましくは0.01〜1μmであり、更に好ましくは0.02〜0.7μmであり、特に好ましくは0.03〜0.5μmである。
本発明で用いられるポリウレタン樹脂水性分散体(P)の固形分濃度は、好ましくは20〜70質量%、さらに好ましくは30〜60質量%である。
ポリウレタン樹脂水性分散体(P)を製造する方法としては、例えば、次の[1]および[2]の方法が挙げられる。
[1]共重合ポリカーボネートジオール(A1)、ポリカーボネートジオール(A2)、親水性基と活性水素を有する化合物(A3)および脂肪族ジイソシアネート(B)、必要により有機溶剤を仕込み、一段または多段でウレタンプレポリマーを形成し、次いで親水性基と活性水素を有する化合物(A3)により導入された親水性基部分を中和剤により中和した後、有機溶剤、鎖伸長剤(C)および必要により反応停止剤の存在下で水性媒体に分散して、イソシアネート基が実質的に無くなるまで反応させ、有機溶剤を留去する方法。
上記の[1]の製造方法において、鎖伸長剤(C)による鎖伸長および必要により鎖伸長反応の停止を行う場合には、ポリウレタン樹脂水性分散体(P)の安定性の観点から、プレポリマーを水性媒体中に分散させた後に、鎖伸長剤(C)および必要により反応停止剤を加えることが好ましい。
[2]共重合ポリカーボネートジオール(A1)、ポリカーボネートジオール(A2)、親水性基と活性水素を有する化合物(A3)、脂肪族ポリイソシアネート(B)および鎖伸長剤(C)、必要により有機溶剤を仕込み、一段または多段でポリウレタン樹脂(D1)を形成し、親水性基と活性水素を有する化合物(A3)により導入された親水性基部分を中和剤により中和した後、有機溶剤の存在下又は非存在下で水性媒体に分散させ、必要により有機溶剤を留去する方法。
[1]の製造方法におけるプレポリマーは、イソシアネート基/活性水素含有基の当量比が、1.01〜2.0となる割合で反応させることにより形成される。プレポリマーの形成は、20℃〜150℃、好ましくは60℃〜110℃の温度の反応で行われ、また反応時間は2〜15時間である。プレポリマーの形成は、イソシアネート基と実質的に非反応性の有機溶剤の存在下または非存在下で行うことができる。反応後のプレポリマーは、0.5〜5%の遊離イソシアネート基を含量する。
上記の反応の際に用いる有機溶剤は、沸点が100℃未満で、かつイソシアネート基と実質的に非反応性のもの(例えば、エチルメチルケトン、アセトン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類、アセトニトリル、テトラヒドロフラン等)が挙げられる。沸点が100℃以上の有機溶剤を使用すると、有機溶剤のみを完全に除去することが困難になり、水性分散体(P)中に残存し、加工時に有機溶剤が滲み出る。また有機溶剤が得られた皮膜中に残存しやすくなり、皮膜物性が経時で変化する。
ウレタン化反応においては、反応を促進させるため、必要により通常のウレタン化反応に使用される触媒を使用することができる。触媒には、例えば、トリエチルアミン、N−エチルモルホリン、トリエチレンジアミンおよび米国特許第4524104号明細書に記載のシクロアミジン類[1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(サンアプロ・製造、DBU)]などのアミン触媒、例えば、ジブチル錫ジラウリレート、ジオクチル錫ジラウリレートおよびオクチル酸錫などの錫系触媒、例えば、テトラブチルチタネートなどのチタン系触媒、および、例えば、トリオクチル酸ビスマスなどのビスマス系触媒などが挙げられる。
本発明で用いられる弾性体樹脂、すなわちポリウレタン樹脂(D)は、シート状物中において多孔構造を有していることが好ましい態様である。多孔構造の全孔に占める孔径0.1〜20μmの微細孔の割合は60%以上であることが好ましい。この微細孔の割合は、より好ましくは65%以上であり、さらに好ましくは70%以上である。また、多孔構造は、連通孔と独立気泡も採用することができる。このように、弾性体樹脂中に微細孔を一定の割合以上有することにより、弾性樹脂の柔軟性を高めることができ、シート状物を柔軟性に富んだ風合いを有するものとすることができる。
さらに、弾性体樹脂を微細孔を有する多孔構造とすることにより、シート状物に折り曲げ変形を加えた際に、変形の力を弾性体樹脂の一部ではなく、弾性体樹脂全体で分散して受けることができるため、弾性樹脂の座屈を伴う折れシワの発生が抑えられ、優れた耐折れシワ性を有するシート状物とすることができる。
また、弾性体樹脂の多孔構造の全孔のうち、60%以上の孔の孔径は0.1μm以上であることが好ましく、より好ましくは0.5μm以上であり、さらに好ましくは1μm以上である。前記の孔径を0.1μm以上とすることにより、弾性体樹脂の柔軟性を高めるとともに、変形に対するクッション性を高めることができる。一方で、弾性体樹脂の多孔構造の全孔のうち、60%以上の孔の孔径は20μm以下であることが好ましく、より好ましくは15μm以下であり、さらに好ましくは10μm以下である。前記の孔径を20μm以下とすることにより、多孔構造の孔密度を高めることができ、柔軟性と適度な強度を両立することができ、また弾性体樹脂全体で変形の力を受けることができるため、柔軟性と耐折れシワ性に優れたシート状物とすることができる。
本発明で用いられる弾性体樹脂は、シート状物中で極細繊維同士を把持しており、好ましくはシート状物の少なくとも片面に立毛を有する観点から、不織布の内部空間に存在していることが好ましい態様である。
次に、本発明のシート状物の製造方法について述べる。
本発明で用いられる極細繊維を得る手段としては、直接紡糸や極細繊維発現型繊維を用いることができるが、中でも極細繊維発現型繊維を用いることが好ましい態様である。極細繊維発現型繊維は、溶剤に対する溶解性が異なる2成分の熱可塑性樹脂を海成分と島成分とし、海成分だけを溶剤などを用いて溶解除去することによって島成分を極細繊維とする海島型複合繊維や、2成分の熱可塑性樹脂を繊維断面放射状あるいは層状に交互に配置し、各成分を剥離分割することによって極細繊維に割繊する剥離型複合繊維や多層型複合繊維などを採用することができるが、製品品位が均一にできることから、海島型複合繊維が好ましく用いられる。
海島型複合繊維の海成分としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスチレン、スルホイソフタル酸ナトリウムやポリエチレングリコールなどを共重合した共重合ポリエステル、ポリ乳酸、ポリビニルアルコールまたはその共重合体などが挙げられる。
海島型複合繊維の繊維極細化処理(脱海処理)は、溶剤中に海島型複合繊維を浸漬し、搾液することによって行うことができる。海成分を溶解する溶剤としては、トルエンやトリクロロエチレンなどの有機溶剤、水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液や熱水を用いることができる。
繊維極細化処理は、連続染色機、バイブロウォッシャー型脱海機、液流染色機、ウィンス染色機およびジッガー染色機等の装置を用いることができる。
海成分の溶解除去は、弾性体樹脂の付与前および付与後のいずれのタイミングでも行うことができる。弾性体樹脂付与前に脱海処理を行うと、極細繊維に直接弾性体樹脂が密着する構造となって極細繊維を強く把持できることから、シート状物の耐摩耗性がより良好となる。一方、弾性体樹脂付与後に脱海処理を行うと、弾性体樹脂と極細繊維間に、脱海された海成分に起因する空隙が生成することから、極細繊維を直接弾性体樹脂が把持せずにシート状物の風合いは柔軟となる。
本発明で用いられる海島型複合繊維における海成分と島成分の質量割合は、海成分:島成分=10:90〜80:20の範囲であることが好ましい。海成分の質量割合が10質量%を下回る場合、島成分の極細化が不十分となる。また、海成分の質量割合が80質量%を超える場合、溶出成分の割合が多いため生産性が低くなる。海成分と島成分の質量割合は、より好ましくは、海成分:島成分=20:80〜70:30の範囲である。
本発明において、海島型複合繊維で代表される極細繊維発現型繊維を延伸する場合は、未延伸糸を一旦巻取り後、別途延伸を行うか、もしくは未延伸糸を引取りそのまま連続して延伸を行うなど、いずれの方法も採用することができる。延伸は、湿熱または乾熱あるいはその両者によって、1段〜3段延伸する方法で適宜行うことができる。次に、延伸された海島型複合繊維に、好ましくは捲縮加工を施し、所定長にカットして不織布の原綿を得る。捲縮加工やカット加工は通常の方法を用いることができる。
本発明で用いられる海島型複合繊維等の複合繊維は、座屈捲縮が付与されていることが好ましい。それは、座屈捲縮により、短繊維不織布を形成した場合の繊維間の絡合性が向上し、高密度と高絡合化が可能となるためである。複合繊維に座屈捲縮を付与するためには、通常のスタッフィングボックス型のクリンパーが好ましく用いられるが、本発明において好ましい捲縮保持係数を得るためには、処理繊度、クリンパー温度、クリンパー加重および押込み圧力等を適宜調整することが好ましい態様である。
座屈捲縮が付与された極細繊維発現型繊維の捲縮保持係数は、3.5〜15の範囲であることが好ましく、より好ましくは4〜10の範囲である。捲縮保持係数が3.5以上であることにより、不織布を形成した際に不織布の厚み方向の剛性が向上し、ニードルパンチ等の絡合工程における絡合性を維持することが可能である。また、捲縮保持係数を15以下とすることにより、捲縮がかかりすぎることなく、カーディングにおける繊維ウェッブの開繊性に優れる。
ここでいう捲縮保持係数とは、次の式で表されるものである。
・捲縮保持係数=(W/L−L0)÷2
・W:捲縮消滅荷重(捲縮が伸びきった時点の荷重:mg/dtex)
・L:捲縮消滅荷重下の繊維長(cm)
・L0:6mg/dtex下での繊維長(cm)。30.0cmをマーキングする。
測定方法としては、まず、試料に100mg/dtexの荷重をかけ、その後、10mg/dtex刻みで荷重を増加させ、捲縮の状態を確認する。捲縮が伸びきるまで荷重を加えていき、捲縮が伸びきった状態における、マーキングの長さ(30.0cmからの伸び)を測定する。
本発明で用いられる複合繊維の単繊維繊度は、ニードルパンチ工程等の絡合性の観点から、2〜10dtexの範囲であることが好ましく、より好ましくは3〜9dtexの範囲である。
本発明のシート状物の製造で用いられる複合繊維は、98℃の温度における収縮率が5〜40%であることが好ましく、より好ましくは10〜35%である。収縮率をこの範囲とすることにより、熱水処理によって繊維密度を向上することができ、本革のような充実感を得ることできる。
収縮率の測定法は、具体的には、まず、複合繊維の束に50mg/dtexの荷重をかけ、30.0cmをマーキングする(L0)。その後、98℃の温度の熱水中で10分間処理し、処理前後の長さ(L1)を測定し、[(L0−L1)/L0]×100を算出する。測定は3回実施し、その平均値を収縮率とするものである。
本発明では、極細繊維束内の繊維数は8〜1000本/束であることが好ましく、より好ましくは10〜800本/束である。繊維数が8本/束以上の場合には、極細繊維の緻密性が良好で、例えば、摩耗等の機械物性を発現する傾向がある。また、繊維数1000本/束以下の場合には、立毛時の開繊性が良好で、立毛面の繊維分布が均一となって、良好な製品品位となる。
本発明のシート状物を構成する繊維絡合体である不織布を得る方法としては、複合繊維ウェブをニードルパンチやウォータジェットパンチにより絡合させる方法、スパンボンド法、メルトブロー法、および抄紙法などを採用することができ、中でも、前述のような極細繊維束の態様とする上で、ニードルパンチやウォータジェットパンチなどの処理を経る方法が好ましく用いられる。
不織布は、前述のように、不織布と織編物を積層一体化させてもよく、これらをニードルパンチやウォータジェットパンチ等により一体化する方法が好ましく用いられる。
ニードルパンチ処理に用いられるニードルにおいては、ニードルバーブ(切りかき)の数は好ましくは1〜9本である。ニードルバーブを好ましくは1本以上とすることにより、効率的な繊維の絡合が可能となる。一方、ニードルバーブを好ましくは9本以下とすることにより、繊維損傷を抑えることができる。
バーブに引っかかる複合繊維の本数は、バーブの形状と複合繊維の直径によって決定される。そのため、ニードルパンチ工程で用いられる針のバーブ形状は、キックアップが0〜50μmであり、アンダーカットアングルが0〜40°であり、スロートデプスが40〜80μmであり、そしてスロートレングスが0.5〜1.0mmのものが好ましく用いられる。
また、パンチング本数は、1000〜8000本/cmであることが好ましい。パンチング本数を好ましくは1000本/cm以上とすることにより、緻密性が得られ高精度の仕上げを得ることができる。一方、パンチング本数を好ましくは8000本/cm以下とすることにより、加工性の悪化、繊維損傷および強度低下を防ぐことができる。
また、ウォータジェットパンチ処理を行う場合には、水は柱状流の状態で行うことが好ましい。具体的には、直径0.05〜1.0mmのノズルから圧力1〜60MPaで水を噴出させることが好ましい態様である。
ニードルパンチ処理あるいはウォータジェットパンチ処理後の不織布の見掛け密度は、0.15〜0.45g/cmであることが好ましい。見掛け密度を好ましくは0.15g/cm以上とすることにより、シート状物が十分な形態安定性と寸法安定性が得られる。一方、見掛け密度を好ましくは0.45g/cm以下とすることにより、弾性体樹脂を付与するための十分な空間を維持することができる。
このようにして得られた不織布は、緻密化の観点から、乾熱もしくは湿熱またはその両者によって収縮させ、さらに高密度化することが好ましい態様である。また、不織布はカレンダー処理等により、厚み方向に圧縮させることもできる。
本発明では、不織布に弾性体樹脂であるポリウレタン樹脂を付与するが、ポリウレタン樹脂の付与は、複合繊維からなる不織布でも、極細繊維化された不織布でもどちらに対しても付与することができる。
ポリウレタンの溶媒が有機溶剤である場合は、乾熱凝固または湿式凝固あるいはこれらを組み合わせて凝固させることができるが、中でも水中に浸漬して凝固させる湿式凝固が好ましく用いられる。湿式凝固とすることにより、極細繊維の交絡点にポリウレタン樹脂が集中することがなく、ポリウレタン樹脂自体も多孔化するため、極細繊維同士の自由度が増し、柔軟なシート状物を得ることができる。また、ポリウレタン樹脂の分散媒が水の場合は、乾熱凝固または湿熱凝固、あるいはこれらを組み合わせて凝固させることができる。
繊維絡合体である不織布に弾性体樹脂を付与後、得られた弾性体樹脂付与シート状物を、そのシート状物の厚み方向に半裁ないしは数枚に分割することは、生産効率に優れており好ましい態様である。
本発明のシート状物は、シート状物の少なくとも一面に、立毛を有していることが好ましい態様である。
本発明のシート状物の表面に極細繊維の立毛を形成するための起毛処理は、サンドペーパーやロールサンダーなどを用いて、研削する方法などにより施すことができる。起毛処理の前に、シート状物にシリコーンエマルジョンなどの滑剤を付与することもできる。
また、上記の起毛処理の前に帯電防止剤を付与することは、研削によってシート状物から発生した研削粉がサンドペーパー上に堆積しにくくなる傾向にあり好ましい態様である。
シート状物は、用途に応じて染色することができる。シート状物の染色方法としては、シート状物を染色すると同時に揉み効果を与えてシート状物を柔軟化することができることから、液流染色機を用いることが好ましい。シート状物の染色温度は、高すぎると弾性体樹脂が劣化する場合があり、逆に低すぎると繊維への染着が不十分となるため、繊維の種類により設定することが好ましい。染色温度は、80〜150℃であることが好ましく、より好ましくは110〜130℃である。
染料は、シート状物を構成する繊維の種類にあわせて、選択することができる。例えば、ポリエステル系繊維であれば分散染料を用い、ポリアミド系繊維であれば酸性染料や含金染料を用い、更にそれらの組み合わせを用いることができる。
また、シート状物の染色時に染色助剤を使用することも好ましい態様である。染色助剤を用いることにより、染色の均一性や再現性を向上させることができる。また、染色と同浴または染色後に、シリコーン等の柔軟剤、帯電防止剤、撥水剤、難燃剤、耐光剤および抗菌剤等を用いた仕上げ剤処理を施すことができる。
本発明のシート状物は、家具、椅子および壁装や、自動車、電車および航空機などの車輛室内における座席、天井や内装などの表皮材、非常に優美な外観を有する内装材、および衣料や工業材料等として好適に用いることができる。
次に、実施例を用いて本発明のシート状物について、さらに具体的に説明する。
[評価方法]
[1]ポリエステルの固有粘度IV:
オルソクロロフェノールを溶媒として、25℃の温度で測定した。
[2]ポリエステルの熱安定性指標(ΔIV):
事前に150℃×20時間×真空下(133Pa以下)で乾燥した試料(固有粘度(IVa))6.0gを、宝工業(株)製メルトインデクサー(MX−101B)を使用し、次の設定条件で押出した。
・荷重:1000g
・オリフィス内径:2.092mmφ
・測定距離:25.4mm
・シリンダー部温度×保持時間:295℃×60分。
溶融時の固有粘度低下の指標となる熱安定性指標(ΔIV)は、上記の295℃×60分で保持した後、押出し開始後、測定開始から測定終了までに採取したポリマーをチップ化したものを混合し、その固有粘度(IVb)から下式より求めた。
・ΔIV=(IVa)−(IVb) 。
[3]ポリエステルの融点:
パーキンエルマー社(Perkin Elmaer)製DSC−7を用いて、2nd runでポリマーの溶融を示すピークトップ温度をポリマーの融点とした。このときの昇温速度は16℃/分で、サンプル量は10mgとした。測定は2回行い、その平均値を融点とした。
[4]ポリエステルのメルトフローレイト(MFR):
試料ペレット4〜5gを、MFR計電気炉のシリンダーに入れ、東洋精機製メルトインデクサー(S101)を用いて、荷重2160gf、温度285℃の条件で、10分間に押し出される樹脂の量(g)を測定した。同様の測定を3回繰り返し、平均値をMFRとした。
[5]ポリエステル中のジエチレングリコール(DEG)の含有量:
2−アミノエタノールを溶媒とし、内部標準物質である1,6−ヘキサンジオールを加えて260℃の温度で分解した。冷却後、メタノールを加えたのち酸で中和し、析出物をろ過した。ろ液を、ガスクロマトグラフィ(島津製作所社製、GC−14B)によって測定した。
[6]ポリエステル中の1,2−プロパンジオール由来の成分の含有量:
始めに1,2−ブタンジオールの1000μg/ml水溶液を調製し、内部標準液Aとした。試料0.1gをバイアルに秤量し、内部標準液Aを0.015ml、アンモニア水1mlを加え密栓し、150℃の温度で3時間加熱した後25℃の温度まで放冷した。続いて、メタノール2ml、テレフタル酸2.0gを加えた後、15分間振とうし、4000Gで3分間遠心分離した。上澄み液を取り出し、ガスクロマトグラフ(Hewlett
Packard社製5890 seriesII、注入口:スプリット/スプリットレス注入口、検出器:水素炎イオン化検出器)によって、次の設定条件で測定し、後述する検量線を用いて含有量を求めた。
・インジェクタ温度:220℃
・カラムヘッド圧:20psi
・キャリアガス:ヘリウム
・試料導入方法:分割(線流速 25ml/分)
・隔壁パージ:ヘリウム 3.0ml/分
・試料導入量:1.0μl
・ディテクタ温度:220℃
・ガス流量:水素40ml/分,空気400ml/分,窒素40ml/分
・オーブン昇温開始温度:60℃(保持時間2分)
・オーブン昇温停止温度:220℃(保持時間2分)
・オーブン昇温速度:20℃/分(直線傾斜)。
1,2−プロパンジオールの検量線は、次の手順で作成した。1,2−プロパンジオールの1000μg/ml水溶液を調製し標準母液Bとした後、5mlメスフラスコ中に標準母液B0.003〜0.08ml、内部標準液Aを0.025ml加え、混合溶媒(メタノール:精製水=2:1、エチレングリコール1.1%含有)で定容してなる標準液Cを、標準母液Bの量を変化させて7種類調製した。なお、加える標準母液Bの量は試料の測定に十分な1,2−プロパンジオール濃度となるよう選ばれる。調製した標準液Cを、それぞれガスクロマトグラフィにて前記の条件で測定した後、得られた1,2−プロパンジオールと内部標準物質のピーク面積比と標準液C中の1,2−プロパンジオールと内部標準物質の濃度比をグラフにプロットすることにより、1,2−プロパンジオールの検量線を作製した。
[7]エチレングリコールの1,2−プロパンジオールの含有量:
エチレングリコール約0.15gを秤量し、5mlメスフラスコ中アセトンを用いて溶解し定容した。調製溶液を、ガスクロマトグラフ(Hewlett Packard社製5890 seriesII、注入口:スプリット/スプリットレス注入口、検出器:水素炎イオン化検出器)によって、次の設定条件で測定し、試料の代わりに1,2−プロパンジオールを用いて、同様の操作で測定し作製した検量線を用いて含有量を求めた。
・インジェクタ温度:250℃
・カラムヘッド圧:15psi
・キャリアガス:ヘリウム
・試料導入方法:分割(線流速 50ml/分)
・隔壁パージ:ヘリウム 3.0ml/分
・試料導入量:1.0μl
・ディテクタ温度:250℃
・ガス流量:水素40ml/分,空気400ml/分,窒素40ml/分
・オーブン昇温開始温度:50℃(保持時間3分)
・オーブン昇温停止温度:250℃(保持時間1分)
・オーブン昇温速度:15℃/分(直線傾斜) 。
[8]ポリカーボネートジオールの融点(Tm)および融解熱量(ΔH):
試料(ポリカーボネートジオール)を、JIS K 7121−1987規定の方法で示査走査熱量計[メーカー:ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株) 型番:Q20]で測定した。融点(Tm)および融解熱量(ΔH)は、JIS K 7121−1987規定の方法に準じ、20℃の温度から10℃/分の速度で80℃の温度まで昇温し、80℃の温度を10分間保持した後、20℃の温度まで10℃/分の速度で冷却し、20℃の温度で10分間保持した後、再び80℃の温度まで10℃/分の速度で昇温する操作を行い、2回目の昇温時の融解ピークから融点と融解ピークの熱収支から融解熱量を求めた。
[9]ポリウレタン樹脂溶液の粘度:
試料(ポリウレタン樹脂溶液)を20℃の温度の恒温水槽で5時間温調した後、B型粘度計[東機産業(株)社製BH型粘度計]、No.7号ローター、回転数20rpmで測定した。
[10]シート状物中における極細繊維の平均単繊維直径:
シート状物の繊維を含む厚さ方向に垂直な断面3個を、走査型電子顕微鏡(SEM キーエンス社製VE−7800型)を用いて3000倍で観察し、断面1個につき30μm×30μmの視野内で無作為に抽出した50本の極細繊維の単繊維直径をμm単位で、小数第1位まで測定した。断面3個の合計150本の単繊維の直径を測定し、平均値を小数第1位までで算出した。繊維径が50μmを超える繊維が混在している場合には、当該繊維は極細繊維に該当しないものとして平均繊維径の測定対象から除外するものとする。また、極細繊維が異形断面の場合、まず単繊維の断面積を測定し、当該断面を円形と見立てた場合の直径を算出することによって単繊維の直径を求めた。これを母集団とした平均値を算出し、平均単繊維直径とした。
[11]織編物を構成する糸条の単繊維直径
織編物を厚み方向にカットし、織編物を構成する糸条の単繊維直径を走査型電子顕微鏡(SEM キーエンス社製VE−7800型)で、1000倍で観察し、10点測定した平均値で単繊維直径を評価した。
[12]織編物の強力保持率:
パンチ前の織編物および織編物と不織布とを絡合一体化させて得られたシート基体中の織編物の引張強さを、次の方法で求めた。不織布部分を除去した織編物単体とパンチ前の織編物を、それぞれからタテ20cmとヨコ5cmの試験片を切り出し、JIS L1096(1999)のA法にしたがって、テンシロン引張試験機を用いて、つかみ間隔10cmで試験片をつかんで、毎分10cmで定速伸長させてタテ方向の強力を測定した。測定はそれぞれ3回行い、平均値を算出した。
この不織布部分を除去した織編物単体の測定値をパンチ前の織編物の測定値で除して強力保持率を百分率で求め、強力保持率が70%以上で判定を合格とし、70%未満で判定を不合格とした。
[13]シート状物の立毛品位
得られたシート状物について、健康な成人男性と成人女性各10名ずつ、計20名を評価者として、シート状物の外観目視とシート状物の手触り(タッチ)の官能評価にて下記のように5段階評価し、最も多かった評価を立毛品位とした。立毛品位はS〜Aを良好とした。
S:均一な繊維の立毛があり、繊維の分散状態も良好で、なめらかな手触りである。
A:均一な繊維の立毛があり、繊維の分散状態にやや不良があるが、ほぼなめらかな手触りである。
B:繊維の立毛がやや不均一であり、繊維の分散状態にもやや不良があり、ややざらついた手触りである。
C:繊維の立毛が不均一であり、繊維の分散状態が不良で、ざらついた手触りである。
[14]シート状物の柔軟性(カンチレバー法):
JIS L 1096:2010「織物および編物の生地試験方法」の8.21「剛軟度」の、8.21.1に記載のA法(45°カンチレバー法)に基づき、タテ方向とヨコ方向へそれぞれ2×15cmの試験片を5枚作成し、45°の角度の斜面を有する水平台へ置き、試験片を滑らせて試験片の一端の中央点が斜面と接したときのスケールを読み、5枚の平均値を求めた。
[15]シート状物の柔軟性(官能法):
得られたシート状物の柔軟性について、健康な男女20名による官能評価を実施した。シート状物をφ250mmの円形に切断し、手のひらで握ったときの触感により、次の5〜1の範囲内の1刻みで判定してもらい、20名の平均値で求めた。評価結果が4.0以上で、柔軟性良好とした。
5:柔軟性を有し、かつ適度な反発感があるもの。
4:柔軟性を有し、反発感があるが、若干少ないもの。
3:柔軟性が若干あり、反発感が少ないもの。
2:柔軟性がなく、反発感が若干あるもの。または、柔軟性が若干あり、反発感のないもの。
1:柔軟性がなく硬く、反発感がなく、ペーパーライクなもの。
[16]シート状物の摩耗評価:
マーチンデール摩耗試験機として、James H.Heal&Co.製のModel
406を用い、標準摩擦布として同社のABRASTIVE CLOTH SM25を用いた。シート状物に12kPaの荷重をかけ、摩耗回数20,000回行った後、シート状物の外観を目視で観察し、毛玉(ピリング)の評価を行った。評価基準は、シート状物の外観が摩耗前と全く変化が無かったものを5級とし、毛玉が多数発生したものを1級とし、その間を0.5級ずつに区切った。
また、摩耗前後のシート状物の質量を用いて、下記の式により、摩耗減量を算出した。・摩耗減量(mg)=摩耗前の質量(mg)−摩耗後の質量(mg)
[17]弾性体樹脂の多孔構造の平均孔径および多孔構造の全孔に占める孔径0.1〜20μmの微細孔の割合:
シート状物の弾性体樹脂を含む不織布の厚さ方向に垂直な断面を、走査型電子顕微鏡(SEM キーエンス社製VE−7800型)を用いて2000倍で観察し、40μm×40μmの視野内で無作為に抽出した50個の弾性体樹脂中の孔の孔径(直径)をμm単位で、小数第1位まで測定した。この観察断面を3個、合計150個の孔の孔径を測定し、150個の平均を求めた。また、150個の孔に占める孔径0.1〜20μmの孔数の割合を算出し、多孔構造に占める0.1〜20μmの微細孔の割合とした。なお、弾性樹脂内の孔が異形孔の場合、まず孔の断面積を測定し、当該断面を円形と見立てた場合の直径を算出することによって孔の孔径(直径)を求めた。
[化学物質の表記]
下記の参考例で用いた化学物質の略号の意味は、次のとおりである。
・EG:エチレングリコール
・TPA:テレフタル酸
・DMT:テレフタル酸ジメチル
・SSIA:5−スルホイソフタル酸ナトリウム
・BG:1,4−ブタンジオール
・MDI:4,4‘−ジフェニルメタンジイソシアネート
・HDI:ヘキサメチレンジイソシアネート
・DMF:N,N−ジメチルホルムアミド
・DMPA:2,2−ジメチロールプロピオン酸。
[重合に用いた原料]
重合に用いた原料は、次のとおりである。
・植物由来エチレングリコール:長春大成集団製
(エチレングリコール=98.138質量%、1,2−プロパンジオール=5410ppm、1,2−ブタンジオール=2390ppm、2,3−ブタンジオール=6310ppm、1,4−ブタンジオール=4510ppm)
・化石燃料由来エチレングリコール:三菱化学社製
(エチレングリコール=99.989質量%、1,2−プロパンジオール<1ppm(検出せず)、ジエチレングリコール=110ppm)
・テレフタル酸:三井化学社製高純度テレフタル酸(1,2−プロパンジオール<1ppm(検出せず))
・テレフタル酸ジメチル:SKケミカル社製(1,2−プロパンジオール<1ppm(検出せず))。
[参考例1:植物由来エチレングリコールの精製(EG−1)]
入手した20kgバイオマス資源由来エチレングリコール(EG)を蒸留操作として、理論段数40段、圧力50mmHg、還流比10の条件で実施し、塔底残留物として粗エチレングリコールを得た(1,2−プロパンジオール:3520ppm含有)。得られた粗エチレングリコールを設定温度190℃の加熱釜中で15時間加熱した後、25℃の温度まで冷却した。
一方、活性炭(二村化学工業株式会社製:太閤SGA)を軟水で洗浄後乾燥し、乾燥後の活性炭を活性炭処理設備中に充填した。活性炭層の厚さは300cmであり、空間速度は0.57hr−1であり、上記で加熱後冷却した植物由来エチレングリコールを活性炭層中に流した後収集した。最終的に1,2−プロパンジオールの含有量が220ppmの植物由来エチレングリコール(EG−1)を得た。
[参考例2:植物由来エチレングリコールの精製(EG−2)]
活性炭層の厚さを200cmとし、空間速度を0.86hr−1としたこと以外は、参考例1と同様にして、最終的に1,2−プロパンジオールの含有量が910ppmの植物由来エチレングリコール(EG−2)を得た。
[参考例3:植物由来エチレングリコールの精製(EG−3)]
蒸留操作後の粗エチレングリコールの加熱処理時間を30時間とし、活性炭層の厚さを500cmとし、空間速度を0.34hr−1としたこと以外は、参考例1と同様にして、最終的に1,2−プロパンジオールの含有量が50ppmの植物由来エチレングリコール(EG−3)を得た。
[参考例4:植物由来エチレングリコールの精製(EG−4)]
植物由来エチレングリコールを設定温度190℃の加熱釜中で10時間加熱した後、25℃の温度まで冷却した。
一方、活性炭を軟水で洗浄後乾燥し、乾燥後の活性炭を活性炭処理設備中に充填した。活性炭層の厚さは150cmであり、空間速度は1.14hr−1であり、上記で加熱後冷却した植物由来エチレングリコールを活性炭層中に流した後収集した。最終的に、1,2−プロパンジオールの含有量が2790ppmの植物由来エチレングリコール(粗精製品)を得た。
[参考例5:植物由来エチレングリコールの精製(EG−5)]
入手した20kg植物由来エチレングリコールを1回目の蒸留操作として、理論段数30段、圧力50mmHg、還流比5の条件にて実施したところ、塔底残留物として粗エチレングリコールを得た(1,2−プロパンジオール:4180ppm含有)。続いて2回目の蒸留として、理論段数30段、圧力50mmHg、還流比5の条件で実施した。最終的に塔底残留物として、1,2−プロパンジオールの含有量が3020ppmのバイオマス資源由来エチレングリコール(EG−5)を得た。
[参考例6:化石燃料由来エチレングリコール(EG−6)]
1,2−プロパンジオールが検出されない(1ppm未満)化石燃料由来エチレングリコール(三菱化学社製、EG−6)。
[参考例7:ポリマー(PET−1)の合成]
参考例7で用いたエチレングリコールは、全て参考例1で得られた植物由来エチレングリコール(EG−1)を用いた。
テレフタル酸ジメチルとエチレングリコールから得られたビス(ヒドロキシエチル)テレフタレート約100kgが仕込まれ、温度250℃、圧力1.2×100,000Paに保持されたエステル化反応槽にテレフタル酸82.5kgとエチレングリコール35.4kgのスラリーを4時間かけて順次供給し、供給終了後もさらに1時間かけてエステル化反応を行い、得られたエステル化反応生成物101.5kgを重縮合槽に移送した。
移送後、エステル化反応生成物に、得られるポリマーに対してアンチモン原子換算で250ppm相当の三酸化アンチモン、リン原子換算で20ppm相当のリン酸トリメチルをエチレングリコール溶液として添加した。さらに、5分後に酸化チタン粒子のエチレングリコールスラリーを、得られるポリマーに対して酸化チタン粒子換算で0.1重量%相当添加した。その後、30rpmで撹拌しながら反応系を減圧して反応を開始した。反応器内を250℃から280℃の温度まで徐々に昇温するとともに、圧力を110Paまで下げた。最終温度、最終圧力到達までの時間はともに60分とした。所定の攪拌トルクに到達したら反応系を窒素パージして常圧に戻して重縮合反応を停止させ、ストランド状に吐出して冷却後、直ちにカッティングしてポリマー(PET−1)のペレットを得た。得られたポリマーの特性を表1にまとめた。
[参考例8:ポリマー(PET−2)の合成]
参考例8で用いたエチレングリコールは全て参考例1で得られたバイオマス資源由来エチレングリコール(EG−1)を用いた。
得られるポリマーに対してマグネシウム原子換算で60ppm相当の酢酸マグネシウムとテレフタル酸ジメチル100kgとエチレングリコール58kgを、150℃、窒素雰囲気下で溶融後、攪拌しながら230℃の温度まで3時間かけて昇温し、メタノールを留出させ、エステル交換反応をおこない、ビス(ヒドロキシエチル)テレフタレートを得た。これを重縮合槽に移送した。
移送後、得られるポリマーに対してアンチモン原子換算で250ppm相当の三酸化アンチモン、リン原子換算で50ppm相当のリン酸トリメチルを添加する30分前に別の混合槽にてエチレングリコール中で事前混合し、常温で30分撹拌した後、その混合物を添加した。さらに5分後に酸化チタン粒子のエチレングリコールスラリーを、得られるポリマーに対して酸化チタン粒子換算で0.1質量%相当添加した。そしてさらに5分後に、反応系を減圧にして反応を開始した。反応器内を250℃から280℃の温度まで徐々に昇温するとともに、圧力を110Paまで下げた。最終温度と最終圧力到達までの時間は、ともに60分とした。所定の撹拌トルクとなった時点で反応系を窒素パージして常圧に戻して重縮合反応を停止させ、ストランド状に吐出して冷却後、直ちにカッティングしてポリマー(PET−2)のペレットを得た。減圧開始から所定の撹拌トルク到達までの時間は3時間30分であった。得られたポリマーの特性を表1にまとめた。
[参考例9、参考例10:ポリマー(PET−3、PET−4)の合成]
用いるエチレングリコールを表1に示したとおり変更したこと以外は、参考例7と同様にしてポリマー(PET−3、PET−4)ペレットを得た。結果を表1にまとめた。
[参考例11:ポリマー(PET−5)の合成]
用いる重合触媒とその添加量、および酸化チタンの添加量、得られるポリマーを構成する全ジカルボン酸成分を基準として8mol%相当の5−スルホイソフタル酸ナトリウムジメチルエステルをエステル化反応物に添加したこと以外は、参考例8と同様にしてポリマー(PET−5)ペレットを得た。結果を表1にまとめた。
[参考例12:ポリマー(PET−6)の合成]
得られるポリマーを構成する全ジカルボン酸成分を基準として5mol%相当の5−スルホイソフタル酸ナトリウムジメチルエステルをエステル化反応物に添加したこと以外は、参考例7と同様にしてポリマーペレットを得た。結果を表1にまとめた。
[参考例13:ポリマー(PET−7)の合成]
用いるエチレングリコールを表1に示したとおり変更したこと以外は、参考例7と同様にしてポリマー(PET−7)ペレットを得た。結果を表1にまとめた。
[参考例14:ポリマー(PET−8)の合成]
用いるエチレングリコールを表1に示した通り変更したこと以外は、参考例11と同様にしてポリマーペレットを得た。結果を表1にまとめた。
[参考例15、16:ポリマー(PET−9、PET−10)の合成]
用いるエチレングリコールを表1に示した通り変更したこと以外は、参考例7と同様にしてポリマー(PET−9、PET−10)ペレットを得た。結果を表1にまとめた。
Figure 2018181319
[参考例17:ポリウレタン樹脂(D−1)の合成]
攪拌機および温度計を備えた四つ口フラスコに、数平均分子量1,979(水酸基価56.7)の1,10−デカンジオール(a2−1)/1,4−ブタンジオール(a1−1)(モル%比:91/9)共重合ポリカーボネートジオール(A1−1)100部、数平均分子量2,000(水酸基価=56.1)の3−メチル−ペンタンジオール(a3−1)/1,6−ヘキサンジオール(a3−2)(モル%比:50/50)共重合ポリカーボネートジオール(A2−1)100部、EG(C−1)7.6部、MDI(B−1)61.6部およびDMF628部を仕込み、乾燥窒素雰囲気下で70℃の温度で15時間反応させ、樹脂濃度30質量%、粘度80,000mPa・s/20℃、凝固価3.8のポリウレタン樹脂(D−1)の溶液を得た。
[参考例18:ポリウレタン樹脂(D−2)の合成]
参考例17と同様の反応容器に、数平均分子量2,018(水酸基価55.6)の1,10−デカンジオール(a2−1)/1,4−ブタンジオール(a1−1)(モル%比:81/19)共重合ポリカーボネートジオール(A1−2)140部、数平均分子量1,979(水酸基価57.5)の3−メチル−ペンタンジオール(a3−1)/1,6−ヘキサンジオール(a3−2)(モル%比:85/15)共重合ポリカーボネートジオール(A2−2)60部、EG(C−1)9.6部、MDI(B−1)73.1部およびDMF660部を仕込み、乾燥窒素雰囲気下で65℃の温度で20時間反応させ、樹脂濃度30質量%、粘度95,000mPa・s/20℃、凝固価3.4のポリウレタン樹脂(D−2)の溶液を得た。
[参考例19:ポリウレタン樹脂(D−3)の合成]
参考例17と同様の反応容器に、数平均分子量2,018(水酸基価55.6)の1,10−デカンジオール(a2−1)/1,4−ブタンジオール(a1−1)(モル%比:81/19)共重合ポリカーボネートジオール(A1−2)200部、EG(C−1)8.6部、MDI(B−1)65.4部およびDMF648部を仕込み、乾燥窒素雰囲気下で70℃の温度で15時間反応させ、樹脂濃度30質量%、粘度90,000mPa・s/20℃、凝固価2.6のポリウレタン樹脂(D−3)の溶液を得た。
[参考例20:ポリウレタン樹脂(D−4)の合成]
参考例17と同様の反応容器に、数平均分子量1,963(水酸基価57.2)の1,10−デカンジオール(a2−1)/1,4−ブタンジオール(a1−1)(モル%比:61/39)共重合ポリカーボネートジオール(A1−3)200部、EG(C−1)8.6部、MDI(B−1)65.4部およびDMF648部を仕込み、乾燥窒素雰囲気下で70℃の温度で15時間反応させ、樹脂濃度30質量%、粘度89,000mPa・s/20℃、凝固価2.7のポリウレタン樹脂(D−4)の溶液を得た。
[参考例21:ポリウレタン樹脂水性分散体(P−1)の合成]
攪拌機および温度計を備えた加圧可能な容器に、数平均分子量1,989(水酸基価56.4)の1,10−デカンジオール(a2−1)/1,4−ブタンジオール(a1−1)(モル%比:71/29)共重合ポリカーボネートジオール(A1−4)120部、数平均分子量1,979(水酸基価57.5)の3−メチル−ペンタンジオール(a3−1)/1,6−ヘキサンジオール(a3−2)(モル%比:85/15)共重合ポリカーボネートジオール(A2−2)80部、EG(C−1)8.9部、DMPA(A3−1)5.02部、HDI(B−2)56.0部およびアセトン112部を仕込み、反応系を窒素ガスで置換したのち、攪拌下80℃の温度で12時間反応させ、末端イソシアネート基ウレタンプレポリマーのアセトン溶液を得た。得られた該アセトン溶液を25℃の温度まで冷却して、希釈溶剤としてのアセトン742.9部、中和剤としてのトリエチルアミン7.1部を加えた。水583.3部を該アセトン溶液に加えホモミキサーで1分間攪拌して乳化した後、減圧下でアセトンを留去し、25℃の温度まで冷却した後に水を加えて固形分40質量%に調整し、ポリウレタン樹脂水性分散体(P−1)を得た。
[参考例22:ポリウレタン樹脂(D−5)の合成]
参考例17と同様の反応容器に、数平均分子量1,983(水酸基価56.5)の1,10−デカンジオール(a2−1)/1,4−ブタンジオール(a1−1)(モル%比:31/69)共重合ポリカーボネートジオール(A1−5)200部、BG(C−2)12.5部、MDI(B−1)65.4部およびDMF648部を仕込み、乾燥窒素雰囲気下で70℃の温度で15時間反応させ、樹脂濃度30質量%、粘度87,000mPa・s/20℃、凝固価2.5のポリウレタン樹脂(D−5)の溶液を得た。
[参考例23:ポリウレタン樹脂(D−6)の合成]
参考例17と同様の反応容器に、数平均分子量2,036(水酸基価55.1)の1,10−デカンジオール(a2−1)ポリカーボネートジオール(A1−6)200部、BG(C−2)12.6部、MDI(B−1)66.0部およびDMF650部を仕込み、乾燥窒素雰囲気下で70℃の温度で15時間反応させ、樹脂濃度30質量%、粘度89,000mPa・s/20℃、凝固価2.3のポリウレタン樹脂(D−6)の溶液を得た。
[参考例24:ポリウレタン樹脂(D−7)の合成]
参考例17と同様の反応容器に、数平均分子量1,983(水酸基価56.5)の1,10−デカンジオール(a2−1)/1,4−ブタンジオール(a1−1)(モル%比:31/69)共重合ポリカーボネートジオール(A1−5)140部、数平均分子量1,979(水酸基価57.5)の3−メチル−ペンタンジオール(a3−1)/1,6−ヘキサンジオール(a3−2)(モル%比:85/15)共重合ポリカーボネートジオール(A2−2)60部、BG(C−2)13.9部、MDI(B−1)73.1部およびDMF660部を仕込み、乾燥窒素雰囲気下で65℃の温度で20時間反応させ、樹脂濃度30質量%、粘度88,000mPa・s/20℃、凝固価2.5のポリウレタン樹脂(D−7)の溶液を得た。
[参考例25:ポリウレタン樹脂水分散体(P−2)の合成]
参考例21と同様の反応容器に、数平均分子量1,983(水酸基価56.5)の1,10−デカンジオール(a2−1)/1,4−ブタンジオール(a1−1)(モル%比:31/69)共重合ポリカーボネートジオール(A1−5)120部、数平均分子量1,979(水酸基価57.5)の3−メチル−ペンタンジオール(a3−1)/1,6−ヘキサンジオール(a3−2)(モル%比:85/15)共重合ポリカーボネートジオール(A2−2)80部、EG(C−1)8.9部、DMPA(A3−1)5.02部、HDI(B−2)56.0部およびアセトン112部を仕込み、反応系を窒素ガスで置換したのち、攪拌下80℃の温度で12時間反応させ、末端イソシアネート基ウレタンプレポリマーのアセトン溶液を得た。得られた該アセトン溶液を25℃の温度まで冷却して、希釈溶剤としてのアセトン742.9部、中和剤としてのトリエチルアミン7.1部を加えた。水583.3部を該アセトン溶液に加えホモミキサーで1分間攪拌して乳化した後、減圧下でアセトンを留去し、25℃の温度まで冷却した後に水を加えて固形分40質量%に調整し、ポリウレタン樹脂水性分散体(P−2)を得た。
表2に、参考例17〜25のポリウレタン樹脂をまとめた。これらの参考例に使用した1,10−デカンジオール(a2−1)は植物由来の原料であり、この原料の植物由来比率を基にポリウレタン樹脂の植物由来比率を算出し、表2に示した。
Figure 2018181319
[実施例1]
(不織布)
海成分としてポリスチレンを用い、島成分としてポリマーPET−1を用いて、海成分が20質量%、島成分が80質量%の複合比率で、島数が16島/1フィラメント、平均単繊維直径が20μmの海島型複合繊維を得た。得られた海島型複合繊維を、繊維長51mmにカットしてステープルとし、カードおよびクロスラッパーを通して繊維ウェブを形成し、ニードルパンチ処理により、目付が750g/mで、厚みが3.2mmの不織布を製造した。
(繊維極細化)
得られた不織布を、トリクロロエチレンに浸漬してマングルで絞ることを5回繰り返すことにより、海島型複合繊維の海成分を除去した極細繊維からなるシートを得た。
(ポリウレタン樹脂の付与)
上記のようにして得られた極細繊維からなるシートを、固形分濃度12質量%に調整したポリウレタン樹脂D−1溶液に浸漬し、次いでDMF濃度30質量%の水溶液中でポリウレタン樹脂を凝固させた。その後、110℃の温度の熱風で10分間乾燥することにより、厚みが1.9mmのポリウレタン樹脂付与シートを得た。
(半裁と起毛)
上記のようにして得られたポリウレタン樹脂付与シートを厚さ方向に垂直に半裁し、非半裁面をサンドペーパー番手240番のエンドレスサンドペーパーで研削することにより、厚みが0.75mmの立毛を有するシート状物を得た。
(染色と仕上げ)
上記のようにして得られた立毛を有するシート状物を、液流染色機を用いて120℃の温度条件下で黒色染料を用いて染色を行い、次いで乾燥機で乾燥を行い、極細繊維の平均単繊維直径が4.4μmのシート状物を得た。得られたシート状物は、均一で優美な立毛と柔軟な風合いを有し、耐摩耗性は良好であった。
[実施例2〜4]
実施例1で島成分のポリマーを表3の条件としたこと以外は、実施例1と同様にしてシート状物を得た。得られたシート状物は、均一で優美な立毛と柔軟な風合いを有し、耐摩耗性は良好であった。
[実施例5]
(不織布)
海成分としてポリマーPET−5を用い、島成分としてポリマーPET−1を用いて、海成分が20質量%、島成分が80質量%の複合比率で、島数が16島/1フィラメント、平均単繊維直径が20μmの海島型複合繊維を得た。得られた海島型複合繊維を、繊維長51mmにカットしてステープルとし、カードおよびクロスラッパーを通して繊維ウェブを形成し、ニードルパンチ処理により、目付が730g/mで、厚みが3.0mmの不織布を製造した。
(繊維極細化)
得られた不織布を、95℃の温度に加熱した濃度10g/Lの水酸化ナトリウム水溶液に浸漬して30分間処理を行い、海島型複合繊維の海成分を除去した極細繊維からなるシートを得た。
(ポリウレタン樹脂の付与)
上記のようにして得られた極細繊維からなるシートを、固形分濃度12質量%に調整したポリウレタン樹脂D−1溶液に浸漬し、次いでDMF濃度30質量%の水溶液中でポリウレタン樹脂を凝固させた。その後、110℃の温度の熱風で10分間乾燥することにより、厚みが1.8mmのポリウレタン樹脂付与シートを得た。
(半裁と起毛)
上記のようにして得られたポリウレタン樹脂付与シートを厚さ方向に垂直に半裁し、非半裁面をサンドペーパー番手240番のエンドレスサンドペーパーで研削することにより、厚みが0.7mmの立毛を有するシート状物を得た。
(染色と仕上げ)
上記のようにして得られた立毛を有するシート状物を、液流染色機を用いて120℃の温度条件下で黒色染料を用いて染色を行い、次いで乾燥機で乾燥を行い、極細繊維の平均単繊維直径が4.4μmのシート状物を得た。得られたシート状物は、均一で優美な立毛と柔軟な風合いを有し、耐摩耗性は良好であった。
[実施例6]
実施例5で海成分のポリマーをPET−6としたこと以外は、実施例5と同様にしてシート状物を得た。得られたシート状物は、均一で優美な立毛と柔軟な風合いを有し、耐摩耗性は良好であった。
[実施例7]
実施例1でポリウレタン樹脂をD−2としたこと以外は、実施例1と同様にしてシート状物を得た。得られたシート状物は、均一で優美な立毛と柔軟な風合いを有し、耐摩耗性は良好であった。
[実施例8〜9]
実施例1でポリウレタン樹脂をそれぞれD−3とD−4としたこと以外は、実施例1と同様にしてシート状物を得た。得られたシート状物は、均一な立毛と柔軟な風合いを有し、耐摩耗性は良好であった。
[実施例10]
(ポリウレタン樹脂の付与)
実施例5と同様にして得られた極細繊維からなるシートを、固形分濃度10質量%に調整したポリウレタン樹脂P−1水分散液に浸漬し、次いで110℃の温度の熱風で15分間乾燥することにより、厚みが1.8mmのポリウレタン樹脂付与シートを得た。
(半裁と起毛)
上記のようにして得られたポリウレタン樹脂付与シートを厚さ方向に垂直に半裁し、非半裁面をサンドペーパー番手240番のエンドレスサンドペーパーで研削することにより、厚みが0.7mmの立毛を有するシート状物を得た。
(染色と仕上げ)
上記のようにして得られた立毛を有するシート状物を、液流染色機を用いて120℃の温度条件下で黒色染料を用いて染色を行い、次いで乾燥機で乾燥を行い、極細繊維の平均単繊維直径が4.4μmのシート状物を得た。得られたシート状物は、均一な立毛と柔軟な風合いを有し、耐摩耗性は良好であった。
[実施例11〜12]
実施例1で極細繊維の平均単繊維直径を2.0μmと5.5μmとしたこと以外は、実施例1と同様にしてシート状物を得た。得られたシート状物は、均一で優美な立毛と柔軟な風合いを有し、耐摩耗性は良好であった。
[実施例13]
実施例1において、ポリマーPET−1で製糸した糸条から作製した、糸条の単繊維直径がタテ糸、ヨコ糸ともに10μmで、撚数が2000T/m、織密度が2.54cm(1インチ)当たり95×76(タテ×ヨコ)の平織組織の織物で、ウェブを上下に挟み、織物/繊維ウェブ/織物の積層状態にして、ニードルパンチ処理を行い、目付が750g/mで、厚みが3.1mmの不織布を製造したこと、および、ポリウレタン樹脂付与シートを厚さ方向に垂直に半裁し、半裁面を研削したこと以外は、実施例1と同様にしてシート状物を得た。得られたシート状物は、均一で優美な立毛と柔軟な風合いを有し、耐摩耗性が良好であるとともに、織物の強力保持率が高く、柔軟でありながらも、強力は良好であった。
[実施例14〜15]
実施例13で織物の糸条の単繊維直径をそれぞれ6.0μm、25μmとしたこと以外は、実施例13と同様にしてシート状物を得た。得られたシート状物は、均一で優美な立毛と柔軟な風合いを有し、耐摩耗性が良好であるとともに、織物の強力保持率が高く、柔軟でありながらも、強力は良好であった。
[実施例16〜18]
実施例13で織物の糸条のポリマーをそれぞれPET−2、PET−3、PET−4としたこと以外は、実施例13と同様にしてシート状物を得た。得られたシート状物は、均一で優美な立毛と柔軟な風合いを有し、耐摩耗性が良好であるとともに、織物の強力保持率が高く、柔軟でありながらも、強力は良好であった。
[実施例19]
実施例13で織物の糸条の撚数を3000T/mとしたこと以外は、実施例13と同様にしてシート状物を得た。得られたシート状物は、均一で優美な立毛と柔軟な風合いを有し、耐摩耗性が良好であるとともに、織物の強力保持率が高く、柔軟でありながらも、強力は良好であった。
表3に、実施例1〜19のシート状物についてまとめた。
Figure 2018181319
島成分のポリマーに特定量の1,2−プロパンジオールを含有させることにより耐熱性が改善され、固有粘度低下が抑えられることにより、耐摩耗性に優れたシート状物を得ることができる。また、ポリウレタン樹脂を特定の組成とすることにより微細孔を有する多孔構造とすることができ、シート状物の柔軟性を高めることができる。さらに、これらの繊維と弾性体樹脂の組合せにより、繊維の優れた耐摩耗性と弾性体樹脂の高い研削性により、均一で優美な立毛を有するシート状物を得ることができる。
さらに、不織布と絡合一体化させる織物のポリマーに特定量の1,2−プロパンジオールを含有させることにより、ポリマーの耐熱性が改善され、固有粘度低下が抑えられ、耐摩耗性が高まり、ニードルパンチ処理における織物の強力保持率が高めることができ、前記したような特性に加え、柔軟でありながらも高い強力を有するシート状物を得ることができる。
[比較例1]
実施例1で島成分のポリマーをPET−7とし、ポリウレタン樹脂をD−3としたこと以外は、実施例1と同様にしてシート状物を得た。島成分のポリマーPET−7には1,2−プロパンジオールが過剰量含まれているため、ポリマーの耐熱性が不十分となり、得られたシート状物は、比較的柔軟な風合いを有していたが、不均一な立毛状態で耐摩耗性にも劣るものであった。
[比較例2〜3]
比較例1で島成分のポリマーをそれぞれPET−9とPET−10としたこと以外は、比較例1と同様にしてシート状物を得た。島成分のポリマーPET−9には1,2−プロパンジオールが過剰量含まれているため、またポリマーPET−10は1,2−プロパンジオールが検出限界以下であるため、ポリマーの耐熱性が不十分となり、得られたシート状物は、比較的柔軟な風合いを有していたが、不均一な立毛状態で耐摩耗性にも劣るものであった。
[比較例4]
実施例5で島成分のポリマーをPET−7とし、海成分のポリマーをPET−8とし、ポリウレタン樹脂をD−3としたこと以外は、実施例5と同様にしてシート状物を得た。島成分のポリマーPET−7には1,2−プロパンジオールが過剰量含まれているため、ポリマーの耐熱性が不十分となり、得られたシート状物は、比較的柔軟な風合いを有していたが、不均一な立毛状態で、耐摩耗性にも劣るものであった。
[比較例5〜7]
実施例1でポリウレタン樹脂をそれぞれD−5、D−6およびD−7としたこと以外は、実施例1と同様にしてシート状物を得た。ポリウレタン樹脂D−5とD−7ではポリカーボネートジオール(a2)のモル比率が低く、ポリウレタン樹脂D−6ではポリカーボネートジオール(a2)のモル比率が高いため、ポリウレタン樹脂が硬く、また微細孔を有する微多孔構造を形成が不十分となり、ポリウレタン樹脂の研削性が低下したため、得られたシート状物は、部分的に不均一な立毛状態で、柔軟性と耐摩耗性にも劣るものであった。
[比較例8]
実施例10でポリウレタン樹脂をP−2としたこと以外は、実施例10と同様にしてシート状物を得た。ポリウレタン樹脂P−2では、ポリカーボネートジオール(a2)のモル比率が低く、ポリウレタン樹脂が硬く、微細孔を有する多孔構造を形成できず、ポリウレタン樹脂の研削性が低下したため、得られたシート状物は、不均一な立毛状態で、柔軟性と耐摩耗性にも劣るものであった。また、シート状物中の弾性体樹脂(ポリウレタン樹脂)に多孔構造は確認できなかった。
[比較例9、10]
比較例1でポリウレタン樹脂をそれぞれD−5およびD−6としたこと以外は、比較例1と同様にしてシート状物を得た。島成分のポリマーPET−7には、1,2−プロパンジオールが過剰量含まれているため、ポリマーの耐熱性が不十分となり、ポリウレタン樹脂D−5ではポリカーボネートジオール(a2)のモル比率が低く、ポリウレタン樹脂D−6ではポリカーボネートジオール(a2)のモル比率が高いため、ポリウレタン樹脂が硬く、また微細孔を有する微多孔構造を形成が不十分となり、ポリウレタン樹脂の研削性が低下したため、得られたシート状物は、不均一な立毛状態で、柔軟性と耐摩耗性にも劣るものであった。
[比較例11]
比較例5において、ポリマーPET−7で製糸した糸条から作製した、糸条の単繊維直径がタテ糸、ヨコ糸ともに10μmで、撚数が2000T/m、織密度が2.54cm(1インチ)当たり95×76(タテ×ヨコ)の平織組織の織物で、ウェブを上下に挟み、織物/繊維ウェブ/織物の積層状態にして、ニードルパンチ処理を行い、目付が750g/mで、厚みが3.1mmの不織布を製造したこと、および、ポリウレタン樹脂付与シートを厚さ方向に垂直に半裁し、半裁面を研削したこと以外は、比較例5と同様にしてシート状物を得た。ポリウレタン樹脂が硬く、また微細孔を有する微多孔構造を形成が不十分となり、ポリウレタン樹脂の研削性が低下したため、得られたシート状物は、部分的に不均一な立毛状態で、柔軟性と耐摩耗性にも劣るものであり、さらに、織物のポリマーPET−7には1,2−プロパンジオールが過剰量含まれているため、ポリマーの耐熱性が不十分で、ポリマーの耐摩耗性が低く、織物の強力保持率が低くなり、シート状物の強力は不十分なものとなった。
[比較例12]
比較例11で織物の糸条のポリマーをPET−10としたこと以外は、比較例11と同様にしてシート状物を得た。ポリウレタン樹脂が硬く、また微細孔を有する微多孔構造を形成が不十分となり、ポリウレタン樹脂の研削性が低下したため、得られたシート状物は、部分的に不均一な立毛状態で、柔軟性と耐摩耗性にも劣るものであり、さらに、織物のポリマーPET−10は1,2−プロパンジオールが検出限界以下であるため、ポリマーの耐熱性が不十分で、ポリマーの耐摩耗性が低く、織物の強力保持率が低くなり、シート状物の強力は不十分なものとなった。
[比較例13〜14]
比較例11で織物の糸条の撚数をそれぞれ500T/m、5000T/mとしたこと以外は、比較例11と同様にしてシート状物を得た。ポリウレタン樹脂が硬く、また微細孔を有する微多孔構造を形成が不十分となり、ポリウレタン樹脂の研削性が低下したため、得られたシート状物は、部分的に不均一な立毛状態で、柔軟性と耐摩耗性にも劣るものであり、さらに、織物のポリマーPET−7には1,2−プロパンジオールが過剰量含まれているため、ポリマーの耐熱性が不十分で、ポリマーの耐摩耗性が低く、織物の強力保持率が低くなり、シート状物の強力は不十分なものとなった。織物の糸条の撚数が少ない場合には、強力保持率はさらに低くなり、シート状物の強力は不十分なものとなった。撚数が多い場合には、強力保持率はやや改善するものの、シート状物の柔軟性がさらに低下した。
表4に比較例1〜14のシート状物についてまとめた。
Figure 2018181319
島成分のポリマー中の1,2−プロパンジオール量が過剰量または検出限界以下であると、ポリマーの耐熱性の改善効果が不十分となり、固有粘度低下が大きくなることにより、シート状物の耐摩耗性が劣るものとなる。一方、ポリウレタン樹脂中のポリカーボネートジオール(a2)のモル比率が特定の範囲外となることによりポリウレタン樹脂は硬くなり、また微細孔を有する多孔構造の形成が不十分となり、シート状物の柔軟性が劣るものとなる。さらに、繊維の耐摩耗性低下および弾性体樹脂の研削性低下により、シート状物は不均一な立毛となり、外観が損なわれる。
さらに、不織布と絡合一体化させる織物のポリマー中の1,2−プロパンジオール量が過剰量または検出限界以下であると、ポリマーの耐熱性の改善効果が不十分となり、固有粘度低下が大きくなることにより、耐摩耗性が低下し、ニードルパンチ処理における織編物の強力保持率が低下し、シート状物の強力が損なわれる。また織編物の糸条の撚数が少なすぎる場合、織編物の強力保持率がさらに低下する。一方、撚数が多すぎる場合、織編物が柔軟でなくなり、シート状物の柔軟性が損なわれる。
[実施例20]
<原綿>
(島成分ポリマー)
島成分ポリマーとして、参考例7で作製したポリマーPET−1を用いた。
(海成分ポリマー)
海成分ポリマーとして、ビカット軟化点が102℃で、MFRが67.8のポリスチレン(PSt)を用いた。
(織編物を構成する繊維のポリマー)
織編物を構成する繊維のポリマーとして、参考例7で作製したポリマーPET−1を用いた。
(紡糸と延伸)
上記の島成分ポリマーと海成分ポリマーを用いて、16島/ホールの海島型複合紡糸口金を用いて、紡糸温度が285℃、島/海質量比率が80/20、吐出量が1.4g/分・ホール、紡糸速度が1200m/分の条件で溶融紡糸した。
次いで、85℃の温度の液浴中で、トータル倍率が2.8倍となるように2段延伸し、スタッフィングボックス型のクリンパーを用いて捲縮を付与し海島型複合繊維を得た。このようにして得られた海島型複合繊維は、単繊維繊度が4.2dtexであった。この海島型複合繊維を繊維長51mmにカットして、海島型複合繊維の原綿を得た。
<不織布および織物の絡合体(シート基体)>
上記の海島型複合繊維からなる原綿を用い、カード工程とクロスラッパー工程により、積層繊維ウェブを形成し、17枚積層した。次いで、参考例7で作製したポリマーPET−1で製糸した糸条から作製した、糸条の単繊維直径が経糸と緯糸が共に10μm(総繊度84dtex−72フィラメント)で、撚数が2000T/m、織密度が2.54cm(1インチ)当たり95×76(タテ×ヨコ)の平織組織の織物で、前記の積層繊維ウェブを上下に挟み、織物/繊維ウェブ/織物の積層状態にして、トータルバーブデプス0.075mmのニードル1本を植込んだニードルパンチ機を用いて、針深度が7mm、パンチ本数が3000本/cmでニードルパンチ処理を行い、目付が700g/m、見掛け密度が0.243g/cmの織物と海島型複合繊維からなる不織布が積層絡合一体化したシート基体を作製した。得られたシート基体は強力保持率に優れるものであった。
<シート状物>
上記のシート基体を98℃の温度の熱水で収縮させた後、5%の濃度のPVA(ポリビニルアルコール)水溶液を含浸し、温度が120℃の熱風で10分間乾燥することにより、シート基体の質量に対するPVA質量が6質量%のシート基体を得た。このシート基体を、トリクロロエチレン中に浸漬して海成分を溶解除去し、極細繊維からなる不織布と織物が絡合してなる脱海シートを得た。このようにして得られた極細繊維からなる不織布と織物とからなる脱海シートを、固形分濃度12%に調整したポリカーボネート系ポリウレタンのDMF(ジメチルホルムアミド)溶液に浸漬し、次いでDMF濃度30%の水溶液中でポリウレタンを凝固させた。その後、PVAおよびDMFを熱水で除去し、110℃の温度の熱風で10分間乾燥することにより、島成分からなる前記の極細繊維と前記の織物の合計質量に対するポリウレタン質量が28質量%の弾性体樹脂付与シート基体を得た。その後、エンドレスのバンドナイフを有する半裁により厚み方向に半裁し、半裁面をJIS#180番のサンドペーパーを用いて3段研削し、立毛を形成させてシート状物を作製した。極細繊維の単繊維径は、4.4μmであった。
さらに、サーキュラー染色機を用いて分散染料により染色を行い、シート状物を得た。得られたシート状物は、柔軟性に優れたものであった。結果を表5に示す。
[実施例21]
織物として、糸条の単糸直径が経糸と緯糸が共に6.0μm(総繊度110dtex−288フィラメント)で、撚数が2000T/m、織密度が2.54cm(1インチ)当たり95×76(タテ×ヨコ)の平織組織の織物を用いたこと以外は、実施例20と同様にしてシート基体を作製後、シート状物を作製した。得られたシート状物は、柔軟性に優れたものであった。結果を表5に示す。
[実施例22]
織物として、糸条の単糸直径が経糸と緯糸が共に25μm(総繊度112dtex−16フィラメント)で、撚数が2000T/m、織密度が2.54cm(1インチ)当たり95×76(タテ×ヨコ)の平織組織の織物を用いたこと以外は、実施例20と同様にしてシート基体を作製後、人工皮革(製品)を作製した。得られた人工皮革(製品)は、柔軟性に優れたものであった。結果を表5に示す。
[実施例23]
織物を形成するポリマーとして、参考例8で作製したポリマーPET−2を用いたこと以外は、実施例20と同様にして、シート基体を作製後、シート状物を作製した。得られたシート状物は、柔軟性に優れたものであった。結果を表5に示す。
[実施例24]
織物を形成するポリマーとして、参考例9で作製したポリマーPET−3を用いたこと以外は、実施例20と同様にして、シート基体を作製後、シート状物を作製した。得られたシート状物は、柔軟性に優れたものであった。結果を表5に示す。
[実施例25]
織物を形成するポリマーとして、参考例10で作製したポリマーPET−4を用いたこと以外は、実施例20と同様にして、シート基体を作製後、シート状物を作製した。得られたシート状物は、柔軟性に優れたものであった。結果を表5に示す。
[実施例26]
織物として、撚数が3000T/mの平織組織の織物を用いたこと以外は、実施例20と同様にして、シート基体を作製後、シート状物を作製した。得られたシート状物は、柔軟性に優れたものであった。結果を表5に示す。
Figure 2018181319
[比較例15]
織物を形成するポリマーとして、参考例13で作製したポリマーPET−7を用いたこと以外は、実施例20と同様にして、シート基体を作製した。シート基体は、強力保持率に乏しかった。
前記シート基体からシート状物を作製した。結果を表6に示す。
[比較例16]
島成分ポリマーとして、参考例16で作製したポリマーPET−10を用い、織物を形成するポリマーとして、参考例16で作製したポリマーPET−10を用いたこと以外は、実施例20と同様にして、シート基体を作製した。シート基体は、強力保持率に乏しかった。
前記シート基体からシート状物を作製した。結果を表6に示す。
[比較例17]
織物として、撚数が500T/mの平織組織の織物を用いたこと以外は、比較例15と同様にして、シート基体を作製した。シート基体は、強力保持率に乏しかった。
前記シート基体からシート状物を作製した。結果を表6に示す。
[比較例18]
織物として、撚数が5000T/mの平織組織の織物を用いたこと以外は、比較例15と同様にして、シート基体を作製した。シート基体は、強力保持率に乏しかった。
前記シート基体からシート状物を作製した。結果を表6に示す。
Figure 2018181319

Claims (6)

  1. 平均単繊維直径が0.3〜7μmの極細繊維からなる不織布と弾性体樹脂からなるシート状物であって、前記極細繊維を構成するポリマーがジカルボン酸および/またはそのエステル形成性誘導体とジオールから得られるポリエステルであり、前記ポリエステル中に1,2−プロパンジオール由来の成分が1〜500ppm含有されており、前記弾性体樹脂が、炭素数が3〜5のアルカンジオール(a1)に由来する構造単位と炭素数8〜20のアルカンジオール(a2)に由来する構造単位を含み、かつ前記アルカンジオール(a1)と前記アルカンジオール(a2)の合計モル数に対する前記アルカンジオール(a2)のモル比率が、50〜95モル%である共重合ポリカーボネートジオール(A1)、有機ジイソシアネート(B)および鎖伸長剤(C)を必須構成単量体とするポリウレタン樹脂(D)であることを特徴とするシート状物。
  2. シート状物の表面に立毛を有し、弾性体樹脂が不織布の内部空間に存在していることを特徴とする請求項1記載のシート状物。
  3. ポリウレタン樹脂(D)が、さらに炭素数4〜6のアルカンジオール(a3)に由来する構造単位からなるポリカーボネートジオール(A2)を必須構成単量体として含有することを特徴とする請求項1または2記載のシート状物。
  4. 弾性体樹脂が多孔構造を有しており、前記多孔構造の全孔に占める孔径0.1〜20μmの微細孔の割合が60%以上であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のシート状物。
  5. 極細繊維を主体とする不織布と織編物が積層一体化されたシート基体と弾性体樹脂からなるシート状物であって、前記織編物がポリエステルを主成分として含む繊維で構成されており、さらに前記ポリエステル中に1,2−プロパンジオール由来の成分が1〜500ppm含有されていることを特徴とするシート状物。
  6. 織編物を構成する糸条の単繊維直径が0.3〜50μmである請求項5記載のシート状物。
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