JP2015042796A - 融合性2成分スパンデックス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】多成分弾性繊維は限定可能な境界を有する少なくとも2つの個別の領域を含む横断面を有していて、その横断面の境界によって限定される少なくとも1つの領域にポリウレタン尿素またはポリウレタン組成物が含まれている。この繊維の1つの領域にこれ自身または基質との接着力を向上させる融合性向上用添加剤を含有させる。
【選択図】図1
Description
パンデックス紡糸などで生じさせた多成分弾性繊維を包含するが、この繊維は、限定可能
な境界を有する個別の領域を少なくとも2つ含む横断面を有していて前記横断面の前記境
界によって限定されている少なくとも1つの領域にポリウレタン尿素またはポリウレタン
組成物が含まれている。この繊維の1つの領域に、これ自身または基質との接着力を向上
させる融合性向上用添加剤を含有させる。
引張りからの良好な回復を示しかつこれらから作られた製品、例えば横編、縦編、織布、
不織物および他の繊維製品などに良好な適合性を与え得る。しかしながら、PUまたはP
UU弾性ヤーンを含有させた製品では、繰り返される引き伸ばし、引っ掻き傷または裁断
によってしばしば伝線、ほころびおよび巻き上がりの問題が引き起こされる。そのような
問題には伝線様亀裂が含まれ、隙間が生じる可能性があり、弾性ヤーンが裁断縁の所で滑
り出し、剥き出し、ほつれを起こす可能性があることで結果として布の巻き上がりが起こ
る可能性があり、それによって、製品の均一性および外観が悪化してしまう。裁断および
縫製過程中にPUまたはPUU弾性ヤーンが繰り返される引き伸ばしの下で縫い目から引
き離される現象が容易に起こり、それによって、布の伸縮性が失われ、これがいわゆる「
スリップイン」または縫い目の滑りである。そのような影響はPUまたはPUUヤーン以
外の弾性ヤーンにも起こるが、それは特にPUまたはPUU弾性ヤーンにとって重要であ
る、と言うのは、それらは大きな伸縮能力を有するからである。その上、ある種の製品、
特に靴下用途では蒸気もしくは熱による高い変形効率が必要とされる。
り払われてきている。ある種の高融合性のポリウレタン弾性フィラメントが特許文献1お
よび2に開示されており、それは、ポリオールとジイソシアネートの反応で生じさせたイ
ソシアネート末端プレポリマーをポリオールとジイソシアネートと低分子量ジオールの反
応で生じさせたヒドロキシル末端プレポリマーと反応させることで合成した重合体を溶融
紡糸することで作られたものである。その融合性PUフィラメントが示す融点は180℃
以下である。そのPUフィラメントに150℃の乾式熱処理を100%引き伸ばした状態
で45秒間受けさせることでそれらを重なり合う地点で互いにか或は他の弾性もしくは非
弾性フィラメントと融合させることができた。しかしながら、そのようなPUフィラメン
トは融点が低いことから通常の消費者用途の下ではクリープに対して満足される耐熱性を
もたらさず、それによって衣類が袋のように垂れてしまう。
の中の1つ以上を克服するように優れた引き伸ばし回復力を示す改良されたスパンデック
スヤーンが求められている。
関する。2成分紡糸工程で製造可能でありかつより大きな伸び/回復性能および熱回復力
を示す溶媒紡糸ポリウレタンもしくはポリウレタン尿素を包含し、これに融合性が優れた
添加剤を含有させることで、結果として融合用途で用いるに適する、例えば伝線およびヤ
ーンの滑りが防止されることおよび接着力が高いことなどを示す融合性ヤーンを生じさせ
る。
領域に弾性ポリウレタンまたはポリウレタン尿素またはこれらの混合物が含まれておりか
つ弾性ポリウレタンまたはポリウレタン尿素またはこれらの混合物および少なくとも1種
の融合性向上用添加剤が含まれている2番目の領域も含む弾性多成分溶液紡糸繊維である
。
ィラメント)、3本のフィラメントなどを有していてもよい。繊維が有するフィラメント
が2本以上の場合、各フィラメントは領域が2つ以上存在する多成分横断面を含んでいて
もよい。
なくとも1種の弾性ポリウレタン、ポリウレタン尿素組成物またはこれらの混合物が含ま
れておりかつ少なくとも1種の弾性ポリウレタン、ポリウレタン尿素組成物またはこれら
の混合物および少なくとも1種の融合性向上用添加剤が含まれている2番目の領域も含む
弾性多成分溶液紡糸繊維を含有する布である。
(a)1番目と2番目の重合体溶液を準備し、
(b)前記溶液を分配板およびオリフィスに通して一緒にすることで横断面を有するフィ
ラメントを生じさせ、
(c)前記フィラメントを共通の毛細管に通して押出し、そして
(d)前記フィラメントから溶媒を除去する、
ことを包含し、ここで、
前記横断面は前記重合体溶液間の境界を含み、
前記1番目および2番目の重合体溶液の各々に独立して弾性ポリウレタン、ポリウレタン
尿素またはこれらの混合物が入っており、そして
前記2番目の重合体溶液に融合性向上用添加剤が入っており、かつ
前記融合性の弾性多成分溶液紡糸繊維は領域が複数存在する横断面を含み、前記1番目の
重合体溶液が前記横断面の1番目の領域に相当しそして前記2番目の重合体溶液が前記横
断面の2番目の領域に相当する。
域に弾性ポリウレタンまたはポリウレタン尿素またはこれらの混合物が含まれておりかつ
弾性ポリウレタンまたはポリウレタン尿素またはこれらの混合物および融点が約100℃
から約180℃の少なくとも1種の低温溶融ポリウレタンを含有して成る少なくとも1種
の融合性向上用添加剤が含まれている2番目の領域も含みかつ前記1番目の領域に約19
0℃から約250℃の高い融点を示す弾性ポリウレタンが含まれている弾性多成分溶液紡
糸繊維を含有する繊維である。
定義
本明細書で用いる如き用語「多成分繊維」は、組成が異なることに加えて識別できる境
界を有する少なくとも2つの個別の区別できる領域、即ち繊維の長さ方向に沿って連続的
に存在する組成が異なる領域を2つ以上有する繊維を意味する。このことは、繊維の長さ
方向に沿って区別できる連続した境界を持たない繊維が生じるように2種以上の組成物を
一緒にしたポリウレタンもしくはポリウレタン尿素混合物とは対照的である。用語「多数
成分繊維」および「多成分繊維」は同義語であり、本明細書では互換的に用いる。
組成物または1種以上の異なる添加剤が入っている2種以上の組成物であると定義し、こ
れらの組成物に含まれている重合体は同じまたは異なってもよい。2種類の匹敵する組成
物に異なる重合体および異なる添加剤が含まれている場合、それらもまた「組成が異なる
」。
域の間の接触点を記述する目的で用いる用語である。その接触点は、その2つの領域の組
成が重なり合っていないか或は重なり合っている度合が最小限であるように「良好に限定
されている」。重なり合いが2つの領域の間に存在する場合、その境界領域にはその2つ
の領域の混合物が含まれているであろう。そのような混合領域は、その混ざり合った境界
領域と他の2つの領域の各々の間に個別の境界を伴う均一に混ざり合った個別の部分であ
り得る。別法として、そのような境界領域には、1番目の領域に隣接して存在する1番目
の領域の組成の高濃度部分から2番目の領域に隣接して存在する2番目の領域の組成の高
濃度部分に至る勾配が含まれている可能性がある。
)、ジメチルホルムアミド(DMF)およびN−メチルピロリドンなどを指す。
いずれかで繊維を生じさせることが含まれ、そのような工程は両方ともが繊維製造に一般
的な技術である。
組成物(Tm<180C)は典型的に劣った耐クリープ性、低い強度および劣った引き伸
ばし回復力をもたらす。その上、そのように低融点のPU組成物は繊維成形工程および高
温繊維製品加工要求にはあまり適さない。本発明では、溶液紡糸ポリウレタン/ポリウレ
タン尿素組成物が基になった優れた引き伸ばしおよび回復力と低融点接着剤配合物を多成
分繊維構造物、例えば2成分繊維構造物の中で組み合わせる。
マトリクスの中で架橋として働くようなウレタンセグメントとポリオールセグメントの相
分離に依存する。そのウレタンドメインは選択する鎖延長剤の含有量および性質の両方に
支配される。商業的に重要なジオール系鎖延長剤には、これらに限定するものでないが、
エチレングリコール、1,3−プロパンジオール(PDO)、1,4−ブタンジオール(
1,4−BDOまたはBDO)および1,6−ヘキサンジオール(HDO)が含まれる。
そのようなジオール系鎖延長剤の全部が良好に相分離して良好に限定されたハードセグメ
ントドメインを形成するポリウレタンをもたらし、エチレングリコールを除く全部が熱可
塑性ポリウレタンで用いるに適する。その後、その生じたウレタンはハードセグメントの
濃度が高いと好ましくない劣化を起こす。表1に、いくつかの一般的鎖延長剤から生じさ
せたポリウレタンが示す典型的なハードセグメントの溶融範囲を挙げる。加工温度を20
0℃より高くすることは加工中に熱劣化が起こることに付随して特性が失われることから
一般的なTPU組成物には好ましくない。加うるに、ハードセグメントの溶融温度が高い
組成物から生じさせたPUは伝統的に向上した弾性および熱回復力をもたらすことから、
繊維製品加工にとってより好ましい。そのようにハードセグメントの融点が高いポリウレ
タン繊維が製造可能なのは伝統的な溶液紡糸工程によってのみであり、それによって優れ
た引き伸ばし/回復特性がもたらされ得る。
2番目の領域のいずれかまたは両方で用いるに有用である。また、追加的領域を含めるこ
とも可能である。有用なポリウレタン/ポリウレタン尿素組成物を以下に詳述する。
得るスパンデックス弾性ヤーンを提供する。そのような繊維にはモノフィラメント構造物
または多フィラメント構造物が含まれる。そのような繊維の各フィラメント(またはモノ
フィラメント用繊維自身)は繊維の横断面に沿って識別できる領域、例えば芯鞘形態また
は並列形態などを有する2成分繊維である。芯が1番目の領域でありそして鞘が2番目の
領域である。異なる横断面、例えば芯鞘と組み合わされた並列形態または追加的鞘領域を
伴う芯鞘などがもたらされるように追加的領域を含めることも可能である。
含まれ得る:
A. 1番目の成分が高融点の少なくとも1種のポリウレタン、例えば融点が約190℃
から約250℃のポリウレタンなどばかりでなく融点が約200℃以上のポリウレタンお
よび融合性向上用添加剤、例えば低温溶融ポリウレタンなどを含有する重合体混合物[有
用な低融点ポリウレタンには、融点が約50℃から約150℃のポリウレタン、特に融点
が120℃未満のポリウレタンが含まれる]、または
B. 1番目の成分が高融点の少なくとも1種のポリウレタン、例えば融点が約190℃
から約250℃のポリウレタンなどばかりでなく融点が約200℃以上のポリウレタンお
よび後で基質を接着させるための少なくとも1種の接着性材料または融合性向上用添加剤
[前記接着性材料は融合性向上用添加剤である]を含有する混合物、または
C. 少なくとも1種のポリウレタンと少なくとも1種の接着性融合性向上用添加剤の混
合物。
させることも可能である。
まれ得る:
1) 高融点の少なくとも1種のポリウレタン、例えば融点が約190℃から約250℃
のポリウレタンばかりでなく融点が約200℃以上のポリウレタンなど、または
2) 200℃から250℃の範囲の高融点のポリウレタンと180℃未満の低融点のポ
リウレタンの混合物、または
3) 少なくとも1種のポリウレタンと少なくとも1種のポリウレタン尿素の混合物、ま
たは
4) 融点が240℃より高いポリウレタン尿素を包含するポリウレタン尿素。
し得る。2番目の領域(これはまた芯鞘形態における鞘であってもよい)を繊維の重量を
基準にして約1%から約60%の量で存在させてもよく、それには繊維の約1から約50
重量%、繊維の約10から約35重量%および繊維の約5から約30重量%が含まれる。
繊維はまた0.15cN/デシテックスより高い融合強度も示し得る。
溶液紡糸重合体組成物を含有させた多成分もしくは2成分繊維である。その多成分繊維に
持たせる様々な領域の組成には、当該重合体が異なるか、添加剤が異なるか或は重合体と
添加剤の両方が異なる点で異なる重合体組成が含まれる。また、溶液紡糸部分と溶融紡糸
部分を有する多成分繊維も含める。
繊維または長鎖合成重合体の製造で用いるに有用なポリウレタン尿素組成物はセグメン
ト化ポリウレタンを少なくとも85重量%含有する。それらには、典型的に、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」)を生じる高分子
量のグリコールが含まれ、次に、そ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またはN−メチルピロリドンなどに溶解させそして2番目
に二官能の鎖延長剤と反応させる。そのような鎖延長剤がジオールの場合には2番目の段
階でポリウレタンが生じる(そしてこれの調製は無溶媒で実施可能である)。その鎖延長
剤がジアミンの場合にはポリウレタンのサブクラスであるポリウレタン尿素が生じる。ス
パンデックスに紡糸可能なポリウレタン尿素重合体の製造では、グリコールのヒドロキシ
末端基を逐次的にジイソシアネートそして1種以上のジアミンと反応させることで、その
グリコールに延長を受けさせる。各場合とも、そのグリコールに鎖延長を受けさせること
で必要な特性(粘度を包含)を有する重合体を生じさせる必要がある。必要ならば、その
キャッピング段階を補助する目的で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および他の
公知の触媒を用いることも可能である。
エーテルグリコール、ポリカーボネートグリコールおよびポリエステルグリコールが含ま
れる。2種以上の高分子量グリコールの混合物もしくは共重合体も含まれ得る。
イド、トリメチレンオキサイド、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/または共重合または各分子中の炭素原子数が12より少ない多価ア
ルコール、例えばジオールもしくはジオール混合物、例えば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、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、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縮合
重合で生じたヒドロキシ基数が2以上のグリコールが含まれる。線状の二官能ポリエーテ
ルポリオールが好適であり、分子量が約1,700から約2,100のポリ(テトラメチ
レンエーテル)グリコール、例えば官能性が2のTerathane(商標)1800(
INVISTA(Wichita、KS))などが特定の適したグリコールの一例である
。共重合体にはポリ(テトラメチレン−コ−エチレンエーテル)グリコールが含まれ得る
。
原子数が12より多くない低分子量のポリオールもしくはこれらの混合物の縮合重合で生
じたヒドロキシ基数が2以上のエステルグリコールが含まれる。適切なポリカルボン酸の
例は、マロン酸、こはく酸、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およびドデカンジカルボン酸である。ポリ
エステルポリオールの製造で用いるに適したポリオールの例は、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−デカンジオールおよび1,12−ドデカンジオールである。溶融温度が約5℃か
ら約50℃の線状二官能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例で
ある。
アルキルカーボネートまたはジアリルカーボネートと各分子中の炭素原子数が12より多
くない低分子量の脂肪族ポリオールもしくはこれらの混合物の縮合重合で生じたヒドロキ
シ基数が2以上のカーボネートグリコールが含まれる。ポリカーボネートポリオールの製
造で用いるに適したポリオールの例は、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
ルおよび1,12−ドデカンジオールである。溶融温度が約5℃から約50℃の線状二官
能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例である。
ートの混合物も含まれ得、それには4,4’−メチレンビス(フェニルイソシアネート)
と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)異性体混合物が含まれる。適切な芳香族もしくは脂肪族ジイソシ
アネートのいずれも含まれ得る。使用可能なジイソシアネートの例には、これらに限定す
るものでないが、4,4’−メチレンビス(フェニルイソシアネート)、2,4’−メチ
レンビス(フェニルイソシアネート)、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシ
アネート)、1,3−ジイソシアナト−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およびこれらの混合物が含まれる。
特定のポリイソシアネート成分の例には、Mondur(商標)ML(Bayer)、L
upranate(商標)MI(BASF)およびIsonate(商標)50 O,P
’(Dow Chemical)およびこれらの組み合わせが含まれる。
当該ポリウレタン尿素および結果として生じさせる繊維の所望特性に応じていろいろな鎖
延長剤の組み合わせを含めることも可能である。適切なジアミン系鎖延長剤の例には、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)、イソホロンジアミン、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−キシリレンジアミンおよびJeffamine
(商標)(Texaco)が含まれる。
ールの例には、これらに限定するものでないが、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−プロパンジオール、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)ベンゼンおよび1,4−ブタンジオールおよびこれらの混合物が含まれ
る。
二級単官能アミンを含めることも可能である。また、1種以上の単官能アルコールと1種
以上の単官能アミンの混合物を含めることも可能である。
び脂環式第一および第二アルコール、フェノール、置換フェノール、分子量が約750未
満(分子量が500未満を包含)のエトキシル化アルキルフェノールおよびエトキシル化
脂肪アルコール、ヒドロキシアミン、ヒドロキシメチルおよびヒドロキシエチルで置換さ
れている第三級アミン、ヒドロキシメチルおよびヒドロキシエチルで置換されている複素
環式化合物およびこれらの組み合わせから成る群より選択される少なくとも一員が含まれ
、それには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)スクシニミド、4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン、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および4−ピペリジンエタノールおよびこれらの組み合わせが含まれ
る。
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−t−ブチル
−N−メチルアミン、N−t−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−t−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および2,2,6,6−テトラメチルピペリジンが含
まれる。
本発明の多成分および/または2成分繊維で用いるに有用な他の重合体には、可溶であ
るか或は限られた溶解性を示すか或は粒子形態(例えば微粒子)で含有させることが可能
な他の重合体が含まれる。そのような重合体を当該ポリウレタンまたはポリウレタン尿素
溶液に分散または溶解させてもよいか或は溶液紡糸ポリウレタンまたはポリウレタン尿素
組成物と一緒に共押出し加工してもよい。そのような共押出し加工の結果として並列、同
心芯鞘または偏心芯鞘の横断面を有する2成分もしくは多成分繊維が生じ得、その中の1
成分はポリウレタン尿素溶体でありそしてもう一方の成分は別の重合体を含有する。他の
重合体の例には、とりわけ低融点のポリウレタン(上述した如き)、ポリアミド、アクリ
ル樹脂、ポリアラミドおよびポリオレフィンが含まれる。いくつかの態様における非ポリ
ウレタン重合体は融合性向上用添加剤になり得、特にその重合体の溶融温度が約150℃
未満の時になり得る。
ナイロン10、ナイロン12、ナイロン6/10およびナイロン6/12が含まれる。ポ
リオレフィンには、C2からC20単量体から生じたポリオレフィンが含まれる。それに
は共重合体および三元重合体、例えばエチレン−プロピレン共重合体などが含まれる。有
用なポリオレフィン共重合体の例がDatta他の米国特許第6,867,260号(引
用することによって本明細書に組み入れられる)に開示されている。
いくつかの態様の発明に関して、多種多様な横断面が有用である。それらには、2成分
もしくは多成分の同心もしくは偏心芯鞘および2成分もしくは多成分並列が含まれる。そ
の横断面に含まれる個別の領域が少なくとも2つである限り特殊な横断面も考えられる。
代替の横断面は、パイ−スライス(pie−slice)形態または鞘が芯を単に部分的
に取り巻いている偏心芯鞘類似形を持ち得る。言い換えれば、その横断面の2番目の領域
は1番目の領域を部分的または完全に取り巻いていてもよい。いろいろな適切な横断面の
例を図1に示す。
性重合体を鞘もしくは並列形態または代替形態の主要成分または単独成分として含有させ
てもよい。
4デシテックス/3フィラメントのヤーンを図1Aおよび1Bに示す一方、44デシテッ
クス/4フィラメントのヤーンを図1Cおよび1Dに示す。各々の中の1番目の領域に顔
料を含有させそして2番目の領域には含有させない。図1Aおよび1Bに50/50の芯
鞘横断面を含め、図1Cに17/83の鞘芯横断面を含め、そして図1Dに50/50の
並列横断面を含める。
ン尿素組成物の間に境界領域を含有する。そのような領域は本図の各々の中で良好に限定
された境界を持つように見えるが、その境界には混ざり合った領域が含まれている可能性
がある。その境界が混ざり合った領域を含有する場合、その境界自身は1番目と2番目(
または3番目、4番目など)の領域の組成物の混合物である区別できる領域である。その
ような混合物は均一な混合物であり得るか或は1番目の領域から2番目の領域に向かう濃
度勾配を含んでいる可能性がある。
場合によりポリウレタン尿素組成物に含有させてもよい種類の添加剤を以下に示す。非
限定リストの例を以下に含める。しかしながら、追加的添加剤は当該技術分野で良く知ら
れている。例には、抗酸化剤、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(即ち銅)、ミクロカプセル封じされた添加剤(即ち、
アロエ、ビタミンEゲル、アロエ、昆布、ニコチン、カフェイン、香水または芳香剤)、
ナノ粒子(即ちシリカまたは炭素)、炭酸カルシウム、難燃剤、抗粘着添加剤、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、染色および/または染
色補助剤(例えば第四級アンモニウム塩)が含まれる。本ポリウレタン尿素組成物に添加
可能な他の添加剤には、接着促進剤および融合性向上用添加剤、帯電防止剤、抗クリープ
剤、光学的光沢剤、合体剤、導電性添加剤、発光添加剤、滑剤、有機および無機充填剤、
防腐剤、テクスチャリング剤、サーモクロミック添加剤、昆虫忌避剤および湿潤剤、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)およびこれらの組み合わせが含まれる。
下記が含まれる:染色性、疎水性[即ちポリテトラフルオロエチレン(PTFE)]、親
水性(即ちセルロース)、摩擦制御、耐塩素性、耐劣化性(即ち抗酸化剤)、接着性およ
び/または融合性(即ち接着剤および接着促進剤)、難燃性、抗菌性(銀、銅、アンモニ
ウム塩)、バリヤー、導電性(カーボンブラック)、引張り特性、色、発光、再利用性、
生分解性、芳香、粘着制御(即ち金属のステアリン酸塩)、触知特性、変形能力、熱調節
(即ち相変化物質)、栄養補給、艶消し剤、例えば二酸化チタンなど、安定剤、例えばヒ
ドロタルサイト、ハント石と水苦土石の混合物など、紫外線遮蔽剤およびこれらの組み合
わせ。
用いるに有用である。それらには、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネートおよ
びポリカプロラクトンが基になった水分で変形して熱で接着する反応性ホットメルトグレ
ードの線状芳香族熱可塑性ポリウレタンまたはこれらの混合物が含まれる。具体的な市販
製品の例には、とりわけMor−Melt(R−5022)(Rohm and Haa
s)、Pellathane(商標)2103C(Dow)、Desmopan(商標)
5377、Desmopan 9375A、Texin DP7−1197(Bayer
Material Science)、Pearlbond 104、106、122
、123(Merquinsa Mercados Quimicos,S.L.)およ
びTPUA−252A(TPUCO、台湾)が含まれる。そのような融合性向上用添加剤
を当該繊維の所望融合性を達成するに適切ないずれかの量で含有させてもよい。その融合
性向上用添加剤を当該繊維の鞘または2番目の領域に鞘もしくは2番目の領域の約10か
ら約90重量%の量で含有させてもよく、それには鞘もしくは2番目の領域の約30から
約60重量%が含まれる。当該多成分もしくは2成分繊維の総重量を基準にした融合性向
上用添加剤の重量パーセントは当該繊維の鞘もしくは2番目の領域に対する芯もしくは1
番目の領域の重量比に依存するであろう。ある場合には、その2番目の鞘領域自身が追加
的融合性向上用添加剤の有り無しで融合性を示す重合体であるようにしてもよい。
2成分繊維の製造は典型的に溶融紡糸工程で実施されている。その工程で用いられる装
置を溶液紡糸工程で用いるに適するようにすることができる。乾式紡糸および湿式紡糸は
良く知られた溶液紡糸工程である。
献(引用することによって本明細書に組み入れられる)は例えば下記である:
a.Fundamentals of Fibre Formation−The Sc
ience of Fibre Spinning and Drawing,Adre
zij Ziabicki,John Wiley and Sons,London/
New York,1976;
b.Bicomponent Fibres,R Jeffries,Merrow P
ublishing Co.Ltd,1971;
c.Handbook of Fiber Science and Technolo
gy,T.F.Cooke,CRC Press,1993;
,162,074号および5,256,050号(引用することによって本明細書に組み
入れられる)が含まれる。
ば押出し加工機、ギアポンプなどを用いて行う。当該重合体溶液をダイスに供給する時に
個別のギアポンプを用いるのが好適である。機能性用添加剤を混合する場合、好適には、
当該成分のより均一な分散を得る目的で、例えばギアポンプの上流に位置させた固定式混
合装置などを用いて重合体混合物の混合を行う。押出し加工の準備として、紡糸収率を向
上させる目的で、各スパンデックス溶液を個別に温度制御ジャケット付き容器で加熱した
後に濾過を行ってもよい。
換器に導入するが、その熱交換器を40−90℃で機能させる。その押出し加工のダイス
および板を所望繊維形態に応じて配列するが、それらを芯鞘に関しては図2に示し、偏心
芯鞘に関しては図3に示しそして並列に関しては図4に示す。如何なる場合でも、成分の
流れを毛細管の直ぐ上で一緒にする。前以て加熱しておいた溶液を供給口(2)および(
5)からスクリーン(7)に通して分配板(4)そして紡糸口金(9)[これをシム(8
)で位置させかつナット(6)で支える]に向かわせる。
セル、例えば米国特許第6,248,273号(引用することによって本明細書に組み入
れられる)に示されているそれと一緒に用いる。
メントを生じさせた後に融合させて単一の繊維を生じさせることで実施することも可能で
ある。
示すものであり、決して本発明を限定するとして解釈されるべきでない。
いくつかの態様の繊維の製造をポリウレタンまたはポリウレタン尿素重合体の溶液紡糸
(湿式紡糸または乾式紡糸のいずれか)で行うが、この製造では通常のウレタン重合体用
溶媒(例えばDMAc)と一緒にして生じさせた溶液を用いる。そのポリウレタンもしく
はポリウレタン尿素重合体溶液に上述した組成物または添加剤のいずれかを入れてもよい
。ポリウレタン尿素の製造では、有機ジイソシアネートと適切なグリコールをグリコール
に対するジイソシアネートのモル比が1.6から2.3、好適には1.8から2.0の範
囲内になるように反応させて「キャップドグリコール」を生じさせることを通して製造を
実施する。次に、そ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
。その結果として生じる重合体の中の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。そのようなソフトセグメントが示す溶融温度は60℃未満である。ハー
ドセグメントは重合体鎖のポリウレタン/尿素部分であり、それらが示す溶融温度は20
0℃より高い。ハードセグメントの量を重合体総重量の5.5から12%、好適には6か
ら10%にする。ポリウレタン重合体の製造では、有機ジイソシアネートと適切なグリコ
ールをグリコールに対するジイソシアネートのモル比が2.2から3.3、好適には2.
5から2.95の範囲内になるように反応させて「キャップドグリコール」を生じさせる
ことを通して製造を実施する。次に、そのキャップドグリコールをジオール系鎖延長剤の
混合物と反応させる。ハードセグメントは重合体鎖のポリウレタンセグメントであり、そ
れらが示す溶融温度は150−240℃の範囲である。ハードセグメントが当該重合体の
総重量の10から20%、好適には13から7.5%を構成するようにしてもよい。
オリフィスの所望配置に通して計量することを通してフィラメントを生じさせる。重合体
の流れが同心芯鞘、偏心芯鞘および並列配置の中の1つの状態で一緒になった後に共通の
毛細管を通して押出されるように分配板を配置させる。押出されたフィラメントの乾燥を
300℃−400℃の熱不活性ガスをガス:重合体の質量比が少なくとも10:1になる
ように導入することで起こさせかつ延伸を1分当たり少なくとも400メートル(好適に
は少なくとも600m/分)の速度で起こさせた後、1分当たり少なくとも500メート
ル(好適には少なくとも750m/分)の速度で巻き取る。以下に示す実施例の全部を8
0℃の押出し加工温度を用いて熱不活性ガス雰囲気の中に762m/分の巻き取り速度で
入らせることで実施した。標準的工程条件は当該技術分野で良く知られている。
一般に少なくとも0.6cN/デシテックスであり、破壊時伸びは少なくとも400%で
あり、300%伸び時の無負荷引張り応力は少なくとも27mg/デシテックスである。
造することができる。そのような弾性ヤーンを2番目のヤーン、例えばハードヤーンなど
で被覆することができる。適切なハードヤーンには、とりわけナイロン、アクリル樹脂、
綿、ポリエステルおよびこれらの混合物が含まれる。被覆ヤーンには、単被覆、二重被覆
、空気被覆、コアスパン(corespun)ヤーンおよびコアツイステッド(core
twisted)ヤーンが含まれ得る。
不織物などに含有させることができる。それらは靴下、レッグウエア、シャツ地、女性用
下着、水着、下半身に着る服および衛生用不織構造物で用いるに有用である。
に応じてそれらに熱およびまたは3.5バール以下の静的圧力をかけることで達成可能で
ある。熱を蒸気または乾熱として加えてもよい。靴下に適切な融合条件には、蒸気の熱を
用いる時に約105℃から約135℃の温度を約3秒間から約60秒間かけること、およ
び乾熱を用いる時に165℃から約195℃の温度を約3秒間から約60秒間かけること
が含まれ得る。適切な融合条件は数多くの要因に応じて多様であり得、そのような要因に
は、とりわけ選択した融合性向上用添加剤、重合体の化学的性質、ヤーンの線形密度およ
び布の構造(即ち編み、織りなど)が含まれる。
かけることが含まれる。従って、個別の熱による変形/融合工程は必要でない、と言うの
は、布を熱で変形させるとまた結果として融合性向上用添加剤または他の接着剤を含有す
るヤーンの融合も起こるからである。
731−72の一般的方法に従って実施した。測定の各々でゲージ長が2インチ(5cm
)のフィラメントを3本用いそして0−300%の伸びサイクルを用いた。サンプルを1
分当たり50センチメートルの一定伸び速度で伸ばすことを5回繰り返した。スパンデッ
クスを最初に引き伸ばしている時にそれにかかる応力である負荷力(M200)を1番目
のサイクルの時に200%引き伸ばした状態で測定して、所定デニール当たりのグラム力
として報告する。無負荷力(U200)は、5番目の無負荷サイクルの時に200%引き
伸ばした状態の応力であり、それもまたグラム力で報告する。破壊時伸びパーセントおよ
び引張り強さの測定を6番目の引張りサイクルの時に実施した。また、セットパーセント
もサンプルに0−300%伸び/弛緩サイクルを5回受けさせた後に測定した。次に、セ
ットパーセント(%S)を下記の如く計算した:
%S=100(Lf−Lo)/Lo
ここで、LoおよびLfは、それぞれ、5回の伸び/弛緩サイクルの前および後に張力無
しに真っすぐに保持した時のフィラメント(ヤーン)の長さである。
模擬するものである]の測定では、張力がかかっていない真っすぐな状態で選択した長さ
Yo(便利には10cm)のサンプルを元々の長さの3倍に約2分間引き伸ばした後、弛
緩させる。これは、スパンデックスを通常のヤーンで被覆しながらそれをドラフトさせる
被覆操作を模擬するものであった。次に、そのようにして引き伸ばした後に弛緩させたス
パンデックス試験サンプルを沸騰水浴の中に30分間入れた。そのような沸騰水への接触
は染色操作を模擬するものであった。次に、前記サンプルを前記浴から取り出し、乾燥さ
せた後、浴に入れた後に弛緩させた長さの2倍に引き伸ばした。この引き伸ばした状態の
サンプルを121℃の蒸気雰囲気に30秒間さらした。この蒸気処理は靴下のボーディン
グを模擬するものである。そのサンプルを蒸気雰囲気から取り出した後、乾燥させ、そし
て張力がかかっていない真っすぐな状態の長さYfを測定した。次に、蒸気による変形(
SS、%)を下記の式に従って計算した:
%SS=100(Yf−Yo)/Yo
ヤーンが示す融合性の測定では、長さが15cmのサンプルを調整可能な三角形枠(頂
点が枠の中心に位置しそして2つの等しい辺の長さが7.5cmである)の上に置くこと
を通して測定を行った。長さが同じ2番目のフィラメントを前記枠の上に反対側からその
2本のヤーンが単一の接触点で交わって交差するように置く。
気で乾燥させた後、染色用浴に30分間接触させ、濯いだ後、空気で乾燥させる。
の蒸気に30秒間接触させ、3分間冷却した後、弛緩させる。ヤーンを前記枠から取り外
した後、引張り試験機に移して、各ヤーンの一方の末端部をクランプで接触点がクランプ
とクランプの間に残るように留めた。ヤーンを100%/分で引き伸ばしそして接触点が
破壊される時の力(グラム力)を融合強度として記録する。
示すものであり、決して本発明を限定するとして解釈されるべきでない。
メチルアセトアミド(DMAc)CAS番号127−19−50に入れることで生じさせ
た溶液の乾式紡糸を行うことで実施した。最終的繊維が適切な安定性を示すようにする目
的で、高融点のポリウレタン重合体を下記のようにして調製した後に芯および鞘組成物の
基礎として用いた。キャッピング比が2.70のポリウレタンプレポリマーの製造をMD
I((ベンゼン,1,1−メチレンビス[イソシアナト−]CAS番号[26447−4
0−5])と数平均分子量が2000のPTMEG(ポリ(オキシ−1,4−ブタンジイ
ル),α−ヒドロ−ω−ヒドロキシ、CAS番号25190−06−1)の混合物を75
℃に2時間加熱することで実施した。次に、そのプレポリマーをDMAcに固体濃度が約
39%になるように溶解させた。そのプレポリマー溶液にエチレングリコール(CAS番
号107−21−1)を40℃落球溶液粘度が4000ポイズに上昇するに充分な量で加
えることで前記溶液に延伸を75℃で受けさせた。その溶液が目標の粘度に到達した後に
単官能アルコール(1−ブタノール(CAS番号71−36−3))を添加して重合を停
止させた。
て計量することでフィラメントを生じさせた。重合体の流れが同心芯鞘配列に組み合わさ
れた後に共通の毛細管に通して押出されるように分配板を配置した。押出されたフィラメ
ントに320−440Cの熱不活性ガスをガス:重合体の質量比が少なくとも10:1に
なるように導入することで乾燥を受けさせそして延伸を1分当たり少なくとも400メー
トル(好適には少なくとも600m/分)の速度で受けさせた後、巻き取りを1分当たり
少なくとも500メートル(好適には少なくとも750m/分)の速度で実施した。前記
弾性繊維から生じさせたヤーンは一般に少なくとも1cN/デシテックスの破壊時引張り
強さ、少なくとも400%の破壊時伸び、少なくとも0.2cN/デシテックスのM20
0を示す。
ados Quimicos,SLが供給しているPearlbond 122]を前記
調製した高融点のPU重合体(上述した)と一緒に重量比が30%になるように溶解させ
て混合することで35%のDMAc溶液を生じさせた後、鞘成分として押出し加工した。
芯溶液をDMAc中の高温PU重合体で構成させ、前記鞘溶液と4:1の比率で一緒にす
ることで、22デシテックスの2本フィラメントヤーンを生じさせた。生成物を700m
/分で取り出しそしてシリコーンオイルで被覆した後にパッケージに850m/分で巻き
取った。融合性、蒸気によるセット効率および引張り特性を包含する生成物特性を表2に
示す。示差走査熱量測定軌跡(図5)は、融合性添加剤が理由で融解転移が低く、約56
℃であることを示している。
al Science(米国)が供給しているDesmopan 5377A]を前記調
製した高温PU重合体(上述した)と一緒に重量比が60%になるように溶解させて混合
することで36%のDMAc溶液を生じさせた後、鞘成分として押出し加工した。芯溶液
をDMAc中の高融点PU重合体で構成させ、前記鞘溶液と4:1の比率で一緒にするこ
とで、22デシテックスの2本フィラメントヤーンを生じさせた。生成物を700m/分
で引き出しそしてシリコーンオイルで被覆した後にパッケージに850m/分で巻き取っ
た。融合性、蒸気によるセット効率および引張り特性を包含する生成物特性を表2に示す
。
前記調製した高温PU重合体(上述した)を39%のDMAc溶液として用いて押出し
加工を修飾無しに鞘と芯の成分が4:1の比率になるように実施することで、22デシテ
ックスの2本フィラメントヤーンを生じさせた。生成物を700m/分で引き出しそして
シリコーンが基になった仕上げ用油で被覆した後にパッケージに850m/分で巻き取っ
た。融合性、蒸気によるセット効率および引張り特性を包含する生成物特性を表2に示す
。
ポリアミド66ヤーンによる被覆を商業的MenegattoまたはICBT被覆機を用
いて受けさせた。弾性ヤーンのドラフト比を2.8xにしそして被覆率を1500tpm
にした。靴下サンプルを商業的編み機、例えばLonati 400円形靴下編み機など
で編んだ。前記被覆を受けさせたヤーンを全ての方向がトリコット構造になるように編ん
だが、このような構造はその編んだ構造物の各接触点の所で弾性ヤーンが融合することを
可能にするものである。また、その融合性ヤーンを交互方向に含めた場合にも適切な融合
を達成することができるであろう。
を標準的ボーディング装置を用いて110℃および130℃の蒸気室中で10−60秒間
受けさせる。衣類を開放ボードの上に置くことを通して融合性が適切であるか否かを試験
するが、その試験では結果として着用中に典型的な張力がもたらされるであろう。ナイフ
またはハサミを用いて弾性ヤーンに裂け目を生じさせることで穴を作り出す。その構造物
にかかる張力によって引き起こされる弾性ヤーンの力の方が弾性ヤーンの融合によって作
り出される力よりも低いと、その穴のサイズは大きくならないであろう。前記弾性ヤーン
の力の方が高いと、融合点は無傷のままではなく、その編まれた構造物がほどけるであろ
う(いわゆるほころびまたは伝線)。衣類が示す伝線性能を目で観察して表2に示した。
前記編んだ靴下(実施例1)が示す接着部形成および融合品質のSEM分析結果を図6に
示し、この図中の2本フィラメント成分である22デシテックスのヤーン10は融合点1
1を有しかつより小さなフィラメントであるナイロン製の被覆用ヤーン12で取り巻かれ
ている。
結晶性熱可塑性ポリウレタン系ホットメルト接着剤(Merquinsa Merca
dos QuimicosのPearlbond 122)を通常のセグメント化ポリウ
レタン尿素(DMAC中35%の溶液として)と一緒に50/50の混合物として調製し
そしてそれを鞘としてセグメント化ポリウレタン尿素である通常のスパンデックス芯と一
緒に紡糸することで44デシテックス/3フィラメントのヤーンを生じさせた。鞘全体の
含有量を繊維重量を基準にして20%にすることで、80℃以上に加熱された時に融合し
得るヤーンを生じさせた。
る。蒸気によるセットおよび融合強度を包含する物性試験の結果を表3に示す。
、本発明の精神から逸脱することのないそれの変形および修飾形を成すことができること
を理解すると思われ、本発明に本発明の真の範囲内に入る如きそのような変形および修飾
形の全部を包含させることを意図する。
Claims (27)
- 横断面を含んでいて少なくとも前記横断面の1番目の領域に弾性ポリウレタンまたはポ
リウレタン尿素またはこれらの混合物が含まれておりかつ弾性ポリウレタンまたはポリウ
レタン尿素またはこれらの混合物および少なくとも1種の融合性向上用添加剤が含まれて
いる2番目の領域も含む弾性多成分溶液紡糸繊維を含有して成る繊維。 - モノフィラメント構造または多フィラメント構造を含む請求項1記載の繊維。
- 前記融合性向上用添加剤が融点が180℃未満の少なくとも1種の低温溶融ポリウレタ
ンを含有する請求項1記載の繊維。 - 前記低温溶融ポリウレタンが示す融点が約50℃から約150℃である請求項3記載の
繊維。 - 前記低温溶融ポリウレタンが示す融点が約120℃未満である請求項4記載の繊維。
- 前記2番目の領域が前記1番目の領域に隣接して位置するか或は少なくともそれをある
程度取り巻いている請求項1記載の繊維。 - 前記1番目の領域に約190℃から約250℃の高い融点を示す弾性ポリウレタンが含
まれている請求項1記載の繊維。 - 前記1番目の領域に約240℃より高い融点を示すポリウレタン尿素が含まれている請
求項1記載の繊維。 - 前記2番目の領域が繊維の約11から約60重量%を構成している請求項6記載の繊維
。 - 前記2番目の領域が繊維の約5から約30重量%を構成している請求項6記載の繊維。
- 前記1番目の領域が芯でありそして前記2番目の領域が鞘である請求項1記載の繊維。
- 前記弾性多成分溶液紡糸繊維が示す蒸気によるセット効率が50%以上である請求項1
記載の繊維。 - 前記弾性多成分溶液紡糸繊維が示す融合強度が0.15cN/デシテックスより高い請
求項1記載の繊維。 - 横断面を含んでいて少なくとも前記横断面の1番目の領域に少なくとも1種の弾性ポリ
ウレタン、ポリウレタン尿素組成物またはこれらの混合物が含まれておりかつ少なくとも
1種の弾性ポリウレタン、ポリウレタン尿素組成物またはこれらの混合物および少なくと
も1種の融合性向上用添加剤が含まれている2番目の領域も含む弾性多成分溶液紡糸繊維
を含有して成る布。 - 前記融合性向上用添加剤が少なくとも1種の低温溶融ポリウレタンを含有する請求項1
4記載の布。 - 前記低温溶融ポリウレタンである融合性向上用添加剤が示す融点が約50℃から約15
0℃である請求項15記載の布。 - 前記低温溶融ポリウレタンである融合性向上用添加剤が示す融点が約120℃未満であ
る請求項16記載の布。 - 前記2番目の領域が前記1番目の領域に隣接して位置するか或は少なくともそれをある
程度取り巻いているか或は前記1番目の領域が芯でありそして前記2番目の領域が鞘であ
る請求項14記載の布。 - 前記1番目の領域と前記2番目の領域が各フィラメントの中に並列で存在する請求項1
4記載の布。 - 前記1番目の領域に(a)約190℃から約250℃の高い融点を示す弾性ポリウレタ
ン、(b)約240℃より高い融点を示すポリウレタン尿素およびこれらの混合物から選
択された重合体が含まれている請求項14記載の布。 - 前記弾性多成分溶液紡糸繊維が被覆されている請求項14記載の布。
- 前記弾性多成分溶液紡糸繊維がポリアミド(ナイロン)、綿、ポリエステルまたはこれ
らの組み合わせで被覆されている請求項21記載の布。 - 前記弾性多成分溶液紡糸繊維が融合性である請求項14記載の布。
- 編、織または不織構造を含む請求項14記載の布。
- 靴下、レッグウエア、シャツ地、女性用下着、水着、下半身に着る服および衛生用不織
構造物を構成している請求項14記載の布。 - 融合性の弾性多成分溶液紡糸繊維の製造方法であって、
(a)1番目と2番目の重合体溶液を準備し、
(b)前記溶液を分配板およびオリフィスに通して一緒にすることで横断面を有するフィ
ラメントを生じさせ、
(c)前記フィラメントを共通の毛細管に通して押出し、そして
(d)前記フィラメントから溶媒を除去する、
ことを含んで成っていて、
前記横断面が前記重合体溶液間の境界を含み、
前記1番目および2番目の重合体溶液の各々に独立して弾性ポリウレタン、ポリウレタン
尿素またはこれらの混合物が入っており、そして
前記2番目の重合体溶液に融合性向上用添加剤が入っており、かつ
前記融合性の弾性多成分溶液紡糸繊維が領域が複数存在する横断面を含んでいて前記1番
目の重合体溶液が前記横断面の1番目の領域に相当しそして前記2番目の重合体溶液が前
記横断面の2番目の領域に相当する、
方法。 - 横断面を含んでいて少なくとも前記横断面の1番目の領域に弾性ポリウレタンまたはポ
リウレタン尿素またはこれらの混合物が含まれておりかつ弾性ポリウレタンまたはポリウ
レタン尿素またはこれらの混合物および融点が約50℃から約150℃の少なくとも1種
の低温溶融ポリウレタンを含有して成る少なくとも1種の融合性向上用添加剤が含まれて
いる2番目の領域も含みかつ前記1番目の領域に約190℃から約250℃の高い融点を
示す弾性ポリウレタンが含まれている弾性多成分溶液紡糸繊維を含有して成る繊維。
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