JP2003113533A - ポリウレタン弾性繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】他素材との交編生地に用いた場合に良好な生地
品位、および染色堅牢度を与えるポリウレタン弾性繊維
を提供することを目的とする。 【解決手段】ポリウレタン弾性繊維の油剤を除去した状
態でのｐＨ３.０〜７.０におけるゼータ電位が１５ｍＶ
以上であることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、他素材との交編生
地に用いた場合に良好な生地品位、および染色堅牢度を
与えるポリウレタン弾性繊維に関する。

【０００２】

【従来の技術】４、４−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート、比較的低分子量のポリマージオール、及び低分子
量の多官能性活性水素化合物から製造されるポリウレタ
ン弾性繊維は、高度のゴム弾性を有し、引張応力、回復
性等の機械的性質に優れ、さらに熱的挙動についても優
れた性質を有している。そのため、ポリアミド、ポリエ
ステル等の各種繊維と交編され、ファンデーション、ソ
ックス、スポーツウェアー等の衣料用機能素材として近
年ますます広範に使用されるようになっている。

【０００３】しかしながら、このような主としてセグメ
ント化ポリウレタンからなる弾性繊維は、ポリアミドや
ポリエステルなどに比較して染まり難い（染料が脱落し
やすい）ために、これらの繊維と交編された場合には相
手素材の間隙から露出する、いわゆる目むき現象やぎら
つきを起こし、製品の外観品位を低下させるという問題
がある。特に鮮やかな発色を必要とする交編生地や、濃
色に染色する交編生地に用いた場合、その影響は顕著と
なる。

【０００４】また、ポリウレタン弾性繊維を交編した生
地は、ポリウレタン弾性繊維から染料が脱落しやすいた
めに、生地の染色堅牢度が低下するという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、他素材との
交編生地に用いた場合に良好な生地品位、及び染色堅牢
度を与えるポリウレタン弾性繊維を提供せんとするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討の
結果、ポリウレタン弾性繊維のゼータ電位を特定の値に
制御することにより、上記目的が達成されることを見い
だし、本発明の完成に至った。

【０００７】すなわち本発明は、油剤を除去した状態で
のｐＨ３.０〜７.０におけるゼータ電位が１５ｍＶ以上
であることを特徴とするポリウレタン弾性繊維を提供す
るものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のポリウレタン弾性繊維
は、油剤を除去した状態でのｐＨ３.０〜７.０における
ゼータ電位が１５ｍＶ以上であることが必要である。ゼ
ータ電位が１５ｍＶに満たない場合、ポリウレタン弾性
繊維と染料分子との間に有効なイオン結合が形成されな
いために、染料分子が脱落しやすく、染色堅牢度が低い
ものとなる。かつそのようなポリウレタン弾性繊維は染
まり難いために、鮮やかな発色を必要とする交編生地、
或いは濃色生地に用いた場合、製品が伸長されたときに
目むき現象やぎらつきを起こし、製品の外観品位が低下
する。

【０００９】本発明のポリウレタン弾性繊維のゼータ電
位は、紡糸時に付着された油剤を除去した状態での値で
ある。実際の繊維製品の染色は精錬後、すなわち油剤が
除かれた状態で行われるのが一般的であり、この状態で
繊維と染料分子が相互作用する。したがって油剤が付着
したままでは実際の染色工程における繊維の表面状態を
再現できていないことになり、測定値は意味をなさな
い。ゼータ電位と染色性、染色堅牢度の関係を評価する
ためには油剤の除去が重要である。また繊維製品のゼー
タ電位の測定は、一般に流動電位法にて行われるが、油
剤が付着した状態での測定では正確な値を得ることが困
難となる。

【００１０】本発明のポリウレタン弾性繊維のゼータ電
位を制御する方法として金属化合物の添加が挙げられ
る。金属化合物としてはナトリウム、マグネシウム、ア
ルミニウム、ケイ素、カリウム、カルシウム、亜鉛、バ
リウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種の金属元
素を含有することが好ましい。これらの元素を含有し、
かつポリウレタン弾性繊維に添加した際に前記のゼータ
電位を満足する金属化合物としては、例えばハイドロタ
ルサイト類化合物、炭酸マグネシウムなどを挙げること
ができる。

【００１１】本発明の金属化合物は平均粒径が５μm以
下、好ましくは２μｍ以下であることが必要である。平
均粒径が５μmを越えると金属化合物が繊維中で均一に
分布していないことになり、有効なゼータ電位を得るこ
とが困難になる。すなわち染料分子との相互作用を発現
するのに必要な金属化合物粒子の有効表面積が小さくな
り、満足な染色性、及び染色堅牢度が得られない。また
このように粗粒が多いと紡糸工程におけるフィルター詰
まり、糸切れが頻発し、長期の安定紡糸が不可能とな
る。さらに繊維の物理強度の低下を引き起こすため好ま
しくない。

【００１２】本発明で使用するポリウレタンは、ポリエ
ーテル系、ポリエステル系、ポリカーボネート系など、
公知のポリウレタンを挙げることができる。かかるポリ
ウレタンは、ポリイソシアネート、ポリマージオール、
所望により低分子多官能活性水素化合物を反応させて得
ることができる。

【００１３】ポリイソシアネートとしては、例えば４，
４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，４−フ
ェニレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシ
アネート、２，６−トリレンジイソシアネート、ナフタ
レンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネー
ト、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、４，
４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、キシ
リレンジイソシアネートなどの１種又はこれらの混合物
を用いることができる。好ましくは４，４’−ジフェニ
ルメタンジイソシアネートが挙げられる。

【００１４】ポリマージオールは、両末端にヒドロキシ
ル基を持つ分子量が６００〜７０００の実質的に線状の
重合体として、例えばポリテトラメチレンエーテルグリ
コール、ポリプロピレンエーテルグリコール、ポリエチ
レンエーテルグリコール、ポリペンタメチレンエーテル
グリコールなどのポリエーテルポリオールや、コポリ
（テトラメチレン・ネオペンチレン）エーテルジオー
ル、コポリ（テトラメチレン・２−メチルブチレン）エ
ーテルジオール、コポリ（テトラメチレン・２，３−ジ
メチルブチレン）エーテルジオール、コポリ（テトラメ
チレン・２，２−ジメチルブチレン）エーテルジオール
などの２種以上の炭素数６以下のアルキレン基を含むコ
ポリエーテルポリオールや、アジピン酸、セバシン酸、
マレイン酸、イタコン酸、アゼライン酸、マロン酸、コ
ハク酸、グルタル酸、スベリン酸、ドデカンジカルボン
酸、β−メチルアジピン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸
などの二塩基酸の１種又は２種以上の混合物とエチレン
グリコール、１，２−プロピレングリコール、１，４−
ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペン
チルグリコール、１，４−ジメチロールシクロヘキサン
などのグリコールの１種あるいは２種以上の混合物から
得られるポリエステルポリオールや、ポリエーテルエス
テルジオール、ポリラクトンジオール、ポリカーボネー
トジオールなどの任意のポリオールを用いることができ
る。

【００１５】低分子多官能活性水素化合物としては、イ
ソシアネート基と反応しうる活性水素基を分子中に二つ
以上有する化合物（鎖延長剤）を挙げることができる。
鎖延長剤として、例えば、エチレンジアミン、１，２−
ジアミノプロパン、１，３−ジアミノプロパン、１，４
−ジアミノプロパン、ジエチレントリアミン、トリエチ
レンテトラミンなどのポリアミンや、エチレングリコー
ル、ブタンジオールなどのポリオール、ポリヒドラジ
ド、ポリセミカルバジド、ポリヒドロキシルアミン、
水、ヒドラジン、などの１種又は２種以上の混合物が挙
げられる。

【００１６】また鎖延長剤と共に末端停止剤として、分
子中にイソシアネート基と反応しうる活性水素基をただ
１つ有する化合物を併用することもできる。活性水素基
を分子中に１つだけ有する化合物として、ジエチルアミ
ン、ジメチルアミン、ジブチルアミン、ジエタノールア
ミンなどのジアルキルアミンや、エチルアミン、ｎ−プ
ロピルアミン、ｉ−プロピルアミン、ｎ−ブチルアミ
ン、ｔ−ブチルアミン、エタノールアミンなどのモノア
ルキルアミンや、ｎ−ブタノールなどのモノオール、エ
チレンジアミンとアセトンの１：１反応物などのジアミ
ンとケトンの脱水縮合物、Ｎ ，Ｎ−ジメチルヒドラジ
ンなどの１種又は２種以上の混合物を挙げることができ
る。

【００１７】ポリウレタンは公知の方法で重合すること
ができる。例えば、溶融重合、溶液重合など任意の方法
及びそれらの組合せによって重合することができる。ま
た、原料を一括して混合して反応させるワンショット
法、あるいは、まずプレポリマーを形成し鎖延長するプ
レポリマー法など任意の方法をとることができる。

【００１８】また、反応速度調整剤として、酢酸、ｐ−
トルエンスルホン酸などの有機酸や炭酸ガスなどを、重
合反応中の任意の段階で適当な量を添加することもでき
る。これらの反応調節剤は、プレポリマー反応終了後、
鎖延長反応終了までに添加することが好ましい。またこ
れらの反応速度調節剤は、鎖延長剤や末端停止剤と混合
して加えてもよい。

【００１９】重合されたポリウレタンは乾式紡糸法、溶
融紡糸法、湿式紡糸法など公知の方法により紡糸され、
目的とする繊維が製造される。本発明の金属化合物は紡
糸前の任意の段階で添加することが可能である。また任
意の安定剤、例えば紫外線吸収剤、酸化防止剤、ガス黄
変防止剤、光安定剤、塩素劣化防止剤、着色剤、充填剤
等を単独、又は必要に応じて組み合わせて使用すること
も可能である。

【００２０】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例の範囲に限定されるもの
ではない。なお実施例中の部、及び％はそれぞれ重量
部、及び重量％を表す。

【００２１】（ゼータ電位測定法）ポリウレタン弾性繊
維に付着している油剤を、界面活性剤：マーボンＴ１ｇ
／ｌ、浴比１：５０、温度７０℃、時間１０分の精錬条
件にて除いた。精錬後、試料を室温にて充分乾燥し、流
動電位測定装置（島津社ＺＰ−１０Ｂ）にてゼータ電位
を測定した。流動液：０.０１Ｎ ＫＣｌ水溶液、測定温
度：２０〜２１℃、測定ｐＨ範囲：３.０〜７.０（ｐＨ
調整は希塩酸または希水酸化ナトリウム水溶液を使用）
の条件にて測定を行った。

【００２２】（平均粒径測定法）金属化合物を１重量％
の水スラリーとし、超音波処理後、粒度分布測定装置
(堀場製作所ＬＡ−９１０)により測定した。

【００２３】（交編生地品位評価法）４４デシテックス
のポリウレタン繊維と５５デシテックス、１２フィラメ
ントの６ナイロン繊維を編機（カールマイヤー社製、２
８ゲージ、トリコット機）を用いて生機を編成した。ポ
リウレタン繊維のドラフトは１００％、編み立て条件
は、ポリウレタン繊維の編み込み長７０ｃｍ／４８０コ
ース、ナイロン繊維の編み込み長１６０ｃｍ／４８０コ
ース、（機上コース５５コース）、編み組織はハーフ編
みである。

【００２４】このようにして得た生機を精錬、リラック
ス、乾燥、ヒートセットした後、染色を行った。染色
は、染料Ｎｙｌｏｓａｎ Ｂｌｕｅ Ｎ−ＧＦＬを１％
ｏｗｆ、サンドゲンＰＬＫＮを１％ｏｗｆ、酢酸０．５
ｇ／ｌ、酢酸ソーダ０．１５ｇ／ｌ、４０℃から９５℃
まで３０分で昇温、９５℃で３０分保持、浴比１：５０
の条件で実施した。染色後、５０℃で１０分間湯洗いを
し、続いて染料固着処理を行った。固着処理はタンニン
酸２％ｏｗｆ、酢酸１ｇ／ｌを用い、４０℃から８０℃
まで２０分、８０℃で２０分、浴比１：５０の条件にて
行った。得られた編み地を延伸脱水し、マングルで脱液
後、１８０℃で１分間ピンテンターにて乾燥、セットし
た。

【００２５】得られた交編生地をコース方向に１００％
伸長し、目むきの有無、生地品位を目視観察した。評価
は◎：優れる、○：良好、△：やや劣る、×：劣る、の
４段階にて示した。

【００２６】（染色堅牢度評価法）上記の方法にて得ら
れた交編生地の洗濯染色堅牢度評価をＪＩＳ−Ｌ−０８
４４ Ａ−１法に従い行った。評価は試料の変退色と白
布（ナイロン布）への汚染の程度の２種について行い、
それぞれ変退色用グレースケール、汚染用グレースケー
ルと比較してその堅牢度を判定した（級判定）。

【００２７】（実施例１）数平均分子量１８００のポリ
テトラメチレンエーテルグリコール１７５．３７部と
４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート３８．９
２部をＮ２ 気流下８０℃で３時間反応させて、両末端
がイソシアネート基のプレポリマーを得た。プレポリマ
ーを４０℃まで冷却した後、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトア
ミド３０８．３６部を加えて溶解し、さらに１０℃まで
冷却した。エチレンジアミン３．５８部とジエチルアミ
ン０．４６部をＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１４６．
８６部に溶解した溶液を、高速撹拌しているプレポリマ
ー溶液に一度に加え混合し反応を完結させた。この溶液
に、酸化防止剤として１，３，５−トリス（４−ｔ−ブ
チル−３−ヒドロキシ−２、６−ジメチルベンジルイソ
シアヌレート）（サイアノックス１７９０／日本サイア
ナミド）２．１５部、紫外線吸収剤として２−〔２−ヒ
ドロキシ−３，５−ジ−ｔ−アミル）フェニル〕ベンゾ
トリアゾール（ＫＥＭＩＳＯＲＢ７４／ケミプロ化成株
式会社）１．０８部、粘着防止剤としてステアリン酸マ
グネシウム０．６９部、及び表１に示す平均粒径が０.
５２μｍであるハイドロタルサイト３.０部を加えて、
撹拌混合しポリウレタン溶液を得た。ポリウレタン溶液
を脱泡後、孔径０．３ｍｍ、孔数４ホールの口金から、
２３０℃に加熱した空気を流した紡糸筒内に押出し、油
剤を繊維に対して５重量％付与しつつ５００ｍ／ｍｉｎ
で巻き取り、４４デシテックスのポリウレタン弾性繊維
を得た。

【００２８】（実施例２）実施例１のハイドロタルサイ
トの代わりに平均粒径が０.６６μｍの炭酸マグネシウ
ムを用いる以外は実施例１と同様の操作を行い、ポリウ
レタン弾性繊維を得た。

【００２９】（比較例１）実施例１のハイドロタルサイ
トを用いない以外は実施例１と同様の操作を行い、ポリ
ウレタン弾性繊維を得た。

【００３０】以上のようにして得られたポリウレタン弾
性繊維のｐＨ３.０〜７.０におけるゼータ電位、生地品
位、および染色堅牢度評価結果を表１に示した。実施例
１、及び実施例２で得られたポリウレタン弾性繊維は、
それらから得られる交編生地の目むき、及びぎらつきも
なく、品位に優れ、かつ染色堅牢度も優れていた。一
方、比較例で得られたポリウレタン弾性繊維は、繊維が
染まり難いために目むき、ぎらつきが認められ、実施例
と比較して生地品位が劣り、かつ染色堅牢度も劣ってい
た。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、他素材との交編生地に
用いた場合に良好な生地品位、および染色堅牢度を与え
るポリウレタン弾性繊維を提供することを可能とした。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4L002 AA05 AB02 AC01 BA01 DA03 DA04 EA00 4L035 AA04 BB02 BB11 DD14 EE20 FF10 GG04 HH01 JJ07 JJ08 JJ15 KK01 KK05 MH02 MH09 MH13

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油剤を除去した状態でのｐＨ３.０〜７.０
   におけるゼータ電位が１５ｍＶ以上であることを特徴と
   するポリウレタン弾性繊維。
2. 【請求項２】金属化合物を含むポリウレタン弾性繊維で
   あって、金属化合物がナトリウム、マグネシウム、アル
   ミニウム、ケイ素、カリウム、カルシウム、亜鉛、バリ
   ウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種の金属元素
   を含むことを特徴とする請求項１記載のポリウレタン弾
   性繊維。
3. 【請求項３】金属化合物の平均粒径が５μm以下である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のポリウレタン
   弾性繊維。