JP2002030576A

JP2002030576A - 透湿防水素材

Info

Publication number: JP2002030576A
Application number: JP2000217300A
Authority: JP
Inventors: Keiji Takeda; 恵司竹田; Jiro Amano; 慈朗天野
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-07-18
Filing date: 2000-07-18
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】素材全体の吸放湿性と被膜の吸放湿性のバラン
スを適正化し、常に衣服外への放湿性を高めることで、
より優れた透湿性能を有するとともに、防水性能をも具
備した透湿防水素材とその製造方法提供すること。【解決手段】繊維構造物の一面に、少なくとも１層の連
続した吸放湿層を設けてなる素材において、該吸放湿層
単独の３０℃９０％ＲＨでの吸湿率と２０℃６５％ＲＨ
での吸湿率との差が６以上１５以下であり、該素材の３
０℃９０％ＲＨでの吸湿率と２０℃６５％ＲＨでの吸湿
率との差が１以上６以下であり、吸水時の線膨潤率が１
０％以上２５％以下であることを特徴とする透湿性防水
素材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透湿防水素材に関
する。さらに詳しくは、高い吸放湿性を持たせることに
より優れた透湿性能を有するとともに、防水性能をも具
備した透湿防水素材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、透湿性防水素材の快適性をより向
上させるため、透湿性の向上が種々検討されている。

【０００３】多孔層を利用したものにおいては、孔径、
空隙率の制御による透湿性向上、また、無孔層を利用し
たものについては、ポリマー相分離、親水性セグメント
の導入により透湿性の向上が行われている。

【０００４】また近年では、親水性無孔膜に着目した素
材が多く検討されおり、Ｂ−１法による評価を中心に、
液体汗と直接接した場合の高透湿性、低結露性をとなえ
た素材が多い。

【０００５】しかしながら、無孔膜の親水化による透湿
性向上では高親水化による耐水性低下、膜強度低下など
がみられ、膜単独での透湿性は高いものの、素材とした
場合、要求される十分な性能が得られず、いまだ総合的
に設計がなされていないのが現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した現
状を鑑み、素材全体の吸放湿性と被膜の吸放湿性のバラ
ンスに着目し、常に衣服外への放湿性を高めることで、
より優れた透湿性能を有するとともに、防水性能をも具
備した透湿防水素材を提供することを目的とするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の透湿防水素材
は、前記した課題を解決するため、次の構成を有する。

【０００８】すなわち、繊維構造物の一面に、少なくと
も１層の吸放湿層を設けてなる素材において、該吸放湿
層単独の３０℃９０％ＲＨでの吸湿率と２０℃６５％Ｒ
Ｈでの吸湿率との差が６以上１５以下であり、該素材の
３０℃９０％ＲＨでの吸湿率と２０℃６５％ＲＨでの吸
湿率との差が１以上６以下であるとともに、素材の吸湿
率より吸放湿層単独の吸湿率が大きいことを特徴とする
透湿防水素材である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。

【００１０】本発明の透湿防水素材は、繊維構造物の一
面に、少なくとも１層の吸放湿層を設けてなるものであ
る。

【００１１】繊維構造物の一面に少なくとも１層の吸放
湿層が設けられているとは、繊維構造物上に水分を高度
に吸収し、また吸収した水分を放湿し得る樹脂層が繊維
構造物に接着していることをいう。

【００１２】ここでいう接着とは、該被膜自身が直接繊
維構造物に接着、あるいは、接着剤を介して接着されて
いることである。

【００１３】また、吸放湿層は、繊維構造物上に連続し
て設けられていることが好ましい。

【００１４】吸放湿層に利用される樹脂層は、ポリウレ
タン系、ポリエステル系、ポリアミド系、シリコーン系
ポリマーなどを主成分とする樹脂単独、あるいはこれら
の混合物により構成されるものが風合い、ストレッチ性
の観点から好適に利用できる。

【００１５】なかでも吸放湿性を高度に発現するために
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールな
どの親水性ポリオールを含有するポリウレタン樹脂が好
ましく利用でき、親水性ポリオールの含有率が１０％重
量以上５０重量％以下のものが好ましい。

【００１６】特に、膜強度の点から、主鎖に脂肪族カー
ボネート系からなるジオールを導入したポリウレタンが
好ましい。また、親水性ポリオールは主鎖よりも側鎖に
主体に含有する構成のものが好ましい。

【００１７】本発明で、素材の３０℃９０％ＲＨでの吸
湿率と２０℃６５％ＲＨでの吸湿率との差が２以上６以
下である。

【００１８】３０℃９０％ＲＨとは、温度３０℃、相対
湿度９０％の雰囲気を意味する。

【００１９】また、吸湿率とは、その雰囲気中に一定時
間放置した場合の吸湿量から算出した割合である。

【００２０】本発明において、吸放湿層単独の３０℃９
０％ＲＨでの吸湿率と２０℃６５％ＲＨでの吸湿率との
差が６以上１５以下であること、素材の３０℃９０％Ｒ
Ｈでの吸湿率と２０℃６５％ＲＨでの吸湿率との差が１
以上６以下であることが重要である。

【００２１】また、素材の吸湿率より吸放湿層の吸湿率
が大きいことが重要である。

【００２２】このように、吸放湿層単独の吸放湿性が素
材の吸放湿性より高く設定することにより、素材全体で
の水分移動はつねに吸放湿層側から繊維構造物側、すな
わち衣服内から衣服外へとドライビングフォースが働く
こととなり、より快適な素材設計ができるのである。

【００２３】本発明の素材においては、高透湿性発現と
快適性付与の観点から、上記のとおり、吸放湿層単独の
３０℃９０％ＲＨでの吸湿率と２０℃６５％ＲＨでの吸
湿率との差が６以上１５以下であることが好ましいが、
３０℃９０％ＲＨでの吸湿率と２０℃６５％ＲＨでの吸
湿率での差を取っているのはより実着用を想定した場合
の快適性に相関させるためである。

【００２４】また、吸放湿層の吸湿率差の範囲は、親水
化による膜物性の低下抑制、素材自身の吸湿による重量
増抑制といった観点から、６以上であることが好まし
く、耐水性発現、親水化による膜物性の低下抑制といっ
た観点から、１５以下であることが好ましい。

【００２５】素材の吸湿率差の範囲は、素材全体での水
分移動を吸放湿層側から繊維構造物側にする観点から、
１以上６以下であることが好ましく、吸放湿層単独の吸
湿率差の３分の１以下であることが好ましい。

【００２６】また、本発明の吸放湿層単独の吸水時の線
膨潤率は１０％以上２５％以下であることが好ましい。

【００２７】吸水時の膨潤性が大きいことにより、繊維
構造物と接着され、吸放湿層自身の膨潤が抑制される状
態になった場合においても高い吸湿放湿性が発現できる
のである。

【００２８】吸放湿層単独の線膨潤率は高透湿性発現と
快適性付与の観点から、１０％以上であることが好まし
く、耐水性発現、親水化による膜物性の低下抑制といっ
た観点から２５％以下であることが好ましい。

【００２９】また、本発明は繊維構造物に積層された多
孔層上に少なくとも１層の吸放湿層を設けてなる構成で
もよい。

【００３０】繊維構造物に多孔層が積層された素材と
は、繊維構造物の上に多孔性樹脂層が接着されているこ
とをいう。

【００３１】ここでいう、多孔性樹脂層とは、樹脂を貧
溶媒に浸漬し、湿式凝固せしめた多孔層、融着微粒子フ
ィルムの延伸により形成される多孔性フィルムなどが挙
げられる。なかでも、多孔層は湿式凝固せしめたポリウ
レタン樹脂からなるものが好適である。

【００３２】次に、本発明の積層素材の製造方法につい
て説明する。

【００３３】本発明の素材は吸放湿性樹脂溶液を繊維構
造物に塗工し、熱処理、被膜化させることによって製造
される。

【００３４】吸放湿性樹脂溶液とは吸放湿層を形成しう
る樹脂が有機溶媒、水などに溶解、乳化されたものであ
る。

【００３５】繊維構造物に塗工するとは、一般的にはナ
イフオーバーロールコーティング、ダイレクトロールコ
ーティング、リバースロールコーティング、グラビアコ
ーティングなどのコーティング処方などを利用し、所望
の膜厚となるよう塗工することをいう。

【００３６】熱処理、被膜化させるとは樹脂を溶解、乳
化させている有機溶媒、水などを５０℃〜１５０℃で、
０．５分〜１０分間の条件で乾燥させ、被膜化すること
である。なかでも、吸放湿性層は連続層とするためには
ナイフコーティング方式が好適に利用できる。

【００３７】被膜化の際、接着性、耐溶剤性、膜強度を
向上させるため、ポリイソシアネート化合物、ポリエポ
キシ化合物などの架橋剤を適宜併用してもよい。

【００３８】樹脂層を着色する場合においては、樹脂層
に無機系、有機系顔料などを、表面タッチをかえる場合
においては二酸化珪素系粒子などを公知の方法により適
宜添加することも可能である。

【００３９】また、本素材は吸放湿性樹脂溶液を予め被
膜化し、その上に接着層を塗工、繊維構造物と張りあわ
せることでも製造できる。

【００４０】吸放湿性樹脂溶液を予め被膜化するとは、
シリコーン樹脂を塗布した離型紙やフィルム、ポリプロ
ピレンをラミネートした離型紙などの離離型支持体上に
吸放湿性樹脂を塗工し熱処理することで被膜のみを予め
作製することをいう。

【００４１】その上に接着層を塗工するとは、被膜化し
た吸放湿層上に接着剤を塗工することをいう。塗工に
は、ナイフオーバーロールコーティング、ダイレクトロ
ールコーティング、リバースロールコーティング、グラ
ビアコーティングなどのコーティング処方を用いること
ができ、所望の膜厚、被覆率となるよう塗工すればよ
い。透湿性発現の関係から接着剤に関しても、吸放湿性
が高いものが好ましく、ポリウレタン系、ポリエステル
系、ポリアミド系、シリコーン系ポリマーなどを主成分
とする樹脂単独、あるいはこれらの混合物により構成さ
れるものが風合い、ストレッチ性の観点から好適に利用
できる。

【００４２】接着剤による被覆率は高透湿性の接着剤で
あれば１００％被覆の全面接着でも問題はないが、透湿
性と耐水性両立の観点から一般的には４０〜８０％の被
覆率とすることが好ましい。

【００４３】繊維構造物と張りあわせるせるとは、接着
層と繊維構造物を積層し、接着させることをいう。接着
方式はウェットラミ方式、ドライラミ方式など接着剤の
特性により使い分ければよい。接着後、離型支持体から
剥離すれば本発明の素材ができるのである。

【００４４】かかる構成から本発明における作用は素材
自身の吸放湿性と素材の衣服内側と衣服外側の吸放湿差
を利用することにより、常に衣服外へのドライビングフ
ォースがかかる設計となることで高い防水性と透湿性が
両立できる素材となるのである。

【００４５】このような作用により本発明の素材はフィ
ッシング、登山衣などのアウトドアウェア、スキー関連
ウェア、ウインドブレーカー、アスレチックウェア、ゴ
ルフウェアレインウェア、カジュアルコートなどのほ
か、屋外作業着、手袋、靴などにも用いることができ
る。

【００４６】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。

【００４７】なお、本発明に用いた基布、評価方法につ
いて以下に示す。［基布］ (1)ナイロンタフタ糸使い７７テ゛シテックス−６８フィラメント（タテ、ヨコ）織り密度１１６×８８本/インチ目付７２ｇ／ｍ² ［多孔性素材］ (1)多孔性素材Ａ．生地使いナイロンタフタ糸使い７７テ゛シテックス−６８フィラメント（タテ、ヨコ）織り密度１１６×８８本/インチ目付７２ｇ／ｍ² Ｂ．多孔層湿式ポリウレタン層Ｃ．性能透湿性 12,000g/m²・24hr 耐水性 0.05MPa ［吸湿性］ (1)２０℃６５％ＲＨ雰囲気で４時間放置時の素材の吸
湿率（以下、ＭＲＬという）および３０℃９０％Ｒ
Ｈ雰囲気で４時間放置時の素材の吸湿率（以下、Ｍ
ＲＨという）を測定し、下記式で算出した。

【００４８】吸湿率＝（吸湿時の素材重量−絶乾時の素
材重量）×１００/絶乾時の素材重量 △ＭＲ＝ＭＲＨ−ＭＲＬ使用機器： (1)吸湿： ADVANTEC社製恒温恒湿槽（AGX-325) (2)絶乾：熱オーブン１１０℃×時間［線膨潤率］ (1)キャスト法により0.05mm厚の被膜を作製し、被膜上
に縦横１０ｃｍ間隔でマーキングを行った。

【００４９】(2)２３℃の水に２４ｈｒ浸漬後、縦横の
マーキング間隔を測定し、その伸び率の平均を線膨潤率
とした。

【００５０】線膨潤率＝（水浸漬後のマーキング間隔−
１０）×１００/１０ ※：縦横の線膨潤率を和して２で割った。［透湿性］ (1)ＪＩＳＬ１０９９酢酸カリウム法に準じて測
定した。［耐水圧］ (1)ＪＩＳＬ１０９２高水圧法に準じて測定した。［実施例１］イソシアネートが４，４´−ジフェニルメ
タンジイソシアネートでありソフトセグメントにポリエ
チレングリコールを含むポリエーテル系ポリウレタン樹
脂（ＭＲＬ＝４．３％、ＭＲＨ＝１２．９％、△ＭＲ＝
８．６、線膨潤率＝２１％）をジメチルホルムアミドと
メチルエチルケトンとの混合溶媒に溶解し、３０重量％
の溶液を調製した。さらに架橋剤としてシアヌル骨格を
有するへキサメチレンジイソシアネートの３量体を溶液
重量に対し１部添加し塗工液とした。

【００５１】フッ素系撥水撥油剤であるＡＧ７１０（旭
硝子（株））４％水分散液で処理したナイロンタフタ
に、ナイフコータを用い、クリアランス１００μmで塗
布し、１２０℃２分間乾燥、被膜化を行った。

【００５２】接着後、離型支持体を剥離させ試料を４８
時間室温でエージングすることで本発明の素材を作製し
た。

【００５３】表１に示すように、素材の△ＭＲが３．
８、透湿性が２１，０００g/m²・24hrと耐水圧が０．３M
Paと高度な透湿性と防水性を具備すると同時に、引っ掻
き、剥離に対しても膜面強度が高く、耐水圧低下が全く
ない透湿防水素材であった。［実施例２］イソシアネートが４，４´−ジフェニルメ
タンジイソシアネートでありソフトセグメントにポリエ
チレングリコールを含むポリエーテル系ポリウレタン樹
脂（ＭＲＬ＝４．３％、ＭＲＨ＝１２．９％、△ＭＲ＝
８．６、線膨潤率＝２１％）をジメチルホルムアミドと
メチルエチルケトンとの混合溶媒に溶解し、２３重量％
の溶液を調製した。ナイフコータを用い、離型紙上にク
リアランス１００μmで塗布し、１２０℃２分間乾燥、
被膜化を行った。

【００５４】また、イソシアネートが４，４´−メチレ
ンビス（シクロヘキシルイソシアネート）でありソフト
セグメントにポリエチレングリコールを含むポリエーテ
ル系ポリウレタン樹脂（ＭＲＬ＝５．５％、ＭＲＨ＝１
５．６％、△ＭＲ＝１１．１、線膨潤率＝３０％）をジ
メチルホルムアミド、メチルエチルケトン、トルエンの
混合溶媒に溶解し２３重量％としたものに、架橋剤とし
てシアヌル骨格を有するへキサメチレンジイソシアネー
トの３量体を溶液重量に対し６部添加し接着剤とした。

【００５５】本溶液を離型支持体上に製膜された先の樹
脂層の上にナイフコータを用い、クリアランス１４０μ
mで塗布し、１２０℃１分間乾燥、被膜化を行った。

【００５６】接着層の上にナイロンタフタを重ね、金属
ロールとゴムロール間の線圧が９Kg/cm、金属ロール温
度が１３０℃である熱ロールを通し、ナイロンタフタと
樹脂層を接着した。

【００５７】接着後、離型支持体を剥離させ試料を４８
時間室温でエージングを行い、その後、基布面側のみを
フッ素系撥水撥油剤、ＡＧ７１０（旭硝子（株））４％
水分散液で処理することで本発明の素材を作製した。

【００５８】表１に示すように、素材の△ＭＲが５．
１、透湿性が２３，０００g/m²・24hrと耐水圧が０．３M
Paと高度な透湿性と防水性を具備する透湿防水素材であ
った。［実施例３］接着剤による樹脂層の被覆率が６０％とな
るよう点状に塗布した接着層で実施例２の樹脂層をラミ
ネート接着する以外は実施例２と同じ方法で透湿防水素
材を作製した。

【００５９】表１に示すように、素材の△ＭＲが４．
２、透湿性が２８，０００g/m²・24hrと耐水圧が０．２M
Paと高度な透湿性と防水性を具備する透湿防水素材であ
った。［実施例４］イソシアネートが４，４´−ジフェニルメ
タンジイソシアネートでありソフトセグメントにポリエ
チレングリコールを含むポリエーテル系ポリウレタン樹
脂（ＭＲＬ＝４．３％、ＭＲＨ＝１２．９％、△ＭＲ＝
８．６、線膨潤率＝２１％）をジメチルホルムアミドと
メチルエチルケトンとの混合溶媒に溶解し、２０重量％
の溶液を調製した。

【００６０】多孔性素材上に、ナイフコータを用い、ク
リアランス５０μmで塗布し、１２０℃２分間乾燥、被
膜化を行い本発明の素材を作製した。

【００６１】表１に示すように、素材の△ＭＲが２．
２、透湿性が１１，０００g/m²・24hrと耐水圧が０．２M
Paと高度な透湿性と防水性を具備する透湿防水素材であ
った。［実施例５］イソシアネートが４，４´−ジフェニルメ
タンジイソシアネートでありソフトセグメントにポリエ
チレングリコールを含むポリエーテル系ポリウレタン樹
脂（ＭＲＬ＝４．３％、ＭＲＨ＝１２．９％、△ＭＲ＝
８．６、線膨潤率＝２１％）をジメチルホルムアミドと
メチルエチルケトンとの混合溶媒に溶解し、２３重量％
の溶液を調製した。グラビアコータを用い、離型紙上に
乾燥膜厚５μmとなるよう塗布し、１２０℃２分間乾
燥、被膜化を行った。

【００６２】また、イソシアネートが４，４´−メチレ
ンビス（シクロヘキシルイソシアネート）でありソフト
セグメントにポリエチレングリコールを含むポリエーテ
ル系ポリウレタン樹脂（ＭＲＬ＝５．５％、ＭＲＨ＝１
５．６％、△ＭＲ＝１１．１、線膨潤率＝３０％）をジ
メチルホルムアミド、メチルエチルケトン、トルエンの
混合溶媒に溶解し２３重量％としたものに、架橋剤とし
てシアヌル骨格を有するへキサメチレンジイソシアネー
トの３量体を溶液重量に対し６部添加し接着剤とした。

【００６３】本溶液を離型支持体上に製膜された先の樹
脂層の上にグラビアコーターを用い、乾燥膜厚５μmと
なるよう塗布し、１２０℃１分間乾燥、被膜化を行っ
た。

【００６４】接着層の上に多孔性素材を重ね、金属ロー
ルとゴムロール間の線圧が９Kg/cm、金属ロール温度が
１３０℃である熱ロールを通し、多孔性層と接着層を接
着した。

【００６５】接着後、離型支持体を剥離させ試料を４８
時間室温でエージングを行い本発明の素材を作製した。

【００６６】表１に示すように、素材の△ＭＲが２．
５、透湿性が１６，０００g/m²・24hrと耐水圧が０．２
５MPaと高度な透湿性と防水性を具備する透湿防水素材
であった。［実施例６］イソシアネートが４，４´−メチレンビス
（シクロヘキシルイソシアネート）でありソフトセグメ
ントに脂肪族系ポリカーボネートとポリエチレングリコ
ール４００を含み、かつ、側鎖にポリエチレングリコー
ル１０００を含むポリエーテル系ポリウレタン樹脂（Ｍ
ＲＬ＝６．１％、ＭＲＨ＝１７．３％、△ＭＲ＝１１．
２、線膨潤率＝２４％）をジメチルホルムアミド、メチ
ルエチルケトン、トルエンの混合溶媒に溶解し３０重量
％とした以外は実施例４と同様に作製した。

【００６７】表１に示すように、素材の△ＭＲが２．
８、透湿性が１８，０００g/m²・24hrと耐水圧が０．２
５MPaと高度な透湿性と防水性を具備する透湿防水素材
であった。［比較例１］イソシアネートがキシリレンジ
イソシアネートでありソフトセグメントにポリテトラメ
チレングリコールを含むポリエーテル系ポリウレタン樹
脂（ＭＲＬ＝１．３％、ＭＲＨ＝１．８％、△ＭＲ＝
０．５、線膨潤率＝２％）をジメチルホルムアミドとメチルエチルケトンとの混合
溶媒に溶解し、２３重量％の溶液を調製した。さらに架
橋剤としてシアヌル骨格を有するへキサメチレンジイソ
シアネートの３量体を溶液重量に対し１部添加し塗工液
とした。

【００６８】フッ素系撥水撥油剤であるＡＧ７１０（旭
硝子（株））４％水分散液で処理したナイロンタフタ
に、ナイフコータを用い、クリアランス１００μmで塗
布し、１２０℃２分間乾燥、被膜化を行った。

【００６９】接着後、離型支持体を剥離させ試料を４８
時間室温でエージングすることで本発明の素材を作製し
た。

【００７０】表１に示すように、素材の△ＭＲが０．
９、透湿性が２，１００g/m²・24hr、耐水圧が０．３MPa
と高度な防水性は有するが透湿性が低く快適性に劣る素
材であった。［比較例２］イソシアネートがキシリレンジイソシアネ
ートでありソフトセグメントにポリテトラメチレングリ
コールを含むポリエーテル系ポリウレタン樹脂（ＭＲＬ
＝１．３％、ＭＲＨ＝１．８％、△ＭＲ＝０．５、線膨
潤率＝２％）をジメチルホルムアミドとメチルエチルケ
トンとの混合溶媒に溶解し、２３重量％の溶液を調製し
た。さらに架橋剤としてシアヌル骨格を有するへキサメ
チレンジイソシアネートの３量体を溶液重量に対し１部
添加し塗工液とした。

【００７１】多孔性素材に、ナイフコータを用い、クリ
アランス５０μmで塗布し、１２０℃２分間乾燥、被膜
化を行った。

【００７２】接着後、離型支持体を剥離させ試料を４８
時間室温でエージングすることで本発明の素材を作製し
た。

【００７３】表１に示すように、素材の△ＭＲが０．
９、透湿性が１，９００g/m²・24hr、耐水圧が０．３MPa
と高度な防水性は有するが透湿性が低く快適性に劣る素
材であった。

【００７４】

【表１】

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、素材全体の吸放湿性と
被膜の吸放湿性のバランスを適正化し、常に衣服外への
放湿性を高めることで、より優れた透湿性能を有すると
ともに、防水性能をも具備した透湿防水素材が提供でき
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維構造物の一面に、少なくとも１層の連
続した吸放湿層を設けてなる素材において、該吸放湿層
単独の３０℃９０％ＲＨでの吸湿率と２０℃６５％ＲＨ
での吸湿率との差が６以上１５以下であり、該素材の３
０℃９０％ＲＨでの吸湿率と２０℃６５％ＲＨでの吸湿
率との差が１以上６以下であるとともに、素材の吸湿率
より吸放湿層単独の吸湿率が大きいことを特徴とする透
湿防水素材。
【請求項２】吸放湿層単独の吸水時の線膨潤率が１０％
以上２５％以下であることを特徴とする請求項１記載の
透湿防水素材。
【請求項３】繊維構造物に積層された多孔層上に少なく
とも１層の吸放湿層を設けてなることを特徴とする請求
項１または２に記載の透湿防水素材。