JP2016536177A - 向上した結合のためのスパンデックス繊維 - Google Patents

Abstract

ポリウレタン及び／またはポリウレタンウレアと、ポリスチレン、アクリルポリマー、ポリビニルピロリドン、これらのコポリマー、これらの誘導体、及びこれらの組み合わせなどの添加物とを含む、弾性繊維が提供される。本弾性繊維は、使い捨て衛生物品などの積層構造体、ならびに編物、織布、及び不織布生地構成において有用である。【選択図】なし

Description

本発明は、ポリオレフィン繊維を含むものなどの基材に対する結合に好適な、弾性繊維（スパンデックス鞘芯繊維などのバイコンポーネントのいずれか）またはモノコンポーネント（本明細書においてモノコンポーネント繊維とも称される）の形成に関する。スパンデックス繊維は、ポリマー混和物をモノコンポーネントまたは鞘芯バイコンポーネント繊維へ乾燥紡糸することによって生成される。

使い捨ておむつの世界市場では、優れた弾力性、高い伸縮性、及び不織布に対する高い結合能力を有する繊維に対する需要が増加している。高い伸長度及び良好な弾性回復を含むそれらの卓越した特性のため、スパンデックス繊維は、使い捨ておむつにおける弾性ストランドとしてのそれらの用途おいて関心を得続けている。乳児及び成人用おむつなどの失禁製品において、スパンデックス繊維は、脚バンド及び／または腰バンドなどのいくつかの位置で使用されて、おむつの優れた適合を提供する。

使い捨ておむつに伸縮可能領域を導入するために、伸縮したエラストマー繊維に対してホットメルト接着剤が適用され、これは後にポリプロピレンを含み得るフィルムまたは不織布などの２つ以上の層の間に積層される。ホットメルト接着剤は、エラストマーストランドと不織布基材との間に結合部位を作製するために適用されるが、おむつの異なるコンポーネント間、すなわちスパンデックスストランドと、ホットメルト接着剤と、不織布生地との間に著しい接着の欠如が依然として観察される。ホットメルト接着剤は不織布生地と適合する一方で、それらはスパンデックス繊維とは化学的に適合しないと考えられる。

この欠点に対処するために、スパンデックス繊維を不織布生地に結合させるために利用可能な最も一般的な方法は、スパンデックスストランドにホットメルト接着剤を過剰充填することである。ホットメルト接着剤のコストは高いため、追加の接着剤を、１８ｇｓｍ（接着剤で被覆された１平方メートルの基材当たりの接着剤材料のグラム）未満、より好ましくは１５ｇｓｍ以下、及び最も好ましくは１２ｇｓｍ以下で適用することが好都合である。

米国特許第７，２５５，８２０号はスパンデックスにおけるポリスチレンの使用を開示するが、改良したヒートセットを達成する目的のためのみのものであり、これは本明細書に開示される技術的問題には無関係である。

経済的な代替ポリマー添加物を用いたスパンデックスの混和紡糸は、スパンデックス繊維性能を変化させることなく、接着剤消費コストを低減するための経路を提供する。従来のものに対して鞘芯繊維配置が有する特有の利益には、より高価なポリマー添加物をより少なく使用して、同一の望ましい特徴を得ること、及び高価な添加物を鞘ポリマーのみに添加することに関連する潜在的なコスト削減と、鞘内で紡糸するポリマーのより低い融点を利用して、芯コンポーネントの形態を破壊せずに結合を促進することと、不良及び良好な紡糸性を有するポリマーを含むポリマー混和物中に被鞘される紡糸性ポリマー芯から作製される、弾性繊維の効率を改良することとがある。

いくつかの実施形態は、モノコンポーネント及び／またはスパンデックス繊維と不織布などの基材との間の結合を向上する結合向上添加物を有する、バイコンポーネント鞘芯スパンデックス繊維を提供する。鞘芯繊維は、より高融点のポリウレタンウレア芯と、結合向上添加物として低融点の熱可塑性ポリマーを含む鞘とを含む。

低融点のポリマー鞘を使用する理由は、接着剤と不織布などの基材とのより高い結合強度を提供するため、または代替的に、同一の結合強度のために必要とされる接着剤の量を低減するためである。

一実施形態において、熱可塑性ポリマー鞘のガラス転移温度を超える１６０℃〜２００℃の温度範囲でメルト接着剤が弾性ストランド上に噴霧されるとき、弾性材料がポリオレフィン不織布基材に付着され、後者が結合向上添加物を融解または軟化させて、冷却時にホットメルト接着剤及び不織布基材とともに結合部位を形成する。

熱可塑性結合剤には、ポリスチレン、アクリルポリマー、ポリビニルピロリドン、これらのコポリマー、これらの誘導体、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これに限定されない。ポリスチレンポリマーを使用する主な理由は、ホットメルト接着剤はほとんどがポリスチレンブロックコポリマーからなるため、ポリスチレンポリマーが本質的にこれらの接着剤に結合することができるためである。最後に、ポリスチレンポリマーの低コストは、使い捨ておむつ用途におけるコスト削減を増大するための別の魅力的な理由である。

鞘芯弾性繊維の一実施形態において、芯繊維はより高融点のセグメントポリウレタン／ウレアポリマーなどの１００％のポリウレタンを含み、鞘は約３０％〜約９９．５％の少なくとも１つの選択されるポリウレタン／ウレアポリマーを含むポリマー混和物と、約０．５％〜約７０％の少なくとも１つの向上した結合添加物などの添加物とを含む。弾性モノコンポーネント及びバイコンポーネント鞘芯繊維は、それが向上した結合添加物の対応するガラス転移温度または融解温度を超える温度で、任意でホットメルト接着剤の存在下で加熱されるとき、ポリオレフィン繊維基材（不織布を含む）などの基材に対する向上した結合を提供することができる。追加の利益として、繊維の低減した粘着性が観察されており、これはスパンデックスの分注におけるオーバーエンド・テイクオフ張力を改良する。

ポリウレタンと、ポリスチレン、アクリルポリマー、ポリビニルピロリドン、これらのコポリマー、これらの誘導体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される約０．０１重量％〜約３０重量％の少なくとも１つの添加物とを含む、弾性繊維を含む積層構造体が提供され、弾性繊維は、織物、不織布、フィルム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される基材の１つ以上の層に接着される。積層構造体は、弾性繊維が接着剤、超音波結合、熱結合、またはこれらの組み合わせによって接着されるものを含むが、これに限定されない任意の既知の方法によって接着され得る。

織物または積層構造体において使用され得る弾性繊維は、鉱物油、シリコン油、またはこれらの組み合わせを含む局所仕上げ剤を含み得る。この仕上げ剤は、最大で繊維の約１重量％を含む、繊維の０．１重量％〜約２重量％の量などの任意の好適な量で存在し得る。局所仕上げ剤は、約５センチストーク〜約１５０センチストークの粘度を有する。

所望される場合、他の添加物が繊維中に含まれ得る。好適な繊維添加物には、ステアリン酸マグネシウム、有機ステアリン酸塩、シリコン油、鉱物油、及びこれらの組み合わせが挙げられる。

弾性繊維は、ポリウレタン及び／またはポリウレタンウレアと、ポリスチレン、アクリルポリマー、これらのコポリマー、これらの誘導体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される約０．０１重量％〜約０．９０重量％（約０．３重量％〜約０．８５重量％及び約０．６０重量％〜約０．８５重量％を含む）の少なくとも１つの添加物とを含み得る。この繊維は溶液紡糸され得る。繊維は均一な断面を有し得る（モノコンポーネント繊維）か、または鞘芯構成を含むバイコンポーネント弾性繊維を有し得、芯はポリウレタンを含み、該鞘はポリスチレン、アクリルポリマー、ポリビニルピロリドン、これらのコポリマー、これらの誘導体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの添加物を含む。

弾性繊維はまた、編物、織布、または不織布構成などの織物内に含まれ得る。弾性繊維は、ポリウレタンと、ポリスチレン、アクリルポリマー、ポリビニルピロリドン、これらのコポリマー、これらの誘導体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される約０．０１重量％〜約３０重量％の少なくとも１つの添加物とを含む。

積層構造体を調製するための方法は、
ポリウレタンと、ポリスチレン、アクリルポリマー、ポリビニルピロリドン、これらのコポリマー、これらの誘導体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される約０．０１重量％〜約３０重量％（約０．１重量％〜約３．０重量％など）の少なくとも添加物とを含む、弾性繊維を提供することを含んで提供され、
弾性繊維は、織物、不織布、フィルム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される基材の１つ以上の層に接着される。

積層構造体は、超音波結合、接着剤、熱結合、及びこれらの組み合わせによって接着され得る。この積層物品は、使い捨て衛生物品内に含まれ得る。

ポリウレタンウレア及びポリウレタン組成物
繊維、または少なくとも８５重量％のセグメントポリウレタンを含む長鎖合成ポリマーを調製するために有用なポリウレタンウレア組成物。典型的に、これらは、ジイソシアネートと反応させられて、ＮＣＯ末端プレポリマー（「キャップされたグリコール」）を形成し、その後ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、またはＮ−メチルピロリドンなどの好適な溶剤中に溶解され、二官能鎖延長剤と反応させられる、ポリマーグリコールまたはポリオールを含む。ポリウレタンは、鎖延長剤がジオールであるときに形成される（溶剤なしで調製され得る）。ポリウレタンの亜分類であるポリウレタンウレアは、鎖延長剤がジアミンであるときに形成される。スパンデックスに紡糸され得るポリウレタンウレアポリマーの調製において、グリコールは、ジイソシアネートを有するヒドロキシ末端基と１つ以上のジアミンとの逐次反応によって延長される。いずれの場合も、ポリマーに粘度を含む必要な特性を提供するために、グリコールは鎖延長を受けなくてはならない。所望される場合、ジラウリン酸ジブチルすず、ジ（２−エチルヘキサン酸）すず（ＩＩ）、鉱酸、トリエチルアミン及びＮ，Ｎ′−ジメチルピペラジンなどの三級アミン、ならびに他の既知の触媒が、キャップするステップを補助するために使用され得る。

好適なポリオールコンポーネントには、約６００〜約３，５００の数平均分子量のポリエーテルグリコール、ポリカーボネートグリコール、及びポリエステルグリコールが挙げられる。２つ以上のポリオールまたはコポリマーの混合物が含まれ得る。

使用され得るポリエーテルポリオールの例には、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、トリメチレンオキシド、テトラヒドロフラン、及び３−メチルテトラヒドロフランの開環重合及び／または共重合からの、またはエチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール １，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオール、及び１，１２−ドデカンジオールなどの、各分子中に１２個未満の炭素原子を有するジオールまたはジオール混合物などの多価アルコールの縮重合からの２つ以上のヒドロキシ基を有するグリコールが挙げられる。線状の二官能性ポリエーテルポリオールが好ましく、２の官能性を有するＴｅｒａｔｈａｎｅ（登録商標）１８００（Ｗｉｃｈｉｔａ，ＫＳのＩＮＶＩＳＴＡ）などの約１，７００〜約２，１００の分子量のポリ（テトラメチレンエーテル）グリコールが、特定の好適なポリオールの一例である。コポリマーには、ポリ（テトラメチレン−コ−エチレンエーテル）グリコールを挙げることができる。

使用され得るポリエステルポリオールの例には、各分子中に１２個以下の炭素原子を有する低分子量の脂肪族ポリカルボン酸及びポリオール、またはそれらの混合物の縮重合によって生成される、２つ以上のヒドロキシ基を有するエステルグリコールが挙げられる。好適なポリカルボン酸の例には、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカンジカルボン酸、及びドデカンジカルボン酸が挙げられる。ポリエステルポリオールを調製するために好適なポリオールの例には、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール １，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオール、及び１，１２−ドデカンジオールが挙げられる。約５℃〜約５０℃の融解温度を有する線状の二官能性ポリエステルポリオールが、特定のポリエステルポリオールの一例である。

使用され得るポリカーボネートポリオールの例には、各分子中に１２個以下の炭素原子を有する低分子量のホスゲン、クロロ蟻酸エステル、ジアルキルカーボネートもしくはジアリルカーボネート、及び脂肪族ポリオール、またはこれらの混合物の縮重合によって生成される、２つ以上のヒドロキシ基を有するカーボネートグリコールが挙げられる。ポリカーボネートポリオールを調製するために好適なポリオールの例には、ジエチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオール、及び１，１２−ドデカンジオールが挙げられる。約５℃〜約５０℃の融解温度を有する線状の二官能性ポリカーボネートポリオールが、特定のポリカーボネートポリオールの一例である。

ジイソシアネートコンポーネントはまた、単一のジイソシアネート、または４，４′−メチレンビス（フェニルイソシアネート）及び２，４′−メチレンビス（フェニルイソシアネート）を含有するジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の異性体混合物を含む異なるジイソシアネートの混合物を含み得る。任意の好適な芳香族または脂肪族ジイソシアネートが含まれ得る。使用され得るジイソシアネートの例には、１−イソシアナート−４−［（４−イソシアナートフェニル）メチル］ベンゼン、１−イソシアナート−２−［（４−シアナトフェニル）メチル］ベンゼン、ビス（４−イソシアナートシクロヘキシル）メタン、５−イソシアナート−１−（イソシアナートメチル）−１，３，３−トリメチルシクロヘキサン、１，３−ジイソシアナート−４−メチル−ベンゼン、２，２′−トルエンジイソシアネート、２，４′−トルエンジイソシアネート、及びこれらの混合物が挙げられるが、これに限定されない。特定のポリイソシアネートコンポーネントの例には、Ｍｏｎｄｕｒ（登録商標）ＭＬ（Ｂａｙｅｒ）、Ｌｕｐｒａｎａｔｅ（登録商標）ＭＩ（ＢＡＳＦ）、及びＩｓｏｎａｔｅ（登録商標）５０Ｏ，Ｐ′（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、ならびにこれらの組み合わせが挙げられる。

鎖延長剤は、水またはポリウレタンウレアのジアミン鎖延長剤のいずれかであり得る。ポリウレタンウレア及び結果として生じる繊維の所望される特性に応じて、異なる鎖延長剤の組み合わせが含まれ得る。好適なジアミン鎖延長剤には、ヒドラジン、１，２−エチレンジアミン、１，４−ブタンジアミン、１，２−ブタンジアミン、１，３−ブタンジアミン、１，３−ジアミノ−２，２−ジメチルブタン、１，６−ヘキサメチレンジアミン、１，１２−ドデカンジアミン、１，２−プロパンジアミン、１，３−プロパンジアミン、２−メチル−１，５−ペンタンジアミン、１−アミノ−３，３，５−トリメチル−５−アミノメチルシクロヘキサン、２，４−ジアミノ−１−メチルシクロヘキサン、Ｎ−メチルアミノ−ビス（３−プロピルアミン）、１，２−シクロヘキサンジアミン、１，４−シクロヘキサンジアミン、４，４′−メチレン−ビス（シクロヘキシルアミン）、イソフォロンジアミン、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジアミン、メタ−テトラメチルキシレンジアミン、１，３−ジアミノ−４−メチルシクロヘキサン、１，３−シクロヘキサン−ジアミン、１，１−メチレン−ビス（４，４′−ジアミノヘキサン）、３−アミノメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキサン、１，３−ペンタンジアミン（１，３−ジアミノペンタン）、ｍ−キシレンジアミン、及びＪｅｆｆａｍｉｎｅ（登録商標）（Ｔｅｘａｃｏ）が挙げられる。

ポリウレタンが所望される場合、鎖延長剤はジオールである。使用され得るそのようなジオールの例には、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，２−プロピレングリコール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２，２−ジメチル−１，３−トリメチレンジオール、２，２，４−トリメチル−１，５−ペンタンジオール、２−メチル−２−エチル−１，３−プロパンジオール、１，４−ビス（ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、及び１，４−ブタンジオール、ならびにこれらの組み合わせが挙げられるが、これに限定されない。

ポリマーの分子量を制御するために、単官能アルコールまたは単官能ジアルキルアミンである遮断剤が任意で含まれ得る。１つ以上の単官能アルコールと１つ以上のジアルキルアミンとの混和物もまた含まれ得る。

本発明とともに有用な単官能アルコールの例には、１〜１８個の炭素を有する脂肪族及び脂環式一級及び二級アルコール、フェノール、置換フェノール、５００未満の分子量を含む約７５０未満の分子量を有するエトキシル化アルキルフェノール及びエトキシル化脂肪アルコール、ヒドロキシアミン、ヒドロキシメチル及びヒドロキシエチル置換三級アミン、ヒドロキシメチル及びヒドロキシエチル置換複素環式化合物、ならびにフルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）サクシニミド、４−（２−ヒドロキシエチル）モルフォリン、メタノール、エタノール、ブタノール、ネオペンチルアルコール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、シクロヘキサンメタノール、ベンジルアルコール、オクタノール、オクタデカノール、Ｎ，Ｎ−ジエチルヒドロキシルアミン、２−（ジエチルアミノ）エタノール、２−ジメチルアミノエタノール、及び４−ピペリジンエタノール、を含むこれらの組み合わせを含む、これらの組み合わせからなる群から選択される、少なくとも１つの員が挙げられる。

好適な単官能ジアルキルアミン遮断剤の例には、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミン、Ｎ−エチル−Ｎ−プロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルアミン、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−Ｎ−メチルアミン、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−Ｎ−ベンジルアミン、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシルアミン、Ｎ−エチル−Ｎ−イソプロピルアミン、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−Ｎ−イソプロピルアミン、Ｎ−イソプロピル−Ｎ−シクロヘキシルアミン、Ｎ−エチル−Ｎ−シクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエタノールアミン、及び２，２，６，６−テトラメチルピペリジンが挙げられる。

結合向上添加物
結合向上添加物は、ポリスチレン、アクリルポリマー、ポリビニルピロリドン、これらのコポリマー、これらの誘導体、及びこれらの組み合わせから選択されるものなどの任意の好適な炭化水素樹脂であり得る。誘導体には、エステル、酸、及びアミドなどが挙げられる。結合向上添加物は、３００〜５００，０００の数平均分子量などの任意の好適な分子量のものであり得る。より高い数平均分子量は、５０，０００〜５００，０００または１５０，０００〜３００，０００であり得る。より低い数平均分子量は、５０，０００未満であり得る。より低い数平均分子量の炭化水素樹脂の好適な範囲は、約３００〜４５，０００または１０００〜４０，０００であり得る。

スチレン添加物には、ポリスチレン、ポリスチレンコポリマー、ポリスチレン誘導体、及びこれらの組み合わせが挙げられ得る。好適なスチレン系ポリマーの例には、ポリスチレン、ならびにｐ−メチルポリスチレン及びｐ−アリールポリスチレンなどのｐ−アルキルポリスチレンが挙げられるが、これに限定されない。更に、ポリスチレンコポリマーの例には、スチレン−アクリロニトリルコポリマー（ＳＡＮ）、スチレン−ブタジエンコポリマー（ＳＢＳ）、スチレン−ブタジエンブロックコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエンスチレンコポリマー（ＡＢＳ）、（１−メチルエテニル）ベンゼンを有するスチレンコポリマー、及びこれらの組み合わせが挙げられる。

アクリルポリマーには、任意の様々なモノマーが挙げられ得る。モノマーとしては、例えばアクリル酸及びメタクリル酸などのアクリル部分を含むもの、ならびにこれらの誘導体またはこれらの混合物が好適である。エステル、アミド、アクリル酸、アクリル酸ニトリル、及びこれらの混合物が、好ましくは誘導体と見なされる。例には、ポリ（ブチルメタクリレート）、ポリ（エチルメタクリレート）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリ（メチルメタクリレート−コ−ブチルメタクリレート）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。

コンポーネントとしてのＣ₁〜₁₂炭化水素基含有アクリル酸（メタクリル酸）エステルモノマーの例には、アクリル酸（メタクリル酸）アルキルエステル、アクリル酸（メタクリル酸）アルケニルエステル、アクリル酸（メタクリル酸）シクロアルキルエステル、アクリル酸（メタクリル酸）シクロアルケニルエステル、アクリル酸（メタクリル酸）アリールエステル、アクリル酸（メタクリル酸）アルキルアリールエステル、アクリル酸（メタクリル酸）アラルキルエステル、アクリル酸（メタクリル酸）アルキルアラルキルエステル、及びアクリル酸（メタクリル酸）アラルキルアリールエステル、などが挙げられる。これらの中で、アクリル酸（メタクリル酸）アルキルエステル及びアクリル酸（メタクリル酸）シクロアルキルエステルが好適である。

有用なアクリルポリマーの例には、ポリ（ブチルメタクリレート）、ポリ（エチルメタクリレート）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリ（メチルメタクリレート−コ−ブチルメタクリレート）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。

添加物
ポリウレタンウレア組成物中に任意で含まれ得る添加物の分類を、以下に列記する。例示的かつ非限定的な一覧が含まれる。しかしながら、追加の添加物が当該技術分野において既知である。例には、抗酸化剤、ＵＶ安定剤、着色剤、顔料、架橋剤、相変更材料（パラフィンワックス）、抗菌剤、鉱物（すなわち銅）、マイクロカプセル化添加物（すなわちアロエベラ、ビタミンＥゲル、アロエベラ、海藻、ニコチン、カフェイン、香気、または芳香）、ナノ粒子（すなわちシリカまたは炭素）、炭酸カルシウム、難燃剤、抗粘着添加物、塩素耐分解添加物、ビタミン、薬剤、芳香剤、電導性添加物、染色剤及び／または染色補助剤（四級アンモニウム塩など）が挙げられる。ポリウレタンウレア組成物に添加され得る他の添加物には、接着促進剤、帯電防止剤、耐クリープ剤、光学的増白剤、癒着剤、導電添加物、発光添加物、潤滑剤、有機及び無機充填剤、保存剤、調質剤、熱変色性添加物、害虫忌避剤、及び湿潤剤、安定剤（ヒンダードフェノール、酸化亜鉛、ヒンダードアミン）、スリップ剤（シリコーン油）、ならびにこれらの組み合わせが挙げられる。

添加物は、染色性、疎水性（すなわちポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））、親水性（すなわちセルロース）、摩擦制御、塩素耐性、分解耐性（すなわち抗酸化剤）、接着性及び／または易融性（すなわち接着剤及び接着促進剤）、難燃性、抗菌挙動（銀、銅、アンモニア塩）、バリア、電導性（カーボンブラック）、張力特性、色、発光、リサイクル性、生分解性、芳香、粘着性制御（すなわちステアリン酸金属）、触覚特性、固化性、熱制御（すなわち相変化材料）、栄養補助性、二酸化チタンなどの艶消し剤、ヒドロタルサイト、ハンタイトとハイドロマグネサイトとの混合物などの安定剤、ＵＶ遮断剤、ならびにこれらの組み合わせを含む１つ以上の有益な特性を提供し得る。

繊維を作製するプロセス
いくつかの実施形態の繊維は、従来のウレタンポリマー溶剤（例えばＤＭＡｃ）を有する溶液からポリウレタンウレアポリマーを溶液紡糸（湿潤紡糸または乾燥紡糸のいずれか）することによって生成される。ポリウレタンウレアポリマー溶液は、以上に記載する任意の組成物または添加物を含み得る。ポリマーは、１．６〜２．３、好ましくは１．８〜２．０の範囲内のジイソシアネート対グリコールのモル比で、有機ジイソシアネートを適切なグリコールと反応させて、「キャップされたグリコール」を生成することによって調製される。その後、キャップされたグリコールはジアミン鎖延長剤の混合物と反応させられる。結果として生じるポリマー中、軟性セグメントはポリマー鎖のポリエーテル／ウレタン部分である。これらの軟性セグメントは、６０℃未満の融解温度を呈する。硬性セグメントはポリマー鎖のポリウレタン／ウレア部分であり、これらは２００℃よりも高い融解温度を有する。硬性セグメントは、ポリマーの総重量の５．５〜９％、好ましくは６〜７．５％に達する。

繊維を調製する一実施形態において、３０〜４０％のポリマー固体を含有するポリマー溶液は、単繊維を形成するための所望される配置の分配板及び開口部を通して計量される。分配板は、同心円状鞘芯、偏心性鞘芯、及び共通の毛細管を通した押し出しが続く並行配置のうちの１つにポリマー流を組み合わせるように配置される。押し出された単繊維は、高温の不活性ガスによって３００℃〜４００℃及び少なくとも１０：１のガス：ポリマー質量比で乾燥され、少なくとも４００メートル／分（好ましくは少なくとも６００ｍ／分）の速度で引かれ、その後少なくとも５００メートル／分（好ましくは少なくとも７５０ｍ／分）の速度で巻き上げられる。以下に与えられるすべての実施例は、８０℃の押し出し温度、７６２ｍ／分の巻き上げ速度で、高温の不活性ガス大気内に作製された。標準プロセス条件は、当該技術分野において既知である。

ポリスチレン、アクリルポリマー、またはポリビニルピロリドンなどの結合を向上する添加物が、芯、鞘のみのため、またはモノコンポーネント（バイコンポーネントではない）繊維のためにポリマー溶液に添加され得る。例えば、鞘芯バイコンポーネント繊維において、添加物は鞘内にのみ存在し得る。添加物が鞘内にのみある場合、それは鞘の約０．５重量％〜約７０重量％の量で存在し得る。

本発明に従って形成される弾性繊維から形成される紡績糸は、一般的に少なくとも０．６ｃＮ／ｄｔｅｘの破損での強靱性、少なくとも４００％の破損伸長、３００％の伸長で少なくとも２７ｍｇ／ｄｔｅｘの負荷軽減係数を有する。

スパンデックスの強度及び弾性特性を、ＡＳＴＭ Ｄ２７３１−７２の一般的な方法に従って測定した。以下の表に報告する実施例について、５ｃｍのゲージ長さを有するスパンデックス単繊維を、０％〜３００％の間の伸長、５０ｃｍ／分の一定伸長率でサイクルさせた。第１のサイクルで、１００％（Ｍ１００）及び２００％（Ｍ２００）の伸長時の力として係数を決定し、グラムで報告する。第５のサイクルで、２００％の伸長時に負荷軽減係数（Ｕ２００）を決定し、グラムで表に報告する。第６の延長サイクルで、破損時の伸長パーセント及び破損時の力を測定した。

第５の負荷軽減曲線が実質的にゼロの応力に戻る点に示すように、第５のサイクルと第６のサイクルとの間に残る伸長として固化パーセントを決定した。試料を５回の０〜３００％の伸長／弛緩サイクルに供した３０秒後、固化パーセントを測定した。その後、式、固化％＝１００（Ｌｆ−Ｌｏ）／Ｌｏとして固化パーセントを計算し、式中、Ｌｏ及びＬｆは、張力なくまっすぐ保持したときの、５回の伸長／弛緩サイクルの前（Ｌｏ）及び後（Ｌｆ）の単繊維（ｙａｍ）長さである。

本発明の特徴及び利点は以下の実施例によって最も完全に示され、これらは説明の目的のために提供され、いかなる方法でも本発明を限定すると解釈されるべきではない。

実施例
本発明の代表的な実施形態は、本発明の原理及び実施を説明する以下の実施例への参照とともに記載される。これらの実施例において、従来の方法に従って調製されるポリウレタン／ウレアは、線状ポリマー（Ｗｉｃｈｉｔａ，ＫＳ及びＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥのＩｎｖｉｓｔａ，Ｓ．a．ｒ．Ｌ．から商業的に入手可能）であり、
Ｓｔはポリスチレンを意味し、
Ｓｔ１はより低い数平均分子量のポリスチレンを意味し、
ＢＭはポリ（ブチルメタクリレート）を意味し、
ＩＢＭはポリ（イソブチルメタクリレート）を意味し、
ＭＭＡはポリ（メチルメタクリレート）を意味し、
ＡＮはポリアクリロニトリルを意味し、
ＳＭＭＡはコポリマーポリ（スチレン−コ−メチルメタクリレート）を意味し、
ＳＡＮはコポリマーポリ（スチレン−コ−アクリロニトリル）を意味し、
ＰＶＰはポリビニルピロリドンを意味し、
ＭＢ２７６６は熱可塑性アクリル樹脂であり、
ＺｅｒｏＣｒｅｅｐ（商標）はホットメルト弾性付与接着剤を意味する。

以上に列記する化合物は、Ｄｉａｎａｌ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃによって提供されるＭＢ２７６６及びＺｅｒｏＣｒｅｅｐ（商標）、ならびにＢｏｓｔｉｋによるホットメルト接着剤を除いて、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）から商業的に入手可能である。

実施例１
芯溶液
セグメントポリウレタンをジメチルアセトアミド溶剤中に完全に溶解して、紡糸芯溶液を得た。それとして、ポリウレタン対ＤＭＡＣの混合重量比は、３５：６５（ｗ／ｗ）であった。

鞘溶液
ポリスチレンをジメチルアセトアミド溶剤中に完全に溶解させて、ポリスチレン保存溶液を得、それをその後セグメントポリウレタン溶液（芯溶液を参照されたい）と混合した。それとして、ポリスチレン対ポリウレタンの混合重量比は、表１に列記する。均一性を確実にするために、各コポリマー試料を、特性評価または紡糸の開始前に６時間、完全に混合した。

その後、芯−鞘溶液を、９３０メートル／分の巻き上げ速度でともに撚り合わせた、４本の単繊維を有する４０〜３６０デニールの紡績糸の単一の糸に紡糸した。５．５ｋｇ／時の流量の３７５℃の窒素ガスで洗い流した紡糸芯−鞘小房に入る前に、ポリマー溶液温度を５０℃に制御した。その後、乾燥した紡績糸を管内に巻き取った。この試験品目の紡糸時（ａｓ−ｓｐｕｎ）紡績糸特性を測定し、表１に記載した。

実施例２
ポリスチレンをポリ（メチルメタクリレート）またはポリ（アクリロニトリル）のいずれかと置換し、表１に示す混合重量比（ｗ／ｗ）以外は実施例１と同一の手順及び条件を使用した。この試験品目の紡糸時紡績糸特性を測定し、表１に記載した。

実施例３
ポリスチレンをジメチルアセトアミド溶剤中に完全に溶解させて、ポリスチレン溶液（３０％）を得、形成したポリマー溶液を紡績糸に紡糸した。この試験品目の紡糸時紡績糸特性を測定し、表３ａに記載した。

実施例４
ポリスチレン及びポリビニルピロリドンの両方を別々にジメチルアセトアミド溶剤中に完全に溶解させて、ポリスチレン溶液（３０％）及びポリビニルピロリドン溶液（２０％）を得た。その後、ポリスチレン溶液（３０％）及びポリビニルピロリドン溶液（２０％）から作製したポリマー混和溶液を紡績糸に紡糸した。この試験品目の紡糸時紡績糸特性を測定し、表３に記載した。

実施例５
より低い平均数分子量のポリスチレンをジメチルアセトアミド溶剤中に完全に溶解させて、ポリスチレン溶液（６０％）を得、形成したポリマー溶液を紡績糸に紡糸した。この試験品目の紡糸時紡績糸特性を測定し、表３ｂに記載した。

ＰＵＵ：対照スパンデックス紡績糸（ポリウレタンウレア）、ＰＵ：ポリウレタンウレア、Ｓｔ：ポリスチレン、ＳＭＭＡ：ポリ（スチレン−コ−メチルメタクリレート）、ＳＡＮ：ポリ（スチレン−コ−アクリロニトリル）、ＢＭ：ポリ（ブチルメタクリレート）、ＩＢＭ：ポリ（イソブチルメタクリレート）、ＭＢ２７６６：アクリル樹脂。

表１は、本発明に好適な鞘芯バイコンポーネントスパンデックス繊維の特性を説明する。Ｐ１は対照である一方で、通常のスパンデックス、試料Ｐ２〜１０は、本発明に従って作製される鞘芯スパンデックス繊維である。以上の実施例から、ポリスチレン、ポリ（スチレン−コ−メチルメタクリレート）、ポリ（スチレン−コ−アクリロニトリル）、ポリ（ブチルメタクリレート）、及び誘導体を含むが、これに限定されないポリマー添加物を有するセグメントポリウレタンの溶液混合物の乾燥紡糸が、紡績糸特性に対して著しい負の影響を有さないことが理解され得る。これらの繊維の伸長及び固化データに見られるわずかな偏差は予期され、それらは個々のスパンデックス紡績糸へのポリマー添加物の添加に起因するものである。

全体として、鞘芯バイコンポーネントスパンデックス繊維Ｐ２〜１０は、高度な伸長及び通常のスパンデックス、Ｐ１に類似した固化などの優れた特性を有することが見出された。

結合結果
バイコンポーネントスパンデックス繊維を不織布に結合させた後、前に記載した方法に従って、結合保持率（１００％クリープ保持率）について試料を試験した。おむつ用途において、典型的に、本明細書以下に記載する特定の試験において、それが、ホットメルト接着剤が基材上に適用されてから２日以内に行われる際、結合保持率が６０％超、好ましくは７０％超、より好ましくは７５％超、最も好ましくは８０％超のいずれかであるとき、スパンデックス繊維の結合性能は良好であると言われる。これらの試験は、ホットメルト接着剤によってどのレベルの接着及び結合保持率が達成され得るのかを示す。ホットメルト接着剤の高いコストのため、接着剤は、１８ｇｓｍ（接着剤材料で被覆された１平方メートルの基材当たりの接着剤材料グラム）未満、より好ましくは１５ｇｓｍ以下、及び最も好ましくは１２ｇｓｍ以下の追加量で使用される。米国特許第２００９０２６４５８０号。

本発明において、鞘芯スパンデックス繊維の結合性能は、表２ａ〜ｂに示す特定の実施例によって説明される。

表２ａ〜ｂ．７、１１、及び１５．５ｇｓｍの追加のＺｅｒｏＣｒｅｅｐ（商標）を使用した、対照スパンデックス紡績糸との鞘芯スパンデックスの紡糸時紡績糸特性の結合保持率の比較。

表２ａ〜ｂから、本発明のバイコンポーネント繊維が、対照スパンデックス繊維よりも、不織布生地に対してより大きな結合保持率を呈することが明らかである。

追加のＺｅｒｏＣｒｅｅｐ（商標）が７ｇｓｍであるとき、バイコンポーネントスパンデックス繊維Ｐ２〜７及びＰ９〜１２は、対照スパンデックス繊維Ｐ１〜Ｐ８よりも良好な結合性能を示す（表２ａ〜ｂ）。ポリスチレン及びポリ（ブチルメタクリレート）添加物を有する繊維が、より高い結合保持率を示すことが留意されるべきである。

１１ｇｓｍに等しい追加のＺｅｒｏＣｒｅｅｐ（商標）では、本発明が主張する６つすべてのバイコンポーネント繊維が、対照スパンデックス繊維よりも、不織布に対する優位な結合性を有する。既に見たように、繊維鞘中にポリスチレン及びポリ（ブチルメタクリレート）が使用されるときに、結合保持率はより増大した。

追加のＺｅｒｏＣｒｅｅｐ（商標）が１５．５ｇｓｍであるとき、対照の繊維（Ｐ１〜Ｐ８）を含む本発明のすべての繊維（Ｐ２〜７及びＰ９〜１２）が、大いにより高い結合保持率を呈した。依然として、本発明のバイコンポーネント繊維は、対照繊維と比較してより良好なクリープ保持率を示した。

ＰＵＵ２：対照スパンデックス紡績糸（ポリウレタンウレア）、Ｓｔ１：低平均数分子量ポリスチレン

表４及び５は、本発明の繊維が対照よりも良好な結合保持率を呈することを示す。
本発明の好ましい実施形態であると現在考えられるものを記載してきた一方で、当業者は、本発明の精神から逸脱することなく、そこに変更及び修正がなされ得ること、ならびに本発明の真の範囲内にあるような、すべてのそのような変更及び修正を含むことが意図されることを理解するであろう。

Claims (20)

1. 積層構造体であって、
   ポリウレタンと、ポリスチレン、アクリルポリマー、ポリビニルピロリドン、これらのコポリマー、これらの誘導体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される０．０１重量％〜３０重量％の少なくとも１つの添加物とを含む、弾性繊維を含み、
   前記弾性繊維が、織物、不織布、フィルム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される基材の１つ以上の層に接着される、前記積層構造体。
2. 前記添加物が、ポリスチレン、ポリスチレンコポリマー、ポリスチレン誘導体、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載の前記積層構造体。
3. 前記添加物が、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリルコポリマー（ＳＡＮ）、スチレン−ブタジエンコポリマー（ＳＢＳ）、スチレン−ブタジエンブロックコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエンスチレンコポリマー（ＡＢＳ）、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載の前記積層構造体。
4. 前記弾性繊維が、接着剤、超音波結合、熱結合、またはこれらの組み合わせによって接着される、請求項１に記載の前記積層構造体。
5. 前記弾性繊維が溶液紡糸される、請求項１に記載の前記積層構造体。
6. 前記弾性繊維が鞘芯バイコンポーネント繊維であり、前記添加物が前記鞘内にのみ存在する、請求項１に記載の前記積層構造体。
7. 前記鞘が、前記鞘の０．５重量％〜７０重量％の量で前記添加物を含む、請求項６に記載の前記積層構造体。
8. 前記アクリルポリマーが、ポリ（ブチルメタクリレート）、ポリ（エチルメタクリレート）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリ（メチルメタクリレート−コ−ブチルメタクリレート）、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載の前記積層構造体。
9. 前記弾性繊維が、鉱物油、シリコン油、またはこれらの組み合わせを含む局所仕上げ剤を、前記繊維の０．１重量％〜２重量％の量で更に含む、請求項１に記載の前記積層構造体。
10. 前記局所仕上げ剤が、５センチストーク〜１５０センチストークの粘度を有する、請求項９に記載の前記積層構造体。
11. 前記弾性繊維が、ステアリン酸マグネシウム、有機ステアリン酸塩、シリコン油、鉱物油、及びこれらの組み合わせから選択される追加の添加物を更に含む、請求項１に記載の前記積層構造体。
12. ポリウレタンと、ポリスチレン、アクリルポリマー、これらのコポリマー、これらの誘導体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される０．０１重量％〜０．９０重量％の少なくとも１つの添加物とを含む、弾性繊維。
13. ポリウレタンと、ポリスチレン、アクリルポリマー、これらのコポリマー、これらの誘導体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの添加物とを含む、弾性繊維であって、前記添加物が３００〜５０，０００未満の数平均分子量を有する、前記弾性繊維。
14. 前記添加物が３００〜４５，０００の数平均分子量を有する、請求項１３に記載の前記弾性繊維。
15. 鞘芯構成を含む溶液紡糸バイコンポーネント弾性繊維であって、
    前記芯がポリウレタンを含み、前記鞘がポリスチレン、アクリルポリマー、ポリビニルピロリドン、これらのコポリマー、これらの誘導体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの添加物を含む、前記溶液紡糸バイコンポーネント弾性繊維。
16. ポリウレタンと、ポリスチレン、アクリルポリマー、ポリビニルピロリドン、これらのコポリマー、これらの誘導体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される０．０１重量％〜３０重量％の少なくとも１つの添加物とを含む、弾性繊維を含む、織物。
17. 前記織物が、編物、織布、または不織布構成を含む、請求項１６に記載の前記織物。
18. 積層構造体を調製する方法であって、
    ポリウレタンと、ポリスチレン、アクリルポリマー、ポリビニルピロリドン、これらのコポリマー、これらの誘導体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される０．０１重量％〜３０重量％の少なくとも添加物とを含む、弾性繊維を提供することを含み、
    前記弾性繊維が、織物、不織布、フィルム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される基材の１つ以上の層に接着される、前記方法。
19. 前記弾性繊維が、超音波結合、接着剤、熱結合、及びこれらの組み合わせによって接着される、請求項１８に記載の前記方法。
20. 前記積層物品が、使い捨て衛生物品内に含まれる、請求項１８に記載の前記方法。