JP2023519258A - 伸縮性不織布積層体 - Google Patents
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Abstract
高回復力ポリウレタン弾性繊維を含む伸縮性不織布積層体、これらの伸縮性不織布積層体を有する製造品、ならびに伸縮性積層体および製造品の製造方法が提供される。
Description
本開示は、高回復力ポリウレタン弾性繊維を含む伸縮性不織布積層体、これらの伸縮性不織布積層体を含む製造品、ならびに伸縮性積層体および製造品の製造方法に関する。
例えば、使い捨ておむつの脚バンドおよび他の構成要素におけるエラストマー繊維、フィラメント、および/またはフィルムの使用は、長年にわたって知られている。これらの構成要素を製造する典型的なプロセスでは、スパンデックス繊維もしくはフィラメントまたは天然もしくは合成ゴムフィルムストリップは、特定のドラフトまで伸長され、例えばホットメルト接着剤を使用して不織布基材の1つまたは2つの層に接着される。これは、エラストマー繊維、フィラメント、および/またはフィルムをこの構成要素中またはその上に組み込むことによって弾性化されるおむつ構成要素、例えば不織布基材に良好な延伸性および回復性をもたらす。
このプロセスで使用される接着剤は、エラストマー繊維、フィラメント、またはフィルムと弾性化されるおむつ構成要素の材料、例えば不織布または基材との間に良好な結合を形成するために高温に加熱されなければならないものであることが多い。この高温では、エラストマー繊維、フィラメント、またはフィルムの破壊強度(break tenacity)は、室温(~75°F)におけるその破壊強度より著しく低い。ホットメルト接着剤との接触点で経験される高温でのエラストマー繊維、フィラメント、またはフィルムの破壊強度が、室温および弾性化プロセスで使用されるドラフトでの繊維、フィラメント、またはフィルムの最初のロード力よりも低い場合、そのとき繊維、フィラメント、またはフィルムは破断する。したがって、エラストマー繊維、フィラメント、またはフィルムが過度に延伸される場合、または接着剤がエラストマーと接触する時に過度に高い温度に加熱される場合、エラストマー繊維、フィラメント、またはフィルムの破断の事例が、衛生製品構成要素のための伸縮性材料を調製するプロセス中に発生することが一般に知られている。
スパンデックスおよびホットメルト接着剤によりおむつ構成要素用の材料を弾性化するための典型的なプロセス条件は、接着剤が螺旋噴霧またはストランドコーティングプロセスによって塗布される場合、3.0~4.0のドラフト(200%~300%の伸長)および約260°F~325°F(127℃~177℃)の標準弾性付与ホットメルト接着剤温度でのスパンデックス繊維の使用を伴う。熱接着剤が塗布される時にスパンデックスドラフトが4.0を超えて増加すると、接着剤塗布点でのスパンデックスの破断の事例が許容できないレベルまで急速に増加する。接着剤の温度を約260°F(127℃)未満に低下させてスパンデックス繊維に対する熱負荷を減らすと、スパンデックスとおむつ構成要素、例えば不織布との間の結合の完全性が許容できないレベルまで低下する。
使い捨て衛生製品の構成要素に使用される伸縮性構造体の製造におけるエラストマー繊維、フィラメント、またはフィルムの破断は、極めて望ましくない。これは、エラストマーが破断すると、使い捨て製品の製造ラインを停止しなければならならず、弾性化する繊維、フィラメント、またはフィルムを再度張り、装置を再起動しなければならないからである。これは、例えばおむつ製造ラインの著しい稼働停止時間を引き起こし、多数の廃棄おむつを発生する。
米国特許第9,084,836号明細書は、少なくとも1つの比較的非弾性の基材、ポリウレタン材料のソフトセグメントの基剤として、テトラヒドロフランおよびC2もしくはC3アルキレンオキシドを共重合することにより誘導される構成単位を含む、ポリ(テトラメチレン-コ-アルキレンエーテル)構造を有するグリコールを含む、フィルムおよび1つまたは複数のフィラメントよりなる群から選択されるポリウレタン材料、ここでC2またはC3アルキレンオキシドから誘導される単位の部分は、前記ポリ(テトラメチレン-コ-アルキレンエーテル)グリコールの少なくとも15モル%を含む、;ならびに約260°F~約350°Fの温度を有するホットメルト接着剤、を含む衣料品または使い捨ておむつなどの使い捨て衛生製品を開示している。
スパンデックスの接着剤の付加または非接着性の封入によって弾性化された使い捨て衛生製品用の構成要素の有用性にもかかわらず、破断しにくいこれらの製品に使用するためのさらなるより強い弾性材料を確認することが有利であろう。そのような材料の具体的な利点としては、熱安定性、弾性材料の消費量の減少、機器動作の効率の向上(すなわち、パッケージごとの実行時間)、ならびに排出および輸送コストに関する持続可能性の改善が挙げられる。
概要
本発明の一態様は、高回復力ポリウレタン弾性繊維と不織布積層体とを含む伸縮性不織布積層体に関する。1つの非限定的な実施形態では、高回復力ポリウレタン弾性繊維は、不織布積層体に接着されたポリオール、有機ジイソシアネート化合物、およびジアミン化合物からなる。非限定的な一実施形態では、ポリオールの最小数平均分子量が450であり、最大数平均分子量が1800である。非限定的な一実施形態では、ポリオールの最小数平均分子量が450であり、最大数平均分子量が1600である。
本発明の一態様は、高回復力ポリウレタン弾性繊維と不織布積層体とを含む伸縮性不織布積層体に関する。1つの非限定的な実施形態では、高回復力ポリウレタン弾性繊維は、不織布積層体に接着されたポリオール、有機ジイソシアネート化合物、およびジアミン化合物からなる。非限定的な一実施形態では、ポリオールの最小数平均分子量が450であり、最大数平均分子量が1800である。非限定的な一実施形態では、ポリオールの最小数平均分子量が450であり、最大数平均分子量が1600である。
本発明の他の態様は、その少なくとも一部が、不織布積層体内に、または不織布積層体と並置された高回復力ポリウレタン弾性繊維を有する伸縮性不織布積層体を含む製造品に関する。1つの非限定的な実施形態では、高回復力ポリウレタン弾性繊維は、ポリオール、有機ジイソシアネート化合物、およびジアミン化合物からなる。非限定的な一実施形態では、ポリオールの最小数平均分子量が450であり、最大数平均分子量が1800である。非限定的な一実施形態では、ポリオールの最小数平均分子量が450であり、最大数平均分子量が1600である。
本発明の他の態様は、不織布積層体内に、または不織布積層体と並置された高回復力ポリウレタン弾性繊維を含む伸縮性不織布積層体を製造する方法に関する。1つの非限定的な実施形態では、高回復力ポリウレタン弾性繊維は、ポリオール、有機ジイソシアネート化合物、およびジアミン化合物からなる。非限定的な一実施形態では、ポリオールの最小数平均分子量が450であり、最大数平均分子量が1800である。非限定的な一実施形態では、ポリオールの最小数平均分子量が450であり、最大数平均分子量が1600である。
詳細な説明
本開示により、伸縮性不織布積層体、少なくとも一部が伸縮性積層体を含む製造品、ならびにこれらの伸縮性不織布積層体および製造品を製造する方法が提供される。
本開示により、伸縮性不織布積層体、少なくとも一部が伸縮性積層体を含む製造品、ならびにこれらの伸縮性不織布積層体および製造品を製造する方法が提供される。
本開示では、不織布積層体は、不織布積層体内に包含されている、または不織布積層体と並置されている高回復力ポリウレタン弾性繊維によって弾性化されている。
「高回復力」ポリウレタン弾性繊維とは、5回目のアンロードサイクルの200%で正規化回復力/単位デシテックスを有するポリウレタン弾性繊維を意味し、これは0.023センチニュートン(cN)/デシテックス(dtex)以上である。高回復力ポリウレタン弾性繊維を使用して、不織布積層体の用途のための既存のスパンデックス繊維と比較して全体的なデシテックスの低減が可能となる。非限定的な一実施形態では、デシテックス範囲は約30~1500である。非限定的な一実施形態では、デシテックス範囲は約33~1100である。
1つの非限定的な実施形態では、高回復力ポリウレタン弾性繊維は、不織布積層体に接着され、ポリオール、有機ジイソシアネート化合物、およびジアミン化合物からなる。
2つ以上の異なる繰返し単位を有するポリオールは、ブレンドまたは共重合によって使用され得る。強度および回復性の観点から、ポリ(テトラメチレンエーテル)グリコール(PTMEG)およびポリ(テトラメチレン-コ-2-メチルテトラメチレンエーテル)グリコール(3MCPG)をブレンドするポリオールの使用が好ましい。他のポリオールは、PTMEG、3MCPG、またはこれらの2種類をブレンドするポリオールの特性が維持される限り、任意の方法でブレンドまたは共重合されてもよい。適切なポリオールの市販例としては、Terathane(登録商標)1000およびTerathane(登録商標)650(LYCRA社(Wilmington,Delaware))が挙げられる。
使用され得るポリエーテルポリオールの例としては、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、および3-メチルテトラヒドロフランの開環重合および/または共重合から、または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合重合から、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、および1,12-ドデカンジオールなどの各分子中に炭素数12未満の、2つ以上の水酸基を有するグリコールが挙げられる。直鎖二官能性ポリエーテルポリオールが好ましい。ポリオールの数平均分子量は、約450~1800であるべきである。非限定的な一実施形態では、ポリオールの数平均分子量は約450~1600である。非限定的な一実施形態では、数平均分子量が約650~約1400のポリ(テトラメチレンエーテル)グリコールが使用される。所望の数平均分子量は、所望の分子量の範囲外であり得る2つ以上のグリコールのブレンドまたは混合物で達成され得る。
1つの非限定的な実施形態では、ポリオールはポリエーテル系ポリオールである。1つの非限定的な実施形態では、低分子量ポリオールは高分子量ポリオールとブレンドされる。非限定的な一実施形態では、ポリオールの最小数平均分子量が450であり、最大数平均分子量が1800である。非限定的な一実施形態では、ポリオールの最小数平均分子量が450であり、最大数平均分子量が1600である。
高回復力ポリウレタン弾性繊維におけるジイソシアネートとして、芳香族、脂環族、脂肪族ジイソシアネート化合物を用いることができる。芳香族ジイソシアネート化合物としては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、MDIと略す)、トリレンジイソシアネート、1,4-ジイソシアネートベンゼン、キシリレンジイソシアネート、および2,6-ナフタレンジイソシアネート等が挙げられる。脂環式および脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(以下、H12MDIと略す)、イソホロンジイソシアネート、メチルシクロヘキサン2,4-ジイソシアネート、メチルシクロヘキサン2,6-ジイソシアネート、シクロヘキサン1,4-ジイソシアネート、ヘキサヒドロキシリレンジイソシアネート、ヘキサヒドロトリレンジイソシアネート、オクタヒドロ1,5-ナフタレンジイソシアネート等が挙げられる。
これらのジイソシアネートは、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。
これらのジイソシアネート化合物の中でも、弾性繊維に対する強度と耐熱性に優れることから、芳香族ジイソシアネート化合物を用いることが好ましく、MDIを用いることがより好ましい。1種以上の他の種類の芳香族ジイソシアネート化合物をMDIとブレンドして使用してもよい。MDIは、2,4’および4,4’-MDI異性体のブレンドであり得る。1つの適切なMDI組成物としては、少なくとも90%、好ましくはそれ以上の4,4’-MDI異性体、例えばDow chemicalのIsonate125MDR(登録商標)、BayerのDesmodur(登録商標)44M、BASFのLupranate(登録商標)M、およびWanhuaのWannate(登録商標)1102INが挙げられる。
1つの非限定的な実施形態では、ポリオールに対する有機ジイソシアネート化合物の反応当量比(モル比)は2未満である。1つの非限定的な実施形態では、ポリオールに対するジイソシアネート化合物の反応当量比(モル比またはキャッピング比)は、1より大きく2未満である。
ジアミン化合物は、本開示の高回復力ポリウレタン弾性繊維用の鎖延長剤である。ジアミン化合物を用いることで、高い回復性が達成可能である。
使用され得るジアミン化合物の非限定的な例としては、低分子量ジアミン化合物、例えばエチレン-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、1,5-ペンタンジアミン、1,2-ジアミンブタン、1,3-ジアミンブタン、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、2,2-ジメチル-1,3-ジアミノプロパン、1,3-ジアミノ-2,2-ジメチルブタン、2,4-ジアミノ-1-メチルシクロヘキサン、1,3-ペンタンジアミン、1,3シクロヘキサンジアミン、1,4シクロヘキサンジアミン、ビス(4-アミノフェニル)ホスフィンオキシド、ヘキサメチレンジアミン、1,3-シクロヘキシルジアミン、水素化メタフェニレンジアミン(HMPD)、2-メチルペンタメチレンジアミン、1,7-ヘプタンジアミン、1,8-オクタンジアミン、1,9-ノナンジアミン、1,10-デカンジアミン、1,12-ドデカンジアミン、イソホロンジアミン、キシリレンジアミン、ビス(4-アミノフェニル)ホスフィンオキシド等が挙げられる。これらの1種または2種以上を混合して用いてもよい。エチレングリコール等の低分子量ジオール化合物は、特性を損なわない範囲で併用してもよい。
炭素数2~5のジアミン化合物が好ましく、優れた伸長および弾性回復等を有する弾性糸を考慮すると、エチレンジアミンまたは少なくとも70モル%のエチレンジアミンを含むジアミン混合物を用いることが特に好ましい。なお、これらの鎖延長剤の他に、本発明の効果を失わない範囲で、トリアミン化合物(ジエチレントリアミン等)を用いて分枝構造を形成してもよい。
1つの非限定的な実施形態では、エチレンジアミンなどのジアミン化合物、またはそれぞれ炭素数2~13の脂肪族ジアミンおよび脂環式ジアミンからなる群から選択される少なくとも1つのジアミンとのその混合物が使用される。
1つの非限定的な実施形態では、ポリウレタンポリマーは、ジアミン化合物で鎖延長され、ポリマー固体の末端基濃度は5~50mEq/kgである。
得られるポリウレタンポリマーの分子量を制御するために、連鎖停止剤を連鎖延長反応の際に使用することができる。紡糸後の糸特性の安定化を考慮した場合の連鎖停止剤に対する鎖延長剤のモル比は、10~20であることが好ましく、14~18であることがより好ましい。
使用することができる連鎖停止剤の非限定的な例としては、n-ブタノールなどのモノアルコール化合物、およびジメチルアミン、ジエチルアミン、n-プロピルアミン、iso-プロピルアミン、n-ブチルアミン、シクロヘキシルアミン、およびn-ヘキシルアミンなどのモノアミン化合物またはそれらの混合物が挙げられる。モノアミン化合物が好ましく、ジエチルアミンがより好ましい。連鎖停止剤は、通常、連鎖延長剤とブレンドすることによって使用される。
1つの非限定的な実施形態では、それぞれ炭素数が2~12の脂肪族アミンおよび脂環式アミンからなる群から選択される少なくとも1つのモノアミン、1級、または2級が使用される。
本開示の不織布積層体および製造品に有用な高回復力ポリウレタン弾性繊維の非限定的な例は、米国特許第9,567,694号明細書に記載されているものであり、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれ、分子量が450~1600のポリオール、有機ジイソシアネート化合物、およびジアミン化合物からなる。
溶液重合法を用いる場合、ポリオール類、有機ジイソシアネート化合物、ジアミン化合物等を原料として用いて、有機溶媒、例えばDMAc、DMF、DMSO、NMP、またはこれらを主成分して用いる溶液中で重合を行うことによって、ポリ(ウレタンウレア)溶液を得ることができる。この反応方法も特に制限されず、例えば、各原料を溶液中に導入して溶解させた後、適当な温度に加熱して反応させるワンショット法や、まず、ポリオールと有機ジイソシアネート化合物とを反応させた後、プレポリマーを溶媒中に溶解させ、ジアミン化合物と反応させて鎖延長させることにより非溶媒系でプレポリマーを形成させてポリ(ウレタンウレア)を合成するプレポリマー法などが挙げられる。プレポリマー法が好ましい。
また、ポリウレタンを合成する際には、アミン系触媒、有機金属触媒等の1種または2種の触媒を混合することが好ましい。
アミン触媒の例としては、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N-ジメチルベンジルアミン、トリエチルアミン、N-メチルモルホリン、N-エチルモルホリン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-プロパンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルヘキサンジアミン、ビス-2-ジメチルアミンエチルエーテル、N,N,N’,N’-ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルグアニジン、トリエチレンジアミン、N,N’-ジメチルピペラジン、N-メチル-N’-ジメチルアミノエチル-ピペラジン、N-(2-ジメチルアミノエチル)モロホリン、1-メチルイミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、N,N-ジメチルアミノエタノール、N,N,N’-トリメチルアミノエチルエタノールアミン、N-メチル-N’-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、N,N-ジメチルアミニヘキサノール、およびトリエタノールアミン等が挙げられる。
1つの非限定的な実施形態では、高回復力ポリウレタン弾性繊維は、プレポリマー法によって溶液重合ポリウレタンポリマー溶液から紡糸される。
本開示によれば、高回復力ポリウレタン弾性繊維は、不織布積層体を弾性化するために使用される。高回復力ポリウレタン弾性繊維は、不織布積層体内に包含されていてもよく、または不織布積層体と並置されていてもよい。
1つの非限定的な実施形態では、高回復力ポリウレタン弾性繊維は、最初に伸長され、次いでその伸長状態で不織布積層体内に適用または組み込まれる。
不織布を弾性化するこのプロセスは、典型的には、2~50以上の端を不織布積層体に組み込む。不織布積層体内で接着結合または並置されると、伸長繊維を弛緩させ、それによって弾性不織布積層体を提供する。非限定的な一実施形態では、高回復力ポリウレタン弾性繊維は、少なくとも一方向に約3.0~約4.0のドラフトまで伸長される。伸縮性不織布積層体は、使い捨て衛生製品での使用に適している。
本開示に従って弾性化された不織布積層体は、一実施形態では使い捨て衛生製品中に、またはその上に組み込むために有用な構成要素として使用することができる、または構成要素に転換することができる任意のタイプの可撓性構造体であり得る。使い捨ての個人衛生製品は、製品を使用する人または動物の衛生を促進、改善、強化または維持するために役立つ任意の製品であり得る。使い捨て衛生製品の非限定的な例としては、使い捨ておむつ;トレーニングパンツ;成人失禁用品および製品;生理用品、衣料品および製品;包帯;創傷包帯;外科用ドレープ、外科用ガウン、外科用または他の衛生保護マスク、衛生手袋、ヘッドカバー、ヘッドバンド、オストミーバッグ(ostomy bags)、ベッドパッド、ベッドシート等が挙げられる。
そのような製品は、さらに体液も吸収するために有用であってもなくてもよい。このタイプの製品は、1回のみまたは多くとも数回および/または比較的短期間のみ使用され、その後廃棄されるという意味でさらに一般的に使い捨てである。それらは、一般に、洗浄、清拭、再手入れまたは再調整されず、その後再利用されることはない。
本明細書のプロセスに従って弾性化された不織布積層体から作製される構成要素は、前述のタイプの使い捨て衛生製品内に見られる要素としてまたは要素中に使用することができる。そのような要素は、例えば、おむつまたはトレーニングパンツの前部、後部および側部パネル、脚部のカフス、脚部穴、腹バンド、および/またはウエストバンドを含むことができる。これらの衛生製品構成要素は、例えば、本明細書においてバルク形態で調製される伸縮性不織布積層体を、個々の使い捨て個人衛生製品中への組み込みに適したサイズおよび構成の別個の個々のセグメントに転換することによって調製することができる。
本明細書のプロセスに従って調製された伸縮性不織布積層体は、少なくとも1つの比較的非弾性の不織布積層体を含むであろう。本発明の目的のために、「不織布積層体」という用語は、「不織布基材」という用語と互換的に使用され、それらの最も広い意味では、その上に高回復力ポリウレタン弾性繊維を接着結合することができる少なくとも1つの表面を有する任意の可撓性または変形性不織布基材を含むことを意味する。そのような不織布積層体は、一般に、2つの表面、例えば上面および下面を有する可撓性であるが比較的非弾性の基材である。「比較的非弾性の基材」とは、破断することなく任意の方向に約120%以下伸長することができる、または破断伸長の50%まで伸長して伸長力を除去した後に30%を超える伸長長さの増加を示す基材を意味する。
本明細書における弾性化のための比較的非弾性の基材は、不織布基材の形態である。不織布基材または「ウェブ」は、織り込まれているが、識別可能な繰り返しの様相ではない、個々の繊維、フィラメント、または糸の構造体を有する基材である。不織布基材は、例えば、メルトブローイングプロセス、スパンボンディングプロセス、およびボンドカードウェブプロセスなどの様々な従来のプロセスによって形成することができる。
メルトブロー基材またはウェブは、メルトブローン繊維から作製されるものである。メルトブロー繊維は、溶融熱可塑性材料を、溶融熱可塑性材料またはフィラメントとしての複数の微細な通常は円形のダイ毛細管を通して高速ガス(例えば空気)流中に押し出すことによって形成される。これは、溶融熱可塑性材料のフィラメントを細くして、マイクロファイバーの直径であることができるそれらの直径を減少させる。その後、メルトブロー繊維は、高速ガス流によって運ばれ、回収表面上に堆積されて、ランダムに分配されたメルトブロー繊維のウェブを形成する。このようなプロセスは、例えば、米国特許第3,849,241号明細書に開示されており、この特許は参照により本明細書に組み込まれる。
スパンボンド基材または「ウェブ」は、スパンボンド繊維から作製されるものである。スパンボンド繊維は、溶融熱可塑性材料を紡糸口金の複数の微細な通常円形の毛細管からフィラメントとして押し出すことによって形成された小径繊維である。次いで、押し出されたフィラメントの直径は、例えば、引き出し延伸(eductive stretching)または他の周知のスパンボンド機構によって急速に減少される。スパンボンド不織ウェブの製造は、例えば、米国特許第3,692,618号明細書および第4,340,563号明細書に示されており、これらの特許は両方とも参照により本明細書に組み込まれる。
本発明のプロセスによって弾性化される比較的非弾性の積層体は、多種多様な材料から構成することができる。適切な材料の非限定的な例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル(例えばポリエチレンテレフタレート)、ポリブタン、エチレンプロピレン・コポリマー、ポリアミド、テトラブロックポリマー、スチレンブロックコポリマー、ポリヘキサメチレン・アジパミド、ポリ-(oc-カプロアミド)、ポリヘキサメチレンセバカミド、ポリビニル、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリトリフルオロクロロエチレン、エチレンビニルアセテートポリマー、ポリエーテルエステル、木綿、レーヨン、麻、およびナイロンが挙げられる。さらに、そのような材料タイプの組み合わせを使用して、本明細書で弾性化される比較的非弾性の積層体を形成することができる。
本明細書で弾性化される好ましい不織布積層体は、ポリマースパンボンド不織ウェブなどの構造体を含む。約10~約40グラム/m2の坪量を有するスパンボンド・ポリオレフィンの不織ウェブが特に好ましい。より好ましくは、そのような構造体は、約10~約25グラム/m2の坪量を有するポリプロピレンスパンボンド不織ウェブである。
1つの非限定的な実施形態では、高回復力ポリウレタン弾性繊維は、弾性化される比較的非弾性の基材に接着結合または取り付けられる。本明細書のプロセスによるこのような非弾性可撓性基材への高回復力ポリウレタン弾性繊維の接着結合は、一般に、従来のホットメルト接着剤の使用によってもたらされる。
従来のホットメルト接着剤は、典型的には、高い初期粘着性を示し、構成要素間の良好な結合強度をもたらし、良好な紫外線および熱安定性を有する熱可塑性ポリマーである。好ましいホットメルト接着剤は粘着性(pressure sensitive)であろう。適切なホットメルト接着剤の例は、スチレン-イソプレン-スチレン(SIS)コポリマー;スチレン-ブタジエン-スチレン(SBS)コポリマー;スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン(SEBS)コポリマー;エチレン-ビニルアセテート(EVA)コポリマー;非晶質ポリ-アルファ-オレフィン(APAO)ポリマーおよびコポリマー;ならびにエチレン-スチレン・インターポリマー(ESI)よりなる群から選択されるポリマーを含むものである。スチレン-イソプレン-スチレン(SIS)ブロックコポリマー系の接着剤が最も好ましい。ホットメルト接着剤は市販されている。それらはH-2104、H-2494、H-4232およびH-20043などの名称でBostikから、HL-1486およびHL-1470としてH.B.Fuller Companyから市販されている。
本発明のプロセスによれば、この非限定的な実施形態では、本明細書に記載の高回復力ポリウレタン弾性繊維は、少なくとも1つの方向に伸長され、一方、伸長状態では、弾性化される比較的非弾性の不織布積層体の少なくとも1つに接着結合されるであろう。一般に、プロセスのこのステップでは、高回復力ポリウレタン弾性繊維は、比較的非弾性の基材との結合の前に、約3.0X(200%伸長)を超えて約4.0X(300%伸長)のドラフトまで延伸される。
高回復力ポリウレタン弾性繊維の所望の程度までのドラフトは、繊維に機械方向に延伸力を適用することによってもたらすことができる。商業製造作業では、このような伸長力は、高回復力ポリウレタン弾性繊維の供給ロールおよび製造される弾性化製品の巻き取りロール速度および/またはそれによって加えられる張力を調整することによって適用することができる。引張りロールの組み合わせを使用して、ポリウレタン伸長を提供または補助することもできる。
また、伸長された高回復力ポリウレタン弾性繊維の提供と概ね同時に、本明細書に記載の少なくとも1つのタイプの比較的非弾性の不織布基材であって、該基材には、伸長された高回復力ポリウレタン弾性繊維が、該基材内で、または該基材と並置して接着結合された不織布基材が提供されるであろう。高回復力ポリウレタン弾性繊維のように、非弾性基材材料を供給ロールから提供することができる。
多くの場合、高回復力ポリウレタン弾性繊維は、複数の基材内で結合される、または複数の基材と並置されて多層積層体を形成する。このタイプの好ましい複合積層構造体を、以下により完全に説明する。
1つの非限定的な実施形態では、高回復力ポリウレタン弾性繊維が伸長した後または伸長している時、および高回復力ポリウレタン弾性繊維が弾性化される基材と接触する前、接触している時、または接触した後であっても、ホットメルト接着剤が、高回復力ポリウレタン弾性繊維および/または弾性化される構造体の基材の1つまたは複数の表面上に塗布、例えば、噴霧またはコーティングされる。次いで、伸長された高回復力ポリウレタン弾性繊維および相対的に非弾性の基材の表面は、互いに結合される要素の表面の少なくともいくらかの部分の間に少なくともいくらかの接着材料が介在するように、任意の適切な方法で互いに接触し、維持される。
1つの非限定的な実施形態では、ホットメルト接着剤は、そのような表面上に接着剤の連続コーティングを形成するように、高回復力ポリウレタン弾性繊維および/または弾性化される基材の表面に塗布される。実際、ホットメルト接着剤は、様々な異なる方法で塗布することができる。1つの方法では、溶融した接着剤を噴霧ノズルから不連続ウェブとして堆積させることができ、このプロセスはメルトブローとして知られている。別の方法では、溶融した接着剤を、結合される材料がノズルを通過する時に螺旋状に移動するノズルから固体流として堆積させることができる。このような技術は、螺旋噴霧として知られている。メルトブローまたは螺旋噴霧プロセスにおいて噴霧ノズルにより分配される接着剤は、接着剤の溶融温度以上の温度に外部から加熱することができる加熱空気の噴流により、ノズルを通して推進することができる。接着剤はまた、「ドットマトリックス」パターンで所望の表面のいずれかに塗布する、直接コーティングまたは噴射技術によって繊維および/または不織布積層体に直接塗布することもできる。
高回復力ポリウレタン弾性繊維との接触地点におけるホットメルト接着剤の温度は、分配される接着剤の温度、使用される接着剤の量、接着剤塗布技術、および接着剤を塗布するために使用されるシステムの物理的配置の特定の詳細に依存する。ポリウレタン繊維またはフィルムとのその実際の接触時の接着剤の温度は測定困難なため、通常、接着剤が塗布ヘッドを出る時の接着剤の温度が、本明細書のプロセスで使用される接着剤温度を規定するための基準として使用される。しかし、接着剤がポリウレタンと接触する時の接着剤の温度は、それが塗布ヘッド(例えば、スロットコートまたはNordson,Inc.製のSure Wrap(登録商標)システムなどの他のストランド塗布システム)を出る時の接着剤の温度に本質的に等しい値から、螺旋噴霧またはメルトブロー塗布システムの場合におけるなどの、それが塗布ヘッドを出る時の接着剤温度より70°F~150°Fも低い値までの範囲であり得ると理解される。
本明細書のプロセスにおける塗布ヘッドを出る時の接着剤の温度は、一般に、約280°F~約350°Fの範囲内であろう。好ましくは、使用されるホットメルト接着剤は、約300°F~約325°Fの溶融温度で提供されるべきである。ポリウレタン材料との接触時にそのような温度範囲内にあるホットメルト接着剤の接触は、ポリウレタンの温度をしばしば約125°F~約300°Fの範囲内の値にすることができる。そのような温度で、本明細書で使用される選択されたポリウレタン材料、すなわちポリ(テトラメチレン-コ-アルキレンエーテル)グリコール系のものは、高回復力ポリウレタン弾性繊維に許容できない破断の発生を示さずに、本明細書に明記された程度までドラフトすることができる。
接着剤が適当な表面に塗布された後、高回復力ポリウレタン弾性繊維および弾性化される基材は、次いで、相対的非弾性の基材内で、またはそれと並置された伸長された高回復力ポリウレタン弾性繊維を接着結合するのに十分な条件下で互いに接触が維持される。これは、一般に、材料間の接着結合を形成するために使用される処理装置により、接触した材料に圧力を加えることによって行われる。例えば、接触した高回復力ポリウレタン弾性繊維および不織布は、さらに処理される前および/または巻き取りロールに巻き取られる前に、一対のニップロールを通過させることができる。
高回復力ポリウレタン弾性繊維が、1つまたは複数の相対的非弾性の基材の内部で、またはこれと並置されたその伸長状態で接着結合された後、結果として得られた弾性化された複合構造体は、ポリウレタン材料を伸長させ続けてきた張力を除去することによって弛緩させることができる。これにより、結果として得られた弾性不織布積層体を収縮させることができ、それによって伸縮性であり、使い捨て衛生製品または衣料品用の弾性構成要素に転換することができるギャザーまたは襞をもつ複合構造体を形成する。
1つの特定の好ましい実施形態では、実質的に等しい幅の不織布基材の2つの外側層と、実質的に平行な、等間隔の、高回復力ポリウレタン弾性繊維の内側層とを含む複合不織布積層体が調製される。このような好ましい複合不織布積層体に使用される不織布基材の両方は、ポリオレフィン、ポリエステル、またはポリアミド繊維などの合成ポリマー繊維から作製することができる。これらの不織布基材の両方は、熱結合、スパンボンド、またはヒドロエンタングルウェブであることが多い。それらは、約10~約30グラム/m2の範囲の坪量値を有することができる。そのような好ましい複合積層構造体の3つの層は、複合積層構造体の約5%~約50重量%を構成するホットメルト接着剤組成物によって互いに結合される。本明細書に記載の複合構造体の調製は、従来の装置および処理技術を使用して行うことができる。そのような装置および技術は、例えば、米国特許第4,634,482号明細書、第4,720,415号明細書、第4,482,666号明細書、第6,491,776号明細書および第6,713,415号明細書、米国特許公開第2002/0119722号明細書ならびに国際公開出願第80/00676号パンフレットに開示され、それらすべての特許公報が参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書のプロセスに従って調製された弾性不織布積層体は、使い捨て衛生製品などの製造品で使用するための伸縮性構成要素として使用することができる、またはその後に伸縮性構成要素に転換することができる。この転換は、典型的には、弾性不織布積層体を、そのような構成要素が使用されるであろう特定のタイプの衛生製品に適した長さおよび構成に切断することを伴うであろう。そのような転換手順は従来からあり、本明細書の複合構造体の調製時および調製場所で行うことができる。あるいは、本明細書の複合構造体の調製、および/または他の場所で調製されたそのような複合構造体の衛生製品への転換は、弾性化された構成要素が組み込まれる使い捨て衛生物品の製造に関連して、例えば、おむつ製造ラインで、製造ラインの近くで、またはその一部として行うことができる。
前述のホットメルトアッタッチ弾性接着剤を使用する代替方法は、超音波結合または他の熱機械的手段を使用して、伸長繊維と並置されたまたは伸長繊維の周りの不織布基材を溶融し、不織布基材内に繊維を捕捉することである。
本開示を読めば当業者に理解されるように、不織布積層体を含む他の製造品、すなわちおむつは、この技術で強化して新しい消費者価値を生み出すことができる。
以下の実施例は、スパンデックスまたはゴム繊維を含まずに、またはその量を減少させて継続するおむつの製造に使用するための本開示およびその能力を実証する。本発明は、他の異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの詳細は、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、様々な明らかな点で変更が可能である。したがって、実施例は例示的であり、限定的ではないと見なされるべきである。
本開示の実施形態を説明してきたが、一般に、以下の実施例は、本開示のいくつかの追加の実施形態を説明する。本開示の実施形態は、以下の実施例ならびに対応する文章および図に関連して説明されているが、本開示の実施形態をこの説明に限定する意図はない。対照的に、本開示の実施形態の趣旨および範囲内に含まれるすべての代替物、修正物、および均等物を網羅することである。
材料リスト
Terathane(登録商標)PTMEG1800は、数平均分子量が1800グラム/モルのポリ(テトラメチレンエーテル)グリコールであり、LYCRA社(Wilmington,Delaware,United States)によって供給される。
Terathane(登録商標)PTMEG1800は、数平均分子量が1800グラム/モルのポリ(テトラメチレンエーテル)グリコールであり、LYCRA社(Wilmington,Delaware,United States)によって供給される。
Terathane(登録商標)PTMEG1400は、数平均分子量が1400グラム/モルのポリ(テトラメチレンエーテル)グリコールであり、LYCRA社(Wilmington,Delaware,United States)によって供給される。
Terathane(登録商標)PTMEG1000は、数平均分子量が1000グラム/モルのポリ(テトラメチレンエーテル)グリコールであり、LYCRA社(Wilmington,Delaware,United States)によって供給される。
Terathane(登録商標)PTMEG650は、数平均分子量が650グラム/モルのポリ(テトラメチレンエーテル)グリコールであり、LYCRA社(Wilmington,Delaware,United States)によって供給される。
Isonate(登録商標)125MDRまたはMDIは、98%の4,4’-MDI異性体および2%の2,4’-MDI異性体を含有するジフェニルメタンジイソシアネートの混合物である(Dow Company(Midland,Michigan)から市販)。
EDAは、鎖延長剤としてのエチレンジアミンを表し、DEAは、連鎖停止剤としてのN,N-ジエチルアミンを表し、DMAcは、溶媒としてのN,N-ジメチルアセトアミドを表す。
試験方法
ポリマー溶液の粘度は、40℃で操作されるモデルDV-8落球粘度計(Duratech Corp.(Waynesboro,VA))を用いてASTM D1343-69の方法に従って決定し、ポアズとして報告した。
ポリマー溶液の粘度は、40℃で操作されるモデルDV-8落球粘度計(Duratech Corp.(Waynesboro,VA))を用いてASTM D1343-69の方法に従って決定し、ポアズとして報告した。
ポリマー溶液中の固形分は、マイクロ波加熱湿度/固形分分析装置、Smart System5(CEM Corp.(Matthews,NC))によって測定された。
キャップされたグリコールプレポリマーのイソシアネートのパーセント(NCO%)は、電位差滴定を使用する、S.Siggia.’’Quantitative Organic Analysis via Functional Group’’,3rd Edition,Wiley&Sons,New York,pages 559-561(1963)の方法に従って決定された。
スパンデックス繊維の強度および弾性特性は、ASTM D2731-72の一般的な方法に従って測定された。3つの繊維、5.0cmのゲージ長、および0~300%の伸長サイクルを各々の測定に使用した。試料は、毎分50センチメートルの一定の伸長速度で5回のサイクルを行った。ロード力(1ΤΡ200)、1回目のサイクル中の200%延長時のスパンデックスにかかる応力は、所与のデシテックスのセンチニュートン(cN/dtex)として報告する。アンロード力(5ΤΜ200)は、5回目のアンロードサイクル中の200%延長時の応力であり、またセンチニュートン力で報告される。破断伸長率は、6回目の延長サイクルで測定された。
正規化回復は、200%伸長(5TM200)での5回目のアンロードサイクルでの回復として表され、これは繊維の単位繊度(すなわち、デシテックス)に対して正規化されている。
硬化パーセントもまた、0~300%の伸長/弛緩サイクルを5回受けた試料で測定された。次いで、硬化パーセントSET%は、
%SET=100×(Lf-Lo)/Lo
として計算した。
%SET=100×(Lf-Lo)/Lo
として計算した。
式中、LoおよびLfは、それぞれ5回の伸長/弛緩サイクルの前後に張力をかけずにまっすぐに保持した時の繊維長である。
伸縮性不織布積層体は、不織布への高速積層によって、4糸積層形態で試験するために製造される。高速ラミネータ(High Speed Laminator)は、高速おむつ製造ラインで一般的に使用されるプロセスをシミュレートするプロセスを使用して、不織布-スパンデックス-不織布積層体を製造する装置である。このタイプの不織布-スパンデックス繊維-不織布積層体は、一般に使い捨ておむつの構造の一部として作製される。高速ラミネータを用いて行われるプロセスでは、スパンデックス繊維は、特定のドラフト(この非限定的な例では3.8X)または張力まで伸長され、低い坪量の不織布のシート(一般にバックシートと呼ばれる)の真上の位置まで平行で均一に間隔を空けた構成で案内される。ホットメルト接着剤は、後述する標準的な螺旋コーティング塗布技術によって塗布される。次いで、スパンデックス繊維を不織布シートと直接接触させ、第2の不織布シート(一般にトップシートとして知られている)をボトムシート/スパンデックス繊維アセンブリと直接接触させる。したがって、構成要素は、トップシート-スパンデックス繊維-ボトムシートの順序で積層され、アセンブリ全体をニップロールに通過させる。この例において、ラミネータで使用される接着剤塗布技術は、Dawsonville,GaのNordson,Inc.製Sure Wrap(登録商標)ノズルである。このタイプの装置を使用する設定において、ノズルの先端はスパンデックス繊維と接触しており、接着剤塗布点でのスパンデックス繊維は、バックシートの上方0.25~0.5インチであり得る。接着剤塗布点とニップロールとの間の直線距離は、一般に約8インチであり、機械の直線速度は、一般に、毎分200~1000フィートで走行させることができる。この例で使用される特定の試験条件と共に、使用される種々の不織物、接着剤、およびスパンデックス材料は以下の通りである:不織物:Avgol,Inc.製15グラム/m2のスパンボンドポリプロピレン。接着剤:Bostick,Inc.製H-4232またはH-20043弾性アッタッチメントホットメルト接着剤。
伸縮性不織布積層体の強度および弾性特性を、スパンデックス繊維分析に使用したのと同じ引張試験装置で測定した。単一の積層体試料、7.6cmのゲージ長、および0~150%の伸長サイクルを各測定に使用した。試料は、一定の伸長速度で3回のサイクルを行った。この試験中、ロード力およびアンロード力を、3サイクルすべてで、10%間隔で、センチニュートン単位で記録した。この試験データの引用が図2に報告されており、これは3回目のサイクルのロードおよびアンロードデータの選択を詳述している。
積層体収縮力試験(図3と同様に)は、積層体サイクルに使用される方法の変形であり、標準引張試験装置を利用する。392センチニュートンまで予め張力をかけた長さ22センチメートルの積層体を、ゲージ長20センチメートルの引張試験装置に固定する。積層体試料を一定の伸長速度で3回のサイクルを行い、サイクルを0センチニュートンのロードまで行い、次いで初期ゲージ長に戻す。3回目のサイクルでは、初期ゲージ長から50%の収縮まで5%の収縮間隔で積層体収縮力を記録する。
分子量1411g/モルのポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)を、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)と3.62:1.00(重量比)で、連続重合反応器中、良好な条件下、80℃で3時間、特定の反応速度で反応させることによって、プレポリマーを得た。反応後の残存イソシアネート基は2.77重量%であった。キャッピング比(イソシアネートのグリコールに対するモル比)は1.55であった。得られたプレポリマー124.40グラムを60℃でDMAc195.93グラムに溶解し、鎖延長剤溶液に80℃で激しく撹拌しながらエチレンジアミン2.21グラム、ジエチルアミン0.32グラム、およびDMAc73.83グラムを添加して、濃度32重量%の粘度が調整されたポリマー溶液を得た。
ポリマーをポリウレタンポリマー固体94重量部と添加剤固体6重量部でブレンドして、紡糸濃縮溶液を作製した。これをゴデローラーと巻取機の速度比を1.30で640m/分の速度で乾式紡糸することにより530デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。積層体の特性を、比較市販例と共に図2(3.8Xドラフトレベルでの0~150%の4端積層体繰返し引張試験)および図3(予備延伸積層体収縮力)に示す。
実施例1と同じ手順および原料を使用したが、製造された繊維の条件をゴデローラーと巻取機の速度比を1.25で619m/分の紡糸速度に調整して、600デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。積層体の特性を、比較市販例と共に図2(3.8Xドラフトレベルでの0~150%の4端積層体繰返し引張試験)および図3(予備延伸積層体収縮力)に示す。
実施例1と同じ手順および原料を使用したが、製造された繊維の条件をゴデローラーと巻取機の速度比を1.25で488m/分の紡糸速度に調整して、670デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。積層体の特性を、比較市販例と共に図2(3.8Xドラフトレベルでの0~150%の4端積層体繰返し引張試験)および図3(予備延伸積層体収縮力)に示す。
分子量1432g/モルのポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)を、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)と3.55:1.00(重量比)で、連続重合反応器中、良好な条件下、80℃で3時間、特定の反応速度で反応させることによって、プレポリマーを得た。反応後の残存イソシアネート基は3.16重量%であった。キャッピング比(イソシアネートのグリコールに対するモル比)は1.58であった。得られたプレポリマー130.62グラムを60℃でDMAc207.05グラムに溶解し、鎖延長剤溶液に80℃で激しく撹拌しながらエチレンジアミン2.50グラム、ジエチルアミン0.32グラム、およびDMAc76.61グラムを添加して、濃度32重量%の粘度が調整されたポリマー溶液を得た。
ポリマーをポリウレタンポリマー固体94重量部と添加剤固体6重量部でブレンドして、紡糸濃縮溶液を作製した。これをゴデローラーと巻取機の速度比を1.30で640m/分の速度で乾式紡糸することにより530デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。積層体の特性を、比較市販例と共に図2(3.8Xドラフトレベルでの0~150%の4端積層体繰返し引張試験)および図3(予備延伸積層体収縮力)に示す。
実施例4と同じ手順および原料を使用したが、製造された繊維の条件をゴデローラーと巻取機の速度比を1.25で558m/分の紡糸速度に調整して、600デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。積層体の特性を、比較市販例と共に図2(3.8Xドラフトレベルでの0~150%の4端積層体繰返し引張試験)および図3(予備延伸積層体収縮力)に示す。
実施例4と同じ手順および原料を使用したが、製造された繊維の条件をゴデローラーと巻取機の速度比を1.25で488m/分の紡糸速度に調整して、670デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。積層体の結果として得られた特性を、比較市販例と共に図2(3.8Xドラフトレベルでの0~150%の4端積層体繰返し引張試験)および図3(予備延伸積層体収縮力)に示す。
分子量1402g/モルのポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)を、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)と3.50:1.00(重量比)で、連続重合反応器中、良好な条件下、75℃で4時間、特定の反応速度で反応させることによって、プレポリマーを得た。反応後の残存イソシアネート基は3.13重量%であった。キャッピング比(イソシアネートのグリコールに対するモル比)は1.60であった。得られたプレポリマー83.33グラムを60℃でDMAc132.70グラムに溶解し、鎖延長剤溶液に80℃で激しく撹拌しながらエチレンジアミン1.59グラム、ジエチルアミン0.25グラム、およびDMAc56.88グラムを添加して、濃度31重量%の粘度が調整されたポリマー溶液を得た。
ポリマーをポリウレタンポリマー固体96重量部と添加剤固体4重量部でブレンドして、紡糸濃縮溶液を作製した。これをゴデローラーと巻取機の速度比を1.25で549m/分の速度で乾式紡糸することにより600デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。積層体の結果として得られた特性を、比較市販例と共に図2(3.8Xドラフトレベルでの0~150%の4端積層体繰返し引張試験)および図3(予備延伸積層体収縮力)に示す。
分子量1432g/モルのポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)を、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)と3.66:1.00(重量比)で、連続重合反応器中、良好な条件下、80℃で3時間、特定の反応速度で反応させることによって、プレポリマーを得た。反応後の残存イソシアネート基は2.79重量%であった。キャッピング比(イソシアネートのグリコールに対するモル比)は1.53であった。得られたプレポリマー130.62グラムを60℃でDMAc180.69グラムに溶解し、鎖延長剤溶液に80℃で激しく撹拌しながらエチレンジアミン2.31グラム、ジエチルアミン0.32グラム、およびDMAc66.87グラムを添加して、濃度35重量%の粘度が調整されたポリマー溶液を得た。
ポリマーをポリウレタンポリマー固体94重量部と添加剤固体6重量部でブレンドして、紡糸濃縮溶液を作製した。これをゴデローラーと巻取機の速度比を1.25で689m/分の速度で乾式紡糸することにより530デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。積層体の結果として得られた特性を、比較市販例と共に図2(3.8Xドラフトレベルでの0~150%の4端積層体繰返し引張試験)および図3(予備延伸積層体収縮力)に示す。
実施例8と同じ手順および原料を使用したが、製造された繊維の条件をゴデローラーと巻取機の速度比を1.25で619m/分の紡糸速度に調整して、600デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。積層体の結果として得られた特性を、比較市販例と共に図2(3.8Xドラフトレベルでの0~150%の4端積層体繰返し引張試験)および図3(予備延伸積層体収縮力)に示す。
実施例8と同じ手順および原料を使用したが、製造された繊維の条件をゴデローラーと巻取機の速度比を1.25で549m/分の紡糸速度に調整して、670デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。積層体の結果として得られた特性を、比較市販例と共に図2(3.8Xドラフトレベルでの0~150%の4端積層体繰返し引張試験)および図3(予備延伸積層体収縮力)に示す。
分子量650g/モルのポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)を、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)と、2.00:1.00(重量比)で、連続オーバーヘッド撹拌機、ヒーター、および熱電対温度測定機を備えた2LのPyrex(登録商標)ガラス容器中、良好な条件下、90℃で2時間反応させることによって、プレポリマーを得た。反応後の残存イソシアネート基は2.60%であった。キャッピング比(イソシアネートのグリコールに対するモル比)は1.30であった。得られたプレポリマー375.33グラムを50℃でDMAc669.81グラムに溶解し、鎖延長剤溶液に激しく撹拌しながら2.0ミリ当量/gのエチレンジアミン溶液114.20グラムおよび2.0ミリ当量/gのジエチルアミン溶液6.129グラムを添加して、ポリマー溶液を得た。
結果として得られたポリマー溶液を添加剤と混合し、紡糸して多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。
分子量650g/モルのポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)を、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)と、1.92:1.00(重量比)で、連続オーバーヘッド撹拌機、ヒーター、および熱電対温度測定機を備えた2LのPyrex(登録商標)ガラス容器中、良好な条件下、90℃で2時間反応させることによって、プレポリマーを得た。反応後の残存イソシアネート基は2.82%であった。キャッピング比(イソシアネートのグリコールに対するモル比)は1.35であった。得られたプレポリマー380.22グラムを50℃でDMAc697.78グラムに溶解し、鎖延長剤溶液に激しく撹拌しながらエチレンジアミンおよび2-メチル-1,5-ペンタンジアミンのモル比が9:1の2.0ミリ当量/gの溶液133.78グラム、および2.0ミリ当量/gのジエチルアミン溶液4.87グラムを添加して、ポリマー溶液を得た。
ポリマーを添加剤と混合し、紡糸して多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。
分子量650g/モルのポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)を、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)と、1.86:1.00(重量比)で、連続オーバーヘッド撹拌機、ヒーター、および熱電対温度測定機を備えた2LのPyrex(登録商標)ガラス容器中、良好な条件下、80℃で3時間反応させることによって、プレポリマーを得た。反応後の残存イソシアネート基は3.36%であった。キャッピング比(イソシアネートのグリコールに対するモル比)は1.40であった。得られたプレポリマー600.21グラムを50℃でDMAc1294.78グラムに溶解し、鎖延長剤溶液に激しく撹拌しながら10重量%のエチレンジアミン/DMAc溶液149.04グラムおよび10重量%のジエチルアミン/DMAc溶液8.78グラムを添加して、30重量%のポリマー溶液を得た。ジアミン化合物由来の末端基濃度は19.5meq/kgであった。
結果として得られたポリマー溶液を添加剤と混合し、紡糸して多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。
分子量1000g/モルのポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)を、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)と、2.76:1.00(重量比)で、連続オーバーヘッド撹拌機、ヒーター、および熱電対温度測定機を備えた2LのPyrex(登録商標)ガラス容器中、良好な条件下、90℃で2時間反応させることによって、プレポリマーを得た。反応後の残存イソシアネート基は2.775%であった。キャッピング比(イソシアネートのグリコールに対するモル比)は1.45であった。得られたプレポリマー340.73グラムを50℃でDMAc632.51グラムに溶解し、鎖延長剤溶液に激しく撹拌しながらエチレンジアミンおよび2-メチル-1,5-ペンタンジアミンのモル比が9:1の2.0ミリ当量/gの溶液110.82グラム、および2.0ミリ当量/gのジエチルアミン溶液4.35グラムを添加して、ポリマー溶液を得た。
ポリマーを添加剤と混合し、紡糸して多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。
分子量1000g/モルのポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)を、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)と、2.66:1.00(重量比)で、連続オーバーヘッド撹拌機、ヒーター、および熱電対温度測定機を備えた2LのPyrex(登録商標)ガラス容器中、良好な条件下、90℃で2時間反応させることによって、プレポリマーを得た。反応後の残存イソシアネート基は3.06%であった。キャッピング比(イソシアネートのグリコールに対するモル比)は1.50であった。得られたプレポリマー343.88グラムを50℃でDMAc628.91グラムに溶解し、鎖延長剤溶液に激しく撹拌しながらエチレンジアミンおよび2-メチル-1,5-ペンタンジアミンのモル比が9:1の2.0ミリ当量/gの溶液123.35グラム、および2.0ミリ当量/gのジエチルアミン溶液4.75グラムを添加して、ポリマー溶液を得た。
ポリマーを添加剤と混合し、紡糸して多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。
分子量1200g/モルのポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)(分子量1000g/モルのPTMEG62.5重量部および分子量1800g/モルのPTMEG37.5重量部をブレンドして調製)を、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)と、2.91:1.00(重量比)で、連続オーバーヘッド撹拌機、ヒーター、および熱電対温度測定機を備えた2LのPyrex(登録商標)ガラス容器中、良好な条件下、80℃で3時間反応させることによって、プレポリマーを得た。反応後の残存イソシアネート基は3.38%であった。キャッピング比(イソシアネートのグリコールに対するモル比)は1.65であった。得られたプレポリマー535グラムを50℃でDMAc1152.04グラムに溶解し、鎖延長剤溶液に激しく撹拌しながら10重量%のエチレンジアミン/DMAc溶液133.92グラムおよび10重量%のジエチルアミン/DMAc溶液10.52グラムを添加して、30重量%のポリマー溶液を得た。ジアミン化合物由来の末端基濃度は26meq/kgであった。
結果として得られたポリマー溶液を添加剤と混合し、紡糸して多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。
分子量1400g/モルのポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)を、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)と、3.29:1.00(重量比)で、連続オーバーヘッド撹拌機、ヒーター、および熱電対温度測定機を備えた2LのPyrex(登録商標)ガラス容器中、良好な条件下、80℃で3時間反応させることによって、プレポリマーを得た。反応後の残存イソシアネート基は3.22重量%であった。キャッピング比(イソシアネートのグリコールに対するモル比)は1.70であった。得られたプレポリマー520グラムを50℃でDMAc1122.66グラムに溶解し、鎖延長剤溶液に激しく撹拌しながら10重量%のエチレンジアミン/DMAc溶液123.86グラムおよび10重量%のジエチルアミン/DMAc溶液12.16グラムを添加して、30重量%のポリマー溶液を得た。ジアミン化合物由来の末端基濃度は31meq/kgであった。
結果として得られたポリマー溶液を添加剤と混合し、紡糸して多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図1に示す。
分子量1368g/モルのポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)を、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)と3.54:1.00(重量比)で、連続重合反応器中、良好な条件下、80℃で3時間、特定の反応速度で反応させることによって、プレポリマーを得た。反応後の残存イソシアネート基は2.72重量%であった。キャッピング比(イソシアネートのグリコールに対するモル比)は1.543であった。得られたプレポリマー105.83グラムを60℃でDMAc146.40グラムに溶解し、80℃で反応器中で、鎖延長剤溶液に計量しながらエチレンジアミン1.88グラム、ジエチルアミン0.26グラム、およびDMAc54.16グラムを添加して、濃度35重量%の粘度が調整されたポリマー溶液を得た。この実施例で報告される単位は、連続重合プロセスにおけるグラム/分を表すことを理解されたい。
ポリマーをポリウレタンポリマー固体93.25重量部と添加剤固体6.75重量部でブレンドして、紡糸濃縮溶液を作製した。これをゴデローラーと巻取機の速度比を1.18で914m/分の速度で乾式紡糸することにより33デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図4に示す。
実施例18と同じ手順および原料を使用したが、製造された繊維の条件をゴデローラーと巻取機の速度比を1.15で869m/分の紡糸速度に調整して、44デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図4に示す。
実施例18と同じ手順および原料を使用したが、製造された繊維の条件をゴデローラーと巻取機の速度比を1.18で610m/分の紡糸速度に調整して、78デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図4に示す。
分子量1409g/モルのポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)を、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)と3.62:1.00(重量比)で、連続重合反応器中、良好な条件下、80℃で3時間、特定の反応速度で反応させることによって、プレポリマーを得た。反応後の残存イソシアネート基は2.77重量%であった。キャッピング比(イソシアネートのグリコールに対するモル比)は1.556であった。得られたプレポリマー134.28グラムを60℃でDMAc185.76グラムに溶解し、80℃で反応器中で、鎖延長剤溶液に計量しながらエチレンジアミン2.38グラム、ジエチルアミン0.33グラム、およびDMAc68.73グラムを添加して、濃度35重量%の粘度が調整されたポリマー溶液を得た。この実施例で報告される単位は、連続重合プロセスにおけるグラム/分を表すことを理解されたい。
ポリマーをポリウレタンポリマー固体93.25重量部と添加剤固体6.75重量部でブレンドして、紡糸濃縮溶液を作製した。これをゴデローラーと巻取機の速度比を1.28で975m/分の速度で乾式紡糸することにより350デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図4に示す。
実施例21と同じ手順および原料を使用したが、製造された繊維の条件をゴデローラーと巻取機の速度比を1.25で869m/分の紡糸速度に調整して、420デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図4に示す。
実施例21と同じ手順および原料を使用したが、製造された繊維の条件をゴデローラーと巻取機の速度比を1.25で549m/分の紡糸速度に調整して、670デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図4に示す。
実施例21と同じ手順および原料を使用したが、製造された繊維の条件をゴデローラーと巻取機の速度比を1.25で457m/分の紡糸速度に調整して、820デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図4に示す。
実施例21と同じ手順および原料を使用したが、製造された繊維の条件をゴデローラーと巻取機の速度比を1.25で381m/分の紡糸速度に調整して、950デシテックスの多重フィラメント糸を得た。得られた糸の糸機械特性を図4に示す。
Claims (23)
- 高回復力ポリウレタン弾性繊維と不織布積層体とを含む伸縮性不織布積層体。
- 前記高回復力ポリウレタン弾性繊維が、前記不織布積層体内で接着されている、または前記不織布積層体と並置されている、請求項1に記載の伸縮性不織布積層体。
- 前記高回復力ポリウレタン弾性繊維が、5回目のアンロードサイクルの200%伸長時の回復力として表される、デシテックス当たり少なくとも0.023センチニュートンの正規化回復力を示す、請求項1に記載の伸縮性不織布積層体。
- 前記高回復力ポリウレタン弾性繊維のデシテックスが30~1500である、請求項1に記載の伸縮性不織布積層体。
- 前記高回復力ポリウレタン弾性繊維のデシテックスが33~1100である、請求項1に記載の伸縮性不織布積層体。
- 前記高回復力ポリウレタン弾性繊維が、ポリオール、有機ジイソシアネート化合物、およびジアミン化合物を含む、請求項1に記載の伸縮性不織布積層体。
- 前記ポリオールの最小数平均分子量が450であり、最大数平均分子量が1800である、請求項6に記載の伸縮性不織布積層体。
- 前記ポリオールの最小数平均分子量が450であり、最大数平均分子量が1600である、請求項6に記載の伸縮性不織布積層体。
- 前記高回復力ポリウレタン弾性繊維が、ホットメルト接着剤を介して前記不織布積層体内で接着されている、または前記不織布積層体と並置されている、請求項1~8のいずれか一項に記載の伸縮性不織布積層体。
- 前記高回復力ポリウレタン弾性繊維が、超音波または熱機械的方法によって前記不織布積層体内に封入されている、または前記不織布積層体と並置されている、請求項1~8のいずれか一項に記載の伸縮性不織布積層体。
- その少なくとも一部が請求項1~10のいずれか一項に記載の伸縮性不織布積層体を含む、製造品。
- 使い捨て衛生製品、使い捨ておむつ、トレーニングパンツまたは成人失禁用品または製品、生理用品、衣料品または製品;包帯、創傷包帯、外科用ドレープ、外科用ガウン、外科用または他の衛生保護マスク、衛生手袋、ヘッドカバー、ヘッドバンド、オストミーバッグ(ostomy bag)、ベッドパッドまたはベッドシートである、請求項11に記載の製造品。
- 使い捨ておむつまたはトレーニングパンツである、請求項12に記載の製造品。
- 前記伸縮性不織布積層体が、前記おむつまたはトレーニングパンツの前部パネル、後部パネル、側部パネル、脚部のカフス、脚部穴、腹バンド、および/またはウエストバンドに位置する、請求項13に記載の製造品。
- 請求項1に記載の伸縮性不織布積層体を製造する方法であって、前記方法が、前記不織布積層体の内部または前記不織布積層体と並置して高回復力ポリウレタン弾性繊維を接着することを含む、方法。
- 前記高回復力ポリウレタン弾性繊維が、5回目のアンロードサイクルの200%伸長時の回復力として表される、デシテックス当たり少なくとも0.023センチニュートンの正規化回復力を示す、請求項15に記載の方法。
- 前記高回復力ポリウレタン弾性繊維のデシテックスが30~1500である、請求項15に記載の方法。
- 前記高回復力ポリウレタン弾性繊維のデシテックスが33~1100である、請求項15に記載の方法。
- 前記高回復力ポリウレタン弾性繊維が、ポリオール、有機ジイソシアネート化合物、およびジアミン化合物を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記ポリオールの最小数平均分子量が450であり、最大数平均分子量が1800である、請求項19に記載の方法。
- 前記ポリオールの最小数平均分子量が450であり、最大数平均分子量が1600である、請求項19に記載の方法。
- 前記高回復力ポリウレタン弾性繊維が、ホットメルト接着剤を介して前記不織布積層体内で接着される、または前記不織布積層体と並置される、請求項15~21のいずれか一項に記載の方法。
- 前記高回復力ポリウレタン弾性繊維が、超音波または熱機械的方法によって前記不織布積層体内に封入される、または前記不織布積層体と並置される、請求項15~21のいずれか一項に記載の方法。
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