JPS6230098B2 - - Google Patents
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- JPS6230098B2 JPS6230098B2 JP57106050A JP10605082A JPS6230098B2 JP S6230098 B2 JPS6230098 B2 JP S6230098B2 JP 57106050 A JP57106050 A JP 57106050A JP 10605082 A JP10605082 A JP 10605082A JP S6230098 B2 JPS6230098 B2 JP S6230098B2
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- Japan
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- layer
- hydrophilic
- urethane
- urethane layer
- waterproof
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Description
本発明は防水透湿性積層体に関する。
雨衣やスポーツ用衣料においては雨水のような
液体の浸入は防ぐ一方で、汗のような水蒸気は容
易に外に透過する性質を有する素材が望まれてい
る。しかしながら上記防水性と透湿性の二律背反
する機能を同時に満足することは一般に困難であ
る。例えば布帛にシリコン樹脂や弗素樹脂のよう
な撥水性の樹脂を塗布する場合には透湿性があり
且つ水滴を撥くが、空隙の径が大きすぎるため風
圧により雨水が浸入することがある。一方布帛に
ゴム等を含浸させることにより、ほぼ完全に防水
することができ且つかなりの水圧にも耐えるが、
透湿性が極めて悪く、所謂“むれる”という現象
を呈する。
最近、上記の防水性と透湿性に優れる素材とし
て米国特許第4194041号に、布帛にフレキシブル
な疎水性物質の第1層及び親水性の連続層を設け
たラミネートが報告されている。しかしこの米国
特許のラミネートを精細に検討すると表地となる
布帛の裏面に疎水性層を設け、その上に親水性層
を設けたものであり、疎水性層及び親水性層の両
方に防水性と透湿性を具備させたものである。こ
れは従来、布帛の裏面に疎水性層のみを設けたも
のを用いていたところ、該疎水性層として孔径の
非常に微細(例えばNIKKEI PLASTICS 1981
年、12月号、第7頁に0.2ミクロンと記載されて
いる)な多孔質ポリマーを使用していることと、
該多孔質層における気泡が互いに段違いに配列し
た複雑な構造でなくストレートに気泡が配列した
単純な構造であるため、汗や油等に含まれている
表面張力低下剤あるいは大気中の塵芥等によつて
該疎水性層の気孔が容易に目詰りして透湿性が極
度に低下するという欠点を生じたために、これを
解消する目的で該疎水性層の上に親水性層を設け
たものである。
本発明者らは上記米国特許のラミネートと基本
的にその構造を相異する防水透湿性積層体を得る
べく鋭意検討した結果、表地となる布帛の裏面に
直接親水性のウレタン層を設けたところ、これの
みで優れた防水透湿効果が達成されることを見い
出した。しかしながら親水性ウレタン層のみでは
水に接したとき膨潤が生じるため、該親水性ウレ
タン層の上に気孔径が大きく且つ気孔が互いに段
違いに配列した複雑な構造をした連続気泡を有す
るウレタン層を積層したところ、容易に膨潤現象
が抑制され且つ汗の中に含まれる油等の成分ある
いは塵芥等により該気孔が目詰りすることもない
ことを見い出した。
即ち前記米国特許では表地となる布帛の裏面に
ミクロポーラスな疎水性層を設け、その上に親水
性層を形成して、該疎水性層及び親水性層の両方
に防水性と透湿性を備えさせていたが、本発明で
は表地となる布帛の裏面に設けた親水性層に防水
性及び透湿性を具備せしめ、親水性層の上には何
ら防水性を有しない気孔径の大きな連続気泡のウ
レタン層を形成することにより、透湿性を何ら阻
害することなく且つ膨潤並びに目詰りをも起こす
ことのない優れた防水透湿性積層体を開発するこ
とに成功したものである。
本発明は表地となる布帛の裏面に親水性基の割
合が約35重量%以上である親水性の第1ウレタン
層を形成し、該第1ウレタン層の上に気孔径が大
きく且つ気孔が互いに段違いに配列した連続気泡
を有する第2ウレタン層を形成したことを特徴と
する防水透湿性積層体に係る。
本発明の積層体は優れた防水透湿性を具備する
と共に、互いに積層される2つの層を共にウレタ
ンポリマー層としたことより、その良好な親和性
により容易に両層を接合することが可能である。
これに対して前記米国特許によればポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリプロピレン等の炭化水素系
の疎水性層と、これとは化学的に非類似のポリエ
ーテル−ポリウレタン、パーフルオロスルホン酸
ポリマー等の親水性層が使用されている。
また本発明の積層体の第2ウレタン層はウレタ
ン独特の優れた風合い及び肌触りをも有してい
る。
本発明の親水性ウレタン被膜はその膜の一面に
水蒸気が接すると、そのウレタン分子中の親水性
基の作用によつて水蒸気が膜中に拡散され、該膜
の他面に移動し系外に排出される。このように親
水性ウレタン被膜は空隙孔を有することなく非多
孔質性で透湿性を有する優れた被膜である。しか
しながら該非多孔質性親水性ウレタン層は水分と
接触することによつて膨潤しやすいという欠点が
ある。そこでこの親水性ウレタン被膜に良好な親
和性を有するウレタン被膜の連続気泡層を積層す
ることにより、親水性ウレタン被膜が水滴に接し
た際に生ずる膨潤が防止される。この場合、何故
膨潤が防止されるのか明確ではないが、1つの理
由として構造的に親水性ウレタン被膜を中心にし
て、布帛と連続気泡を有するウレタン被膜のサン
ドイツチ構造により膨潤力が応力緩和されるため
と考えられる。
本発明の防水透湿性積層体の防水性及び透湿性
は優れたものであり、一般に防水性は2500mmaq.
の水圧に耐えると完全防水となり豪雨中でオート
バイの走行時においても漏水しないとされている
が、本発明の防水性は約3000〜7500mmaq.又はそ
れ以上と極めて優れている。また透湿性も雨衣の
場合500〜600g/m2.24時間以上であればむれ感
が少なくなるとされているが、本発明の場合、約
1000g/m2.24時間又はそれ以上と十分な透湿性
を示す。
本発明において表地となる布帛としては特に限
定されず、例えば天然、合成繊維の全てを使用で
きる。具体例としては木綿、スフ、ナイロン、エ
ステル、アクリル又はこれらの2種以上の混紡で
あつて良く、平織布、綾織布、トリコツト、不織
布等いずれでも良い。またこれ等の布帛はシリコ
ン樹脂、弗素樹脂等で撥水処理されていても良
く、その場合透湿性が一般に2000g/m2.24時間
以上のものが好ましい。
本発明の親水性の第1ウレタン層は用いるポリ
オールに親水性基を導入することにより得られ
る。親水性基の例は水酸基、アミノ基、オキシエ
チレン基、第4級アンモニウム塩基等を挙げられ
るが、このうち水酸基はイソシアネートと反応し
てウレタン基を生成するため親水性に大きく寄与
せず、アミノ基、オキシエチレン基、第4級アン
モニウム塩基等が有効である。
上記第1ウレタン層は上記ポリオール、イソシ
アネート、必要に応じ鎖延長剤等をワンシヨツト
法、セミプレポリマー法、プレポリマー法により
布帛に塗布し、必要に応じ加熱して硬化する方法
により、又は略完全にウレタン化したウレタン溶
液を布帛、乾燥する方法等により形成される。
親水性ポリオールとしては次のようなものが例
示できる。
(a) オキシエチレン基を有するもの
エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ジエチレングリコール、ジプロピレング
リコール、1・4−ブタジエンジオール、ネ
オペンチルグリコール、グリセリン等の低分
子ヒドロキシ化合物に酸化エチレン(以下
EOという)を付加重合せしめた分子量(以
下MWという)500〜4000のポリオール
上記低分子ヒドロキシ化合物にEOと酸化
プロピレン(以下POという)を共付加重合
せしめたMW500〜6000のポリオール等
(b) アミノ基とオキシエチレン基を有するもの
エチルアミン、プロピルアミン等のモノア
ミンにEOを付加重合せしめたMW500〜4000
のポリマー
上記モノアミンにEOとPOを共付加重合せ
しめたMW500〜4000のポリマー
エチレンジアミン、プロピレンジアミン等
のジアミンにEO又はEOとPOを付加重合せ
しめたMW700〜4000のポリマー
アミノエチルアルコール等のアミノアルコ
ール類にEO又はEOとPOを付加重合せしめ
たMW500〜4000のポリマー
鎖延長剤としては次のようなものが例示でき
る。
(a) 親水性の鎖延長剤
エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、N・N・N′・N′−テトラキス(2−ヒド
ロキシプロピル)エチレンジアミン、メチルジ
エタノールアミン、トリエタノールアミン、メ
チルジエタノールアミン、トリエタノールアミ
ンの第4級アンモニウム塩等、
(b) 非親水性の鎖延長剤
プロピレングリコール、ジプロピレングリコ
ール、1・4−ブタンジオール、ネオペンチル
グリコール、グリセリン等
イソシアネートとしては通常のウレタンの製造
に使用される脂肪族、芳香族、脂環族のジイソシ
アネート、トリイソシアネート等が用いられる。
具体例としてはトリレンジイソシアネート
(TDI)、キシレンジイソシアネート(XDI)、
4・4′−ジフエニルメタンジイソシアネート
(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、
1・6−ヘキサメチレンジイソシアネート
(HDI)、これらの精製品、粗製品、変性品、更に
は末端にイソシアネート基を有するプレポリマー
やイソシアネート基の1部又は全部をブロツク化
したもの等を使用することができる。
本発明の上記親水性ウレタン分子中における親
水性基の割合は通常約35重量%以上が好ましく、
この範囲であれば透湿性を1000g/m2.24時間と
することができる。なお親水性ウレタン層には酸
化防止剤、紫外線吸収剤、破泡剤、粘着防止剤、
顔料等のウレタン分野で公知の各種の配合剤を添
加することもできる。
親水性ウレタン層の塗布量は布帛の厚さ、織り
方等で変化し得るが、通常固形分で約10g/m2以
上とするのが好ましく、該ウレタン層は厚い程、
防水性、耐久性が向上するので用途に応じて塗布
量を決定するのが好ましい。
本発明の連続気泡を有する第2ウレタン層は、
先ず親水性ウレタン層に水滴が接触した場合にも
膨潤が無視できる程度のものとし、且つ親水性ウ
レタン層の透湿性を阻害せず、更には風合い及び
肌触りに優れ、必要に応じて保温性を有する。従
つて形状的には連続気泡であり、平均気泡径は余
り小さくなく通常約10ミクロン以上、約30〜500
ミクロンが好ましく、材質的には水に対して膨潤
しないことが要求される。平均気泡径が上記範囲
のときは良好な透湿性を有し且つ着用中に汗の中
に含まれる油等の成分並びに塵芥等により目詰り
することがなく好ましい。
上記第2ウレタン層は親水性ウレタン層の上
に、ワンシヨツト法、セミプレポリマー法、プレ
ポリマー法等により得た溶液を塗布、加熱硬化し
て形成する方法、あるいは予め発泡体とした第2
ウレタン層を親水性ウレタン層を硬化させる前に
貼合せ親水性層で接合硬化させる方法等により形
成できる。
連続気泡を有する第2ウレタン層は次のような
ポリオール及び発泡剤を用いる他は、第1ウレタ
ン層製造のときに用いたと同様のイソシアネー
ト、必要に応じ鎖延長剤、公知の各種の配合剤、
気泡安定剤等を使用して製造される。
(a) ポリオール
エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ジエチレングリコール、ジプロピレング
リコール、1・4−ブタンジオール、ネオペ
ンチルグリコール、グリセリン等の低分子ヒ
ドロキシ化合物にPOを付加重合せしめた
MW700〜8000の官能基数(f)が2〜3のポリ
オール
ポリテトラメチレングリコール(MW700
〜5000のポリオール)
アジピン酸と、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
又はこれらジオールの混合物から得られる縮
合型ポリエステルのMW700〜5000のポリオ
ール
上記低分子ヒドロキシ化合物にε−カプロ
ラクトンを付加重合せしめたMW700〜5000
のポリオール
上記第2ウレタン層形成に使用されるポリ
オールは、前記に述べた親水性の第1ウレタ
ン層における親水性基の割合が約35wt%以
上という範囲であることを条件として、第1
ウレタン層形成に用いられる前記ポリオール
に併用して使用することもできる。
(b) 発泡剤
気体……空気、N2、CO2等
液体……水、低沸点不活性炭化水素(例え
ばフレオン、メチレンクロライド等)
また本発明の第2ウレタン層には透湿性や風合
いを向上させる目的で、カルボキシメチルセルロ
ース、繊維フロツク(粉末状繊維)、シリカ、炭
酸カルシウム、チタン白のような微粉状無機充填
剤等を配合してもよい。
本発明の第2ウレタン層は通常公知の方法によ
り連続気泡とすることができる。
第2ウレタン層はその第1の機能は親水性ウレ
タン層の膨潤を防ぐことにあるため、その厚みが
重要であるが、通常約0.1mm以上の厚みが特に好
ましく、また膨潤防止の機能上、最大厚みは特に
限定されないが、防寒機能も加味すれば通常5mm
程度のものも使用できる。
本発明の積層体は通常布帛の裏面に親水性の第
1ウレタン溶液を塗布して加熱硬化し、その第1
ウレタン層の上に連続気泡を有する第2ウレタン
層を形成することにより得られるが、布帛、第1
ウレタン層及び第2ウレタン層を縫製あるいは接
着剤等による接着などにより積層することもでき
る。
本発明の防水透湿性積層体は雨衣やレジヤース
ポーツ用のジヤンパーの如き衣料、寝袋、テント
用素材、おしめカバー等として好適なものであ
る。尚、本発明で得られた積層体を更に縫製する
場合、例えばミシン掛けなどの作業のとき、連続
気泡層の表面に滑り性を良くするために無機粉体
のダステイング仕上げ、潤滑剤のスプレーコーテ
イング等を施こすこともでき、雨衣等のミシン縫
製個所のミシン針部に防水テープの貼り付け加工
をすることもできる。尚、雨衣を作成するときな
ど裏地を使用することも任意である。
以下に実施例を挙げて本発明について説明する
が、本発明はその目的、趣旨を逸脱しない限り、
斯かる実施例に限定されるものではない。尚、部
又は%とあるのは重量部又は重量%を示す。
実施例 1
(a) 親水性ウレタン層の形成
攪拌機、温度計、冷却管を備えたフラスコに
下記成分を溶媒、ポリオール、イソシアネート
の順に加え、70℃で4時間反応させて、固形分
50%のコハク色、粘稠の親水性基を70.1%(計
算値)含有する溶液を得た。
ポリエチレンエーテルグリコール(MW1000、
f=2) 1400部
1・4−ブタンジオール 45
MDI 500
ジメチルホルムアミド(DMF) 950
トルエン 445
メチルエチルケトン(MEK) 550
上記の溶液をナイロン6の70デニールの糸を
用い、経緯それぞれインチ当り100本及び90本
の平織布にm2当り、固形分で10g、20g及び30
gの割合で均一に塗布し、140℃で10分間加熱
して親水性ウレタン層を形成した。
尚、参考のために上記親水性ウレタン層に水
を1滴落した場合、直ちに膨潤して水滴の跡が
残り、元に戻るまでに2〜3時間必要であつ
た。
また親水性ウレタン層を清浄なガラス板上に
塗布し加熱乾燥後、ガラス板より剥離し室温に
て蒸留水に浸漬したところ、当初重量3.3gが
7.2gにまで吸水し、容積も50%程度増大し
た。
(b) 連続気泡ウレタン層の形成
A液 部
ポリプロピレンエーテルグリコール
(MW2200、f=2) 100
エチレングリコール 6
シリコン系界面活性剤(東レシリコン、SH−
193) 8
ニツケルアセチルアセトネート 2
B液 部
アイソネート143−L(化成アツプジヨン社
MDI変性品) 100
ポリプロピレンエーテルグリコール
(MW2200、f=2) 43.3
B液を予め室温にて混合しプレポリマー化さ
せる。
A液209部に対してB液120部を混合し、泡立
機によつて空気を混合し、液の容積を2倍にす
る。これを(a)で得られた親水性ウレタン層にm2
当り40g又は80gの割合で均一に塗布し、140
℃で5分間硬化させて均一な連続気泡のウレタ
ン層を形成させる。顕微鏡により気泡径を観察
したところ、80〜130ミクロンであつた。
上記で得られた本発明の積層体の防水性及び
透湿性をJIS K6328−1977に準じて測定し、そ
の結果を第1表に示す。また水による膨潤性を
調べるために防水性試験直後の試片が水と接し
た部分(100mmφ)の表地側の表面状態を肉眼
観察し、その結果を〇印(変化なし)、△印
(膨潤による凹凸が若干認められる)、×印(膨
潤による凹凸が認められる)として表わした。
尚比較として基布単独及び連続気泡ウレタン層
を設けなかつた試料についても測定を行い、そ
の結果をも記載した。
The present invention relates to a waterproof and breathable laminate. For raincoats and sports clothing, materials are desired that have the property of preventing liquids such as rainwater from penetrating, while allowing moisture vapors such as sweat to easily permeate to the outside. However, it is generally difficult to simultaneously satisfy the contradictory functions of waterproofness and moisture permeability. For example, when a water-repellent resin such as silicone resin or fluororesin is coated on a fabric, it has moisture permeability and repels water droplets, but because the diameter of the pores is too large, rainwater may enter due to wind pressure. On the other hand, by impregnating the fabric with rubber etc., it can be made almost completely waterproof and can withstand considerable water pressure.
It has extremely poor moisture permeability and exhibits a so-called "stuffy" phenomenon. Recently, a laminate in which a first layer of a flexible hydrophobic material and a continuous hydrophilic layer are provided on a fabric has been reported in US Pat. No. 4,194,041 as the above-mentioned material having excellent waterproofness and moisture permeability. However, when the laminate of this US patent is examined in detail, it is found that a hydrophobic layer is provided on the back side of the outer fabric, and a hydrophilic layer is provided on top of that, and both the hydrophobic layer and the hydrophilic layer have waterproof properties. It has moisture permeability. Conventionally, only a hydrophobic layer was provided on the back side of the fabric, but the hydrophobic layer was made of a material with extremely fine pores (for example, NIKKEI PLASTICS 1981
It uses a porous polymer (described as 0.2 microns in the December issue, page 7).
The porous layer does not have a complicated structure in which the bubbles are arranged at different levels from each other, but instead has a simple structure in which the bubbles are arranged in a straight line, so it is difficult to absorb surface tension reducing agents contained in sweat, oil, etc. or dust in the atmosphere. As a result, the pores of the hydrophobic layer were easily clogged, resulting in extremely low moisture permeability, so a hydrophilic layer was provided on top of the hydrophobic layer in order to solve this problem. be. The inventors of the present invention conducted intensive studies to obtain a waterproof and breathable laminate whose structure is fundamentally different from that of the laminate disclosed in the above US patent, and as a result, a hydrophilic urethane layer was directly provided on the back side of the outer fabric. It was discovered that excellent waterproof and moisture permeable effects can be achieved with this alone. However, since a hydrophilic urethane layer alone will swell when it comes into contact with water, a urethane layer with open cells with a complex structure with large pores and pores arranged in different steps is laminated on top of the hydrophilic urethane layer. As a result, it was found that the swelling phenomenon was easily suppressed and the pores were not clogged by components such as oil contained in sweat or dust. That is, in the above-mentioned US patent, a microporous hydrophobic layer is provided on the back side of a fabric that serves as the outer material, and a hydrophilic layer is formed on top of the microporous hydrophobic layer, so that both the hydrophobic layer and the hydrophilic layer have waterproofness and moisture permeability. However, in the present invention, the hydrophilic layer provided on the back side of the outer fabric is made waterproof and moisture permeable, and on top of the hydrophilic layer there is a layer of open cells with large pores that does not have any waterproof properties. By forming a urethane layer, we have succeeded in developing an excellent waterproof and moisture-permeable laminate that does not impair moisture permeability and does not cause swelling or clogging. In the present invention, a first hydrophilic urethane layer having a proportion of hydrophilic groups of about 35% by weight or more is formed on the back side of a fabric serving as the outer material, and on the first urethane layer, a layer with large pores and pores that are mutually connected to each other is formed. The present invention relates to a waterproof and moisture permeable laminate characterized in that a second urethane layer having open cells arranged in different levels is formed. The laminate of the present invention has excellent waterproof and moisture permeability, and since the two layers laminated on each other are both urethane polymer layers, the two layers can be easily bonded due to their good affinity. be.
On the other hand, according to the above-mentioned U.S. patent, a hydrophobic layer made of a hydrocarbon such as polytetrafluoroethylene or polypropylene, and a hydrophilic layer such as a chemically dissimilar polyether-polyurethane or perfluorosulfonic acid polymer. layers are used. Further, the second urethane layer of the laminate of the present invention also has an excellent texture and feel unique to urethane. When water vapor comes into contact with one side of the hydrophilic urethane film of the present invention, the water vapor is diffused into the film by the action of the hydrophilic groups in the urethane molecules, moves to the other side of the film, and exits the system. be discharged. As described above, the hydrophilic urethane coating is an excellent coating that is non-porous and has moisture permeability without having any voids. However, the non-porous hydrophilic urethane layer has the disadvantage that it easily swells when it comes into contact with moisture. Therefore, by laminating an open-cell layer of urethane coating having good affinity on this hydrophilic urethane coating, swelling that occurs when the hydrophilic urethane coating comes into contact with water droplets can be prevented. In this case, it is not clear why swelling is prevented, but one reason is that the stress of the swelling force is alleviated by the sandwich structure of the urethane coating, which is structurally centered on the hydrophilic urethane coating, and has fabric and open cells. It is thought that this is because of this. The waterproof and breathable laminate of the present invention has excellent waterproofness and breathability, and generally has a waterproofness of 2500 mmaq.
It is said that if it can withstand water pressure of 3000 to 7500 mmaq., it will be completely waterproof and will not leak even when riding a motorcycle in heavy rain, but the waterproofness of the present invention is extremely excellent at about 3000 to 7500 mmaq. or more. Also, the moisture permeability of raincoats is 500-600g/ m2 . It is said that the feeling of stuffiness will be reduced if it lasts for 24 hours or more, but in the case of the present invention, about 24 hours or more
1000g/ m2 . Shows sufficient moisture permeability for 24 hours or more. In the present invention, the fabric serving as the outer material is not particularly limited, and for example, all natural and synthetic fibers can be used. Specific examples include cotton, cotton, nylon, ester, acrylic, or a blend of two or more of these, and any of plain woven fabrics, twill woven fabrics, tricot fabrics, nonwoven fabrics, etc. may be used. These fabrics may also be treated with water repellent treatment such as silicone resin or fluororesin, in which case the moisture permeability is generally 2000 g/m 2 . Preferably for 24 hours or more. The hydrophilic first urethane layer of the present invention can be obtained by introducing a hydrophilic group into the polyol used. Examples of hydrophilic groups include hydroxyl groups, amino groups, oxyethylene groups, quaternary ammonium bases, etc. Among these, hydroxyl groups react with isocyanate to form urethane groups, so they do not contribute significantly to hydrophilicity, and amino A group, an oxyethylene group, a quaternary ammonium base, etc. are effective. The first urethane layer is formed by coating the polyol, isocyanate, chain extender, etc. as necessary on the fabric by a one-shot method, semi-prepolymer method, or prepolymer method, and curing it by heating as necessary, or almost completely. It is formed by drying a urethane solution on a cloth. Examples of hydrophilic polyols include the following. (a) Those with oxyethylene groups Low molecular weight hydroxy compounds such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, 1,4-butadiene diol, neopentyl glycol, glycerin, etc.
(b) Amino and oxyethylene group MW500-4000 made by addition polymerizing EO to monoamines such as ethylamine and propylamine
Polymers of MW 500 to 4,000 made by co-addition polymerizing EO and PO to the above monoamines Polymers of MW 700 to 4,000 made by addition polymerizing EO or EO and PO to diamines such as ethylene diamine and propylene diamine Amino alcohols such as aminoethyl alcohol A polymer having a MW of 500 to 4,000 obtained by addition polymerizing EO or EO and PO. Examples of chain extenders include the following. (a) Hydrophilic chain extender ethylene glycol, diethylene glycol, N・N・N′・N′-tetrakis(2-hydroxypropyl)ethylenediamine, methyldiethanolamine, triethanolamine, methyldiethanolamine, quaternary triethanolamine Ammonium salts, etc. (b) Non-hydrophilic chain extenders Propylene glycol, dipropylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, glycerin, etc. Isocyanates include aliphatic and aromatic isocyanates used in the production of ordinary urethanes. and alicyclic diisocyanates, triisocyanates, etc. are used.
Specific examples include tolylene diisocyanate (TDI), xylene diisocyanate (XDI),
4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), isophorone diisocyanate (IPDI),
Use of 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), purified products, crude products, and modified products thereof, as well as prepolymers having isocyanate groups at the ends and products in which part or all of the isocyanate groups are blocked. I can do it. The proportion of hydrophilic groups in the hydrophilic urethane molecule of the present invention is generally preferably about 35% by weight or more,
In this range, the moisture permeability is 1000g/m 2 . Can be 24 hours. The hydrophilic urethane layer contains antioxidants, ultraviolet absorbers, foam breakers, anti-stick agents,
Various compounding agents known in the urethane field, such as pigments, can also be added. The coating amount of the hydrophilic urethane layer may vary depending on the thickness of the fabric, the weaving method, etc., but it is usually preferable to have a solid content of about 10 g/m 2 or more, and the thicker the urethane layer, the more
Since waterproofness and durability are improved, it is preferable to determine the amount of application depending on the application. The second urethane layer having open cells of the present invention is
First, the hydrophilic urethane layer should have negligible swelling even when water droplets come into contact with it, and it should not impede the moisture permeability of the hydrophilic urethane layer, and it should also have excellent texture and feel, and if necessary, it should have heat retention properties. have Therefore, in terms of shape, they are open cells, and the average cell diameter is not very small, usually about 10 microns or more, about 30 to 500 microns.
Micron diameter is preferable, and the material is required not to swell with water. When the average cell diameter is within the above range, it is preferable because it has good moisture permeability and does not become clogged with components such as oil contained in sweat and dust during wear. The second urethane layer can be formed by applying a solution obtained by a one-shot method, semi-prepolymer method, prepolymer method, etc. on the hydrophilic urethane layer and curing it by heating, or by forming the second urethane layer in advance by forming a foam.
The urethane layer can be formed by a method in which the hydrophilic layer is bonded and cured before the hydrophilic urethane layer is cured. The second urethane layer having open cells is made of the same isocyanate as used in producing the first urethane layer, a chain extender if necessary, various known compounding agents, except that the following polyol and blowing agent are used.
Manufactured using bubble stabilizers, etc. (a) Polyol PO is added and polymerized to low molecular weight hydroxy compounds such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, and glycerin.
Polyol with a functional group number (f) of 2 to 3 in MW700 to 8000 Polytetramethylene glycol (MW700
Polyol of MW 700 to 5,000) A condensed polyester obtained from adipic acid and ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, or a mixture of these diols Polyol of MW 700 to 5,000 Addition polymerization of ε-caprolactone to the above low molecular weight hydroxy compound Sesame MW700~5000
The polyol used in the formation of the second urethane layer should be used in the first hydrophilic urethane layer, provided that the proportion of hydrophilic groups in the first hydrophilic urethane layer is approximately 35 wt% or more.
It can also be used in combination with the polyol used for forming the urethane layer. (b) Foaming agent Gas: air, N 2 , CO 2 , etc. Liquid: water, low-boiling point inert hydrocarbons (e.g. freon, methylene chloride, etc.) In addition, the second urethane layer of the present invention may have moisture permeability and texture. For the purpose of improving the composition, finely powdered inorganic fillers such as carboxymethyl cellulose, fiber flock (powdered fiber), silica, calcium carbonate, and titanium white may be blended. The second urethane layer of the present invention can be made into open cells by a commonly known method. The first function of the second urethane layer is to prevent swelling of the hydrophilic urethane layer, so its thickness is important, but a thickness of about 0.1 mm or more is usually particularly preferable. There is no particular limit to the maximum thickness, but it is usually 5 mm if cold protection is taken into consideration.
You can also use some. The laminate of the present invention is usually produced by applying a hydrophilic first urethane solution to the back side of the fabric and curing it by heating.
It is obtained by forming a second urethane layer having open cells on top of the urethane layer, but the fabric, the first
The urethane layer and the second urethane layer can also be laminated by sewing or bonding with an adhesive or the like. The waterproof and breathable laminate of the present invention is suitable for use in clothing such as raincoats and jumpers for leisure sports, sleeping bags, tent materials, diaper covers, and the like. In addition, when the laminate obtained by the present invention is further sewn, for example, when sewing with a sewing machine, the surface of the open cell layer is dusted with inorganic powder or spray coated with a lubricant to improve slipperiness. It is also possible to attach waterproof tape to the needle of the sewing machine where raincoats and the like are sewn. It is also optional to use a lining when making a raincoat. The present invention will be described below with reference to Examples, but the present invention does not depart from the purpose and gist thereof.
The present invention is not limited to such embodiments. Note that parts or % indicate parts by weight or % by weight. Example 1 (a) Formation of hydrophilic urethane layer The following components were added in the order of solvent, polyol, and isocyanate to a flask equipped with a stirrer, thermometer, and cooling tube, and reacted at 70°C for 4 hours to reduce the solid content.
A 50% amber, viscous solution containing 70.1% (calculated value) of hydrophilic groups was obtained. Polyethylene ether glycol (MW1000,
f = 2) 1400 parts 1,4-butanediol 45 MDI 500 Dimethylformamide (DMF) 950 Toluene 445 Methyl ethyl ketone (MEK) 550 The above solution was mixed with 70 denier nylon 6 thread, 100 threads per inch and 90 threads per inch for warp and weft, respectively. Solid content of 10g, 20g and 30g per m 2 for book plain woven fabric
It was applied uniformly at a ratio of 1.5 g and heated at 140° C. for 10 minutes to form a hydrophilic urethane layer. For reference, when one drop of water was dropped on the hydrophilic urethane layer, it immediately swelled and left a trace of the water drop, and it took 2 to 3 hours for it to return to its original state. In addition, when the hydrophilic urethane layer was coated on a clean glass plate, heated and dried, and then peeled off from the glass plate and immersed in distilled water at room temperature, the initial weight was 3.3 g.
It absorbed up to 7.2g of water, and its volume increased by about 50%. (b) Formation of open-cell urethane layer Part A Polypropylene ether glycol (MW2200, f=2) 100 Ethylene glycol 6 Silicone surfactant (Toray Silicon, SH-
193) 8 Nickel acetylacetonate 2 B liquid part isonate 143-L (Kasei Upjiyon Co., Ltd.)
(MDI modified product) 100 Polypropylene ether glycol (MW2200, f=2) 43.3 Mix liquid B in advance at room temperature to form a prepolymer. Mix 120 parts of liquid B with 209 parts of liquid A, and mix air with a whisk to double the volume of the liquid. m 2 of this to the hydrophilic urethane layer obtained in (a).
Apply evenly at a rate of 40g or 80g per 140g
Cure for 5 minutes to form a uniform open-cell urethane layer. When the bubble diameter was observed using a microscope, it was 80 to 130 microns. The waterproofness and moisture permeability of the laminate of the present invention obtained above were measured according to JIS K6328-1977, and the results are shown in Table 1. In addition, in order to investigate the swelling property due to water, the surface condition of the outer fabric side of the part (100 mmφ) where the sample came into contact with water immediately after the waterproof test was observed with the naked eye, and the results were marked with ○ (no change) and △ mark (swelling). (some irregularities due to swelling are observed) and x marks (unevenness due to swelling is observed).
For comparison, measurements were also performed on samples with only the base fabric and without the open-cell urethane layer, and the results are also described.
【表】
実施例 2
(a) 親水性ウレタン溶液の合成
撹拌機、温度計、滴下漏斗を備えた3ツ口フ
ラスコにメチルジエタノールアミン119部を加
え、このフラスコを氷水冷却槽で冷却して液を
撹拌しながら滴下漏斗よりジメチル硫酸126部
を液温が30〜35℃に保持されるように滴下量を
調節しながら滴下する。滴下終了後、冷却槽を
取外し液温を70℃まで昇温させ1時間反応させ
た後、室温まで冷却する。淡黄色の透明粘稠な
第4級アンモニウム塩を含有する鎖延長剤が得
られた。
次に下記に示す成分を実施例1と同様に70℃
で2時間反応させ、一旦室温まで冷却した後に
MDI(250部)を加えて再度70℃で3時間反応
させて、固形分50%のコハク色、粘稠の親水性
基を86.0%(計算値)含有する溶液を得た。
部
ポリエチレンエーテルグリコール(MW2000、
f=2) 2800
上記鎖延長剤 123
TDI−80 174
DMF 1147
トルエン 1100
MEK 1100
(b) 積層体の製造
実施例1で用いたものと同じ平織布に上記親
水性ウレタン溶液をm2当り、固形分で40gの割
合で均一に塗布し、未硬化時に、この上に厚み
5.0mm、カサ比重0.018の市販のポリエーテル系
軟質ウレタンフオーム(JIS K6402により測定
したセル数は45であつた)を貼りつけて、100
℃で18分間加熱して親水性層を硬化させると共
に連続気泡の軟質ウレタンフオーム層を接着さ
せて本発明の積層体を得た。
得られた積層体の防水性は5500mmaq.、透湿
性は1730g/m2.24時間であつた。
実施例 3
(a) 親水性ウレタン層の形成
下記成分を用いて実施例1と同様にしてウレ
タン溶液を得た。
部
ポリエチレンエーテルグリコール(MW1000、
f=2) 900
ポリプロピレンエーテルグリコール
(MW1000、f=2) 600
1・4−ブタンジオール 45
MDI 500
DMF 745
トルエン 700
MEK 700
得られた上記溶液4190部に、ε−カプロラク
タムを付加したMDI(ブロツクドイソシアネー
ト)100部を加え、これを実施例1で使用した
ものと同じ平織布にm2当り40g(固形分では20
g)の割合で均一に塗布し、150℃で10分間加
熱して親水性基を41.0%(計算値)含有する親
水性ウレタン層を得る。
(b) 連続気泡ウレタン層の形成
ポリプロピレンエーテルグリコール
(MW1000、f=2)を1000部及びMDI261部を
70℃で2時間反応させて、NCO末端のプレポ
リマーを得、このプレポリマーに
トリクロロモノフルオロメタン 50(部)
シリコン系整泡剤(東レシリコン、SH−193)
30
メチレンクロライド 25
酸化防止剤(チバガイギー社、イルガノツクス
10−10) 5
紫外線吸収剤(チバガイギー社、チヌビン
#328) 5
を加えて得られた溶液を、上記親水性ウレタン
層に60g/m2の割合で均一に塗布し、70℃、95
%RHの炉により4分間加熱し、直ちに130℃で
10分間加熱して厚さ0.13mm、気泡径60〜80ミク
ロンの連続気泡ウレタン層を形成させた。
上記で得られた本発明の積層体の防水性は
6500mmaq.、透湿性は1153g/m2.24時間であ
つた。
以上のように本発明で得られる防水透湿性積層
体はその防水性及び透湿性において優れると共
に、積層される2つの層は共にウレタン層である
ため、その良好な親和性により容易に接合、積層
することが可能でしかもウレタンを用いたことに
より仕上り組品の風合い、肌触りも優れたもので
ある。[Table] Example 2 (a) Synthesis of hydrophilic urethane solution 119 parts of methyldiethanolamine was added to a three-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a dropping funnel, and the flask was cooled in an ice-water cooling bath to cool the liquid. While stirring, 126 parts of dimethyl sulfuric acid was added dropwise from the dropping funnel while adjusting the amount so as to maintain the liquid temperature at 30-35°C. After dropping, remove the cooling tank, raise the liquid temperature to 70°C, react for 1 hour, and then cool to room temperature. A pale yellow transparent viscous chain extender containing a quaternary ammonium salt was obtained. Next, add the ingredients shown below at 70°C in the same manner as in Example 1.
After reacting for 2 hours and cooling to room temperature,
MDI (250 parts) was added and the reaction was carried out again at 70°C for 3 hours to obtain an amber colored, viscous solution containing 86.0% (calculated value) of hydrophilic groups with a solid content of 50%. Polyethylene ether glycol (MW2000,
f=2) 2800 The above chain extender 123 TDI-80 174 DMF 1147 Toluene 1100 MEK 1100 (b) Production of laminate The above hydrophilic urethane solution was applied per m 2 to the same plain woven fabric as used in Example 1. Apply it evenly at a rate of 40g in solid content, and apply a thick layer on top of this when uncured.
A commercially available polyether-based soft urethane foam with a size of 5.0 mm and a bulk specific gravity of 0.018 (the number of cells measured according to JIS K6402 was 45) was pasted, and 100
The hydrophilic layer was cured by heating at .degree. C. for 18 minutes, and the open-cell soft urethane foam layer was adhered to obtain a laminate of the present invention. The resulting laminate has a waterproof property of 5500 mmaq. and a moisture permeability of 1730 g/m 2 . It was hot in 24 hours. Example 3 (a) Formation of hydrophilic urethane layer A urethane solution was obtained in the same manner as in Example 1 using the following components. Polyethylene ether glycol (MW1000,
f=2) 900 Polypropylene ether glycol (MW1000, f=2) 600 1,4-butanediol 45 MDI 500 DMF 745 Toluene 700 MEK 700 To 4190 parts of the obtained above solution, MDI (blocked 100 parts of isocyanate) was added to the same plain woven fabric used in Example 1 at a concentration of 40 g/m2 (solid content: 20 g/m2).
g) and heated at 150° C. for 10 minutes to obtain a hydrophilic urethane layer containing 41.0% (calculated value) of hydrophilic groups. (b) Formation of open-cell urethane layer 1000 parts of polypropylene ether glycol (MW1000, f=2) and 261 parts of MDI
React at 70°C for 2 hours to obtain an NCO-terminated prepolymer, add 50 (parts) of trichloromonofluoromethane to this prepolymer, and silicone foam stabilizer (Toray Silicon, SH-193).
30 Methylene chloride 25 Antioxidant (Ciba Geigy, Irganox
10-10) 5 A solution obtained by adding ultraviolet absorber (Ciba Geigy, Tinuvin #328) 5 was uniformly applied to the above hydrophilic urethane layer at a rate of 60 g/m 2 and heated at 70°C at 95°C.
%RH for 4 minutes and immediately at 130°C.
The mixture was heated for 10 minutes to form an open-cell urethane layer with a thickness of 0.13 mm and a cell diameter of 60 to 80 microns. The waterproofness of the laminate of the present invention obtained above is
6500mmaq., moisture permeability 1153g/m 2 . It was hot in 24 hours. As described above, the waterproof and moisture-permeable laminate obtained by the present invention is excellent in its waterproofness and moisture permeability, and since the two layers to be laminated are both urethane layers, their good affinity allows for easy joining and lamination. Furthermore, by using urethane, the finished assembly has an excellent texture and feel.
Claims (1)
35重量%以上である親水性の第1ウレタン層を形
成し、該第1ウレタン層の上に更に気孔径が大き
く且つ気孔が互いに段違いに配列した連続気泡を
有する第2ウレタン層を形成したことを特徴とす
る防水透湿性積層体。 2 第2ウレタン層の連続気泡の平均気泡径が約
10ミクロン以上である請求の範囲第1項に記載の
防水透湿性積層体。 3 平均気泡性が約30〜500ミクロンである請求
の範囲第2項に記載の防水透湿性積層体。 4 第2ウレタン層の厚みが約0.1mm以上である
請求の範囲第1項に記載の防水透湿性積層体。[Claims] 1. The proportion of hydrophilic groups on the back side of the outer fabric is approximately
A first urethane layer having a hydrophilic content of 35% by weight or more is formed, and a second urethane layer having open cells having a large pore diameter and arranged at different levels from each other is further formed on the first urethane layer. A waterproof and breathable laminate featuring: 2 The average cell diameter of the open cells in the second urethane layer is approximately
The waterproof and moisture permeable laminate according to claim 1, which has a thickness of 10 microns or more. 3. The waterproof and moisture-permeable laminate according to claim 2, which has an average cell size of about 30 to 500 microns. 4. The waterproof and breathable laminate according to claim 1, wherein the second urethane layer has a thickness of about 0.1 mm or more.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10605082A JPS58222840A (en) | 1982-06-19 | 1982-06-19 | Waterproof moisture-permeable laminate |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10605082A JPS58222840A (en) | 1982-06-19 | 1982-06-19 | Waterproof moisture-permeable laminate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58222840A JPS58222840A (en) | 1983-12-24 |
| JPS6230098B2 true JPS6230098B2 (en) | 1987-06-30 |
Family
ID=14423794
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10605082A Granted JPS58222840A (en) | 1982-06-19 | 1982-06-19 | Waterproof moisture-permeable laminate |
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| Country | Link |
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| JP2720074B2 (en) * | 1989-07-14 | 1998-02-25 | アキレス株式会社 | Stretch composite material |
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| NL7308313A (en) * | 1973-06-15 | 1974-12-17 | ||
| US4194041A (en) * | 1978-06-29 | 1980-03-18 | W. L. Gore & Associates, Inc. | Waterproof laminate |
-
1982
- 1982-06-19 JP JP10605082A patent/JPS58222840A/en active Granted
Also Published As
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| JPS58222840A (en) | 1983-12-24 |
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