JP2004016325A - 面状ファスナー用バックコート剤及び面状ファスナー - Google Patents
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Abstract
【課題】耐洗濯性、耐アルカリ性等の特性に優れ、安全衛生的にも問題が少ない水性分散体を用いた面状ファスナー用バックコート剤、そのためのバックコート剤用ウレタン樹脂水性分散体、及び該バックコート剤によりバックコーティングされた面状ファスナーを提供する。
【解決手段】面状ファスナー用バックコート剤は、重量平均分子量100,000以上のジメチルホルムアミド可溶性ウレタン樹脂及び/又はジメチルホルムアミド不溶性ウレタン樹脂からなり、かつ酸価が3〜16mgKOH/gであるカルボキシル基含有ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体(A)、並びにエポキシ当量が85〜400g/eqのエポキシ樹脂(B)を含有する。該バックコート剤(4)を面状ファスナー用基材(2a)の裏面に塗布し、加熱硬化することにより、耐洗濯性、耐ドライクリーニング性等の長期耐久性に優れた面状ファスナー(1a)が得られる。
【選択図】 図1
【解決手段】面状ファスナー用バックコート剤は、重量平均分子量100,000以上のジメチルホルムアミド可溶性ウレタン樹脂及び/又はジメチルホルムアミド不溶性ウレタン樹脂からなり、かつ酸価が3〜16mgKOH/gであるカルボキシル基含有ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体(A)、並びにエポキシ当量が85〜400g/eqのエポキシ樹脂(B)を含有する。該バックコート剤(4)を面状ファスナー用基材(2a)の裏面に塗布し、加熱硬化することにより、耐洗濯性、耐ドライクリーニング性等の長期耐久性に優れた面状ファスナー(1a)が得られる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面状ファスナー用バックコート剤及びそれを面状ファスナー用基材裏面にバックコーティングしてなる面状ファスナーに関する。さらに詳しくは、耐久性などの性能に優れ、安全衛生的にも問題が少ない水性分散体を用いた面状ファスナー用バックコート剤、バックコート剤用のウレタン樹脂水性分散体及び面状ファスナーに関する。
【0002】
【従来の技術】
面状ファスナーは、表面に多数のフック(鉤、マッシュルームタイプ)状又はループ(輪)状の係合素子をシート状基材に植え付けたもので、シート状基材の製法により、編み製品、織り製品(フック又はループ有り)に分類することができる。
この一対の織編成面状ファスナーのフック状係合素子とループ状係合素子を対として面全体を重ね合わせることにより着脱自在に係合させることができるので、面状ファスナーは衣服、車両内装、産業資材、靴、鞄等の広範囲の分野において簡便な着脱自在締結具として広く使用されている。しかしながら、着脱を繰り返し行なうにつれ、特にループ状係合素子を形成した面状ファスナーにおいては、ループ状係合素子を構成しているマルチフィラメントの切れや抜けによる毛羽立ちが発生する。
【0003】
このため、面状ファスナーの係合素子(特にループ状係合素子)をシート状基材へしっかりと固着し、毛羽立ちを防止したり、製品形態を安定なものにするため、裏面よりバックコート剤を塗工して製造されている。
これに用いられるバックコート剤としては、従来、溶剤型のものが主として用いられているが、有機溶剤の使用により大気汚染、作業環境悪化等の問題がある。そのため、最近では水性分散体型のバックコート剤が提案されており、例えば、特開昭62−112504号公報、特開昭62−112507号公報にはポリウレタン樹脂の水性分散体を主剤として用いる方法が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水性分散体型のバックコート剤は、親水性を有することから必然的に溶剤型のものに比べて面状ファスナーの耐久性能において劣り、特に耐アルカリ性等の耐薬品性や、耐洗濯性が悪いという問題があった。
したがって、本発明の目的は、耐アルカリ性等の耐薬品性や他の諸特性に優れ、安全衛生的にも問題が少ない水性分散体を用いた面状ファスナー用バックコート剤、及びバックコート剤用ウレタン樹脂水性分散体を提供することにある。
さらに本発明の目的は、水性分散体型のバックコート剤を用いてもなお耐洗濯性、耐ドライクリーニング性等の長期耐久性に優れた面状ファスナーを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第一の側面によれば、重量平均分子量100,000以上のジメチルホルムアミド可溶性ウレタン樹脂及び/又はジメチルホルムアミド不溶性ウレタン樹脂からなり、かつ酸価が3〜16mgKOH/gであるカルボキシル基含有ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体(A)、並びにエポキシ当量が85〜400g/eqのエポキシ樹脂(B)を含有することを特徴とする面状ファスナー用バックコート剤が提供される。
本発明の第二の側面によれば、重量平均分子量100,000以上のジメチルホルムアミド可溶性ウレタン樹脂及び/又はジメチルホルムアミド不溶性ウレタン樹脂からなり、かつ酸価が3〜16mgKOH/gであるカルボキシル基含有ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体(A)からなる面状ファスナー用バックコート剤用の主剤が提供される。
さらに本発明の第三の側面によれば、面状ファスナー用基材の裏面に、前記バックコート剤を塗布し、加熱硬化してなる面状ファスナーが提供される。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、耐久性に優れ、安全衛生的にも問題が少ない面状ファスナー用バックコート剤及び面状ファスナーについて鋭意検討した結果、ポリウレタン水性分散体とエポキシ樹脂の2液硬化型のバックコート剤において、ポリウレタン水性分散体として、重量平均分子量100,000以上のジメチルホルムアミド可溶性ウレタン樹脂及び/又はジメチルホルムアミド不溶性ウレタン樹脂からなり、かつ酸価が3〜16mgKOH/gであるカルボキシル基含有ポリカーボネート型ウレタン樹脂の水性分散体を用いた場合、その硬化物は耐アルカリ性、耐酸性等の耐薬品性に優れており、これを面状ファスナー用基材の裏面にバックコーティングして得られる面状ファスナーは、激しい着脱の繰り返しによっても毛羽立ちが殆どなく、耐洗濯性、耐ドライクリーニング性等の長期耐久性に優れることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【0007】
すなわち、本発明は、エポキシ樹脂硬化系の2液硬化型バックコート剤において、主剤として、ジメチルホルムアミド可溶性ウレタン樹脂の重量平均分子量が100,000以上と大きく、かつ、酸価が3〜16mgKOH/gと低いポリカーボネート型ウレタン樹脂の水性分散体を用いたことを特徴としており、それによって耐アルカリ性、耐酸性等の耐薬品性に優れると共に、柔軟性や引裂き強度等にも優れた硬化物が得られ、その結果、面状ファスナー用の耐洗濯性、耐ドライクリーニング性等の長期耐久性に優れたバックコート剤として最適のものとなる。
以下、本発明の面状ファスナー用バックコート剤の構成について詳しく説明する。
【0008】
本発明におけるカルボキシル基含有ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)は、有機ポリイソシアネート(a−1)、カルボキシル基と活性水素を含有する化合物(a−2)、高分子ポリカーボネートジオール(a−3)、及び必要により用いられる活性水素含有多官能化合物(a−4)、鎖伸長剤(a−5)、鎖停止剤(a−6)、カルボキシル基を中和する塩基性化合物(a−7)とから構成される。
【0009】
ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)には、ジメチルホルムアミド(以下、DMFと略記する)可溶性ウレタン樹脂(u1)、DMF不溶性ウレタン樹脂(u2)、又は(u1)と(u2)の両方を含有するものが含まれる。
本発明におけるDMF可溶性ウレタン樹脂(u1)とは、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)をDMFに0.0125質量%添加して、常温で1時間攪拌した後、0.3μmの孔径のフィルター(フロロポアーメンブランフィルターNP−030:住友電工株式会社製)で加圧濾過して得られた濾液に含まれるウレタン樹脂である。また、DMF不溶性ウレタン樹脂(u2)は、上記方法で得られる濾過残渣のウレタン樹脂である。
【0010】
本発明におけるポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)のDMF可溶性ウレタン樹脂の重量平均分子量(以下、Mwと略記する)は、通常100,000以上、下限は好ましくは120,000、さらに好ましくは150,000であり、上限は好ましくは2,000,000、さらに好ましくは1,500,000、特に好ましくは500,000である。
DMF可溶性ウレタン樹脂のMwが100,000未満の場合、得られる面状ファスナーの耐久性が不良となる。
なお、Mwは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)で、DMF可溶性ウレタン樹脂の0.0125質量%DMF溶液を試料として、溶媒としてDMFを使用し、分子量標準としてポリスチレンを用いて測定できる。
【0011】
本発明に用いるポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の酸価は、通常3〜16mgKOH/gであり、酸価の下限は好ましくは5mgKOH/g、さらに好ましくは7mgKOH/gであり、酸価の上限は好ましくは14mgKOH/g、さらに好ましくは12mgKOH/gである。酸価が3mgKOH/g未満の場合、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)中に存在する親水基量が少ないため安定な水性分散体ができず、一方、16gKOH/gを超えると、得られる面状ファスナーの耐水性が著しく低下する。
なお、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の酸価は、以下のように測定されるものである。
すなわち、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体(A)を1.0g〜1.5gとり、ジメチルホルムアミド100mlで溶解または膨潤させ、0.5Nの塩酸水溶液を滴下して系内のpHを3〜4として、系中に存在するアルカリ性物質を中和し、その後、0.01N水酸化カリウム水溶液を用いて電位差滴定を行なって、第1変曲点から第2変曲点までの滴定量をもとに、酸価を算出する。なお、算出される酸価は水性分散体(A)中の固形分当たりの酸価に換算し、換算後の酸価を本発明でいう酸価とする。なお、固形分濃度は、試料1.0〜1.5gを直径15cmのシャーレに精秤し、145℃で90分間加熱乾燥後の残分の質量を測定し、試料質量に対する百分率で表したものである。
【0012】
前記ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)を構成する有機ポリイソシアネ−ト(a−1)としては、ジイソシアネート及び3官能又はそれ以上の多官能イソシアネートが含まれ、例えば、炭素数(NCO基中の炭素を除く、以下同様)6〜20の芳香族ポリイソシアネート(a−1−1)、炭素数2〜18の脂肪族ポリイソシアネート(a−1−2)、炭素数6〜15の脂環式ポリイソシアネート(a−1−3)、炭素数8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネート(a−1−4)、及びこれらのポリイソシアネートの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾリドン基含有変性物など)(a−1−5)などが挙げられ、これらは単独で又は2種以上の混合物として用いることができる。
【0013】
前記芳香族ポリイソシアネート(a−1−1)としては、例えば1,3−及び/又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−及び/又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−及び/又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、4,4’−ジイソシアナートビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナートビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナートジフェニルメタン、粗製MDI、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート、並びにm−及びp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネートなどが挙げられる。
【0014】
前記脂肪族ポリイソシアネート(a−1−2)としては、例えばエチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート(2,6−ジイソシアナートメチルカプロエート)、ビス(2−イソシアナートエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナートエチル)カーボネート、及び2−イソシアナートエチル−2,6−ジイソシアナートヘキサノエートなどが挙げられる。
【0015】
前記脂環式ポリイソシアネート(a−1−3)としては、例えばイソホロンジイソシアネート(IPDI)、水添MDI、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、ビス(2−イソシアナートエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、並びに2,5−及び/又は2,6−ノルボルナンジイソシアネートなどが挙げられる。
【0016】
前記芳香脂肪族ポリイソシアネート(a−1−4)としては、例えばm−及び/又はp−キシリレンジイソシアネート、並びにα,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。
【0017】
また、ポリイソシアネートの変性物(a−1−5)としては、変性MDI(ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI、トリヒドロカルビルホスフェート変性MDI)、ウレタン変性TDI、ビューレット変性HDI、イソシアヌレート変性HDI、イソシアヌレート変性IPDIなど、前記(a−1−1)〜(a−1−4)のポリイソシアネートの変性物及びこれらの2種以上の混合物[例えば変性MDIとウレタン変性TDI(イソシアネート基含有プレポリマー)との併用]が含まれる。
【0018】
前記した有機ポリイソシアネートのうち好ましいものは、バックコーティングした面状ファスナーが変色しない点で、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、及び芳香脂肪族ポリソシアネートであり、さらに好ましいものは、処理した面状ファスナーの耐久性の点で脂環式ポリイソシアネートである。
【0019】
前記ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)を構成するカルボキシル基と活性水素を含有する化合物(a−2)としては、例えばカルボキシル基含有モノオール(乳酸、ヒドロキシ酪酸等)、カルボキシル基含有ジオール(2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロールヘプタン酸、2,2−ジメチロールオクタン酸、酒石酸等)、カルボキシル基含有モノアミン(グリシン、アラニン、バリン等)、カルボキシル基含有ジアミン(リジン、アルギニン等)などが挙げられる。これらのうちで好ましいものはカルボキシル基含有ジオールであり、さらに好ましいものは2,2−ジメチロールプロピオン酸及び2,2−ジメチロールブタン酸である。
該カルボキシル基と活性水素を含有する化合物(a−2)の使用量は、該化合物のカルボキシル基が導入されることによって、得られるポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)が3〜16mgKOH/gの酸価を有するような割合である。
【0020】
前記ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)を構成する高分子ポリカーボネートジオール(a−3)としては、通常の方法、すなわちジオール成分(エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,8−オクタンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール等の単独又は2種以上の混合物など)とエチレンカーボネートを反応させて脱エチレングリコール化する方法、あるいは上記ジオール成分とアリールカーボネート、例えばジフェニルカーボネートとのエステル交換による方法で得られるものなどが挙げられる。
【0021】
前記高分子ポリカーボネートジオール(a−3)の数平均分子量(以下、Mnと略記する)は、好ましくは500〜5,000、さらに好ましくは1,000〜3,000である。Mnが500以上であれば、処理した面状ファスナーの風合いが柔軟で好ましく、また、5,000以下であれば面状ファスナーの耐久性が充分である。ここで、Mnは、GPCを用いて、テトラヒドロフランを溶媒として、ポリスチレンを標準として測定されるものである。
該高分子ポリカーボネートジオール(a−3)の使用量は、(a−2)〜(a−6)成分の合計質量に基づいて通常30質量%以上、好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上である。30質量%以上であれば得られる面状ファスナーの耐久性が良好である。
【0022】
必要により用いられる活性水素含有多官能化合物(a−4)としては、400以上の水酸基当量(水酸基当りのMn)を有する高分子ポリオール(a−4−1)及び400未満の水酸基当量を有する低分子ポリオール(a−4−2)が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0023】
前記高分子ポリオール(a−4−1)としては、ポリエステルポリオール[ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリネオペンチルアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリブチレンヘキサメチレンアジペートジオール、ポリ(3−メチルペンチレンアジペート)ジオール、ポリエチレンアゼレートジオール、ポリネオペンチルテレフタレートジオール、ポリカプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオール、ポリカプロラクトントリオールなど]、ポリエーテルポリオール[ポリオキシエチレンポリオール、ポリオキシプロピレンポリオール、ポリオキシエチレン/プロピレンポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ビスフェノール類のエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド付加物]などが挙げられる。
高分子ポリオール(a−4−1)の使用量は、(a−2)〜(a−6)成分の合計質量に基づいて、通常50質量%以下、好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下である。
【0024】
前記低分子ポリオール(a−4−2)としては、(1)炭素数2〜15の多価アルコール類[2価アルコール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール等);3価アルコール(例えばグリセリン、トリメチロールプロパン等);これらの多価アルコールのアルキレンオキサイド(EO及び/又はPO)低モル付加物(水酸基当量400未満)など]、(2)炭素数2〜10のジアミン類(例えばエチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、トルエンジアミン、ピペラジン等);ヒドラジンもしくはその誘導体(二塩基酸ジヒドラジド、例えばアジピン酸ジヒドラジド等)、(3)炭素数2〜10のアミノアルコール類(例えばエタノールアミン、ジエタノールアミン、2−アミノ−2−メチルプロパノール、トリエタノールアミン等)などが挙げられる。
該低分子ポリオール(a−4−2)の使用量は、(a−2)〜(a−6)成分の合計質量に基づいて通常20質量%以下、好ましくは15質量%以下である。
【0025】
前記ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の構成成分として、さらに必要に応じて鎖伸長剤(a−5)、鎖停止剤(a−6)を用いることができる。
該鎖伸長剤(a−5)としては、前記低分子ポリオール(a−4−2)として例示した炭素数2〜10のジアミン類、炭素数2〜10のアミノアルコール類などが挙げられる。
鎖停止剤(a−6)としては、炭素数1〜8のモノアルコール類(メタノール、エタノール、イソプロパノール、セロソルブ類、カルビトール類等)、炭素数1〜10のモノアミン類(モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、モノオクチルアミンなどのモノもしくはジアルキルアミン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミンなどのモノもしくはジアルカノールアミン等)などが挙げられる。
該鎖伸長剤(a−5)及び鎖停止剤(a−6)の使用量は、有機ポリイソシアネート(a−1)のNCO基の1当量当り、通常、0.3当量以下、好ましくは0.1当量以下であり、また、鎖停止剤(a−6)の使用量は得られるポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)のDMF可溶分の重量平均分子量が100,000以上となる割合で用いることができる。
【0026】
カルボキシル基を中和する塩基性化合物(a−7)としては、アミン類[アンモニア、アルキルアミン(トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジプロピルアミン等)、アルカノールアミン(トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、アミノエチルプロパノール等)、脂環式アミン(モルホリン等)など]及びアルカリ金属(ナトリウム、カリウム、リチウムなど)が挙げられる。これらの中で好ましいものは、得られる面ファスナーの耐水性の面からアミン類であり、特に好ましいものはトリエチルアミンである。
【0027】
ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体を製造する方法としては、例えば、前記有機ポリイソシアネート(a−1)と、カルボキシル基と活性水素を含有する化合物(a−2)、高分子ポリカーボネートジオール(a−3)、及び必要により活性水素含有多官能化合物(a−4)、さらには必要により有機溶剤を仕込み、一段又は多段でウレタンプレポリマーを形成し、次いで該プレポリマーに塩基性化合物(a−7)を加えて親水化した後、あるいは親水化しながら、必要により鎖伸長剤(a−5)及び/又は鎖停止剤(a−6)を含む水性媒体と混合して水性分散体となし、NCO基が実質的に無くなるまで反応[水又は鎖伸長剤(a−5)による鎖伸長、及び必要により鎖停止剤(a−6)による鎖停止]し、必要により有機溶剤を留去することにより製造することができる。親水化はウレタンプレポリマー形成時又は水性分散体形成後に行なってもよい。鎖伸長剤(a−5)による鎖伸長及び必要により鎖停止剤(a−6)による鎖停止を行なう場合には、プレポリマーを水性媒体中に分散させた後に、鎖伸長剤(a−5)及び必要により鎖停止剤(a−6)を加えてプレポリマーと反応させるのが好ましい。
また、有機溶剤の存在下に有機ポリイソシアネート(a−1)とカルボキシル基と活性水素を含有する化合物(a−2)、高分子ポリカーボネートジオール(a−3)、及び必要により活性水素含有多官能化合物(a−4)を反応させてプレポリマー溶液を形成し、鎖伸長剤(a−5)及び必要により鎖停止剤(a−6)を反応させるか、あるいは有機溶剤の存在下に前記(a−1)成分と(a−2)成分、(a−3)成分及び必要により(a−4)成分、及び必要により鎖伸長剤(a−5)及び鎖停止剤(a−6)を一段で反応させることにより、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の有機溶剤溶液を形成し、水性媒体中に分散させ、必要により有機溶剤を留去することにより、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体を形成することもできる。この場合も、塩基性化合物(a−7)の添加による親水化は、水性分散体の形成前に行なってもよく、形成の段階で行なってもよく、或いは形成後に行なってもよい。
【0028】
前記ウレタンプレポリマーは、有機ポリイソシアネート(a−1)とカルボキシル基と活性水素を含有する化合物(a−2)、高分子ポリカーボネートジオール(a−3)、及び必要により活性水素含有多官能化合物(a−4)を、イソシアネート基/活性水素含有基(カルボキシル基を除く)の当量比が、通常1.01〜3、好ましくは1.1〜 1.6となる割合で、反応させることにより形成される。該プレポリマー形成の反応温度は、通常20℃〜150℃、好ましくは60℃〜110℃であり、反応時間は通常2〜10時間である。プレポリマーの形成は、NCO基に対し実質的に非反応性の有機溶剤の存在下又は非存在下で行なうことができる。得られるプレポリマーは、通常、0.5〜5%の遊離NCO基含量を有する。水性分散体は、得られたプレポリマーを、通常10℃〜60℃、好ましくは20℃〜40℃で、水性媒体[必要により鎖伸長剤(a−5)及び/又は鎖停止剤(a−6)を含有する、水又は水と親水性有機溶剤との混合物]と混合・分散して、反応させ、必要により有機溶剤を留去することにより形成することができる。
【0029】
上記の反応の際に用いる有機溶剤は、NCO基と実質的に非反応性のもの(例えば、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類、ケトン類、エステル類、エーテル類及びアミド類など)が挙げられる。
また、水性媒体に含有させる親水性溶剤としては、親水性(水混和性)のもの(例えば、ケトン類、エステル類、エーテル類、アミド類及びアルコール類など)が挙げられ、水と親水性溶剤との比は、通常100/0〜50/50、好ましくは100/0〜80/20、特に好ましくは100/0である。
【0030】
上記ウレタン化反応においては、反応を促進させるため、必要により通常のウレタン化反応に使用される触媒を使用してもよい。触媒としては、アミン触媒、例えばトリエチルアミン、N−エチルモルホリン、トリエチレンジアミン及び米国特許第4524104号明細書に記載のシクロアミジン類(1,8−ジアザ−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(サンアプロ社製、DBU)など);錫系触媒、例えばジブチル錫ジラウリレート、ジオクチル錫ジラウリレート及びオクチル酸錫;チタン系触媒、例えばテトラブチルチタネートが挙げられる。
【0031】
また、前記ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)は、乳化剤を用いて乳化剤乳化型のポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体とすることもできる。
乳化剤乳化型のポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体は、上記と同様にして、有機溶剤の存在下又は非存在下でプレポリマーを形成し、乳化剤を加えて、水性媒体と混合して水性分散体とし、反応[鎖伸長、及び必要により鎖停止]を行ない、必要により有機溶剤を留去することにより製造することができる。
乳化剤は、プレポリマー、水性媒体のいずれか一方に加えてもよく、或いは双方に加えてもよい。乳化剤がプレポリマーと反応性の場合には、水性媒体に加えるのが好ましい。乳化剤乳化型のポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)に占める乳化剤の質量比は、ウレタンプレポリマーの質量に基づいて、通常0.01〜10%、好ましくは0.01〜3%であるが、得られる面状ファスナーの耐久性の点からは添加しない方が好ましい。
【0032】
乳化剤としては、アニオン性、カチオン性、ノニオン性及び両性の界面活性剤、高分子型乳化分散剤、及び例えば米国特許第3929678号及び米国特許第4331447号明細書に記載のものなどが挙げられ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0033】
アニオン性界面活性剤としては、炭素数8〜24の炭化水素基を有するエーテルカルボン酸又はその塩、炭素数8〜24の炭化水素基を有するスルホン酸塩、炭素数8〜24の炭化水素基を1個もしくは2個有するスルホコハク酸塩、炭素数8〜24の炭化水素基を有するリン酸エステルもしくはエーテルリン酸エステル及びそれらの塩、炭素数8〜24の炭化水素基を有する脂肪酸塩及び炭素数8〜24の炭化水素基を有するアシル化アミノ酸塩等;ノニオン性界面活性剤としては、脂肪族アルコール(炭素数8〜24)のアルキレンオキシド(炭素数2〜8)付加物(重合度1〜100)、多価(2価〜10価又はそれ以上)アルコールの脂肪酸(炭素数8〜24)エステル、脂肪酸(炭素数8〜24)のアルカノールアミド、(ポリ)オキシアルキレン(炭素数2〜8、重合度1〜100)のアルキル(炭素数1〜22)フェニルエーテル、(ポリ)オキシアルキレン(炭素数2〜8、重合度1〜100)のアルキル(炭素数8〜24)アミン及びアルキル(炭素数8〜24)ジアルキル(炭素数1〜6)アミンオキシド等;カチオン性界面活性剤としては、第4級アンモニウム塩型、アミン塩型等;両性界面活性剤としては、ベタイン型両性界面活性剤、 アミノ酸型両性界面活性剤等が挙げられる。
【0034】
高分子型乳化分散剤としては、ポリビニルアルコール、デンプン及びその誘導体、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリアクリル酸ソーダ等のカルボキシル基含有(共)重合体でMn=1,000〜50,000のもの、及び米国特許第5906704号明細書に記載のウレタン結合もしくはエステル結合を有する高分子型分散剤など[例えばポリカプロラクトンポリオールとポリエーテルジオールをポリイソシアネートで連結させたもの]が使用できる。
【0035】
これらの乳化剤のうちで好ましいものは、ノニオン性界面活性剤及び高分子型乳化分散剤、特に上記公報に記載のウレタン結合もしくはエステル結合を有する高分子型乳化分散剤である。
【0036】
本発明のポリカーボネート型ウレタン樹脂の水性分散体(A)の重量平均粒子径は、通常0.01〜4μm、好ましくは0.01〜3μmである。
また、本発明のポリカーボネート型ウレタン樹脂の水性分散体(A)の固形分濃度は、好ましくは20〜70質量%、さらに好ましくは30〜50質量%である。
【0037】
前記ウレタンプレポリマー又はウレタンプレポリマーの溶剤溶液を水性媒体に乳化分散させる装置は特に限定されず、例えば下記の方式の乳化機が挙げられる:1)錨型撹拌方式、2)櫂型攪拌方式、3)ヘリカルリボン型攪拌方式、4)回転子−固定子式方式[例えば「エバラマイルダー」、荏原製作所製]、5)ラインミル方式[例えばラインフローミキサー]、6)静止管混合式[例えばスタティックミキサー]、7)振動式[例えば「VIBRO MIXER」、冷化工業社製]、8)超音波衝撃式[例えば超音波ホモジナイザー]、9)高圧衝撃式[例えばガウリンホモジナイザー、ガウリン社製]、10)膜乳化式[例えば膜乳化モジュール]、及び11)遠心薄膜接触式[例えばフィルミックス]。これらのうち、好ましいのは、上記1)〜4)、9)及び11)の方式である。
【0038】
本発明のバックコート剤を構成する他の成分であるエポキシ樹脂(B)としては、分子内に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂が含まれる。好ましくは、分子内にエポキシ基を3個以上、さらに好ましくは3〜8個、特に好ましくは3〜6個有するエポキシ樹脂である。エポキシ樹脂(B)のエポキシ当量(エポキシ基1個当たりの分子量)は、通常85〜400g/eqであり、好ましくは85〜300g/eqである。エポキシ当量が400g/eq以下であると、架橋構造がルーズにならず硬化物の耐水性、耐薬品性、耐摩耗性等の物性が良好であり、一方、エポキシ当量が85g/eq以上であると硬化物の耐水性、耐薬品性等が良好な架橋構造となる。
該エポキシ樹脂(B)の例としては、下記(b−1)〜(b−5)のものが挙げられる。
【0039】
(b−1)グリシジルエーテル型エポキシ樹脂
(i)2価フェノール類のジグリシジルエーテル
炭素数6〜30の2価フェノール類のジグリシジルエーテル、例えば、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールCジグリシジルエーテル、ビスフェノールAEジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、ハロゲン化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、カテキンジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ハイドロキノンジグリシジルエーテル、1,5−ジヒドロキシナフタレンジグリシジルエーテル、ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、オクタクロロ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、テトラメチルビフェニルジグリシジルエーテル、9,9’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フロオレンジグリシジルエーテル、ビスフェノールA2モルとエピクロロヒドリン3モルの反応から得られるジグリシジルエーテル等。
【0040】
(ii)3〜6価又はそれ以上の、多価フェノール類のポリグリシジルエーテル炭素数6〜50又はそれ以上で、3〜6価又はそれ以上の多価フェノール類のポリグリシジルエーテル、例えば、ピロガロールトリグリシジルエーテル、ジヒドロキシナフチルクレゾールトリグリシジルエーテル、トリス(ヒドロキシフェニル)メタントリグリシジルエーテル、ジナフチルトリオールトリグリシジルエーテル、テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタンテトラグリシジルエーテル、p−グリシジルフェニルジメチルトリールビスフェノールAグリシジルエーテル、トリスメチル−tert−ブチル−ブチルヒドロキシメタントリグリシジルエーテル、4,4’−オキシビス(1,4−フェニルエチル)テトラクレゾールグリシジルエーテル、4,4’−オキシビス(1,4−フェニルエチル)フェニルグリシジルエーテル、ビス(ジヒドロキシナフタレン)テトラグリシジルエーテル、フェノール又はクレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、リモネンフェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、フェノールとグリオキザール、グルタールアルデヒド、又はホルムアルデヒドの縮合反応によつて得られるポリフェノールのポリグリシジルエーテル、及びレゾルシンとアセトンの縮合反応によって得られるのポリフェノールのポリグリシジルエーテル等。
【0041】
(iii)脂肪族2価アルコールのジグリシジルエーテル
炭素数2〜60のジオールのジグリシジルエーテル、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、テトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAのアルキレンオキシド〔エチレンオキシド又はプロピレンオキシド(1〜20モル)〕付加物のジグリシジルエーテル等。
(iv)3〜6価又はそれ以上の脂肪族アルコールのポリグリシジルエーテル
炭素数3〜50又はそれ以上で、3〜6価又はそれ以上の多価アルコール類のグリシジルエーテル、例えば、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ソルビトールヘキサグリシジルエーテル、ポリ(n=2〜5)グリセロールポリグリシジルエーテル等。
【0042】
(b−2)グリシジルエステル型エポキシ樹脂
(i)炭素数6〜20又はそれ以上で、2〜6価又はそれ以上の芳香族ポリカルボン酸のグリシジルエステル
芳香族ポリカルボン酸、例えば、フタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、トリメリット酸トリグリシジルエステル等のフタル酸類のグリシジルエステル等。
(ii)炭素数6〜20又はそれ以上で、2〜6価又はそれ以上の脂肪族もしくは脂環式ポリカルボン酸のグリシジルエステル
脂肪族もしくは脂環式ポリカルボン酸のグリシジルエステル、例えば、上記フェノール系のグリシジルエステルの芳香核水添化物、ダイマー酸ジグリシジルエステル、ジグリシジルオキサレート、ジグリシジルマレート、ジグリシジルスクシネート、ジグリシジルグルタレート、ジグリシジルアジペート、ジグリシジルピメレート、グリシジル(メタ)アクリレートの(共)重合体(重合度は例えば2〜10)、トリカルバリル酸トリグリシジルエステル等。
【0043】
(b−3)グリシジルアミン型エポキシ樹脂
(i)炭素数6〜20又はそれ以上で、2〜10又はそれ以上の活性水素原子をもつ芳香族アミン類のグリシジルアミン
芳香族アミン類のグリシジルアミン、例えば、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジルトルイジン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルジアミノジフェニルスルホン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルジエチルジフェニルメタン、N,N,O−トリグリシジルアミノフェノール等。
(ii)炭素数6〜20又はそれ以上で、2〜10又はそれ以上の活性水素原子をもつ脂肪族アミン類のグリシジルアミン
脂肪族アミンのグリシジルアミン、例えば、N,N,N’,N’−テトラグリシジルキシリレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルヘキサメチレンジアミン等。
(iii)炭素数6〜20又はそれ以上で、2〜10又はそれ以上の活性水素原子をもつ脂環式アミン類のグリシジルアミン
脂環式アミンのグリシジルアミン、例えばN,N,N’,N’−テトラグリシジルキシリレンジアミンの水添化合物等。
(iv)炭素数6〜20又はそれ以上で、2〜10又はそれ以上の活性水素原子をもつ複素環式アミン類のグリシジルアミン
複素環式アミンのグリシジルアミン、例えば、トリスグリシジルメラミン等。
【0044】
(b−4)鎖状脂肪族エポキサイド
炭素数6〜50又はそれ以上で2〜6価又はそれ以上の鎖状脂肪族エポキサイド、例えばエポキシ当量85〜400g/eqのエポキシ化ポリブタジエン、エポキシ化大豆油等。
(b−5)脂環式エポキサイド
炭素数6〜50又はそれ以上で、エポキシ基の数2〜4又はそれ以上の脂環式エポキサイド、例えば、ビニルシクロヘキセンジオキシド、リモネンジオキシド、ジシクロペンタジエンジオキシド、ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル、エチレングリコールビスエポキシジシクロペンチルエーテル、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル−3’、4’−エポキシ−6’−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、及びビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)ブチルアミン、前記フェノール類のエポキシ化合物の核水添化物等。
なお、前記(b−1)〜(b−5)以外のものでも、活性水素と反応可能なグリシジル基をもつエポキシ樹脂であれば使用できる。また、これらのエポキシ樹脂は、2種以上併用できる。
これらエポキシ樹脂(B)のうち、好ましいのはグリシジルエーテル型(b−1)及びグリシジルエステル型(b−2)であり、特に好ましいのはグリシジルエーテル型(b−1)である。
【0045】
また、面状ファスナー用バックコート剤として、乾燥、架橋反応後の皮膜特性が優れ、得られる面状ファスナーの耐久性能が優れるという観点から、水溶性であるエポキシ樹脂(エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ソルビトールヘキサグリシジルエーテル、ポリ(n=2〜5)グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリシジルオキサレート、ジグリシジルマレート、ジグリシジルスクシネート、ジグリシジルグルタレートなど)が好ましい。ここで、水溶性のエポキシ樹脂(B)とは、25℃にて水90gにエポキシ樹脂10gを攪拌下混合し、水溶率が50%以上であるものをいう。
【0046】
本発明のバックコート剤において、エポキシ樹脂(B)が水溶性又は水分散性である場合には、そのままでポリカーボネート型ウレタン樹脂の水性分散体(A)と混合することができる。
一方、エポキシ樹脂(B)が非水溶性又は非水分散性の場合には、乳化剤を予めエポキシ樹脂に添加してから、もしくは添加しながら、攪拌下徐々に水を投入する方法;乳化剤を予めエポキシ樹脂に添加してから、もしくは添加しながら、ポリカーボネート型ウレタン樹脂の水性分散体(A)と混合する方法が挙げられる。この場合、乳化剤の一部又は全てを予めポリカーボネート型ウレタン樹脂の水性分散体に添加しておいてもよい。
使用できる乳化剤としては、前述の界面活性剤などが含まれ、好ましいものはノニオン性界面活性剤及び高分子型乳化分散剤、特に前記公報に記載のウレタン結合もしくはエステル結合を有する高分子型乳化分散剤である。
乳化剤の添加量は、エポキシ樹脂の質量に基づいて、好ましくは5〜50%、さらに好ましくは10〜30%である。
【0047】
本発明の面状ファスナー用バックコート剤において、エポキシ樹脂(B)はポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)中のカルボキシル基と反応させることにより、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)を網目状に架橋した樹脂となし、得られる面状ファスナーの耐久性能を向上させるために用いられるため、エポキシ樹脂(B)に含まれるエポキシ基とポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)に含まれるカルボキシル基の当量比が重要である。該エポキシ樹脂(B)の使用量は、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)に含まれるカルボキシル基/エポキシ樹脂(B)に含まれるエポキシ基の当量比が1/0.5〜1/4となるような割合で用いられ、好ましくは当量比が1/0.7〜3.5、さらに好ましくは1/0.8〜3となるような割合で用いられる。
ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体(A)とエポキシ樹脂(B)の混合方法は特に限定されず、例えばポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)を含む水性分散体液とエポキシ樹脂(B)又はエポキシ樹脂(B)の水溶液もしくは水分散液とを、通常の撹拌による混合や混合装置(ホモミキサー、ホモデイスパーなど)を用いて混合する方法が挙げられる。
【0048】
本発明の面状ファスナー用バックコート剤には、必要により、公知の増粘剤、消泡剤、湿潤剤、柔軟剤、及び本発明のポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)以外の各種樹脂の水性分散体[例えば、(a)成分以外のウレタン樹脂水性分散体、アクリル樹脂水性分散体、SBRラテックスなど]を併用することができる。
(a)成分以外のウレタン樹脂水性分散体としては、Mwが100,000未満のポリカーボネート型ウレタン樹脂、酸価が3mgKOH/g未満もしくは16mgKOH/gを超えるポリカーボネート型ウレタン樹脂、又はポリカーボネートジオールを構成成分としないウレタン樹脂が挙げられる。
(a)成分と、100,000未満のMwを有するポリカーボネート型ウレタン樹脂を併用する場合であって、(a)成分がMwが100,000以上のDMF可溶分を有する場合には合計したウレタン樹脂のDMF可溶分のMwは100,000以上であることが好ましい。
上記の(a)成分以外の水性分散体を併用する場合の比率は、固形分換算で(a)の質量に基づいて(a)成分以外の水性分散体が50質量%以下、特に30質量%以下であることが好ましい。また、公知の増粘剤、消泡剤、湿潤剤及び柔軟剤等を添加する場合は、1質量%以下、特に0.1〜0.5質量%であることが好ましい。
【0049】
さらに、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)中のカルボキシル基とエポキシ樹脂(B)中のエポキシ基との反応を促進するために、硬化促進剤(C)を配合することができる。硬化促進剤(C)としては、アミン触媒、例えばトリエチルアミン、エチルジメチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン及びトリエタノールアミン等の直鎖状アミン、N,N−ジメチルピペラジン、N−エチルモルホリン、トリエチレンジアミン(以下、TEAと略記する)及び米国特許第4524104号明細書に記載のシクロアミジン類(1,8−ジアザ−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(以下、DABUと略記する)など)等の脂環式アミン、ベンジルジメチルアミン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール及び2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の芳香族アミン、2−メチルイミダゾール、2−エチルー4−メチルイミダゾール及び2−ウンデシルイミダゾール等のイミダゾール類等が挙げられる。
これらの中でも、沸点が100℃を超えるアミン、例えばTEAやDABUが、バックコート剤の乾燥時に揮発せず、硬化促進効果に優れることから好ましい。
また、上記硬化促進剤(C)の添加量は、(A)の質量に基づいて5質量%以下、特に1質量%以下であることが好ましい。
【0050】
本発明の面状ファスナー用バックコート剤の固形分濃度は特に限定されないが、通常10〜50質量%、好ましくは15〜45質量%である。また、粘度(25℃)は通常10〜100,000mPa・sである。粘度は、B型(ブルックフィールド型)粘度計で12rpmにて測定できる。
【0051】
本発明で用いられる面状ファスナーとしては、フック類、ループ類及びそれらを植え付ける編織布がポリアミド繊維、ポリエステル繊維等の合成繊維で製造されたものが望ましい。
本発明のバックコート剤を面状ファスナーの裏面にバックコーティングする方法としては、例えばロールコーター等により塗布し、浸透させて塗工する方法等を好適に用いることができる。塗工後、乾燥させ、好ましくはさらに室温から80〜140℃位の温度で数日間硬化反応を進行させる。
【0052】
次に、図面を参照しながら本発明の面状ファスナーについて説明する。
図1及び図2は、織製された面状ファスナーへの本発明のバックコート剤の適用例を示しており、合成樹脂製のモノフィラメント又はマルチフィラメントを作製し、これを織成して作製した面状ファスナーを示している。
図1に示す雌面ファスナー1aにおいては、合成樹脂フィラメントからなるパイル糸が同様に合成樹脂フィラメントから平織りされた基材(基布)2aにパイル状に織り込まれてパイルループ(ループ状係合素子)3aが基材表面から突出するように形成されている。一方、図2に示す雄面ファスナー1bは、基材(基布)2b表面から突出するパイルループの一部を切断してフック状係合素子3bが形成されていること以外は上記雌面ファスナー1aと同様な構造を有する。そして、各々の基材2a,2bの裏面には、ループ状及びフック状の係合素子3a,3bの抜け止め及び保形性を付与するため、本発明のバックコート剤が塗工されてバックコート層4が形成されている。
【0053】
本発明のバックコート剤は、前記織製された面状ファスナーのみならず、編製された面状ファスナーにも適用できることは言うまでもない。また、前記図1及び図2に示されるように、基材の表面にループ状係合素子が形成された雌面ファスナーあるいはフック状係合素子が形成された雄面ファスナーだけでなく、ループ状係合素子とフック状係合素子が混在して形成された雌雄同一タイプの面状ファスナーにも適用することができる。
【0054】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものでないことは勿論である。なお、以下において「部」は質量部、「%」は質量%を表わす。
【0055】
製造例1
温度計、撹拌機、及びガス吹き込み管を備えたオートクレーブに、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(Mn=2,000)75部、ジメチロールプロピオン酸3部、IPDI 20部、アセトン40部を仕込み、容器の気相部を窒素置換してから密閉し、撹拌しながら温度80℃にてウレタン化を行なった後、40℃まで冷却し、アセトン60部、トリエチルアミン2.2部を加えて密閉し、充分均一にしてウレタンプレポリマー溶液を得た。
次いで、予め水135部を仕込んだ、温度計、撹拌機及び冷却管を備えた四口フラスコの中に、上記ウレタンプレポリマー溶液180部を高速撹拌下に投入し、分散を行なった。得られた水性分散体に、さらにエチレンジアミン2部を水18部に溶解した溶液10部を添加し、40℃にて12時間撹拌し、分子末端のイソシアネート基を鎖伸長反応させ、アセトンを減圧留去した後、アセトンと共に留去された水及びトリエチルアミンと同量の水及びトリエチルアミンをそれぞれ添加し、固形分濃度40%の(以下同様に記載)水性分散体(A−1)を得た。水性分散体(A−1)を構成するポリカーボネート型ウレタン樹脂の酸価は13mgKOH/gであり、水性分散体(A−1)はDMF可溶性ウレタン樹脂からなり、そのMwは300,000であった。
【0056】
製造例2
温度計、撹拌機、及びガス吹き込み管を備えたオートクレーブに、ポリ(ヘキサメチレン・テトラメチレン)カーボネートジオール(Mn=2,000)75部、ネオペンチルグリコール0.5部、ジメチロールプロピオン酸2部、水添MDI23部、アセトン40部を仕込み、容器の気相部を窒素置換してから密閉し、撹拌しながら温度80℃にてウレタン化を行なった後、40℃まで冷却し、アセトン60部、トリエチルアミン2.2部を加えて密閉し、充分均一にしてウレタンプレポリマー溶液を得た。
次いで、予め水135部を仕込んだ、温度計、撹拌機及び冷却管を備えた四口フラスコの中に、上記ウレタンプレポリマー溶液180部を高速撹拌下に投入し、分散を行なった。得られた水性分散体に、さらにイソホロンジアミン6部を水14部に溶解した溶液10部を添加し、40℃にて12時間撹拌し、分子末端のイソシアネート基を鎖伸長反応させ、アセトンを減圧留去した後、アセトンと共に留去された水及びトリエチルアミンと同量の水及びトリエチルアミンをそれぞれ添加し、固形分濃度40%の水性分散体(A−2)を得た。水性分散体(A−2)を構成するポリカーボネート型ウレタン樹脂の酸価は8mgKOH/gであり、水性分散体(A−2)はDMF可溶性ウレタン樹脂からなり、そのMwは150,000であった。
【0057】
比較製造例1
製造例1のポリヘキサメチレンカーボネートジオールに代えて、ポリテトラメチレングリコール(Mn=2,000)を使用した以外は、製造例1と同様にして比較の水性分散体(X−1)を得た。水性分散体(X−1)を構成するウレタン樹脂の酸価は13mgKOH/gであり、水性分散体(X−1)はDMF可溶性ウレタン樹脂からなり、そのMwは250,000であった。
【0058】
比較製造例2
製造例2のイソホロンジアミンの使用量を6部から14部に代えて使用した以外は、製造例2と同様にして比較の水性分散体(X−2)を得た。水性分散体(X−2)を構成するウレタン樹脂の酸価は8mgKOH/gであり、水性分散体(X−2)はDMF可溶性ウレタン樹脂からなり、そのMwは15,000であった。
【0059】
実施例1〜5
製造例1又は2で得たウレタン樹脂の水性分散体(A−1)又は(A−2)を用いて、表1に記載の各材料を配合し、面状ファスナー用バックコート剤(F−1)〜(F−5)を得た。
【表1】
【0060】
比較例1〜5
比較製造例1又は2で得たウレタン樹脂の水性分散体(X−1)又は(X−2)を用いて、表2に記載の各材料を配合し、面状ファスナー用比較バックコート剤(Y−1)〜(Y−5)を得た。
【表2】
【0061】
試験布作成例
前記実施例1〜5及び比較例1〜5で得られた各バックコート剤を用い、ロールコーター方式により、ナイロン6で形成されたフック状係合素子を有する面状ファスナー及びループ状係合素子を有する面状ファスナーに、それぞれドライ後の塗工量として40g/m2塗工し、試験布を作製し、以下の性能試験に供した。
【0062】
性能試験:
▲1▼毛羽立ち耐久性
前記試験布を用い、フック状係合素子及びループ状係合素子の着脱を5000回繰り返した後、ループ状係合素子に発生する毛羽の乱れを観察し、下記基準で評価した。
◎:大変優れている
○:優れている
△:やや劣る
×:劣る
××:大変劣る
【0063】
▲2▼耐薬品性(沸水、溶剤、アルカリ、酸、漂白剤)
前記試験布を、それぞれアルカリ水溶液(28%アンモニア水溶液)、漂白剤(ハイター原液)、酸(塩酸)、溶剤(トルエン)に1〜3時間、沸水に30分間浸漬後、湿潤状態でループ状係合素子の引抜き強度を測定し、未処理時の強度に対する低下率を、下記基準で評価した。
◎:大変優れている
○:優れている
△:やや劣る
×:劣る
××:大変劣る
【0064】
▲3▼耐洗濯性、耐ドライクリーニング性
前記試験布を用い、中性又はアルカリ洗剤を用いた連続10回の洗濯、及び塩素系溶剤又は石油系溶剤を使用した連続10回のドライクリーニングを行なった。乾燥後にループ状係合素子1束の引抜き強度を測定し、下記基準で評価した。
◎:大変優れている
○:優れている
△:やや劣る
×:劣る
××:大変劣る
【0065】
▲4▼引裂き強度
前記試験布に1cmの裂け目を入れ、引裂いた時の強度を、下記基準で評価した。
◎:大変優れている
○:優れている
△:やや劣る
×:劣る
××:大変劣る
【0066】
▲5▼柔軟性
前記試験布でループを作り、一定距離まで圧縮した時の強度を、下記基準で評価した。
◎:大変優れている
○:優れている
△:やや劣る
×:劣る
××:大変劣る
【0067】
▲6▼染色堅牢度
JIS規格に則って、耐光(JIS L 0842)、洗濯(JIS L 0844)、乾熱(JIS L 0879)、摩擦(JIS L 0849)の各堅牢度試験を行なった。
【0068】
前記性能試験の結果を下記表3及び表4に示す。なお、耐光堅牢度などにおける級数は数字が大きい程優れていることを示す。
【表3】
【0069】
【表4】
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の面状ファスナー用バックコート剤は、安全衛生的にも問題が少ない高分子量、低酸価のポリカーボネート型ウレタン樹脂の水性分散体を主剤として用いているため、耐アルカリ性、耐酸性等の耐薬品性に優れると共に、柔軟性や引裂き強度等にも優れた硬化物が得られ、その結果、面状ファスナー用の長期耐久性に優れたバックコート剤として最適のものである。
したがって、このような効果を奏する本発明のバックコート剤によりバックコーティングした面状ファスナーは、毛羽立ち耐久性や、耐アルカリ性・耐酸性などの耐薬品性、耐洗濯性、さらに耐ドライクリーニング性、柔軟性、引裂き強度等において優れており、幅広い用途に有用であると共に、製造上も、作業環境の悪化や大気汚染を生ずることもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る雌面ファスナーの一形態を示す部分断面側面図である。
【図2】本発明に係る雄面ファスナーの一形態を示す部分断面側面図である。
【符号の説明】
1a 雌面ファスナー
1b 雄面ファスナー
2a,2b 基材(基布)
3a ループ状係合素子
3b フック状係合素子
4 バックコート層
【発明の属する技術分野】
本発明は、面状ファスナー用バックコート剤及びそれを面状ファスナー用基材裏面にバックコーティングしてなる面状ファスナーに関する。さらに詳しくは、耐久性などの性能に優れ、安全衛生的にも問題が少ない水性分散体を用いた面状ファスナー用バックコート剤、バックコート剤用のウレタン樹脂水性分散体及び面状ファスナーに関する。
【0002】
【従来の技術】
面状ファスナーは、表面に多数のフック(鉤、マッシュルームタイプ)状又はループ(輪)状の係合素子をシート状基材に植え付けたもので、シート状基材の製法により、編み製品、織り製品(フック又はループ有り)に分類することができる。
この一対の織編成面状ファスナーのフック状係合素子とループ状係合素子を対として面全体を重ね合わせることにより着脱自在に係合させることができるので、面状ファスナーは衣服、車両内装、産業資材、靴、鞄等の広範囲の分野において簡便な着脱自在締結具として広く使用されている。しかしながら、着脱を繰り返し行なうにつれ、特にループ状係合素子を形成した面状ファスナーにおいては、ループ状係合素子を構成しているマルチフィラメントの切れや抜けによる毛羽立ちが発生する。
【0003】
このため、面状ファスナーの係合素子(特にループ状係合素子)をシート状基材へしっかりと固着し、毛羽立ちを防止したり、製品形態を安定なものにするため、裏面よりバックコート剤を塗工して製造されている。
これに用いられるバックコート剤としては、従来、溶剤型のものが主として用いられているが、有機溶剤の使用により大気汚染、作業環境悪化等の問題がある。そのため、最近では水性分散体型のバックコート剤が提案されており、例えば、特開昭62−112504号公報、特開昭62−112507号公報にはポリウレタン樹脂の水性分散体を主剤として用いる方法が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水性分散体型のバックコート剤は、親水性を有することから必然的に溶剤型のものに比べて面状ファスナーの耐久性能において劣り、特に耐アルカリ性等の耐薬品性や、耐洗濯性が悪いという問題があった。
したがって、本発明の目的は、耐アルカリ性等の耐薬品性や他の諸特性に優れ、安全衛生的にも問題が少ない水性分散体を用いた面状ファスナー用バックコート剤、及びバックコート剤用ウレタン樹脂水性分散体を提供することにある。
さらに本発明の目的は、水性分散体型のバックコート剤を用いてもなお耐洗濯性、耐ドライクリーニング性等の長期耐久性に優れた面状ファスナーを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第一の側面によれば、重量平均分子量100,000以上のジメチルホルムアミド可溶性ウレタン樹脂及び/又はジメチルホルムアミド不溶性ウレタン樹脂からなり、かつ酸価が3〜16mgKOH/gであるカルボキシル基含有ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体(A)、並びにエポキシ当量が85〜400g/eqのエポキシ樹脂(B)を含有することを特徴とする面状ファスナー用バックコート剤が提供される。
本発明の第二の側面によれば、重量平均分子量100,000以上のジメチルホルムアミド可溶性ウレタン樹脂及び/又はジメチルホルムアミド不溶性ウレタン樹脂からなり、かつ酸価が3〜16mgKOH/gであるカルボキシル基含有ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体(A)からなる面状ファスナー用バックコート剤用の主剤が提供される。
さらに本発明の第三の側面によれば、面状ファスナー用基材の裏面に、前記バックコート剤を塗布し、加熱硬化してなる面状ファスナーが提供される。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、耐久性に優れ、安全衛生的にも問題が少ない面状ファスナー用バックコート剤及び面状ファスナーについて鋭意検討した結果、ポリウレタン水性分散体とエポキシ樹脂の2液硬化型のバックコート剤において、ポリウレタン水性分散体として、重量平均分子量100,000以上のジメチルホルムアミド可溶性ウレタン樹脂及び/又はジメチルホルムアミド不溶性ウレタン樹脂からなり、かつ酸価が3〜16mgKOH/gであるカルボキシル基含有ポリカーボネート型ウレタン樹脂の水性分散体を用いた場合、その硬化物は耐アルカリ性、耐酸性等の耐薬品性に優れており、これを面状ファスナー用基材の裏面にバックコーティングして得られる面状ファスナーは、激しい着脱の繰り返しによっても毛羽立ちが殆どなく、耐洗濯性、耐ドライクリーニング性等の長期耐久性に優れることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【0007】
すなわち、本発明は、エポキシ樹脂硬化系の2液硬化型バックコート剤において、主剤として、ジメチルホルムアミド可溶性ウレタン樹脂の重量平均分子量が100,000以上と大きく、かつ、酸価が3〜16mgKOH/gと低いポリカーボネート型ウレタン樹脂の水性分散体を用いたことを特徴としており、それによって耐アルカリ性、耐酸性等の耐薬品性に優れると共に、柔軟性や引裂き強度等にも優れた硬化物が得られ、その結果、面状ファスナー用の耐洗濯性、耐ドライクリーニング性等の長期耐久性に優れたバックコート剤として最適のものとなる。
以下、本発明の面状ファスナー用バックコート剤の構成について詳しく説明する。
【0008】
本発明におけるカルボキシル基含有ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)は、有機ポリイソシアネート(a−1)、カルボキシル基と活性水素を含有する化合物(a−2)、高分子ポリカーボネートジオール(a−3)、及び必要により用いられる活性水素含有多官能化合物(a−4)、鎖伸長剤(a−5)、鎖停止剤(a−6)、カルボキシル基を中和する塩基性化合物(a−7)とから構成される。
【0009】
ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)には、ジメチルホルムアミド(以下、DMFと略記する)可溶性ウレタン樹脂(u1)、DMF不溶性ウレタン樹脂(u2)、又は(u1)と(u2)の両方を含有するものが含まれる。
本発明におけるDMF可溶性ウレタン樹脂(u1)とは、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)をDMFに0.0125質量%添加して、常温で1時間攪拌した後、0.3μmの孔径のフィルター(フロロポアーメンブランフィルターNP−030:住友電工株式会社製)で加圧濾過して得られた濾液に含まれるウレタン樹脂である。また、DMF不溶性ウレタン樹脂(u2)は、上記方法で得られる濾過残渣のウレタン樹脂である。
【0010】
本発明におけるポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)のDMF可溶性ウレタン樹脂の重量平均分子量(以下、Mwと略記する)は、通常100,000以上、下限は好ましくは120,000、さらに好ましくは150,000であり、上限は好ましくは2,000,000、さらに好ましくは1,500,000、特に好ましくは500,000である。
DMF可溶性ウレタン樹脂のMwが100,000未満の場合、得られる面状ファスナーの耐久性が不良となる。
なお、Mwは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)で、DMF可溶性ウレタン樹脂の0.0125質量%DMF溶液を試料として、溶媒としてDMFを使用し、分子量標準としてポリスチレンを用いて測定できる。
【0011】
本発明に用いるポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の酸価は、通常3〜16mgKOH/gであり、酸価の下限は好ましくは5mgKOH/g、さらに好ましくは7mgKOH/gであり、酸価の上限は好ましくは14mgKOH/g、さらに好ましくは12mgKOH/gである。酸価が3mgKOH/g未満の場合、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)中に存在する親水基量が少ないため安定な水性分散体ができず、一方、16gKOH/gを超えると、得られる面状ファスナーの耐水性が著しく低下する。
なお、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の酸価は、以下のように測定されるものである。
すなわち、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体(A)を1.0g〜1.5gとり、ジメチルホルムアミド100mlで溶解または膨潤させ、0.5Nの塩酸水溶液を滴下して系内のpHを3〜4として、系中に存在するアルカリ性物質を中和し、その後、0.01N水酸化カリウム水溶液を用いて電位差滴定を行なって、第1変曲点から第2変曲点までの滴定量をもとに、酸価を算出する。なお、算出される酸価は水性分散体(A)中の固形分当たりの酸価に換算し、換算後の酸価を本発明でいう酸価とする。なお、固形分濃度は、試料1.0〜1.5gを直径15cmのシャーレに精秤し、145℃で90分間加熱乾燥後の残分の質量を測定し、試料質量に対する百分率で表したものである。
【0012】
前記ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)を構成する有機ポリイソシアネ−ト(a−1)としては、ジイソシアネート及び3官能又はそれ以上の多官能イソシアネートが含まれ、例えば、炭素数(NCO基中の炭素を除く、以下同様)6〜20の芳香族ポリイソシアネート(a−1−1)、炭素数2〜18の脂肪族ポリイソシアネート(a−1−2)、炭素数6〜15の脂環式ポリイソシアネート(a−1−3)、炭素数8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネート(a−1−4)、及びこれらのポリイソシアネートの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾリドン基含有変性物など)(a−1−5)などが挙げられ、これらは単独で又は2種以上の混合物として用いることができる。
【0013】
前記芳香族ポリイソシアネート(a−1−1)としては、例えば1,3−及び/又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−及び/又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−及び/又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、4,4’−ジイソシアナートビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナートビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナートジフェニルメタン、粗製MDI、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート、並びにm−及びp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネートなどが挙げられる。
【0014】
前記脂肪族ポリイソシアネート(a−1−2)としては、例えばエチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート(2,6−ジイソシアナートメチルカプロエート)、ビス(2−イソシアナートエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナートエチル)カーボネート、及び2−イソシアナートエチル−2,6−ジイソシアナートヘキサノエートなどが挙げられる。
【0015】
前記脂環式ポリイソシアネート(a−1−3)としては、例えばイソホロンジイソシアネート(IPDI)、水添MDI、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、ビス(2−イソシアナートエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、並びに2,5−及び/又は2,6−ノルボルナンジイソシアネートなどが挙げられる。
【0016】
前記芳香脂肪族ポリイソシアネート(a−1−4)としては、例えばm−及び/又はp−キシリレンジイソシアネート、並びにα,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。
【0017】
また、ポリイソシアネートの変性物(a−1−5)としては、変性MDI(ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI、トリヒドロカルビルホスフェート変性MDI)、ウレタン変性TDI、ビューレット変性HDI、イソシアヌレート変性HDI、イソシアヌレート変性IPDIなど、前記(a−1−1)〜(a−1−4)のポリイソシアネートの変性物及びこれらの2種以上の混合物[例えば変性MDIとウレタン変性TDI(イソシアネート基含有プレポリマー)との併用]が含まれる。
【0018】
前記した有機ポリイソシアネートのうち好ましいものは、バックコーティングした面状ファスナーが変色しない点で、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、及び芳香脂肪族ポリソシアネートであり、さらに好ましいものは、処理した面状ファスナーの耐久性の点で脂環式ポリイソシアネートである。
【0019】
前記ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)を構成するカルボキシル基と活性水素を含有する化合物(a−2)としては、例えばカルボキシル基含有モノオール(乳酸、ヒドロキシ酪酸等)、カルボキシル基含有ジオール(2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロールヘプタン酸、2,2−ジメチロールオクタン酸、酒石酸等)、カルボキシル基含有モノアミン(グリシン、アラニン、バリン等)、カルボキシル基含有ジアミン(リジン、アルギニン等)などが挙げられる。これらのうちで好ましいものはカルボキシル基含有ジオールであり、さらに好ましいものは2,2−ジメチロールプロピオン酸及び2,2−ジメチロールブタン酸である。
該カルボキシル基と活性水素を含有する化合物(a−2)の使用量は、該化合物のカルボキシル基が導入されることによって、得られるポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)が3〜16mgKOH/gの酸価を有するような割合である。
【0020】
前記ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)を構成する高分子ポリカーボネートジオール(a−3)としては、通常の方法、すなわちジオール成分(エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,8−オクタンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール等の単独又は2種以上の混合物など)とエチレンカーボネートを反応させて脱エチレングリコール化する方法、あるいは上記ジオール成分とアリールカーボネート、例えばジフェニルカーボネートとのエステル交換による方法で得られるものなどが挙げられる。
【0021】
前記高分子ポリカーボネートジオール(a−3)の数平均分子量(以下、Mnと略記する)は、好ましくは500〜5,000、さらに好ましくは1,000〜3,000である。Mnが500以上であれば、処理した面状ファスナーの風合いが柔軟で好ましく、また、5,000以下であれば面状ファスナーの耐久性が充分である。ここで、Mnは、GPCを用いて、テトラヒドロフランを溶媒として、ポリスチレンを標準として測定されるものである。
該高分子ポリカーボネートジオール(a−3)の使用量は、(a−2)〜(a−6)成分の合計質量に基づいて通常30質量%以上、好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上である。30質量%以上であれば得られる面状ファスナーの耐久性が良好である。
【0022】
必要により用いられる活性水素含有多官能化合物(a−4)としては、400以上の水酸基当量(水酸基当りのMn)を有する高分子ポリオール(a−4−1)及び400未満の水酸基当量を有する低分子ポリオール(a−4−2)が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0023】
前記高分子ポリオール(a−4−1)としては、ポリエステルポリオール[ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリネオペンチルアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリブチレンヘキサメチレンアジペートジオール、ポリ(3−メチルペンチレンアジペート)ジオール、ポリエチレンアゼレートジオール、ポリネオペンチルテレフタレートジオール、ポリカプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオール、ポリカプロラクトントリオールなど]、ポリエーテルポリオール[ポリオキシエチレンポリオール、ポリオキシプロピレンポリオール、ポリオキシエチレン/プロピレンポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ビスフェノール類のエチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド付加物]などが挙げられる。
高分子ポリオール(a−4−1)の使用量は、(a−2)〜(a−6)成分の合計質量に基づいて、通常50質量%以下、好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下である。
【0024】
前記低分子ポリオール(a−4−2)としては、(1)炭素数2〜15の多価アルコール類[2価アルコール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール等);3価アルコール(例えばグリセリン、トリメチロールプロパン等);これらの多価アルコールのアルキレンオキサイド(EO及び/又はPO)低モル付加物(水酸基当量400未満)など]、(2)炭素数2〜10のジアミン類(例えばエチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、トルエンジアミン、ピペラジン等);ヒドラジンもしくはその誘導体(二塩基酸ジヒドラジド、例えばアジピン酸ジヒドラジド等)、(3)炭素数2〜10のアミノアルコール類(例えばエタノールアミン、ジエタノールアミン、2−アミノ−2−メチルプロパノール、トリエタノールアミン等)などが挙げられる。
該低分子ポリオール(a−4−2)の使用量は、(a−2)〜(a−6)成分の合計質量に基づいて通常20質量%以下、好ましくは15質量%以下である。
【0025】
前記ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の構成成分として、さらに必要に応じて鎖伸長剤(a−5)、鎖停止剤(a−6)を用いることができる。
該鎖伸長剤(a−5)としては、前記低分子ポリオール(a−4−2)として例示した炭素数2〜10のジアミン類、炭素数2〜10のアミノアルコール類などが挙げられる。
鎖停止剤(a−6)としては、炭素数1〜8のモノアルコール類(メタノール、エタノール、イソプロパノール、セロソルブ類、カルビトール類等)、炭素数1〜10のモノアミン類(モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、モノオクチルアミンなどのモノもしくはジアルキルアミン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミンなどのモノもしくはジアルカノールアミン等)などが挙げられる。
該鎖伸長剤(a−5)及び鎖停止剤(a−6)の使用量は、有機ポリイソシアネート(a−1)のNCO基の1当量当り、通常、0.3当量以下、好ましくは0.1当量以下であり、また、鎖停止剤(a−6)の使用量は得られるポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)のDMF可溶分の重量平均分子量が100,000以上となる割合で用いることができる。
【0026】
カルボキシル基を中和する塩基性化合物(a−7)としては、アミン類[アンモニア、アルキルアミン(トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジプロピルアミン等)、アルカノールアミン(トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、アミノエチルプロパノール等)、脂環式アミン(モルホリン等)など]及びアルカリ金属(ナトリウム、カリウム、リチウムなど)が挙げられる。これらの中で好ましいものは、得られる面ファスナーの耐水性の面からアミン類であり、特に好ましいものはトリエチルアミンである。
【0027】
ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体を製造する方法としては、例えば、前記有機ポリイソシアネート(a−1)と、カルボキシル基と活性水素を含有する化合物(a−2)、高分子ポリカーボネートジオール(a−3)、及び必要により活性水素含有多官能化合物(a−4)、さらには必要により有機溶剤を仕込み、一段又は多段でウレタンプレポリマーを形成し、次いで該プレポリマーに塩基性化合物(a−7)を加えて親水化した後、あるいは親水化しながら、必要により鎖伸長剤(a−5)及び/又は鎖停止剤(a−6)を含む水性媒体と混合して水性分散体となし、NCO基が実質的に無くなるまで反応[水又は鎖伸長剤(a−5)による鎖伸長、及び必要により鎖停止剤(a−6)による鎖停止]し、必要により有機溶剤を留去することにより製造することができる。親水化はウレタンプレポリマー形成時又は水性分散体形成後に行なってもよい。鎖伸長剤(a−5)による鎖伸長及び必要により鎖停止剤(a−6)による鎖停止を行なう場合には、プレポリマーを水性媒体中に分散させた後に、鎖伸長剤(a−5)及び必要により鎖停止剤(a−6)を加えてプレポリマーと反応させるのが好ましい。
また、有機溶剤の存在下に有機ポリイソシアネート(a−1)とカルボキシル基と活性水素を含有する化合物(a−2)、高分子ポリカーボネートジオール(a−3)、及び必要により活性水素含有多官能化合物(a−4)を反応させてプレポリマー溶液を形成し、鎖伸長剤(a−5)及び必要により鎖停止剤(a−6)を反応させるか、あるいは有機溶剤の存在下に前記(a−1)成分と(a−2)成分、(a−3)成分及び必要により(a−4)成分、及び必要により鎖伸長剤(a−5)及び鎖停止剤(a−6)を一段で反応させることにより、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の有機溶剤溶液を形成し、水性媒体中に分散させ、必要により有機溶剤を留去することにより、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体を形成することもできる。この場合も、塩基性化合物(a−7)の添加による親水化は、水性分散体の形成前に行なってもよく、形成の段階で行なってもよく、或いは形成後に行なってもよい。
【0028】
前記ウレタンプレポリマーは、有機ポリイソシアネート(a−1)とカルボキシル基と活性水素を含有する化合物(a−2)、高分子ポリカーボネートジオール(a−3)、及び必要により活性水素含有多官能化合物(a−4)を、イソシアネート基/活性水素含有基(カルボキシル基を除く)の当量比が、通常1.01〜3、好ましくは1.1〜 1.6となる割合で、反応させることにより形成される。該プレポリマー形成の反応温度は、通常20℃〜150℃、好ましくは60℃〜110℃であり、反応時間は通常2〜10時間である。プレポリマーの形成は、NCO基に対し実質的に非反応性の有機溶剤の存在下又は非存在下で行なうことができる。得られるプレポリマーは、通常、0.5〜5%の遊離NCO基含量を有する。水性分散体は、得られたプレポリマーを、通常10℃〜60℃、好ましくは20℃〜40℃で、水性媒体[必要により鎖伸長剤(a−5)及び/又は鎖停止剤(a−6)を含有する、水又は水と親水性有機溶剤との混合物]と混合・分散して、反応させ、必要により有機溶剤を留去することにより形成することができる。
【0029】
上記の反応の際に用いる有機溶剤は、NCO基と実質的に非反応性のもの(例えば、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類、ケトン類、エステル類、エーテル類及びアミド類など)が挙げられる。
また、水性媒体に含有させる親水性溶剤としては、親水性(水混和性)のもの(例えば、ケトン類、エステル類、エーテル類、アミド類及びアルコール類など)が挙げられ、水と親水性溶剤との比は、通常100/0〜50/50、好ましくは100/0〜80/20、特に好ましくは100/0である。
【0030】
上記ウレタン化反応においては、反応を促進させるため、必要により通常のウレタン化反応に使用される触媒を使用してもよい。触媒としては、アミン触媒、例えばトリエチルアミン、N−エチルモルホリン、トリエチレンジアミン及び米国特許第4524104号明細書に記載のシクロアミジン類(1,8−ジアザ−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(サンアプロ社製、DBU)など);錫系触媒、例えばジブチル錫ジラウリレート、ジオクチル錫ジラウリレート及びオクチル酸錫;チタン系触媒、例えばテトラブチルチタネートが挙げられる。
【0031】
また、前記ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)は、乳化剤を用いて乳化剤乳化型のポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体とすることもできる。
乳化剤乳化型のポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体は、上記と同様にして、有機溶剤の存在下又は非存在下でプレポリマーを形成し、乳化剤を加えて、水性媒体と混合して水性分散体とし、反応[鎖伸長、及び必要により鎖停止]を行ない、必要により有機溶剤を留去することにより製造することができる。
乳化剤は、プレポリマー、水性媒体のいずれか一方に加えてもよく、或いは双方に加えてもよい。乳化剤がプレポリマーと反応性の場合には、水性媒体に加えるのが好ましい。乳化剤乳化型のポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)に占める乳化剤の質量比は、ウレタンプレポリマーの質量に基づいて、通常0.01〜10%、好ましくは0.01〜3%であるが、得られる面状ファスナーの耐久性の点からは添加しない方が好ましい。
【0032】
乳化剤としては、アニオン性、カチオン性、ノニオン性及び両性の界面活性剤、高分子型乳化分散剤、及び例えば米国特許第3929678号及び米国特許第4331447号明細書に記載のものなどが挙げられ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0033】
アニオン性界面活性剤としては、炭素数8〜24の炭化水素基を有するエーテルカルボン酸又はその塩、炭素数8〜24の炭化水素基を有するスルホン酸塩、炭素数8〜24の炭化水素基を1個もしくは2個有するスルホコハク酸塩、炭素数8〜24の炭化水素基を有するリン酸エステルもしくはエーテルリン酸エステル及びそれらの塩、炭素数8〜24の炭化水素基を有する脂肪酸塩及び炭素数8〜24の炭化水素基を有するアシル化アミノ酸塩等;ノニオン性界面活性剤としては、脂肪族アルコール(炭素数8〜24)のアルキレンオキシド(炭素数2〜8)付加物(重合度1〜100)、多価(2価〜10価又はそれ以上)アルコールの脂肪酸(炭素数8〜24)エステル、脂肪酸(炭素数8〜24)のアルカノールアミド、(ポリ)オキシアルキレン(炭素数2〜8、重合度1〜100)のアルキル(炭素数1〜22)フェニルエーテル、(ポリ)オキシアルキレン(炭素数2〜8、重合度1〜100)のアルキル(炭素数8〜24)アミン及びアルキル(炭素数8〜24)ジアルキル(炭素数1〜6)アミンオキシド等;カチオン性界面活性剤としては、第4級アンモニウム塩型、アミン塩型等;両性界面活性剤としては、ベタイン型両性界面活性剤、 アミノ酸型両性界面活性剤等が挙げられる。
【0034】
高分子型乳化分散剤としては、ポリビニルアルコール、デンプン及びその誘導体、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリアクリル酸ソーダ等のカルボキシル基含有(共)重合体でMn=1,000〜50,000のもの、及び米国特許第5906704号明細書に記載のウレタン結合もしくはエステル結合を有する高分子型分散剤など[例えばポリカプロラクトンポリオールとポリエーテルジオールをポリイソシアネートで連結させたもの]が使用できる。
【0035】
これらの乳化剤のうちで好ましいものは、ノニオン性界面活性剤及び高分子型乳化分散剤、特に上記公報に記載のウレタン結合もしくはエステル結合を有する高分子型乳化分散剤である。
【0036】
本発明のポリカーボネート型ウレタン樹脂の水性分散体(A)の重量平均粒子径は、通常0.01〜4μm、好ましくは0.01〜3μmである。
また、本発明のポリカーボネート型ウレタン樹脂の水性分散体(A)の固形分濃度は、好ましくは20〜70質量%、さらに好ましくは30〜50質量%である。
【0037】
前記ウレタンプレポリマー又はウレタンプレポリマーの溶剤溶液を水性媒体に乳化分散させる装置は特に限定されず、例えば下記の方式の乳化機が挙げられる:1)錨型撹拌方式、2)櫂型攪拌方式、3)ヘリカルリボン型攪拌方式、4)回転子−固定子式方式[例えば「エバラマイルダー」、荏原製作所製]、5)ラインミル方式[例えばラインフローミキサー]、6)静止管混合式[例えばスタティックミキサー]、7)振動式[例えば「VIBRO MIXER」、冷化工業社製]、8)超音波衝撃式[例えば超音波ホモジナイザー]、9)高圧衝撃式[例えばガウリンホモジナイザー、ガウリン社製]、10)膜乳化式[例えば膜乳化モジュール]、及び11)遠心薄膜接触式[例えばフィルミックス]。これらのうち、好ましいのは、上記1)〜4)、9)及び11)の方式である。
【0038】
本発明のバックコート剤を構成する他の成分であるエポキシ樹脂(B)としては、分子内に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂が含まれる。好ましくは、分子内にエポキシ基を3個以上、さらに好ましくは3〜8個、特に好ましくは3〜6個有するエポキシ樹脂である。エポキシ樹脂(B)のエポキシ当量(エポキシ基1個当たりの分子量)は、通常85〜400g/eqであり、好ましくは85〜300g/eqである。エポキシ当量が400g/eq以下であると、架橋構造がルーズにならず硬化物の耐水性、耐薬品性、耐摩耗性等の物性が良好であり、一方、エポキシ当量が85g/eq以上であると硬化物の耐水性、耐薬品性等が良好な架橋構造となる。
該エポキシ樹脂(B)の例としては、下記(b−1)〜(b−5)のものが挙げられる。
【0039】
(b−1)グリシジルエーテル型エポキシ樹脂
(i)2価フェノール類のジグリシジルエーテル
炭素数6〜30の2価フェノール類のジグリシジルエーテル、例えば、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールCジグリシジルエーテル、ビスフェノールAEジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、ハロゲン化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、カテキンジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ハイドロキノンジグリシジルエーテル、1,5−ジヒドロキシナフタレンジグリシジルエーテル、ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、オクタクロロ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、テトラメチルビフェニルジグリシジルエーテル、9,9’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フロオレンジグリシジルエーテル、ビスフェノールA2モルとエピクロロヒドリン3モルの反応から得られるジグリシジルエーテル等。
【0040】
(ii)3〜6価又はそれ以上の、多価フェノール類のポリグリシジルエーテル炭素数6〜50又はそれ以上で、3〜6価又はそれ以上の多価フェノール類のポリグリシジルエーテル、例えば、ピロガロールトリグリシジルエーテル、ジヒドロキシナフチルクレゾールトリグリシジルエーテル、トリス(ヒドロキシフェニル)メタントリグリシジルエーテル、ジナフチルトリオールトリグリシジルエーテル、テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタンテトラグリシジルエーテル、p−グリシジルフェニルジメチルトリールビスフェノールAグリシジルエーテル、トリスメチル−tert−ブチル−ブチルヒドロキシメタントリグリシジルエーテル、4,4’−オキシビス(1,4−フェニルエチル)テトラクレゾールグリシジルエーテル、4,4’−オキシビス(1,4−フェニルエチル)フェニルグリシジルエーテル、ビス(ジヒドロキシナフタレン)テトラグリシジルエーテル、フェノール又はクレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、リモネンフェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、フェノールとグリオキザール、グルタールアルデヒド、又はホルムアルデヒドの縮合反応によつて得られるポリフェノールのポリグリシジルエーテル、及びレゾルシンとアセトンの縮合反応によって得られるのポリフェノールのポリグリシジルエーテル等。
【0041】
(iii)脂肪族2価アルコールのジグリシジルエーテル
炭素数2〜60のジオールのジグリシジルエーテル、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、テトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAのアルキレンオキシド〔エチレンオキシド又はプロピレンオキシド(1〜20モル)〕付加物のジグリシジルエーテル等。
(iv)3〜6価又はそれ以上の脂肪族アルコールのポリグリシジルエーテル
炭素数3〜50又はそれ以上で、3〜6価又はそれ以上の多価アルコール類のグリシジルエーテル、例えば、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ソルビトールヘキサグリシジルエーテル、ポリ(n=2〜5)グリセロールポリグリシジルエーテル等。
【0042】
(b−2)グリシジルエステル型エポキシ樹脂
(i)炭素数6〜20又はそれ以上で、2〜6価又はそれ以上の芳香族ポリカルボン酸のグリシジルエステル
芳香族ポリカルボン酸、例えば、フタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、トリメリット酸トリグリシジルエステル等のフタル酸類のグリシジルエステル等。
(ii)炭素数6〜20又はそれ以上で、2〜6価又はそれ以上の脂肪族もしくは脂環式ポリカルボン酸のグリシジルエステル
脂肪族もしくは脂環式ポリカルボン酸のグリシジルエステル、例えば、上記フェノール系のグリシジルエステルの芳香核水添化物、ダイマー酸ジグリシジルエステル、ジグリシジルオキサレート、ジグリシジルマレート、ジグリシジルスクシネート、ジグリシジルグルタレート、ジグリシジルアジペート、ジグリシジルピメレート、グリシジル(メタ)アクリレートの(共)重合体(重合度は例えば2〜10)、トリカルバリル酸トリグリシジルエステル等。
【0043】
(b−3)グリシジルアミン型エポキシ樹脂
(i)炭素数6〜20又はそれ以上で、2〜10又はそれ以上の活性水素原子をもつ芳香族アミン類のグリシジルアミン
芳香族アミン類のグリシジルアミン、例えば、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジルトルイジン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルジアミノジフェニルスルホン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルジエチルジフェニルメタン、N,N,O−トリグリシジルアミノフェノール等。
(ii)炭素数6〜20又はそれ以上で、2〜10又はそれ以上の活性水素原子をもつ脂肪族アミン類のグリシジルアミン
脂肪族アミンのグリシジルアミン、例えば、N,N,N’,N’−テトラグリシジルキシリレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルヘキサメチレンジアミン等。
(iii)炭素数6〜20又はそれ以上で、2〜10又はそれ以上の活性水素原子をもつ脂環式アミン類のグリシジルアミン
脂環式アミンのグリシジルアミン、例えばN,N,N’,N’−テトラグリシジルキシリレンジアミンの水添化合物等。
(iv)炭素数6〜20又はそれ以上で、2〜10又はそれ以上の活性水素原子をもつ複素環式アミン類のグリシジルアミン
複素環式アミンのグリシジルアミン、例えば、トリスグリシジルメラミン等。
【0044】
(b−4)鎖状脂肪族エポキサイド
炭素数6〜50又はそれ以上で2〜6価又はそれ以上の鎖状脂肪族エポキサイド、例えばエポキシ当量85〜400g/eqのエポキシ化ポリブタジエン、エポキシ化大豆油等。
(b−5)脂環式エポキサイド
炭素数6〜50又はそれ以上で、エポキシ基の数2〜4又はそれ以上の脂環式エポキサイド、例えば、ビニルシクロヘキセンジオキシド、リモネンジオキシド、ジシクロペンタジエンジオキシド、ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル、エチレングリコールビスエポキシジシクロペンチルエーテル、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル−3’、4’−エポキシ−6’−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、及びビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)ブチルアミン、前記フェノール類のエポキシ化合物の核水添化物等。
なお、前記(b−1)〜(b−5)以外のものでも、活性水素と反応可能なグリシジル基をもつエポキシ樹脂であれば使用できる。また、これらのエポキシ樹脂は、2種以上併用できる。
これらエポキシ樹脂(B)のうち、好ましいのはグリシジルエーテル型(b−1)及びグリシジルエステル型(b−2)であり、特に好ましいのはグリシジルエーテル型(b−1)である。
【0045】
また、面状ファスナー用バックコート剤として、乾燥、架橋反応後の皮膜特性が優れ、得られる面状ファスナーの耐久性能が優れるという観点から、水溶性であるエポキシ樹脂(エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ソルビトールヘキサグリシジルエーテル、ポリ(n=2〜5)グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリシジルオキサレート、ジグリシジルマレート、ジグリシジルスクシネート、ジグリシジルグルタレートなど)が好ましい。ここで、水溶性のエポキシ樹脂(B)とは、25℃にて水90gにエポキシ樹脂10gを攪拌下混合し、水溶率が50%以上であるものをいう。
【0046】
本発明のバックコート剤において、エポキシ樹脂(B)が水溶性又は水分散性である場合には、そのままでポリカーボネート型ウレタン樹脂の水性分散体(A)と混合することができる。
一方、エポキシ樹脂(B)が非水溶性又は非水分散性の場合には、乳化剤を予めエポキシ樹脂に添加してから、もしくは添加しながら、攪拌下徐々に水を投入する方法;乳化剤を予めエポキシ樹脂に添加してから、もしくは添加しながら、ポリカーボネート型ウレタン樹脂の水性分散体(A)と混合する方法が挙げられる。この場合、乳化剤の一部又は全てを予めポリカーボネート型ウレタン樹脂の水性分散体に添加しておいてもよい。
使用できる乳化剤としては、前述の界面活性剤などが含まれ、好ましいものはノニオン性界面活性剤及び高分子型乳化分散剤、特に前記公報に記載のウレタン結合もしくはエステル結合を有する高分子型乳化分散剤である。
乳化剤の添加量は、エポキシ樹脂の質量に基づいて、好ましくは5〜50%、さらに好ましくは10〜30%である。
【0047】
本発明の面状ファスナー用バックコート剤において、エポキシ樹脂(B)はポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)中のカルボキシル基と反応させることにより、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)を網目状に架橋した樹脂となし、得られる面状ファスナーの耐久性能を向上させるために用いられるため、エポキシ樹脂(B)に含まれるエポキシ基とポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)に含まれるカルボキシル基の当量比が重要である。該エポキシ樹脂(B)の使用量は、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)に含まれるカルボキシル基/エポキシ樹脂(B)に含まれるエポキシ基の当量比が1/0.5〜1/4となるような割合で用いられ、好ましくは当量比が1/0.7〜3.5、さらに好ましくは1/0.8〜3となるような割合で用いられる。
ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体(A)とエポキシ樹脂(B)の混合方法は特に限定されず、例えばポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)を含む水性分散体液とエポキシ樹脂(B)又はエポキシ樹脂(B)の水溶液もしくは水分散液とを、通常の撹拌による混合や混合装置(ホモミキサー、ホモデイスパーなど)を用いて混合する方法が挙げられる。
【0048】
本発明の面状ファスナー用バックコート剤には、必要により、公知の増粘剤、消泡剤、湿潤剤、柔軟剤、及び本発明のポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)以外の各種樹脂の水性分散体[例えば、(a)成分以外のウレタン樹脂水性分散体、アクリル樹脂水性分散体、SBRラテックスなど]を併用することができる。
(a)成分以外のウレタン樹脂水性分散体としては、Mwが100,000未満のポリカーボネート型ウレタン樹脂、酸価が3mgKOH/g未満もしくは16mgKOH/gを超えるポリカーボネート型ウレタン樹脂、又はポリカーボネートジオールを構成成分としないウレタン樹脂が挙げられる。
(a)成分と、100,000未満のMwを有するポリカーボネート型ウレタン樹脂を併用する場合であって、(a)成分がMwが100,000以上のDMF可溶分を有する場合には合計したウレタン樹脂のDMF可溶分のMwは100,000以上であることが好ましい。
上記の(a)成分以外の水性分散体を併用する場合の比率は、固形分換算で(a)の質量に基づいて(a)成分以外の水性分散体が50質量%以下、特に30質量%以下であることが好ましい。また、公知の増粘剤、消泡剤、湿潤剤及び柔軟剤等を添加する場合は、1質量%以下、特に0.1〜0.5質量%であることが好ましい。
【0049】
さらに、ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)中のカルボキシル基とエポキシ樹脂(B)中のエポキシ基との反応を促進するために、硬化促進剤(C)を配合することができる。硬化促進剤(C)としては、アミン触媒、例えばトリエチルアミン、エチルジメチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン及びトリエタノールアミン等の直鎖状アミン、N,N−ジメチルピペラジン、N−エチルモルホリン、トリエチレンジアミン(以下、TEAと略記する)及び米国特許第4524104号明細書に記載のシクロアミジン類(1,8−ジアザ−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(以下、DABUと略記する)など)等の脂環式アミン、ベンジルジメチルアミン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール及び2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の芳香族アミン、2−メチルイミダゾール、2−エチルー4−メチルイミダゾール及び2−ウンデシルイミダゾール等のイミダゾール類等が挙げられる。
これらの中でも、沸点が100℃を超えるアミン、例えばTEAやDABUが、バックコート剤の乾燥時に揮発せず、硬化促進効果に優れることから好ましい。
また、上記硬化促進剤(C)の添加量は、(A)の質量に基づいて5質量%以下、特に1質量%以下であることが好ましい。
【0050】
本発明の面状ファスナー用バックコート剤の固形分濃度は特に限定されないが、通常10〜50質量%、好ましくは15〜45質量%である。また、粘度(25℃)は通常10〜100,000mPa・sである。粘度は、B型(ブルックフィールド型)粘度計で12rpmにて測定できる。
【0051】
本発明で用いられる面状ファスナーとしては、フック類、ループ類及びそれらを植え付ける編織布がポリアミド繊維、ポリエステル繊維等の合成繊維で製造されたものが望ましい。
本発明のバックコート剤を面状ファスナーの裏面にバックコーティングする方法としては、例えばロールコーター等により塗布し、浸透させて塗工する方法等を好適に用いることができる。塗工後、乾燥させ、好ましくはさらに室温から80〜140℃位の温度で数日間硬化反応を進行させる。
【0052】
次に、図面を参照しながら本発明の面状ファスナーについて説明する。
図1及び図2は、織製された面状ファスナーへの本発明のバックコート剤の適用例を示しており、合成樹脂製のモノフィラメント又はマルチフィラメントを作製し、これを織成して作製した面状ファスナーを示している。
図1に示す雌面ファスナー1aにおいては、合成樹脂フィラメントからなるパイル糸が同様に合成樹脂フィラメントから平織りされた基材(基布)2aにパイル状に織り込まれてパイルループ(ループ状係合素子)3aが基材表面から突出するように形成されている。一方、図2に示す雄面ファスナー1bは、基材(基布)2b表面から突出するパイルループの一部を切断してフック状係合素子3bが形成されていること以外は上記雌面ファスナー1aと同様な構造を有する。そして、各々の基材2a,2bの裏面には、ループ状及びフック状の係合素子3a,3bの抜け止め及び保形性を付与するため、本発明のバックコート剤が塗工されてバックコート層4が形成されている。
【0053】
本発明のバックコート剤は、前記織製された面状ファスナーのみならず、編製された面状ファスナーにも適用できることは言うまでもない。また、前記図1及び図2に示されるように、基材の表面にループ状係合素子が形成された雌面ファスナーあるいはフック状係合素子が形成された雄面ファスナーだけでなく、ループ状係合素子とフック状係合素子が混在して形成された雌雄同一タイプの面状ファスナーにも適用することができる。
【0054】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものでないことは勿論である。なお、以下において「部」は質量部、「%」は質量%を表わす。
【0055】
製造例1
温度計、撹拌機、及びガス吹き込み管を備えたオートクレーブに、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール(Mn=2,000)75部、ジメチロールプロピオン酸3部、IPDI 20部、アセトン40部を仕込み、容器の気相部を窒素置換してから密閉し、撹拌しながら温度80℃にてウレタン化を行なった後、40℃まで冷却し、アセトン60部、トリエチルアミン2.2部を加えて密閉し、充分均一にしてウレタンプレポリマー溶液を得た。
次いで、予め水135部を仕込んだ、温度計、撹拌機及び冷却管を備えた四口フラスコの中に、上記ウレタンプレポリマー溶液180部を高速撹拌下に投入し、分散を行なった。得られた水性分散体に、さらにエチレンジアミン2部を水18部に溶解した溶液10部を添加し、40℃にて12時間撹拌し、分子末端のイソシアネート基を鎖伸長反応させ、アセトンを減圧留去した後、アセトンと共に留去された水及びトリエチルアミンと同量の水及びトリエチルアミンをそれぞれ添加し、固形分濃度40%の(以下同様に記載)水性分散体(A−1)を得た。水性分散体(A−1)を構成するポリカーボネート型ウレタン樹脂の酸価は13mgKOH/gであり、水性分散体(A−1)はDMF可溶性ウレタン樹脂からなり、そのMwは300,000であった。
【0056】
製造例2
温度計、撹拌機、及びガス吹き込み管を備えたオートクレーブに、ポリ(ヘキサメチレン・テトラメチレン)カーボネートジオール(Mn=2,000)75部、ネオペンチルグリコール0.5部、ジメチロールプロピオン酸2部、水添MDI23部、アセトン40部を仕込み、容器の気相部を窒素置換してから密閉し、撹拌しながら温度80℃にてウレタン化を行なった後、40℃まで冷却し、アセトン60部、トリエチルアミン2.2部を加えて密閉し、充分均一にしてウレタンプレポリマー溶液を得た。
次いで、予め水135部を仕込んだ、温度計、撹拌機及び冷却管を備えた四口フラスコの中に、上記ウレタンプレポリマー溶液180部を高速撹拌下に投入し、分散を行なった。得られた水性分散体に、さらにイソホロンジアミン6部を水14部に溶解した溶液10部を添加し、40℃にて12時間撹拌し、分子末端のイソシアネート基を鎖伸長反応させ、アセトンを減圧留去した後、アセトンと共に留去された水及びトリエチルアミンと同量の水及びトリエチルアミンをそれぞれ添加し、固形分濃度40%の水性分散体(A−2)を得た。水性分散体(A−2)を構成するポリカーボネート型ウレタン樹脂の酸価は8mgKOH/gであり、水性分散体(A−2)はDMF可溶性ウレタン樹脂からなり、そのMwは150,000であった。
【0057】
比較製造例1
製造例1のポリヘキサメチレンカーボネートジオールに代えて、ポリテトラメチレングリコール(Mn=2,000)を使用した以外は、製造例1と同様にして比較の水性分散体(X−1)を得た。水性分散体(X−1)を構成するウレタン樹脂の酸価は13mgKOH/gであり、水性分散体(X−1)はDMF可溶性ウレタン樹脂からなり、そのMwは250,000であった。
【0058】
比較製造例2
製造例2のイソホロンジアミンの使用量を6部から14部に代えて使用した以外は、製造例2と同様にして比較の水性分散体(X−2)を得た。水性分散体(X−2)を構成するウレタン樹脂の酸価は8mgKOH/gであり、水性分散体(X−2)はDMF可溶性ウレタン樹脂からなり、そのMwは15,000であった。
【0059】
実施例1〜5
製造例1又は2で得たウレタン樹脂の水性分散体(A−1)又は(A−2)を用いて、表1に記載の各材料を配合し、面状ファスナー用バックコート剤(F−1)〜(F−5)を得た。
【表1】
【0060】
比較例1〜5
比較製造例1又は2で得たウレタン樹脂の水性分散体(X−1)又は(X−2)を用いて、表2に記載の各材料を配合し、面状ファスナー用比較バックコート剤(Y−1)〜(Y−5)を得た。
【表2】
【0061】
試験布作成例
前記実施例1〜5及び比較例1〜5で得られた各バックコート剤を用い、ロールコーター方式により、ナイロン6で形成されたフック状係合素子を有する面状ファスナー及びループ状係合素子を有する面状ファスナーに、それぞれドライ後の塗工量として40g/m2塗工し、試験布を作製し、以下の性能試験に供した。
【0062】
性能試験:
▲1▼毛羽立ち耐久性
前記試験布を用い、フック状係合素子及びループ状係合素子の着脱を5000回繰り返した後、ループ状係合素子に発生する毛羽の乱れを観察し、下記基準で評価した。
◎:大変優れている
○:優れている
△:やや劣る
×:劣る
××:大変劣る
【0063】
▲2▼耐薬品性(沸水、溶剤、アルカリ、酸、漂白剤)
前記試験布を、それぞれアルカリ水溶液(28%アンモニア水溶液)、漂白剤(ハイター原液)、酸(塩酸)、溶剤(トルエン)に1〜3時間、沸水に30分間浸漬後、湿潤状態でループ状係合素子の引抜き強度を測定し、未処理時の強度に対する低下率を、下記基準で評価した。
◎:大変優れている
○:優れている
△:やや劣る
×:劣る
××:大変劣る
【0064】
▲3▼耐洗濯性、耐ドライクリーニング性
前記試験布を用い、中性又はアルカリ洗剤を用いた連続10回の洗濯、及び塩素系溶剤又は石油系溶剤を使用した連続10回のドライクリーニングを行なった。乾燥後にループ状係合素子1束の引抜き強度を測定し、下記基準で評価した。
◎:大変優れている
○:優れている
△:やや劣る
×:劣る
××:大変劣る
【0065】
▲4▼引裂き強度
前記試験布に1cmの裂け目を入れ、引裂いた時の強度を、下記基準で評価した。
◎:大変優れている
○:優れている
△:やや劣る
×:劣る
××:大変劣る
【0066】
▲5▼柔軟性
前記試験布でループを作り、一定距離まで圧縮した時の強度を、下記基準で評価した。
◎:大変優れている
○:優れている
△:やや劣る
×:劣る
××:大変劣る
【0067】
▲6▼染色堅牢度
JIS規格に則って、耐光(JIS L 0842)、洗濯(JIS L 0844)、乾熱(JIS L 0879)、摩擦(JIS L 0849)の各堅牢度試験を行なった。
【0068】
前記性能試験の結果を下記表3及び表4に示す。なお、耐光堅牢度などにおける級数は数字が大きい程優れていることを示す。
【表3】
【0069】
【表4】
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の面状ファスナー用バックコート剤は、安全衛生的にも問題が少ない高分子量、低酸価のポリカーボネート型ウレタン樹脂の水性分散体を主剤として用いているため、耐アルカリ性、耐酸性等の耐薬品性に優れると共に、柔軟性や引裂き強度等にも優れた硬化物が得られ、その結果、面状ファスナー用の長期耐久性に優れたバックコート剤として最適のものである。
したがって、このような効果を奏する本発明のバックコート剤によりバックコーティングした面状ファスナーは、毛羽立ち耐久性や、耐アルカリ性・耐酸性などの耐薬品性、耐洗濯性、さらに耐ドライクリーニング性、柔軟性、引裂き強度等において優れており、幅広い用途に有用であると共に、製造上も、作業環境の悪化や大気汚染を生ずることもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る雌面ファスナーの一形態を示す部分断面側面図である。
【図2】本発明に係る雄面ファスナーの一形態を示す部分断面側面図である。
【符号の説明】
1a 雌面ファスナー
1b 雄面ファスナー
2a,2b 基材(基布)
3a ループ状係合素子
3b フック状係合素子
4 バックコート層
Claims (9)
- 重量平均分子量100,000以上のジメチルホルムアミド可溶性ウレタン樹脂及び/又はジメチルホルムアミド不溶性ウレタン樹脂からなり、かつ酸価が3〜16mgKOH/gであるカルボキシル基含有ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体(A)、並びにエポキシ当量が85〜400g/eqのエポキシ樹脂(B)を含有することを特徴とする面状ファスナー用バックコート剤。
- ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)が、数平均分子量500〜5,000の高分子ポリカーボネートジオール、カルボキシル基と活性水素を含有する化合物及び有機ポリイソシアネートから構成されてなるウレタン樹脂である請求項1に記載のバックコート剤。
- エポキシ樹脂(B)が3〜8官能のエポキシ樹脂である請求項1又は2に記載のバックコート剤。
- エポキシ樹脂(B)が水溶性エポキシ樹脂である請求項1〜3のいずれか一項に記載のバックコート剤。
- ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)に含まれるカルボキシル基/エポキシ樹脂(B)に含まれるエポキシ基の当量比が1/0.5〜1/4である請求項1〜4のいずれか一項に記載のバックコート剤。
- さらに硬化促進剤(C)を含有する請求項1〜5のいずれか一項に記載のバックコート剤。
- 硬化促進剤(C)が100℃を超える沸点を有するアミンである請求項6に記載のバックコート剤。
- 重量平均分子量100,000以上のジメチルホルムアミド可溶性ウレタン樹脂及び/又はジメチルホルムアミド不溶性ウレタン樹脂からなり、かつ酸価が3〜16mgKOH/gであるカルボキシル基含有ポリカーボネート型ウレタン樹脂(a)の水性分散体(A)からなる面状ファスナー用バックコート剤用の主剤。
- 面状ファスナー用基材の裏面に、請求項1〜7のいずれか一項に記載のバックコート剤を塗布し、加熱硬化してなる面状ファスナー。
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