JP2017531740A - 繊維性基材及び多孔質ポリマー粒子を含む物品及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ポリマー粒子を含む多孔質物品及び当該多孔質物品の製造方法が提供される。
流体管理特性を有する布、例えば、流体を吸収、ウィッキング(吸い上げ)、及び蒸発する能力を有する材料が、しばしば望まれる。これらの特性は、絆創膏のような、連続的流体管理が必要とされる用途に望まれる。例えば、セルロース系不織布は、水を吸収及びウィッキングする能力を有するが、水を離さない傾向があり、しばしばその構造的一体性を失う。その他の超吸収材料、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム繊維は、大量の湿気を吸収し得るが、材料の寸法変化を招く有意な膨潤を起こす。
繊維性基材と、当該繊維性基材に結合されている多孔質ポリマー粒子とを含む多孔質物品が提供される。この物品は、流体管理用途に使用できる。より具体的には、当該物品は、流体をウィッキング及び蒸発するために使用でき、任意に抗菌剤を含む。
HO(−CH2CH(OH)CH2O)n−H
(II)
[式中、変数nは少なくとも1に等しい整数である。]、及びii)ノニオン性界面活性剤を含む。第2の相は、i)モノマー組成物、及びii)少なくとも500グラム/モル(g/モル)の重量平均分子量を有するポリ(プロピレングリコール)を含む。モノマー組成物は、モノマー組成物の総重量に基づいて少なくとも10重量%の式(I)の第1のモノマー
CH2=C(R1)−(CO)−O[−CH2−CH2−O]p−(CO)−C(R1)=CH2
(I)
を含有する。式(I)中、変数pは少なくとも1に等しい整数であり、R1は水素又はアルキルである。ポリ(プロピレングリコール)が重合生成物から除去されて、多孔質ポリマー粒子が提供される。
HO[−CH2−CH(OH)−CH2−O]n−H
(II)
[式中、変数nは少なくとも1に等しい整数である。]、及び(ii)ノニオン性界面活性剤を含む。第2の相は、(i)モノマー組成物の総重量に基づいて少なくとも10重量%の式(I)の第1のモノマー
CH2=C(R1)−(CO)−O[−CH2−CH2−O]p−(CO)−C(R1)=CH2
(I)
を含有するモノマー組成物、及び(ii)少なくとも500グラム/モルの重量平均分子量を有するポリ(プロピレングリコール)を含む。式(I)中、変数pは少なくとも1に等しい整数であり、R1基は水素又はメチルである。
HO(−CH2CH(OH)CH2O)n−H
(II)
[式中、変数nは少なくとも1に等しい整数である。]、及びii)ノニオン性界面活性剤を含む。第2の相は、i)モノマー組成物、及びii)少なくとも500グラム/モルの重量平均分子量を有するポリ(プロピレングリコール)を含む。モノマー組成物は、モノマー組成物の総重量に基づいて少なくとも10重量%の式(I)の第1のモノマー
CH2=C(R1)−(CO)−O[−CH2−CH2−O]p−(CO)−C(R1)=CH2
(I)
を含有する。式(I)中、変数pは少なくとも1に等しい整数であり、R1基は水素又はアルキルである。ポリ(プロピレングリコール)が重合生成物から除去されて、多孔質ポリマー粒子が提供される。
繊維性基材と、当該繊維性基材に結合されている多孔質ポリマー粒子とを含む物品が提供される。この物品は、流体管理用途に使用できる。より具体的には、当該物品は、流体をウィッキング及び蒸発するために使用でき、任意に抗菌剤を含む。
CH2=C(R1)−(CO)−O[−CH2−CH2−O]p−(CO)−C(R1)=CH2
(I)
を含有する。式(I)中、変数pは少なくとも1に等しい整数であり、R1は水素又はアルキルである。
HO[−CH2−CH(OH)−CH2−O]n−H
(II)
[式中、変数nは少なくとも1に等しい整数である。]、及び(ii)ノニオン性界面活性剤を含む。第2の相は、(i)上述の式(I)のモノマーを含むモノマー組成物、及び(ii)少なくとも500グラム/モルの重量平均分子量を有するポリ(プロピレングリコール)を含む。反応混合物の第2の相は反応混合物の第1の相中に分散されており、第1の相の体積は第2の相の体積よりも大きい。すなわち、第1の相は連続相であると見なし得ると共に、第2の相は連続相中に分散されている相であると見なし得る。第1の相は、反応混合物中で第2の相を液滴として懸濁させるための非共重合性媒体を提供する。第2の相の液滴は、i)重合が行われ得るモノマー組成物、及びii)少なくとも500グラム/モルの重量平均分子量を有するポリ(プロピレングリコール)であるポロゲンを含む。第2の相中の式(I)のモノマーは、典型的には、第1の相とは混和性を持たない。
CH2=CR1−(CO)−O−Y−R2
(III)
この式中、R1基は水素又はメチルである。多くの実施形態では、R1は水素である。Y基は、単結合、アルキレン、オキシアルキレン、又はポリ(オキシアルキレン)である。R2基は炭素環状基又は複素環状基である。これらの第2のモノマーは、第2の相中で式(I)の第1のモノマーとは混和性を持つ傾向があるが、第1の相とは混和性を持たない。
CH2=CR1−(CO)−O−R3
(IV)
式(IV)中、R1基は水素又はメチルである。多くの実施形態では、R1は水素である。R3基は、1〜20個の炭素原子、1〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、又は1〜4個の炭素原子を有する、直鎖又は分枝状アルキルである。これらの第2のモノマーは、第2の相中で式(I)の第1のモノマーとは混和性を持つ傾向があるが、第1の相とは混和性を持たない。
CH2=CR1−(CO)−O−R4
(V)
式(V)中、R1基は水素又はメチルである。多くの実施形態では、R1は水素である。R4基は、1つ以上のヒドロキシル基で置換されたアルキル、又は式−(CH2CH2O)qCH2CH2OHの基[式中qは少なくとも1に等しい整数である。]である。アルキル基は、典型的には、1〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、1〜4個の炭素原子、又は1〜3個の炭素原子を有する。ヒドロキシル基の数は、多くの場合、1〜3の範囲である。変数qは、多くの場合、1〜20の範囲、1〜15の範囲、1〜10の範囲、又は1〜5の範囲である。多くの実施形態において、式(IV)の第2のモノマーは単一のヒドロキシル基を有する。
CH2=CR1−(CO)−O−R5−O−Ar
(VI)
式(VI)中、R1基は水素又はメチルである。多くの実施形態では、R1は水素である。R5基は、少なくとも1つのヒドロキシル基で置換されたアルキレンである。好適なアルキレン基は、多くの場合、1〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、又は1〜4個の炭素原子を有する。アルキレンR5基は、1〜3個のヒドロキシル基で置換されてもよいが、多くの場合、単一のヒドロキシル基で置換される。Ar基は、6〜10個の炭素原子を有するアリール基である。多くの実施形態において、Ar基はフェニルである。式(VI)のモノマーの一例としては、2−ヒドロキシ−2−フェノキシプロピル(メタ)アクリレートがある。
(VII)
式(VII)中、R1基は水素又はメチルである。多くの実施形態では、R1は水素である。R6基は、1〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、又は1〜4個の炭素原子を有するアルキレンである。式(VII)のスルホン酸含有モノマーの例としては、スルホエチル(メタ)アクリレート及びスルホプロピル(メタ)アクリレートが挙げられるが、これらに限定されない。pH条件に応じて、これらの第2のモノマーはイオン(例えば、アニオン)特性を多孔質ポリマー粒子に付与し得る。対イオンは、多くの場合、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、又はテトラアルキルアンモニウムイオンのようなアルキル置換アンモニウムイオンなどのカチオンである。
CH2=CR1−(CO)−O−R7−N(R8)3 +X−
(VIII)
のものであり、第四級アンモニウム基を有する。R7基は、1〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、又は1〜4個の炭素原子を有するアルキレンである。R8基は、1〜4個の炭素原子、又は1〜3個の炭素原子を有するアルキルである。アニオンX−は、任意のアニオンであってもよいが、多くの場合、塩化物などのハロゲン化物である。あるいは、アニオンは硫酸塩であってもよく、2つのアンモニウム含有カチオン性モノマーと組み合わせ得る。例しては、(メタ)アクリルアミドアルキルトリメチルアンモニウム塩(例えば、3−メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、及び3−アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド)、並びに(メタ)アクリルオキシアルキルトリメチルアンモニウム塩(例えば、2−アクリロキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、2−メタクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、3−メタクリルオキシ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、3−アクリルオキシ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、及び2−アクリロキシエチルトリメチルアンモニウムメチルサルフェート)が挙げられるが、これらに限定されない。pH条件に応じて、これらの第3のモノマーは、多孔質ポリマー粒子にイオン(例えば、カチオン)特性を付与し得る。
(I)
式(I)中、pは少なくとも1に等しい整数であり、R1は水素又はアルキルである。ポリ(プロピレングリコール)が重合生成物から除去されて、多孔質ポリマー粒子が提供される。
(I)
式(I)中、変数pは少なくとも1に等しい整数であり、R1は水素又はアルキルである。ポリ(プロピレングリコール)が重合生成物から除去されて、多孔質ポリマー粒子が提供される。
(II)
式(II)中、変数nは少なくとも1に等しい整数である。第2の相は、(i)式(I)のモノマーを含有するモノマー組成物、及び(ii)少なくとも500グラム/モルの重量平均分子量を有するポリ(プロピレングリコール)を含む。
(I)
式(I)中、変数pは少なくとも1に等しい整数であり、R1は水素又はメチルである。ポリ(プロピレングリコール)は、多孔質ポリマー粒子を提供するために、重合生成物から除去されるものである。
(III)
CH2=CR1−(CO)−O−R3
(IV)
式(III)及び式(IV)中、R1基は水素又はメチルである。Y基は、単結合、アルキレン、オキシアルキレン、又はポリ(オキシアルキレン)である。R2基は炭素環式基又は複素環式基である。R3基は直鎖又は分枝鎖アルキルである。
(V)
CH2=CR1−(CO)−O−R5−O−Ar
(VI)
式(V)及び式(VI)中、R1基は水素又はメチルである。R4基は、1つ以上のヒドロキシル基で置換されたアルキル、又は式−(CH2CH2O)qCH2CH2OHの基[式中、変数qは少なくとも1に等しい整数である。]である。R5基は、少なくとも1つのヒドロキシル基で置換されたアルキレンであり、Ar基は、アリール基である。
(I)
式(I)中、整数pは少なくとも1に等しく、R1は水素又はアルキルである。多孔質ポリマー粒子を提供するために、ポリ(プロピレングリコール)が重合生成物から除去される。
(II)
式(II)中、変数nは少なくとも1に等しい整数である。上記反応混合物は、2)第2の体積を有し、第1の相中に分散されている第2の相、を更に含む。第1の体積は、第2の体積よりも大きい。第2の相は、i)モノマー組成物の総重量に基づいて少なくとも10重量%の式(I)のモノマーを含有するモノマー組成物、及びii)少なくとも500グラム/モルの重量平均分子量を有するポリ(プロピレングリコール)を含む。ポリ(プロピレングリコール)が重合生成物から除去されて、多孔質ポリマー粒子が提供される。
(III)
CH2=CR1−(CO)−O−R3
(IV)
式(III)及び式(IV)において、R1基は水素又はメチルである。Y基は、単結合、アルキレン、オキシアルキレン、又はポリ(オキシアルキレン)である。R2基は炭素環式基又は複素環式基である。R3基は直鎖又は分枝鎖アルキルである。
(V)
CH2=CR1−(CO)−O−R5−O−Ar
(VI)
式(V)及び式(VI)において、R1基は水素又はメチルである。R4基は、1つ以上のヒドロキシル基で置換されたアルキル、又は式−(CH2CH2O)qCH2CH2OHの基[式中、変数qは少なくとも1に等しい整数である。]である。R5基は、少なくとも1つのヒドロキシル基で置換されたアルキレンであり、Ar基は、アリール基である。
モノマーSR339(50グラム)、SR6030(50グラム)及びSEMA(5グラム)をPPG(43グラム)及びIRGACURE819(250ミリグラム)と混合した。この混合物を、約40℃〜50℃の穏やかな加熱を行いながら20分間激しく撹拌した。次いで、15グラムの界面活性剤APG325Nと予め混合した300グラムのグリセロールにこの混合物を添加した。混合物を20分間剪断混合した。その後、混合物を、DuPont(Wilmington,DE)からST500の商品名で入手可能なポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム2枚の間に薄く広げた。混合物を、硬化している材料の表面から約15cm(6インチ)のところに置いた100ワット、長波長のBLACK RAY UVランプ(UVP,LLC(Upland、CA、USA)から入手)を使用して、15〜20分間、紫外線で硬化した。
粒子充填繊維性ウェブを、図2に示すように、メルトブローン装置20を使用して、長繊維の単一水平流で作製した。このプロセスでは、ハイトレルG3548Lポリマーを、穿孔されたオリフィスダイ62から260℃の温度で押出し、上部及び下部空気70によって細くして、より微細な繊維68とし、ダイとコレクターの距離を15cmとして、真空式ドラムロールを使用して捕集した。押出速度及びその他の加工パラメータは、有効繊維直径が20〜30μmの繊維性ウェブ98を製造するように調節した。
メルトブローン繊維性ウェブは、G348L材料を使用して、粒子充填がないことを除いて、EX−1〜EX−4を製造したプロセスと同じプロセスで調製した。粒子を含まない繊維性ウェブは、100グラム/m2の坪量及び270μmの厚さを有した。
EX−1〜EX−4及び比較例Comp−1で得られた粒子充填メルトブローン材料を、1.6cm×12cmの細片に切断し、各細片の端を、脱イオン水を入れた皿に浸漬した。表3にまとめたように、100秒間にわたって、水が細片に吸い上げられた。
EX−1〜EX−4及び比較例Comp−1で得られた粒子充填メルトブローン材料を、1.6cm×12cmの細片に切断し、秤量して、乾燥重量(「Dry Wt」)を得て、脱イオン水に1分間浸漬した。細片を、フォーク状の尖ったもの(prong)を用いて垂直に持ち上げて余分な水を滴らせて落とし、1分間保持した後、秤量して、湿潤重量(「Wet Wt」)を得た。吸水率を、次のように計算した。
吸収率(%)=(Wet Wt−Dry Wt)/Dry Wt×100
表4のデータは、メルトブローンウェブの吸収容量が、ナノ多孔質粒子をウェブに組み込むことで、少なくとも3倍に増大したことを示した。
EX−1〜EX−4及び比較例Comp−1で得られた粒子充填メルトブローン材料を、1.6cm×12cmの細片に切断した。図4に示すように、各細片42について、細片の端部44を、ボトルの蓋の0.3cm×1.9cmのスリットを通して挿入した後、脱イオン水47が入ったボトル46に浸し、その間、細片のもう一方の端部45はボトル46の外側に延在し、ホルダー48にテープ留めされた。次いで、ボトル46及び細片42を、側面が遮蔽され上部が開放された秤49に23℃の室温中で置いた。重量損失を、30分毎に2時間測定した。水分重量損失の結果を表5にまとめた。表5の重量損失の結果を、更に図5にもプロットし、水分損失対時間の関係を図示した。
Claims (15)
- 1)繊維性基材と、2)多孔質ポリマー粒子と、を含む物品であって、
前記多孔質ポリマー粒子の少なくとも50%が前記繊維性基材に結合しており、
前記多孔質ポリマー粒子は、
1)第1の体積を有し、
i)式(II)の化合物
HO(−CH2CH(OH)CH2O)n−H
(II)
[式中、nは少なくとも1に等しい整数である。]、及び
ii)ノニオン性界面活性剤を含む、第1の相と、
2)第2の体積を有し、前記第1の相中に分散されている第2の相であって、前記第1の体積が前記第2の体積よりも大きい、前記第2の相と、を含む反応混合物の重合生成物を含み、
前記第2の相が、
i)モノマー組成物の総重量に基づいて少なくとも10重量パーセントの式(I)の第1のモノマー
CH2=C(R1)−(CO)−O[−CH2−CH2−O]p−(CO)−C(R1)=CH2
(I)
[式中、pは少なくとも1に等しい整数であり、R1は水素又はアルキルである。]を含有する前記モノマー組成物、及び
ii)少なくとも500グラム/モルの重量平均分子量を有するポリ(プロピレングリコール)を含み、
前記ポリ(プロピレングリコール)が、前記多孔質ポリマー粒子を提供するために前記重合生成物から除去されるものである、物品。 - 前記繊維性基材がメルトブローン繊維を含む、請求項1に記載の物品。
- 前記繊維性基材が、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ゴムエラストマー、又はこれらの組み合わせから選択される繊維を含む、請求項1又は2に記載の物品。
- 前記繊維性基材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン6、ナイロン66、ポリエステルエラストマー、又はこれらの組み合わせから選択される繊維を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の物品。
- 前記モノマー組成物が式(III)又は式(IV)の第2のモノマー
CH2=CR1−(CO)−O−Y−R2
(III)
CH2=CR1−(CO)−O−R3
(IV)
[式中、R1は、水素又はメチルであり、
Yは、単結合、アルキレン、オキシアルキレン、又はポリ(オキシアルキレン)であり、
R2は、炭素環式基又は複素環式基であり、
R3は、直鎖又は分枝鎖アルキルである。]を更に含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の物品。 - 前記モノマー組成物が式(V)又は式(VI)のヒドロキシル基含有モノマー
CH2=CR1−(CO)−O−R4
(V)
CH2=CR1−(CO)−O−R5−O−Ar
(VI)
[式中、R1は、水素又はメチルであり、
R4は、1つ以上のヒドロキシル基で置換されたアルキル、又は式−(CH2CH2O)qCH2CH2OHの基(式中、qは少なくとも1に等しい整数である。)であり、
R5は、少なくとも1つのヒドロキシル基で置換されたアルキレンであり、Ar基は、アリール基である。]である第2のモノマーを更に含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の物品。 - 抗菌剤を含む活性剤又は湿気が、前記多孔質ポリマー粒子の孔の少なくとも一部の中に吸着されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の物品。
- 前記多孔質ポリマー粒子の少なくとも一部が、接着剤、バインダー、又はこれらの組み合わせで繊維性基材に結合されている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の物品。
- 水に1時間浸漬したとき、前記物品の長さがいかなる方向にも伸長しない、請求項1〜8のいずれか一項に記載の物品。
- a)反応混合物の重合生成物を含む多孔質ポリマー粒子を提供する工程であって、前記反応混合物が、
1)第1の体積を有し、
i)式(II)の化合物
HO(−CH2−CH(OH)−CH2O)n−H
(II)
[式中、nは少なくとも1に等しい整数である。]、及び
ii)ノニオン性界面活性剤を含む、第1の相と、
2)第2の体積を有し、前記第1の相中に分散される第2の相であって、前記第1の体積が前記第2の体積よりも大きい、前記第2の相と、を含む前記反応混合物であり、
前記第2の相が
i)モノマー組成物の総重量に基づいて少なくとも10重量パーセントの式(I)の第1のモノマー
CH2=C(R1)−(CO)−O[−CH2−CH2−O]p−(CO)−C(R1)=CH2
(I)
[式中、pは少なくとも1に等しい整数であり、R1は水素又はアルキルである。]、及び
ii)少なくとも500グラム/モルの重量平均分子量を有するポリ(プロピレングリコール)を含んでおり、前記多孔質ポリマー粒子を提供するために、前記ポリ(プロピレングリコール)が前記重合生成物から除去される、工程と、
b)繊維を含む繊維性基材を提供する工程と、
c)前記多孔質ポリマー粒子を前記繊維性基材に結合する工程であって、前記多孔質ポリマー粒子の少なくとも50%が前記繊維性基材に結合される、工程と、を含む、物品の製造方法。 - 前記結合する工程が、
i)前記繊維性基材を前記繊維のガラス転移温度を上回る温度に加熱する工程と、
ii)前記多孔質ポリマー粒子を前記加熱された繊維性基材に接触させる工程と、
iii)前記多孔質ポリマー粒子及び前記繊維性基材を冷却して、多孔質ポリマー粒子を前記繊維性基材に融着する工程と、を含む、請求項10に記載の方法。 - 前記多孔質ポリマー粒子を前記繊維性基材に結合する工程が、前記繊維性基材を提供する工程と同時に実施される、請求項10に記載の方法。
- 前記多孔質ポリマー粒子を前記繊維性基材に結合する工程及び前記繊維性基材を提供する工程が、
i)ポリマー材料を含むメルトブローン繊維を押出しする工程と、
ii)多孔質ポリマー粒子を前記メルトブローン繊維内に計量投入する工程と、
iii)前記メルトブローン繊維及び前記多孔質ポリマー粒子を、前記繊維性基材に結合した多孔質ポリマー粒子を含む不織繊維性基材として捕集する工程と、を含む、請求項12に記載の方法。 - 前記多孔質ポリマー粒子が、フィードロールを備えた粒子ドロッパーを使用して計量投入される、請求項13に記載の方法。
- 前記多孔質ポリマー粒子の少なくとも25%が前記繊維性基材に融着される、請求項10〜14のいずれか一項に記載の方法。
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