KR20100101611A - 안정제 또는 결합제를 포함하는 하이-로프트 부직포 - Google Patents

안정제 또는 결합제를 포함하는 하이-로프트 부직포 Download PDF

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KR20100101611A
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Abstract

본 발명은 부직포 구조체에 가요성과 압축 복원성을 제공하는 폴리우레탄우레아 조성물을 비롯한 결합제 또는 안정제를 포함하는 하이-로프트 부직포에 관한 것이다. 폴리우레탄우레아 분산액은 하이-로프트 부직포 구조체를 생성하는 단섬유에 대한 안정제 또는 결합제로서 포함된다. 본 발명은 브래지어 컵과 같은 용품의 폴리우레탄 발포체와 같은 것에 대한 개선된 대안으로서 유용하다.

Description

안정제 또는 결합제를 포함하는 하이-로프트 부직포{HIGH-LOFT NONWOVEN INCLUDING STABILIZER OR BINDER}
본 발명은 부직포 구조체에 가요성과 압축 복원성을 제공하는 폴리우레탄우레아 조성물을 비롯한 결합제 또는 안정제를 포함하는 하이-로프트 부직포에 관한 것이다. 폴리우레탄우레아 분산액은 하이-로프트 부직포 구조체를 생성하는 단섬유에 대한 안정제 또는 결합제로서 포함된다. 본 발명은 브래지어 컵과 같은 용품의 폴리우레탄 발포체와 같은 것에 대한 개선된 대안으로서 유용하다.
대부분의 브래지어는 컵에 패딩하는 형태로 제조된다. 패딩은 체형과 크기 향상뿐만 아니라 단정함의 목적으로 사용된다. 과거에는 파이버필(fiberfill)을 사용하여 브래지어 컵 패딩을 형성하였지만, 특히 세탁 동안 섬유가 컵 안으로 이동할 수 있기 때문에 컵은 모양이 정상이 아니거나 울퉁불퉁하게 되었다.
패드형 브래지어의 인기가 높아짐에 따라 브래지어 제조업자들은 폴리우레탄(PU) 발포체를 파이버필의 대안으로서 사용하기 시작했다. PU 발포체는 파이버필에 대한 굉장히 좋은 대용품이었다. PU 발포체는 부드럽고 가벼우며, 성형에 의해 형상화될 수 있지만, 산화 및/또는 광화학 반응으로 인해 황변하는 중대한 결함이 있다. 제조업자들은 황변을 숨기기 위하여 PU 발포체를 감추는 것과 같은 방식으로 (복수의 직물층을 사용하는 것과 같은) 상당한 비용을 들여 브래지어를 디자인한다. 또한, PU 발포체가 부족하면 통기성, 투과성, 및 증기 전달 특성이 불량하다.
Magidson 등의 미국특허번호 3,947,207은 반복되는 세탁 후에도 형상을 유지하는 패드형 브래지어 컵 제조와 관련된 과제를 인식한다. 파이버필 패드는 원하는 형상으로 패드를 형성하는 신장 전에 거의 완전히 경화된 수지 결합제를 포함한다. 이를 상쇄시키기 위하여, 폴리우레탄 수지가 추가로 적용된다. 폴리우레탄은 착용자에게 불편한 스티프니스를 브래지어 패드에 부여한다는 단점이 있다. PU 발포체로의 전환이 이루어진 한가지 이유인 이러한 대안은 상업적으로 허용될 수 없었다.
Huber 등의 미국특허번호 4,091,819는 파이버필 패딩을 포함하는 패드형 브래지어 컵을 또한 개시한다. 아크릴, 폴리에스테르, 아세테이트 또는 이들의 조합과 같은 수지 결합제를 패딩에 첨가하여 세탁 동안의 형상 유지력을 높인다. 패딩의 스티프니스와 관련된 문제가 인식되어, 수지를 도입한 후 패딩을 천공함으로써 상쇄된다. 이는 가요성 증가를 제공하지만, 비용이 드는 단계이고, 편안함 문제에 대한 적절한 해결책을 제공하지 못한다.
Pittman 등의 미국특허번호 6,670,035는 저-용융 결합제 섬유를 포함하는 부직포 웹을 사용한 결합제 섬유를 개시한다. 그러나, 이러한 조성물은 경질 성형품을 생성하므로 성형 용품에 적합하지 않다.
그러므로, 세탁 후 형상을 유지하고, 착용자의 편안함에 필수적인 가요성과 압축 복원성의 이점을 또한 제공하는 또 다른 하이 로프트 부직포 물질에 대한 필요성이 존재한다.
몇몇 실시양태는 안정제 또는 결합제 조성물의 결함을 극복하는, 하이-로프트 부직포 조성물 및 안정제를 포함하는 물품이다. 하이-로프트 부직포는 폴리우레탄우레아 분산액과 같은 폴리우레탄우레아 조성물과 조합된 파이버필을 포함할 수 있다. 이러한 조성물은 시간이 지나도 그리고 기계 세탁을 비롯한 수 회의 세탁 후에도 가요성, 신장-복원성, 압축-복원성, 통기성, 및 색 안정성을 제공한다.
몇몇 실시양태의 폴리우레탄우레아 조성물을 부직포와 함께 사용하는 것의 추가 이점은 폴리우레탄우레아가 신장 복원 특성을 제공한다는 점이다. 신장 복원성은 아크릴 및 폴리우레탄과 같은 통상적인 결합제 조성물의 사용으로는 제공되지 않는다.
안정화된 파이버필로 만든 브래지어 컵이 또한 포함된다. 안정제는 폴리우레탄우레아 분산액과 같은 폴리우레탄 조성물에 의해 제공된다. 폴리우레탄우레아 수분산액을 하이-로프트 부직포 구조체에서 파이버필에 대한 결합제로서 사용함으로써, 발포체 분해 및 파이버필 이동 문제가 해결된다. 안정화된 파이버필로 만든 브래지어 컵은 PU 발포체 컵에 비해서 더욱 통기성이고, 가볍고, 성형가능하고, 색도 더욱 안정적일 수 있다.
또 다른 실시양태는 물품을 제조하는 방법이다. 이는, 파이버필을 포함하는 하이-로프트 부직포를 제공하는 것을 포함한다. 부직포는 폴리우레탄우레아 조성물과 접촉한다. 폴리우레탄우레아 조성물은 수분산액의 형태일 수 있다.
본원에서 사용하는 용어인 "폴리우레탄 수분산액(aqueous polyurethane dispersion)"은, 적어도 폴리우레탄 또는 폴리우레탄 우레아 중합체 혹은 예비중합체(예컨대 본원에 기술한 풀리우레탄 예비중합체)를 함유하고, 탈염수를 비롯한 물과 같은 수성 매체에 분산된 용매를 임의로 포함하는 조성물을 나타낸다.
본원에서 사용하는 용어인 "용매(solvent)"는, 다르게 지시하지 않는 한, 비수성 매체를 나타내는데, 비수성 매체는 휘발성 유기 용매(예컨대 아세톤) 및 다소 덜한 휘발성 유기 용매(예컨대 N-메틸피롤리돈(NMP))를 비롯한 유기 용매를 포함한다.
본원에서 사용하는 용어인 "무용매" 또는 "무용매계"는 조성물의 벌크 또는 분산 성분이 용매에 용해되지 않거나 분산되지 않는 조성물 또는 분산액을 나타낸다.
본원에서 사용하는 용어인 "성형된" 물품은 물품 또는 형상화된 물품의 형상이 예를 들어 물품을 몰드에서 건조시킴으로써 또는 열 및/또는 압력의 적용에 응답하여 변화된 결과물을 나타낸다.
본원에서 사용하는 용어인 "파이버필(fiberfill)"은 다양한 용품에 적합한 밀도를 생성하도록 서로 랜덤하게 패킹된 비교적 짧은 섬유를 포함하도록 의도된다.
몇몇 실시양태에 유용한 파이버필 조성물은 임의의 각종 천연 섬유 및 인공 섬유를 포함할 수 있다. 하이 로프트 부직포의 특정 예는 그 전반적인 내용이 본원에 참조로서 포함되어 있는 Newkirk의 미국특허번호 4,883,707에 개시되어 있다. 천연 섬유는 동물, 식물 또는 광물 기원일 수 있다. 인공 섬유는 재생 섬유 또는 용매 방사 섬유와 같은 인공 섬유 또는 무기 및 석유 화학 유도 섬유와 같은 합성 섬유일 수 있다. 특정 예는 면, 울, 아크릴, 폴리아미드(나일론), 폴리에스테르, 스판덱스, 재생 셀룰로오스, (천연 또는 합성) 고무, 대나무, 비단, 콩 및 이들의 조합, 예컨대 폴리에스테르/면 블렌드를 포함한다. 폴리에스테르 파이버필은 베개 및 브래지어 패딩에 사용하는 통상적인 물질이다.
이성분 섬유가 파이버필 조성물에 또한 포함될 수 있다. 이성분 섬유는 크림프 특성으로 인해 하이-로프트 부직포 제조에 특히 유용할 수 있다. 유용한 이성분 섬유의 예는 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 폴리에틸렌/폴리에스테르, 폴리프로필렌/폴리에스테르, 코폴리에스테르/폴리에스테르, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체 조합물을 포함하는 섬유이다.
폴리우레탄우레아 조성물은 용액, 수분산액 또는 무용매 수분산액 형태일 수 있다. 이 조성물은 분무, 패딩, 침지, 담금, 코팅(예컨대 키스 롤 또는 그라비아 인쇄 공정을 이용), 및 이들의 조합을 포함하는 본 기술분야에 알려진 임의의 방식으로 적용될 수 있다.
파이버필 조성물이 공급되어 폴리우레탄우레아 조성물과 접촉된 후, 그 결과로서 생긴 물품이 추가로 처리될 수 있다. 이 물품은 건조될 수 있거나 실온에서 건조될 수 있다. 건조 시간을 줄이는 방법은 특히 본 기술분야에 알려진 강제된 뜨거운 공기를 포함하는 열의 적용, 오븐에서 가열, 마이크로파의 적용을 포함한다.
물품은 또한 성형될 수 있다. 이러한 성형은 하이-로프트 부직포에 폴리우레탄우레아 조성물을 적용하기 전 또는 후에 발생할 수 있다. 예를 들어, 하이-로프트 부직포는 폴리우레탄우레아 조성물이 적용된 후 몰드에 도입될 수 있다. 이어서, 물품이 건조되거나 가열될 수 있다. 대안으로, 하이-로프트 부직포를 제조한 후 건조하기 전 또는 후에 몰드에 도입하고 임의로 가열할 수 있다. 성형 공정 동안 압력이 또한 적용될 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 하이-로프트 부직포는 2개의 직물층 사이에 배치되고, 임의로 압력 적용과 함께 가열되어 건조될 수 있다. 직물-부직포-직물은 또한 성형될 수 있는 다층 물품을 제공한다. 이러한 방식으로 성형된 물품은 브래지어 컵과 같은 체형 보정 의복을 포함하는 다양한 최종 용도에 유용하며, 실내장식용품 및 기타 가정 용품과 자동차 용품의 제조에도 유용하다.
상술한 바와 같이, 하이-로프트 부직포와 폴리우레탄우레아 조성물의 조합을 포함하는 몇몇 실시양태의 물품은 다양한 최종 용도에 유용하다. 이는 특히 직물, 의복, 실내장식용품, 베개, 및 창문 장식물을 포함한다.
몇몇 실시양태에 유용한 폴리우레탄우레아 수분산액은 특정 우레탄 예비중합체로부터 제공될 수 있다. 예비중합체는 세그멘트화 폴리우레탄우레아 조성물을 형성하도록 나중에 쇄 연장되는, 폴리올과 이소시아네이트의 반응 생성물을 포함한다. 특정 예는 그 전반적인 내용이 본원에 참조로서 포함되어 있는 미국특허번호 7,240,371 및 2007년 7월 20일에 출원한 미국특허 출원번호 11/780,819에 기술되어 있다. 대안으로, 폴리우레탄우레아 용액을 사용할 수 있다. 스판덱스 섬유를 제조하는 용액을 비롯한 이러한 용액은 당업계의 숙련자에게 알려져 있다.
몇몇 실시양태에서, 폴리우레탄우레아 용액 또는 분산액을 제조하기 위한 세그멘트화 폴리우레탄우레아는 a) 폴리에테르 글리콜, 폴리에스테르 글리콜, 폴리카보네이트 글리콜, 폴리부타디엔 글리콜 또는 이들의 수첨 유도체를 포함하지만 이에 한정되는 않는, 수평균 분자량 500 내지 5000(예컨대 약 600 내지 4000 및 600 내지 3500)의 폴리올 또는 폴리올 공중합체 또는 폴리올 혼합물, 및 히드록시-말단 폴리디메틸실록산; b) 지방족 디이소시아네이트, 방향족 디이소시아네이트 및 지환족 디이소시아네이트와 같은 디이소시아네이트를 비롯한 폴리이소시아네이트; 및 분산액을 위하여 c) 디올 화합물 - 디올 화합물은 (ⅰ) 폴리이소시아네이트와 반응할 수 있는 히드록시기, 및 (ⅱ) 중화시 염을 형성할 수 있는 적어도 하나의 카르복실산기를 포함하고, 적어도 하나의 카르복실산기는 폴리이소시아네이트와 반응할 수 없음 -; d) 중화제; e) 물, 디올, 또는 지방족 디아민 쇄 연장제 또는 지방족 디아민 쇄 연장제와 2개 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 지방족 디아민 및 지환족 디아민으로부터 선택된 하나 이상의 디아민의 조합을 비롯한 디아민 쇄 연장제와 같은 쇄 연장제, 또는 아미노-말단 중합체; 및 f) 임의로 블로킹제 또는 쇄 종결제로서 1차 또는 2차 모노알코올 또는 모노아민; 및 임의로 적어도 3개의 1차 또는 2차 아민기를 갖는 유기 화합물 또는 중합체를 포함한다.
캐핑된(capped) 글리콜로서 또한 알려진, 몇몇 실시양태의 우레탄 예비중합체는 예비중합체가 물에 분산되고 쇄 연장되기 전에 일반적으로 폴리올, 폴리이소시아네이트, 및 중화시 염을 형성할 수 있는 화합물의 반응 생성물로서 이해될 수 있다. 이러한 예비중합체는 일반적으로 예비중합체 조성물의 점도 감소에 도움이 될 수 있는 용매를 사용하거나 사용하지 않고 하나 이상의 단계에서 제조할 수 있다.
예비중합체가 분산액에 남아있을 더 적은 휘발성 용매(예컨대 NMP)에 용해되는지; 나중에 제거될 수 있는, 아세톤 또는 메틸에틸 케톤(MEK)과 같은 휘발성 용매에 용해되는지; 또는 용매 없이 물에 분산되는지 여부에 따라, 분산 공정은 실제로 용매 공정, 아세톤 공정, 또는 예비중합체 혼합 공정으로서 각각 분류될 수 있다. 예비중합체 혼합 공정은 환경적 및 경제적 장점을 갖고, 실질적으로 첨가되는 용매가 없는 수분산액 제조에 이용할 수도 있다.
예비중합체 혼합 공정에서는 예비중합체의 점도가 용매에 의한 희석과 무관하게 물에 적절하게 이동 및 분산될 정도로 충분히 낮다는 점이 중요하다. 점도 요건을 충족하고 예비중합체 또는 분산액 내 임의의 유기 용매가 없는 이러한 예비중합체로부터 유도되는 폴리우레탄우레아 분산액을 사용할 수도 있다.
폴리우레탄우레아 분산액의 원하는 효과에 따라, 분산액에서 중합체의 중량 평균 분자량은 약 40,000 내지 약 150,000; 약 70,000 내지 약 150,000; 약 100,000 내지 약 150,000; 및 약 120,000 내지 약 140,000을 비롯한 약 40,000 내지 약 250,000으로 변할 수도 있다.
몇몇 실시양태의 폴리우레탄우레아 조성물의 성분은 상세하게 후술한다.
폴리올
본 발명에 따라 우레탄 예비중합체를 제조하기 위한 출발 물질로서 적합한 폴리올 성분은 약 600 내지 약 3,500 또는 약 4,000의 수평균 분자량의 폴리에테르 글리콜, 폴리카보네이트 글리콜, 및 폴리에스테르 글리콜이다.
사용할 수 있는 폴리에테르 폴리올의 예로는, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 트리메틸렌 옥사이드, 테트라히드로푸란 및 3-메틸테트라히드로푸란의 개환 중합 및/또는 공중합, 또는 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸 글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올 및 1,12-도데칸디올과 같은, 각 분자에 12개 미만의 탄소 원자를 갖는, 디올 또는 디올 혼합물과 같은 다가 알코올의 축중합으로부터의 둘 이상의 히드록시기를 갖는 글리콜이 있다. 폴리올의 특정 예는 선형 이관능 폴리에테르 폴리올, 및 분자량 약 1,700 내지 약 2,100의 폴리(테트라메틸렌 에테르)글리콜, 예컨대 2의 관능성을 갖는 Terathane®1800(Invista)을 포함한다.
사용할 수 있는 폴리에스테르 폴리올의 예로는, 각 분자에 12개 이하의 탄소 원자를 갖는 낮은 분자량의 지방족 폴리카르복실산 및 폴리올, 또는 이들의 혼합물의 축중합으로 생성되는, 둘 이상의 히드록시기를 갖는 에스테르 글리콜이 있다. 적합한 폴리카르복실산의 예로는 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 운데칸디카르복실산, 및 도데칸디카르복실산이 있다. 폴리에스테르 폴리올을 제조하기 위한 적합한 폴리올의 예로는, 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸 글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올 및 1,12-도데칸디올이 있다. 선형 이관능 폴리에스테르 폴리올은 약 5℃ 내지 약 50℃의 용융 온도를 가질 수 있다.
사용할 수 있는 폴리카보네이트 폴리올의 예로는, 각 분자에 12개 이하의 탄소 원자를 갖는 낮은 분자량의 포스겐, 클로로포름산 에스테르, 디알킬 카보네이트 또는 디알릴 카보네이트 및 지방족 폴리올, 또는 이들의 혼합물의 축중합으로 생성되는, 둘 이상의 히드록시기를 갖는 카보네이트 글리콜이 있다. 폴리카보네이트 폴리올을 제조하기 위한 적합한 폴리올의 예로는, 디에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펩탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸 글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올 및 1,12-도데칸디올이 있다. 선형 이관능 폴리카보네이트 폴리올은 약 5℃ 내지 약 50℃의 용융 온도를 가질 수 있다.
폴리이소시아네이트
적합한 폴리이소시아네이트 성분의 예로는, 1,6-디이소시아네이토헥산, 1,12-디이소시아네이토도데칸, 이소포론 디이소시아네이트, 트리메틸-헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,5-디이소시아네이토-2-메틸펜탄, 디이소시아네이토-시클로헥산, 메틸렌-비스(4-시클로헥실 이소시아네이트), 테트라메틸-크실렌디이소시아네이트, 비스(이소시아네이토메틸) 시클로헥산, 톨루엔디이소시아네이트, 메틸렌 비스(4-페닐이소시아네이트), 페닐렌디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트와 같은 디이소시아네이트 및 이러한 디이소시아네이트의 혼합물이 있다. 예를 들어 디이소시아네이트는 페닐렌디이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트(TDI), 크실실렌디이소시아네이트, 비페닐렌디이소시아네이트, 나프틸렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 및 이들의 조합물과 같은 방향족 디이소시아네이트일 수도 있다.
본 발명에 따라 우레탄 예비중합체를 제조하기 위한 또 다른 출발 물질로서 적합한 폴리이소시아네이트 성분은, 약 55:45 내지 약 45:55 및 약 50:50의 범위를 포함하는 약 65:35 내지 약 35:65의 4,4'-MDI 내지 2,4'-MDI 이성질체 비의 범위로, 4,4'-메틸렌 비스(페닐 이소시아네이트)와 2,4'-메틸렌 비스(페닐 이소시아네이트)를 함유하는 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI)의 이성질체 혼합물일 수 있다. 적합한 폴리이소시아네이트 성분의 예로는 Mondur®ML(Bayer), Lupranate®MI(BASF) 및 Isonate®50 O,P'(Dow Chemical)이 있다.
디올
본 발명에 따라 우레탄 예비중합체를 제조하기 위한 또 다른 출발 물질로서 적합한 디올 화합물은, (ⅰ) 폴리이소시아네이트와 반응할 수 있는 2개의 히드록시기; 및 (ⅱ) 중화시 염을 형성할 수 있고, 폴리이소시아네이트(b)와 반응할 수 없는 적어도 하나의 카르복실산기를 갖는 적어도 하나의 디올 화합물을 포함한다. 카르복실산기를 갖는 디올 화합물의 일반적인 예로는, 2,2-디메틸로프로피온산(DMPA), 2,2-디메틸로부탄산, 2,2-디메틸로발레르산, 및 DMPA 개시 카프로락톤, 예컨대 CAPA®HC 1060(Solvay)이 있다.
중화제
산 기를 염 기로 전환하는 데 적합한 중화제의 예로는, 3차 아민(예컨대, 트리에틸아민, N,N-디에틸메틸아민, N-메틸모르폴린, N,N-디이소프로필에틸아민, 및 트리에탄올아민) 및 알칼리 금속 수산화물(예컨대, 리튬, 나트륨 및 칼륨 수산화물)이 있다. 산 기의 중화제로서 1차 및/또는 2차 아민이 또한 사용될 수도 있다. 중화의 정도는 일반적으로 산 기의 약 60% 내지 약 140%, 예를 들어 약 80% 내지 약 120% 범위이다.
쇄 연장제
본 발명에 유용한 쇄 연장제로는 디아민 쇄 연장제 및 물이 있다. 유용한 쇄 연장제의 수많은 예는 본 기술분야의 당업자에게 알려져 있다. 적합한 디아민 쇄 연장제의 예로는, 1,2-에틸렌디아민, 1,4-부탄디아민, 1,6-헥사메틸렌디아민, 1,12-도데칸디아민, 1,2-프로판디아민, 2-메틸-1,5-펜탄디아민, 1,2-시클로헥산디아민, 1,4-시클로헥산디아민, 4,4'-메틸렌-비스(시클로헥실아민), 이소포론 디아민, 2,2-디메틸-1,3-프로판디아민, 메타-테트라메틸크실렌디아민, 및 분자량 500 미만의 Jeffamine®(Texaco)가 있다.
표면 활성제
적합한 표면 활성제(계면활성제)의 예로는 음이온, 양이온 또는 비이온 분산제 혹은 계면활성제, 예컨대 나트륨 도데실 술페이트, 나트륨 디옥틸 술포숙시네이트, 나트륨 도데실벤젠술포네이트, 에톡실화 노닐페놀과 같은 에톡실화 알킬페놀, 및 에톡실화 지방 알코올, 라우릴 피리디늄 브로마이드, 폴리에테르 포스페이트 및 포스페이트 에스테르, 개질된 알코올-에톡실레이트, 및 이들의 조합이 있다.
블로킹제
이소시아네이트기에 대한 블로킹제는 일관능 알코올 또는 일관능 아민일 수도 있다. 블로킹제는 예비중합체를 탈염수와 같은 수성 매체에 분산시키기 전과 후를 비롯한 예비중합체의 형성 전, 예비중합체의 형성 중, 또는 예비중합체의 형성 후 임의의 시기에 첨가할 수도 있다. 몇몇 실시양태에서, 블로킹제는 선택적이거나, 배제될 수도 있다. 다른 실시양태에서, 예비중합체의 중량을 기준으로, 블로킹제는 약 0.1% 내지 약 6.0% 및 약 1.0% 내지 약 4.0%를 비롯한 약 0.05% 내지 약 10.0%의 양으로 포함될 수도 있다. 최종 분산액의 중량을 기준으로, 블로킹제는 약 0.05% 내지 약 3% 및 약 0.1% 내지 약 1.0%를 비롯한 약 0.01% 내지 약 6.0%의 양으로 존재할 수도 있다.
블로킹제의 포함은 분산액에서 중합체의 중량 평균 분자량에 대한 제어를 가능하게 할 뿐만 아니라 중합체 분자량 분포에 대한 제어를 제공한다. 이러한 제어를 제공하는 블로킹제의 유효성은 블로킹제의 타입 및 분산액 제조 동안 블로킹제가 첨가되는 시기에 좌우된다. 예를 들어, 일관능 알코올은 예비중합체의 형성 전, 예비중합체의 형성 중 또는 후에 첨가될 수도 있다. 또한, 일관능 알코올 블로킹제는 예비중합체가 분산된 수성 매체에 첨가되거나 수성 매체 중에 예비중합체의 분산 직후에 첨가될 수 있다. 그러나, 최종 분산액에서의 중합체 분자량과 분자량 분포에 대한 제어를 원하는 경우, 일관능 알코올이 예비중합체가 분산되기 전에 예비중합체의 부분으로서 첨가 및 반응하면 가장 효과적일 수도 있다. 일관능 알코올이 예비중합체의 분산 중 또는 후에 수성 매체에 첨가되는 경우, 중합체 분자량을 제어하는 유효성은 경쟁 쇄 연장 반응으로 인해 감소할 것이다.
본 발명에 유용한 일관능 알코올의 예는, 1개 내지 18개의 탄소를 갖는 지방족 및 고리지방족 1차 및 2차 알코올, 페놀, 치환된 페놀, 500 미만의 분자량을 비롯한 약 750 미만의 분자량을 갖는, 에톡실화 알킬 페놀 및 에톡실화 지방 알코올, 히드록시아민, 히드록시메틸 및 히드록시에틸 치환된 3차 아민, 히드록시메틸 및 히드록시에틸 치환된 헤테로시클릭 화합물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하며, 푸르푸릴 알코올, 테트라히드로푸르푸릴 알코올, N-(2-히드록시에틸)숙신이미드, 4-(2-히드록시에틸)모르폴린, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 네오펜틸 알코올, 헥산올, 시클로헥산올, 시클로헥산메탄올, 벤질 알코올, 옥탄올, 옥타데칸올, N,N-디에틸히드록실아민, 2-(디에틸아미노)에탄올, 2-디메틸아미노에탄올 및 4-피페리딘에탄올, 및 이들의 조합을 포함한다.
일관능 디알킬 아민과 같은 일관능 아민 화합물이 이소시아네이트기에 대한 블로킹제로서 사용되는 경우에는 분산액 제조 동안 임의의 시기에 또한 첨가될 수도 있는데, 바람직하게는 일관능 아민 블로킹제는 예비중합체 분산 중 또는 후에 물 매체에 첨가된다. 예를 들어, 일관능 아민 블로킹제는 예비중합체가 분산된 직후에 물 혼합물에 첨가될 수 있다.
적합한 일관능 디알킬아민 블로킹제의 예로는 N,N-디에틸아민, N-에틸-N-프로필아민, N,N-디이소프로필아민, N-tert-부틸-N-메틸아민, N-tert-부틸-N-벤질아민, N,N-디시클로헥실아민, N-에틸-N-이소프로필아민, N-tert-부틸-N-이소프로필아민, N-이소프로필-N-시클로헥실아민, N-에틸-N-시클로헥실아민, N,N-디에탄올아민, 및 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘이 있다. 물에서의 분산 전 아민 블로킹제 대 예비중합체의 이소시아네이트기의 몰비는 일반적으로 약 0.05 내지 약 0.50, 예를 들어 약 0.20 내지 약 0.40 범위이어야 한다. 탈블로킹 반응을 위하여 촉매가 사용될 수도 있다.
임의로 중합체의 몰당 적어도 3개 이상의 1차 및/또는 2차 아미노기를 갖는 적어도 하나의 중합체 성분(MW＞약 500)이, 예비중합체가 분산되고 블로킹제가 첨가된 후 물 매체에 첨가될 수도 있다. 적합한 중합체 성분의 예로는 폴리에틸렌이민, 폴리(비닐아민), 폴리(알릴아민) 및 폴리(아미도아민) 덴드리머, 및 이들의 조합이 있다.
기타 첨가제
적합한 발포 방지제 또는 소포제 혹은 발포 제어제의 예로는 Additive 65 및 Additive 62(Dow Corning으로부터의 실리콘 기반 첨가제), FoamStar®I 300(Cognis로부터의 미네랄 오일 기반 무-실리콘 소포제) 및 SurfynolTM DF 110L(Air Products & Chemicals로부터의 고 분자량 아세틸렌 글리콜 비이온 계면활성제)이 있다.
적합한 레올로지 개질제의 예로는 소수성 개질된 에톡실레이트 우레탄(HEUR), 소수성 개질된 알칼리 팽윤성 에멀젼(HASE) 및 소수성 개질된 히드록시-에틸 셀룰로오스(HMHEC)가 있다.
수분산액 또는 예비중합체에 임의로 포함될 수도 있는 다른 첨가제로는, 항산화제, UV 안정제, 착색제, 안료, 가교제, 상 변화 물질(예컨대, Boulder, Colorado 소재 Outlast Technologies로부터 상업적으로 입수가능한 Outlast®), 항균제, 미네랄(예컨대, 구리), 마이크로캡슐화된 건강 첨가제(예컨대, 알로에 베라, 비타민 E 겔, 알로에 베라, 해초, 니코틴, 카페인, 향료 또는 아로마), 나노입자(예컨대, 실리카 또는 탄소), 칼슘 카보네이트, 내연제, 접착방지 첨가제, 염소 분해 내성 첨가제, 비타민, 약물, 향, 전기 전도성 첨가제, 및/또는 염료 보조제가 있다. 예비중합체 또는 수분산액에 첨가될 수도 있는 다른 첨가제로는, 접착 촉진제, 대전 방지제, 크레터링(cratering) 방지제, 크롤링(crawling) 방지제, 광학 증백제, 응집제, 전기전도성 첨가제, 발광 첨가제, 흐름 촉진제 및 수평화제, 냉동-해빙 안정제, 윤활제, 유기 및 무기 충전제, 방부제, 조직화제, 열색성 첨가제, 방충제, 및 습윤제가 있다.
선택적인 첨가제는 예비중합체가 분산되기 전, 중 또는 후에 수분산액에 첨가될 수도 있다.
코팅 또는 분산액, 필름 또는 형상화된 물품은 부직포에의 첨가 전 또는 후에 안료첨가 또는 착색될 수도 있다.
본 발명의 특징과 장점은, 예시적인 목적으로 제공되지만 임의의 방식으로 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 되는 후속하는 실시예를 통해 더욱 완전하게 드러난다.
실시예
대략 120,000의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리우레탄우레아 수분산액을 포함하는 몇몇 브래지어 컵이 제조되었다. 폴리에스테르 파이버필 배팅(일반적으로 필로우스터핑)이 직사각형 팬으로 확산되고, 폴리우레탄우레아 수분산액이 분무되었다. "경(light)" 코팅, "중간(medium)" 코팅, 및 "중(heavy)" 코팅을 한 예들이 제조되었다. 샘플들을 하룻밤 건조시킨 후, "경" 코팅은 쉽게 분리되는 것처럼 보였고, 이는 섬유들을 충분히 결합하기에는 분산액의 양이 불충분했다는 점을 시사한다. "중" 코팅은 고무처럼 보였고, 단단한 느낌이었다. "중간" 코팅은 최소 실험으로 달성할 수 있는 폴리우레탄우레아 분산액의 최적 적재량이 있음을 나타내었다.
"중간" 코팅된 배팅의 샘플이 2개의 직물층 사이에 도입되고, 통상적인 발포체 컵 성형(형상화 및 가열) 장치에 도입되었다. 성형된 컵을 성형기로부터 제거하였고, 성형된 브래지어 컵에 바람직한 형상화된 외양과 압축 복원성을 나타냄을 발견하였다.
비교로서, 통상적인 결합제로 안정화된 몇몇 통상적인 파이버필 배팅이 발포체 컵 성형기에서 또한 성형되었다. 이러한 샘플들은 10530 Westlake Drive, Charlotte, NC 28273에 소재하는 하이-로프트 부직포의 제조업자인 Kem-Wove, Inc.로부터 입수하였다. 성형한 결과로서 생긴 컵은 성형된 브래지어 컵에 적합하지 않은 강성 특성을 나타내었다.
본 발명의 바람직한 실시양태인 것으로 판단되는 것을 기술하고 있지만, 본 기술분야의 숙련자는 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 변경 및 수정이 이루어질 수도 있고 그와 같은 모든 변경 및 수정은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다는 점을 인식할 것이다.

Claims (22)

  1. (a) 하이-로프트 부직포; 및
    (b) 폴리우레탄우레아 조성물
    을 포함하는 물품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하이-로프트 부직포는 폴리에스테르 파이버필(fiberfill)을 포함하는 물품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하이-로프트 부직포는 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 폴리에틸렌/폴리에스테르, 폴리프로필렌/폴리에스테르, 코폴리에스테르/폴리에스테르, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체 조합물을 포함하는 이성분 섬유를 포함하는 물품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄우레아 조성물은 수분산액을 포함하는 물품.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수분산액은,
    (a) 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 및 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 폴리올로서, 600 내지 4000의 수평균 분자량을 갖는 적어도 하나의 폴리올;
    (b) 방향족 디이소시아네이트, 지방족 디이소시아네이트, 지환족 디이소시아네이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종을 포함하는 폴리이소시아네이트;
    (c) (ⅰ) 폴리이소시아네이트와 반응할 수 있는 히드록시기, 및 (ⅱ) 중화시 염을 형성할 수 있는 적어도 하나의 카르복실산기를 포함하는 적어도 하나의 디올 화합물로서, 상기 적어도 하나의 카르복실산기는 폴리이소시아네이트와 반응할 수 없는, 적어도 하나의 디올 화합물;
    (d) 중화제;
    (e) 쇄 연장제;
    (f) 적어도 하나의 일관능 아민 또는 일관능 알코올을 포함하는 이소시아네이트기에 대한 블로킹제; 및
    적어도 하나의 표면 활성제
    의 반응 생성물인 중합체를 포함하는 물품.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 분산액은 첨가되는 용매가 실질적으로 없는 물품.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 폴리이소시아네이트는 4,4'-메틸렌 비스(페닐 이소시아네이트)(MDI) 이성질체와 2,4'-메틸렌 비스(페닐 이소시아네이트)(MDI) 이성질체의 혼합물을 포함하고, 4,4'-MDI 이성질체 대 2,4'-MDI 이성질체의 비는 65:35 내지 35:65인 물품.
  8. 제5항에 있어서,
    디올은 2,2-디메틸로프로피온산(DMPA), 2,2-디메틸로부탄산, 2,2-디메틸로발레르산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물품.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 분산액은 약 40,000 내지 약 250,000의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리우레탄우레아 중합체를 포함하는 물품.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 분산액은 약 40,000 내지 약 150,000의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리우레탄우레아 중합체를 포함하는 물품.
  11. 제1항에 있어서,
    성형된 물품.
  12. 제1항에 있어서,
    브래지어 컵으로 성형된 물품.
  13. (a) 하이-로프트 부직포를 제공하는 단계;
    (b) 상기 부직포를 폴리우레탄우레아 조성물과 접촉시키는 단계
    를 포함하는 물품 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 하이-로프트 부직포는 폴리에스테르 파이버필을 포함하는 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 접촉 단계는 분무, 패딩, 침지, 담금, 코팅, 및 이들의 조합으로 수행되는 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 폴리우레탄우레아 조성물은 수분산액을 포함하는 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    (c) 상기 물품을 건조하는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 건조 단계는 실온 건조, 가열, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    (d) 상기 물품을 성형하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 물품은 2개의 직물층 사이에서 성형되는 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 성형 단계는 열을 가하는 것을 포함하는 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 성형 단계는 압력을 가하는 것을 포함하는 방법.
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