高可撓性シート状複合材料

专利摘要:
本発明は、(i)ブロック状の可撓性フォームおよび(ii)ポリウレタンを基剤とする分散液から形成される泡立フォーム層であって、該可撓性フォームへ二次元的に結合された該泡立フォーム層を具備する、高可撓性シート状複合材料、該複合材料の製造方法および該複合材料の使用に関する。
公开号:JP2011514267A
申请号:JP2010546238
申请日:2009-02-04
公开日:2011-05-06
发明作者:アンドレア・マイヤー−リヒター；スフェン・マイヤー−アーレンス；ゼムカ・ムラトフィク；トーマス・ミヒャエリス；マンフレート・ナウヨークス
申请人:バイエル・マテリアルサイエンス・アクチェンゲゼルシャフトＢａｙｅｒ ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ ＡＧ；
IPC主号:B32B27-40

专利说明:

[0001] 本発明は、(i)ブロック状の可撓性フォームおよび(ii)ポリウレタンを基剤とする分散液から形成される泡立フォーム層であって、該可撓性フォームへ二次元的に結合された該泡立フォーム層を具備する高可撓性シート状複合材料、該複合材料の製造方法および該複合材料の使用に関する。]
背景技術

[0002] 泡立フォーム（whipped foam)に基づく被覆層を有する複合材料は、先行技術において広く知られている。このような複合材料を製造するためには、事前の激しい攪拌または起泡によってペースト様の稠度を示す水性のポリウレタン分散液またはアクリレート分散液が使用されている。この方法は、ホイップクリームの製造に酷似している。このため、「機械的泡立フォーム」という用語もよく知られている。通常、該フォームは、２０〜８０容積％の空気を含有する状態で製造される。該フォームの密度は、１リットル当りのフォーム重量で表される。]
[0003] 水性分散液は単独で容易にフォームを形成するが、フォームを安定させるためには、ステアリン酸アンモニウムまたはＳＬＥＳ等の添加剤が必要である。必要に応じて、該フォームは、コーティング技術分野において常用されている、他の凝集体、例えば着色顔料、添加剤、活性成分および充填材などを含有してもよい。使用される分散液は、１リットル当り充分なフォーム重量を達成できるような、高含量の固形分を含有しなければならない。ポリウレタン分散液の場合、固形分の含有量は、通常４０〜６０％である。]
[0004] フォームを製造するためには、食品産業で見受けられるような連続的に作用する工業用発泡性凝集体が使用される。泡立フォームの塗布は、通常はドクターナイフを用いて行われ、設定される塗布間隙は、湿潤塗膜厚を実質的に決定する。]
[0005] すぐ使用できる塗膜を得るためには、フォームを比較的高い温度で乾燥させなければならない。フォーム内に含まれる水を除去するためには、水を沸騰させることなく且つフォーム構造を破壊しないような条件下において、強制空気流内で温度を上昇させながら数段階で湿潤フォームを乾燥させる。乾燥工程における最終的な温度は約１６０℃である。乾燥したフォームは、使用するフォームの１リットル当りのフォーム重量に依存して、閉孔構造または開孔構造を有する。通常、乾燥膜厚は湿潤膜厚よりも若干薄い。]
[0006] 被覆物の層厚は０.０５〜１.０ｍｍであるが、数ミリメーターであってもよい。得られるフォームは、スポンジおよびフォーム製クッションとして既知である常套のフォームに比べ、非常にきめ細かい。]
[0007] フォームによる被覆の目的は、少ない材料消費量と低重量で嵩高さをもたらすことである。さらに、被覆物は非常に柔軟であり、フォーム構造に起因する良好な感触を有する。このため、泡立フォームは、服飾品、医療用品および工業用品のみならず、皮状材料の製造にも使用される。ある用途においては、損傷からの保護とデザイン上の理由のために、フォームに別の固体層を付与しなければならない。泡立フォームを使用することのもう一つの利点は、ガスを排出しない工程、または少なくとも極めて少ないガスの放出量が非常に少ない工程で加工できることである。]
[0008] ところで、このような泡立フォームで材料を被覆して複合材料を形成する方法は、次の２つの方法によって実質的に実施することができる。]
[0009] ａ）直接塗布法においては、適当な塗布方法によって泡立フォームを支持材に直接結合させる。次いで、泡立フォーム被覆層を凝固させて使用に供するために、該被覆層を１４０℃〜１７０℃で数分間乾燥させる。]
[0010] 泡立フォームを塗布する間に、支持材内部への該フォームの望ましくない浸透の発生を防ぐと共に、該フォームを適当量で塗布するために、粘度と１リットル当りのフォーム重量を調整してペースト状の稠度を得る。支持材の種類の他に、被覆層の厚みを決定するドクターナイフの種類と、複合材料が乾燥ラインへ入るまでの停滞時間が浸透度に影響を及ぼす。]
[0011] ｂ）逆塗布法（転写塗布または剥離剤（剥離紙）塗布法とも称される）の場合、まず、泡立フォーム被覆物を剥離紙に塗布し、硬化させ、続く第２の工程においてのみ、得られたフォームを、被覆されるべき材料に結合させる。続いて乾燥させて被覆物と被覆された材料とを堅固に結合させた後、剥離紙を剥がす（必要に応じて、該剥離紙を数回再利用する）。この方法の利点は、一方では、剥離紙に予め刻印することによって、規定された表面構造、例えば列理構造等を有する被覆層を提供できることであり、また、他方では、支持材への結合は、直接塗布法の場合と比べてより簡単に制御できることである。従って、このようにして調製される製品は、多くの場合、実質的により柔軟である。]
[0012] しかしながら、先行技術において既知であるポリウレタンを基剤とする泡立フォーム層を具備するこの種の複合材料等は、多くの用途に対して不十分な可撓性しか示さないという欠点を有する。特に、このような複合材料が、例えば可動性部品（機械部品）を被覆するために使用される場合、経時的に皺が形成されるという望ましくない効果は、該複合材料の急速な摩耗を促進する。]
発明が解決しようとする課題

[0013] 従って、本発明の目的は、先行技術の上述した欠点を克服する、ポリウレタンを基剤とする泡立フォーム層を具備する複合材料を提供することである。特に、本発明の目的は、皺がなくて長期に亘って皺を生じさせない複合材料であって、ポリウレタン分散液に基づく泡立フォーム層の有利な特性を有する、即ち、特に好適な感触と高い可撓性を有する該複合材料を提供することである。]
課題を解決するための手段

[0014] 本発明の該目的は、相互に結合させた少なくとも２種類のフォーム要素から成るシート状複合材料において、(i)ブロック状の可撓性フォーム基材および(ii)ポリウレタンを基剤とする分散液から形成される泡立フォーム層であって、該可撓性フォーム基材へ二次元的に結合された該泡立フォーム層を具備することを特徴とする該シート状複合材料によって達成された。]
実施例

[0015] 本発明の意義における「ブロック状の可撓性フォーム」という用語は、通常は（ただし、必ずしも以下の場合に限定されるものではない）、ポリオール成分として、主に第二級ＯＨ基を有するポリエーテルポリオール使用して得られるポリウレタンを基剤とする可撓性フォームを意味する。より好ましくは、本発明において使用されるブロック状の可撓性フォームは、欧州特許出願公開第０８１０２５６号Ａ１に記載されているような方法で得ることができる可撓性フォーム、例えば、バイエル・マテリアルサイエンスＡＧ社によって開発されたハイパーノバ（登録商標）可撓性フォームである。この点に関して、この出願公報は本明細書の一部を成すものである。好ましくは、ブロック状の可撓性フォームは弾性である。]
[0016] 泡立フォーム層を塗布するために使用される泡立フォームは、一般的に上述のようにして調製される。より好ましくは、泡立フォームはポリウレタン分散液から調製される。一般的には、実際に発泡させる前に、１種または複数種のフォーム安定剤、増粘剤、架橋剤および／または顔料が、主に市販されているポリウレタン分散液に添加される。１リットル当りの所望のフォーム重量が所望に調整される発泡工程の間に、必要に応じて、付加的な増粘剤を添加してもよい。]
[0017] 本発明の意義におけるポリウレタン分散液としては、以下のものを使用するか、または所望により併用することが特に好ましい。]
[0018] ａ）アニオン性の脂肪族ポリエステルポリウレタン分散液
これらのうち、バイエル・マテリアルサイエンスＡＧ社製の以下の商品が特に有用であることが判明している：インプラニル（登録商標）ＬＰＲＳＣ１３８０、１５３７、１５５４。]
[0019] ｂ）イオン性／非イオン性ポリカーボネートエステルポリウレタン分散液
これらのうち、バイエル・マテリアルサイエンスＡＧ社製の以下の商品が特に好ましいことが判明している：インプラニル（登録商標）ＬＰＲＳＣ１９９７]
[0020] ｃ）脂肪族ポリカーボネートエステルポリエーテルポリウレタン分散液
とりわけ、バイエル・マテリアルサイエンスＡＧ社製の以下のポリウレタン分散液が特に好ましいことが判明している：インプラニル（登録商標）ＤＬＵ分散液。]
[0021] この点に関して、欧州特許出願公開第１６６９３８２号Ａ２は本明細書の一部を成すものである。該文献において記載されている分散液も、泡立フォームを調製するために有利に使用できる。]
[0022] インプラニル（登録商標）ＤＬＵは、高い安定性によって特徴づけられるポリカーボネートポリテトラメチレングリコール（ＰＣ-ＰＴＭＧ）に基づくポリウレタンである。該製品は、高品質な被覆材、例えば、クッション材を調製するために開発されたものであって、繊維製品の被覆において一般的に使用される添加剤と相溶性を示す。該製品は、機械的に発泡させることができるが、圧縮被覆材に加工することもできる。]
[0023] その他の４種の製品は、固形分含有量が６０％と高い既存の市販品を更に改良した製品である。]
[0024] インプラニル（登録商標）ＬＰＲＳＣ１３８０は、流行性被覆材を調製するために使用することができ、また、不織布の仕上げに使用することもできる。より高い固形分含有量の点を除けば、該製品の特性はインプラニル（登録商標）ＤＬＮと類似している。インプラニル（登録商標）ＤＬＰ-Ｒと類似した特性を有するインプラニル（登録商標）ＬＰ ＲＳＣ１５３７は、クッション材、自動車用座席、スポーツ用品およびその他の工業製品を製造するための、柔軟性を示す混合成分として主に開発された。インプラニル（登録商標）ＬＰ ＲＳＣ１５３７は、接着性被覆材として最適であり、溶媒を含有する製品の代替品である。インプラニル（登録商標）ＤＬＳと実質的に同一の特性を示すインプラニル（登録商標）ＬＰ ＲＳＣ１５５４は、特に、機械的な発泡に適しており、また、流行性の物品および衣類の製造に適している。これらの全ての分散液は、非反応性であるが、堅牢度を向上させるために、水分散性ポリイソシアネートまたは適当なメラミン樹脂と架橋できる。]
[0025] これらの分散液は、固形分含有量が６０％と高いポリウレタン分散液である。全ての製品は有機共溶媒、増粘剤および外添乳化剤を含有しない。「固形分含有量の高い」分散液は、３５〜５０％の固形分を含有する常套のポリウレタン分散液と比べて、最終利用者に対して多くの利点をもたらす。この利点は、例えば、一回の塗布作業で高濃度の被覆層を得ることができるので、機械負荷因子の増加と、エネルギーコストの低減によって製造コストの著しい低減化がもたらされる。]
[0026] フォーム安定剤、増粘剤、架橋剤および顔料として、従来技術において既知の製品を使用してもよい。]
[0027] 以下のものが好ましく使用される：
増粘剤：
ボルチゲル(Borchigel)（登録商標）ＡＬＡ
ミロックス(Mirox)（登録商標）ＡＭ
ＢＹＫ（登録商標）４２０
フォーム安定剤：
ストカール(Stokal)（登録商標）ＳＴＡ
ストカール(Stokal)（登録商標）ＳＲ
ジクリラン(Dicrylan)（登録商標）ＦＬＮ
石けん
架橋剤：
バイヒドルール(Bayhydrur)（登録商標）３１００
デスモジュール(Desmodur)（登録商標）ＤＮ
アクラフィックス(Acrafix)（登録商標）ＭＬ
顔料：
完全水溶性のユーダーム(Euderm)（登録商標）顔料]
[0028] ブロック状の可撓性フォーム基材と泡立フォーム層とは、種々の方法で結合させることができる。これらの２種類のフォーム材を、例えば、シーム、リベットもしくはステープルによるスポット方式のみによって結合させる方法の他に、特に、スポット状または二次元状の接着剤層を使用してもよい。]
[0029] 驚くべきことに、このような複合材料は、該複合材料を構成する要素の特に有利な特性を保持している。特に、このような複合材料は、長期に亘る使用の後でも皺を形成する傾向を示さない高可撓性構造材である。]
[0030] さらに、一部の用途に対しては、本発明による複合材料に水蒸気を透過させるようにすることが有利である。この態様は、例えば、泡立フォーム層自体がある程度の水蒸気透過性を示すので、泡立フォーム層に通常は塗布される仕上げ被覆層を省略することによって達成できる。水蒸気透過性を更に増加させるために、穿孔、特に微穿孔（例えば、www.wista.com参照）を有する泡立フォーム層を使用することが好ましい。「微穿孔」は、０．１〜２ｍｍの範囲内の直径と１０ｐｉｎ／ｃｍ２の穿孔密度を示す穿孔を意味する。]
[0031] 微穿孔は、極めて高い水蒸気透過性を示すが、液状水（特に水滴）に対して実質的に不透過性を示す結果、ブロック状のフォーム層内への水の浸入防止に役立つので好ましい。]
[0032] さらに、泡立フォームの層厚は、好ましくは０.２ｍｍ〜１.０ｍｍ、特に０.５ｍｍ〜０.８ｍｍの範囲である。]
[0033] ブロック状の可撓性フォームまたは泡立フォームの層厚は、上述した上限値を示すことが特に好ましい。何故ならば、該上限値を採用することによって原料の消費量を最小限に抑えることができるからである。すなわち、層厚がこれらの上限値より大きな場合、複合材料の機械的性質を実用的な方法で向上させることができない。上記下限値よりも層厚が下回る場合、特に、これらの２つの層の耐摩耗性を保持する複合材料の機械的性質が劣化するので、上記下限値が特に好ましい]
[0034] 好ましくは、ブロック状の可撓性フォームと泡立フォームの結合は、連続的な接着剤層または不連続的な接着剤層、特に、例えばインプラニルＬＰＲＳＣ４００２またはインプラニルＤＬＰ-Ｒ等の水性ポリウレタン分散液に基づく接着剤層を使用しておこなわれる。]
[0035] 接着剤層は、２つのフォーム材の間に耐久的で信頼性の高い結合をもたらす。また、水性ポリウレタン分散液に基づく接着剤層は、該フォーム材を結合させた後でも高い可撓性を有しているので、複合材料の機械的性質に悪影響を及ぼさないという点で、特に有利である。]
[0036] 第２の実施態様において、本発明による前述の目的は、ブロック状の可撓性フォームと泡立フォーム層とを結合させることを特徴とする複合材料の製造方法によって達成された。]
[0037] 特に、該方法は以下の工程ａ）〜工程ｆ）を含む態様で行われる：
ａ）剥離紙を準備し、泡立フォーム、特に２００〜８００ｇ／ｌの範囲の密度を有する泡立フォームを該剥離紙の表面の全体または一部に塗布し、
ｂ）特に７０℃〜１７０℃の範囲に上昇させた温度で、工程ａ）で塗布した該泡立フォーム層を硬化させることによって、泡立フォーム層を形成させ、
ｃ）接着剤層、特に水性ポリウレタン分散液に基づく接着剤層を、該泡立フォーム層の該剥離紙とは反対側の面および／またはブロック状の可撓性フォームシートに塗布し、
ｄ）該ブロック状の可撓性フォームと該泡立フォームとを、該接着剤層を介在させることによって貼合せ、
ｅ）該接着剤層を硬化させ、
ｆ）該剥離紙を取り除く。]
[0038] 泡立てフォームを調製するために工程ａ）で使用されるポリウレタン分散液は、好ましくは、５０重量％以上の固形分を含有する。何故ならば、これらの分散液は水と任意の割合で混合でき、より急速に乾燥でき、さらに１リットル当りのフォーム重量を非常に高い値に調整できるという利点を有するからである。]
[0039] 上記の方法は、２種類のフォーム材の信頼性が高くて永続的な結合をもたらし、また、剥離紙を用いることで、ブロック状の可撓性フォームと反対側の面上に構造部材を導入できるとう利点を有する。]
[0040] より好ましくは、上記方法は一回の操作で工程ａ）〜工程ｆ）までを実行することによって実施される。独立したいくつかの工程段階を省略することにより、加工費を削減できる。]
[0041] 第３の実施態様において、本発明の目的は、可動性または不動性の対象物および／または装置を被覆および／または外装するために、上述の複合材料を使用することによって達成される。本発明による複合材料は、例えば、家具、家具用カバー、または自動車分野における、例えばシートカバーなどとして使用できる。]

权利要求:

請求項1
相互に結合させた少なくとも２種類のフォーム要素から成るシート状複合材料において、(i)ブロック状の可撓性フォーム基材および(ii)ポリウレタンを基剤とする分散液から形成される泡立フォーム層であって、該可撓性フォーム基材へ二次元的に結合された該泡立フォーム層を具備することを特徴とする該シート状複合材料。
請求項2
泡立フォーム層が、該層の表面の全体または一部に穿孔、特に微穿孔を有することを特徴とする、請求項１に記載の複合材料。
請求項3
泡立フォームの層厚が０.２ｍｍ〜１.０ｍｍ、特に０.５ｍｍ〜０.８ｍｍの範囲であることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の複合材料。
請求項4
ブロック状の可撓性フォームと泡立フォームとを連続的な接着剤層または不連続的な接着剤層、特に水性ポリウレタン分散液に基づく接着剤層を用いて相互に結合させたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の複合材料。
請求項5
ブロック状の可撓性フォームが弾性であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の複合材料。
請求項6
ブロック状の可撓性フォームと泡立フォーム層とを結合させることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の複合材料の製造方法。
請求項7
以下のａ）〜ｆ）の工程が行われることを特徴とする請求項６に記載の方法：ａ）剥離紙を準備し、泡立フォーム、特に２００〜８００ｇ／ｌの範囲の密度を有する泡立フォームを該剥離紙の表面の全体または一部に塗布し、ｂ）特に７０℃〜１７０℃の範囲に上昇させた温度で、工程ａ）で塗布した該泡立フォーム層を硬化させることによって、泡立フォーム層を形成させ、ｃ）接着剤層、特に水性ポリウレタン分散液に基づく接着剤層を、該泡立フォーム層の該剥離紙とは反対側の面および／またはブロック状の可撓性フォームシートに塗布し、ｄ）該ブロック状の可撓性フォームと該泡立フォームとを、該接着剤層を介在させることによって貼合せ、ｅ）該接着剤層を硬化させ、ｆ）該剥離紙を取り除く。
請求項8
工程ａ）〜工程ｆ）までが一回の操作で行われることを特徴とする請求項７に記載の方法
請求項9
可動性または不動性の対象物および／または装置を被覆および／または外装するための、請求項１〜５のいずれかに記載の複合材料の使用。