JP5396010B2 - 透湿性防水布帛およびその製造方法 - Google Patents
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Description
透湿性防水布帛としては、例えば、繊維布帛の少なくとも片面にポリウレタン重合体の樹脂溶液をコーテイングし、湿式凝固して得られた微多孔質膜を有するコーテイング加工布(特許文献1参照)、繊維布帛の片面に無孔質のウレタン樹脂皮膜を貼り合わせて得られた透湿性防水布帛(特許文献2参照)等が知られている。
透湿性防水布帛の透湿性の度合いは、透湿度で表すことができる。透湿度の測定方法には、塩化カルシウム法(JIS L1099−1993A−1法)、あるいは酢酸カリウム法(JIS L1099−1993B−1法)の2種類の方法があり、目的によって使い分けられている。塩化カルシウム法で得られる透湿度は、衣服の内側の湿度低減の指標となる。一般に、塩化カルシウム法で測定された透湿度が高いほど、湿度の低減効果が高いとされている。また、酢酸カリウム法で得られる透湿度は、衣服の内側の水分の結露低減の指標となる。一般に、酢酸カリウム法で測定された透湿度が高いほど、衣服の内側の結露を低減する効果が高いとされている。そして、両方がともに高い値を示すほど、着用者によってより快適であるといえる。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、衣服の内側の湿度および結露を低減することで優れた透湿性を示し、かつ湿潤時に人の肌に優しいpH4.0〜7.0を維持する透湿性防水布帛およびその製造方法を目的とする。
繊維布帛の少なくとも片面に、微多孔質膜を有するウレタン樹脂皮膜が形成された透湿性防水布帛であって、前記微多孔質膜中に、平均粒子径が0.05〜5μmの両性金属の酸化物の微粒子が含まれ、湿潤時にpH4.0〜7.0を示すことを特徴とする透湿性防水布帛。
前記微多孔質膜を形成するウレタン樹脂100質量部に対し、前記微粒子が0.5〜100質量部含まれることが望ましい。
前記微多孔質膜上に、さらに無孔質膜が形成されていることが望ましい。
繊維布帛に、平均粒子径が0.05〜5μmの両性金属の酸化物の微粒子が分散したウレタン樹脂溶液を塗布した後、水に浸漬し、ウレタン樹脂を凝固させることを特徴とする透湿性防水布帛の製造方法。
本発明の透湿性防水布帛によると、衣服の内側の湿度および結露を低減することで優れた透湿性を示し、かつ湿潤時に人の肌に優しいpH4.0〜7.0を維持できる。
微多孔質膜の厚みは、10〜100μm程度が好ましい。微多孔質膜の厚みが10μm未満では、防水性が低下する。微多孔質膜の厚みが100μmを超えると、得られる透湿性防水布帛の風合が硬くなる。
微多孔質膜を形成するウレタン樹脂としては、湿式法等により所望の微多孔質膜を形成することができれば特に限定されないが、例えば、エーテル系、エステル系、エーテル・エステル系、ポリカーボネート系等のウレタン樹脂を挙げることができる。中でも、湿式法にて製造した際に、良好な微多孔質膜を形成することのできるエステル系ポリウレタン樹脂が好ましい。
両性金属の酸化物の微粒子としては、酸化亜鉛や酸化アルミニウムが市販されているが、酸化亜鉛は湿潤時に弱酸性を示しにくいため、酸性を示す酸化アルミニウム(Al2O3)の微粒子が好ましい。
酸化アルミニウムの微粒子は、1μm以下の平均粒子径を有する市販品があり、本発明ではそれら市販品を用いてもよい。酸化アルミニウムの微粒子には、湿式法、乾式法で製造されたものがあるが、本発明ではどちらを用いてもよい。なお、酸化アルミニウムの微粒子は凝集していることが多いため、ウレタン樹脂への均一な分散、混合を行うために、ジメチルホルムアミド溶剤、ビヒクルとしてのウレタン樹脂、分散剤等を配合し、ディパーサー等でプレミックスし、さらに、サンドミル、三本ロールミル、ビーズビル等で粉砕し、平均粒子径を0.05〜5μmに調製したものを使用するのが好ましい。
なお、二酸化ケイ素の微粒子は凝集していることが多いため、ウレタン樹脂への均一な分散、混合を行うために、酸化アルミニウムの微粒子の調製と同様に、二酸化ケイ素の微粒子をジメチルホルムアミド溶剤等に分散したものを使用するのが好ましい。
人の肌にpH4.0未満の酸性あるいはpH7.0を超えるアルカリ性の液体が付着すると、肌の酸性度のバランスが崩れ、肌ストレスや肌荒れの原因となる恐れがあるが、本発明の透湿性防水布帛は、微多孔質膜中に前記微粒子を含んでいるため、微多孔質膜の表面に付着した水分が、湿潤時に人の肌に優しいpH4.0〜7.0を示すことができる。これは、前記微粒子が水分に抽出されると、水分が弱酸性の性質を有するためと考えられる。
微多孔質膜を有するウレタン樹脂皮膜の厚みは、10〜100μmであるとよく、10μm未満では、耐水圧が低く、また、100μmを超えると、得られる透湿性防水布帛の風合が硬くなる。
本発明の透湿性防水布帛は、耐水圧が100kPa以上であるとよい。また、塩化カルシウム法による透湿度が5000g/m2・24hrs以上、酢酸カリウム法による透湿度が8000g/m2・24hrs以上であるとよい。
特に優れた酢酸カリウム法での透湿性が要求される場合には、上述したように、ウレタン樹脂皮膜が、微多孔質膜上の全面に水膨潤性のウレタン樹脂で形成した無孔質膜を積層したものであることが好ましい。水膨潤性のウレタン樹脂としては、エーテル系、エーテル・エステル系のウレタン樹脂が挙げられる。
また、200kPa以上の耐水圧が要求される場合には、上述したように、ウレタン樹脂皮膜が、微多孔質膜の表面に無孔質膜を積層したものであることが好ましい。なお、耐水圧は、JIS L1092−1998耐水度試験(静水圧法)B法(高水圧法)に準じて測定することができる。なお、水圧をかけることにより試験片が伸びる場合には、試験片の上にナイロンタフタ(2.54cm当りのたて糸とよこ糸の密度の合計が210本程度のもの)を重ねて、試験機に取り付けて測定を行う。
本発明の透湿性防水布帛は、繊維布帛に、両性金属の酸化物および/または二酸化ケイ素の微粒子を含むウレタン樹脂溶液を塗布した後、水に浸漬し、ウレタン樹脂を凝固させることにより製造される。
繊維布帛には、必要に応じて、精練、染色、捺染、制電加工、撥水加工、抗菌防臭加工、制菌加工、紫外線遮蔽加工、カレンダー加工等を施してあってもよい。
さらに、ウレタン樹脂溶液中には、顔料等の着色剤、ポリイソシアネート系架橋剤、触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤等を添加してもよい。
次いで、ウレタン樹脂溶液が塗布された繊維布帛を、水、あるいはDMF等を5〜20%程度含んだ水に浸漬して、ウレタン樹脂を凝固させる。凝固温度は、樹脂膜中に形成される微多孔の孔径を適度に調整する観点から、10〜50℃の範囲が好ましい。
脱溶媒した後に90〜150℃で乾燥処理することにより、繊維布帛上に微多孔質膜からなるウレタン樹脂皮膜のみが形成された透湿性防水布帛を得ることができる。その後、必要に応じて、撥水加工や制電加工、抗菌防臭加工、制菌加工、紫外線遮蔽加工等を行ってもよい。
ウレタン樹脂で形成された微多孔質膜上に、さらにウレタン樹脂皮膜を全面に付与して多層構造のウレタン樹脂皮膜を形成する方法としては、以下に示す[1]ラミネート法、[2]ダイレクトコーテイング法といった方法を用いればよい。
[1]ラミネート法
離型紙上にウレタン樹脂溶液を塗布、乾燥し、無孔質膜のウレタン樹脂皮膜を形成した後、このウレタン樹脂皮膜上に接着剤を塗布する。そして、この接着剤を介して、無孔質膜のウレタン樹脂皮膜と、微多孔質膜のウレタン樹脂皮膜とを貼り合わせる。その後、必要に応じて、30〜80℃で4〜100時間程度エージングした後、離型紙を剥離して、多層構造のウレタン樹脂皮膜を得る。
[2]ダイレクトコーテイング法
まず、微多孔質膜のウレタン樹脂皮膜が形成された繊維布帛を、前述の方法で作製する。次に、2層目となる他のウレタン樹脂皮膜となるウレタン樹脂溶液を調製し、ナイフコータやコンマコータ等を用いて微多孔質膜のウレタン樹脂皮膜上に塗布し、乾燥させて、多層構造のウレタン樹脂皮膜を得る。
また、本発明の透湿性防水布帛は、優れた透湿性と防水性とを有している。特に、従来の炭酸カルシウムを含んだ透湿性防水布帛では難しいとされていた衣服の内側に生じる結露の低減に優れた効果を発揮する。
本発明の透湿性防水布帛をウインドブレーカー、コート、ジャケット、スキーウエアー、スノーボードウエアー、テント等に用いれば、使用者に快適な環境を提供することができる。
以下の実施例における評価は、次の方法で行った。
(透湿性防水布帛のpH)
JIS L1096 8.40.1−1999により測定した。
(透湿度)
塩化カルシウム法:JIS L1099−1993A−1法にて測定した。
酢酸カリウム法:JIS L1099−1993B−1法にて測定した。
なお、塩化カルシウム法、酢酸カリウム法ともに、24時間当りの透湿量に換算した。
(耐水圧)
JIS L1092−1998耐水度試験(静水圧法)B法(高水圧法)に準じた方法で測定した。水圧をかけることにより試験片が伸びて測定しにくい場合には、試験片の上にナイロンタフタ(2.54cm当りのたて糸とよこ糸の密度の合計が210本程度のもの。)を重ねて、試験機に取り付けて測定を行った。
ナイロンタフタ(繊維太さ:たて糸83デシテックス/72フィラメント、よこ糸83デシテックス/72フィラメント。繊維密度:たて糸114本/2.54cm、よこ糸92本/2.54cm。)を酸性染料でネビー色に染色した。次いで、このナイロンタフタに、フッ素系撥水剤アサヒガ−ドAG710の5%水溶液を用いて撥水加工を行ってから、170℃、圧力(線圧)128kg/cmにてカレンダー加工したものを繊維布帛として用いた。
[樹脂溶液の原料]
エステル系ポリウレタン樹脂(固形分25%) 100部
DMF 20部
酸化アルミニウム分散品 25部
(平均一次粒子径13nm、分散後の平均粒子径0.4μm、固形分15%)
イソシアネ−ト系架橋剤 2部
次いで、該繊維布帛を120℃にて3分間乾燥させ、150℃にて1分間セットを行った。このようにして、繊維布帛の片面に酸化アルミニウムを含む厚さ40μmの微多孔質膜からなるウレタン樹脂皮膜が形成された実施例1の透湿性防水布帛を得た。この透湿性防水布帛の透湿度、耐水圧を測定した結果を表1に示す。
実施例1で用いた樹脂溶液の代わりに、下記の原料を混合した樹脂溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施例2の透湿性防水布帛を得た。この透湿性防水布帛の透湿度、耐水圧を測定した結果を表1に示す。
[樹脂溶液の原料]
エステル系ポリウレタン樹脂(固形分25%) 100部
DMF 20部
二酸化ケイ素分散品 25部
(平均一次粒子径16nm、分散後平均粒子径0.3μm、固形分14%)
イソシアネ−ト系架橋剤 2部
ポリエステルタフタ(繊維太さ:たて糸83デシテックス/72フィラメント、よこ糸83デシテックス/72フィラメント。繊維密度:たて糸114本/2.54cm、よこ糸92本/2.54cm。)を分散染料で青色に染色し、アサヒガ−ドAG710の5%水溶液を用いて撥水加工を行った後、170℃、圧力(線圧)128kg/cmにてカレンダー加工したものを繊維布帛として用いた。
[樹脂溶液の原料(1層目を形成する微多孔質膜用)]
エステル系ポリウレタン樹脂(固形分25%) 100部
DMF 20部
酸化アルミニウム分散品 25部
(平均一次粒子径13nm、分散後平均粒子径0.4μm、固形分15%)
イソシアネ−ト系架橋剤 2部
次いで、樹脂溶液を塗布した繊維布帛を20℃の水に2分間浸漬して、ウレタン樹脂を凝固させ、さらに、40℃の温水に6分間浸漬して脱溶媒を行った。
次いで、該繊維布帛を120℃にて3分間乾燥することにより、片面に酸化アルミニウムを含む厚さ40μmの微多孔質膜からなるウレタン樹脂皮膜が形成された繊維布帛を得た。
[樹脂溶液の原料(2層目を形成する無孔質膜用)]
エ−テル系ポリウレタン樹脂(固形分30%、水膨潤度85%) 100部
メチルエチルケトン 30部
白色顔料 8部
[樹脂溶液の原料(1層目と2層目を接着する接着剤用)]
エ−テル・エステル系ポリウレタン樹脂(固形分45%、水膨潤度30%)
100部
トルエン 30部
イソシアネ−ト系架橋剤 9部
有機錫系触媒 1部
実施例1で用いた樹脂溶液の代わりに、下記の原料を混合した樹脂溶液に変更した以外は実施例1と同様にして、比較例1の透湿性防水布帛を得た。この透湿性防水布帛の透湿度、耐水圧を測定した結果を表1に示す。
[樹脂溶液の原料]
エステル系ポリウレタン樹脂(固形分25%) 100部
DMF 20部
炭酸カルシウム分散品 5部
(平均一次粒子径0.7μm、分散後平均粒子径1.0μm、固形分60%)
イソシアネ−ト系架橋剤 2部
比較例1の透湿性防水布帛は、表面に付着した水分がアルカリ性を示した。一方、実施例1〜3の透湿性防水布帛は、ウレタン樹脂皮膜に付着した水分が弱酸性を示した。これにより、ウレタン樹脂で形成された微多孔質膜中に両性金属の酸化物および/または二酸化ケイ素の微粒子を含むことで、人の肌に優しい透湿性防水布帛が得られることが確認された。
また、酢酸カリウム法による透湿度評価において、実施例1〜3の透湿性防水布帛は、比較例1の透湿性防水布帛に比べて、優れた透湿性を示した。特に、実施例3は、酢酸カリウム法において優れた透湿性を示した。これにより、ウレタン樹脂で形成された微多孔質膜中に両性金属の酸化物および/または二酸化ケイ素の微粒子を含むことで、衣服の内側に生じる結露の低減に特に優れた透湿性防水布帛が得られることが確認された。さらに、透湿性防水布帛のウレタン樹脂皮膜を、微多孔質膜と、水膨潤性に優れたウレタン樹脂からなる無孔質膜とを積層した多層構造とすることで、衣服の内側に生じる結露の低減が顕著に優れた透湿性防水布帛が得られることが確認された。
耐水圧(防水性)に関して、多層構造を有した実施例3の透湿性防水布帛は、特に優れた耐水圧を示した。また、両性金属の酸化物および/または二酸化ケイ素の微粒子を微多孔質膜中に含むウレタン樹脂で形成された透湿性防水布帛は、充分な防水性を有することが確認された。これにより、ウレタン樹脂皮膜を、微多孔質膜上に無孔質膜を積層した多層構造とすることで、特に優れた耐水圧を有した透湿性防水布帛が得られることが確認された。
Claims (5)
- 繊維布帛の少なくとも片面に、微多孔質膜を有するウレタン樹脂皮膜が形成された透湿性防水布帛であって、前記微多孔質膜中に、平均粒子径が0.05〜5μmの両性金属の酸化物の微粒子が含まれ、湿潤時にpH4.0〜7.0を示すことを特徴とする透湿性防水布帛。
- 前記微多孔質膜を形成するウレタン樹脂100質量部に対し、前記微粒子が0.5〜100質量部含まれることを特徴とする請求項1に記載の透湿性防水布帛。
- 耐水圧が100kPa以上であり、塩化カルシウム法による透湿度が5000g/m2・24hrs以上であり、酢酸カリウム法による透湿度が8000g/m2・24hrs以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の透湿性防水布帛。
- 前記微多孔質膜上に、さらに無孔質膜が形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の透湿性防水布帛。
- 繊維布帛に、平均粒子径が0.05〜5μmの両性金属の酸化物の微粒子が分散したウレタン樹脂溶液を塗布した後、水に浸漬し、ウレタン樹脂を凝固させることを特徴とする透湿性防水布帛の製造方法。
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