JP2004124307A

JP2004124307A - Moisture-absorbing and releasing polyurethane elastic fiber

Info

Publication number: JP2004124307A
Application number: JP2002290807A
Authority: JP
Inventors: Masahito Shima; 島　将人; Shiro Shimizu; 清水　志郎; Shigeaki Seno; 瀬野　重昭; Kojin Kawabe; 河辺　行人
Original assignee: Nisshinbo Industries Inc; Nisshin Spinning Co Ltd
Current assignee: Nisshinbo Holdings Inc
Priority date: 2002-10-03
Filing date: 2002-10-03
Publication date: 2004-04-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyurethane elastic fiber having moisture-absorbing and releasing properties, and also good heat resistance, and imparting cool feeling to a human body by accelerating vaporization of sweat when being worn by a simple process. <P>SOLUTION: A moisture-absorbing component is added to a raw material or an intermediate of the polyurethane elastic fiber to dissolve the component therein. The dissolved product is fed to a reactor for the polyurethane elastic fiber, and the product is directly spun without solidification while regulating the conditions so that the water content of the fiber at 25°C ×85% RH is ≥3% to provide the moisture-absorbing and releasing polyurethane elastic fiber having the good moisture-absorbing and releasing properties and the heat resistance. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は着用した時に汗の蒸発を促進する事により人体に冷涼感を与える繊維製品に関するもので、特に夏季用衣料に好適なポリウレタン弾性繊維に関する。
【０００２】
【従来技術】
衣料は人体の表面を覆うものであるので、生地の厚さ、デザインによる大小の差はあっても保温作用があり体温を上昇させる。特に夏季にはこの保温作用は衣服の着用により不快感を増す方向に働く。他方逆に日光をさえぎる事により日焼けを軽減したり、発生する汗を吸収し蒸発を助ける事ができれば体温の上昇を押える効果も期待できる。そこで吸湿性に乏しいポリエステル、ポリアミド及びポリウレタン繊維に吸湿性、親水性を付与して衣服に使用する事により汗の蒸発を助け、体温を低く保つ効果が期待され、実施されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３など）。これらの水分移動、蒸発による冷却効果を持つ繊維は、夏季用衣服の材料として好適と考えられる。
【０００３】
近年乾式紡糸法によるポリウレタン弾性繊維に比較して、衣料に用いた場合ソフトな締め付け感を特徴とする溶融紡糸法で生産されるポリウレタン弾性繊維の使用も増加してきている。この溶融紡糸法によるポリウレタン弾性繊維に吸湿性を持たせる方法として特許文献４に吸湿性ポリウレタン弾性体チップと吸湿性でない通常のポリウレタン弾性体チップを混合加熱押出しし、混合ペレットを作成後更に溶融押出し法にてポリウレタン弾性繊維を得る方法が開示されている。しかしながら、この方法では２回の加熱溶融工程がある為、通常耐熱性の悪いポリウレタン弾性繊維しか得られず一般の弾性糸の用途には適合し難い。また、紡糸工程で溶融したポリウレタン弾性体に２官能以上のイソシアネート基を含むプレポリマー成分を添加混合して紡糸を行なうと紡糸後のイソシアネート成分による鎖長及び架橋反応により耐熱性が向上する。しかしこの方法による場合でも２回加熱、押出しを行なうので工程が長くコストアップとなり、糸物性に関しても熱劣化の影響が残り望ましい方法では無い。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２９９４１４公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】
特開平１１−２７９８４２公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】
特開平５−２７１４３２公報（特許請求の範囲等）
【特許文献４】
特開２０００−１４４５３２公報（第４頁、合成例１〜第５頁、実施例８）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は簡単な工程で吸放湿性を持ち、且つ良好な耐熱性も備えたポリウレタン弾性繊維を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、ポリウレタン弾性繊維の原料又は中間体に吸湿性成分を添加、溶解してポリウレタン弾性繊維用反応機に供給し、固化させる事無く直接紡糸するポリウレタン弾性繊維が、ある条件下においての含水率を特定の範囲にすることにより、良好な吸放湿性、耐熱性を備えた吸放湿性ポリウレタン弾性繊維を得ることができることを見出した。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、ポリウレタン弾性繊維原料に吸湿性樹脂を添加し、ポリウレタン弾性繊維原料及び吸湿性樹脂を溶融紡糸して得られる、２５℃×８５％ＲＨでの含水率が３％以上であるポリウレタン弾性繊維が提供される。
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において該吸水性樹脂が分子量１，０００〜３０，０００のポリエチレングリコールを７０重量％以上含むポリウレタン樹脂であるポリウレタン弾性繊維が提供される。
さらに、本発明の第３の発明によれば、第１及び第２の発明において該吸水性樹脂のポリウレタン弾性繊維に対する配合比率が５重量％から３０重量％であるポリウレタン弾性繊維が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を更に詳細に説明する。
まず本発明のポリウレタン弾性繊維は溶融紡糸法により得ることができる。ポリウレタン弾性繊維の溶融紡糸法としては次の方法が知られている。
（１）　ポリウレタン弾性体チップを溶融紡糸する方法
（２）　ポリウレタン弾性体チップを溶融した後でポリイソシアネート化合物を混合して紡糸する方法
（３）　ポリオールとジイソシアネートを反応させた所謂プレポリマーと低分子量ジオールを反応させ、ポリウレタン弾性体を合成した後、固化させることなく紡糸する反応紡糸方法
（４）　低分子量ジオールをＮＣＯ末端プレポリマーの一部と事前に反応させＯＨ基過剰のプレポリマーとする。ポリウレタン弾性体用反応機にＯＨ末端プレポリマーとＮＣＯ末端プレポリマーを注入し混合反応させ、固化することなく紡糸する方法
【０００９】
（３）及び（４）の方法は、（１）及び（２）の方法に比べポリウレタン弾性体チップを取り扱う工程が無いためコストが安く、また紡糸されるポリウレタン弾性繊維のポリマー中にイソシアネート成分を０．４〜１％程度残すような原料配合割合に調節すると紡糸後の残留イソシアネート基による鎖延長反応で耐熱性の向上があることから、好適な方法である。更に（４）の方法は粘度の近似したプレポリマーどうしの混合のため、注入比率のコントロールが容易で、混合状況も良く更に好適な方法である。
【００１０】
該吸水性樹脂はポリウレタン弾性繊維原料と混合、溶融紡糸後に得られた吸放湿性ポリウレタン弾性繊維が２５℃×８５％ＲＨでの含水率が３％以上とすることができるものであればよい。
好ましくは、ポリエチレングリコールとジイソシアネートから合成されるポリウレタン類又はこの組成にさらに鎖長剤として脂肪族グリコール類を添加した樹脂であることが、得られる吸放湿性ポリウレタン弾性繊維の物性が良く、吸放湿性に優れることから好ましい。ポリエチレングリコールは、２官能で数平均分子量１，０００〜３０，０００であることが好ましい。また吸水性樹脂の添加量は望ましい吸水性を得る為に一般に５重量％の配合が必要であり、３０重量％以上配合すると糸の伸度、弾性回復率を低下させるので５〜３０重量％が好適範囲である。
【００１１】
本発明の吸放湿性ポリウレタン弾性繊維は、上記吸水性樹脂をポリウレタン弾性繊維原料に溶解して混合した後に溶融紡糸して得られる。ポリウレタン弾性繊維原料としては、溶融紡糸法に用いることができる公知の原料を用いることができる。
溶融紡糸法によるポリウレタン弾性繊維の主な原料を例示すると、
（１）数平均分子量１，０００〜３，０００程度２官能性ポリオール類
例えばポリテトラメチレンエーテルグリコール等のポリエーテルグリコール類、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリカプロラクトン等のポリエステル類、ポリヘキサメチレンカーボネート等のポリカーボネートジオール類及びこれらの混合物などが挙げられる。
（２）分子量５００以下のジイソシアネート類
Ｐ，Ｐ’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等が挙げられる。これらの中で、Ｐ，Ｐ’−ジフェニルメタンジイソシアネートが好ましく用いられる。
（３）鎖延長剤
溶融紡糸法によるポリウレタン弾性繊維の場合は１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、エチレングリコールなどの脂肪族直鎖グリコール類、ビスヒドロキシエトキシベンゼンのような芳香族ジオール類が好適に使われる。　耐熱性の向上を目的に３官能のグリコール類を一部混合使用する事もある。
【００１２】
ポリウレタン弾性繊維の耐候性、耐熱酸化性、耐黄変性等改善の為の各種薬品（紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤等）を添加してもよい。紫外線吸収剤としては、２−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（２−ヒドロキシ−３，５−ビスフェニル）ベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤が挙げられる。酸化防止剤としては、３，９−ビス（２−（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−プロピオニルオキシ）−１，１−ジメチルエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ（５・５）ウンデカン、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）イソシアヌル酸、ペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］等のヒンダードフェノール系酸化防止剤が挙げられる。光安定剤としては、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、コハク酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン縮合物等のヒンダードアミン系光安定剤が挙げられる。更に染着性、耐塩素性及び耐黄変性改良の為に３級アミノ基を持つポリウレタン又はポリウレタンウレアオリゴマー類、亜鉛、マグネシウム他の金属化合物類を添加しても良い。
【００１３】
また、ポリウレタン系以外のポリアクリル酸系、ポリビニルアルコール系、ポリビニルピロリドン系、ポリエーテルエステル系ポリエーテルアミド系、ポリエーテルエステルアミド系、ポリエーテル系などの吸水性樹脂類でもポリウレタン弾性繊維原料であるＯＨ末端プレポリマーに可溶性であれば使用可能である。溶解しない場合には微粉末で添加する事も考えられるが吸水性樹脂類の微粉砕が難しく、且つ溶融紡糸前の濾過工程で詰まりが発生し易く適当ではない。微粉末添加は工程上も取り扱いが困難となる場合がある。
【００１４】
吸湿性成分をポリウレタン弾性体原料に添加する方法に関しては、好ましくは使用する吸水性樹脂を数平均分子量１，０００〜３０，０００の２官能ポリエチレングリコールとジイソシアネートから合成されるポリウレタン類又はこの組成にさらに鎖長剤として脂肪族グリコール類を添加した樹脂とし、該吸水性樹脂をポリウレタン弾性繊維原料として使用される脂肪族グリコール類とプレポリマーの一部を更に反応させたＯＨ末端プレポリマーに溶解させて添加すると、物性が良く、吸放湿性に優れたポリウレタン弾性繊維を安定して得ることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明を具体的に説明する。以下の配合における部数は全て重量部である。本実施例における各物性の測定方法は下記の通りである。なお、後述の実施例においても同様に測定した。数値は各１０チーズの平均値である。
（糸強度）　温度２０℃、湿度６５％の環境下、定伸長速度の引っ張り試験機を使い、把握長５ｃｍ、伸長速度５００ｃｍ／分で測定した。
（伸度）　温度２０℃、湿度６５％の環境下、定伸長速度の引っ張り試験機を使い、把握長５ｃｍ、伸長速度５００ｃｍ／分で測定し切断までの伸び（Ａ）を求める。同様に把握長１０ｃｍ、伸長速度１，０００ｃｍ／分で測定し切断までの伸び（Ｂ）を求める。
伸度は下記式により求める。
伸度（％）＝（Ｂ−Ａ）／５×１００
（含水率）　ポリウレタン弾性繊維約１ｇを１０５℃×２時間、空気中で乾燥し乾燥重量を測定する。
乾燥重量をＷ１とする。同じ試料を測定雰囲気中に２時間放置し試料の重量を求め、これをＷ２とし、以下の式により求める。
含水率（％）＝（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ１×１００
【００１６】
実施例１
（ポリウレタン弾性体原料の調整）
・ＮＣＯ末端プレポリマーの調整
窒素ガスでシールした８０℃の反応釜にジフェニルメタンジイソシアネート（以下、「ＭＤＩ」とする）５３．９部を仕込み、紫外線吸収剤（２−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール：２０％）、酸化防止剤（３，９−ビス（２−（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−プロピオニルオキシ）−１、１−ジメチルエチル）−２、４、８、１０−テトラオキサスピロ（５・５）ウンデカン：５０％）、光安定剤（ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート：３０％）の混合物２．３部を攪拌しながら添加溶解させた。　その溶解物にエチレングリコールとプロピレングリコール及びアジピン酸から合成された数平均分子量２，０００のポリエステルジオール１００部を注入し、１時間攪拌、反応させることによりＮＣＯ末端プレポリマーを得た。
・ＯＨ末端プレポリマーと吸水性樹脂混合物の調整
窒素ガスでシールした８０℃の反応釜にＭＤＩ２５部を仕込み、数平均分子量２，０００のポリテトラメチレンエーテルグリコール１００部を注入し、１時間反応させた後、１，４ブタンジオール３２部を更に添加し反応させ、ＯＨ末端プレポリマーを得た。
得られたＯＨ末端プレポリマーを１２０℃に昇温後、オカダエンジニアリング（株）製ウレタン系吸水性樹脂　テコゲル２０００−Ｖ　５５．８部を添加溶解させた。このテコゲル２０００−Ｖはポリエチレングリコールと４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアナートを反応させたポリウレタンで２３℃で２４時間水浸漬後の含水率が１，０００％のものである。
（ポリウレタン弾性繊維の反応紡糸）
ＮＣＯ末端プレポリマーとＯＨ末端プレポリマーを１：０．６３の重量比率で、攪拌翼を有する容量１，０００ｍｌのポリウレタン弾性繊維用円筒形反応機に連続的に供給した。（ＮＣＯ末端プレポリマー：１３．０９ｇ／分、吸水性樹脂を溶解させたＯＨ末端プレポリマー：８．２４ｇ／分）
吸水性樹脂が混合されたポリウレタン弾性体を固化させることなく８ノズルを有する紡糸ヘッド２台に導入した。紡糸ヘッド温度を１８８℃に保った。ポリウレタン弾性体はヘッドに設置したギアポンプにより計量、加圧され、フィルターでろ過後、径０．５ｍｍ、１ホールのノズルから毎分約１．３３ｇの速度で長さ６ｍの紡糸筒内に吐出させ（ノズルからの吐出総量：２１．３３ｇ／分）、油剤を付与しながら６００ｍ／分の速度で巻き取り、２２デシテックスのポリウレタン弾性繊維（糸）を得た。
ポリウレタン弾性体の吐出量はギアポンプの回転数で調整した。ノズルパックにおけるフィルターは３００メッシュ金網を支持層として平均粒径９０μｍのガラスビーズを最終ろ過層としたもので、有効ろ過径は約１５μｍである。またこのフィルターのろ過面積は約１２ｃｍ^２であった。吐出直後のポリウレタン弾性繊維のイソシアネート基含有率は、得られた糸をジブチルアミン／ジメチルフォルムアミド溶液に溶解した後、塩酸溶液で残りのジブチルアミン量を滴定して求めた。その結果０．４５重量％であった。計算上吸水性樹脂の含有率は約１２％である。
得られたポリウレタン弾性繊維の物性及び含水率測定結果を表１に示す。
【００１７】
実施例２
（ポリウレタン弾性体原料の調整）
・ＮＣＯ末端プレポリマーの調整
実施例１と同様にＮＣＯ末端プレポリマーを調整した。
・ＯＨ末端プレポリマーの調整
実施例１と同様にＯＨ末端プレポリマーを調整した。但しＯＨ末端プレポリマーに添加した吸水性ポリウレタン樹脂　テコゲル２０００−Ｖ　の添加量を２７．９部とした。
（ポリウレタン弾性繊維の反応紡糸）
ＮＣＯ末端プレポリマーとＯＨ末端プレポリマーを１：０．５５の重量比率で、攪拌翼を有する容量１，０００ｍｌのポリウレタン弾性繊維用円筒形反応機に連続的に供給した。（ＮＣＯ末端プレポリマー：１３．７６ｇ／分、吸水性樹脂を溶解させたＯＨ末端プレポリマー：７．５７ｇ／分）
後は実施例１と同様に２２デシテックスのポリウレタン弾性繊維を紡糸した。
吐出直後のポリウレタン弾性繊維のイソシアネート基含有率は、０．４７重量％であった。計算上吸水性樹脂の含有率は約６％である。
得られたポリウレタン弾性繊維の物性及び含水率測定結果を表１に示す。
【００１８】
実施例３
実施例２と同じ方法で吸湿性ポリウレタン弾性繊維を紡出した。但し吸水性樹脂として住友精化（株）製ウレタン系吸水性樹脂　アクアコークＴＷ（Ｂ）を使用した。
このアクアコークＴＷ（Ｂ）はポリエチレングリコールと４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアナートを反応させたポリウレタンで２５℃水中での含水率が３，４００％のものである。紡糸した糸中のＮＣＯ％は０．４５重量％であった。計算上吸水性樹脂の含有率は約６％である。
得られたポリウレタン弾性繊維の物性及び含水率測定結果を表１に示す。
【００１９】
比較例１
（ポリウレタン弾性体原料の調整）
・ＮＣＯ末端プレポリマーの調整
実施例１と同様にＮＣＯ末端プレポリマーを調整した。
・ＯＨ末端プレポリマーの調整
実施例１と同様にＯＨ末端プレポリマーを調整した。但し吸水性樹脂は添加しなかった。
（ポリウレタン弾性繊維の反応紡糸）
ＮＣＯ末端プレポリマーとＯＨ末端プレポリマーを１：０．４７の重量比率で、攪拌翼を有する容量１，０００ｍｌのポリウレタン弾性繊維用円筒形反応機に連続的に供給した。（ＮＣＯ末端プレポリマー：１４．５１ｇ／分、ＯＨ末端プレポリマー：６．８２ｇ／分）
後は実施例１と同様に２２デシテックスのポリウレタン弾性繊維を紡糸した。吐出直後のポリウレタン弾性繊維のイソシアネート基含有率は０．４４重量％であった。
得られたポリウレタン弾性繊維の物性及び含水率測定結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
【発明の効果】
本発明の吸放湿性ポリウレタン弾性繊維は、簡単な工程で吸放湿性を持ち、且つ良好な耐熱性も備えている。すなわち、ポリウレタン弾性繊維の２５℃×８５％ＲＨでの含水率が３％以上とすることにより、良好な吸放湿性、耐熱性を備えた吸放湿性ポリウレタン弾性繊維を得ることができる。
また、ポリオールとジイソシアネートを反応させた所謂プレポリマーと低分子量ジオールを反応させ、ポリウレタン弾性体を合成した後、固化させることなく紡糸する反応紡糸方法であれば、ポリウレタン弾性体チップを取り扱う工程が無いためコストが安く、また紡糸されるポリウレタン弾性繊維のポリマー中にイソシアネート成分を０．４〜１％程度残すような原料配合割合に調節すると紡糸後の残留イソシアネート基による鎖延長反応で耐熱性の向上させることができる。
また、低分子量ジオールをＮＣＯ末端プレポリマーの一部と事前に反応させＯＨ基過剰のプレポリマーとし、ポリウレタン弾性体用反応機にＯＨ末端プレポリマーとＮＣＯ末端プレポリマーを注入し混合反応させ、固化させることなく紡糸する方法とすることにより、粘度の近似したプレポリマーどうしの混合のため、注入比率のコントロールが容易で、混合状況も良くすることができる。
また、吸水性樹脂のポリエチレングリコールは、２官能で数平均分子量１，０００〜３０，０００とし、さらに吸水性樹脂類の添加量は一般に５％以上３０％以下とすると望ましい吸水性が得られ、更に糸の伸度、弾性回復率の低下が少いという効果を得ることができる。
さらに、吸湿性成分をポリウレタン弾性体原料に添加する方法に関して、使用する吸水性樹脂を数平均分子量１，０００〜３０，０００の２官能ポリエチレングリコールとジイソシアネートから合成されるポリウレタン類又はこの組成にさらに鎖長剤として脂肪族グリコール類を添加した樹脂とし、該吸水性樹脂をポリウレタン弾性繊維原料として使用される脂肪族グリコール類とプレポリマーの一部を更に反応させたＯＨ末端プレポリマーに溶解させて添加すると、物性が良く、吸放湿性に優れたポリウレタン弾性繊維を安定して得ることができる。[0001]
[Industrial applications]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a textile product which gives a cooling sensation to the human body by promoting the evaporation of sweat when worn, and particularly to a polyurethane elastic fiber suitable for summer clothing.
[0002]
[Prior art]
Since clothing covers the surface of the human body, it has a warming effect and raises body temperature, even though the thickness and design of the fabric may vary. Especially in summer, this warming action works to increase discomfort by wearing clothes. On the other hand, if sunshine can be reduced by blocking sunlight, or sweat generated can be absorbed and evaporation can be assisted, an effect of suppressing an increase in body temperature can be expected. Therefore, by imparting moisture absorption and hydrophilicity to polyester, polyamide and polyurethane fibers having poor hygroscopicity and using them for clothes, the effect of assisting evaporation of sweat and keeping body temperature low is expected and implemented (Patent Document 1). , Patent Document 2, Patent Document 3, etc.). These fibers having a cooling effect by moisture transfer and evaporation are considered to be suitable as materials for summer clothing.
[0003]
In recent years, the use of polyurethane elastic fibers produced by a melt spinning method, which is characterized by a soft tightening feeling when used for clothing, has been increasing as compared with polyurethane elastic fibers produced by a dry spinning method. As a method of imparting hygroscopicity to the polyurethane elastic fiber by the melt spinning method, Patent Document 4 discloses mixing and extruding a hygroscopic polyurethane elastic chip and a non-hygroscopic ordinary polyurethane elastic chip, and further melt-extruding after forming a mixed pellet. A method for obtaining a polyurethane elastic fiber by the method is disclosed. However, in this method, since there are two heating and melting steps, usually only polyurethane elastic fibers having poor heat resistance can be obtained, and it is difficult to adapt to general elastic yarn applications. In addition, if spinning is performed by adding and mixing a prepolymer component containing a bifunctional or more isocyanate group to the polyurethane elastic material melted in the spinning step, heat resistance is improved by a chain length and a crosslinking reaction by the isocyanate component after spinning. However, even in this method, since heating and extrusion are performed twice, the process becomes longer and the cost is increased, and the physical properties of the yarn are affected by thermal deterioration, which is not a desirable method.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-299414 (claims, etc.)
[Patent Document 2]
JP-A-11-279842 (Claims, etc.)
[Patent Document 3]
JP-A-5-271432 (Claims, etc.)
[Patent Document 4]
JP-A-2000-144532 (page 4, synthesis examples 1 to 5, example 8)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a polyurethane elastic fiber having moisture absorption / release properties in a simple process and also having good heat resistance.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, added a hygroscopic component to the raw material or intermediate of the polyurethane elastic fiber, dissolved and supplied to the polyurethane elastic fiber reactor, A polyurethane elastic fiber that is directly spun without being solidified can provide a moisture absorbing / releasing polyurethane elastic fiber having good moisture absorption / release properties and heat resistance by setting the water content under a certain condition to a specific range. Was found.
[0007]
That is, according to the first invention of the present invention, a water-absorbent resin is added to a polyurethane elastic fiber raw material, and the polyurethane elastic fiber raw material and the hygroscopic resin are melt-spun to obtain water at 25 ° C. × 85% RH. A polyurethane elastic fiber having a percentage of 3% or more is provided.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a polyurethane elastic fiber according to the first aspect, wherein the water-absorbent resin is a polyurethane resin containing polyethylene glycol having a molecular weight of 1,000 to 30,000 at 70% by weight or more. You.
Further, according to the third invention of the present invention, there is provided a polyurethane elastic fiber according to the first and second inventions, wherein a mixing ratio of the water-absorbent resin to the polyurethane elastic fiber is 5% by weight to 30% by weight.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
First, the polyurethane elastic fiber of the present invention can be obtained by a melt spinning method. The following method is known as a melt spinning method for polyurethane elastic fibers.
(1) A method of melt-spinning a polyurethane elastic chip (2) A method of mixing and spinning a polyisocyanate compound after melting a polyurethane elastic chip (3) A so-called prepolymer obtained by reacting a polyol with a diisocyanate and a low molecular weight A reaction spinning method in which a diol is reacted to synthesize a polyurethane elastic body and then spun without solidification (4) A low molecular weight diol is reacted in advance with a part of the NCO-terminated prepolymer to obtain a prepolymer having an excess of OH groups. A method in which an OH-terminated prepolymer and an NCO-terminated prepolymer are injected into a polyurethane elastic reactor, mixed and reacted, and spun without solidification.
The methods (3) and (4) are less expensive than the methods (1) and (2) because there is no step of handling the polyurethane elastic chip, and the isocyanate component is contained in the polymer of the spun polyurethane elastic fiber. Adjusting the raw material mixing ratio so as to leave about 0.4 to 1% is a preferable method since heat resistance is improved by a chain extension reaction due to a residual isocyanate group after spinning. Furthermore, the method (4) is a more preferable method because the prepolymers having similar viscosities are mixed, so that the injection ratio can be easily controlled and the mixing conditions are good.
[0010]
The water-absorbing resin may be any one as long as the moisture-absorbing / releasing polyurethane elastic fiber obtained after mixing and melt-spinning with the polyurethane elastic fiber raw material can have a water content of 3% or more at 25 ° C. × 85% RH.
Preferably, a polyurethane synthesized from polyethylene glycol and diisocyanate or a resin obtained by adding an aliphatic glycol as a chain-lengthening agent to the composition further has good physical properties of the obtained moisture-absorbing / desorbing polyurethane elastic fiber. It is preferable because of its excellent wettability. Polyethylene glycol is preferably bifunctional and has a number average molecular weight of 1,000 to 30,000. The amount of the water-absorbing resin to be added generally needs to be 5% by weight in order to obtain the desired water-absorbing property, and if it is more than 30% by weight, the elongation and elastic recovery of the yarn are reduced. This is a preferable range.
[0011]
The moisture-absorbing and desorbing polyurethane elastic fiber of the present invention is obtained by dissolving and mixing the above water-absorbing resin with the raw material of the polyurethane elastic fiber, followed by melt-spinning. As the polyurethane elastic fiber raw material, a known raw material that can be used for a melt spinning method can be used.
To illustrate the main raw materials of polyurethane elastic fiber by melt spinning method,
(1) Number average molecular weight of about 1,000 to 3,000 Bifunctional polyols such as polyether glycols such as polytetramethylene ether glycol, polyesters such as polyethylene adipate, polybutylene adipate and polycaprolactone, and polyhexamethylene carbonate And the like, and mixtures thereof.
(2) Diisocyanates having a molecular weight of 500 or less: P, P'-diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, and the like. Of these, P, P'-diphenylmethane diisocyanate is preferably used.
(3) Chain extender In the case of a polyurethane elastic fiber obtained by a melt spinning method, aliphatic linear glycols such as 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol and ethylene glycol, and aromatics such as bishydroxyethoxybenzene Diols are preferably used. Some trifunctional glycols may be mixed and used for the purpose of improving heat resistance.
[0012]
Various chemicals (ultraviolet absorbers, antioxidants, light stabilizers, etc.) for improving the weather resistance, thermal oxidation resistance, yellowing resistance and the like of the polyurethane elastic fiber may be added. Examples of the ultraviolet absorber include 2- (3,5-di-t-amyl-2-hydroxyphenyl) benzotriazole and 2- (3-t-butyl-5-methyl-2-hydroxyphenyl) -5-chlorobenzo. Examples include benzotriazole-based ultraviolet absorbers such as triazole and 2- (2-hydroxy-3,5-bisphenyl) benzotriazole. Antioxidants include 3,9-bis (2- (3- (3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) -propionyloxy) -1,1-dimethylethyl) -2,4,4. 8,10-tetraoxaspiro (5.5) undecane, 1,3,5-tris (4-t-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl) isocyanuric acid, pentaerythrityl-tetrakis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] and the like. Examples of the light stabilizer include bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebacate, and dimethyl-1 succinate. And hindered amine light stabilizers such as-(2-hydroxyethyl) -4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine condensate. Further, polyurethane or polyurethane urea oligomers having tertiary amino groups, zinc, magnesium and other metal compounds may be added for improving dyeing property, chlorine resistance and yellowing resistance.
[0013]
In addition, non-polyurethane-based water-absorbent resins such as polyacrylic acid-based, polyvinyl alcohol-based, polyvinyl pyrrolidone-based, polyetherester-based polyetheramide-based, polyetheresteramide-based, and polyether-based are also polyurethane elastic fiber raw materials. It can be used if it is soluble in the OH-terminated prepolymer. If it does not dissolve, it may be added as a fine powder, but it is difficult to finely pulverize the water-absorbent resin, and it is not suitable because clogging is likely to occur in the filtration step before melt spinning. Addition of fine powder may be difficult to handle in the process.
[0014]
Regarding the method of adding the moisture-absorbing component to the raw material of the polyurethane elastic material, preferably, the water-absorbing resin to be used is a polyurethane synthesized from bifunctional polyethylene glycol having a number average molecular weight of 1,000 to 30,000 and diisocyanate or a composition having the same. Further, a resin to which an aliphatic glycol is added as a chain extender is used, and the water-absorbent resin is dissolved in an OH-terminated prepolymer obtained by further reacting a part of the prepolymer with the aliphatic glycol used as a polyurethane elastic fiber raw material. If added, polyurethane elastic fibers having good physical properties and excellent moisture absorption / release properties can be stably obtained.
[0015]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically. All parts in the following formulations are parts by weight. The measuring method of each physical property in this example is as follows. In addition, it measured similarly also in the Example mentioned later. The numerical values are the average values for each 10 cheeses.
(Yarn strength) Measured at a constant elongation speed of 5 cm and an elongation speed of 500 cm / min using a tensile tester with a constant elongation speed in an environment of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 65%.
(Elongation) Under an environment of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 65%, a tensile tester with a constant elongation speed is used to measure the elongation (A) up to cutting by measuring at a grasping length of 5 cm and an elongation speed of 500 cm / min. Similarly, measurement is performed at a grasping length of 10 cm and an elongation speed of 1,000 cm / min, and elongation (B) until cutting is determined.
The elongation is determined by the following equation.
Elongation (%) = (BA) / 5 × 100
(Water content) About 1 g of polyurethane elastic fiber is dried in air at 105 ° C. for 2 hours, and the dry weight is measured.
Let the dry weight be W1. The same sample is left in the measurement atmosphere for 2 hours, and the weight of the sample is obtained.
Water content (%) = (W2−W1) / W1 × 100
[0016]
Example 1
(Adjustment of polyurethane elastic material)
Preparation of NCO-terminated prepolymer 53.9 parts of diphenylmethane diisocyanate (hereinafter referred to as “MDI”) was charged into a reaction vessel at 80 ° C. sealed with nitrogen gas, and an ultraviolet absorber (2- (3,5-di-t) was used. -Amyl-2-hydroxyphenyl) benzotriazole: 20%), antioxidant (3,9-bis (2- (3- (3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) -propionyloxy) -1,1-dimethylethyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro (5.5) undecane: 50%, light stabilizer (bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-) 2.3 parts of a mixture of (piperidyl) sebacate: 30%) was added and dissolved with stirring. 100 parts of a polyester diol having a number average molecular weight of 2,000 synthesized from ethylene glycol, propylene glycol and adipic acid was injected into the melt, and the mixture was stirred and reacted for 1 hour to obtain an NCO-terminated prepolymer.
Preparation of OH-terminated prepolymer and water-absorbent resin mixture 25 parts of MDI was charged into a reaction vessel at 80 ° C. sealed with nitrogen gas, 100 parts of polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 2,000 was injected, and reacted for 1 hour. After that, 32 parts of 1,4 butanediol was further added and reacted to obtain an OH-terminated prepolymer.
After the obtained OH-terminated prepolymer was heated to 120 ° C., 55.8 parts of urethane-based water-absorbent resin Tecogel 2000-V manufactured by Okada Engineering Co., Ltd. was added and dissolved. Tecogel 2000-V is a polyurethane obtained by reacting polyethylene glycol and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate and has a water content of 1,000% after immersion in water at 23 ° C. for 24 hours.
(Reactive spinning of polyurethane elastic fiber)
The NCO-terminated prepolymer and the OH-terminated prepolymer were continuously fed at a weight ratio of 1: 0.63 to a 1,000 ml polyurethane elastic fiber cylindrical reactor having a stirring blade. (NCO-terminated prepolymer: 13.09 g / min, OH-terminated prepolymer with water-absorbing resin dissolved: 8.24 g / min)
The polyurethane elastic body mixed with the water-absorbing resin was introduced into two spinning heads having eight nozzles without solidifying. The spinning head temperature was maintained at 188 ° C. The polyurethane elastomer is measured and pressurized by a gear pump installed in the head, filtered, filtered, and discharged from a 0.5 mm diameter, 1 hole nozzle at a speed of about 1.33 g / min into a 6 m long spinning cylinder. (Total discharge amount from the nozzle: 21.33 g / min), the film was wound at a speed of 600 m / min while applying an oil agent to obtain a polyurethane elastic fiber (yarn) of 22 dtex.
The discharge amount of the polyurethane elastic body was adjusted by the rotation speed of the gear pump. The filter in the nozzle pack uses a 300 mesh wire mesh as a support layer and glass beads having an average particle size of 90 μm as a final filtration layer, and has an effective filtration diameter of about 15 μm. The filtration area of this filter was about 12 cm ² . The isocyanate group content of the polyurethane elastic fiber immediately after discharge was determined by dissolving the obtained yarn in a dibutylamine / dimethylformamide solution, and then titrating the remaining amount of dibutylamine with a hydrochloric acid solution. As a result, it was 0.45% by weight. Calculated content of water absorbent resin is about 12%.
Table 1 shows the physical property and water content measurement results of the obtained polyurethane elastic fibers.
[0017]
Example 2
(Adjustment of polyurethane elastic material)
Preparation of NCO-terminated prepolymer An NCO-terminated prepolymer was prepared in the same manner as in Example 1.
Preparation of OH-terminated prepolymer An OH-terminated prepolymer was prepared in the same manner as in Example 1. However, the amount of the water-absorbing polyurethane resin Tecogel 2000-V added to the OH-terminated prepolymer was 27.9 parts.
(Reactive spinning of polyurethane elastic fiber)
The NCO-terminated prepolymer and the OH-terminated prepolymer were continuously fed at a weight ratio of 1: 0.55 to a 1,000 ml polyurethane elastic fiber cylindrical reactor having a stirring blade. (NCO-terminated prepolymer: 13.76 g / min, OH-terminated prepolymer with water-absorbing resin dissolved: 7.57 g / min)
Thereafter, a polyurethane elastic fiber of 22 dtex was spun in the same manner as in Example 1.
The isocyanate group content of the polyurethane elastic fiber immediately after ejection was 0.47% by weight. The content of the water absorbent resin is calculated to be about 6%.
Table 1 shows the physical property and water content measurement results of the obtained polyurethane elastic fibers.
[0018]
Example 3
A hygroscopic polyurethane elastic fiber was spun out in the same manner as in Example 2. However, a urethane-based water-absorbent resin Aqua Coke TW (B) manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd. was used as the water-absorbent resin.
This Aqua Coke TW (B) is a polyurethane obtained by reacting polyethylene glycol and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate and having a water content of 3,400% in water at 25 ° C. The NCO% in the spun yarn was 0.45% by weight. The content of the water absorbent resin is calculated to be about 6%.
Table 1 shows the physical property and water content measurement results of the obtained polyurethane elastic fibers.
[0019]
Comparative Example 1
(Adjustment of polyurethane elastic material)
Preparation of NCO-terminated prepolymer An NCO-terminated prepolymer was prepared in the same manner as in Example 1.
Preparation of OH-terminated prepolymer An OH-terminated prepolymer was prepared in the same manner as in Example 1. However, no water-absorbing resin was added.
(Reactive spinning of polyurethane elastic fiber)
The NCO-terminated prepolymer and the OH-terminated prepolymer were continuously fed at a weight ratio of 1: 0.47 to a 1,000 ml polyurethane elastic fiber cylindrical reactor having stirring blades. (NCO-terminated prepolymer: 14.51 g / min, OH-terminated prepolymer: 6.82 g / min)
Thereafter, a polyurethane elastic fiber of 22 dtex was spun in the same manner as in Example 1. The isocyanate group content of the polyurethane elastic fiber immediately after ejection was 0.44% by weight.
Table 1 shows the physical property and water content measurement results of the obtained polyurethane elastic fibers.
[0020]
[Table 1]

[0021]
【The invention's effect】
The moisture-absorbing and desorbing polyurethane elastic fiber of the present invention has moisture-absorbing and desorbing properties in a simple process and also has good heat resistance. That is, by setting the moisture content of the polyurethane elastic fiber at 25 ° C. × 85% RH to 3% or more, a moisture-absorbing and desorbing polyurethane elastic fiber having good moisture-absorbing / desorbing properties and heat resistance can be obtained.
In addition, after reacting a so-called prepolymer obtained by reacting a polyol and a diisocyanate with a low molecular weight diol to synthesize a polyurethane elastic body, if the reaction spinning method is performed without solidification, there is no step of handling a polyurethane elastic body chip. Therefore, if the raw material mixing ratio is adjusted so that the isocyanate component is left in the polymer of the polyurethane elastic fiber to be spun at about 0.4 to 1%, the chain elongation reaction due to the residual isocyanate group after spinning improves the heat resistance. Can be done.
In addition, a low molecular weight diol is preliminarily reacted with a part of the NCO-terminated prepolymer to form a prepolymer having an excess of OH groups, and the OH-terminated prepolymer and the NCO-terminated prepolymer are injected into a polyurethane elastic reactor and mixed and solidified. By adopting a spinning method without mixing, the injection ratio can be easily controlled and the mixing condition can be improved because prepolymers having similar viscosities are mixed.
In addition, polyethylene glycol as the water-absorbing resin is bifunctional and has a number average molecular weight of 1,000 to 30,000, and the addition amount of the water-absorbing resin is generally 5% or more and 30% or less. Further, the effect that the decrease in the elongation and elastic recovery of the yarn is small can be obtained.
Further, with respect to the method of adding a moisture-absorbing component to the raw material of the polyurethane elastic material, the water-absorbing resin used is further added to a polyurethane synthesized from bifunctional polyethylene glycol having a number average molecular weight of 1,000 to 30,000 and diisocyanate, or to a composition thereof. A resin to which an aliphatic glycol is added as a chain extender, and the water-absorbent resin is dissolved in an OH-terminated prepolymer obtained by further reacting a part of the prepolymer with the aliphatic glycol used as a raw material of the polyurethane elastic fiber. When added, polyurethane elastic fibers having good physical properties and excellent moisture absorption / release properties can be stably obtained.

Claims

A polyurethane elastic fiber obtained by adding a hygroscopic resin to a raw material of a polyurethane elastic fiber and melt-spinning the raw material of the polyurethane elastic fiber and the hygroscopic resin and having a water content of 3% or more at 25 ° C. × 85% RH.

The polyurethane elastic fiber according to claim 1, wherein the water-absorbent resin is a polyurethane resin containing 70% by weight or more of polyethylene glycol having a molecular weight of 1,000 to 30,000.

3. The polyurethane elastic fiber according to claim 1, wherein a mixing ratio of the water absorbent resin to the polyurethane elastic fiber is 5% by weight to 30% by weight.