JPH01315427A - 高強度バランスポリウレタンフィルム及びその積層シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、機械的強度が強く、しかもこれらの強度がタ
テ及びヨコ方向にバランスした特性値を有する、非粘着
性で取扱い性に優れた、織布、不織布、発泡体シート等
の材料とのラミネート用フィルムとして極めて好適な高
強度バランスポリウレタンフィルム及びその積層シート
に関する。

［従来の技術］ 近年、熱可塑性ポリウレタンフィルムは、柔軟性、弾力
性、耐摩耗性、透湿性、耐寒性、耐油性、耐屈曲疲労性
等に数多くの優れた特性を有するために、各種防水衣料
をはじめ、断熱材、スポーツ用品、ベルト、シーツ等の
分野で広く利用されている。

しかしながら、周知の如く、熱可塑性ポリウレタン樹脂
は粘着性が強く、巻取り、巻戻し等の際のハンドリング
の問題から単独で製膜することが困難であるため、通常
、離型紙、ポリエチレン、ポリプロピレン等のキャリヤ
シート上に湿式法にて流延凝固させるか、あるいは前記
キャリヤシートと共押出し法によって製膜されるのが一
般的であった。

ところが、これらの方法で得られたフィルムは、キャリ
ヤシートを必要とすることによるコスト高に加えて、配
向性が少く、引張強度、引裂強度、衝撃強度等の機械的
強度が不充分であるため、実用に際してはその強度不足
を補うべくフィルム厚さを必要以上に厚くしなければな
らない関係上、フィルムコストが更に高くなると共に、
熱可塑性ポリウレタン樹脂特有の柔軟性、透湿性等の特
性が損われるという数々の問題を抱えているのが現状で
ある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、引張強度、引裂強度、衝撃強度
等の機械的強度が強く、しかもこれらの強度がタテ、ヨ
コ方向にバランスした特性値を有する、非粘着性で取扱
い性の良好な高強度バランスポリウレタンフィルム及び
その積層シートを提供する点にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は、前記目的を達成するために、熱可塑性ポ
リウレタン樹脂の原料特性とその加工方法について、あ
らゆる角度から鋭意検討した結果、特定の結晶性を持つ
熱可塑性ポリウレタン樹脂よりなるフィルムであって、
しかも該フィルムの配向度と滑り性及び熱寸法安定性等
が特定の要件を満たすならば、織布、不織布、発泡体シ
ート等の材料とのラミネート用フィルムとして極めて有
用な、高強度にしてバランス性の優れた熱可塑性ポリウ
レタンフィルムが得られることを見い出し、本発明を完
成させた。

即ち本発明は、結晶融解熱０．１乃至３　ｃａｌ／ｇの
熱可塑性ポリウレタン樹脂よりなるフィルムであって、
該フィルムのヤング率から求めたタテ及びヨコ方向の配
向度ｐＨ，ＰＹがそれぞれ下記（１）及び（り式を満足
すると共に、静摩擦係数が０．１乃至０．９５で、且つ
　１００℃熱水中における収縮率が３０％以下であるこ
とを特徴とする高強度バランスポリウレタンフィルム及
び該ポリウレタンフィルムとシート状物から積層シート
に係るものである。

３０≦ｐｘ＋ｐｙ≦１２０　　−・・・−・−・（１）
０．５　≦Ｐｘ／Ｐｖ≦２　　　　　・・・・・・・・
・（り（但し、Ｐｘ、Ｐｙの単位はパーセントである。

）本発明において、熱可塑性ポリウレタン樹脂とは、二
官能性ポリオールとジイソシアネート及びグリコールを
主原料としてなる分子構造中にウレタン基を含有するゴ
ム状弾性高分子のうち、熱可塑性を有するものを総称し
、具体的には使用される前記ポリオール等の原料の種類
によって区別されるところのアジペートエステル系、ポ
リエーテル系、カプロラクトンエステル系、ポリ炭酸エ
ステル系等の熱可塑性ポリウレタン樹脂の一種又は二種
以上からなるものであって、且つその結晶融解熱が０．
１乃至３　ｃａｌ／ｇ　％好ましくは０．３乃至２　ｃ
ａｔ／ｇのものである。

本発明のポリウレタンフィルムにおいて、かかる特定の
結晶性を有する熱可塑性ポリウレタン樹脂を用いる理由
は、結晶性を持たない通常の熱可塑性ポリウレタン樹脂
に比べて粘着性が著しく軽減されるために、従来法の如
きキャリヤシートを必要としないで熱可塑性ポリウレタ
ン樹脂単独での製膜が可能となることから、フィルムを
高度に配向させることができるという利点に加え、得ら
れるフィルムの熱収縮性が大幅に緩和されるという特別
の効果をも奏し得られるためである。

従って、熱可塑性ポリウレタン樹脂の結晶融解熱が０．
１ｃａｌ／ｇ未満の場合は、粘着性が強くポリウレタン
単独での製膜が困難であるため、本発明の目的とするよ
うな高強度にしてしかも熱収縮性の小さいフィルムが得
られないのに対し、結晶融解熱が３　ｃａｌ／ｇより大
きくなると熱収縮性は改善されるが反面、柔軟性と弾力
性が低下して熱可塑性ポリウレタンフィルムの特性が失
われ、更に製膜性が著しく悪化して均一なフィルムが得
られない。

尚、本発明で使用する熱可塑性ポリウレタン樹脂は、結
晶融解熱が前記条件を満たすものであれば結晶性を有す
る熱可塑性ポリウレタン樹脂と結晶性を持たない通常の
ポリウレタン樹脂をブレンドして用いることができるほ
か、その性質を大きく変えない範囲内でポリ塩化ビニル
系、ポリエステル系、ポリアミド系、アクリル系等の熱
可塑性樹脂を少量ブレンドしたり、あるいは耐候性、意
匠性等を向上させる目的で紫外線吸収剤、酸化防止剤、
着色剤、滑剤等を必要に応じて適宜添加してもさしつか
えない。

本発明の高強度バランスポリウレタンフィルムはまた、
該フィルムのタテ及びヨコ方向の配向度１’ｘ、ＰＶが
それぞれ下記（１）及び（２）式を満足するものでなけ
ればならない。

３０≦ｐｘ＋　ＰＹ≦１２０　　−・−・−−−−（１
）０．５≦Ｐｘ／Ｐｙ≦２　　　・・・・・・・・・（
２）（但し、ＰＸ、ＰＹの単位はパーセントである。）
即ち、熱可塑性ポリウレタンフィルムは、通常柔軟性と
弾力性、耐摩耗性、透湿性、耐寒性、耐油性、耐屈曲疲
労性等に数多くの優れた特性を有するために、織布、不
織布、発泡体シート等の材料とラミネートして防水衣料
、断熱材、シーツ等に利用されるケースが多いのである
が、かかる用途においては、フィルム強度が強いほどフ
ィルム厚さを薄くすることができるため、経済的効果は
もとより、柔軟性、透湿性等の点でも有利であるなど、
フィルムの強度すなわち配向度は、単に耐久性を向上さ
せるという効果のみにとどまらず、熱可塑性ポリウレタ
ン樹脂の特性を最大限に発揮させる上でも極めて重要な
意味を持つのである。

本発明者等は、かかる観点に基づき、熱可塑性ポリウレ
タンフィルムの強度と配向度の関係について詳しく検討
した結果、引張強度、引裂強度、衝撃強度等の機械的強
度と、該フィルム本来の柔軟性、透湿性等を同時に兼備
させるには、フィルムの配向度が少なくとも前記（１）
及び（２）式を満足しなければならないことをつぎとめ
、本発明に到達したのである。

従って、熱可塑性ポリウレタンフィルムのタテ及びヨコ
方向の配向度ＰＸ＋ＰＹの和が３０％より小さいか、あ
るいはＰＸ、ＰＹの比率が前記（り式の範囲を逸脱した
場合は、タテ及び／又はヨコ方向の配向が不充分なため
に引張強度、引裂強度、衝撃強度等の機械的強度が弱く
なるのに対し、ＰＸ、ＰＹの和が１２０％より大ぎい場
合は柔軟性、弾力性等が低下して熱可塑性ポリウレタン
樹脂の特性が失われるほか、熱寸法安定性が悪くなると
いう不都合が生じる。

尚、本発明の高強度バランスポリウレタンフィルムは、
その配向度Ｐｘ、Ｐ、がそれぞれ次の範囲を満足するも
のがより好ましい。

４０≦ＰＸ＋ＰＹ≦１００　　　・・・・・・・・・（
１）０．７≦Ｐｘ／Ｐｙ≦１．５　　　・−・−・・−
・Ｃ２）ここで、本発明の高強度バランスポリウレタン
フィルムにおいて、該フィルムの配向度をヤング率から
求めた理由は、熱可塑性ポリウレタン樹脂がそれ自体結
晶性に乏しく、しかも架橋を伴っている関係上、配向度
の尺度として一般的によく知られている複屈折法、赤外
二色法、Ｘ線法等の方法では配向度を正確に評価できな
いことから、本発明では実用上のフィルム強度に直接影
響するヤング率によって配向度を求める方法を採用した
のである。かかるポリウレタンフィルムに配向性を持た
せる具体的な方法としては、押出し後の管状ポリウレタ
ンフィルムを特定の条件下で膨張させる、所謂インフレ
ーション法が最も一般的であるが、その他ロール間で圧
延する方法でもさしつかえない。

本発明の高強度バランスポリウレタンフィルムは、更に
該フィルムの静摩擦係数が０．１乃至０．９５好ましく
は０．１５乃至０．７で、且つ　１００℃熱水中におけ
る収縮率が３０％以下、好ましくは２０％以下であるこ
とが肝要である。

なぜなら、熱可塑性ポリウレタンフィルムは、通常、該
フィルムを単独で用いるよりむしろ、織布、不織布等の
材料と熱圧法等の方法でラミネートして使用されるケー
スが多いのであるが、ポリウレタンフィルムのように柔
軟で弾力性に富み、しかも腰の弱いフィルムにおいては
、特にその滑り性がフィルム製造時あるは二次加工の際
の巻取り、巻戻し等の作業性に大きく影響し、該フィル
ムの静摩擦係数が０．１未満の場合は巻ずれが発生しや
すくなるのに対し、静摩擦係数が０．９５より大ぎくな
ると巻シワが発生してフィルムの取扱いが著しく困難に
なるのであり、また一方、　１００℃熱水中での収縮率
が３０％より大ぎいと、ラミネートの際の熱によってフ
ィルムにシワが発生したり、あるいはカールが大きくな
って実用性に乏しくなるという問題がそれぞれ生じるた
めである。

また本発明は、請求項２に記載の如く、前記高強度バラ
ンスポリウレタンフィルムと、織布、不織布、発泡体シ
ート、合成皮革、プラスチックシート、紙から選ばれる
一種又は二種以上のシート状物からなる、第１図に例示
の如籾積層シートを包含する。

即ち、本発明の積層シートは、機械的強度が強く、しか
もこれらの強度がタテ、ヨコ両方向にバランスした特性
値を有する高強度バランスポリウレタンフィルムをベー
スとするものであるため、該フィルムの薄肉化によるコ
ストダウンと、ポリウレタン樹脂特有の優れた柔軟性、
透湿性等の特性改善が同時に図られるという、これまで
のポリウレタンフィルムを用いた積層シートには見られ
なかった数々の優れた特徴を兼備したものである。

しかして、かかる積層シートを構成するシート状物のう
ち織布及び不織布としては、木綿、絹などの天然繊維、
ガラス繊維、石綿などの無気質繊維、ビスコースレーヨ
ン、キュプラなどの再生繊維、トリアセテートなどの半
合成繊維、ナイロン系繊維、ポリエステル系繊維、アク
リル系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリオレフィン系
繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリウレタン系繊
維などの合成繊維などから選ばれた少くとも一種の繊維
素材よりなる織物、編物及び不織布等が例示され、その
目付けは、通常５乃至１０００ｇ／ｍ２のものが好まし
い。

また、本発明で言うシート状物とは、前記織布及び不織
布のほかに、更にポリウレタン系、ポリ塩化ビニル系、
ポリオレフィン系、ポリスチレン系などの発泡体シート
、ビニル系レザー、ナイロン系レザー、ウレタン系レザ
ーなどの合成皮革、ポリエステル系、ポリカーボネート
系、ポリ塩化ビニル系、ポリスチレン系、ポリアミド系
、フッ素系、アクリル系、ポリオレフィン系、メラミン
系、フェノール系などの熱可塑性あるいは熱硬化性プラ
スチックシート、及び上質紙、クラフト紙、グラシン紙
、和紙、板紙、合成紙、塗工紙などの紙等を包含し、こ
れらを単独あるいは併用して使用するものである。

尚、かかるシート状物は、必要に応じて防水処理、防炎
処理、難燃処理等を施したものでさしつかえなく、また
該シート状物と高強度バランスポリウレタンフィルムを
ラミネートする方法は、接着剤及び加熱などによるドラ
イラミネート法、熱圧ラミネート、フレームラミネート
法等が一般的である。

【実施例］ 以下、本発明の高強度バランスポリウレタンフィルム及
びその積層シートについて、実施例により更に詳しく説
明する。尚、本発明において行った物性の測定法及び評
価方法は次の如くである。

（１）　　結晶融解熱 差動走査熱量計（ＤＳＣ）に１５ｍｇの試料を入れ、こ
れを１５℃／ｗｉｎの昇温速度で昇温し、融解時にあら
れれる発熱ピーク面積から発熱量を求め、これを試料ｔ
ｇ当りに換算して求めた。

（り　製膜性 供試の熱可塑性ポリウレタン樹脂を、インフレーション
押出成形法によって製膜した時、フィルム同士の粘着が
少く製膜可能であったものを（０）、フィルムが粘着し
たり、あるいは蛇行して製膜困難であったものを（×）
とした。

（３）　　配向度 フィルムのヤング率から、次式により配向度を求めた。

尚、ヤング率の測定は、ＪＩＳに７３１１−１９８７に
規定する方法で引張試験を行い、引張応力が２０ｇに達
するとまでの歪み量（伸び）からヤング率を算出した。

また未配向フィルムとは、配向フィルムをジメヂルホル
ムアミド溶液中に溶解せしめ、流延法にて再度フィルム
状に加工したものを使用した。

（４）静摩擦係数 ＡＳＴＭ０１８９４に規定する方法で測定した。

（５）　　熱収縮率 供試フィルムを　１００℃熱水中に１０秒間浸漬し、そ
の間の熱収縮率を求めた。

（６）　　引張強度 ＪＩＳに７３１１−１９８７に規定する方法で測定した
。

尚、引張強度は、実用上の強度を評価するため、その単
位を（ｋｇ１５ｏ＋ｍ）として表した。

（７）柔軟性 ＪＩＳ　Ｋ７３１１−１９８７に規定する　１００％伸
長時の引張応力によって柔軟性の良否を評価した。尚、
１００！伸長時の引張応力は、その単位を（ｋｇ１５ｍ
ｍ）として表した。

（８）透湿度 ＪＩＳ　Ｚ０２０８−１９７６に規定する方法で測定し
た。

（９）　　ラミネート通性 表面温度１４０〜１５０℃の熱ロールを装備する熱圧ラ
ミネート機を用いて、ポリエステル不織布（目付５０ｇ
１０＋２）とのラミネート試験を行った。このラミネー
ト試験を通してフィルムを巻取り、巻戻しなどの作業性
並びにラミネート後のカール、シワ等の外観のいづれに
も問題なかったものを（Ｏ）、いづれかに問題が認めら
れたものを（Ｘ）とした。

０〔総合評価 フィルム製膜性、引張強度、柔軟性、透湿度及びラミネ
ート適性等の評価結果をもとに総合評価したもので、ポ
リウレタンフィルムとして優れた諸性質を兼備している
ものを（Ｏ）、フィルム性能上不都合なものを（×）と
した。

実施例１〜４、比較例１〜２ ０径５０ｓ＋ａのインフレーション押出成形機を用いて
、第１表に示す如き結晶融解熱の種々異なるアジペート
エステル系の熱可塑性ポリウレタン樹脂を　１６０乃至
２００℃の温度で溶融混練し、インフレダイスから押出
した後、引続きブローアツプ比２、ｌ、引取速度８　ｍ
／ｗｉｎの条件でインフレーション成形することによっ
て、フィルム厚さ５０μ、折径７５０ｆｆ１ｍの熱可塑
性ポリウレタンフィルムを作成した。尚、得られたフィ
ルムの配向度は、使用した熱可塑性ポリウレタン樹脂の
結晶融解熱によって多少のちがいは見られたが、いづれ
もタテ、ヨコ両方向共に４０乃至５０％であった。

これらポリウレタンフィルムについて、製膜性、静摩擦
係数、熱収縮率、引張強度、柔軟性、ラミネート適性等
を評価した結果を第１表に示したが、同表より結晶融解
熱、静摩擦係数、熱収縮率が共に本発明の範囲にあるも
のは、製膜性が良く、しかも強度、柔軟性などのフィル
ム特性並びにラミネート適性等に優れることが確認され
た。

実施例５〜７、比較例３〜６ ステアリン酸系の滑剤を固形分で０．０５重量％含有し
てなる結晶融解熱０．６ｃａｌ／ｇのアジペートエステ
ル系熱可塑性ポリウレタン樹脂を、口径５０ｍ−のイン
フレーション押出成形機により樹脂温度１７５℃にて押
出した後、ブローアツプ比１．２乃至３．４、引取速度
２乃至１４ｍ／ｗｉｎの条件でそれぞれインフレーショ
ン成形することによって、タテ及びヨコ方向の配向度が
種々異なる、厚さ６０μの熱可塑性ポリウレタンフィル
ムを作成した。

これらポリウレタンフィルムについて、静摩擦係数、熱
収縮率、引張強度、柔軟性及びラミネート適性等を評価
した結果を第２表に示した。同表より配向度、静摩擦係
数、熱収縮率が共に本発明の範囲にあるのものは、強度
が強く柔軟で、しかもラミネート適性に優れるなど、熱
可塑性ポリウレタンフィルムとしての優れた諸性質を兼
備していることが確認された。

実施例８〜１３、比較例７〜１０ 結晶融解熱１．７ｃａｌ／ｇの熱可塑性ポリウレタン樹
脂を用い、インフレーション成形の際のブローアツプ比
、引取速度を変化させる以外は前記実施例と同様の方法
によってタテ及びヨコ方向の配向度が種々異なる、厚さ
６０μの熱可塑性ポリウレタンフィルムを作成した。

これらポリウレタンフィルムについて、静摩擦係数、熱
収縮率、引張強度、柔軟性及びラミネート適性等を評価
した結果を第３表に示した。同表より配向度、静摩擦係
数、熱収縮率が共に本発明の範囲にあるものは、強度が
強く柔軟で、しかもラミネート適性に優れることが確認
された。

実施例１４ 目付５０　ｇ／＋２のポリウレタン弾性不織布の表面に
、前記実施例１２でマ！た高強度バランスポリウレタン
フィルムを温度　１５０℃、圧力０．５ｋｇ／ｃｍ’、
時間２秒の条件で熱圧ラミネートすることによって、不
織布と高強度バランスポリウレタンフィルムによる二層
の積層シートを作成した。

この積層シートについて、引張強度、柔軟性、透湿性等
の測定結果を第４表に示したが、同表より本発明の高強
度バランスポリウレタンフィルムと不織布よりなる積層
シートは、強度が強く、柔軟性、透湿性共に優れている
ことが確認された。

比較例１１ 実施例１２で得た高強度バランスポリウレタンフィルム
の代りに、比較例７で得たポリウレタンフィルムを用い
る以外は、実施例１４と同様の方法で積層シートを作成
した。

この積層シートについて、引張強度、柔軟性、透湿性等
の測定結果を第４表に示したが、同表より配向度が本発
明の範囲より低いポリウレタンフィルムを用いた積層シ
ートは、強度が弱く実用的でなかった。

比較例１２ 押出加工時の押出量を調節する以外は比較例７と同様の
方法によって、配向度がタテ、ヨコ両方向共に１０％の
厚さ　１２０μのポリウレタンフィルムを作成した。こ
のポリウレタンフィルムと前記実施例１４で使用した不
織布を温度１５０℃、圧力０．５ｋｇ／ｃｍ’　、時間
４秒の条件で熱圧ラミネートすることによって、不織布
とポリウレタンフィルムよりなる積層シートを作成した
。

この積層シートについて、引張強度、柔軟性、透湿性等
の測定結果を第４表に示したが、同表よりポリウレタン
フィルムの厚さを厚くすることにより得られる積層シー
トの強度不足の問題は解消されたものの、反面柔軟性と
透湿性が大幅に低下して、ポリウレタン樹脂の特性が失
われた。

実施例１５ 市販の軟質ポリ塩化ビニル製発泡体シート（厚さ３ｆｆ
ｌＩ１１）の片面に、実施例６で得た高強度バランスポ
リウレタンフィルムをフレームラミネート法により積層
−株化せしめることにより、二層構造の積層シートを作
成した。

この積層シートは、下記の如く引張強度、柔軟性、透湿
性共に優れていた。

引張強度：　３−０／３．０　　（ｋｇ１５ｎ＋ｉ）柔
軟性：　０．２１／’０．２１（１）　　）透湿度：　
　９６０　　　（ｇ／＋２・２４ｈｒ）比較例１３ 実施例６で得た高強度バランスポリウレタンフィルムの
代りに、比較例５で得たポリウレタンフィルムを用いる
以外は、実施例１５と同様の方法で積層シートを作成し
たが、得られた積層シートはカールが著しく実用的でな
かった。

［発明の効果］ 本発明の高強度バランスポリウレタンフィルムは、特定
の結晶融解熱と配向度並びに滑り性、熱寸法安定性等を
有するものであるため、引張強度、衝撃強度等の機械的
強度が強く、しかもこれらの強度がタテ、ヨコ方向にバ
ランスした特性値を有するほか、非粘着性で優れた取扱
い性及びラミネート適性等を兼備したものである。

また、本発明は、かかる高強度バランスポリウレタンフ
ィルムをベースとして、更に他の織布、不織布等のシー
ト状物をラミネートした積層シートを包含するもので、
この場合はフィルムの機械的強度が強いために、フィル
ムの薄肉化によるコストダウンに加えて、柔軟性、透湿
性等の熱可塑性ポリウレタン樹脂本来の特性が最大限に
発揮されるという特筆すべき効果をも奏し得るなど、フ
ィルムとしての実用性のみならず、他のシート状物との
積層シートとしても極めて利用価値の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）乃至（へ）は、本発明の高強度バランスポ
リウレタンフィルムをベースとしてなる積層シートの一
実施例を示す断面図である。 ｌ・・・・・・・・・・・・高強度パルスポリウレタン
フィルム２．２ａ、２ｂ・・・シート状物

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）結晶融解熱０．１乃至３ｃａｌ／ｇの熱可塑性ポ
   リウレタン樹脂よりなるフィルムであって、該フィルム
   のヤング率から求めたタテ及びヨコ方向の配向度Ｐ＿Ｘ
   、Ｐ＿Ｙがそれぞれ下記（１）及び（２）式を満足する
   と共に、静摩擦係数が０．１乃至０．９５で、且つ１０
   ０℃熱水中における収縮率が３０％以下であることを特
   徴とする高強度バランスポリウレタンフィルム。 ３０≦Ｐ＿Ｘ＋Ｐ＿Ｙ≦１２０………（１） ０．５≦Ｐ＿Ｘ／Ｐ＿Ｙ≦２………（２） （但し、Ｐ＿Ｘ、Ｐ＿Ｙの単位はパーセントである。）
2. （２）結晶融解熱０．１乃至３ｃａｌ／ｇの熱可塑性ポ
   リウレタン樹脂よりなるフィルムであつて、該フィルム
   のヤング率から求めたタテ及びヨコ方向の配向度Ｐ＿Ｘ
   、Ｐ＿Ｙがそれぞれ前記（１）及び（２）式を満足とる
   と共に、静摩擦係数が０．１乃至０．９５で、且つ１０
   ０℃熱水中における収縮率が３０％以下である高強度バ
   ランスポリウレタンフィルムと、織布、不織布、発泡体
   シート、合成皮革、プラスチックシート、紙から選ばれ
   る１種又は２種以上のシート状物からなる積層シート。