CN116710603A

CN116710603A - 聚氨酯弹性纱

Info

Publication number: CN116710603A
Application number: CN202180088708.5A
Authority: CN
Inventors: 苗代和树; 铃木克哉; 田中利宏
Original assignee: Toray Opelontex Co Ltd
Current assignee: Toray Opelontex Co Ltd
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2021-11-25
Publication date: 2023-09-05

Abstract

本发明提供一种打结性、伸缩特性、热粘结性及退卷性都优异的聚氨酯弹性纱及其制造方法。本发明是一种聚氨酯弹性纱，其以主要起始物质为聚合物二醇和二异氰酸酯的聚氨酯为主构成成分，且含有以下(a)～(c)的三种成分。(a)热塑性聚氨酯弹性体；(b)松香及/或其衍生物；(c)纤维素酯及/或其衍生物。

Description

聚氨酯弹性纱

技术领域

本发明涉及一种维持伸缩特性(永久变形率及伸长率)并且在宽广的温度范围内具有较高的热粘结力且退卷性也优异的聚氨酯弹性纱。

背景技术

弹性纤维因其优异的伸缩特性而广泛用于裤袜、内衣、运动装等伸缩性服装用途或产业材料。

该弹性纤维在用于一般的服装领域的情况下，通常被交替编织，然后布帛经过裁剪、缝制、精加工等制造工序而被制成产品。使用聚氨酯弹性纤维并被交替编织的布帛在进行裁剪、缝制时，缘部容易开线，进而会产生如下问题，即，在开线的缘部，聚氨酯弹性纤维从布帛的编织物组织中脱落，导致这部分布帛的伸缩特性降低。

在通常的产品中，会进行某些缘处理来防止裁剪后的缘部开线。例如，一般是将经裁剪的缘部翻折，折成两层后进行缝合，用布带等其他布包起来后缝制。然而，这些缘处理或缝制等防开线的后处理作业在服装产品的生产工序中费时费力，经济上也是较大的负担。且像这样实施了缘处理或缝制了缘部的服装产品的这部分的厚度变厚，产生阶差，因此在贴身内衣等内衣服装中，在其上穿着外衣时，阶差成为凸状而显现在外衣上，会有损外观。此外，使用聚氨酯弹性纤维的服装中，贴身内衣、连裤袜等直接贴合身体的产品较多，也有变厚的缘部使穿着感下降的问题。

为了解决与使用聚氨酯弹性纤维的服装的缘处理或缘部缝制有关的所述问题，在近年来不断时尚化的胸罩、束裤、女式紧身衣等贴身内衣的领域中，正在研究通过不进行裁剪部的缘处理或缝制从而使内衣线不出现在外衣上的具有所谓裁切开来之开口部的衣服产品的制造方法。

例如，提出了一种使用无需缘处理的布料的衣服，该无需缘处理的布料包含编织组织为非弹性纱与弹性纱并行的1×1编织组织，且在各编织针中非弹性纱及弹性纱中的至少一者通过隔针垫纱(silk lap)的方式针织而成的经编织物(例如，参照专利文献1)。

此外，提出了一种使用有防开线功能的编织物，且同样具有裁切开来的开口部的衣服，所述有防开线功能的编织物是使用低熔点聚氨酯弹性纱作为热熔弹性纱，通过添纱编织来织入其以外的纱，并且实施了热定型加工而得。(参照专利文献2)

此外，关于热熔弹性纱，提出了含有热塑性聚氨酯的聚氨酯弹性纱(参照专利文献3)或含有热粘结成分的聚氨酯弹性纱(参照专利文献4、5)。

[专利文献1]日本专利特开2003-147618号公报

[专利文献2]日本专利特开2005-113349号公报

[专利文献3]日本专利特开2007-177359号公报

[专利文献4]日本专利特开2010-150676号公报

[专利文献5]日本专利特开200-144267号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

在专利文献1的技术中，基于布料的设计而会不易引起结构上裁剪的缘部的开线，因此，有布料本身为厚料等通过布料设计获得的布帛存在限制，导致衣服的用途受限的问题。

在专利文献2的技术中，低熔点的聚氨酯弹性纱由于用来固定布料或产品的安放工序、或染色工序中的热而导致物性大幅下降，因此在较高的温度条件下进行处理的情况下，造成布料的恢复性下降。进而，在受到更严苛的热加工条件的情况下，聚氨酯弹性纱会发生断头。因此，在使用该布料的产品中，有加工条件方面存在热限制的问题。

此外，在专利文献3～5的技术中，粘结性能也尚未达到能满足的水平。此外，由于含有热粘结成分，有时退卷时的分纱会变差。本发明的目的在于提供一种纺纱性、伸缩特性、热粘结性及退卷性都优异的聚氨酯弹性纱及其制造方法。

[解决问题的技术手段]

本发明的聚氨酯纱采用以下任一方法以解决所述问题。

(1)一种聚氨酯弹性纱，其以主要起始物质为聚合物二醇和二异氰酸酯的聚氨酯为主构成成分，且含有以下(a)～(c)的三种成分：

(a)热塑性聚氨酯弹性体

(b)松香及/或其衍生物

(c)纤维素酯及/或其衍生物。

(2)根据所述(1)记载的聚氨酯弹性纱，其中所述(a)的含量为0.3质量％以上30质量％以下。

(3)根据所述(1)或(2)记载的聚氨酯弹性纱，其中所述(b)的含量为0.1质量％以上10质量％以下。

(4)根据所述(1)至(3)中任一项记载的聚氨酯弹性纱，其中所述(c)的含量为0.5质量％以上10质量％以下。

(5)一种聚氨酯弹性纱的制造方法，其是在以聚合物二醇和二异氰酸酯为起始物质的聚氨酯的纺纱原液中含有热塑性聚氨酯弹性体、松香及/或其衍生物以及纤维素酯及/或其衍生物，并进行纺纱。

[发明的效果]

根据本发明，可获得如下聚氨酯弹性纱，其不仅可提供具有优异的伸缩性并具有优异的热粘结性的布帛，且卷纱体具有优异的退卷性。

因此，使用该聚氨酯弹性纱的布帛在加工时的温度范围等的自由度提高，且外观品质、穿着感等优异。此外，本发明的聚氨酯弹性纱由于从卷纱体的退卷性非常良好，所以能抑制针织时的断头，进而也能承受高速下的退卷，因此成为生产性也优异的聚氨酯弹性纱。

具体实施方式

以下，对本发明进一步详细进行叙述。

首先，对本发明中使用的聚氨酯进行叙述。

作为本发明的聚氨酯弹性纱的主构成成分的聚氨酯只要为以聚合物二醇和二异氰酸酯为起始物质的聚氨酯，则扩链剂或封端剂可为任意物质，没有特别限定。这里，所谓聚氨酯弹性纱的主构成成分是在聚氨酯弹性纱中含有超过50％的成分，所谓以聚合物二醇和二异氰酸酯为起始物质表示所获得的聚氨酯聚合物具有源自各个成分的结构。即，在本说明书中，指定的是以聚合物二醇和二异氰酸酯为起始物质而获得的聚氨酯聚合物的结构，且也可以由不同原料形成了同等结构，而并不指定原料本身。同样，即使是利用相同原料进行合成的情况，其合成法也不受特别限定。即，例如，可为包含聚合物二醇、二异氰酸酯及作为扩链剂的低分子量二胺的聚氨酯脲，此外，也可为包含聚合物二醇、二异氰酸酯及低分子量二醇的聚氨酯氨基甲酸酯。此外，也可为使用在分子内具有羟基和氨基的化合物作为扩链剂的聚氨酯脲。在不妨碍本发明的效果的范围内，也优选使用3官能性以上的多官能性二醇或异氰酸酯等。尤其是从热粘结性的观点来说，优选包含聚合物二醇、二异氰酸酯及低分子量二醇的聚氨酯。

这里，对构成本发明的聚氨酯弹性纱的代表性结构单元进行叙述。

在本发明中，用作聚氨酯的起始物质的聚合物二醇优选聚醚系、聚酯系二醇、聚碳酸酯二醇等。并且，尤其是从对纱赋予柔软性、伸长率的观点来说，优选使用聚醚系二醇。

作为聚醚系二醇，例如可合适地使用聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚乙二醇的衍生物、聚丙二醇、聚四亚甲基醚二醇(以下，简称为PTMG)、作为四氢呋喃(THF)及3-甲基四氢呋喃的共聚物的改性PTMG、作为THF及2,3-二甲基THF的共聚物的改性PTMG、日本专利第2615131号公报等中揭示的两侧具有侧链的多元醇、THF与环氧乙烷及/或环氧丙烷不规律地排列而成的无规共聚物等。这些聚醚系二醇可使用1种或者混合或共聚2种以上而使用。

此外，作为聚氨酯弹性纱，从获得耐磨性或耐光性的观点来说，可合适地使用己二酸丁二酯、聚己内酯二醇、日本专利特开昭61-26612号公报等中揭示的具有侧链的聚酯多元醇等聚酯系二醇、或日本专利特公平2-289516号公报等中揭示的聚碳酸酯二醇等。

此外，这种聚合物二醇可单独使用，也可混合或共聚2种以上而使用。

从获得制成纱时的伸长率、强度、耐热性等的观点来说，用于本发明的聚合物二醇的分子量优选数均分子量为1000以上8000以下，更优选1800以上6000以下。通过使用该范围的分子量的多元醇，可容易地获得伸长率、强度、弹性恢复力、耐热性优异的弹性纱。

其次，作为用于本发明的二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯(以下，简称为MDI)、甲苯二异氰酸酯、1,4-二异氰酸酯苯、苯二甲基二异氰酸酯、2,6-萘二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯尤其适于合成高耐热性或高强度的聚氨酯。进而，作为脂环族二异氰酸酯，例如优选亚甲基双(环己基异氰酸酯)、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基环己烷2,4-二异氰酸酯、甲基环己烷2,6-二异氰酸酯、环己烷1,4-二异氰酸酯、六氢苯二甲基二异氰酸酯、六氢甲苯二异氰酸酯、八氢1,5-萘二异氰酸酯等。脂肪族二异氰酸酯尤其可在抑制聚氨酯纱的黄变时有效使用。并且，这些二异氰酸酯可单独使用，也可并用2种以上。

其次，本发明中的扩链剂优选使用低分子量二胺及低分子量二醇中的至少1种。另外，也可为诸如乙醇胺的在分子中具有羟基和氨基的扩链剂。

作为优选的低分子量二胺，例如可例举：亚乙基二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、六亚甲基二胺、对苯二胺、对苯二甲基二胺、间苯二甲基二胺、4,4'-亚甲基二苯胺、1,3-环己二胺、六氢间苯二胺、2-甲基五亚甲基二胺、双(4-氨基苯基)氧化膦等。优选从其中使用1种或2种以上。特别优选亚乙基二胺。通过使用亚乙基二胺，可容易地获得伸长率及弹性恢复性、进而耐热性优异的纱。也可以向这些扩链剂中以不失去效果的程度加入能形成交联结构的三胺化合物、例如二亚乙基三胺等。

此外，作为低分子量二醇，代表性的是乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、双羟基乙氧基苯、对苯二甲酸双羟基乙二酯、1-甲基-1,2-乙二醇等。优选从其中使用1种或2种以上。特别优选乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇。当使用这些物质时，经二醇扩链的聚氨酯的耐热性变得更高，而且可获得强度更高的纱。

此外，从获得高耐久性或高强度的纤维的观点来说，关于本发明的聚氨酯弹性纱的分子量，数均分子量优选30000以上150000以下的范围。另外，分子量是通过GPC(GelPermeation Chromatography，凝胶渗透色谱法)进行测定，并以聚苯乙烯进行换算。

在本发明中，具有如上所述的基本构成的聚氨酯弹性纱含有热塑性聚氨酯弹性体、松香及/或其衍生物以及纤维素酯及/或其衍生物。通过同时含有热塑性聚氨酯弹性体、松香及/或其衍生物以及纤维素酯及/或其衍生物，可在不损害纺纱性或伸缩特性的情况下展现优异的热粘结力和退卷性。

本发明的热塑性聚氨酯弹性体优选熔点为70～160℃。当熔点小于70℃时，可纺性会变差，在卷取时会容易粘着，因此不佳。此外，反之当熔点超过160℃时，如果不提高热处理温度，便不会获得所需的热粘结性，因此不佳。

本发明的热塑性聚氨酯弹性体优选己二酸酯系、醚系、己内酯系、聚碳酸酯系作为聚合物二醇，其中，在良好的纺纱性和热粘结性方面，优选醚系热塑性聚氨酯弹性体。

此外，从获得良好的纺纱性、平衡性较好的机械物性、热粘结性、耐热性的观点来说，热塑性聚氨酯弹性体优选使其在纤维中的含量为0.3质量％以上30质量％以下的范围。即，在聚氨酯弹性纱中，当热塑性聚氨酯弹性体的比率小于0.3质量％时，无法获得充分的热粘结性，当超过30质量％时，纺纱性或基本物性会下降，因此不佳。从获得更良好的热粘结性和耐热性的观点来说，更优选为2质量％以上25质量％以下，进一步优选使含量小于20质量％。另外，这些物质的含量也可优选根据用途事先进行测试后再适当决定。

作为使聚氨酯弹性纱含有0.3～30质量％的热塑性聚氨酯弹性体的方法，向纺纱前的聚氨酯的N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等纺纱原液中加入所述热塑性聚氨酯弹性体，进行搅拌、混合处理以使之均匀分散或溶解即可。此外，也可在预先利用相同溶剂使热塑性聚氨酯弹性体均匀分散或溶解后，再与聚氨酯溶液混合处理。

另外，在热塑性聚氨酯弹性体不溶解于N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等溶剂中的情况下，也可以平均粒径为10微米以下的微粒子状的形态分散在聚氨酯纺纱原液中。

此外，在本发明的弹性纱中，含有热塑性聚氨酯弹性体以及松香及/或其衍生物。本发明的松香是以具有三环结构、共轭双键、羧基的松香酸与其异构物的混合物为主成分的松香，可为根据采集方法分类的脂松香、浮油松香、木松香中的任一者。此外，作为松香衍生物，例如可例举：氢化松香、歧化松香、马来松香、丙烯酸化松香、松香酯、含松香二醇等。此外，这种松香及/或其衍生物可单独使用，也可混合2种以上而使用。

并且，为了利用加工时的热来展现热粘结性，松香及/或其衍生物的热软化点优选70℃以上150℃以下。另外，为了测定纱中的松香及/或其衍生物的热软化点，以下述方式进行即可。首先，将纱在溶剂(甲苯/丙酮，体积比1/1)中浸渍3小时，取出纱。然后，在室温下使溶剂蒸发去除，使松香及/或其衍生物析出。使用依据JIS K5902(1969年)的环球法对析出的松香及/或其衍生物的软化点进行测定。即，在蒸发皿中，尽量在低温下使松香及/或其衍生物溶解，填充到预先加热到适当温度的环中并填满，放冷后，用略微加热的小刀将从包含环上端的平面隆起的部分切下。然后，将装满所述赋粘树脂的环嵌入到支撑器的指定的孔中，放入玻璃容器(直径85mm，高度127mm以上)中。玻璃容器中的热介质即甘油的液温以不低于指定的软化点45℃以上的方式保持15分钟。然后，在环中的所述松香及/或其衍生物的中央载置钢球，置于支撑器之上的固定位置。将从环的上端到甘油液为止的距离保持在50mm以上的同时进行加热。从加热开始后比指定的软化点低45℃时，每分钟升温5.0±0.5℃，使所述松香及/或其衍生物软化而与底板接触，将此时的温度设为软化点。

从获得良好的纺纱性、平衡性较好的机械物性、热粘结性、耐热性的观点来说，聚氨酯弹性纱中的松香及/或其衍生物的含量优选0.1质量％以上10质量％以下的范围，从获得更良好的热粘结性及耐热性的观点来说，更优选0.1质量％以上5质量％以下。另外，这些物质的含量也可优选根据用途事先进行测试再适当决定。

进而，从获得适度的透明度的聚氨酯纱、及防止在纺纱工序中受热等而导致纱变色的观点来说，本发明所使用的松香及/或其衍生物优选为400铂-钴(Hazen)色号以下。

进而，本发明的聚氨酯弹性纱是含有纤维素酯及/或其衍生物的聚氨酯弹性纱。通过在聚氨酯弹性纱中含有纤维素酯及/或其衍生物，会成为具有优异的热粘结性及优异的退卷性的聚氨酯弹性纱。

本发明所使用的纤维素酯是使纤维素的3个羟基的至少1个利用酸类酯化而成的化合物，优选与硝酸、乙酸、丙酸、丁酸、其他高级脂肪酸的酯、或者使用所述酸类中2种以上的混合酸而得的混合酯。进而，从获得良好的纺纱性的观点来说，更优选通过含有碳数2以上22以下的有机酸作为酸类的混合酸酯化的化合物，例如，由纤维素和乙酸衍生的乙酸纤维素、由纤维素以及乙酸及丁酸衍生的乙酸丁酸纤维素、由纤维素以及乙酸及丙酸衍生的乙酸丙酸纤维素，进而也可优选使用称为乙酸纤维素塑料的调整酸-羟基当量而残留了一部分羟基的成形用塑料，进而也可优选使用以任意的比率含有己二酸系增塑剂或邻苯二甲酸系增塑剂并适度调整了热软化点或熔融粘度的成形用塑料。其中，从提高聚氨酯弹性纱的退卷性的观点来说，优选乙酸丁酸纤维素，更优选三酯中的丁酰基含量为30重量％以上的纤维素酯。

在本发明中，从获得良好的纺纱性、平衡性较好的机械物性、耐热性的观点来说，纤维素酯及/或其衍生物的含量优选0.5质量％以上10质量％以下的范围，聚氨酯纱的高温侧的熔点下降较少。进而，从热粘结性及退卷性的观点来说，更优选0.5质量％以上10质量％以下。另外，这些物质的含量优选根据用途事先进行测试再适当决定最佳值。

进而，从使在聚氨酯中的分散及溶解加快，使所制造的聚氨酯纱的特性成为目标特性，进而获得适度的透明度的聚氨酯弹性纱，以及防止在纺纱工序中受热等，导致纤维素酯及/或其衍生物含量下降或纱变色的观点来说，本发明所使用的纤维素酯及/或其衍生物优选在制成5质量％DMAc溶液时，20℃下的粘度成为200cP以上10000P以下的范围。

进而，本发明的聚氨酯弹性纱也优选使用1种或混合使用2种以上的封端剂。作为封端剂，优选为二甲胺、二异丙胺、乙基甲基胺、二乙胺、甲基丙基胺、异丙基甲基胺、二异丙胺、丁基甲基胺、异丁基甲基胺、异戊基甲基胺、二丁胺、二戊胺等单胺、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇、烯丙醇、环戊醇等一元醇、异氰酸苯酯等单异氰酸酯等。

此外，本发明的聚氨酯弹性纱也可含有各种稳定剂或颜料等。例如，也优选作为耐光剂、抗氧化剂等的BHT(Butylated Hydroxy Toluene，丁基化羟基甲苯)或住友化学工业股份有限公司制造的“Sumilizer GΑ-80”等受阻酚系药剂、汽巴-嘉基公司制造的“TINUVIN”等各种苯并三唑系、二苯甲酮系药剂、住友化学工业股份有限公司制造的“Sumilizer P-16”等磷系药剂、各种受阻胺系药剂、氧化铁、氧化钛等各种颜料、氧化锌、氧化铈、氧化镁、碳黑等无机物、氟系或硅酮系树脂粉体、硬脂酸镁等金属皂、以及含有银或锌或它们的化合物等的杀菌剂、除臭剂、以及硅酮、矿物油等润滑剂、硫酸钡、氧化铈、甜菜碱或磷酸系等各种抗静电剂等，另外，也优选使它们与聚合物反应。并且，尤其是为了进一步提高对光或各种氮氧化物等的耐久性，也优选使用例如JAPAN HYDRAZINE股份有限公司制造的HN-150等氮氧化物补充剂，例如住友化学工业股份有限公司制造的“Sumilizer GΑ-80”等热氧化稳定剂，例如住友化学工业股份有限公司制造的“SUMISORB 300#622”等光稳定剂。

接着，对本发明的聚氨酯弹性纱的制造方法详细地进行说明。

在本发明中，使用聚合物二醇和二异氰酸酯作为起始物质，使由它们获得的聚氨酯的纺纱原液中含有热塑性聚氨酯弹性体、松香及/或其衍生物以及纤维素酯及/或其衍生物，并进行纺纱。热塑性聚氨酯弹性体或松香及/或其衍生物或纤维素酯及/或其衍生物可在聚氨酯的聚合阶段一起添加，但优选预先制作聚氨酯溶液，然后进行添加。

聚氨酯溶液的制法、以及溶液的溶质即聚氨酯的制法为熔融聚合法、溶液聚合法均可，也可为其他方法。然而，更优选溶液聚合法。在溶液聚合法的情况下，聚氨酯中较少产生凝胶等异物，容易纺纱，容易获得低纤度的聚氨酯弹性纱。此外，当然在溶液聚合的情况下，有省去制成溶液的操作的优点。

并且，作为特别适于本发明的聚氨酯，可例举：使用分子量为1800以上6000以下的PTMG作为聚合物二醇、使用MDI作为二异氰酸酯、使用乙二醇、1,3-丙二醇及1,4-丁二醇中的至少1种作为二醇而合成，且高温侧的熔点为100℃以上260℃以下的范围的聚氨酯。

聚氨酯例如通过在DMAc、DMF、DMSO、NMP等或以它们为主成分的溶剂中，使用所述原料进行合成而获得。例如，作为特别合适的方法，可采用向这种溶剂中投入各原料并使之溶解，加热到适度的温度进行反应而制成聚氨酯、即所谓一步法，以及首先使聚合物二醇与二异氰酸酯熔融反应，然后，使反应物溶解于溶剂中，与所述二醇反应而制成聚氨酯的方法等。

在使用二醇作为扩链剂的情况下，作为将聚氨酯的高温侧的熔点调节到100℃以上260℃以下的范围的代表性方法，可通过控制聚合物二醇、MDI、二醇的种类及比率来达成。在聚合物二醇的分子量较低的情况下，通过使MDI的比率相对变多，可获得高温的熔点较高的聚氨酯，同样，在二醇的分子量较低时，通过使聚合物二醇的比率相对变少，可获得高温的熔点较高的聚氨酯。

在聚合物二醇的分子量为1800以上的情况下，要使高温侧的熔点为100℃以上，优选以(MDI的摩尔数)/(聚合物二醇的摩尔数)＝1.5以上的比率进行聚合。

另外，在合成该聚氨酯时，也优选使用1种胺系催化剂或有机金属催化剂等催化剂或混合2种以上而使用。

作为胺系催化剂，例如可例举：N,N-二甲基环己基胺、N,N-二甲基苄基胺、三乙胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N,N,N',N'-四甲基亚乙二胺、N,N,N',N'-四甲基-1,3-丙二胺、N,N,N',N'-四甲基己二胺、双-2-二甲基氨基乙醚、N,N,N',N',N'-五甲基二亚乙三胺、四甲基胍、三亚乙二胺、N,N'-二甲基哌嗪、N-甲基-N'-二甲基氨基乙基哌嗪、N-(2-二甲基氨基乙基)吗啉、1-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、N,N-二甲基氨基乙醇、N,N,N'-三甲基氨基乙基乙醇胺、N-甲基-N'-(2-羟乙基)哌嗪、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、N,N-二甲基氨基己醇、三乙醇胺等。

此外，作为有机金属催化剂，可例举：辛酸锡、二月桂酸二丁基锡、二丁基辛酸铅等。

如此获得的聚氨酯溶液的浓度通常优选30质量％以上80质量％以下的范围。

在本发明中，优选向该聚氨酯溶液中添加热塑性聚氨酯弹性体、松香及/或其衍生物以及纤维素酯及/或其衍生物。作为将热塑性聚氨酯弹性体、松香及其衍生物以及纤维素酯及/或其衍生物添加到聚氨酯溶液中的方法，可采用任意方法。作为其代表性方法，可采用利用静态混合器的方法、利用搅拌的方法、利用均质搅拌机的方法、使用双轴挤出机的方法等各种手段。这里，从均匀添加到聚氨酯溶液中的观点来说，所添加的热塑性聚氨酯弹性体、松香及其衍生物以及纤维素酯及/或其衍生物优选制成溶液而添加。

在将热塑性聚氨酯弹性体、松香及/或其衍生物以及纤维素酯及/或其衍生物添加到聚氨酯溶液中时，也可同时添加所述例如耐光剂、抗氧化剂等药剂或颜料等。

将如上所述地构成的纺纱原液进行例如干式纺纱、湿式纺纱、或熔融纺纱并进行卷取，由此可获得本发明的聚氨酯纱。其中，从可在从细到粗的所有纤度中稳定地进行纺纱的观点来说，优选干式纺纱。

本发明的聚氨酯弹性纱的纤度、剖面形状等没有特别限定。例如，纱的剖面形状可为圆形，也可为扁平。

并且，干式纺纱方式也没有特别限定，适当选择符合所需的特性或纺纱设备的纺纱条件等进行纺纱即可。

例如，本发明的聚氨酯弹性纱的永久变形率及应力松驰特别容易受到导纱辊与卷取机的速度比的影响，因此优选根据纱的使用目的而适当决定。

即，从获得具有所需的永久变形率及应力松驰的聚氨酯纱的观点来说，优选将导纱辊与卷取机的速度比设为1.10以上1.65以下的范围来进行卷取。并且，特别是在获得低永久变形率、及低应力松驰的聚氨酯纱时，导纱辊与卷取机的速度比更优选1.15以上1.4以下的范围，进一步优选1.15以上1.35以下的范围。另一方面，在获得具有高永久变形率、及高应力松驰的聚氨酯纱时，优选将导纱辊与卷取机的速度比设为1.25以上1.65以下的范围来进行卷取，更优选1.35以上1.65以下的范围。

此外，从提高所获得的聚氨酯弹性纱的强度的观点来说，纺纱速度优选300m/分钟以上。

以上述方式获得的聚氨酯弹性纱例如可与其他纤维一起在制造布帛时使用。为了制造布帛，作为可与聚氨酯弹性纱一起使用的其他纤维，可例举聚酰胺纤维或聚酯纤维等。

这里，聚酰胺纤维是由尼龙6纤维或尼龙66纤维所代表的纤维，但并不限定于此。此外，聚酯纤维是由包含聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、作为二醇成分的聚四亚甲基二醇及乙二醇作为主成分的酯系共聚物、以及它们的阳离子可染改性聚酯等聚酯构成的纤维。

从布帛的加工性或耐久性的观点来说，布帛优选为主要由这些聚酰胺纤维或聚酯纤维、及本发明的聚氨酯纱构成的布帛，但也优选并用包含聚丙烯酸系、聚氯乙烯系等的合成纤维、或包含铜铵嫘萦、粘液嫘萦、精制纤维素的再生纤维素纤维、或再生蛋白质纤维、半合成纤维、棉、绢、羊毛等天然纤维素材。

此外，布帛中的聚氨酯弹性纱可以裸纱的状态使用，也可以被其他纤维包覆的包芯纱、空气包覆纱、与其他纤维的合捻纱、交捻纱、交络纱等复合纱的状态使用。此外，由聚氨酯弹性纱及其他纤维构成的布帛可为由所述复合纱构成的编织物，或者也可在经编、圆编、纬编等编织中与其他纤维交替编织。

在布帛为针织布的情况下，可为经编也可为纬编，例如可例举：特里科经编织物(tricot)、拉舍尔经编织物、圆编织物等。此外，编织组织也可为半编、反半编、双梳经编、双经平编等任一编织组织，但从质感方面而言，编织物表面优选包含聚氨酯纱以外的天然纤维、化学纤维、合成纤维。

[实施例]

利用实施例对本发明进一步详细地进行说明。首先，对本发明中的各种特性的评估方法进行说明。

[纱中的松香及/或其衍生物的分析方法]

将纱在溶剂(甲苯/丙酮，体积比1/1)中浸渍3小时，利用IR(Infrared Radiation，红外线)计测定溶剂。根据1580cm^-1附近的吸收，通过使用已知溶剂浓度的溶剂的校准曲线，求出纱中的含量。

[热粘结性]

使以约10cm长度取样(两端绑上并固定)的2根试验纱1如图1所示地在中心交缠，空出1cm的间隔而固定于金属框2(a)。在以各试验纱1伸长30％的方式伸长的状态下，以表中所示的各温度进行1分钟干热处理(b)。处理后，从金属框2卸下样品，成为仅由粘结部3使2根相接的状态(c)，利用Instron 5965型拉伸试验机，对齐试验机上下夹头并夹住各个试验纱的一个端部。测定以50cm/分钟进行拉伸而使粘结部剥离时的最大应力，并除以聚氨酯弹性纤维样品的纤度。

此外，确认切断部位，将在交点处被切断的情况判定为X，将在除此以外的部位处被切断的情况判定为Y。在交点以外处被切断的情况表示粘结点的强度为断裂强度以上，具有优异的热粘结性。

[强度、应力松驰、永久变形率、伸长率]

强度、应力松驰、永久变形率、伸长率是通过利用Instron 5965型拉伸试验机对试样纱进行拉伸测试而测得。

这些特性由下述内容定义。

即，将5cm(L1)的试样以50cm/分钟的拉伸速度重复进行5次300％伸长。将该第5次的应力设为(G1)。然后，维持原样保持300％伸长30秒钟。将保持30秒钟后的应力设为(G2)。然后，使伸长恢复，将应力为0时的试样纱的长度设为(L2)。进而，在第6次，使试样纱伸长直至断裂。将该断裂时的应力设为(G3)，将断裂时的试样纱的长度设为(L3)。

以下，所述特性通过下述式算出。

强度＝(G3)

应力松驰＝100×((G1)－(G2))/(G1)

永久变形率＝100×((L2)－(L1))/(L1)

伸长率＝100×((L3)－(L1))/(L1)。

[卷纱体的退卷性]

将聚氨酯弹性纱的200g卷纱体在25℃、65％RH的环境中放置14天及56天后，将卷纱体卷取并剥离到距纸管1～2mm的位置，将剥离后的卷纱体的表面以接地的方式置于缎面辊(a)，使辊旋转并以辊表面速度30m/分钟送出聚氨酯弹性纱。使送出的聚氨酯弹性纱缠绕在设置于相隔100cm处的相同直径的缎面辊(b)1圈后，逐渐使辊(b)的表面速度变化，求出在使聚氨酯弹性纱离开辊(a)时，不上拉到聚氨酯弹性纱的卷纱体而顺利送出的辊(b)的速度，将辊的速度比(b)/(a)作为聚氨酯弹性纱的退卷性。退卷性的值越小，表示聚氨酯弹性纱的分纱越好。

另外，退卷性测试是使用2个卷纱体进行，以平均值进行评估。

[实施例1]

(聚合物溶液的制备)

·制备包含分子量1800的PTMG、MDI、亚乙基二胺及作为封端剂的二乙胺的聚氨酯脲聚合物的DMAc溶液(35质量％)。

·然后，将通过作为抗氧化剂的叔丁基二乙醇胺与亚甲基-双-(4-环己基异氰酸酯)的反应而生成的聚氨酯溶液(杜邦公司制造的“Metacrol”(注册商标)2462D)与对甲酚及二乙烯苯的缩聚物(杜邦公司制造的“Metacrol”(注册商标)2390D)以2：1(质量比)进行混合，制备抗氧化剂的DMAc溶液(浓度35质量％)。

·将所述聚氨酯脲聚合物的DMAc溶液97质量份与抗氧化剂的DMAc溶液3质量份进行混合，制成聚合物溶液P1。

(热塑性聚氨酯弹性体溶液的制备)

·将DIC Covestro公司制造的热塑性聚氨酯“PANDEX”(注册商标)T-8175N的DMAc溶液(35质量％)在60℃下进行搅拌从而制备，制成热塑性聚氨酯弹性体溶液(A1)。

(松香溶液的制备)

·将荒川化学公司制造的松香(商品名Pine Crystal(R)KR-614，软化点86℃)的DMAc溶液(35质量％)在25℃下进行搅拌从而制备，制成松香溶液(B1)。

(纤维素酯溶液的制备)

·将EASTMAN公司制造的纤维素酯(商品名Eastman^TMCellulose AcetateButyrate(CAB-551-0.2))的DMAc溶液(35质量％)在25℃下进行搅拌从而制备，制成纤维素酯溶液(C1)。

(纺纱原液的制备)

·将聚合物溶液P1、A1、B1、C1以88质量％、8质量％、1质量％、3质量％均匀地混合，制成纺纱溶液D1。

(聚氨酯弹性纱的制造)

·将导纱辊与卷取机的速度比设为1.3，以490m/分钟的速度对纺纱溶液D1进行干式纺纱。卷取时，赋予3质量％的粘度为25mm²/s的硅酮系油剂，而获得22dtex、2F、热塑性聚氨酯弹性体的含量为8质量％、松香的含量为1质量％、纤维素酯的含量为3质量％的聚氨酯纱的200g卷纱体。

针对所获得的聚氨酯弹性纱，测定伸长率、强度、永久变形率、应力松驰、热粘结性及卷纱体的退卷性。将结果示于表1。所获得的聚氨酯弹性纱均衡地同时具有热粘结性及一段时间后的退卷性。

[实施例2]

(纺纱原液的制备)

·将聚合物溶液P1、A1、B1、C1以76质量％、16质量％、2质量％、6质量％均匀地混合，制成纺纱溶液D2。

(聚氨酯弹性纱的制造)

·将导纱辊与卷取机的速度比设为1.3，以490m/分钟的速度对纺纱溶液D2进行干式纺纱。卷取时，赋予3质量％的粘度为25mm²/s的硅酮系油剂，而获得22dtex、2F、热塑性聚氨酯弹性体的含量为16质量％、松香的含量为2质量％、纤维素酯的含量为6质量％的聚氨酯纱的200g卷纱体。

针对所获得的聚氨酯弹性纱，测定伸长率、强度、永久变形率、应力松驰、热粘结性及退卷性。将结果示于表1。所获得的聚氨酯弹性纱均衡地同时具有热粘结性及一段时间后的退卷性。

[实施例3]

(纺纱原液的制备)

·将聚合物溶液P1、A1、B1、C1以68质量％、24质量％、2质量％、6质量％均匀地混合，制成纺纱溶液D3。

(聚氨酯弹性纱的制造)

·将导纱辊与卷取机的速度比设为1.3，以490m/分钟的速度对纺纱溶液D3进行干式纺纱。卷取时，赋予3质量％的粘度为25mm²/s的硅酮系油剂，而获得22dtex、2F、热塑性聚氨酯弹性体的含量为24质量％、松香的含量为2质量％、纤维素酯的含量为6质量％的聚氨酯纱的200g卷纱体。

[实施例4]

(纺纱原液的制备)

·将聚合物溶液P1、A1、B1、C1以60质量％、32质量％、6质量％、2质量％均匀地混合，制成纺纱溶液D4。

(聚氨酯弹性纱的制造)

·将导纱辊与卷取机的速度比设为1.3，以490m/分钟的速度对纺纱溶液D4进行干式纺纱。卷取时，赋予3质量％的粘度为25mm²/s的硅酮系油剂，而获得22dtex、2F、热塑性聚氨酯弹性体的含量为32质量％、松香的含量为6质量％、纤维素酯的含量为2质量％的聚氨酯纱的200g卷纱体。

[实施例5]

(聚合物溶液的制备)

·制备包含分子量2000的PTMG、MDI、乙二醇及作为封端剂的1-丁醇的聚氨酯聚合物的DMAC溶液(35质量％)。

·将所述聚氨酯聚合物的DMAc溶液96质量份与抗氧化剂溶液4质量份进行混合，制成聚合物溶液P2。

(纺纱原液的制备)

·将聚合物溶液P2、A1、B1、C1以88质量％、8质量％、3质量％、1质量％均匀地混合，制成纺纱溶液D5。

(聚氨酯弹性纱的制造)

·将导纱辊与卷取机的速度比设为1.3，以450m/分钟的速度对纺纱溶液D5进行干式纺纱。卷取时，赋予3质量％的粘度为25mm²/s的硅酮系油剂，而获得20dtex、1F、热塑性聚氨酯弹性体的含量为8质量％、松香的含量为1质量％、纤维素酯的含量为3质量％的聚氨酯纱的200g卷纱体。

[实施例6]

(纺纱原液的制备)

·将聚合物溶液P2、A1、B1、C1以90.5质量％、8质量％、1质量％、0.5质量％均匀地混合，制成纺纱溶液D6。

(聚氨酯弹性纱的制造)

·将导纱辊与卷取机的速度比设为1.3，以490m/分钟的速度对纺纱溶液D6进行干式纺纱。卷取时，赋予3质量％的粘度为25mm²/s的硅酮系油剂，而获得20dtex、1F、热塑性聚氨酯弹性体的含量为8质量％、松香的含量为1质量％、纤维素酯的含量为0.5质量％的聚氨酯纱的200g卷纱体。

[实施例7]

(纺纱原液的制备)

·将聚合物溶液P2、A1、B1、C1以85质量％、8质量％、1质量％、6质量％均匀地混合，制成纺纱溶液D7。

(聚氨酯弹性纱的制造)

·将导纱辊与卷取机的速度比设为1.3，以490m/分钟的速度对纺纱溶液D7进行干式纺纱。卷取时，赋予3质量％的粘度为25mm²/s的硅酮系油剂，而获得20dtex、1F、热塑性聚氨酯弹性体的含量为8质量％、松香的含量为1质量％、纤维素酯的含量为6质量％的聚氨酯纱的200g卷纱体。

[比较例1]

(纺纱原液的制备)

·将聚合物溶液P2、A1以92质量％、8质量％均匀地混合，制成纺纱溶液E1。

(聚氨酯弹性纱的制造)

·将导纱辊与卷取机的速度比设为1.3，以450m/分钟的速度对纺纱溶液E1进行干式纺纱。卷取时，赋予3质量％的粘度为25mm²/s的硅酮系油剂，而获得20dtex、1F、热塑性聚氨酯弹性体的含量为8质量％的聚氨酯纱的200g卷纱体。

针对所获得的聚氨酯弹性纱，测定伸长率、强度、永久变形率、应力松驰、热粘结性及退卷性。将结果示于表1。

[比较例2]

(纺纱原液的制备)

·将聚合物溶液P2、B1以99质量％、1质量％均匀地混合，制成纺纱溶液E2。

(聚氨酯弹性纱的制造)

·将导纱辊与卷取机的速度比设为1.3，以450m/分钟的速度对纺纱溶液E2进行干式纺纱。卷取时，赋予3质量％的粘度为25mm²/s的硅酮系油剂，而获得20dtex、1F、松香的含量为1质量％的聚氨酯纱的200g卷纱体。

[比较例3]

(纺纱原液的制备)

·将聚合物溶液P2、C1以99质量％、3质量％均匀地混合，制成溶液E3。

(聚氨酯弹性纱的制造)

·将导纱辊与卷取机的速度比设为1.3，以450m/分钟的速度对纺纱溶液E3进行干式纺纱。卷取时，赋予3质量％的粘度为25mm²/s的硅酮系油剂，而获得20dtex、1F、纤维素酯的含量为3质量％的聚氨酯纱的200g卷纱体。

[比较例4]

(纺纱原液的制备)

·将聚合物溶液P2、A1、B1以91质量％、8质量％、1质量％均匀地混合，制成溶液E4。

(聚氨酯弹性纱的制造)

·将导纱辊与卷取机的速度比设为1.3，以450m/分钟的速度对纺纱溶液E4进行干式纺纱。卷取时，赋予3质量％的粘度为25mm²/s的硅酮系油剂，而获得20dtex、1F、热塑性聚氨酯弹性体的含量为8质量％、松香的含量为1质量％的聚氨酯纱的200g卷纱体。

[比较例5]

(纺纱原液的制备)

·将聚合物溶液P2、B1、C1以96质量％、1质量％、3质量％均匀地混合，制成溶液E5。

(聚氨酯弹性纱的制造)

·将导纱辊与卷取机的速度比设为1.3，以450m/分钟的速度对纺纱溶液E5进行干式纺纱。卷取时，赋予3质量％的粘度为25mm²/s的硅酮系油剂，而获得20dtex、1F、松香的含量为1质量％、纤维素酯的含量为3质量％的聚氨酯纱的200g卷纱体。

[比较例6]

(纺纱原液的制备)

·将聚合物溶液P2、A1、C1以89质量％、8质量％、3质量％均匀地混合，制成溶液E6。

(聚氨酯弹性纱的制造)

·将导纱辊与卷取机的速度比设为1.3，以450m/分钟的速度对纺纱溶液E6进行干式纺纱。卷取时，赋予3质量％的粘度为25mm²/s的硅酮系油剂，而获得20dtex、1F、热塑性聚氨酯弹性体的含量为8质量％、纤维素酯的含量为3质量％的聚氨酯纱的200g卷纱体。

[比较例7]

(纺纱原液的制备)

·将聚合物溶液P2、A1、B1以91质量％、8质量％、1质量％均匀地混合，制成溶液E7。

(聚氨酯弹性纱的制造)

·将导纱辊与卷取机的速度比设为1.3，以450m/分钟的速度对纺纱溶液E7进行干式纺纱。卷取时，赋予3质量％的粘度为25mm²/s的硅酮系油剂，而获得22dtex、2F、热塑性聚氨酯弹性体的含量为8质量％、松香的含量为1质量％的聚氨酯纱的200g卷纱体。

[产业上的可利用性]

如果使用本发明的聚氨酯弹性纱，则可提供一种穿脱性、贴合性、外观品质、穿着感等优异的衣服。此外，由于通过加工时的热来展现热粘结性，所以可抑制布料端的开线，可获得加工上限制较少的高品质布料。由于具有这些优异的特性，所以本发明的聚氨酯弹性纱在单独使用时自不必说，通过与各种纤维的组合，可提供在例如袜子(socks)、长筒袜、圆编织物、特里科经编织物、泳衣、滑雪裤、工装、消防服、西装、高尔夫裤、潜水衣、胸罩、束裤、手套或袜子等各种纤维产品的紧绷材料等中穿着感或外观品质优异的产品。本发明的聚氨酯弹性纱另外也可用于纸尿布等卫生品的防漏用紧绷材料、防水材料的紧绷材料、仿饵、假花、电绝缘材料、抹布、复印机清洁布、垫圈等各种用途。

附图说明

图1是表示聚氨酯弹性纱的热粘结力的测定方法的示意图。

[符号的说明]

1 试验纱

2 金属框

3 粘结部。

Claims

1.一种聚氨酯弹性纱，其以主要起始物质为聚合物二醇和二异氰酸酯的聚氨酯为主构成成分，且含有以下(a)～(c)的三种成分：

(a)热塑性聚氨酯弹性体

(b)松香及/或其衍生物

(c)纤维素酯及/或其衍生物。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯弹性纱，其中所述(a)的含量为0.3质量％以上30质量％以下。

3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯弹性纱，其中所述(b)的含量为0.1质量％以上10质量％以下。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的聚氨酯弹性纱，其中所述(c)的含量为0.5质量％以上10质量％以下。

5.一种聚氨酯弹性纱的制造方法，其是在以聚合物二醇和二异氰酸酯为起始物质的聚氨酯的纺纱原液中含有热塑性聚氨酯弹性体、松香及/或其衍生物以及纤维素酯及/或其衍生物，并进行纺纱。