(57)【要約】  本発明は、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物、及びそのような水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物を製造するための連続プロセスである。本発明による水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、非イオン性親水性プレポリマー、水、場合により、外部界面活性剤、及び場合により、鎖延長試薬の反応生成物を含む。非イオン性親水性プレポリマーは、第１の成分、及び第２の成分の反応生成物を含む。第１の成分は、芳香族ポリイソシアナート、脂肪族ポリイソシアナート及びこれらの組合せからなる群より選択される。第２の成分は、親水性アルキレンオキシドポリオール、非イオン性親水性アルキレンオキシドモノオール又はこれらの組合せである。非イオン性水性親水性ポリウレタン分散物を製造するための連続プロセスは、（１）流速Ｒ2を有する分散相液体流を提供する工程（分散相液体流は、（ａ）芳香族ポリイソシアナート、脂肪族ポリイソシアナート又はこれらの組合せである第１の成分、及び（ｂ）非イオン性親水性アルキレンオキシドポリオール、非イオン性親水性アルキレンオキシドモノオール又はこれらの組合せである第２の成分の反応生成物を含む非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーを含有する）；（２）流速Ｒ1を有する連続相液体流を提供する工程（連続相液体流は、水、及び場合により、界面活性剤を含む）；（３）分散相液体流及び連続相液体流を連続して高剪断ディスパーサーに入れて混ぜ合わせる工程（Ｒ2：Ｒ1が１０：９０〜３０：７０の範囲である）；（４）非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーを高剪断ディスパーサーにより水に乳化する工程；及び（５）それにより、非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物を製造する工程を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記成分の反応生成物を含む非イオン性親水性プレポリマー、
芳香族ポリイソシアナート、脂肪族ポリイソシアナート及びこれらの組合せからなる群より選択される第１の成分；及び
親水性アルキレンオキシドポリオール、非イオン性親水性アルキレンオキシドモノオール又はこれらの組合せである第２の成分、
但し、前記ポリウレタンプレポリマーは、前記ポリウレタンプレポリマーの重量に基づいて、少なくとも８０重量パーセントの第２の成分を含む；
水；
場合により、外部界面活性剤；及び
場合により、鎖延長試薬
の反応生成物を含む水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物。
【請求項２】
前記第２の成分がさらに、非イオン性疎水性アルキレンオキシドポリオール又は非イオン性疎水性アルキレンオキシドモノオールを含む、請求項１に記載の非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物。
【請求項３】
前記親水性アルキレンオキシドポリオール又は前記親水性アルキレンオキシドモノオールが、ホモポリマー又はコポリマーである、請求項１に記載の非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物。
【請求項４】
前記コポリマーが、ブロックコポリマー又はランダムコポリマーである、請求項３に記載の非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物。
【請求項５】
前記親水性アルキレンオキシドポリオールが、ポリエチレンオキシドである、請求項１に記載の非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物。
【請求項６】
前記芳香族ポリイソシアナートが、ＭＤＩ、ＴＤＩ及びＰＭＤＩからなる群より選択される、請求項１に記載の非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物。
【請求項７】
前記脂肪族ポリイソシアナートが、ＨＤＩ、ＩＰＤＩ及びＨ12ＭＤＩからなる群より選択される、請求項１に記載の非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物。
【請求項８】
前記界面活性剤が外部界面活性剤である、請求項１に記載の非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物。
【請求項９】
非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物を製造するための連続プロセスであって、
下記成分の反応生成物を含む非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーを含有する、流速Ｒ2を有する分散相液体流を提供する工程、
芳香族ポリイソシアナート、脂肪族ポリイソシアナート又はこれらの組合せである第１の成分；及び
非イオン親水性アルキレンオキシドポリオール、非イオン性親水性アルキレンオキシドモノオール又はこれらの組合せである第２の成分、
但し、前記ポリウレタンプレポリマーは、前記ポリウレタンプレポリマーの重量に基づいて、少なくとも８０重量パーセントの第２の成分を含む；
水；
水、及び場合により、界面活性剤を含む、流速Ｒ1を有する連続相液体流を提供する工程；
前記分散相液体流及び前記連続相液体流を連続して高剪断ディスパーサーに入れて混ぜ合わせる工程であって、Ｒ2：Ｒ1が１０：９０〜３０：７０の範囲である工程；
前記非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーを高剪断ディスパーサーにより前記水に乳化する工程；及び
それにより、前記非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物を製造する工程
を含む、連続プロセス。
【請求項１０】
水、及び場合により、鎖延長剤を含む希釈相液体流を提供する工程；
及び
前記希釈相液体流を前記非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物と混合し、
それにより、前記非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物を希釈する工程
をさらに含む、請求項９に記載の水性ポリウレタン分散物を製造するための連続プロセス。
【請求項１１】
前記親水性アルキレンオキシドポリオールがホモポリマー又はコポリマーである、請求項９に記載の水性ポリウレタン分散物を製造するための連続プロセス。
【請求項１２】
前記親水性アルキレンオキシドポリオールがポリエチレンオキシドである、請求項９に記載の水性ポリウレタン分散物を製造するための連続プロセス。
【請求項１３】
前記Ｒ1：Ｒ2比率が少なくとも２０：８０である、請求項９に記載の水性ポリウレタン分散物を製造するための連続プロセス。
【請求項１４】
前記Ｒ2：Ｒ1比率が少なくとも１０：９０である、請求項９に記載の水性ポリウレタン分散物を製造するための連続プロセス。
【請求項１５】
前記脂肪族ポリイソシアナートが、ＨＤＩ、ＩＰＤＩ及びＨ12ＭＤＩからなる群より選択される、請求項９に記載の水性ポリウレタン分散物を製造するための連続プロセス。
【請求項１６】
前記芳香族ポリイソシアナートが、ＭＤＩ、ＴＤＩ及びＰＭＤＩからなる群より選択される、請求項９に記載の水性ポリウレタン分散物を製造するための連続プロセス。
【請求項１７】
前記界面活性剤が外部界面活性剤である、請求項９に記載の水性ポリウレタン分散物を製造するための連続プロセス。
【請求項１８】
請求項９に記載の非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物を調製する工程；
前記非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物を基体に塗布する工程；
前記非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物を脱水する工程；及び
それにより、ポリウレタン被覆基体を形成する工程
を含む、プロセスによって調製されるポリウレタンポリマー被覆基体。
【請求項１９】
請求項９に記載の非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物を調製する工程；
前記基体に前記非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物を含浸する工程；
前記非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物を脱水する工程；及び
それにより、ポリウレタン含浸された基体を形成する工程
を含むプロセスによって調製されるポリウレタンポリマー含浸基体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物、及びそれを製造するための連続プロセスに関する。
【０００２】
関連出願に対する相互参照
本出願は、米国仮特許出願第６０／８００，７９３号（２００６年５月１６日出願、発明の名称、「水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物及びその連続製造プロセス」、その教示は、本明細書中下記において全体が再現されるかのように本明細書中に組み込まれる）の優先権を主張する非仮出願である。
【背景技術】
【０００３】
水性ポリウレタン分散物が一般に周知であり、有用なポリウレタン製品の製造において使用される。種々の技術が、水性ポリウレタン分散物の製造を容易にするために用いられている。
【０００４】
米国特許第６，８９７，２８１号は、垂直（upright）水蒸気透過速度が約５００ｇｍｓ／ｍ2／２４時間を超える通気性ポリウレタンを記載する。この通気性ポリウレタンは、（ａ）ポリウレタンの１２重量パーセント〜８０重量パーセントを含む量でのポリ（アルキレンオキシド）側鎖ユニット（（ｉ）ポリ（アルキレンオキシド）側鎖ユニットにおけるアルキレンオキシド基は２個〜１０個の炭素原子を有し、非置換、置換、又は非置換及び置換の両方であり、（ｉｉ）アルキレンオキシド基の少なくとも約５０重量パーセントがエチレンオキシドであり、及び（ｉｉｉ）側鎖ユニットの量が、側鎖ユニットの分子量が約６００グラム／モル未満であるときには少なくとも約３０重量パーセントであり、側鎖ユニットの分子量が６００グラム／モル〜１，０００グラム／モルであるときには少なくとも約１５重量パーセントであり、側鎖ユニットの分子量が約１，０００グラム／モルを超えるときには少なくとも約１２重量パーセントである）、及び（ｂ）ポリウレタンの約２５重量パーセント未満を含む量でのポリ（エチレンオキシド）主鎖ユニットを含む。
【０００５】
米国特許第５，７００，８６７号は、イオン性官能基、ポリオキシエチレンユニット及び末端ヒドラジン官能基を有する水性ポリウレタンの水性分散物を記載する。イオン性官能基の含有量が１００ｇの水性ポリウレタンあたり５ミリ当量〜１８０ミリ当量であり、ポリオキシエチレンユニットの含有量が水性ポリウレタンの約２０重量パーセント以下である。
【０００６】
米国特許第５，０４３，３８１号は、ペンダント状ポリオキシエチレン鎖、及び３，０００原子量単位〜１００，０００原子量単位あたり１つの架橋を有する非イオン性水分散性ポリウレタンの水性分散物を記載する。
【０００７】
米国特許第４，０９２，２８６号は、（ａ）エチレンオキシドユニットの含有量がポリウレタンの全体に基づいて約０．５重量パーセント〜１０重量パーセントである側方ポリアルキレンオキシドポリエーテル鎖、及び（ｂ）１００ｇあたり約０．１ミリ当量〜１５ミリ当量のイオン基の含有量によって特徴づけられる、実質的に線状の分子構造を有する水分散性ポリウレタンエラストマーを記載する。
【０００８】
米国特許第３，９２０，５９８号は、乳化剤の非存在下で水に分散させられるために適合化されるポリウレタンを記載する。乳化剤の非存在下で水に分散させられるために適合化されるこのポリウレタンは、Ｚｅｒｅｗｉｔｉｎｏｆｆ法によって測定可能な反応性水素原子を有する有機化合物を反復する（−Ｏ−ＣＨ2−ＣＨ2）基を含有する側鎖を有する有機ジイソシアナートと反応させることによって調製される。
【０００９】
特開昭５７−３９２１２は、特定の構造を有するポリウレタンの水性エマルションが熱処理により固体化される、ポリウレタンを成形する方法を記載する。ポリウレタンのこの水性エマルションは、（ａ）ポリイソシアナート、（ｂ）６重量パーセント〜３０重量パーセントでの、分子量が８００〜１５００であるポリオキシエチレングリコール化合物、及び（ｃ）（ｉｉ）以外のポリヒドロキシル化合物を反応することによって得られるプレポリマーの生成物である。
【００１０】
水性ポリウレタン分散物の開発及び改善における研究努力にもかかわらず、さらに改善された水性ポリウレタン分散物及びその製造方法が依然として求められている。
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物、及びそのような水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物を製造するための連続プロセスである。本発明による水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、非イオン性親水性プレポリマー、水、場合により、外部界面活性剤、及び場合により、鎖延長試薬の反応生成物を含む。該非イオン性親水性プレポリマーは、第１の成分、及び第２の成分の反応生成物を含む。第１の成分は、芳香族ポリイソシアナート、脂肪族ポリイソシアナート及びこれらの組合せからなる群より選択される。第２の成分は、親水性アルキレンオキシドポリオール、非イオン性親水性アルキレンオキシドモノオール又はこれらの組合せである。非イオン性水性親水性ポリウレタン分散物を製造するための連続プロセスは下記の工程を含む、（１）流速Ｒ2を有する分散相液体流を提供する工程（分散相液体流は、（ａ）芳香族ポリイソシアナート、脂肪族ポリイソシアナート又はこれらの組合せである第１の成分、及び（ｂ）非イオン性親水性アルキレンオキシドポリオール、非イオン性親水性アルキレンオキシドモノオール又はこれらの組合せである第２の成分の反応生成物を含む非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーを含有する）；（２）流速Ｒ1を有する連続相液体流を提供する工程（連続相液体流は、水、及び場合により、界面活性剤を含む）；（３）分散相液体流及び連続相液体流を連続して高剪断ディスパーサーに入れて混ぜ合わせる工程（Ｒ2：Ｒ1が１０：９０〜３０：７０の範囲である）；（４）非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーを高剪断ディスパーサーにより水に乳化する工程；及び（５）それにより、非イオン性親水性水性ポリウレタン分散物を製造する工程。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明による水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、非イオン性親水性プレポリマー、水、場合により、外部界面活性剤、及び場合により、鎖延長試薬の反応生成物を含む。非イオン性親水性プレポリマーは、第１の成分、及び第２の成分の反応生成物を含む。第１の成分は、芳香族ポリイソシアナート、脂肪族ポリイソシアナート及びこれらの組合せからなる群より選択される。第２の成分は、親水性アルキレンオキシドポリオール、非イオン性親水性アルキレンオキシドモノオール又はこれらの組合せである。
【００１３】
第１の成分は、任意の公知の芳香族ポリイソシアナート、脂肪族ポリイソシアナート又はこれらの組合せであり得る。これらのポリイソシアナートには、分子あたり少なくとも約２個のイソシアナート基を含有するポリイソシアナートが含まれ、好ましくは、分子あたり平均して２．０個〜３．０個のイソシアナート基を含有するポリイソシアナートが含まれる。ポリイソシアナートは、好ましくは、芳香族ポリイソシアナート、脂肪族ポリイソシアナート又はこれらの組合せであり得る。例示的なポリイソシアナートには、トルエンジイソシアナート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアナート（ＭＤＩ）、キシリレンジイソシアナート、ナフタレン−１，５−ジイソシアナート、ｐ−フェニレンジイソシアナート、ジベンジルジイソシアナート、ジフェニルエーテルジイソシアナート、ｍ−テトラメチルキシリレンジイソシアナート、又はｐ−テトラメチルキシリレンジイソシアナート、トリフェニルメタントリイソシアナートが含まれるが、これらに限定されない。さらには、脂肪族ジイソシアナート（これはさらに、脂環式ジイソシアナートを包含する）には、本明細書中では、米国特許第５，４９４，９６０号に開示される脂肪族ジイソシアナート、例えば、水素化トリレンジイソシアナート、水素化ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアナート（Ｈ12ＭＤＩ）、１，４−テトラメチレンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート（ＨＤＩ）、水素化キシリレンジイソシアナート、シクロヘキシル−１，４−ジイソシアナート及びイソホロンジイソシアナート（ＩＰＤＩ）、並びに、１，３−ビス−（イソシアナトメチルシクロヘキサン）、１，４−ビス−（イソシアナトメチルシクロヘキサン）、及びこれらの混合物が含まれる。加えて、ポリイソシアナートは、示されたイソシアナートモノマーユニットのいずれかの１又はそれ以上の種類を含むことができる。第１の成分は、好ましくは、ＭＤＩ、ＴＤＩ、ＨＤＩ、１，３−ビス−（イソシアナトメチル）シクロヘキサン及び１，４−ビス−（イソシアナトメチル）シクロヘキサンからなる群から選択することができる。
【００１４】
第２の成分は、任意のアルキレンオキシドポリオール、アルキレンオキシドモノオール又はこれらの組合せであり得る。例えば、第２の成分は、好ましくは、非イオン性親水性アルキレンオキシドポリオール、非イオン性親水性アルキレンオキシドモノオール及びこれらの組合せであり得る。アルキレンオキシドポリオール又はアルキレンオキシドモノオールのアルキレンオキシドは典型的には、エチレン又はプロピレンであり得る。アルキレンオキシドポリオール又はアルキレンオキシドモノオールのアルキレンオキシドは、好ましくは、エチレンであり得る。アルキレンオキシドポリオール又はアルキレンオキシドモノオールはホモポリマー又はコポリマーであり得る。アルキレンオキシドポリオール又はアルキレンオキシドモノオールはさらに、線状ポリマー又は分枝状ポリマーであり得る。非イオン性親水性アルキレンオキシドポリオール又は非イオン性親水性アルキレンオキシドモノオールのアルキレンオキシド部分はランダム分布又はブロック分布のいずれかであり得る。そのような非イオン性親水性アルキレンオキシドポリオールには、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリブチレンオキシド、ポリテトラメチレンオキシド、これらのブレンド、及びこれらの組合せが含まれるが、これらに限定されない。第２の成分は、好ましくは、非イオン性親水性ポリエチレンオキシドであり得る。第２の成分はさらに非イオン性疎水性ポリオールを含むことができ、そのような非イオン性疎水性ポリオールには、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリブチレンオキシド、ポリテトラメチレンオキシド、芳香族又は脂肪族のポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、アクリルポリオール、これらのブレンド、及びこれらの組合せが含まれるが、これらに限定されない。第２の成分は、第２の成分の重量に基づいて、９０重量パーセントまでの非イオン性親水性アルキレンオキシドポリオール又は非イオン性親水性アルキレンオキシドモノオールを含むことができる。０〜９０重量パーセントのすべての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、第２の成分は、第２の成分の重量に基づいて、約１０重量パーセント〜９０重量パーセントの非イオン性親水性アルキレンオキシドポリオール又は非イオン性親水性アルキレンオキシドモノオールを含むことができ、又は代替では、第２の成分は、第２の成分の重量に基づいて、少なくとも８０重量パーセントの非イオン性疎水性アルキレンオキシドポリオール又は非イオン性疎水性アルキレンオキシドモノオールを含むことができる。
【００１５】
非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーは任意の量の第１の成分又は第２の成分のいずれかを含むことができる。非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーは、非イオン性疎水性ポリウレタンプレポリマーの重量に基づいて、約９０重量パーセントまでの第１の成分を含むことができる。０〜９０重量パーセントのすべての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーは、非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーの重量に基づいて、約５０重量パーセントまでの第１の成分を含むことができ、又は代替では、非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーは、非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーの重量に基づいて、約２０重量パーセントまでの第１の成分を含むことができる。さらには、非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーは、非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーの重量に基づいて、約９０重量パーセントまでの第２の成分を含むことができる。０〜９０重量パーセントのすべての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、第２の成分は、第２の成分の重量に基づいて、約１０重量パーセント〜９０重量パーセントの非イオン性親水性アルキレンオキシドポリオール又は非イオン性親水性アルキレンオキシドモノオールを含むことができ、又は代替では、第２の成分は、第２の成分の重量に基づいて、少なくとも８０重量パーセントの非イオン性疎水性アルキレンオキシドポリオール又は非イオン性疎水性アルキレンオキシドモノオールを含むことができる。非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーは、非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーの重量に基づいて、総合重量比で約１０パーセントまでのさらなる成分を含むことができる。０〜１０重量パーセントのすべての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーは、非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーの重量に基づいて、総合重量比で約５パーセントまでのさらなる成分を含むことができる。
【００１６】
水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は任意の量の非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーを含むことができる。例えば、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物の重量に基づいて、約７０重量パーセントまでの非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーを含むことができる。０〜７０重量パーセントのすべての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物の重量に基づいて、約３０重量パーセントまでの非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーを含むことができ、又は代替では、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物の重量に基づいて、約２０重量パーセントまでの非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーを含むことができる。例えば、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物の重量に基づいて、約１０重量パーセントまでの非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーを含むことができる。さらには、非イオン性親水性ポリウレタン分散物は任意の水の量を含むことができる。例えば、非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物の重量に基づいて、３０重量パーセント〜９０重量パーセントの水を含むことができる。３０重量パーセント〜９０重量パーセントのすべての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物の重量に基づいて、７０重量パーセント〜９０重量パーセントの水を含むことができ、又は代替では、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物の重量に基づいて、８０重量パーセント〜９０重量パーセントの水を含むことができる。
【００１７】
水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は１又はそれ以上の界面活性剤を場合により、含むことができる。そのような界面活性剤は典型的には、水相に含まれる。界面活性剤は、例えば、アニオン性、非イオン性、カチオン性、両性イオン性、又は非イオン性と、カチオン性、アニオン性又は両性イオン性の混合物であり得る。好ましい界面活性剤は非イオン性界面活性剤及びアニオン性界面活性剤である。界面活性剤は、ポリマー骨格に組み込まれないので、スルホナート、ホスファート及びカルボキシラートの金属塩又はアンモニウム塩からなる群より選択される。好適な界面活性剤には、脂肪酸のアルカリ金属塩、例えば、ステアリン酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム、脂肪酸スルファートのアルカリ金属塩、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルファート及びアルキルベンゼンスルホナート並びにアルキルナフタレンスルファート及びアルキルナフタレンスルファートのアルカリ金属塩、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ジアルキル−スルホスクシナートのアルカリ金属塩、硫酸化アルキルフェノールエトキシラートのアルカリ金属塩、例えば、オクチルフェノキシポリエトキシエチル硫酸ナトリウム、ポリエトキシアルコールスルファートのアルカリ金属塩、並びに、ポリエトキシアルキルフェノールスルファートのアルカリ金属塩が含まれる。より好ましくは、アニオン性界面活性剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム、ドデシルジフェニルオキシドジスルホン酸ナトリウム、ｎ−デシルジフェニルオキシドジスルホン酸ナトリウム、イソプロピルアミンドデシルベンゼンスルホナート、又はヘキシルジフェニルオキシドジスルホン酸ナトリウムであり得る。最も好ましくは、アニオン性界面活性剤はドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムであり得る。非イオン性界面活性剤は、例えば、フェノール（例えば、ノニルフェノール）のエチレンオキシド付加物、及びエトキシル化脂肪酸、エトキシル化脂肪酸エステル、グリコールエステル、及びこれらの組合せであり得る。水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物の総重量に基づいて、０〜約６重量パーセントの界面活性剤を場合により、含むことができる。０〜６重量パーセントのすべての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物の総重量に基づいて、０．０５重量パーセント〜約５重量パーセントの界面活性剤を場合により、含むことができる。一般には、平均粒子サイズが２０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲、より好ましくは４０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲にあり、多分散度が１．０〜５．０の範囲、より好ましくは１．０〜２．０の範囲にある水性非イオン性親水性分散物の製造を容易にするための十分な量の界面活性剤を加えることが望ましい。界面活性剤（これは好ましくは外部から加えられる）は、エマルション及び分散物の形成及び安定化において重要な役割を果たす。一般に、より高い界面活性剤濃度はより小さい直径の粒子をもたらし、しかし、高すぎる界面活性剤濃度は、生成物の特性に有害な影響を及ぼす傾向がある。当業者は、特定のプロセス及び最終用途のための適切な界面活性剤のタイプ及び濃度を容易に決定することができる。
【００１８】
水が鎖延長剤として使用され得るが、本発明のポリウレタン分散物はさらに、任意のイオン性をポリウレタン粒子に組み込むことなく、他の鎖延長剤を含むことができ、例えば、分子量を組み立てるための脂肪族ポリアミン、シクロ脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン及びアルコールアミンを含むことができる。従って、実質的な反応が、水とプレポリマーの間で生じる前に、プレポリマーは好ましくは、鎖延長剤と接触させることができる。鎖延長剤には、ヒドラジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、アミン化ポリオキシアルキレンジオール、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、１，４−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、及びイソホロンジアミンが含まれるが、これらに限定されない。
【００１９】
本発明による水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物はさらに、場合により、他の添加剤、例えば、相改質剤を含むことができる。そのような相改質剤は非イオン性親水性ポリウレタン分散物の調製時において水に含ませることができる。非イオン性親水性ポリウレタン分散物のコロイド安定性を、水とともに０．５重量パーセント〜８重量パーセントの保護コロイド、例えば、ポリ（ビニルアルコール）又はアニオン性界面活性剤を含むことによって高めることができる。そのような相改質剤は典型的には、非イオン性親水性ポリウレタン分散物の０．１重量パーセント〜５重量パーセントの量で存在する。本発明による非イオン性親水性ポリウレタン分散物はさらに、望ましい流動特徴を与えるレオロジー調節剤、例えば、アルギン酸アンモニウム及びメチルセルロース；引張り特性、摩耗特性及び引裂き特性を調節するためのフィラー、例えば、粘土、カーボンブラック並びにコロイド状シリカ及びタルク；色素及び顔料；劣化防止剤；及び、弾性率を制御するための柔軟剤、例えば、鉱油を含むことができる。加えて、非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、他のエマルション、及びポリオレフィン分散物、エポキシ分散物、アクリル分散物、スチレン／ブタジエン分散物、これらの組合せ（これらに限定されない）を含む分散物とブレンドすることができる。
【００２０】
本発明による非イオン性親水性ポリウレタン分散物はさらに、本発明のポリウレタン分散物が適用される最終用途において当業者には公知であり、その存在が最終用途生成物の望ましい特性を損なわない限り使用することができる任意の他の添加剤を含むことができる。そのような添加剤は、プレポリマー配合物に含むこと、及び分散物を作製するために使用される水に含むこと（これらに限定されない）を含めて、有用であることが公知の任意の方法で分散物に組み込むことができる。他の適切な添加剤には、二酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化ケイ素、消泡剤、殺生物剤、炭素粒子が含まれる。
【００２１】
製造において、本発明の水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、所望の水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物を与えるために、プレポリマーを場合により、界面活性剤、場合により、他の添加剤及び／又は相改質剤、及び／又は場合により、鎖延長剤の存在下、１０℃〜９０℃の温度で水と混合することによって作製される。過剰量の水を、固形分含有量を制御するために使用することができる。
【００２２】
水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は回分プロセス又は連続プロセスによって調製することができる。例えば、連続プロセスでは、化学量論的過剰の芳香族ポリイソシアナート又は脂肪族ポリイソシアナート、及び非イオン性親水性エチレンオキシドポリオール又非イオン性親水性エチレンオキシドモノオールを、好ましくは触媒の非存在下、試薬の制御された反応のために適切である温度で、典型的には４０℃〜１００℃で大気圧下において、静的ミキサー又はアクティブミキサー（active mixer）に別々の供給流で導入することができる。反応は非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマーを形成するためにプラグフロー反応装置において実質的に完了させることができる。代替において、例えば、回分プロセスでは、非イオン性親水性エチレンオキシドポリオール又は非イオン性親水性エチレンオキシドモノオールが反応装置に導入される。反応装置の温度が、非イオン性親水性エチレンオキシドポリオール又非イオン性親水性エチレンオキシドモノオールを撹拌しながら、例えば、７０℃に上げられる。芳香族ポリイソシアナート又は脂肪族ポリイソシアナートが、任意の触媒の非存在下で反応装置に加えられ、反応装置の温度が例えば、８０℃に昇温し続けられ、その間、撹拌プロセスが、特定の期間にわたって、例えば、４時間続けられる。触媒が存在する場合には、反応条件、例えば、反応を生じさせるために要求される温度又は時間を下げることができる。
【００２３】
本発明の水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、好ましくは高い内部相比率（ＨＩＰＲ）のエマルションとして作製され、非イオン性親水性ポリウレタンプレポリマー（分散相として）及び水（連続相として）の反応生成物を含有する。鎖延長剤及び／又は界面活性剤が存在するとき、鎖延長剤及び／又は界面活性剤は連続相に現れる。ＨＩＰＲプロセスの使用はいくつかの利点を非イオン性親水性ポリウレタン分散物（ＰＵＤ）に与え、最も具体的には、無溶媒の非イオン性親水性ポリウレタン分散物を、任意の溶媒の非存在下で非常に反応性の高い試薬（例えば、芳香族イソシアナート）から製造することができる。さらには、ＨＩＰＲプロセスは、分散性を与えるためにイオン種を使用することを必要としない。加えて、ＨＩＰＲプロセスは、比較的疎水性で、非イオン性であり、従来の回分プロセスでは分散させることが困難であるプレポリマー配合物の大きい負荷量での非常に安定化された分散物の調製を可能にする。
【００２４】
ＨＩＰＲエマルションを調製する様々な方法が当分野では公知である。例えば、米国特許第６，０８７，４４０号、並びに、米国特許第５，５３９，０２１号を参照されたい。そのようなエマルションの分散相は、一般に等しい半径の球状物の密に詰まった配置を示し、０．９９もの高い体積分率によって特徴づけられる。ＨＩＰＲエマルションは、分散された粒状物の表面における連続相からの界面活性剤の吸着によって安定化され得る。
【００２５】
本発明の目的のために、用語「連続相液体流」は、コロイド状ポリマー粒子が分散され、流れる液体を示すために使用される。同様に、用語「分散相液体流」は、分散相になり、流れる液体を示すために使用される。加えて、用語「希釈相液体流」は、コロイド状ポリマー粒子がさらに分散され、流れる液体を示すために使用される。本明細書の目的のために、用語「液体」は、ポンプにより導管に通すことができる均一な溶液を意味するために使用される。液体は純物質（すなわち、室温で液体）、並びに、溶融物（すなわち、室温よりも高い温度で液体）であり得る。
【００２６】
本発明の水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、流速Ｒ1を有する連続相液体流、及び流速Ｒ2を有する分散相液体流を連続して混ぜ合わせること、及び混ぜ合わされた流れを、ＨＩＰＲエマルションを形成するために十分な混合速度で混合することによって調製される。連続相液体流及び分散相液体流は、乳化可能であるために、互いに十分に非混和性である。エマルションの多分散度（「ＰＤＩ」）により、混合物のユニットあたりの化学種の数が定義される。この連続プロセスは分散物のＰＤＩの制御を容易にする。このことは、分散物の固形物含有量を制御するための重要なツールである。本発明の目的のために、用語「多分散度」は体積平均及び数平均の比率であり、下記のように定義される。
ＰＤＩ＝ｄv／ｄn＝［Σｎiｄi3／Σｎi］1/3／［Σｎiｄi／Σｎi］
数平均粒子サイズ分布、
ｄn＝Σｎiｄi／Σｎi、
体積平均粒子サイズ分布、
ｄv＝［Σｎiｄi3／Σｎi］1/3
重量平均粒子サイズ分布、
ｄw＝Σｎiｄi4／Σｎiｄi3
表面平均粒子サイズ分布、
ｄs＝Σｎiｄi3／Σｎiｄi2
式中、ｄnは数平均粒子サイズであり、ｎiは直径ｄiの粒子の数である。
【００２７】
低いＰＤＩは、狭い粒子サイズ分布の指標であり、分散物における粒子形成を重合プロセスによって制御できることの能力である。ＰＤＩはさらに、水相に分散されるポリウレタンプレポリマーの粒子サイズの関数である。従って、本発明のポリウレタン分散物の総固形物含有量をポリウレタン粒子の粒子サイズ及び多分散度指数（ＰＤＩ）によって制御することができる。１．０のＰＤＩは、単分散したポリマー粒子の指標である。本発明におけるポリウレタン粒子の多分散度は典型的には１．１〜１０．０の範囲であり、好ましくは１．５〜６の範囲であり、より好ましくは１．１〜２．０の範囲である。
【００２８】
本発明の水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、場合により、乳化有効量及び安定化有効量の界面活性剤及び／又は鎖延長剤の存在下において、流速Ｒ1で流れる水を含有する連続相液体流を、ポリウレタン分散物を形成させるために十分な反応条件のもとで、流速Ｒ2で流れるポリウレタンプレポリマーを含有する分散相液体流と一緒に連続して混ぜ合わせることによって形成され、この場合、Ｒ2：Ｒ1の比率が１０：９０〜３０：７０の範囲であり得る。１０：９０〜３０：７０のすべての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される、例えば、２０：８０）。水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物はさらに希釈することができる。例えば、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、水、及び場合により、鎖延長剤を含有する希釈相液体流と混ぜ合わせ、混合することができる。
【００２９】
プレポリマーを最初に、高い内部相（ＨＩＰＲ）のエマルションを形成させる前の溶媒に溶解することが可能であるが、本発明の水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物を溶媒の実質的な非存在下で、より好ましくは溶媒の非存在下で調製することが好ましい。溶媒を含むことにより、多くの場合、健康上及び環境上の問題だけでなく、最終用途生成物の製造に対する不必要な費用が加わる。具体的には、溶媒の除去もまた、生成物の受け入れられ得る物理的特性を得るために必要なときには、時間がかかるだけでなく、費用のかかる工程である。
【００３０】
得られる水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、分散物を安定にするために十分な粒子サイズを有する。本発明の水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は粒子サイズが２０ｎｍ〜１，０００ｎｍを有する。２０ｎｍ〜１，０００ｎｍのすべての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される、例えば、４０ｎｍ〜１０００ｎｍ、又は代替では４０ｎｍ〜２００ｎｍ。
【００３１】
水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物が最終用途のためのその目標に達すると、水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物はさらに、分散物の最終的な固形物含有量の制御を容易にするために、十分な水の量により希釈することができる。
【００３２】
本発明の水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、製造施設及び適用分野においてパイプでポンプ送液されるために、様々な温度及び湿度で長距離にわたって輸送されるために、及び他の添加剤と配合されるために十分な大きい剪断安定性を示す。分散物は、高い固形分及び高い粘度である場合でさえ、安定したままであり、より低い固形物含有量及びより低い粘度に希釈することができる。
【００３３】
本発明の水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は多くの異なる適用において使用することができる。例えば、本発明の水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物は、水分透過及び蒸気透過を調節するために、流体の吸収能及び保持能を高めるために、気体及び流体に対するバリアとして機能するために、又は水分を複合材料の接触表面から逃すために、被覆、噴霧、成形、押し出し、飽和、フロシング又は類似する技術により、不織材料、織布、ガーゼ、紙、フィルム、発泡体又はそれらの前駆体に組み込むことができる。該分散物はまた、家庭用クリーニング及び工業用クリーニング、衣服、パーソナルケア、健康管理、デンタルケア、洗濯、ろ過、香料送達、履物及び農業での適用において複合材料の特性を高めるために使用される様々な化学物質及び化合物の組み込み、カプセル化、結合及び／又は送達を行うために機能することができる。
【００３４】
本発明の水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物はまた、これらの同じ適用において利用することができる様々な活性な化学物質又は化合物を用いて、又は用いることなく、注型、噴霧、成形、注入、フロシング又は類似する技術により裏無しフィルム（free film）を製造するために利用することができる。さらには、これらの分散物は他のラテックス及びポリマーとブレンドすることができる。本発明の水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物の最終用途適用のさらなる例には、下記のものが含まれるが、それらに限定されない。
１）高まった吸収性を有し、及び／又は、様々な消毒剤、抗菌剤、抗ウイルス剤又は抗真菌剤及び化合物を組み込むか、又は被覆材を皮膚に接着するための接着剤としての創傷被覆材及び応急手当用品；
２）ヒト又は動物の皮膚を清浄及び／又は消毒するために使用される石けん、界面活性剤、抗菌性化合物、抗ウイルス性化合物又は他の消毒用化合物を含有する使い捨て型又は再使用可能な布巾；
３）皮膚を洗浄し、皮膚に水分補給し、又は皮膚に湿気を与えるために、皮膚のしわを減らすために、にきび、湿疹、発疹、昆虫のかみ傷又は刺し傷、又は他の皮膚障害を処置するためにパーソナルケア適用において使用される活性な化合物を含有する使い捨て型又は再使用可能なワイプ、タオル又はフォーム；
４）日焼け止め、日焼け防止、香料又は昆虫忌避の化学物質及び化合物を送達するために使用される活性な化合物を含有する使い捨て型又は再使用可能なワイプ、タオル又はフォーム；
５）家庭又は施設での硬質表面のクリーニング及び消毒のために、例えば、調理台、流し、電気器具、切断表面、台所用品、食器、ガラス器具、浴室表面、家具又は窓のために使用される化学物質及び化合物を含有する使い捨て型又は再使用可能なワイプ、タオル、フォーム又はスポンジ材；
６）衣類において柔軟剤及び静電気低下剤として使用されるか、又は衣類を洗濯するために使用される化学物質及び化合物を含有する使い捨て型又は再使用可能なシート；
７）こぼれることを抑制し、流体を吸収するために、家庭、商業的又は施設での適用において使用される使い捨て型又は再使用可能なタオル地のもの；
８）流体の吸収、流体の保持又は湿気の管理を最適化するための、及び／又は、皮膚のすりむき、刺激、感染の危険性を低下させるために、又は悪臭を低下又は遮蔽するために化学物質及び化合物を送達するための幼児用おむつ、子供訓練用パンツ又は成人用おむつ；
９）電子機器、電子機器、コンピュータースクリーン及びキーボード、又はクリーンルーム及び実験室の表面領域を清浄にするために静電気消散性の化学物質及び化合物を含有する使い捨て型又は再使用可能なタオル地のもの；
１０）施設、商業的又は家庭のベッドで使用される使い捨て型のシーツ及び枕カバー並びにアンダーパッド；
１１）使い捨て型又は再使用可能な化粧品アプリケーター又は化粧品除去用のパッド及びデバイス；
１２）メガネ類のための使い捨て型又は再使用可能なレンズクリーニングティッシュ；
１３）介護者、デンタルケア従事者、ＥＭＳ従事者、危険物取り扱い者又は切削従事者によって使用される使い捨て型又は再使用可能な衣服；
１４）使い捨て型又は再使用可能な介護用のドレープ及びパック；
１５）使い捨て型の手術用ドレープ；
１６）快適さを最適化し、発汗を抑制し、及び／又は、悪臭を最小限に抑えるために履物の中に挿入されるように設計される使い捨て型又は再使用可能な履物用の中敷、間底又は補助的製造物；
１７）使い捨て型又は再使用可能な空気ろ過媒体又は流体ろ過媒体；
１８）雑草の発芽又は成長に対するバリアとして機能するために；浸食を抑制するために；肥料、殺虫剤、除草剤、成長刺激剤、又はカビ阻害用の化学物質及び化合物を送達するために；種子の送達及び閉じ込めを行うために；及び／又は、水を吸収及び保持して、植物の根の発達及び成長を高めるために農業適用において使用される局所的に噴霧される裏無しフィルム；
１９）水の保持を高めるための、熱バリアとして作用するための、及び／又は、植物の健康状態を回復するために、及び／又は、植物の活力を高めるために必要な化学物質及び化合物を送達するための、木及び植物の根の周りの地表下の注入物；
２０）水の吸収及び保持を高めるための、及び／又は、土壌の活力を取り戻すために、又はミミズの健康状態及び繁殖を最適化するために必要な化学物質及び化合物を送達するための、土壌の中に置かれる地表下の注入物；及び
２１）医療、衣料、布地、工業、建築、家庭及びパーソナルケアでの適用において使用される基体積層化用又は皮膚用の接触型接着剤又は接着剤成分。
【００３５】
前記から、数多くの変形及び改変が、本発明の新規な概念の真の精神及び範囲から逸脱することなく実施され得ることが認められる。下記の限定されない実施例、及び比較のための実例により、本発明のより顕著な特徴が明らかになる。
【００３６】
試験方法
試験方法には下記が含まれる。
粒子サイズ及び粒子分布は、動的光散乱（Ｃｏｕｌｔｅｒ  ＬＳ２３０）によって測定した。
【００３７】
プレポリマーの粘度は、ＡＲ２０００レオメーター（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）を使用することに従って測定した。
【００３８】
イソシアナート含有量（パーセントＮＣＯ）は、Ｍｅｔｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ  ＤＬ
５８を使用して求めた。
【実施例】
【００３９】
下記の実施例は本発明を例示するが、本発明の範囲を限定することを意図していない。
【００４０】
表Ｉの実施例１〜３に示されるような水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物を本発明に従って調製した。
【００４１】
表ＩＩの実施例Ａ〜Ｄに示されるような水性非イオン性親水性ポリウレタン分散物が含浸された不織下地を本発明に従って調製した。さらには、比較例Ｅに示されるような制御されたポリウレタン分散物が含浸された不織下地もまた、実施例Ａ〜Ｄと同じ条件のもとで調製した。
【００４２】
実施例Ａ〜Ｄ及び比較例Ｅを同じ条件下でそれらの水吸収能について試験した。結果が表ＩＩＩに示される。乾燥した含浸処理サンプルを重量測定し、その後、蒸留水に２５℃で３０秒間沈めた。水から取り出されると、過剰な水を手により表面から除き、サンプルを再び重量測定した。結果が表ＩＩＩに示される。
【表１】
2009537667.tif 000002
【表２】
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【表３】
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【国際調査報告】
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