JP7030525B2 - 共重合体ポリオールを含むポリウレタン繊維 - Google Patents
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Description
本明細書において、「溶媒」とは有機溶媒、例えばジメチルアセトアミド(DMAC)、ジメチルホルムアミド(DMF)及びN-メチルピロリドンである。
少なくとも85重量%のセグメント化ポリウレタンを含む繊維又は長鎖合成重合体の作製に有用なポリウレタンウレア組成物。典型的には、これらは、ジイソシアネートと反応してNCO末端プレポリマー(「キャップドグリコール」)を生成する高分子量のグリコール又はポリオールを含み、次に、このプレポリマーを適切な溶媒、例えばジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド又はN-メチルピロリドンに溶解させ、次に二官能性鎖延長剤と反応させる。鎖延長剤がジオールの場合にポリウレタンが生成される(調製は無溶媒でも実行し得る)。鎖延長剤がジアミンの場合にはポリウレタンの下位分類であるポリウレタンウレアが生成される。スパンデックスに紡糸可能なポリウレタンウレア重合体の調製においては、グリコールを、ヒドロキシ末端基を逐次的にジイソシアネート及び1種以上のジアミンと反応させることで延長する。どの場合においても、粘度を含めた必要な特性を備えた重合体を得るにはグリコールを鎖延長に供さなくてはならない。必要に応じて、ジブチル錫ジラウレート、オクタン酸第一錫、鉱酸、第三級アミン、例えばトリエチルアミン、N,N’-ジメチルピペラジンなど及び他の公知の触媒を使用してキャッピング段階を補助できる。
任意でポリウレタンウレア組成物に含め得る添加剤の種類を下に挙げる。例示的且つ非限定的なリストを含める。しかしながら、追加の添加剤は当該分野で周知である。例には、酸化防止剤、紫外線安定剤、着色剤、顔料、架橋剤、相変化物質(パラフィンワックス)、抗菌剤、鉱物(すなわち、銅)、ミクロカプセル化された添加剤(すなわち、アロエ、ビタミンEゲル、アロエ、ケルプ、ニコチン、カフェイン、香水又は芳香剤)、ナノ粒子(すなわち、シリカ又は炭素)、ナノクレイ、炭酸カルシウム、タルク、難燃剤、粘着防止添加剤、塩素による劣化に抵抗する添加剤、ビタミン、薬品、香料、導電性添加剤、可染性及び/又は染色助剤(例えば、第四級アンモニウム塩)が含まれる。ポリウレタンウレア組成物に添加し得る他の添加剤には、定着剤、帯電防止剤、抗クリープ剤、蛍光増白剤、融合助剤、導電性添加剤、発光添加剤、潤滑剤、有機及び無機充填剤、防腐剤、質感改変剤、熱変色性添加剤、昆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(シリコーンオイル)並びにこれらの組み合わせが含まれる。
一部の実施形態の繊維は、慣用のウレタン重合体用溶媒(例えば、DMAc)を使用した溶液からのポリウレタン-ウレア重合体の溶液紡糸(湿式紡糸又は乾式紡糸)で製造する。このポリウレタンウレア重合体溶液は上記の組成物又は添加剤のいずれをも含み得る。重合体は、有機ジイソシアネートと適当なグリコールとを反応させて「キャップドグリコール」を生じさせることで調製する。次に、このキャップドグリコールをジアミン系鎖延長剤の混合物と反応させる。得られた重合体において、ソフトセグメントは重合体鎖のポリエーテル/ウレタン部分である。これらのソフトセグメントは60℃未満の溶融温度を示す。ハードセグメントは重合体鎖のポリウレタン/ウレア部分であり、200℃を超える溶融温度を有する。ハードセグメントの量は、重合体の総重量の5.5~9%、好ましくは6~7.5%である。
100.00重量部のTerathane(登録商標)1800グリコールを23.47部のIsonate(登録商標) 125MDR MDIと混合し、反応させることで(キャッピング比(NCO/OH)1.69)、プレポリマーに対するイソシアネート基(-NCO)の割合が2.60%のイソシアネート末端プレポリマーを生成した。次に、このプレポリマーを165.52部のN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)に溶解させた。この希釈したプレポリマー溶液を、1.94部のEDA、0.42部のDytek*A、0.03部のDETA、0.42部のDEA及び71.05部のDMAcを含有するアミン混合物のDMAc溶液と高速分散機を使用して反応させることで、重合体固形分約34.8%及び粘度2600ポアズ(40℃で測定)を有する均質なポリウレタンウレア溶液を生成した。この重合体溶液を、固形分重量基準で4.0%の抗漂白剤、0.17%の艶消し剤、1.35%の酸化防止剤、0.5%の染色助剤、0.3%の紡糸補助剤及び0.4%の粘着防止添加剤を含む添加剤のスラリーと混合した。
実施例1の添加剤と混合した重合体溶液を、4本のフィラメントを巻き取り速度869メートル/分で撚り合わせた40デニールのスパンデックスヤーンに紡糸した。この試験品の紡糸したままのヤーン特性を測定し、表1に示した。
実施例1の添加剤と混合した重合体溶液を、5本のフィラメントを巻き取り速度674メートル/分で撚り合わせた70デニールのスパンデックスヤーンに紡糸した。この試験品の紡糸したままのヤーン特性を測定し、表1に示した。
300.00重量部のPTG L-1400グリコール(3Me-THF及びTHFの共重合体であり、14モル%の3Me-THFを含み、数平均分子量は1400である)を87.16部のIsonate(登録商標)125MDR MDIと混合し、反応させることで(キャッピング比(NCO/OH)1.658)、プレポリマーに対するイソシアネート基(-NCO)の割合が3.00%のイソシアネート末端プレポリマーを生成した。次に、このプレポリマーを571.06部のN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)に溶解させた。この希釈したプレポリマー溶液を、271.77部のジアミン系延長剤混合物のDMAc溶液(7.35部のEDA、1.58部のDytek(登録商標)A及び262.84部のDMAcを含有)及び8.90部のDEAのDMAc溶液(0.78部のDEA及び8.12部のDMAc)と混合し、反応させることで、重合体固形分約32.0%及び粘度5000ポアズ(40℃で測定)を有する均質なポリウレタンウレア溶液を生成した。この重合体溶液を、固形分重量基準で4.0%の抗漂白剤、0.17%の艶消し剤、1.35%の酸化防止剤、0.5%の染色助剤、0.3%の紡糸補助剤及び0.4%の粘着防止添加剤を含む添加剤のスラリーと混合した。
実施例2の混合溶液を、4本のフィラメントを巻き取り速度869メートル/分で撚り合わせた40デニールのスパンデックスヤーンに紡糸した。この試験品の紡糸したままのヤーン特性を測定し、表1に示した。
実施例2の混合溶液を、4本のフィラメントを巻き取り速度1042メートル/分で撚り合わせた40デニールのスパンデックスヤーンに紡糸した。この試験品の紡糸したままのヤーン特性を測定し、表1に示した。
実施例2の混合溶液を、5本のフィラメントを巻き取り速度674メートル/分で撚り合わせた70デニールのスパンデックスヤーンに紡糸した。この試験品の紡糸したままのヤーン特性を測定し、表1に示した。
実施例2の混合溶液を、7本のフィラメントを巻き取り速度716メートル/分で撚り合わせた70デニールのスパンデックスヤーンに紡糸した。この試験品の紡糸したままのヤーン特性を測定し、表1に示した。
100.00重量部のPTG L-1400グリコールを28.52部のIsonate(登録商標)125MDR MDIと混合し、反応させることで(キャッピング比(NCO/OH)1.61)、プレポリマーに対するイソシアネート基(-NCO)の割合が2.80%のイソシアネート末端プレポリマーを加熱容器内で生成した。次に、このプレポリマーを152.60部のN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)に溶解させた。この希釈したプレポリマー溶液を、2.51部のEDA、0.02部のDETA、0.23部のDEA及び85.32部のDMAcを含有するアミン混合物のDMAc溶液と高速分散機を使用して反応させることで、重合体固形分約35.0%及び粘度2500ポアズ(40℃で測定)を有する均質なポリウレタンウレア溶液を生成した。この重合体溶液を、総固形分重量基準で2.0%の抗漂白剤、0.17%の艶消し剤、1.35%の酸化防止剤、0.3%の紡糸補助剤及び0.4%の粘着防止添加剤を含む添加剤のスラリーとさらに混合した。
実施例3で得られた、添加剤を加えた粘度約4000ポアズ(40℃で測定)の重合体溶液を、4本のフィラメントを巻き取り速度869メートル/分で撚り合わせた40デニールのスパンデックスヤーンに紡糸した。
実施例3で得られた、添加剤を加えた粘度約4000ポアズ(40℃で測定)の重合体溶液を、5本のフィラメントを巻き取り速度869メートル/分で撚り合わせた40デニールのスパンデックスヤーンに紡糸した。
市販の40デニールのスパンデックス繊維。高パワーで優れた耐熱性を有するスパンデックスであると謳い、高温での硬化又は再染色であってもその生地パワーを維持する。
市販の40デニールのスパンデックス繊維。高温での熱硬化及び/又は染色及び再染色工程下でも改善された耐熱性及び生地パワーを保持するように設計されている。
市販の40デニールのスパンデックス繊維。一般的なCK及びWK生地用途に使用する。
以下の実施例は、本発明及び多様なウェイト生地の製造におけるその使用性を実証するものである。本発明は他の異なる実施形態も可能であり、その幾つかの細部は、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく様々な明白な点で改変可能である。実施例はその本質を例示するものであって制限を目的としていないと理解すべきである。
これは本発明ではなく比較例である。縦糸は7.0Ne番手/8.4Ne番手混紡オープンエンドヤーンであった。巻き返し前に縦糸はインディゴに染色した。横糸は70D/5fのT162C Lycra(登録商標)スパンデックスの16Neコアスパンヤーンである。Lycra(登録商標)繊維を、カバーリング工程中に3.8倍にドラフトした。表5に生地の特性を示す。この生地は重量(11.6g/m2)、伸長率(42.7%)、成長率(7.2%)、回復率(78.9%)及び伸び12%での回復パワー(395.6グラム)を有した。
このサンプルは実施例7と同じ生地構造を有した。違いは横糸方向のコアスパンヤーンであり、標準速度で紡糸した2cの本発明の70D/5fの繊維を含有する。この生地では実施例7と同じ縦糸及び構造を用いた。また、編み及び仕上げ工程は実施例7と同じであった。表5に試験結果をまとめる。このサンプルが実施例7の生地より低い生地成長率(6.1%)、高い回復率(81.5%)及び高い回復パワー(455.7グラム)を有することが見て取れる。
このサンプルは実施例7及び実施例8と同じ生地構造を有した。唯一の違いは、実施例2dの本発明の70D/7fの繊維を使用したことであった。この新しい繊維を高速で紡糸する。表5に試験結果をまとめる。このサンプルがより高い伸長率(44.5%)、低い生地成長レベル(5.5%)、高い回復率(84.56%)、低いヒステリシス(11.0%)及び狭い生地幅(46インチ)及び重い重量(11.99オンス/ヤード2)を有することを明確に示す。これら全てのデータが、本発明の弾性繊維が標準的なスパンデックス繊維より高い回復力及びパワーを有することを示す。この新しい繊維を使用することで、生地は高い伸長性、高い回復性及び優れた形状保持性を有する。
これは本発明ではなく比較例である。縦糸は7.0Ne番手/8.4Ne番手混紡オープンエンドヤーンであった。巻き返し前に縦糸はインディゴに染色した。横糸は70D/5fのT162C Lycra(登録商標)スパンデックスの16sコットンコアスパンヤーンである。Lycra(登録商標)繊維を、カバーリング工程中に4.1倍にドラフトした。表5に生地の特性を示す。この生地は重量(11.8g/m2)、伸長率(42.0%)、成長率(8.8%)、回復率(73.8%)及び伸び12%での回復パワー(419.4グラム)を有した。
このサンプルは実施例10と全く同じ生地構造を有した。違いは横糸方向のコアスパンヤーンであり、標準速度で紡糸した実施例2cの本発明の70D/5fの繊維を含有する。本発明の繊維を、カバーリング工程中に4.1倍にドラフトした。この生地では実施例10と同じ縦糸及び構造を用いた。また、編み及び仕上げ工程は実施例10と同じであった。表5に試験結果をまとめる。このサンプルが実施例10の生地より低い生地成長率(7.7%)、高い回復率(77.98%)及び高い回復パワー(454.1グラム)を有することが見て取れる。
このサンプルは実施例10及び実施例11と同じ生地構造を有した。唯一の違いは、実施例2dの新しい弾性繊維である本発明の70D/7fの繊維をドラフト4.1倍で使用したことであった。この新しい繊維を高速で紡糸する。表5に試験結果をまとめる。このサンプルがより高い伸長率(45.9%)、低い生地成長レベル(7.0%)、高い回復率(80.93%)、低いヒステリシス(10.8%)及び狭い生地幅(45.5インチ)及び重い重量(11.87オンス/ヤード2)を有することを明確に示す。ここでもまた、これら全てのデータが、本発明の弾性繊維が標準的なスパンデックス繊維より高い回復力及びパワーを有することを示す。この新しい繊維を使用することで、生地は高い伸長性、高い回復性及び優れた形状保持性を有する。
以下の実施例は、本発明及び編み生地におけるその使用性を実証するものである。本発明は他の異なる実施形態も可能であり、その細部は、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく様々な明白な点で改変可能である。したがって、実施例はその本質を例示するものであって制限を目的としていないと理解すべきである。
これは本発明ではなく比較例である。エラステーンは40デニールのT162B LYCRA(登録商標)エラステーンであった。このエラステーン繊維を編み工程中に2.6倍にドラフトした。随伴ハード繊維は40/13-T6300であった。表6に生地の特性を示す。この生地は、重量(93.6g/m2)、幅(51インチ)、伸び率(195%)、回復パワー(261.5gF)及び残留回復パワーを30、60及び90分間にわたる高温湿式エージング後に有した(それぞれ78.5%、73.4%、61.6%)。
この実施例は実施例13と同じ生地構造を有した。唯一の違いは、40デニールのT162B LYCRA(登録商標)エラステーンの代わりに高速で紡糸した実施例2bの繊維である本発明の繊維を使用したことであった。表6に生地の特性を示す。この生地は、重量(88.8g/m2)、幅(50インチ)、伸び率(192%)、回復パワー(228.1gF)及び残留回復パワーを30、60及び90分間にわたる高温湿式エージング後に有した(それぞれ87.5%、85.8%、84.5%)。これらのデータは、本発明の弾性繊維が高温湿式エージング後に標準的なエラステーンより高い残留パワーを有することを示す。
この実施例は実施例13と同じ生地構造を有した。唯一の違いは、40デニールのT162B LYCRA(登録商標)エラステーンの代わりに低速で紡糸した実施例2aの繊維である本発明の繊維を使用したことであった。表6に生地の特性を示す。この生地は、重量(91.2g/m2)、幅(50インチ)、伸び率(192%)、回復パワー(241.4gF)及び残留回復パワーを30、60及び90分間にわたる高温湿式エージング後に有した(それぞれ85.8%、84.1%、75.8%)。これらのデータは、本発明の弾性繊維が標準的なエラステーンより高い残留パワーを高温湿式エージング後に有することを示す。
LYCRA(登録商標)繊維T837(680dtx)及び本発明の実施例3の組成物の688dtx繊維の応力/ひずみ曲線(図示せず)を精査したところ、本発明の繊維の力は、サイクルの収縮側の大半で、T837より有意に高いことが実証された。このより高い収縮力は、オムツ又は衛生用品の脚部、カフ部、ウエストバンド部又は他のストレッチ性のある構成要素の構築に使用するホットメルト弾性アタッチメント部用接着剤及び不織布の妨害作用を繊維が克服するための高い能力につながる。オムツの脚部及び/又はカフ部のこのよりしっかりとした収縮力は、着用者の体に対するより高い漏れ防止作用と漏れが起きる可能性の低下につながる。本発明の繊維は、衛生用品内で収縮力を再分配できるようにすることで快適さとフィット性を改善する。
スパンデックスの供給パッケージのランタイムは、ローリングテイクオフ式巻き出し装置を使用した衛生用品製造業者用のロール上の繊維の長さに関係している。同じ量の供給パッケージの場合、より軽いデニールのほうが重いデニールより長くなる。より軽いデニールのパッケージのほうが重いデニールのパッケージよりランタイムが長くなるため、所与の製造時間中に必要となる製造ライン停止数は少なくなる。ダウンタイムが少なければ生産性は高くなる。オーバーエンドテイクオフ式巻き出し装置の場合、より長い軽デニールのパッケージでは所与の製造時間中の移行回数が減るため、移行失敗の機会が減り、移行失敗を正すためのダウンタイムが対応して短縮される。
Claims (14)
- 数平均分子量1300~1500を有する、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共重合体を含むポリオール(i)とジイソシアネート(ii)との反応生成物を含むプレポリマー(a)と、
鎖延長剤(b)
との反応生成物であるポリウレタンウレアを含む弾性繊維であって、
前記プレポリマーは2.6~3.6の%NCOを有し、
回復パワー(TM2)を、ASTM D 2731-72の一般的な方法にしたがって測定し、熱硬化試験を、ヤーン糸を1.5倍に延伸し、190℃の熱風で120秒間にわたって熱硬化させ、続いて30分間にわたって緩和ボイルオフすることで行ったときに、熱硬化試験後の前記弾性繊維の回復パワー(TM2)の変化率が28.8%未満である、弾性繊維。 - 前記プレポリマーは2.8~3.6の%NCOを有する、請求項1に記載の弾性繊維。
- 前記プレポリマーは2.8~3.2の%NCOを有する、請求項1に記載の弾性繊維。
- 前記鎖延長剤はジアミン系鎖延長剤である、請求項1に記載の弾性繊維。
- 前記鎖延長剤は線状ジアミン系鎖延長剤だけから成る、請求項1に記載の弾性繊維。
- 前記鎖延長剤はエチレンジアミンだけから成る、請求項1に記載の弾性繊維。
- 前記ポリオールは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前記共重合体だけ又は前記共重合体と別のポリオールとの組み合わせを含む、請求項1に記載の弾性繊維。
- 前記別のポリオールは1種の追加ポリオール又は、ポリカーボネートグリコール、ポリエステルグリコール、ポリエーテルグリコール及びこれらの組み合わせから成る群から選択されるポリオールのブレンド物である、請求項7に記載の弾性繊維。
- 前記ポリオールは、50~100%の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前記共重合体を含む、請求項1に記載の弾性繊維。
- 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前記共重合体は5~75モル%の3-メチルテトラヒドロフランを含む、請求項1に記載の弾性繊維。
- 数平均分子量1300~1500を有する、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共重合体を含むポリオール(i)とジイソシアネート(ii)との反応生成物を含むプレポリマー(a)と、
鎖延長剤(b)との
反応生成物であるポリウレタンウレアを含む弾性繊維を含む生地であって、
前記プレポリマーは2.6~3.6の%NCOを有し、
回復パワー(TM2)を、ASTM D 2731-72の一般的な方法にしたがって測定し、熱硬化試験を、ヤーン糸を1.5倍に延伸し、190℃の熱風で120秒間にわたって熱硬化させ、続いて30分間にわたって緩和ボイルオフすることで行ったときに、熱硬化試験後の前記弾性繊維の回復パワー(TM2)の変化率が28.8%未満である、生地。 - 前記生地は熱処理後もパワーを保持する、請求項11に記載の生地。
- 前記生地は編み又は織り構造を備える、請求項11に記載の生地。
- 数平均分子量1300~1500を有する、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共重合体を含むポリオール(i)とジイソシアネート(ii)との反応生成物を含むプレポリマー(a)と、
鎖延長剤(b)との
反応生成物であるポリウレタンウレアを含む弾性繊維を含む衛生用品であって、
前記プレポリマーは2.6~3.6の%NCOを有し、
回復パワー(TM2)を、ASTM D 2731-72の一般的な方法にしたがって測定し、熱硬化試験を、ヤーン糸を1.5倍に延伸し、190℃の熱風で120秒間にわたって熱硬化させ、続いて30分間にわたって緩和ボイルオフすることで行ったときに、熱硬化試験後の前記弾性繊維の回復パワー(TM2)の変化率が28.8%未満である、衛生用品。
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