JP2004131861A - Method for producing polyurethane elastic fiber - Google Patents

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JP2004131861A
JP2004131861A JP2002295901A JP2002295901A JP2004131861A JP 2004131861 A JP2004131861 A JP 2004131861A JP 2002295901 A JP2002295901 A JP 2002295901A JP 2002295901 A JP2002295901 A JP 2002295901A JP 2004131861 A JP2004131861 A JP 2004131861A
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JP
Japan
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polyurethane
polyol
elastic fiber
polyurethane elastic
diisocyanate
Prior art date
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Application number
JP2002295901A
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Japanese (ja)
Inventor
Michiji Miyauchi
宮内 理治
Masao Umezawa
梅澤 正夫
Kunisato Itou
伊藤 晋悟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Du Pont Toray Co Ltd
Original Assignee
Du Pont Toray Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a polyurethane elastic fiber which can be produced in reduced fiber breaking frequency, is not permanently settled even at low temperature, and has excellent elastic characteristics, good extensibility and good recoverability. <P>SOLUTION: This method for producing the polyurethane elastic fiber, comprising preliminarily preparing a polyurethane composed from a polyol, a diisocyanate and a chain extender as main components and then spinning the polyurethane, is characterized in that the content of an acidic catalyst left in the polyol is ≤2ppm. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製造工程での糸切れ頻度が少なく、低温でもヘタリのない優れた弾性特性、および良好な伸長性と回復性を有するポリウレタン弾性繊維の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
弾性繊維はその優れた伸縮特性からレッグウェア、インナーウェア、スポーツウェアなどの伸縮性衣料用途や産業資材用に幅広く使用されている。
【0003】
かかる弾性繊維として、ポリウレタン弾性繊維が用いられていて、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共重合体、有機ジイソシアネートおよびジアミン化合物からなるポリウレタン重合体が知られ(例えば、特許文献1〜特許文献3など参照)、また、テトラヒドロフランおよびエチレンオキサイドの共重合体、有機ジイソシアネートおよびジアミン化合物からなるポリウレタン重合体を紡糸する技術が知られている(例えば、特許文献4参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開昭63−235320号公報(第2頁〜第3頁)。
【0005】
【特許文献2】
特開平5−239177号公報(第2頁〜第3頁)。
【0006】
【特許文献3】
特開平2−19511号公報(第3頁〜第6頁)。
【0007】
【特許文献4】
特開2001−226823号公報(第2頁〜第5頁)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、ポリマーを重合する際に粘度が不安定であり、紡糸適正粘度以上に高粘度化し紡糸工程で糸切れが頻発したり、さらには紡出不能に陥ることがしばしばあった。
【0009】
本発明の課題は、製造工程での糸切れ頻度が少なく、低温でもヘタリのない優れた弾性特性、および良好な伸長性と回復性を有するポリウレタン弾性繊維の製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明のポリウレタン弾性繊維の製造方法は、前記の課題を解決するため、以下の手段を採用する。
【0011】
すなわち、主構成成分がポリオール、ジイソシアネートおよび鎖伸長剤からなるポリウレタンをあらかじめ調整し、該ポリウレタンを紡糸しポリウレタン弾性繊維を得るに際し、上記ポリオールに残存する酸性触媒が2ppm以下であることを特徴とするポリウレタン弾性繊維の製造方法である。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のポリウレタン弾性繊維の製造方法について、さらに詳細に述べる。
【0013】
本発明のポリウレタン弾性繊維は、主構成成分がポリオール、ジイソシアネートおよび鎖伸長剤からなるポリウレタンであるが、本発明の効果を妨げない範囲で3官能性以上の多官能性のグリコールやイソシアネート等が使用されていても構わない。
【0014】
本発明においては、ポリウレタンを溶融重合法で得ても、溶液重合法で得てもいずれでもよい。しかし、ポリウレタンにゲルなどの異物の発生が少なく、反応を効率的に行う等の観点からは溶液中で重合するのが好ましい。
【0015】
ここで、本発明におけるポリウレタンを構成する代表的な構造単位について説明する。
【0016】
本発明に用いるポリオールは、優れた耐寒性および高い伸長性を有し、かつ、高い回復性を具備したものを得る観点から、テトラヒドロフラン(以下、THFと略す)とエチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイド、すなわち、THFとエチレンオキサイド、またはTHFとプロピレンオキサイド、またはTHFとエチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドが不規則に配列した、いわゆるランダム共重合体を使用するのが好ましい。
【0017】
本発明においては、ブロック共重合体を用いると、得られるポリウレタン弾性繊維が著しい吸水性を有するため、吸水時の物性が低下する問題がある。
【0018】
すなわち、本発明に用いるポリオールは、ポリ(テトラメチレン−コ−エチレンエーテル)グリコールとポリ(テトラメチレン−コ−1,2−プロピレンエーテル)グリコールから選択されるコポリ(アルキレンエーテル)グリコールとも表現され得る。
【0019】
かかるポリ(テトラメチレン−コ−エチレンエーテル)グリコールにおいて、エチレンエーテルは、全アルキレンエーテルに対して15〜37mol%含有されるのが好ましく、20〜35mol%含有されるのがより好ましい。
【0020】
また、ポリ(テトラメチレン−コ−1,2−プロピレンエーテル)グリコールにおいて、1,2−プロピレンエーテルは、全アルキレンエーテルに対して15〜30mol%含有されるのが好ましい。
【0021】
さらに、本発明で使用するポリオールは、ランダム共重合体のみから構成されていてもよいし、また、他のポリオールと共重合されたものでもよく、さらに他のポリオールと混合されてなるものであってもよい。
【0022】
他のポリオールとしては、優れた耐寒性、高い伸長性を有し、かつ、高い回復性を具備したものを得る観点から、ポリ(1,4−テトラメチレングリコール)(以下、PTMGと略する)、特許第2615131号などに開示されているネオペンチル基を主鎖に含むジオール、特開平2−289616号公報等に開示されているポリカーボネートジオール、特開平5−98511号公報等に開示されているエステル系ジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ポリカプロラクトンジオール、ポリエ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、ネオペンチレンオキサイドとテトラヒドロフランとの共重合ポリオール等を使用するのが好ましい。そして、かかる他のポリオールは、1種類であってもよく、さらに2種類以上であってもよい。
【0023】
本発明においては、エチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイド単位のモル分率が5〜90%の範囲であるのが好ましい。
【0024】
本発明に用いるポリオールの重量平均分子量は、糸にした際の伸度、強度、耐熱性などの観点から1000以上6000以下の範囲にあることが好ましい。さらに好ましくは1300以上4500以下の範囲である。この範囲の分子量のポリオールを用いることにより、力学特性のバランスの取れた弾性糸を得ることができる。
【0025】
また、本発明に用いるポリオールには、ポリオールを製造する際に使用される酸性触媒の残存量が2ppm以下であることが好ましい。残存量は0ppmでもよい。この範囲を超えた場合、得られるポリマー溶液の粘度が高くなり、紡糸工程で糸切れが頻発するか、口金から紡出されず、原糸を得ることができなくなる。
【0026】
上記ポリオールに残存する酸性触媒は、鉄、燐、亜鉛、チタン、ジルコニウム、およびベリリウムからなる群より選ばれる1種以上の元素を含むものであることが好ましい。
【0027】
次に本発明に用いるジイソシアネートは、例えば、5−イソシアネート−1−(イソシアネートメチル)−1,3,3−トリメチルシクロヘキサン、1−イソシアネート−4−[(4−イソシアネートフェニル)メチル]ベンゼン、1−イソシアネート−2−[(4−イソシアネート−フェニル)メチル]ベンゼン、1,1’−メチレンビス(4−イソシアネートシクロヘキサン)、4−メチル−1,3−フェニレンジイソシアネート、4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、MDIと略記する)、2,4−トリレンジイソシアネート(以下、TDIと略記する)、1,4−ジイソシアネートベンゼン、キシリレンジイソシアネート、2,6−ナフタレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネートは、特に耐熱性や強度の高いポリウレタンを合成するのに好ましい。
【0028】
さらに脂環族ジイソシアネートとして、例えば、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(以下、H12MDIと略する)、イソホロンジイソシアネート、メチルシクロヘキサン2,4−ジイソシアネート、メチルシクロヘキサン2,6−ジイソシアネート、シクロヘキサン1,4−ジイソシアネート、ヘキサヒドロキシリレンジイソシアネート、ヘキサヒドロトリレンジイソシアネート、オクタヒドロ1,5−ナフタレンジイソシアネートなどが好ましい。脂肪族ジイソシアネートは特にポリウレタン糸の黄変を抑制する際に好ましく用いられる。
【0029】
そして、これらのジイソシアネートは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0030】
かかるジイソシアネートのモル量の比は、得られるポリウレタン弾性繊維の強度特性の観点から、ポリオール1に対し、ジイソシアネートは1.2以上2.3以下の範囲であるのが好ましい。
【0031】
次に本発明に用いる鎖伸長剤としては低分子量ジアミンおよび/または低分子量ジオールを用いるのが望ましい。また、低分子量ジアミンあるいは低分子量ジオールのかわりにエタノールアミンのような水酸基とアミノ基を分子中に有するものを単独使用しても併用してもかまわない。
【0032】
低分子量ジアミンとしては、例えば、ヒドラジン、エチレンジアミン、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、1,2−ジアミノブタン、1,3−ジアミノブタン、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、2,2−ジメチル−1,3−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノ−2,2−ジメチルブタン、2,4−ジアミノ−1−メチルシクロヘキサン、1,3−ペンタンジアミン、1,3−シクロヘキサンジアミン、ビス(4−アミノフェニル)ホスフィンオキサイド、ヘキサメチレンジアミン、1,3−シクロヘキシルジアミン、ヘキサヒドロメタフェニレンジアミン、2−メチルペンタメチレンジアミン、ビス(4−アミノフェニル)フォスフィンオキサイドなどを使用するのが好ましい。特に伸度および弾性回復性等に優れたものを得る観点から、エチレンジアミンを用いるのが好ましい。
【0033】
低分子量ジオールとしては、例えば、エテレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−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−トリメチレンジオール、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、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、ビスヒドロキシエチレンテレフタレートなどを用いるのが好ましい。特に、耐熱性が高く、強度の高いポリウレタンを得る観点からエテレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオールを用いるのが好ましい。
【0034】
これらの鎖伸長剤に架橋構造を形成することのできるトリアミン化合物、例えばジエチレントリアミン等を効果を失わない程度に加えるのも好ましい。
【0035】
かかるポリウレタンは、上記原料だけを使用し得るいわゆる溶融重合法で得ることも、また、例えば、DMAC、DMF、DMSO、NMPなどやこれらを主成分とする溶剤の中で、前記の原料を用い得るいわゆる溶液重合法で得ることもできる。
【0036】
溶液重合法の場合、例えば、こうした溶剤中に、各原料を投入、溶解せしめ、適度な温度に加熱し反応せしめポリウレタンウレアとする、いわゆるワンショット法、また、ポリオールとMDIをまず溶融反応せしめ、しかる後に、該反応物を溶剤に溶解し、前記の鎖伸長剤と反応せしめ、ポリウレタンとする方法などが、特に好適な方法として採用され得る。
【0037】
なお、かかるポリウレタンの合成に際し、アミン系触媒や有機金属触媒を1種または2種以上混合して用いても何ら構わない。これらの代表的なものとしては、アミン系触媒としては、例えば、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジメチルベンジルアミン、トリエチルアミン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−プロパンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサンジアミン、ビス−2−ジメチルアミノエチルエーテル、N,N,N’,N’,N’−ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルグアニジン、トリエチレンジアミン、N,N’−ジメチルピペラジン、N−メチル−N’−ジメチルアミノエチル−ピペラジン、N−(2−ジメチルアミノエチル)モルホリン、1−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、N,N−ジメチルアミノエタノール、N,N,N’−トリメチルアミノエチルエタノールアミン、N−メチル−N’−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、N,N−ジメチルアミノヘキサノール、トリエタノールアミン等を好ましく使用できる。また、有機金属触媒としてはオクタン酸スズ、二ラウリン酸ジブチルスズ、オクタン酸鉛ジブチル等を好ましく使用できる。
【0038】
さらに、本発明においては、ポリウレタンの分子量およびポリウレタンの粘度を制御するため、鎖停止剤を使用することも好ましい。
【0039】
かかる鎖停止剤として、n−ブタノール、ジエチルアミン、シクロヘキシルアミン、n−ヘキシルアミン等が好ましい。
【0040】
鎖停止剤は、通常、鎖伸長剤と混合して使用されるのが好ましい。
【0041】
また、ジエチレントリアミンとグリセロールのような三官能性物質の少量もポリマー粘度の制御に用いることができる。
【0042】
溶液重合の場合、こうして得られるポリウレタン溶液の濃度は特に限定されるものではないが、通常、30重量%以上80重量%以下の範囲が好ましい。
【0043】
本発明においては、かかるポリウレタンに各種添加剤、たとえば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、耐ガス安定剤などとして、いわゆるBHTや住友化学工業(株)製の”スミライザー”GA−80などをはじめとするヒンダードフェノール系薬剤、各種の”チヌビン”をはじめとするベンゾトリアゾール系薬剤、住友化学工業(株)製の”スミライザー”P−16をはじめとするリン系薬剤、各種の”チヌビン”をはじめとするヒンダードアミン系薬剤、さらに酸化チタン、酸化亜鉛、カーボンブラックをはじめとする無機顔料、ステアリン酸マグネシウムをはじめとする金属石鹸、また、銀や亜鉛やこれらの化合物などを含む殺菌剤、消臭剤、またシリコーン、鉱物油などの滑剤、硫酸バリウム、酸化セリウム、ベタインやリン酸系などをはじめとする各種の帯電防止剤などを添加することが好ましい。また、これらの添加剤がポリマと反応させられていることも好ましい。そして、特に光や各種の酸化窒素などへの耐久性をさらに高めるには、酸化窒素補足剤、例えば日本ヒドラジン(株)製のHN−150、熱酸化安定剤、例えば住友化学工業(株)製の”スミライザー”GA−80、光安定剤、例えば住友化学工業(株)製の”スミソーブ”300#622などを使用することは好ましい。 添加剤のポリウレタンへの添加方法としては、任意の方法を採用することができる。その代表的な方法として、溶融重合の場合、押出機等を用い加熱溶融状態で添加するのが好ましく、溶液重合の場合は、スタティックミキサーによる方法、攪拌による方式などを採用することが好ましい。特に溶液重合の場合、添加剤は溶液であるとポリウレタン溶液への均一な添加が可能となるため、溶液にして添加することが好ましい。。
【0044】
本発明においては、ポリウレタンを紡糸してポリウレタン弾性繊維を得る。紡糸方法としては、湿式法、乾式法、溶融法のいずれの方法であってもよい。
【0045】
紡糸速度を高速とする観点から乾式法で紡糸するのが好ましい。乾式紡糸においては、ガスの供給部が少なくとも2箇所設けられ、ガスの吸引部が前記ガスの供給部の間に設けられた紡糸筒に、口金からポリウレタン溶液を吐出させて繊維を形成する際、紡糸筒下部に設けられたガスの供給部から供給するガスの温度を60℃以下とすることも糸ムラをなくす観点から好ましく行われる。
【0046】
紡糸の際、ゴデローラーと巻取機の速度比は糸の使用目的に応じて決めるのが好ましい。
【0047】
本発明においては、ゴデローラーと巻取機の速度比を1.1以上1.8以下として巻き取ることが好ましい。
【0048】
また、紡糸速度は300m/分以上800m/分以下であるのが好ましい。
【0049】
本発明のポリウレタン弾性繊維の繊度、断面形状などは特に限定されるものではない。例えば、断面は円形であっても扁平であってもかまわない。
【0050】
【実施例】
本発明を実施例によってさらに詳しく説明する。ただし、本発明がこれら実施例によって限定されるものではない。
【0051】
本発明における応力緩和、強度、伸度、残留歪み、耐熱性の定量法について説明する。
[応力緩和、強度、伸度、残留歪み]
応力緩和、強度、伸度、残留歪みは、ポリウレタン糸をインストロン4502型引張試験機を用い、引張テストすることにより得られた。
【0052】
なお、応力緩和、強度、伸度は22℃で測定し、残留歪みは−5℃で測定した。
【0053】
これらは下記により定義される。
【0054】
5cm(L1)の試料を50cm/分の引張速度で300%伸長を5回繰返した。このときの応力を(G1)とした。
【0055】
次に該長さを30秒間保持した。30秒間保持後の応力を(G2)とした。
【0056】
また、応力を0としたときの試料長を(L2)とした。
【0057】
さらに6回目にポリウレタン糸が切断するまで伸長した。
【0058】
この破断時の応力を(G3)、破断時の試料長さを(L3)とした。
【0059】
以下、前記特性は下記式により得られた。
【0060】
強度=(G3)
応力緩和(%)=100×((G1)−(G2))/(G1)
残留歪み(%)=100×((L2)−(L1))/(L1)
伸度(%)=100×((L3)−(L1))/(L1)
[実施例1]
硼素含有量が0.6ppmでありTHFとエチレンオキサイドの割合が7対3で分子量が1951のランダム共重合体であるポリオール(三洋化成工業(株)製”テトラキシノールAS−200S”)2900gとMDI595.8gを無溶媒の条件下で反応させた後、6602gのジメチルアセトアミドに溶解し、エチレンジアミン53.7gおよびジエチルアミン5.45gを添加することにより35重量パーセントのポリウレタン溶液を得た。このポリウレタン溶液に、住友化学工業(株)製”スミライザー”(登録商標)GA80を35g、t−ブチルジエタノールアミンとメチレン−ビス−(4−シクロヘキシルイソシアネート)の反応生成物を35gおよび酸化チタンを175g添加することにより試料溶液を調製した。得られた溶液を500m/分のスピードで乾式紡糸することにより470デシテックス、56フィラメントの糸を得た。
【0061】
このポリマー溶液の粘度、糸の伸度、強度、応力緩和、−5℃で測定した残留歪みを表1に示す。
【0062】
【表1】

Figure 2004131861
【0063】
[実施例2]
硼素含有量が1.7ppmであるポリオールを用いたこと以外は実施例1と同様の方法でポリマー溶液および糸を得た。
【0064】
このポリマー溶液の粘度特性、糸の伸度、強度、応力緩和、−5℃で測定した残留歪みを表1に示す。
【0065】
[比較例1]
硼素含有量が4.0ppmであるポリオールを用いたこと以外は実施例1と同様の方法でポリマー溶液および糸を得た。
【0066】
このポリマー溶液の粘度特性、糸の伸度、強度、応力緩和、−5℃で測定した残留歪みを表1に示す。
【0067】
実施例1,2では、紡糸可能な粘度のポリマー溶液が得られ、かつ、紡糸時に糸切れ等のトラブルは起こらなかったのに対し、比較例1のポリマー溶液はゲル化し、粘度測定不能となり、紡糸時も口金からポリマーが吐出せず、原糸を得ることができなかった。
【0068】
【発明の効果】
本発明によれば、ポリマーを重合する際の粘度が不安定し、製造工程での糸切れ頻度が少なく、低温でもヘタリのない優れた弾性特性、良好な伸長性と回復性を有するポリウレタン弾性繊維を製造することができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a polyurethane elastic fiber which has a low thread breakage frequency in a production process, has excellent elastic properties without settling even at a low temperature, and has good elongation and recovery properties.
[0002]
[Prior art]
Elastic fibers are widely used for elastic clothing such as legwear, innerwear, and sportswear, and for industrial materials because of their excellent elastic properties.
[0003]
As such elastic fibers, polyurethane elastic fibers are used, and a copolymer of tetrahydrofuran and 3-methyltetrahydrofuran, and a polyurethane polymer composed of an organic diisocyanate and a diamine compound are known (for example, see Patent Documents 1 to 3). Also, a technique of spinning a polyurethane polymer comprising a copolymer of tetrahydrofuran and ethylene oxide, an organic diisocyanate and a diamine compound is known (for example, see Patent Document 4).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-63-235320 (pages 2 to 3).
[0005]
[Patent Document 2]
JP-A-5-239177 (pages 2 to 3).
[0006]
[Patent Document 3]
JP-A-2-19511 (pages 3 to 6).
[0007]
[Patent Document 4]
JP-A-2001-226823 (pages 2 to 5).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional technology, the viscosity is unstable when polymerizing the polymer, and the viscosity becomes higher than the proper spinning viscosity, so that yarn breakage frequently occurs in the spinning process, and furthermore, the spinning becomes impossible. Was.
[0009]
An object of the present invention is to provide a method for producing a polyurethane elastic fiber which has a low thread breakage frequency in the production process, has excellent elastic properties without settling even at a low temperature, and has good elongation and recovery properties.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing a polyurethane elastic fiber of the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
[0011]
That is, the main component is a polyurethane composed of a polyol, a diisocyanate and a chain extender in advance, and when the polyurethane is spun to obtain a polyurethane elastic fiber, the acidic catalyst remaining in the polyol is 2 ppm or less. This is a method for producing a polyurethane elastic fiber.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the method for producing a polyurethane elastic fiber of the present invention will be described in more detail.
[0013]
The polyurethane elastic fiber of the present invention is a polyurethane whose main component is a polyol, a diisocyanate and a chain extender, but trifunctional or higher polyfunctional glycols and isocyanates are used as long as the effects of the present invention are not impaired. It does not matter.
[0014]
In the present invention, the polyurethane may be obtained by a melt polymerization method or a solution polymerization method. However, it is preferable to polymerize in a solution from the viewpoint that the generation of foreign substances such as gel in the polyurethane is small and the reaction is performed efficiently.
[0015]
Here, typical structural units constituting the polyurethane in the present invention will be described.
[0016]
The polyol used in the present invention has excellent cold resistance and high elongation, and from the viewpoint of obtaining one having high recoverability, tetrahydrofuran (hereinafter abbreviated as THF), ethylene oxide and / or propylene oxide, That is, it is preferable to use a so-called random copolymer in which THF and ethylene oxide, or THF and propylene oxide, or THF, ethylene oxide and propylene oxide are randomly arranged.
[0017]
In the present invention, when a block copolymer is used, the resulting polyurethane elastic fiber has remarkable water absorption, and thus has a problem that physical properties at the time of water absorption are reduced.
[0018]
That is, the polyol used in the present invention can also be expressed as a copoly (alkylene ether) glycol selected from poly (tetramethylene-co-ethylene ether) glycol and poly (tetramethylene-co-1,2-propylene ether) glycol. .
[0019]
In such poly (tetramethylene-co-ethylene ether) glycol, the content of ethylene ether is preferably from 15 to 37 mol%, more preferably from 20 to 35 mol%, based on all alkylene ethers.
[0020]
In the poly (tetramethylene-co-1,2-propylene ether) glycol, it is preferable that 1,2-propylene ether is contained in an amount of 15 to 30 mol% based on all alkylene ethers.
[0021]
Further, the polyol used in the present invention may be composed of only a random copolymer, may be a copolymer copolymerized with another polyol, or may be a mixture mixed with another polyol. You may.
[0022]
As other polyols, poly (1,4-tetramethylene glycol) (hereinafter, abbreviated as PTMG) is used from the viewpoint of obtaining a polyol having excellent cold resistance, high elongation, and high recovery. Diols having a neopentyl group in the main chain thereof disclosed in Japanese Patent No. 2615131, polycarbonate diols disclosed in JP-A-2-289616, etc., and esters disclosed in JP-A-5-98511 and the like. It is preferable to use a system diol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, polycaprolactone diol, polyethylene ether glycol, polypropylene ether glycol, a copolymerized polyol of neopentylene oxide and tetrahydrofuran, or the like. And such another polyol may be one kind, or may be two or more kinds.
[0023]
In the present invention, the molar fraction of ethylene oxide and / or propylene oxide units is preferably in the range of 5 to 90%.
[0024]
The weight average molecular weight of the polyol used in the present invention is preferably in the range of 1000 or more and 6000 or less from the viewpoints of elongation, strength, heat resistance, and the like when formed into yarn. More preferably, it is in the range of 1300 or more and 4500 or less. By using a polyol having a molecular weight in this range, an elastic yarn having well-balanced mechanical properties can be obtained.
[0025]
In the polyol used in the present invention, the residual amount of the acidic catalyst used in producing the polyol is preferably 2 ppm or less. The residual amount may be 0 ppm. If it exceeds this range, the viscosity of the obtained polymer solution becomes high, and the yarn breaks frequently in the spinning process or is not spun from the die, so that the original yarn cannot be obtained.
[0026]
The acidic catalyst remaining in the polyol preferably contains at least one element selected from the group consisting of iron, phosphorus, zinc, titanium, zirconium, and beryllium.
[0027]
Next, the diisocyanate used in the present invention is, for example, 5-isocyanate-1- (isocyanatomethyl) -1,3,3-trimethylcyclohexane, 1-isocyanate-4-[(4-isocyanatophenyl) methyl] benzene, 1-isocyanate Isocyanate-2-[(4-isocyanate-phenyl) methyl] benzene, 1,1′-methylenebis (4-isocyanatocyclohexane), 4-methyl-1,3-phenylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate Aromatic diisocyanates such as MDI), 2,4-tolylene diisocyanate (hereinafter abbreviated as TDI), 1,4-diisocyanate benzene, xylylene diisocyanate, and 2,6-naphthalene diisocyanate are particularly heat-resistant and Strong Preferred have for the synthesis of polyurethane.
[0028]
Further, as alicyclic diisocyanates, for example, methylene bis (cyclohexyl isocyanate) (hereinafter abbreviated as H 12 MDI), isophorone diisocyanate, methylcyclohexane 2,4-diisocyanate, methylcyclohexane 2,6-diisocyanate, cyclohexane 1,4-diisocyanate , Hexahydroxylylene diisocyanate, hexahydrotolylene diisocyanate, octahydro-1,5-naphthalenediisocyanate and the like are preferred. Aliphatic diisocyanates are preferably used particularly for suppressing yellowing of polyurethane yarns.
[0029]
These diisocyanates may be used alone or in combination of two or more.
[0030]
The molar ratio of the diisocyanate is preferably in the range of 1.2 or more and 2.3 or less with respect to the polyol 1 from the viewpoint of the strength characteristics of the obtained polyurethane elastic fiber.
[0031]
Next, it is desirable to use a low molecular weight diamine and / or a low molecular weight diol as the chain extender used in the present invention. Further, instead of the low molecular weight diamine or the low molecular weight diol, a compound having a hydroxyl group and an amino group such as ethanolamine in the molecule may be used alone or in combination.
[0032]
Examples of the low molecular weight diamine include hydrazine, ethylenediamine, 1,2-propanediamine, 1,3-propanediamine, 2-methyl-1,5-pentanediamine, 1,2-diaminobutane, and 1,3-diaminobutane , 1-amino-3,3,5-trimethyl-5-aminomethylcyclohexane, 2,2-dimethyl-1,3-diaminopropane, 1,3-diamino-2,2-dimethylbutane, 2,4-diamino -1-methylcyclohexane, 1,3-pentanediamine, 1,3-cyclohexanediamine, bis (4-aminophenyl) phosphine oxide, hexamethylenediamine, 1,3-cyclohexyldiamine, hexahydrometaphenylenediamine, 2-methyl Pentamethylenediamine, bis (4-aminophenyl) phosph Preferably used, such as down-oxide. In particular, from the viewpoint of obtaining a material excellent in elongation and elastic recovery, it is preferable to use ethylenediamine.
[0033]
Examples of low molecular weight diols include, but are not limited to, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,2-propylene glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, and 2,2-dimethyl- 1,3-trimethylenediol, 2,2,4-trimethyl-1,5-pentanediol, 2-methyl-2-ethyl-1,3-propanediol, bishydroxyethoxybenzene, bishydroxyethylene terephthalate, or the like is used. Is preferred. In particular, from the viewpoint of obtaining a polyurethane having high heat resistance and high strength, it is preferable to use etherene glycol, 1,3-propanediol, and 1,4-butanediol.
[0034]
It is also preferable to add a triamine compound capable of forming a crosslinked structure to these chain extenders, such as diethylenetriamine, to such an extent that the effect is not lost.
[0035]
Such a polyurethane can be obtained by a so-called melt polymerization method that can use only the above-mentioned raw materials, or, for example, the above-mentioned raw materials can be used in a solvent containing DMAC, DMF, DMSO, NMP or the like as a main component. It can also be obtained by a so-called solution polymerization method.
[0036]
In the case of the solution polymerization method, for example, the so-called one-shot method in which each raw material is charged and dissolved in such a solvent and heated to an appropriate temperature to cause a reaction with polyurethane urea, or a polyol and MDI are first melt-reacted, Thereafter, a method in which the reactant is dissolved in a solvent and reacted with the above-mentioned chain extender to obtain a polyurethane can be employed as a particularly preferable method.
[0037]
In synthesizing such a polyurethane, one kind or a mixture of two or more kinds of amine catalysts and organometallic catalysts may be used. As typical examples thereof, amine catalysts include, for example, N, N-dimethylcyclohexylamine, N, N-dimethylbenzylamine, triethylamine, N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine, N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine, N, N, N', N'-tetramethyl-1,3-propanediamine, N, N, N ', N'-tetramethylhexanediamine, bis-2-dimethylamino Ethyl ether, N, N, N ', N', N'-pentamethyldiethylenetriamine, tetramethylguanidine, triethylenediamine, N, N'-dimethylpiperazine, N-methyl-N'-dimethylaminoethyl-piperazine, N- (2-dimethylaminoethyl) morpholine, 1-methylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, N N-dimethylaminoethanol, N, N, N′-trimethylaminoethylethanolamine, N-methyl-N ′-(2-hydroxyethyl) piperazine, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, N-dimethylaminohexanol, triethanolamine and the like can be preferably used. As the organic metal catalyst, tin octoate, dibutyl tin dilaurate, dibutyl lead octoate and the like can be preferably used.
[0038]
Further, in the present invention, it is preferable to use a chain terminator in order to control the molecular weight of the polyurethane and the viscosity of the polyurethane.
[0039]
As such a chain terminator, n-butanol, diethylamine, cyclohexylamine, n-hexylamine and the like are preferable.
[0040]
Usually, the chain terminator is preferably used in a mixture with a chain extender.
[0041]
Also, small amounts of trifunctional substances such as diethylenetriamine and glycerol can be used to control polymer viscosity.
[0042]
In the case of solution polymerization, the concentration of the polyurethane solution thus obtained is not particularly limited, but is usually preferably in the range of 30% by weight or more and 80% by weight or less.
[0043]
In the present invention, various additives such as an ultraviolet absorber, an antioxidant, and a gas-resistant stabilizer such as so-called BHT and "Sumilyzer" GA-80 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. are used in the polyurethane. Hindered phenolic drugs, various "tinuvins" and other benzotriazole drugs, Sumitomo Chemical Co., Ltd. "Sumilyzer" P-16 and other phosphorus drugs, and various "tinuvins" Hindered amines, inorganic pigments such as titanium oxide, zinc oxide and carbon black, metal soaps such as magnesium stearate, and disinfectants and deodorants containing silver, zinc, and compounds thereof. And lubricants such as silicone and mineral oil, barium sulfate, cerium oxide, betaine and phosphoric acid. It is preferable to add various kinds of antistatic agents to fit. It is also preferred that these additives have been reacted with the polymer. In order to further enhance the durability especially against light and various types of nitric oxide, a nitric oxide supplement such as HN-150 manufactured by Nippon Hydrazine Co., Ltd., a thermal oxidation stabilizer such as manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. It is preferable to use "Sumilyzer" GA-80, a light stabilizer such as "Sumisorb" 300 # 622 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. Any method can be adopted as a method for adding the additive to the polyurethane. As a typical method, in the case of melt polymerization, it is preferable to add in a heated and molten state using an extruder or the like, and in the case of solution polymerization, it is preferable to employ a method using a static mixer, a method using stirring, or the like. In particular, in the case of solution polymerization, since the additive can be uniformly added to the polyurethane solution if it is a solution, it is preferable to add the additive in a solution. .
[0044]
In the present invention, polyurethane elastic fiber is obtained by spinning polyurethane. The spinning method may be any of a wet method, a dry method, and a melting method.
[0045]
From the viewpoint of increasing the spinning speed, spinning is preferably performed by a dry method. In dry spinning, a gas supply unit is provided at at least two places, and a gas suction unit is used to form a fiber by discharging a polyurethane solution from a spinneret to a spinning cylinder provided between the gas supply units. The temperature of the gas supplied from the gas supply unit provided at the lower part of the spinning cylinder is preferably set to 60 ° C. or less from the viewpoint of eliminating yarn unevenness.
[0046]
In spinning, the speed ratio between the godet roller and the winder is preferably determined according to the purpose of use of the yarn.
[0047]
In the present invention, it is preferable that the speed ratio between the godet roller and the winder be 1.1 to 1.8 and wound.
[0048]
The spinning speed is preferably 300 m / min or more and 800 m / min or less.
[0049]
The fineness and cross-sectional shape of the polyurethane elastic fiber of the present invention are not particularly limited. For example, the cross section may be circular or flat.
[0050]
【Example】
The present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited by these examples.
[0051]
The method of quantifying stress relaxation, strength, elongation, residual strain, and heat resistance in the present invention will be described.
[Stress relaxation, strength, elongation, residual strain]
The stress relaxation, strength, elongation, and residual strain were obtained by subjecting the polyurethane yarn to a tensile test using an Instron 4502 tensile tester.
[0052]
The stress relaxation, strength, and elongation were measured at 22 ° C, and the residual strain was measured at -5 ° C.
[0053]
These are defined below.
[0054]
A 5 cm (L1) sample was subjected to 300% elongation five times at a tensile speed of 50 cm / min. The stress at this time was defined as (G1).
[0055]
The length was then held for 30 seconds. The stress after holding for 30 seconds was defined as (G2).
[0056]
The sample length when the stress was set to 0 was set to (L2).
[0057]
The polyurethane yarn was further stretched for the sixth time until it was cut.
[0058]
The stress at break was (G3) and the sample length at break was (L3).
[0059]
Hereinafter, the above characteristics were obtained by the following equation.
[0060]
Strength = (G3)
Stress relaxation (%) = 100 × ((G1) − (G2)) / (G1)
Residual strain (%) = 100 × ((L2) − (L1)) / (L1)
Elongation (%) = 100 × ((L3) − (L1)) / (L1)
[Example 1]
2900 g of a polyol (“Tetroxynol AS-200S” manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) which is a random copolymer having a boron content of 0.6 ppm, a ratio of THF to ethylene oxide of 7: 3 and a molecular weight of 1951, and After reacting 595.8 g of MDI under the condition of no solvent, it was dissolved in 6602 g of dimethylacetamide, and 53.7 g of ethylenediamine and 5.45 g of diethylamine were added to obtain a 35% by weight polyurethane solution. To this polyurethane solution, 35 g of "Sumilyzer" (registered trademark) GA80 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., 35 g of a reaction product of t-butyldiethanolamine and methylene-bis- (4-cyclohexylisocyanate), and 175 g of titanium oxide were added. Thus, a sample solution was prepared. The resulting solution was dry-spun at a speed of 500 m / min to obtain a yarn of 470 decitex and 56 filaments.
[0061]
Table 1 shows the viscosity, elongation, strength, stress relaxation and residual strain of the polymer solution measured at -5 ° C.
[0062]
[Table 1]
Figure 2004131861
[0063]
[Example 2]
A polymer solution and a yarn were obtained in the same manner as in Example 1 except that a polyol having a boron content of 1.7 ppm was used.
[0064]
Table 1 shows the viscosity characteristics, elongation, strength, stress relaxation, and residual strain of the polymer solution measured at -5 ° C.
[0065]
[Comparative Example 1]
A polymer solution and a yarn were obtained in the same manner as in Example 1, except that a polyol having a boron content of 4.0 ppm was used.
[0066]
Table 1 shows the viscosity characteristics, elongation, strength, stress relaxation, and residual strain of the polymer solution measured at -5 ° C.
[0067]
In Examples 1 and 2, a polymer solution having a viscosity that can be spun was obtained, and troubles such as thread breakage did not occur during spinning. On the other hand, the polymer solution of Comparative Example 1 gelled and the viscosity could not be measured. During spinning, the polymer was not discharged from the spinneret, and the original yarn could not be obtained.
[0068]
【The invention's effect】
According to the present invention, a polyurethane elastic fiber having an unstable viscosity at the time of polymerizing a polymer, a low frequency of thread breakage in a manufacturing process, excellent elastic properties without settling even at a low temperature, good elongation and recovery properties. Can be manufactured.

Claims (4)

主構成成分がポリオール、ジイソシアネートおよび鎖伸長剤からなるポリウレタンをあらかじめ調整し、該ポリウレタンを紡糸しポリウレタン弾性繊維を得るに際し、上記ポリオールに残存する酸性触媒が2ppm以下であることを特徴とするポリウレタン弾性繊維の製造方法。Polyurethane comprising a polyol, a diisocyanate, and a chain extender whose main components are prepared in advance, and when the polyurethane is spun to obtain a polyurethane elastic fiber, the acidic catalyst remaining in the polyol is 2 ppm or less. Fiber manufacturing method. 前記ポリオールが、テトラヒドロフランとエチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドとのランダム共重合体であることを特徴とするする請求項1に記載のポリウレタン弾性繊維の製造方法。The method for producing a polyurethane elastic fiber according to claim 1, wherein the polyol is a random copolymer of tetrahydrofuran and ethylene oxide and / or propylene oxide. 前記ポリオールに残存する酸性触媒が、鉄、燐、亜鉛、チタン、ジルコニウム、およびベリリウムからなる群より選ばれる1種以上の元素を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のポリウレタン弾性繊維の製造方法。The polyurethane elastic fiber according to claim 1 or 2, wherein the acidic catalyst remaining in the polyol contains at least one element selected from the group consisting of iron, phosphorus, zinc, titanium, zirconium, and beryllium. Manufacturing method. 前記鎖伸長剤が、ジアミンおよび/またはジオールからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリウレタン弾性繊維の製造方法。The method for producing a polyurethane elastic fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein the chain extender comprises a diamine and / or a diol.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009516769A (en) * 2005-11-22 2009-04-23 インヴィスタ テクノロジー エスアエルエル Spandex from poly (tetramethylene-co-ethyleneether) glycol blended with polymeric glycol
JP2009516770A (en) * 2005-11-22 2009-04-23 インヴィスタ テクノロジー エスアエルエル Spandex from high molecular weight poly (tetramethylene-co-ethyleneether) glycol
JP5588570B2 (en) * 2012-05-25 2014-09-10 トーヨーポリマー株式会社 Polyurethane aqueous dispersion, and film molded product and glove obtained therefrom

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009516769A (en) * 2005-11-22 2009-04-23 インヴィスタ テクノロジー エスアエルエル Spandex from poly (tetramethylene-co-ethyleneether) glycol blended with polymeric glycol
JP2009516770A (en) * 2005-11-22 2009-04-23 インヴィスタ テクノロジー エスアエルエル Spandex from high molecular weight poly (tetramethylene-co-ethyleneether) glycol
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