WO2011132581A1 - ポリウレタン樹脂水性分散体、無孔質フィルム、並びに、透湿性防水布帛及びその製造方法 - Google Patents

ポリウレタン樹脂水性分散体、無孔質フィルム、並びに、透湿性防水布帛及びその製造方法 Download PDF

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    • C08J2375/04Polyurethanes

Definitions

  • the present invention relates to an aqueous polyurethane resin dispersion used for a nonporous film of a moisture-permeable waterproof fabric, a nonporous film, a moisture-permeable waterproof fabric, and a method for producing the same.
  • a moisture-permeable waterproof fabric having a nonporous urethane resin film is widely used because it has excellent waterproof properties.
  • a moisture-permeable waterproof fabric is generally formed by applying a polyurethane resin solution on a release paper and heating to form a nonporous film, and laminating the nonporous film and a fiber fabric using an adhesive. It is manufactured by the method (laminate method).
  • a polyurethane resin solution a solution obtained by dissolving a polyurethane resin in an organic solvent such as dimethylformamide, toluene, or methyl ethyl ketone has been used.
  • an organic solvent such as dimethylformamide, toluene, or methyl ethyl ketone
  • VOC volatile organic compound
  • inferior washing resistance means that after washing a moisture-permeable waterproof fabric, the non-porous film has lower moisture permeability or water pressure resistance than before washing, and swelling or whitening is observed in the nonporous film. Or the case where the nonporous film has peeled from the fiber fabric is said.
  • a neutralized product of an isocyanate group-terminated prepolymer obtained by reacting a polyisocyanate compound, a polyol compound having an oxyethylene group, and a diol compound having a carboxy group is water.
  • An aqueous polyurethane resin dispersion obtained by performing chain extension reaction in water using at least one compound selected from water-soluble polyamines, hydrazine and derivatives thereof after dispersion is disclosed (see Patent Document 1).
  • the water pressure resistance and washing resistance of a moisture-permeable waterproof fabric are improved by using a polyurethane resin aqueous dispersion in combination with a specific crosslinking agent that undergoes a crosslinking reaction with a carboxy group. (Example 4 etc.).
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and even when a crosslinking agent is not used, a moisture-permeable waterproof fabric excellent in moisture permeability, water pressure resistance, and washing resistance, a method for producing the same, and It is an object of the present invention to provide a polyurethane resin aqueous dispersion suitable for use in a nonporous film of a moisture-permeable waterproof fabric and a nonporous film formed by heating the polyurethane resin aqueous dispersion.
  • the first aspect of the present invention includes polytetramethylene ether glycol (A), polyol (B) having an oxyethylene group, alkylene diol (C) having a branched alkylene group, and organic polyisocyanate.
  • Polyurethane used for a nonporous film of a moisture-permeable waterproof fabric in which a polyurethane resin obtained by reacting (D) with an isocyanate group-terminated urethane prepolymer and a chain extender (F) is dispersed in water
  • aqueous resin dispersion having a particle size of not more than 500 nm at 90% cumulative accumulation, the polyurethane resin having an oxyethylene group content of 20 to 30% by mass relative to the polyurethane resin, and a carboxy group It is the 1st polyurethane resin aqueous dispersion which does not contain.
  • the 3rd aspect of this invention is a nonporous film formed by heating the polyurethane resin aqueous dispersion of said 1st or 2nd aspect.
  • the fourth aspect of the present invention is a moisture-permeable waterproof fabric having the nonporous film of the present invention and a fiber fabric.
  • the fifth aspect of the present invention is a method for producing a moisture-permeable waterproof fabric according to the third aspect of the present invention, wherein the polyurethane resin aqueous dispersion is applied to at least one surface of a release sheet and heated. Forming a nonporous film, applying an adhesive to at least one surface of the nonporous film and the fiber fabric, and bonding the nonporous film and the fiber fabric to the adhesive.
  • a method for producing a moisture-permeable waterproof fabric having a step of adhering via an adhesive.
  • the moisture-permeable waterproof fabric excellent in all of moisture permeability, water pressure resistance, and washing resistance and its manufacturing method can be provided.
  • the polyurethane resin aqueous dispersion suitable for using for the nonporous film of a moisture-permeable waterproof fabric, and the nonporous film formed by heating this can be provided.
  • polyurethane resin aqueous dispersion (1) used for the nonporous film of the moisture-permeable waterproof fabric, which is the first aspect of the present invention, is polytetramethylene ether glycol (A).
  • a polyol (B) having an oxyethylene group, an alkylene diol (C) having a branched alkylene group, and an organic polyisocyanate (D) are produced by reacting an isocyanate group-terminated urethane prepolymer with a chain extender ( A polyurethane resin obtained by chain extension reaction with F) is dispersed in water.
  • the polytetramethylene ether glycol (A) (hereinafter referred to as “component (A)”) is preferably, for example, one having a number average molecular weight of 500 to 6000, more preferably 1000 to 3000.
  • component (A) is preferably, for example, one having a number average molecular weight of 500 to 6000, more preferably 1000 to 3000.
  • the number average molecular weight is less than 500, the nonporous film tends to be hard or moisture permeability is lowered when the nonporous film is formed.
  • the number average molecular weight exceeds 6000, the water pressure resistance of the nonporous film tends to be lowered.
  • the “number average molecular weight” is a number average molecular weight in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • polyol (B) having an oxyethylene group examples include polyethylene glycol, polyoxyethylene polyoxypropylene glycol, and the like.
  • the content of the oxyethylene group contained in the component (B) is preferably 50% by mass or more, and more preferably 70 to 100% by mass with respect to the component (B) because it can impart more excellent moisture permeability.
  • component (B) for example, those having a number average molecular weight of 400 to 5000 are preferred, and those having a number average molecular weight of 500 to 3000 are more preferred.
  • the number average molecular weight is less than 400, the moisture permeability of the nonporous film tends to decrease when the nonporous film is formed.
  • the number average molecular weight exceeds 5,000, the particle diameter of the polyurethane resin aqueous dispersion tends to increase, and the water pressure resistance of the nonporous film tends to decrease.
  • ⁇ Alkylenediol (C) having a branched alkylene group By using an alkylene diol (C) having a branched alkylene group (hereinafter referred to as “component (C)”), it is possible to obtain a polyurethane resin aqueous dispersion having a small particle size while increasing the dispersibility of the polyurethane resin in water. Can do. Moreover, the water pressure resistance of the moisture-permeable waterproof fabric is good.
  • Examples of the component (C) include 2,2-dimethylpropanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,2-propylene glycol, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,3- Examples include butanediol, 3-methyl-1,3-butanediol, and 2-methyl-1,8-octanediol. Among these, 3-methyl-1,5-pentanediol is preferable because the above-described effect obtained by using the component (C) is high.
  • Organic polyisocyanate (D) examples include aliphatic polyisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and dicyclohexylmethane diisocyanate; xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, and the like.
  • modified bodies such as the dimer of the said organic polyisocyanate, a trimer, or buret-ized isocyanate, are mentioned.
  • modified bodies such as the dimer of the said organic polyisocyanate, a trimer, or buret-ized isocyanate.
  • aliphatic polyisocyanates and araliphatic polyisocyanates are preferable, and aliphatic polyisocyanates are more preferable because yellowing due to long-term use of a nonporous film in a moisture-permeable waterproof fabric can be suppressed.
  • Chain extender (F) examples include polyamine compounds such as ethylenediamine, propylenediamine, hexamethylenediamine, isophoronediamine, diethylenetriamine, dipropylenetriamine, and triethylenetetramine; adipic acid And hydrazide compounds such as dihydrazide, hydrazine and the like.
  • the aqueous polyurethane resin dispersion (1) is, for example, an isocyanate group-terminated urethane prepolymer solution (hereinafter referred to as “prepolymer solution (1)” by reacting the components (A) to (D) in an organic solvent. ), The prepolymer solution (1) is dispersed in water to prepare a prepolymer dispersion (1), and then the component (F) is added to cause chain extension reaction.
  • prepolymer solution (1) an isocyanate group-terminated urethane prepolymer solution
  • organic solvent those which can lower the viscosity of the reaction solution and are inert to the isocyanate group are preferable.
  • organic solvent those which can lower the viscosity of the reaction solution and are inert to the isocyanate group are preferable.
  • the amount of each component used is preferably 20 to 60 parts by mass, more preferably 25 to 50 parts by mass, and (B) component 10 to 100 parts by mass of the polyurethane resin. Is preferably 40 to 40 parts by mass, more preferably 20 to 30 parts by mass, and the component (C) is preferably 0.5 to 15 parts by mass, more preferably 1 to 13 parts by mass.
  • the component (D) is preferably 20 to 40 parts by mass, more preferably 25 to 35 parts by mass, and the component (F) is preferably 0.5 to 10 parts by mass.
  • the amount is preferably 8 parts by mass, and the organic solvent is preferably 40 to 150 parts by mass, and more preferably 60 to 100 parts by mass.
  • the reaction conditions for reacting the components (A) to (D) in an organic solvent may be reaction conditions for synthesizing a general polyurethane resin.
  • the reaction temperature is 20 to 100 ° C.
  • the reaction time is preferably 60 to 80 ° C., the reaction time is preferably 30 minutes or more and 12 hours or less, and more preferably 1 to 5 hours.
  • the free isocyanate group (f-NCO) content in the resulting isocyanate group-terminated urethane prepolymer is preferably 1 to 4% by mass, preferably 1.5 to 3.5% by mass, based on the isocyanate group-terminated urethane prepolymer. % Is more preferable.
  • the free isocyanate group (f-NCO) content is a value measured by a method based on JIS K 7301.
  • the prepolymer dispersion (1) can be prepared by gradually adding water to the prepolymer solution (1) while stirring the prepolymer solution (1) with an emulsifier such as a homogenizer.
  • the temperature condition for preparing the prepolymer dispersion (1) is preferably 10 to 50 ° C., more preferably 20 to 40 ° C.
  • the amount of water used is preferably 200 to 600 parts by mass, and more preferably 300 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the prepolymer component.
  • the reaction temperature for the chain extension reaction is preferably 10 to 35 ° C, more preferably 20 to 30 ° C.
  • the reaction time for the chain extension reaction is preferably 0.5 to 3 hours, more preferably 1 to 2 hours.
  • the organic solvent is distilled off under reduced pressure to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (1) containing substantially no organic solvent.
  • the polyurethane resin contained in the aqueous polyurethane resin dispersion (1) has an oxyethylene group content of 20 to 30% by mass, preferably 22 to 28% by mass, based on the polyurethane resin.
  • the oxyethylene group content is less than 20% by mass, the moisture permeability of the moisture-permeable waterproof fabric tends to decrease.
  • the oxyethylene group content exceeds 30% by mass, The water pressure resistance tends to decrease.
  • due to washing, for example, a non-porous film in a moisture-permeable waterproof fabric is likely to have poor appearance or peeling from the fiber fabric.
  • the “oxyethylene group content” is calculated from the charged amount of the raw material, specifically, a value calculated from the content of the oxyethylene group in the component (B) with respect to the total amount of the charged raw material. Shown (same below).
  • the polyurethane resin contained in the aqueous polyurethane resin dispersion (1) does not contain a carboxy group. By not containing a carboxy group, it becomes easy to obtain a moisture-permeable waterproof fabric with high water pressure resistance.
  • the concentration (solid content) of the polyurethane resin contained in the aqueous polyurethane resin dispersion (1) is preferably 10 to 40% by mass, and more preferably 20 to 35% by mass.
  • the aqueous polyurethane resin dispersion (1) of the present invention has a particle size at a passing accumulation of 90% of 500 nm or less, preferably 300 nm or less, more preferably 100 nm or less.
  • the particle diameter exceeds 500 nm, for example, when a nonporous film is formed, it becomes difficult to obtain a uniform nonporous film, which tends to cause poor appearance and reduced water pressure resistance.
  • the lower limit of the particle size is preferably 10 nm or more because the viscosity of the polyurethane resin aqueous dispersion increases as the particle size decreases.
  • particle diameter at 90% cumulative passage indicates a value measured at a temperature of 20 ° C.
  • microtrack (trade name: UPA150, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
  • UPA150 manufactured by Nikkiso Co., Ltd.
  • a method of increasing or decreasing the amount of the (B) component, (C) component or (F) component used is used. That's fine.
  • polyurethane resin aqueous dispersion (2) used for the nonporous film of the moisture-permeable waterproof fabric, which is the second aspect of the present invention, is polytetramethylene ether glycol (A). ), A polyol (B) having an oxyethylene group, an alkylene diol (C) having a branched alkylene group, an organic polyisocyanate (D), and a polyol (E) having a carboxy group, are formed.
  • a polyurethane resin obtained by chain extension reaction of the base terminal urethane prepolymer with the chain extender (F) is dispersed in water.
  • polytetramethylene ether glycol A
  • polyol (B) having an oxyethylene group alkylene diol (C) having a branched alkylene group
  • organic polyisocyanate (D) and chain extender (F) the above (A) To the components (D) and (F).
  • the polyol (E) having a carboxy group (hereinafter referred to as “component (E)”) is a compound having one or more carboxy groups and two or more hydroxyl groups in the molecule.
  • component (E) include dialkanol carboxylic acids such as 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutanoic acid and 2,2-dimethylolvaleric acid.
  • the aqueous polyurethane resin dispersion (2) is, for example, an isocyanate group-terminated urethane prepolymer solution (hereinafter referred to as “prepolymer solution (2)”) by reacting the components (A) to (E) in an organic solvent.
  • the prepolymer solution (2) is preferably neutralized with a tertiary amine compound, and the prepolymer solution after neutralization is dispersed in water to prepare a prepolymer dispersion (2). Then, it can be produced by adding the component (F) and causing a chain extension reaction.
  • the dispersibility of the polyurethane resin in water can be further improved, and the particle diameter of the polyurethane resin can be further reduced.
  • the tertiary amine compound include trialkylamines such as trimethylamine and triethylamine; and alkanolamines such as dimethylaminoethanol, triethanolamine and tripropanolamine. Among these, a trialkylamine is preferable because the water pressure resistance of the moisture-permeable waterproof fabric is more excellent.
  • the neutralization performed using the tertiary amine compound may be before the reaction of the components (A) to (E), may be in the middle of the reaction, or may be performed after the preparation of the prepolymer solution (2). May be.
  • the amounts of the components (A) to (D), the component (F) and the organic solvent used in the production of the aqueous polyurethane resin dispersion (2) are the same as in the production method of the aqueous polyurethane resin dispersion (1). is there.
  • the amount of component (E) used is preferably 0.01 to 3 parts by weight, more preferably 0.1 to 1 part by weight, based on 100 parts by weight of the polyurethane resin.
  • the amount of the tertiary amine compound used is preferably 0.01 to 5 parts by mass and more preferably 0.1 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyurethane resin.
  • the organic solvent is distilled off under reduced pressure to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (2) substantially free of an organic solvent.
  • the polyurethane resin contained in the aqueous polyurethane resin dispersion (2) has an oxyethylene group content of 20 to 30% by mass, preferably 22 to 28% by mass, based on the polyurethane resin.
  • the oxyethylene group content is less than 20% by mass, the moisture permeability of the moisture-permeable waterproof fabric tends to decrease.
  • the oxyethylene group content exceeds 30% by mass, The water pressure resistance tends to decrease.
  • due to washing, for example, a non-porous film in a moisture-permeable waterproof fabric is likely to have poor appearance or peeling from the fiber fabric.
  • the polyurethane resin contained in the aqueous polyurethane resin dispersion (2) has a carboxy group content of 1.0% by mass or less, preferably 0.5% by mass or less, based on the polyurethane resin. More preferably, it is 29 mass% or less.
  • carboxy group content is 1.0% by mass or less, even when a crosslinker is not used when forming a nonporous film using the polyurethane resin aqueous dispersion (2), the water resistance is high. Pressure can be obtained. In addition, the appearance of the nonporous film is hardly caused by washing.
  • the lower limit of the carboxy group content is preferably 0.01% by mass or more because the dispersibility of the polyurethane resin in water is further improved and the particle diameter of the polyurethane resin can be further reduced.
  • the “carboxy group content” is calculated from the charged amount of the raw material, and specifically represents a value calculated from the content of the carboxy group in the component (E) with respect to the total amount of the charged raw material ( same as below).
  • the concentration (solid content) of the polyurethane resin contained in the aqueous polyurethane resin dispersion (2) the particle diameter at 90% cumulative accumulation of the aqueous polyurethane resin dispersion (2), and the control method thereof, the above aqueous polyurethane resin dispersion ( The same applies to the concentration (solid content) of the polyurethane resin contained in 1), the particle diameter at 90% cumulative passage of the aqueous polyurethane resin dispersion (1), and its control method.
  • the production method of the aqueous polyurethane resin dispersion (1) or the aqueous polyurethane resin dispersion (2) is not limited to the production method described above, and examples thereof include the components (A) to (D) or (A) to The component (E) may be reacted without a solvent, or a urethanization promoting catalyst such as dioctyltin dilaurate may be used. Further, in the production of the aqueous polyurethane resin dispersion (1) or the aqueous polyurethane resin dispersion (2), other polyols and monools other than the above components (A) to (C) can be used.
  • polyols include, for example, polyols having no oxyethylene group among polyether polyols, polyester polyols and polycarbonate polyols; 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, propylene glycol, glycerin, trimethylolpropane , Pentaerythritol, sorbitol and the like.
  • monools include methanol, ethanol, ethylene glycol monomethyl ether, and the like.
  • a surfactant such as film assistants, thickeners and antiblocking agents
  • Additives such as film assistants, thickeners and antiblocking agents can also be used.
  • the nonporous film of the present invention is formed by heating the aqueous polyurethane resin dispersion (1) or the aqueous polyurethane resin dispersion (2).
  • the nonporous film can be produced by the same operation as the step of forming the nonporous film in ⁇ Method for producing moisture-permeable waterproof fabric >> described later.
  • the nonporous film has excellent moisture permeability when used in a moisture permeable waterproof fabric, and therefore has a moisture permeability of 240000 conversion according to JIS L 1099 B-1 method (potassium acetate method) of 50000 g / (m 2 ⁇ 24 hours) or more, more preferably 60000 to 200000 g / (m 2 ⁇ 24 hours).
  • the nonporous film can impart excellent water pressure resistance when used in a moisture-permeable waterproof fabric
  • the water pressure resistance according to JIS L 1092 water resistance test (hydrostatic pressure method) B method (high water pressure method)
  • the degree is preferably 100 kPa or more, and more preferably 150 kPa or more.
  • the upper limit value of the water pressure resistance is preferably as high as possible, but the upper limit value is several hundred kPa or less due to the influence of the taffeta overlaid on the nonporous film when the water pressure resistance is measured.
  • the moisture-permeable waterproof fabric of the present invention has the nonporous film of the present invention and a fiber fabric.
  • a material for the fiber fabric for example, polyester, nylon, polyurethane, acrylic, rayon, cotton and the like can be used.
  • the material include woven fabric, knitted fabric, non-woven fabric, and raised fabric.
  • the woven fabric, the knitted fabric or the like may be obtained from a single material, or may be a mixture of two or more materials, blended fiber, mixed fabric, woven fabric, or knitted fabric.
  • the fiber fabric may be subjected to dyeing, printing, antibacterial and deodorizing processing, antibacterial processing, ultraviolet shielding processing, water repellent treatment, and the like.
  • the moisture-permeable waterproof fabric of the present invention has excellent moisture permeability
  • the moisture permeability in terms of 24 hours according to JIS L 1099 B-1 method is 10000 g / (m 2 ⁇ 24 hours) or more. It is preferably 10,000 to 200,000 g / (m 2 ⁇ 24 hours).
  • the moisture-permeable waterproof fabric has excellent water pressure resistance
  • the water pressure resistance according to JIS L 1092 water resistance test (hydrostatic pressure method) B method (high water pressure method)
  • the upper limit value of the water pressure resistance is preferably as high as possible, and is substantially about 1000 kPa or less although it varies depending on the fiber fabric constituting the moisture-permeable waterproof fabric. Since the moisture-permeable waterproof fabric has excellent washing resistance, the moisture-permeable waterproof fabric after washing 10 times according to the number 103 of JIS L 0217 Attached Table 1 has a moisture permeability of 10,000 g / (m 2. 24 hours) or more, more preferably 15000 g / (m 2 ⁇ 24 hours) or more, more preferably 15000 to 200000 g / (m 2 ⁇ 24 hours), and the water pressure resistance The degree is preferably 100 kPa or more, and more preferably 140 kPa or more.
  • the upper limit of the water pressure resistance is preferably as high as possible, and is substantially about 1000 kPa or less, although it varies depending on the fiber fabric constituting the moisture-permeable waterproof fabric.
  • the moisture-permeable waterproof fabric of the present invention is excellent in moisture permeability, water pressure resistance and washing resistance. Moreover, in the moisture-permeable waterproof fabric of this invention, external appearance defects, such as expansion
  • aqueous polyurethane resin dispersion (1) or aqueous polyurethane resin dispersion (2) described above specific components (A) to (D) and (F), or (A) to (F) are used.
  • component (C) alkylene diol having a branched alkylene group
  • the polyurethane resin aqueous dispersion (1) or the polyurethane resin aqueous dispersion (2) contains a polyurethane resin containing no carboxy group or having a carboxy group content of 1.0% by mass or less.
  • a nonporous film having high moisture permeability and high water pressure resistance can be prepared even when a crosslinking agent is not used in combination. And the moisture-permeable waterproof fabric which has the said nonporous film becomes excellent in all of moisture permeability, water pressure resistance, and washing resistance.
  • the moisture-permeable waterproof fabric of the present invention can be produced as follows. That is, the moisture-permeable waterproof fabric includes a step of forming the nonporous film by applying the polyurethane resin aqueous dispersion on at least one surface of a release sheet and heating, and the nonporous film and the fiber. It can be produced by a method comprising a step of applying an adhesive to at least one surface of the fabric, and a step of bonding the nonporous film and the fiber fabric through the adhesive.
  • a conventionally well-known thing can be used for a release sheet, for example, the release paper surface-treated with polypropylene, the polyester film which has mold release property, etc. can be used.
  • the polyurethane resin aqueous dispersion (1) or (2) can be applied to the release sheet surface by a conventionally known method such as knife coating, comma coating, or bar coating.
  • the heating after applying the polyurethane resin aqueous dispersion (1) or (2) is, for example, preheating at 60 to 100 ° C. for 0.5 to 3 minutes, and then at 100 to 150 ° C. for 1 to 3 minutes. This can be done by heating.
  • a nonporous film formed by drying and forming the polyurethane resin aqueous dispersion (1) or (2) is formed on at least one surface of the release sheet.
  • the film thickness of the nonporous film is preferably 3 to 50 ⁇ m, more preferably 5 to 30 ⁇ m. When the film thickness of the nonporous film is 50 ⁇ m or less, the moisture permeability is improved, and when it is 3 ⁇ m or more, the water pressure resistance is improved.
  • the film thickness of the nonporous film is determined by adjusting the size of the slit of a knife coater or the like used when applying the polyurethane resin aqueous dispersion on the release sheet, or by repeatedly applying and heating the polyurethane resin aqueous dispersion. It can control by the method to do.
  • the polyurethane resin contains a carboxy group (that is, when the polyurethane resin aqueous dispersion (2) is used), a carbodiimide crosslinking agent, an epoxy crosslinking agent, an oxazoline crosslinking agent, etc.
  • the crosslinking agent may be used together with the polyurethane resin aqueous dispersion (2).
  • the moisture permeability excellent in moisture permeability, water pressure resistance and washing resistance.
  • a waterproof fabric can be manufactured.
  • an adhesive containing an aqueous polyurethane resin dispersion is preferable.
  • a conventionally known method can be used as a method for bonding the nonporous film and the fiber fabric.
  • a wet laminating method or a dry laminating method in which the nonporous film and the fiber fabric are bonded using an adhesive The direct coating method etc. which apply
  • the dry laminating method is preferred because it is more excellent in moisture permeability or water pressure resistance.
  • an adhesive is applied to the nonporous film surface formed on the release sheet by a knife coater, comma coater, bar coater or gravure roll coater. Then, an adhesive layer (preferably the thickness of the layer is 5 to 50 ⁇ m) is formed by heating at 60 to 160 ° C. Next, a fiber cloth is placed on the adhesive layer and bonded with a nip roll at a temperature of 80 to 150 ° C. and a pressure of 0.1 to 1 MPa, whereby a moisture-permeable waterproof fabric can be produced. In addition, after bonding a nonporous film and a fiber fabric, you may perform a water repellent process using a water repellent.
  • the content of free isocyanate groups (f-NCO) in the isocyanate group-terminated urethane prepolymer the content of oxyethylene groups and carboxy groups in the polyurethane resin, and the particle diameter at 90% cumulative passage of the aqueous polyurethane resin dispersion
  • the moisture permeability and water pressure resistance of the nonporous film and the moisture-permeable waterproof fabric were measured by the following methods.
  • particle size at 90% cumulative passage The particle diameter at 90% cumulative passage of the aqueous polyurethane resin dispersion was measured at 20 ° C. using Microtrac (trade name: UPA150, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
  • the water resistance was measured according to JIS L 1092 (water resistance test (hydrostatic pressure method) B method (high water pressure method)).
  • a nylon taffeta warp yarn: 70 decitex / 68 filament, warp yarn: 70 decitex / 68 filament, density: 120 warp / 2.54 cm, Measurement was performed in a state in which 90 horizontal / 2.54 cm) piled up.
  • the moisture permeability and the water pressure resistance were evaluated by measuring the moisture permeability and the water pressure resistance of the non-porous film and the moisture permeable waterproof fabric prepared by using the polyurethane resin aqueous dispersion obtained in the production examples described later.
  • A Polytetramethylene ether glycol
  • A-1 Polytetramethylene ether glycol (number average molecular weight: 1000).
  • A-2) Polytetramethylene ether glycol (number average molecular weight: 2000).
  • B Polyol having oxyethylene group
  • B-1 Polyethylene glycol (oxyethylene group content: 100% by mass, number average molecular weight: 1000).
  • B-2 Polyethylene glycol (oxyethylene group content: 100 mass%, number average molecular weight: 2000).
  • B-3) Polyethylene glycol (oxyethylene group content: 100 mass%, number average molecular weight: 5000).
  • (E) Polyol having a carboxy group (E-1) Dimethylolpropionic acid. (E-2) Dimethylol butanoic acid.
  • Methyl ethyl ketone was used as the organic solvent.
  • component (C) 1,6-hexanediol was used.
  • triethylamine which is a tertiary amine compound was used.
  • Example 1 Example of production of aqueous polyurethane resin dispersion 1: In a four-necked flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer and nitrogen blowing tube, 39.39 parts by mass of polytetramethylene ether glycol (number average molecular weight: 1000) and polyethylene glycol (number average molecular weight: 1000) By adding 20.23 parts by mass, 4.72 parts by mass of 2,2-dimethylpropanediol, 31.97 parts by mass of dicyclohexylmethane diisocyanate, and 90 parts by mass of methyl ethyl ketone, and reacting at 75 ° C.
  • polytetramethylene ether glycol number average molecular weight: 1000
  • polyethylene glycol number average molecular weight: 1000
  • Example 2 and 3 Polyurethane resin aqueous dispersions 2 and 3 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the raw materials listed in Table 1 were used.
  • Example 4 Example of production of aqueous polyurethane resin dispersion 4: In a four-necked flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a thermometer, and a nitrogen blowing tube, 38.91 parts by mass of polytetramethylene ether glycol (number average molecular weight: 1000) and polyethylene glycol (average molecular weight 1000) 20. 39 parts by mass, 4.51 parts by mass of 2,2-dimethylpropanediol, 0.29 parts by mass of dimethylolpropionic acid, 31.81 parts by mass of dicyclohexylmethane diisocyanate, and 90 parts by mass of methyl ethyl ketone were added.
  • polytetramethylene ether glycol number average molecular weight: 1000
  • polyethylene glycol average molecular weight 1000
  • a methyl ethyl ketone solution of an isocyanate group-terminated urethane prepolymer having a free isocyanate group content of 2.00% by mass was obtained.
  • This methyl ethyl ketone solution was cooled to 40 ° C., 0.22 parts by mass of triethylamine was added for neutralization, and then 400 parts by mass of water was gradually added and emulsified with stirring with a homogenizer. Then, what melt
  • methyl ethyl ketone was distilled off under reduced pressure at 50 ° C. under reduced pressure, whereby a polyurethane resin having an oxyethylene group content of 21% by mass and a carboxy group content of 0.10% by mass was dispersed in water.
  • Example 5 Polyurethane resin aqueous dispersions 5 to 9 were obtained in the same manner as in Example 4 except that the raw materials listed in Table 1 were used.
  • the obtained polyurethane resin aqueous dispersions 1 to 17 are applied with a comma coater so that the film thickness after heating becomes 20 ⁇ m, heated at 80 ° C. for 1 minute, and subsequently at 1 ° C. at 1 ° C.
  • Nonporous films were produced by heating for a minute.
  • EV130TPD manufactured by Lintec Corporation
  • the content of f-NCO in the isocyanate group-terminated urethane prepolymer prepared during the production, the oxyethylene group content and the carboxy group in the polyurethane resin contained in the aqueous dispersion Tables 1 and 2 also list the content, the solid content of the aqueous dispersion, and the particle diameter at 90% cumulative accumulation of the aqueous dispersion. Moreover, the result of said ⁇ evaluation of moisture permeability and water pressure resistance> performed about the nonporous film of each case was written together in Table 1,2.
  • the nonporous film formed by heating the polyurethane resin aqueous dispersions of Examples 1 to 9 according to the present invention has excellent moisture permeability and water pressure resistance. I understand that.
  • the polyurethane resin aqueous dispersion not using the component (C) in the present invention has a particle diameter at a passing accumulation of 90% larger than 500 nm. When it uses, it turns out that the water pressure resistance of the nonporous film obtained worsens.
  • Comparative Examples 2 and 5 when using an aqueous dispersion containing a polyurethane resin having an oxyethylene group content of less than 20% by mass, the moisture permeability of the obtained nonporous film is deteriorated, As in Comparative Examples 3 and 6, when an aqueous dispersion containing a polyurethane resin having an oxyethylene group content exceeding 30% by mass is used, it is understood that the water pressure resistance of the nonporous film is deteriorated. Further, as in Comparative Example 7, a linear alkylene diol different from the component (C) in the present invention was used, and an aqueous dispersion containing a polyurethane resin having a carboxy group content exceeding 1.0% by mass was used.
  • Fiber fabric 1 Nylon taffeta (warp yarn: 83 decites / 72 filament, weft yarn: 83 decites / 72 filament, density: warp 114 / 2.54 cm, width 92 / 2.54 cm) dyed black with an acid dye.
  • Fiber fabric 2 Polyester woven fabric (warp yarn: 83 decites / 72 filaments, weft yarn: 83 decites / 72 filaments, density: 180 watts / inch, 94 pcs / inch weave).
  • aqueous polyurethane resin dispersion-containing adhesive (trade name: F-2099D-B2, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) and 10 masses of a carbodiimide-based crosslinking agent (trade name: Carbodilite V02-L2, manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd.) And 3 parts by mass of a thickener (trade name: M-2005A, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) were used.
  • Example 11 On the release paper, the aqueous polyurethane resin dispersion 1 obtained in Example 1 was applied with a comma coater so that the film thickness after heating was 20 ⁇ m, heated at 80 ° C. for 1 minute, and subsequently at 130 ° C. Was heated for 1 minute to obtain a nonporous film 1. Subsequently, an adhesive was applied to the obtained nonporous film 1 with a comma coater so that the film thickness after heating was 15 ⁇ m, and the adhesive layer was formed by heating at 100 ° C. for 2 minutes.
  • the fiber fabric 1 is disposed on the adhesive layer, and supplied to a pair of nip rolls (temperature 120 ° C., pressure 0.15 MPa) to bond the nonporous film 1 and the fiber fabric 1 together, and further 70 Cured for 24 hours at °C. Further, the release paper is peeled from the nonporous film 1 and the nonporous film 1 and the fiber fabric 1 are bonded to each other, and a fluorine-based water repellent aqueous solution (trade name: Asahi Guard AG710, Asahi Glass Co., Ltd.) The moisture-permeable waterproof fabric 1 was obtained by performing water-repellent treatment (padding, heating, heat treatment).
  • the moisture-permeable waterproof fabric using the polyurethane resin aqueous dispersion having a particle diameter at 90% of accumulated passage larger than 500 nm has poor water pressure resistance.
  • the moisture-permeable waterproof fabric using the aqueous dispersion containing the polyurethane resin having an oxyethylene group content of less than 20% by mass has poor moisture permeability.
  • the moisture-permeable waterproof fabric using an aqueous dispersion containing a polyurethane resin having an oxyethylene group content of more than 30% by mass is poor in water pressure resistance and has a poor appearance of a nonporous film and a fiber fabric after a washing test.
  • the moisture-permeable waterproof fabric of the present invention is excellent in all of moisture permeability, water pressure resistance, and washing resistance. Therefore, for example, clothing such as ski wear and golf wear, tents, sleeping bags, and other moisture permeability and waterproof properties are required. Can be used for things.

Abstract

 ポリテトラメチレンエーテルグリコール(A)と、オキシエチレン基を有するポリオール(B)と、分岐アルキレン基を有するアルキレンジオール(C)と、有機ポリイソシアネート(D)と、必要に応じてカルボキシ基を有するポリオール(E)とが反応して生成したイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが鎖伸長剤(F)と鎖伸長反応して得られるポリウレタン樹脂が水に分散したものであって、通過累積90%における粒子径が500nm以下である透湿性防水布帛の無孔質フィルムに用いるポリウレタン樹脂水性分散体。

Description

ポリウレタン樹脂水性分散体、無孔質フィルム、並びに、透湿性防水布帛及びその製造方法
 本発明は、透湿性防水布帛の無孔質フィルムに用いるポリウレタン樹脂水性分散体、無孔質フィルム、並びに、透湿性防水布帛及びその製造方法に関する。
 本願は、2010年4月22日に、日本に出願された特願2010-98875号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 無孔質ウレタン樹脂フィルムを有する透湿性防水布帛は、優れた防水性を有することから広く使用されている。
 透湿性防水布帛は、一般的に、離型紙上に、ポリウレタン樹脂溶液を塗布して加熱することにより無孔質フィルムを形成し、この無孔質フィルムと繊維布帛とを接着剤を用いて積層する方法(ラミネート法)によって製造されている。
 従来、ポリウレタン樹脂溶液には、ポリウレタン樹脂をジメチルホルムアミド、トルエン、メチルエチルケトン等の有機溶媒に溶解してなる溶液が使用されてきた。しかしながら、無孔質フィルムを形成する際の加熱により、揮発性有機化合物(VOC)が多量に排出されて環境への負荷が大きいことから、ポリウレタン樹脂が水に分散したポリウレタン樹脂水性分散体を用いた透湿性防水布帛の開発が望まれていた。
 しかし、ポリウレタン樹脂水性分散体を用いた場合、有機溶媒に溶解してなるポリウレタン樹脂溶液を用いた場合に比べて、環境への負荷は小さくなるものの、透湿性、耐洗濯性の点で劣るという問題があった。
 なお、本発明において「耐洗濯性が劣る」とは、透湿性防水布帛を洗濯した後、透湿性もしくは耐水圧性が洗濯前よりも低下している、無孔質フィルムに膨張もしくは白化が認められる又は無孔質フィルムが繊維布帛から剥離している場合をいう。
 かかる問題への対策としては、従来、たとえば、ポリイソシアネート化合物と、オキシエチレン基を有するポリオール化合物と、カルボキシ基を有するジオール化合物とを反応させて得られるイソシアネート基末端プレポリマーの中和物を水分散した後、水溶性ポリアミン、ヒドラジン及びそれらの誘導体から選ばれる少なくとも1種の化合物を用いて水中で鎖延長反応させて得られるポリウレタン樹脂水性分散体が開示されている(特許文献1参照)。
 この特許文献1に記載された発明では、ポリウレタン樹脂水性分散体と共に、カルボキシ基と架橋反応する特定の架橋剤を組み合わせて用いることにより、透湿性防水布帛の耐水圧性や耐洗濯性の向上が図られている(実施例4など)。
特開2004-300178号公報
 しかしながら、特許文献1に開示されたポリウレタン樹脂水性分散体においては、ポリウレタン樹脂に充分な水分散性を付与するために、該ポリウレタン樹脂に対して1質量%を超える多量のカルボキシ基が該ポリウレタン樹脂に導入されている。このように多量のカルボキシ基が導入されたポリウレタン樹脂を用いて製造された透湿性防水布帛は、高い耐水圧性が得られにくいため、透湿性、耐水圧性及び耐洗濯性のいずれも満足するのは困難である。
 また、特許文献1に記載された発明においては、高い耐水圧性と耐洗濯性を実現するのに、特定の架橋剤を用いなければならない。
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、架橋剤を用いない場合であっても、透湿性、耐水圧性及び耐洗濯性のいずれも優れた透湿性防水布帛及びその製造方法、並びに、透湿性防水布帛の無孔質フィルムに用いるのに好適なポリウレタン樹脂水性分散体及びこれを加熱してなる無孔質フィルムを提供することを課題とする。
 本発明者らは、鋭意検討の結果、上記課題を解決するために以下の構成を採用した。
 すなわち、本発明の第一の態様(aspect)は、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(A)と、オキシエチレン基を有するポリオール(B)と、分岐アルキレン基を有するアルキレンジオール(C)と、有機ポリイソシアネート(D)とが反応して生成したイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが鎖伸長剤(F)と鎖伸長反応して得られるポリウレタン樹脂が水に分散した透湿性防水布帛の無孔質フィルムに用いるポリウレタン樹脂水性分散体であって、通過累積90%における粒子径が500nm以下であり、前記ポリウレタン樹脂が、該ポリウレタン樹脂に対してオキシエチレン基含有量が20~30質量%であり、かつ、カルボキシ基を含有しないものである第1のポリウレタン樹脂水性分散体である。
 本発明の第二の態様は、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(A)と、オキシエチレン基を有するポリオール(B)と、分岐アルキレン基を有するアルキレンジオール(C)と、有機ポリイソシアネート(D)と、カルボキシ基を有するポリオール(E)とが反応して生成したイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが鎖伸長剤(F)と鎖伸長反応して得られるポリウレタン樹脂が水に分散した透湿性防水布帛の無孔質フィルムに用いるポリウレタン樹脂水性分散体であって、通過累積90%における粒子径が500nm以下であり、前記ポリウレタン樹脂が、該ポリウレタン樹脂に対してオキシエチレン基含有量が20~30質量%であり、かつ、該ポリウレタン樹脂に対してカルボキシ基含有量が1.0質量%以下のものである第2のポリウレタン樹脂水性分散体である。
 また、本発明の第三の態様は、前記の第一又は第二の態様のポリウレタン樹脂水性分散体を加熱して形成される無孔質フィルムである。
 また、本発明の第四の態様は、前記本発明の無孔質フィルムと、繊維布帛とを有する透湿性防水布帛である。
 また、本発明の第五の態様は、前記本発明の第三の態様の透湿性防水布帛の製造方法であって、離型シートの少なくとも片面に、前記ポリウレタン樹脂水性分散体を塗布して加熱することにより無孔質フィルムを形成する工程と、前記無孔質フィルムと前記繊維布帛の少なくとも一方の面に接着剤を塗布する工程と、前記無孔質フィルムと前記繊維布帛とを前記接着剤を介して接着する工程とを有する透湿性防水布帛の製造方法である。
 本発明によれば、架橋剤を用いない場合であっても、透湿性、耐水圧性及び耐洗濯性のいずれも優れた透湿性防水布帛及びその製造方法を提供することができる。
 また、本発明によれば、透湿性防水布帛の無孔質フィルムに用いるのに好適なポリウレタン樹脂水性分散体及びこれを加熱してなる無孔質フィルムを提供することができる。
≪ポリウレタン樹脂水性分散体(1)≫
 本発明の第一の態様である、透湿性防水布帛の無孔質フィルムに用いるポリウレタン樹脂水性分散体(以下「ポリウレタン樹脂水性分散体(1)」という。)は、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(A)と、オキシエチレン基を有するポリオール(B)と、分岐アルキレン基を有するアルキレンジオール(C)と、有機ポリイソシアネート(D)とが反応して生成したイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが鎖伸長剤(F)と鎖伸長反応して得られるポリウレタン樹脂が水に分散したものである。
<ポリテトラメチレンエーテルグリコール(A)>
 ポリテトラメチレンエーテルグリコール(A)(以下「(A)成分」という。)としては、たとえば、数平均分子量500~6000のものが好ましく、1000~3000のものがより好ましい。
 当該数平均分子量が500未満であると、無孔質フィルムとした際、無孔質フィルムが硬くなったり、透湿性が低下したりする傾向にある。一方、当該数平均分子量が6000を超えると、無孔質フィルムの耐水圧性が低下する傾向にある。
 本発明において「数平均分子量」は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定されるポリスチレン換算の数平均分子量である。
<オキシエチレン基を有するポリオール(B)>
 オキシエチレン基を有するポリオール(B)(以下「(B)成分」という。)としては、たとえば、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール等が挙げられる。
 (B)成分に含まれるオキシエチレン基の含有量は、より優れた透湿性を付与できることから、(B)成分に対して50質量%以上が好ましく、70~100質量%がより好ましい。
 また、(B)成分としては、たとえば、数平均分子量400~5000のものが好ましく、500~3000のものがより好ましい。
 当該数平均分子量が400未満であると、無孔質フィルムとした際、無孔質フィルムの透湿性が低下する傾向にある。一方、当該数平均分子量が5000を超えると、ポリウレタン樹脂水性分散体の粒子径が増大しやすく、無孔質フィルムの耐水圧性が低下する傾向にある。
<分岐アルキレン基を有するアルキレンジオール(C)>
 分岐アルキレン基を有するアルキレンジオール(C)(以下「(C)成分」という。)を用いることにより、ポリウレタン樹脂の水への分散性が高まるとともに、粒子径の小さいポリウレタン樹脂水性分散体を得ることができる。また、透湿性防水布帛の耐水圧性が良好となる。
 (C)成分としては、たとえば、2,2-ジメチルプロパンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,2-プロピレングリコール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,3-ブタンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール等が挙げられる。なかでも、(C)成分を用いることにより得られる前記の効果が高いことから、3-メチル-1,5-ペンタンジオールが好ましい。
<有機ポリイソシアネート(D)>
 有機ポリイソシアネート(D)(以下「(D)成分」という。)としては、たとえば、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート;キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香脂肪族ポリイソシアネート;トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネートが挙げられる。
 また、(D)成分としては、上記有機ポリイソシアネートの2量体、3量体又はビューレット化イソシアネート等の変性体も挙げられる。
 これらのうち、たとえば透湿性防水布帛における無孔質フィルムの長期間の使用による黄変を抑制できることから、脂肪族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネートが好ましく、脂肪族ポリイソシアネートがより好ましい。
<鎖伸長剤(F)>
 鎖伸長剤(F)(以下「(F)成分」という。)としては、たとえば、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、イソホロンジアミン、ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のポリアミン化合物;アジピン酸ジヒドラジド等のヒドラジド化合物、ヒドラジン等が挙げられる。
(ポリウレタン樹脂水性分散体(1)の製造方法)
 ポリウレタン樹脂水性分散体(1)は、たとえば、前記の(A)~(D)成分を有機溶媒中で反応させることによりイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー溶液(以下「プレポリマー溶液(1)」という。)を調製し、当該プレポリマー溶液(1)を水に分散してプレポリマー分散液(1)を調製した後、(F)成分を加えて鎖伸長反応させることによって製造できる。
 前記有機溶媒としては、反応溶液の粘度を低くでき、イソシアネート基に対して不活性なものが好ましく、たとえば、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。
 各成分の使用量は、ポリウレタン樹脂100質量部に対して、(A)成分は20~60質量部であることが好ましく、25~50質量部であることがより好ましく、(B)成分は10~40質量部であることが好ましく、20~30質量部であることがより好ましく、(C)成分は0.5~15質量部であることが好ましく、1~13質量部であることがより好ましく、(D)成分は20~40質量部であることが好ましく、25~35質量部であることがより好ましく、(F)成分は0.5~10質量部であることが好ましく、1~8質量部であることがより好ましく、有機溶媒は40~150質量部であることが好ましく、60~100質量部であることがより好ましい。
 前記の(A)~(D)成分を有機溶媒中で反応させる際の反応条件は、一般的なポリウレタン樹脂を合成する際の反応条件であればよく、たとえば、反応温度は20~100℃であることが好ましく、60~80℃であることがより好ましく、反応時間は30分間以上、12時間以下であることが好ましく、1~5時間であることがより好ましい。
 得られるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーにおける遊離イソシアネート基(f-NCO)含有量は、該イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーに対して1~4質量%であることが好ましく、1.5~3.5質量%であることがより好ましい。
 本発明において、遊離イソシアネート基(f-NCO)含有量は、JIS K 7301に準拠した方法により測定される値を示す。
 プレポリマー分散液(1)は、プレポリマー溶液(1)をホモジナイザー等の乳化機で撹拌しながら、当該プレポリマー溶液(1)に水を徐々に添加することにより調製できる。
 プレポリマー分散液(1)を調製する際の温度条件は10~50℃であることが好ましく、20~40℃であることがより好ましい。
 水の使用量は、プレポリマー成分100質量部に対して、200~600質量部であることが好ましく、300~500質量部であることがより好ましい。
 鎖伸長反応させる際の反応温度は10~35℃であることが好ましく、20~30℃であることがより好ましい。
 鎖伸長反応させる際の反応時間は、0.5~3時間であることが好ましく、1~2時間であることがより好ましい。
 鎖伸長反応の後、減圧下で有機溶媒を留去することにより、実質的に有機溶媒を含有しないポリウレタン樹脂水性分散体(1)を得ることができる。
 ポリウレタン樹脂水性分散体(1)に含まれるポリウレタン樹脂は、該ポリウレタン樹脂に対してオキシエチレン基含有量が20~30質量%であり、22~28質量%であることが好ましい。
 当該オキシエチレン基含有量が20質量%未満であると、透湿性防水布帛の透湿性が低下する傾向があり、一方、当該オキシエチレン基含有量が30質量%を超えると、透湿性防水布帛の耐水圧性が低下する傾向がある。また、洗濯により、たとえば透湿性防水布帛における無孔質フィルムに外観不良や繊維布帛からの剥離が生じやすくなる。
 本発明において「オキシエチレン基含有量」は、原料の仕込み量から算出され、具体的には、仕込み原料の合計量に対する、(B)成分中のオキシエチレン基の含有量から算出される値を示す(以下、同じ)。
 また、ポリウレタン樹脂水性分散体(1)に含まれるポリウレタン樹脂は、カルボキシ基を含有しないものである。カルボキシ基を含有しないことにより、耐水圧性の高い透湿性防水布帛が得られやすくなる。
 ポリウレタン樹脂水性分散体(1)に含まれるポリウレタン樹脂の濃度(固形分)は、10~40質量%であることが好ましく、20~35質量%であることがより好ましい。
 本発明のポリウレタン樹脂水性分散体(1)は、通過累積90%における粒子径が500nm以下であり、300nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがより好ましい。当該粒子径が500nmを超えると、たとえば無孔質フィルムを形成した際、均一な無孔質フィルムが得られにくくなり、外観不良や耐水圧性の低下が起こる傾向にある。
 一方、当該粒子径の下限値は、当該粒子径が小さくなるに従ってポリウレタン樹脂水性分散体の粘度が高くなることから、10nm以上であることが好ましい。
 本発明において「通過累積90%における粒子径」は、マイクロトラック(商品名:UPA150、日機装社製)を用い、温度条件20℃で測定される値を示す。
 ポリウレタン樹脂水性分散体(1)の通過累積90%における粒子径を500nm以下に制御するには、たとえば、(B)成分、(C)成分又は(F)成分の使用量を増減する方法を用いればよい。
≪ポリウレタン樹脂水性分散体(2)≫
 本発明の第二の態様である、透湿性防水布帛の無孔質フィルムに用いるポリウレタン樹脂水性分散体(以下「ポリウレタン樹脂水性分散体(2)」という。)は、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(A)と、オキシエチレン基を有するポリオール(B)と、分岐アルキレン基を有するアルキレンジオール(C)と、有機ポリイソシアネート(D)と、カルボキシ基を有するポリオール(E)とが反応して生成したイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが鎖伸長剤(F)と鎖伸長反応して得られるポリウレタン樹脂が水に分散したものである。
 ポリテトラメチレンエーテルグリコール(A)、オキシエチレン基を有するポリオール(B)、分岐アルキレン基を有するアルキレンジオール(C)、有機ポリイソシアネート(D)及び鎖伸長剤(F)については、上記(A)~(D)成分及び(F)成分とそれぞれ同じである。
<カルボキシ基を有するポリオール(E)>
 カルボキシ基を有するポリオール(E)(以下「(E)成分」という。)は、分子内に1つ以上のカルボキシ基と、2つ以上の水酸基とを有する化合物である。
 (E)成分を用いることにより、ポリウレタン樹脂の水への分散性がより向上し、ポリウレタン樹脂の粒子径をより小さくすることができる。
 (E)成分としては、たとえば、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-ジメチロール吉草酸などのジアルカノールカルボン酸などが挙げられる。
(ポリウレタン樹脂水性分散体(2)の製造方法)
 ポリウレタン樹脂水性分散体(2)は、たとえば、前記の(A)~(E)成分を有機溶媒中で反応させることによりイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー溶液(以下「プレポリマー溶液(2)」という。)を調製し、当該プレポリマー溶液(2)を、好ましくは3級アミン化合物を用いて中和し、当該中和後のプレポリマー溶液を水に分散してプレポリマー分散液(2)を調製した後、(F)成分を加えて鎖伸長反応させることによって製造できる。
 前記3級アミン化合物を用いて当該プレポリマー溶液(2)を中和することにより、ポリウレタン樹脂の水への分散性がより向上し、また、ポリウレタン樹脂の粒子径をより小さくすることができる。
 3級アミン化合物としては、たとえば、トリメチルアミン、トリエチルアミン等のトリアルキルアミン;ジメチルアミノエタノール、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン等のアルカノールアミンが挙げられる。これらのうち、透湿性防水布帛の耐水圧性がより優れることから、トリアルキルアミンが好ましい。
 なお、3級アミン化合物を用いて行う中和は、(A)~(E)成分の反応前であってもよく、反応途中であってもよく、プレポリマー溶液(2)の調製後であってもよい。
 ポリウレタン樹脂水性分散体(2)を製造する際の(A)~(D)成分、(F)成分及び有機溶媒の使用量は、ポリウレタン樹脂水性分散体(1)の製造方法における場合と同じである。
 (E)成分の使用量は、ポリウレタン樹脂100質量部に対して、0.01~3質量部であることが好ましく、0.1~1質量部であることがより好ましい。
 3級アミン化合物の使用量は、ポリウレタン樹脂100質量部に対して、0.01~5質量部であることが好ましく、0.1~3質量部であることがより好ましい。
 有機溶媒の種類、前記の(A)~(E)成分を有機溶媒中で反応させる際の反応条件(温度、時間)、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーにおける遊離イソシアネート基(f-NCO)含有量、プレポリマー分散液(2)の調製方法、鎖伸長反応させる際の反応条件(温度、時間)、については、上記ポリウレタン樹脂水性分散体(1)の製造方法における場合とそれぞれ同様である。
 鎖伸長反応の後、減圧下で有機溶媒を留去することにより、実質的に有機溶媒を含有しないポリウレタン樹脂水性分散体(2)を得ることができる。
 ポリウレタン樹脂水性分散体(2)に含まれるポリウレタン樹脂は、該ポリウレタン樹脂に対してオキシエチレン基含有量が20~30質量%であり、22~28質量%であることが好ましい。
 当該オキシエチレン基含有量が20質量%未満であると、透湿性防水布帛の透湿性が低下する傾向があり、一方、当該オキシエチレン基含有量が30質量%を超えると、透湿性防水布帛の耐水圧性が低下する傾向がある。また、洗濯により、たとえば透湿性防水布帛における無孔質フィルムに外観不良や繊維布帛からの剥離が生じやすくなる。
 また、ポリウレタン樹脂水性分散体(2)に含まれるポリウレタン樹脂は、該ポリウレタン樹脂に対してカルボキシ基含有量が1.0質量%以下であり、0.5質量%以下であることが好ましく、0.29質量%以下であることがより好ましい。当該カルボキシ基含有量が1.0質量%以下であることにより、ポリウレタン樹脂水性分散体(2)を用いて無孔質フィルムを形成する際に架橋剤を用いない場合であっても、高い耐水圧性が得られる。また、洗濯により、無孔質フィルムの外観不良が起きにくくなる。
 一方、当該カルボキシ基含有量の下限値は、ポリウレタン樹脂の水への分散性がより向上するとともに、ポリウレタン樹脂の粒子径をより小さくできることから、0.01質量%以上であることが好ましい。
 本発明において「カルボキシ基含有量」は、原料の仕込み量から算出され、具体的には、仕込み原料の合計量に対する、(E)成分中のカルボキシ基の含有量から算出される値を示す(以下、同じ)。
 ポリウレタン樹脂水性分散体(2)に含まれるポリウレタン樹脂の濃度(固形分)、ポリウレタン樹脂水性分散体(2)の通過累積90%における粒子径及びその制御方法については、上記ポリウレタン樹脂水性分散体(1)に含まれるポリウレタン樹脂の濃度(固形分)、ポリウレタン樹脂水性分散体(1)の通過累積90%における粒子径及びその制御方法とそれぞれ同様である。
 なお、ポリウレタン樹脂水性分散体(1)又はポリウレタン樹脂水性分散体(2)の製造方法は、上述した製造方法に限定されず、たとえば、前記の(A)~(D)成分又は(A)~(E)成分を無溶媒で反応させてもよく、ジオクチルチンジラウレート等のウレタン化促進触媒を用いてもよい。
 また、ポリウレタン樹脂水性分散体(1)又はポリウレタン樹脂水性分散体(2)の製造においては、上記(A)~(C)成分以外のその他のポリオール、モノオールを用いることができる。
 その他のポリオールとしては、たとえば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオールのうちオキシエチレン基を有さないポリオール;1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等が挙げられる。
 モノオールとしては、たとえば、メタノール、エタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
 また、ポリウレタン樹脂水性分散体(1)又はポリウレタン樹脂水性分散体(2)の製造には、本発明の効果を損なわない範囲で、界面活性剤、酸化防止剤、耐光向上剤、レベリング剤、造膜助剤、増粘剤、ブロッキング防止剤などの添加剤も用いることができる。
≪無孔質フィルム≫
 本発明の無孔質フィルムは、前記のポリウレタン樹脂水性分散体(1)又はポリウレタン樹脂水性分散体(2)を加熱して形成されるものである。
 当該無孔質フィルムは、後述の≪透湿性防水布帛の製造方法≫における無孔質フィルムを形成する工程と同様の操作にて製造することができる。
 当該無孔質フィルムは、透湿性防水布帛に利用した際、優れた透湿性が得られることから、JIS L 1099 B-1法(酢酸カリウム法)による24時間換算の透湿度が50000g/(m・24時間)以上であることが好ましく、60000~200000g/(m・24時間)であることがより好ましい。
 また、当該無孔質フィルムは、透湿性防水布帛に利用した際、優れた耐水圧性を付与できることから、JIS L 1092(耐水度試験(静水圧法)B法(高水圧法))による耐水圧度が100kPa以上であることが好ましく、150kPa以上であることがより好ましい。耐水圧度の上限値は高いほど好ましいが、耐水圧度を測定する際に無孔質フィルム上に重ねるタフタの影響により、当該上限値は数百kPa以下となる。
≪透湿性防水布帛≫
 本発明の透湿性防水布帛は、前記本発明の無孔質フィルムと、繊維布帛とを有するものである。
 繊維布帛の材料としては、たとえば、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタン、アクリル、レーヨン、綿などを用いることができる。また、当該材料の形態としては、織物、編物、不織布、起毛布などが挙げられる。また、織物、編物等は単一の材料で得られるものでもよく、2種類以上の材料を混繊、混紡、交織、交編したものでもよい。
 なお、繊維布帛には、染色、捺染、抗菌防臭加工、制菌加工、紫外線遮蔽加工、撥水処理などが施されていてもよい。
 本発明の透湿性防水布帛は、優れた透湿性を有することから、JIS L 1099 B-1法(酢酸カリウム法)による24時間換算の透湿度が10000g/(m・24時間)以上であることが好ましく、10000~200000g/(m・24時間)であることがより好ましい。
 当該透湿性防水布帛は、優れた耐水圧性を有することから、JIS L 1092(耐水度試験(静水圧法)B法(高水圧法))による耐水圧度が150kPa以上であることが好ましく、160kPa以上であることがより好ましい。耐水圧度の上限値は、高いほど好ましく、透湿性防水布帛を構成する繊維布帛によっても異なるが実質的には1000kPa程度以下である。
 当該透湿性防水布帛は、優れた耐洗濯性を有することから、JIS L 0217付表1の番号103に準じて10回洗濯した後の透湿性防水布帛において、前記透湿度が10000g/(m・24時間)以上であることが好ましく、15000g/(m・24時間)以上であることがより好ましく、15000~200000g/(m・24時間)であることがさらに好ましく、また、前記耐水圧度が100kPa以上であることが好ましく、140kPa以上であることがより好ましい。前記耐水圧度の上限値は、高いほど好ましく、透湿性防水布帛を構成する繊維布帛によっても異なるが実質的には1000kPa程度以下である。
 本発明の透湿性防水布帛は、透湿性、耐水圧性及び耐洗濯性のいずれも優れる。また、本発明の透湿性防水布帛においては、膨張や白濁などの外観不良や、無孔質フィルムの繊維布帛からの剥離が発生しにくい。
 以上説明したポリウレタン樹脂水性分散体(1)又はポリウレタン樹脂水性分散体(2)においては、特定の(A)~(D)成分と(F)成分、又は(A)~(F)成分が用いられており、特に(C)成分(分岐アルキレン基を有するアルキレンジオール)が用いられていることにより、ポリウレタン樹脂の水への分散性に優れるとともに、粒子径の小さいポリウレタン樹脂水性分散体が得られる。
 また、ポリウレタン樹脂水性分散体(1)又はポリウレタン樹脂水性分散体(2)には、カルボキシ基を含有しない又はカルボキシ基含有量が1.0質量%以下のポリウレタン樹脂が含まれる。
 かかるポリウレタン樹脂水性分散体(1)又はポリウレタン樹脂水性分散体(2)を用いることにより、架橋剤を併用しない場合であっても、透湿性と耐水圧性の高い無孔質フィルムを調製できる。そして、当該無孔質フィルムを有する透湿性防水布帛は、透湿性、耐水圧性及び耐洗濯性のいずれも優れたものとなる。
≪透湿性防水布帛の製造方法≫
 前記本発明の透湿性防水布帛は、具体的には以下のようにして製造できる。
 すなわち、当該透湿性防水布帛は、離型シートの少なくとも片面に、前記ポリウレタン樹脂水性分散体を塗布して加熱することにより前記無孔質フィルムを形成する工程と、前記無孔質フィルムと前記繊維布帛の少なくとも一方の面に接着剤を塗布する工程と、前記無孔質フィルムと前記繊維布帛とを前記接着剤を介して接着する工程とを有する方法により製造できる。
 離型シートは、従来公知のものを使用でき、たとえば、ポリプロピレンで表面処理された離型紙、離型性を有するポリエステルフィルム等が使用できる。
 離型シート面への前記ポリウレタン樹脂水性分散体(1)又は(2)の塗布は、ナイフコート、コンマコート、バーコート等の従来公知の方法により行うことができる。
 前記のポリウレタン樹脂水性分散体(1)又は(2)を塗布した後の加熱は、たとえば、60~100℃で0.5~3分間予備加熱し、その後、100~150℃で1~3分間加熱することにより行うことができる。このような加熱処理により、離型シートの少なくとも片面に、ポリウレタン樹脂水性分散体(1)又は(2)が乾燥、製膜してなる無孔質フィルムが形成される。
 無孔質フィルムの膜厚は3~50μmであることが好ましく、5~30μmであることがより好ましい。無孔質フィルムの膜厚が50μm以下であると透湿性が向上し、3μm以上であると、耐水圧性が向上する。
 無孔質フィルムの膜厚は、離型シート上に前記ポリウレタン樹脂水性分散体を塗布する際に用いるナイフコータ等のスリットの大きさを調節する方法や、前記ポリウレタン樹脂水性分散体を繰り返し塗布・加熱する方法により制御することができる。
 なお、特にポリウレタン樹脂がカルボキシ基を含有する(すなわちポリウレタン樹脂水性分散体(2)を用いる)場合、無孔質フィルムを形成する際、カルボジイミド系架橋剤、エポキシ系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤などの架橋剤をポリウレタン樹脂水性分散体(2)と共に併用してもよいが、本発明においては、架橋剤を用いない場合であっても、透湿性、耐水圧性及び耐洗濯性に優れた透湿性防水布帛を製造できる。
 接着剤は、従来公知のものを使用することができ、無孔質フィルムとの親和性が特に高く、VOCの排出が少ないことから、ポリウレタン樹脂水性分散体を含有するものが好ましい。
 無孔質フィルムと繊維布帛との接着方法は、従来公知の方法を用いることができ、たとえば、接着剤を用いて無孔質フィルムと繊維布帛とを貼り合わせるウェットラミネート法又はドライラミネート法、無孔質フィルムの形成に用いた前記ポリウレタン樹脂水性分散体(1)又は(2)を繊維布帛上へ直接塗布するダイレクトコート法などが挙げられる。
 なかでも、透湿性又は耐水圧性がより優れることから、ドライラミネート法が好ましい。
 ドライラミネート法で透湿性防水布帛を製造する方法としては、たとえば、離型シート上に形成した無孔質フィルム面に、接着剤を、ナイフコーター、コンマコーター、バーコーター又はグラビアロールコーターにより塗布して、60~160℃で加熱することにより接着剤層(好ましくは層の厚さが5~50μm)を形成する。次いで、その接着剤層上に繊維布帛を配置して、温度80~150℃、圧力0.1~1MPaのニップロールで貼り合わせることにより透湿性防水布帛を製造することができる。
 なお、無孔質フィルムと繊維布帛とを貼り合わせた後、さらに撥水剤を用いて撥水処理を施してもよい。
 次に、実施例及び比較例を示して、本発明についてさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
 以下の説明中、「部」及び「%」は特に断らない限り、水を除いた固形分であり、それぞれ質量部及び質量%を意味する。
 本実施例において、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーにおける遊離イソシアネート基(f-NCO)含有量、ポリウレタン樹脂におけるオキシエチレン基含有量とカルボキシ基含有量、ポリウレタン樹脂水性分散体の通過累積90%における粒子径、無孔質フィルム及び透湿性防水布帛の透湿度及び耐水圧度は、下記の方法によりそれぞれ測定した。
[f-NCO]
 イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーにおける遊離イソシアネート基(f-NCO)含有量は、JIS K 7301に準拠した方法により測定した。
[オキシエチレン基含有量、カルボキシ基含有量]
 ポリウレタン樹脂におけるオキシエチレン基含有量、カルボキシ基含有量は、仕込み原料の合計量に対する、(B)成分中のオキシエチレン基の含有量、(E)成分中のカルボキシ基の含有量からそれぞれ算出した。
[通過累積90%における粒子径]
 ポリウレタン樹脂水性分散体の通過累積90%における粒子径は、マイクロトラック(商品名:UPA150、日機装社製)を用い、温度条件20℃で測定した。
[透湿度]
 JIS L 1099 B-1法(酢酸カリウム法)に準じて測定した透湿度を、24時間換算(g/(m・24時間))で表示した。
[耐水圧度]
 JIS L 1092(耐水度試験(静水圧法)B法(高水圧法))に準じて耐水度を測定した。なお、耐水度測定中の試験片の伸びを抑制するため、試験片上にナイロンタフタ(タテ糸:70デシテッス/68フィラメント、ヨコ糸:70デシテッス/68フィラメント、密度:タテ120本/2.54cm、ヨコ90本/2.54cm)を重ねた状態で測定を行った。
<透湿性及び耐水圧性の評価>
 後述の製造例により得たポリウレタン樹脂水性分散体を用いて調製した無孔質フィルムと透湿性防水布帛について、透湿度及び耐水圧度を測定することにより、透湿性及び耐水圧性をそれぞれ評価した。
<耐洗濯性の評価>
 透湿性防水布帛に対して、JIS L 0217付表1の番号103に準じた洗濯試験を10回行い、10回の洗濯試験前後の前記透湿度及び前記耐水圧度、10回の洗濯試験後の無孔質フィルムの外観、無孔質フィルムの繊維布帛からの剥離の有無(目視観察)をそれぞれ測定することにより、耐洗濯性を評価した。
 無孔質フィルムの外観は下記基準に基づいて評価した。
  ○:無孔質フィルム表面に、膨張と白化のいずれも認められなかった。
  ×:無孔質フィルム表面に、膨張と白化の一方又は両方が認められた。
<ポリウレタン樹脂水性分散体の製造例>
 (実施例1~9、比較例1~8)
 各例のポリウレタン樹脂水性分散体は、下記の原料を用いて、以下に示す各製造例によりそれぞれ製造した。
(A)ポリテトラメチレンエーテルグリコール
 (A-1)ポリテトラメチレンエーテルグリコール(数平均分子量:1000)。
 (A-2)ポリテトラメチレンエーテルグリコール(数平均分子量:2000)。
(B)オキシエチレン基を有するポリオール
 (B-1)ポリエチレングリコール(オキシエチレン基の含有量100質量%、数平均分子量:1000)。
 (B-2)ポリエチレングリコール(オキシエチレン基の含有量100質量%、数平均分子量:2000)。
 (B-3)ポリエチレングリコール(オキシエチレン基の含有量100質量%、数平均分子量:5000)。
(C)分岐アルキレン基を有するアルキレンジオール
 (C-1)2,2-ジメチルプロパンジオール。
 (C-2)3-メチル-1,5-ペンタンジオール。
(D)有機ポリイソシアネート
 (D-1)ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート。
 (D-2)イソホロンジイソシアネート。
(E)カルボキシ基を有するポリオール
 (E-1)ジメチロールプロピオン酸。
 (E-2)ジメチロールブタン酸。
(F)鎖伸長剤
 (F-1)イソホロンジアミン。
 (F-2)ジプロピレントリアミン。
 有機溶媒として、メチルエチルケトンを用いた。
 (C)成分の比較成分として、1,6-ヘキサンジオールを用いた。
 その他成分として、3級アミン化合物であるトリエチルアミンを用いた。
(実施例1)
 ポリウレタン樹脂水性分散体1の製造例:
 撹拌機、還流冷却管、温度計及び窒素吹き込み管を備えた4つ口フラスコに、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(数平均分子量:1000)39.39質量部と、ポリエチレングリコール(数平均分子量:1000)20.23質量部と、2,2-ジメチルプロパンジオール4.72質量部と、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート31.97質量部と、メチルエチルケトン90質量部とを加えて、75℃で3時間反応することにより、遊離イソシアネート基含有量1.90質量%であるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得た。
 このメチルエチルケトン溶液を40℃まで冷却し、ホモジナイザーで撹拌しながら水400質量部を徐々に加えて乳化分散した。
 その後、この乳化分散物(プレポリマー分散液)に、イソホロンジアミン3.69質量部を水30質量部に溶解したものを添加し、1時間撹拌した。
 次いで、減圧下、50℃でメチルエチルケトンを減圧留去することにより、オキシエチレン基含有量21質量%のポリウレタン樹脂が水に分散した、固形分30質量%、通過累積90%における粒子径290nmのポリウレタン樹脂水性分散体1を得た。
(実施例2、3)
 表1に記載の原料を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、ポリウレタン樹脂水性分散体2、3をそれぞれ得た。
(実施例4)
 ポリウレタン樹脂水性分散体4の製造例:
 撹拌機、還流冷却管、温度計及び窒素吹き込み管を備えた4つ口フラスコに、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(数平均分子量:1000)38.91質量部と、ポリエチレングリコール(平均分子量1000)20.39質量部と、2,2-ジメチルプロパンジオール4.51質量部と、ジメチロールプロピオン酸0.29質量部と、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート31.81質量部と、メチルエチルケトン90質量部とを加えて、75℃で3時間反応することにより、遊離イソシアネート基含有量2.00質量%であるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーのメチルエチルケトン溶液を得た。
 このメチルエチルケトン溶液を40℃まで冷却し、トリエチルアミン0.22質量部を加えて中和した後、ホモジナイザーで撹拌しながら水400質量部を徐々に加えて乳化分散した。
 その後、この乳化分散物(プレポリマー分散液)に、イソホロンジアミン3.87質量部を水30質量部に溶解したものを添加し、1時間撹拌した。
 次いで、減圧下、50℃でメチルエチルケトンを減圧留去することにより、オキシエチレン基含有量21質量%、カルボキシ基含有量0.10質量%のポリウレタン樹脂が水に分散した、固形分30質量%、通過累積90%における粒子径100nmのポリウレタン樹脂水性分散体4を得た。
(実施例5~9)
 表1に記載の原料を用いた以外は、実施例4と同様の方法により、ポリウレタン樹脂水性分散体5~9をそれぞれ得た。
(比較例1~3)
 表2に記載の原料を用いた以外は、実施例1と同様の方法により、ポリウレタン樹脂水性分散体10~12をそれぞれ得た。
(比較例4~8)
 表2に記載の原料を用いた以外は、実施例4と同様の方法により、ポリウレタン樹脂水性分散体13~17をそれぞれ得た。
<無孔質フィルムの作製>
 離型紙上に、得られたポリウレタン樹脂水性分散体1~17を、加熱後の膜厚が20μmとなるようにコンマコーターで塗布し、80℃で1分間加熱し、続いて、130℃で1分間加熱することにより無孔質フィルムをそれぞれ作製した。
 離型紙としては、EV130TPD(リンテック(株)製)を用いた。
 各例のポリウレタン樹脂水性分散体について、その製造の際に調製されるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーにおけるf-NCOの含有量、当該水性分散体に含まれるポリウレタン樹脂におけるオキシエチレン基含有量とカルボキシ基含有量、当該水性分散体の固形分、当該水性分散体の通過累積90%における粒子径を表1、2に併記した。
 また、各例の無孔質フィルムについて行った上記の<透湿性及び耐水圧性の評価>の結果を表1、2に併記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1、表2から明らかなように、本発明に係る実施例1~9のポリウレタン樹脂水性分散体を加熱してなる無孔質フィルムは、優れた透湿性と耐水圧性とを有していることが分かる。
 一方、比較例1と4のように、本発明における(C)成分を用いていないポリウレタン樹脂水性分散体は、通過累積90%における粒子径が500nmよりも大きくなり、このポリウレタン樹脂水性分散体を用いた場合には、得られる無孔質フィルムの耐水圧性が悪くなることが分かる。
 また、比較例2と5のように、オキシエチレン基含有量が20質量%未満であるポリウレタン樹脂を含む水性分散体を用いた場合には、得られる無孔質フィルムの透湿性が悪くなり、比較例3と6のように、オキシエチレン基含有量が30質量%を超えるポリウレタン樹脂を含む水性分散体を用いた場合には、無孔質フィルムの耐水圧性が悪くなることが分かる。
 さらに、比較例7のように、本発明における(C)成分とは異なる直鎖状のアルキレンジオールを用い、カルボキシ基含有量が1.0質量%を超えるポリウレタン樹脂を含む水性分散体を用いた場合には、得られる無孔質フィルムの耐水圧性が悪くなることが分かる。
 比較例8のように、カルボキシ基含有量が1.0質量%を超えるポリウレタン樹脂を含む水性分散体を用いた場合には、無孔質フィルムの透湿性及び耐水圧性のいずれも悪くなることが分かる。
<透湿性防水布帛の製造例>
 (実施例11~20、比較例11~18)
 各例の透湿性防水布帛は、下記の材料を用いて、以下に示す各製造方法によりそれぞれ製造した。
 繊維布帛1:
  ナイロンタフタ(タテ糸:83デシテッス/72フィラメント、ヨコ糸:83デシテッス/72フィラメント、密度:タテ114本/2.54cm、ヨコ92本/2.54cm)を酸性染料で黒色に染色したもの。
 繊維布帛2:
 ポリエステル織物(タテ糸:83デシテッス/72フィラメント、ヨコ糸:83デシテッス/72フィラメント、密度:タテ180本/インチ、ヨコ94本/インチの平織物)。
 離型紙:
 EV130TPD(リンテック(株)製)を用いた。
 接着剤:
 ポリウレタン樹脂水性分散体含有接着剤(商品名:F-2099D-B2、第一工業製薬社製)100質量部と、カルボジイミド系架橋剤(商品名:カルボジライトV02-L2、日清紡ケミカル社製)10質量部と、増粘剤(商品名:M-2005A、第一工業製薬社製)3質量部とを混合したものを用いた。
(実施例11)
 離型紙上に、実施例1で得られたポリウレタン樹脂水性分散体1を、加熱後の膜厚が20μmとなるようにコンマコーターで塗布し、80℃で1分間加熱し、続いて、130℃で1分間加熱することにより無孔質フィルム1を得た。
 続いて、得られた無孔質フィルム1に、接着剤を、加熱後の膜厚が15μmとなるようにコンマコーターで塗布し、100℃で2分間加熱することにより接着剤層を形成した。
 次いで、当該接着剤層上に、繊維布帛1を配置して、一対のニップロールに供給(温度120℃、圧力0.15MPa)して無孔質フィルム1と繊維布帛1とを貼り合わせ、さらに70℃で24時間養生した。
 さらに、無孔質フィルム1から離型紙を剥離し、無孔質フィルム1と繊維布帛1とを貼り合わせたものに対して、フッ素系撥水剤水溶液(商品名:アサヒガードAG710、旭硝子(株)社製)を用いて撥水処理(パディング・加熱・熱処理)を行うことにより透湿性防水布帛1を得た。
(実施例12~20、比較例11~18)
 表3に記載の材料(ポリウレタン樹脂水性分散体、繊維布帛)を用いた以外は、実施例11と同様の方法により、透湿性防水布帛2~18をそれぞれ得た。
 各例の透湿性防水布帛について行った上記の<透湿性及び耐水圧性の評価>と<耐洗濯性の評価>の結果を表3、4に併記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表3、表4から明らかなように、本発明に係る実施例11~20の透湿性防水布帛は、優れた透湿性、耐水圧性及び耐洗濯性を有していることが分かる。
 一方、比較例11と14のように、通過累積90%における粒子径が500nmよりも大きいポリウレタン樹脂水性分散体を用いた透湿性防水布帛は、耐水圧性が悪いことが確認された。
 また、比較例12と15のように、オキシエチレン基含有量が20質量%未満であるポリウレタン樹脂を含む水性分散体を用いた透湿性防水布帛は、透湿性が悪く、比較例13と16のように、オキシエチレン基含有量が30質量%を超えるポリウレタン樹脂を含む水性分散体を用いた透湿性防水布帛は、耐水圧性が悪いとともに、洗濯試験後に無孔質フィルムの外観不良と繊維布帛からの剥離が生じることが確認された。
 さらに、比較例17のように、本発明における(C)成分とは異なる直鎖状のアルキレンジオールを用い、カルボキシ基含有量が1.0質量%を超えるポリウレタン樹脂を含む水性分散体を用いた透湿性防水布帛は、洗濯試験後に無孔質フィルムの外観不良が生じることが確認された。
 比較例18のように、カルボキシ基含有量が1.0質量%を超えるポリウレタン樹脂を含む水性分散体を用いた透湿性防水布帛は、耐水圧性が悪いとともに、洗濯試験後に無孔質フィルムの繊維布帛からの剥離が生じることが確認された。
 以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
 本発明の透湿性防水布帛は、透湿性、耐水圧性及び耐洗濯性のいずれも優れることから、たとえばスキーウェア、ゴルフウェア等の衣料品、テント、寝袋その他の透湿性と防水性が要望されるものに利用することができる。

Claims (5)

  1.  ポリテトラメチレンエーテルグリコール(A)と、オキシエチレン基を有するポリオール(B)と、分岐アルキレン基を有するアルキレンジオール(C)と、有機ポリイソシアネート(D)とが反応して生成したイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが鎖伸長剤(F)と鎖伸長反応して得られるポリウレタン樹脂が水に分散した透湿性防水布帛の無孔質フィルムに用いるポリウレタン樹脂水性分散体であって、
     通過累積90%における粒子径が500nm以下であり、
     前記ポリウレタン樹脂が、該ポリウレタン樹脂に対してオキシエチレン基含有量が20~30質量%であり、かつ、カルボキシ基を含有しないものであるポリウレタン樹脂水性分散体。
  2.  ポリテトラメチレンエーテルグリコール(A)と、オキシエチレン基を有するポリオール(B)と、分岐アルキレン基を有するアルキレンジオール(C)と、有機ポリイソシアネート(D)と、カルボキシ基を有するポリオール(E)とが反応して生成したイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが鎖伸長剤(F)と鎖伸長反応して得られるポリウレタン樹脂が水に分散した透湿性防水布帛の無孔質フィルムに用いるポリウレタン樹脂水性分散体であって、
     通過累積90%における粒子径が500nm以下であり、
     前記ポリウレタン樹脂が、該ポリウレタン樹脂に対してオキシエチレン基含有量が20~30質量%であり、かつ、該ポリウレタン樹脂に対してカルボキシ基含有量が1.0質量%以下のものであるポリウレタン樹脂水性分散体。
  3.  請求項1又は2に記載のポリウレタン樹脂水性分散体を加熱して形成される無孔質フィルム。
  4.  請求項3に記載の無孔質フィルムと、繊維布帛とを有する透湿性防水布帛。
  5.  請求項4に記載の透湿性防水布帛の製造方法であって、
     離型シートの少なくとも片面に、前記ポリウレタン樹脂水性分散体を塗布して加熱することにより無孔質フィルムを形成する工程と、
     前記無孔質フィルムと前記繊維布帛の少なくとも一方の面に接着剤を塗布する工程と、
     前記無孔質フィルムと前記繊維布帛とを前記接着剤を介して接着する工程と
     を有する透湿性防水布帛の製造方法。
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