JPH0126607B2 - - Google Patents
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- JPH0126607B2 JPH0126607B2 JP59129542A JP12954284A JPH0126607B2 JP H0126607 B2 JPH0126607 B2 JP H0126607B2 JP 59129542 A JP59129542 A JP 59129542A JP 12954284 A JP12954284 A JP 12954284A JP H0126607 B2 JPH0126607 B2 JP H0126607B2
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- Prior art keywords
- molecular weight
- polyoxyethylene
- organic
- moisture
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- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は透湿性ポリウレタン重合体におい
て、透湿性防水布等に好適なポリマー材料として
の透湿性ポリウレタン重合体の製造方法に関する
ものである。
〔従来の技術〕
従来により湿気のような気体状の水分は通すが
雨水のような液体状の水分は通さない防水布を得
る方法としては、布帛と高結晶性四弗化樹脂を延
伸してミクロポーラス化させたフイルムを積層す
る方法や、極細の糸を通常の織物の数十倍の密度
に織り、糸と糸の間隙を雨滴よりも小さく且つ水
蒸気よりも大きくする方法、あるいはアミノ酸系
ポリマーのように、水を吸い易く又放出し易い親
水性ポリマーを基布にコーテイングする方法があ
る。
一方、ポリウレタンポリマーに親水性を賦与す
る方法として、ポリール成分にポリオキシエチレ
ングリコールやポリオキシエチレンとポリオキシ
プロピレンのブロツク共重体を用いることはよく
知られている。更に、分子量4000〜25000のポリ
エチレンオキシグリコールと有機ジイソシアネー
トから得たイソシアネート末端プレポリマーに当
量の水又は有機ポリアミンを用いて軽度に交又結
合させることにより、自重の数倍の吸水能力を有
するポリウレタンヒドロゲルが得られることも公
知である(特開昭51−13891号)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながらポリオール成分として、ポリオキ
シエチレングリコールを単独又はポリオキシプロ
ピレングリコールと混用したり、両者の共重合体
を用いた場合、ポリオキシエチレンの含有率に比
例して吸水によるポリマーの膨潤性が大きくなる
傾向を示し、膨潤時は著しい強度低下を起す欠点
があることから、従来においては到底衣料や覆物
用甲皮材料として使用に供し得ないものしか得ら
れなかつた。
そこでこの発明の目的とするところは透湿性に
優れ且つ吸水による膨潤(体積変化)が皆無ない
しはごくわずかしか起らず、従つて雨衣や履物用
甲皮材料として好適な透湿性防水布を得るための
透湿性ポリウレタン重合体の製造方法を提供する
ものである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は上記問題点を解決するため、分子量
が200〜600の比較的低分子量ポリエチレングリコ
ールと有機ジカルボン酸から得られたポリエステ
ルのうち、ポリオキシエチレン含有率が17〜70重
量%で、且す分子量が500〜3000のものをポリオ
ール成分として用い、これと、有機ポリイソシア
ネート及び鎖延長剤を用いて、最終のポリオキシ
エチレン含有率が15〜62重量%の範囲のポリウレ
タン重合体とする製造方法を採用することによつ
てJIS Z−0208に規定する透湿度が45ミクロン厚
みで1500以上で且つ水に浸漬した時の膨潤率が30
%以下となし得ることを見出したものである。
本願でポリエステルポリオール製造用に使用さ
れる低分子量のポリエチレングリコールとしは、
分子量が200〜600の範囲のものに限定され、分子
量が200未満では透湿度が小さく、一方分子量が
600以上になると吸水時の膨潤率が大きくなつて
湿潤時の機械的強度の低下が著しく、雨衣等の用
途に適さなくなる。
又、ポリエステルポリオール製造に使用される
有機ジカルボン酸としては、ポリエチレングリコ
ールとエステル化反応が可能であれば制約はない
が、特に好ましいものとしてアジピン酸かイソフ
タール酸の単独又はこれらのジカルボン酸とε−
カプロラクトン及び又は1,4−ブタンジオー
ル、エチレングリコール、プロピレンゴリコール
のような短鎖ポリオールの併用系である。
上記のポリエチレングリコールと有機ジカルボ
ン酸等とから得られるポリエステルポリオールの
うち、ポリオキシエチレン含有率が17〜70重量%
で且つ分子量が500〜3000の範囲のものが本願が
対象とするポリオール成分である。ポリエステル
ポリオールのポリオキシエチレン含有率が17重量
%未満であるか、分子量が500未満の場合には前
者は透湿性が不十分となり後者は固い樹脂しか得
られず、一方ポリオキシエチレン含有率が70重量
%以上であるか、分子量が3000以上の場合には前
者は膨潤率が大きくなり後者は強度特性に劣るた
め初期の目的を達成しなくなる。
このようにして得られた特定のポリエステルポ
リオールをポリウレタン化するために用いられる
有機ポリイソシアネートとしてはヘキサメチレン
ジイソシアネート(HDI)、キシリレンジイソシ
アネート(XDI)、イソホロンジイソシアネート
(IPDI)、水添MDIのごときジイソシアネートが
好適であるが、変色が容認される用途の場合には
公知のTDIやMDIあるいは粗製MDI等もすべて
使用可能である。又ポリオールとイソシアネート
のアダクト体やプレポリマーあるいは必要に応じ
3官能以上の有機ポリイソシアネートを併用する
こともできる。但しプレポリマーやアダクト体の
ようにイソシアネート成分中にポリオールを含有
するものを用いる場合には、ポリウレタン重合体
とした時の最終ポリオキシエチレン含有率への影
響を考慮に入れておくことが必要である。
本願でポリウレタン化する際に併用される鎖延
長剤としては公知のものはすべて使用可能で、例
えばエチレングリコール、1,4−ブタンジオー
ルのようなジオール類や、4,4−メチレンビス
−(2−クロロアニリン)、イソホロンジアミン、
ピペラジン、エチレンジアミンのようなジアミン
類あるいはN−メチルエタノールアミンやモノエ
タノールアミンのようなアミノアルコール等が上
げられる。
上記特定されたポリエステルポリオールと有機
ポリイソシアネート及び鎖延長剤を用いて製造さ
れたポリウレタン重合体であつても、最終のポリ
ウレタン重合体とした時のポリオキシエチレン含
有率が15〜62重量%の範囲を満足することが必要
で、この最終ポリオキシエチレン含有率が15%重
量%以下では、やはり透湿性に劣り、又62重量%
以上になると膨潤率が大きくなり、たとえ布帛に
コーテイング又はラミネート加工したとしても湿
潤時のポリマー層の物性低下による耐久性低下は
避けられず実用性に問題を生ずることになる。
なおこの発明により製造されたポリウレタン重
合体は、透湿性防水布に格別好適に用いることが
できるが、これに限らず膨潤性、靫性等の特性を
有する無孔性のポリウレタン樹脂であつて、特に
フイルム或はフイルムないしシート上にコーテイ
ングしたその他の用途であつても適用し得るのは
いうまでもない。
〔実施例〕
実施例 1〜11
1 ポリエステルポリオールの製造
第1表に示した比率でポリエチレングリコー
ルに有機ジカルボン酸、又は有機ジカルボン酸
とε−カプロラクトンあるいは有機ジカルボン
酸と低分子量グリコールの併用系、更には有機
ジカルボン酸とε−カプロラクトン及び低分子
量グリコールの三者併用系の組成物にテトラブ
チルチタネートを組成物混合量に対して0.001
%加え、フラスコ中で撹拌しながら200〜210℃
にて加熱して、エステル化反応を行つた。20時
間反応を続けながら減圧脱水して、それぞれA
〜Kの11種類のポリエステルポリオールを得
た。これらの混合比率から計算によつて求めた
ポリオキシエチレン含有率及び分子量は第1表
に併記した通りであつた。
[Industrial Field of Application] This invention relates to a method for producing a moisture-permeable polyurethane polymer as a polymer material suitable for moisture-permeable waterproof fabrics and the like. [Prior Art] Conventionally, a method of obtaining a waterproof fabric that allows gaseous moisture such as humidity to pass through but not liquid moisture such as rainwater, involves stretching a fabric and a highly crystalline tetrafluoride resin. A method of laminating microporous films, a method of weaving ultra-fine threads at a density several tens of times that of normal textiles, and a method of making the gaps between threads smaller than raindrops and larger than water vapor, or amino acid-based polymers. There is a method of coating a base fabric with a hydrophilic polymer that easily absorbs and releases water. On the other hand, as a method of imparting hydrophilicity to polyurethane polymers, it is well known to use polyoxyethylene glycol or a block copolymer of polyoxyethylene and polyoxypropylene as the polyol component. Furthermore, by lightly cross-linking an isocyanate-terminated prepolymer obtained from polyethylene oxyglycol with a molecular weight of 4,000 to 25,000 and an organic diisocyanate using an equivalent amount of water or an organic polyamine, a polyurethane hydrogel having a water absorption capacity several times its own weight is produced. It is also known that the following can be obtained (Japanese Patent Application Laid-open No. 13891/1983). [Problems to be solved by the invention] However, when polyoxyethylene glycol is used alone or in combination with polyoxypropylene glycol, or when a copolymer of both is used as a polyol component, the polyoxyethylene glycol content is proportional to the polyoxyethylene content. The swelling property of the polymer tends to increase due to water absorption, and it has the disadvantage of causing a significant decrease in strength when it swells. Therefore, in the past, only materials that could be used as upper skin materials for clothing and coverings could be obtained. Nakatsuta. Therefore, the object of the present invention is to obtain a moisture-permeable waterproof fabric that has excellent moisture permeability, exhibits no or very little swelling (volume change) due to water absorption, and is therefore suitable as a material for raincoats and uppers of footwear. The present invention provides a method for producing a moisture permeable polyurethane polymer. [Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention aims to reduce the polyoxyethylene content of a polyester obtained from a relatively low molecular weight polyethylene glycol having a molecular weight of 200 to 600 and an organic dicarboxylic acid. is 17 to 70% by weight and has a molecular weight of 500 to 3000 as a polyol component, and by using this, an organic polyisocyanate, and a chain extender, the final polyoxyethylene content is 15 to 62% by weight. By adopting a manufacturing method that produces a polyurethane polymer in the range of
% or less. The low molecular weight polyethylene glycol used in this application for the production of polyester polyols is:
It is limited to those with a molecular weight in the range of 200 to 600. If the molecular weight is less than 200, the moisture permeability is low;
If it exceeds 600, the swelling rate upon water absorption increases and the mechanical strength decreases significantly when wet, making it unsuitable for uses such as raincoats. There are no restrictions on the organic dicarboxylic acid used in the production of polyester polyol as long as it can undergo an esterification reaction with polyethylene glycol, but particularly preferred are adipic acid or isophthalic acid alone, or combinations of these dicarboxylic acids and ε-
It is a combination system of caprolactone and/or short chain polyols such as 1,4-butanediol, ethylene glycol, and propylene golicol. Among the polyester polyols obtained from the above polyethylene glycol and organic dicarboxylic acid, the polyoxyethylene content is 17 to 70% by weight.
The polyol component targeted by this application has a molecular weight of 500 to 3,000. If the polyoxyethylene content of the polyester polyol is less than 17% by weight or the molecular weight is less than 500, the former will have insufficient moisture permeability and the latter will yield only a hard resin, while the polyoxyethylene content of 70% If it is more than 3000% by weight or the molecular weight is more than 3000, the former will have a large swelling ratio and the latter will have poor strength properties, making it impossible to achieve the initial purpose. Examples of organic polyisocyanates used to polyurethanize the specific polyester polyol obtained in this way include diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate (HDI), xylylene diisocyanate (XDI), isophorone diisocyanate (IPDI), and hydrogenated MDI. However, in the case of applications where discoloration is acceptable, any known TDI, MDI or crude MDI can also be used. Further, adducts or prepolymers of polyol and isocyanate, or trifunctional or higher functional organic polyisocyanates can be used in combination, if necessary. However, when using materials containing polyol in the isocyanate component, such as prepolymers and adducts, it is necessary to take into account the effect on the final polyoxyethylene content when made into a polyurethane polymer. be. All known chain extenders can be used in conjunction with polyurethanization in this application, such as diols such as ethylene glycol and 1,4-butanediol, and 4,4-methylenebis-(2- chloroaniline), isophoronediamine,
Examples include diamines such as piperazine and ethylenediamine, and amino alcohols such as N-methylethanolamine and monoethanolamine. Even if the polyurethane polymer is produced using the above-specified polyester polyol, organic polyisocyanate, and chain extender, the polyoxyethylene content in the final polyurethane polymer is in the range of 15 to 62% by weight. If the final polyoxyethylene content is less than 15% by weight, the moisture permeability will still be poor, and if the final polyoxyethylene content is less than 15% by weight,
If it exceeds this, the swelling rate will increase, and even if the fabric is coated or laminated, the durability will inevitably decrease due to the decrease in the physical properties of the polymer layer when wet, which will cause problems in practical use. Note that the polyurethane polymer produced according to the present invention can be particularly suitably used for moisture-permeable waterproof fabrics, but is not limited thereto. In particular, it goes without saying that the present invention can also be applied to other applications in which films or sheets are coated. [Example] Examples 1 to 11 1 Production of polyester polyol A combination system of polyethylene glycol and organic dicarboxylic acid, or organic dicarboxylic acid and ε-caprolactone, or organic dicarboxylic acid and low molecular weight glycol in the ratios shown in Table 1, and is a triple combination system composition of organic dicarboxylic acid, ε-caprolactone, and low molecular weight glycol, and tetrabutyl titanate is added at 0.001% relative to the mixed amount of the composition.
% and stirred in the flask at 200-210℃.
The mixture was heated to perform an esterification reaction. While continuing the reaction for 20 hours, dehydration was carried out under reduced pressure, and each
-K 11 types of polyester polyols were obtained. The polyoxyethylene content and molecular weight calculated from these mixing ratios were as shown in Table 1.
【表】
2 ポリウレタン重合体の製造
第1表に示したA〜Kの各種のポリエステル
ポリオールを用い、第2表に示した配合処方に
よりイソシアネート末端プレポリマーとなし、
これにジメチルホルムアルデヒドを固形分30%
となるように加え、次いで鎖延長剤を添加して
ポリウレタン重合体を得た。この液状ポリウレ
タン重合体をガラス板上に流しフイルムアプリ
ケーターを用いて厚さ45ミクロン幅30mm長さ
150mmのフイルムを得た。このフイルム100mm間
隔の標線を入れ室温で水中に24時間浸漬した。
24時間経過後水中より取り出し、その直後の標
線間距離(l)を測定し、次式により計算した
値をもつて吸水膨潤率とした。
吸水膨潤率(%)=(l−100)×100/100
次に前記で得た厚さ45ミクロンのフイルムを
用い、JIS Z 0208の方法を準じて透湿度を測
定した。それぞれの測定結果は第2表に併記し
た通りであつた。
なお第2表に示した鎖延長剤のうち1,4ブ
タンジオール(BG)を用いた場合は、同鎖延
長剤存在下で、所定のポリエステルポリオール
を有機イソシアネートとワンシヨツトで反応さ
せることもできる。[Table] 2 Manufacture of polyurethane polymer Using various polyester polyols A to K shown in Table 1, prepare an isocyanate-terminated prepolymer according to the formulation shown in Table 2,
Add dimethyl formaldehyde to this with a solid content of 30%.
Then, a chain extender was added to obtain a polyurethane polymer. This liquid polyurethane polymer was poured onto a glass plate using a film applicator to a thickness of 45 microns and a width of 30 mm.
A 150mm film was obtained. This film was marked with marked lines at 100 mm intervals and immersed in water at room temperature for 24 hours.
After 24 hours had elapsed, it was taken out of the water, the distance between the gauge lines (l) was measured immediately after that, and the value calculated using the following formula was taken as the water absorption swelling rate. Water absorption swelling rate (%) = (l-100) x 100/100 Next, using the 45 micron thick film obtained above, moisture permeability was measured according to the method of JIS Z 0208. The measurement results for each were as listed in Table 2. When 1,4-butanediol (BG) among the chain extenders shown in Table 2 is used, a given polyester polyol can be reacted with an organic isocyanate in one shot in the presence of the chain extender.
上記しように、ポリオキシエチレン単位となる
ポリエチレングリコールの分子量が本願の重要な
要件であり、このポリオキシエチレン単位が最終
のポリウレタン中に小さなブロツク単位で分散し
て存在し、且つその含有率を15〜62%の範囲とす
ることによつて、透湿度を大きな値に保ちなが
ら、吸水膨潤率を小さくして透湿防水布や履物甲
皮材料として実用可能なポリウレタン重合体を得
ることができるのである。
As mentioned above, the molecular weight of the polyethylene glycol that becomes the polyoxyethylene unit is an important requirement for this application, and the polyoxyethylene unit is present dispersed in small block units in the final polyurethane, and its content is 15 By setting it in the range of ~62%, it is possible to maintain a high moisture permeability while reducing the water absorption swelling rate and obtain a polyurethane polymer that can be used as a material for moisture-permeable waterproof fabrics and footwear uppers. be.
Claims (1)
を、有機ジカルボン酸単独又は有機ジカルボン酸
とε−カプロラクトン及び又は短鎖ポリオールと
の混合物と反応させて、ポリオキシエチレン含有
率が17〜70%で、分子量が500〜3000のポリエス
テルポリオールとなし、しかる後、このポリエス
テルポリオールと、有機ポリイソシアネート及び
鎖延長剤を用いて、ポリオキシエチレン含有率が
15〜62%のポリウレタン重合体とすることを特徴
とする透湿性ポリウレタン重合体の製造方法。1. Polyethylene glycol with a molecular weight of 200 to 600 is reacted with an organic dicarboxylic acid alone or a mixture of an organic dicarboxylic acid and ε-caprolactone and/or a short chain polyol to form a polyethylene glycol with a polyoxyethylene content of 17 to 70% and a molecular weight of 500. ~3000 polyester polyol and then using this polyester polyol with an organic polyisocyanate and a chain extender to reduce the polyoxyethylene content.
A method for producing a moisture-permeable polyurethane polymer, characterized in that the polyurethane content is 15 to 62%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59129542A JPS619423A (en) | 1984-06-22 | 1984-06-22 | Polyurethane polymer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59129542A JPS619423A (en) | 1984-06-22 | 1984-06-22 | Polyurethane polymer |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS619423A JPS619423A (en) | 1986-01-17 |
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Family
ID=15012093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59129542A Granted JPS619423A (en) | 1984-06-22 | 1984-06-22 | Polyurethane polymer |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS619423A (en) |
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-
1984
- 1984-06-22 JP JP59129542A patent/JPS619423A/en active Granted
Also Published As
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