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技術 向上した結合のためのスパンデックス繊維

出願人 インヴィスタテクノロジーズエスアエルエル
発明者 ビヴィゴウーコウンバ,アキーレエム.リウ,ホングビングーウォー,ロナルドディ.スミス,スティーヴンダブリュ.
出願日 2014年9月12日 (5年5ヶ月経過) 出願番号 2016-542836
公開日 2016年11月24日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2016-536177
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 消費コスト 調質剤 粘着性制 摩擦制御 偏心性 大気内 触覚特性 並行配置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年11月24日)のものです。
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課題・解決手段

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。

概要

背景

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。

概要

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。なし

目的

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

効果

実績

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請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項6

前記弾性繊維が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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

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。

0003

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。

0004

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。

0005

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。

0006

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。

0007

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熱可塑性ポリマーを含む鞘とを含む。

0008

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。

0009

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。

0010

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。

0011

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。

実施例

0012

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。

0013

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。

0014

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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

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。

0019

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補助するために使用され得る。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

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。

0035

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。

0036

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。

0037

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、軟性セグメントポリマー鎖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。

0038

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。

0039

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。

0040

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。

0041

スパンデックスの強度及び弾性特性を、ASTMD2731−72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。

0042

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。

0043

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。

0044

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。

0045

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。

0046

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。

0047

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。

0048

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。

0049

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。

0050

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。

0051

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。

0052

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。

0053

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

0054

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。

0055

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。

0056

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。

0057

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。

0058

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。

0059

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。

0060

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。

0061

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。

0062

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

0063

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。

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