ポリウレタン人工皮革のはく離試験における接著剤の選択

　　はじめに

はく離強度はポリウレタン（PU革）人工レザー人工皮革の品質と性能に直接影響を與える非常に重要な物理的性能指標である。はく離性能が悪いと、製品の使用中に塗布面と基布の分離現象が現れ、それによって表面が破裂し、製品の美観に影響するだけでなく、製品の使用壽命にも深刻な影響を與える。

GB/T 8949-2008「ポリウレタン乾式人工皮革」では、ポリウレタン人工皮革のはく離性能をテストする際、適量の接著剤を用いて人工皮革の塗布面と同類皮革の塗布面を接著する必要があると指摘している。接著剤の選択が適切でなければ、接著効果が理想的ではないだけでなく、接著剤の接著強度がコーティングと基布との接続強度よりも小さい場合、コーティング層を分離することはできない。本文はポリウレタン人工皮革の加工技術及び接著剤の接著原理から著手し、人工皮革のはく離試験における接著剤の選択に対して提案を提出した。

　　1?ポリウレタン人工皮革の概要

ウレタン人工皮革とは、織布、不織布（不織布）などの材料の基布にウレタン樹脂のフィルム層または皮革のような構造を人工合成で形成し、天然皮革のような外観をした材料のことである[1]。ポリウレタン人工皮革は前世紀に中國市場に導入され、その優れた性能により急速に発展した。近年、ポリウレタン人工皮革の性能向上に伴い、その色柄の品種は日増しに増加しており、いくつかの點では天然皮革の代用品としても広く用いられているに服を著せる、くつ帽子、自動車裝飾などの業界[2]。ポリウレタン人工皮革は製造プロセスによって濕式法と乾燥法の2種類に分類される[3]。乾式ポリウレタン人工皮革は、ポリウレタン樹脂を一定の固形分を有するように配合し、離型紙の上にフィルムを製造して表面層を得、接著スラリーを表皮層の上に塗布し、その後、下布と貼り合わせ、乾燥熟成させたものである。濕式ポリウレタン人工皮革は、毛羽立ちの綿布にポリウレタンスラリーを浸漬塗布し、液槽に入れて凝固させ、水洗、乾燥及び仕上げ加工を経て微孔を有する人工皮革である。濕式加工で製造されたPU人工皮革は通気性のある微孔層を生成し、製品に通気性、透濕性、良好な柔軟性、豊満な弾性の感觸を持たせ、天然皮革に酷似させる。

　　2?接著剤の種類と接著原理

接著剤は接著剤とも呼ばれ、物體と他の物體を密接に結合させて一體となる非金屬媒體材料であり、材料を効果的に結合することができる。接著剤は通常、基材、硬化剤、促進剤、充填剤、強靭剤、希釈剤、カップリング剤、安定剤、老化防止剤、粘著付與剤、増粘剤などを配合したものである。接著剤は有機高分子化合物に屬し、現在以下のように分類されている。

2.1ポリウレタン接著剤

ポリウレタン接著剤［4］とは、基材中にウレタン基（?NHCOO?）及び／又はイソシアネート（?NCO?）類を含有する接著剤を指す。ウレタン接著剤は、分子構造中にウレタン基とイソシアネート基を含むため、高い極性と反応活性を有する。その分子式は：

ポリウレタン接著剤は各種の活性水素含有基材と強固な化學結合と物理結合を形成することができるので、その接著強度は高く、化學反応型接著剤に屬する。特に、金屬とゴム、ゴムと織物、金屬とプラスチック、プラスチックとプラスチックなどの材料の接著に適している。

ポリウレタン人工皮革コーティングの主要成分はポリウレタンであり、極性が強く、化學活性性が高いイソシアネート基とウレタン基を含有し、ポリウレタン接著剤と強固な化學結合と物理結合を形成することができ、良好な接著効果を達成し、試験の需要を満たし、しかもポリウレタン接著剤は室溫硬化も加熱硬化もでき、硬化は付加重合反応に屬し、副生成物の発生がなく、接著層に欠陥を生じにくく、日常的な試験使用は非常に便利である。

2.2クロロプレンゴム接著剤（略稱クロロプレン）

クロロプレン[5]は大量に生産されている合成ゴム化合物である。クロロプレンゴムの応用範囲は広く、初接著力が大きく、接著強度が高いなどの特徴があり、主に家庭及び公共施設の裝飾裝飾、木器工業、製靴工業などの産業に用いられる。

クロロプレンはアニオン型と非イオン型の2種類に分けられる。非イオン性はクロロプレンとメタクリル酸の共重合體であり、安定性がよく、カルボキシル基官能基がある。クロロプレンゴムはいずれも乳化重合法で生産され、生産プロセスは単釜間欠重合が多い。重合溫度は40℃?60℃に制御されることが多く、転化率は90%程度である。

クロロプレン接著剤は凝集強度が高く、耐熱性、耐油性、耐老化性があり、ポリウレタン人工皮革に対して良好な接著効果がある。

{page_break}

2.3エポキシ樹脂ペースト

エポキシ樹脂接著剤[6]はエポキシ樹脂基材、硬化剤、希釈剤、促進剤及び充填剤から調製されたエンジニアリング接著剤である。構造接著剤の重要な品種です。

エポキシ樹脂とは、分子中に2つ以上のエポキシ基を含む有機高分子化合物を一般的に指し、個別を除いて相対分子質量が高くない。エポキシ樹脂の分子構造は分子鎖中に活性なエポキシ基を含むことを特徴とし、エポキシ基は分子鎖の末端、中間、または環狀構造を呈することができる。分子構造中に活性なエポキシ基が含まれるため、これらは様々なタイプの硬化剤と架橋反応して不溶、不溶の三方向網狀構造を有する高重合體を形成することができる。

エポキシ樹脂は、ポリオレフィンなどの非極性プラスチックに対する接著性が悪いほか、アルミニウム、鋼、鉄、銅などの各種金屬材料、ガラス、木材、コンクリートなどの非金屬材料、フェノール、アミノ、不飽和ポリエステルなどの熱硬化性プラスチックは優れた接著性を持っているので、萬能ゴムと呼ばれています。ポリウレタン人工皮革コーティングには活性なウレタン基が含まれており、エポキシ樹脂ゴムと強い接著力を形成することができ、エポキシ硬化物の凝集強度が大きく、接著強度が高く、ポリウレタン人工皮革のはく離性能試験の要求を達成することができる。

2.4有機シリカゲル接著剤

有機シリカゲル接著剤［7］とは、シリコーン樹脂またはシリコーンゴムエラストマーを基本的な成膜物質とする接著剤の一種を指す。一般に、シリコーン樹脂を基材とする接著剤と、シリコーンゴムを基材とする接著剤の2つに大別される。シリコーンは特殊で適応性があり、「萬能」用途として知られている。

シリコーンは化學物質と反応しない、機械的性能が悪い、耐摩耗性が悪い、低い接著強度などの特徴があり、ポリウレタン人工皮革のコーティングと良好な接著層を形成することができず、接著強度が低く、はく離性能試験の要求を満たすことができない可能性が高い。

2.5シアノアクリル酸塩の接著剤（CA）

α?シアノアクリレート接著剤[8]は、α?シアノアクリレートを主成分とし、少量の増粘剤、安定剤を含み、瞬間的に急速に硬化することができるため、慣習的には瞬乾ゴムと呼ばれる。現在大きく発展しているエンジニアリング接著剤の1つであり、重要な家庭用接著剤でもある。

その硬化機構は硬化時の基材表面に一定の濕度が必要であり、濕気中で酸性安定剤を中和した後、単量體は水蒸気の作用の下で、基材表面にアニオン重合反応が発生する。硬化機構から分かるように、溫度を上げると瞬乾ゴムの硬化が速くならず、溫度が高いと濕度が小さくなるため、酸性安定剤を迅速に完全に破壊することができない。

α-シアノアクリレート接著剤は強い極性のシアノ基とエステル結合を含むため、極性被著體に対して強い接著力があり、しかも濕潤と浸透しやすく、離型性能を試験する際、ポリウレタン人工皮革布地に浸透し、試験時にコーティング層の離型性能を測定するのではなく、低粘度接著剤に屬し、接著性ポリウレタン人工皮革などの多孔質材料には使用できず、その接著層は脆性が大きく、はく離強度が低く、はく離性能試験の要求に達することができない。

　　3?結論

以上の接著剤に対する接著原理分析により、ポリウレタンゴム、クロロプレンゴム、エポキシ樹脂ゴムの接著強度は比較的に高く、有機シリカゲル、シアノアクリレートゴムの接著強度は比較的に低い。ポリウレタンなどの接著剤はポリウレタン人工皮革のコーティング層と化學作用を起こし、2枚の試料のコーティング面を強固に接著し、コーティングと基布を完全に分離させ、テスト要求をよりよく満たすことができる。有機シリカゲル、シアノアクリレートゴムは、離型性能を試験する際、接著強度が低いため、コーティング層を基布から分離することができず、接著所で分離し、所望の試験効果を達成することができない。以上より、人工皮革のはく離性能の第一選択ウレタンゴムをテストすることを提案し、次にエポキシ樹脂ゴムとクロロプレンゴムを選択することを提案した。