JP2006525410A - 高生産性スパンデックス繊維プロセスおよび製品 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)ポリエーテルグリコールおよびポリエステルグリコールよりなる群から選択される少なくとも1種の高分子グリコール;
(b)少なくとも約78モルパーセントの4,4’−MDIおよび少なくとも約5モルパーセントの2,4’−MDIを含むジイソシアネート混合物;
(c)少なくとも1種の連鎖延長剤;および
(d)少なくとも1種のアミン連鎖停止剤、から調製され
ここで、(b)に対する(a)のモル比(「キャッピング比」と呼ばれる)は、約1:1.5〜約1:2、好ましくは約1:1.6〜約1:1.8、より好ましくは約1:1.65〜約1:1.75であり;さらにここで、少なくとも1種の連鎖延長剤(c)と少なくとも1種のアミン連鎖停止剤(d)は、紡糸する前のポリウレタンウレアのIVが0.9未満で、その第一級アミン含量が約25〜約55meq/Kg、好ましくは約25〜約45meq/Kg、そして最も好ましくは約40meq/Kgとなるような量で存在させる。
この実施例におけるポリウレタンウレアポリマーは、下記の一般的な方法により調製した。化学量論的に過剰なジイソシアネート混合物を高分子グリコールと混合し、約90℃で2時間加熱した。こうして得られたキャップトグリコール混合物には、イソシアネート末端高分子グリコールと、残存の未反応ジイソシアネートとを含んでいた。測定されるイソシアネート重量パーセント(%NCO)が、全部のグリコールのヒドロキシル基がイソシアネートと反応したとしての理論値にほぼ等しくなるまで、その反応を続けた。次いで、得られたキャップトグリコールを、高剪断下約45℃でDMAcに完全に溶解させた。そのキャップトグリコール溶液を、高剪断下で、適切な(1種または複数の)連鎖延長剤と(1種または複数の)連鎖停止剤を含むDMAc溶液と接触させた。得られたポリマー溶液について、固形分重量パーセント、第一級アミン含量(連鎖延長剤末端)、紡糸前固有粘度、および40℃落球粘度の分析を行った。最終的な繊維を得るために、添加剤溶液を加えたが、それに含まれているのは、1.5重量パーセントのサイアノックス(CYANOX,登録商標)1790(サイテック・インダストリーズ(Cytec Industries)製)、0.5重量パーセントのメタクロール(METHACROL,登録商標)2462(デュポン・カンパニー(Dupont Co.)製)および、0.6重量パーセントのポリジメチルシロキサンシリコーンオイルである。次いで、そのポリマー溶液をDMAcから乾式紡糸して、カラムの中へ送ったが、そのカラムの中には加熱窒素流を導入した。こうして得られたスパンデックスフィラメントを合着させ、紡糸油剤を塗布し、その繊維をパッケージに巻き上げた。
出発原料中のMDI異性体の濃度は、ガスクロマトグラフ分析によって求めたが、その条件は、15メートルのDB−1701キャピラリーカラムを使用し、最初に2分間の保持時間を置いた後、150から230℃まで、8℃/分の昇温プログラムを用いた。
%SET=100(Lf−L0)/L0
ここで、L0とLfはそれぞれ、5回の延伸/緩和サイクルの前と後の、張力をかけずにまっすぐ伸ばしたときの、フィラメント(ヤーン)の長さである。
スパンデックスを製造するために典型的に使用されるポリウレタンウレアポリマーを、テラセン(TERATHANE,登録商標)1800とアイソネート(ISONATE,登録商標)MDRを用い、キャッピング比1:1.69で調製した。そのキャップトグリコールの%NCOは2.6%で、DMAcを用いて希釈して、固形分45パーセントの溶液とした。次いでこの溶液を、EDAとダイテック(DYTEK,登録商標)A(モル比90/10)の鎖延長剤混合物と連鎖停止剤としてのジエチルアミンを含むDMAc溶液と接触させたが、その割合は、得られたポリマー溶液の固有粘度が0.95、初期溶液粘度が2600ポワズ、そして固形分34.8パーセントで、連鎖延長剤末端の数の測定値が15meq/kg−ポリマー固形分になるようにした。ポリマー溶液から、40デニールで、3フィラメントのスパンデックスヤーンを、950ヤード/分(ypm)の速度で紡糸した。その紡糸ヤーンの固有粘度は1.16であった。
本発明のポリウレタンウレアポリマーを、82%のアイソネート(ISONATE,登録商標)MDRと18%のモンジュール(MONDUR,登録商標)MLを含むジイソシアネート混合物を用いて調製した。キャップトグリコールは、テラセン(TERATHANE,登録商標)1800を使用し、キャッピング比1:1.69で調製した。そのキャップトグリコールを、DMAcを用いて固形分55%になるように希釈し、DMAc中のエチレンジアミンおよびジエチルアミンの混合物と反応させたが、その割合は、得られるポリマー溶液の固有粘度が0.75、初期溶液粘度が3300ポワズ、そして固形分45パーセントで、連鎖延長剤末端の数の測定値が40meq/kg−ポリマー固形分になるようにした。ポリマー溶液から、40デニールで、3フィラメントのスパンデックスヤーンを、950ヤード/分(ypm)の速度で紡糸した。その紡糸ヤーンの固有粘度は1.34であった。
ポリウレタンウレアポリマーを、82%のアイソネート(ISONATE,登録商標)MDRと18%のモンジュール(MONDUR,登録商標)MLを含むジイソシアネート混合物を用いて調製した。キャップトグリコールは、テラセン(TERATHANE,登録商標)1800を使用し、キャッピング比1:1.69で調製した。そのキャップトグリコールを、DMAcを用いて固形分55%になるように希釈し、DMAc中のエチレンジアミンおよびジエチルアミンの混合物と反応させたが、その割合は、得られるポリマー溶液の固有粘度が0.75、初期溶液粘度が3300ポワズ、そして固形分45パーセントで、連鎖延長剤末端の数の測定値が15meq/kg−ポリマー固形分になるようにした。ポリマー溶液から、40デニールで、4フィラメントのスパンデックスヤーンを、950ヤード/分(ypm)の速度で紡糸した。その紡糸ヤーンの固有粘度は1.02であった。
ポリウレタンウレアポリマーを、82%のアイソネート(ISONATE,登録商標)MDRと18%のモンジュール(MONDUR,登録商標)MLを含むジイソシアネート混合物を用いて調製した。キャップトグリコールは、テラセン(TERATHANE,登録商標)1800を使用し、キャッピング比1:1.69で調製した。そのキャップトグリコールを、DMAcを用いて固形分55%になるように希釈し、DMAc中のエチレンジアミンおよびジエチルアミンの混合物と反応させたが、その割合は、得られるポリマー溶液の固有粘度が0.75、初期溶液粘度が3300ポワズ、そして固形分45パーセントで、連鎖延長剤末端の数の測定値が65meq/kg−ポリマー固形分になるようにした。ポリマー溶液から、40デニールで、3フィラメントのスパンデックスヤーンを、950ヤード/分(ypm)の速度で紡糸した。その紡糸ヤーンの固有粘度は1.05であった。
ポリウレタンウレアポリマーを、82%のアイソネート(ISONATE,登録商標)MDRと18%のモンジュール(MONDUR,登録商標)MLを含むジイソシアネート混合物を用いて調製した。キャップトグリコールは、テラセン(TERATHANE,登録商標)1800を使用し、キャッピング比1:1.69で調製した。そのキャップトグリコールを、DMAcを用いて固形分55%になるように希釈し、DMAc中のエチレンジアミンおよびジエチルアミンの混合物と反応させたが、その割合は、得られるポリマー溶液の固有粘度(計算値)が約0.95(全末端約55)で、連鎖延長剤末端の数の測定値が15meq/kg−ポリマー固形分になるようにした。固形分45%のポリマー溶液は、粘度が高く、ゲル化が起きるので紡糸して繊維とすることはできなかった。
スパンデックスを製造するために典型的に使用されるポリウレタンウレアポリマーを、テラセン(TERATHANE,登録商標)1800とアイソネート(ISONATE,登録商標)MDRを用い、キャッピング比1.69で調製した。そのキャップトグリコールの%NCOは2.6%で、DMAcを用いて希釈して、キャップトグリコールの固形分55パーセントの溶液とした。次いでこの溶液を、エチレンジアミン連鎖延長剤と連鎖停止剤としてのジエチルアミンを含むDMAc溶液と接触させたが、その割合は、得られるポリマー溶液が固形分45パーセントで、連鎖延長剤末端の数の測定値が40meq/kg−ポリマー固形分になるようにした。この溶液は極めて不安定であった。1時間の間に、その40℃落球粘度が上昇して、10,000ポワズを超えた。固有粘度は測定できず、このポリマーは紡糸できなかった。
実施例1のポリウレタンウレアポリマーを使用して、40デニール、2フィラメントのスパンデックスヤーンを製造したが、ポリマー溶液からの紡糸速度は672ypdであった。その繊維の性質を表2に示す。
実施例2のポリウレタンウレアポリマーを使用して、40デニール、2フィラメントのスパンデックスヤーンを製造したが、ポリマー溶液からの紡糸速度は672ypdであった。その繊維の性質を表2に示す。
実施例2のポリウレタンウレアポリマーを使用して、40デニール、2フィラメントのスパンデックスヤーンを製造したが、ポリマー溶液からの紡糸速度は807ypdであった。その繊維の性質を表2に示す。
Claims (26)
- 以下の(a)および(b)の工程を含むポリウレタンウレアを製造する方法であって:
工程(a)が、ポリエーテルグリコールおよびポリエステルグリコールよりなる群から選択される少なくとも1種の高分子グリコールを、少なくとも約78モルパーセントの4,4’−MDIおよび少なくとも約5モルパーセントの2,4’−MDIを含むジイソシアネート混合物と接触させる工程であって、ジイソシアネートの全モル数に対する前記少なくとも1種のグリコールのモル比が約1:1.5〜約1:2である工程であり;
工程(b)が、工程(a)の生成物を、以下の(1)、(2)および(3)を含む組成物と接触させてポリマーを形成させる工程であって、
(1)が、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルピロリジノン、およびそれらの混合物よりなる群から選択される溶媒であり;
(2)が、エチレンジアミンおよび、任意選択的に第2の連鎖延長剤(chain extender)を含む少なくとも1種の連鎖延長剤混合物であって、エチレンジアミンが連鎖延長剤の全モル数の少なくとも約90モルパーセントである連鎖延長剤混合物であり;
(3)が、少なくとも1種の連鎖停止剤であり;
ここで、前記ポリマーの紡糸前IV(pre−spun IV))が約0.65〜約0.90dl/gであり、第一級アミンの含量が約25〜約55meq/Kgであることを特徴とする方法。 - (i)前記高分子グリコールが、約1600〜約2500の数平均分子量を有するポリエーテルグリコールであり;(ii)ジイソシアネートの全モル数に対する前記少なくとも1種のグリコールのモル比が、約1:1.6〜約1:1.8であり;(iii)前記ジイソシアネート混合物が、約80〜約95モルパーセントの4,4’−MDIを含み、さらに約7〜約20モルパーセントの2,4’−MDIを含み;並びに(iv)少なくとも1種の連鎖停止剤が第二級アミンであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- (i)前記ポリエーテルグリコールが、約1800〜約2000の数平均分子量を有し、ポリエチレンエーテルグリコール、ポリトリメチレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレン−co−2−メチル−テトラメチレンエーテル)グリコール、ポリテトラメチレン−co−テトラエチレンエーテルグリコール、およびそれらの混合物よりなる群から選択され;(ii)少なくとも1種の第2の連鎖延長剤が存在して、それが2−メチル−1,5−ペンタンジアミンおよび1,2−プロパンジアミンから選択され;並びに(iii)少なくとも1種の連鎖停止剤が、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ピペリジン、およびジブチルアミンよりなる群から選択されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- (i)前記ポリエーテルグリコールが、約1800の数平均分子量を有するポリテトラメチレンエーテルグリコールであり;(ii)前記ジイソシアネート混合物が、約83〜約91モルパーセントの4,4’−MDIを含み、さらに約9〜約17モルパーセントの2,4’−MDIを含み、さらに1モルパーセント未満の2,2’−MDIを含み;(iii)前記少なくとも1種の連鎖停止剤がジエチルアミンであり;並びに(iv)前記溶媒がN,N−ジメチルアセトアミドであることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- (i)前記紡糸前IVが約0.70〜約0.80dl/gであり;かつ(ii)前記第一級アミン含量が約35〜約45meq/Kgであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- (i)前記紡糸前IVが約0.75であり;かつ(ii)前記第一級アミン含量が約40meq/Kgであることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 以下の(a)、(b)及び(c)の反応によって形成されるポリウレタンウレアポリマーであって:
(a)が、ポリエーテルグリコールおよびポリエステルグリコールよりなる群から選択される少なくとも1種の高分子グリコールであり;
(b)が、少なくとも約78モルパーセントの4,4’−MDIおよび少なくとも約5モルパーセントの2,4’−MDIを含むジイソシアネート混合物であって、ジイソシアネートの全モル数に対する前記少なくとも1種のグリコールのモル比が、約1:1.5〜約1:2であるジイソシアネート混合物であり;
(c)が、以下の(1)及び(2)を含む組成物であって、
(1)が、エチレンジアミンおよび、任意選択的に第2の連鎖延長剤を含む少なくとも1種の連鎖延長剤混合物であって、エチレンジアミンが連鎖延長剤の全モル数の少なくとも約90モルパーセントである連鎖延長剤混合物であり;
(2)が、少なくとも1種の連鎖停止剤を含む組成物であり;
ここで、得られるポリウレタンウレアポリマーが、約0.65〜約0.90dl/gの紡糸前IVと、約25〜約55meq/Kgの第一級アミン含量を有することを特徴とする、ポリウレタンウレアポリマー。 - (i)前記高分子グリコールが、約1600〜約2500の数平均分子量を有するポリエーテルグリコールであり;(ii)ジイソシアネートの全モル数に対する前記少なくとも1種のグリコールのモル比が、約1:1.6〜約1:1.8であり;(iii)前記ジイソシアネート混合物が、約80〜約95モルパーセントの4,4’−MDIを含み、さらに約7〜約20モルパーセントの2,4’−MDIを含み;並びに(iv)少なくとも1種の連鎖停止剤が第二級アミンであることを特徴とする請求項7に記載のポリウレタンウレアポリマー。
- (i)前記ポリエーテルグリコールが約1800〜約2000の数平均分子量を有し、ポリエチレンエーテルグリコール、ポリトリメチレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレン−co−2−メチル−テトラメチレンエーテル)グリコール、ポリテトラメチレン−co−テトラエチレンエーテルグリコール、およびそれらの混合物、よりなる群から選択され;(ii)少なくとも1種の第2の連鎖延長剤が存在して、それが2−メチル−1,5−ペンタンジアミンおよび1,2−プロパンジアミンから選択され;並びに(iii)少なくとも1種の連鎖停止剤が、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ピペリジン、およびジブチルアミンよりなる群から選択されることを特徴とする請求項8に記載のポリウレタンウレアポリマー。
- (i)前記ポリエーテルグリコールが、約1800の数平均分子量を有するポリテトラメチレンエーテルグリコールであり;(ii)前記ジイソシアネート混合物が、約83〜約91モルパーセントの4,4’−MDIを含み、さらに約9〜約17モルパーセントの2,4’−MDIを含み、さらに1モルパーセント未満の2,2’−MDIを含み;並びに(iii)前記少なくとも1種の連鎖停止剤がジエチルアミンであることを特徴とする請求項9に記載のポリウレタンウレアポリマー。
- (i)前記紡糸前IVが約0.70〜約0.80dl/gであり;かつ(ii)前記第一級アミン含量が約35〜約45meq/Kgであることを特徴とする請求項7に記載のポリウレタンウレアポリマー。
- (i)前記紡糸前IVが約0.75であり;かつ(ii)前記第一級アミン含量が約40meq/Kgであることを特徴とする請求項11に記載のポリウレタンウレアポリマー。
- 以下の(a)及び(b)の工程を含むスパンデックス繊維を製造する方法であって:
工程(a)が、以下の(1)及び(2)を含むポリマー溶液を調製する工程であり:
(1)が、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルピロリジノン、およびそれらの混合物よりなる群から選択される溶媒であり;
(2)が、ポリウレタンウレアであって、前記ポリマー溶液中の前記ポリウレタンウレアの固形分含量が38重量パーセントより高く、かつ50重量パーセントより低いポリウレタンウレアであり;
工程(b)が、前記ポリマー溶液を乾式紡糸してスパンデックス繊維を形成させる工程であって、前記スパンデックス繊維が40デニールの場合に:IVが1.1dl/gより大;靭性(tenacity)が少なくとも40g;負荷力(load power)が7g未満;無負荷力(unload power)が少なくとも0.9g;そしてCDVが15未満である;という性質を有することを特徴とする方法。 - 前記固形分含量が約40〜約48重量パーセントであることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記固形分含量が約45重量パーセントであることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記溶媒がN,N−ジメチルアセトアミドであることを特徴とする請求項15に記載の方法。
- 以下の(a)、(b)及び(c)の反応によって形成されるポリウレタンウレアポリマーから調製されるスパンデックスであって:
(a)が、ポリエーテルグリコールおよびポリエステルグリコールよりなる群から選択される少なくとも1種の高分子グリコールであり;
(b)が、少なくとも約78モルパーセントの4,4’−MDIおよび少なくとも約5モルパーセントの2,4’−MDIを含むジイソシアネート混合物であって、
ジイソシアネートの全モル数に対する前記少なくとも1種のグリコールのモル比が、約1:1.5〜約1:2であり;
(c)が、以下の(3)および(4)を含む組成物であって:
(3)が、エチレンジアミンおよび、任意選択的に第2の連鎖延長剤を含む少なくとも1種の連鎖延長剤混合物であって、エチレンジアミンが連鎖延長剤の全モル数の少なくとも約90モルパーセントであり;
(4)が、少なくとも1種の連鎖停止剤であり;
ここで、前記スパンデックスを製造するために使用される、前記ポリウレタンウレアポリマーが、約0.65〜約0.90dl/gの紡糸前IVを有し、かつ、約25〜約55meq/Kgの第一級アミン含量を有することを特徴とするスパンデックス。 - (i)前記高分子グリコールが、約1600〜約2500の数平均分子量を有するポリエーテルグリコールであり;(ii)ジイソシアネートの全モル数に対する前記少なくとも1種のグリコールのモル比が、約1:1.6〜約1:1.8であり;(iii)前記ジイソシアネート混合物が、約80〜約95モルパーセントの4,4’−MDIを含み、さらに約7〜約20モルパーセントの2,4’−MDIを含み;並びに(iv)少なくとも1種の連鎖停止剤が第二級アミンであることを特徴とする請求項17に記載のスパンデックス。
- (i)前記ポリエーテルグリコールが約1800〜約2000の数平均分子量を有し、ポリエチレンエーテルグリコール、ポリトリメチレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレン−co−2−メチル−テトラメチレンエーテル)グリコール、ポリテトラメチレン−co−テトラエチレンエーテルグリコール、およびそれらの混合物よりなる群から選択され;(ii)少なくとも1種の第2の連鎖延長剤が存在して、それが2−メチル−1,5−ペンタンジアミンおよび1,2−プロパンジアミンから選択され;並びに(iii)少なくとも1種の連鎖停止剤が、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ピペリジン、およびジブチルアミンよりなる群から選択されることを特徴とする請求項18に記載のスパンデックス。
- (i)前記ポリエーテルグリコールが、約1800の数平均分子量を有するポリテトラメチレンエーテルグリコールであり;(ii)前記ジイソシアネート混合物が、約83〜約91モルパーセントの4,4’−MDIを含み、さらに約9〜約17モルパーセントの2,4’−MDIを含み、さらに1モルパーセント未満の2,2’−MDIを含み;並びに(iii)前記少なくとも1種の連鎖停止剤がジエチルアミンであることを特徴とする請求項19に記載のスパンデックス。
- (i)前記紡糸前IVが約0.70〜約0.80dl/gであり;かつ(ii)前記第一級アミン含量が約35〜約45meq/Kgであることを特徴とする請求項17に記載のスパンデックス。
- (i)前記紡糸前IVが約0.75であり;かつ(ii)前記第一級アミン含量が約40meq/Kgであることを特徴とする請求項21に記載のスパンデックス。
- 以下の(a)および(b)を含む工程によって調製されるスパンデックスであって:
(a)が、以下の(1)および(2)を含むポリマー溶液を調製する工程であり:
(1)が、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルピロリジノン、およびそれらの混合物よりなる群から選択される溶媒であり;
(2)が、ポリウレタンウレアであって、前記ポリマー溶液中の前記ポリウレタンウレアの固形分含量が38重量パーセントより高く、かつ50重量パーセントより低いポリウレタンウレアであり;
(b)が、前記ポリマー溶液を乾式紡糸する工程であり;
ここで、製造された前記スパンデックスが40デニールの場合に:IVが1.1dl/gより大;靭性が少なくとも40g;負荷力が7g未満;無負荷力が少なくとも0.9g;そしてCDVが15未満である;という性質を有することを特徴とするスパンデックス。 - 前記固形分含量が約40〜約48重量パーセントであることを特徴とする請求項23に記載のスパンデックス。
- 前記固形分含量が約45重量パーセントであることを特徴とする請求項24に記載のスパンデックス。
- 前記溶媒がN,N−ジメチルアセトアミドであることを特徴とする請求項25に記載のスパンデックス。
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